内燃机的控制装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可对火花点火燃烧模式和压缩点火燃烧模式进行切换的内燃机的控制装置和方法。
【背景技术】
[0002]以往，作为可兼顾内燃机(以下为发动机)中燃耗性能和排气性能的提高的燃烧方法，已知有通过活塞将均质的混合气体进行压缩以使其自点火燃烧的燃烧方法(以下为HCCI燃烧模式)。
该HCCI燃烧模式与通过利用火花塞的火花点火对混合气体进行点火以使其进行火焰传播燃烧的燃烧方法(以下为SI燃烧模式)相比，可通过由高压缩比所得到的热效率的提高、由急速燃烧所得到的冷却损耗的减小、泵损耗的减小等，来减少燃耗量，另外可通过空燃比较大或EGR(排气再循环)率较高的均质混合气体的低温燃烧来抑制氮氧化物(以下为NOx)的产生。
[0003]在这种HCCI燃烧模式中，通过使上一次燃烧循环的已燃气体的一部分残留(以下为内部EGR)从而提高混合气体温度，由此来实现HCCI燃烧，但在发动机处于相对较低负载、低旋转一侧的运行区域时，由内部EGR所得到的混合气体的升温不够，无法实现HCCI燃烧，因此需要在这种运行区域中切换要进行SI燃烧的燃烧模式。
[0004]作为切换燃烧模式的技术，专利文献I中披露了如下技术:通过经由混合燃烧从而切换燃烧模式，该混合燃烧中，在增加内部EGR的同时，利用由火花点火所得到的火焰传播燃烧的燃烧压力，使剩余的混合气体的压力和温度上升以使其压缩点火。
现有技术文献专利文献
[0005]专利文献1:日本专利第4438792号公报
【发明内容】
发明所要解决的问题
[0006]然而，所述专利文献I所记载的燃烧模式切换方法中，伴随着内部EGR的增加，混合气体中包含的惰性气体也增加，因此基于火花点火的火焰传播燃烧变得困难，会导致燃烧变动、缺火。因此，在实施规定量以上的内部EGR的情况下，由于燃烧变动的增加、缺火而无法实现稳定的混合燃烧，从而存在无法切换燃烧模式的问题。
[0007]另外，伴随着内部EGR的增加，燃烧期间变长，因此需要使点火时间提前以使得热效率最佳。在这种情况下，点火时间越是远离压缩上止点(以下为压缩TDC)，点火时间上的混合气体的压力和温度越低。而且，伴随着内部EGR的增加，燃烧温度变低，因此在如上所述使点火时间提前的状态下，在由火花点火所得到的火焰传播燃烧中剩余的混合气体达不到压缩点火的压力和温度，从而存在无法切换燃烧模式的问题。
[0008]本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能够顺畅地进行SI燃烧模式和HCCI燃烧模式的切换的内燃机的控制装置等。
用于解决问题的手段
[0009]本发明的内燃机的控制装置等可对通过火花点火使形成于燃烧室的混合气体燃烧的火花点火燃烧模式、和通过压缩点火使所述混合气体燃烧的压缩点火燃烧模式进行切换，其特征在于，包括:点火时间控制部，该点火时间控制部控制对所述混合气体进行火花点火的时间；燃料喷射量控制部，该燃料喷射量控制部控制提供给所述燃烧室的燃料喷射量；内部EGR控制部，该内部EGR控制部使因燃烧而产生的已燃气体的一部分作为内部EGR残留在所述燃烧室中；以及燃烧模式切换控制部，该燃烧模式切换控制部进行所述燃烧模式的切换，所述燃烧模式切换控制部在从所述火花点火燃烧模式切换到压缩点火燃烧模式时，使所述内部EGR的内部EGR量增加，并且使所述点火时间提前，且使所述燃料喷射量减少以使得用于形成所述混合气体的内部EGR中包含的氧浓度变高。
发明效果
[0010]本发明中，可提供一种能够顺畅地进行SI燃烧模式和HCCI燃烧模式的切换的内燃机的控制装置等。
【附图说明】
[0011]图1是表示本发明的一个实施方式的内燃机的控制装置中的燃烧模式切换控制的控制步骤的流程图。
图2是包括本发明的一个实施方式的内燃机的控制装置的、可对SI燃烧模式和HCCI燃烧模式进行切换的发动机系统的整体结构图。
图3是表示本发明的一个实施方式中的SI燃烧模式和HCCI燃烧模式和中间燃烧模式的运行区域的运行区域映射。
图4是表示本发明的一个实施方式中的SI燃烧模式和HCCI燃烧模式中的阀动作的图。
【具体实施方式】
[0012]下面，根据实施方式并使用附图对本发明的内燃机的控制装置及其方法进行说明。此外，在整个实施方式中，相同或相当部分用相同标号来表示，并省略重复的说明。
[0013]实施方式1.图2是包括本发明的一个实施方式的内燃机的控制装置的可对SI燃烧模式和HCCI燃烧模式进行切换的发动机系统的整体结构图。图2中，发动机100中的气缸I的燃烧室2中包括进气阀3、排气阀4和活塞5，还包括火花塞6和喷油器7以使其面对燃烧室2内。
[0014]进气阀3和排气阀4由进气阀可变动阀门机构23和排气阀可变动阀门机构24分别驱动，进气阀可变动阀门机构23和排气阀可变动阀门机构24对进气阀3和排气阀4的升程量、动作角等阀特性分别进行改变。
[0015]活塞5通过连杆15与曲柄轴14相连结，包括曲柄角度传感器13以用于检测曲柄轴14的旋转角(曲柄角度)。
[0016]另外，通过设置于进气通路8的电子控制节流器9，来调整提供给燃烧室2的吸入空气量。电子控制节流器9由节流阀9a、驱动该节流阀9a的电动机9b、检测节流阀9a的开度的节流开度传感器9c构成。
[0017]发动机控制部即发动机控制单元(以下为ECU) 10获取对油门踏板11的操作量进行检测的油门位置传感器12的输出信号，向电动机9b发送控制信号，基于来自节流开度传感器9c的节流阀开度信号，将节流阀9a控制在适当的开度。
[0018]另外，E⑶10除了获取来自油门位置传感器12、曲柄角度传感器13、气流传感器16、空燃比传感器21的输出信号以外，还获取来自各种传感器类(图中省略)的输出信号，决定点火时间、燃料喷射量等。然后，基于这些各决定值，驱动喷油器7以将燃料喷射提供到燃烧室2内，通过驱动与火花塞6相连接的点火线圈19从而从火花塞6的火花塞间隙使火花放电。
[0019]对于通过空气净化器17除去了灰尘、垃圾的吸入空气，利用气流传感器16测量出其流量之后，将其通过电子控制节流器9而引导至气室18，进一步将其从气室18通过进气阀3而导入燃烧室2。导入燃烧室2内的吸入空气和从喷油器7喷射出的燃料相混合从而形成混合气体，在SI燃烧模式的情况下，通过火花塞6的火花放电对混合气体点火以进行火焰传播燃烧，在HCCI燃烧模式的情况下，通过活塞5的上升来压缩混合气体，在整个燃烧室中大致同时地进行点火并燃烧。
[0020]混合气体的燃烧压力被传递至活塞5，使活塞5进行往复运动。活塞5的往复运动经由连杆15传递至曲柄轴14，在此处变换成旋转运动，作为发动机100的输出被取出。燃烧后的混合气体成为排气气体，通过排气阀4被排出至排气通路20。在排气通路20的集合部包括对排气中的空燃比进行检测的空燃比传感器21。另外，在排气通路20的集合部的下游侧包括用于对排气中的有害成分进行净