JP2001073819A - 直噴火花点火式内燃機関の制御装置 - Google Patents
直噴火花点火式内燃機関の制御装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 均質リーン運転時の排気及び燃費性能を向上
させる。 【解決手段】 高負荷領域での均質略ストイキ運転時に
対し、中負荷領域での均質リーン運転時には、吸気弁の
開時期を遅角設定して、排気弁とのオーバーラップを有
しないように設定する。また、均質リーン運転時には、
吸気弁の開時期を跨いで燃料を噴射するように噴射タイ
ミングを設定する。
させる。 【解決手段】 高負荷領域での均質略ストイキ運転時に
対し、中負荷領域での均質リーン運転時には、吸気弁の
開時期を遅角設定して、排気弁とのオーバーラップを有
しないように設定する。また、均質リーン運転時には、
吸気弁の開時期を跨いで燃料を噴射するように噴射タイ
ミングを設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直噴火花点火式内
燃機関の制御装置に関する。
燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、内燃機関において、吸気弁
（及び排気弁）の開閉タイミングすなわちバルブタイミ
ングを運転状態に応じて変化させる技術が知られてい
る。この技術の適用により充填効率を高められると共
に、内部ＥＧＲ量等の制御が可能になる。
（及び排気弁）の開閉タイミングすなわちバルブタイミ
ングを運転状態に応じて変化させる技術が知られてい
る。この技術の適用により充填効率を高められると共
に、内部ＥＧＲ量等の制御が可能になる。
【０００３】しかし、燃焼室に対する燃料の供給を燃料
噴射弁により行うようにした内燃機関において、単にバ
ルブタイミングを制御するだけでは、燃焼室に対する空
気の充填効率や燃料の供給、すなわち混合気の供給を最
適化できない場合があった。
噴射弁により行うようにした内燃機関において、単にバ
ルブタイミングを制御するだけでは、燃焼室に対する空
気の充填効率や燃料の供給、すなわち混合気の供給を最
適化できない場合があった。
【０００４】そこで、特開昭６０−１５０４５９号公報
に記載の技術では、低負荷運転時や高負荷運転時に吸気
弁の開閉タイミングを通常のタイミングに対して変更す
る時、燃料噴射タイミングを吸気弁の開もしくは閉時期
と同量だけ変化させて設定している。
に記載の技術では、低負荷運転時や高負荷運転時に吸気
弁の開閉タイミングを通常のタイミングに対して変更す
る時、燃料噴射タイミングを吸気弁の開もしくは閉時期
と同量だけ変化させて設定している。
【０００５】一方で、近年、直噴火花点火式内燃機関が
注目されており、一般に、機関運転条件に応じて運転モ
ード（燃焼方式）を切換制御、すなわち、機関中高負荷
時にて吸気行程噴射により燃焼室内全体に燃料を拡散さ
せ均質の混合気を形成して均質燃焼を行わせる均質運転
と、機関低負荷時にて圧縮行程噴射により燃焼室内の点
火栓周りに集中的に層状の混合気を形成して成層燃焼を
行わせる成層運転と、に切換制御している。また、機関
中高負荷時の均質運転に際しては、中負荷側では、空燃
比をリーンに設定して、均質リーン運転を行わせ、高負
荷側では、空燃比をストイキないしリッチに設定して均
質略ストイキ運転を行わせている。
注目されており、一般に、機関運転条件に応じて運転モ
ード（燃焼方式）を切換制御、すなわち、機関中高負荷
時にて吸気行程噴射により燃焼室内全体に燃料を拡散さ
せ均質の混合気を形成して均質燃焼を行わせる均質運転
と、機関低負荷時にて圧縮行程噴射により燃焼室内の点
火栓周りに集中的に層状の混合気を形成して成層燃焼を
行わせる成層運転と、に切換制御している。また、機関
中高負荷時の均質運転に際しては、中負荷側では、空燃
比をリーンに設定して、均質リーン運転を行わせ、高負
荷側では、空燃比をストイキないしリッチに設定して均
質略ストイキ運転を行わせている。
【０００６】このような直噴火花点火式内燃機関におい
て、特開平４−１８３９４５号公報に記載の技術では、
吸気弁及び排気弁の少なくとも一方に設けた可変バルブ
タイミング装置を用いて、機関低負荷時にはバルブオー
バーラップを増大させて圧縮行程噴射による成層燃焼を
行い、内部ＥＧＲにより、筒内温度を上昇させて混合気
の気化を促進すると共に、燃焼により発生するＮＯｘを
抑制している。
て、特開平４−１８３９４５号公報に記載の技術では、
吸気弁及び排気弁の少なくとも一方に設けた可変バルブ
タイミング装置を用いて、機関低負荷時にはバルブオー
バーラップを増大させて圧縮行程噴射による成層燃焼を
行い、内部ＥＧＲにより、筒内温度を上昇させて混合気
の気化を促進すると共に、燃焼により発生するＮＯｘを
抑制している。
【０００７】また該公報の第９図に示されるように、機
関中負荷時においてもバルブオーバーラップを大とし、
更に燃料の供給を吸気行程噴射と圧縮行程噴射との双方
で行うことにより、混合気の霧化促進及び低ＮＯｘ化を
図っている。更に機関高負荷時においてはバルブオーバ
ーラップを小として吸気行程噴射としている。
関中負荷時においてもバルブオーバーラップを大とし、
更に燃料の供給を吸気行程噴射と圧縮行程噴射との双方
で行うことにより、混合気の霧化促進及び低ＮＯｘ化を
図っている。更に機関高負荷時においてはバルブオーバ
ーラップを小として吸気行程噴射としている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の技術においては、次のような問題点があった。前
記特開昭６０−１５０４５９号公報に記載の技術は、吸
気通路内での吸気行程噴射についての技術であるが、こ
れを直噴式内燃機関に適用した場合、上死点近傍の吸気
行程においてはピストンが最上方に位置しているため、
上死点付近で筒内噴射を行うと、噴霧がピストン冠面に
衝突するため、噴霧がピストン冠面において壁流とな
り、混合気の生成が不十分となるため、均質運転でのリ
ーン性能が良好なものとなり得ず、また全開出力も得ら
れにくいという問題点があった。
従来の技術においては、次のような問題点があった。前
記特開昭６０−１５０４５９号公報に記載の技術は、吸
気通路内での吸気行程噴射についての技術であるが、こ
れを直噴式内燃機関に適用した場合、上死点近傍の吸気
行程においてはピストンが最上方に位置しているため、
上死点付近で筒内噴射を行うと、噴霧がピストン冠面に
衝突するため、噴霧がピストン冠面において壁流とな
り、混合気の生成が不十分となるため、均質運転でのリ
ーン性能が良好なものとなり得ず、また全開出力も得ら
れにくいという問題点があった。
【０００９】また、前記特開平４−１８３９４５号公報
に記載の技術では、機関中負荷においてバルブオーバー
ラップを大きくすると共に吸気行程噴射と圧縮行程噴射
との双方を行っているが、この場合燃料を２回に分割し
て噴射することになるため、燃料噴射１回当たりの燃料
噴射量が減少する。燃料噴射弁の特性として、燃料の噴
射開始時には燃料の霧化が不十分な状態であるいわゆる
初期噴霧と呼ばれる部分が存在するため、燃料噴射が２
回に分割されると、この初期噴霧量が１回噴射の場合の
２倍となることから、燃焼安定性は得られるものの、未
燃ＨＣの排出が多く、また燃費ゲインが減少してしまう
という問題点があった。
に記載の技術では、機関中負荷においてバルブオーバー
ラップを大きくすると共に吸気行程噴射と圧縮行程噴射
との双方を行っているが、この場合燃料を２回に分割し
て噴射することになるため、燃料噴射１回当たりの燃料
噴射量が減少する。燃料噴射弁の特性として、燃料の噴
射開始時には燃料の霧化が不十分な状態であるいわゆる
初期噴霧と呼ばれる部分が存在するため、燃料噴射が２
回に分割されると、この初期噴霧量が１回噴射の場合の
２倍となることから、燃焼安定性は得られるものの、未
燃ＨＣの排出が多く、また燃費ゲインが減少してしまう
という問題点があった。
【００１０】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであり、特に機関中負荷領域での均質リ
ーン運転時の排気及び燃費性能を向上させることを目的
とする。
てなされたものであり、特に機関中負荷領域での均質リ
ーン運転時の排気及び燃費性能を向上させることを目的
とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
と、燃焼室内に臨む点火栓と、吸気弁の開閉タイミング
を制御可能な可変動弁装置とを備える一方、機関運転条
件に応じて少なくとも吸気行程噴射で空燃比をリーンに
設定する均質リーン運転と吸気行程噴射で空燃比をスト
イキないしリッチに設定する均質略ストイキ運転とを切
換可能な運転モード切換手段を備える直噴火花点火式内
燃機関の制御装置において、図１に示すように、均質リ
ーン運転時に、吸気弁の開時期を均質略ストイキ運転時
よりも遅角設定して、排気弁とのオーバーラップを有し
ないように設定するバルブタイミング設定手段と、均質
リーン運転時に、吸気弁の開時期を跨いで燃料を噴射す
るように噴射タイミングを設定する噴射タイミング設定
手段と、を設けたことを特徴とする。
る発明では、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
と、燃焼室内に臨む点火栓と、吸気弁の開閉タイミング
を制御可能な可変動弁装置とを備える一方、機関運転条
件に応じて少なくとも吸気行程噴射で空燃比をリーンに
設定する均質リーン運転と吸気行程噴射で空燃比をスト
イキないしリッチに設定する均質略ストイキ運転とを切
換可能な運転モード切換手段を備える直噴火花点火式内
燃機関の制御装置において、図１に示すように、均質リ
ーン運転時に、吸気弁の開時期を均質略ストイキ運転時
よりも遅角設定して、排気弁とのオーバーラップを有し
ないように設定するバルブタイミング設定手段と、均質
リーン運転時に、吸気弁の開時期を跨いで燃料を噴射す
るように噴射タイミングを設定する噴射タイミング設定
手段と、を設けたことを特徴とする。
【００１２】請求項２に係る発明では、均質リーン運転
時に、吸気弁の開時期以前の噴射割合に対し、吸気弁の
開時期以降の噴射割合を同等以上としたことを特徴とす
る。請求項３に係る発明では、均質リーン運転時におけ
る吸気弁の開時期の遅角量は、機関の低負荷ほど大き
く、高負荷ほど小さくしたことを特徴とする。
時に、吸気弁の開時期以前の噴射割合に対し、吸気弁の
開時期以降の噴射割合を同等以上としたことを特徴とす
る。請求項３に係る発明では、均質リーン運転時におけ
る吸気弁の開時期の遅角量は、機関の低負荷ほど大き
く、高負荷ほど小さくしたことを特徴とする。
【００１３】請求項４に係る発明では、均質リーン運転
時における吸気弁の開時期の遅角量は、機関の高回転ほ
ど大きく、低回転ほど小さくしたことを特徴とする。請
求項５に係る発明では、均質リーン運転時における吸気
弁の開時期の遅角量の最大値は、吸気弁の開時期を遅角
設定しない場合のスロットル弁開度から全開まで開けた
場合に増加する吸入空気量と、吸気弁の開時期を遅角設
定したことにより減少する吸入空気量とが、略等しくな
る遅角量としたことを特徴とする。
時における吸気弁の開時期の遅角量は、機関の高回転ほ
ど大きく、低回転ほど小さくしたことを特徴とする。請
求項５に係る発明では、均質リーン運転時における吸気
弁の開時期の遅角量の最大値は、吸気弁の開時期を遅角
設定しない場合のスロットル弁開度から全開まで開けた
場合に増加する吸入空気量と、吸気弁の開時期を遅角設
定したことにより減少する吸入空気量とが、略等しくな
る遅角量としたことを特徴とする。
【００１４】請求項６に係る発明では、前記可変動弁装
置は、クランク軸とカム軸との位相を変化させる機構を
備えてなることを特徴とする。請求項７に係る発明で
は、前記可変動弁装置は、クランク軸の角速度に対する
カム軸の角速度を周期的に変化させる機構を備えてなる
ことを特徴とする。
置は、クランク軸とカム軸との位相を変化させる機構を
備えてなることを特徴とする。請求項７に係る発明で
は、前記可変動弁装置は、クランク軸の角速度に対する
カム軸の角速度を周期的に変化させる機構を備えてなる
ことを特徴とする。
【００１５】請求項８に係る発明では、前記可変動弁装
置は、バルブリフト特性の異なる複数のカムを選択的に
切換える機構を備えてなることを特徴とする。請求項９
に係る発明では、前記可変動弁装置は、油圧力により吸
気弁を開閉駆動するものであることを特徴とする。
置は、バルブリフト特性の異なる複数のカムを選択的に
切換える機構を備えてなることを特徴とする。請求項９
に係る発明では、前記可変動弁装置は、油圧力により吸
気弁を開閉駆動するものであることを特徴とする。
【００１６】請求項１０に係る発明では、前記可変動弁
装置は、電磁力により吸気弁を開閉駆動するものである
ことを特徴とする。
装置は、電磁力により吸気弁を開閉駆動するものである
ことを特徴とする。
【００１７】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、均質リー
ン運転時に、吸気弁の開時期を均質略ストイキ運転時よ
りも遅角設定して、排気弁とのオーバーラップを有しな
いように設定（マイナスのオーバーラップ設定）し、ま
た、吸気弁の開時期を跨いで燃料を噴射するように噴射
タイミングを設定することにより、ピストンが上死点後
に下降し始めても吸気弁が開弁しないため、筒内に負圧
が発生した状態となり、この後吸気弁が開弁するため、
吸気弁開時期直後から筒内への吸気流速が高められ、ま
た前記吸気流速が高い時期に燃料が吸気弁付近に存在す
るように吸気弁開時期を挟んで燃料を噴射するように設
定されるため、噴霧と吸入される空気との混合が良好な
ものとなり、すなわち混合気を均一にできるため、均質
リーン運転における燃費の向上と、よりリーンでの運転
が可能となり、燃料の不均質もなくなることから低ＮＯ
ｘ化が図れる。
ン運転時に、吸気弁の開時期を均質略ストイキ運転時よ
りも遅角設定して、排気弁とのオーバーラップを有しな
いように設定（マイナスのオーバーラップ設定）し、ま
た、吸気弁の開時期を跨いで燃料を噴射するように噴射
タイミングを設定することにより、ピストンが上死点後
に下降し始めても吸気弁が開弁しないため、筒内に負圧
が発生した状態となり、この後吸気弁が開弁するため、
吸気弁開時期直後から筒内への吸気流速が高められ、ま
た前記吸気流速が高い時期に燃料が吸気弁付近に存在す
るように吸気弁開時期を挟んで燃料を噴射するように設
定されるため、噴霧と吸入される空気との混合が良好な
ものとなり、すなわち混合気を均一にできるため、均質
リーン運転における燃費の向上と、よりリーンでの運転
が可能となり、燃料の不均質もなくなることから低ＮＯ
ｘ化が図れる。
【００１８】従って、吸気行程噴射による均質リーン運
転時の混合気形成を大幅に改善できるため、他の運転モ
ードへの跳ね返りなく、均質リーン運転時の燃費向上と
低ＮＯｘ化とが可能な直噴火花点火式内燃機関を実現で
きる。
転時の混合気形成を大幅に改善できるため、他の運転モ
ードへの跳ね返りなく、均質リーン運転時の燃費向上と
低ＮＯｘ化とが可能な直噴火花点火式内燃機関を実現で
きる。
【００１９】請求項２に係る発明によれば、均質リーン
運転時に、吸気弁の開時期以前の噴射割合に対し、吸気
弁の開時期以降の噴射割合を同等以上（略同等若しくは
それ以上）としたことにより、設定吸気弁開時期に最適
な混合気の均質化が図れる。
運転時に、吸気弁の開時期以前の噴射割合に対し、吸気
弁の開時期以降の噴射割合を同等以上（略同等若しくは
それ以上）としたことにより、設定吸気弁開時期に最適
な混合気の均質化が図れる。
【００２０】例えば設定した吸気弁開時期の遅角量が小
さいときには、開時期よりも遅角側での燃料噴射を多く
設定することにより、吸気流速が高い時期に燃料と空気
との混合が図れるため、吸気弁開時期の遅角量に応じ、
混合気の均質性を向上できる。また、吸気弁開時期の遅
角量が小さいときには、ピストンが上死点近傍にあるた
め、ピストンヘの燃料付着量を減少する効果もある。
さいときには、開時期よりも遅角側での燃料噴射を多く
設定することにより、吸気流速が高い時期に燃料と空気
との混合が図れるため、吸気弁開時期の遅角量に応じ、
混合気の均質性を向上できる。また、吸気弁開時期の遅
角量が小さいときには、ピストンが上死点近傍にあるた
め、ピストンヘの燃料付着量を減少する効果もある。
【００２１】吸気弁開時期の遅角量が大きく設定された
場合には、吸気弁の開時期以前と以降の噴射割合を略同
等にすることにより、混合気の均質性を向上できる。従
って、設定吸気弁開時期に最適な混合気を形成させるた
めに、吸気弁開時期を挟んで燃料噴射が行われ、更に開
時期以降の燃料噴射量を少なくとも同量以上とすること
で、混合気の均質化を図れる。
場合には、吸気弁の開時期以前と以降の噴射割合を略同
等にすることにより、混合気の均質性を向上できる。従
って、設定吸気弁開時期に最適な混合気を形成させるた
めに、吸気弁開時期を挟んで燃料噴射が行われ、更に開
時期以降の燃料噴射量を少なくとも同量以上とすること
で、混合気の均質化を図れる。
【００２２】請求項３に係る発明によれば、均質リーン
運転時における吸気弁の開時期の遅角量を機関負荷に応
じて低負荷ほど大きく、高負荷ほど小さくすることによ
り、低負荷での混合を大幅に改善すると共に、高負荷に
おいては吸入空気量を確保できる。
運転時における吸気弁の開時期の遅角量を機関負荷に応
じて低負荷ほど大きく、高負荷ほど小さくすることによ
り、低負荷での混合を大幅に改善すると共に、高負荷に
おいては吸入空気量を確保できる。
【００２３】請求項４に係る発明によれば、均質リーン
運転時における吸気弁の開時期の遅角量を機関回転数に
応じて高回転ほど大きく、低回転ほど小さくすることに
より、回転によらず混合を改善できる。
運転時における吸気弁の開時期の遅角量を機関回転数に
応じて高回転ほど大きく、低回転ほど小さくすることに
より、回転によらず混合を改善できる。
【００２４】請求項５に係る発明によれば、均質リーン
運転時における吸気弁の開時期の遅角量の最大値を、吸
気弁の開時期を遅角設定しない場合のスロットル弁開度
から全開まで開けた場合に増加する吸入空気量（スロッ
トル弁で発生させる絞りにより減少する吸入空気量）
と、吸気弁の開時期を遅角設定した場合に減少する吸入
空気量とが、略等しくなる遅角量として、最大遅角量を
制限することにより、吸入空気量不足でトルクが得られ
ない等の運転性への悪影響を与えない範囲で、均質リー
ン性能を向上できる。
運転時における吸気弁の開時期の遅角量の最大値を、吸
気弁の開時期を遅角設定しない場合のスロットル弁開度
から全開まで開けた場合に増加する吸入空気量（スロッ
トル弁で発生させる絞りにより減少する吸入空気量）
と、吸気弁の開時期を遅角設定した場合に減少する吸入
空気量とが、略等しくなる遅角量として、最大遅角量を
制限することにより、吸入空気量不足でトルクが得られ
ない等の運転性への悪影響を与えない範囲で、均質リー
ン性能を向上できる。
【００２５】請求項６に係る発明によれば、クランク軸
とカム軸との位相を変化させることで、作動角一定のま
まバルブタイミングがシフトすることになり、容易に吸
気弁の開時期を変更可能となる。
とカム軸との位相を変化させることで、作動角一定のま
まバルブタイミングがシフトすることになり、容易に吸
気弁の開時期を変更可能となる。
【００２６】請求項７に係る発明によれば、クランク軸
の角速度に対するカム軸の角速度を周期的に変化させる
ことで、バルブタイミングと作動角とを同時に変更可能
となり、吸気弁の閉時期を固定して開時期のみを変化さ
せることも可能となる。
の角速度に対するカム軸の角速度を周期的に変化させる
ことで、バルブタイミングと作動角とを同時に変更可能
となり、吸気弁の閉時期を固定して開時期のみを変化さ
せることも可能となる。
【００２７】請求項８に係る発明によれば、バルブリフ
ト特性の異なる複数のカムを選択的に使い分けること
で、バルブタイミングと作動角とを同時に変更すること
が可能となる。
ト特性の異なる複数のカムを選択的に使い分けること
で、バルブタイミングと作動角とを同時に変更すること
が可能となる。
【００２８】請求項９に係る発明によれば、カム駆動で
はなく、油圧力により開閉駆動することで、油圧力の発
生タイミングによってバルブタイミングを任意に制御可
能となる。
はなく、油圧力により開閉駆動することで、油圧力の発
生タイミングによってバルブタイミングを任意に制御可
能となる。
【００２９】請求項１０に係る発明によれば、カム駆動
ではなく、電磁力により開閉駆動することで、電磁力の
発生タイミングによってバルブタイミングを任意に制御
可能となる。
ではなく、電磁力により開閉駆動することで、電磁力の
発生タイミングによってバルブタイミングを任意に制御
可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。先ず第１実施形態について説明する。
て説明する。先ず第１実施形態について説明する。
【００３１】図２は直噴火花点火式内燃機関（ガソリン
エンジン）のシステム図である。エンジン１には、各気
筒毎に、燃焼室（シリンダ）２内に直接燃料を噴射する
燃料噴射弁３が設けられると共に、燃料室２内に臨んで
点火を行う点火栓４が設けられている。尚、燃料噴射弁
３は、シリンダヘッド側の側部よりシリンダの略中央部
に向けて斜め下方に燃料を噴射する角度で取付けられて
いる。
エンジン）のシステム図である。エンジン１には、各気
筒毎に、燃焼室（シリンダ）２内に直接燃料を噴射する
燃料噴射弁３が設けられると共に、燃料室２内に臨んで
点火を行う点火栓４が設けられている。尚、燃料噴射弁
３は、シリンダヘッド側の側部よりシリンダの略中央部
に向けて斜め下方に燃料を噴射する角度で取付けられて
いる。
【００３２】エンジン１の吸気通路５には、スロットル
弁６が介装され、該スロットル弁６はＤＣモータ等のス
ロットルアクチュエータ７によって開閉駆動されるよう
に構成されている。
弁６が介装され、該スロットル弁６はＤＣモータ等のス
ロットルアクチュエータ７によって開閉駆動されるよう
に構成されている。
【００３３】エンジン１の吸気弁８及び排気弁９の動弁
装置１０，１１は、本実施形態では、吸気弁８及び排気
弁９をそれぞれカムで駆動するが、各動弁装置１０，１
１は、可変動弁機構を備えて、吸気弁８及び排気弁９の
開閉タイミング（バルブタイミング）を可変制御可能な
可変動弁装置として構成されている。
装置１０，１１は、本実施形態では、吸気弁８及び排気
弁９をそれぞれカムで駆動するが、各動弁装置１０，１
１は、可変動弁機構を備えて、吸気弁８及び排気弁９の
開閉タイミング（バルブタイミング）を可変制御可能な
可変動弁装置として構成されている。
【００３４】本実施形態での可変動弁装置１０，１１
は、クランク軸とカム軸との位相を変化させることによ
り、作動角一定のまま、バルブタイミングをシフトさせ
ることができるものとする。尚、ここでは吸気弁８及び
排気弁９の両方に対し可変動弁装置１０，１１を設けた
が、少なくとも吸気弁８に対し設ければよい。
は、クランク軸とカム軸との位相を変化させることによ
り、作動角一定のまま、バルブタイミングをシフトさせ
ることができるものとする。尚、ここでは吸気弁８及び
排気弁９の両方に対し可変動弁装置１０，１１を設けた
が、少なくとも吸気弁８に対し設ければよい。
【００３５】コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１２は、
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェースを
含んで構成されるマイクロコンピュータを備えており、
各種センサから信号が入力されている。
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェースを
含んで構成されるマイクロコンピュータを備えており、
各種センサから信号が入力されている。
【００３６】前記各種センサとしては、アクセル開度セ
ンサ１３、クランク角センサ１４、エアフローメータ１
５、水温センサ１６等が設けられている。アクセル開度
センサ１３は、運転者によって操作されるアクセルペダ
ルの開度ＡＰＯを検出する。
ンサ１３、クランク角センサ１４、エアフローメータ１
５、水温センサ１６等が設けられている。アクセル開度
センサ１３は、運転者によって操作されるアクセルペダ
ルの開度ＡＰＯを検出する。
【００３７】クランク角センサ１４は、単位クランク角
毎のポジション信号及び気筒間の行程位相差毎のリファ
レンス信号を発生する。従って、前記ポジション信号の
単位時間当たりの発生数を計測することにより、あるい
は前記リファレンス信号の発生周期を計測することによ
り、エンジン回転数Ｎｅを検出可能である。
毎のポジション信号及び気筒間の行程位相差毎のリファ
レンス信号を発生する。従って、前記ポジション信号の
単位時間当たりの発生数を計測することにより、あるい
は前記リファレンス信号の発生周期を計測することによ
り、エンジン回転数Ｎｅを検出可能である。
【００３８】エアフローメータ１５は、吸気通路５のス
ロットル弁６上流にて吸入空気流量Ｑａを検出する。水
温センサ１６は、エンジン１の温度を代表するパラメー
タとして冷却水温度Ｔｗを検出する。
ロットル弁６上流にて吸入空気流量Ｑａを検出する。水
温センサ１６は、エンジン１の温度を代表するパラメー
タとして冷却水温度Ｔｗを検出する。
【００３９】ここにおいて、コントロールユニット１２
は、内蔵のマイクロコンピュータにより、前記各種セン
サからの信号に基づいて検出される機関運転条件に応じ
て、スロットル弁６の開度を制御し、燃料噴射弁３によ
る燃料噴射量及び噴射タイミングを制御し、点火栓４に
よる点火タイミングを制御し、また、可変動弁装置１０
による吸気弁８のバルブタイミングを制御する。
は、内蔵のマイクロコンピュータにより、前記各種セン
サからの信号に基づいて検出される機関運転条件に応じ
て、スロットル弁６の開度を制御し、燃料噴射弁３によ
る燃料噴射量及び噴射タイミングを制御し、点火栓４に
よる点火タイミングを制御し、また、可変動弁装置１０
による吸気弁８のバルブタイミングを制御する。
【００４０】コントロールユニット１２によるバルブタ
イミング制御及び噴射タイミング制御について、図３の
フローチャートにより説明する。Ｓ１では、各種センサ
からの信号を読込む。
イミング制御及び噴射タイミング制御について、図３の
フローチャートにより説明する。Ｓ１では、各種センサ
からの信号を読込む。
【００４１】Ｓ２では、低負荷領域（成層運転域）か否
かを判定する。低負荷領域（成層運転域）であるときに
は、圧縮行程噴射により成層運転を行わせるが、このと
き、Ｓ３，Ｓ４へ進み、成層運転用バルブタイミング値
を参照し（Ｓ３）、また成層運転用噴射タイミング値を
参照して（Ｓ４）、Ｓ１０，Ｓ１１へ進む。
かを判定する。低負荷領域（成層運転域）であるときに
は、圧縮行程噴射により成層運転を行わせるが、このと
き、Ｓ３，Ｓ４へ進み、成層運転用バルブタイミング値
を参照し（Ｓ３）、また成層運転用噴射タイミング値を
参照して（Ｓ４）、Ｓ１０，Ｓ１１へ進む。
【００４２】低負荷領域以外であるときには、Ｓ５へ進
む。Ｓ５では、中負荷領域（均質リーン運転域）か否か
を判定する。中負荷領域（均質リーン運転域）であると
きには、吸気行程噴射と空燃比のリーン設定とにより均
質リーン運転を行わせるが、このとき、Ｓ６，Ｓ７へ進
み、均質リーン運転用バルブタイミング値を参照し（Ｓ
６）、また均質リーン運転用噴射タイミング値を参照し
て（Ｓ７）、Ｓ１０，Ｓ１１へ進む。
む。Ｓ５では、中負荷領域（均質リーン運転域）か否か
を判定する。中負荷領域（均質リーン運転域）であると
きには、吸気行程噴射と空燃比のリーン設定とにより均
質リーン運転を行わせるが、このとき、Ｓ６，Ｓ７へ進
み、均質リーン運転用バルブタイミング値を参照し（Ｓ
６）、また均質リーン運転用噴射タイミング値を参照し
て（Ｓ７）、Ｓ１０，Ｓ１１へ進む。
【００４３】中負荷領域以外であるとき、すなわち、高
負荷領域（均質略ストイキ運転域）であるときには、吸
気行程噴射と空燃比のストイキないしリッチ設定とによ
り均質略ストイキ運転を行わせるが、このとき、Ｓ８，
Ｓ９へ進み、均質略ストイキ運転用バルブタイミング値
を参照し（Ｓ８）、また均質略ストイキ運転用噴射タイ
ミング値を参照して（Ｓ９）、Ｓ１０，Ｓ１１へ進む。
負荷領域（均質略ストイキ運転域）であるときには、吸
気行程噴射と空燃比のストイキないしリッチ設定とによ
り均質略ストイキ運転を行わせるが、このとき、Ｓ８，
Ｓ９へ進み、均質略ストイキ運転用バルブタイミング値
を参照し（Ｓ８）、また均質略ストイキ運転用噴射タイ
ミング値を参照して（Ｓ９）、Ｓ１０，Ｓ１１へ進む。
【００４４】Ｓ１０では、Ｓ３、Ｓ６又はＳ８で参照し
たバルブタイミング値に基づいて、バルブタイミングの
切換制御を実行する。Ｓ１１では、Ｓ４、Ｓ７又はＳ９
で参照した噴射タイミング値に基づいて、噴射タイミン
グの切換制御を実行する。
たバルブタイミング値に基づいて、バルブタイミングの
切換制御を実行する。Ｓ１１では、Ｓ４、Ｓ７又はＳ９
で参照した噴射タイミング値に基づいて、噴射タイミン
グの切換制御を実行する。
【００４５】本フローチャートにおいては、Ｓ２，Ｓ５
の部分が運転モード切換手段に相当し、Ｓ３，Ｓ６，Ｓ
８の部分がバルブタイミング設定手段に相当し、Ｓ４，
Ｓ７，Ｓ９の部分が噴射タイミング設定手段に相当す
る。
の部分が運転モード切換手段に相当し、Ｓ３，Ｓ６，Ｓ
８の部分がバルブタイミング設定手段に相当し、Ｓ４，
Ｓ７，Ｓ９の部分が噴射タイミング設定手段に相当す
る。
【００４６】ここで運転領域別のバルブタイミング及び
噴射タイミングについて図４及び図５により説明する。
尚、図４において、ＥＶＯは排気弁開時期、ＥＶＣは排
気弁閉時期、ＩＶＯは吸気弁開時期、ＩＶＣは吸気弁閉
時期を示している。
噴射タイミングについて図４及び図５により説明する。
尚、図４において、ＥＶＯは排気弁開時期、ＥＶＣは排
気弁閉時期、ＩＶＯは吸気弁開時期、ＩＶＣは吸気弁閉
時期を示している。
【００４７】高負荷時については、吸気行程噴射による
均質略ストイキ運転モードであり、バルブタイミング
は、図４ａに示すように吸気弁が略ＴＤＣで開き、ＢＤ
Ｃ後早い時期に閉じるタイミングとする。また、噴射タ
イミングについては、図５ａに示すように吸気行程噴射
であって、吸気弁開弁後（ＴＤＣ後）に噴射開始し、Ｂ
ＤＣ前で噴射終了するタイミングとしている。
均質略ストイキ運転モードであり、バルブタイミング
は、図４ａに示すように吸気弁が略ＴＤＣで開き、ＢＤ
Ｃ後早い時期に閉じるタイミングとする。また、噴射タ
イミングについては、図５ａに示すように吸気行程噴射
であって、吸気弁開弁後（ＴＤＣ後）に噴射開始し、Ｂ
ＤＣ前で噴射終了するタイミングとしている。
【００４８】また、中負荷時については、吸気行程噴射
による均質リーン運転モードであり、バルブタイミング
は、図４ｂに示すように吸気弁がＴＤＣ後で且つ排気弁
閉時期後に開き、ＢＤＣ後遅い時期に閉じるタイミング
とする。また、噴射タイミングについては、図５ｂに示
すように吸気行程噴射であって、ＴＤＣ後で且つ吸気弁
開弁前に噴射開始し、吸気弁開弁後、ＢＤＣ前で噴射終
了するタイミングとしている。従って、燃料の噴射タイ
ミングは吸気弁開時期の前後に跨がって設定される。ま
た、吸気弁開時期以前の噴射割合に対し、吸気弁の開時
期以降の噴射割合の方を略同等又は大きくしてある。
による均質リーン運転モードであり、バルブタイミング
は、図４ｂに示すように吸気弁がＴＤＣ後で且つ排気弁
閉時期後に開き、ＢＤＣ後遅い時期に閉じるタイミング
とする。また、噴射タイミングについては、図５ｂに示
すように吸気行程噴射であって、ＴＤＣ後で且つ吸気弁
開弁前に噴射開始し、吸気弁開弁後、ＢＤＣ前で噴射終
了するタイミングとしている。従って、燃料の噴射タイ
ミングは吸気弁開時期の前後に跨がって設定される。ま
た、吸気弁開時期以前の噴射割合に対し、吸気弁の開時
期以降の噴射割合の方を略同等又は大きくしてある。
【００４９】更に、低負荷時については、圧縮行程噴射
による成層運転モードであり、バルブタイミングは、図
４ｃに示すように吸気弁がＴＤＣ前から開き、略ＢＤＣ
で閉じるタイミングとする。また、噴射タイミングにつ
いては、図５ｃに示すように圧縮行程噴射であって、９
０°ＢＴＤＣ後に噴射開始し、ＴＤＣ前で噴射終了する
タイミングとしている。
による成層運転モードであり、バルブタイミングは、図
４ｃに示すように吸気弁がＴＤＣ前から開き、略ＢＤＣ
で閉じるタイミングとする。また、噴射タイミングにつ
いては、図５ｃに示すように圧縮行程噴射であって、９
０°ＢＴＤＣ後に噴射開始し、ＴＤＣ前で噴射終了する
タイミングとしている。
【００５０】以上のように負荷に応じて３種の運転モー
ドに切換え、更に各運転モードに応じたバルブタイミン
グ及び噴射タイミングとすることで、良好な燃焼、運転
性、排気が得られる。
ドに切換え、更に各運転モードに応じたバルブタイミン
グ及び噴射タイミングとすることで、良好な燃焼、運転
性、排気が得られる。
【００５１】具体的には、高負荷運転においては、吸気
弁開時期ＩＶＯを略ＴＤＣ付近、吸気弁閉時期ＩＶＣを
比較的遅く設定することで、本実施形態程度の比較的小
さい作動角のカムプロフィールを有するカムを用いた場
合において、十分な充填効率が得られるため、良好な高
負荷運転を実現できる。
弁開時期ＩＶＯを略ＴＤＣ付近、吸気弁閉時期ＩＶＣを
比較的遅く設定することで、本実施形態程度の比較的小
さい作動角のカムプロフィールを有するカムを用いた場
合において、十分な充填効率が得られるため、良好な高
負荷運転を実現できる。
【００５２】また、低負荷運転においては、吸気カムを
進角設定しているため、吸気弁開時期ＩＶＯ、吸気弁閉
時期ＩＶＣ共に進角し、その結果既燃の燃焼ガスが吸気
に戻され、いわゆる内部ＥＧＲが行われるため、燃焼前
の筒内温度が比較的高温な状態となるため、圧縮行程で
噴射された燃料の気化が促進され、燃焼状態が良好とな
る。また既燃ガスによる内部ＥＧＲが行われているた
め、ＮＯｘも低く抑えられる。
進角設定しているため、吸気弁開時期ＩＶＯ、吸気弁閉
時期ＩＶＣ共に進角し、その結果既燃の燃焼ガスが吸気
に戻され、いわゆる内部ＥＧＲが行われるため、燃焼前
の筒内温度が比較的高温な状態となるため、圧縮行程で
噴射された燃料の気化が促進され、燃焼状態が良好とな
る。また既燃ガスによる内部ＥＧＲが行われているた
め、ＮＯｘも低く抑えられる。
【００５３】更に、中負荷運転においては、均質リーン
運転が行われ、この時吸気カムはＴＤＣ後に開弁するよ
う設定しており、図６に示すようにＴＤＣ後において吸
気弁が開弁するまでの間に筒内に負圧が発生するため、
吸気弁開弁後の吸気流速を、遅角設定しない場合と比較
して初期に非常に高くできる。また、噴射タイミングを
吸気流速が高まるタイミングより若干早める、すなわち
燃料噴射から気化するまでに時間を要するため、吸気弁
開時期よりも前から噴射を開始する設定としており、燃
料が若干気化し始めるタイミングで吸気流速が高まるた
め、混合気の形成が良好なものとなる。
運転が行われ、この時吸気カムはＴＤＣ後に開弁するよ
う設定しており、図６に示すようにＴＤＣ後において吸
気弁が開弁するまでの間に筒内に負圧が発生するため、
吸気弁開弁後の吸気流速を、遅角設定しない場合と比較
して初期に非常に高くできる。また、噴射タイミングを
吸気流速が高まるタイミングより若干早める、すなわち
燃料噴射から気化するまでに時間を要するため、吸気弁
開時期よりも前から噴射を開始する設定としており、燃
料が若干気化し始めるタイミングで吸気流速が高まるた
め、混合気の形成が良好なものとなる。
【００５４】次に第２実施形態について説明する。第１
実施形態においては、機関負荷に応じて、低負荷領域で
の成層運転、中負荷領域での均質リーン運転、高負荷領
域での均質略ストイキ運転の３つの運転モードに切換え
ているが、第２実施形態においては、図７に示すよう
に、エンジン回転数及び負荷（トルク）に応じて、低回
転・低負荷領域での成層運転、中回転・中負荷領域での
均質リーン運転、高回転・高負荷領域での均質略ストイ
キ運転に切換えている。また、各運転モードにおいてバ
ルブタイミング及び噴射タイミングを設定するが、中回
転・中負荷領域での均質リーン運転に際し、より細かな
バルブタイミングの制御を行うようにしている。
実施形態においては、機関負荷に応じて、低負荷領域で
の成層運転、中負荷領域での均質リーン運転、高負荷領
域での均質略ストイキ運転の３つの運転モードに切換え
ているが、第２実施形態においては、図７に示すよう
に、エンジン回転数及び負荷（トルク）に応じて、低回
転・低負荷領域での成層運転、中回転・中負荷領域での
均質リーン運転、高回転・高負荷領域での均質略ストイ
キ運転に切換えている。また、各運転モードにおいてバ
ルブタイミング及び噴射タイミングを設定するが、中回
転・中負荷領域での均質リーン運転に際し、より細かな
バルブタイミングの制御を行うようにしている。
【００５５】エンジンのシステム構成は、第１実施形態
（図２）と同一とする。図８は第２実施形態でのフロー
チャートである。Ｓ２１では、各種センサからの信号を
読込む。
（図２）と同一とする。図８は第２実施形態でのフロー
チャートである。Ｓ２１では、各種センサからの信号を
読込む。
【００５６】Ｓ２２では、成層運転域か否かを判定す
る。成層運転域であるときには、圧縮行程噴射により成
層運転を行わせるが、このとき、Ｓ２３，Ｓ２４へ進
み、成層運転用バルブタイミング値を参照し（Ｓ２
３）、また成層運転用噴射タイミング値を参照して（Ｓ
２４）、Ｓ３０，Ｓ３１へ進む。
る。成層運転域であるときには、圧縮行程噴射により成
層運転を行わせるが、このとき、Ｓ２３，Ｓ２４へ進
み、成層運転用バルブタイミング値を参照し（Ｓ２
３）、また成層運転用噴射タイミング値を参照して（Ｓ
２４）、Ｓ３０，Ｓ３１へ進む。
【００５７】成層運転域以外であるときには、Ｓ２５へ
進む。Ｓ２５では、均質リーン運転域か否かを判定す
る。均質リーン運転域であるときには、吸気行程噴射と
空燃比のリーン設定とにより均質リーン運転を行わせる
が、このとき、Ｓ２６，Ｓ２７へ進み、均質リーン運転
用バルブタイミング値を参照し（Ｓ２６）、また均質リ
ーン運転用噴射タイミング値を参照して（Ｓ２７）、Ｓ
３０，Ｓ３１へ進む。但し、Ｓ２６での均質リーン運転
用バルブタイミング値の設定に際しては、後述のよう
に、エンジン回転数及び負荷に応じて設定する。
進む。Ｓ２５では、均質リーン運転域か否かを判定す
る。均質リーン運転域であるときには、吸気行程噴射と
空燃比のリーン設定とにより均質リーン運転を行わせる
が、このとき、Ｓ２６，Ｓ２７へ進み、均質リーン運転
用バルブタイミング値を参照し（Ｓ２６）、また均質リ
ーン運転用噴射タイミング値を参照して（Ｓ２７）、Ｓ
３０，Ｓ３１へ進む。但し、Ｓ２６での均質リーン運転
用バルブタイミング値の設定に際しては、後述のよう
に、エンジン回転数及び負荷に応じて設定する。
【００５８】均質リーン運転域以外であるとき、すなわ
ち、均質略ストイキ運転域であるときには、吸気行程噴
射と空燃比のストイキないしリッチ設定とにより均質略
ストイキ運転を行わせるが、このとき、Ｓ２８，Ｓ２９
へ進み、均質略ストイキ運転用バルブタイミング値を参
照し（Ｓ２８）、また均質略ストイキ運転用噴射タイミ
ング値を参照して（Ｓ２９）、Ｓ３０，Ｓ３１へ進む。
ち、均質略ストイキ運転域であるときには、吸気行程噴
射と空燃比のストイキないしリッチ設定とにより均質略
ストイキ運転を行わせるが、このとき、Ｓ２８，Ｓ２９
へ進み、均質略ストイキ運転用バルブタイミング値を参
照し（Ｓ２８）、また均質略ストイキ運転用噴射タイミ
ング値を参照して（Ｓ２９）、Ｓ３０，Ｓ３１へ進む。
【００５９】Ｓ３０では、Ｓ２３、Ｓ２６又はＳ２８で
参照したバルブタイミング値に基づいて、バルブタイミ
ングの切換制御を実行する。Ｓ３１では、Ｓ２４、Ｓ２
７又はＳ２９で参照した噴射タイミング値に基づいて、
噴射タイミングの切換制御を実行する。
参照したバルブタイミング値に基づいて、バルブタイミ
ングの切換制御を実行する。Ｓ３１では、Ｓ２４、Ｓ２
７又はＳ２９で参照した噴射タイミング値に基づいて、
噴射タイミングの切換制御を実行する。
【００６０】本フローチャートにおいては、Ｓ２２，Ｓ
２５の部分が運転モード切換手段に相当し、Ｓ２３，Ｓ
２６，Ｓ２８の部分がバルブタイミング設定手段に相当
し、Ｓ２４，Ｓ２７，Ｓ２９の部分が噴射タイミング設
定手段に相当する。
２５の部分が運転モード切換手段に相当し、Ｓ２３，Ｓ
２６，Ｓ２８の部分がバルブタイミング設定手段に相当
し、Ｓ２４，Ｓ２７，Ｓ２９の部分が噴射タイミング設
定手段に相当する。
【００６１】ここで運転領域別のバルブタイミング及び
噴射タイミングについて説明する。吸気行程噴射による
均質略ストイキ運転時のバルブタイミング及び噴射タイ
ミングについては、第１実施形態と同様に、図４ａ及び
図５ａのタイミングとする。また、圧縮行程噴射による
成層運転時のバルブタイミング及び噴射タイミングにつ
いても、第１実施形態と同様に、図４ｃ及び図５ｃのタ
イミングとする。
噴射タイミングについて説明する。吸気行程噴射による
均質略ストイキ運転時のバルブタイミング及び噴射タイ
ミングについては、第１実施形態と同様に、図４ａ及び
図５ａのタイミングとする。また、圧縮行程噴射による
成層運転時のバルブタイミング及び噴射タイミングにつ
いても、第１実施形態と同様に、図４ｃ及び図５ｃのタ
イミングとする。
【００６２】一方、吸気行程噴射による均質リーン運転
時のバルブタイミング及び噴射タイミングについては、
図４ｂ及び図５ｂのタイミングを基本とするが、特にバ
ルブタイミングについては、図９に示すように、エンジ
ン回転数及び負荷に応じて更に細かく設定され、高回転
ほど、また、低負荷ほど、吸気弁開時期ＩＶＯを遅らせ
る（吸気弁開時期ＩＶＯの遅角量を大きくする）。
時のバルブタイミング及び噴射タイミングについては、
図４ｂ及び図５ｂのタイミングを基本とするが、特にバ
ルブタイミングについては、図９に示すように、エンジ
ン回転数及び負荷に応じて更に細かく設定され、高回転
ほど、また、低負荷ほど、吸気弁開時期ＩＶＯを遅らせ
る（吸気弁開時期ＩＶＯの遅角量を大きくする）。
【００６３】ここで、エンジン回転数が高いほど吸気弁
開時期ＩＶＯを遅らせるのは、エンジンが高回転である
ほど排気行程における掃気が遅れ、また排圧が上昇する
ために、本実施形態のように排気弁のバルブタイミング
を可変しない場合においては、エンジン回転が高回転で
あるほど排気上死点での筒内圧力が高くなるため、その
後に吸気弁開時期ＩＶＯを遅らせて、筒内に負圧を発生
させる場合には、より吸気弁開時期ＩＶＯを遅らせる必
要があるためである。
開時期ＩＶＯを遅らせるのは、エンジンが高回転である
ほど排気行程における掃気が遅れ、また排圧が上昇する
ために、本実施形態のように排気弁のバルブタイミング
を可変しない場合においては、エンジン回転が高回転で
あるほど排気上死点での筒内圧力が高くなるため、その
後に吸気弁開時期ＩＶＯを遅らせて、筒内に負圧を発生
させる場合には、より吸気弁開時期ＩＶＯを遅らせる必
要があるためである。
【００６４】このとき本実施形態ではクランク軸とカム
軸との位相を変化させることで、作動角一定のままバル
ブタイミングがシフトする可変動弁機構を備えているの
で、吸気弁開時期ＩＶＯを遅らせた場合には、吸気弁閉
時期ＩＶＣが合せて遅れる。すなわち吸気カム作動角が
比較的大きい場合には、吸気弁閉時期ＩＶＣがＢＤＣ後
となるため、有効圧縮比が低下する。すなわち吸入空気
量が減少することになってしまうが、吸気行程噴射によ
る均質リーン運転領域での設定を工夫してあるため、か
かる問題が発生しない。
軸との位相を変化させることで、作動角一定のままバル
ブタイミングがシフトする可変動弁機構を備えているの
で、吸気弁開時期ＩＶＯを遅らせた場合には、吸気弁閉
時期ＩＶＣが合せて遅れる。すなわち吸気カム作動角が
比較的大きい場合には、吸気弁閉時期ＩＶＣがＢＤＣ後
となるため、有効圧縮比が低下する。すなわち吸入空気
量が減少することになってしまうが、吸気行程噴射によ
る均質リーン運転領域での設定を工夫してあるため、か
かる問題が発生しない。
【００６５】つまり、図４ａに示すような通常設定のタ
イミングにおいて吸気行程噴射による均質リーン運転を
行う際には、スロットル弁を絞って、トルクを制御して
いる。すなわち、スロットル弁が絞りとなって空気量を
制限している。本実施形態では、図７及び図９に示した
運転領域切換マップの設定について、均質リーン運転域
と均質略ストイキ運転域との境界を、吸気弁開時期ＩＶ
Ｏを遅らせることによって減少する吸入空気量と、その
減少した吸入空気量を補うべくスロットル弁を開弁補正
して得られる吸入空気量とが等しくなる設定としてお
り、またスロットル弁が全開となるところを、均質リー
ン運転域の限界として設定しているので、吸気弁開時期
ＩＶＯを遅らせても運転性等の問題を引き起こすことが
なく、また本実施形態での効果も十分に得られる構成と
なっている。
イミングにおいて吸気行程噴射による均質リーン運転を
行う際には、スロットル弁を絞って、トルクを制御して
いる。すなわち、スロットル弁が絞りとなって空気量を
制限している。本実施形態では、図７及び図９に示した
運転領域切換マップの設定について、均質リーン運転域
と均質略ストイキ運転域との境界を、吸気弁開時期ＩＶ
Ｏを遅らせることによって減少する吸入空気量と、その
減少した吸入空気量を補うべくスロットル弁を開弁補正
して得られる吸入空気量とが等しくなる設定としてお
り、またスロットル弁が全開となるところを、均質リー
ン運転域の限界として設定しているので、吸気弁開時期
ＩＶＯを遅らせても運転性等の問題を引き起こすことが
なく、また本実施形態での効果も十分に得られる構成と
なっている。
【００６６】また、エンジンが高負荷ほど吸気弁開時期
ＩＶＯを早めるのは、回転の変化に対して、トルクの変
化の方が吸入空気量に対して感度が高いため、高負荷ほ
ど吸気弁開時期ＩＶＯを早めた方が、効果が高いからで
ある。
ＩＶＯを早めるのは、回転の変化に対して、トルクの変
化の方が吸入空気量に対して感度が高いため、高負荷ほ
ど吸気弁開時期ＩＶＯを早めた方が、効果が高いからで
ある。
【００６７】よって、第２実施形態においては、吸気行
程噴射による均質リーン運転において、エンジン回転、
負荷に応じて細かく吸気弁開時期ＩＶＯを設定している
ため、第１実施形態より更に、均質リーン運転時の燃
費、ＮＯｘのゲインを大きくできる。
程噴射による均質リーン運転において、エンジン回転、
負荷に応じて細かく吸気弁開時期ＩＶＯを設定している
ため、第１実施形態より更に、均質リーン運転時の燃
費、ＮＯｘのゲインを大きくできる。
【００６８】以上の実施形態では、可変動弁装置とし
て、いわゆるバルブ捻り、すなわちクランク軸とカム軸
との位相を変化させることで、作動角一定のままバルブ
タイミングがシフトする可変動弁機構を用いたものにつ
いて説明したが、次のような可変動弁装置を用いること
もできる。
て、いわゆるバルブ捻り、すなわちクランク軸とカム軸
との位相を変化させることで、作動角一定のままバルブ
タイミングがシフトする可変動弁機構を用いたものにつ
いて説明したが、次のような可変動弁装置を用いること
もできる。
【００６９】例えば、クランク軸の角速度に対するカム
軸の角速度を周期的に変化させる機構を備えているもの
を用いることができる。これによれば、バルブタイミン
グと作動角とが同時に変更可能であり、例えば吸気弁の
閉時期を固定して開時期のみを変化させることが可能と
なる。
軸の角速度を周期的に変化させる機構を備えているもの
を用いることができる。これによれば、バルブタイミン
グと作動角とが同時に変更可能であり、例えば吸気弁の
閉時期を固定して開時期のみを変化させることが可能と
なる。
【００７０】また、バルブリフト特性の異なる複数のカ
ムを選択的に切換える機構を備えているものを用いるこ
とができる。これによれば、複数のカムを使い分けるこ
とで、吸気弁開時期のみを単独で変化させることはもち
ろん、バルブタイミングと作動角とが同時に変更可能と
なる。
ムを選択的に切換える機構を備えているものを用いるこ
とができる。これによれば、複数のカムを使い分けるこ
とで、吸気弁開時期のみを単独で変化させることはもち
ろん、バルブタイミングと作動角とが同時に変更可能と
なる。
【００７１】更に、油圧力又は電磁力により吸気弁の開
時期及び閉時期を任意に制御可能なものを用いることが
できる。これによれば、カム駆動ではなく、油圧力又は
電磁力により開閉駆動して、油圧力又は電磁力の発生タ
イミングによって吸気弁開時期のみを単独で変化させる
ことはもちろん、バルブタイミングを任意に制御可能と
なる。
時期及び閉時期を任意に制御可能なものを用いることが
できる。これによれば、カム駆動ではなく、油圧力又は
電磁力により開閉駆動して、油圧力又は電磁力の発生タ
イミングによって吸気弁開時期のみを単独で変化させる
ことはもちろん、バルブタイミングを任意に制御可能と
なる。
【００７２】以上説明してきたように本発明によれば、
吸気行程噴射による均質リーン運転時の混合気形成を大
幅に改善できるため、他の運転モードへの跳ね返りな
く、均質リーン運転時の燃費向上と低ＮＯｘ化とが可能
な直噴火花点火式内燃機関を実現できる。
吸気行程噴射による均質リーン運転時の混合気形成を大
幅に改善できるため、他の運転モードへの跳ね返りな
く、均質リーン運転時の燃費向上と低ＮＯｘ化とが可能
な直噴火花点火式内燃機関を実現できる。
【図１】 本発明の基本構成を示す機能ブロック図
【図２】 本発明の実施形態を示す直噴火花点火式内燃
機関のシステム図
機関のシステム図
【図３】 第１実施形態のフローチャート
【図４】 第１実施形態のバルブタイミングを示す図
【図５】 第１実施形態のバルブタイミング及び噴射タ
イミングを示す図
イミングを示す図
【図６】 吸気弁開時期遅角による筒内負圧、吸気流速
を示す図
を示す図
【図７】 第２実施形態の運転モードの切換域を示す図
【図８】 第２実施形態のフローチャート
【図９】 第２実施形態の均質リーン運転域での吸気弁
開時期を示す図
開時期を示す図
１ エンジン ２ 燃焼室 ３ 燃料噴射弁 ４ 点火栓 ５ 吸気通路 ６ スロットル弁 ８ 吸気弁 ９ 排気弁 １０，１１ 可変動弁装置 １２ コントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 孝伸 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 (72)発明者 土田 博文 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） 3G092 AA01 AA06 AA09 AA11 BA04 BA06 DA01 DA04 DA06 DA07 DA09 DA12 DC03 EA04 EA06 EA07 EA11 FA02 FA17 FA18 FA24 GA05 GA06 HA01Z HA11Z HA13X HB02X HE01Z HE03Z HE08Z HF08Z 3G301 HA01 HA04 HA19 JA01 JA02 JA25 JA26 KA08 KA09 LA03 LA07 LB04 LC08 MA01 MA19 NE12 NE14 NE15 PA01Z PA17Z PB05A PE01Z PE03Z PE08Z PE10A PF03Z
Claims (10)
- 【請求項１】燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
と、燃焼室内に臨む点火栓と、吸気弁の開閉タイミング
を制御可能な可変動弁装置とを備える一方、機関運転条
件に応じて少なくとも吸気行程噴射で空燃比をリーンに
設定する均質リーン運転と吸気行程噴射で空燃比をスト
イキないしリッチに設定する均質略ストイキ運転とを切
換可能な運転モード切換手段を備える直噴火花点火式内
燃機関の制御装置において、 均質リーン運転時に、吸気弁の開時期を均質略ストイキ
運転時よりも遅角設定して、排気弁とのオーバーラップ
を有しないように設定するバルブタイミング設定手段
と、均質リーン運転時に、吸気弁の開時期を跨いで燃料
を噴射するように噴射タイミングを設定する噴射タイミ
ング設定手段と、を設けたことを特徴とする直噴火花点
火式内燃機関の制御装置。 - 【請求項２】均質リーン運転時に、吸気弁の開時期以前
の噴射割合に対し、吸気弁の開時期以降の噴射割合を同
等以上としたことを特徴とする請求項１記載の直噴火花
点火式内燃機関の制御装置。 - 【請求項３】均質リーン運転時における吸気弁の開時期
の遅角量は、機関の低負荷ほど大きく、高負荷ほど小さ
くしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の直
噴火花点火式内燃機関の制御装置。 - 【請求項４】均質リーン運転時における吸気弁の開時期
の遅角量は、機関の高回転ほど大きく、低回転ほど小さ
くしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか
１つに記載の直噴火花点火式内燃機関の制御装置。 - 【請求項５】均質リーン運転時における吸気弁の開時期
の遅角量の最大値は、吸気弁の開時期を遅角設定しない
場合のスロットル弁開度から全開まで開けた場合に増加
する吸入空気量と、吸気弁の開時期を遅角設定したこと
により減少する吸入空気量とが、略等しくなる遅角量と
したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１
つに記載の直噴火花点火式内燃機関の制御装置。 - 【請求項６】前記可変動弁装置は、クランク軸とカム軸
との位相を変化させる機構を備えてなることを特徴とす
る請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の直噴火花
点火式内燃機関の制御装置。 - 【請求項７】前記可変動弁装置は、クランク軸の角速度
に対するカム軸の角速度を周期的に変化させる機構を備
えてなることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれ
か１つに記載の直噴火花点火式内燃機関の制御装置。 - 【請求項８】前記可変動弁装置は、バルブリフト特性の
異なる複数のカムを選択的に切換える機構を備えてなる
ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに
記載の直噴火花点火式内燃機関の制御装置。 - 【請求項９】前記可変動弁装置は、油圧力により吸気弁
を開閉駆動するものであることを特徴とする請求項１〜
請求項５のいずれか１つに記載の直噴火花点火式内燃機
関の制御装置。 - 【請求項１０】前記可変動弁装置は、電磁力により吸気
弁を開閉駆動するものであることを特徴とする請求項１
〜請求項５のいずれか１つに記載の直噴火花点火式内燃
機関の制御装置。
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|---|---|---|---|
| JP25040199A JP3800881B2 (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | 直噴火花点火式内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25040199A JP3800881B2 (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | 直噴火花点火式内燃機関の制御装置 |
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| JP3800881B2 JP3800881B2 (ja) | 2006-07-26 |
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ID=17207370
Family Applications (1)
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| JP25040199A Expired - Fee Related JP3800881B2 (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | 直噴火花点火式内燃機関の制御装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3800881B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2013171830A1 (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-21 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP2015113806A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| WO2015114432A1 (en) | 2014-02-03 | 2015-08-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection controller for internal combustion engine |
| JP2019007447A (ja) * | 2017-06-27 | 2019-01-17 | アイシン精機株式会社 | 内燃機関 |
-
1999
- 1999-09-03 JP JP25040199A patent/JP3800881B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
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| WO2013171830A1 (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-21 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JPWO2013171830A1 (ja) * | 2012-05-14 | 2016-01-07 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP2015113806A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| US9695771B2 (en) | 2013-12-13 | 2017-07-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Spark and valve control for different air/fuel ratios |
| WO2015114432A1 (en) | 2014-02-03 | 2015-08-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection controller for internal combustion engine |
| JP2019007447A (ja) * | 2017-06-27 | 2019-01-17 | アイシン精機株式会社 | 内燃機関 |
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| JP3800881B2 (ja) | 2006-07-26 |
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