JP6870350B2 - 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、要求トルク及び機関回転速度が圧縮自己着火燃焼の可能領域内であると判断されると、圧縮自己着火燃焼への準備を開始し、圧縮自己着火燃焼への切換可能な条件が満たされたときに、圧縮自己着火燃焼を開始することが開示されている。 According to Patent Document 1, when it is determined that the required torque and the engine rotation speed are within the possible range of compression self-ignition combustion, preparations for compression self-ignition combustion are started, and conditions for switching to compression self-ignition combustion are possible. It is disclosed that compression self-ignition combustion is started when is satisfied.
また、SI燃焼とHCCI燃焼では、同一出力における熱効率が最適となるエンジン回転数及びトルクが異なるため、それぞれに最適な変速比目標マップを持つ必要がある。このような構成で、ドライバー要求出力がHCCI運転可能範囲外からHCCI運転可能範囲内に入ったとき、変速比目標マップをSI用からHCCI用に切り替える。その後、実際に変速比が変化し、エンジン回転数と要求トルクがHCCI運転可能領域に入ったとき、SI運転からHCCI運転に切り替える準備を開始していた。 Further, since the engine speed and torque at which the thermal efficiency at the same output is optimal are different between SI combustion and HCCI combustion, it is necessary to have an optimum gear ratio target map for each. With such a configuration, when the driver's required output enters the HCCI operable range from outside the HCCI operable range, the gear ratio target map is switched from SI to HCCI. After that, when the gear ratio actually changed and the engine speed and the required torque entered the HCCI operable range, preparations for switching from SI operation to HCCI operation were started.
このように、ドライバー要求出力がHCCI運転可能範囲外からHCCI運転可能範囲内に入ったら、まず目標の変速比が変更され、その後、エンジン回転数と要求トルクがHCCI運転可能領域に入ったら、HCCI運転への準備動作が行われる。その後、HCCI運転の準備が整った時点でHCCI運転への切替えが行なわれる。このため、HCCI運転の開始までに時間がかかり、HCCI運転の頻度が低下することで、HCCI運転による燃費向上が少なくなるという課題がある。 In this way, when the driver's required output falls within the HCCI operable range from outside the HCCI operable range, the target gear ratio is first changed, and then when the engine speed and required torque enter the HCCI operable range, the HCCI A preparatory operation for operation is performed. After that, when the preparation for the HCCI operation is completed, the switching to the HCCI operation is performed. Therefore, it takes time to start the HCCI operation, and the frequency of the HCCI operation is reduced, so that there is a problem that the improvement in fuel efficiency due to the HCCI operation is reduced.
そこで、本発明は、SI運転からHCCI運転への切替え時間を最小化し、HCCI運転の頻度を高くすることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of minimizing the switching time from SI operation to HCCI operation and increasing the frequency of HCCI operation.
上記課題を解決するため本発明は、火花点火燃焼と圧縮自着火燃焼とが切り替え可能に構成され、自動変速機と、過給機とを備えた車両に搭載される内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の要求出力が所定のHCCI運転可能範囲に入ったとき、前記火花点火燃焼から前記圧縮自着火燃焼への切替え準備を開始する制御部を備え、前記制御部は、前記切替え準備として、前記自動変速機の変速比を制御する変速比目標マップの変速比の小さい火花点火用変速比マップから変速比の大きい圧縮自着火用変速比マップへの切替と、前記過給機の過給圧による吸気量の増加とを行なうものである。 In order to solve the above problems, the present invention is a control device for an internal combustion engine mounted on a vehicle equipped with an automatic transmission and a supercharger, which is configured to switch between spark ignition combustion and compression self-ignition combustion. The internal combustion engine is provided with a control unit that starts preparation for switching from the spark ignition combustion to the compression self-ignition combustion when the required output of the internal combustion engine enters a predetermined HCCI operable range, and the control unit prepares for the switching. As a result, switching from the spark ignition gear ratio map having a small gear ratio to the compression self-ignition gear ratio map having a large gear ratio in the gear ratio target map for controlling the gear ratio of the automatic transmission and the supercharger The amount of intake air is increased by the supply pressure .
このように、本発明によれば、SI運転からHCCI運転への切替え時間を最小化し、HCCI運転の頻度を高くすることができる。 As described above, according to the present invention, the switching time from SI operation to HCCI operation can be minimized, and the frequency of HCCI operation can be increased.
本発明の一実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、火花点火燃焼と圧縮自着火燃焼とが切り替え可能に構成され、自動変速機を備えた車両に搭載される内燃機関の制御装置であって、内燃機関の要求出力が所定のHCCI運転可能範囲に入ったとき、自動変速機の変速比を制御する変速比目標マップをSI用変速比マップからHCCI用変速比マップに切り替え、圧縮自着火燃焼への準備を開始する制御部を備えるよう構成されている。これにより、SI運転からHCCI運転への切替え時間を最小化し、HCCI運転の頻度を高くすることができる。 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 mounted on a vehicle equipped with an automatic transmission, which is configured to switch between spark ignition combustion and compression self-ignition combustion. When the required output of the internal combustion engine falls within the predetermined HCCI operable range, the gear ratio target map that controls the gear ratio of the automatic transmission is switched from the SI gear ratio map to the HCCI gear ratio map, and compression self-ignition is performed. It is configured to include a control unit that initiates preparations for combustion. As a result, the switching time from SI operation to HCCI operation can be minimized, and the frequency of HCCI operation can be increased.
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 engine type engine 2 and an ECU (Electronic Control Unit) 3 as a control unit. ..
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 engine 2 includes a cylinder block 4 and a cylinder head 5 fastened to the upper portion of the cylinder block 4. A
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と、吸気ポート51と、排気ポート52とが設けられている。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
吸気ポート51は、燃焼室7と後述する吸気通路16aとを連通するようになっている。また、吸気ポート51には、吸気バルブ11が設けられている。
The intake port 51 communicates the combustion chamber 7 with the
吸気バルブ11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。吸気バルブ11の開閉は、吸気側可変動弁機構12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12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バルブ11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12は、電磁石の励磁によって吸気バルブ11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バルブ11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12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、吸気バルブ11の開閉時期を任意に変更でき、これにより吸気バルブ11の開弁期間を容易に調整することができる。
Further, the intake side
さらに、この吸気側可変動弁機構12は、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、吸気バルブ11の開閉時期とともに吸気バルブ11のリフト量を連続的に変化させることができる。
Further, the intake side
なお、吸気側可変動弁機構12としては、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。
As the intake side
また、シリンダヘッド5の吸気ポート51側には、吸気マニホールド13が接続されている。吸気マニホールド13の吸気ポート51近傍には、インジェクタ10が設けられている。 Further, an intake manifold 13 is connected to the intake port 51 side of the cylinder head 5. An injector 10 is provided in the vicinity of the intake port 51 of the intake manifold 13.
インジェクタ10は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって圧送された燃料を吸気ポート51内に噴射する、いわゆるポート噴射式の燃料噴射弁である。なお、インジェクタ10としては、ポート噴射式に限らず、燃焼室7に燃料を直接噴射する、いわゆる直噴式の燃料噴射弁であってもよい。 The injector 10 is a so-called port injection type fuel injection valve that injects fuel pumped by a fuel pump from a fuel tank (not shown) into the intake port 51. The injector 10 is not limited to the port injection type, and may be a so-called direct injection type fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber 7.
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。
The fuel injected into the intake port 51 is mixed with intake air, that is, fresh air to form an air-fuel mixture, which is introduced into the combustion chamber 7. The air-fuel mixture introduced into the combustion chamber 7 is burned and exploded by spark discharge by 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51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吸気スロットル19が設けられている。
An
吸気スロットル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。吸気スロットル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
吸気スロットル19の吸気方向の上流側には、後述するターボチャージャ9による過給圧を検出する過給圧センサ42と、吸気スロットル19の吸気方向上流の吸気温を検出する吸気温センサ43とが設けられている。
On the upstream side of the
一方、排気ポート52には、排気バルブ21が設けられている。排気バルブ21は、開閉されることで、後述する排気通路23aと燃焼室7とを連通または遮断するようになっている。排気バルブ21の開閉は、排気側可変動弁機構22によって行なわれるようになっている。
On the other hand, the
排気側可変動弁機構22は、上述した吸気側可変動弁機構12と同様の構成であるため、詳細な説明を省略するが、電磁石の励磁、非励磁がECU3によって制御されることで、排気バルブ21の開閉時期及びリフト量が任意に変更される。したがって、ECU3は、排気バルブ21の開弁期間及びリフト量を容易に調整することができる。
Since the exhaust side
また、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。
An exhaust pipe 23 is connected to the
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、過給機としてのターボチャージャ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、ターボチャージャ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
エンジン2には、自動変速機31が接続されている。自動変速機31は、エンジン2のクランク軸の回転を所定の変速比で変速して図示しないディファレンシャルギア等を介して図示しないドライブシャフトに伝達し、図示しない車輪を回転させるようになっている。自動変速機31は、例えば、CVT(Continuously Variable Transmission)で構成される。自動変速機31は、ECU3の制御により変速比を変更できるようになっている。
An
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 ECU 3 is composed of a computer unit including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an input port, and an output port.
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。 In the ROM of this computer unit, a program for making the computer unit function as an ECU 3 is stored together with various control constants, various maps, and the like. That is, when the CPU executes the program stored in the ROM, the computer unit functions as the ECU 3.
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、吸気温センサ43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
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10と、吸気側可変動弁機構12と、吸気スロットル19と、排気側可変動弁機構22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 ECU 3 includes the above-mentioned injector 10, an intake side
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要求エンジン出力をパラメータとする図2に示すような燃焼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運転可能領域およびHCCI運転可能領域のいずれにあるかを判断し、この判断に基づきSI運転を行なうかHCCI運転を行なうかを選択するようになっている。 The ECU 3 switches between SI combustion and HCCI combustion according to the operating state of the engine 2. Specifically, the ECU 3 refers to a combustion region map as shown in FIG. 2 in which the engine speed and the required engine output are parameters, so that the operating region of the engine 2 is the SI operable region and the HCCI operable region. It is determined which one is in, and based on this determination, SI operation or HCCI operation is selected.
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要求エンジン出力を算出するようになっている。
The ECU 3 calculates the required engine output based on the accelerator opening degree and the like input from the accelerator
図2において、SI運転可能領域は符号SとHで示した領域であり、HCCI運転可能領域は符号Hで示した領域である。図2に示すように、比較的要求エンジン出力が低い範囲でHCCI運転可能領域Hが設定され、HCCI運転可能領域Hより要求エンジン出力が高い範囲でSI運転可能領域Sが設定されている。 In FIG. 2, the SI operable region is a region indicated by reference numerals S and H, and the HCCI operable region is a region indicated by reference numeral H. As shown in FIG. 2, the HCCI operable area H is set in a range where the required engine output is relatively low, and the SI operable area S is set in a range where the required engine output is higher than the HCCI operable area H.
図2において、目標作動線Lsは、SI運転において最適な熱効率で燃焼を実現可能なポイントを結んだ線である。目標作動線Lhは、HCCI運転において最適な熱効率で燃焼を実現可能なポイントを結んだ線である。 In FIG. 2, the target operation line L s is a line connecting points where combustion can be realized with optimum thermal efficiency in SI operation. The target operating line L h is a line connecting points where combustion can be realized with optimum thermal efficiency in HCCI operation.
通常、火花点火のみ実施されるエンジンでは、目標作動線上で燃焼が実施されるようにエンジントルク制御と変速機の変速制御が行なわれる。しかしながら、上述のように2つの異なる運転可能領域が設定されたエンジン2では、各領域でそれぞれ熱効率が最大となるポイントが、同一の要求エンジン出力において異なっている。 Normally, in an engine in which only spark ignition is performed, engine torque control and transmission speed change control are performed so that combustion is performed on the target operating line. However, in the engine 2 in which two different operable regions are set as described above, the point at which the thermal efficiency is maximized in each region is different in the same required engine output.
具体的には、図2に示すように、所定の要求エンジン出力Oにおいては、HCCI運転可能領域H内で熱効率が最も高いポイントPhと、SI運転可能領域Sで熱効率が最も高いポイントPsと、が存在する。このように、同一の要求エンジン出力において熱効率が最大となるポイントが異なっているため、本実施例では、燃焼形態毎に異なる変速比マップを用意し、要求エンジン出力に応じて変速比マップを切り替えるようにしている。 Specifically, as shown in FIG. 2, in a given requested engine output O, the highest point of thermal efficiency in HCCI operation can region H P h and the highest point thermal efficiency in SI operating region S P s And exists. As described above, since the point at which the thermal efficiency is maximized is different for the same required engine output, in this embodiment, a different gear ratio map is prepared for each combustion mode, and the gear ratio map is switched according to the required engine output. I am trying to do it.
図2において、要求エンジン出力がHCCI運転可能範囲R内にあるときは、ECU3は、HCCI運転用の変速比マップを使用する。HCCI運転可能範囲Rは、要求エンジン出力のO1とO2との間に設定されている。 In FIG. 2, when the required engine output is within the HCCI operation range R, the ECU 3 uses the gear ratio map for HCCI operation. The HCCI operable range R is set between O 1 and O 2 of the required engine output.
また、HCCI運転可能範囲Rの上下端には、ヒステリシスRh1、ヒステリシスRh2が設けられている。具体的には、要求エンジン出力O1より僅かに大きい要求エンジン出力O3を設定し、要求エンジン出力O3と要求エンジン出力O1との間を下側のヒステリシスRh1とする。また、要求エンジン出力O2より僅かに小さい要求エンジン出力O4を設定し、要求エンジン出力O4と要求エンジン出力O2との間を上側のヒステリシスRh2とする。 Further, hysteresis R h1 and hysteresis R h2 are provided at the upper and lower ends of the HCCI operable range R. Specifically, the required engine output O 3 slightly larger than the required engine output O 1 is set, and the lower hysteresis R h1 is set between the required engine output O 3 and the required engine output O 1. It also sets the required engine output O 2 slightly less than the required engine output O 4, is between the required engine output O 4 and the required engine output O 2 and upper hysteresis R h2.
ECU3は、例えば、要求エンジン出力がHCCI運転可能範囲Rに入ってくるとき、要求エンジン出力がHCCI運転可能範囲Rに入ったときではなく、ヒステリシスRh1またはヒステリシスRh2を超えたときに変速比マップをHCCI運転用に切り替える。 The ECU 3 has, for example, a gear ratio when the required engine output enters the HCCI operable range R, not when the required engine output enters the HCCI operable range R, but when it exceeds hysteresis R h1 or hysteresis R h2. Switch the map for HCCI operation.
このようにすることで、HCCI運転可能範囲Rの境界近傍において、要求エンジン出力が頻繁に変動する場合であっても、燃焼形態が頻繁に切り替わるようなハンチングの発生を防止することができる。 By doing so, it is possible to prevent the occurrence of hunting in which the combustion mode frequently switches even when the required engine output fluctuates frequently in the vicinity of the boundary of the HCCI operable range R.
本実施例では、図3に示すように、HCCI運転用変速比マップVhと、SI運転用変速比マップVsとを有している。 In this embodiment, as shown in FIG. 3, the HCCI operation gear ratio map V h and the SI operation gear ratio map V s are provided.
HCCI運転用変速比マップVhは、HCCI運転可能領域Hの目標作動線Lh上でエンジン2が運転されるように自動変速機31の変速比を調整するためのマップである。SI運転用変速比マップVsは、SI運転可能領域Sの目標作動線Ls上でエンジン2が運転されるように自動変速機31の変速比を調整するためのマップである。
The HCCI driving gear ratio map V h is a map for adjusting the gear ratio of the
ECU3は、要求エンジン出力がHCCI運転可能範囲R内にあるか否かに応じて、HCCI運転用変速比マップVh、SI運転用変速比マップVsのどちらかを選択して、その変速比マップを目標に自動変速機31の変速比を調整する。
The ECU 3 selects either the HCCI operation gear ratio map V h or the SI operation gear ratio map V s according to whether or not the required engine output is within the HCCI operable range R, and the gear ratio thereof. The gear ratio of the
次に、図3を参照して、本実施例に係る内燃機関の制御装置の燃焼形態の切替え動作について説明する。以下においては、SI運転可能領域SからHCCI運転可能領域Hに切り替わる際の動作、具体的には、要求エンジン出力が図中A点からB点(変速比マップ上のaからb)へ移行する際の動作を説明する。 Next, with reference to FIG. 3, the operation of switching the combustion mode of the control device of the internal combustion engine according to the present embodiment will be described. In the following, the operation when switching from the SI operable area S to the HCCI operable area H, specifically, the required engine output shifts from the point A to the point B (a to b on the gear ratio map) in the figure. The operation at the time will be explained.
図3に示すように、A点は、HCCI運転可能範囲R外であるため、ECU3は、変速比マップとしてSI運転用変速比マップVsを選択する。 As shown in FIG. 3, A point, since it is HCCI operation range R out, ECU 3 selects the SI operation for gear ratio map V s as the gear ratio map.
例えば、A点から運転者のアクセル操作によって要求エンジン出力が低下すると、ECU3は、SI運転用変速比マップVsに基づいて自動変速機31の変速比が小さくなるように調整する。これにより、図2に示す、SI運転可能領域Sの目標作動線Lsに沿うようにエンジン回転数が低下する。なお、エンジントルクは、要求エンジン出力を実際のエンジン回転数で割った要求エンジントルクに従い制御される。
For example, when the required engine output by the driver of the accelerator operation from the point A is lowered, ECU 3 is adjusted so that the gear ratio of the
徐々に要求エンジン出力及びエンジン回転数が低下し、要求エンジン出力がヒステリシスRh2の下端のO4まで低下すると、ECU3は、変速比マップをHCCI運転用変速比マップVhに切り替える。また、ECU3は、SI運転からHCCI運転へ切り替える準備として、主に吸気量の増加を行なわせる。吸気量の増加の他に、リーン燃焼を行なう場合は燃料噴射タイミングを成層燃焼用に変化させる、理論空燃比を維持する場合は点火時期を遅角させる、連続可変型バルブタイミングと連続可変型リフト機構を備えている場合は、制御値をHCCI条件の値に近づけておく(内部EGR(Exhaust Gas Recirculation)ガスの増加)等を行なってもよい。 Gradually decrease the required engine output and the engine speed, the required engine output is reduced to O 4 of the lower end of the hysteresis R h2, ECU 3 switches the gear ratio map in HCCI operation for gear ratio map V h. Further, the ECU 3 mainly increases the intake air amount in preparation for switching from the SI operation to the HCCI operation. In addition to increasing the intake amount, the fuel injection timing is changed for stratified combustion when lean combustion is performed, the ignition timing is retarded when maintaining the stoichiometric air-fuel ratio, continuously variable valve timing and continuously variable lift. When the mechanism is provided, the control value may be brought close to the value of the HCCI condition (increase of internal EGR (Exhaust Gas Recirculation) gas) or the like.
ECU3は、変速比マップをHCCI運転用変速比マップVhに切り替えると、図3に示すように、変速比が大きくなるように調整する。なお、図3に示すように、変速比を急激に変えようとしても、自動変速機31の応答性の関係から、実際の変速比は、例えば、曲線Vrに沿って変化する。
ECU3, when switching the transmission gear ratio map to HCCI operation for gear ratio map V h, as shown in FIG. 3 is adjusted to the gear ratio increases. As shown in FIG. 3, even if abruptly change the transmission ratio, from the response of the relationship of the
さらに要求エンジン出力が低下すると、ECU3は、HCCI運転用変速比マップVhに沿って、変速比が小さくなるように調整する。そして、曲線Vrに沿って実際の変速比がHCCI運転用変速比マップVhの変速比と同じになるB点近傍で、エンジン回転数と要求エンジン出力がHCCI運転可能領域Hに入る。すると、ECU3は、吸気圧などの状態量がHCCI運転切替えの目標に到達しているか否かを判定する。吸気圧などの状態量がHCCI運転切替えの目標に到達していると判定した場合、ECU3は、動弁等の各制御値をHCCI運転用に切り替え、HCCI運転を開始させる。 Further the required engine output decreases, ECU 3 along the HCCI operation for gear ratio map V h, adjusted to the gear ratio becomes smaller. Then, the engine speed and the required engine output enter the HCCI operable region H in the vicinity of point B where the actual gear ratio becomes the same as the gear ratio of the HCCI driving gear ratio map V h along the curve V r. Then, the ECU 3 determines whether or not the state quantity such as the intake pressure has reached the target of HCCI operation switching. When it is determined that the state quantity such as the intake pressure has reached the target of HCCI operation switching, the ECU 3 switches each control value such as the valve operating valve for HCCI operation and starts the HCCI operation.
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HCCI切替え処理について、図4を参照して説明する。なお、以下に説明するHCCI切替え処理は、ECU3の処理が開始されると開始され、各気筒のサイクル毎(4気筒であればクランク角180deg.毎)に実行される。 The HCCI switching 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 HCCI switching process described below is started when the process of the ECU 3 is started, and is executed for each cycle of each cylinder (in the case of four cylinders, every crank angle of 180 deg.).
ステップS1において、ECU3は、SI運転中であるか否かを判定する。SI運転中でないと判定した場合、ECU3は、処理を終了する。 In step S1, the ECU 3 determines whether or not SI operation is in progress. If it is determined that the SI operation is not in progress, the ECU 3 ends the process.
SI運転中であると判定した場合、ステップS2において、ECU3は、要求エンジン出力が上述のHCCI運転可能範囲内にあるか否かを判定する。要求エンジン出力がHCCI運転可能範囲内にないと判定した場合、ステップS8において、ECU3は、SI運転用変速比マップVsを変速比目標マップとして選択し、処理を終了する。 When it is determined that the SI operation is in progress, in step S2, the ECU 3 determines whether or not the required engine output is within the above-mentioned HCCI operable range. If the required engine output is determined not to HCCI operable range, in step S8, ECU 3 selects the SI operation for gear ratio map V s as the speed ratio target map, the process ends.
要求エンジン出力がHCCI運転可能範囲内にあると判定した場合、ステップS3において、ECU3は、HCCI運転用変速比マップVhを変速比目標マップとして選択する。そして、ECU3は、その目標変速比に向かって変速比の変化(エンジン回転数及び目標トルクの変化)を開始する。HCCI運転用変速比マップVhは、基本的に、HCCI運転において、熱効率が最高となるエンジン回転数及びトルクを実現するように設定される。 If the required engine output is determined to be in the HCCI operable range, in step S3, ECU 3 selects the HCCI operation for gear ratio map V h as the speed ratio target map. Then, the ECU 3 starts changing the gear ratio (change in engine speed and target torque) toward the target gear ratio. HCCI operation for gear ratio map V h is essentially in HCCI operation is set so as to achieve the engine speed and the torque thermal efficiency is the highest.
ステップS4において、ECU3は、SI運転からHCCI運転への切り替え準備として、主に吸気量の増加を行なわせる。吸気量の増加の他に、リーン燃焼を行なう場合は燃料噴射タイミングを成層燃焼用に変化させる、理論空燃比を維持する場合は点火時期を遅角させる、連続可変型バルブタイミングと連続可変型リフト機構を備えている場合は、制御値をHCCI条件の値に近づけておく(内部EGRガスの増加)等を行なってもよい。 In step S4, the ECU 3 mainly increases the intake air amount in preparation for switching from the SI operation to the HCCI operation. In addition to increasing the intake amount, the fuel injection timing is changed for stratified combustion when lean combustion is performed, the ignition timing is retarded when maintaining the stoichiometric air-fuel ratio, continuously variable valve timing and continuously variable lift. When the mechanism is provided, the control value may be kept close to the value of the HCCI condition (increase of the internal EGR gas) or the like.
ステップS5において、ECU3は、エンジン回転数と要求エンジン出力が上述のHCCI運転可能領域H内にあるか否かを判定する。これは、変速比がHCCI運転用変速比マップVhの目標値に近づくことで、エンジン回転数と要求エンジン出力がHCCI運転可能領域H内に入ったか否かを判定する。エンジン回転数と要求エンジン出力がHCCI運転可能領域H内にないと判定した場合、ECU3は、処理を終了する。 In step S5, the ECU 3 determines whether or not the engine speed and the required engine output are within the above-mentioned HCCI operable region H. This speed ratio that approaches the target value of the HCCI operation for gear ratio map V h, judges whether the required engine output with the engine rotational speed enters the HCCI operable region H. When it is determined that the engine speed and the required engine output are not within the HCCI operable area H, the ECU 3 ends the process.
エンジン回転数と要求エンジン出力がHCCI運転可能領域H内にあると判定した場合、ステップS6において、ECU3は、SI運転からHCCI運転への切り替え準備が完了したか否かを判定する。これは、各センサ値やそれらから算出される各種状態量等を元に、HCCI運転に切り替えた場合に安定した運転が可能かを予測するなどの方法により、安定したHCCI運転が可能であればHCCI運転への切り替え準備が完了したと判定する。SI運転からHCCI運転への切り替え準備が完了していないと判定した場合、ECU3は、処理を終了する。 When it is determined that the engine speed and the required engine output are within the HCCI operable region H, in step S6, the ECU 3 determines whether or not the preparation for switching from the SI operation to the HCCI operation is completed. If stable HCCI operation is possible by a method such as predicting whether stable operation is possible when switching to HCCI operation based on each sensor value and various state quantities calculated from them. It is determined that the preparation for switching to the HCCI operation is completed. When it is determined that the preparation for switching from the SI operation to the HCCI operation is not completed, the ECU 3 ends the process.
SI運転からHCCI運転への切り替え準備が完了したと判定した場合、ステップS7において、ECU3は、動弁等の各制御値をHCCI運転用に切り替え、HCCI運転を開始させる。 When it is determined that the preparation for switching from the SI operation to the HCCI operation is completed, in step S7, the ECU 3 switches each control value such as the valve for the HCCI operation and starts the HCCI operation.
このようなHCCI切替え処理による動作について図5を参照して説明する。
アクセル開度が小さくされ、要求エンジン出力が小さくなり、タイミングt1において、HCCI運転可能範囲内に入ると、変速比目標マップがHCCI運転用変速比マップVhに切り替えられ、目標の変速比に向かってエンジン回転数が変化する。
The operation by such HCCI switching processing will be described with reference to FIG.
When the accelerator opening is reduced, the required engine output is reduced, and the HCCI operation range is reached at timing t1, the gear ratio target map is switched to the HCCI driving gear ratio map V h , and the gear ratio is toward the target gear ratio. The engine speed changes.
また、SI運転からHCCI運転への切替えの準備が開始され、目標の吸気圧に向かってウェストゲートバルブ26が全閉され吸気量が増加され、排気バルブ21の閉時期が進角されて内部EGR量が増加される。
In addition, preparations for switching from SI operation to HCCI operation have started, the
タイミングt2において、エンジン回転数と要求エンジン出力がHCCI運転可能領域H内に入ると、SI運転からHCCI運転への切り替え準備が完了したかが判定される。従来の切替え処理では、エンジン回転数と要求エンジン出力がHCCI運転可能領域H内に入ったこのタイミングからSI運転からHCCI運転への切り替え準備を開始している。本実施例では、従来の切替え処理より早い段階でSI運転からHCCI運転への切り替え準備を開始している。 When the engine speed and the required engine output enter the HCCI operable region H at the timing t2, it is determined whether the preparation for switching from the SI operation to the HCCI operation is completed. In the conventional switching process, preparations for switching from SI operation to HCCI operation are started from this timing when the engine speed and the required engine output enter the HCCI operable area H. In this embodiment, preparations for switching from SI operation to HCCI operation are started at an earlier stage than the conventional switching process.
タイミングt3において、吸気圧が目標の吸気圧になるなどによりSI運転からHCCI運転への切り替え準備が完了したと判定されると、排気バルブ21等の制御がHCCI運転用に切り替わり、HCCI運転が開始される。
At timing t3, when it is determined that the preparation for switching from SI operation to HCCI operation is completed because the intake pressure reaches the target intake pressure, the control of the
このように、従来の切替え処理より早い段階でSI運転からHCCI運転への切り替え準備を開始しているため、従来の切替え処理より早い段階でHCCI運転を開始することができ、SI運転からHCCI運転への切替え時間を最小化し、HCCI運転の頻度を高くすることができる。 In this way, since the preparation for switching from the SI operation to the HCCI operation is started at an earlier stage than the conventional switching process, the HCCI operation can be started at an earlier stage than the conventional switching process, and the SI operation to the HCCI operation can be started. The switching time to is minimized, and the frequency of HCCI operation can be increased.
なお、本実施例においては、要求エンジン出力によりHCCI運転可能範囲を定めたが、要求エンジン出力を現在の車速で除算したドライバー要求駆動力により定めるようにしてもよい。この場合、図2のマップは、縦軸がドライバー要求駆動力になり、横軸が車速となる。 In this embodiment, the HCCI driving range is determined by the required engine output, but the required engine output may be determined by the driver's required driving force divided by the current vehicle speed. In this case, in the map of FIG. 2, the vertical axis represents the driving force required by the driver and the horizontal axis represents the vehicle speed.
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(内燃機関)
3 ECU(制御部)
9 ターボチャージャ(過給機)
11 吸気バルブ
12 吸気側可変動弁機構
15 吸気圧センサ
19 吸気スロットル
26 ウェストゲートバルブ
31 自動変速機
42 過給圧センサ
45 クランク角度センサ
48 アクセル開度センサ
1 Vehicle 2 Engine (internal combustion engine)
3 ECU (control unit)
9 Turbocharger (supercharger)
11
Claims (3)
前記内燃機関の要求出力が所定のHCCI運転可能範囲に入ったとき、前記火花点火燃焼から前記圧縮自着火燃焼への切替え準備を開始する制御部を備え、
前記制御部は、前記切替え準備として、前記自動変速機の変速比を制御する変速比目標マップの変速比の小さい火花点火用変速比マップから変速比の大きい圧縮自着火用変速比マップへの切替と、前記過給機の過給圧による吸気量の増加とを行なう内燃機関の制御装置。 It is a control device for an internal combustion engine mounted on a vehicle equipped with an automatic transmission and a supercharger, which is configured to switch between spark ignition combustion and compression self-ignition combustion.
A control unit for starting preparation for switching from the spark ignition combustion to the compression self-ignition combustion when the required output of the internal combustion engine falls within a predetermined HCCI operable range is provided.
In preparation for the switching, the control unit switches from the gear ratio map for spark ignition , which has a small gear ratio, to the gear ratio map for compression self-ignition, which has a large gear ratio, in the gear ratio target map that controls the gear ratio of the automatic transmission. And an internal combustion engine control device that increases the intake amount by the boost pressure of the supercharger.
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