JP5409532B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼モードとして、HCCI燃焼モードとSI燃焼モードを有する内燃機関の制御装置に関し、特に、燃焼モードをHCCI燃焼モードからSI燃焼モードに切り換える際の内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control apparatus for an internal combustion engine having an HCCI combustion mode and an SI combustion mode as combustion modes, and more particularly to an internal combustion engine control apparatus for switching the combustion mode from the HCCI combustion mode to the SI combustion mode.
従来のこの種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この制御装置では、HCCI燃焼モード時には、スロットル弁を所定の大開度に維持し、内燃機関に供給される燃料と空気との混合気の空燃比を、理論空燃比よりもリーン側に制御する。一方、SI燃焼モード時には、スロットル弁を大開度よりも小さな通常開度に制御し、通常、空燃比を理論空燃比に制御する。また、HCCI燃焼モードからSI燃焼モードに切り換える際には、スロットル弁を大開度から通常開度まで徐々に減少させる。これにより、燃焼モードの切換に伴うトルクの変動を抑制しながら、内燃機関の出力を円滑に低下させるようにしている。
As a conventional control device for this type of internal combustion engine, for example, one disclosed in
以上のように、従来の制御装置では、燃焼モードをSI燃焼モードに切り換える際、スロットル弁の開度を、大開度から通常開度まで大きく閉じ側に制御する。しかし、スロットル弁の開度を制御するための制御信号を出力しても、その後の何回かの燃焼サイクルでは、スロットル弁を駆動するアクチュエータの動作遅れや、空気の供給遅れにより、吸気通路内の圧力がすぐには低下せず、それまでの比較的高い圧力が残留することがあり、その場合、所望の量を上回る空気量が内燃機関に供給される。このため、空気の供給量に応じて、空燃比が理論空燃比になるように燃料の供給量を制御すると、燃料の供給量が増大し、それにより、内燃機関の動力が一時的に増大し、その変動が大きくなることがあり、この点において改善の余地がある。 As described above, in the conventional control device, when the combustion mode is switched to the SI combustion mode, the opening degree of the throttle valve is largely closed from the large opening degree to the normal opening degree. However, even if a control signal for controlling the opening degree of the throttle valve is output, in the subsequent several combustion cycles, there is an operation delay in the actuator that drives the throttle valve or an air supply delay. The pressure of the engine does not drop immediately, and a relatively high pressure may remain. In this case, an air amount exceeding a desired amount is supplied to the internal combustion engine. For this reason, when the fuel supply amount is controlled so that the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio according to the air supply amount, the fuel supply amount increases, thereby temporarily increasing the power of the internal combustion engine. The fluctuations may become large, and there is room for improvement in this respect.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、燃焼モードのHCCI燃焼モードからSI燃焼モードへの切換を、内燃機関の動力の変動を抑制しながら適切に行う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 to solve such problems, and can appropriately switch the combustion mode from the HCCI combustion mode to the SI combustion mode while suppressing fluctuations in the power of the internal combustion engine. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine.
上記の目的を達成するため、請求項1に係る発明は、燃焼モードとして、理論空燃比よりもリーンな所定空燃比(実施形態における(以下、本項において同じ)所定値AFL)の混合気を圧縮着火によって燃焼させるHCCI燃焼モードと、理論空燃比(所定値AFS)の混合気を火花点火によって燃焼させるSI燃焼モードを有する内燃機関3の制御装置1であって、内燃機関3から出力された動力を変速する変速機6と、吸気通路9に設けられ、内燃機関3に吸入される吸入空気量を調整するためのスロットル弁13と、燃焼モードをHCCI燃焼モードからSI燃焼モードに切り換えるためのSI燃焼モード切換条件が成立したか否かを判定する判定手段(ECU2、図4のステップ3)と、判定手段によってSI燃焼モード切換条件が成立したと判定されたときに、SI燃焼モードへの切換に伴うスロットル弁13よりも下流側の吸気通路9内の圧力(吸気圧PB)の変化が抑制されるように、変速機6の変速比RTRMを減少側の所定の変速比(目標変速比RTRMCMD)に制御する変速比減少制御を実行することによって、内燃機関3のトルクを増大させるとともに、スロットル弁13の開度を減少側に制御するスロットル弁開度減少制御を実行する切換時制御手段(ECU2、図9のステップ43,45)と、を備え、変速機6は、内燃機関3の動力を無段階に変速する無段変速機で構成され、SI燃焼モード切換条件が成立したと判定されたときに、変速比減少制御により変速機の変速比が所定の変速比に変更されたか否かを判定する変速比変更判定手段(ECU2、図12のステップ64)をさらに備え、切換時制御手段は、SI燃焼モード切換条件が成立したと判定されたときに、変速比減少制御を開始する(図12のステップ41、61)とともに、スロットル弁13の開度を維持した状態でHCCI燃焼モードを継続し(図12のステップ62、63)、その後、変速比変更判定手段により、変速機6の変速比RTRMが所定の変速比に変更されたと判定されたときに、スロットル弁開度減少制御を開始し(図12のステップ64、45)、燃焼モードをSI燃焼モードに切り換える(図12のステップ44)ことを特徴とする。
To achieve the above object, the invention according to
この内燃機関の制御装置によれば、燃焼モードをHCCI燃焼モードからSI燃焼モードに切り換えるためのSI燃焼モード切換条件が成立したと判定されたときに、SI燃焼モードへの切換に伴う吸気通路内の圧力の変化が抑制されるように、変速機の変速比を減少側の所定の変速比に制御する変速比減少制御を実行するとともに、スロットル弁の開度を減少側に制御するスロットル弁開度減少制御を実行する。 According to the control device for an internal combustion engine, when it is determined that the SI combustion mode switching condition for switching the combustion mode from the HCCI combustion mode to the SI combustion mode is satisfied, the inside of the intake passage accompanying the switching to the SI combustion mode is established. In order to suppress the change in the pressure of the transmission, the transmission ratio reduction control for controlling the transmission gear ratio to a predetermined reduction gear ratio is executed, and the throttle valve opening for controlling the throttle valve opening to the reduction side is executed. The degree reduction control is executed.
上記のように変速機の変速比を減少側に制御すると、内燃機関の動力が一定の状態では、内燃機関の回転数が低下するとともに、トルクが増大するので、この内燃機関のトルクの増大に応じて、内燃機関への空気の供給量を増大させることができる。このため、変速比を変更しない場合と比較し、スロットル弁開度減少制御によるHCCI燃焼モードからのスロットル弁の開度の減少量を小さくすることができ、それに応じてスロットル弁の切換時間も短くなる。このように、スロットル弁の開度の減少量と切換時間が小さくなることによって、切換時に吸気通路に残留する圧力と残留時間を低減でき、それにより、空気が大きく増大するのを回避することができる。このため、燃焼モードをSI燃焼モードに切り換える際、空気の供給量に応じて、所定の空燃比が得られるように燃料の供給量を制御する場合においても、燃料の供給量が大きく増大することがなくなり、したがって、内燃機関の動力の変動を抑制しながら、SI燃焼モードへの切換を適切に行うことができる。 When the transmission gear ratio is controlled to be reduced as described above, when the power of the internal combustion engine is constant, the rotational speed of the internal combustion engine decreases and the torque increases, which increases the torque of the internal combustion engine. Accordingly, the amount of air supplied to the internal combustion engine can be increased. For this reason, compared with the case where the gear ratio is not changed, the amount of decrease in the throttle valve opening from the HCCI combustion mode by the throttle valve opening reduction control can be reduced, and the switching time of the throttle valve is shortened accordingly. Become. As described above, the amount of decrease in the opening of the throttle valve and the switching time are reduced, so that the pressure and the remaining time remaining in the intake passage at the time of switching can be reduced, thereby avoiding a large increase in air. it can. For this reason, when the combustion mode is switched to the SI combustion mode, the fuel supply amount greatly increases even when the fuel supply amount is controlled so as to obtain a predetermined air-fuel ratio according to the air supply amount. Therefore, it is possible to appropriately switch to the SI combustion mode while suppressing fluctuations in the power of the internal combustion engine.
また、この構成によれば、変速機は、内燃機関の動力を無段階に変速する無段変速機で構成されている。このような無段変速機では一般に、有段変速機と異なり、変速比の設定にクラッチなどが用いられないため、変速比の変更動作の開始後、目標の変速比への変速比の変更が完了するまでに比較的長い時間がかかる。このため、変速比減少制御とスロットル弁開度減少制御を同時に開始すると、減少側の所定の変速比への変更の途中、内燃機関のトルクが変更終了後のトルクまで上がりきらない状態で、スロットル弁が減少側に制御されることで、内燃機関に空気が過剰に供給され、内燃機関の動力が大きく変動しやすい。 Further , according to this configuration, the transmission is configured by a continuously variable transmission that continuously changes the power of the internal combustion engine. In general, such a continuously variable transmission does not use a clutch or the like to set a gear ratio, unlike a stepped transmission, and therefore, after the start of the gear ratio changing operation, the gear ratio is changed to the target gear ratio. It takes a relatively long time to complete. Therefore, if the gear ratio reduction control and the throttle valve opening reduction control are started at the same time, the throttle of the internal combustion engine cannot be increased to the torque after completion of the change during the change to the predetermined reduction gear ratio. When the valve is controlled to decrease, air is excessively supplied to the internal combustion engine, and the power of the internal combustion engine is likely to fluctuate greatly.
本発明によれば、SI燃焼モード切換条件が成立したと判定されたときには、変速比減少制御を開始するとともに、スロットル弁の開度を維持した状態でHCCI燃焼モードを継続する。その後、無段変速機の変速比が所定の変速比に変更されたと判定されたときに、スロットル弁開度減少制御を開始し、燃焼モードをSI燃焼モードに切り換える。したがって、無段変速機による変速比の変更が終了し、内燃機関のトルクが変更終了後のトルクまで上がりきった状態で、スロットル弁の減少側への制御を開始するので、変速比の変更途中における内燃機関の動力の変動を抑制することができる。 According to the present invention, when it is determined that the SI combustion mode switching condition is satisfied, the gear ratio reduction control is started , and the HCCI combustion mode is continued while the throttle valve opening is maintained. Thereafter, when the speed ratio of the continuously variable transmission is determined to have been changed to a predetermined gear ratio, to start the throttle valve opening reduction control, Ru switching combustion mode to the SI combustion mode. Therefore, since the change of the gear ratio by the continuously variable transmission is finished and the control of the throttle valve is started in the state where the torque of the internal combustion engine has increased to the torque after the change is finished, the gear ratio is being changed. The fluctuation of the power of the internal combustion engine in can be suppressed.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関3の制御装置1において、切換時制御手段は、SI燃焼モード切換条件が成立したと判定されたときに、スロットル弁開度減少制御を実行することによって、混合気の空燃比を所定空燃比から理論空燃比に制御することを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、SI燃焼モード切換条件が成立したと判定されたときに、スロットル弁開度減少制御を実行することによって、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側から理論空燃比に制御する。したがって、このスロットル弁開度減少制御と変速比減少制御を併せて行うことによって、請求項1による前述した利点を有効に得ることができる。
According to this configuration, when it is determined that the SI combustion mode switching condition is satisfied, the throttle valve opening reduction control is executed, so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is changed from the lean side to the stoichiometric air-fuel ratio. To control. Therefore, by performing the throttle valve opening reduction control and the gear ratio reduction control in combination, the above-described advantage according to
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1に示すように、本発明の実施形態における制御装置1が適用された内燃機関(以下「エンジン」という)3は、電気モータ4とともに、ハイブリッド車両(以下「車両」という)Vに動力源として搭載されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 3 to which a
この車両Vでは、エンジン3のクランクシャフト3aが電気モータ4の回転軸に直結されるとともに、電気モータ4が、クラッチ5、変速機6および差動ギヤ機構7などを介して、左右の駆動輪8,8に連結されている。クラッチ5は、電磁クラッチタイプのものであり、その締結・遮断状態は、後述するECU2からの制御入力によって制御される。
In this vehicle V, the crankshaft 3a of the
エンジン3は、ガソリンエンジンであり、例えば4つの気筒C(図2に1つのみ図示)を有している。図2に示すように、エンジン3のシリンダヘッド3bには、吸気通路9および排気通路10が接続されるとともに、燃料噴射弁(以下「インジェクタ」という)11および点火プラグ12(ともに図1参照)が、燃焼室3cに臨むように取り付けられている。インジェクタ11から噴射される燃料噴射量QINJは、ECU2からの制御入力によって制御される。点火プラグ12の点火時期もまた、ECU2からの制御入力によって制御される。
The
また、このエンジン3では、燃焼モードとして、インジェクタ11から噴射された燃料を含む混合気を、自己着火によって燃焼させる圧縮着火燃焼モード(以下「HCCI燃焼モード」という)と、点火プラグ12による火花点火によって燃焼させる火花点火燃焼モード(以下「SI燃焼モード」という)とを有し、その切換は、ECU2によって制御される。
In the
電気モータ4は、ブラシレスDCモータで構成されており、PDU15を介して、ECU2およびバッテリ16に接続されている。PDU15は、インバータなどを含む電気回路で構成されている。ECU2は、PDU15を介して、電気モータ4とバッテリ16との間の電力の授受を制御する。具体的には、車両Vの加速走行中などに、電気モータ4の出力を制御するとともに、車両Vの減速走行中などに、電気モータ4による電力回生を制御する。
The
エンジン3のクランクシャフト3aには、クランク角センサ21が設けられている。クランク角センサ21は、クランクシャフト3aの回転に伴い、パルス信号であるCRK信号およびTDC信号をECU2に出力する。
A
CRK信号は、所定クランク角(例えば30°)ごとに出力される。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、いずれかの気筒Cにおいてピストン3dが吸気行程の開始時の上死点よりも若干、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、本実施形態のようにエンジン3が4気筒の場合には、クランク角180゜ごとに出力される。
The CRK signal is output every predetermined crank angle (for example, 30 °). The
変速機6は、エンジン3から出力された動力を段階的に変速するギヤ式の有段変速機で構成されている。具体的には、変速機6は、入力軸および出力軸6aと、ギヤ比が互いに異なる複数のギヤ列と、これらの複数のギヤ列と入力軸および出力軸6aとの間をギヤ列ごとに接続・遮断するクラッチ(いずれも図示せず)などで構成されており、前進第1段〜第5段と後進1段の変速段を有している。これらの変速段は、ECU2からの制御入力によって切り換えられ、それにより変速比が変更される。
The transmission 6 is a gear-type stepped transmission that changes the power output from the
変速機6の出力軸6aには、出力軸回転数センサ22が設けられている。出力軸回転数センサ22は、出力軸6aの回転数(以下「出力軸回転数」という)NOUTを検出し、その検出信号をECU2に出力する。ECU2は、この出力軸回転数NOUTとエンジン回転数NEに基づいて、変速機6で設定されている変速比RTRMを算出する。
An output shaft
また、各気筒Cには、一対の吸気弁14,14(1つのみ図示)および一対の排気弁15,15(1つのみ図示)が設けられている。吸気弁14は吸気側動弁機構40によって開閉され、排気弁15は排気側動弁機構50によって開閉される。
Each cylinder C is provided with a pair of intake valves 14, 14 (only one shown) and a pair of
吸気側動弁機構40は、通常のカム駆動式のものであり、回転自在の吸気カムシャフト41と、吸気カムシャフト41に一体に設けられた吸気カム42と、ロッカアームシャフト43と、ロッカアームシャフト43に回動自在に支持されるとともに、吸気弁14,14の上端にそれぞれ当接する2つのロッカアーム44などを備えている。
The intake
吸気カムシャフト41は、吸気スプロケットおよびタイミングチェーン(いずれも図示せず)を介して、クランクシャフト3aに連結されており、クランクシャフト3aが2回転するごとに1回転する。吸気カムシャフト41が回転すると、ロッカアーム44が、吸気カム42で押圧され、ロッカアームシャフト43を中心として回動し、吸気弁14,14を押圧することにより、吸気弁14,14が開閉される。
The
排気側動弁機構50は、排気弁15,15のリフトを2段階に変更するためのものであり、排気カムシャフト51、排気カム52および排気リフト可変機構53などを備えている。
The exhaust
排気カムシャフト51は、排気スプロケットおよびタイミングチェーン(いずれも図示せず)を介して、クランクシャフト3aに連結されており、クランクシャフト3aが2回転するごとに1回転する。
The
排気カム52は、排気カムシャフト51と一体に設けられており、気筒Cごとに設けられた2つの低速カム(1つのみ図示)と、気筒Cごとに設けられ、低速カムよりも高いカムノーズを有する1つの高速カム(図示せず)で構成されている。
The
排気リフト可変機構53は、排気弁15のリフト(以下「排気リフト」という)を所定の低リフトまたは高リフトに切り換えるものである。その構成は、本出願人が特開2000−227013号公報で既に提案したものと同様であるので、以下、その概略を簡単に説明する。
The variable
排気リフト可変機構53は、ロッカアームシャフト54と、これに回動自在に取り付けられ、気筒Cごとに設けられた2つの低速ロッカアーム55,55(1つのみ図示)および高速ロッカアーム(図示せず)と、ECU2に接続された電磁弁56(図2参照)などを備えている。低速ロッカアーム55,55は、各気筒Cの排気弁15,15にそれぞれ当接している。
The variable
この排気リフト可変機構53のリフトモードは、ECU2からの制御入力により電磁弁56が制御されることによって、低リフトモードおよび高リフトモードに切り換えられる。この低リフトモードでは、排気カムシャフト51が回転すると、低速カム52により低速ロッカアーム55が駆動され、高速カムにより高速ロッカアームが駆動されるものの、高速ロッカアームは、排気弁15とは無関係にロッカアームシャフト54の回りを回動する。それにより、各排気弁15は、低速ロッカアーム55によって開閉駆動され、所定の低リフトでかつ所定の開弁時間で開閉する。
The lift mode of the variable
一方、高リフトモードでは、高速ロッカアームが低速ロッカアーム55,55に一体に連結され、排気カムシャフト51が回転すると、高速カムにより駆動された高速ロッカアームが回動するとともに、これと一体に低速ロッカアーム55が回動する。その結果、排気弁15は、低速ロッカアーム55を介して高速ロッカアームにより開閉駆動され、それによって、低リフトモードよりもリフトが高くなる(高リフト)。また、高リフトモードでは、低リフトモードと比べて、排気弁15の開弁期間が長くなるとともに、開弁タイミングは進角側に移行する(図3(a)参照)。なお、排気リフト可変機構53のリフトモードは、前述したHCCI燃焼モードのときには低リフトモードに設定され、SI燃焼モードのときには高リフトモードに設定される。
On the other hand, in the high lift mode, the high-speed rocker arm is integrally connected to the low-
以上の構成により、SI燃焼モードのときには、高リフトの排気弁15が閉弁する前に吸気弁14が開弁する(図3(a))。一方、HCCI燃焼モードのときには、低リフトの排気弁15が完全に閉弁した後に吸気弁14が開弁し(同図(b))、それにより、気筒C内に排ガスを残留させる内部EGRが得られる。これにより、気筒C内の温度を排ガスで高めることによって、HCCI燃焼が促進される。
With the above configuration, in the SI combustion mode, the intake valve 14 is opened before the high
吸気通路9には、上流側から順に、スロットル弁13、吸気圧センサ23およびエアフローセンサ24が設けられている。スロットル弁13の開度は、ECU2からの制御入力により、THアクチュエータ13aを介して制御され、それにより、スロットル弁13を通過する吸入空気の量が制御される。
In the intake passage 9, a
吸気圧センサ23は、吸気通路9内の圧力(以下「吸気圧」という)PBを検出し、その検出信号をECU2に出力する。エアフローセンサ24は、エンジン3に吸入される吸入空気量QAを検出し、その検出信号をECU2に出力する。
The
排気通路10には、LAFセンサ25が設けられている。LAFセンサ25は、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーンまでの広範囲な空燃比の領域において、排気通路10内を流れる排ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その検出信号をECU2に出力する。ECU2は、LAFセンサ25からの検出信号に基づいて、混合気の空燃比AFを算出する。
A
また、ECU2には、アクセル開度センサ26から、車両Vのアクセルペダル(図示せず)の踏み込み量(以下「アクセル開度」という)APを表す検出信号が、車速センサ27から車速VPを表す検出信号が、それぞれ出力される。
In addition, a detection signal representing the depression amount (hereinafter referred to as “accelerator opening”) AP of an accelerator pedal (not shown) of the vehicle V is transmitted from the
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)などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ECU2は、前述した各種のセンサ21〜27の検出信号などに応じて、エンジン3の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、エンジン3の燃焼モードを、SI燃焼モードまたはHCCI燃焼モードに決定する。また、ECU2は、決定した燃焼モードに応じて、エンジン3の燃焼状態を制御する燃焼制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ECU2が、判定手段および切換時制御手段に相当する。
The
図4は、上述した燃焼制御処理を示すフローチャートである。本処理は、TDC信号の発生に同期して実行される。本処理では、まずステップ1(「S1」と図示。以下同じ)において、HCCI燃焼フラグF_HCCIが「1」であるか否かを判別する。 FIG. 4 is a flowchart showing the combustion control process described above. This process is executed in synchronization with the generation of the TDC signal. In this process, first, in step 1 (illustrated as “S1”, the same applies hereinafter), it is determined whether or not the HCCI combustion flag F_HCCI is “1”.
図5は、このHCCI燃焼フラグF_HCCIの設定処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ11において、エンジン3がHCCI燃焼を実行すべき運転領域(以下「HCCI領域」という)にあるか否かを判別する。この判別は、図6に示すマップに基づき、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて行われる。このマップでは、HCCI領域は、エンジン回転数NEが低〜中回転域にあり、かつ要求トルクPMCMDが低〜中負荷域にある運転領域に設定されている。なお、要求トルクPMCMDは、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じて、算出される。
FIG. 5 is a subroutine showing the setting process of the HCCI combustion flag F_HCCI. In this process, first, in
このステップ11の判別結果がYESで、エンジン3がHCCI領域にあるときには、HCCI燃焼モードによる燃焼を実行すべき条件が成立しているとして、そのことを表すために、HCCI燃焼フラグF_HCCIを「1」にセットし(ステップ12)、本処理を終了する。一方、ステップ11の判別結果がNOで、エンジン3がHCCI領域にないときには、HCCI燃焼フラグF_HCCIを「0」にセットし(ステップ13)、本処理を終了する。
If the determination result in
図4に戻り、前記ステップ1の判別結果がYESで、HCCI燃焼フラグF_HCCIが「1」のときには、HCCI燃焼制御を実行し(ステップ2)、本処理を終了する。
Returning to FIG. 4, when the determination result of
図7は、このHCCI燃焼制御処理のサブルーチンを示している。本処理では、まずステップ21において、変速機6の変速比RTRMを制御する。具体的には、エンジン回転数NEおよび車速VPに応じて、変速機6の目標変速比RTRMCMDを算出し、この目標変速比RTRMCMDと変速比RTRMに応じて、制御入力を算出する。そして、この制御入力により、変速機6の変速段を制御することによって、変速比RTRMが制御される。
FIG. 7 shows a subroutine of this HCCI combustion control process. In this process, first, in
次に、リフトモードを低リフトモードに設定し、排気弁15を低リフトで駆動する(ステップ22)。次いで、スロットル弁13を全開状態に制御する(ステップ23)。次に、目標空燃比AFCMDおよび吸入空気量QAに応じて、燃料噴射量QINJを算出し(ステップ24)、本処理を終了する。このときの目標空燃比AFCMDは、理論空燃比よりもリーン側の所定値AFLに設定される。
Next, the lift mode is set to the low lift mode, and the
図4に戻り、前記ステップ1の判別結果がNOで、HCCI燃焼フラグF_HCCIが「0」のときには、HCCI燃焼フラグF_HCCIが前回と今回の間で「1」から「0」に変化したか否かを判別する(ステップ3)。この判別結果がYESで、決定された燃焼モードがHCCI燃焼モードからSI燃焼モードに切り換わった直後のときには、アップカウント式の切換タイマの値(以下「切換タイマ値」という)TMを値0にセットした(ステップ7)後、後述する切換時制御を実行し(ステップ8)、本処理を終了する。
Returning to FIG. 4, when the determination result of
一方、前記ステップ3の判別結果がNOのときには、切換タイマ値TMが所定時間TMREF(例えば1.5sec)以上であるか否かを判別する(ステップ4)。この判別結果がNOのとき、すなわち、決定された燃焼モードがHCCI燃焼モードからSI燃焼モードに切り換わった後、所定時間TMREFが経過していないときには、前記ステップ8に進み、切換時制御を引き続き実行する。
On the other hand, when the determination result in
また、ステップ4の判別結果がYESで、TM≧TMREFのときには、切換フラグF_SWを「0」にセットした(ステップ5)後、SI燃焼制御を実行し(ステップ6)、本処理を終了する。
If the determination result in
図8は、このSI燃焼制御処理のサブルーチンを示している。本処理では、まずステップ31において、前記ステップ21と同様、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて、変速機6の変速比RTRMを制御する。
FIG. 8 shows a subroutine of this SI combustion control process. In this process, first, in step 31, as in
次に、リフトモードを高リフトモードに設定し、排気弁15を高リフトで駆動する(ステップ32)。次いで、スロットル弁13の開度を制御する(ステップ33)。具体的には、アクセル開度APに応じて、スロットル弁13の開度の目標値を算出し、この目標値に応じてTHアクチュエータ13aを制御することによって、スロットル弁13の開度が制御される。
Next, the lift mode is set to the high lift mode, and the
次に、目標空燃比AFCMDおよび吸入空気量QAに応じて、燃料噴射量QINJを算出し(ステップ34)、本処理を終了する。このときの目標空燃比AFCMDは、理論空燃比に相当する所定値AFSに設定される。 Next, the fuel injection amount QINJ is calculated according to the target air-fuel ratio AFCMD and the intake air amount QA (step 34), and this process is terminated. The target air-fuel ratio AFCMD at this time is set to a predetermined value AFS corresponding to the theoretical air-fuel ratio.
図9は、前記ステップ8で実行される切換時制御処理のサブルーチンを示している。本処理では、まずステップ41において、切換フラグF_SWが「1」であるか否かを判別する。切換時制御を開始した最初のループでは、前記ステップ5の実行により、ステップ41の判別結果がNOになり、その場合には、切換フラグF_SWを「1」にセットする(ステップ42)とともに、変速機6の変速段を1段階、シフトアップする(ステップ43)ことによって、変速比RTRMを減少側に制御する。
FIG. 9 shows a subroutine for the control process at the time of switching executed in the
一方、切換時制御を開始した2回目以降のループでは、前記ステップ42の実行により、前記ステップ41の判別結果がYESになり、その場合には、シフトアップされた変速段を保持する(ステップ47)。
On the other hand, in the second and subsequent loops in which the control at the time of switching is started, the determination result in
前記ステップ43または47に続くステップ44では、リフトモードを高リフトモードに設定し、排気弁15を高リフトで駆動する。次いで、前記ステップ33と同様、アクセル開度APに応じて、スロットル弁13の開度を制御する(ステップ45)ことによって、スロットル弁13を全開状態から減少側に制御する。次に、前記ステップ34と同様、目標空燃比AFCMDおよび吸入空気量QAに応じて、燃料噴射量QINJを算出し(ステップ46)、本処理を終了する。
In step 44 following
図10は、これまでに説明した燃焼制御処理によって得られる動作例を示している。この例では、タイミングt0以前では、燃焼モードがHCCI燃焼モードに設定されている。これにより、スロットル弁13が全開状態に制御され、目標空燃比AFCMDは、理論空燃比よりもリーン側の所定値AFLに設定されている。また、このときの変速機6の変速段は第3段に設定されている。
FIG. 10 shows an operation example obtained by the combustion control process described so far. In this example, the combustion mode is set to the HCCI combustion mode before the timing t0. As a result, the
この状態から、タイミングt0において、燃焼モードがSI燃焼モードに切り換えられると、変速機6の変速段が第3段から第4段にシフトアップされる(図9のステップ43)とともに、スロットル弁13の開度が減少側に制御される(ステップ45)。また、このときには、排気弁15が低リフトから高リフトに切り換えられる(ステップ44)とともに、目標空燃比AFCMDが理論空燃比に相当する所定値AFSに設定される。
From this state, when the combustion mode is switched to the SI combustion mode at timing t0, the gear stage of the transmission 6 is shifted up from the third stage to the fourth stage (
この変速機6のシフトアップに伴って、エンジン回転数NEが低下するとともにエンジントルクが増大するので、このエンジントルクの増大に応じて、エンジン3への空気の供給量を増大させることができる。このため、図11に示す、変速比RTRMを変更しない場合と比較して、スロットル弁13の開度の減少量が小さくなり、それに応じてスロットル弁13の切換時間も短くなる。このように、スロットル弁13の開度の減少量と切換時間が小さくなることによって、切換時に吸気通路9に残留する吸気圧PBと残留時間を低減でき、それにより、エンジン3に吸入される空気が大きく増大するのを回避することができる。また、吸入空気量QAに応じて、目標空燃比AFCMDが、理論空燃比に相当する所定値AFSが得られるように燃料噴射量QINJを制御するので、燃料噴射量QINJが大きく増大することがなくなり、したがって、エンジン3の動力の変動を抑制しながら、SI燃焼モードへの切換を適切に行うことができる。
As the transmission 6 shifts up, the engine speed NE decreases and the engine torque increases. Therefore, the amount of air supplied to the
また、変速機6の変速段の設定がクラッチ用いて行われるので、変速比RTRMの変更動作の開始後、目標変速比への変速比RTRMの変更が比較的短時間で完了する。したがって、SI燃焼モードに切り換えられたときに、変速機6のシフトアップと、スロットル弁13の開度の減少側への制御を同時に行う(図9のステップ43,45)ことにより、空気を過不足なく供給し、エンジン3の動力の変動を抑制しながら、SI燃焼モードへの切換を短時間で行うことができる。
In addition, since the gear position of the transmission 6 is set using a clutch, the change of the gear ratio RTRM to the target gear ratio is completed in a relatively short time after the start of the operation of changing the gear ratio RTRM. Accordingly, when the SI combustion mode is switched, the transmission 6 is shifted up and the
さらに、SI燃焼モードに切り換えられたときに、目標空燃比AFCMDをリーン側の所定値AFLから理論空燃比に相当する所定値AFSに設定するとともに、スロットル弁13を減少側に制御することによって、空燃比AFを理論空燃比に制御する。したがって、このスロットル弁13の減少側制御と変速機6のシフトアップを併せて行うことによって、前述した利点を有効に得ることができる。
Further, when the mode is switched to the SI combustion mode, the target air-fuel ratio AFCMD is set from the predetermined value AFL on the lean side to the predetermined value AFS corresponding to the theoretical air-fuel ratio, and the
次に、本発明の第2実施形態について説明する。この第2実施形態は、前述した第1実施形態と比較して、変速機6の構成のみが異なり、ハード上の他の構成については同じである。この変速機6は、エンジン3から出力された動力を無段階に変速するベルト式の無段変速機で構成されている。具体的には、変速機6は、ドライブプーリと、ドリブンプーリと、両プーリに巻き掛けられ、前者の動力を後者に伝達するベルト(いずれも図示せず)などで構成されている。変速機6の変速比RTRMは、ECU2からの制御入力によりCVTアクチュエータ(図示せず)を制御することで、一方のプーリを油圧で無段階に駆動し、両プーリの有効径を変更することによって、変更される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is different from the first embodiment described above only in the configuration of the transmission 6 and is the same in other configurations on hardware. The transmission 6 is a belt-type continuously variable transmission that continuously changes the power output from the
また、本実施形態では、第1実施形態と同様、燃焼制御処理が実行され、そのうちの切換時制御の実行内容の一部のみが第1実施形態と異なる。したがって、本実施形態の切換時制御処理を示す図12においては、図9に示した第1実施形態の切換時制御処理と同じ実行内容について、同一のステップ番号を付し、異なる実行内容を中心として説明を行うものとする。なお、本実施形態では、ECU2が、判定手段、切換時制御手段および変速比変更判定手段に相当する。
Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the combustion control process is executed, and only a part of the execution contents of the switching time control is different from the first embodiment. Therefore, in FIG. 12 showing the control process at the time of switching in this embodiment, the same execution number as the control process at the time of switching in the first embodiment shown in FIG. Will be described. In the present embodiment, the
本処理では、まずステップ41において、切換フラグF_SWが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOで、切換時制御を開始した最初のループのときには、切換フラグF_SWを「1」にセットする(ステップ42)とともに、変速機6の変速比RTRMを減少側に制御する(ステップ61)。具体的には、HCCI燃焼モード時よりも小さな目標変速比RTRMCMDを設定するとともに、変速比RTRMが目標変速比RTRMCMDになるようにCVTアクチュエータを駆動する。
In this process, first, in
次に、リフトモードを低リフトモードに設定し、排気弁15を引き続き低リフトで駆動する(ステップ62)とともに、スロットル弁13を全開状態に制御する(ステップ63)。
Next, the lift mode is set to the low lift mode, the
一方、前記ステップ41の判別結果がYESのときには、検出された変速比RTRMが目標変速比RTRMCMD以下であるか否かを判別する(ステップ64)。この判別結果がNOで、RTRM>RTRMCMDのときには、変速比RTRMの目標変速比RTRMCMDへの変更が完了していないとして、前記ステップ62以降に進み、排気弁15を引き続き低リフトで駆動するとともに、スロットル弁13を全開状態に制御する。
On the other hand, when the determination result in
また、ステップ64の判別結果がYESで、変速比RTRM≦目標変速比RTRMCMDのときには、リフトモードを高リフトモードに設定し、排気弁15を高リフトで駆動する(ステップ44)とともに、アクセル開度APに応じて、スロットル弁13の開度を制御する(ステップ45)。
If the determination result in step 64 is YES and the gear ratio RTRM ≦ target gear ratio RTRMCMD, the lift mode is set to the high lift mode and the
前記ステップ45または63に続くステップ46では、目標空燃比AFCMDおよび吸入空気量QAに応じて、燃料噴射量QINJを算出し、本処理を終了する。 In step 46 following step 45 or 63, the fuel injection amount QINJ is calculated according to the target air-fuel ratio AFCMD and the intake air amount QA, and this process is terminated.
図13は、これまでに説明した第2実施形態による燃焼制御処理によって得られる動作例を示している。この例では、タイミングt0以前では、燃焼モードがHCCI燃焼モードに設定されており、それに応じて、スロットル弁13が全開状態に制御され、目標空燃比AFCMDは、理論空燃比よりもリーン側の所定値AFLに設定されている。
FIG. 13 shows an operation example obtained by the combustion control process according to the second embodiment described so far. In this example, before the timing t0, the combustion mode is set to the HCCI combustion mode, and accordingly, the
この状態から、タイミングt0において、燃焼モードがSI燃焼モードに切り換えられると、変速機6の変速比RTRMが減少側の目標変速比RTRMCMDに制御される(図12のステップ61)。このとき、変速比RTRMが目標変速比RTRMCMDに変更されるまでの間(t0〜t1)は、排気弁15は低リフトに保持され(ステップ62)、スロットル弁13は全開状態に制御される(ステップ63)とともに、点火プラグ12による点火は停止される。以上のように、変速比RTRMの目標変速比RTRMCMDへの変更が完了するまでは、HCCI燃焼が継続して行われる。
From this state, when the combustion mode is switched to the SI combustion mode at timing t0, the transmission gear ratio RTRM of the transmission 6 is controlled to the target transmission gear ratio RTRMCMD on the decreasing side (step 61 in FIG. 12). At this time, until the gear ratio RTRM is changed to the target gear ratio RTRMCMD (t0 to t1), the
その後、変速比RTRMが目標変速比RTRMCMDに達し、目標変速比RTRMCMDへの変更が完了したときに(t1)、排気弁15を高リフトで駆動する(ステップ44)とともに、スロットル弁13の開度を減少側に制御する(ステップ45)。また、点火プラグ12による点火が実行され、SI燃焼が行われる。
Thereafter, when the gear ratio RTRM reaches the target gear ratio RTRMCMD and the change to the target gear ratio RTRMCMD is completed (t1), the
以上のように、本実施形態の変速機6は、ベルト式の無段変速機で構成され、その変速比RTRMの設定が、プーリを無段階に駆動することによって行われるので、変速比RTRMの変更動作の開始後、目標変速比RTRMCMDへの変速比RTRMの変更が完了するまでに比較的長い時間がかかる。このため、本実施形態によれば、HCCI燃焼フラグF_HCCIが「1」から「0」に切り換えられたときに、変速比RTRMの減少側の目標変速比RTRMCMDへの制御を開始し、その後、変速比RTRMが目標変速比RTRMCMDに達したときに、スロットル弁13の開度を減少側に制御する。したがって、変速機6による変速比RTRMの変更が完了し、エンジン3のトルクが変速比RTRMの変更完了後のトルクまで上がりきった状態で、スロットル弁13の減少側への制御を開始するので、変速比RTRMの変更中におけるエンジン3の動力の変動を抑制することができる。
As described above, the transmission 6 of the present embodiment is configured by a belt-type continuously variable transmission, and the setting of the transmission gear ratio RTRM is performed by driving the pulley continuously. After the change operation is started, it takes a relatively long time to complete the change of the speed ratio RTRM to the target speed ratio RTRMCMD. Therefore, according to the present embodiment, when the HCCI combustion flag F_HCCI is switched from “1” to “0”, the control to the target gear ratio RTRMCMD on the reduction side of the gear ratio RTRM is started, and then the gear shift is performed. When the ratio RTRM reaches the target gear ratio RTRMCMD, the opening degree of the
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、第1実施形態では、変速比を減少側に制御する変速比減少制御として、変速機6の変速段を1段階のみシフトアップさせているが、これに限らず、2段階でシフトアップさせてもよい。 In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the first embodiment, as the gear ratio reduction control for controlling the gear ratio to the decreasing side, the gear stage of the transmission 6 is shifted up by only one stage. May be.
また、第2実施形態では、変速比RTRMの変更が完了したか否かの判定を、検出された変速比RTRMと目標変速比RTRMCMDとの比較結果に基づいて行っているが、これに限らず、変速比の変更動作の開始時からの経過時間に基づいて行ってもよい。 In the second embodiment, whether or not the change of the transmission gear ratio RTRM has been completed is determined based on the comparison result between the detected transmission gear ratio RTRM and the target transmission gear ratio RTRMCMD, but is not limited thereto. Alternatively, it may be performed based on the elapsed time from the start of the speed change operation.
さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジン以外のディーゼルエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。 Further, the embodiment is an example in which the present invention is applied to a gasoline engine mounted on a vehicle, but the present invention is not limited to this, and may be applied to various engines such as a diesel engine other than a gasoline engine. Also, the present invention can be applied to engines other than those for vehicles, for example, engines for marine propulsion devices such as outboard motors having a crankshaft arranged vertically. In addition, it is possible to appropriately change the detailed configuration within the scope of the gist of the present invention.
1 制御装置
2 ECU(判定手段、切換時制御手段および変速比変更判定手段)
3 エンジン
6 変速機
9 吸気通路
13 スロットル弁
PB 吸気圧(吸気通路内の圧力)
RTRMCMD 目標変速比(所定の変速比)
DESCRIPTION OF
3 Engine 6 Transmission 9
PB intake pressure (pressure in intake passage)
RTRMCMD target gear ratio (predetermined gear ratio)
Claims (2)
前記内燃機関から出力された動力を変速する変速機と、
吸気通路に設けられ、前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整するためのスロットル弁と、
前記燃焼モードを前記HCCI燃焼モードから前記SI燃焼モードに切り換えるためのSI燃焼モード切換条件が成立したか否かを判定する判定手段と、
当該判定手段によって前記SI燃焼モード切換条件が成立したと判定されたときに、前記SI燃焼モードへの切換に伴う前記スロットル弁よりも下流側の前記吸気通路内の圧力の変化が抑制されるように、前記変速機の変速比を減少側の所定の変速比に制御する変速比減少制御を実行することによって、前記内燃機関のトルクを増大させるとともに、前記スロットル弁の開度を減少側に制御するスロットル弁開度減少制御を実行する切換時制御手段と、を備え、
前記変速機は、前記内燃機関の動力を無段階に変速する無段変速機で構成され、
前記SI燃焼モード切換条件が成立したと判定されたときに、前記変速比減少制御により前記変速機の前記変速比が前記所定の変速比に変更されたか否かを判定する変速比変更判定手段をさらに備え、
前記切換時制御手段は、前記SI燃焼モード切換条件が成立したと判定されたときに、前記変速比減少制御を開始するとともに、前記スロットル弁の開度を維持した状態で前記HCCI燃焼モードを継続し、その後、前記変速比変更判定手段により、前記変速機の前記変速比が前記所定の変速比に変更されたと判定されたときに、前記スロットル弁開度減少制御を開始し、前記燃焼モードを前記SI燃焼モードに切り換えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control apparatus for an internal combustion engine having an HCCI combustion mode in which an air-fuel mixture having a predetermined air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is combusted by compression ignition, and an SI combustion mode in which the air-fuel mixture having the stoichiometric air-fuel ratio is combusted by spark ignition. Because
A transmission for shifting the power output from the internal combustion engine;
A throttle valve provided in an intake passage for adjusting the amount of intake air taken into the internal combustion engine;
Determining means for determining whether an SI combustion mode switching condition for switching the combustion mode from the HCCI combustion mode to the SI combustion mode is satisfied;
When it is determined by the determination means that the SI combustion mode switching condition is satisfied, a change in pressure in the intake passage downstream of the throttle valve accompanying switching to the SI combustion mode is suppressed. Further, by executing gear ratio reduction control for controlling the gear ratio of the transmission to a predetermined gear ratio on the reduction side, the torque of the internal combustion engine is increased and the opening of the throttle valve is controlled to the reduction side. Switching time control means for executing throttle valve opening reduction control to perform ,
The transmission is composed of a continuously variable transmission that continuously changes the power of the internal combustion engine,
Gear ratio change determining means for determining whether or not the gear ratio of the transmission has been changed to the predetermined gear ratio by the gear ratio reduction control when it is determined that the SI combustion mode switching condition is satisfied; In addition,
When it is determined that the SI combustion mode switching condition is satisfied, the switching time control means starts the gear ratio reduction control and continues the HCCI combustion mode while maintaining the opening degree of the throttle valve. Thereafter, when the gear ratio change determining means determines that the gear ratio of the transmission has been changed to the predetermined gear ratio, the throttle valve opening reduction control is started, and the combustion mode is set. control apparatus for an internal combustion engine, characterized in Rukoto switched to the SI combustion mode.
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