JP6170852B2 - Combustion control device for internal combustion engine - Google Patents

Combustion control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP6170852B2
JP6170852B2 JP2014046309A JP2014046309A JP6170852B2 JP 6170852 B2 JP6170852 B2 JP 6170852B2 JP 2014046309 A JP2014046309 A JP 2014046309A JP 2014046309 A JP2014046309 A JP 2014046309A JP 6170852 B2 JP6170852 B2 JP 6170852B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel injection
fuel
air
injection amount
engine
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
Application number
JP2014046309A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015169171A (en
Inventor
卓 近藤
近藤　　卓
寿 英
寿 英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2014046309A priority Critical patent/JP6170852B2/en
Publication of JP2015169171A publication Critical patent/JP2015169171A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6170852B2 publication Critical patent/JP6170852B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • Y02T10/40—Engine management systems

Description

本発明は、内燃機関の燃焼制御装置に関し、特に均質かつ希薄な混合気を火花点火することによって燃焼させる燃焼制御装置に関する。   The present invention relates to a combustion control device for an internal combustion engine, and more particularly to a combustion control device for burning a homogeneous and lean air-fuel mixture by spark ignition.

希薄な（空燃比の大きい）混合気を火花点火する希薄混合気燃焼技術は例えば特許文献１に示されるように広く知られている。この希薄混合気燃焼技術においては、排気に含まれるＮＯｘを三元触媒で浄化することができないため、燃焼限界空燃比を高めることが重要である。特許文献１には、点火プラグ近傍に比較的濃い（空燃比の小さい）混合気を成層配置することにより、燃焼室内全体の混合気の平均空燃比を高くしつつ安定的に燃焼させる技術が示されている。
しかしこの技術では、点火プラグ近傍における燃焼によって発生するＮＯｘ量が多いため、ＮＯｘ排出量をより低減することが求められている。 A lean mixture combustion technique for spark-igniting a lean (high air-fuel ratio) mixture is widely known, for example, as shown in Patent Document 1. In this lean mixture combustion technique, NOx contained in the exhaust gas cannot be purified by a three-way catalyst, so it is important to increase the combustion limit air-fuel ratio. Patent Document 1 discloses a technique for stably combusting while increasing the average air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the entire combustion chamber by stratifying and arranging a relatively rich air-fuel mixture (small air-fuel ratio) near the spark plug. Has been.
However, in this technique, since the amount of NOx generated by the combustion in the vicinity of the spark plug is large, it is required to further reduce the NOx emission amount.

そこで、本発明の発明者は均質かつ希薄な混合気を火花点火することによって燃焼させ、安定した燃焼を確保しつつＮＯｘ排出量を低減することができる均質希薄混合気の火花点火燃焼を提案している（非特許文献１）。この非特許文献１では、空燃比「３０」程度の均質希薄混合気を確実に燃焼させるための手法として、点火時の混合気温度を所望の温度まで高めるように圧縮比設定を行うこと、微粒化型の燃料噴射弁を使用することなどが提案されている。   Therefore, the inventor of the present invention proposed a spark-ignition combustion of a homogeneous lean mixture that can burn a homogeneous and lean mixture by spark ignition and reduce NOx emissions while ensuring stable combustion. (Non-Patent Document 1). In Non-Patent Document 1, as a method for reliably burning a homogeneous lean air-fuel mixture having an air-fuel ratio of about “30”, the compression ratio is set so as to raise the air-fuel mixture temperature at ignition to a desired temperature, It has been proposed to use a fuel injection valve.

非特許文献１において提案された均質希薄混合気を火花点火によって確実に燃焼させるためには、燃焼室内における混合気の均質度を高くすることが必要である。このような混合気の均質化に関連する技術として、特許文献２には、１つの気筒に対応して吸気ポート及び吸気弁を２つ設け、２つの吸気ポートにそれぞれ燃料噴射弁を配置し、一方の燃料噴射弁を吸気弁の閉弁中に開弁作動させ、他方の燃料噴射弁を吸気弁の開弁中に開弁作動させることによって、噴射された燃料を確実に霧化させる技術が示されている。   In order to reliably burn the homogeneous lean air-fuel mixture proposed in Non-Patent Document 1 by spark ignition, it is necessary to increase the homogeneity of the air-fuel mixture in the combustion chamber. As a technique related to the homogenization of such an air-fuel mixture, Patent Document 2 provides two intake ports and two intake valves corresponding to one cylinder, and arranges fuel injection valves in the two intake ports, respectively. A technique for reliably atomizing injected fuel by opening one fuel injection valve while the intake valve is closed and opening the other fuel injection valve while the intake valve is open. It is shown.

特開２００２−２５６９２７号公報JP 2002-256927 A 特開２０１２−２２９６５３号公報JP 2012-229653 A

自動車技術会学術講演会前刷集, No.121-12(2012/10)Preprint of the Society of Automotive Engineers of Japan, No. 121-12 (2012/10)

特許文献２が示す制御装置では、１つの気筒に対応して吸気ポート及び吸気弁を２つ設けることが、噴射された燃料の霧化促進のための主たる手段であるため、吸気弁の閉弁中の燃料噴射と開弁中の燃料噴射とに分割した燃料噴射方法の具体的な内容（それぞれの燃料噴射時間の設定など）は示されていない。そのため、均質度の高い混合気を形成する上では、特許文献２に示された手法を単純に適用するのみでは不十分であり、改善すべき余地が残されていた。   In the control device shown in Patent Document 2, the provision of two intake ports and two intake valves corresponding to one cylinder is the main means for promoting atomization of injected fuel. The specific contents of the fuel injection method divided into the fuel injection during opening and the fuel injection during valve opening (setting of each fuel injection time, etc.) are not shown. Therefore, in order to form an air-fuel mixture having a high degree of homogeneity, it is not sufficient to simply apply the method disclosed in Patent Document 2, and there remains room for improvement.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、燃焼室内において均質希薄混合気を適切に形成し、均質希薄混合気の火花点火燃焼を確実に実現することができる内燃機関の燃焼制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation. Combustion of an internal combustion engine that can appropriately form a homogeneous lean air-fuel mixture in a combustion chamber and reliably realize spark ignition combustion of the homogeneous lean air-fuel mixture. An object is to provide a control device.

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の燃焼室（１）内の混合気の火花点火を行う火花点火手段と、該火花点火手段を制御する点火制御手段と、前記燃焼室内の混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段とを備える、内燃機関の燃焼制御装置において、前記燃焼室内に均質かつ希薄な混合気を形成する均質希薄混合気形成手段を備え、前記均質希薄混合気形成手段は、燃料を微粒化して噴射可能であって、かつ弁リフト量（ＬＦＴ）を変更可能な燃料噴射弁（６）を用いて、前記機関の吸気通路（２）内に燃料を噴射し、前記空燃比制御手段は、前記空燃比を理論空燃比よりリーン側の所定リーン空燃比（ＡＦＬ１）よりさらにリーン側の空燃比に制御し、前記均質希薄混合気形成手段は、前記機関の吸気弁の閉弁期間において前記燃料噴射弁（６）による第１燃料噴射（ＦＩ１）を実行するとともに、前記吸気弁の開弁期間において前記燃料噴射弁による第２燃料噴射（ＦＩ２）を実行し、前記第２燃料噴射の第２燃料噴射時間（ＴＦＩ２）は、前記第１燃料噴射の第１燃料噴射時間（ＴＦＩ１）より長く設定され、前記第２燃料噴射の第２リフト量（ＬＦＴ２）は前記第１燃料噴射の第１リフト量（ＬＦＴ１）より小さく設定され、前記空燃比制御手段は、前記機関の運転状態及び目標空燃比（ＡＦＣＭＤ）に応じて総燃料噴射量（ＱＦＵＥＬ）を算出し、前記均質希薄混合気形成手段は、前記機関の吸気弁の温度と相関のある温度パラメータ（ＴＶＬＶＥ）を取得する温度パラメータ取得手段と、前記温度パラメータ（ＴＶＬＶＥ）に応じて前記第１燃料噴射（ＦＩ１）における第１燃料噴射量（ＱＦＩ１）を算出する第１燃料噴射量算出手段と、前記総燃料噴射量（ＱＦＵＥＬ）から前記第１燃料噴射量（ＱＦＩ１）を減算することにより前記第２燃料噴射における第２燃料噴射量（ＱＦＩ２）を算出する第２燃料噴射量算出手段とを備え、前記第１燃料噴射量算出手段は、前記温度パラメータ（ＴＶＬＶＥ）が所定温度（ＴＶＬ）より低いときは、前記第１燃料噴射量（ＱＦＩ１）を「０」に設定し、前記温度パラメータ（ＴＶＬＶＥ）が前記所定温度（ＴＶＬ）以上であるときは、前記温度パラメータ（ＴＶＬＶＥ）が高くなるほど前記第１燃料噴射量（ＱＦＩ１）を増加させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a spark ignition means for performing spark ignition of an air-fuel mixture in a combustion chamber (1) of an internal combustion engine, an ignition control means for controlling the spark ignition means, An air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber, comprising: a homogeneous lean air-fuel mixture forming means for forming a homogeneous and lean air-fuel mixture in the combustion chamber; The homogeneous lean air-fuel mixture forming means uses a fuel injection valve (6) capable of atomizing fuel and injecting the fuel and changing the valve lift (LFT) in the intake passage (2) of the engine. The fuel is injected, the air-fuel ratio control means controls the air-fuel ratio to a leaner air-fuel ratio leaner than a predetermined lean air-fuel ratio (AFL1) leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the homogeneous lean air-fuel mixture forming means includes: Closing period of the intake valve of the engine The first fuel injection (FI1) by the fuel injection valve (6) is executed at the same time, and the second fuel injection (FI2) by the fuel injection valve is executed during the valve opening period of the intake valve. The second fuel injection time (TFI2) of the injection is set longer than the first fuel injection time (TFI1) of the first fuel injection, and the second lift amount (LFT2) of the second fuel injection is set to the first fuel injection. The air-fuel ratio control means calculates the total fuel injection amount (QFUEL) according to the engine operating state and the target air-fuel ratio (AFCMD), and the homogeneous lean mixture is set to be smaller than the first lift amount (LFT1) The air forming means obtains a temperature parameter (TVLVE) that correlates with the temperature of the intake valve of the engine, and the first fuel according to the temperature parameter (TVLVE). A first fuel injection amount calculating means for calculating a first fuel injection amount (QFI1) in the injection (FI1); and subtracting the first fuel injection amount (QFI1) from the total fuel injection amount (QFUEL). Second fuel injection amount calculation means for calculating a second fuel injection amount (QFI2) in two fuel injections, wherein the first fuel injection amount calculation means has the temperature parameter (TVLVE) lower than a predetermined temperature (TVL) When the first fuel injection amount (QFI1) is set to “0” and the temperature parameter (TVLVE) is equal to or higher than the predetermined temperature (TVL), the higher the temperature parameter (TVLVE) is, the higher the temperature parameter (TVLVE) is. increasing first fuel injection amount (QFI1), characterized in Rukoto.

この構成によれば、空燃比が理論空燃比よりリーン側の所定リーン空燃比よりさらにリーン側の空燃比に制御され、微粒化された燃料が吸気通路内に噴射されるので、比較的均質な希薄混合気が吸気通路内において形成される。さらに吸気弁の閉弁期間における第１燃料噴射及び開弁期間における第２燃料噴射が行われ、第２燃料噴射時間が第１燃料噴射時間より長く設定され、第２リフト量は第１リフト量より小さく設定されるので、燃焼室内に吸入される混合気のうち最初に吸入される初期吸入混合気を比較的均質度の高いものとし、その後の吸気弁開弁期間において第２燃料噴射を行うことにより、初期吸入混合気に続いて吸入される混合気の均質度を高めることができ、燃焼室内の希薄混合気全体の均質度を高めることができる。したがって、火花点火手段を適切に制御することによって均質希薄混合気の確実な点火及び点火後の安定した燃焼を実現することができる。また、機関の運転状態及び目標空燃比に応じて総燃料噴射量が算出され、機関の吸気弁の温度と相関のある温度パラメータに応じて第１燃料噴射量が算出され、総燃料噴射量から第１燃料噴射量を減算することにより第２燃料噴射量が算出される。第１燃料噴射によって噴射された燃料は、吸気弁が開弁するまで吸気通路内に留まるため、吸気弁温度と相関のある温度パラメータが高くなるほど気化し易くなる。したがって、第１燃料噴射量を温度パラメータに応じて算出することにより、特に機関の暖機運転中に、吸気弁の閉弁期間における第１燃料噴射量を気化可能な適量に設定することができ、吸気弁の開弁期間における第２燃料噴射により噴射される燃料とともに、燃焼室内に均質度の高い混合気を形成し、未燃燃料成分や煤の排出量を低減することが可能となる。さらに、温度パラメータが所定温度より低いときは、第１燃料噴射量が「０」に設定され、温度パラメータが所定温度以上であるときは、温度パラメータが高くなるほど第１燃料噴射量を増加させるように制御されるので、吸気弁の閉弁期間において噴射された燃料の気化が適切に行われ、機関運転状態に対応して比較的均質度の高い混合気を吸気通路内で形成することができる。 According to this configuration, the air-fuel ratio is controlled to be a lean air-fuel ratio that is further leaner than the predetermined lean air-fuel ratio, and the atomized fuel is injected into the intake passage. A lean air / fuel mixture is formed in the intake passage. Further, the first fuel injection during the valve closing period of the intake valve and the second fuel injection during the valve opening period are performed, the second fuel injection time is set longer than the first fuel injection time, and the second lift amount is the first lift amount. Since it is set to be smaller, the initial intake air-fuel mixture sucked first among the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber has a relatively high homogeneity, and the second fuel injection is performed during the subsequent intake valve opening period. Thus, the homogeneity of the air-fuel mixture sucked after the initial intake air-fuel mixture can be increased, and the homogeneity of the entire lean air-fuel mixture in the combustion chamber can be increased. Therefore, the ignition of the homogeneous lean air-fuel mixture and the stable combustion after the ignition can be realized by appropriately controlling the spark ignition means. Further, the total fuel injection amount is calculated according to the engine operating state and the target air-fuel ratio, and the first fuel injection amount is calculated according to the temperature parameter correlated with the temperature of the intake valve of the engine. The second fuel injection amount is calculated by subtracting the first fuel injection amount. The fuel injected by the first fuel injection stays in the intake passage until the intake valve is opened. Therefore, the higher the temperature parameter correlated with the intake valve temperature, the easier it is to vaporize. Therefore, by calculating the first fuel injection amount according to the temperature parameter, the first fuel injection amount during the closing period of the intake valve can be set to an appropriate amount that can be vaporized, particularly during the warm-up operation of the engine. In addition to the fuel injected by the second fuel injection during the valve opening period of the intake valve, an air-fuel mixture with high homogeneity is formed in the combustion chamber, and the amount of unburned fuel components and soot discharged can be reduced. Further, when the temperature parameter is lower than the predetermined temperature, the first fuel injection amount is set to “0”, and when the temperature parameter is equal to or higher than the predetermined temperature, the first fuel injection amount is increased as the temperature parameter becomes higher. Therefore, the fuel injected during the intake valve closing period is appropriately vaporized, and an air-fuel mixture having a relatively high degree of homogeneity can be formed in the intake passage corresponding to the engine operating state. .

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記第１燃料噴射量算出手段は、前記機関の運転状態に応じて前記第１燃料噴射量（ＱＦＩ１）の上限値（ＱＦＩ１ＨＬ）を算出し、前記第１燃料噴射量を前記上限値以下に制限することを特徴とする。 Invention according to claim 2, in the combustion control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the first fuel injection amount calculating means, the first fuel injection amount according to an operating condition of said engine (QFI1) An upper limit value (QFI1HL) is calculated, and the first fuel injection amount is limited to the upper limit value or less.

この構成によれば、機関の運転状態に応じて第１燃料噴射量の上限値が算出され、第１燃料噴射量が上限値以下となるようにリミット処理が行われるので、第１燃料噴射量が第２燃料噴射量と比較して大きくなり過ぎることが防止され、吸気弁の開弁中に噴射される第２燃料噴射量が相対的に過少となって、燃焼室内の混合気の均質度が低下することを防止できる。   According to this configuration, the upper limit value of the first fuel injection amount is calculated according to the operating state of the engine, and the limit process is performed so that the first fuel injection amount is equal to or less than the upper limit value. Is prevented from becoming too large compared to the second fuel injection amount, and the second fuel injection amount injected while the intake valve is opened becomes relatively small, and the homogeneity of the air-fuel mixture in the combustion chamber Can be prevented from decreasing.

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記火花点火手段は、点火プラグ（８）と、該点火プラグに放電を発生させるための複数の点火コイル対（７１，７２）とを備え、前記点火プラグにおける放電の開始時期（ＣＡＩＧ）及び継続時間（ＴＳＰＫ）を変更可能なものであり、前記点火制御手段は、前記点火プラグにおける放電開始時期（ＣＡＩＧ）及び前記放電継続時間（ＴＳＰＫ）を制御し、前記放電開始時期（ＣＡＩＧ）を、前記点火プラグ近傍における混合気の空燃比が相対的に小さくなるように形成される成層希薄混合気に点火する場合の放電開始時期より進角側に設定することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the combustion control device for an internal combustion engine according to the first or second aspect , the spark ignition means includes a spark plug (8) and a plurality of sparks for generating discharge in the spark plug. An ignition coil pair (71, 72), and a discharge start timing (CAIG) and duration (TSPK) of the spark plug can be changed. (CAIG) and the discharge duration (TSPK) are controlled, and the discharge start timing (CAIG) is changed to a stratified lean mixture formed so that the air-fuel ratio of the mixture in the vicinity of the spark plug becomes relatively small. It is characterized in that it is set on the advance side from the discharge start timing in the case of ignition.

この構成によれば、点火プラグにおける放電開始時期及び放電継続時間が変更可能であるため、放電開始時期及び放電継続時間を適切に設定することにより、すなわち、成層希薄混合気に点火する場合の放電開始時期より進角側に放電開始時期を設定することによって、放電継続時間を長く設定することを可能とし、均質希薄混合気を確実に着火させることができる。   According to this configuration, since the discharge start timing and the discharge duration in the spark plug can be changed, the discharge when the stratified lean air-fuel mixture is ignited by appropriately setting the discharge start timing and the discharge duration. By setting the discharge start time on the advance side from the start time, the discharge duration can be set longer, and the homogeneous lean air-fuel mixture can be reliably ignited.

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記燃焼室内において、吸入された混合気の流動を生成する流動生成手段（２ａ，４）をさらに備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the combustion control device for an internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, the flow generating means (2a) for generating a flow of the intake air-fuel mixture in the combustion chamber. , 4).

この構成によれば、燃焼室内において、吸入された混合気の流動が生成されるので、点火プラグの放電継続時間の設定と混合気流動とによって強力な初期火炎核を形成し、高効率の燃焼を実現することが可能となる。   According to this configuration, since the flow of the sucked air-fuel mixture is generated in the combustion chamber, a powerful initial flame nucleus is formed by setting the discharge duration of the spark plug and the air-fuel mixture flow, and high-efficiency combustion Can be realized.

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the internal combustion engine and its control apparatus concerning one Embodiment of this invention. 吸気通路に設けられるタンブル流動制御弁（４）の配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the tumble flow control valve (4) provided in an intake passage. １つの気筒に対応する点火回路ユニット（７）の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the ignition circuit unit (7) corresponding to one cylinder. 燃料噴射弁（６）によって噴射される燃料の噴射状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the injection state of the fuel injected by a fuel injection valve (6). 燃料噴射弁（６）の開弁時期、開弁時間（ＴＦＩ）、及び開弁時のリフト量（ＬＦＴ）を示す図である。It is a figure which shows the valve opening time of a fuel injection valve (6), valve opening time (TFI), and the lift amount (LFT) at the time of valve opening. 圧縮行程及び燃焼行程における筒内圧（ＰＣＹＬ）の推移を示す図である。It is a figure which shows transition of the cylinder pressure (PCYL) in a compression stroke and a combustion stroke. 超希薄混合気の目標空燃比（ＡＦＣＭＤ）に応じて点火プラグの放電開始時期（ＣＡＩＧ）及び放電継続時間（ＴＳＰＫ）を設定するテーブルを示す図である。It is a figure which shows the table which sets the discharge start time (CAIG) and discharge continuation time (TSPK) of a spark plug according to the target air fuel ratio (AFCMD) of an ultra lean mixture. 燃料噴射弁（６）による燃料噴射量を算出する処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which calculates the fuel injection quantity by a fuel injection valve (6). 図８の処理で参照されるテーブルを示す図である。It is a figure which shows the table referred by the process of FIG. 空気及び噴射された燃料が燃焼室に吸入される過程を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the process in which the air and the injected fuel are suck | inhaled by the combustion chamber. エンジン１の冷間始動時における制御動作例を示すタイムチャートである。3 is a time chart showing an example of a control operation when the engine 1 is cold started.

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関（以下「エンジン」という）及びその制御装置の構成を示す図であり、例えば４気筒のエンジン１の吸気通路２の途中にはスロットル弁３が配置されている。吸気通路２のスロットル弁３の下流側には、燃料噴射弁６が設けられており、その作動は電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５により制御される。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) and its control device according to an embodiment of the present invention. For example, a throttle valve 3 is placed in the middle of an intake passage 2 of a four-cylinder engine 1. Is arranged. A fuel injection valve 6 is provided on the downstream side of the throttle valve 3 in the intake passage 2, and its operation is controlled by an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 5.

図２に示すように、吸気通路２の、吸気弁２１の直ぐ上流側には、隔壁２ａと、隔壁２ａによって形成される一方の流路に配置されたタンブル流動制御弁４とが設けられており、タンブル流動制御弁４はアクチュエータ４ａによって開閉駆動可能に構成されている。アクチュエータ４ａはＥＣＵ５に接続されており、その作動はＥＣＵ５によって制御される。タンブル流動制御弁４によって、燃焼室１ａ内に混合気のタンブル流動が生成される。   As shown in FIG. 2, a partition wall 2a and a tumble flow control valve 4 disposed in one flow path formed by the partition wall 2a are provided immediately upstream of the intake valve 21 in the intake passage 2. The tumble flow control valve 4 is configured to be opened and closed by an actuator 4a. The actuator 4a is connected to the ECU 5, and its operation is controlled by the ECU 5. The tumble flow control valve 4 generates a tumble flow of the air-fuel mixture in the combustion chamber 1a.

エンジン１の各気筒には点火プラグ８が装着されており、点火プラグ８は点火回路ユニット７を介してＥＣＵ５に接続されている。ＥＣＵ５は、後述するように点火プラグ８における放電開始時期ＣＡＩＧ及び放電継続時間ＴＳＰＫの制御を行う。   A spark plug 8 is attached to each cylinder of the engine 1, and the spark plug 8 is connected to the ECU 5 via the ignition circuit unit 7. The ECU 5 controls the discharge start timing CAIG and the discharge duration time TSPK in the spark plug 8 as will be described later.

ＥＣＵ５には、エンジン１の吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ１１、吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ１２、スロットル弁開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ１３、吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ１４、エンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ１５、及び図示しない他のセンサ（例えばエンジン１により駆動される車両のアクセルペダル操作量ＡＰを検出するアクセルセンサ、車速センサなど）が接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ５に供給される。   The ECU 5 includes an intake air flow sensor 11 that detects the intake air flow rate GAIR of the engine 1, an intake air temperature sensor 12 that detects the intake air temperature TA, a throttle valve opening sensor 13 that detects the throttle valve opening TH, and an intake pressure PBA. Intake pressure sensor 14 to detect, cooling water temperature sensor 15 to detect engine cooling water temperature TW, and other sensors (not shown) (for example, an accelerator sensor for detecting an accelerator pedal operation amount AP of a vehicle driven by the engine 1, a vehicle speed sensor, etc.) Are connected, and detection signals of these sensors are supplied to the ECU 5.

ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１６が接続されており、クランク軸の回転角度に応じたパルス信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１６は、クランク角度位置を示す複数のパルス信号を出力するものであり、このパルス信号は、燃料噴射時期、点火時期（点火プラグ８の放電開始時期）等の各種タイミング制御、及びエンジン回転数ＮＥの検出に使用される。   A crank angle position sensor 16 that detects a rotation angle of a crankshaft (not shown) of the engine 1 is connected to the ECU 5, and a pulse signal corresponding to the rotation angle of the crankshaft is supplied to the ECU 5. The crank angle position sensor 16 outputs a plurality of pulse signals indicating the crank angle position. These pulse signals are used for various timing controls such as fuel injection timing, ignition timing (discharge start timing of the spark plug 8), and the like. Used to detect the engine speed NE.

排気通路９には排気浄化用の三元触媒１０が設けられている。三元触媒１０の上流側であって各気筒に連通する排気マニホールドの集合部より下流側には、比例型酸素濃度センサ１７（以下「ＬＡＦセンサ１７」という）が装着されており、このＬＡＦセンサ１７は排気中の酸素濃度（空燃比ＡＦ）にほぼ比例した検出信号を出力し、ＥＣＵ５に供給する。   A three-way catalyst 10 for exhaust purification is provided in the exhaust passage 9. A proportional oxygen concentration sensor 17 (hereinafter referred to as “LAF sensor 17”) is mounted on the upstream side of the three-way catalyst 10 and on the downstream side of the collection portion of the exhaust manifold communicating with each cylinder. 17 outputs a detection signal substantially proportional to the oxygen concentration (air-fuel ratio AF) in the exhaust gas and supplies it to the ECU 5.

ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁６、点火回路ユニット７、アクチュエータ４ａなどに駆動信号を供給する出力回路等から構成される。   The ECU 5 shapes input signal waveforms from various sensors, corrects the voltage level to a predetermined level, converts an analog signal value into a digital signal value, a central processing unit (CPU), It comprises a storage circuit for storing various calculation programs executed by the CPU and calculation results, an output circuit for supplying a drive signal to the fuel injection valve 6, the ignition circuit unit 7, the actuator 4a, and the like.

燃料噴射弁６による燃料噴射量は、吸入空気流量ＧＡＩＲに応じて算出される基本燃料量を、ＬＡＦセンサ１７により検出される空燃比ＡＦに応じた空燃比補正係数ＫＡＦによって補正することによって制御される。空燃比補正係数ＫＡＦは、検出される空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦＣＭＤと一致するように算出される。   The fuel injection amount by the fuel injection valve 6 is controlled by correcting the basic fuel amount calculated according to the intake air flow rate GAIR with the air-fuel ratio correction coefficient KAF corresponding to the air-fuel ratio AF detected by the LAF sensor 17. The The air-fuel ratio correction coefficient KAF is calculated so that the detected air-fuel ratio AF coincides with the target air-fuel ratio AFCMD.

図３は、１つの気筒に対応する点火回路ユニット７の構成を示す回路図であり、点火回路ユニット７は、一次コイル７１ａ及び二次コイル７１ｂからなる第１コイル対７１と、一次コイル７２ａ及び二次コイル７２ｂからなる第２コイル対７２と、バッテリ３０の出力電圧ＶＢＡＴを昇圧して昇圧電圧ＶＵＰを出力する昇圧回路７３と、一次コイル７１ａ，７２ａの通電制御を行うトランジスタＱ１，Ｑ２と、二次コイル７１ｂ，７２ｂと点火プラグ８との間に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２とを備えている。   FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the ignition circuit unit 7 corresponding to one cylinder. The ignition circuit unit 7 includes a first coil pair 71 including a primary coil 71a and a secondary coil 71b, a primary coil 72a, A second coil pair 72 including a secondary coil 72b, a booster circuit 73 that boosts the output voltage VBAT of the battery 30 and outputs a boosted voltage VUP, transistors Q1 and Q2 that control energization of the primary coils 71a and 72a, Diodes D1 and D2 connected between the secondary coils 71b and 72b and the spark plug 8 are provided.

トランジスタＱ１，Ｑ２のベースはＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５によってオンオフ制御（一次コイルの通電制御）が行われる。２つの一次コイルの通電期間の一部を重複させてつつ交互に通電を行うことによって、点火プラグ８における放電の継続時間（放電継続時間）ＴＳＰＫをエンジン１の運転状態に応じて変更することができる。また一次コイルの最初の通電終了時期が放電開始時期ＣＡＩＧに相当し、放電開始時期ＣＡＩＧもエンジン１の運転状態に応じて変更可能である。   The bases of the transistors Q1 and Q2 are connected to the ECU 5, and on / off control (primary coil energization control) is performed by the ECU 5. It is possible to change the discharge duration (discharge duration) TSPK in the spark plug 8 according to the operating state of the engine 1 by alternately conducting energization while overlapping a part of the energization periods of the two primary coils. it can. Further, the first energization end timing of the primary coil corresponds to the discharge start timing CAIG, and the discharge start timing CAIG can also be changed according to the operating state of the engine 1.

燃料噴射弁６は、燃料を微粒化して噴射可能なものであり、ＳＭＤ（Sauter Mean Diameter：ザウター平均直径）が３５μｍ程度（燃圧３５０ｋＰａで噴射し、噴射口からの５０ｍｍ下におけるＳＭＤ）の特性を有し、弁の開度（リフト量）を少なくとも２段階に変更可能なものを使用する。図４（ａ）は、この燃料噴射弁６による燃料の噴射状態（噴射された燃料の拡散状態）を模式的に示し、図４（ｂ）は比較のために示す通常の燃料噴射弁による燃料の噴射状態を示す。通常の燃料噴射弁では、円錐状に分布する燃料の周辺部の燃料濃度が高くなるのに対し、燃料噴射弁６では微粒化した燃料の到達距離が短くなり、かつ拡散領域内における濃度分布の均質度が高く（濃度差が少なく）なる。   The fuel injection valve 6 is capable of atomizing and injecting fuel, and has an SMD (Sauter Mean Diameter) characteristic of about 35 μm (injection at a fuel pressure of 350 kPa and SMD 50 mm below the injection port). And a valve that can change the opening degree (lift amount) of the valve in at least two stages. FIG. 4A schematically shows a fuel injection state (a state in which the injected fuel is diffused) by the fuel injection valve 6, and FIG. 4B shows a fuel by a normal fuel injection valve shown for comparison. The injection state of is shown. In the normal fuel injection valve, the fuel concentration in the peripheral portion of the fuel distributed in a conical shape is high, whereas in the fuel injection valve 6, the reach of the atomized fuel is shortened and the concentration distribution in the diffusion region is reduced. The degree of homogeneity is high (the difference in density is small).

図５は、燃料噴射弁６の開弁時期、開弁時間ＴＦＩ及び開弁時のリフト量ＬＦＴを示す図であり、横軸はクランク角度ＣＲＡである。本実施形態では、１燃焼サイクル内の圧縮行程で第１燃料噴射ＦＩ１を実行するとともに吸気行程で第２燃料噴射ＦＩ２を実行する。しかも第１燃料噴射ＦＩ１は、リフト量ＬＦＴ１が比較的大きく、かつ開弁時間ＴＦＩ１が比較的短い燃料噴射とし、第２燃料噴射ＦＩ２は、リフト量ＬＦＴ２をリフト量ＬＦＴ１より小さく、かつ開弁時間ＴＦＩ２を開弁時間ＴＦＩ１より長く設定した燃料噴射とする。第１及び第２燃料噴射ＦＩ１，ＦＩ２における合計の燃料噴射量が目標空燃比ＡＦＣＭＤに対応する燃料噴射量となるように、リフト量ＬＦＴ１，ＬＦＴ２及び開弁時間（燃料噴射時間）ＴＦＩ１，ＴＦＩ２が設定される。   FIG. 5 is a diagram showing the valve opening timing, the valve opening time TFI, and the lift amount LFT when the fuel injection valve 6 is opened, and the horizontal axis is the crank angle CRA. In the present embodiment, the first fuel injection FI1 is executed in the compression stroke within one combustion cycle, and the second fuel injection FI2 is executed in the intake stroke. Moreover, the first fuel injection FI1 is a fuel injection having a relatively large lift amount LFT1 and a relatively short valve opening time TFI1, and the second fuel injection FI2 has a lift amount LFT2 smaller than the lift amount LFT1 and a valve opening time. Let TFI2 be the fuel injection set longer than the valve opening time TFI1. The lift amounts LFT1, LFT2 and the valve opening times (fuel injection times) TFI1, TFI2 are set so that the total fuel injection amount in the first and second fuel injections FI1, FI2 becomes the fuel injection amount corresponding to the target air-fuel ratio AFCMD. Is set.

燃料を微粒化して噴射可能な燃料噴射弁６を、図５に示すように開弁作動させることにより、まず第１燃料噴射ＦＩ１によって吸気通路２内で比較的均質な混合気を形成し、さらに第２燃料噴射ＦＩ２を実行することによって、検出空燃比ＡＦを目標空燃比ＡＦＣＭＤと一致させるために必要とされる量の燃料を燃焼室に供給し、しかも燃焼室内における空燃比分布がほぼ一様な（均質度の高い）均質希薄混合気を形成することができる。   A fuel injection valve 6 capable of atomizing and injecting fuel is opened as shown in FIG. 5 to form a relatively homogeneous air-fuel mixture in the intake passage 2 by the first fuel injection FI1, By executing the second fuel injection FI2, an amount of fuel required to make the detected air-fuel ratio AF coincide with the target air-fuel ratio AFCMD is supplied to the combustion chamber, and the air-fuel ratio distribution in the combustion chamber is substantially uniform. It is possible to form a homogeneous (high homogeneity) homogeneous lean mixture.

なお、第１燃料噴射ＦＩ１は、対象気筒の圧縮行程において実行し、第２燃料噴射ＦＩ２は、その終了時期を吸気行程の終了時期の直前に設定することが望ましい。   It is desirable that the first fuel injection FI1 is executed in the compression stroke of the target cylinder, and the end timing of the second fuel injection FI2 is set immediately before the end timing of the intake stroke.

本実施形態では、暖機完了後の目標空燃比ＡＦＣＭＤは、例えば「２４」から「３５」程度の範囲（以下「超希薄空燃比範囲」という）に設定される。空燃比「２４」（リーン側所定空燃比）は、エンジン１からのＮＯｘ排出量が許容上限値（例えば１２０ｐｐｍ）以下となるように設定される。空燃比「３５」は、必要なエンジン出力を得るための限界値として設定される空燃比である。   In the present embodiment, the target air-fuel ratio AFCMD after completion of warm-up is set to a range of, for example, about “24” to “35” (hereinafter referred to as “ultra-lean air-fuel ratio range”). The air-fuel ratio “24” (lean side predetermined air-fuel ratio) is set so that the NOx emission amount from the engine 1 is equal to or less than an allowable upper limit value (for example, 120 ppm). The air / fuel ratio “35” is an air / fuel ratio set as a limit value for obtaining a necessary engine output.

点火プラグ８における放電開始時期ＣＡＩＧは、超希薄空燃比範囲における目標空燃比ＡＦＣＭＤに対応して、上死点前５０度から１５度の範囲に設定され、放電継続時間ＴＳＰＫは均質希薄混合気を確実に着火させるべく、１．８〜３ｍｓｅｃに設定される。このように放電継続時間ＴＳＰＫを設定したときの放電エネルギが１５０〜６００ｍＪとなるように昇圧電圧ＶＵＰが設定されている。従来の火花点火による希薄混合気燃焼は、点火プラグ近傍の空燃比が相対的に小さくなるように燃焼室内の流動を生成することによって実現される成層混合気燃焼であるのに対し、本実施形態の均質希薄混合気燃焼は、放電継続時間ＴＳＰＫを比較的長く設定し、その放電継続時間ＴＳＰＫを確保できるように放電開始時期ＣＡＩＧは、成層混合気燃焼の点火時期（例えば８．０度）より進角側に設定されている。   The discharge start timing CAIG in the spark plug 8 is set to a range of 50 degrees to 15 degrees before top dead center corresponding to the target air-fuel ratio AFCMD in the ultra-lean air-fuel ratio range, and the discharge duration TSPK is a homogeneous lean mixture. In order to ensure ignition, it is set to 1.8 to 3 msec. The boost voltage VUP is set so that the discharge energy when the discharge duration time TSPK is set in this way is 150 to 600 mJ. Conventional lean mixture combustion by spark ignition is stratified mixture combustion realized by generating a flow in the combustion chamber so that the air-fuel ratio in the vicinity of the spark plug becomes relatively small. In the homogeneous lean mixture combustion, the discharge start time CAIG is set from the ignition timing (for example, 8.0 degrees) of the stratified mixture combustion so that the discharge duration TSPK is set relatively long and the discharge duration TSPK can be secured. Set to the advance side.

さらにエンジン１の幾何学的圧縮比（ピストンが下死点に位置するときの燃焼室容積と、上死点に位置するときの燃焼室容積との比）は、最低実効圧縮比が９．０程度となるように、通常の火花点火エンジンの幾何学的圧縮比より若干大きく設定されている。   Furthermore, the geometrical compression ratio of the engine 1 (ratio of the combustion chamber volume when the piston is located at the bottom dead center and the combustion chamber volume when the piston is located at the top dead center) has a minimum effective compression ratio of 9.0. In order to achieve this, it is set slightly larger than the geometric compression ratio of a normal spark ignition engine.

またタンブル流動制御弁４の開度を変更することによって、流速５〜１５ｍ／ｓｅｃ程度（エンジン回転数ＮＥが１５００ｒｐｍであるとき流速）のタンブル流動を発生させるタンブル流動生成制御が行われる。
放電継続時間ＴＳＰＫを比較的長く設定するとともに、燃焼室内にタンブル流動を生成することによって、強力な初期火炎核を形成し、火炎核を成長させることによって、圧縮上死点における未燃混合気の温度を１０００度Ｋ以上の温度まで高めて、燃焼層流速度を支配する素反応を、過酸化水素が分解してＯＨラジカルを生成する反応に変化させ、圧縮上死点後において燃焼を確実に完結させることが可能となる。 Further, by changing the opening degree of the tumble flow control valve 4, tumble flow generation control for generating tumble flow with a flow rate of about 5 to 15 m / sec (flow rate when the engine speed NE is 1500 rpm) is performed.
The discharge duration time TSPK is set to be relatively long, and a tumble flow is generated in the combustion chamber, thereby forming a strong initial flame nucleus and growing the flame nucleus, thereby reducing the unburned mixture at the compression top dead center. By raising the temperature to a temperature of 1000 degrees K or higher, the elementary reaction that governs the combustion laminar flow rate is changed to a reaction in which hydrogen peroxide decomposes to generate OH radicals, ensuring combustion after compression top dead center It can be completed.

図６は、圧縮行程及び燃焼行程における筒内圧ＰＣＹＬの推移を示す図であり、実線Ｌ１が本実施形態に対応し、太い破線Ｌ２がＨＣＣＩ（均質混合気圧縮着火）燃焼に対応し、細い破線がストイキ燃焼（空燃比を理論空燃比に設定した場合の燃焼）に対応する。この図において、クランク角度ＣＲＡの０度が圧縮上死点に対応する。なお、ストイキ燃焼の場合の点火時期は、圧縮上死点より若干進角側（例えばクランク角度１０度以内の範囲）に設定される。
本実施形態の均質希薄混合気の火花点火による燃焼によって、高効率の安定した燃焼が得られることが確認できる。 FIG. 6 is a diagram showing the transition of the in-cylinder pressure PCYL in the compression stroke and the combustion stroke. The solid line L1 corresponds to this embodiment, the thick broken line L2 corresponds to HCCI (homogeneous mixture compression ignition) combustion, and the thin broken line Corresponds to stoichiometric combustion (combustion when the air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio). In this figure, the crank angle CRA of 0 degrees corresponds to the compression top dead center. It should be noted that the ignition timing in the case of stoichiometric combustion is set slightly ahead of the compression top dead center (for example, a range within a crank angle of 10 degrees).
It can be confirmed that highly efficient and stable combustion can be obtained by the combustion of the homogeneous lean air-fuel mixture of the present embodiment by spark ignition.

また本実施形態では、エンジン１の暖機完了後は、エンジン１の要求トルクに応じて超希薄空燃比範囲内に目標空燃比ＡＦＣＭＤを設定し、目標空燃比ＡＦＣＭＤに応じて点火プラグ８の放電開始時期ＣＡＩＧ及び放電継続時間ＴＳＰＫを設定する。   In this embodiment, after the warm-up of the engine 1 is completed, the target air-fuel ratio AFCMD is set within the ultra-lean air-fuel ratio range according to the required torque of the engine 1, and the spark plug 8 is discharged according to the target air-fuel ratio AFCMD. The start time CAIG and the discharge duration TSPK are set.

具体的には、放電開始時期ＣＡＩＧ（圧縮上死点からの進角量で定義される）は、図７（ａ）に示すように、目標空燃比ＡＦＣＭＤが増加するほど進角するように設定され、放電継続時間ＴＳＰＫは、図７（ｂ）に示すように目標空燃比ＡＦＣＭＤが増加するほど長くなるように設定される。図７に示すＡＦＬ１及びＡＦＬ２は、それぞれ例えば「２４」及び「３５」に設定される所定空燃比であり、図７（ａ）に示すＣＡＩＧ１，ＣＡＩＧ２は、それぞれ例えば「１５度」及び「５０度」に設定される所定進角量であり、図７（ｂ）に示すＴＳＰＫ１，ＴＳＰＫ２は、それぞれ例えば「１．８ｍｓｅｃ」及び「３ｍｓｅｃ」に設定される所定放電時間である。   Specifically, the discharge start timing CAIG (defined by the advance amount from the compression top dead center) is set to advance as the target air-fuel ratio AFCMD increases, as shown in FIG. The discharge duration time TSPK is set so as to increase as the target air-fuel ratio AFCMD increases as shown in FIG. 7B. AFL1 and AFL2 shown in FIG. 7 are predetermined air-fuel ratios set to, for example, “24” and “35”, respectively. CAIG1 and CAIG2 shown in FIG. 7A are, for example, “15 degrees” and “50 degrees, respectively. , And TSPK1 and TSPK2 shown in FIG. 7B are predetermined discharge times set to, for example, “1.8 msec” and “3 msec”, respectively.

なお、放電開始時期ＣＡＩＧは、上記のように目標空燃比ＡＦＣＭＤに応じて設定するとともに、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど進角させることが望ましい。エンジン回転数ＮＥが高くなるほど、放電継続時間ＴＳＰＫに対応するクランク角度ＣＲＡは増加するので、放電開始時期ＣＡＩＧを進角させることによって、高回転状態においても放電継続時間ＴＳＰＫを確保し、安定した燃焼を得ることができる。   It is desirable that the discharge start timing CAIG is set according to the target air-fuel ratio AFCMD as described above, and advanced as the engine speed NE increases. As the engine speed NE increases, the crank angle CRA corresponding to the discharge duration TSPK increases. Therefore, the discharge start time CAIG is advanced to ensure the discharge duration TSPK even in a high rotation state, and stable combustion. Can be obtained.

図８は、上述した第１燃料噴射ＦＩ１における第１燃料噴射量ＱＦＩ１及び第２燃料噴射における第２燃料噴射量ＱＦＩ２を算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５において所定クランク角度（例えば１８０度）毎に実行される。この処理では、吸気弁２１の温度と相関のある温度パラメータとして、推定吸気弁温度ＴＶＬＶＥを使用する。またエンジン１の要求トルクＴＲＱＥは、検出されるアクセルペダル操作量ＡＰに応じて算出される。   FIG. 8 is a flowchart of processing for calculating the first fuel injection amount QFI1 in the first fuel injection FI1 and the second fuel injection amount QFI2 in the second fuel injection. This process is executed in the ECU 5 at every predetermined crank angle (for example, 180 degrees). In this process, the estimated intake valve temperature TVLVE is used as a temperature parameter correlated with the temperature of the intake valve 21. Further, the required torque TRQE of the engine 1 is calculated according to the detected accelerator pedal operation amount AP.

ステップＳ１１では、エンジン運転状態及び目標空燃比ＡＦＣＭＤに応じて公知の手法で総燃料噴射量ＱＦＵＥＬを算出する。ステップＳ１２では、エンジン運転状態に応じて吸気弁２１の温度推定値である推定吸気弁温度ＴＶＬＶＥを算出する。推定吸気弁温度ＴＶＬＶＥは、例えば特開２００７−６４００８号公報に示される手法を用いて、エンジン１の吸入空気流量ＧＡＩＲ、エンジン回転数ＮＥ、エンジン冷却水温ＴＷ、及び目標空燃比ＡＦＣＭＤに応じて算出される。   In step S11, the total fuel injection amount QFUEL is calculated by a known method according to the engine operating state and the target air-fuel ratio AFCMD. In step S12, an estimated intake valve temperature TVLVE, which is an estimated value of the intake valve 21, is calculated according to the engine operating state. The estimated intake valve temperature TVLVE is calculated according to the intake air flow rate GAIR of the engine 1, the engine speed NE, the engine coolant temperature TW, and the target air-fuel ratio AFCMD, for example, using the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-64008. Is done.

ステップＳ１３では、エンジン１の要求トルクＴＲＱＥ及び推定吸気弁温度ＴＶＬＶＥに応じて第１燃料噴射量ＱＦＩ１を算出する。具体的には、図９に示すＱＦＩ１Ｂテーブルを検索して基本値ＱＦＩ１Ｂを算出し、基本値ＱＦＩ１Ｂにトルク係数ＫＴＲＱを乗算することにより、第１燃料噴射量ＱＦＩ１を算出する。トルク係数ＫＴＲＱは、エンジン１の要求トルクＴＲＱＥにほぼ比例するように設定され、エンジン１のアイドル運転状態では「０」に設定される。ＱＦＩ１Ｂテーブルは、推定吸気弁温度ＴＶＬＶＥが第１所定温度ＴＶＬ（例えば７０℃）より低いときは、基本値ＱＦＩ１Ｂが「０」に設定され、第１所定温度ＴＶＬ以上の範囲では推定吸気弁温度ＴＶＬＶＥが高くなるほど、基本値ＱＦＩ１Ｂが増加するように設定されている。なお、図９に示す第２所定温度ＴＶＭ及び第３所定温度ＴＶＨは、それぞれ例えば１００℃及び１５０℃に設定される。   In step S13, the first fuel injection amount QFI1 is calculated according to the required torque TRQE of the engine 1 and the estimated intake valve temperature TVLVE. Specifically, the basic value QFI1B is calculated by searching the QFI1B table shown in FIG. 9, and the basic value QFI1B is multiplied by the torque coefficient KTRQ to calculate the first fuel injection amount QFI1. The torque coefficient KTRQ is set so as to be substantially proportional to the required torque TRQE of the engine 1, and is set to “0” when the engine 1 is in the idling operation state. In the QFI1B table, when the estimated intake valve temperature TVLVE is lower than a first predetermined temperature TVL (for example, 70 ° C.), the basic value QFI1B is set to “0”, and in the range equal to or higher than the first predetermined temperature TVL, the estimated intake valve temperature TVLVE is set. The basic value QFI1B is set to increase as becomes higher. Note that the second predetermined temperature TVM and the third predetermined temperature TVH shown in FIG. 9 are set to, for example, 100 ° C. and 150 ° C., respectively.

ＱＦＩ１Ｂテーブルの設定は、吸気弁２１の温度が高くなると、燃料噴射弁６によって吸気弁２１の閉弁中の噴射された燃料が気化し易くなることを考慮したものである。このように、ＱＦＩ１Ｂテーブルを設定することにより、吸気弁２１の閉弁期間において噴射された燃料の気化が適切に行われ、エンジン運転状態に対応して均質度の比較的高い混合気を吸気通路内で形成することが可能となる。   The setting of the QFI1B table takes into account that when the temperature of the intake valve 21 becomes high, the fuel injected by the fuel injection valve 6 during the closing of the intake valve 21 is easily vaporized. As described above, by setting the QFI1B table, the fuel injected during the valve closing period of the intake valve 21 is appropriately vaporized, and the air-fuel mixture having a relatively high homogeneity corresponding to the engine operating state is taken into the intake passage. It becomes possible to form in.

ステップＳ１４では、エンジン１の要求出力に応じて第１燃料噴射量ＱＦＩ１の上限値ＱＦＩ１ＨＬを算出する。具体的には、要求トルクＴＲＱＥが増加するほど増加するように設定される上限基本値ＱＦＩ１ＨＬＢに、回転数補正係数ＫＮＥを乗算することにより、上限値ＱＦＩ１ＨＬを算出する。エンジン回転数ＮＥが高くなるほど、噴射された燃料が気化するために許容される時間が短くなることから、回転数補正係数ＫＮＥはエンジン回転数ＮＥが高くなるほど減少するように設定される。   In step S14, an upper limit value QFI1HL of the first fuel injection amount QFI1 is calculated according to the required output of the engine 1. Specifically, upper limit value QFI1HL is calculated by multiplying upper limit basic value QFI1HLB, which is set to increase as required torque TRQE increases, by rotation speed correction coefficient KNE. The higher the engine speed NE, the shorter the time allowed for the injected fuel to vaporize. Therefore, the rotational speed correction coefficient KNE is set to decrease as the engine speed NE increases.

ステップＳ１５ではステップＳ１３で算出した第１燃料噴射量ＱＦＩ１が上限値ＱＦＩ１ＨＬより大きいか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、直ちにステップＳ１７に進み、肯定（ＹＥＳ）であるときは、第１燃料噴射量ＱＦＩ１を上限値ＱＦＩ１ＨＬに設定して（ステップＳ１６）、ステップＳ１７に進む。   In step S15, it is determined whether or not the first fuel injection amount QFI1 calculated in step S13 is larger than an upper limit value QFI1HL. If the answer is negative (NO), the process immediately proceeds to step S17. If the answer is affirmative (YES), the first fuel injection amount QFI1 is set to the upper limit value QFI1HL (step S16), and the process proceeds to step S17. .

ステップＳ１７では、総燃料噴射量ＱＦＵＥＬから第１燃料噴射量ＱＦＩ１を減算することにより、第２燃料噴射量ＱＦＩ２を算出する。第１及び第２燃料噴射量ＱＦＩ１，ＱＦＩ２に応じて、図５に示す燃料噴射時間ＴＦＩ１，ＴＦＩ２が算出される。   In step S17, the second fuel injection amount QFI2 is calculated by subtracting the first fuel injection amount QFI1 from the total fuel injection amount QFUEL. Fuel injection times TFI1 and TFI2 shown in FIG. 5 are calculated according to the first and second fuel injection amounts QFI1 and QFI2.

ステップＳ１３〜Ｓ１６によって、エンジン運転状態に応じて第１燃料噴射量ＱＦＩ１及びその上限値ＱＦＩ１ＨＬが算出され、第１燃料噴射量ＱＦＩ１を上限値ＱＦＩ１ＨＬ以下に制限するリミット処理が行われるので、第１燃料噴射量ＱＦＩ１が第２燃料噴射量ＱＦＩ２と比較して大きくなり過ぎることが防止される。   In steps S13 to S16, the first fuel injection amount QFI1 and its upper limit value QFI1HL are calculated according to the engine operating state, and the limit process for limiting the first fuel injection amount QFI1 to the upper limit value QFI1HL or less is performed. The fuel injection amount QFI1 is prevented from becoming too large compared to the second fuel injection amount QFI2.

図１０は、空気及び噴射された燃料が吸入される過程を模式的に示す図であり、図１０（ａ）が本実施形態に対応し、図１０（ｂ）は吸気弁の開弁中に１回のみ燃料噴射を行う従来例を比較のために示す。これらの図において、実線のハッチングを付して示す領域は、空気のみの領域または燃料濃度の低い領域に対応し、破線のハッチングを付して示す領域は、燃料濃度の高い領域に対応する。   FIG. 10 is a diagram schematically showing a process in which air and injected fuel are sucked. FIG. 10 (a) corresponds to this embodiment, and FIG. 10 (b) shows that the intake valve is open. A conventional example in which fuel injection is performed only once is shown for comparison. In these drawings, a region indicated by a solid hatching corresponds to an air-only region or a region having a low fuel concentration, and a region indicated by a dashed hatching corresponds to a region having a high fuel concentration.

図１０（ａ）において、時刻ｔ１は第１燃料噴射ＦＩ１が行われた直後の時点に対応し、時刻ｔ２は吸気弁２１が開弁され、開弁期間の後半で第２燃料噴射が行われた直後の時点に対応し、時刻ｔ３は吸気弁の閉弁直後の時点に対応する。この図に示すように本実施形態では、時刻ｔ３において燃料濃度の高い領域が混合気中に全体的に分布する。   In FIG. 10A, time t1 corresponds to the time immediately after the first fuel injection FI1 is performed, and at time t2, the intake valve 21 is opened, and the second fuel injection is performed in the latter half of the valve opening period. The time t3 corresponds to the time immediately after the intake valve is closed. As shown in this figure, in the present embodiment, the region having a high fuel concentration is distributed throughout the air-fuel mixture at time t3.

図１０（ｂ）において、時刻ｔ２ａは吸気弁の開弁期間の前半において燃料噴射が行われた直後の時点に対応し、時刻ｔ３は図１０（ａ）の時刻ｔ３と同一である。１回の燃料噴射では、この図に示すように燃料濃度の高い領域に偏りが発生することが確認できる。   In FIG. 10 (b), time t2a corresponds to the time immediately after fuel injection is performed in the first half of the intake valve opening period, and time t3 is the same as time t3 in FIG. 10 (a). In one fuel injection, it can be confirmed that a deviation occurs in a region where the fuel concentration is high, as shown in FIG.

図１１は、エンジン１の冷間始動時における制御動作例を示すタイムチャートであり、図１１（ａ）はエンジン冷却水温ＴＷの推移を示し、図１１（ｂ）は第１及び第２燃料噴射量比率ＲＦＩ１，ＲＦＩ２の推移を示す。第１及び第２燃料噴射量比率ＲＦＩ１，ＲＦＩ２は下記式で定義される。
ＲＦＩ１＝ＱＦＩ１／ＱＦＵＥＬ
ＲＦＩ２＝ＱＦＩ２／ＱＦＵＥＬ FIG. 11 is a time chart showing an example of the control operation at the time of cold start of the engine 1, FIG. 11 (a) shows the transition of the engine coolant temperature TW, and FIG. 11 (b) shows the first and second fuel injections. The transition of the quantity ratios RFI1 and RFI2 is shown. The first and second fuel injection amount ratios RFI1 and RFI2 are defined by the following equations.
RFI1 = QFI1 / QFUEL
RFI2 = QFI2 / QFUEL

運転開始（ｔ＝０）から時刻ｔ１１までは、第１燃料噴射量ＱＦＩ１が「０」に設定され、時刻ｔ１１において推定吸気弁温度ＴＶＬＶＥが第１所定温度ＴＶＬに達した後は、徐々に増量される。したがって第１燃料噴射量比率ＲＦＩ１が増加するとともに第２燃料噴射量比率ＲＦＩ２が減少する。時刻ｔ１２以後は、第１燃料噴射量ＱＦＩ１は上限値ＱＦＩ１ＨＬに設定されるが、上限値ＱＦＩ１Ｈはエンジン運転状態に依存して変化するため、第１燃料噴射量ＱＦＩ１もエンジン運転状態に依存して変化している。   From the start of operation (t = 0) to time t11, the first fuel injection amount QFI1 is set to “0”, and gradually increases after the estimated intake valve temperature TVLVE reaches the first predetermined temperature TVL at time t11. Is done. Therefore, the first fuel injection amount ratio RFI1 increases and the second fuel injection amount ratio RFI2 decreases. After time t12, the first fuel injection amount QFI1 is set to the upper limit value QFI1HL. However, since the upper limit value QFI1H changes depending on the engine operating state, the first fuel injection amount QFI1 also depends on the engine operating state. It has changed.

以上のように本実施形態によれば、超希薄空燃比の均質混合気を燃焼室内に形成し、確実に着火させて、燃焼を完結させることができるので、均質希薄混合気を制御性良好な火花点火火炎伝播燃焼させることが可能となり、高効率でかつＮＯｘ排出量が少ない燃焼を実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, a homogeneous mixture with an ultra lean air / fuel ratio can be formed in the combustion chamber and reliably ignited to complete combustion, so that the homogeneous lean mixture has good controllability. Spark ignition flame propagation combustion can be performed, and combustion with high efficiency and low NOx emission can be realized.

具体的には、燃料噴射弁６によって微粒化された燃料が吸気通路２内に噴射されるので、比較的均質な希薄混合気が吸気通路２内において先ず形成され、さらに燃焼室１ａ内に吸入されることによって、より均質度の高い希薄混合気を形成することができる。すなわち、吸気弁２１の閉弁期間における第１燃料噴射ＦＩ１及び吸気弁２１の開弁期間における第２燃料噴射ＦＩ２が行われ、第２燃料噴射時間ＴＦＩ２が第１燃料噴射時間ＴＦＩ１より長く設定され、第２リフト量ＬＦＴ２は第１リフト量ＬＦＴ１より小さく設定されるので、燃焼室２１内に吸入される混合気のうち最初に吸入される初期吸入混合気を比較的均質度の高いものとし、その後の吸気弁開弁期間において第２燃料噴射ＦＩ２を行うことにより、初期吸入混合気に続いて吸入される混合気の均質度を高めることができ、燃焼室１ａ内の希薄混合気全体の均質度を高めることができる。したがって、点火プラグ８における放電（開始時期及び継続時間）を適切に制御することによって均質希薄混合気の確実な点火及び点火後の安定した燃焼を実現することができる。   Specifically, since the fuel atomized by the fuel injection valve 6 is injected into the intake passage 2, a relatively homogeneous lean air-fuel mixture is first formed in the intake passage 2 and further sucked into the combustion chamber 1a. By doing so, a lean mixture with higher homogeneity can be formed. That is, the first fuel injection FI1 during the valve closing period of the intake valve 21 and the second fuel injection FI2 during the valve opening period of the intake valve 21 are performed, and the second fuel injection time TFI2 is set longer than the first fuel injection time TFI1. Since the second lift amount LFT2 is set to be smaller than the first lift amount LFT1, the initial intake air mixture sucked into the combustion chamber 21 first is made relatively high in homogeneity, By performing the second fuel injection FI2 in the subsequent intake valve opening period, the homogeneity of the air-fuel mixture sucked after the initial intake air-fuel mixture can be increased, and the homogeneity of the entire lean air-fuel mixture in the combustion chamber 1a can be increased. The degree can be increased. Accordingly, by appropriately controlling the discharge (start timing and duration) in the spark plug 8, it is possible to realize a reliable ignition of the homogeneous lean air-fuel mixture and a stable combustion after the ignition.

またエンジン運転状態及び目標空燃比ＡＦＣＭＤに応じて総燃料噴射量ＱＦＵＥＬが算出され、吸気弁２１の温度と相関のある温度パラメータとしての推定吸気弁温度ＴＶＬＶＥに応じて第１燃料噴射量ＱＦＩ１が算出され、総燃料噴射量ＱＦＵＥＬから第１燃料噴射量ＱＦＩ１を減算することにより第２燃料噴射量ＱＦＩ２が算出される。第１燃料噴射ＦＩ１によって噴射された燃料は、吸気弁２１が開弁するまで吸気通路２内に留まるため、吸気弁温度と相関のある推定吸気弁温度ＴＶＬＶＥが高くなるほど気化し易くなる。したがって、第１燃料噴射量ＱＦＩ１を推定吸気弁温度ＴＶＬＶＥに応じて算出することにより、特にエンジン１の暖機運転中に、吸気弁２１の閉弁期間における第１燃料噴射量ＱＦＩ１を気化可能な適量に設定し、吸気弁２１の開弁期間における第２燃料噴射ＦＩ２により噴射される燃料とともに、燃焼室１ａ内に均質度の高い混合気を形成して、未燃燃料成分や煤の排出量を低減することができる。   The total fuel injection amount QFUEL is calculated according to the engine operating state and the target air-fuel ratio AFCMD, and the first fuel injection amount QFI1 is calculated according to the estimated intake valve temperature TVLVE as a temperature parameter correlated with the temperature of the intake valve 21. Then, the second fuel injection amount QFI2 is calculated by subtracting the first fuel injection amount QFI1 from the total fuel injection amount QFUEL. The fuel injected by the first fuel injection FI1 stays in the intake passage 2 until the intake valve 21 is opened. Therefore, the fuel is more easily vaporized as the estimated intake valve temperature TVLVE correlated with the intake valve temperature increases. Therefore, by calculating the first fuel injection amount QFI1 according to the estimated intake valve temperature TVLVE, the first fuel injection amount QFI1 during the valve closing period of the intake valve 21 can be vaporized, particularly during the warm-up operation of the engine 1. An appropriate amount is set and together with the fuel injected by the second fuel injection FI2 during the opening period of the intake valve 21, an air-fuel mixture having a high degree of homogeneity is formed in the combustion chamber 1a, and the amount of unburned fuel components and soot discharged Can be reduced.

また推定吸気弁温度ＴＶＬＶＥが第１所定温度ＴＶＬより低いときは、第１燃料噴射量ＱＦＩ１が「０」に設定され、推定吸気弁温度ＴＶＬＶＥが第１所定温度ＴＶＬ以上であるときは、推定吸気弁温度ＴＶＬＶＥが高くなるほど第１燃料噴射量ＱＦＩ１を増加させるように制御されるので、吸気弁２１の閉弁期間において噴射された燃料の気化が適切に行われ、エンジン運転状態に対応して比較的均質度の高い混合気を吸気通路内で形成することができる。   When the estimated intake valve temperature TVLVE is lower than the first predetermined temperature TVL, the first fuel injection amount QFI1 is set to “0”, and when the estimated intake valve temperature TVLVE is equal to or higher than the first predetermined temperature TVL, the estimated intake air Since the control is performed to increase the first fuel injection amount QFI1 as the valve temperature TVLVE increases, the fuel injected during the valve closing period of the intake valve 21 is appropriately vaporized and compared in accordance with the engine operating state. An air-fuel mixture with high homogeneity can be formed in the intake passage.

またエンジン運転状態に応じて第１燃料噴射量ＱＦＩ１の上限値ＱＦＩ１ＨＬが算出され、第１燃料噴射量ＱＦＩ１が上限値ＱＦＩ１ＨＬ以下となるようにリミット処理が行われるので、第１燃料噴射量ＱＦＩ１が第２燃料噴射量ＱＦＩ２と比較して大きくなり過ぎることが防止され、吸気弁２１の開弁中に噴射される第２燃料噴射量ＱＦＩ２が相対的に過少となって、燃焼室１ａ内の混合気の均質度が低下することを防止できる。   Further, the upper limit value QFI1HL of the first fuel injection amount QFI1 is calculated according to the engine operating state, and the limit process is performed so that the first fuel injection amount QFI1 is equal to or lower than the upper limit value QFI1HL. Therefore, the first fuel injection amount QFI1 is It is prevented that the second fuel injection amount QFI2 becomes too large compared to the second fuel injection amount QFI2, and the second fuel injection amount QFI2 injected while the intake valve 21 is opened becomes relatively small, so that the mixing in the combustion chamber 1a is performed. It is possible to prevent a reduction in the homogeneity of qi.

また点火プラグ８における放電開始時期ＣＡＩＧ及び放電継続時間ＴＳＰＫが変更可能であるため、放電開始時期ＣＡＩＧ及び放電継続時間ＴＳＰＫを適切に設定することにより、すなわち、成層希薄混合気に点火する場合の放電開始時期より進角側に放電開始時期ＣＡＩＧを設定することによって、放電継続時間ＴＳＰＫを長く設定することを可能とし、均質希薄混合気を確実に着火させることができる。   Further, since the discharge start timing CAIG and the discharge duration time TSPK in the spark plug 8 can be changed, the discharge when the stratified lean air-fuel mixture is ignited by appropriately setting the discharge start timing CAIG and the discharge duration time TSPK. By setting the discharge start time CAIG on the advance side from the start time, it is possible to set the discharge duration TSPK to be long, and the homogeneous lean air-fuel mixture can be reliably ignited.

またタンブル流動制御弁４を用いて燃焼室内において混合気の流動が生成されるので、点火プラグ８の放電継続時間ＴＰＳＫの設定と混合気流動とによって、強力な初期火炎核、すなわち圧縮上死点における燃焼混合気温度を１０００度Ｋ以上に高めることができる初期火炎核を形成し、高効率の燃焼を実現することができる。すなわち、本実施形態では、燃焼室内の混合気流動は、点火プラグ近傍の空燃比を相対的に小さくするために生成されるものではなく、燃焼の完結をさせる強力な初期火炎核を形成するために生成されるものである。   Further, since the flow of the air-fuel mixture is generated in the combustion chamber using the tumble flow control valve 4, a powerful initial flame kernel, that is, compression top dead center, is set by setting the discharge duration time TPSK of the spark plug 8 and the air-fuel mixture flow. It is possible to form an initial flame nucleus that can raise the temperature of the combustion mixture at 1000 ° K or higher and realize high-efficiency combustion. That is, in the present embodiment, the air-fuel mixture flow in the combustion chamber is not generated to relatively reduce the air-fuel ratio in the vicinity of the spark plug, but forms a powerful initial flame kernel that completes combustion. Is generated.

本実施形態では、点火回路ユニット７及び点火プラグ８が火花点火手段に相当し、隔壁２ａ及びタンブル流動制御弁４が流動生成手段に相当し、吸入空気流量センサ１１、クランク角度位置センサ１６、冷却水温センサ１５、及びＥＣＵ５が温度パラメータ取得手段を構成する。またＥＣＵ５が点火制御手段、空燃比制御手段、第１燃料噴射量算出手段、及び第２燃料噴射量算出手段を構成し、燃料噴射弁６及びＥＣＵ５が均質希薄混合気形成手段を構成する。   In this embodiment, the ignition circuit unit 7 and the spark plug 8 correspond to spark ignition means, the partition wall 2a and the tumble flow control valve 4 correspond to flow generation means, an intake air flow rate sensor 11, a crank angle position sensor 16, a cooling unit. The water temperature sensor 15 and the ECU 5 constitute a temperature parameter acquisition unit. The ECU 5 constitutes an ignition control means, an air-fuel ratio control means, a first fuel injection amount calculation means, and a second fuel injection amount calculation means, and the fuel injection valve 6 and the ECU 5 constitute a homogeneous lean mixture formation means.

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では吸気弁２１の温度に相関する温度パラメータとして推定吸気弁温度ＴＶＬＶＥを使用したが、吸気弁温度はエンジン冷却水温ＴＷとの相関性が最も高いので、エンジン冷却水温ＴＷを吸気弁温度に相関する温度パラメータとして使用するようにしてもよい。そのような変形例では、冷却水温センサ１５が温度パラメータ取得手段に相当する。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the estimated intake valve temperature TVLVE is used as a temperature parameter correlated with the temperature of the intake valve 21, but the intake valve temperature has the highest correlation with the engine coolant temperature TW. It may be used as a temperature parameter correlated with the intake valve temperature. In such a modification, the cooling water temperature sensor 15 corresponds to a temperature parameter acquisition unit.

また上述した実施形態では流動生成手段として、タンブル流動を生成する機構を使用したが、スワール流動を生成する機構を採用してもよい。また、燃焼室１ａ及びピストン頂部の形状を、スキッシュ流動が生成されるように構成してもよい。また、点火回路ユニット７のコイル対は、１つの点火プラグに対応して２個設けるようにしたが、３個以上設けるようにしてもよい。   In the embodiment described above, a mechanism for generating a tumble flow is used as the flow generation means. However, a mechanism for generating a swirl flow may be employed. Moreover, you may comprise the shape of the combustion chamber 1a and the piston top part so that a squish flow may be produced | generated. Further, although two coil pairs of the ignition circuit unit 7 are provided corresponding to one ignition plug, three or more coil pairs may be provided.

また上述した実施形態では４気筒エンジンの例を示したが、本発明は気筒数に関わらず適用可能である。また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの燃焼制御装置にも適用が可能である。   In the above-described embodiment, an example of a four-cylinder engine is shown, but the present invention can be applied regardless of the number of cylinders. The present invention can also be applied to a combustion control device such as an engine for a marine propulsion device such as an outboard motor having a vertical crankshaft.

１ 内燃機関
２ 吸気通路
２ａ 隔壁（流動生成手段）
４ タンブル流動制御弁（流動生成手段）
５ 電子制御ユニット（点火制御手段、空燃比制御手段、均質希薄混合気形成手段、温度パラメータ取得手段）
６ 燃料噴射弁（均質希薄混合気形成手段）
７ 点火回路ユニット（火花点火手段）
８ 点火プラグ（火花点火手段）
１１ 吸入空気流量センサ（温度パラメータ取得手段）
１５ 冷却水温センサ（温度パラメータ取得手段）
１６ クランク角度位置センサ（温度パラメータ取得手段）
ＱＦＩ１ 第１燃料噴射量
ＱＦＩ２ 第２燃料噴射量
ＱＦＵＥＬ 総燃料噴射量
ＱＦＩ１ＨＬ 上限値
ＴＶＬＶＥ 推定吸気弁温度（温度パラメータ）
ＣＡＩＧ 放電開始時期
ＴＳＰＫ 放電継続時間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Intake passage 2 a Bulkhead (flow generation means)
4 Tumble flow control valve (flow generation means)
5 Electronic control unit (ignition control means, air-fuel ratio control means, homogeneous lean mixture formation means, temperature parameter acquisition means)
6 Fuel injection valve (homogeneous lean mixture formation means)
7 Ignition circuit unit (spark ignition means)
8 Spark plug (spark ignition means)
11 Intake air flow rate sensor (temperature parameter acquisition means)
15 Cooling water temperature sensor (temperature parameter acquisition means)
16 Crank angle position sensor (temperature parameter acquisition means)
QFI1 First fuel injection amount QFI2 Second fuel injection amount QFUEL Total fuel injection amount QFI1HL Upper limit value TVLVE Estimated intake valve temperature (temperature parameter)
CAIG Discharge start time TSPK Discharge duration

Claims (4)

内燃機関の燃焼室内の混合気の火花点火を行う火花点火手段と、該火花点火手段を制御する点火制御手段と、前記燃焼室内の混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段とを備える、内燃機関の燃焼制御装置において、
前記燃焼室内に均質かつ希薄な混合気を形成する均質希薄混合気形成手段を備え、
前記均質希薄混合気形成手段は、燃料を微粒化して噴射可能であって、かつ弁リフト量を変更可能な燃料噴射弁を用いて、前記機関の吸気通路内に燃料を噴射し、
前記空燃比制御手段は、前記空燃比を理論空燃比よりリーン側の所定リーン空燃比よりさらにリーン側の空燃比に制御し、
前記均質希薄混合気形成手段は、前記機関の吸気弁の閉弁期間において前記燃料噴射弁による第１燃料噴射を実行するとともに、前記吸気弁の開弁期間において前記燃料噴射弁による第２燃料噴射を実行し、前記第２燃料噴射の第２燃料噴射時間は、前記第１燃料噴射の第１燃料噴射時間より長く設定され、前記第２燃料噴射の第２リフト量は前記第１燃料噴射の第１リフト量より小さく設定され、
前記空燃比制御手段は、前記機関の運転状態及び目標空燃比に応じて総燃料噴射量を算出し、
前記均質希薄混合気形成手段は、
前記機関の吸気弁の温度と相関のある温度パラメータを取得する温度パラメータ取得手段と、
前記温度パラメータに応じて前記第１燃料噴射における第１燃料噴射量を算出する第１燃料噴射量算出手段と、
前記総燃料噴射量から前記第１燃料噴射量を減算することにより前記第２燃料噴射における第２燃料噴射量を算出する第２燃料噴射量算出手段とを備え、
前記第１燃料噴射量算出手段は、前記温度パラメータが所定温度より低いときは、前記第１燃料噴射量を「０」に設定し、前記温度パラメータが前記所定温度以上であるときは、前記温度パラメータが高くなるほど前記第１燃料噴射量を増加させることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。 Spark ignition means for performing spark ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine, ignition control means for controlling the spark ignition means, and air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber, In a combustion control device for an internal combustion engine,
A homogeneous lean mixture forming means for forming a homogeneous and lean mixture in the combustion chamber;
The homogeneous lean air-fuel mixture forming means injects fuel into the intake passage of the engine using a fuel injection valve capable of atomizing fuel and injecting and changing a valve lift amount,
The air-fuel ratio control means controls the air-fuel ratio to a leaner air-fuel ratio than a predetermined lean air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio,
The homogeneous lean air-fuel mixture forming means executes the first fuel injection by the fuel injection valve during the closing period of the intake valve of the engine, and the second fuel injection by the fuel injection valve during the valve opening period of the intake valve. The second fuel injection time of the second fuel injection is set longer than the first fuel injection time of the first fuel injection, and the second lift amount of the second fuel injection is the same as that of the first fuel injection. Set smaller than the first lift amount ,
The air-fuel ratio control means calculates a total fuel injection amount according to the operating state of the engine and a target air-fuel ratio,
The homogeneous lean mixture forming means includes:
Temperature parameter acquisition means for acquiring a temperature parameter correlated with the temperature of the intake valve of the engine;
First fuel injection amount calculating means for calculating a first fuel injection amount in the first fuel injection according to the temperature parameter;
A second fuel injection amount calculating means for calculating a second fuel injection amount in the second fuel injection by subtracting the first fuel injection amount from the total fuel injection amount;
The first fuel injection amount calculating means sets the first fuel injection amount to “0” when the temperature parameter is lower than a predetermined temperature, and sets the temperature when the temperature parameter is equal to or higher than the predetermined temperature. parameters combustion control device for an internal combustion engine, characterized in Rukoto increasing high becomes higher the first fuel injection amount. 前記第１燃料噴射量算出手段は、前記機関の運転状態に応じて前記第１燃料噴射量の上限値を算出し、前記第１燃料噴射量を前記上限値以下に制限することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。 The first fuel injection amount calculating means calculates an upper limit value of the first fuel injection amount in accordance with an operating state of the engine, and limits the first fuel injection amount to the upper limit value or less. The combustion control device for an internal combustion engine according to claim 1 . 前記火花点火手段は、点火プラグと、該点火プラグに放電を発生させるための複数の点火コイル対とを備え、前記点火プラグにおける放電の開始時期及び継続時間を変更可能なものであり、
前記点火制御手段は、前記点火プラグにおける放電開始時期及び前記放電継続時間を制御し、前記放電開始時期を、前記点火プラグ近傍における混合気の空燃比が相対的に小さくなるように形成される成層希薄混合気に点火する場合の放電開始時期より進角側に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。 The spark ignition means includes an ignition plug and a plurality of ignition coil pairs for generating a discharge in the ignition plug, and is capable of changing a discharge start timing and duration in the ignition plug,
The ignition control means controls the discharge start timing and the discharge duration in the spark plug, and the discharge start timing is formed so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the vicinity of the spark plug becomes relatively small. The combustion control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein the combustion control device is set to an advance side from a discharge start timing when the lean air-fuel mixture is ignited. 前記燃焼室内に吸入された混合気の流動を生成する流動生成手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の燃焼制御装置。 The combustion control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 , further comprising flow generation means for generating a flow of the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber.
JP2014046309A 2014-03-10 2014-03-10 Combustion control device for internal combustion engine Expired - Fee Related JP6170852B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014046309A JP6170852B2 (en) 2014-03-10 2014-03-10 Combustion control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014046309A JP6170852B2 (en) 2014-03-10 2014-03-10 Combustion control device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015169171A JP2015169171A (en) 2015-09-28
JP6170852B2 true JP6170852B2 (en) 2017-07-26

Family

ID=54202126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014046309A Expired - Fee Related JP6170852B2 (en) 2014-03-10 2014-03-10 Combustion control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6170852B2 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7239868B2 (en) * 2018-07-06 2023-03-15 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
CN111051672B (en) * 2017-09-05 2022-04-15 丰田自动车株式会社 Control device and control method for internal combustion engine
JP7031431B2 (en) * 2018-03-27 2022-03-08 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine control device
WO2019049676A1 (en) * 2017-09-05 2019-03-14 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine control device and control method
JP6911815B2 (en) * 2018-06-15 2021-07-28 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine control device
JP6930490B2 (en) * 2018-04-27 2021-09-01 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine control device
EP3680475A4 (en) * 2017-09-05 2020-10-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine control device and control method
JP6969492B2 (en) * 2018-05-11 2021-11-24 トヨタ自動車株式会社 Fuel injection control device for internal combustion engine
JP6977647B2 (en) * 2017-09-05 2021-12-08 トヨタ自動車株式会社 Fuel injection control device for internal combustion engine
JP7332276B2 (en) * 2018-06-25 2023-08-23 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
EP3680476B1 (en) * 2017-09-05 2023-08-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal-combustion-engine control device and control method
US10968854B2 (en) * 2018-03-27 2021-04-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Controller and control method for internal combustion engine

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5929734A (en) * 1982-08-12 1984-02-17 Nissan Motor Co Ltd Electronically controlled fuel-injection engine
JP3064806B2 (en) * 1994-05-13 2000-07-12 日産自動車株式会社 Fuel supply control device for internal combustion engine
DE10021170A1 (en) * 2000-04-29 2001-10-31 Bosch Gmbh Robert Ignition system for an internal combustion engine
JP2004293485A (en) * 2003-03-28 2004-10-21 Mazda Motor Corp Intake device of spark ignition type engine
JPWO2004109082A1 (en) * 2003-06-03 2006-07-20 株式会社日立製作所 Internal combustion engine with variable intake valve
JP2007040219A (en) * 2005-08-04 2007-02-15 Toyota Motor Corp Control device of internal combustion engine
JP4666162B2 (en) * 2006-02-21 2011-04-06 三菱自動車工業株式会社 Fuel injection control device for internal combustion engine
JP4742911B2 (en) * 2006-02-28 2011-08-10 トヨタ自動車株式会社 Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP2012067681A (en) * 2010-09-24 2012-04-05 Toyota Motor Corp Internal combustion engine
JP5780391B2 (en) * 2011-06-23 2015-09-16 三菱自動車工業株式会社 Fuel injection control device for internal combustion engine
JP2013231428A (en) * 2012-04-06 2013-11-14 Nippon Soken Inc Air intake system for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015169171A (en) 2015-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6170852B2 (en) Combustion control device for internal combustion engine
US9932916B2 (en) Combustion control apparatus for internal combustion engine
US10247156B2 (en) Internal combustion engine
US7073480B2 (en) Exhaust emission control apparatus and method for internal combustion engine
JP6141801B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2017186984A (en) Control device of internal combustion engine
JP6252647B1 (en) Control device for premixed compression ignition engine
JP6010642B2 (en) Combustion control device for internal combustion engine
JP2018091267A (en) Controller of internal combustion engine
JP3799898B2 (en) In-cylinder injection engine control device
JP2012255366A (en) Control device and control method for internal combustion engine
JP5995613B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP6195545B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2018040264A (en) Control device for internal combustion engine
JP2006291939A (en) Controller of engine
JP2015175249A (en) Internal combustion engine combustion controller
JP2018105171A (en) Control device of internal combustion engine
JP2006291940A (en) Controller of engine
JP2004028031A (en) Control device and method of direct injection spark ignition-type engine
JP6084941B2 (en) Combustion control device for internal combustion engine
JP7047597B2 (en) Internal combustion engine
JP2015004343A (en) Control device of direct injection engine
JP6142662B2 (en) Engine catalyst warm-up device and warm-up method
US11365701B2 (en) Engine device
JP2016014340A (en) Internal combustion engine control unit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160226

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161110

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161122

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170110

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: 20170613

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170703

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6170852

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees