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JP3575283B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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JP3575283B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は燃料噴射量を変更することにより内燃機関の燃焼形態を切り換えるとともに、その切り換えの際にスロットル弁の開度及び点火時期をそれぞれ変更することによって燃焼形態の切り換えに伴う機関出力の変化を抑制するようにした内燃機関の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、空燃比を理論空燃比よりもリーンにするリーン燃焼を行う内燃機関が提案されている。こうした内燃機関にあっては、その燃焼形態を上記リーン燃焼と、空燃比を理論空燃比にするストイキ燃焼或いは理論空燃比よりもリッチにするリッチ燃焼との間で機関負荷等の機関運転状態に応じて適宜切り換えるようにしている。
【0003】
こうしたリーン燃焼を行う内燃機関では、排気の清浄化を図るために窒素酸化物(NOx )吸蔵還元触媒(以下、「NOx 触媒」と略記する)が用いられている。このNOx 触媒は、リーン燃焼を行っているときには排気に含まれるNOx を吸蔵し、リッチ燃焼が行われているときには排気に含まれる炭化水素及び一酸化炭素によって吸蔵したNOx を窒素に還元して放出するものである。
【0004】
また、このようなNOx 触媒を備えた内燃機関においては、吸蔵されたNOx の量がNOx 触媒の限界量近くまで増大すると、燃料噴射量を増量することによって燃焼形態を強制的にリッチ燃焼に切り換える処理、いわゆるリッチスパイク処理が行われている。このリッチスパイク処理が実行されることにより、排気中に含まれるHC及びCOの量が一時的に増大し、吸蔵されたNOx が強制的に還元されて放出されるため、NOx 触媒における所定のNOx 吸蔵能力を維持することができる。
【0005】
ところで、こうしたリッチスパイク処理を実行すると、燃料噴射量の増量に伴って機関出力が急増してしまい、例えば運転者に不快なショック感を与えてしまうおそれがある。そこで従来では、特開平7−332071号公報に記載されるように、燃料噴射量を増量して燃焼形態を切り換える際にスロットル弁の開度を所定量減少させる処理が行われている。こうした処理を行うことにより、燃料噴射量の増量に伴う機関出力の増加をポンピング損失の増大によって相殺することができるようになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図12に示すように、燃料噴射量(同図(c))の増量に伴う機関出力(同図(d))の増大を抑制すべくスロットル開度(同図(a))を減少させても、通常、吸気圧(同図(b))が低下して所定のポンピング損失が発生するまでには所定の応答遅れ時間(同図の△t)が存在する。このため、従来では、燃焼形態の切り換え直後において十分なポンピング損失を発生させることができず、機関出力の一時的な増大は避けきれないものとなっていた。
【0007】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃焼形態の切り換えに伴う急激な機関出力の変化を確実に抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するために、請求項1に記載した発明では、内燃機関における燃焼形態を切り換えるべく内燃機関の燃料噴射量を切り換え後の燃焼形態に対応した所定量にまで変更する燃料噴射量制御手段を含む燃焼形態切換手段と、燃焼形態の切り換えに伴う機関出力の変化を抑制すべく内燃機関のスロットル弁の開度を所定開度に変更するスロットル開度制御手段と、燃焼形態の切り換えに伴う機関出力の変化を抑制すべく内燃機関の点火時期を所定時期に変更する点火時期制御手段とを備える内燃機関の制御装置において、燃焼形態切換手段は内燃機関の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリーンにする燃焼形態から空燃比を理論空燃比よりもリッチにする燃焼形態に切り換えるものであり、燃料噴射量制御手段は燃焼形態の切り換えの際に燃料噴射量を切り換え前の燃焼形態に対応する燃料噴射量から切り換え後の燃焼形態に対応する燃料噴射量にまで徐々に増加させるものであり、スロットル開度制御手段は燃焼形態の切り換えに伴う機関出力の増加を抑制すべくスロットル弁の開度を切り換え前の燃焼形態に対応するスロットル弁の開度から切り換え後の燃焼形態に対応するスロットル弁の開度にまで減少させるものであり、点火時期制御手段は燃焼形態の切り換えの際に点火時期を切り換え前の燃焼形態に対応する点火時期から切り換え後の燃焼形態に対応する点火時期にまで徐々に遅角させるものであるとしている。
【0009】
こうした構成によれば、リッチスパイク処理を実行する場合において燃料噴射量の増加に伴う機関出力の増加は緩慢なものとなるため、燃焼形態の切り換え直後であっても、機関出力の増加をスロットル開度の減少に伴うポンピング損失の変化によって相殺することができるようになる。また、スロットル開度に加え、点火時期を遅角させるようにしているため、燃料噴射量の増加に伴う機関出力の増加が大きい場合であっても、この増加を点火時期の遅角に伴う最高燃焼圧の低下によって確実に相殺することができるようになる。
【0010】
また、このように燃料噴射量を切り換え後の燃焼形態に対応する燃料噴射量にまで徐々に増加させるようにした場合、同燃料噴射量が切り換え後の燃焼形態に対応する燃料噴射量に達するまでは、燃焼形態が切前後の燃焼形態のいずれにも属さない過渡的な燃焼形態となる。このため、燃焼形態を切り換える際に切り換え後の燃焼形態に対応した時期に点火時期を瞬時に切り換えるようにすると、点火時期が機関燃焼状態に適合しなくなり失火を招くおそれがある。
【0011】
この点、上記構成では、点火時期を切り換え後の燃焼形態に対応する点火時期にまで徐々に変更するようにしているため、こうした機関燃焼状態と点火時期との不適合は発生し難くなる
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置を4気筒ガソリンエンジンに適用した実施形態について図1〜11を参照して説明する。
【0014】
図1は本実施形態に係るエンジン10の制御装置を示す概略構成図である。
エンジン10のシリンダブロック11内に形成された複数のシリンダ15(図1ではその一つを示す)にはピストン13が往復動可能にそれぞれ設けられている。このピストン13の上面とシリンダ15の内壁面及びシリンダヘッド12の下面によって燃焼室17が区画形成されており、同燃焼室17には吸気通路18及び排気通路16が接続されている。
【0015】
吸気通路18にはサージタンク20が設けられるとともに、その上流側にはスロットルモータ54によってその開度(スロットル開度)が調節されるスロットル弁34が設けられている。このスロットル弁34は燃焼室17に導入される吸入空気の量を調節する。
【0016】
シリンダヘッド12には燃焼室17内に燃料を直接噴射するインジェクタ50と、燃焼室17内の混合気に点火する点火プラグ26とが各シリンダ15に対応してそれぞれ設けられている。インジェクタ50は燃料を断続的に噴射するための電磁弁(図示略)を内蔵しており、この電磁弁の開閉動作に基づいて燃料噴射の量が調節される。点火プラグ26による点火時期は点火コイル53に設けられたイグナイタ52によって調節される。
【0017】
排気通路16には三元触媒22及びNOx 触媒24がそれぞれ設けられており、燃焼室17から同排気通路16に排出される排出ガスはこれら各触媒22,24によって浄化される。排気通路16は排気環流(EGR:Exhaust Gas Recirculation)通路40によって吸気通路18に接続されており、排出ガスの一部(EGRガス)はこのEGR通路40を通じて吸気通路18に戻される。EGR通路40には、同通路40の流路断面積を調節するEGR弁41が設けられており、上記EGRガスの量(EGR量)はこのEGR弁41によって調節される。
【0018】
サージタンク20には圧力通路42を介してブレーキブースタ44が接続されている。ブレーキブースタ44にはスロットル弁34の開度に応じてサージタンク20内に発生する負圧が圧力通路42を通じて供給される。ブレーキブースタ44はこのように供給される負圧を蓄圧し、その蓄圧された負圧の大きさに応じてブレーキペダル(図示略)の踏込力を軽減するための補助力を発生する。
【0019】
吸気通路18においてスロットル弁34の近傍にはアクセルセンサ62が設けられている。このアクセルセンサ62は運転者によって操作されるアクセルペダル46とワイヤ(図示略)により連結されており、このアクセルペダル46の踏込量、即ちアクセル開度ACCPに応じた検出信号を出力する。
【0020】
ピストン13の往復動に伴って回転するクランクシャフト14の近傍にはクランクセンサ64が設けられ、また、このクランクシャフト14の回転と同期して回転するカムシャフト30の近傍にはカムセンサ66が設けられている。これら各センサ64,66はクランクシャフト14の回転角、即ちクランク角CAと、同クランクシャフト14の回転速度、即ち機関回転速度NEとに応じた検出信号を出力する。
【0021】
サージタンク20には吸気圧センサ67が設けられており、同吸気圧センサ27は吸気通路18内における吸入空気の圧力、即ち吸気圧PMの大きさに応じた検出信号を出力する。
【0022】
ブレーキブースタ44には圧力センサ68が取り付けられており、同圧力センサ68はブレーキブースタ44に蓄圧された負圧(作動用負圧BP)の大きさに応じた検出信号を出力する。
【0023】
これら各種センサ62〜68の検出信号はエンジン10の電子制御装置(以下、「ECU」と略記する)60に入力される。ECU60はこれら検出信号に基づいてアクセル開度ACCP、クランク角CA、機関回転速度NE、吸気圧PM、作動用負圧BPをそれぞれ検出する。ECU60はこれら各検出値に基づいてインジェクタ50の電磁弁、イグナイタ52、スロットルモータ54、EGR弁41を駆動することにより、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度、及びEGR量を機関運転状態に適合するように制御する。ECU60はこうした各種制御を所定の手順に基づいて実行するための制御プログラムや関数データが予め記憶されたメモリ61を備えている。
【0024】
本実施形態におけるエンジン10は、その燃焼形態が空燃比又は燃料噴射方式が異なる以下の5つのモードの間で切り換えるようになっている。
[成層燃焼] 燃焼形態として成層燃焼が選択されると、燃料は圧縮行程で噴射されるようになる。従って、点火時において点火プラグ26近傍の混合気は部分的に点火可能なリッチな状態となる。また、混合気の平均的な空燃比(A/F)は理論空燃比(A/F=14.5)よりもリーン(A/F=25〜50)に設定される。
【0025】
[弱成層燃焼] 燃焼形態として弱成層燃焼が選択されると、燃料は吸気行程と圧縮行程との2回に分割して噴射されるようになり、空燃比は理論空燃比よりもリーン(A/F=20〜30)に設定される。また、この弱成層燃焼では、一部の燃料が吸気行程において噴射されるため、点火時における燃焼室17内の空燃比の差は上記成層燃焼と比較して小さくなる。
【0026】
[均質リーン燃焼] 燃焼形態として均質リーン燃焼が選択されると、燃料は吸気行程で噴射されるようになる。この均質リーン燃焼では、吸気行程で全ての燃料が噴射されるため、点火時における燃焼室17内の空燃比は均一になる。また、その空燃比は理論空燃比よりもリーン(A/F=15〜23)に設定される。
【0027】
[均質ストイキ燃焼] 燃焼形態として均質ストイキ燃焼が選択されると、燃料は吸気行程で噴射されるようになり、空燃比は理論空燃比近傍に設定される。
[均質リッチ燃焼] 燃焼形態として均質ストイキ燃焼が選択されると、燃料は吸気行程で噴射されるようになり、空燃比は理論空燃比よりもリッチ(A/F=11〜13)に設定される。
【0028】
こうした燃焼形態の決定は、機関運転状態やNOx 触媒24のNOx 吸蔵量、或いはブレーキブースタ44の作動用負圧BP等に基づいてECU60により行われる。以下、こうしたECU60による燃焼形態の決定手順について説明する。
【0029】
図2は「燃焼形態決定ルーチン」の処理を示すフローチャートである。この「燃焼形態決定ルーチン」はECU60による所定クランク角CA毎の割込処理として実行される。
【0030】
ECU60は、ステップ110において、現在の燃焼モードFMODEを前回の制御周期における燃焼モードtFMODEとして設定した後、ステップ112において、機関回転速度NEと基本燃料噴射量QBASEに基づいて今回の制御周期における燃焼モードFMODEを決定する。尚、基本燃料噴射量QBASEは、本ルーチンとは別の処理ルーチンにおいてアクセル開度ACCP及び機関回転速度NEに基づき算出される。
【0031】
また、燃焼モードFMODEは、燃焼形態として前述したどのモードを選択するか判断するためのパラメータである。例えば、この燃焼モードFMODEが「0」である場合には、燃焼形態として上記「成層燃焼」が選択される。同様に、燃焼モードFMODEが「4」である場合には燃焼形態として「弱成層燃焼」が選択され、「8」である場合には「均質リーン燃焼」、「11」である場合には「均質リッチ燃焼」、そして、「12」である場合には「均質ストイキ燃焼」がそれぞれ選択される。以下、この燃焼モードFMODEの決定手順について説明する。
【0032】
ECU60のメモリ61には、この燃焼モードFMODEの値と機関回転速度NE及び基本燃料噴射量QBASEとの関係を定義する関数データが記憶されている。図3はこの関数データを概略的に示す関数マップである。
【0033】
例えば、機関回転速度NE及び基本燃料噴射量QBASEが同図に示す一点鎖線に沿って点Aに示す状態から点Bに示す状態にまで変化する場合、燃焼モードFMODEは「0」から「4」、「8」、「12」と順に変化し、燃焼形態はこの燃焼モードFMODEの変化に伴って「成層燃焼」から「弱成層燃焼」、「均質リーン燃焼」、「均質ストイキ燃焼」と順に変化することとなる。
【0034】
また、ECU60は本ルーチンとは別の処理ルーチンにおいてNOx 触媒24におけるNOx 吸蔵量を算出しており、ステップ112において、そのNOx 吸蔵量がNOx 触媒24の限界吸蔵量近くにまで増大していると判断した場合には、燃焼形態を強制的に「均質リッチ燃焼」へと切り換える。即ち、ECU60はNOx 触媒24における所定のNOx 吸蔵能力を維持すべく燃焼モードFMODEを操作する。
【0035】
このリッチスパイク処理が実行される場合、ステップ112において、ECU60は燃焼モードFMODEを「11」になるまで順に変更し、所定時間が経過するまで「11」のまま保持する。その後、ECU60は燃焼モードFMODEを再びリッチスパイク処理の開始時における燃焼モードFMODEと等しくなるまで順に変更する。例えば、燃焼形態として「成層燃焼(FMODE=「0」)」が選択されているときにリッチスパイク処理が開始されると、燃焼モードFMODEは「0→4→8→11」と変更され、所定時間が経過すると逆に「11→8→4→0」と変更されることとなる。
【0036】
また、ECU60は、ステップ112において、作動用負圧BPと予めメモリ61に記憶されている判定圧とを比較する。ここで作動用負圧BPが判定圧を上回っていると判断した場合、ブレーキブースタ44にて発生する補助力が低下しているため、ECU60は燃焼モードFMODEを「12」にまで順に変更し、燃焼形態を強制的に「均質ストイキ燃焼」にまで切り換える。そして、ECU60は燃焼形態を所定時間が経過するまで「均質ストイキ燃焼」のまま保持する。その結果、スロットル開度が減少してサージタンク20内の圧力が低下するため、ブレーキブースタ44の作動用負圧BPが減少して所定の補助力が確保されるようになる。ECU60は作動用負圧BPが判定圧以下にまで低下したと判断すると、燃焼モードFMODEを「12」から作動用負圧BPが判定圧を上回っていると判断した時点の値にまで順に変更する。以下、こうしたブレーキブースタ44の補助力を確保すべく燃焼形態を強制的に切り換える処理を「負圧確保処理」と称する。
【0037】
このようにECU60は、ステップ112において、機関運転状態(機関回転速度NE及び基本燃料噴射量QBASE)や、「リッチスパイク処理」或いは「負圧確保処理」の必要性に応じて燃焼モードFMODEを適宜決定する。
【0038】
以上のようにして燃焼モードFMODEを決定した後、ECU60は処理をステップ114に移行する。そして、このステップ114において、ECU60は前回の制御周期における燃焼モードtFMODEが「8」であり、且つ、今回の制御周期における燃焼モードFMODEが「11」であるか否かを判断する。即ち、ECU60は燃焼形態が「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」に切り換えられたか否かを判断する。因みに、上記のように燃焼形態が「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」に切り換えられる場合としては、燃焼形態が「成層燃焼」、「弱成層燃焼」、「均質リーン燃焼」のいずれかのモードに設定されているときに、上記リッチスパイク処理が実行される場合が該当する。
【0039】
ステップ114において、燃焼形態が「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」に切り換えられた旨判断された場合、ECU60は、ステップ116において、徐変処理実行フラグXQINJRを「1」に設定する。このステップ116の処理を実行した後、或いはステップ114において否定判断された場合、ECU60は本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0040】
本実施形態では、燃焼形態が「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」に切り換えられる際に、燃焼室17内に噴射される燃料噴射量を「均質リーン燃焼」に対応した量から「均質リッチ燃焼」に対応した量にまで瞬時に増大させるのではなく徐々に増大させるようにしている。上記徐変処理実行フラグXQINJRは、このように燃料噴射量を徐々に増大させる処理(以下、「燃料噴射量徐変処理」という)を実行すべきか否かを判断するためのフラグである。
【0041】
以下、この「燃料噴射量徐変処理」における処理手順について図4及び図6のフローチャート参照して説明する。
図4は「燃料噴射量補正ルーチン」の処理を示すフローチャートであり、図6はこの「燃焼噴射量補正ルーチン」の処理に用いられる燃料補正量QINJRを算出するための「燃料補正量算出ルーチン」の処理を示すフローチャートである。これら各処理ルーチンはECU60による所定クランク角CA毎の割込処理として実行される。
【0042】
まず、「燃焼噴射量補正ルーチン」の処理について説明する。このルーチンではインジェクタ50から燃焼室17に噴射される燃料の量(最終燃料噴射量QINJ)が算出される。
【0043】
ECU60は、図4に示すステップ310において、燃焼モードFMODE、機関回転速度NE、及び指示燃料噴射量QINJ0に基づいてリッチスパイク補正係数FRSPKを算出する。このリッチスパイク補正係数FRSPKは「リッチスパイク処理」により燃焼形態が「均質リッチ燃焼」に切り換えられた場合における燃料噴射量の増量割合を示すものである。
【0044】
また、指示燃料噴射量QINJ0は、本ルーチンとは別の処理ルーチンにおいて、燃焼モードFMODE、機関回転速度NE、基本燃料噴射量QBASE等に基づいて算出されるものである。ECU60のメモリ61には、図5に示すように、各燃焼モードFMODE毎に指示燃料噴射量QINJ0と基本燃料噴射量QBASE及び機関回転速度NEとの関係を定義する関数データが記憶されており、ECU60はこの関数データを参照して各燃焼モードFMODEに対応した指示燃料噴射量QINJ0を算出する。
【0045】
例えば、この別の処理ルーチンにおいて、燃焼モードFMODEが「0」、「4」、「8」、「11」のいずれかに設定されていると、ECU60は前述した基本燃料噴射量QBASE(機関回転速度NE及びアクセル開度ACCPに基づいて算出される)及び機関回転速度NEとに基づいて指示燃料噴射量QINJ0を算出する。
【0046】
一方、ECU60は燃焼モードFMODEが「12」に設定されていると、機関回転速度NE及び吸気圧PMに基づいて基本燃料噴射量QBASEを算出し、この基本燃料噴射量QBASE及び機関回転速度NEに基づいて指示燃料噴射量QINJ0を算出する。
【0047】
そして、ステップ310では、上記のようにして算出される指示燃料噴射量QINJ0等に基づいてリッチスパイク補正係数FRSPKが算出される。例えば、ECU60は燃焼モードFMODEが「11」以外の値に設定されている場合には、このリッチスパイク補正係数FRSPKを「1」に設定する。
【0048】
一方、燃焼モードFMODEが「11」に設定されている場合、ECU60はリッチスパイク補正係数FRSPKを機関回転速度NE及び指示燃料噴射量QINJ0に基づいて算出する。この場合、リッチスパイク補正係数FRSPKは「1」より大きい値として算出される。ECU60のメモリ61には、このリッチスパイク補正係数FRSPKと機関回転速度NE及び指示燃料噴射量QINJ0との関係を定義する関数データが記憶されており、ECU60はリッチスパイク補正係数FRSPKを算出する際に、この関数データを参照する。この関数データは「リッチスパイク処理」によって燃焼形態が「均質リッチ燃焼」に変更されているときに、実際の空燃比が所定値(例えば「11」)となるように予め実験等によって設定されている。
【0049】
次に、ステップ312において、ECU60は次式(1)に基づいて増量時燃料噴射量tQINJを算出する。
tQINJ=QINJ0×FRSPK ・・・(1)
ここで、増量時燃料噴射量tQINJは「均質リッチ燃焼」に対応した燃料噴射量であり、「燃料噴射量徐変処理」が終了すると、最終燃料噴射量QINJはこの増量時燃料噴射量tQINJと一致するようになる。
【0050】
このように増量時燃料噴射量tQINJを算出した後、ECU60は、ステップ314において、徐変処理実行フラグXQINJRが「1」であるか否か、即ち、「燃料噴射量徐変処理」を実行する必要があるか否かを判断する。
【0051】
このステップ314において、「燃料噴射量徐変処理」を実行する必要があると判断された場合、ECU60は処理をステップ316からステップ324の処理を順次実行する。この各ステップ316〜324の一連の処理は、「燃料噴射量徐変処理」の開始時、換言すれば燃焼モードFMODEが「8」から「11」に変更された時点における燃料噴射量を決定するための処理であり、徐変処理実行フラグXQINJRが「1」に設定された後に一度だけ実行されるものである。
【0052】
即ち、ECU60は、ステップ316において、徐変処理実行フラグXQINJRを「0」にリセットした後、ステップ318において、開始時補正量tQINTを一定の所定値γに設定する。この初期補正量tQINTは、「燃料噴射量徐変処理」の開始時に最終燃料噴射量QINJを減量する際の補正量である。従って、この初期補正量tQINTが大きく設定されているほど「燃料噴射量徐変処理」の開始時における燃料噴射量は少なくなることになる。
【0053】
ステップ320において、ECU60は前回の制御周期において算出された最終燃料噴射量QINJと、「燃料噴射量徐変処理」の開始時における燃料噴射量、即ち増量時燃料噴射量tQINJから初期補正量tQINTを減算した値(tQINJ−tQINT)とを比較する。ここで、最終燃料噴射量QINJがこの減算値(tQINJ−tQINT)より大きい旨判断された場合、即ち燃焼形態を「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」に切り換えた時点で燃料噴射量が減少してしまうと判断された場合、ECU60は、ステップ322において、次式(2)に基づき初期補正量tQINTを修正する。
tQINT=tQINJ−QINJ ・・・(2)
このステップ322の処理を実行した後、或いはステップ320において最終燃料噴射量QINJが上記減算値(tQINJ−tQINT)以下である旨判断された場合、ECU60は処理をステップ324に移行して、初期補正量tQINTを燃料補正量QINJRとして設定する。このステップ324の処理を実行した後、或いはステップ314において、「燃料噴射量徐変処理」を実行する必要がないと判断された場合、ECU60は処理をステップ326に移行する。
【0054】
このステップ326において、ECU60は増量時燃料噴射量tQINJから燃料補正量QINJRを減算し、減算後の値(tQINJ−QINJR)を最終燃料噴射量QINJとして設定する。そして、ECU60は本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0055】
上記燃料補正量QINJRは「燃料噴射量徐変処理」の実行中に最終燃料噴射量QINJを減量して同最終燃料噴射量QINJを増量時燃料噴射量tQINJよりも少ない量に補正するためのものである。以下、この燃料補正量QINJRの算出手順について説明する。
【0056】
図6に示すステップ410において、ECU60は燃料補正量QINJRから一定の所定量αを減算し、その減算値(QINJR−α)が「0」未満であるか否かを判断する。ここで上記減算値(QINJR−α)が「0」以上であると判断された場合、ECU60は、ステップ414において、上記減算値(QINJR−α)を新たな燃料補正量QINJRとして設定する。
【0057】
一方、ステップ410において、上記減算値(QINJR−α)が「0」未満である旨判断された場合、ECU60は燃料補正量QINJRを「0」として設定する。従って、ステップ410〜414の各処理により、燃料補正量QINJRは、前述した「燃料噴射量補正ルーチン」にて所定値γ又は増量時燃料噴射量tQINJから最終燃料噴射量QINJを減算した値(tQINJ−QINJ)に設定された後、「0」になるまで所定量αづつ減量されることとなる。ECU60は上記ステップ412又はステップ414において燃料補正量QINJRを算出した後、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0058】
本実施形態に係る制御装置では、以上説明した燃料噴射量に係る制御の他、燃焼形態が「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」に切り換えられることに伴うトルクの急激な増大を抑制すべく、スロットル開度を減少させるとともに、点火時期を遅角させる制御が行われる。以下、こうしたスロットル開度に係る制御及び点火時期に係る制御について順に説明する。
【0059】
図7は、「スロットル開度算出ルーチン」の処理を示すフローチャートである。このルーチンはECU60による所定クランク角CA毎の割込処理として実行される。
【0060】
ECU60は、ステップ210において、機関回転速度NE、基本燃料噴射量QBASE又はアクセル開度ACCP、燃焼モードFMODEに基づいてスロットル開度に係る目標値である目標スロットル開度TATRGを算出する。ECU60のメモリ61には、図8に示すように、各燃焼モードFMODE毎に目標スロットル開度TATRGと基本燃料噴射量QBASE又はアクセル開度ACCP及び機関回転速度NEとの関係を定義する関数データが記憶されており、ECU60はこの関数データを参照して各燃焼モードFMODEに対応した目標スロットル開度TATRGを算出する。
【0061】
例えば、ECU60は燃焼モードFMODEが「0」、「4」、「8」、「11」のいずれかに設定されていると、基本燃料噴射量QBASE(機関回転速度NE及びアクセル開度ACCPに基づいて算出される)及び機関回転速度NEに基づいて目標スロットル開度TATRGを算出する。
【0062】
一方、ECU60は燃焼モードFMODEが「12」に設定されていると、アクセル開度ACCP及び機関回転速度NEに基づいて目標スロットル開度TATRGを算出する。
【0063】
また、燃焼モードFMODEが「11」に設定され、燃焼形態として「均質リッチ燃焼」が選択されるときには、「均質リーン燃焼」が選択されるときと比較して、目標スロットル開度TATRGが相対的に小さく算出されるように上記関数データが設定されている。従って、燃焼形態が「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」に切り換えられるときには、スロットル弁34が閉じられ、吸気通路18内の吸気圧PMが減少するため、エンジン10のポンピング損失が増大するようになる。そして、このポンピング損失によって最終燃料噴射量QINJの増大に伴うトルクの増大が相殺されるようになる。
【0064】
上記のようにして目標スロットル開度TATRGを算出した後、ECU60は本ルーチンの処理を一旦終了する。
次に、点火時期に係る制御について説明する。
【0065】
図9は、「点火時期算出ルーチン」の処理を示すフローチャートである。このルーチンはECU60による所定クランク角CA毎の割込処理として実行される。このルーチンでは、ECU60からイグナイタ52に対して点火信号が出力され、点火プラグ26による混合気の点火が実行される時期である最終点火時期ESAOUTが算出される。尚、この最終点火時期ESAOUTは、各シリンダ15のピストン13が上死点位置にあるときのクランク角CAを基準とし、この基準となるクランク角CAからの進角量として設定される。即ち、この最終点火時期ESAOUTが大きく設定されるほど点火プラグ26による点火時期は進角され、逆に小さく設定されるほど点火時期は遅角されることとなる。
【0066】
ECU60は、ステップ510において、機関回転速度NE、基本燃料噴射量QBASE又は吸気圧PM、燃焼モードFMODEに基づいて点火時期に係る目標値である指示点火時期tESAOUTを算出する。ECU60のメモリ61には、図10に示すように、各燃焼モードFMODE毎に指示点火時期tESAOUTと基本燃料噴射量QBASE又は吸気圧PM及び機関回転速度NEとの関係を定義する関数データが記憶されており、ECU60はこの関数データを参照して各燃焼モードFMODEに対応した指示点火時期tESAOUTを算出する。
【0067】
例えば、ECU60は燃焼モードFMODEが「0」、「4」、「8」、「11」のいずれかに設定されていると、基本燃料噴射量QBASE(機関回転速度NE及びアクセル開度ACCPに基づいて算出される)及び機関回転速度NEに基づいて指示点火時期tESAOUTを算出する。
【0068】
一方、ECU60は燃焼モードFMODEが「12」に設定されていると、吸気圧PM及び機関回転速度NEに基づいて指示点火時期tESAOUTを算出する。
【0069】
また、燃焼モードFMODEが「11」に設定され、燃焼形態として「均質リッチ燃焼」が選択されるときには、「均質リーン燃焼」が選択されるときと比較して、指示点火時期tESAOUTが相対的に遅角側の時期として算出されるように上記関数データが設定されている。従って、燃焼形態が「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」に切り換えられるときには、点火プラグ26による点火時期が遅角され、燃焼室17内における最高燃焼圧が低下するため、エンジン10のトルクが減少するようになる。そして、このトルクの減少によって最終燃料噴射量QINJの増大に伴うトルクの増大が相殺されるようになる。
【0070】
次に、ECU60は、ステップ512において、燃焼モードFMODEが「11」に設定されているか否か、換言すれば、燃焼形態が「均質リッチ燃焼」に設定されているか否かを判断する。ここで燃焼形態が「均質リッチ燃焼」に設定されていないと判断された場合、ECU60は処理をステップ518に移行する。そして、ステップ518において、ECU60は指示点火時期tESAOUTを最終点火時期ESAOUTとして設定する。一方、ステップ512において燃焼形態が「均質リッチ燃焼」に設定されていると判断された場合、ECU60は処理をステップ514に移行する。
【0071】
このステップ514において、ECU60は前回の制御周期における最終点火時期ESAOUT0を一定の所定値βだけ遅角補正し、その補正後の時期(ESAOUT0−β)と指示点火時期tESAOUTとを比較する。ここで指示点火時期tESAOUTが上記補正後の時期(ESAOUT0−β)よりも遅角側の時期である旨判断された場合、ECU60は、ステップ516において、この補正後の時期(ESAOUT0−β)を最終点火時期ESAOUTとして設定する。一方、ステップ514において、指示点火時期tESAOUTが上記補正時期(ESAOUT0−β)と同時期か或いは進角側の時期である旨判断された場合、ECU60は前述したステップ518の処理を実行する。
【0072】
上記ステップ516或いはステップ518の処理を実行した後、ECU60は今回の制御周期における最終点火時期ESAOUTを前回の制御周期における最終点火時期ESAOUT0として設定し、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0073】
図11は、上記燃焼モードFMODE、最終燃料噴射量QINJ、目標スロットル開度TATRG、吸気圧PM、最終点火時期ESAOUTの変化態様の一例を示すタイミングチャートである。
【0074】
同図(a)に示すように、「リッチスパイク処理」が実行されることにより、タイミングt1において燃焼モードFMODEが「8」から「11」に変更されると、最終燃料噴射量QINJは「均質リーン燃焼」に対応する量から「燃料噴射徐変処理」の開始時に対応した量(tQINJ−tQINT(=tQINJ−γ))に変更される。このように本実施形態では、燃焼形態が「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」に切り換えられても最終燃料噴射量QINJが「均質リッチ燃焼」に対応した量にまで瞬時に増大することはない。そして、タイミングt1以降、最終燃料噴射量QINJは所定量αずつ増量され、タイミングt3において増量時燃料噴射量tQINJと等しくなると、その後は増量時燃料噴射量tQINJと等しく保持されるようになる。
【0075】
また、同図(c)に示すように、タイミングt1において、目標スロットル開度TATRGは「均質リッチ燃焼」に対応した開度に変更されて所定量だけ減少する。その結果、タイミングt1以降、同図(d)に示すように、吸気圧PMが低下し、ポンピング損失が増大するようになる。
【0076】
ここで、吸気圧PMの変化には応答遅れが存在するため、同吸気圧PMは目標スロットル開度TATRGに対応する値(=PM1)にまで瞬時に低下することはない。このため、燃焼形態が切り換えられる際に、最終燃料噴射量QINJを例えば同図(b)に二点鎖線にて示す態様で変化させるようにした場合、その最終燃料噴射量QINJの変化に伴うトルクの急増をスロットル開度の減少に伴うポンピング損失の増大により相殺することができなくなる。
【0077】
この点、本実施形態では、最終燃料噴射量QINJを「均質リーン燃焼」に対応する量から「均質リッチ燃焼」に対応する量にまで徐々に増量するようにしているため、最終燃料噴射量QINJの増量に伴うトルクの増加は緩慢なものとなる。従って、スロットル開度の減少に伴うポンピング損失の増大により最終燃料噴射量QINJの増量に伴うトルクの増加を相殺することができる。
【0078】
更に、本実施形態では、スロットル開度の変更に加えて、図11(e)に示すように、燃焼形態が切り換えられるタイミングt1からタイミングt2までの期間において、最終点火時期ESAOUTを「均質リーン燃焼」に対応する時期から「均質リッチ燃焼」に対応する時期にまで徐々に遅角するようにしている。
【0079】
従って、最終燃料噴射量QINJの増量に伴うトルクの増加をこうした点火時期の遅角制御によっても相殺することができるようになり、燃焼形態の切り換えに伴うトルクの増加量が大きくなった場合でも、単にポンピング損失の増大によってトルクの増加を相殺するようにした構成と比較してより確実に同トルクの増加を相殺することができるようになる。
【0080】
(1)その結果、本実施形態によれば、燃焼形態が「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」に切り換えられることに伴うトルクの急増を確実に抑制することができ、同トルクの急増に起因して運転者に不快なショック感を与えてしまうことを防止することできるようになる。
【0081】
また、上記のように最終燃料噴射量QINJを「均質リーン燃焼」に対応する量から「均質リッチ燃焼」に対応する量にまで徐々に増量するようにした場合、その増量途中の期間(図11のタイミングt1〜t3の期間)では、燃焼形態が上記「均質リーン燃焼」及び「均質リッチ燃焼」の燃焼形態のいずれにも属さない過渡的なものとなる。
【0082】
更に、燃焼形態が「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」に切り換えられる場合、通常、前記EGR量が「0」或いは所定量にまで減量されるが、こうしたEGR量の減量の際においても応答遅れが存在する。このため、本実施形態におけるエンジン10にあっては、上記のように燃焼形態が過渡的なものとなる傾向がより強いものとなっている。
【0083】
このため、最終点火時期ESAOUTを図11(e)に二点鎖線で示すように、「均質リーン燃焼」に対応する時期から「均質リッチ燃焼」に対応する時期にまで瞬時に遅角させるようにすると、点火時期が機関燃焼状態に適合しなくなり、燃焼形態の切り換え直後(例えばタイミングt1)に同機関燃焼状態に適合する点火時期と実際の時期とが大きく異なるようになって失火が発生するおそれがある。
【0084】
この点、本実施形態によれば、最終点火時期ESAOUTを「均質リーン燃焼」に対応する時期から「均質リッチ燃焼」に対応する時期にまで徐々に遅角させるようにしているため、こうした機関燃焼状態と点火時期との不適合が発生し難くなる。
【0085】
(2)その結果、本実施形態によれば、機関燃焼状態と点火時期との不適合に起因した失火の発生を防止することができる。
以上説明した実施形態は以下のように構成を変更して実施することもできる。
【0086】
・上記実施形態では、エンジン10の燃焼形態が「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」に切り換わる場合について説明したが、「均質ストイキ燃焼」から「均質リッチ燃焼」に切り替わる場合についても燃料噴射量、スロットル開度、点火時期に関して同様の制御を行うことにより、上記実施形態と同等の作用効果を奏することができる。
【0089】
・上記実施形態では、「燃料噴射量徐変処理」の開始時における最終燃料噴射量QINJの減量補正量に相当する所定値γ、同処理の実行中における最終燃料噴射量QINJの変化率に相当する所定量α、点火時期を徐々に遅角制御する際における最終点火時期ESAOUTの変化率に相当する所定値βをいずれも一定値としていたが、これらを例えば以下のように設定するようにしてもよい。
【0090】
まず、ECU60は機関運転状態(例えば機関回転速度NE及び吸気圧PM)に基づいて吸気圧PMの変化に関する応答遅れ時間を推定する。ECU60のメモリ61には、この応答遅れ時間と機関回転速度NE及び吸気圧PMとの関係を定義する関数データを予め実験等により求めて記憶しておき、この関数データを参照して応答遅れ時間を推定する。次に、ECU60はこの応答遅れ時間に基づいて上記各値α,β,γをそれぞれ算出する。この算出に際しても同様に、予めECU60のメモリ61に記憶させておいた応答遅れ時間と各値α,β,γとの関係を定義する関数データを参照する。また、この関数データは、応答遅れ時間が長いときほど各値α,β,γが小さく算出されるように設定する。
【0091】
こうした構成によれば、吸気圧PMの変化に関する応答遅れ時間が機関運転状態に応じて変化しても、その変化を上記燃料噴射制御及び点火時期制御に反映させることができるため、燃焼形態の切り換えに伴うトルクの急増をより確実に抑制することができるとともに、「均質リーン燃焼」から「均質リッチ燃焼」へと燃焼形態を速やかに切り換えることができるようになる。尚、EGR量の変化に関する応答遅れ時間についても上記と同様、これを燃料噴射制御及び点火時期制御に反映させることができる。
【0092】
・上記実施形態では、燃焼形態を前述した5つのモードの間で切り換えるようにしたエンジン10に本発明に係る制御装置を適用するようにしたが、例えば、「成層燃焼」及び「弱成層燃焼」を行わないエンジンに適用することもできる。
【0093】
以上、本発明を具体化した実施形態について説明したが、この実施形態から把握できる技術的思想について以下にその効果とともに記載する。
(1)請求項1に記載した内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の機関運転状態を検出する検出手段と、
前記スロットル弁の開度変更に伴うポンピング損失の変化に関する応答遅れ時間を前記検出される機関運転状態に基づいて推定する推定手段と、
前記推定される応答遅れ時間に基づいて前記燃料噴射量を前記所定量にまで徐々に変更する際の徐変速度及び前記点火時期を前記所定時期にまで徐々に変更する際の徐変速度を設定する設定手段と
を更に備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【0094】
こうした構成によれば、燃焼形態の切り換えに伴うトルクの急増をより確実に抑制することができるとともに、燃焼形態の速やかな切り換えを行うことができるようになる。
【0095】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載した発明によれば、燃焼形態の切り換えに伴う急激な機関出力の変化を確実に抑制することができるとともに、機関燃焼状態と点火時期との不適合に起因した失火の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態におけるエンジンの制御装置を示す概略構成図。
【図2】燃焼形態の決定手順を説明するためのフローチャート。
【図3】燃焼形態の各モードと機関回転速度及び基本燃料噴射量との関係を示すグラフ。
【図4】燃料噴射量の補正手順を説明するためのフローチャート。
【図5】指示燃料噴射量を算出するための関数データを示す概念図。
【図6】燃料補正量の算出手順を説明するためのフローチャート。
【図7】目標スロットル開度の算出手順を説明するためのフローチャート。
【図8】目標スロットル開度を算出するための関数データを示す概念図。
【図9】点火時期の算出手順を説明するためのフローチャート。
【図10】点火時期を算出するための関数データを示す概念図。
【図11】最終燃料噴射量等の変化態様を示すタイミングチャート。
【図12】従来における機関出力等の変化態様を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
10…エンジン、11…シリンダブロック、12…シリンダヘッド、13…ピストン、14…クランクシャフト、15…シリンダ、16…排気通路、17…燃焼室、18…吸気通路、20…サージタンク、22…三元触媒、24…NOx 触媒、26…点火プラグ、30…カムシャフト、34…スロットル弁、40…EGR通路、41…電磁弁、42…圧力通路、44…ブレーキブースタ、46…アクセルペダル、50…インジェクタ、52…イグナイタ、53…点火コイル、54…スロットルモータ、60…ECU、61…メモリ、62…アクセルセンサ、64…クランクセンサ、66…カムセンサ、67…吸気圧センサ、68…圧力センサ。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention switches the combustion mode of the internal combustion engine by changing the fuel injection amount, and changes the engine output accompanying the switching of the combustion mode by changing the opening degree and the ignition timing of the throttle valve at the time of the switching. The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that suppresses the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an internal combustion engine that performs lean combustion that makes the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio has been proposed. In such an internal combustion engine, the combustion mode is set to an engine operating state such as an engine load between the lean combustion and the stoichiometric combustion that sets the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich combustion that sets the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio. It is switched appropriately according to.
[0003]
In an internal combustion engine that performs such lean combustion, a nitrogen oxide (NOx) storage reduction catalyst (hereinafter abbreviated as "NOx catalyst") is used to purify exhaust gas. This NOx catalyst occludes NOx contained in exhaust gas during lean combustion, and reduces and releases NOx occluded by hydrocarbons and carbon monoxide contained in exhaust gas to nitrogen during rich combustion. To do.
[0004]
In an internal combustion engine equipped with such a NOx catalyst, when the amount of stored NOx increases to near the limit of the NOx catalyst, the combustion mode is forcibly switched to rich combustion by increasing the fuel injection amount. Processing, so-called rich spike processing, is performed. By executing this rich spike processing, the amounts of HC and CO contained in the exhaust gas temporarily increase, and the stored NOx is forcibly reduced and released, so that the predetermined NOx in the NOx catalyst is reduced. The storage capacity can be maintained.
[0005]
By the way, when such a rich spike process is executed, the engine output suddenly increases with an increase in the fuel injection amount, and for example, a driver may feel uncomfortable shock. Therefore, conventionally, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-332071, a process of reducing the opening of the throttle valve by a predetermined amount when increasing the fuel injection amount and switching the combustion mode is performed. By performing such processing, an increase in engine output due to an increase in fuel injection amount can be offset by an increase in pumping loss.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 12, the throttle opening (FIG. 12A) is reduced to suppress an increase in the engine output (FIG. 12D) due to the increase in the fuel injection amount (FIG. 12C). Even if this is done, there is usually a predetermined response delay time (Δt in the figure) until the intake pressure (FIG. 6 (b)) decreases and a predetermined pumping loss occurs. For this reason, conventionally, a sufficient pumping loss cannot be generated immediately after switching of the combustion mode, and a temporary increase in the engine output cannot be avoided.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can reliably suppress a rapid change in engine output due to switching of a combustion mode. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, according to the first aspect of the present invention, the fuel injection amount control for changing the fuel injection amount of the internal combustion engine to a predetermined amount corresponding to the changed combustion mode in order to switch the combustion mode in the internal combustion engine. Combustion mode switching means including a combustion means, throttle opening control means for changing the opening of a throttle valve of the internal combustion engine to a predetermined opening in order to suppress a change in engine output due to switching of the combustion mode, and switching of the combustion mode. An ignition timing control means for changing the ignition timing of the internal combustion engine to a predetermined timing in order to suppress a change in the accompanying engine output.The combustion mode switching means switches from a combustion mode in which the air-fuel ratio of the internal combustion engine is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio or a stoichiometric air-fuel ratio to a combustion mode in which the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio.The fuel injection amount control means controls the fuel injection amount when switching the combustion mode.Gradually increase from the fuel injection amount corresponding to the combustion mode before switching to the fuel injection amount corresponding to the combustion mode after switchingThings,The throttle opening control means controls the throttle valve opening from the opening of the throttle valve corresponding to the combustion mode before the switching to the throttle valve corresponding to the combustion mode after the switching to suppress the increase in the engine output accompanying the switching of the combustion mode. To the degree of opening,The ignition timing control means controls the ignition timing when switching the combustion mode.Slowly retard from the ignition timing corresponding to the combustion mode before switching to the ignition timing corresponding to the combustion mode after switchingAnd things.
[0009]
According to such a configuration,When performing rich spike processingFuel injection amountincreaseEngine outputincreaseIs slow, so even immediately after switching the combustion mode, the engine outputincreaseThe throttle openingDecreaseCan be offset by the change in pumping loss associated with. In addition to the throttle opening, the ignition timingRetardThe fuel injection amountincreaseEngine outputincreaseEven if is large,increaseThe ignition timingRetardWith the highest combustion pressureDeclineCan be surely offset.
[0010]
Also, the fuel injection amountFuel injection amount corresponding to the combustion mode after switchingGraduallyIncreaseThe fuel injection amountFuel injection amount corresponding to the combustion mode after switchingUntil combustion reachesExchangeThe transitional combustion mode does not belong to any of the preceding and following combustion modes. Therefore, if the ignition timing is instantaneously switched to a timing corresponding to the post-switching combustion mode when switching the combustion mode, the ignition timing may not be compatible with the engine combustion state and may cause a misfire.
[0011]
In this regard, in the above configuration, the ignition timingIgnition corresponding to the combustion mode after switchingSince the timing is gradually changed, the mismatch between the engine combustion state and the ignition timing is unlikely to occur..
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which a control device for an internal combustion engine according to the present invention is applied to a four-cylinder gasoline engine will be described with reference to FIGS.
[0014]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a control device of an engine 10 according to the present embodiment.
A plurality of cylinders 15 (one of which is shown in FIG. 1) formed in the cylinder block 11 of the engine 10 are each provided with a piston 13 so as to be able to reciprocate. A combustion chamber 17 is defined by the upper surface of the piston 13, the inner wall surface of the cylinder 15, and the lower surface of the cylinder head 12, and an intake passage 18 and an exhaust passage 16 are connected to the combustion chamber 17.
[0015]
A surge tank 20 is provided in the intake passage 18, and a throttle valve 34 whose opening (throttle opening) is adjusted by a throttle motor 54 is provided upstream of the surge tank 20. This throttle valve 34 regulates the amount of intake air introduced into the combustion chamber 17.
[0016]
The cylinder head 12 is provided with an injector 50 for directly injecting fuel into the combustion chamber 17 and a spark plug 26 for igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber 17 for each cylinder 15. The injector 50 has a built-in solenoid valve (not shown) for intermittently injecting fuel, and the amount of fuel injection is adjusted based on the opening and closing operation of the solenoid valve. The ignition timing of the ignition plug 26 is adjusted by an igniter 52 provided in the ignition coil 53.
[0017]
The exhaust passage 16 is provided with a three-way catalyst 22 and a NOx catalyst 24, respectively. The exhaust gas discharged from the combustion chamber 17 to the exhaust passage 16 is purified by the catalysts 22, 24. The exhaust passage 16 is connected to the intake passage 18 by an exhaust gas recirculation (EGR) passage 40, and a part of the exhaust gas (EGR gas) is returned to the intake passage 18 through the EGR passage 40. The EGR passage 40 is provided with an EGR valve 41 for adjusting the cross-sectional area of the passage 40. The amount of the EGR gas (EGR amount) is adjusted by the EGR valve 41.
[0018]
A brake booster 44 is connected to the surge tank 20 via a pressure passage 42. A negative pressure generated in the surge tank 20 according to the opening of the throttle valve 34 is supplied to the brake booster 44 through the pressure passage 42. The brake booster 44 accumulates the negative pressure supplied in this manner, and generates an auxiliary force for reducing the depressing force of a brake pedal (not shown) according to the magnitude of the accumulated negative pressure.
[0019]
An accelerator sensor 62 is provided near the throttle valve 34 in the intake passage 18. The accelerator sensor 62 is connected to an accelerator pedal 46 operated by a driver via a wire (not shown), and outputs a detection signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 46, that is, the accelerator opening ACCP.
[0020]
A crank sensor 64 is provided near the crankshaft 14 that rotates with the reciprocating motion of the piston 13, and a cam sensor 66 is provided near the camshaft 30 that rotates in synchronization with the rotation of the crankshaft 14. ing. These sensors 64 and 66 output detection signals corresponding to the rotation angle of the crankshaft 14, ie, the crank angle CA, and the rotation speed of the crankshaft 14, ie, the engine rotation speed NE.
[0021]
The surge tank 20 is provided with an intake pressure sensor 67, and the intake pressure sensor 27 outputs a detection signal corresponding to the pressure of the intake air in the intake passage 18, that is, the magnitude of the intake pressure PM.
[0022]
A pressure sensor 68 is attached to the brake booster 44, and the pressure sensor 68 outputs a detection signal corresponding to the magnitude of the negative pressure (actuation negative pressure BP) stored in the brake booster 44.
[0023]
The detection signals of these various sensors 62 to 68 are input to an electronic control unit (hereinafter abbreviated as “ECU”) 60 of the engine 10. The ECU 60 detects the accelerator opening ACCP, the crank angle CA, the engine rotation speed NE, the intake pressure PM, and the operating negative pressure BP based on these detection signals. The ECU 60 drives the solenoid valve, the igniter 52, the throttle motor 54, and the EGR valve 41 of the injector 50 based on each of these detected values, thereby setting the fuel injection amount, the ignition timing, the throttle opening, and the EGR amount to the engine operation state. Control to fit. The ECU 60 includes a memory 61 in which a control program and function data for executing such various controls based on predetermined procedures are stored in advance.
[0024]
The engine 10 in the present embodiment is configured to switch between the following five modes in which the combustion mode differs in the air-fuel ratio or the fuel injection method.
[Stratified Combustion] When the stratified combustion is selected as the combustion mode, the fuel is injected in the compression stroke. Therefore, at the time of ignition, the air-fuel mixture in the vicinity of the ignition plug 26 is in a rich state where partial ignition is possible. The average air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture is set to be leaner (A / F = 25 to 50) than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F = 14.5).
[0025]
[Weakly stratified combustion] When the weakly stratified combustion is selected as the combustion mode, the fuel is split into two injections, an intake stroke and a compression stroke, and the air-fuel ratio is leaner (A) than the stoichiometric air-fuel ratio. / F = 20 to 30). Further, in this weak stratified combustion, since a part of fuel is injected in the intake stroke, the difference in the air-fuel ratio in the combustion chamber 17 at the time of ignition is smaller than that in the stratified combustion.
[0026]
[Homogeneous Lean Combustion] When the homogeneous lean combustion is selected as the combustion mode, the fuel is injected in the intake stroke. In this homogeneous lean combustion, all the fuel is injected during the intake stroke, so that the air-fuel ratio in the combustion chamber 17 at the time of ignition becomes uniform. The air-fuel ratio is set leaner (A / F = 15 to 23) than the stoichiometric air-fuel ratio.
[0027]
[Homogeneous Stoichiometric Combustion] When homogeneous stoichiometric combustion is selected as the combustion mode, fuel is injected in the intake stroke, and the air-fuel ratio is set near the stoichiometric air-fuel ratio.
[Homogeneous rich combustion] When the homogeneous stoichiometric combustion is selected as the combustion mode, the fuel is injected in the intake stroke, and the air-fuel ratio is set to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F = 11 to 13). You.
[0028]
The determination of the combustion mode is performed by the ECU 60 based on the engine operating state, the NOx storage amount of the NOx catalyst 24, the negative pressure BP for operating the brake booster 44, and the like. Hereinafter, a procedure for determining the combustion mode by the ECU 60 will be described.
[0029]
FIG. 2 is a flowchart showing the processing of the "combustion mode determination routine". This "combustion mode determination routine" is executed by the ECU 60 as an interruption process for each predetermined crank angle CA.
[0030]
After setting the current combustion mode FMODE as the combustion mode tFMODE in the previous control cycle in step 110, the ECU 60 sets the combustion mode in the current control cycle based on the engine rotational speed NE and the basic fuel injection amount QBASE in step 112. Determine FMODE. The basic fuel injection amount QBASE is calculated based on the accelerator opening ACCP and the engine speed NE in a processing routine different from this routine.
[0031]
The combustion mode FMODE is a parameter for determining which of the above-described modes is selected as the combustion mode. For example, when the combustion mode FMODE is “0”, the above “stratified combustion” is selected as the combustion mode. Similarly, when the combustion mode FMODE is “4”, “weak stratified combustion” is selected as the combustion mode, when “8” is “homogeneous lean combustion”, and when “11”, it is “ "Homogeneous rich combustion" is selected, and if "12", "homogeneous stoichiometric combustion" is selected. Hereinafter, the procedure for determining the combustion mode FMODE will be described.
[0032]
The memory 61 of the ECU 60 stores function data that defines the relationship between the value of the combustion mode FMODE and the engine speed NE and the basic fuel injection amount QBASE. FIG. 3 is a function map schematically showing the function data.
[0033]
For example, when the engine speed NE and the basic fuel injection amount QBASE change from the state shown at the point A to the state shown at the point B along the one-dot chain line shown in the figure, the combustion mode FMODE changes from "0" to "4". , "8", and "12", and the combustion mode changes from "stratified combustion" to "weak stratified combustion", "homogeneous lean combustion", and "homogeneous stoichiometric combustion" in accordance with the change of the combustion mode FMODE. Will be done.
[0034]
Further, the ECU 60 calculates the NOx storage amount in the NOx catalyst 24 in a processing routine different from this routine, and in step 112, it is determined that the NOx storage amount has increased to near the limit storage amount of the NOx catalyst 24. If it is determined, the combustion mode is forcibly switched to “homogeneous rich combustion”. That is, the ECU 60 operates the combustion mode FMODE so as to maintain the predetermined NOx storage capacity of the NOx catalyst 24.
[0035]
When the rich spike processing is executed, in step 112, the ECU 60 sequentially changes the combustion mode FMODE until it becomes "11", and keeps it at "11" until a predetermined time elapses. Thereafter, the ECU 60 sequentially changes the combustion mode FMODE until it becomes equal to the combustion mode FMODE at the start of the rich spike processing again. For example, when the rich spike processing is started while “stratified combustion (FMODE =“ 0 ”)” is selected as the combustion mode, the combustion mode FMODE is changed from “0 → 4 → 8 → 11” and the predetermined mode is set. Conversely, the time is changed to "11 → 8 → 4 → 0" after the lapse of time.
[0036]
Further, in step 112, the ECU 60 compares the operation negative pressure BP with the determination pressure stored in the memory 61 in advance. Here, when it is determined that the operating negative pressure BP is higher than the determination pressure, the ECU 60 sequentially changes the combustion mode FMODE to "12" because the assisting force generated by the brake booster 44 has decreased. The combustion mode is forcibly switched to "homogeneous stoichiometric combustion". Then, the ECU 60 maintains the combustion mode as “homogeneous stoichiometric combustion” until a predetermined time has elapsed. As a result, the throttle opening decreases and the pressure in the surge tank 20 decreases, so that the operating negative pressure BP of the brake booster 44 decreases and a predetermined assisting force is secured. When the ECU 60 determines that the operating negative pressure BP has decreased to or below the determination pressure, the ECU 60 sequentially changes the combustion mode FMODE from “12” to a value at the time when it is determined that the operating negative pressure BP exceeds the determination pressure. . Hereinafter, the process of forcibly switching the combustion mode to secure the assisting force of the brake booster 44 is referred to as “negative pressure securing process”.
[0037]
As described above, in step 112, the ECU 60 appropriately sets the combustion mode FMODE according to the engine operating state (the engine speed NE and the basic fuel injection amount QBASE) or the necessity of the "rich spike processing" or the "negative pressure securing processing". decide.
[0038]
After determining the combustion mode FMODE as described above, the ECU 60 shifts the processing to step 114. In step 114, the ECU 60 determines whether the combustion mode tFMODE in the previous control cycle is “8” and the combustion mode FMODE in the current control cycle is “11”. That is, the ECU 60 determines whether the combustion mode has been switched from “homogeneous lean combustion” to “homogeneous rich combustion”. Incidentally, as described above, when the combustion mode is switched from “homogeneous lean combustion” to “homogeneous rich combustion”, the combustion mode is one of “stratified combustion”, “weak stratified combustion”, and “homogeneous lean combustion”. This corresponds to the case where the rich spike processing is executed when the mode is set.
[0039]
If it is determined in step 114 that the combustion mode has been switched from “homogeneous lean combustion” to “homogeneous rich combustion”, in step 116, the ECU 60 sets the gradual change processing execution flag XQINJR to “1”. After executing the processing of step 116 or when a negative determination is made in step 114, the ECU 60 temporarily ends the processing of this routine.
[0040]
In the present embodiment, when the combustion mode is switched from “homogeneous lean combustion” to “homogeneous rich combustion”, the fuel injection amount injected into the combustion chamber 17 is changed from the amount corresponding to “homogeneous lean combustion” to “homogeneous rich combustion”. The amount is not instantaneously increased to the amount corresponding to "combustion", but is gradually increased. The gradual change process execution flag XQINJR is a flag for determining whether or not to perform the process of gradually increasing the fuel injection amount (hereinafter, referred to as “fuel injection amount gradual change process”).
[0041]
Hereinafter, the processing procedure in the “fuel injection amount gradual change processing” will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 4 and 6.
FIG. 4 is a flowchart showing the processing of the “fuel injection amount correction routine”. FIG. 6 is the “fuel correction amount calculation routine” for calculating the fuel correction amount QINJR used in the processing of the “combustion injection amount correction routine”. 5 is a flowchart showing the processing of FIG. These processing routines are executed by the ECU 60 as interrupt processing for each predetermined crank angle CA.
[0042]
First, the process of the "combustion injection amount correction routine" will be described. In this routine, the amount of fuel injected from the injector 50 into the combustion chamber 17 (final fuel injection amount QINJ) is calculated.
[0043]
In step 310 shown in FIG. 4, the ECU 60 calculates a rich spike correction coefficient FRSPK based on the combustion mode FMODE, the engine speed NE, and the indicated fuel injection amount QINJ0. The rich spike correction coefficient FRSPK indicates the increase rate of the fuel injection amount when the combustion mode is switched to “homogeneous rich combustion” by “rich spike processing”.
[0044]
The command fuel injection amount QINJ0 is calculated based on the combustion mode FMODE, the engine speed NE, the basic fuel injection amount QBASE, and the like in a processing routine different from this routine. As shown in FIG. 5, the memory 61 of the ECU 60 stores function data that defines the relationship between the indicated fuel injection amount QINJ0, the basic fuel injection amount QBASE, and the engine speed NE for each combustion mode FMODE, The ECU 60 calculates the indicated fuel injection amount QINJ0 corresponding to each combustion mode FMODE with reference to the function data.
[0045]
For example, in this other processing routine, if the combustion mode FMODE is set to any one of “0”, “4”, “8”, and “11”, the ECU 60 makes the aforementioned basic fuel injection amount QBASE (engine rotation The command fuel injection amount QINJ0 is calculated based on the speed NE and the accelerator opening ACCP) and the engine speed NE.
[0046]
On the other hand, when the combustion mode FMODE is set to “12”, the ECU 60 calculates the basic fuel injection amount QBASE based on the engine rotation speed NE and the intake pressure PM, and calculates the basic fuel injection amount QBASE and the engine rotation speed NE. The command fuel injection amount QINJ0 is calculated based on the command fuel injection amount QINJ0.
[0047]
Then, in step 310, the rich spike correction coefficient FRSPK is calculated based on the command fuel injection amount QINJ0 or the like calculated as described above. For example, when the combustion mode FMODE is set to a value other than “11”, the ECU 60 sets the rich spike correction coefficient FRSPK to “1”.
[0048]
On the other hand, when the combustion mode FMODE is set to “11”, the ECU 60 calculates the rich spike correction coefficient FRSPK based on the engine speed NE and the indicated fuel injection amount QINJ0. In this case, the rich spike correction coefficient FRSPK is calculated as a value larger than “1”. The memory 61 of the ECU 60 stores function data that defines the relationship between the rich spike correction coefficient FRSPK, the engine speed NE, and the indicated fuel injection amount QINJ0. When the ECU 60 calculates the rich spike correction coefficient FSPK, , Refer to this function data. This function data is set in advance by experiments or the like so that the actual air-fuel ratio becomes a predetermined value (for example, “11”) when the combustion mode is changed to “homogeneous rich combustion” by “rich spike processing”. I have.
[0049]
Next, in step 312, the ECU 60 calculates the increased fuel injection amount tQINJ based on the following equation (1).
tQINJ = QINJ0 × FRSPK (1)
Here, the increased fuel injection amount tQINJ is a fuel injection amount corresponding to “homogeneous rich combustion”, and when the “fuel injection amount gradual change process” is completed, the final fuel injection amount QINJ becomes equal to the increased fuel injection amount tQINJ. Will be consistent.
[0050]
After calculating the increased fuel injection amount tQINJ in this manner, in step 314, the ECU 60 determines whether the gradual change process execution flag XQINJR is “1”, that is, executes the “fuel injection amount gradual change process”. Determine if it is necessary.
[0051]
If it is determined in step 314 that the “fuel injection amount gradual change process” needs to be executed, the ECU 60 executes the process from step 316 to step 324 sequentially. The series of processes in steps 316 to 324 determines the fuel injection amount at the start of the “fuel injection amount gradual change process”, in other words, when the combustion mode FMODE is changed from “8” to “11”. This is executed only once after the gradual change processing execution flag XQINJR is set to “1”.
[0052]
That is, the ECU 60 resets the gradual change process execution flag XQINJR to “0” in step 316, and then sets the start-time correction amount tQINT to a constant predetermined value γ in step 318. This initial correction amount tQINT is a correction amount when the final fuel injection amount QINJ is reduced at the start of the “fuel injection amount gradual change process”. Accordingly, the larger the initial correction amount tQINT is set, the smaller the fuel injection amount at the start of the “fuel injection amount gradual change process”.
[0053]
In step 320, the ECU 60 calculates the initial correction amount tQINT from the final fuel injection amount QINJ calculated in the previous control cycle and the fuel injection amount at the start of the “fuel injection amount gradual change process”, that is, the increasing fuel injection amount tQINJ. Compare the subtracted value (tQINJ-tQINT). Here, when it is determined that the final fuel injection amount QINJ is larger than the subtraction value (tQINJ-tQINT), that is, when the combustion mode is switched from “homogeneous lean combustion” to “homogeneous rich combustion”, the fuel injection amount decreases. If it is determined that the correction has been made, in step 322, the ECU 60 corrects the initial correction amount tQINT based on the following equation (2).
tQINT = tQINJ-QINJ (2)
After executing the processing of step 322, or when it is determined in step 320 that the final fuel injection amount QINJ is equal to or smaller than the subtraction value (tQINJ-tQINT), the ECU 60 shifts the processing to step 324 and performs initial correction. The amount tQINT is set as the fuel correction amount QINJR. After executing the process of step 324, or if it is determined in step 314 that it is not necessary to execute the “fuel injection amount gradual change process”, the ECU 60 shifts the process to step 326.
[0054]
In step 326, the ECU 60 subtracts the fuel correction amount QINJR from the increased fuel injection amount tQINJ, and sets the value after the subtraction (tQINJ-QINJR) as the final fuel injection amount QINJ. Then, the ECU 60 once ends the processing of this routine.
[0055]
The fuel correction amount QINJR is used to reduce the final fuel injection amount QINJ during the execution of the “fuel injection amount gradual change process” and to correct the final fuel injection amount QINJ to an amount smaller than the increasing fuel injection amount tQINJ. It is. Hereinafter, a procedure for calculating the fuel correction amount QINJR will be described.
[0056]
In step 410 shown in FIG. 6, the ECU 60 subtracts a predetermined amount α from the fuel correction amount QINJR, and determines whether or not the subtraction value (QINJR−α) is less than “0”. If it is determined that the subtraction value (QINJR-α) is equal to or greater than “0”, the ECU 60 sets the subtraction value (QINJR-α) as a new fuel correction amount QINJR in step 414.
[0057]
On the other hand, if it is determined in step 410 that the subtraction value (QINJR-α) is less than “0”, the ECU 60 sets the fuel correction amount QINJR to “0”. Accordingly, the fuel correction amount QINJR is obtained by subtracting the final fuel injection amount QINJ from the predetermined value γ or the increasing fuel injection amount tQINJ in the above-described “fuel injection amount correction routine” by the processes of steps 410 to 414 (tQINJ). −QINJ), the amount is reduced by a predetermined amount α until it becomes “0”. After calculating the fuel correction amount QINJR in step 412 or step 414, the ECU 60 once ends the processing of this routine.
[0058]
In the control device according to the present embodiment, in addition to the control related to the fuel injection amount described above, in order to suppress a sudden increase in torque due to switching of the combustion mode from “homogeneous lean combustion” to “homogeneous rich combustion”. In addition, control is performed to decrease the throttle opening and to retard the ignition timing. Hereinafter, the control related to the throttle opening and the control related to the ignition timing will be sequentially described.
[0059]
FIG. 7 is a flowchart showing the processing of the “throttle opening calculation routine”. This routine is executed by the ECU 60 as an interruption process for each predetermined crank angle CA.
[0060]
In step 210, the ECU 60 calculates a target throttle opening TATRG, which is a target value related to the throttle opening, based on the engine speed NE, the basic fuel injection amount QBASE or the accelerator opening ACCP, and the combustion mode FMODE. As shown in FIG. 8, the memory 61 of the ECU 60 stores function data that defines the relationship between the target throttle opening TATRG and the basic fuel injection amount QBASE or the accelerator opening ACCP and the engine speed NE for each combustion mode FMODE. The ECU 60 calculates the target throttle opening degree TATRG corresponding to each combustion mode FMODE by referring to the function data.
[0061]
For example, when the combustion mode FMODE is set to one of “0”, “4”, “8”, and “11”, the ECU 60 determines the basic fuel injection amount QBASE (based on the engine speed NE and the accelerator opening ACCP). And the target throttle opening TATRG is calculated based on the engine speed NE.
[0062]
On the other hand, when the combustion mode FMODE is set to “12”, the ECU 60 calculates the target throttle opening TATRG based on the accelerator opening ACCP and the engine speed NE.
[0063]
Further, when the combustion mode FMODE is set to “11” and “homogeneous rich combustion” is selected as the combustion mode, the target throttle opening TATRG is relatively smaller than when “homogeneous lean combustion” is selected. The function data is set so as to be calculated smaller. Therefore, if the combustionLeanCombustion to homogeneousrichWhen switching to "combustion", the throttle valve 34 is closed and the intake pressure PM in the intake passage 18 decreases, so that the pumping loss of the engine 10 increases. This pumping loss offsets the increase in torque associated with the increase in the final fuel injection amount QINJ.
[0064]
After calculating the target throttle opening TATRG as described above, the ECU 60 temporarily ends the processing of this routine.
Next, control regarding the ignition timing will be described.
[0065]
FIG. 9 is a flowchart showing the processing of the “ignition timing calculation routine”. This routine is executed by the ECU 60 as an interruption process for each predetermined crank angle CA. In this routine, an ignition signal is output from the ECU 60 to the igniter 52, and a final ignition timing ESAOUT, which is a timing at which the ignition of the air-fuel mixture by the ignition plug 26 is performed, is calculated. The final ignition timing ESAOUT is set based on the crank angle CA when the piston 13 of each cylinder 15 is at the top dead center position, and is set as an advance amount from the reference crank angle CA. That is, the ignition timing by the spark plug 26 is advanced as the final ignition timing ESAOUT is set larger, and the ignition timing is retarded as the final ignition timing ESAOUT is set smaller.
[0066]
In step 510, the ECU 60 calculates an instruction ignition timing tESAOUT, which is a target value related to the ignition timing, based on the engine speed NE, the basic fuel injection amount QBASE or the intake pressure PM, and the combustion mode FMODE. As shown in FIG. 10, the memory 61 of the ECU 60 stores function data defining the relationship between the instruction ignition timing tESAOUT and the basic fuel injection amount QBASE or the intake pressure PM and the engine speed NE for each combustion mode FMODE. The ECU 60 refers to the function data to calculate the designated ignition timing tESAOUT corresponding to each combustion mode FMODE.
[0067]
For example, when the combustion mode FMODE is set to one of “0”, “4”, “8”, and “11”, the ECU 60 determines the basic fuel injection amount QBASE (based on the engine speed NE and the accelerator opening ACCP). The calculated ignition timing tESAOUT is calculated based on the engine speed NE.
[0068]
On the other hand, when the combustion mode FMODE is set to “12”, the ECU 60 calculates the command ignition timing tESAOUT based on the intake pressure PM and the engine speed NE.
[0069]
When the combustion mode FMODE is set to “11” and “homogeneous rich combustion” is selected as the combustion mode, the command ignition timing tESAOUT is relatively smaller than when “homogeneous lean combustion” is selected. The function data is set so as to be calculated as the timing on the retard side. Therefore, if the combustionLeanCombustion to homogeneousrichWhen the mode is switched to "combustion", the ignition timing of the ignition plug 26 is retarded, and the maximum combustion pressure in the combustion chamber 17 decreases, so that the torque of the engine 10 decreases. Then, the decrease in the torque cancels the increase in the torque due to the increase in the final fuel injection amount QINJ.
[0070]
Next, in step 512, the ECU 60 determines whether or not the combustion mode FMODE is set to "11", in other words, whether or not the combustion mode is set to "homogeneous rich combustion". If it is determined that the combustion mode is not set to “homogeneous rich combustion”, the ECU 60 shifts the processing to step 518. Then, in step 518, the ECU 60 sets the designated ignition timing tESAOUT as the final ignition timing ESAOUT. On the other hand, when it is determined in step 512 that the combustion mode is set to “homogeneous rich combustion”, the ECU 60 shifts the processing to step 514.
[0071]
In step 514, the ECU 60 delay-corrects the final ignition timing ESAOUT0 in the previous control cycle by a predetermined value β, and compares the corrected timing (ESAOUT0-β) with the designated ignition timing tESAOUT. Here, if it is determined that the instruction ignition timing tESAOUT is a timing that is more retarded than the corrected timing (ESAOUT0-β), the ECU 60 determines in step 516 the corrected timing (ESAOUT0-β). It is set as the final ignition timing ESAOUT. On the other hand, if it is determined in step 514 that the designated ignition timing tESAOUT is at the same time as the correction timing (ESAOUT0-β) or is on the advance side, the ECU 60 executes the processing of step 518 described above.
[0072]
After executing the processing of step 516 or step 518, the ECU 60 sets the final ignition timing ESAOUT in the current control cycle as the final ignition timing ESAOUT0 in the previous control cycle, and ends the processing of this routine once.
[0073]
FIG. 11 is a timing chart showing an example of how the combustion mode FMODE, the final fuel injection amount QINJ, the target throttle opening TATRG, the intake pressure PM, and the final ignition timing ESAOUT change.
[0074]
As shown in FIG. 7A, when the combustion mode FMODE is changed from “8” to “11” at timing t1 by executing “rich spike processing”, the final fuel injection amount QINJ becomes “homogeneous”. The amount corresponding to “lean combustion” is changed to the amount (tQINJ−tQINT (= tQINJ−γ)) corresponding to the start of the “fuel injection gradual change process”. Thus, in this embodiment, even if the combustion mode is switched from “homogeneous lean combustion” to “homogeneous rich combustion”, the final fuel injection amount QINJ instantaneously increases to an amount corresponding to “homogeneous rich combustion”. Absent. After the timing t1, the final fuel injection amount QINJ is increased by a predetermined amount α. When the final fuel injection amount QINJ becomes equal to the increasing fuel injection amount tQINJ at the timing t3, thereafter, it is maintained equal to the increasing fuel injection amount tQINJ.
[0075]
Further, as shown in FIG. 9C, at timing t1, the target throttle opening TATRG is changed to an opening corresponding to “homogeneous rich combustion” and is reduced by a predetermined amount. As a result, after the timing t1, the intake pressure PM decreases and the pumping loss increases as shown in FIG.
[0076]
Here, since there is a response delay in the change of the intake pressure PM, the intake pressure PM does not instantaneously decrease to a value (= PM1) corresponding to the target throttle opening TATRG. For this reason, when the final fuel injection amount QINJ is changed, for example, in a manner indicated by a two-dot chain line in FIG. Cannot be offset by an increase in pumping loss accompanying a decrease in the throttle opening.
[0077]
In this regard, in the present embodiment, the final fuel injection amount QINJ is gradually increased from the amount corresponding to “homogeneous lean combustion” to the amount corresponding to “homogeneous rich combustion”. The increase of the torque with the increase of the amount becomes slow. Therefore, an increase in pumping loss due to a decrease in the throttle opening can offset an increase in torque due to an increase in the final fuel injection amount QINJ.
[0078]
Further, in the present embodiment, in addition to the change of the throttle opening, the final ignition timing ESAOUT is set to “homogeneous lean combustion” during the period from the timing t1 to the timing t2 when the combustion mode is switched as shown in FIG. ) To a time corresponding to “homogeneous rich combustion”.
[0079]
Therefore, the increase in torque due to the increase in the final fuel injection amount QINJ can be offset by such retard control of the ignition timing, and even if the increase in torque due to switching of the combustion mode becomes large, Compared to a configuration in which the increase in torque is simply offset by an increase in pumping loss, the increase in torque can be more reliably offset.
[0080]
(1) As a result, according to the present embodiment, it is possible to reliably suppress a sudden increase in torque due to switching of the combustion mode from “homogeneous lean combustion” to “homogeneous rich combustion”. For this reason, it is possible to prevent the driver from feeling uncomfortable shock.
[0081]
When the final fuel injection amount QINJ is gradually increased from the amount corresponding to “homogeneous lean combustion” to the amount corresponding to “homogeneous rich combustion” as described above, the period during the increase (FIG. 11) During the period from the timing t1 to the timing t3), the combustion mode is a transient one that does not belong to any of the above-mentioned “homogeneous lean combustion” and “homogeneous rich combustion”.
[0082]
Further, when the combustion mode is switched from “homogeneous lean combustion” to “homogeneous rich combustion”, the EGR amount is usually reduced to “0” or a predetermined amount. There is a delay. For this reason, in the engine 10 according to the present embodiment, the combustion mode tends to be more transient as described above.
[0083]
For this reason, the final ignition timing ESAOUT is instantaneously retarded from the timing corresponding to “homogeneous lean combustion” to the timing corresponding to “homogeneous rich combustion” as shown by a two-dot chain line in FIG. Then, the ignition timing does not match the combustion state of the engine, and immediately after the switching of the combustion mode (for example, at timing t1), the ignition timing suitable for the combustion state of the engine and the actual timing may be greatly different, and a misfire may occur. There is.
[0084]
In this regard, according to the present embodiment, the final ignition timing ESAOUT is gradually retarded from the timing corresponding to “homogeneous lean combustion” to the timing corresponding to “homogeneous rich combustion”. Incompatibility between the state and the ignition timing is less likely to occur.
[0085]
(2) As a result, according to the present embodiment, it is possible to prevent the occurrence of misfire due to the mismatch between the engine combustion state and the ignition timing.
The embodiment described above can be implemented by changing the configuration as follows.
[0086]
In the above embodiment, the case where the combustion mode of the engine 10 is switched from “homogeneous lean combustion” to “homogeneous rich combustion” is described, but the fuel injection is also performed when the combustion mode is switched from “homogeneous stoichiometric combustion” to “homogeneous rich combustion”. By performing the same control with respect to the amount, the throttle opening, and the ignition timing, it is possible to obtain the same operational effects as those of the above embodiment.
[0089]
In the above embodiment, the predetermined value γ corresponding to the reduction correction amount of the final fuel injection amount QINJ at the start of the “fuel injection amount gradual change process” corresponds to the rate of change of the final fuel injection amount QINJ during execution of the process. The predetermined amount α and the predetermined value β corresponding to the rate of change of the final ignition timing ESAOUT when the ignition timing is gradually retarded have been set to constant values, but these are set as follows, for example. Is also good.
[0090]
First, the ECU 60 estimates a response delay time related to a change in the intake pressure PM based on the engine operating state (for example, the engine rotational speed NE and the intake pressure PM). In the memory 61 of the ECU 60, function data that defines the relationship between the response delay time and the engine rotational speed NE and the intake pressure PM is obtained and stored in advance by experiments or the like, and the response delay time is determined by referring to the function data. Is estimated. Next, the ECU 60 calculates each of the values α, β, and γ based on the response delay time. At the time of this calculation, similarly, reference is made to the function data that defines the relationship between the response delay time and each of the values α, β, and γ stored in the memory 61 of the ECU 60 in advance. The function data is set such that the values α, β, and γ are calculated to be smaller as the response delay time is longer.
[0091]
According to this configuration, even if the response delay time related to the change in the intake pressure PM changes according to the engine operating state, the change can be reflected in the fuel injection control and the ignition timing control. As a result, it is possible to more surely suppress a sudden increase in torque associated with the combustion, and to quickly switch the combustion mode from “homogeneous lean combustion” to “homogeneous rich combustion”. Note that the response delay time related to the change in the EGR amount can be reflected in the fuel injection control and the ignition timing control in the same manner as described above.
[0092]
In the above embodiment, the control device according to the present invention is applied to the engine 10 in which the combustion mode is switched between the five modes described above. For example, “stratified combustion” and “weak stratified combustion” It can also be applied to engines that do not perform this.
[0093]
As described above, the embodiment embodying the present invention has been described. The technical idea that can be grasped from this embodiment will be described below together with its effects.
(1) ClaimsIn oneIn the control device for an internal combustion engine described,
Detecting means for detecting an engine operating state of the internal combustion engine,
Estimating means for estimating a response delay time related to a change in pumping loss due to a change in the opening degree of the throttle valve based on the detected engine operating state;
Set a gradual change speed when gradually changing the fuel injection amount to the predetermined amount and a gradual change speed when gradually changing the ignition timing to the predetermined time based on the estimated response delay time. Setting means and
A control device for an internal combustion engine, further comprising:
[0094]
According to such a configuration, it is possible to more reliably suppress a sudden increase in torque due to the switching of the combustion mode, and it is possible to quickly switch the combustion mode.
[0095]
【The invention's effect】
As explained above, the claimsIn oneAccording to the described invention, it is possible to reliably suppress a sudden change in engine output due to switching of the combustion mode, and to prevent the occurrence of misfire due to incompatibility between the engine combustion state and the ignition timing. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine control device according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a procedure for determining a combustion mode.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between each mode of a combustion mode, an engine speed, and a basic fuel injection amount.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure for correcting a fuel injection amount.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing function data for calculating an instruction fuel injection amount.
FIG. 6 is a flowchart for explaining a calculation procedure of a fuel correction amount.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure for calculating a target throttle opening.
FIG. 8 is a conceptual diagram showing function data for calculating a target throttle opening.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a procedure for calculating an ignition timing.
FIG. 10 is a conceptual diagram showing function data for calculating an ignition timing.
FIG. 11 is a timing chart showing how the final fuel injection amount and the like change.
FIG. 12 is a timing chart showing a conventional manner of changing an engine output and the like.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 engine, 11 cylinder block, 12 cylinder head, 13 piston, 14 crankshaft, 15 cylinder, 16 exhaust passage, 17 combustion chamber, 18 intake passage, 20 surge tank, 22 three Source catalyst, 24 NOx catalyst, 26 spark plug, 30 camshaft, 34 throttle valve, 40 EGR passage, 41 electromagnetic valve, 42 pressure passage, 44 brake booster, 46 accelerator pedal, 50 Injector, 52: igniter, 53: ignition coil, 54: throttle motor, 60: ECU, 61: memory, 62: accelerator sensor, 64: crank sensor, 66: cam sensor, 67: intake pressure sensor, 68: pressure sensor.

Claims (1)

内燃機関における燃焼形態を切り換えるべく前記内燃機関の燃料噴射量を切り換え後の燃焼形態に対応した所定量にまで変更する燃料噴射量制御手段を含む燃焼形態切換手段と、前記燃焼形態の切り換えに伴う機関出力の変化を抑制すべく前記内燃機関のスロットル弁の開度を所定開度に変更するスロットル開度制御手段と、前記燃焼形態の切り換えに伴う機関出力の変化を抑制すべく前記内燃機関の点火時期を所定時期に変更する点火時期制御手段とを備える内燃機関の制御装置において、
前記燃焼形態切換手段は前記内燃機関の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリーンにする燃焼形態から前記空燃比を理論空燃比よりもリッチにする燃焼形態に切り換えるものであり、
前記燃料噴射量制御手段は前記燃焼形態の切り換えの際に前記燃料噴射量を前記切り換え前の燃焼形態に対応する燃料噴射量から前記切り換え後の燃焼形態に対応する燃料噴射量にまで徐々に増加させるものであり、
前記スロットル開度制御手段は前記燃焼形態の切り換えに伴う機関出力の増加を抑制すべく前記スロットル弁の開度を前記切り換え前の燃焼形態に対応するスロットル弁の開度から前記切り換え後の燃焼形態に対応するスロットル弁の開度にまで減少させるものであり、
前記点火時期制御手段は前記燃焼形態の切り換えの際に前記点火時期を前記切り換え前の燃焼形態に対応する点火時期から前記切り換え後の燃焼形態に対応する点火時期にまで徐々に遅角させるものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
Combustion mode switching means including fuel injection quantity control means for changing the fuel injection quantity of the internal combustion engine to a predetermined quantity corresponding to the post-switching combustion mode in order to switch the combustion mode in the internal combustion engine; and Throttle opening control means for changing the opening of the throttle valve of the internal combustion engine to a predetermined opening in order to suppress a change in engine output; and a throttle opening control means for suppressing the change in engine output accompanying the switching of the combustion mode. An ignition timing control means for changing the ignition timing to a predetermined timing, a control device for an internal combustion engine,
The combustion mode switching means switches from a combustion mode in which the air-fuel ratio of the internal combustion engine is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio or a stoichiometric air-fuel ratio to a combustion mode in which the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio.
The fuel injection amount control means gradually increases the fuel injection amount from the fuel injection amount corresponding to the combustion mode before the switching to the fuel injection amount corresponding to the combustion mode after the switching when switching the combustion mode. And
The throttle opening control means changes the opening of the throttle valve from the opening of the throttle valve corresponding to the combustion before switching to the combustion after the switching in order to suppress an increase in engine output due to the switching of the combustion. To the opening of the throttle valve corresponding to
The ignition timing control means gradually retards the ignition timing from the ignition timing corresponding to the combustion mode before the switching to the ignition timing corresponding to the combustion mode after the switching when switching the combustion mode. A control device for an internal combustion engine, comprising:
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