JP2000314318A

JP2000314318A - 内燃機関の燃焼制御装置

Info

Publication number: JP2000314318A
Application number: JP11124564A
Authority: JP
Inventors: 幸大 ▲吉▼沢; Yukihiro Yoshizawa; Takeshi Taniyama; 剛谷山; Akihiro Sakakida; 明宏榊田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮自己着火燃焼による運転範囲を高負荷側
及び低負荷側に拡大することのできる内燃機関の燃焼制
御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ１はアクセル開度信号及びクラン
ク角センサ信号に基づいて要求負荷Ｔ及び機関回転数Ｎ
を算出し、これに基づいて燃焼パターン判定部２により
火花点火燃焼か自己着火燃焼かを判定する。自己着火燃
焼と判定したとき、自己着火燃焼制御部４は、吸気、圧
縮、膨張、及び排気の各行程からなる第１の４行程サイ
クル運転と、吸気圧縮、膨張、圧縮、及び膨張排気の各
行程からなる第２の４行程サイクル運転とを選択し、サ
イクル切換制御部５は可変バルブタイミング機構１９を
制御して第１又は第２の４行程サイクルのための吸排気
弁タイミングを実現する。第２の４行程サイクルで１回
目の燃焼を火花点火燃焼とし２回目の燃焼を自己着火燃
焼とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料直噴装置と可
変動弁装置とを備えた内燃機関の燃焼制御装置に係り、
特に、運転条件に応じて１サイクル当たりの行程数及び
燃焼回数を変化させるとともに火花点火燃焼運転と圧縮
自己着火運転とを切り換える内燃機関の燃焼制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンの熱効率を改善するた
めに、混合気をリーン化することでポンプ損失を低減す
ると共に作動ガスの比熱比を大きくして理論熱効率を向
上する手法が知られている。しかしながら、従来の火花
点火エンジンでは空燃比をリーンにすると燃焼期間が長
期化して、燃焼安定度が悪化する。このため、空燃比の
リーン化には限界がある。

【０００３】このような燃焼安定度の悪化を避けながら
空燃比をリーン化する従来技術として、特開平７−７１
２７９号公報にあるように予混合圧縮自己着火燃焼を起
こさせる２行程サイクルエンジンが開示されている。予
混合圧縮自己着火燃焼では、燃焼室内の複数の位置から
燃焼反応が起こるため、空燃比がリーン化した場合にお
いても火花点火に比べると燃焼期間が長期化せずに、よ
りリーンな空燃比でも安定した燃焼が可能となる。また
空燃比がリーンのため燃焼温度が低下し、ＮＯｘも大幅
に低減できる。

【０００４】また第２の従来例として特開平１０−２５
２５１１号公報には、ポート噴射の６行程サイクル運転
機関が開示されている。第２の従来例では機関始動後に
不完全燃焼が起こった場合、通常の４行程サイクル運転
から、圧縮行程及び膨脹（燃焼）行程の対が２回連続し
て繰り返される６行程サイクル運転に切り換えている。

【０００５】さらに、第３の従来例としては、特開平５
−２４００４９号公報には、開閉可能な空気室弁により
燃焼室に連通可能な空気室を備えた直噴式の６行程サイ
クル運転機関が開示されている。第３の従来例では、第
１吸気行程、第１圧縮行程、第２吸気行程、第２圧縮行
程、膨張（燃焼）行程、排気行程からなる６行程サイク
ル運転が示されている。

【０００６】この６行程サイクルの第１圧縮行程は、高
温、高圧に圧縮された空気を開閉可能な空気室弁を備え
た空気室に一時的に貯留するためのものであり、第２吸
気行程で燃焼室内の空気を補充し、第２圧縮行程により
高温、高圧となった燃焼室に軽油を噴射して燃焼させ、
膨張行程中に空気室に貯留された高圧の空気を噴出させ
て燃焼室内を攪拌することにより、燃焼を促進するもの
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来例では通常の２行程サイクルエンジン構成としてい
るためガス交換を制御する吸気バルブおよび排気バルブ
がなく、未燃焼ガスの吹き抜けが発生し燃費が悪化して
いた。また、ガス交換が２行程サイクル中に１回となっ
ているため、未燃ＨＣの排出によりエミッションが悪化
する可能性がある。また、膨張行程はガス交換を行う必
要性から後半に排気を行う膨張排気行程となるので、燃
焼ガスの膨張から十分仕事をとりだすことができないた
めに、高負荷運転が困難であるという問題点があった。

【０００８】一方、自己着火燃焼は空燃比の影響を強く
受ける。例えば、高負荷運転を考えて空燃比が濃くした
場合には、燃焼反応を起こす燃料量が増加し、燃焼が激
しくなりノッキングを起こす。従って、所定のレベル以
下にノッキングを抑制するために筒内に送り込める燃料
量が制限される。このため、燃焼回数が２回転に１回の
通常の４行程サイクルエンジンでは、高負荷での自己着
火燃焼による運転が困難であるという問題点があった。

【０００９】また第２の従来技術では、４行程サイクル
から６行程サイクルに切り換えることができるが、燃料
噴射がポート噴射であるため、２回目の燃焼サイクルで
は新たな燃料を送り込むことができない。従って、不完
全燃焼発生時のみに未燃の燃料により２回目の燃焼を実
現することになる。このため負荷を向上させることが困
難であるという問題点があった。

【００１０】また第３の従来技術では、６行程サイクル
中のピストン下降行程は、第１及び第２の吸気行程と膨
張行程となっているので、燃焼回数は膨張行程の１回の
みとなり、燃焼ガスから仕事に十分に取り出すことがで
きず、負荷を向上させることが困難であるという問題点
があった。

【００１１】さらに、圧縮自己着火燃焼を成立させるた
めには、圧縮行程において、圧力および温度を高める必
要があり、高圧縮比化が必要となるが、出力が要求され
る全負荷運転領域との両立性を考えた場合にはノッキン
グの抑制のため圧縮比をある程度下げる必要性があっ
た。しかしながら、圧縮比を下げた場合においては自己
着火燃焼が成立する負荷範囲が狭くなるという問題点が
あった。

【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みたもので、そ
の目的は、ノッキング及び燃焼不安定を回避しつつ、圧
縮自己着火燃焼による運転範囲を高負荷側及び低負荷側
に拡大することのできる内燃機関の燃焼制御装置を提供
することである。

【００１３】また本発明の目的は、燃焼回数に対するガ
ス交換回数を少なくすることによって、燃費、エミッシ
ョンを改善し、熱効率が高くクリーンな内燃機関を提供
することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、上記課題を解決するため、筒内に直接燃料を噴射す
る燃料直噴装置と吸排気弁の開閉時期を変更可能な可変
動弁装置とを備え、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及
び排気行程からなる第１の４行程サイクルと、吸気圧縮
行程、膨張行程、圧縮行程、及び膨張排気行程からなり
４行程サイクル中に２回の燃焼を行う第２の４行程サイ
クルとを切換可能な内燃機関において、前記第２の４行
程サイクル中の１回目の燃焼を火花点火燃焼として、２
回目の燃焼を圧縮自己着火燃焼とすることを要旨とする
内燃機関の燃焼制御装置である。

【００１５】請求項２記載の本発明は、上記課題を解決
するため、請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置にお
いて、前記第２の４行程サイクル運転時に、吸気圧縮行
程の終了までに筒内に吸入された空気量に対する前記２
回の燃焼用の燃料噴射量の合計が理論空燃比となること
を要旨とする。

【００１６】請求項３記載の本発明は、上記課題を解決
するため、請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置にお
いて、前記第２の４行程サイクル運転時に、吸気圧縮行
程の終了までに筒内に吸入された空気量に対する前記２
回の燃焼用の燃料噴射量の合計が成層空燃比となること
を要旨とする。

【００１７】請求項４記載の本発明は、上記課題を解決
するため、筒内に直接燃料を噴射する燃料直噴装置と吸
排気弁の開閉時期を変更可能な可変動弁装置とを備え、
運転条件に応じてサイクル当たりの行程数を変更可能な
内燃機関において、６行程以上で構成されたサイクル中
に１回の吸排気弁の開閉によるガス交換と複数回の燃焼
を行うとともに、前記複数回の燃焼の間で火花点火燃焼
の回数と圧縮自己着火燃焼の回数とを変化させることを
要旨とする内燃機関の燃焼制御装置である。

【００１８】請求項５記載の本発明は、上記課題を解決
するため、請求項４記載の内燃機関の燃焼制御装置にお
いて、前記複数回の燃焼を行う際に、１回目の燃焼を火
花点火燃焼とし、２回目以降の燃焼を圧縮自己着火燃焼
とすることを要旨とする。

【００１９】請求項６記載の本発明は、上記課題を解決
するため、請求項４または請求項５記載の内燃機関の燃
焼制御装置において、圧縮上死点付近の筒内圧力を予測
する筒内圧力予測手段と、圧縮上死点付近の筒内温度を
予測する筒内温度予測手段と、これら予測手段による筒
内圧力予測値及び筒内温度予測値に基づいて圧縮自己着
火条件が成立するか成立しないかを判断する判断手段と
をさらに備え、この判断結果に基づいて圧縮自己着火条
件が成立しないときは火花点火燃焼とし、圧縮自己着火
条件が成立するときは圧縮自己着火燃焼とすることを要
旨とする。

【００２０】請求項７記載の本発明は、上記課題を解決
するため、請求項４ないし請求項６のいずれか１項記載
の内燃機関の燃焼制御装置において、前記サイクル当た
り１回のガス交換後の筒内の空気量に対する前記複数回
の燃焼のための燃料噴射量の合計を理論空燃比としたこ
とを要旨とする。

【００２１】請求項８記載の本発明は、上記課題を解決
するため、請求項４ないし請求項６のいずれか１項記載
の内燃機関の燃焼制御装置前記サイクル当たり１回のガ
ス交換後の筒内の空気量に対する前記複数回の燃焼のた
めの燃料噴射量の合計を成層空燃比としたことを要旨と
する。

【００２２】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、筒内に
直接燃料を噴射する燃料直噴装置と吸排気弁の開閉時期
を変更可能な可変動弁装置とを備え、吸気行程、圧縮行
程、膨張行程、及び排気行程からなる第１の４行程サイ
クルと、吸気圧縮行程、膨張行程、圧縮行程、及び膨張
排気行程からなり４行程サイクル中に２回の燃焼を行う
第２の４行程サイクルとを切換可能な内燃機関におい
て、前記第２の４行程サイクル中の１回目の燃焼を火花
点火燃焼として、２回目の燃焼を圧縮自己着火燃焼とす
ることにより、通常の４行程サイクルエンジンに対して
は、エンジン回転当たりの燃焼回数を２倍に増加するこ
とができるため、より高負荷域においての圧縮自己着火
運転すなわち高効率、クリーンな運転が可能となり、燃
費、エミッションが改善できる。

【００２３】また通常の２行程サイクルエンジンに対し
ては燃焼回数に対するガス交換回数を１／２に減らすこ
とができるため、燃費、エミッションを改善することが
できる。また、１回目の燃焼を火花点火燃焼とし、この
燃焼過程で発生する筒内圧力、温度上昇を利用して２回
目に圧縮自己着火燃焼を行っているため、従来より低圧
縮比での自己着火燃焼が可能となり、ノッキングを抑制
しつつ従来より高負荷側へ圧縮自己着火燃焼の範囲を拡
大することができる。

【００２４】請求項２記載の本発明によれば、請求項１
記載の発明の効果に加えて、前記第２の４行程サイクル
運転時に、吸気圧縮行程の終了までに筒内に吸入された
空気量に対する前記２回の燃焼用の燃料噴射量の合計が
理論空燃比とすることにより、内燃機関より排出される
ガスの空燃比が常に理論空燃比となるため、エミッショ
ンの浄化率の極めて高い三元触媒が活用できるようにな
り、エミッションを悪化することなく、高効率な運転が
可能となる。

【００２５】請求項３記載の本発明によれば、請求項１
記載の発明の効果に加えて、前記第２の４行程サイクル
運転時に、吸気圧縮行程の終了までに筒内に吸入された
空気量に対する前記２回の燃焼用の燃料噴射量の合計を
成層空燃比とすることにより、燃費をさらに改善するこ
とができる。

【００２６】請求項４記載の本発明によれば、筒内に直
接燃料を噴射する燃料直噴装置と吸排気弁の開閉時期を
変更可能な可変動弁装置とを備え、運転条件に応じてサ
イクル当たりの行程数を変更可能な内燃機関において、
６行程以上で構成されたサイクル中に１回の吸排気弁の
開閉によるガス交換と複数回の燃焼を行うとともに、前
記複数回の燃焼の間で火花点火燃焼の回数と圧縮自己着
火燃焼の回数とを変化させることにより、より低圧縮比
での自己着火燃焼が可能となる。

【００２７】請求項５記載の本発明によれば、請求項４
記載の発明の効果に加えて、前記複数回の燃焼を行う際
に、１回目の燃焼を火花点火燃焼とし、２回目以降の燃
焼を圧縮自己着火燃焼とすることにより、１回目の燃焼
である火花点火燃焼過程で発生する筒内圧力及び温度上
昇を利用して２回目以降の圧縮自己着火条件を容易に形
成することができ、より低圧縮比での自己着火燃焼が可
能となる。

【００２８】請求項６記載の本発明によれば、請求項４
または請求項５記載の発明の効果に加えて、圧縮上死点
付近の筒内圧力を予測する筒内圧力予測手段と、圧縮上
死点付近の筒内温度を予測する筒内温度予測手段と、こ
れら予測手段による筒内圧力予測値及び筒内温度予測値
に基づいて圧縮自己着火条件が成立するか成立しないか
を判断する判断手段とをさらに備え、この判断結果に基
づいて圧縮自己着火条件が成立しないときは火花点火燃
焼とし、圧縮自己着火条件が成立するときは圧縮自己着
火燃焼とすることにより、安定して圧縮自己着火燃焼が
可能となり、運転性を悪化させることなく、高効率、ク
リーンな運転が可能となる。

【００２９】請求項７記載の本発明によれば、請求項４
ないし請求項６の発明の効果に加えて、前記サイクル当
たり１回のガス交換後の筒内の空気量に対する前記複数
回の燃焼のための燃料噴射量の合計を理論空燃比とした
ことにより、内燃機関より排出されるガスの空燃比が常
に理論空燃比となるため、エミッションの浄化率の極め
て高い三元触媒が活用できるようになり、エミッション
を悪化することなく、高効率な運転が可能となる。

【００３０】請求項８記載の本発明によれば、請求項４
ないし請求項６のいずれか１項記載の発明の効果に加え
て、前記サイクル当たり１回のガス交換後の筒内の空気
量に対する前記複数回の燃焼のための燃料噴射量の合計
を成層空燃比としたことにより、燃費をさらに改善する
ことができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。図１は本発明に係る内燃機
関の燃焼制御装置をガソリンエンジンに適用した第１の
実施の形態の構成を示すシステム構成図である。

【００３２】本実施形態においては、運転条件に応じて
通常の火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼とを切換可能と
なっている。さらに圧縮自己着火燃焼においては、吸気
行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程からなる第１
の４行程サイクル運転（通常の４行程サイクル）と、吸
気圧縮行程、膨張行程、圧縮行程、及び膨張排気行程か
らなり４行程サイクル中に２回の燃焼を行う第２の４行
程サイクル運転とを切り換え可能とするとともに、第２
の４行程サイクルにおいて、１回目の燃焼を火花点火燃
焼とし、２回目の燃焼を圧縮自己着火燃焼していること
が特徴である。

【００３３】図１中のエンジン本体１０は、吸気バルブ
１１と、排気バルブ１２と、ピストン１３と、クランク
角センサ１５と、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴
射装置１７と、点火プラグ１８と、吸排気バルブ１１及
び１２の開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミ
ング機構１９とを備えて構成されている。吸気系は吸入
空気量センサ１４を有している。

【００３４】このエンジン本体１０を制御する電子制御
装置（以下、ＥＣＵと略す）１は、運転条件に応じて圧
縮自己着火燃焼と火花点火燃焼のいずれの燃焼方式で運
転を行うかを判定する燃焼パターン判定部２、火花点火
燃焼運転時の燃焼パラメータ制御する火花点火燃焼制御
部３、圧縮自己着火燃焼運転時の燃焼制御パラメータを
制御するとともに、圧縮自己着火燃焼運転を第１の４行
程サイクル運転で行うか、第２の４行程サイクル運転で
行うかを判定する自己着火燃焼制御部４、自己着火燃焼
制御部４の判定に従って第１又は第２の４行程サイクル
運転となるように、吸排気弁の開閉時期を変更したり、
燃料噴射量及び燃料噴射タイミングを変更するサイクル
切換制御部５を備えている。

【００３５】さらにサイクル切換制御部５は、第２の４
行程サイクル運転を行う際に、各サイクル毎の燃焼回数
を認識し、サイクル中の筒内換気後の１回目の燃焼の際
に、点火プラグ１８から火花を飛ばせて火花点火燃焼と
するように制御する。２回目の燃焼は、１回目の燃焼に
より筒内温度及び筒内圧力が上昇しているので、火花点
火を行わずとも容易に圧縮自己着火燃焼とすることがで
きる。

【００３６】尚、ＥＣＵ１の構成要素である燃焼パター
ン判定部２、火花点火燃焼制御部３、自己着火燃焼制御
部４、サイクル切換制御部５は、ハードワイヤードの論
理回路で構成することもできるが、本実施の形態では、
マイクロコンピュータのプログラムとして実現されてい
る。

【００３７】またＥＣＵ１は、吸入空気量センサ１４が
検出した吸入空気量信号、クランク角センサ１５が検出
したエンジン回転数信号、及びアクセル開度センサ（図
示せず）が検出したアクセル開度信号（負荷）に基づい
て、運転条件を判定し、燃料噴射量、点火時期を算出す
る。そして、この算出結果に基づき、燃料噴射装置１
７、点火プラグ１８に信号を送る。

【００３８】また、圧縮自己着火燃焼の場合、運転条件
に応じて、第１の４行程サイクルと第２の４行程サイク
ルとを切り換えて、サイクル当たりの燃焼回数を変更す
る際には、可変バルブタイミング機構１９に信号を送
り、バルブ開閉タイミングを切り換えるとともに、燃料
噴射装置１７に送る信号によりサイクル当たりの燃料噴
射回数を変更することで燃焼回数を変更している。

【００３９】このような構成のもと、本発明では、図２
に示すような、中低負荷及び中回転数以下の特定の運転
条件において圧縮自己着火燃焼を行い、高負荷または高
回転数域において火花点火燃焼を行う。

【００４０】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。図３は、空燃比に対する自己着火燃焼が成立する範
囲を示すものである。空燃比をリーンにしていくと燃焼
安定度が悪化し、機関のトルク変動が大きくなる。この
ため、内燃機関としての設計値、又はこの内燃機関を搭
載した車両の性格等として許容できる安定度が安定度限
界値Ｓｔｈとなる空燃比ＡＦＬがリーン限界となる。

【００４１】一方、空燃比をリッチにしていくと、ノッ
キング強度が増大する。これによりノッキング限界Ｎｔ
ｈにおける空燃比ＡＦＲがリッチ限界となる。従って、
安定度限界空燃比ＡＦＬとノッキング限界空燃比ＡＦＲ
で囲まれる空燃比領域が自己着火燃焼成立範囲となる。
このように、自己着火は限られた空燃比範囲でしか成立
しない。尚、ここではガスと燃料の割合を表する指標と
して空燃比Ａ／Ｆを例に説明した。残留ガスあるいはＥ
ＧＲガスが含まれる場合についても同様の傾向を示し、
この際には横軸は新気と既燃ガスを合わせたトータルの
ガス量と燃料の割合Ｇ／Ｆとなる。

【００４２】図４は、通常の４サイクルエンジンの４行
程サイクルの動作説明図である。これは、本発明におけ
る第１の４行程サイクルと同じであり、（ａ）吸気行
程、（ｂ）圧縮行程、（ｃ）膨張行程および（ｄ）排気
行程からなり、エンジン２回転に対して燃焼回数は１回
である。

【００４３】図５は、通常の４行程サイクル運転、即ち
本実施形態の第１の４行程サイクル運転におけるエンジ
ン回転数及び負荷に対する自己着火燃焼領域を示す図で
ある。図５から明らかなように、エンジン回転数が中回
転以下かつ低負荷の領域において、圧縮自己着火燃焼を
行うことができる。

【００４４】前述したように圧縮自己着火燃焼ではノッ
キングの発生を防ぐため、筒内に送り込める燃料量が制
限される。従って、エンジン２回転に対して燃焼回数が
１回の４行程サイクルエンジンでは、仕事を取り出せる
機会が少ないため負荷を増大することができない。この
ため高負荷域での自己着火燃焼による運転が困難であ
る。

【００４５】図６は、２サイクルエンジンの２行程サイ
クルの動作説明図である。２行程サイクルは、（ａ）吸
気圧縮行程、（ｂ）膨張排気行程からなり、エンジン１
回転に対して燃焼回数は１回である。図６に示すよう
に、膨張行程の途中から排気弁が開き、ガス交換が開始
される。このため膨張行程中で十分に仕事を取り出すこ
とができない。また未燃焼の燃料が排出されるため効率
が低下する。よって、負荷を十分に向上させることがで
きない。

【００４６】図７は、２行程サイクル運転におけるエン
ジン回転数及び負荷に対する圧縮自己着火燃焼領域を示
す図である。図７から明らかなように、４行程サイクル
運転よりは負荷を向上できるものの、燃焼回数が２倍に
なっているにもかかわらず、負荷を２倍にすることはで
きない。

【００４７】図８は、本実施の形態における第２の４行
程サイクルの動作説明図である。第２の４行程サイクル
は、（ａ）吸気圧縮行程、（ｂ）膨張行程、（ｃ）圧縮
行程および（ｄ）膨張排気行程からなる。そして、吸気
圧縮行程における吸気弁閉弁後に１回目の燃料噴射、火
花点火した後、膨張行程で１回目の燃焼、圧縮行程で２
回目の燃料噴射、膨張排気行程で圧縮自己着火による２
回目の燃焼を行うので、サイクル当たりの燃焼回数は２
回となる。言い換えれば、燃焼回数はエンジン１回転当
たり１回であり、２行程サイクルエンジンと同じであ
る。またガス交換はエンジン２回転に１回であり、図４
に示した通常の４行程サイクルエンジンと同じである。

【００４８】図９は、本実施形態の４行程サイクル中の
筒内の成分割合を模式的に示す。この例では１回目の火
花点火燃焼で筒内の空燃比を均質とした均質燃焼として
いる。これはＮＯｘの増加を抑えるためである。この時
には空燃比は火花点火燃焼のリーン限界空燃比となるも
のの、空燃比を約３０以上で燃焼することができればガ
ス交換２回なしに２回連続して燃焼することができる。
すなわち１回目の燃焼が終了した膨脹行程においては、
既燃ガスが存在するものの空燃比が極めてリーンのため
空気が十分残っている。従ってガス交換をしなくとも２
回目の燃焼が可能となる。

【００４９】図１０は、火花点火燃焼時に筒内の空燃比
を成層化した成層燃焼としている。この時のリーン限界
空燃比は約５０以上にすることができる。従って、２回
目の燃焼が終了した膨脹行程においては既燃ガスは存在
するものの空燃比が極めてリーンのため空気が十分残っ
ている。従ってガス交換をしなくとも２回以上の燃焼が
可能となる。この際には成層燃焼によってＮＯｘが幾分
増加するものの、空燃比のリーン化によって燃費を改善
することができる。従って、燃費の改善効果とＮＯｘの
排出量に応じて１回目の燃焼のための燃料噴射量を制御
して空燃比パターンを変更することが望ましい。

【００５０】図１１は、通常の４行程サイクルである第
１の４行程サイクル運転と、本発明における第２の４行
程サイクル運転におけるバルブタイミング（バルブリフ
ト）を示す。このように吸排気弁を駆動するために、カ
ムプロフィールの異なるカムを２式設けて、これらを切
り換えることによって、燃焼回数を変更することができ
る。尚、バルブタイミングの変更は電磁バルブ（ Elect
romagnetic Valve）を用いても良い。

【００５１】図１２は、サイクル当たりの燃焼回数が１
回である第１の４行程サイクル運転時のＰＶ線図であ
る。吸気行程が終了した後の圧縮開始圧力は、ほぼ大気
圧となっている。またＰＶ線図で囲まれた領域が取り出
せる仕事となる。

【００５２】図１３は、サイクル当たりの燃焼回数が２
回である第２の４行程サイクル運転時のＰＶ線図であ
る。１回目の燃焼の圧縮開始点の圧力は、ほぼ大気圧と
なっている。これに対して２回目の燃焼の圧縮開始点で
は、１回目の燃焼による既燃ガスの影響によって圧力及
び温度が上昇している。従って、２回目の燃焼では、圧
縮上死点付近における圧力及び温度が１回目の燃焼時よ
り高くなり、自己着火燃焼が成立し易い。

【００５３】図１４は、機関の圧縮比を段階的に変えた
ときに、自己着火燃焼が成立するための圧縮開始圧力及
び圧縮開始温度の条件を示すグラフである。即ち、それ
ぞれの等圧縮比曲線より上側の圧縮開始圧力及び圧縮開
始温度で圧縮を開始すると、その圧縮比の内燃機関は自
己着火燃焼が成立することを示している。

【００５４】図１４から明らかなように、圧縮開始圧力
および圧縮開始温度が高い程、低圧縮比で自己着火燃焼
が可能となる。

【００５５】１回のガス交換により複数回の燃焼を行う
際には、筒内圧力及び筒内温度が最も低く、自己着火燃
焼が成立し難い１回目の燃焼を火花点火燃焼として、圧
力、温度が上昇する２回目の燃焼を自己着火燃焼とする
ことによって、従来の自己着火燃焼機関のように圧縮比
を高めることなく、自己着火燃焼を行うことができる。

【００５６】この様に、本発明においては自己着火燃焼
を起こさせるために高圧縮比とする必要が無いので、高
負荷時に火花点火燃焼運転する場合にも、ノッキングを
回避しつつ適正な点火進角を行うことができ、圧縮自己
着火燃焼時の低燃費と全負荷時の火花点火燃焼による高
出力とを両立させることができる。

【００５７】また図１３から分かるように、第２の４行
程サイクル運転におけるＰＶ線図で囲まれた領域が示す
サイクル当たりの仕事は、第１の４行程サイクル運転時
の仕事に対して約２倍にすることができる。

【００５８】図１５は、本実施形態の自己着火燃焼領域
を示す。本実施形態ではガス交換を行わない膨張行程か
ら仕事を十分に取り出すことができる。また、２回目の
燃焼では既燃ガスにより筒内の温度、圧力が上昇してい
るため燃焼が高効率化する。また、高温、高圧の筒内に
おいて１回目の燃焼で排出された未燃燃料を再度燃焼さ
せることができると共に２回目の燃焼では未燃燃料の発
生は極めて少なくなる。以上の理由により２回目の燃焼
も２サイクル運転時よりも効率を向上させることができ
る。この結果、負荷も第１の４行程サイクル運転の２倍
に増加することができ、自己着火燃焼領域を高負荷側に
拡大することができる。

【００５９】図１６は、本実施形態の制御の流れを説明
するフローチャートである。まずステップ１０（以下Ｓ
１０）でアクセル開度、クランク角センサ信号を検出す
る。次いでＳ１１で上記検出結果をもとに要求エンジン
回転数Ｎ，要求トルク（負荷）Ｔを算出する。次いでＳ
１２で燃焼パターンを判断する。すなわちエンジン回転
数Ｎと負荷Ｔから図１４のマップをもとに火花点火燃焼
を行うか圧縮自己着火燃焼を行うか判断する。火花点火
燃焼を行う場合にはＳ１３に進み火花点火燃焼の制御を
開始する。

【００６０】自己着火燃焼を行う場合にはＳ１４に進ん
で自己着火燃焼制御を開始する。次いでＳ１５で再度エ
ンジン回転数Ｎと負荷Ｔを確認する。次いでＳ１６でサ
イクル当たりの燃焼回数を判断する。すなわちエンジン
回転数Ｎと負荷Ｔから図１５のマップをもとに４行程サ
イクル当たりの燃焼回数を判断する。燃焼回数が１回の
場合には、Ｓ１７で図１１（ａ）に示す通常の４行程サ
イクルと同じ第１の４行程サイクルのバルブタイミング
に変更し、Ｓ１８で第１の４行程サイクル運転（図４）
の制御を開始する。Ｓ１９で燃焼回数が２回と判断され
た場合も同様にＳ２０で図１１（ｂ）に示す第２の４行
程サイクル運転のバルブタイミングに変更する。次い
で、Ｓ２１でサイクル中の１回目の燃焼か２回目の燃焼
か判断する。１回目の燃焼ではＳ２３で火花点火制御を
開始する。２回目の燃焼と判断された場合にはＳ２２で
自己着火燃焼制御を開始する（図８）。

【００６１】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。第２の実施形態の構成を図１７に示す。第２の
実施形態に構成は第１実施形態の構成（図１）とほぼ同
様であるが、第１実施形態に対して吸気系に空気量を制
御するスロットルバルブ２１を有し、排気系に排気ガス
浄化用の三元触媒２０を有し、ＥＣＵ１にスロットル制
御部６を有するところが異なる。

【００６２】第２実施形態では、第２の４行程サイクル
運転時の２回の燃焼時の燃料量を概略等しくし、更にガ
ス交換直後の筒内吸気量に対する２回分の燃料量の合計
である空燃比を理論空燃比とすることを特徴とする。

【００６３】図１８は第２実施形態における第２の４行
程サイクル中の筒内の成分割合を示す。第１実施形態
（図９，図１０）では２回目の燃焼が終了した時点、す
なわちガス交換前の筒内においても空気が存在してお
り、筒内は常にリーンになっている。これに対して第２
実施形態では、２回目の燃焼が終了した時点では筒内に
余剰空気は存在せず、筒内は理論空燃比になっている。
従って、排気系に設置した三元触媒２０が高効率で働く
ためエンジンから排出されるエミッションを低減でき
る。

【００６４】また図１８に示すように第２実施形態では
１回目の燃焼と２回目の燃焼の燃料量は概略等しくして
いる。従って、１回目の燃焼と２回目の燃焼で得られる
トルクは等しくなるため、第１実施形態に比べて音振性
能が改善し、運転性を更に向上させることができる。

【００６５】第２実施形態では筒内の燃料とガス（空気
と既燃ガスの合計）の割合は一定となる。理論空燃比を
例えば１４．５とすると１回目の燃焼時の空燃比は２９
となる。続く２回目の燃焼では燃料量が一定のため、ガ
スと燃料の割合すなわちＧ／Ｆは２９となるものの、空
気量に対する燃料の比率すなわちＡ／Ｆは１４．５とな
る。このように第２実施形態ではガス量に対する燃料量
は一定のため、要求負荷に応じた制御は吸入空気量の制
御で行う。このため、スロットル制御部６からの信号に
よってスロットルバルブ２１の開度を制御している。

【００６６】図１９は、第２実施形態の制御の流れを示
すフローチャートである。第２実施形態の制御の流れ
は、図１６に示した第１実施形態とほぼ同様であるが、
燃料量制御の処理が異なる。即ち、図１６のＳ１６で燃
焼が２回と判断された後に、Ｓ１９でバルブタイミング
変更するまでに、図１９に示した燃料量制御のフローが
挿入される。

【００６７】図１９において、Ｓ３０で要求エンジン回
転数Ｎと要求トルク（負荷）Ｔを確認する。次いでＳ３
１で負荷Ｔをもとに、図２０のマップからスロットル開
度ＴＶＯを求め、スロットル制御部６からスロットル２
１に制御信号を送り、マップで求めたスロットル開度Ｔ
ＶＯにスロットル２１をセットする。

【００６８】次いでＳ３２で吸入空気量Ｑを検出する。
次いでＳ３３でエンジン回転数Ｎ、吸入空気量Ｑをもと
に燃料量Ｆを図２１にマップから算出する。このように
制御することによって、第２の４行程サイクルにおける
各４行程サイクル当たりの空燃比を理論空燃比とすると
ともに、各燃焼行程においてガスと燃料の比が約２９に
制御できる。

【００６９】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。第３実施形態の構成は第１実施形態の構成（図
１）と同じである。第３実施形態では、第１実施形態の
第２の４行程サイクルに代えて、サイクル当たりの行程
数が６である６行程サイクルとなり、６行程サイクル中
ガス交換は１回とし、燃焼回数は３回とすることを特徴
とする。この６行程サイクルを便宜的に第２の６行程サ
イクルと呼ぶ。これは、第１実施形態で説明した第２の
４行程サイクルに対応する６行程サイクルであるからで
ある。

【００７０】図２２は、第３実施形態における第２の６
行程サイクルの動作を示す。この６行程サイクルは、順
に（ａ）吸気圧縮行程、（ｂ）第１膨脹行程、（ｃ）第
１圧縮行程、（ｄ）第２膨脹行程、（ｅ）第２圧縮行
程、（ｆ）膨脹排気行程からなる。６行程サイクル中ガ
ス交換は１回である。また、６行程サイクル中に、第１
膨張行程、第２膨張行程、膨張排気行程でそれぞれ行わ
れる燃焼の合計回数は３回となり、サイクルを構成する
行程数当たりの燃焼回数は、６行程サイクル中に燃焼３
回、すなわち１／２である。

【００７１】図２３（ｂ）に第３実施形態における第２
の６行程サイクルのバルブタイミング（バルブリフト）
を示す。第３実施形態では、４行程サイクル中に燃焼回
数が２回の第１実施形態（同図（ａ））に比べても、燃
焼回数に対するガス交換回数が少ないことがわかる。こ
のようにカムプロフィールの異なるカムを切り替えるこ
とによって、及び／又はクランク軸回転数からカム軸回
転数への減速比を変えることによって、燃焼サイクルを
４行程サイクルから６行程サイクルに変更することがで
きる。またバルブタイミングの変更は電磁バルブ（ＥＭ
Ｖ）等を用いても良い。

【００７２】また、燃焼回数３回に対して、ガス交換が
１回と回数が少ないため、未燃ガスの排出を低減するこ
とができる。また、ガス交換を行わずに燃焼が連続する
ため、２回目、３回目の燃焼では既燃ガスによって筒内
の圧力、温度が上昇している。このため、燃料が燃えや
すくなり、燃焼過程で発生する未燃ガスを低減すること
ができる。これら２つの効果によって、未燃ガスを低減
し、燃焼効率を高めるとともに、エミッションを低減す
ることができる。

【００７３】図２４に第３実施形態の筒内成分割合を模
式的に示す。自己着火燃焼では燃料が少ないリーンな状
態において燃焼させることができるため、燃焼回数が３
回連続しても空気は十分存在する。

【００７４】また、第１実施形態と同様に、ガス交換ま
での連続する燃焼過程において、１回目の燃焼は点火プ
ラグ１８から火花を飛ばせて火花点火燃焼としている。
また２回目以降の燃焼は圧縮自己着火燃焼となる。実施
形態で説明したように、２回目以降の燃焼過程では前回
の燃焼による既燃ガスによって筒内の圧縮開始圧力およ
び温度が上昇している。このため、高圧縮比とすること
なく、上死点付近の筒内圧力及び筒内温度が自己着火燃
焼成立条件を上回ることが可能となる。

【００７５】また本実施形態では第２の６行程サイクル
運転を図２２に示すような燃焼回数をサイクル数の１／
２回としたサイクルで説明した。

【００７６】６行程サイクルの変形例としては、図２５
に示すように、（ａ）吸気行程、（ｂ）圧縮行程、
（ｃ）膨張行程、（ｄ）圧縮行程、（ｅ）膨張行程、
（ｆ）排気行程の順序からなる第１の６行程サイクルと
することもできる。ここで、（ｃ）の膨張行程は火花点
火燃焼を行い、（ｅ）の膨張行程は自己着火燃焼を行う
ものとする。図２５の第１の６行程サイクルによれば、
通常の４行程サイクル並みに吸気行程と排気行程を備え
ているので、図２２の第２の６行程サイクルに比べてガ
ス交換の効率を上げることができる。

【００７７】この第１の６行程サイクルの場合、燃焼回
数は２回となるため、負荷範囲はやや低くなるものの空
燃比をリーンにできるため燃費に更なる向上が期待でき
る。図２６（ｂ）に第１の６行程サイクルのバルブタイ
ミング（バルブリフト）を示す。図２３（ｂ）の第１の
６行程サイクルに対して、独立した吸気行程、排気行程
を備えていることと、ガス交換の期間が長いため、新気
を効率的に取り入れることができる。

【００７８】第３実施形態に制御の流れは、図１６に示
した第１実施形態とほぼ同じであり、使用するバルブタ
イミングと、燃料噴射回数、燃焼回数のみが異なる。

【００７９】尚、本実施形態では６行程サイクルを例に
説明したが、サイクル当たりの行程数が８以上の場合に
おいても同様のことが考えられる。その場合には、膨脹
排気行程の前に更に膨脹行程および圧縮行程が複数回、
繰り返されることになる。

【００８０】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。第４実施形態の構成は図１７に示した第２実施
形態の構成と同じである。第４実施形態では、第３実施
形態に対して、各燃焼の燃料量を概略等しくし、更にガ
ス交換前の最後の燃焼時の空燃比を理論空燃比にするこ
とを特徴とする。

【００８１】図２７に第４実施形態の筒内成分割合を模
式的に示す。第４実施形態では３回の燃焼における各燃
料量は等しくなっている。また、ガス交換直後の筒内空
気量に対するサイクル当たりの燃料量の合計による空燃
比は、理論空燃比となるように燃料量を制御する。これ
は、言い換えれば、３回目の燃焼時の空燃比は理論空燃
比になっている。

【００８２】従って、ガス交換時には余剰の空気は存在
せず、すべて既燃ガスとなる。理論空燃比を１４．５と
すると１回目の燃焼ではガスと燃料の割合（Ｇ／Ｆ）は
約４３．５ガスとなっている。（空燃比（Ａ／Ｆ）も約
４３．５である。）２回目の燃焼ではＧ／Ｆは約４３．
５となっており、Ａ／Ｆは約２９となる。３回目の燃焼
ではＧ／Ｆは約４３．５となっており、Ａ／Ｆは約１
４．５である。このように、各燃焼でＧ／Ｆが一定とな
っているため、各燃焼過程によるトルクは一定となり、
運転性が向上する。また、ガス交換前の最後の燃焼時の
空燃比が理論空燃比となっているため、排気系に設置さ
れた三元触媒２０が高効率で作用し、エンジンから排出
されるエミッションを低減できる。

【００８３】第４実施形態の燃料噴射量算出の制御の流
れは、図１９に示した第２実施形態の制御の流れと同じ
である。

【００８４】尚、本実施形態では６行程サイクルを例に
説明したが、サイクル当たりの行程数が８以上の場合に
おいても同様のことが考えられる。その場合には、膨脹
排気行程の前に更に膨脹行程および圧縮行程が複数回、
繰り返されることになる。また、その場合においても、
ガス交換直後の筒内空気量に対するサイクル当たりの燃
料量の合計による空燃比は、理論空燃比となるように燃
料量を制御する。

【００８５】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。第５の実施形態の構成を図２８に示す。第５の
実施形態の構成は、図１７に示した第２実施形態の構成
とほぼ同じであるが、第２実施形態に対して、吸気系に
吸気圧制御装置２２，吸気温制御装置２３、吸気温セン
サ２４，吸気圧センサ２５を有する点と、ＥＣＵ１の内
部構成が異なる。吸気圧制御装置２２は例えばターボチ
ャージャあるいはスーパーチャージャとする。また吸気
温制御装置２３としては、ヒータ、インタークーラが利
用できる。またＥＧＲガスを利用して吸気温度を昇温さ
せても良い。

【００８６】第５実施形態のＥＣＵ１は、燃焼パターン
判定部２と、火花点火燃焼制御部３と、自己着火燃焼制
御部４と、サイクル切換制御部５と、スロットル制御部
６と、吸気圧制御部７と、吸気温制御部８と、自己着火
条件判定部９とを備えている。自己着火条件判定部９
は、圧縮上死点付近の筒内圧力及び同筒内温度をそれぞ
れ予測する筒内圧力予測部９ａと筒内温度予測部９ｂと
を備え、この予測結果に基づいて圧縮自己着火条件が成
立するか否かを判定する。

【００８７】第５実施形態では、吸気圧センサ２５及び
吸気温センサ２４により筒内圧力および筒内温度を検出
して、これら検出された筒内圧力及び筒内温度に基づい
て圧縮上死点付近の筒内圧力及び筒内温度を予測する。
そして、これら圧縮上死点付近の筒内圧力及び筒内温度
が自己着火条件を満足するか否かを判断する。その判断
結果に応じて、条件が満足されないときは燃焼パターン
を火花燃焼に切り換え、満足されたときは自己着火燃焼
に切り換えることを特徴とする。

【００８８】図２９に上死点の筒内圧力、筒内温度に対
する自己着火燃焼成立空燃比を示している。筒内の圧力
および温度が高いほど、自己着火燃焼が成立する空燃比
はリーンとなる。また筒内圧力および温度が低下すると
自己着火燃焼が成立しなくなる。そこで、吸気圧および
吸気温から上死点の筒内圧力、筒内温度を予測して、自
己着火燃焼が成立する時には自己着火燃焼を行い、自己
着火燃焼が成立しない時には点火プラグ１８による火花
点火燃焼を行う。

【００８９】図３０は、第５実施形態の制御の流れを示
すフローチャートである。制御の流れは、図３０のＳ５
５までは、図１６の第１実施形態のフローのＳ１５まで
と同じである。制御の異なる所を説明する。Ｓ５６でサ
イクル当たりの燃焼回数を判断する。燃焼回数が１回の
場合はＳ５７でバルブタイミングを変更して、Ｓ５８で
サイクル当たり燃焼回数１回の第１の４行程サイクル制
御を開始する。Ｓ５９で吸気圧Ｐｉｎ，吸気温Ｔｉｎを
検出する。Ｓ６０でＰｉｎから圧縮開始圧力Ｐ１を算出
する。

【００９０】圧縮開始圧力Ｐ１は、例えば以下の式で算
出する。

【００９１】

【数１】Ｐ１＝Ｐｉｎ×α …（１） αは定数で例えばα＝０．９とする。またαは例えば負
荷に応じて与えても良い。

【００９２】次にＳ６１でＴｉｎから圧縮開始温度Ｔ１
を算出する。Ｔ１は例えば以下の式で算出する。

【００９３】

【数２】Ｔ１＝Ｔｉｎ＋β …（２） βは例えばβ＝３０とする。またβは例えば吸気温Ｔｉ
ｎに応じて補正して良い。

【００９４】次にＰ１，Ｔ１から上死点圧力Ｐ２，上死
点温度Ｔ２を算出する。Ｐ２とＴ２は例えば以下の式で
算出する。

【００９５】

【数３】Ｐ２＝Ｐ１×ε＾ｎ …（３）Ｔ２＝Ｔ１×ε＾（ｎ−１） …（４）ここで、εは圧縮比、”＾”は冪乗を示す記号である。
ｎはポリトロープ指数で、例えばｎ＝１．３３とする
が、要求トルクに応じて与えても良い。

【００９６】次いでＳ６３でＰ２，Ｔ２が自己着火条件
を満足するか否かを判断する。上死点圧力Ｐ２と上死点
温度Ｔ２から図２９のマップを使って、自己着火条件の
成否を判断する。自己着火条件が成立しない場合はＳ５
３に進んで、火花点火燃焼を行う。自己着火条件が成立
する場合はＳ６４で自己着火燃焼制御を開始する。

【００９７】またＳ５６で燃焼回数が２回と判断された
場合にはＳ６５でバルブタイミングを変更して、Ｓ６６
で燃焼回数２回の第２の４行程サイクル制御を開始す
る。次いでＳ６７で何回目の燃焼か判断する。２回目の
燃焼の場合には、筒内の圧力、温度が十分高いのでＳ６
８で自己着火燃焼制御を開始する。燃焼回数が１回目の
時は自己着火条件の判断が必要なので、Ｓ５９〜Ｓ６３
と同じ制御をＳ６９〜Ｓ７３で行う。自己着火条件成立
の場合にはＳ６８で自己着火燃焼を行う。自己着火条件
が成立しない場合にはＳ７４で火花点火燃焼を制御を開
始する。

【００９８】本実施形態によれば、圧縮上死点付近の筒
内温度及び筒内圧力の予測結果に基づいて、自己着火燃
焼と火花点火燃焼とを切り換えることにより、自己着火
燃焼範囲を条件が成立する境界近くまで拡大し、より広
範囲の運転条件で確実な自己着火燃焼を行うことができ
るようになり、更なる省燃費を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の第１実
施形態の構成図である。

【図２】運転条件に対する燃焼パターンを説明する図で
ある。

【図３】自己着火燃焼成立範囲を説明する図である。

【図４】第１の４行程サイクル（燃焼回数１回の４行程
サイクル）を説明する図である。

【図５】第１の４行程サイクルの自己着火燃焼成立範囲
を説明する図である。

【図６】２行程サイクルを説明する図である。

【図７】２行程サイクルの自己着火燃焼成立範囲を説明
する図である。

【図８】第２の４行程サイクル（燃焼回数２回の４行程
サイクル）を説明する図である。

【図９】第２の４行程サイクルの均質燃焼時の筒内成分
割合を説明する図である。

【図１０】第２の４行程サイクルの成層燃焼時の筒内成
分割合を説明する図である。

【図１１】バルブタイミングを説明する図である。

【図１２】第１の４行程サイクルのＰＶ線図である。

【図１３】第２の４行程サイクルのＰＶ線図である。

【図１４】圧縮開始圧力、圧縮開始温度に対する自己着
火可能な圧縮比を説明する図である。

【図１５】第２の４行程サイクルの自己着火燃焼成立範
囲を説明する図である。

【図１６】第１実施形態の制御フロー図である。

【図１７】第２実施形態の構成図である。

【図１８】第２実施形態の筒内成分割合を説明する図で
ある。

【図１９】第２実施形態の制御フロー図である。

【図２０】要求負荷に対するスロットル開度を説明する
図である。

【図２１】Ｑ／Ｎに対する燃料噴射量を説明する図であ
る。

【図２２】第３実施形態の６行程サイクルを説明する図
である。

【図２３】第３実施形態のバルブタイミングを説明する
図である。

【図２４】第３実施形態の筒内成分割合を説明する図で
ある。

【図２５】第３実施形態の他の６行程サイクルを説明す
る図である。

【図２６】第３実施形態の他のバルブタイミングを説明
する図である。

【図２７】第４実施形態の筒内成分割合を説明する図で
ある。

【図２８】第５実施形態の構成図である。

【図２９】上死点圧力、温度に対する自己着火可能な空
燃比を説明する図である。

【図３０】第５実施形態の制御フロー図である。

【符号の説明】

１ＥＣＵ２燃焼パターン判定部３火花点火燃焼制御部４自己着火燃焼制御部５サイクル切換制御部６スロットル制御部１０エンジン本体１１吸気バルブ１２排気バルブ１３ピストン１４吸入空気量センサ１５クランク角センサ１７燃料噴射装置１８点火プラグ１９可変バルブタイミング機構２０三元触媒２１スロットルバルブ２２吸気圧制御装置２３吸気温制御装置２４吸気温センサ２５吸気圧センサ

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/04 ３０５Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ｃ 41/34 41/34 Ｈ 45/00 ３６８ 45/00 ３６８Ｓ (72)発明者榊田明宏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 AA02 AA04 AA18 AB01 AB05 AC04 AD03 AE05 AF03 AG01 3G084 AA04 BA03 BA04 BA05 BA08 BA09 BA13 BA15 BA16 BA23 BA24 CA03 CA04 DA02 DA10 FA07 FA10 FA12 FA13 FA17 FA18 FA21 FA25 FA26 FA33 FA38 3G092 AA04 AA09 AA11 AA18 BA02 BA04 BA08 BB02 BB06 CB04 DA03 DB02 DB03 DC01 DC11 DE03S FA18 FA24 GA05 GA06 GA17 GA18 HA01Z HA06X HA06Z HA11Z HA13X HA13Z HA16X HA16Z HB01X HB01Z HC01Z HC09Z HE01Z HE03Z 3G301 HA04 HA11 HA16 HA19 JA02 JA26 KA08 KA09 KA24 KA25 LA01 LA07 MA01 MA11 MA18 NC02 PA01Z PA11A PA11Z PA16Z PA18Z PB03A PB03Z PB05A PB05Z PC01Z PD02Z PE01Z PE03Z PE10A PE10Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒内に直接燃料を噴射する燃料直噴装置
と吸排気弁の開閉時期を変更可能な可変動弁装置とを備
え、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程から
なる第１の４行程サイクルと、吸気圧縮行程、膨張行
程、圧縮行程、及び膨張排気行程からなり４行程サイク
ル中に２回の燃焼を行う第２の４行程サイクルとを切換
可能な内燃機関において、前記第２の４行程サイクル中の１回目の燃焼を火花点火
燃焼として、２回目の燃焼を圧縮自己着火燃焼とするこ
とを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】前記第２の４行程サイクル運転時に、吸
気圧縮行程の終了までに筒内に吸入された空気量に対す
る前記２回の燃焼用の燃料噴射量の合計が理論空燃比と
なることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制
御装置。
【請求項３】前記第２の４行程サイクル運転時に、吸
気圧縮行程の終了までに筒内に吸入された空気量に対す
る前記２回の燃焼用の燃料噴射量の合計が成層空燃比と
なることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制
御装置。
【請求項４】筒内に直接燃料を噴射する燃料直噴装置
と吸排気弁の開閉時期を変更可能な可変動弁装置とを備
え、運転条件に応じてサイクル当たりの行程数を変更可
能な内燃機関において、６行程以上で構成されたサイクル中に１回の吸排気弁の
開閉によるガス交換と複数回の燃焼を行うとともに、前
記複数回の燃焼の間で火花点火燃焼の回数と圧縮自己着
火燃焼の回数とを変化させることを特徴とする内燃機関
の燃焼制御装置。
【請求項５】前記複数回の燃焼を行う際に、１回目の
燃焼を火花点火燃焼とし、２回目以降の燃焼を圧縮自己
着火燃焼とすることを特徴とする請求項４記載の内燃機
関の燃焼制御装置。
【請求項６】圧縮上死点付近の筒内圧力を予測する筒
内圧力予測手段と、圧縮上死点付近の筒内温度を予測す
る筒内温度予測手段と、これら予測手段による筒内圧力予測値及び筒内温度予測
値に基づいて圧縮自己着火条件が成立するか成立しない
かを判断する判断手段とをさらに備え、この判断結果に
基づいて圧縮自己着火条件が成立しないときは火花点火
燃焼とし、圧縮自己着火条件が成立するときは圧縮自己
着火燃焼とすることを特徴とする請求項４または請求項
５記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項７】前記サイクル当たり１回のガス交換後の
筒内の空気量に対する前記複数回の燃焼のための燃料噴
射量の合計を理論空燃比としたことを特徴とする請求項
４ないし請求項６のいずれか１項記載の内燃機関の燃焼
制御装置。
【請求項８】前記サイクル当たり１回のガス交換後の
筒内の空気量に対する前記複数回の燃焼のための燃料噴
射量の合計を成層空燃比としたことを特徴とする請求項
４ないし請求項６のいずれか１項記載の内燃機関の燃焼
制御装置。