JP2001152908A - 自己着火・火花点火式内燃機関の制御装置 - Google Patents

自己着火・火花点火式内燃機関の制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン製作上のばらつきや経時劣化、経年
変化に拘わらず、内燃機関の自己着火燃焼の効率を安定
的に高度に保持する。 【解決手段】 燃焼パターン判定部５は、アクセル開度
信号及び回転数に応じて火花点火燃焼または自己着火燃
焼を選択する。自己着火燃焼時に、燃焼状態検出部２が
検出する燃焼状態が自己着火限界条件となるように、燃
焼パラメータ設定部８は燃焼パラメータを順次変更す
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、運転条件によって
火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼とを使い分ける自己着
火・火花点火式内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧縮自己着火燃焼は燃焼室の多点で燃焼
が開始されるため燃焼速度が速く、通常の火花点火燃焼
に比べて空燃比がリーンな状態でも安定した燃焼を実現
することができて燃料消費率の向上が可能であり、また
空燃比がリーンなため燃焼温度が低下することから、排
気ガス中のＮＯｘを大幅に低減することもできる。また
燃料と空気を十分に予混合しておけば、空燃比がより均
一となり、更にＮＯｘを低減することができる。
【０００３】また、高回転、高負荷領域では通常の火花
点火燃焼を行わせ、低回転、低中負荷領域では火花点火
燃焼から圧縮自己着火燃焼に燃焼形態を切り替えること
によって、高回転、高負荷時の高出力確保と、低回転、
低中負荷時の燃料消費率向上、ＮＯｘの低減化の両立を
図ることができる。
【０００４】２ストロークサイクル型の火花点火式内燃
機関の分野では、部分負荷時における燃焼不安定を解消
すると共に、ＨＣ（未燃炭化水素）排出量の低減を図る
ために、燃焼室内における自己着火燃焼を積極的に利用
した技術が提案されている。例えば、特開平７−７１２
７９号公報には、低負荷時に排気通路の一部を遮断する
ことによってシリンダ内の残留ガス濃度を高めて、圧縮
行程開始時のシリンダ内圧や温度を高め、自己着火の燃
焼時期を制御する技術が開示されている。
【０００５】自己着火燃焼を安定して起こすには、圧縮
上死点付近で作動ガスの温度と圧力があるレベル以上に
なる必要がある。その手段として、上記従来例のように
ＥＧＲガスの大量使用と高圧縮比化とを併用したり、単
に圧縮比を高めることにより、筒内温度と筒内圧力とが
あるレベル以上になるような燃焼パラメータを予め定
め、負荷に応じてそのパラメータになるように制御を行
っている。
【０００６】また自己着火燃焼は燃焼パラメータの影響
を強く受ける。空燃比を例に取ると、空燃比が目標空燃
比よりもリッチになると燃焼が急激になりノッキングを
引き起こす。また空燃比が目標空燃比よりもリーンにな
ると燃焼が不安定になり、運転性の悪化を引き起こす。
従って、各燃焼パラメータを目標値に制御する必要があ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の自己着火燃焼をする火花点火式内燃機関にあ
っては、内燃機関使用過程におけるデポやすすの燃焼室
への堆積により問題が生じる。
【０００８】デポやすすが燃焼室の壁面に堆積するとノ
ッキングが生じ易くなり、要求オクタン価が上がる。
（ＳＡＥ Ｔｒａｎｓ ｖｏｌ．６４，Ｐ７６，１９５
６）。このため、あらかじめ定められた燃焼パラメー
タ、例えば従来例ではＥＧＲ量を調節するための排気通
路の絞りの度合いであり、一般的な自己着火燃焼では、
空燃比やＥＧＲ量、圧縮比などがパラメータであるが、
それがそのままですすやデポの堆積がおきると、エンジ
ンがノッキングを起こす可能性がある。
【０００９】また、エンジン使用過程を模擬してデポや
すすが堆積した状態での空燃比と発生トルクの関係か
ら、あらかじめエンジンの制御パラメータを定めるよう
にすると、工場から出荷されるような新品の状態ではデ
ポやすすが堆積していないため、自己着火は生じにく
く、エンジンの燃焼が不安定になり、そのままでは工場
から出荷できない状態となる。
【００１０】このように、従来例では、デポやすすが堆
積するとノッキングが生じてしまうという構成になって
いたため、ノッキングが生じることによる騒音が不快で
あるばかりか、熱的な負荷増大によるエンジン劣化や機
械的な圧力負荷増大によるエンジン劣化が生じる可能性
があるという問題点があった。
【００１１】また市販エンジンにおいては生産バラツキ
等により、各エンジン毎に圧縮比が若干異なる可能性が
ある。あるいはエンジンのウォータジャケットのバラツ
キ等により、冷却液温度を等しく制御しても各エンジン
毎に燃焼室温度が異なる可能性がある。このような場合
には、各エンジン毎に目標燃焼パラメータが異なり、バ
ラツキ幅の大きいエンジンにおいては、燃焼不安定ある
いはノッキングが生じるという問題点があった。
【００１２】また１つのエンジンを考えた場合におい
て、上述した理由により各気筒毎に圧縮比、燃焼室温度
が異なる可能性がある。このような場合においても、各
気筒毎に目標燃焼パラメータが異なり、バラツキ幅の大
きい気筒では、燃焼不安定あるいはノッキングが生じる
という問題点があった。
【００１３】また、火花点火エンジンにおいては、エン
ジンやノックセンサ等の特性上のバラツキや経時変化等
に対処する技術として、特開平８−１５１９５１号公報
記載の技術が知られている。この技術によれば、定常運
転状態におけるノックセンサの検出値に基づいて、ノッ
キング判定レベルの補正値や点火時期補正等を変更して
いる。
【００１４】自己着火燃焼は運転条件において、ノッキ
ングが問題となる場合と燃焼安定度が問題となる場合が
存在する。
【００１５】従って、上記技術を自己着火燃焼に適用し
た場合には、燃焼パラメータが目標燃焼パラメータに制
御できずに、燃費、エミッション等の燃焼性能が悪化す
るという問題点があった。
【００１６】以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、運
転状態に応じて火花点火燃焼と自己着火燃焼とを使い分
ける内燃機関において、経時変化や経年変化に拘わら
ず、内燃機関の自己着火燃焼の効率を安定的に高度に保
持することである。
【００１７】また本発明の目的は、エンジンの寸法形状
等の生産上のバラツキが発生した場合においても、内燃
機関の自己着火燃焼の効率を安定的に高度に保持するこ
とである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
前記課題を解決するために、火花点火燃焼と自己着火燃
焼とを運転条件により使い分ける自己着火・火花点火式
内燃機関の制御装置において、自己着火燃焼限界を検出
する検出手段と、燃焼パラメータを変更するパラメータ
変更手段を有し、自己着火燃焼運転中に、前記パラメー
タ変更手段により燃焼パラメータを燃焼状態が自己着火
燃焼限界となる値に順次近づけ、前記検出手段が自己着
火燃焼限界を検出している自己着火限界条件で自己着火
燃焼運転を行うことを要旨とする。
【００１９】請求項２記載の発明は、前記課題を解決す
るために、請求項１記載の自己着火・火花点火式内燃機
関の制御装置において、前記燃焼パラメータは、点火時
期、燃料噴射時期、燃料噴射量、筒内温度、圧縮比、Ｅ
ＧＲ量、吸入空気温度、吸入空気圧力、燃焼室温度、バ
ルブタイミングのいずれか１つ、またはこれら複数の組
み合わせであることを要旨とする。
【００２０】請求項３記載の発明は、前記課題を解決す
るために、請求項１または請求項２記載の自己着火・火
花点火式内燃機関の制御装置において、前記自己着火燃
焼限界は、筒内圧力、クランク軸の角速度、燃焼室構成
部材の振動、燃焼室構成部材の音響、燃焼ガス中のイオ
ンのいずれか１つまたはこれら複数の組み合わせにより
検出あるいは予測されるノッキング限界であることを要
旨とする。
【００２１】請求項４記載の発明は、前記課題を解決す
るために、請求項１または請求項２記載の自己着火・火
花点火式内燃機関の制御装置において、前記自己着火燃
焼限界は、筒内圧力、クランク軸の角速度、燃焼室構成
部材の振動、燃焼室構成部材の音響、燃焼ガス中のイオ
ンのいずれか１つまたはこれら複数の組み合わせにより
検出あるいは予測される安定度限界であることを要旨と
する。
【００２２】請求項５記載の発明は、前記課題を解決す
るために、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記
載の自己着火・火花点火式内燃機関の制御装置におい
て、前記自己着火燃焼限界を内燃機関の運転条件に応じ
てノッキング限界あるいは安定度限界のどちらか一方に
変えることを要旨とする。
【００２３】請求項６記載の発明は、前記課題を解決す
るために、請求項５記載の自己着火・火花点火式内燃機
関の制御装置において、前記自己着火燃焼限界を低負荷
時は安定度限界とし中高負荷時はノッキング限界とする
ことを要旨とする。
【００２４】請求項７記載の発明は、前記課題を解決す
るために、請求項５記載の自己着火・火花点火式内燃機
関の制御装置において、触媒温度を検出または推定する
手段を有し、前記触媒温度が所定値よりも低い場合に
は、前記自己着火燃焼限界を安定度限界とすることを要
旨とする。
【００２５】請求項８記載の発明は、前記課題を解決す
るために、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記
載の自己着火・火花点火式内燃機関の制御装置におい
て、自己着火燃焼運転中に、燃焼パラメータを燃焼状態
が自己着火燃焼限界となる値に順次近づけ、自己着火限
界条件で自己着火燃焼運転を行うのは、自己着火領域中
の所定の領域であることを要旨とする。
【００２６】請求項９記載の発明は、前記課題を解決す
るために、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記
載の自己着火・火花点火式内燃機関の制御装置におい
て、燃焼パラメータを記憶する記憶手段を有し、自己着
火燃焼運転中に燃焼パラメータを燃焼状態が自己着火燃
焼限界となる値に順次近づけ、自己着火限界条件で自己
着火燃焼運転を行う際に、自己着火限界条件となる燃焼
パラメータを目標燃焼パラメータとして、前記記憶手段
に記憶させる学習制御することを要旨とする。
【００２７】請求項１０記載の発明は、前記課題を解決
するために、請求項１ないし請求項９のいずれか１項に
記載の自己着火・火花点火式内燃機関の制御装置におい
て、自己着火限界を気筒毎に検出する手段と燃焼パラメ
ータを気筒毎に変更する手段を有し、自己着火燃焼運転
中に、前記各気筒の燃焼パラメータを燃焼状態が各気筒
毎に自己着火燃焼限界となる値に順次近づけ、各気筒毎
に自己着火限界条件で自己着火燃焼運転を行うことを要
旨とする。
【００２８】請求項１１記載の発明は、前記課題を解決
するために、請求項１０に記載の自己着火・火花点火式
内燃機関の制御装置において、各気筒毎に燃焼パラメー
タを記憶する記憶手段を有し、自己着火燃焼運転中に前
記各気筒の燃焼パラメータを燃焼状態が自己着火燃焼限
界となる値に順次近づけ、各気筒毎に自己着火限界条件
で自己着火燃焼運転を行う際に、自己着火限界条件とな
る燃焼パラメータを各気筒の目標燃焼パラメータとし
て、前記記憶手段に記憶させる学習制御することを要旨
とする。
【００２９】
【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、火花点
火燃焼と自己着火燃焼とを運転条件により使い分ける自
己着火・火花点火式内燃機関の制御装置において、自己
着火燃焼限界を検出する検出手段と、燃焼パラメータを
変更するパラメータ変更手段を有し、自己着火燃焼運転
中に、前記パラメータ変更手段により燃焼パラメータを
燃焼状態が自己着火燃焼限界となる値に順次近づけ、前
記検出手段が自己着火燃焼限界を検出している自己着火
限界条件で自己着火燃焼運転を行うこととしている。
【００３０】これにより、燃焼室等の経時変化や経年変
化によって自己着火燃焼限界が変化した場合において
も、常に最適な自己着火燃焼状態を維持し、燃焼効率と
排気性能を高度に保持することができるという効果があ
る。
【００３１】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、前記燃焼パラメータは点火時
期、燃料噴射時期、燃料噴射量、筒内温度、圧縮比、Ｅ
ＧＲ量、吸入空気温度、吸入空気圧力、燃焼室温度、バ
ルブタイミングのいずれか１つ、またはこれら複数の組
み合わせであるとしているため、従来の内燃機関が備え
るデバイスの制御を変更するだけで、経時変化が起こっ
た場合あるいは生産上のバラツキが発生した場合におい
ても、常に最適な自己着火燃焼状態を維持し、燃焼効率
と排気性能を高度に保持することができるという効果が
ある。
【００３２】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは請求項２記載の発明の効果に加えて、前記自己着火
燃焼限界は、筒内圧力、クランク軸の角速度、燃焼室構
成部材の振動、燃焼室構成部材の音響、燃焼ガス中のイ
オンのいずれか１つまたはこれら複数の組み合わせによ
り検出あるいは予測されるノッキング限界としているた
め、高負荷側の自己着火燃焼限界の経時変化や経年変化
に対処することができる。
【００３３】請求項４記載の発明によれば、請求項１ま
たは請求項２記載の発明の効果に加えて、前記自己着火
燃焼限界は、筒内圧力、クランク軸の角速度、燃焼室構
成部材の振動、燃焼室構成部材の音響、燃焼ガス中のイ
オンのいずれか１つまたはこれら複数の組み合わせによ
り検出あるいは予測される安定度限界としているため、
低負荷側の自己着火燃焼限界の経時変化や経年変化に対
処することができる。
【００３４】請求項５記載の発明によれば、請求項１な
いし請求項４記載の発明の効果に加えて、前記自己着火
燃焼限界を内燃機関の運転条件に応じてノッキング限界
あるいは安定度限界のどちらか一方に変えることとして
いるため、自己着火燃焼運転を行う各運転条件において
も、燃焼室等の経時変化や経年変化によって自己着火燃
焼限界が変化した場合も、常に最適な自己着火燃焼状態
を維持し、燃焼効率と排気性能を高度に保持することが
できるという効果がある。
【００３５】請求項６記載の発明によれば、請求項５記
載の発明の効果に加えて、自己着火燃焼限界を低負荷時
は安定度限界とし中高負荷時はノッキング限界としたた
め、常に最適な自己着火燃焼状態を維持し、燃焼効率と
排気性能を高度に保持することができるという効果があ
る。
【００３６】請求項７記載の発明によれば、請求項５記
載の発明の効果に加えて、触媒温度を検出または推定す
る手段を有し、前記触媒温度が所定値よりも低い場合に
は、前記自己着火燃焼限界を安定度限界としているた
め、触媒を活性化温度に維持でき、エミッションを低減
でできるという効果がある。
【００３７】請求項８記載の発明によれば、請求項１な
いし請求項７に記載の発明の効果に加えて、自己着火燃
焼運転中に、燃焼パラメータを燃焼状態が自己着火燃焼
限界となる値に順次近づけ、自己着火限界条件で自己着
火燃焼運転を行うのは、自己着火領域中の所定の領域で
あるとしているため、自己着火検出精度の高い運転領域
で自己着火限界設定を行うことができるという効果があ
る。
【００３８】請求項９記載の発明によれば、請求項１な
いし請求項８に記載の発明の効果に加えて、燃焼パラメ
ータを記憶する記憶手段を有し、自己着火燃焼運転中に
燃焼パラメータを燃焼状態が自己着火燃焼限界となる値
に順次近づけ、自己着火限界条件で自己着火燃焼運転を
行う際に、自己着火限界条件となる燃焼パラメータを目
標燃焼パラメータとして、前記記憶手段に記憶させる学
習制御するようにしているため、次回、学習した運転条
件となった場合に、学習した燃焼パラメータを記憶手段
より読み出して使うことによって、直ぐに自己着火限界
条件での運転が可能になるという効果がある。
【００３９】請求項１０記載の発明によれば、請求項１
ないし請求項９に記載の発明の効果に加えて、自己着火
限界を気筒毎に検出する手段と燃焼パラメータを気筒毎
に変更する手段を有し、自己着火燃焼運転中に、前記各
気筒の燃焼パラメータを燃焼状態が各気筒毎に自己着火
燃焼限界となる値に順次近づけ、各気筒毎に自己着火限
界条件で自己着火燃焼運転を行うこととしているため、
気筒間バラツキが発生した場合においても、各気筒共
に、常に最適な自己着火燃焼状態を維持し、燃焼効率と
排気性能を高度に保持することができるという効果があ
る。
【００４０】請求項１１記載の発明によれば、請求項１
０に記載の発明の効果に加えて、各気筒毎に燃焼パラメ
ータを記憶する記憶手段を有し、自己着火燃焼運転中に
前記各気筒の燃焼パラメータを燃焼状態が自己着火燃焼
限界となる値に順次近づけ、各気筒毎に自己着火限界条
件で自己着火燃焼運転を行う際に、自己着火限界条件と
なる燃焼パラメータを各気筒の目標燃焼パラメータとし
て、前記記憶手段に記憶させる学習制御することとして
いるため、次回、学習した運転条件となった場合に、学
習した各気筒毎の燃焼パラメータを前記記憶手段より読
み出して使うことによって、各気筒毎に直ぐに自己着火
限界条件での運転が可能になると言う効果がある。
【００４１】
【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は本発明に係る自己着
火・火花点火式内燃機関の制御装置を適用した場合の第
１の実施の形態の構成を示すシステム構成図である。
【００４２】本実施形態においては、運転条件に応じて
圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼とを切換可能となって
いる。図１において、内燃機関は、エンジン本体１と燃
焼状態検出部２とエンジンコントロールユニット（以
下、ＥＣＵと略す）３と燃焼パラメータ制御部４とを備
えている。
【００４３】燃焼状態検出部２は、燃焼室の圧力を検出
する筒内圧センサ、クランク軸角速度検出器、燃焼室構
成部材の振動を検出する振動センサ、燃焼室構成部材の
音響を検出する音響センサ、燃焼室内の燃焼ガス中のイ
オンを検出する着火燃焼ガス中イオン検出器などの各種
センサが設けられている。
【００４４】燃焼状態検出部２における自己着火燃焼限
界の判断は、センサを設置した代表気筒が自己着火燃焼
限界に達した時をそのエンジンの自己着火燃焼限界とし
て定義しても良いし、各気筒毎に自己着火限界を検出し
て、少なくとも１つ以上の気筒が自己着火限界に達した
時を、そのエンジンの自己着火燃焼限界として定義して
も良い。
【００４５】燃焼状態検出部２は自己着火燃焼限界に達
した気筒を判別できるように、気筒内の状態を直接検出
する第１のタイプのものを各気筒毎にセンサを設けても
良いし、特定の気筒を代表気筒として、その気筒にのみ
設置してもよい。
【００４６】あるいは第２のタイプのものとして、少な
くとも１つ以上の気筒が自己着火燃焼限界に達したこと
を判別できるものを用いても良い。
【００４７】第１のタイプの例としては、気筒内の燃焼
圧力を測定する筒内圧力センサ、点火プラグの電極を利
用して燃焼ガス中のイオンによる電流または電圧を測定
することにより燃焼状態を診断することができる燃焼ガ
ス中イオン測定器などがある。後者は例えば特開平５−
８７０３６号公報に詳細に説明されている。
【００４８】第２のタイプのものとしては、燃焼室構成
部材であるシリンダヘッドやシリンダブロックの振動を
検出する振動検出器、燃焼室構成部材であるシリンダヘ
ッドやシリンダブロックの音響を検出する音響検出器、
クランク軸角速度検出器などがある。
【００４９】振動検出器は従来よりノックセンサとして
用いられる検出器が利用できる。音響検出器は、マイク
ロホンが利用できる。振動検出器及び音響検出器はエン
ジンに１つ備え、その検出結果に基づいて、エンジンの
自己着火限界として検出しても良い。
【００５０】また、例えば直列４気筒の場合、気筒間に
２または３個の検出器を配設し、これら複数の検出器出
力レベルの組み合わせにより、特定の気筒が自己着火限
界に達したことを判別して、自己着火燃焼限界と判断す
ることもできる。
【００５１】クランク軸角速度検出器は、クランク軸回
転角速度センサの出力信号を時間微分、または一定の回
転角度に要した時間を計測すること等により、クランク
軸角速度を検出することができる。
【００５２】この角速度の変化すなわち角加速度からノ
ッキング限界を判断することができるし、角速度の変動
率から安定度限界を判断することができる。
【００５３】そして、例えば各気筒毎の膨張行程に対応
したクランク軸回転位相における角速度から、ノッキン
グ限界となっている気筒あるいは安定度限界となってい
る気筒を判断することができる。
【００５４】これまで説明してきたように、燃焼状態を
検出するハードあるいは検出方法等のソフトは公知の技
術である。
【００５５】ＥＣＵ３は、アクセル開度及びクランク角
センサ信号から燃焼パターンを判断する燃焼パターン判
断部５と火花点火燃焼時に制御を行う火花点火燃焼制御
部６、自己着火燃焼時に制御を行う自己着火燃焼制御部
７と、自己着火燃焼時に各種燃焼パラメータを設定する
燃焼パラメータ制御部８と、燃焼状態検出部２の各種セ
ンサ出力信号レベルを判定して自己着火燃焼限界が否か
を判定する自己着火燃焼限界判定部９と、自己着火燃焼
限界における各種燃焼パラメータの設定値を記憶する目
標燃焼パラメータ記憶部１０とを備えている。
【００５６】自己着火燃焼限界判定部９が判定する自己
着火燃焼限界には、ノッキング限界または安定度燃焼限
界がある。またはこれら双方の限界を判定する様にして
も良い。
【００５７】燃焼状態検出部２の各種センサに対応する
自己着火燃焼限界判定部の判定方法の例を以下に説明す
る。自己着火燃焼限界の判定に用いるセンサは、以下の
センサをいずれか単独または複数のセンサの任意の組み
合わせでも良い。
【００５８】筒内圧センサを用いる場合は、予め記憶し
た負荷または空燃比に対応した第１のピーク燃焼圧を超
える頻度が所定レベルに達するとノッキング限界に達し
たと判定する。あるいは筒内圧力の変化すなわち圧力上
昇率が所定レベルに達した時にノッキング限界に達した
と判定する。
【００５９】また同センサにより安定度限界を検出する
場合、予め記憶した負荷または空燃比に対応した第２の
ピーク燃焼圧を下回る頻度が所定レベルに達すると安定
度限界に達したと判定する。あるいは筒内圧力の変化す
なわち圧力上昇率が所定レベル以下となった時、安定度
限界に達したと判定する。
【００６０】クランク軸角速度検出器により、ノッキン
グ限界を検出する場合には、角速度の変化すなわち角加
速度が所定レベルに達した時をノッキング限界と判定す
る。
【００６１】また同検出器により安定度限界を検出する
場合、角速度の変動率が所定レベルに達すると安定度限
界と判定する。あるいは特定の気筒の膨張行程に対応す
る回転位相における角速度が他の回転位相における角速
度よりも所定の比率以上小さい頻度が所定レベルを超え
れば、その気筒が安定度限界に達したと判定する。
【００６２】燃焼ガス中のイオン測定器によりノッキン
グ限界を検出する場合には、燃焼ガス中イオン検出器に
よる燃焼室の通電電流波形のピーク値が第１の所定値を
超える頻度が所定レベルを超えれば、その気筒がノッキ
ング限界に達したと判定する。
【００６３】燃焼ガス中のイオン測定器により安定度限
界を検出する場合には、燃焼ガス中イオン検出器による
燃焼室の通電電流波形のピーク値が第２の所定値を下回
る頻度が所定レベルを超えれば、その気筒が安定度限界
に達したと判定する。
【００６４】燃焼パラメータ制御部４は、点火時期制御
装置、燃料噴射時期制御装置、燃料噴射量制御装置、Ｅ
ＧＲ等により筒内温度を制御する筒内温度制御装置、燃
焼室の容積を可変としたり、吸気バルブの閉タイミング
制御により圧縮比を制御する圧縮比制御装置、ＥＧＲバ
ルブあるいはバルブタイミングによりＥＧＲ量を制御す
るＥＧＲ制御装置、インタクーラ、吸気加熱器等の吸入
空気の温度を制御する吸気温度制御装置、スロットル開
度、ターボチャージャー、スーパーチャージャー等によ
り吸入空気圧力を制御する吸気圧力制御装置、冷却水流
量を制御することにより燃焼室壁面温度を制御する燃焼
室温度制御装置、吸排気バルブタイミングを制御するバ
ルブタイミング制御装置等のデバイスを備えていて、点
火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、筒内温度、圧縮
比、ＥＧＲ量、吸気温度、吸気圧力、燃焼室温度、バル
ブタイミング等の燃焼パラメータを制御するものであ
る。
【００６５】図２は本発明に係る自己着火・火花点火式
内燃機関の制御装置を適用した場合の第１の実施の形態
の構成を示す図である。図中のエンジン本体１は、吸気
ポート１１、排気ポート１２、ピストン１３、吸気バル
ブ１４、排気バルブ１５、クランク角センサ１６、燃料
噴射装置１７、点火プラグ１８、を備えている。
【００６６】このエンジン本体１を制御するＥＣＵ３
は、図１に示すように、運転条件に応じて火花点火燃焼
または自己着火燃焼のいずれを行うかを判断する燃焼パ
ターン判断部５と、火花点火燃焼時の制御を行う火花点
火燃焼制御部６と、自己着火燃焼時の制御を行う自己着
火燃焼制御部７と、燃焼パラメータを変更するパラメー
タ変更手段としての燃焼パラメータ設定部８と、エンジ
ン１の燃焼状態を検出する燃焼状態検出部２と、燃焼状
態検出部２が検出した燃焼状態に基づいて自己着火燃焼
時に自己着火燃焼限界であるか否かを判定する自己着火
燃焼限界判定部９と、学習した目標燃焼パラメータを記
憶する目標燃焼パラメータ記憶部１０からなり、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。
【００６７】またＥＣＵ３は、クランク角センサ１６が
検出したエンジン回転信号、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、燃焼パターンを判断する。
また運転条件に応じて燃料噴射量、燃料噴射時期、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１７、点火プラグ１８に信号を送る。
【００６８】また吸気ポート１１の上流には、図示しな
いが空気量調整用のスロットルバルブと空気量測定用の
エアフロメータとエアクリーナと配管からなる吸気系が
設けられている。
【００６９】このような構成のもと、本実施形態では図
３に示すような、低回転、低中負荷の特定の運転条件に
おいて圧縮自己着火燃焼を行い、極低負荷、高負荷また
は高回転域においては火花点火燃焼を行う。
【００７０】次に、本実施形態の動作について説明す
る。図４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。燃料噴射は上死点から十分に進角
した時期に行われており、混合気は予混合状態となって
いる。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
関として設計値、またはこの内燃機関を搭載し車両の性
格等として許容できる安定度限界が安定度限界値Ｓｔｈ
となる空燃比ＡＦＬがリーン限界となる。
【００７１】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ＥＧ
Ｒガスが含まれる場合についても同様の傾向を示す。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
ス量と燃料量割合Ｇ／Ｆとなる。
【００７２】図３では燃焼パラメータとして空燃比に対
する自己着火燃焼成立範囲を示したが、空燃比以外にも
燃料噴射時期ＩＴ、燃料噴射量ｑ、筒内温度、圧縮比、
ＥＧＲ量、吸気温度、吸気圧力、燃焼室壁温あるいは点
火時期進角（ＡＤＶ）等の燃焼パラメータに対しても同
様な傾向を示す。
【００７３】すなわち燃焼パラメータが燃焼を促進する
方向に変化すると、ノッキング強度が増大し、燃焼パラ
メータが燃焼を悪化する方向に変化すると、安定度が悪
化する。
【００７４】図５は、第１実施形態における自己着火限
界制御を行う運転領域である自己着火限界制御領域を示
す。本実施形態では、自己着火燃焼領域の高負荷限界付
近の領域で自己着火限界制御を行う。また、自己着火限
界条件はノッキング限界となる。
【００７５】図６には燃焼制御パラメータを燃料噴射時
期とした時の、燃料噴射時期とノッキング強度を示す。
燃料噴射時期を圧縮行程とした時に、燃料噴射時期を遅
角して上死点付近にすると、混合気の成層化が強くなっ
て、ノッキングが強くなる。従って、検出されたノッキ
ング強度に応じて、燃料噴射時期を制御することによっ
て、燃焼状態をノッキング限界条件に制御することがで
きる。運転条件によって、自己着火までの時間が短くな
るため、燃料噴射時期を遅角するとノッキングが弱くな
る場合もある。この場合、ＩＴの制御を逆にする。
【００７６】図７に本実施形態の燃焼パターンを制御す
るメインフローチャートを示す。ステップ１１（以下Ｓ
１１）でエンジン回転数Ｎと負荷Ｔを検出する。次にＳ
１２で図３のマップを参照して、エンジン回転数Ｎと負
荷Ｔから運転領域に応じた燃焼パターンを判断する。火
花点火燃焼と判断された場合にはＳ１３で火花点火燃焼
制御を開始する。自己着火燃焼と判断された場合にはＳ
１４で自己着火燃焼制御を開始する。
【００７７】図８は、本実施形態の自己着火限界制御を
説明するフローチャートを示す。まず、Ｓ２１でエンジ
ン回転数Ｎ、負荷Ｔを検出する。次に、Ｓ２２で図５の
マップから自己着火限界制御を行うかどうか判断する。
自己着火限界制御を行わない場合には、Ｓ２３で通常の
制御を行う。Ｓ２２で自己着火限界制御を行うと判断さ
れた場合には、Ｓ２４でノッキング強度を検出する。Ｓ
２５でノッキング強度を判断する。
【００７８】ノッキング強度が目標範囲よりも強かった
場合には、Ｓ２６でノッキング強度が低減する方向に燃
焼パラメータを変更する。Ｓ２５でノッキング強度が目
標範囲よりも弱かった場合には、Ｓ２９でノッキング強
度が増加する方向に燃焼パラメータを変更する。Ｓ２５
でノッキング強度が目標範囲に入っていた場合には、Ｓ
２７で燃焼パラメータを変更せずに、Ｓ２８で燃焼パラ
メータを記憶する。
【００７９】これにより、次回、同じ運転条件になった
場合には記憶した燃焼パラメータを使用することによっ
て、ノッキング限界に制御するまでの時間を短縮でき
る。
【００８０】このような、制御を行うことによって、エ
ンジンの経時劣化が発生した場合においても、あるいは
エンジンに生産バラツキが発生した場合においても、ノ
ッキングが悪化することなく、自己着火燃焼を行うこと
ができる。
【００８１】上述した例では、燃焼パラメータとして燃
料噴射時期を用いたが、他の燃焼パラメータを用いても
良い。図９には燃料噴射量に対するノッキング強度を示
す。燃料噴射量を増加するとノッキングが強くなり、燃
料噴射量を減量するとノッキングが弱くなる。よって、
燃料噴射量を制御することによって、ノッキング限界に
制御することができる。またこの時、燃料噴射量の変化
は微量であるため、負荷が変動することはない。
【００８２】図１０には筒内温度に対するノッキング強
度を示す。筒内温度を高温にするとノッキングが強くな
り、筒内温度を低下するとノッキングが弱くなる。よっ
て、筒内温度を制御することによって、ノッキング限界
に制御することができる。筒内温度は高温の内部ＥＧＲ
ガスあるいは低温の外部ＥＧＲガスを用いて制御するこ
とができる。
【００８３】図１１には圧縮比に対するノッキング強度
を示す。圧縮比を高くするとノッキングが強くなり、圧
縮比を低くするとノッキングが弱くなる。よって、圧縮
比を制御することによって、ノッキング限界に制御する
ことができる。圧縮比は燃焼室容積を変更する可変圧縮
比機構あるいは吸気バルブを閉じるタイミングで制御す
ることができる。
【００８４】図１２には外部ＥＧＲ量に対するノッキン
グ強度を示す。外部ＥＧＲは温度が低く、比熱の大きい
不活性ガスを多く含むため、外部ＥＧＲ量を少なくする
とノッキングが強くなり、外部ＥＧＲ量を多くするとノ
ッキングが弱くなる。よって、外部ＥＧＲ量を制御する
ことによって、ノッキング限界に制御することができ
る。外部ＥＧＲ量はＥＧＲバルブの開度で制御すること
ができる。
【００８５】図１３には内部ＥＧＲ量に対するノッキン
グ強度を示す。内部ＥＧＲは高温のガスとなるため、内
部ＥＧＲ量を多くするとノッキングが強くなり、外部Ｅ
ＧＲ量を少なくするとノッキングが弱くなる。よって、
内部ＥＧＲ量を制御することによって、ノッキング限界
に制御することができる。内部ＥＧＲ量はバルブタイミ
ングで制御することができる。内部ＥＧＲ量の制御装置
としては、本願出願人による特開２０００−６４８６３
号公報（特願平１０−２３５７３０号）、及び特開平１
１−１３２０６６号公報（特願平９−２９６５６７号）
が公知である。
【００８６】図１４には吸気温度に対するノッキング強
度を示す。吸気温度を高くするとノッキングが強くな
り、吸気温度を低くするとノッキングが弱くなる。よっ
て、吸気温度を制御することによって、ノッキング限界
に制御することができる。吸気温度はインタクーラある
いは吸気加熱装置で制御することができる。
【００８７】図１５には吸気圧力に対するノッキング強
度を示す。吸気圧力を高くするとノッキングが強くな
り、吸気圧力を低くするとノッキングが弱くなる。よっ
て、吸気圧力を制御することによって、ノッキング限界
に制御することができる。吸気圧力はスロットルバルブ
開度、ターボチャージャー、スーパーチャージャーで制
御することができる。
【００８８】図１６には燃焼室壁面温度（以下、燃焼室
温度）に対するノッキング強度を示す。燃焼室温度を高
くするとノッキングが強くなり、燃焼室温度を低くする
とノッキングが弱くなる。よって、燃焼室温度を制御す
ることによって、ノッキング限界に制御することができ
る。燃焼室温度は冷却水流量で制御することができる。
【００８９】図１７には火花点火燃焼を一部使った自己
着火燃焼の筒内圧力波形を示す。この例では、燃料の一
部を火花点火燃焼して、その燃焼温度、圧力を利用し
て、残りの燃料を自己着火させている。この場合の点火
時期ＡＤＶに対するノッキング強度を図１８に示す。点
火時期を進角するとノッキングが強くなり、点火時期を
遅角するとノッキングが弱くなる。よって、点火時期を
制御することによって、ノッキング限界に制御すること
ができる。
【００９０】次に、第２の実施の形態について説明す
る。本発明に係る圧縮自己着火式ガソリン機関の第２の
実施の形態のシステム構成およびハード構成は第１の実
施形態のシステム構成（図１）、ハード構成（図２）と
同じである。
【００９１】第２実施形態では、自己着火燃焼領域の低
負荷域で、自己着火限界制御を行うことを特徴としてい
る。またこの際に自己着火燃焼限界は安定度限界とな
る。
【００９２】図１９には第２実施形態で自己着火限界制
御を行う領域を示す。本実施形態では低負荷領域で自己
着火燃焼を行い、自己着火限界は安定度限界となる。
【００９３】図２０には燃焼パラメータとして燃料噴射
時期ＩＴを用いた場合における燃料噴射時期と安定度の
関係を示す。燃料噴射時期を圧縮行程とした場合には、
燃料噴射時期を進角すると燃料の成層度合いが弱くなっ
て、安定度が悪化する。また逆に燃料噴射時期を遅角す
ると燃料の成層度合いが強くなって、安定度が改善す
る。よって、燃料噴射時期を制御することによって、燃
焼状態を安定度限界に制御することができる。
【００９４】また、運転条件によっては燃料噴射時期を
進角すると燃料が自己着火するまでの時間が長くなって
自己着火燃焼し易くなり、安定度が改善する場合もあ
る。この場合には、燃料噴射時期の制御方向は逆にな
る。
【００９５】図２１に本実施形態の制御フローチャート
を示す。本実施形態を説明するフローチャートは第１実
施形態を説明するフローチャート（図８）と同様であ
る。異なる所のみ説明する。Ｓ３４で安定度を検出す
る。安定度が目標値よりも悪い場合にはＳ３６で安定度
が改善する方向に燃焼パラメータを変更する。安定度が
目標範囲よりも良い場合には、Ｓ３９で安定度が悪化す
る方向に燃焼パラメータを変更する。
【００９６】このような制御を行うことによって、エン
ジンの経時劣化が発生した場合においてもあるいはエン
ジンに生産バラツキが発生した場合においても、安定度
が悪化することなく、自己着火燃焼を行うことができ
る。
【００９７】第１実施形態と同じように他の燃焼パラメ
ータとして、燃料噴射量、筒内温度、圧縮比、外部ＥＧ
Ｒ量、内部ＥＧＲ量、吸気温度、吸気圧力、燃焼室壁温
および点火時期を用いた場合の制御方向を図２２〜図３
０に示す。
【００９８】次に、第３の実施の形態について説明す
る。本発明に係る圧縮自己着火式ガソリン機関の第３の
実施の形態のシステム構成およびハード構成は第１実施
形態のシステム構成（図１）、ハード構成（図２）と同
じである。
【００９９】第３実施形態では、自己着火燃焼領域の低
負荷域および高負荷域で、自己着火限界制御を行うこと
を特徴としている。またこの際に自己着火燃焼限界は低
負荷域は安定度限界となり、高負荷域ではノッキング限
界となる。
【０１００】図３１は第３実施形態の自己着火限界制御
を行う領域を示す。本実施形態では低負荷領域で安定度
限界制御を行い、高負荷時にノッキング限界制御を行
う。
【０１０１】自己着火限界制御を説明するフローチャー
トを図３２に示す。Ｓ４１でエンジン回転数Ｎ、負荷Ｔ
を検出する。Ｓ４２で図３１のマップから領域を判断す
る。安定度限界制御領域の場合にはＳ４３で安定度限界
制御を開始する。Ｓ４２で通常制御領域と判断された場
合にはＳ４３で通常制御を行う。Ｓ４２でノッキング限
界制御領域と判断された場合にはＳ４５でノッキング限
界制御を行う。
【０１０２】安定度限界制御およびノッキング限界制御
の方法は第１実施形態および第２実施形態と同じであ
る。
【０１０３】次に、第４の実施の形態について説明す
る。本発明に係る圧縮自己着火式ガソリン機関の第４の
実施の形態のシステム構成およびハード構成は第１実施
形態のシステム構成（図１）、ハード構成（図２）と同
じである。
【０１０４】第３実施形態では、自己着火燃焼領域のす
べての領域において、自己着火限界制御を行うことを特
徴としている。またこの際に自己着火燃焼限界は低負荷
域は安定度限界となり、中高負荷域ではノッキング限界
となる。
【０１０５】図３３に本第４実施形態の自己着火限界制
御領域を示す。本実施形態では低負荷域は安定度限界制
御を行い、中高負荷域でノッキング限界を行う。
【０１０６】中高負荷域では、エンジンの機械騒音が大
きくなるため、自己着火燃焼により発生する燃焼音の影
響は小さくなる。
【０１０７】図３４には中高負荷域における点火時期Ａ
ＤＶに対する燃費、ＨＣ、ノッキング強度を示す。エン
ジンの生産バラツキ、経時劣化を考慮した設定点に対し
て、点火時期を進角すると燃焼時期が進角するため、ノ
ッキングは強くなるものの、ＨＣを低減でき、燃費が改
善する。従って、燃焼音が問題にならない中高負荷域で
は燃費、ＨＣ性能を改善するために、ノッキング限界制
御を行う。
【０１０８】一方、低負荷域では、エンジンの機械騒音
が小さいため、燃焼音が大きくなると、騒音となる。
【０１０９】図３５には低負荷域における点火時期ＡＤ
Ｖに対する排温、燃焼音、安定度を示す。エンジンの生
産バラツキ、経時劣化を考慮した設定点に対して、点火
時期を遅角すると燃焼時期が遅角するため、安定度は悪
化するものの、燃焼音を低減でき、排気も昇温する。
【０１１０】従って、燃焼音が問題となる低負荷域では
燃焼音を改善するために、安定度限界制御を行う。ま
た、低負荷域では排気ガス温度も低下するため、安定度
限界制御を行うことによって、排温を昇温でき、触媒の
転化率を向上することができるため、エミッションを低
減することができる。
【０１１１】図３６には第４実施形態の制御フローチャ
ートを示す。Ｓ５１でエンジン回転数Ｎ、負荷Ｔを検出
する。
【０１１２】Ｓ５２で図３３のマップをもとに、自己着
火限界制御を判断する。安定度限界制御領域と判断され
た場合にはＳ５３で安定度限界制御を行う。Ｓ５２でノ
ッキング限界制御領域と判断された場合にはＳ５４でノ
ッキング限界制御を行う。
【０１１３】安定度限界制御およびノッキング限界制御
は第１実施形態および第２実施形態と同じである。
【０１１４】次に、第５の実施の形態について説明す
る。本発明に係る圧縮自己着火式ガソリン機関の第５の
実施の形態のシステム構成は第１実施形態のシステム構
成（図１）と同じである。
【０１１５】図３７には第５実施形態のハード構成図を
示す。第５実施形態のハード構成図は第１実施形態のハ
ード構成（図２）に対して、排気浄化用触媒１９と触媒
温度センサ２０を設けている。
【０１１６】第５実施形態は、触媒の活性状態によって
自己着火限界制御の方法を変えることを特徴としてい
る。
【０１１７】自己着火燃焼は熱効率が低いため、排気ガ
ス温度が低い。特に低負荷では排気ガス温度が低くな
る。
【０１１８】図３９には触媒温度Ｔｃａｔと転化率の関
係を示す。触媒温度が低下すると転化率が悪化する。従
って、自己着火燃焼の低負荷運転が続くと触媒温度が低
下して、転化率が悪化する可能性がある。例えば、触媒
の活性判定レベルにおける触媒温度をＴ１とすると、触
媒温度Ｔcatを検出して、Ｔ１≦Ｔcatならば触媒活性し
ている状態と判断し、そうでなければ、触媒が活性して
いない可能性があるとして、排気ガス温度を昇温させ、
触媒を活性状態とするように制御する。
【０１１９】第４実施形態の図３５で説明したように、
安定度限界制御を行うと排温を昇温させることができ
る。そこで、本実施形態では、運転条件にかかわらず、
触媒の温度が低下した場合には安定度限界制御を行う。
【０１２０】図３８に第５実施形態の制御を説明するフ
ローチャートを示す。第５実施形態の制御フローは第４
実施形態（図３６）と同様である。異なる所を説明す
る。Ｓ６１で触媒温度Ｔｃａｔを検出する。Ｓ６２で触
媒温度Ｔｃａｔと触媒活性判定温度Ｔ１とを比較し、触
媒の活性状態を判断する。Ｔ１＞Ｔcatならば、触媒が
活性していないと判断して、Ｓ６３で安定度限界制御を
行う。
【０１２１】本実施形態では、触媒温度センサを用いて
触媒温度を検出しているが、温度センサを使わずに、冷
却水温度やエンジン始動からの時間経過や燃料噴射量の
時間変化等のエンジンの運転状態から触媒温度を推定し
ても良い。
【０１２２】次に、第６の実施の形態について説明す
る。第６実施形態は自己着火限界制御を気筒毎に行うこ
とを特徴としている。
【０１２３】本発明に係る圧縮自己着火式ガソリン機関
の第６の実施の形態のシステム構成を図４０に示す。第
６実施形態のシステム構成は第１実施形態（図１）と同
様である。第６実施形態の内燃機関は、エンジン本体１
と気筒別燃焼状態検出部１０２とエンジンコントロール
ユニットＥＣＵ３と気筒別燃焼パラメータ制御部１０４
とを備えている。
【０１２４】ＥＣＵ３はアクセル開度及びクランク角セ
ンサ信号から燃焼パターンを判断する燃焼パターン判断
部５と火花点火燃焼時に制御を行う火花点火燃焼制御部
６、自己着火燃焼時に制御を行う自己着火燃焼制御部７
と、自己着火燃焼時に各種燃焼パラメータを気筒別に設
定する気筒別燃焼パラメータ制御部１０８と、気筒別燃
焼状態検出部１０２の各種センサ出力信号レベルを判定
して気筒毎に自己着火燃焼限界が否かを判定する気筒別
自己着火燃焼限界判定部１０９と、自己着火燃焼限界に
おける各種燃焼パラメータの設定値を気筒毎に記憶する
気筒別目標燃焼パラメータ記憶部１１０とを備えてい
る。
【０１２５】気筒別燃焼状態部１０２はこれまで説明し
てきた実施形態と同様に筒内圧センサ、クランク軸角速
度検出器、振動検出器、音響検出器および燃焼ガス中イ
オン測定器の一つまたはこれら複数の組み合わせとす
る。
【０１２６】また気筒別燃焼パラメータ制御部１０４は
気筒別に制御できるパラメータとして、点火時期、燃料
噴射時期、燃料噴射量、筒内温度、圧縮比およびＥＧＲ
量の一つまたはこれら複数の組み合わせとする。
【０１２７】ＥＧＲ量はバルブタイミングで制御する。
また筒内温度もバルブタイミングに基づいた内部ＥＧＲ
量で制御する。圧縮比も吸気バルブ閉時期で制御する。
なお、この際にはバルブの開閉は気筒毎に制御可能な電
磁バルブを用いる。
【０１２８】本第６実施形態の制御の流れを図４１に示
す。第６実施形態の制御の流れは第１実施形態〜第４実
施形態と同様である。各気筒毎に図４１を説明するフロ
ーチャートを流すことになる。異なる所のみ説明する。
Ｓ７３では該当気筒のノッキング限界を検出する。Ｓ７
７では該当気筒の燃焼パラメータを記憶する。Ｓ７９で
は該当気筒の安定度を検出する。Ｓ８３では該当気筒の
燃焼パラメータを記憶する。
【０１２９】このように制御を行うことによって、生産
バラツキで気筒間でバラツキが発生した場合において
も、特定の気筒のノッキングの発生や安定度の悪化を防
止できる。また気筒毎に経時劣化が異なった場合におい
ても、特定の気筒のノッキングの発生や安定度の悪化を
防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかる圧縮自己着火式ガソリン機関の第
１の実施形態のシステム構成図である。
【図２】本発明にかる圧縮自己着火式ガソリン機関の第
１の実施形態のハード構成図である。
【図３】エンジン回転数Ｎ、負荷Ｔに対する燃焼パター
ンを説明する図である。
【図４】圧縮自己着火燃焼時の空燃比に対するノッキン
グ強度、安定度、燃焼時期を説明する図である。
【図５】第１実施形態の自己着火限界制御領域を説明す
る図である。
【図６】燃料噴射時期ＩＴとノッキング強度の関係を説
明する図である。
【図７】第１実施形態の燃焼パターン制御を説明するフ
ローチャートである。
【図８】第１実施形態の自己着火限界制御を説明するフ
ローチャートである。
【図９】燃料噴射量ｑとノッキング強度の関係を説明す
る図である。
【図１０】筒内温度とノッキング強度の関係を説明する
図である。
【図１１】圧縮比とノッキング強度の関係を説明する図
である。
【図１２】外部ＥＧＲ量とノッキング強度の関係を説明
する図である。
【図１３】内部ＥＧＲ量とノッキング強度の関係を説明
する図である。
【図１４】吸入空気温度とノッキング強度の関係を説明
する図である。
【図１５】吸入空気圧力とノッキング強度の関係を説明
する図である。
【図１６】燃焼室温度とノッキング強度の関係を説明す
る図である。
【図１７】火花点火による自己着火燃焼の筒内圧力波形
を説明する図である。
【図１８】点火時期ＡＤＶとノッキング強度の関係を説
明する図である。
【図１９】第２実施形態の自己着火限界制御領域を説明
する図である。
【図２０】燃料噴射時期ＩＴと安定度の関係を説明する
図である。
【図２１】第２実施形態の自己着火限界制御を説明する
フローチャートである。
【図２２】燃料噴射量ｑと安定度の関係を説明する図で
ある。
【図２３】筒内温度と安定度の関係を説明する図であ
る。
【図２４】圧縮比と安定度の関係を説明する図である。
【図２５】外部ＥＧＲ量と安定度の関係を説明する図で
ある。
【図２６】内部ＥＧＲ量と安定度の関係を説明する図で
ある。
【図２７】吸入空気温度と安定度の関係を説明する図で
ある。
【図２８】吸入空気圧力と安定度の関係を説明する図で
ある。
【図２９】燃焼室温度と安定度の関係を説明する図であ
る。
【図３０】点火時期ＡＤＶと安定度の関係を説明する図
である。
【図３１】第３実施形態の自己着火限界制御領域を説明
する図である。
【図３２】第３実施形態の自己着火限界制御を説明する
フローチャートである。
【図３３】第４実施形態の自己着火限界制御領域を説明
する図である。
【図３４】点火時期と燃費、ＨＣ、ノッキング強度の関
係を説明する図である。
【図３５】点火時期と排気温度、燃焼音、安定度の関係
を説明する図である。
【図３６】第５実施形態の自己着火限界制御を説明する
フローチャートである。
【図３７】本発明に係る圧縮自己着火式ガソリン機関の
第６の実施形態のハード構成図である。
【図３８】第５実施形態の自己着火限界制御を説明する
フローチャートである。
【図３９】触媒温度Ｔｃａｔと触媒転化率との関係を説
明する図である。
【図４０】本発明に係る圧縮自己着火式ガソリン機関の
第６の実施形態のシステム構成図である。
【図４１】第６実施形態の自己着火限界制御を説明する
フローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン本体 ２ 燃焼状態検出部 ３ ＥＣＵ ４ 燃焼パラメータ制御部 ５ 燃焼パターン判定部 ６ 火花点火燃焼制御部 ７ 自己着火燃焼制御部 ８ 燃焼パラメータ設定部 ９ 自己着火燃焼判定部 １０ 目標燃焼パラメータ記憶部 １１ 吸気ポート １２ 排気ポート １３ ビストン １４ 吸気バルブ １５ 排気バルブ １６ クランク角センサ １７ 燃料噴射装置 １８ 点火プラグ １９ 排気浄化用触媒 ２０ 触媒温度センサ １０２ 燃焼状態検出部 １０４ 気筒別燃焼パラメータ制御部 １０８ 気筒別燃焼パラメータ設定部 １０９ 気筒別自己着火燃焼限界判定部 １１０ 気筒別目標燃焼パラメータ記憶部
───────────────────────────────────────────────────── 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 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｂ ３０１Ｇ ３０１Ｊ ３０１Ｍ ３０１Ｓ ３０１Ｚ 45/00 ３６８ 45/00 ３６８Ａ ３６８Ｓ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 火花点火燃焼と自己着火燃焼とを運転条
    件により使い分ける自己着火・火花点火式内燃機関の制
    御装置において、 自己着火燃焼限界を検出する検出手段と、 燃焼パラメータを変更するパラメータ変更手段を有し、 自己着火燃焼運転中に、前記パラメータ変更手段により
    燃焼パラメータを燃焼状態が自己着火燃焼限界となる値
    に順次近づけ、前記検出手段が自己着火燃焼限界を検出
    している自己着火限界条件で自己着火燃焼運転を行うこ
    とを特徴とする自己着火・火花点火式内燃機関の制御装
    置。
  2. 【請求項２】 前記燃焼パラメータは、点火時期、燃料
    噴射時期、燃料噴射量、筒内温度、圧縮比、ＥＧＲ量、
    吸入空気温度、吸入空気圧力、燃焼室温度、バルブタイ
    ミングのいずれか１つ、またはこれら複数の組み合わせ
    であることを特徴とする請求項１記載の自己着火・火花
    点火式内燃機関の制御装置。
  3. 【請求項３】 前記自己着火燃焼限界は、筒内圧力、ク
    ランク軸の角速度、燃焼室構成部材の振動、燃焼室構成
    部材の音響、燃焼ガス中のイオンのいずれか１つまたは
    これら複数の組み合わせにより検出あるいは予測される
    ノッキング限界であることを特徴とする請求項１または
    請求項２記載の自己着火・火花点火式内燃機関の制御装
    置。
  4. 【請求項４】 前記自己着火燃焼限界は、筒内圧力、ク
    ランク軸の角速度、燃焼室構成部材の振動、燃焼室構成
    部材の音響、燃焼ガス中のイオンのいずれか１つまたは
    これら複数の組み合わせにより検出あるいは予測される
    安定度限界であることを特徴とする請求項１または請求
    項２記載の自己着火・火花点火式内燃機関の制御装置。
  5. 【請求項５】 前記自己着火燃焼限界を内燃機関の運転
    条件に応じてノッキング限界あるいは安定度限界のどち
    らか一方に変え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項に記載の自己着火・火花点火式内燃
    機関の制御装置。
  6. 【請求項６】 前記自己着火燃焼限界を低負荷時は安定
    度限界とし中高負荷時はノッキング限界とすることを特
    徴とする請求項５記載の自己着火・火花点火式内燃機関
    の制御装置。
  7. 【請求項７】 触媒温度を検出または推定する手段を有
    し、前記触媒温度が所定値よりも低い場合には、前記自
    己着火燃焼限界を安定度限界とすることを特徴とする請
    求項５記載の自己着火・火花点火式内燃機関の制御装
    置。
  8. 【請求項８】 自己着火燃焼運転中に、燃焼パラメータ
    を燃焼状態が自己着火燃焼限界となる値に順次近づけ、
    自己着火限界条件で自己着火燃焼運転を行うのは、自己
    着火領域中の所定の領域であ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項に記載の自己着火・火
    花点火式内燃機関の制御装置。
  9. 【請求項９】 燃焼パラメータを記憶する記憶手段を有
    し、自己着火燃焼運転中に燃焼パラメータを燃焼状態が
    自己着火燃焼限界となる値に順次近づけ、自己着火限界
    条件で自己着火燃焼運転を行う際に、自己着火限界条件
    となる燃焼パラメータを目標燃焼パラメータとして、前
    記記憶手段に記憶させる学習制御することを特徴とする
    請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の自己着
    火・火花点火式内燃機関の制御装置。
  10. 【請求項１０】 自己着火限界を気筒毎に検出する手段
    と燃焼パラメータを気筒毎に変更する手段を有し、自己
    着火燃焼運転中に、前記各気筒の燃焼パラメータを燃焼
    状態が各気筒毎に自己着火燃焼限界となる値に順次近づ
    け、各気筒毎に自己着火限界条件で自己着火燃焼運転を
    行う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項に記載の自己着火・火花点火式内燃機関の制御装
    置。
  11. 【請求項１１】 各気筒毎に燃焼パラメータを記憶する
    記憶手段を有し、自己着火燃焼運転中に前記各気筒の燃
    焼パラメータを燃焼状態が自己着火燃焼限界となる値に
    順次近づけ、各気筒毎に自己着火限界条件で自己着火燃
    焼運転を行う際に、自己着火限界条件となる燃焼パラメ
    ータを各気筒の目標燃焼パラメータとして、前記記憶手
    段に記憶させる学習制御することを特徴とする請求項１
    ０に記載の自己着火・火花点火式内燃機関の制御装置。
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