JP2001289092A

JP2001289092A - 圧縮自己着火式内燃機関

Info

Publication number: JP2001289092A
Application number: JP2000100704A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Iiyama; 明裕飯山; Hiroshi Miyakubo; 博史宮窪; Eiji Aochi; 英治青地
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2001-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮自己着火燃焼の自己着火時期をサイクル
変動を抑制して安定的に制御する。【解決手段】エンジンコントロールユニット２２は、
エンジン全体を制御すると共に、圧縮上死点付近の筒内
作動ガス温度が自己着火時期が温度に対して感度が鈍く
なる目標温度（６２０℃）であるかどうかを判断すると
ともに、この判断結果に基づいて圧縮上死点付近におけ
る筒内作動ガス温度を目標温度に制御するように、過給
機バイパス弁２５の開度、及び吸排気弁６、８のマイナ
スオーバーラップ量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮自己着火式内
燃機関に係り、特にガソリンのようなセタン価が軽油に
比べて低い燃料を使用する圧縮自己着火式内燃機関に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術としては、特開平１０−２６
６８７８号公報記載の技術がある。これは、排気弁を排
気行程の途中で早く閉じ、吸気弁の開時期を吸気行程の
途中で遅く開けるいわゆるマイナスオーバラップのバル
ブタイミング機構を備え、吸気上死点付近でシリンダ内
に燃焼ガスの一部を閉じ込め、内部ＥＧＲガスとして次
のサイクルの吸気と混合させることにより、シリンダ内
のガス温度を制御し、もって自己着火の着火開始時期を
制御するものである。

【０００３】その他の従来の技術としては、特開平１１
−２１０５３９号公報がある。これは、スパークアシス
ト機構を有し、点火すると自己着火する温度に、燃焼室
内のガスの温度を制御するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の技術には以下の問題点がある。特開平１０−２６
６８７８号公報、特開平１１−２１０５３９号公報に記
載の技術において、シリンダ内温度を自己着火するかし
ないかにより、規定している。つまり、特開平１０−２
６６８７８では、自己着火が起こる時期を温度で制御す
るものであるが、温度は自己着火するための必要最小限
の温度に制御されることになる。一方、特開平１１−２
１０５３９では、点火アシストがあって初めて自己着火
が開始する温度に制御することになる。

【０００５】即ち、従来の技術では、自己着火を起こす
起こさないという基準だけで自己着火温度を求めている
が、これだけでは、サイクル毎に変動する吸気温度やシ
リンダ壁面温度などの影響を受けて、自己着火開始時期
がサイクル毎に変動してしまう可能性がある。

【０００６】このため、自己着火が所望の時期に得られ
たとしても、車の周囲環境により変化する吸気温度や、
負荷により変化するシリンダ壁面温度などによるシリン
ダ内ガスの温度変化の影響を敏感に受けて、自己着火の
時期がサイクル毎に変動してしまい、安定した自己着火
時期が得られず、エンジンの回転が不安定となったり、
あるサイクルではノッキングしたり、あるサイクルでは
失火したりするという問題点があった。

【０００７】自己着火は着火遅れがある程度よりも短い
温度であれば、実際のエンジンにおいてどの程度でも起
こすことができる。着火遅れは、温度、圧力、空燃比な
どの関数であり、温度のみの関数ではない。したがっ
て、温度、圧力、空燃比を可変制御することで、ピスト
ンの圧縮行程中のどの時期に自己着火開始するかを制御
できる。従来例は、温度などに着目して温度によるその
制御を行うものである。

【０００８】以上の問題点に鑑み本発明の目的は、圧縮
上死点付近の筒内温度に関しては、着火時期に感度が鈍
くなる温度範囲にあるように常に制御し、その温度にお
いては望ましい時期に自己着火するように、他の制御パ
ラメータである、圧力や空燃比あるいは点火を制御する
ことにより、安定した自己着火時期を得ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明にあって
は、圧縮上死点付近における、筒内作動ガス温度を目標
温度または目標温度範囲に制御する筒内温度制御手段を
備えたことを要旨としている。

【００１０】請求項２の発明にあっては、圧縮上死点付
近の筒内作動ガス温度が、自己着火時期が温度に対して
感度が鈍くなる目標温度あるいは目標温度範囲であるか
どうかを判断する筒内温度判断手段と、該筒内温度判断
手段の判断結果に基づいて、圧縮上死点付近における筒
内作動ガス温度を目標温度または目標温度範囲に制御す
る筒内温度制御手段と、を備えたことを要旨としてい
る。

【００１１】請求項３の発明にあっては、請求項１また
は請求項２の発明において、前記目標温度範囲は、５７
０℃から６７０℃までの範囲であることを要旨としてい
る。

【００１２】請求項４の発明にあっては、請求項１また
は請求項２の発明において、前記目標温度は、６２０℃
であることを要旨としている。

【００１３】請求項５の発明にあっては、請求項１ない
し請求項４の発明において、前記目標温度あるいは前記
目標温度範囲は、内燃機関の回転速度の関数で与えられ
るか、補正されることを要旨としている。

【００１４】請求項６の発明にあっては、請求項１ない
し請求項５の発明において、前記目標温度あるいは前記
目標温度範囲は、内燃機関の負荷、ないしは筒内作動ガ
スの空燃比ないしは新気とＥＧＲガスと燃料により決ま
る燃料混合気濃度により補正されることを要旨としてい
る。

【００１５】請求項７の発明にあっては、請求項１ない
し請求項６の発明において、前記目標温度あるいは前記
目標温度範囲は、使用する燃料の種類により、補正され
ることを要旨としている。

【００１６】請求項８の発明にあっては、請求項１ない
し請求項７の発明において、前記目標温度あるいは前記
目標温度範囲は、吸気圧力の関数で与えられるか補正さ
れることを要旨としている。

【００１７】請求項９の発明にあっては、請求項２ない
し請求項８の発明において、吸気温度を検出する吸気温
度検出手段を備え、前記筒内温度判断手段は該吸気温度
検出手段により検出された温度に基づいて、圧縮上死点
付近における筒内作動ガス温度が前記目標温度あるいは
前記目標温度範囲内にあるかどうかを判断することを要
旨としている。

【００１８】請求項１０の発明にあっては、請求項１な
いし請求項９の発明において、吸気弁の開時期、あるい
は、排気弁の閉時期を可変制御できる可変動弁機構を備
え、前記筒内温度制御手段は、該可変動弁機構を介して
吸気上死点付近のマイナスオーバラップ量を制御するこ
とにより、前記目標温度あるいは前記目標温度範囲とな
るように制御することを要旨としている。

【００１９】請求項１１の発明にあっては、請求項１な
いし請求項９の発明において、過給機および過給圧力調
整機構を備え、前記筒内温度制御手段は、該過給圧力調
整機構を介して過給圧力を制御することにより、前記目
標温度あるいは前記目標温度範囲となるように制御する
ことを要旨としている。

【００２０】請求項１２の発明にあっては、請求項２な
いし請求項９の発明において、燃料を直接筒内に噴射す
る燃料噴射装置を備え、前記筒内温度制御手段は、前記
筒内温度判断手段の判断結果に従って補助的な燃料噴射
量を計算し、この補助的な燃料噴射を行って前記目標温
度あるいは前記目標温度範囲となるように制御すること
を要旨としている。

【００２１】請求項１３の発明にあっては、請求項１な
いし請求項９の発明において、圧縮比を可変にする可変
圧縮機構を備え、前記筒内温度制御手段は、該可変圧縮
機構を介して圧縮比を制御することにより、前記目標温
度あるいは前記目標温度範囲となるように制御すること
を要旨としている。

【００２２】請求項１４の発明にあっては、請求項１な
いし請求項１３の発明において、自己着火の目標着火時
期を算出する目標着火時期算出手段と、自己着火時期を
制御する着火時期制御手段とを備え、前記目標着火時期
の筒内作動ガス温度を、目標温度あるいは目標温度範囲
になるよう制御することを要旨としている。

【００２３】請求項１５の発明にあっては、請求項１４
の発明において、過給機と過給圧力制御手段とを備え、
前記着火時期制御手段は、該過給圧力制御手段を介して
過給圧を制御することにより着火時期を制御することを
要旨としている。

【００２４】請求項１６の発明にあっては、請求項１４
または請求項１５の発明において、燃料を直接筒内に噴
射する燃料噴射装置を備え、前記着火制御手段は、該燃
料噴射装置の噴射時期を制御することにより着火時期を
制御することを要旨としている。

【００２５】請求項１７の発明にあっては、請求項１４
ないし請求項１６の発明において、燃焼室に臨む点火栓
を備え、前記着火時期制御手段は、点火時期を制御する
ことにより着火時期を制御することを要旨としている。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、圧縮上死点付
近の筒内作動ガス温度が、供給する燃料の自己着火時期
が温度に対して感度が鈍くなる目標温度あるいは目標温
度範囲に制御される構成なので、そこで自己着火が起こ
れば、吸気温度の変化やシリンダ壁面の温度の変化など
の温度変化に影響を受けない安定した自己着火時期が実
現でき、ノックや失火が回避でき、より広い運転領域で
自己着火が可能となり、燃費や排気を大きく改善できる
という効果がある。

【００２７】請求項２の発明によれば、圧縮上死点付近
の筒内作動ガス温度が、供給する燃料の自己着火時期が
温度に対して感度が鈍くなる目標温度あるいは目標温度
範囲に制御される構成なので、そこで自己着火が起これ
ば、吸気温度の変化やシリンダ壁面の温度の変化などの
温度変化に影響を受けない安定した自己着火時期が実現
でき、ノックや失火が回避でき、より広い運転領域で自
己着火が可能となり、燃費や排気を大きく改善できると
いう効果がある。

【００２８】さらに請求項２では、請求項１に対して、
以下の効果がある。すなわち、請求項１では、常時筒内
温度制御手段による各制御パラメータの制御演算と制御
がなされるのに対し、請求項２では、筒内温度判断手段
を有しているので、筒内作動ガス温度が目標温度あるい
は目標温度範囲に入ることが予想される場合は、温度制
御手段は作動しない差異がある。このため、請求項２で
は、演算手段の負荷が低減されエンジン制御の応答性が
良くなり、あるいは演算手段の演算速度を遅く出来、低
コストな演算手段の適用が可能となり、あるいは、制御
手段が常時は作動しないため、消費電力や消費動力が削
減され燃費が向上したり、耐久性が向上したりできる効
果が得られる。

【００２９】請求項３の発明によれば、前記目標温度範
囲は、５７０℃から６７０℃の範囲なので、ガソリンを
用いた自己着火式内燃機関において、安定した自己着火
時期が実現でき、ノックや失火が回避できる。

【００３０】請求項４の発明によれば、前記目標温度
は、６２０℃であるので、ガソリンを用いた自己着火式
内燃機関において、温度変化に影響を受けない安定した
自己着火時期が得られる効果を最も大きくすることがで
きる。

【００３１】請求項５の発明によれば、前記目標温度あ
るいは前記目標温度範囲は、内燃機関の回転速度の関数
で与えられるか、補正される構成であるので、回転速度
が変化しても安定した自己着火時期の制御が可能とな
り、高速域でのノッキング回避による自己着火領域の高
負荷化や、アイドルなどでのエンジンの安定度が向上す
るなどの効果を大きくすることができる。

【００３２】請求項６の発明によれば、前記目標温度あ
るいは前記目標温度範囲は、内燃機関の負荷、ないしは
筒内作動ガスの空燃比ないしは新気とＥＧＲガスと燃料
により決まる燃料混合気濃度により補正される構成なの
で、負荷が変化しても安定した自己着火時期が実現で
き、高負荷域におけるノッキング回避が可能となり、自
己着火領域が高負荷側に拡大し、より広い運転領域で自
己着火が実現でき、燃費や排気の改善効果が大きくでき
る。

【００３３】請求項７の発明によれば、前記目標温度あ
るいは前記目標温度範囲は、使用する燃料の種類によ
り、補正される構成なので、ガソリンのオクタン価など
の性状の変化があっても、安定した自己着火時期の制御
が可能となる。

【００３４】請求項８の発明によれば、前記目標温度あ
るいは前記目標温度範囲は、吸気圧力の関数で与えられ
るか補正される構成なので、過給機を有する構成であっ
ても、あるいは、高地などの吸気圧力が低下した場合で
も、自己着火時期を安定して実現できる効果がある。

【００３５】請求項９の発明によれば、吸気温度を検出
する吸気温度検出手段を備え、前記筒内温度判断手段は
該吸気温度検出手段により検出されたガス温度から、圧
縮上死点付近における筒内ガス温度が前記目標温度ある
いは前記目標温度範囲内にあるかどうかを判断する構成
なので、吸気温度が環境の急変などにより変化しても、
確実に自己着火時期を安定して実現できる。

【００３６】請求項１０の発明によれば、吸気弁の開時
期、あるいは、排気弁の閉時期を可変制御できる可変動
弁機構を有し、吸気上死点付近のマイナスオーバラップ
量を制御する構成なので、筒内ガス温度を効果的に高め
ることができ、圧縮比が低い通常の火花点火においても
あるいは、外気温度が低い場合でも、あるいはエンジン
が十分暖気する前であっても、圧縮上死点付近の筒内ガ
ス温度を、前記目標温度や前記目標温度範囲に容易に制
御できる。

【００３７】請求項１１の発明によれば、過給機および
過給圧力調整機構を有し、過給圧力を制御する構成なの
で、圧力により表される目標温度あるいは目標温度範囲
に、筒内ガス温度を正確に制御できる。

【００３８】請求項１２の発明によれば、燃料を直接筒
内に噴射する燃料噴射装置を有し、前記筒内温度制御手
段は、前記筒内温度判断手段の判断結果に従って補助的
な燃料噴射量を計算し、この補助的な燃料噴射を行って
前記目標温度あるいは前記目標温度範囲となるように制
御する構成なので、サイクル毎に、正確に、時間遅れが
まったくなく、筒内ガス温度を目標温度あるいは目標温
度範囲に制御できる効果がある。

【００３９】請求項１３の発明によれば、圧縮比を可変
にする可変圧縮機構を有し、前記筒内温度制御手段は、
該可変圧縮機構を介して圧縮比を制御することにより、
前記目標温度あるいは前記目標温度範囲となるように制
御する構成のため、圧縮開始時の筒内ガス温度が低くて
も確実に筒内ガス温度を目標温度あるいは目標温度範囲
に高めることができるので、筒内ガスを圧縮開始時から
高温にする必要がなく、冷却損失を最小限に抑制できる
ので、燃費悪化を最小限にとどめられる効果がある。

【００４０】請求項１４の発明によれば、自己着火の目
標着火時期を算出する目標着火時期算出手段と、自己着
火時期を制御する着火時期制御手段とを備え、前記目標
着火時期における筒内作動ガス温度を目標温度あるいは
目標温度範囲内になるように制御する構成なので、目標
とされる自己着火時期の温度が確実に、目標温度あるい
は目標温度範囲であることとなり、自己着火開始時期が
吸気温度や壁面温度、吸気圧力、排気圧力など、燃焼に
とっての外乱によらず、目標の時期に確実に制御され
る。

【００４１】このため、温度変化に対して影響の受けが
たい安定した燃焼が実現でき、自己着火領域の高負荷側
への運転領域の拡大、低負荷における失火の回避による
低負荷側への運転領域の拡大が実現でき、より広い運転
範囲で安定して自己着火運転が可能となり、燃費や排気
の改善効果が確実に実現できる効果がある。

【００４２】請求項１５の発明によれば、過給機と過給
圧力制御手段を有し、該過給圧力制御手段を介して過給
圧力を制御することにより着火時期を制御する構成なの
で、より高負荷側への自己着火領域の拡大が得られ、重
量の大きな車両においても自己着火による燃費と排気の
改善効果が得られ、または、車両に対して小さなエンジ
ンサイズを積載することで、燃費の改善効果をより大き
くするとともに、デザイン等の自由度を高めて車両の魅
力を増す効果が得られる。

【００４３】請求項１６の発明によれば、燃料を直接筒
内に噴射する噴射装置を有し、該噴射装置の噴射時期の
制御を介して着火時期を制御する構成なため、サイクル
毎に時間遅れなく確実に目標温度あるいは目標温度範囲
において自己着火が開始できるので、過渡時でも滑らか
なエンジンの運転が保証され、運転フィーリングが良好
となる。

【００４４】請求項１７の発明によれば、点火栓を有
し、点火時期制御により着火時期を制御する構成なの
で、直接噴射装置のような高価な装置がなくとも、安価
に、サイクル毎に時間遅れなく確実に目標温度あるいは
目標温度範囲において自己着火が開始できるので、過渡
時でも滑らかなエンジンの運転が保証され、運転フィー
リングが良好となる。

【００４５】

【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図６は、ガソリンや軽油な
どの炭素数が４以上の炭化水素を含有する燃料の混合気
をある温度及び圧力に曝したときの着火までの時間、即
ち着火遅れを示すものである。

【００４６】図６に示すように、着火遅れは温度ととも
に変化する。一般的には、温度または圧力が高くなると
化学反応が進みやすくなり、着火遅れは短くなる。しか
し、ある温度範囲においては、同一圧力条件で温度が高
くなるにつれて着火反応が緩慢となり、着火遅れが短く
ならないかあるいはやや長くなる領域があることが知ら
れている。これは、燃焼学的には、着火遅れの温度に対
する負の温度係数領域と呼ばれている。

【００４７】内燃機関においては、圧力及び温度は一定
ではなく、ピストンが圧縮を開始すると圧力と温度が上
昇し、圧縮上死点で最大圧力と温度に到達する。この圧
縮行程中、それぞれのクランク角度における瞬時の圧力
及び温度に応じた着火遅れ時間τの逆数１／τを時間に
より積分し、その積分値がある所定の値になると自己着
火する。図６において、曲線Ａ，Ｂ，Ｃであらわされる
右上がりの曲線が、初期温度が異なる場合の圧縮時の温
度と圧力の筒内履歴を示す。

【００４８】図６のＡにおいては、着火遅れの負の温度
係数領域の低温側に沿ってほぼ圧縮が進み、着火に至
る。しかし、Ｃのように、それよりも約５０℃程度高い
初期温度で圧縮を行うと、着火遅れの負の温度係数領域
の中で圧縮が進行するため、Ａの場合よりも高い圧力で
ないと自己着火に至らない。さらにＢのように初期温度
が高くなると、着火遅れの負の温度係数領域を越えた高
温側で圧縮が進むため、再びＡと同様な圧力で自己着火
に至る。

【００４９】このように、着火遅れの負の温度係数領域
のどこを圧縮行程で通るかによって、自己着火のしやす
さが異なることがわかる。

【００５０】ところで、内燃機関のシリンダ内のガス温
度には空間的な分布がある。シリンダ中央が最も温度が
高く、シリンダ壁面に接する境界層に近いほど温度が低
い。この温度範囲は、圧縮上死点付近において、圧縮比
１７程度では境界層を含まない範囲でも中心と周辺とで
１００℃程度に達する。このような温度分布があるた
め、実際の内燃機関においては、約１００℃程度の幅を
持った混合気が圧縮加熱されることになる。

【００５１】このため、この幅の中に負の温度係数領域
が入ると、全体としてのシリンダ内ガスの平均温度は１
００℃程度変化しても、その間実際の着火時期は、ほと
んど変化しないことになる。

【００５２】図７には、圧縮上死点（ＴＤＣ）での筒内
温度と、着火時期の関係を示す。上記のような筒内ガス
温度分布の存在により、着火時期があまり変化しない温
度があることがわかる。これは約５７０℃から６７０℃
の範囲であり、混合気がリーンになるほど、低温側に移
ることがわかる。約６２０℃はその中間である。

【００５３】まとめると、ガソリンの着火遅れの温度に
対する負の温度係数領域の存在と、シリンダ内の温度分
布の存在から、圧縮上死点付近の平均温度のある範囲
が、着火時期に対して感度を持たない、あるいは、それ
以外の温度範囲よりも感度が鈍感になる現象が生じるこ
とがわかる。

【００５４】上記の知見は、発明者らによる新規の知見
であり、本発明はこの新知見に基づくものである。

【００５５】特に、筒内温度という自己着火現象に敏感
なパラメータを、その影響がほとんどない値や範囲に維
持することで、自己着火開始時期に対する影響を無くし
た所に、本発明の基本思想の特徴がある。温度以外の他
の制御しやすい圧力や空燃比などのパラメータのみによ
り、確実に安定してバラツキが少なく自己着火開始時期
を可変制御しようとするものである。

【００５６】図１は、本発明に係る圧縮自己着火式内燃
機関の実施形態の構成を示すシステム構成図である。

【００５７】この実施形態は、吸排気弁のマイナスオー
バラップ量を可変制御することで圧縮上死点付近の筒内
ガス温度を自己着火時期に対して感度が鈍くなる目標温
度に制御し、過給圧力を制御することで圧縮上死点付近
で自己着火開始するよう自己着火時期を制御する例であ
る。

【００５８】図１において、シリンダブロック１と、ピ
ストン２と、シリンダヘッド３により燃焼室４が形成さ
れている。

【００５９】シリンダヘッド３には、吸気ポート５とこ
れら吸気ポート５を開閉する吸気弁６、および吸気ポー
ト５と対向的に配置された排気ポート７とこれら排気ポ
ート７を開閉する排気弁８を備えている。

【００６０】吸気弁６と排気弁８は、それぞれ吸気カム
９と排気カム１０を介して図外のバルブ駆動系により開
閉される。吸気弁６と排気弁８は、それぞれエンジンコ
ントロールユニット２２からの信号に基づき、開閉時期
可変手段１１，１２によりその開閉時期を可変制御さ
れ、マイナスオーバラップ量が可変制御される。例え
ば、特開２０００−７３７９７号公報に示される可変機
構を吸気及び排気カム軸に装着することで、マイナスオ
ーバーラップ量を可変制御する。即ち、機関の低、中負
荷領域では実質的な圧縮比の変更、マイナスオーバーラ
ップ量の制御による内部ＥＧＲガス量制御などを行い、
自己着火時期が温度に対して感度が鈍くなる圧縮上死点
付近の筒内目標温度を実現できる構成としている。

【００６１】吸気ポート５の上流には吸気マニホルド１
３が接続されており、吸気マニホルド１３の上流には、
過給機１４及び過給機１４をバイパスするバイパス通路
２４を付設してある。バイパス通路２４内には、開度可
変である過給機バイパス弁２５が設けられ、過給圧力を
可変としている。

【００６２】過給機１４の上流側には空気量調整用のス
ロットルバルブ１５と図示しない空気量測定用のエアフ
ロメーター、エアクリーナ等を設けてある。

【００６３】過給機バイパス弁２５とスロットルバルブ
１５は、それぞれエンジンコントロールユニット２２に
より開度可変手段１６，１７を介してバルブ開閉制御可
能としてある。

【００６４】一方、シリンダヘッド３には吸気ポート５
の下に臨んで、燃料ポンプ２３から供給されるガソリン
燃料を直接燃焼室４内に噴射する燃料噴射弁１９を設け
てある。

【００６５】またシリンダヘッド３には燃焼室４内の略
中心位置に点火プラグ２０が設けられており、点火プラ
グ２０は主に高回転、高負荷時に通常の火花点火燃焼を
行なう場合に使用する。

【００６６】吸気マニホルド１３の内部には、吸気圧力
を検出する圧力検出手段２６と吸気温度を検出する吸気
温度センサ２７が設けられる。排気ポートあるいは、そ
の下流に、排気温度センサ２８が設けられる。

【００６７】エンジンコントロールユニット２２は、エ
ンジン全体を制御するとともに、本発明の特徴である、
圧縮上死点付近の筒内作動ガス温度が自己着火時期が温
度に対して感度が鈍くなる目標温度あるいは目標温度範
囲であるかどうかを判断する筒内温度判断手段、及び、
該筒内温度判断手段の判断結果に基づいて圧縮上死点付
近における筒内作動ガス温度を目標温度または目標温度
範囲に制御する筒内温度制御手段を兼ねていて、例え
ば、マイクロコンピュータのプログラム制御により、そ
の機能を実現している。

【００６８】エンジンコントロールユニット２２には、
機関運転条件を示す信号として、機関回転数信号、クラ
ンク角度信号、負荷信号、空気量信号、吸気温度信号、
排気温度信号、燃圧信号、油水温信号などが入力され、
これら各種の信号に基づいて演算処理を実施し、前記吸
気弁６、排気弁８のバルブタイミング、過給機バイパス
弁２５、スロットルバルブ１５の各バルブ開度制御、燃
料噴射弁１９の噴射量と噴射時期、および点火プラグ２
０の点火時期を適切に制御している。

【００６９】次に、図２の制御フローチャートを参照し
て、実施形態の動作を説明する。

【００７０】まず機関温度として水温（または油温）を
検出し（ステップ１０、以下ステップをＳと略す）、こ
の水温と所定温度値とを比較して暖機完了か否かを判定
する（Ｓ１２）。暖機完了でなければ、燃焼室壁温度が
圧縮自己着火燃焼に十分な温度まで上昇してないので、
火花点火燃焼制御を行う（Ｓ１４）。この火花点火燃焼
制御においては、吸気弁６、排気弁８のバルブタイミン
グは、通常のオーバーラップタイミングとするように開
閉時期可変手段１１、１２を制御し、燃料噴射弁１９か
ら負荷に応じて吸気行程噴射または圧縮行程噴射を行
い、適当な点火進角を与えて点火プラグ２０から火花放
電する。

【００７１】暖機完了であれば、クランク角センサ信号
やアクセル開度信号等を読み込んで、エンジン回転数、
および要求負荷を検出し（Ｓ１６）、エンジンコントロ
ールユニット内に内蔵したマップを参照して、自己着火
燃焼運転領域か否かを判断する（Ｓ１８）。このマップ
は、例えば、図３に示すようなマップであり、回転数及
び要求負荷に対する火花点火燃焼領域／自己着火燃焼領
域の選択を予めＲＯＭ等の不揮発記憶素子に記憶したも
のである。Ｓ１８で自己着火領域でないと判断した場合
には、先に説明したＳ１４へ移る。

【００７２】自己着火領域と判断した場合には、エンジ
ン回転数、要求負荷から要求燃料量を計算し（Ｓ２
０）、求められた要求燃料量に対して自己着火を安定し
て起こすための要求空燃比を計算し（Ｓ２２）、要求空
燃比から要求過給圧を計算し（Ｓ２４）、また要求空燃
比から比熱比を計算する（Ｓ２６）。

【００７３】Ｓ２６における比熱比の計算には、例え
ば、空燃比から空気と燃料とのモル比を求め、モル比か
ら定圧比熱を求め、定圧比熱から比熱比を求める周知の
方法を利用する。

【００７４】次いで、その時の有効圧縮比、比熱比など
から、例えばポリトロープ変化を利用して、圧縮上死点
におけるシリンダ内ガス温度が目標温度である６２０℃
となるような、圧縮開始時におけるシリンダ内ガス温度
を算出する（Ｓ２８）。

【００７５】具体的な算出方法の一例として以下があ
る。検出される吸入空気温度Ｔｉｎを用いて、まず圧縮
開始時の作動ガス温度Ｔｃｓを求める。この際、マイナ
スオーバラップなどにより前サイクルのＥＧＲガスがあ
るとその分温度が上昇するので、ＥＧＲ率Ｅｒを（１）
式により算出する。

【００７６】

【数１】Ｅｒ＝Ｐｏ×Ｖｅｖｃ／Ｒｏ／（Ｔｅｘ＋△Ｔｅｘ） …（１）ただし、Ｐｏ：大気圧力（一定値）Ｖｅｖｃ：マイナスオーバラップ開始時の排気弁閉じ
時期の燃焼室体積Ｒｏ：ガス定数Ｔｅｘ：排気温度 △Ｔｅｘ：排気温度の補正温度 △Ｔｅｘは、排気温度センサの位置での排気温度より
も、筒内に閉じ込められた排気の温度の方が高く、その
補正値である。

【００７７】このＥｒを用いて、圧縮開始時期の筒内作
動ガス温度Ｔｃｓを（２）式により求める。

【００７８】

【数２】Ｔｃｓ＝Ｔｉｎ＋Ｅｒ×Ｔｅｘ …（２）このＴｃｓを用いて、ポリトロープ指数を用いた圧縮に
より上死点付近の作動ガス温度Ｔ１を以下のように推定
する。

【００７９】

【数３】Ｔ１＝Ｔｃｓ ×ε^ｎ−１ …（３）ただし、 ε ：圧縮比ｎ：ポリトロープ指数ｎは、一般に１．３から１．３９の値を取り、ＥＧＲ率
Ｅｒにも影響され、Ｅｒが多いと温度が高く３原子分子
が多いので、ｎの値は小さくなる。

【００８０】このようにして、作動ガスの上死点付近の
予測温度Ｔ１を算出する。

【００８１】次いで、吸気温度センサによる吸気温度、
及び排気温度センサによる排気温度を検出し（Ｓ３
０）、上記の計算により求められたシリンダ内ガス温度
を目標吸気温度として、吸気温度及び排気温度から、新
気とＥＧＲガスとを混合して目標吸気温度となるような
要求ＥＧＲ量を算出し（Ｓ３２）、該還流量となるよう
な、吸排気バルブタイミングのマイナスオーバラップ量
を算出する（Ｓ３４）。

【００８２】そして、このマイナスオーバラップ量にな
るように、開閉時期可変手段１１，１２により、吸気弁
６と排気弁８との開閉タイミングが制御される（Ｓ３
６）。

【００８３】以上のフローにより、シリンダ内のガス温
度は、圧縮上死点において約６２０℃に制御され、その
付近においてピストンの圧縮により自己着火を開始する
ように過給圧力が制御されているので、自己着火が開始
する。

【００８４】この実施形態において、たとえば、吸気温
度が車の周囲環境の変化により急変しても、吸気温度セ
ンサの検出信号の変化に応じて、マイナスオーバラップ
量が可変制御されるため、圧縮上死点付近の温度は確実
に６２０℃付近に維持されることとなり、サイクル毎に
温度の変化による自己着火開始時期の変動がほとんどな
いことが実現できる。

【００８５】このため、自己着火開始時期は、温度によ
る変動原因がないため、圧力や、空燃比など他のパラメ
ータにより確実に精度高く制御されることになる。

【００８６】もちろん、圧縮上死点付近のガス温度が６
２０℃の目標値にならなくとも、５７０℃〜６７０℃の
範囲にあるように制御しても、程度はやや劣るが、同様
な効果が得られる。

【００８７】図４は、同一混合気濃度における圧縮上死
点（ＴＤＣ）で着火するためのＴＤＣ時点の筒内温度を
過給圧とエンジン回転数により求めた結果である。

【００８８】エンジン回転数高いほど、着火時期が温度
に対して感度が鈍い安定温度領域で着火させるための過
給圧が高くなり、且つエンジン回転数が高いほど安定温
度領域は高温側に移動し、その温度範囲が狭くなる。

【００８９】従って、圧縮上死点付近の筒内作動ガス温
度の目標温度及び目標温度範囲もエンジン回転数が高く
なるに従って高くなるように補正し、目標温度範囲もや
や狭くなるように補正する。

【００９０】図５に燃料の種類と目標温度、あるいは目
標温度範囲の一例を示す。ガソリンの種類がレギュラー
からプレミアム（ハイオクタン）になると、つまりオク
タン価が高くなると、自己着火しにくくなり着火遅れが
長くなり、負の温度係数領域が狭くなるとともに、やや
低温側に移動するので、目標温度を低く補正し、目標温
度範囲を狭くなるように補正する。

【００９１】図７は、空燃比と目標温度あるいは目標温
度範囲の一例を示す。空燃比が小さくなり燃料濃度がリ
ッチとなると、着火遅れが短くなり、負の温度係数領域
がやや高温側に移動するとともにその範囲が広くなるの
で、目標温度が高くなるように補正し、目標温度範囲を
広く補正する。

【００９２】次に、実施形態の変形例を説明する。上記
実施形態においては、圧縮上死点付近のガス温度を目標
温度または目標温度範囲とするために吸排気バルブタイ
ミングのマイナスオーバーラップ量を制御したが、これ
以外に、過給圧の制御、可変圧縮比の制御、圧縮上死点
付近で点火燃焼させる補助的な燃料量の制御により、目
標温度または目標温度範囲を達成することができる。

【００９３】可変圧縮比を制御して圧縮上死点付近の筒
内温度を制御する手段として、例えば、特開平１−１５
１７３４号公報に記載ような可変圧縮比機構を用いる例
もある。この可変圧縮比機構は、コネクティングロッド
に連結されたインナピストンと、このインナピストンの
外側に摺動可能に嵌合したアウタピストンとを備え、イ
ンナピストンに対してアウタピストンの高さを油圧制御
することにより、圧縮比を可変としている。

【００９４】この場合の制御は、図２の制御フローチャ
ートにおいて、要求吸気温度算出のステップＳ２８を変
更し、比熱比と目標温度から、例えばポリトロープ変化
により、要求される有効圧縮比を逆算するように変更す
ることで実現される。

【００９５】さらには、少量の補助付加的な燃料の燃焼
により、圧縮上死点付近での温度を上昇さて目標温度ま
たは目標温度範囲とすることもできる。即ち、図１の直
接燃料噴射弁１９を圧縮行程末期に作動させ、補助付加
的な燃料を噴射しその燃料を点火栓２０で着火燃焼させ
ることで、いわゆるディーゼル機関で言うパイロット噴
射的な効果により、シリンダ内ガス温度を上昇させるも
のである。主燃料はその前に噴射されている点が異な
る。

【００９６】この補助付加的な燃料量の算出は、図２の
制御フローチャートにおいて、ステップＳ３４の要求マ
イナスオーバラップ量の算出の代わりに、吸気温度、有
効圧縮比、及び比熱比から、圧縮上死点付近の圧縮温度
を算出し、該圧縮温度と目標温度あるいは目標温度範囲
の差異を熱量に換算し、要求される補助付加的な噴射燃
料量の算出を行うことで実現される。

【００９７】図８に、請求項１０に対応する、筒内作動
ガス温度の判断手段を有する実施形態の制御フローの一
例を示す。図８のＳ１０からＳ２６までは、図２と同等
である。Ｓ２０と同時に、目標筒内作動ガス温度Ｔ０を
設定するＳ３７が設けられる。目標筒内作動ガス温度
は、６２０℃である。Ｓ３８において、式（１）、
（２）、（３）により、筒内作動ガス温度の推定値Ｔ１
を算出する。Ｓ３９において、Ｔ１とＴ０の偏差Ｘ（Ｘ
＝Ｔ１−Ｔ０）を算出する。Ｓ４０でその偏差Ｘの絶対
値の大きさが所定値以上であるかどうかを判断する。所
定値としては例えば、５０℃が与えられる。もし、Ｘが
５０℃以下であり、筒内作動ガス温度が５７０℃〜６７
０℃の範囲にあると推定される場合は、そこで終了し、
マイナスオーバラップなどの制御手段はそのままなにも
変化させないことにする。もし、Ｘが５０℃以上あれ
ば、Ｓ４１において、上記偏差Ｘが所定値以下になるよ
うな、Ｔｃｓを算出する。

【００９８】これは、以下の式による

【数４】Ｔｃｓ＝（Ｔ１−Ｘ）／ε^ｎ−１ …（４）これは、じつは、Ｔ１−Ｘ＝Ｔ０であるので、

【数５】Ｔｃｓ＝Ｔ０／ε^ｎ−１ …（５）でも良い。つまり、偏差Ｘによらず、目標温度Ｔ０に基
づき、Ｔｃｓを算出してもよい。

【００９９】Ｓ４２で、このようなＴｃｓをあたえるマ
イナスオーバラップ量を、式（２）や式（１）を逆算し
て要求されるＥｒから、Ｖｅｖｃを求め、そのＶｅｖｃ
を与えるバルブタイミングを算出する。

【０１００】図９は、請求項１１に対応する、制御フロ
ーの一例を示す。図８のなかのＳ４２、Ｓ３６に該当す
る部分のみが変更されており、その変更部分のみを示し
ている。請求項１１によれば、マイナスオーバラップ量
の制御ではなく、過給圧力の制御を行う。目標のＴ０
は、図４から過給圧力によって変化するので、Ｔ１とＴ
０の偏差Ｘに対し、Ｘ分の温度だけ図４のＴＤＣ時点で
の筒内温度が変化する過給圧力を読み取り、算出する。
この際、Ｘ分の変化でなくとも、Ｘと５０の差異Ｙ（Ｘ
−５０）分の温度だけ、図４のＴＤＣ時点での筒内温度
が変化する過給圧力を読み取り、算出しても、効果は減
少するものの、かまわない。筒内作動ガス温度は、目標
温度範囲に入るからである。

【０１０１】図１０は、請求項１２に対応する実施形態
の筒内作動ガス温度制御フローの一例である。本実施形
態では、補助噴射燃料を噴射する。Ｔ１とＴ０の偏差Ｘ
に応じて、補助燃料噴射量を算出する。算出例として、
Ｘに作動ガスの質量と比熱を掛け合わせて、作動ガス温
度がＸ℃変化するための熱量Ｑ１を算出し、そのＱ１に
相当する発熱量を有する燃料量を、燃料の発熱量を用い
て算出する（Ｓ４１）。

【０１０２】図１１は、請求項１３に対応する実施形態
の筒内作動ガス温度制御フローの一例である。本実施形
態では、圧縮比を制御する。偏差Ｘにもとづき、そのＴ
ｃｓでも、上死点付近の温度が目標温度あるいは目標温
度範囲になるように、ポリトロープ指数、を用いて６式
により圧縮比εを逆算する。

【０１０３】

【数６】 εｔ＝（Ｔ０／Ｔｃｓ）^{１／ｎ−１} …（６）ここで、Ｔ０ではなく、Ｔ１がＴ０よりも高いＸがプラ
スの場合は、Ｔ０＝Ｔ０＋５０でも構わず、Ｔ１がＴ０
よりも低いＸがマイナスの場合は、Ｔ０＝Ｔ０−５０で
も構わない。こうすることで、最小限の圧縮比の変更
で、上死点付近の作動ガス温度が、目標作動ガス温度範
囲に入る。このεｔとなるように、圧縮比を制御す
る。

【０１０４】図１２に、請求項１５に対応するフローを
示す。Ｓ１０で水温を検出し、Ｓ１２で暖機完了と判断
されると、Ｓ１６でエンジン回転数と要求負荷を検出し
Ｓ１８にて自己着火燃焼運転領域かどうかを判断する。
自己着火運転領域ではないと判断されると、火花点火制
御になる。自己着火運転領域と判断されると、Ｓ４３に
て目標着火時期を設定し、Ｓ４４にて、実着火時期を検
出する。

【０１０５】実着火時期の検出手段の例としては、点火
プラグのイオン電流の増加する時期や、筒内圧力検知手
段による筒内圧力の上昇開始する時期、あるいは、クラ
ンク角度の角速度の微分値が増加する時期により実着火
時期を検出する手段がある。

【０１０６】Ｓ４５にて、実着火時期と目標着火時期が
異なっているかどうかを判断し、異なっていなければそ
のまま着火時期制御としてはなにもせず、リターンす
る。もし異なっていれば、空燃比をＳ４６にて算出し、
目標の着火時期となるような過給圧力を算出する。

【０１０７】具体的な算出手法としては、図６に示す圧
力と着火おくれの関係から、実着火時期と目標着火時期
との偏差Ｙを算出してそのＹの分だけ着火遅れが動く圧
力差を、上死点付近の圧力の予測値を圧縮開始の温度と
圧力とからポリトロープ指数を使った断熱圧縮で求めた
現在の圧力付近の、圧力と着火遅れの比例定数から、目
標の着火遅れの変化分が得られる圧力変化分△Ｐを求め
る。この△Ｐを、現在の過給圧力に対して加えて、Ｓ４
７に示す目標過給圧力を算出する。

【０１０８】一方、Ｓ３７以降、図８と同じフローによ
り、筒内作動ガス温度が目標値あるいは目標温度範囲に
なるように、Ｓ４１において、過給圧力の補正分が計算
される。これは、偏差Ｘに相当する温度差をもたらす所
期の圧力の変化分をポリトロープ指数を用いた断熱圧縮
計算より求める。Ｓ４８では、このようにＳ４７で求め
た着火時期要求からの圧力の目標値と、温度要求からの
圧力要求とを比較し、異なっている場合は、Ｓ４７から
の着火時期要求からの圧力値をＳ４９において、最終的
な目標圧力値にする。

【０１０９】このように、着火時期からの補正値を優先
する理由は、着火時期のほうが燃焼性能に与える影響が
大きいためである。着火時期が早くなると多少作動ガス
温度により変動があってもノッキングを起こしやすくな
り、運転者に不快感を与えたり振動が大きくなったりす
る。又逆に着火時期が遅くなると多少作動ガス温度によ
り変動があっても、失火しやすくなり排気中の未燃ＨＣ
が増加したりエンジンの運転が不安定になるためであ
る。

【０１１０】本実施形態は過給機や過給圧力制御手段が
必要となることと、応答速度がサイクル毎に確実に応答
する程度には速くない好ましくない特性があるものの、
圧力で自己着火を制御できるので、より確実に制御が可
能となる。

【０１１１】なお、この図１２に示した実施形態は、筒
内作動ガス温度の制御手段と、着火時期制御手段とを、
過給圧力という同じ手段とした場合の例である。このよ
うに、もし、両者を同じ制御手段とすると、着火時期制
御手段が優先される事になり、必ずしも筒内作動ガス温
度が目標温度あるいは目標温度範囲に入らない可能性が
否めない。従って、両者は、別々の制御手段で構成する
方が、好ましく、より正確な着火時期制御が行える利点
がある。

【０１１２】図１３に、請求項１６に対応する制御フロ
ーを示す。筒内作動ガス温度制御は、図８に示したよう
なマイナスオーバラップ量制御手段で行い、着火時期制
御は、補助燃料噴射時期の制御で行う例である。従っ
て、図１２と異なり、両者の制御手段が異なる。Ｓ１０
で水温を検出し、Ｓ１２で暖機完了と判断されると、Ｓ
１６でエンジン回転数と要求負荷を検出し、Ｓ１８にて
自己着火燃焼運転領域かどうかを判断する。自己着火運
転領域ではないと判断されると、火花点火制御になる。

【０１１３】自己着火運転領域と判断されると、Ｓ４３
にて目標着火時期を設定し、Ｓ４４にて、実着火時期を
検出する。実着火時期の検出手段の例としては、点火プ
ラグのイオン電流の増加する時期や、筒内圧力検知手段
による筒内圧力の上昇開始する時期、あるいは、クラン
ク角度の角速度の微分値が増加する時期により実着火時
期を検出する手段がある。

【０１１４】Ｓ５７において、実の着火時期（ＡＴＤＣ
単位）と目標の着火時期（ＡＴＤＣ単位）の偏差Ｙ（ク
ランク角度単位）を算出し、Ｓ５８にてＹの絶対値が所
定の値よりも小さければ、着火時期に関する制御はその
ままの値を保つ事としてそのままリターンする。この場
合の所定値の例としては、２°クランク角度を用いる。
もしＹの絶対値が所定値よりも大きい場合は、Ｓ５９ヘ
進んで、絶対値ではなく正負の区別をつけたＹのＡＴＤ
Ｃの単位での値をその時の噴射時期の指示値ＩＮＪ（Ａ
ＴＤＣ単位）に加えて、目標補助燃料噴射時期ＩＮＪを
ＩＮＪ＝ＩＮＪ＋Ｙとして算出し、Ｓ６５において補助
燃料噴射時期制御が行われる。

【０１１５】一方、Ｓ１８にて自己着火領域と判断され
た場合は、Ｓ３７以降、図８と同じフローにより、着火
時期制御とは独立に、筒内作動ガス温度制御をマイナス
オーバラップ量制御により行う。

【０１１６】図１４に、参考のため、図１３に示した着
火時期を補助燃料噴射時期の制御で行う場合において、
筒内作動ガス温度制御を補助燃料の燃料噴射量で行う場
合のフローの例を示す。図１３と異なるのは、筒内作動
ガス温度制御手段が、補助燃料量制御となり、偏差Ｘに
応じて補助燃料量の補正量△Ｑが、Ｘに対して図１０と
同様なフローで算出制御される点である。補助燃料の噴
射量と噴射時期は独立で制御できる。

【０１１７】図１５に、請求項１７に対応する制御フロ
ーを示す。温度制御はマイナスオーバラップ量で制御
し、着火時期は火花点火で制御する実施形態である。Ｓ
５１において目標の着火時期と実の着火時期の偏差Ｙを
算出するところまでは、図１４と同等である。このＹが
所定値、たとえば２°クランクアングルよりも大きい場
合は、Ｓ５３で、その偏差Ｙをその時の火花点火時期指
示値ＩＧに加えて、新たな目標火花点火時期ＩＧとす
る。一方、マイナスオーバラップ量制御による筒内作動
ガス温度制御は、図１３や図８と同等である。このよう
に、両者の制御は独立で行われ、それぞれが目標値にな
るので、外乱があっても着火時期が所定の時期に正確に
確実にすることができる。

【０１１８】本実施形態は、簡便な手法で着火時期の制
御が出来る利点があるが、点火プラグによるイオンやラ
ジカルの注入では効果が十分大きくなく、広範囲な空燃
比や運転領域で確実に着火時期を制御するには、大きな
エネルギーが必要となる。この場合、図１３や図１４に
示したような補助燃料の噴射を併用すると、大きなエネ
ルギーが着火のために発生することになり、確実な着火
時期制御が行われる。尚、請求項１４ないし請求項１７
に対応する制御手段の構成の一例を図１６のブロック図
に示す。

【０１１９】この制御手段は、機関回転数及び要求負荷
に基づいて運転状態を検出する運転状態検出手段３０
と、運転状態検出手段３０が自己着火燃焼運転領域と判
定したとき、圧縮上死点付近の筒内作動ガスの目標温度
を設定する目標筒内作動ガス温度設定手段３１と、筒内
作動ガス温度が圧縮上死点付近で目標温度からどの程度
乖離しているかを判断する筒内作動ガス温度判断手段３
２と、筒内作動ガス温度判断手段３２の判断に基づいて
筒内作動ガスの温度を制御する筒内ガス温度制御手段３
３と、運転状態検出手段３０が自己着火燃焼運転領域と
判定したとき、目標着火時期を設定する目標着火時期設
定手段３４と、目標着火時期となるように自己着火時期
を制御する着火時期制御手段３５とを備えている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧縮自己着火式内燃機関の実施形
態の構成を示すシステム構成図である。

【図２】実施形態の動作を説明する制御フローチャート
である。

【図３】火花点火領域と自己着火領域の一例を示す運転
領域図である。

【図４】過給圧力とエンジン回転数による目標温度ある
いは目標温度範囲の一例を示すグラフである。

【図５】燃料の種類と目標温度、あるいは目標温度範囲
の一例を示すグラフである。

【図６】ガソリン混合気の温度と圧力による着火遅れ時
間およびその負の温度係数領域を示すグラフである。

【図７】ガソリン混合気の圧縮上死点での筒内温度と着
火時期の関係の一例を示すグラフである。

【図８】請求項１０に対応する実施形態の制御フローチ
ャートである。

【図９】請求項１１に対応する実施形態の制御フローチ
ャートである。

【図１０】請求項１２に対応する実施形態の制御フロー
チャートである。

【図１１】請求項１３に対応する実施形態の制御フロー
チャートである。

【図１２】請求項１５に対応する実施形態の制御フロー
チャートである。

【図１３】請求項１６に対応する実施形態の制御フロー
チャートである。

【図１４】請求項１６に対応する実施形態の制御フロー
チャートである。

【図１５】請求項１７に対応する実施形態の制御フロー
チャートである。

【図１６】請求項１４〜請求項１７に対応する実施形態
の制御ブロック図である。

【符号の説明】

１シリンダブロック２ピストン３シリンダヘッド４燃焼室５吸気ポート６吸気弁７排気ポート８排気弁９吸気カム１０排気弁１１、１２開閉時期可変手段１３吸気マニホルド１４過給機１５スロットルバルブ１６、１７開度可変手段１９燃料噴射弁２０点火プラグ２３燃料ポンプ２４バイパス通路２５過給機バイパス弁２６吸気圧力センサ２７吸気温度センサ２８排気温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 15/02 Ｆ０２Ｄ 15/02 Ｂ 23/02 23/02 Ｍ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｈ３０１Ｊ３０１Ｒ３０１Ｓ３０１Ｚ (72)発明者青地英治神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G023 AA00 AA02 AA03 AA06 AB06 AC04 AD00 AD03 AD12 AF03 AG05 3G084 BA07 BA13 BA15 BA22 BA23 DA02 DA10 DA38 FA02 FA07 FA10 FA11 FA12 FA20 FA27 FA33 FA38 3G092 AA00 AA01 AA06 AA11 AA12 AA18 AB02 DA08 DA12 DB02 DD05 FA15 FA16 FA24 HA01Z HA04Z HA05Z HA15Z HB03Z HD01Z HE01Z HE03Z HE08Z HF08Z 3G301 HA00 HA01 HA04 HA11 HA19 HA24 JA02 JA04 JA21 JA22 JA23 LA00 LA07 LB04 MA11 MA18 PA01Z PA07Z PA10Z PA16Z PB08Z PD11Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮上死点付近の筒内作動ガス温度を、
自己着火時期が温度に対して感度が鈍くなる目標温度あ
るいは目標温度範囲となるように制御する筒内温度制御
手段を備えたことを特徴とする圧縮自己着火式内燃機
関。
【請求項２】圧縮上死点付近の筒内作動ガス温度が、
自己着火時期が温度に対して感度が鈍くなる目標温度あ
るいは目標温度範囲であるかどうかを判断する筒内温度
判断手段と、該筒内温度判断手段の判断結果に基づい
て、圧縮上死点付近における筒内作動ガス温度を目標温
度または目標温度範囲に制御する筒内温度制御手段と、を備えたことを特徴とする圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項３】前記目標温度範囲は、５７０℃から６７
０℃までの範囲であることを特徴とする請求項１または
請求項２記載の圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項４】前記目標温度は、６２０℃であることを
特徴とする請求項１または請求項２記載の圧縮自己着火
式内燃機関。
【請求項５】前記目標温度あるいは前記目標温度範囲
は、内燃機関の回転速度の関数で与えられるか、補正さ
れることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれ
か１項記載の圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項６】前記目標温度あるいは目標温度範囲は、
内燃機関の負荷、ないしは筒内作動ガスの空燃比ないし
は新気とＥＧＲガスと燃料により決まる燃料混合気濃度
により補正されることを特徴とする請求項１ないし請求
項５のいずれか１項記載の圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項７】前記目標温度あるいは前記目標温度範囲
は、使用する燃料の種類により、補正されることを特徴
とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の圧
縮自己着火式内燃機関。
【請求項８】前記目標温度あるいは前記目標温度範囲
は、吸気圧力の関数で与えられるか補正されることを特
徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の
圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項９】吸気温度を検出する吸気温度検出手段を
備え、前記筒内温度判断手段は該吸気温度検出手段によ
り検出された温度に基づいて、圧縮上死点付近における
筒内作動ガス温度が前記目標温度あるいは前記目標温度
範囲内にあるかどうかを判断することを特徴とする請求
項２ないし請求項８のいずれか１項記載の圧縮自己着火
式内燃機関。
【請求項１０】吸気弁の開時期、あるいは、排気弁の
閉時期を可変制御できる可変動弁機構を備え、前記筒内温度制御手段は、該可変動弁機構を介して吸気
上死点付近のマイナスオーバラップ量を制御することに
より、前記目標温度あるいは前記目標温度範囲となるよ
うに制御することを特徴とする請求項１ないし請求項９
のいずれか１項記載の圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項１１】過給機および過給圧力調整機構を備
え、前記筒内温度制御手段は、該過給圧力調整機構を介して
過給圧力を制御することにより、前記目標温度あるいは
前記目標温度範囲となるように制御することを特徴とす
る請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載の圧縮自
己着火式内燃機関。
【請求項１２】燃料を直接筒内に噴射する燃料噴射装
置を備え、前記筒内温度制御手段は、前記筒内温度判断手段の判断
結果に従って補助的な燃料噴射量を計算し、この補助的
な燃料噴射を行って前記目標温度あるいは前記目標温度
範囲となるように制御することを特徴とする請求項２な
いし請求項９のいずれか１項記載の圧縮自己着火式内燃
機関。
【請求項１３】圧縮比を可変にする可変圧縮機構を備
え、前記筒内温度制御手段は、該可変圧縮機構を介して圧縮
比を制御することにより、前記目標温度あるいは前記目
標温度範囲となるように制御することを特徴とする請求
項１ないし請求項９のいずれか１項記載の圧縮自己着火
式内燃機関。
【請求項１４】自己着火の目標着火時期を算出する目
標着火時期算出手段と、自己着火時期を制御する着火時
期制御手段とを備え、前記目標着火時期の筒内作動ガス
温度を、目標値あるいは目標温度範囲になるよう制御す
ることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれ
か１項記載の圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項１５】過給機と過給圧力制御手段とを備え、前記着火時期制御手段は、該過給圧力制御手段を介して
過給圧を制御することにより着火時期を制御することを
特徴とする請求項１４に記載の圧縮自己着火式内燃機
関。
【請求項１６】燃料を直接筒内に噴射する燃料噴射装
置を備え、前記着火制御手段は、該燃料噴射装置の噴射時期を制御
することにより着火時期を制御することを特徴とする請
求項１４または請求項１５記載の圧縮自己着火式内燃機
関。
【請求項１７】燃焼室に臨む点火栓を備え、前記着火時期制御手段は、点火時期を制御することによ
り着火時期を制御することを特徴とする請求項１４ない
し請求項１６のいずれか１項記載の圧縮自己着火式内燃
機関。