JP6844237B2 - Internal combustion engine control device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
従来、ガソリンエンジン等の内燃機関の燃焼形態としては、点火プラグからの火花放電により強制的に混合気を着火させるSI(Spark Ignition)燃焼が広く一般的であった。近年、気筒内に高温の既燃ガスを導入して混合気を自着火させる予混合圧縮自着火燃焼を燃焼形態として利用するガソリンエンジンの開発が進められている。ここで、予混合圧縮自着火燃焼は、HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)燃焼と称される。 Conventionally, as a combustion form of an internal combustion engine such as a gasoline engine, SI (Spark Ignition) combustion in which an air-fuel mixture is forcibly ignited by a spark discharge from a spark plug has been widely and generally used. In recent years, the development of a gasoline engine that utilizes premixed compression self-ignition combustion in which a high-temperature burned gas is introduced into a cylinder to self-ignite the air-fuel mixture as a combustion mode has been promoted. Here, the premixed compression self-ignition combustion is referred to as HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) combustion.
特許文献1には、吸気バルブ開弁期間の直前から吸気バルブ開弁期間中に亘り排気バルブを開弁させることで、燃焼室内に大きな気流を生成し、混合気のミキシングを改善し、安定的に混合気を自着火させることが開示されている。 According to Patent Document 1, by opening the exhaust valve from immediately before the intake valve opening period to the intake valve opening period, a large air flow is generated in the combustion chamber, the mixing of the air-fuel mixture is improved, and the mixture is stable. It is disclosed that the air-fuel mixture is self-ignited.
しかしながら、このような圧縮自着火内燃機関にあっては、混合気のミキシングが促進された結果、負荷が高まり燃料量が増えると、筒内全体の混合気が同時に着火し、急峻な燃焼による燃焼騒音が発生するという課題があった。また、急峻な燃焼が起こると、内燃機関に過剰な負荷がかかるという課題があった。 However, in such a compression self-ignition internal combustion engine, as a result of the promotion of mixing of the air-fuel mixture, when the load increases and the amount of fuel increases, the air-fuel mixture in the entire cylinder ignites at the same time and burns due to steep combustion. There was a problem that noise was generated. Further, when steep combustion occurs, there is a problem that an excessive load is applied to the internal combustion engine.
そこで、本発明は、高負荷HCCI運転を行なうために燃料量を増やしても急峻な燃焼を防ぐ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している。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of preventing steep combustion even if the amount of fuel is increased in order to perform high-load HCCI operation.
上記課題を解決するため本発明は、一気筒当たり複数の吸気弁と、排気弁とを備え、燃焼室内の混合気を圧縮自着火により燃焼させる内燃機関の制御装置であって、排気行程中に前記複数の吸気弁のうち、一部の前記吸気弁を開弁させ、次の吸気行程において、前記複数の吸気弁の全てを開弁させる制御部を備え、該制御部は、前記内燃機関の要求負荷に応じて前記圧縮自着火による燃焼期間を制御する機能と、前記圧縮自着火による燃焼領域のうち、運転領域が高負荷領域である場合、前記内燃機関の要求負荷から要求燃焼開始時期、要求燃焼終了時期を算出し、該要求燃焼開始時期から要求高温筒内温度を求め、前記排気行程中の一部の前記吸気弁の開期間を変更させ、前記要求高温筒内温度が高い場合、前記排気行程中の片方の前記吸気弁を開く期間である吸気片弁開期間を増やすよう制御する機能と、前記要求燃焼終了時期から要求低温筒内温度を求め、前記吸気行程中の前記吸気弁の閉弁時期を変更させ、前記要求低温筒内温度が低い場合、前記吸気行程中の吸気弁閉時期を遅角させるよう制御する機能と、を備えるものである。 In order to solve the above problems, the present invention is a control device for an internal combustion engine provided with a plurality of intake valves and exhaust valves per cylinder and combusts the air-fuel mixture in the combustion chamber by compression self-ignition, during the exhaust stroke. A control unit for opening a part of the intake valves among the plurality of intake valves and opening all of the plurality of intake valves in the next intake stroke is provided , and the control unit is of the internal combustion engine. The function of controlling the combustion period due to the compression self-ignition according to the required load, and the required combustion start time from the required load of the internal combustion engine when the operating region is a high load region among the combustion regions due to the compression self-ignition. When the required high-temperature cylinder temperature is calculated from the required combustion end time, the required high-temperature cylinder temperature is obtained, the opening period of a part of the intake valve during the exhaust stroke is changed, and the required high-temperature cylinder temperature is high. The function of controlling to increase the opening period of the intake single valve, which is the period for opening one of the intake valves during the exhaust stroke, and the required low temperature in-cylinder temperature obtained from the required combustion end time, and the intake valve during the intake stroke. to change the closing timing, when the request cold cylinder temperature is low, a shall and a function of controlling so as to retard the intake valve closing timing in the intake stroke.
このように本発明によれば、高負荷HCCI運転を行なうために燃料量を増やしても急峻な燃焼を防ぐことができる。 As described above, according to the present invention, steep combustion can be prevented even if the amount of fuel is increased in order to perform high-load HCCI operation.
本発明の一実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、一気筒当たり複数の吸気弁と、排気弁とを備え、燃焼室内の混合気を圧縮自着火により燃焼させる内燃機関の制御装置であって、排気行程中に複数の吸気弁のうち、一部の吸気弁を開弁させ、次の吸気行程において、複数の吸気弁の全てを開弁させる制御部を備えるよう構成されている。 The control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is a control device for an internal combustion engine that includes a plurality of intake valves and exhaust valves per cylinder and burns an air-fuel mixture in a combustion chamber by compression self-ignition. Therefore, it is configured to include a control unit for opening a part of the intake valves among the plurality of intake valves during the exhaust stroke and opening all of the plurality of intake valves in the next intake stroke.
これにより、高負荷HCCI運転を行なうために燃料量を増やしても急峻な燃焼を防ぐことができる。 As a result, steep combustion can be prevented even if the amount of fuel is increased in order to perform high-load HCCI operation.
以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置について詳細に説明する。 Hereinafter, the control device for the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1において、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両1は、内燃機関型のエンジン2と、制御部としてのECU(Electronic Control Unit)3とを含んで構成される。
In FIG. 1, a vehicle 1 equipped with an internal combustion engine control device according to an embodiment of the present invention includes an internal combustion
エンジン2は、シリンダブロック4と、シリンダブロック4の上部に締結されたシリンダヘッド5とを含んで構成されている。シリンダブロック4には、気筒4aが形成され、この気筒の内部(以下、「筒内」という)には、上下に往復動可能なピストン6が収納されている。
The
また、気筒4aの上部には、燃焼室7が設けられている。燃焼室7は、ピストン6の頂面とシリンダヘッド5の下面とによって画成されている。エンジン2は、筒内でピストン6が2往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の4行程を行なう、いわゆる4サイクルのガソリンエンジンである。
A combustion chamber 7 is provided above the
ピストン6は、コネクティングロッド8を介して図示しないクランク軸と連結している。コネクティングロッド8は、ピストン6の往復運動をクランク軸の回転運動に変換する。
The
シリンダヘッド5には、点火プラグ50が設けられている。点火プラグ50は、燃焼室7内に電極を突出させた状態でシリンダヘッド5に配設され、ECU3によってその点火時期が調整される。
The cylinder head 5 is provided with a
シリンダヘッド5には、図2に示すように、2つの吸気ポート51a、吸気ポート51b(図1では、符号「51」で示す)と、2つの排気ポート52a、排気ポート52b(図1では、符号「52」で示す)が設けられている。図2は、エンジン2の気筒4aを上から見た図である。
As shown in FIG. 2, the cylinder head 5 has two
吸気ポート51a、吸気ポート51bは、合流して吸気マニホールド13(図1参照)に接続されている。吸気ポート51a、吸気ポート51bは、燃焼室7(図1参照)と後述する吸気通路16a(図1参照)とを連通するようになっている。
The
吸気ポート51a、吸気ポート51bには、それぞれ吸気弁11a、吸気弁11b(図1では、符号「11」で示す)が設けられている。吸気弁11a、吸気弁11bは、開閉されることで、吸気通路16aと燃焼室7とを連通または遮断するようになっている。吸気弁11a、吸気弁11bの開閉は、それぞれ吸気側可変動弁機構12a、吸気側可変動弁機構12b(図1では、符号「12」で示す)によって行なわれるようになっている。
The
吸気側可変動弁機構12a、吸気側可変動弁機構12bとしては、例えば電磁石とスプリング等から構成された電磁アクチュエータにより吸気弁11a、吸気弁11bの開閉を行なう電磁式の可変動弁機構を用いることができる。具体的には、吸気側可変動弁機構12a、吸気側可変動弁機構12bは、電磁石の励磁によって吸気弁11a、吸気弁11bに固定された可動部を吸引することで、スプリングによって常時閉弁方向に付勢されている吸気弁11a、吸気弁11bを開弁方向に移動させるようになっている。
As the intake side
また、吸気側可変動弁機構12a、吸気側可変動弁機構12bは、後述するECU3と電気的に接続されており、電磁石の励磁、非励磁がECU3によって制御されるようになっている。したがって、ECU3は、吸気弁11a、吸気弁11bそれぞれの開閉時期を任意に変更でき、これにより吸気弁11a、吸気弁11bそれぞれの開弁期間を独立して容易に調整することができる。
Further, the intake side
なお、吸気側可変動弁機構12a、吸気側可変動弁機構12bとしては、吸気弁11a、吸気弁11bをそれぞれ独立して制御可能であれば、電磁アクチュエータに替えて油圧アクチュエータを用いた油圧式の可変動弁機構を用いてもよい。また、吸気側可変動弁機構12a、吸気側可変動弁機構12bとして、主カムおよび副カム等のカム部材を用いて吸気弁11の開閉時期を変更可能な機械式の可変動弁機構を用いても構わない。
As the intake side
さらに、この吸気側可変動弁機構12a、吸気側可変動弁機構12bは、例えば電磁石に対する励磁電流がECU3によって調整されることにより、開閉時期とともにリフト量を連続的に変化させることが可能な構成であってもよい。
Further, the intake side
吸気ポート51a、吸気ポート51bの吸気弁11a、吸気弁11bの近傍には、それぞれインジェクタ10a、インジェクタ10b(図1では、符号「10」で示す)が設けられている。インジェクタ10a、インジェクタ10bは、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって供給された燃料をそれぞれ吸気ポート51a、吸気ポート51b内に噴射する。
吸気ポート51a、吸気ポート51bの合流部と吸気弁11a、吸気弁11bの間には、吸気ポート51a、吸気ポート51bそれぞれの吸気の温度を検出する吸気温度センサ43a、吸気温度センサ43b(図1では、符号「43」で示す)が設けられている。
Between the confluence of the
シリンダヘッド5には、筒内圧センサ49が設けられている。筒内圧センサ49は、気筒4aの内部の圧力である筒内圧力を検出する。
The cylinder head 5 is provided with an in-
図1において、吸気ポート51内に噴射された燃料は、吸入空気、すなわち新気と混合されて混合気となって燃焼室7に導入される。燃焼室7に導入された混合気は、点火プラグ50による火花放電、あるいは燃焼室内での圧縮による自着火によって燃焼および爆発する。この混合気の燃焼および爆発によってピストン6が気筒4a内を往復運動し、クランクシャフトが回転する。
In FIG. 1, the fuel injected into the
吸気マニホールド13の吸気が流れる吸気方向の上流側には、サージタンク14が設けられている。サージタンク14には、吸気圧を検出する吸気圧センサ15が設けられている。
A
サージタンク14の吸気方向の上流側には、吸気管16が接続されている。この吸気管16の内部には、吸気ポート51a、吸気ポート51bと連通する吸気通路16aが形成されている。吸気通路16aには、吸気方向の上流から順に、空気を圧縮するコンプレッサ17、圧縮された空気を冷却するインタークーラ18、および空気の流量を調整するスロットルバルブ19が設けられている。
An
スロットルバルブ19は、ECU3からの指令信号に応じてスロットル開度が制御されることで、エンジン2の吸入空気量を調整するようになっている。スロットルバルブ19には、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ41が設けられている。
The
スロットルバルブ19の吸気方向の上流側には、後述する過給器9による過給圧を検出する過給圧センサ42が設けられている。
A supercharging
一方、図2において、排気ポート52a、排気ポート52bには、それぞれ排気弁21a、排気弁21b(図1では、符号「21」で示す)が設けられている。排気弁21a、排気弁21bは、開閉されることで、後述する排気通路23a(図1参照)と燃焼室7(図1参照)とを連通または遮断するようになっている。排気弁21a、排気弁21bの開閉は、排気側可変動弁機構22a、排気側可変動弁機構22b(図1では、符号「22」で示す)によって行なわれるようになっている。
On the other hand, in FIG. 2, the
排気側可変動弁機構22a、排気側可変動弁機構22bは、上述した吸気側可変動弁機構12a、吸気側可変動弁機構12bと同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。排気側可変動弁機構22a、排気側可変動弁機構22bは、電磁石の励磁、非励磁がECU3によって制御されることで、排気弁21a、排気弁21bの開閉時期が任意に変更される。したがって、ECU3は、排気弁21a、排気弁21bの開弁期間を容易に調整することができる。
Since the exhaust side
図1において、シリンダヘッド5の排気ポート52側には、排気管23が接続されている。この排気管23の内部には、排気ポート52と連通する排気通路23aが形成されている。排気通路23aには、排気流によって駆動される排気タービン24、排気を浄化する図示しない触媒、および消音のための図示しないマフラーが設けられている。
In FIG. 1, an
排気タービン24は、コンプレッサ17に連結されている。排気流によって駆動された排気タービン24の動力は、コンプレッサ17が空気を圧縮するための動力として利用される。これらコンプレッサ17および排気タービン24は、過給器9を構成する。
The
排気タービン24を挟んで排気管23の排気が流れる排気方向の上流側と下流側との間には、バイパス通路25が設けられている。このバイパス通路25には、排気タービン24への排気流を調整可能なウェストゲートバルブ26が設けられている。ウェストゲートバルブ26は、排気タービン24への排気流を調整することによって、過給器9の過給によって得られる吸気の圧力である過給圧を制御することができる。ウェストゲートバルブ26は、例えば電磁バルブなどによって構成され、ECU3によって開閉制御される。なお、過給圧の制御は、過給圧を変更可能な可変ノズルターボを用いて行なってもよい。
A
ECU3は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
The
このコンピュータユニットのROMには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをECU3として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、CPUがROMに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ECU3として機能する。
The ROM of the computer unit stores various control constants, various maps, and the like, as well as a program for making the computer unit function as an
ECU3の入力ポートには、上述した、吸気圧センサ15、スロットル開度センサ41、過給圧センサ42、吸気温度センサ43a、吸気温度センサ43b、筒内圧センサ49に加え、エアフロメータ44、クランク角度センサ45、排気圧センサ46、排気温センサ47、アクセル開度センサ48等の各種センサ類が接続されている。
In addition to the above-mentioned
エアフロメータ44は、吸入空気量を検出する。クランク角度センサ45は、エンジン2の回転に伴い所定クランク角度毎に矩形状のクランク角信号を出力する。ECU3は、このクランク角信号に基づいてエンジン2の機関回転数であるエンジン回転数を算出する。
The air flow meter 44 detects the intake air amount. The
排気圧センサ46は、排気の圧力を検出する。排気温センサ47は、排気の温度を検出する。アクセル開度センサ48は、運転者による図示しないアクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出する。
The
一方、ECU3の出力ポートには、上述のインジェクタ10aと、インジェクタ10bと、吸気側可変動弁機構12aと、吸気側可変動弁機構12bと、スロットルバルブ19と、排気側可変動弁機構22aと、排気側可変動弁機構22bと、ウェストゲートバルブ26と、点火プラグ50とを含む各種制御対象類が接続されている。
On the other hand, the output port of the
ECU3は、エンジン2の運転状態に応じてSI燃焼とHCCI燃焼とを切り替えるようになっている。具体的には、ECU3は、エンジン回転数及びエンジン要求負荷をパラメータとする図3に示すような運転領域マップを参照することにより、エンジン2の運転領域がSI運転領域およびHCCI運転領域のいずれにあるかを判断し、この判断に基づきSI燃焼を行なうかHCCI燃焼を行なうかを選択するようになっている。
The
ECU3は、アクセル開度センサ48から入力されたアクセル開度などに基づきエンジン要求負荷を算出するようになっている。
The
ECU3は、エンジン回転数及びエンジン要求負荷をパラメータとして求めた運転領域が高負荷HCCI運転領域内であった場合、排気行程中に吸気弁11a、吸気弁11bの片方を開く吸気片弁開弁制御を行なう。高負荷HCCI運転領域とは、HCCI運転領域のうち、エンジン要求負荷の高い領域であり、例えば、HCCI運転領域のエンジン要求負荷がHCCI運転領域全体のエンジン要求負荷の70%以上の領域である。
The
なお、排気行程中に吸気弁を開く方の吸気ポート51を高温側吸気ポート、もう一方の吸気ポート51を低温側吸気ポートとする。
The
ECU3は、運転領域が高負荷HCCI運転領域である場合、エンジン要求負荷に応じた要求燃焼期間と要求燃焼割合50%位置を算出する。要求燃焼期間とは、エンジン要求負荷に応じて必要なエンジン2の燃焼期間である。要求燃焼割合50%位置とは、燃焼期間の真ん中が位置するクランク角度である。
When the operating region is the high load HCCI operating region, the
ECU3は、例えば、要求燃焼期間を図4に示すような、エンジン要求負荷から要求燃焼期間が決まるマップにより求める。
The
ECU3は、例えば、要求燃焼割合50%位置を図5に示すような、エンジン要求負荷から要求燃焼割合50%位置が決まるマップにより求める。
The
ECU3は、要求燃焼期間と要求燃焼割合50%位置から、以下の式(1)、式(2)により要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期を算出する。
要求燃焼開始時期=要求燃焼割合50%位置−要求燃焼期間/2 ...(1)
要求燃焼終了時期=要求燃焼割合50%位置+要求燃焼期間/2 ...(2)
The
Required combustion start time = Required
Required combustion end time = Required
ECU3は、要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期が所定の範囲内に入っていなければ、過早着火または失火によりHCCI運転を行なうことが不可能であると判定し、SI運転に移行する。所定の範囲は、過早着火または失火が発生しない要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期の範囲である。
If the required combustion start time and the required combustion end time are not within the predetermined ranges, the
ECU3は、要求燃焼開始時期から要求高温筒内温度を算出する。要求高温筒内温度は、要求燃焼開始時に燃焼を開始させるために必要な筒内の混合気の高温部分の温度である。要求高温筒内温度は、主に高温側吸気ポートに保持される既燃ガスの量により変化する。
The
ECU3は、要求燃焼終了時期から要求低温筒内温度を算出する。要求低温筒内温度は、要求燃焼終了時期まで燃焼を発生させるために必要な筒内の混合気の低温部分の温度である。要求低温筒内温度は、主に低温側吸気ポートから吸入される新気を主成分としたガスの量により変化する。
The
ECU3は、例えば、図6に示すような、着火時期から筒内温度が決まるマップにより要求燃焼開始時期から要求高温筒内温度を、要求燃焼終了時期から要求低温筒内温度を求める。
For example, the
ECU3は、要求低温筒内温度から吸気行程中の吸気弁閉時期を決定する。ECU3は、例えば、図7に示すような、要求低温筒内温度から吸気行程中の吸気弁閉時期が決まるマップにより吸気行程中の吸気弁閉時期を求める。要求低温筒内温度が低いほど、有効圧縮比を低下させる必要が有るため、吸気行程中の吸気弁閉時期を遅角させる。
The
ECU3は、高温側吸気ポートの吸気温度センサ43の測定値に対して要求高温筒内温度が高い場合、排気行程中の片方の吸気弁を開く期間である吸気片弁開期間を増やして、より多くの高温の残留ガスを吸気ポート51に吹き戻させる。ECU3は、例えば、高温側吸気ポートの吸気弁11の排気行程中の閉時期を調整して吸気片弁開期間を調整する。ECU3は、例えば、図8に示すような、要求高温筒内温度から排気行程中の吸気弁閉時期が決まるマップにより高温側吸気ポートの吸気弁11の排気行程中の閉時期を求める。
When the required high temperature in-cylinder temperature is high with respect to the measured value of the intake
ここで、排気行程中の吸気片弁開期間は、排気損失を最小限にし、かつ、できるだけ多くの残留ガスを吸気ポート51に吹き戻させるため、図9に示すように、最大でも排気弁開時期から筒内圧と吸気圧が同等となるまでの時期とする。すなわち、排気行程中の吸気片弁開時期は、排気弁開時期以降とする。また、排気行程中の吸気片弁閉時期は、筒内圧が吸気圧と同等となる時期以前とする。
Here, during the intake single valve opening period during the exhaust stroke, the exhaust valve is opened at the maximum, as shown in FIG. 9, in order to minimize the exhaust loss and to blow back as much residual gas as possible to the
このように、排気行程中に吸気弁11を片開きすることで、高温の既燃ガスを片側の吸気ポート51に保持しておく。次の吸気行程で両方の吸気弁11a、吸気弁11bを開くことで、高温の既燃ガスを再吸入した吸気ポート51からは新気と既燃ガスが混合した高温のガスが吸気される。また、既燃ガスを再吸入しなかった吸気ポート51からは、新気を主成分とした低温のガスが吸気される。
By opening the
両方の吸気ポート51a、吸気ポート51bから導入されたガスは、それぞれタンブルを形成し、燃焼直前まで混ざり合うことなく、吸気時の温度分布が維持される。このため、高負荷HCCI運転を行なうために燃料量を増やしても、筒内混合気が同時に着火することなく、急峻な燃焼を防ぐことができる。
The gas introduced from both the
一方で、混合気温度の成層化による失火や過早着火を防ぐために、要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期が所定の範囲内に入っていなければ、SI運転に移行している。 On the other hand, in order to prevent misfire and premature ignition due to stratification of the air-fuel mixture temperature, if the required combustion start time and the required combustion end time are not within the predetermined ranges, the SI operation is shifted to.
以上のように構成された本実施例に係る内燃機関の制御装置による吸気片弁開弁制御処理について、図10を参照して説明する。なお、以下に説明する吸気片弁開弁制御処理は、ECU3の処理が開始されると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。
The intake single valve opening control process by the control device of the internal combustion engine according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. The intake single valve opening control process described below is started when the process of the
ステップS1において、ECU3は、アクセル開度センサ48の検出するアクセル開度からエンジン要求負荷を算出し、クランク角度センサ45の出力するクランク角信号に基づいてエンジン回転数を算出する。ECU3は、エンジン要求負荷とエンジン回転数に基づいてエンジン2の運転領域が高負荷HCCI運転領域内であるか否かを判定する。エンジン2の運転領域が高負荷HCCI運転領域内ではないと判定した場合、ECU3は、処理を終了する。
In step S1, the
エンジン2の運転領域が高負荷HCCI運転領域内であると判定した場合、ステップS2において、ECU3は、エンジン要求負荷から図4のマップにより要求燃焼期間を算出する。また、ECU3は、エンジン要求負荷から図5のマップにより要求燃焼割合50%位置を算出する。
When it is determined that the operating region of the
ステップS3において、ECU3は、要求燃焼期間と要求燃焼割合50%位置から上述の式(1)、式(2)により要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期を算出する。
In step S3, the
ステップS4において、ECU3は、要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期から図6のマップにより要求低温筒内温度と要求高温筒内温度を求める。
In step S4, the
ステップS5において、ECU3は、要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期が所定の範囲内に入っているか否かを判定する。要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期が所定の範囲内に入っていないと判定した場合、ECU3は、処理を終了する。この場合、エンジン2は、過早着火または失火によりHCCI運転を行なうことが不可能な状態である。
In step S5, the
要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期が所定の範囲内に入っていると判定した場合、ステップS6において、ECU3は、要求低温筒内温度と要求高温筒内温度を目標値として、吸気行程中の吸気弁閉時期と排気行程中の吸気片弁の開期間を算出する。ECU3は、要求低温筒内温度から図7のマップにより吸気行程中の吸気弁閉時期を算出する。ECU3は、要求高温筒内温度から図8のマップにより排気行程中の吸気弁閉時期を算出する。
When it is determined that the required combustion start time and the required combustion end time are within the predetermined ranges, in step S6, the
ステップS7において、ECU3は、ステップS6で求めた吸気行程中の吸気弁閉時期に従って吸気行程中の吸気弁閉時期を調整する。これにより、低温側吸気ポートから吸入される新気を主成分としたガスの量を調整して要求低温筒内温度を実現させる。
In step S7, the
ステップS8において、ECU3は、ステップS6で求めた排気行程中の吸気弁閉時期に従って片方の吸気弁51の閉時期を調整することで、排気行程中の吸気片弁開期間を調整して、処理を終了する。これにより、高温側吸気ポートに保持される既燃ガスの量を調整して要求高温筒内温度を実現させる。
In step S8, the
このように、排気行程中に吸気弁11を片開きすることで、高温の既燃ガスを片側の吸気ポート51に保持しておく。次の吸気行程で両方の吸気弁11を開くことで、高温の既燃ガスを再吸入した吸気ポート51から新気と既燃ガスが混合した高温のガスを吸気することとする。また、既燃ガスを再吸入しなかった吸気ポート51からは、新気を主成分とした低温のガスを吸気する。
By opening the
これにより、両方の吸気ポート51から導入されたガスは、それぞれタンブルを形成し、燃焼直前まで混ざり合うことなく、吸気時の温度分布が維持される。このため、高負荷HCCI運転を行なうために燃料量を増やしても筒内混合気が同時に着火することなく、急峻な燃焼を防ぐことができる。
As a result, the gases introduced from both
また、エンジン要求負荷に応じた要求燃焼期間と要求燃焼割合50%位置を求め、求めた値を目標値としてHCCI運転を行なう。これにより、急峻な燃焼を回避し、高効率な燃焼を実現することができる。
Further, the required combustion period and the required
また、要求燃焼期間と要求燃焼割合50%位置から求めた要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期が閾値を超えるか否かを判断し、閾値を超える場合はSI運転に移行する。これにより、過早着火や失火を回避することができる。
Further, it is determined whether or not the required combustion start time and the required combustion end time obtained from the required combustion period and the required
また、要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期に応じて要求高温筒内温度と要求低温筒内温度を求め、それを目標として吸気行程中の吸気弁閉時期と排気行程中の吸気片弁開期間を調整する。 In addition, the required high temperature in-cylinder temperature and the required low-temperature in-cylinder temperature are obtained according to the required combustion start time and required combustion end time, and the intake valve closing time during the intake stroke and the intake single valve opening period during the exhaust stroke are aimed at. To adjust.
これにより、要求高温筒内温度と要求低温筒内温度を独立に調整することで、要求燃焼割合50%位置と要求燃焼期間を実現することができる。
As a result, the required
また、排気行程中の吸気片弁の開時期は、排気弁開時期以降とする。これにより、排気弁21より早く開くことによる排気損失を防ぐことができる。
In addition, the opening time of the intake single valve during the exhaust stroke shall be after the exhaust valve opening time. This makes it possible to prevent exhaust loss due to opening earlier than the
また、排気行程中の吸気片弁の閉時期は、筒内圧が吸気圧と同等となる時期以前とする。これにより、筒内圧が吸気圧より下がり、一度吸気ポート51に吹き戻した高温の既燃ガスが排気行程中に筒内に戻ることを防ぐことができる。
Further, the closing time of the intake single valve during the exhaust stroke is before the time when the in-cylinder pressure becomes equivalent to the intake pressure. As a result, it is possible to prevent the in-cylinder pressure from falling below the intake pressure and the high-temperature burned gas once blown back to the
なお、本実施例においては、燃料噴射方式をポート噴射方式としたが、気筒内に直接燃料を噴射する直噴方式でもかまわない。 In this embodiment, the fuel injection method is a port injection method, but a direct injection method in which fuel is directly injected into the cylinder may also be used.
また、本実施例においては、吸気行程中の吸気弁閉時期を制御して要求低温筒内温度を調節したが、インタークーラ18による吸気冷却や、外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)、水噴射などにより要求低温筒内温度を調節するようにしてもよい。
Further, in this embodiment, the required low temperature in-cylinder temperature is adjusted by controlling the intake valve closing timing during the intake stroke, but by intake cooling by the
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。 Although the embodiments of the present invention have been disclosed, it is clear that some skilled in the art can make changes without departing from the scope of the present invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.
1 車両
2 エンジン
3 ECU(制御部)
11、11a、11b 吸気弁
12、12a、12b 吸気側可変動弁機構
21、21a、21b 排気弁
22、22a、22b 排気側可変動弁機構
43、43a、43b 吸気温度センサ
45 クランク角度センサ
48 アクセル開度センサ
51、51a、51b 吸気ポート
1
11, 11a,
Claims (3)
排気行程中に前記複数の吸気弁のうち、一部の前記吸気弁を開弁させ、
次の吸気行程において、前記複数の吸気弁の全てを開弁させる制御部を備え、
該制御部は、前記内燃機関の要求負荷に応じて前記圧縮自着火による燃焼期間を制御する機能と、
前記圧縮自着火による燃焼領域のうち、運転領域が高負荷領域である場合、前記内燃機関の要求負荷から要求燃焼開始時期、要求燃焼終了時期を算出し、該要求燃焼開始時期から要求高温筒内温度を求め、前記排気行程中の一部の前記吸気弁の開期間を変更させ、前記要求高温筒内温度が高い場合、前記排気行程中の片方の前記吸気弁を開く期間である吸気片弁開期間を増やすよう制御する機能と、
前記要求燃焼終了時期から要求低温筒内温度を求め、前記吸気行程中の前記吸気弁の閉弁時期を変更させ、前記要求低温筒内温度が低い場合、前記吸気行程中の吸気弁閉時期を遅角させるよう制御する機能と、
を備える内燃機関の制御装置。 It is a control device for an internal combustion engine that is equipped with a plurality of intake valves and exhaust valves per cylinder and burns the air-fuel mixture in the combustion chamber by compression self-ignition.
During the exhaust stroke, some of the intake valves among the plurality of intake valves are opened.
In the next intake stroke, a control unit for opening all of the plurality of intake valves is provided .
The control unit has a function of controlling the combustion period due to the compression self-ignition according to the required load of the internal combustion engine, and
When the operating region is a high load region in the combustion region due to compression self-ignition, the required combustion start time and the required combustion end time are calculated from the required load of the internal combustion engine, and the required high temperature cylinder is charged from the required combustion start time. When the temperature is obtained and the opening period of a part of the intake valves during the exhaust stroke is changed and the required high temperature in-cylinder temperature is high, the intake single valve which is the period during which one of the intake valves is opened during the exhaust stroke. A function to control the opening period and
The required low temperature cylinder temperature is obtained from the required combustion end time, the valve closing timing of the intake valve during the intake stroke is changed, and when the required low temperature cylinder temperature is low, the intake valve closing timing during the intake stroke is determined. The function to control the retardation and
Control apparatus for an internal combustion engine Ru comprising a.
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