WO2008099741A1 - Control system of internal combustion engine - Google Patents

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WO2008099741A1
WO2008099741A1 PCT/JP2008/051985 JP2008051985W WO2008099741A1 WO 2008099741 A1 WO2008099741 A1 WO 2008099741A1 JP 2008051985 W JP2008051985 W JP 2008051985W WO 2008099741 A1 WO2008099741 A1 WO 2008099741A1
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internal combustion
combustion engine
cylinder
fuel
compression ratio
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PCT/JP2008/051985
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Inventor
Nao Murase
Nobuhiko Koga
Shogo Suda
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/047Taking into account fuel evaporation or wall wetting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15Digital data processing
    • F02P5/1502Digital data processing using one central computing unit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
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    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15Digital data processing
    • F02P5/1502Digital data processing using one central computing unit
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a technique for controlling a spark ignition type internal combustion engine.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2003-328794 discloses that during the idle-up operation after a cold start of the internal combustion engine, by reducing the expansion ratio due to the reduction of the compression ratio and significantly retarding the ignition timing, A technique for increasing the exhaust temperature is disclosed. Disclosure of the invention
  • an object of the present invention is to provide a technique suitable for reducing exhaust emission in a spark ignition type internal combustion engine control system.
  • the control system for an internal combustion engine according to the present invention aims to reduce the unburned fuel component discharged from the cylinder by over-igniting the ignition timing. Since the unburned fuel component discharged from the cylinder is considered to decrease as the peak of the cylinder pressure and the cylinder temperature increases, the control system for the internal combustion engine according to the present invention performs internal combustion when the ignition timing is over-advanced. A high compression ratio of the engine was also attempted.
  • control system for an internal combustion engine includes an over-advance angle means for advancing the ignition timing of the spark ignition type internal combustion engine ahead of MBT, and a variable compression ratio for changing the compression ratio of the internal combustion engine.
  • an over-advance angle means for advancing the ignition timing of the spark ignition type internal combustion engine ahead of MBT
  • variable compression ratio for changing the compression ratio of the internal combustion engine.
  • the control system for an internal combustion engine according to the present invention can suitably reduce the exhaust emission of the internal combustion engine by using both the ignition timing over-advance angle and the high compression ratio of the internal combustion engine. Further, if the ignition timing is over-advanced, the torque of the internal combustion engine may decrease, but it is also possible to compensate for the decrease in torque by increasing the compression ratio. Furthermore, since the peak of the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature is increased by increasing the compression ratio, it is possible to reduce the amount of advance at the time of over-advance.
  • variable compression ratio mechanism can change the ratio (mechanical compression ratio) between the combustion chamber volume (the cylinder volume when the piston is at top dead center) and the cylinder volume when the piston is at bottom dead center. It may be a mechanism.
  • the variable compression ratio mechanism according to the present invention is a mechanism that changes the ratio (effective compression ratio) between the combustion chamber volume and the cylinder volume when the intake valve is closed by changing the closing timing of the intake valve. May be.
  • the control system for an internal combustion engine may further include first acquisition means for acquiring the in-cylinder attached fuel amount.
  • the control means performs an advance angle of the ignition timing by the advance angle means when the amount of adhered fuel acquired by the first acquisition means is equal to or greater than a predetermined amount, and a compression ratio by the variable compression ratio mechanism. You may try to raise the.
  • the ignition timing is reduced.
  • the advance angle and the compression ratio are increased. Therefore, the unburned fuel component discharged from the cylinder is suitably reduced under the condition that the in-cylinder attached fuel amount increases.
  • the first acquisition means a sensor that optically measures the thickness of the liquid film, a sensor that measures the electrical conductivity that changes depending on the thickness of the liquid film, and the like can be used.
  • the first acquisition means it is also possible to use ECU that estimates and calculates the in-cylinder attached fuel amount from engine operating conditions.
  • the control system for an internal combustion engine may further include second acquisition means for acquiring an air-fuel ratio of an air-fuel mixture used for combustion in a cylinder of the internal combustion engine.
  • the control means may cancel the increase in the compression ratio by the variable compression ratio mechanism when the air-fuel ratio acquired by the second acquisition means is lean.
  • the temperature of the exhaust gas increases.
  • the reaction between the unburned fuel component and oxygen in the catalyst is promoted.
  • the catalyst is activated early. If the catalyst is activated early, the unburned fuel component discharged from the cylinder is purified by the catalyst, so that a large amount of unburned fuel component is not discharged into the atmosphere.
  • control unit cancels the increase in the compression ratio by the variable compression ratio mechanism and You may make it reduce the amount of advance of the time.
  • an air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine An oxygen concentration sensor can be used. Further, as the second acquisition means, an ECU that calculates an air-fuel ratio from the intake air amount and the fuel injection amount can be used.
  • Fig. 2 is a diagram showing the relationship between the unburned fuel component (HC) discharged from the cylinder and the ignition timing.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the peak value of the in-cylinder pressure and the compression ratio.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the peak value of the in-cylinder temperature and the compression ratio.
  • Fig. 6 is a schematic diagram of the method for changing the compression ratio.
  • FIG. 7 is a timing chart showing the execution procedure of the attached fuel reduction control.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a routine for determining the ignition timing and the compression ratio in the adhered fuel reduction control.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine control system according to the present embodiment.
  • An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a four-stroke cycle spark ignition type internal combustion engine (gasoline engine) having a plurality of cylinders 2.
  • the cylinder 2 of the internal combustion engine 1 communicates with the intake passage 30 through the intake port 3 and also communicates with the exhaust passage 40 through the exhaust port 4.
  • the intake port 3 is provided with a fuel injection valve 5 that injects fuel into the cylinder 2.
  • the intake passage 30 is provided with a throttle valve 6 that controls the amount of air flowing through the intake passage 30.
  • An intake pressure sensor 7 for measuring the pressure (intake pressure) in the intake passage 30 is provided in the intake passage 30 downstream of the throttle valve 6.
  • An air flow meter 8 that measures the amount of air flowing through the intake passage 30 is provided in the intake passage 30 upstream of the throttle valve 6.
  • an exhaust purification device 9 is disposed in the exhaust passage 40.
  • the exhaust purification device 9 includes a three-way catalyst, a storage reduction type NOx catalyst, and the like, and purifies exhaust when it is in a predetermined activation temperature range.
  • the internal combustion engine 1 is provided with an intake valve 10 that opens and closes an open end of an intake port 3 that faces the inside of the cylinder 2, and an exhaust valve 11 that opens and closes an open end of the exhaust port 4 that faces the inside of the cylinder 2. ing.
  • intake valve 10 and exhaust valve 11 are driven to open and close by an intake camshaft 12 and an exhaust camshaft 13, respectively.
  • a spark plug 14 for igniting the air-fuel mixture in the cylinder 2 is arranged at the upper part of the cylinder 2.
  • a piston 15 is slidably inserted into the cylinder 2.
  • the piston 15 is connected to the crankshaft 17 through a connecting rod 16.
  • a crank position sensor 18 for detecting the rotation angle of the crankshaft 17 is disposed in the vicinity of the crankshaft 17. Further, a water temperature sensor 19 for measuring the temperature of the cooling water circulating through the internal combustion engine 1 is attached to the internal combustion engine 1.
  • the intake side camshaft 12 is provided with a variable valve mechanism 120 that changes the phase of the intake side camshaft 12 relative to the crankshaft 17.
  • the internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 20.
  • the ECU 20 is an electronic control unit that includes a CPU, ROM, RAM, and the like. This ECU 20 is electrically connected to various sensors such as the intake pressure sensor 7, air flow meter 8, crank position sensor 18, and water temperature sensor 19 described above, and the measured values of various sensors can be input. ing.
  • the ECU 20 electrically controls the fuel injection valve 5, the throttle valve 6, the spark plug 14, and the variable valve mechanism 120 based on the measurement values of the various sensors described above. For example, the ECU 20 performs attached fuel reduction control for reducing the fuel attached to the wall surface in the cylinder 2.
  • the fuel tends to adhere to the wall surface in the cylinder. Most of the fuel adhering to the wall surface in the cylinder (in-cylinder attached fuel) is discharged from the cylinder without being burned without being used for combustion. At that time, if the exhaust purification device 9 is not heated to the activation temperature range, the unburned fuel component described above is discharged into the atmosphere without being purified.
  • the ECU 20 advances the operation timing (ignition timing) of the spark plug 14 from the MBT when the amount of in-cylinder attached fuel is expected to increase. did.
  • a sensor that optically measures the thickness of the liquid film is placed in the cylinder 2 and a sensor that measures the electrical conductivity is placed in the cylinder 2.
  • a method for converting the measured value of the sensor into the in-cylinder attached fuel amount can be exemplified.

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Abstract

A technology capable of reducing exhaust emission suitably in the control system of a spark ignition internal combustion engine. The control system of a spark ignition internal combustion engine advances the ignition timing ahead of MBT when it is predicted that deposited fuel in the cylinder increases, and raises the compression ratio of the internal combustion engine. Since the peak values of inner pressure and inner temperature of the cylinder are raised sharply, vaporization and oxidation of the deposited fuel in the cylinder are accelerated. Consequently, unburnt fuel components discharged from the cylinder can be reduced sharply.

Description

明 細 書 内燃機関の制御システム 技術分野  Description Internal combustion engine control system Technical field
本発明は、 火花点火式の内燃機関を制御する技術に関する。 背景技術  The present invention relates to a technique for controlling a spark ignition type internal combustion engine. Background art
火花点火式の内燃機関が低温始動状態にある時に、 点火時期を MB T (Minimum spark advance for Best Torque) より前へ進角させることにより、 内燃機関の暖 機性を向上させようとする技術が特開 2000-240547号公報に開示され ている。  When a spark ignition type internal combustion engine is in a cold start state, a technology to improve the warm-up performance of the internal combustion engine by advancing the ignition timing ahead of MBT (Minimum spark advance for Best Torque) This is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-240547.
また、 特開 2003— 328794号公報には、 内燃機関の冷間始動後のアイ ドルアップ運転中は、 圧縮比の低下による膨張比の低下、 且つ点火時期の大幅な 遅角を図ることにより、 排気温度を上昇させようとする技術が開示されている。 発明の開示  Japanese Patent Laid-Open No. 2003-328794 discloses that during the idle-up operation after a cold start of the internal combustion engine, by reducing the expansion ratio due to the reduction of the compression ratio and significantly retarding the ignition timing, A technique for increasing the exhaust temperature is disclosed. Disclosure of the invention
上記した従来の技術は内燃機関の暖機性について考慮されているが、 排気エミ ッシヨンについては考慮されていない。 そこで、 本発明は、 火花点火式の内燃機 関の制御システムにおいて、 排気エミッションの低減に好適な技術の提供を目的 とする。  The above-described conventional technology considers the warm-up property of the internal combustion engine, but does not consider the exhaust emission. Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique suitable for reducing exhaust emission in a spark ignition type internal combustion engine control system.
本発明は、 上記の目的を達成するために、 点火時期を MBTより前へ進角させ ることができる内燃機関の制御システムにおいて、 点火時期を MB Tより前へ進 角させる技術を利用して排気ェミッションの低減を図るようにした。  In order to achieve the above object, the present invention uses a technique for advancing the ignition timing ahead of MBT in an internal combustion engine control system capable of advancing the ignition timing ahead of MBT. Reduced exhaust emissions.
内燃機関が冷間状態にある場合のように気筒内の温度 (以下、 「筒内温度」 と 称する) が低い時は、 燃料が気筒内の壁面に付着し易い。 気筒内の壁面に付着し た燃料 (以下、 「筒内付着燃料」 と称する) の大部分は、 燃焼に供されることな く未燃のまま気筒内から排出される。 その際、 内燃機関の排気系に配置された触 媒が未活性状態にあると、 前記した未燃の燃料成分が触媒において浄ィヒされずに 大気中へ排出される。 The temperature in the cylinder (hereinafter referred to as “cylinder temperature”) as in the case where the internal combustion engine is in a cold state. Is low), the fuel tends to adhere to the wall surface in the cylinder. Most of the fuel adhering to the wall surface in the cylinder (hereinafter referred to as “in-cylinder adhering fuel”) is discharged from the cylinder without being burned without being used for combustion. At this time, if the catalyst disposed in the exhaust system of the internal combustion engine is in an inactive state, the above-mentioned unburned fuel component is discharged into the atmosphere without being purified by the catalyst.
特に、 内燃機関が極低温下で始動された場合等は、 内燃機関の始動時から触媒 が活性する時までの期間が長くなるとともに筒内付着燃料量が増加する。 このた め、 大気中へ排出される未燃燃料成分の量が過多となることが懸念される。 これに対し、 本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、 火花点火式の内 燃機関において点火時期が M B Tより前へ進角 (以下、 「過進角」 と称する) さ れると、 気筒内から排出される未燃燃料成分 (例えば、 H C) が著しく減少する ことが解った。  In particular, when the internal combustion engine is started at an extremely low temperature, etc., the period from the start of the internal combustion engine to the time when the catalyst is activated becomes longer and the in-cylinder attached fuel amount increases. For this reason, there is a concern that the amount of unburned fuel components discharged into the atmosphere will be excessive. On the other hand, as a result of the inventor's earnest experiment and verification, when the ignition timing is advanced to the front of the MBT (hereinafter referred to as “over-advanced angle”) in a spark ignition type internal combustion engine, It has been found that unburned fuel components (eg, HC) discharged from the cylinders are significantly reduced.
点火時期が過進角された場合は、 圧縮上死点前に燃焼する混合気の量が増加す るため、 混合気の燃焼による昇圧 ·昇温効果とピストンの上昇動作による昇圧 · 昇温効果との相乗効果により、 気筒内の圧力 (以下、 「筒内圧」 と称する) 及び 筒内温度のピークが高められる。 その結果、 筒内付着燃料、 および Zまたは気筒 内の壁面に付着する前の燃料の気化及び酸化が促進されると考えられる。  When the ignition timing is over-advanced, the amount of air-fuel mixture that burns before compression top dead center increases, so the pressure increase / temperature increase effect due to the combustion of the air-fuel mixture and the pressure increase / temperature increase effect due to the piston ascending operation As a result, the peak of the cylinder pressure (hereinafter referred to as “in-cylinder pressure”) and the cylinder temperature are increased. As a result, vaporization and oxidation of fuel adhering to the cylinder and fuel before adhering to the Z or the wall surface in the cylinder are considered to be promoted.
そこで、 本発明にかかる内燃機関の制御システムは、 点火時期を過進角させる ことにより気筒内から排出される未燃燃料成分の低減を図るようにした。 尚、 気 筒内から排出される未燃燃料成分は筒内圧及び筒内温度のピークが高くなるほど 減少すると考えられるため、 本発明にかかる内燃機関の制御システムは点火時期 を過進角させる時に内燃機関の高圧縮比化も図るようにした。  In view of this, the control system for an internal combustion engine according to the present invention aims to reduce the unburned fuel component discharged from the cylinder by over-igniting the ignition timing. Since the unburned fuel component discharged from the cylinder is considered to decrease as the peak of the cylinder pressure and the cylinder temperature increases, the control system for the internal combustion engine according to the present invention performs internal combustion when the ignition timing is over-advanced. A high compression ratio of the engine was also attempted.
具体的には、 本発明にかかる内燃機関の制御システムは、 火花点火式内燃機関 の点火時期を M B Tより前へ進角させる過進角手段と、 前記内燃機関の圧縮比を 変更する可変圧縮比機構と、 前記過進角手段により点火時期が M B Tより前へ進 角される時に前記可変圧縮比機構により前記内燃機関の圧縮比を上昇させる制御 手段と、 を備えるようにした。 Specifically, the control system for an internal combustion engine according to the present invention includes an over-advance angle means for advancing the ignition timing of the spark ignition type internal combustion engine ahead of MBT, and a variable compression ratio for changing the compression ratio of the internal combustion engine. With the mechanism and the above-mentioned advance angle means, the ignition timing advances ahead of the MBT. Control means for increasing the compression ratio of the internal combustion engine by the variable compression ratio mechanism when the motor is turned.
かかる構成によれば、 点火時期の過進角による筒内圧及び筒内温度の昇圧 ·昇 温効果に加え、 圧縮比の上昇による筒内圧及び筒内温度の昇圧 ·昇温効果を得る ことができる。 これらの相乗効果により、 筒内圧及び筒内温度のピークが一層高 められる。 その結果、 筒内付着燃料、 および Zまたは気筒内の壁面に付着する前 の燃料の気化及び 化が一層促進されるとともに、 気筒内から排出される未燃燃 料成分が一層低減される。  According to such a configuration, in addition to the pressure increase / temperature increase effect of the in-cylinder pressure and the cylinder temperature due to the excessive advance angle of the ignition timing, the effect of pressure increase / temperature increase of the cylinder pressure and temperature due to the increase of the compression ratio can be obtained. . These synergistic effects further increase the peak of in-cylinder pressure and in-cylinder temperature. As a result, vaporization and vaporization of the fuel adhering to the cylinder and the fuel before adhering to the Z or the wall surface in the cylinder are further promoted, and the unburned fuel component discharged from the cylinder is further reduced.
従って、 本発明にかかる内燃機関の制御システムは、 点火時期の過進角と内燃 機関の高圧縮比化とを併用することにより、 内燃機関の排気ェミッションを好適 に低減することができる。 また、 点火時期が過進角されると、 内燃機関のトルク が低下する可能性があるが、 圧縮比の上昇によりトルクの低下を補うことも可能 である。 さらに、 圧縮比の上昇により筒内圧及び筒内温度のピークが高められる ため、 過進角時の進角量を少なくすることも可能である。  Therefore, the control system for an internal combustion engine according to the present invention can suitably reduce the exhaust emission of the internal combustion engine by using both the ignition timing over-advance angle and the high compression ratio of the internal combustion engine. Further, if the ignition timing is over-advanced, the torque of the internal combustion engine may decrease, but it is also possible to compensate for the decrease in torque by increasing the compression ratio. Furthermore, since the peak of the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature is increased by increasing the compression ratio, it is possible to reduce the amount of advance at the time of over-advance.
本発明かかる可変圧縮比機構は、 燃焼室容積 (ピストンが上死点にある時のシ リンダ容積) とピストンが下死点にある時のシリンダ容積との比 (機械圧縮比) を変更可能な機構であってもよい。 また、 本発明にかかる可変圧縮比機構は、 吸 気弁の閉弁時期を変更することにより燃焼室容積と吸気弁閉弁時のシリンダ容積 との比 (有効圧縮比) を変更する機構であってもよい。  The variable compression ratio mechanism according to the present invention can change the ratio (mechanical compression ratio) between the combustion chamber volume (the cylinder volume when the piston is at top dead center) and the cylinder volume when the piston is at bottom dead center. It may be a mechanism. The variable compression ratio mechanism according to the present invention is a mechanism that changes the ratio (effective compression ratio) between the combustion chamber volume and the cylinder volume when the intake valve is closed by changing the closing timing of the intake valve. May be.
本発明にかかる内燃機関の制御システムは、 筒内付着燃料量を取得する第 1取 得手段を更に備えるようにしてもよい。 この場合、 制御手段は、 前記第 1取得手 段により取得された付着燃料量が所定量以上である時に、 過進角手段による点火 時期の過進角を行うとともに、 可変圧縮比機構による圧縮比の上昇を図るように してもよい。  The control system for an internal combustion engine according to the present invention may further include first acquisition means for acquiring the in-cylinder attached fuel amount. In this case, the control means performs an advance angle of the ignition timing by the advance angle means when the amount of adhered fuel acquired by the first acquisition means is equal to or greater than a predetermined amount, and a compression ratio by the variable compression ratio mechanism. You may try to raise the.
かかる構成によれば、 筒内付着燃料量が所定量以上となる場合に、 点火時期の 過進角及び圧縮比の上昇が図られる。 よって、 筒内付着燃料量が多くなる条件下 において、 気筒内から排出される未燃燃料成分が好適に低減される。 According to such a configuration, when the amount of fuel adhering to the cylinder exceeds a predetermined amount, the ignition timing is reduced. The advance angle and the compression ratio are increased. Therefore, the unburned fuel component discharged from the cylinder is suitably reduced under the condition that the in-cylinder attached fuel amount increases.
尚、 第 1取得手段としては、 光学的に液膜の厚さを計測するセンサや、 液膜の 厚さにより変化する電気伝導率を計測するセンサ等を利用可能である。 また、 第 1取得手段としては、 機関運転条件から筒内付着燃料量を推定演算する E C Uを 利用することも可能である。  As the first acquisition means, a sensor that optically measures the thickness of the liquid film, a sensor that measures the electrical conductivity that changes depending on the thickness of the liquid film, and the like can be used. As the first acquisition means, it is also possible to use ECU that estimates and calculates the in-cylinder attached fuel amount from engine operating conditions.
本発明にかかる内燃機関の制御システムは、 内燃機関の気筒内で燃焼に供され る混合気の空燃比を取得する第 2取得手段を更に備えるようにしてもよい。 この 場合、 制御手段は、 第 2取得手段により取得された空燃比がリーンである時は、 可変圧縮比機構による圧縮比の上昇を解除するようにしてもよい。  The control system for an internal combustion engine according to the present invention may further include second acquisition means for acquiring an air-fuel ratio of an air-fuel mixture used for combustion in a cylinder of the internal combustion engine. In this case, the control means may cancel the increase in the compression ratio by the variable compression ratio mechanism when the air-fuel ratio acquired by the second acquisition means is lean.
気筒内で燃焼に供される混合気の空燃比がリーンである時は、 気筒内から排出 される未燃燃料成分が減少する。 さらに、 気筒内で燃焼に供される混合気の空燃 比がリーンである時は、 排気中の未燃燃料成分と酸素が角虫媒で反応して該触媒を 活性温度域まで早期に昇温させる。 よって、 可変圧縮比機構による圧縮比の上昇 を図らなくとも排気エミッションの低減を図ることができる。  When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion in the cylinder is lean, the unburned fuel component discharged from the cylinder decreases. Furthermore, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion in the cylinder is lean, the unburned fuel component and oxygen in the exhaust gas react with the hornworm medium, and the catalyst quickly rises to the active temperature range. Let warm. Therefore, it is possible to reduce the exhaust emission without increasing the compression ratio by the variable compression ratio mechanism.
また、 気筒内で燃焼に供される混合気の空燃比がリーンである時に過進角時の 進角量が少なくされると、 排気の温度が高くなる。 排気、温度が高くなると、 触媒 における未燃燃料成分と酸素との反応が促進される。 その結果、 触媒が早期に活 性する。 触媒が早期に活性すると、 気筒内から排出された未燃燃料成分が触媒に おいて浄化されるため、 大気中へ多量の未燃燃料成分が排出されなくなる。 従って、 本発明にかかる内燃機関の制御システムにおいて、 制御手段は、 第 2 取得手段により取得された空燃比がリーンである時は、 可変圧縮比機構による圧 縮比の上昇を解除するとともに、 点火時期の進角量を減少させるようにしてもよ い。  Also, if the amount of advance at the time of over-advancement is reduced when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion in the cylinder is lean, the temperature of the exhaust gas increases. When the exhaust gas and temperature rise, the reaction between the unburned fuel component and oxygen in the catalyst is promoted. As a result, the catalyst is activated early. If the catalyst is activated early, the unburned fuel component discharged from the cylinder is purified by the catalyst, so that a large amount of unburned fuel component is not discharged into the atmosphere. Therefore, in the control system for an internal combustion engine according to the present invention, when the air-fuel ratio acquired by the second acquisition unit is lean, the control unit cancels the increase in the compression ratio by the variable compression ratio mechanism and You may make it reduce the amount of advance of the time.
尚、 第 2取得手段としては、 内燃機関の排気通路に配置された空燃比センサや 酸素濃度センサを利用可能である。 また、 第 2取得手段としては、 吸入空気量及 び燃料噴射量から空燃比を演算する E C Uを利用することもできる。 図面の簡単な説明 As the second acquisition means, an air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, An oxygen concentration sensor can be used. Further, as the second acquisition means, an ECU that calculates an air-fuel ratio from the intake air amount and the fuel injection amount can be used. Brief Description of Drawings
図 1は、 内燃機関の制御システムの概略構成を示す図である。  FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a control system for an internal combustion engine.
図 2は、 気筒内から排出される未燃燃料成分 (H C) と点火時期との関係を 示す図である。  Fig. 2 is a diagram showing the relationship between the unburned fuel component (HC) discharged from the cylinder and the ignition timing.
図 3は、 点火時期と気筒内の状態との関係を示す図である。  FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the ignition timing and the state in the cylinder.
図 4は、 筒内圧のピーク値と圧縮比との関係を示す図である。  FIG. 4 is a graph showing the relationship between the peak value of the in-cylinder pressure and the compression ratio.
図 5は、 筒内温度のピーク値と圧縮比との関係を示す図である。  FIG. 5 is a graph showing the relationship between the peak value of the in-cylinder temperature and the compression ratio.
図 6は、 圧縮比の変更方法を模式化した図である。  Fig. 6 is a schematic diagram of the method for changing the compression ratio.
図 7は、 付着燃料低減制御の実行手順を示すタイミングチヤ一トである。 図 8は、 付着燃料低減制御において点火時期と圧縮比とを決定するためのル 一チンを示すフローチャートである。 発明を実施するための最良の形態  Fig. 7 is a timing chart showing the execution procedure of the attached fuel reduction control. FIG. 8 is a flowchart showing a routine for determining the ignition timing and the compression ratio in the adhered fuel reduction control. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明の具体的な実施形態について図 1〜図 8に基づいて説明する。 図 1は、 本実施形態における内燃機関の制御システムの概略構成を示す図である。 図 1に示す内燃機関 1は、 複数の気筒 2を有する 4ストロークサイクルの火花 点火式の内燃機関 (ガソリンエンジン) である。 内燃機関 1の気筒 2は、 吸気ポ ート 3を介して吸気通路 3 0と連通するとともに、 排気ポート 4を介して排気通 路 4 0と連通している。  Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine control system according to the present embodiment. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a four-stroke cycle spark ignition type internal combustion engine (gasoline engine) having a plurality of cylinders 2. The cylinder 2 of the internal combustion engine 1 communicates with the intake passage 30 through the intake port 3 and also communicates with the exhaust passage 40 through the exhaust port 4.
吸気ポート 3には、 気筒 2内へ向かって燃料を噴射する燃料噴射弁 5が設けら れている。 吸気通路 3 0には、 該吸気通路 3 0内を流通する空気量を制御するス ロットル弁 6が設けられている。 スロットル弁 6より下流の吸気通路 3 0には、 該吸気通路 3 0内の圧力 (吸気圧) を測定する吸気圧センサ 7が設けられている 。 スロットル弁 6より上流の吸気通路 3 0には、 該吸気通路 3 0を流れる空気量 を測定するエアフローメータ 8が設けられている。 The intake port 3 is provided with a fuel injection valve 5 that injects fuel into the cylinder 2. The intake passage 30 is provided with a throttle valve 6 that controls the amount of air flowing through the intake passage 30. In the intake passage 30 downstream of the throttle valve 6, An intake pressure sensor 7 for measuring the pressure (intake pressure) in the intake passage 30 is provided. An air flow meter 8 that measures the amount of air flowing through the intake passage 30 is provided in the intake passage 30 upstream of the throttle valve 6.
一方、 排気通路 4 0には、 排気浄化装置 9が配置されている。 排気浄化装置 9 は、 三元触媒や吸蔵還元型 N O X触媒等を具備し、 所定の活性温度域にある時に 排気を浄化する。  On the other hand, an exhaust purification device 9 is disposed in the exhaust passage 40. The exhaust purification device 9 includes a three-way catalyst, a storage reduction type NOx catalyst, and the like, and purifies exhaust when it is in a predetermined activation temperature range.
また、 内燃機関 1には、 気筒 2内に臨む吸気ポート 3の開口端を開閉する吸気 弁 1 0と、 気筒 2内に臨む排気ポート 4の開口端を開閉する排気弁 1 1が設けら れている。 これら吸気弁 1 0と排気弁 1 1は、 吸気側カムシャフト 1 2と排気側 カムシャフト 1 3によりそれぞれ開閉駆動される。  Further, the internal combustion engine 1 is provided with an intake valve 10 that opens and closes an open end of an intake port 3 that faces the inside of the cylinder 2, and an exhaust valve 11 that opens and closes an open end of the exhaust port 4 that faces the inside of the cylinder 2. ing. These intake valve 10 and exhaust valve 11 are driven to open and close by an intake camshaft 12 and an exhaust camshaft 13, respectively.
気筒 2の上部には、 該気筒 2内の混合気に点火する点火プラグ 1 4が配置され ている。 また、 気筒 2内にはピストン 1 5が摺動自在に挿入されている。 ピスト ン 1 5はコネクティングロッド 1 6を介してクランクシャフト 1 7と接続されて いる。  A spark plug 14 for igniting the air-fuel mixture in the cylinder 2 is arranged at the upper part of the cylinder 2. A piston 15 is slidably inserted into the cylinder 2. The piston 15 is connected to the crankshaft 17 through a connecting rod 16.
クランクシャフト 1 7の近傍には、 該クランクシャフト 1 7の回転角度を検出 するクランクポジションセンサ 1 8が配置されている。 さらに、 内燃機関 1には 、 該内燃機関 1を循環する冷却水の温度を測定する水温センサ 1 9が取り付けら れている。  In the vicinity of the crankshaft 17, a crank position sensor 18 for detecting the rotation angle of the crankshaft 17 is disposed. Further, a water temperature sensor 19 for measuring the temperature of the cooling water circulating through the internal combustion engine 1 is attached to the internal combustion engine 1.
また、 吸気側カムシャフト 1 2には、 クランクシャフト 1 7に対する該吸気側 カムシャフト 1 2の位相を変更する可変動弁機構 1 2 0が取り付けられている。 このように構成された内燃機関 1には、 E C U 2 0が併設されている。 E C U 2 0は、 C P U、 R〇M、 RAM等を備えた電子制御ユニットである。 この E C U 2 0は、 前述した吸気圧センサ 7、 エアフローメータ 8、 クランクポジション センサ 1 8、 及び水温センサ 1 9等の各種センサと電気的に接続され、 各種セン サの測定値を入力可能になっている。 E C U 20は、 前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁 5、 スロッ トル弁 6、 点火プラグ 14、 及び可変動弁機構 120を電気的に制御する。 例え ば、 ECU 20は、 気筒 2内の壁面に付着する燃料を減少させる付着燃料低減制 御を行う。 The intake side camshaft 12 is provided with a variable valve mechanism 120 that changes the phase of the intake side camshaft 12 relative to the crankshaft 17. The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 20. The ECU 20 is an electronic control unit that includes a CPU, ROM, RAM, and the like. This ECU 20 is electrically connected to various sensors such as the intake pressure sensor 7, air flow meter 8, crank position sensor 18, and water temperature sensor 19 described above, and the measured values of various sensors can be input. ing. The ECU 20 electrically controls the fuel injection valve 5, the throttle valve 6, the spark plug 14, and the variable valve mechanism 120 based on the measurement values of the various sensors described above. For example, the ECU 20 performs attached fuel reduction control for reducing the fuel attached to the wall surface in the cylinder 2.
以下、 本実施形態における付着燃料低減制御について述べる。  Hereinafter, the adhered fuel reduction control in this embodiment will be described.
内燃機関 1が冷間状態にある場合のように筒内温度が低い時は、 燃料が気筒内 の壁面に付着し易い。 気筒内の壁面に付着した燃料 (筒内付着燃料) の大部分は 、 燃焼に供されることなく未燃のまま気筒内から排出される。 その際、 排気浄化 装置 9が活性温度域まで昇温していなければ、 前記した未燃燃料成分が浄化され ずに大気中へ排出されてしまう。  When the in-cylinder temperature is low, such as when the internal combustion engine 1 is in a cold state, the fuel tends to adhere to the wall surface in the cylinder. Most of the fuel adhering to the wall surface in the cylinder (in-cylinder attached fuel) is discharged from the cylinder without being burned without being used for combustion. At that time, if the exhaust purification device 9 is not heated to the activation temperature range, the unburned fuel component described above is discharged into the atmosphere without being purified.
特に、 内燃機関 1が極低温下で始動された場合等は、 内燃機関 1の始動から排 気浄化装置 9が活性するまでの期間が長くなるとともに、 筒内付着燃料量が増加 する。 このため、 大気中へ排出される未燃燃料成分が過剰に多くなる虞がある。 これに対し、 本実施形態における付着燃料低減制御では、 ECU 20は、 筒内 付着燃料量が多くなると予想される時に、 点火プラグ 14の作動タイミング (点 火時期) を MBTより進角させるようにした。  In particular, when the internal combustion engine 1 is started at an extremely low temperature or the like, the period from the start of the internal combustion engine 1 to the activation of the exhaust gas purification device 9 becomes longer, and the in-cylinder attached fuel amount increases. For this reason, there is a possibility that unburned fuel components discharged into the atmosphere will increase excessively. On the other hand, in the attached fuel reduction control in the present embodiment, the ECU 20 advances the operation timing (ignition timing) of the spark plug 14 from the MBT when the amount of in-cylinder attached fuel is expected to increase. did.
本願発明者の鋭意の実験及び検証によれば、 点火時期が MB Tより進角された 場合は、 図 2に示されるように、 点火時期の進角量が増加するほど気筒 2内から 排出される未燃燃料成分 (HC) の量が少なくなることが解った。  According to the inventor's diligent experiment and verification, when the ignition timing is advanced from the MBT, as shown in FIG. 2, the ignition timing is exhausted from the cylinder 2 as the ignition timing advance amount increases. It has been found that the amount of unburned fuel component (HC) is reduced.
このメカニズムについては明確に解明されていないが、 凡そ以下のようなメカ ニズムによると考えられる。  Although this mechanism has not been clearly clarified, it is thought to be due to the following mechanism.
図 3は、 点火時期が MBTより前に進角 (過進角) された場合 (図 3中の ST 1) と、 点火時期が MB Tに設定された場合 (図 3中の ST2) と、 点火時期が 圧縮上死点 (TDC) に設定された場合 (図 3中の ST3) との各々の場合にお いて、 気筒 2内の状態を計測した結果を示す図である。 図 3中の実線は点火時期が過進角された場合、 破線は点火時期が MB Tに設定 された場合、 一点破線は点火時期が圧縮上死点 (TD C) に設定された場合を各 々示している。 Figure 3 shows when the ignition timing is advanced (over-advanced) before MBT (ST 1 in Fig. 3), when the ignition timing is set to MB T (ST2 in Fig. 3), FIG. 5 is a diagram showing the results of measuring the state in cylinder 2 in each case when the ignition timing is set to compression top dead center (TDC) (ST3 in FIG. 3). The solid line in Fig. 3 represents the case where the ignition timing was over-advanced, the broken line represents the case where the ignition timing was set to MB T, and the single dotted line represents the case where the ignition timing was set to the compression top dead center (TD C). It shows.
点火時期が過進角された場合は、 点火時期が M B Tに設定された場合及び点火 時期が圧縮上死点 (TD C) に設定された場合に比べ、 圧縮上死点前に燃焼され る混合気の量が多くなる。 このため、 混合気の燃焼により発生する熱エネルギの ピーク (図 3中の熱発生率、 発生熱量、 及び燃焼質量割合を参照) が圧縮上死点 前へシフトする。  When the ignition timing is over-advanced, compared to when the ignition timing is set to MBT and when the ignition timing is set to compression top dead center (TD C), the mixture burns before compression top dead center. The amount of mind increases. For this reason, the peak of thermal energy generated by the combustion of the air-fuel mixture (see the heat generation rate, generated heat amount, and combustion mass ratio in Fig. 3) shifts to before compression top dead center.
よって、 混合気の燃焼による昇温 ·昇圧効果とピストンの上昇動作 (下死点か ら上死点へ向かう動作) による圧縮効果との相乗効果により、 圧縮行程から膨張 行程までの期間における筒内圧及び筒内温度のピーク値が大幅に上昇する。 その 結果、 筒内付着燃料、 および/または気筒 2内の壁面に付着する前の燃料の気化 及び酸化が促進されると考えられる。  Therefore, the in-cylinder pressure during the period from the compression stroke to the expansion stroke is based on a synergistic effect of the temperature increase / pressure increase effect due to the combustion of the air-fuel mixture and the compression effect due to the upward movement of the piston (operation from the bottom dead center to the top dead center) In addition, the peak value of the in-cylinder temperature increases significantly. As a result, it is considered that vaporization and oxidation of the fuel adhered to the cylinder and / or the fuel before adhering to the wall surface in the cylinder 2 are promoted.
そこで、 E C U 2 0は、 筒内付着燃料量が多くなると予想される時に、 点火時 期を過進角させるようにした。 筒内付着燃料量が多くなると予想される場合とし ては、 内燃機関 1が冷間始動される場合、 内燃機関 1が暖機運転状態にある場合 Therefore, E C U 20 over-advanced the ignition timing when the amount of fuel adhering to the cylinder is expected to increase. The amount of fuel adhering to the cylinder is expected to increase when the internal combustion engine 1 is cold-started or when the internal combustion engine 1 is in a warm-up operation state.
、 筒内付着燃料量の実測値が許容量を超える場合、 或いは筒内付着燃料量の推定 値が許容量を超える場合等を例示することができる。 Examples of cases where the measured value of the in-cylinder attached fuel amount exceeds the allowable amount, or the estimated value of the in-cylinder attached fuel amount exceeds the allowable amount, etc.
筒内付着燃料量の実測方法としては、 光学的に液膜の厚さを計測するセンサを 気筒 2内に配置して実測する方法や、 電気伝導率を計測するセンサを気筒 2内に 配置し該センサの計測値を筒内付着燃料量に換算する方法を例示することができ る。  As a method of measuring the amount of fuel adhered to the cylinder, a sensor that optically measures the thickness of the liquid film is placed in the cylinder 2 and a sensor that measures the electrical conductivity is placed in the cylinder 2. A method for converting the measured value of the sensor into the in-cylinder attached fuel amount can be exemplified.
筒内付着燃料量を推定する方法としては、 冷却水温度、 機関始動時からの積算 燃料噴射量、 機関始動時からの積算吸入空気量、 燃料噴射量、 吸気圧、 及び空燃 比の少なくとも一つと筒内付着燃料量との相関関係から推定する方法を例示する ことができる。 The method for estimating the amount of fuel adhering to the cylinder includes at least one of the coolant temperature, the cumulative fuel injection amount from the engine start, the cumulative intake air amount from the engine start, the fuel injection amount, the intake pressure, and the air / fuel ratio. To estimate from the correlation between the amount of fuel adhering to the cylinder be able to.
筒内付着燃料量が多くなると予想される場合に点火プラグ 1 4の作動時期 (点 火時期) が過進角されると、 筒内付着燃料を減少させることができるとともに気 筒 2内から排出される未燃燃料成分を減少させることも可能となる。  If the amount of fuel adhering to the cylinder is expected to increase and the spark plug 14 is actuated (ignited), the fuel adhering to the cylinder can be reduced and discharged from the cylinder 2 It is also possible to reduce the unburned fuel component.
尚、 図 3の説明で述べた知見によれば、 気筒 2内から排出される未燃燃料成分 は筒内圧及び筒内温度のピークが高くなるほど減少すると考えられる。 筒内圧及 び筒内温度のピーク値を高める方法としては、 前述したような点火時期を過進角 させる方法に加え、 内燃機関 1の圧縮比を高める方法も考えられる。  According to the knowledge described in FIG. 3, it is considered that the unburned fuel component discharged from the cylinder 2 decreases as the peak of the cylinder pressure and the cylinder temperature increases. As a method of increasing the peak values of the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature, a method of increasing the compression ratio of the internal combustion engine 1 can be considered in addition to the method of over-advancing the ignition timing as described above.
図 4及び図 5は、 圧縮比と筒内圧のピーク値との関係、 及び圧縮比と筒内温度 のピ一ク値との関係を各々示す図である。 図 4及び図 5において、 筒内圧及び筒 内温度のピーク値は、 内燃機関 1の圧縮比が高くなるほど高くなる。  4 and 5 are diagrams showing the relationship between the compression ratio and the peak value of the in-cylinder pressure, and the relationship between the compression ratio and the peak value of the in-cylinder temperature, respectively. 4 and 5, the peak values of the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature increase as the compression ratio of the internal combustion engine 1 increases.
よって、 点火時期が過進角される時に内燃機関 1の圧縮比が高められると、 筒 内圧及び筒内温度のピークが一層高くなる。 その結果、 気筒 2内から排出される 未燃燃料成分の一層の低減を見込むことができる。  Therefore, if the compression ratio of the internal combustion engine 1 is increased when the ignition timing is over-advanced, the peaks of the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature are further increased. As a result, it is possible to expect further reduction of the unburned fuel component discharged from the cylinder 2.
そこで、 本実施形態の付着燃料低減制御では、 E C U 2 0は、 筒内付着燃料量 が多くなると予想される時に、 点火時期の過進角に加え、 内燃機関 1の高圧縮化 も図るようにした。  Therefore, in the attached fuel reduction control of the present embodiment, the ECU 20 increases the compression of the internal combustion engine 1 in addition to the ignition timing over-advance when the amount of in-cylinder attached fuel is expected to increase. did.
内燃機関 1の圧縮比を上昇させる方法としては、 燃焼室容積 (ピストン 1 5が 上死点に位置する時の気筒 2内の容積) とピストン 1 5が下死点に位置する時の 気筒 2内の容積との比 (機械圧縮比) を変更する方法、 或いは燃焼室容積と吸気 弁 1 0が閉弁した時の気筒 2内の容積との比 (有効圧縮比) を変更する方法を例 示することができる。  To increase the compression ratio of the internal combustion engine 1, the combustion chamber volume (the volume in the cylinder 2 when the piston 15 is located at the top dead center) and the cylinder 2 when the piston 15 is located at the bottom dead center An example is a method of changing the ratio (mechanical compression ratio) with the internal volume, or a method of changing the ratio (effective compression ratio) between the combustion chamber volume and the volume in the cylinder 2 when the intake valve 10 is closed. Can be shown.
機械圧縮比を変更する方法としては、 クランクケースとシリンダブ口ックとの 相対位置を変更する可変圧縮比機構や、 コネクティングロッドの長さを変更する 可変圧縮比機構等を利用する方法を例示することができる。 有効圧縮比を変更する方法としては、 可変動弁機構を利用して吸気弁 1 0の閉 弁時期を変更する方法を例示することができる。 Examples of the method for changing the mechanical compression ratio include a method using a variable compression ratio mechanism for changing the relative position of the crankcase and the cylinder block, a variable compression ratio mechanism for changing the length of the connecting rod, and the like. be able to. As a method of changing the effective compression ratio, a method of changing the closing timing of the intake valve 10 using a variable valve mechanism can be exemplified.
本発明の内燃機関の制御システムは、 機械圧縮比を変更する方法と有効圧縮比 を変更する方法との何れの方法も利用可能である。 以下では、 普及率の高い可変 動弁機構を利用して圧縮比を変更する場合を例示する。  The internal combustion engine control system of the present invention can use either a method for changing the mechanical compression ratio or a method for changing the effective compression ratio. The following is an example of changing the compression ratio using a variable valve mechanism with a high penetration rate.
図 6は、 可変動弁機構 1 2 0を利用して有効圧縮比を高める方法を模式化した 図である。 図 6中の破線は過進角が行われない時の吸気弁 1 0の開弁期間を示し 、 図 6中の一点破線は過進角が行われる時の吸気弁 1 0の開弁期間を示している 点火時期の過進角が非実行状態にある時は、 吸気弁 1 0の閉弁時期 (I V C) は吸気下死点 (B D C) より遅い時期に設定される。 これに対し、 E C U 2 0は 、 点火時期の過進角が行われる時は、 吸気弁 1 0の閉弁時期 (I V C) を吸気下 死点 (B D C) まで進角 (若しくは、 吸気下死点 (B D C) の近傍まで進角) さ せる。 この場合、 吸気弁 1 0が閉弁した時の気筒 2内の容積が増加する。 その結 果、 内燃機関 1の有効圧縮比が高くなる。  FIG. 6 is a diagram schematically showing a method for increasing the effective compression ratio by using the variable valve mechanism 120. The broken line in FIG. 6 indicates the valve opening period of the intake valve 10 when the over-advance angle is not performed, and the dashed line in FIG. 6 indicates the valve opening period of the intake valve 10 when the over-advance angle is performed. When the over-advanced ignition timing is in the non-execution state, the closing timing (IVC) of the intake valve 10 is set to a timing later than the intake bottom dead center (BDC). On the other hand, when the ignition timing is over-advanced, the ECU 20 advances the closing timing (IVC) of the intake valve 10 to the intake bottom dead center (BDC) (or the intake bottom dead center). (Advance to the vicinity of (BDC)). In this case, the volume in the cylinder 2 when the intake valve 10 is closed increases. As a result, the effective compression ratio of the internal combustion engine 1 is increased.
このような方法により内燃機関 1の有効圧縮比が高められると、 点火時期の過 進角と有効圧縮比の上昇との相乗効果により、 筒内圧及び筒内温度のピーク値が 一層高くなる。 その結果、 気筒 2内から排出される未燃燃料成分を極めて少なく することができる。  When the effective compression ratio of the internal combustion engine 1 is increased by such a method, the peak values of the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature are further increased due to the synergistic effect of the advance angle of the ignition timing and the increase of the effective compression ratio. As a result, the unburned fuel component discharged from the cylinder 2 can be extremely reduced.
ところで、 点火時期の進角量は、 筒内付着燃料の増加に比例して多くされるこ とが望ましいと考えられる。 しかしながら、 点火時期の進角量が過剰に多くなつ た場合は、 ピストン 1 5とピストンリングとシリンダポア壁面との間の隙間 (ク レビスポリユーム) に入り込む燃料が増加する可能性がある。  By the way, it is considered desirable to increase the advance amount of the ignition timing in proportion to the increase in the in-cylinder attached fuel. However, if the ignition timing advance amount is excessively large, there is a possibility that the fuel entering the gap (clevis polyureum) between the piston 15 and the piston ring and the cylinder pore wall surface may increase.
クレビスボリュームに入り込んだ燃料は、 燃焼に供されることなく気筒 2内か ら排出され易い。 このため、 点火時期の進角量が過剰に多くなると、 気筒 2内か ら排出される未燃燃料量が却つて増加することが懸念される。 The fuel that enters the clevis volume is easily discharged from the cylinder 2 without being used for combustion. For this reason, if the advance amount of the ignition timing increases excessively, There is concern that the amount of unburned fuel discharged from the plant will increase.
これに対し、 付着燃料低減制御において点火時期の過進角と内燃機関 1の高圧 縮化とが組み合わされると、 気筒 2内から排出される未燃燃料成分を増加させる ことなく、 過進角時の進角量を少なくすることも可能である。 すなわち、 付着燃 料低減制御において点火時期の過進角と内燃機関 1の高圧縮化とが組み合わされ ると、 点火時期の進角量を過剰に多くすることなく、 気筒 2内から排出される未 燃燃料成分を減少させることができる。  On the other hand, if the excessive advance angle of the ignition timing is combined with the high pressure reduction of the internal combustion engine 1 in the adhered fuel reduction control, the unburned fuel component exhausted from the cylinder 2 is not increased, and the excess It is also possible to reduce the amount of advancement. That is, when the advance timing of the ignition timing and the high compression of the internal combustion engine 1 are combined in the attached fuel reduction control, the ignition timing is discharged from the cylinder 2 without excessively increasing the advance amount of the ignition timing. Unburned fuel components can be reduced.
尚、 気筒 2内で燃焼に供される混合気の空燃比がリーンである時は、 気筒 2内 から排出される未燃燃料成分が少なくなる上、 排気中の未燃燃料成分と酸素とが 排気浄化装置 9で反応し易くなる。  When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion in the cylinder 2 is lean, unburned fuel components discharged from the cylinder 2 are reduced, and unburned fuel components and oxygen in the exhaust gas are reduced. It becomes easy to react with the exhaust purification device 9.
排気中の未燃燃料成分と酸素とが排気浄化装置 9において反応すると、 それら の反応熱によって排気浄化装置 9が早期に活性温度域へ昇温可能となる。 排気浄 化装置 9が早期に活性温度域まで昇温すると、 気筒 2内から排出される未燃燃料 成分が排気浄化装置 9によって浄化される。  When the unburned fuel component and oxygen in the exhaust gas react with each other in the exhaust gas purification device 9, the exhaust heat purification device 9 can quickly rise in temperature to the activation temperature region by the reaction heat. When the exhaust purification device 9 rises to the activation temperature range early, the unburned fuel component discharged from the cylinder 2 is purified by the exhaust purification device 9.
従って、 付着燃料低減制御の実施方法としては、 図 7に示すように、 筒内付着 燃料が多くなると予想され、 且つ気筒 2内で燃焼に供される混合気の空燃比が理 論空燃比以下である時 (図 5中の t l〜t 2 ) に、 点火時期が過進角されるとと もに内燃機関 1の有効圧縮比が上昇される方法が好ましい。 また、 点火時期の過 進角及び内燃機関 1の高圧縮化が図られている時に混合気の空燃比がリーンに変 化した時 (図 5中の t 2 ) は、 点火時期の過進角及び内燃機関 1の高圧縮化が解 除されることが好ましい。  Therefore, as shown in FIG. 7, the method for carrying out the adhered fuel reduction control is expected to increase the amount of adhered fuel in the cylinder, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion in the cylinder 2 is less than the theoretical air-fuel ratio. When (i.e., tl to t2 in FIG. 5), it is preferable to increase the effective compression ratio of the internal combustion engine 1 while the ignition timing is over-advanced. Also, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture changes to lean when the internal combustion engine 1 is highly compressed (t 2 in FIG. 5), the ignition timing over-advance angle It is preferable that the high compression of the internal combustion engine 1 is released.
尚、 排気浄化装置 9における未燃燃料成分と酸素との反応は、 排気浄化装置 9 へ流入する排気の温度が高くなるほど促進される。 よって、 点火時期の過進角及 び内燃機関 1の高圧縮化が図られている途中で混合気の空燃比がリーンに変化し た場合は、 点火時期を MB T以降へ遅角、 および Zまたは内燃機関 1の低圧縮化 を図ることにより、 排気温度の上昇を図ることが望ましい。 The reaction between the unburned fuel component and oxygen in the exhaust purification device 9 is promoted as the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust purification device 9 increases. Therefore, if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture changes to lean while the ignition timing over-advanced angle and high compression of the internal combustion engine 1 are being achieved, retard the ignition timing after MBT, and Z Or lower compression of internal combustion engine 1 Therefore, it is desirable to increase the exhaust temperature.
次に、 本実施形態における付着燃料低減制御の実行手順について図 8に沿って 説明する。 図 8は、 付着燃料低減制御における点火時期と圧縮比とを決定するた めのルーチンを示すフローチャートである。 このル一チンは、 予め ECU20の ROMに記憶されたルーチンであり、 ECU 20によって周期的に実行される。 図 8のル一チンにおいて、 ECU20は、 先ず S 101において筒内付着燃料 量 Dp f u e 1を算出する。  Next, the execution procedure of the attached fuel reduction control in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing a routine for determining the ignition timing and the compression ratio in the adhered fuel reduction control. This routine is a routine that is stored in advance in the ROM of the ECU 20 and is periodically executed by the ECU 20. In the routine of FIG. 8, the ECU 20 first calculates the in-cylinder attached fuel amount Dp fue 1 in S101.
S 102では、 ECU 20は、 前記 S 101で算出された筒内付着燃料量 D p f ue 1が所定量以上である否かを判別する。 前記した所定量は、 内燃機関 1の 全気筒 2から排出される未燃燃料の総量が規制量を下回るように定められてもよ い。  In S102, the ECU 20 determines whether or not the in-cylinder attached fuel amount D p fue 1 calculated in S101 is equal to or greater than a predetermined amount. The predetermined amount may be determined such that the total amount of unburned fuel discharged from all cylinders 2 of the internal combustion engine 1 is less than the regulated amount.
前記 S 102において否定判定された場合 (D p f u e 1 <所定量) は、 E C U20は、 本ルーチンの実行を終了する。 この場合は、 点火プラグ 14の点火時 期が通常の点火時期に設定されるとともに、 吸気弁 10の閉弁時期が通常の閉弁 時期に設定される。  If a negative determination is made in S102 (D p f u e 1 <predetermined amount), the E C U20 ends the execution of this routine. In this case, the ignition timing of the spark plug 14 is set to the normal ignition timing, and the closing timing of the intake valve 10 is set to the normal closing timing.
前記 S 102において肯定判定された場合 (D p f u e 1≥所定量) は、 E C U 20は、 S 103へ進む。 S 103では、 E C U 20は、 気筒 2内で燃焼に供 される混合気の空燃比 AZFを取得する。 例えば、 ECU20は、 エアフローメ 一夕 8の測定値と燃料噴射量とに基づいて前記空燃比 A/Fを演算してもよく、 或いは内燃機関 1の排気通路 40に設けられた空燃比センサや酸素濃度センサの 測定値を読み込んでもよい。  If an affirmative determination is made in S102 (D p fue 1 ≥predetermined amount), ECU20 proceeds to S103. In S103, the ECU 20 acquires the air-fuel ratio AZF of the air-fuel mixture that is used for combustion in the cylinder 2. For example, the ECU 20 may calculate the air-fuel ratio A / F based on the measured value of the air flow rate 8 and the fuel injection amount, or an air-fuel ratio sensor provided in the exhaust passage 40 of the internal combustion engine 1 The measured value of the oxygen concentration sensor may be read.
S 104では、 ECU20は、 前記 S 103で取得された空燃比 AZFがリ一 ン (空燃比 A_ F>理論空燃比) であるか否かを判別する。 S 104において否 定判定された場合 (空燃比 A/F≤理論空燃比) は、 ECU20は、 S 105へ 進む。 S I 05では、 ECU20は、 点火プラグ 14の点火時期を MBTより前へ過 進角させる。 さらに、 ECU 20は、 吸気弁 10の閉弁時期 (IVC) を吸気下 死点へ進角させることにより、 内燃機関 1の有効圧縮比を上昇させる。 In S104, the ECU 20 determines whether or not the air-fuel ratio AZF acquired in S103 is lean (air-fuel ratio A_F> theoretical air-fuel ratio). If a negative determination is made in S104 (air-fuel ratio A / F≤theoretical air-fuel ratio), the ECU 20 proceeds to S105. In SI 05, the ECU 20 advances the ignition timing of the spark plug 14 ahead of the MBT. Further, the ECU 20 increases the effective compression ratio of the internal combustion engine 1 by advancing the valve closing timing (IVC) of the intake valve 10 to the intake bottom dead center.
この場合、 筒内圧及び筒内温度のピーク値が大幅に高められるため、 筒内付着 燃料、 および Zまたは気筒 2内の壁面に付着する前の燃料の気化及び酸化が促進 される。 その結果、 内燃機関 1の気筒 2から排出される未燃燃料成分が極めて少 なくなる。  In this case, since the peak values of the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature are greatly increased, the vaporization and oxidation of the fuel adhering to the cylinder and the fuel before adhering to the Z or cylinder 2 wall surface are promoted. As a result, the unburned fuel component discharged from the cylinder 2 of the internal combustion engine 1 becomes extremely small.
一方、 前記 S 104において肯定判定された場合 (空燃比 AZF>理論空燃比 ) は、 ECU20は、 S 106へ進む。 S 106では、 ECU20は、 点火プラ グ 14の点火時期を MB T以降へ遅角させる。 さらに、 ECU20は、 吸気弁 1 0の閉弁時期 (I VC) を通常の閉弁時期以降へ遅角させることにより、 内燃機 関 1の有効圧縮比を低下させる。  On the other hand, when an affirmative determination is made in S104 (air-fuel ratio AZF> theoretical air-fuel ratio), the ECU 20 proceeds to S106. In S106, the ECU 20 retards the ignition timing of the ignition plug 14 to the MBT or later. Further, the ECU 20 reduces the effective compression ratio of the internal combustion engine 1 by retarding the closing timing (I VC) of the intake valve 10 to the normal closing timing or later.
この場合、 気筒 2内における混合気の燃焼が緩慢 (言い換えれば、 燃焼速度が 低下) になる。 このため、 気筒 2から排出される排気の温度が上昇する。 その結 果、 排気中の未燃燃料成分が排気浄化装置 9において排気中の酸素と反応可能に なり、 大気中へ放出される未燃燃料成分が減少する。  In this case, the combustion of the air-fuel mixture in cylinder 2 becomes slow (in other words, the combustion speed decreases). For this reason, the temperature of the exhaust gas discharged from the cylinder 2 rises. As a result, the unburned fuel component in the exhaust can react with the oxygen in the exhaust in the exhaust gas purification device 9, and the unburned fuel component released into the atmosphere is reduced.
以上述べたように ECU20が図 8のル一チンを実行すると、 本発明にかかる 過進角手段、 可変圧縮比機構、 制御手段、 第 1取得手段、 及び第 2取得手段が実 現される。 その結果、 筒内付着燃料が多くなると予想される時に内燃機関 1の排 気エミッションを好適に低減させることができる。  As described above, when the ECU 20 executes the routine of FIG. 8, the over-advance angle means, the variable compression ratio mechanism, the control means, the first acquisition means, and the second acquisition means according to the present invention are realized. As a result, the exhaust emission of the internal combustion engine 1 can be suitably reduced when the in-cylinder fuel is expected to increase.
尚、 本実施形態では、 燃料噴射弁が吸気ポートに配置される内燃機関を例に挙 げたが、 燃料噴射弁が気筒内に配置 (すなわち、 気筒内へ直接燃料噴射可能な位 置に配置) される内燃機関であってもよいことは勿論である。  In this embodiment, the internal combustion engine in which the fuel injection valve is disposed in the intake port is taken as an example, but the fuel injection valve is disposed in the cylinder (that is, disposed in a position where fuel can be directly injected into the cylinder). Of course, the internal combustion engine may be used.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1 . 火花点火式内燃機関の点火時期を MB Tより前へ進角させる過進角手段と 前記内燃機関の圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、  1. an over-advance means for advancing the ignition timing of the spark ignition type internal combustion engine before MB T; a variable compression ratio mechanism for changing the compression ratio of the internal combustion engine;
前記過進角手段により点火時期が ΜΒ Τより前へ進角される時に、 前記可変圧 縮比機構により前記内燃機関の圧縮比を上昇させる制御手段と、  Control means for increasing the compression ratio of the internal combustion engine by the variable compression ratio mechanism when the ignition timing is advanced forward from 過 に よ り by the over-advance angle means;
を備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。 An internal combustion engine control system comprising:
2 . 請求項 1において、 前記内燃機関の気筒内に付着する燃料量を取得する第 1取得手段を更に備え、 2. The apparatus according to claim 1, further comprising first acquisition means for acquiring an amount of fuel adhering to the cylinder of the internal combustion engine,
前記制御手段は、 前記第 1取得手段により取得された付着燃料量が所定量以上 である時に、 前記過進角手段による点火時期の進角を行うとともに、 前記可変圧 縮比機構による圧縮比の上昇を図ることを特徴とする内燃機関の制御システム。  The control means advances the ignition timing by the over-advance angle means when the amount of attached fuel acquired by the first acquisition means is equal to or greater than a predetermined amount, and controls the compression ratio by the variable compression ratio mechanism. A control system for an internal combustion engine, characterized in that the engine is lifted.
3 . 請求項 1又は 2において、 前記内燃機関の気筒内で燃焼に供される混合気 の空燃比を取得する第 2取得手段を更に備え、 3. The method according to claim 1 or 2, further comprising second acquisition means for acquiring an air-fuel ratio of an air-fuel mixture used for combustion in a cylinder of the internal combustion engine,
前記制御手段は、 前記第 2取得手段により取得された空燃比がリーンである時 は、 前記可変圧縮比機構による圧縮比の上昇を解除することを特徴とする内燃機 関の制御システム。  The control system for an internal combustion engine, wherein when the air-fuel ratio acquired by the second acquisition means is lean, the control means cancels an increase in the compression ratio by the variable compression ratio mechanism.
4. 請求項 3において、 前記制御手段は、 前記第 2取得手段により取得された 空燃比がリーンである時は、 前記点火時期を MB Τ以降に遅角させることを特徴 とする内燃機関の制御システム。 内燃機関の気筒内に火花を生起させる点火プラグと、 前記内燃機関の圧縮比を変更する可変動弁機構と、 4. The control of the internal combustion engine according to claim 3, wherein when the air-fuel ratio acquired by the second acquisition unit is lean, the control unit retards the ignition timing after MBΤ. system. A spark plug for causing a spark in the cylinder of the internal combustion engine; A variable valve mechanism for changing the compression ratio of the internal combustion engine;
前記点火プラグ及び前記可変動弁機構を制御する制御ュニットと、  A control unit for controlling the spark plug and the variable valve mechanism;
を備えた火花点火式内燃機関の制御システムであって、 A spark ignition internal combustion engine control system comprising:
前記制御ユニットは、 前記気筒内に付着する燃料量を演算し、 その演算結果が 所定量以上である時は前記点火プラグの作動時期を MB Tより前へ進角させると ともに、 前記内燃機関の圧縮比が上昇するように前記可変圧縮比機構を制御する ことを特徴とする内燃機関の制御システム。  The control unit calculates the amount of fuel adhering to the cylinder, and when the calculation result is equal to or greater than a predetermined amount, the operation timing of the spark plug is advanced before MB T and the internal combustion engine The control system for an internal combustion engine, wherein the variable compression ratio mechanism is controlled so that the compression ratio increases.
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