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JP3807473B2 - Internal combustion engine - Google Patents

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JP3807473B2
JP3807473B2 JP05257599A JP5257599A JP3807473B2 JP 3807473 B2 JP3807473 B2 JP 3807473B2 JP 05257599 A JP05257599 A JP 05257599A JP 5257599 A JP5257599 A JP 5257599A JP 3807473 B2 JP3807473 B2 JP 3807473B2
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (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】
本発明は均一燃焼と層状燃焼とを切換可能な内燃機関(以下、エンジンという)に関するものである。
【0002】
【関連する背景技術】
近年、エミッション低減や燃費向上を達成すべく、点火プラグの周囲に理論空燃比近傍の混合気を形成した上で、全体としてリーンな空燃比で燃焼させる層状燃焼を可能としたエンジンが実用化されている。層状燃焼を実現するための手法の一つとして、例えば特開平9−79079号公報には、燃料を筒内に直接噴射する筒内噴射型エンジンが提案されている。この筒内噴射型エンジンでは、圧縮行程で燃料を噴射してピストンのキャビティで生成された逆タンブル流と共に点火プラグまで移送することにより、点火プラグの周囲に点火可能な理論空燃比近傍の混合気を形成した上で、空燃比40程度の超リーンな空燃比での運転を可能としている。
【0003】
以上の圧縮行程噴射は主にアイドル運転時や低負荷走行時に行われており、高負荷走行時には吸気行程で燃料が噴射される。この吸気行程噴射では、通常の吸気管噴射型エンジンと同様に筒内に均一な混合気を形成して均一燃焼を行うことで、多量の燃料を燃焼させてエンジン出力の確保を図っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記した均一燃焼と層状燃焼との切換は、具体的には図2に示す目標平均有効圧Pe(負荷を表す)とエンジン回転速度Neから領域設定されたマップに従って行うが、車両の加速性等に悪影響を及ぼさない限り、燃費面で有利な層状燃焼を実行することが望ましく、そのために層状燃焼の領域を拡大する要望がある。しかしながら、層状燃焼の領域を高負荷側に拡大し過ぎた場合には、目標平均有効圧Peと共に燃料噴射量が増加することから、点火プラグの周囲の空燃比がオーバリッチとなり、不完全燃焼が生じてスモークを発生してしまう。従って、例えば緩加速時であっても、所定負荷を越えた時点で排ガス上の観点から均一燃焼に切換えざるを得ず、燃費向上の面で改良の余地があった。
【0005】
本発明の目的は、スモークの発生を防止した上で、層状燃焼可能な運転領域を高負荷側に拡大して、更なる燃費向上を達成することができる内燃機関を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明では、内燃機関の吸入空気を過給する過給手段と、過給手段による過給域を含むように設定されて層状燃焼を実行する第1運転状態と均一燃焼を実行する第2運転状態との間で、内燃機関の運転状態を切換える運転状態切換手段と、過給手段の過給圧を調整可能な過給圧調整手段と、運転状態切換手段により第1運転状態と第2運転状態との間で切換が行われたときに、第1運転状態に対して第2運転状態側が低過給圧となるように過給圧調整手段を制御する過渡制御手段と、第1運転状態内の過給手段による過給域で所期の過給圧に達しないときに、過給圧調整手段により過給圧を低減すると共に、運転状態切換手段により第1運転状態の特定領域を第2運転状態に切換えるフェール時制御手段とを備えたものである。
層状燃焼は、点火プラグの周囲に適切な空燃比の混合気を形成することで実現されるが、所定負荷以上では燃料噴射量の増加に伴ってオーバリッチとなることから実施できず、均一燃焼に切換えざるを得ない。ここで、過給が行われると、燃料噴射量の増加に見合うだけの酸素量が確保されることから、点火プラグの周囲に適切な空燃比の混合気を形成して、不完全燃焼によるスモークを発生することなく層状燃焼を可能となる。よって、第1運転状態の領域が高負荷側に拡大されて、層状燃焼を行う機会が増大する。そして、第1運転状態に比較して第2運転状態では燃焼形態の相違等からエンジントルクが高くなるが、それに応じて過給圧が低減されることから、トルク変動を生ずることなく運転状態を切換可能となる。
また、第1運転状態内の過給域、即ち過給によって層状燃焼が実現されている領域で、何らかの要因で所期の過給圧が不足したときには、第2運転状態での均一燃焼に適合するように過給圧が低減された上で、運転状態が第2運転状態に切換えられ、その結果、排ガス特性を悪化させることなく噴射燃料が確実に点火されて燃焼する。
【0010】
【発明の実施の形態】
[第1実施例]
以下、本発明を燃料を筒内に直接噴射する筒内噴射型エンジンに具体化した第1実施例を説明する。
図1の全体構成図において、1は自動車用の筒内噴射型ガソリンエンジンであり、燃焼室5や吸気系等が筒内噴射専用に設計されている。エンジン1のシリンダヘッド2には、各気筒毎に点火プラグ3と共に電磁式の燃料噴射弁4が取り付けられており、図示しない燃料ポンプから供給された高圧燃料が、燃料噴射弁4より燃焼室5内に直接噴射されるようになっている。シリンダヘッド2には吸気ポート6が略直立方向に形成され、この吸気ポート6には吸気通路7が接続されている。吸気通路7から取入れられた吸入空気は、吸気弁8の開弁に伴い吸気ポート6を経て燃焼室5内に導入されてピストン5aのキャビティで逆タンブル流を生成し、その吸入空気中に燃料噴射弁4から燃料が噴射されて、点火プラグ3の点火により燃焼する。
【0011】
吸気通路7には、吸入空気量Afを検出するエアフローセンサ(AFS)9、吸入空気を過給するターボチャージャ10のコンプレッサ11、コンプレッサ11による過給で温度上昇した吸入空気を冷却するインタクーラ12、ステップモータ13により開閉駆動されて吸入空気量を調整するスロットルバルブ14が設けられている。又、シリンダヘッド2には排気ポート15が略水平方向に形成され、この排気ポート15には排気通路16が接続されている。燃焼後の排ガスは、排気弁17の開弁に伴って排気ポート15及び排気通路16を経て大気中に排出される。排気通路16には、前記コンプレッサ11と同軸上に結合されて、排ガスにより回転駆動されるターボチャージャ10のタービン18、及び図示しない触媒や消音器が設けられている。
【0012】
ターボチャージャ10は、過給圧を任意に調整可能なバリアブル・ジオメトリ・ターボとして構成され、そのタービン18内には、タービンロータ18aを取り巻くように多数のベーン19が配設されている。これらのベーン19はロッド20(ベーン19とロッド20の連結状態の図示は省略)を介してベーン調整アクチュエータ21により一斉に開度を変更され、その結果、タービンロータ18aに導入される排ガスの流速が変化して、過給圧が調整される。
【0013】
車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置(ROM,RAM,BURAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等を備えたECU(エンジン制御ユニット)31が設置されており、エンジン1の総合的な制御を行う。ECU31の入力側には、前記したエアフローセンサ9の他に、運転者によるアクセル操作量APSを検出するアクセルセンサ32、所定クランク角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ33、ターボチャージャ10による過給圧Pbを検出する過給圧センサ34が接続されている。又、ECU31の出力側には、前記した点火プラグ3及び燃料噴射弁4が接続されると共に、ETV−CU(電子スロットルバルブ制御ユニット)35が接続され、このETV−CU35には、前記したスロットルバルブ14のステップモータ13が接続されている。
【0014】
そして、ECU31は各センサからの検出情報に基づいて、燃料噴射弁4による燃料噴射制御、点火プラグによる点火時期制御、ターボチャージャ10のベーン開度制御、ETV−CU35を介したスロットル開度制御等を実行する。
次に、以上のように構成された筒内噴射型エンジン1においてECU31が実行する制御を説明するが、それに先立って、燃料噴射制御において燃料噴射モードの決定に用いられるマップの特性を詳述する。
【0015】
図2は燃料噴射モードを決定するための制御マップを示す説明図であり、このマップはECU31の記憶装置内に格納されている。燃料噴射制御では、このマップに従ってエンジン1の目標平均有効圧Pe(負荷を表す)とエンジン回転速度Neに基づいて燃料噴射モードが切換えられる。燃料噴射を行う行程を表す燃料噴射モードは、圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モードとに大別され、図中の実線で示すように圧縮行程噴射モードは、目標平均有効圧Peとエンジン回転速度Neが比較的低い領域に設定され、それ以上の領域では吸気行程噴射モードが設定されている。
【0016】
圧縮行程噴射モードでは、圧縮行程で燃料を噴射してピストン5aのキャビティで生成された逆タンブル流と共に点火プラグ3まで移送することにより、点火プラグ3の周囲に点火可能な理論空燃比近傍の混合気を形成した上で、全体として空燃比40程度の超リーンな空燃比での層状燃焼を可能とし、COやHCの低減と燃費向上を達成する。又、吸気行程噴射モードでは、通常の吸気管噴射型エンジンと同様に吸気行程で燃料を噴射して、筒内に均一な混合気を形成して均一燃焼を行うことで、多量の燃料を燃焼させてエンジン出力の確保を図る。尚、図示はしないが吸気行程噴射モードは、理論空燃比へのフィードバック制御を行うS−F/Bモード、及びリッチ側の空燃比にオープンループ制御するO/Lモードに細分化され、吸気行程噴射モードの領域内において、S−F/Bモードは目標平均有効圧Peとエンジン回転速度Neが比較的低い領域に設定され、O/Lモードは比較的高い領域に設定されている。
【0017】
そして、本実施例では、ターボチャージャ10の過給を前提として図2のマップ特性が設定されている。即ち、実線で示すようにターボチャージャ10によって吸入空気が過給されることで、2点鎖線で示す自然吸気の筒内噴射型エンジン(以下、NAエンジンという)に比較して体積効率(単位吸気行程当たりの燃焼に寄与する酸素量を表す指標)が大幅に増加している。これは、燃焼可能な燃料量を増加させて全開トルクを向上させる周知のターボチャージャ10の利点であるが、層状燃焼を行う本実施例のエンジン1では、その層状燃焼の領域(圧縮行程噴射モードの領域)を、ターボチャージャ10の過給が作用する高負荷側(図2中のB領域)に拡大できるという別の利点が得られる。
【0018】
以下に詳述すると、発明が解決しようとする課題で説明したように、負荷に関する層状燃焼の領域の限界は、目標平均有効圧Peと共に燃料噴射量が増加したときに、点火プラグ3の周囲の空燃比がオーバリッチとなるか否かに基づいて決定され、そのオーバリッチによってスモークが発生しない程度の目標平均有効圧Peを限界として、層状燃焼の領域を設定している。ターボチャージャ10の過給により、燃料噴射量の増加に見合うだけの酸素量が確保されることから、より高負荷側においても点火プラグ3の周囲に適切な空燃比の混合気を形成して、不完全燃焼によるスモークを発生することなく層状燃焼を可能となる。よって、本実施例のエンジン1では、NAエンジンに比較して圧縮行程噴射モードの領域が高負荷側(高Pe側)に大幅に拡大されている。尚、低回転域で圧縮行程噴射モードの領域が拡大されないのは、この領域ではターボチャージャ10を稼働させるための排圧が十分に得られず、過給圧が上昇しないためである。
【0019】
一方、ECU31は図3に示すメインルーチンを所定の制御インターバルで実行する。まず、ステップS2で各センサからの検出情報を入力し、ステップS4でアクセルセンサ32にて検出されたアクセル操作量APS、及びクランク角センサ33からのクランク角信号から算出したエンジン回転速度Neに基づき、予め設定されたマップに従って目標平均有効圧Peを算出する。次いで、ステップS6で目標平均有効圧Peに基づいて図2のマップから燃料噴射モードを決定し、その燃料噴射モードを前提として目標平均有効圧Peを達成すべく、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、ターボチャージャ10の目標過給圧、目標スロットル開度等を設定する。尚、詳細は説明しないが、これらの設定処理は図示しないマップに従って行われる。
【0020】
その後、設定した各制御量に基づいてステップS10で対応する制御を実行して、このルーチンを終了する。例えば、燃料噴射量及び燃料噴射時期に基いて燃料噴射弁4を駆動制御して、燃料噴射モードにて決定された行程で燃料噴射を実行すると共に、点火時期に基づいて点火プラグ3を駆動制御する。又、目標過給圧に基づいてベーン調整アクチュエータ21を駆動制御して、ターボチャージャ10のベーン開度を調整し、目標スロットル開度をETV−CU35に出力して、スロットル開度θTHを調整させる。本実施例では、以上のステップS6の処理を実行するときのECU31が運転状態切換手段として機能し、ターボチャージャ10が過給手段として機能する。
【0021】
そして、上記のようにターボチャージャ10の過給によりN/Aエンジンに比較して目標平均有効圧Peの高い領域まで、スモークを発生させることなく圧縮行程噴射モードを継続可能であることから、圧縮行程噴射モードでの超リーンな層状燃焼を行う機会が飛躍的に増大する。従って、スモークの発生を防止した上で、圧縮行程噴射モードの利点を十分に生かして更なる燃費向上を達成することができる。
【0022】
[第2実施例]
以下、本発明を別の筒内噴射型エンジン1に具体化した第2実施例を説明する。本実施例のエンジン1の基本構成や図3のメインルーチンに基づく制御内容、及び図2のマップ特性等は第1実施例のものと同一であり、相違点は、燃料噴射モードの切換時にターボチャージャ10のベーン開度を制御する点にある。従って、相違点を重点的に説明する。
【0023】
ECU31は図4に示す過渡制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。まずステップS12で、前記したメインルーチンによる制御の結果、燃料噴射モードが圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードに切換えられたか否かを判定し、NO(否定)のときにはステップS14に移行して、逆に吸気行程噴射モードから圧縮行程噴射モードに切換えられたか否かを判定し、NOのときにはそのままルーチンを終了する。よって、この場合のメインルーチンのステップS10では、通常通りステップS8で設定された目標過給圧を達成するようにターボチャージャ10のベーン開度が制御される。
【0024】
一方、前記ステップS12の判定がYES(肯定)のときには、ステップS16でベーン開度を開側に補正し、又、前記ステップS14の判定がYESのときには、ステップS18でベーン開度を閉側に補正した後、ルーチンを終了する。尚、ベーン開度の補正量は、エンジン1の台上試験により予め最適値が求められており、例えばエンジン回転速度Neや目標平均有効圧Pe等に応じてマップから補正量が読み出される。本実施例では、以上のステップS12乃至ステップS18の処理を実行するときのECU31が過渡制御手段として機能し、ベーン19及びベーン調整用アクチュエータ21が過給圧調整手段として機能する。
【0025】
このステップS16やステップS18での補正処理に基づき、メインルーチンのステップS8では補正後のベーン開度を前提として各制御量が設定され、開側への補正時には過給圧に低下に応じて燃料噴射量が減少設定され、逆に閉側への補正時には過給圧に上昇に応じて燃料噴射量が増加設定される。よって、ステップS10の処理により、開側への補正時にはエンジントルクを一時的に低下させる方向に制御が行われ、閉側への補正時にはエンジントルクを一時的に増加させる方向に制御が行われる。
【0026】
ここで、層状燃焼の圧縮行程噴射モードに比較して均一燃焼の吸気行程噴射モードでは、燃焼形態の相違、及びそれに応じたスロットル開度や点火時期等の制御内容の相違から、発生するエンジントルクが若干高い。従って、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切換はエンジントルクのステップ状の増加を引き起こすが、上記したベーン開度の開側補正によってトルク低下方向に一時的に制御されるため、結果としてエンジントルクはモード切換に伴って滑らかに増加される。同様に、吸気行程噴射モードから圧縮行程噴射モードへの切換はエンジントルクのステップ状の低下を引き起こすが、ベーン開度の閉側補正によってトルク増加方向に制御されるため、エンジントルクは滑らかに低下される。
【0027】
従って、この第2実施例のエンジン1では、第1実施例で述べた作用・効果に加えて、モード切換時に発生するエンジントルクの急変を抑制して、良好な運転環境を実現することができる。
[第3実施例]
以下、本発明を別の筒内噴射型エンジン1に具体化した第3実施例を説明する。本実施例のエンジン1の基本構成や図3のメインルーチンに基づく制御内容、及び図2のマップ特性等は第1実施例のものと同一であり、相違点は、ターボチャージャ10のベーン制御に関するフェール対策を実行する点にある。従って、相違点を重点的に説明する。
【0028】
ECU31は図5に示すフェール時制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。ここで、説明の便宜上、図2の圧縮行程噴射モード内において、NAエンジンに該当する領域(2点鎖線内)をAとし、過給によって拡大された領域をBとする。ECU31は、まずステップS22で過給圧センサ34からターボチャージャ10の過給圧Pbを入力し、ステップS24でエンジン1の運転状態が圧縮行程噴射モードのB領域内にあるか否かを判定する。YESのときには、ステップS26で実際の過給圧Pbと目標過給圧との差ΔPbを算出し、ステップS28で差ΔPbを予め設定された判定値ΔPb0,−ΔPb0と比較し、差ΔPbが判定値ΔPb0,−ΔPb0内にあるときには、そのままルーチンを終了する。
【0029】
又、差ΔPbが判定値−ΔPb0以下で、正常な範囲を越えて過給圧Pbが低い場合には、ステップS30でベーン開度を全開に補正し、ステップS32で図2の制御マップをNAエンジン用の特性、即ち、B領域を吸気行程噴射モードの領域とした特性に変更し、ルーチンを終了する。その結果、図3に示すメインルーチンのステップS8では、吸気行程噴射モードで、且つベーン全開を前提として各制御量が設定される。
【0030】
一方、前記ステップS28で差ΔPbが判定値ΔPb0以上で、正常な範囲を越えて過給圧Pbが高い場合には、ステップS34に移行して、メインルーチンのステップS8で設定される各制御量を差ΔPbに基づいて補正する。この補正処理は、過給圧Pbの過大によって引き起こされるエンジントルクの増加を補正するためのものであり、各制御量はエンジントルクを抑制する方向に補正される。
【0031】
又、前記ステップS24の判定がNOのとき、つまり、エンジン1の運転状態がA領域内又は吸気行程噴射モードの領域内にあるときには、ステップS36で、前記ステップS26と同様に過給圧Pbと目標過給圧との差ΔPbを算出する。次いで、ステップS38で差ΔPbが判定値ΔPb0,−ΔPb0内にあるか否かを判定し、YESのときにはルーチンを終了する。尚、このときの判定値ΔPb0,−ΔPb0としては、ステップS26と異なる値を用いてもよい。ステップS38の判定がNOのときには、ステップS34で差ΔPbに基づいてステップS8の各制御量を補正する。この補正処理の趣旨は前記ステップS34と同様であり、過給圧Pbの過大又は過小によるエンジントルクの変動を補正するためのものである。本実施例では、以上のステップS28乃至ステップS32の処理を実行するときのECU31がフェール時制御手段として機能する。
【0032】
ここで、第1実施例で詳述したように、B領域では過給することによって層状燃焼を実現している。従って、このB領域内での運転中に、何らかの要因でベーン制御が正常に行われずに過給圧Pbが過小となると、燃料量に対して酸素量が不足し、点火プラグ3の周囲に適切な空燃比の混合気を形成できずに不完全燃焼を生じることになる。本実施例では、このような状況が発生すると、上記のように不十分な過給を中止してNAエンジンと同様の無過給運転とした上で、NAエンジン用の制御マップに基づいて吸気行程噴射モードでの均一燃焼に切換えているため、噴射燃料を確実に点火して燃焼させることができる。
【0033】
従って、この第3実施例のエンジンでは、第1実施例で述べた作用・効果に加えて、ターボチャージャ10のベーン制御に異常が発生して過給圧が不足した場合であっても、B領域内での不完全燃焼によるスモークの発生を未然に防止できる。
[第4実施例]
以下、本発明を別の筒内噴射型エンジン1に具体化した第4実施例を説明する。本実施例のエンジン1の基本構成や図3のメインルーチンに基づく制御内容、及び図2のマップ特性等は第1実施例のものと同一であり、相違点は、アクセル操作量APSに応じて圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モードの領域を変更する点にある。従って、相違点を重点的に説明する。
【0034】
ECU31は図6に示す加速時制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。まず、ステップS42で現在の燃料噴射モードが圧縮行程噴射モードであるか否かを判定し、ステップS44でアクセル操作量APSの変化率ΔAPSが、予め急加速に相当する値として設定された判定値ΔAPS0以上であるか否かを判定する。いずれかの判定がNOのときには、そのままルーチンを終了する。
【0035】
又、ステップS42及びステップS44の判定が共にYESのときには、ステップS46でB領域を吸気行程噴射モードの領域とした特性に図2の制御マップを変更し、ステップS48でベーン開度を開側に補正した後、ルーチンを終了する。ベーン開度の補正量は、層状燃焼と均一燃焼とのエンジントルクの差に相当する分が設定され、その結果、層状燃焼から均一燃焼に切換えたときのトルク増加が過給圧Pbの低下によって吸収される。
【0036】
従って、圧縮行程噴射モードの領域内(A領域かB領域かに拘わらず)で急加速が行われたときには、ステップS46の処理によってB領域が吸気行程噴射モードに切換えられる。このような急加速時には、通常は運転状態が圧縮行程噴射モードの領域内からO/Lモード側へと、図2の目標平均有効圧Peの増加方向に移行し、最終的にリッチ側の空燃比に基づく均一燃焼により発生したエンジントルクで加速が行われるのであるが、その加速過程ではB領域を通過する。上記のようにB領域が吸気行程噴射モードに切換えられることで、より早いA領域とB領域の境界のタイミングで層状燃焼から均一燃焼への切換が行われるため、エンジントルクは運転者の加速要求に応答して速やかに立上げられる。
【0037】
尚、緩加速時にはステップS44の判定がNOとなるため、ステップS46のマップ特性の変更は行われず、B領域の上限のタイミングまで層状燃焼が継続されて、COやHCの低減と燃費向上が図られる。本実施例では、以上のステップS42乃至ステップS48の処理を実行するときのECU31が加速時制御手段として機能する。
【0038】
このように第4実施例のエンジンでは、第1実施例で述べた作用・効果に加えて、急加速時にB領域を層状燃焼から均一燃焼に切換えるようにしたため、より早いタイミングで均一燃焼を開始してエンジントルクを速やかに立上げ、極めて良好な加速感を実現することができる。
以上で実施例の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施例に限定されるものではない。例えば、上記第1実施例ではエンジン1に過給圧を調整可能なターボチャージャ10を備えたが、この第1実施例については運転状態に応じて積極的に過給圧を調整する必要がないことから、エンジン1の運転状態に応じて一義的に過給圧が定まる通常のターボチャージャ、或いはクランクシャフトにて駆動されるスーパーチャージャに代えてもよい。
【0039】
又、第2実施例乃至第3実施例では過給圧を調整可能な過給圧調整手段をベーン19としているが、通常のターボチャージャを用いた場合には、過給圧調整手段をウエストゲートバルブとして本発明を実施することができる。具体的には、例えば第3実施例では、ウエストゲートバルブが開側で固着して過給圧Pbが不足する現象が発生した場合、既に無過給運転となっていることから、制御マップをNAエンジン用の特性に切換えてB領域を均一燃焼とすることで、上記した第3実施例と同様に過給圧調整手段がフェールした際の不完全燃焼を防止できる。
【0040】
一方、上記各実施例では、筒内に直接噴射する筒内噴射型エンジンとして具体化したが、層状燃焼を実行可能であると共に、その層状燃焼の領域を過給によって高負荷側に拡大したものであれば、筒内噴射型エンジンに限定されることはない。従って、例えば、スワールやタンブル流等を利用して層状燃焼を行う吸気管噴射型リーンバーンエンジンとして具体化し、ターボチャージャ等を組み合わせて過給による層状燃焼の領域の拡大を図ってもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1の発明の内燃機関によれば、不完全燃焼によるスモークの発生を防止した上で、層状燃焼可能な運転領域を高負荷側に拡大して、更なる燃費向上を達成でき、更に運転状態の切換時に発生するトルク変動を抑制して、良好な運転環境を実現でき、しかも、過給手段に異常が発生して過給圧が不足した場合であっても、不完全燃焼によるスモークの発生を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の内燃機関を示す全体構成図である。
【図2】燃料噴射モードを決定するためのマップを示す説明図である。
【図3】ECUが実行するメインルーチンを示すフローチャートである。
【図4】ECUが実行する過渡制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図5】ECUが実行するフェール時制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図6】ECUが実行する加速時制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン(内燃機関)
10 ターボチャージャ(過給手段)
19 ベーン(過給圧調整手段)
21 ベーン調整用アクチュエータ(過給圧調整手段)
31 ECU(運転状態切換手段、過渡制御手段、フェール時制御手段、加速時制御手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) capable of switching between uniform combustion and stratified combustion.
[0002]
[Related background]
In recent years, in order to reduce emissions and improve fuel efficiency, an engine that enables stratified combustion with a lean air-fuel ratio as a whole has been put into practical use after an air-fuel mixture near the stoichiometric air-fuel ratio is formed around the spark plug. ing. As one of the techniques for realizing stratified combustion, for example, JP-A-9-79079 proposes an in-cylinder injection engine that directly injects fuel into a cylinder. In this in-cylinder injection engine, fuel is injected in the compression stroke and transferred to the spark plug together with the reverse tumble flow generated in the cavity of the piston, so that the mixture near the stoichiometric air-fuel ratio that can be ignited around the spark plug. In addition, it is possible to operate at an extremely lean air-fuel ratio of about 40 air-fuel ratio.
[0003]
The above-described compression stroke injection is mainly performed during idle operation or low load traveling, and fuel is injected during the intake stroke during high load traveling. In this intake stroke injection, as in a normal intake pipe injection type engine, a uniform air-fuel mixture is formed in the cylinder and uniform combustion is performed, so that a large amount of fuel is burned to ensure engine output.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Specifically, the switching between the uniform combustion and the stratified combustion is performed according to a map set in a region based on the target average effective pressure Pe (representing the load) and the engine rotational speed Ne shown in FIG. Therefore, it is desirable to perform stratified combustion advantageous in terms of fuel efficiency, and there is a desire to expand the stratified combustion region. However, if the stratified combustion region is excessively expanded to the high load side, the fuel injection amount increases with the target average effective pressure Pe, so that the air-fuel ratio around the spark plug becomes overrich, and incomplete combustion is caused. It is generated and smoke is generated. Therefore, for example, even during slow acceleration, when the predetermined load is exceeded, there is no choice but to switch to uniform combustion from the viewpoint of exhaust gas, leaving room for improvement in terms of improving fuel consumption.
[0005]
An object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of achieving further improvement in fuel consumption by expanding the operation range in which stratified combustion is possible to the high load side while preventing the generation of smoke.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a supercharging means for supercharging intake air of an internal combustion engine, and a first operation for performing stratified combustion is set so as to include a supercharging region by the supercharging means. An operation state switching means for switching the operation state of the internal combustion engine, a supercharging pressure adjustment means capable of adjusting a supercharging pressure of the supercharging means, and an operation state switching When the switch is made between the first operating state and the second operating state by the means, the supercharging pressure adjusting means is controlled so that the second operating state side has a low supercharging pressure with respect to the first operating state. When the desired supercharging pressure is not reached in the supercharging region by the supercharging means in the first operating state, the supercharging pressure is reduced by the supercharging pressure adjusting means, and the operating state switching means a fail-safe control means for switching a specific area of the first operating state to the second operating state by It includes those were.
Stratified combustion is realized by forming an air / fuel mixture with an appropriate air / fuel ratio around the spark plug, but it cannot be performed at a predetermined load or higher because it becomes overrich as the fuel injection amount increases. It must be switched to. Here, when supercharging is performed, an amount of oxygen sufficient to meet the increase in fuel injection amount is ensured. Therefore, an air-fuel mixture having an appropriate air-fuel ratio is formed around the spark plug, and smoke due to incomplete combustion is formed. It becomes possible to perform stratified combustion without generating. Therefore, the area | region of a 1st driving | running state is expanded to the high load side, and the opportunity to perform stratified combustion increases. In the second operating state, the engine torque becomes higher in the second operating state than in the first operating state, but the supercharging pressure is reduced accordingly. Switchable.
Also, in the supercharging region in the first operating state, that is, the region where stratified combustion is realized by supercharging, when the desired supercharging pressure is insufficient for some reason, it is suitable for uniform combustion in the second operating state. Thus, after the supercharging pressure is reduced, the operation state is switched to the second operation state, and as a result, the injected fuel is reliably ignited and burned without deteriorating the exhaust gas characteristics.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in an in-cylinder injection engine that directly injects fuel into a cylinder will be described.
In the overall configuration diagram of FIG. 1, reference numeral 1 denotes an in-cylinder injection gasoline engine for an automobile, and the combustion chamber 5 and the intake system are designed exclusively for in-cylinder injection. The cylinder head 2 of the engine 1 is provided with an electromagnetic fuel injection valve 4 together with a spark plug 3 for each cylinder, and high-pressure fuel supplied from a fuel pump (not shown) is supplied from the fuel injection valve 4 to the combustion chamber 5. It is designed to be injected directly into the inside. An intake port 6 is formed in the cylinder head 2 in a substantially upright direction, and an intake passage 7 is connected to the intake port 6. The intake air taken in from the intake passage 7 is introduced into the combustion chamber 5 through the intake port 6 as the intake valve 8 is opened, and generates a reverse tumble flow in the cavity of the piston 5a. Fuel is injected from the injection valve 4 and burned by ignition of the spark plug 3.
[0011]
The intake passage 7 includes an air flow sensor (AFS) 9 that detects the intake air amount Af, a compressor 11 of a turbocharger 10 that supercharges the intake air, an intercooler 12 that cools the intake air whose temperature has increased due to the supercharging by the compressor 11, A throttle valve 14 that is opened and closed by a step motor 13 to adjust the amount of intake air is provided. An exhaust port 15 is formed in the cylinder head 2 in a substantially horizontal direction, and an exhaust passage 16 is connected to the exhaust port 15. The exhaust gas after combustion is discharged into the atmosphere through the exhaust port 15 and the exhaust passage 16 when the exhaust valve 17 is opened. The exhaust passage 16 is provided with a turbine 18 of the turbocharger 10 that is coaxially coupled to the compressor 11 and driven to rotate by exhaust gas, and a catalyst and a silencer (not shown).
[0012]
The turbocharger 10 is configured as a variable geometry turbo capable of arbitrarily adjusting the supercharging pressure, and a plurality of vanes 19 are disposed in the turbine 18 so as to surround the turbine rotor 18a. The opening degree of these vanes 19 is simultaneously changed by the vane adjusting actuator 21 via the rods 20 (illustration of the connection state between the vanes 19 and the rods 20), and as a result, the flow velocity of the exhaust gas introduced into the turbine rotor 18a. Changes and the supercharging pressure is adjusted.
[0013]
In the vehicle compartment, an input / output device (not shown), a storage device (ROM, RAM, BURAM, etc.) used for storing control programs and control maps, an ECU (engine) equipped with a central processing unit (CPU), a timer counter, etc. A control unit 31 is installed and performs overall control of the engine 1. On the input side of the ECU 31, in addition to the air flow sensor 9, an accelerator sensor 32 that detects an accelerator operation amount APS by a driver, a crank angle sensor 33 that outputs a crank angle signal for each predetermined crank angle, and a turbocharger 10. A supercharging pressure sensor 34 for detecting the supercharging pressure Pb is connected. Further, the ignition plug 3 and the fuel injection valve 4 are connected to the output side of the ECU 31, and an ETV-CU (electronic throttle valve control unit) 35 is connected to the ETV-CU 35. A step motor 13 of the valve 14 is connected.
[0014]
Based on detection information from each sensor, the ECU 31 performs fuel injection control by the fuel injection valve 4, ignition timing control by the ignition plug, vane opening control of the turbocharger 10, throttle opening control via the ETV-CU 35, and the like. Execute.
Next, the control executed by the ECU 31 in the in-cylinder injection engine 1 configured as described above will be described. Prior to that, the characteristics of the map used for determining the fuel injection mode in the fuel injection control will be described in detail. .
[0015]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a control map for determining the fuel injection mode, and this map is stored in the storage device of the ECU 31. In the fuel injection control, the fuel injection mode is switched based on the target average effective pressure Pe (representing the load) of the engine 1 and the engine speed Ne according to this map. The fuel injection mode representing the stroke in which the fuel is injected is roughly divided into a compression stroke injection mode and an intake stroke injection mode. As shown by the solid line in the figure, the compression stroke injection mode has a target average effective pressure Pe and an engine speed. Ne is set in a relatively low region, and the intake stroke injection mode is set in a region higher than Ne.
[0016]
In the compression stroke injection mode, fuel is injected in the compression stroke and transferred to the spark plug 3 together with the reverse tumble flow generated in the cavity of the piston 5a, so that the mixture near the stoichiometric air-fuel ratio that can be ignited around the spark plug 3 is obtained. After forming the air, it is possible to perform stratified combustion at an ultra-lean air-fuel ratio of about 40 air-fuel ratio as a whole, achieving reduction of CO and HC and improvement of fuel consumption. Also, in the intake stroke injection mode, fuel is injected in the intake stroke as in a normal intake pipe injection type engine, and a uniform mixture is formed in the cylinder to perform uniform combustion, thereby burning a large amount of fuel. To ensure engine output. Although not shown, the intake stroke injection mode is subdivided into an SF / B mode that performs feedback control to the theoretical air-fuel ratio and an O / L mode that performs open-loop control to the rich air-fuel ratio. Within the injection mode region, the SF / B mode is set to a region where the target average effective pressure Pe and the engine rotational speed Ne are relatively low, and the O / L mode is set to a relatively high region.
[0017]
In this embodiment, the map characteristic of FIG. 2 is set on the assumption that the turbocharger 10 is supercharged. That is, as shown by the solid line, the intake air is supercharged by the turbocharger 10 so that the volumetric efficiency (unit intake air) is higher than that of a naturally aspirated in-cylinder injection engine (hereinafter referred to as an NA engine) indicated by a two-dot chain line. The index representing the amount of oxygen that contributes to combustion per stroke) has increased significantly. This is an advantage of the known turbocharger 10 that increases the amount of combustible fuel and improves the full-open torque. However, in the engine 1 of this embodiment that performs stratified combustion, the stratified combustion region (compression stroke injection mode) 2) can be expanded to the high load side (B region in FIG. 2) on which the turbocharger 10 is supercharged.
[0018]
As described in detail below, as described in the problem to be solved by the invention, the limit of the stratified combustion region related to the load is that when the fuel injection amount increases with the target average effective pressure Pe, The region of the stratified combustion is set with a target average effective pressure Pe that is determined based on whether the air-fuel ratio becomes over-rich and does not generate smoke due to the over-rich. By supercharging the turbocharger 10, an oxygen amount sufficient to meet the increase in the fuel injection amount is ensured, so that an air-fuel mixture with an appropriate air-fuel ratio is formed around the spark plug 3 even on the higher load side, Layered combustion is possible without generating smoke due to incomplete combustion. Therefore, in the engine 1 of the present embodiment, the region of the compression stroke injection mode is greatly expanded to the high load side (high Pe side) compared to the NA engine. The reason why the compression stroke injection mode region is not expanded in the low rotation region is that sufficient exhaust pressure for operating the turbocharger 10 cannot be obtained in this region, and the supercharging pressure does not increase.
[0019]
On the other hand, the ECU 31 executes the main routine shown in FIG. 3 at a predetermined control interval. First, detection information from each sensor is input in step S2, and based on the accelerator operation amount APS detected by the accelerator sensor 32 in step S4 and the engine rotational speed Ne calculated from the crank angle signal from the crank angle sensor 33. Then, the target average effective pressure Pe is calculated according to a preset map. Next, in step S6, the fuel injection mode is determined from the map of FIG. 2 based on the target average effective pressure Pe, and in order to achieve the target average effective pressure Pe on the basis of the fuel injection mode, the fuel injection amount, the fuel injection timing, The ignition timing, the target supercharging pressure of the turbocharger 10, the target throttle opening, etc. are set. Although not described in detail, these setting processes are performed according to a map (not shown).
[0020]
Thereafter, the corresponding control is executed in step S10 based on each set control amount, and this routine is terminated. For example, the fuel injection valve 4 is driven and controlled based on the fuel injection amount and the fuel injection timing, the fuel injection is executed in the stroke determined in the fuel injection mode, and the ignition plug 3 is driven and controlled based on the ignition timing. To do. Further, the vane adjustment actuator 21 is driven and controlled based on the target boost pressure, the vane opening of the turbocharger 10 is adjusted, the target throttle opening is output to the ETV-CU 35, and the throttle opening θTH is adjusted. . In the present embodiment, the ECU 31 when executing the process of step S6 described above functions as an operating state switching unit, and the turbocharger 10 functions as a supercharging unit.
[0021]
Since the turbocharger 10 is supercharged as described above, the compression stroke injection mode can be continued without generating smoke up to a region where the target average effective pressure Pe is higher than that of the N / A engine. Opportunities for super lean stratified combustion in stroke injection mode are dramatically increased. Therefore, it is possible to further improve fuel efficiency by fully utilizing the advantages of the compression stroke injection mode while preventing the occurrence of smoke.
[0022]
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment in which the present invention is embodied in another in-cylinder injection engine 1 will be described. The basic configuration of the engine 1 of the present embodiment, the control contents based on the main routine of FIG. 3, the map characteristics of FIG. 2, and the like are the same as those of the first embodiment. The vane opening degree of the charger 10 is controlled. Therefore, the difference will be described mainly.
[0023]
The ECU 31 executes the transient control routine shown in FIG. 4 at a predetermined control interval. First, in step S12, it is determined whether or not the fuel injection mode has been switched from the compression stroke injection mode to the intake stroke injection mode as a result of the control by the main routine described above. If NO (No), the process proceeds to step S14. Conversely, it is determined whether or not the intake stroke injection mode has been switched to the compression stroke injection mode. If NO, the routine is terminated as it is. Therefore, in step S10 of the main routine in this case, the vane opening degree of the turbocharger 10 is controlled so as to achieve the target boost pressure set in step S8 as usual.
[0024]
On the other hand, when the determination in step S12 is YES (positive), the vane opening is corrected to the open side in step S16, and when the determination in step S14 is YES, the vane opening is closed in step S18. After correction, the routine is terminated. The vane opening correction amount is determined in advance by an bench test of the engine 1, and the correction amount is read from the map according to, for example, the engine rotational speed Ne, the target average effective pressure Pe, and the like. In the present embodiment, the ECU 31 when executing the processes of steps S12 to S18 described above functions as a transient control unit, and the vane 19 and the vane adjusting actuator 21 function as a supercharging pressure adjusting unit.
[0025]
Based on the correction processing in step S16 and step S18, each control amount is set on the premise of the corrected vane opening degree in step S8 of the main routine. The injection amount is set to decrease, and conversely, at the time of correction to the closing side, the fuel injection amount is set to increase according to the increase in the supercharging pressure. Therefore, by the process of step S10, control is performed in a direction in which the engine torque is temporarily reduced at the time of correction to the open side, and control is performed in a direction to temporarily increase the engine torque at the time of correction in the close side.
[0026]
Here, compared with the compression stroke injection mode of stratified combustion, in the intake stroke injection mode of uniform combustion, the engine torque generated due to the difference in the combustion mode and the control contents such as the throttle opening and ignition timing in accordance therewith. Is slightly higher. Therefore, switching from the compression stroke injection mode to the intake stroke injection mode causes a step-like increase in engine torque, but is temporarily controlled in the torque decreasing direction by the above-described opening side correction of the vane opening degree. The engine torque increases smoothly with mode switching. Similarly, switching from the intake stroke injection mode to the compression stroke injection mode causes a stepwise decrease in the engine torque, but the engine torque decreases smoothly because it is controlled in the direction of increasing the torque by the closing correction of the vane opening. Is done.
[0027]
Therefore, in the engine 1 of the second embodiment, in addition to the operations and effects described in the first embodiment, it is possible to suppress a sudden change in engine torque that occurs at the time of mode switching and to realize a favorable operating environment. .
[Third embodiment]
A third embodiment in which the present invention is embodied in another in-cylinder injection engine 1 will be described below. The basic configuration of the engine 1 of the present embodiment, the control contents based on the main routine of FIG. 3, the map characteristics of FIG. 2, and the like are the same as those of the first embodiment, and the difference relates to the vane control of the turbocharger 10. The point is to implement a countermeasure against failure. Therefore, the difference will be described mainly.
[0028]
The ECU 31 executes the failure control routine shown in FIG. 5 at a predetermined control interval. Here, for convenience of explanation, in the compression stroke injection mode of FIG. 2, an area corresponding to the NA engine (inside the two-dot chain line) is A, and an area enlarged by supercharging is B. The ECU 31 first inputs the supercharging pressure Pb of the turbocharger 10 from the supercharging pressure sensor 34 in step S22, and determines in step S24 whether or not the operating state of the engine 1 is within the B region of the compression stroke injection mode. . If YES, the difference ΔPb between the actual boost pressure Pb and the target boost pressure is calculated in step S26, and the difference ΔPb is compared with preset determination values ΔPb0 and −ΔPb0 in step S28 to determine the difference ΔPb. When it is within the values ΔPb0 and −ΔPb0, the routine is terminated as it is.
[0029]
If the difference ΔPb is equal to or less than the determination value −ΔPb0 and exceeds the normal range and the boost pressure Pb is low, the vane opening is corrected to full open in step S30, and the control map of FIG. The engine characteristic, that is, the characteristic in which the region B is set to the region in the intake stroke injection mode is changed, and the routine is terminated. As a result, in step S8 of the main routine shown in FIG. 3, each control amount is set in the intake stroke injection mode and on the premise that the vane is fully opened.
[0030]
On the other hand, if the difference ΔPb is equal to or larger than the determination value ΔPb0 in step S28 and exceeds the normal range and the boost pressure Pb is high, the process proceeds to step S34, and each control amount set in step S8 of the main routine. Is corrected based on the difference ΔPb. This correction process is for correcting an increase in engine torque caused by excessive supercharging pressure Pb, and each control amount is corrected in a direction to suppress the engine torque.
[0031]
When the determination in step S24 is NO, that is, when the operating state of the engine 1 is in the region A or the intake stroke injection mode, the boost pressure Pb is set in step S36 in the same manner as in step S26. A difference ΔPb from the target boost pressure is calculated. Next, in step S38, it is determined whether or not the difference ΔPb is within the determination values ΔPb0 and −ΔPb0. If YES, the routine ends. Note that, as the determination values ΔPb0 and −ΔPb0 at this time, values different from those in step S26 may be used. When the determination in step S38 is NO, each control amount in step S8 is corrected based on the difference ΔPb in step S34. The purpose of this correction process is the same as in step S34, and is for correcting fluctuations in engine torque due to excessive or excessive supercharging pressure Pb. In the present embodiment, the ECU 31 when executing the processing of the above steps S28 to S32 functions as a failure time control means.
[0032]
Here, as detailed in the first embodiment, the stratified combustion is realized by supercharging in the B region. Accordingly, if the supercharging pressure Pb becomes excessively low due to some factor during the operation in the region B and the supercharging pressure Pb becomes excessively small, the amount of oxygen is insufficient with respect to the amount of fuel, and is appropriately disposed around the spark plug 3. Thus, an incomplete combustion is caused without forming a proper air-fuel ratio mixture. In this embodiment, when such a situation occurs, after the insufficient supercharging is stopped as described above and the non-supercharging operation similar to that of the NA engine is performed, the intake air is drawn based on the control map for the NA engine. Since it is switched to uniform combustion in the stroke injection mode, the injected fuel can be reliably ignited and burned.
[0033]
Therefore, in the engine of the third embodiment, in addition to the operations and effects described in the first embodiment, even when the abnormality occurs in the vane control of the turbocharger 10 and the supercharging pressure is insufficient, B Smoke generation due to incomplete combustion in the region can be prevented in advance.
[Fourth embodiment]
A fourth embodiment in which the present invention is embodied in another in-cylinder injection engine 1 will be described below. The basic configuration of the engine 1 of the present embodiment, the control contents based on the main routine of FIG. 3, the map characteristics of FIG. 2, etc. are the same as those of the first embodiment, and the difference depends on the accelerator operation amount APS. This is to change the region of the compression stroke injection mode and the intake stroke injection mode. Therefore, the difference will be described mainly.
[0034]
The ECU 31 executes the acceleration control routine shown in FIG. 6 at a predetermined control interval. First, in step S42, it is determined whether or not the current fuel injection mode is the compression stroke injection mode. In step S44, a determination value in which the change rate ΔAPS of the accelerator operation amount APS is set in advance as a value corresponding to rapid acceleration. It is determined whether it is greater than or equal to ΔAPS0. If any determination is NO, the routine is terminated as it is.
[0035]
If both the determinations in steps S42 and S44 are YES, the control map of FIG. 2 is changed to a characteristic in which the B region is set to the intake stroke injection mode region in step S46, and the vane opening is set to the open side in step S48. After correction, the routine is terminated. The correction amount of the vane opening is set to an amount corresponding to the difference in engine torque between stratified combustion and uniform combustion. As a result, the torque increase when switching from stratified combustion to uniform combustion is caused by the decrease in supercharging pressure Pb. Absorbed.
[0036]
Therefore, when the rapid acceleration is performed within the compression stroke injection mode region (regardless of the A region or the B region), the region B is switched to the intake stroke injection mode by the process of step S46. During such sudden acceleration, the operating state normally shifts from the compression stroke injection mode region to the O / L mode side in the direction of increasing the target average effective pressure Pe in FIG. Although acceleration is performed with the engine torque generated by uniform combustion based on the fuel ratio, it passes through the B region in the acceleration process. Since the B region is switched to the intake stroke injection mode as described above, the switching from the stratified combustion to the uniform combustion is performed at an earlier timing of the boundary between the A region and the B region. In response to the prompt launch.
[0037]
Since the determination in step S44 is NO during slow acceleration, the map characteristics are not changed in step S46, and stratified combustion is continued until the upper limit timing of the B region, thereby reducing CO and HC and improving fuel efficiency. It is done. In the present embodiment, the ECU 31 when executing the processes of steps S42 to S48 described above functions as an acceleration control unit.
[0038]
As described above, in the engine of the fourth embodiment, in addition to the operations and effects described in the first embodiment, the B region is switched from the stratified combustion to the uniform combustion at the time of sudden acceleration, so the uniform combustion starts at an earlier timing. As a result, the engine torque can be quickly raised and a very good acceleration feeling can be realized.
This is the end of the description of the embodiment. However, the embodiment of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the first embodiment, the engine 1 includes the turbocharger 10 capable of adjusting the supercharging pressure. However, in the first embodiment, it is not necessary to positively adjust the supercharging pressure in accordance with the operating state. Therefore, it may be replaced with a normal turbocharger whose boost pressure is uniquely determined according to the operating state of the engine 1 or a supercharger driven by a crankshaft.
[0039]
In the second to third embodiments, the supercharging pressure adjusting means capable of adjusting the supercharging pressure is the vane 19. However, when a normal turbocharger is used, the supercharging pressure adjusting means is used as the wastegate. The present invention can be implemented as a valve. Specifically, in the third embodiment, for example, when a phenomenon occurs in which the wastegate valve is fixed on the open side and the supercharging pressure Pb is insufficient, the control map is determined because the supercharging operation has already been performed. By switching to the characteristic for the NA engine and making the B region uniform combustion, incomplete combustion when the supercharging pressure adjusting means fails can be prevented as in the third embodiment.
[0040]
On the other hand, in each of the above embodiments, it is embodied as an in-cylinder injection type engine that directly injects into the cylinder. If it is, it will not be limited to a cylinder injection type engine. Therefore, for example, the present invention may be embodied as an intake pipe injection type lean burn engine that performs stratified combustion using swirl, tumble flow, or the like, and a turbocharger or the like may be combined to expand the stratified combustion region by supercharging.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the internal combustion engine of the first aspect of the present invention, smoke is prevented from being generated due to incomplete combustion, and the operating range in which stratified combustion is possible is expanded to the high load side to further improve fuel efficiency. It can be achieved, and torque fluctuations that occur when the operating state is switched can be suppressed to achieve a favorable operating environment , and even if there is an abnormality in the supercharging means and the supercharging pressure is insufficient, Smoke generation due to complete combustion can be prevented in advance .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an internal combustion engine of an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a map for determining a fuel injection mode.
FIG. 3 is a flowchart showing a main routine executed by the ECU.
FIG. 4 is a flowchart showing a transient control routine executed by the ECU.
FIG. 5 is a flowchart showing a failure time control routine executed by the ECU.
FIG. 6 is a flowchart showing an acceleration control routine executed by the ECU.
[Explanation of symbols]
1 engine (internal combustion engine)
10 Turbocharger (supercharging means)
19 Vane (supercharging pressure adjustment means)
21 Vane adjustment actuator (supercharging pressure adjustment means)
31 ECU (operating state switching means, transient control means, failure time control means, acceleration time control means)

Claims (1)

内燃機関の吸入空気を過給する過給手段と、
上記過給手段による過給域を含むように設定されて層状燃焼を実行する第1運転状態と均一燃焼を実行する第2運転状態との間で、上記内燃機関の運転状態を切換える運転状態切換手段と、
上記過給手段の過給圧を調整可能な過給圧調整手段と、
上記運転状態切換手段により第1運転状態と第2運転状態との間で切換が行われたときに、第1運転状態に対して第2運転状態側が低過給圧となるように上記過給圧調整手段を制御する過渡制御手段と
上記第1運転状態内の過給手段による過給域で所期の過給圧に達しないときに、上記過給圧調整手段により過給圧を低減すると共に、上記運転状態切換手段により上記第1運転状態の特定領域を第2運転状態に切換えるフェール時制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関。
Supercharging means for supercharging intake air of the internal combustion engine;
Operation state switching for switching the operation state of the internal combustion engine between a first operation state that is set to include a supercharging region by the supercharging means and executes stratified combustion and a second operation state that performs uniform combustion Means,
A supercharging pressure adjusting means capable of adjusting a supercharging pressure of the supercharging means;
When the operation state switching means switches between the first operation state and the second operation state, the supercharging is performed so that the second operation state side has a low supercharging pressure with respect to the first operation state. Transient control means for controlling the pressure adjusting means ;
When the desired supercharging pressure is not reached in the supercharging region of the supercharging means in the first operating state, the supercharging pressure is reduced by the supercharging pressure adjusting means, and the operating state switching means is used to reduce the supercharging pressure. An internal combustion engine comprising : a failure time control means for switching a specific region of one operating state to a second operating state .
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