JP2002129991A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

内燃機関のバルブタイミング制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】圧縮自己着火燃焼を行なうガソリン機関等で、
外部環境変化や過渡状態でも、安定した自己着火燃焼を
確保しつつ最良の燃費を得られるようにする。 【解決手段】外部環境や過渡状態によって変化する油水
温（油温又は水温）や吸気圧力に応じて、燃焼室の所定
の密閉期間（排気弁が閉じた後、吸気弁が開弁するまで
の燃焼室が密閉された期間）、吸気弁閉時期、密閉期間
中燃料噴射量などを、補正係数ｍ１，ｍ２，ｍ３を設定
して補正する。

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
燃機関のバルブタイミング制御装置に関し、特に、自己
着火性能を改善した技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の自己着火内燃機関として、たとえ
ば、特開平１０−２６６８７８公報に示されているもの
がある。特開平１０−２６６８７８公報記載の技術で
は、機関低負荷から中負荷域に設定される圧縮自己着火
燃焼領域において、排気弁の閉弁時期と吸気弁の開弁時
期との間に燃焼室が密室となる期間を設け、負荷の上昇
とともに排気弁の閉弁時期を遅角させ、かつ吸気弁の開
弁時期を進角させ、前記密室となる期間を徐々に減少す
るよう設定されている。また、低負荷および高負荷領域
においては吸気弁の閉弁時期を早め、中負荷領域におい
ては閉弁時期を遅らせるよう設定する。このように、機
関負荷に応じて、吸気弁、排気弁の開閉時期を制御する
ことで、低負荷から中、高負荷領域まで安定した圧縮自
己着火燃焼を可能としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ここで、筒内で安定的
に、かつ急激な圧力上昇による燃焼騒音を伴わずに、圧
縮自己着火を引き起こし、良好な燃料消費と、少ないエ
ミッション（排気汚染物質）の排出で燃焼を行うために
は、運転条件によらず最適な着火時期で燃焼が開始し、
最適な燃焼期間の後に燃焼が終了する必要があることが
わかっている。
【０００４】着火時期、燃焼期間は、基本的に筒内の圧
力、温度、空気過剰率に影響されるため、上記を達成す
るためには、圧縮上死点付近での圧力、温度、空気過剰
率等を運転状態によらず最適に制御することが重要であ
る。したがって、これら、圧縮上死点付近での圧力、温
度、空気過剰率を機関負荷、機関回転数等の運転状態は
もとより、過渡時の運転状態、たとえば始動時等の油水
温（潤滑油温度および冷却水温度）や排気温度、走行す
る環境、たとえば高度によって変わる大気圧力、吸気温
度等の走行時の外部環境によらず一定となるように制御
する必要がある。
【０００５】これら、圧力、温度、空気過剰率の過渡状
態や走行時の外部環境、たとえば油水温、吸気温、吸気
圧（大気圧）、排気温度等に対する変化の様子を図１５
に示す。油水温や吸気温、排気温度のように、温度が変
化する場合と大気圧のように圧力が変化する場合があ
り、前者の温度変化に対しては、温度が低いほど、筒内
温度、すなわち圧縮上死点付近での温度が低くなり、ま
た、吸入空気すなわち吸入酸素量が増大する。したがっ
て、温度、圧力、空気過剰率を最適化し、着火時期を適
切に保つには、低下分の温度を上昇させ、かつ吸入酸素
量を減ずる必要がある。
【０００６】また、大気圧の変動、すなわち吸気圧力・
筒内圧力の変動に対しては、圧力が低いほど、圧縮上死
点付近での筒内圧力が低下し、かつ吸入酸素量が減少す
る。したがって、温度、圧力、空気過剰率を最適化し、
着火時期を適切に保つには、低下分の圧力を上昇させ、
かつ吸入酸素量を増加させる必要がある。しかしながら
上記従来技術においては、機関の走行時の外部環境によ
って変化する、吸気温度や大気圧力、また暖機時の機関
油水温に対応したバルブタイミングの制御を行っていな
いうえ、内燃機関が過渡状態にある場合の吸気温度の変
化や吸入空気量のサイクルばらつき、燃料噴射量のサイ
クルばらつき等に起因するサイクル毎の排気温度の変
化、またはそれらに起因する燃焼安定度の悪化などに対
応できず、連続して安定した自己着火燃焼を行えないこ
とが考えられる。
【０００７】また、排気上死点付近に排気弁、吸気弁の
両者を閉じた密閉期間を設け、該密閉期間の長さおよび
吸気弁閉時期を調整することで、主に筒内に吸入される
空気量を調整し、圧力、温度を調整し、理論空燃比にて
安定的に圧縮自己着火燃焼させようとしているが、密閉
期間の長さで吸気量を調整しようとした場合、低負荷時
には密閉期間を著しく増大させる必要が生じることが考
えられる。
【０００８】密閉期間が長い場合、サイクル中の筒内の
温度が常に高く、冷却損失が増大し燃費が悪化するとい
う問題がある。一方で、吸気弁閉時期を空気量調整のた
めに遅らせた場合、実圧縮比が低下し、圧縮上死点付近
では筒内圧力が十分に上昇せず、前述の着火の条件とな
る温度、圧力を最適に出来ない場合が考えられる。特に
負荷が低い場合、圧力が十分に上昇しないと、投入燃料
量が少ないため、そもそも着火が困難であるため、失火
し、圧縮自己着火運転領域が制限され、十分な燃費向上
が行えないことが考えられる。
【０００９】ここで、冷却損失増大を抑制しつつ、広い
運転範囲で確実に圧縮自己着火燃焼を行うためには、筒
内に着火性（反応性）の高いたとえばアルデヒドのよう
な改質種を投入または生成することが有効となる。排気
弁、吸気弁共に閉じた密閉期間中は、残留ガスを再圧縮
するため、排気上死点付近を中心に非常に高温・高圧雰
囲気となる。この状況で、筒内に少量の燃料噴射を行う
と、燃料が高温・高圧場において、反応性の高い活性種
に改質され、圧縮上死点付近での圧縮自己着火を引き起
こし易くすることが可能となる。この改質の程度は密閉
期間中の燃料噴射量、密閉期間の長さにより影響され
る。したがって、密閉期間の長さと密閉期間中の燃料噴
射量を運転条件毎に調整することで、運転条件によらず
最適燃焼開始時期、燃焼期間を達成し、冷却損失を増大
させない良好な燃費での安定燃焼を行うことができる。
【００１０】しかしながら、この改質の程度は、密閉期
間の長さと密閉期間中の燃料噴射量以外に、排気温度、
または前サイクルの燃焼安定度すなわち排気行程後半で
の未燃燃料濃度や火炎温度等により影響される。また、
これらの排気温度や燃焼安定度自体が吸気温度や吸気圧
力、油水温に影響され、かつ直接的に密閉期間中の圧縮
される残留ガス温度にも影響する。したがって、このよ
うな場合でも、機関の走行時の環境、過渡時の運転状態
に応じて密閉期間の長さ、吸気弁閉時期を調整する必要
がある。
【００１１】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、バルブタイミングを適切に制御する
ことにより、走行時の外部環境変化や運転状態変化に対
しても、常に安定した圧縮自己着火性及び良好な燃費を
確保できるようにした内燃機関のバルブタイミング制御
装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明は、圧縮自己着火燃焼時に、排気弁閉時期を進角し、
吸気弁開時期を遅角して、排気上死点の前後に吸気弁、
排気弁の両者が閉じる密閉期間を設ける内燃機関のバル
ブタイミング制御装置において、機関負荷、機関回転
数、および、外部環境を表す少なくとも１つのパラメー
タに応じて、前記密閉期間の長さ、吸気弁閉時期の少な
くとも一方を調整制御することを特徴とする。
【００１３】請求項１記載の発明によれば、機関運転時
の外部環境によって、圧縮上死点付近での筒内圧力、筒
内温度、空気過剰率が変化することにより、圧縮自己着
火開始時期や燃焼期間が変化し、燃焼不安定になる、な
いしは急激な燃焼によりノッキングが生じることを防
ぎ、着火時期と燃焼期間を走行時の外部環境によらず最
適に制御することが可能となる。
【００１４】また、請求項２の発明は、前記外部環境を
表わすパラメータが吸気温度であり、機関負荷、機関回
転数、吸気温度に応じて、前記密閉期間の長さを調整制
御することを特徴とする。請求項２記載の発明によれ
ば、吸気温度を検出し、機関負荷、機関回転数、吸気温
度に応じて、前記密閉期間の長さを調整制御するように
したため、圧縮上死点付近での筒内温度、空気過剰率が
変化することにより、圧縮自己着火開始時期や燃焼期間
が変化し、燃焼不安定になる、ないしは急激な燃焼によ
りノッキングが生じることを防ぎ、着火時期と燃焼期間
を走行時の外部環境によらず最適に制御することが可能
となる。
【００１５】また、請求項３の発明は、吸気温度が低い
ほど、前記密閉期間を大きくすることを特徴とする。請
求項３記載の発明によれば、吸気温度が低いほど、前記
密閉期間を大きくするようにしたため、運転する時刻、
季節によって変わりうる吸気温度が低い場合に、圧縮上
死点付近での筒内温度が低くなって圧縮自己着火開始時
期が遅くなり、燃焼期間が長くなって熱効率が低下した
り、または失火したりすることを防ぎ、吸気温度の低下
による筒内温度の低下を調整し、着火時期と燃焼期間を
吸気温度によらず最適に制御することが可能となる。
【００１６】また、請求項４の発明は、筒内に直接燃料
噴射を行う少なくとも１本の燃料噴射弁を備え、機関負
荷に対して、必要燃料噴射量を決定する手段を有し、前
記密閉期間中に前記必要燃料噴射量の一部を、少なくと
も１回噴射することを特徴とする。請求項４記載の発明
によれば、上記内燃機関において、前記密閉期間中に前
記必要燃料噴射量の一部を、少なくとも１回噴射するよ
うにしたため、吸気温度が低いことに起因して筒内温度
が低く、圧縮自己着火し難い運転条件において、筒内に
反応性の高い活性種を改質により生成し、着火性を向上
することで、密閉期間を著しく増大させることにより冷
却損失増大を引き起こし燃費向上を損なうことことを防
止しつつ、着火時期と燃焼期間を吸気温度によらず最適
に制御することが可能となる。
【００１７】また、請求項５の発明は、前記吸気温度が
低いほど、前記密閉期間中の燃料噴射量を多くすること
を特徴とする。請求項５記載の発明によれば、請求項４
記載の内燃機関において、吸気温度が低いほど、前記密
閉期間中の燃料噴射量を多くすることにより、吸気温度
が低いことに起因して筒内温度が低く、圧縮自己着火し
難い場合、筒内に反応性の高い活性種を生成し、かつ活
性種の生成量を調整することで、適度に着火性を向上
し、密閉期間を著しく増大させることなく、着火時期と
燃焼期間を吸気温度によらず最適に制御することが可能
となる。
【００１８】また、請求項６の発明は、前記密閉期間の
長さが、一定値を越えた場合のみ、前記密閉期間中の燃
料噴射量を多くすることを特徴とする。請求項６記載の
発明によれば、請求項４記載の内燃機関において、前記
密閉期間の長さが、一定値を越えた場合のみ、前記密閉
期間中の燃料噴射量を多くするようにしたため、密閉期
間中の燃料改質による熱発生に起因する冷却損失増大
と、密閉期間拡大による筒内雰囲気温度上昇による冷却
損失増大の両者を抑制し、燃費向上を損なうことなく、
着火時期と燃焼期間を吸気温度によらず最適に制御する
ことが可能となる。
【００１９】また、請求項７の発明は、前記外部環境表
わすパラメータが大気圧力であり、機関負荷、機関回転
数、大気圧力に応じて、吸気弁閉時期を調整制御するこ
とを特徴とする。すなわち、大気圧力が低い場合、吸気
圧力が低くなり、その結果、吸気弁閉時の筒内圧力も低
下することになり、圧縮上死点付近での筒内圧力が低
く、圧縮自己着火開始時期が遅くなり、燃焼期間が長く
なって熱効率が低下したり、または失火したりすること
が考えられる。一方、吸気圧力低下は同一の吸気体積効
率であっても、吸入される空気（酸素）重量が低下する
ことになり、実効上の空気過剰率は低下することにな
る。したがって、空気過剰率小により、燃焼が急激に生
じる、または最適な着火時期以前に着火が生じることに
より、ノッキングが発生し、燃焼騒音の増大、最悪の場
合、エンジンの破損を引き起こすことが考えられる。ま
た、空気過剰率小さい場合、ＮＯｘ排出量が増大するこ
とも懸念される。
【００２０】そこで、請求項７記載の発明によれば、請
求項１記載の内燃機関において、大気圧力を検出し、機
関負荷、機関回転数、大気圧力に応じて、吸気弁閉時期
を調整制御するようにしたため、運転する高度、または
時刻、季節によって変わりうる大気圧力によって、圧縮
上死点付近での筒内圧力、空気過剰率が変化することに
より、圧縮自己着火開始時期や燃焼期間が変化し、燃焼
不安定になる、ないしは急激な燃焼によりノッキングが
生じることを防ぎ、着火時期と燃焼期間を大気圧力によ
らず最適に制御することが可能となる。
【００２１】また、請求項８の発明は、前記大気圧力が
低いほど、前記吸気弁閉時期を下死点方向に進角するこ
とを特徴とする。請求８項記載の発明によれば、請求項
７記載の内燃機関において、大気圧力が低いほど、吸気
弁閉時期を進角するようにしたため、大気圧力が低いこ
とにより、圧縮上死点付近での筒内圧力が低く、着火時
期遅角、燃焼不安定を抑制するとともに、吸気弁を早め
に閉じることにより、吸入空気量を増大させ、圧縮上死
点付近の圧力、空気過剰率を最適に調整することによ
り、着火時期と燃焼期間を大気圧力によらず最適に制御
することが可能となる。
【００２２】また、請求項９の発明は、筒内に直接燃料
噴射を行う少なくとも１本の燃料噴射弁を備え、機関負
荷に対して、必要燃料噴射量を決定する手段を有し、前
記密閉期間中に前記必要燃料噴射量の一部を、少なくと
も１回噴射することを特徴とする。機関高回転時や廃関
低負荷時等の圧縮自己着火し難い運転条件において、筒
内に反応性の高い活性種を改質により生成し、着火性を
向上することで、大気圧力の変動に対し吸気弁閉時期を
調整した場合、機関回転数に応じて、同様な吸気弁閉時
期でも吸入される空気量が異なり、吸気弁閉時期がＢＤ
Ｃ付近となった場合では、吸気弁閉時期の調整だけで
は、着火性の調整を行えないことが考えられる。
【００２３】そこで、請求項９記載の発明によれば、請
求項７又は請求項８記載の内燃機関において、前記密閉
期間中に前記必要燃料噴射量の一部を、少なくとも１回
噴射するようにしたため、大気圧力の変動に対して、吸
気弁閉時期の調整と共に、密閉期間中に燃料噴射を行う
ことで、大気圧力によらず、圧縮上死点付近での着火性
を確実に確保、調整することができるため、着火時期と
燃焼期間を大気圧力によらず最適に制御することが可能
となる。
【００２４】また、請求項１０の発明は、前記大気圧力
が低いほど、前記密閉期間中の燃料噴射量を多くするこ
とを特徴とする。請求項１０記載の発明によれば、請求
９項記載の内燃機関において、大気圧力が低いほど、前
記密閉期間中の燃料噴射量を多くすることにより、大気
圧力が低いことに起因して筒内圧力が低く、圧縮自己着
火し難い場合、筒内に反応性の高い活性種を生成し、か
つ活性種の生成量を調整することで、適度に着火性を向
上し、密閉期間を著しく増大させることなく、確実に着
火時期と燃焼期間を吸気温度によらず最適に制御するこ
とが可能となる。
【００２５】また、請求項１１の発明は、前記外部環境
表わすパラメータが吸入空気量であり、機関負荷、機関
回転数、吸入空気量に応じて、前記密閉期間の長さ、吸
気弁閉時期の少なくとも一方を調整制御することを特徴
とする。請求項１１記載の発明によれば、請求項１記載
の内燃機関において、機関負荷、機関回転数、吸入空気
量に基づいて、前記密閉期間の長さ、吸気弁閉時期の少
なくとも一方を調整制御するようにしたため、車両走行
時の外部環境の変化より生じる吸入空気量の変化によ
り、圧縮上死点付近の空気過剰率が変化し、着火性が変
動し、ピストン圧縮による着火時期、燃焼期間の変動に
より、たとえば燃焼不安定や燃焼期間の増大、または急
激な圧力上昇による燃焼騒音の増大等を抑制しつつ良好
な燃費での安定した燃焼を行うことが可能となる。
【００２６】また、請求項１２の発明は、吸入空気量が
少ないほど、密閉期間の長さを小さくすることを特徴と
する。請求項１２記載の発明によれば、請求項１１記載
の内燃機関において、吸入空気量が少ないほど、密閉期
間の長さを小さくするようにしたため、吸入空気量を密
閉期間の長さによって増加させることができ、吸気量減
少による筒内の空気過剰率低下に起因する急激な圧力上
昇による燃焼騒音の増大等を抑制しつつ良好な燃費での
安定した燃焼を行うことが可能となる。
【００２７】また、請求項１３の発明は、吸入空気量が
少ない場合、吸気弁閉時期を下死点方向に進角すること
を特徴とする。請求項１３記載の発明によれば、請求項
１１記載の内燃機関において、吸入空気量が少ない場
合、吸気弁閉時期を下死点方向に進角するようにしたた
め、吸入空気量を増加させることができ、吸気量減少に
よる筒内の空気過剰率低下に起因する急激な圧力上昇に
よる燃焼騒音の増大等を抑制しつつ良好な燃費での安定
した燃焼を行うことが可能となる。
【００２８】また、請求項１４の発明は、吸入空気量が
少ない場合、吸気弁閉時期を下死点方向に進角すると共
に、吸気弁閉時期が機関回転数毎に定められた所定の値
以上進角した場合のみ、密閉期間を小さくすることを特
徴とする。請求項１４記載の発明によれば、請求項１１
記載の内燃機関において、吸入空気量が少ない場合、吸
気弁閉時期を下死点方向に進角すると共に、吸気弁閉時
期が機関回転数毎に定められた所定の値以上進角した場
合のみ、密閉期間を小さくするようにしたため、密閉期
間の長さをむやみに大きくすることなく、空気量を調整
することが可能となる。特に回転数に応じて吸気弁閉時
期が一定でも、吸気量が変わるため、それらに対して、
常に最適な吸気弁閉時期と密閉期間を設定することが可
能となる。これによって、吸気量減少による筒内の空気
過剰率低下に起因する急激な圧力上昇による燃焼騒音の
増大等を抑制しつつ良好な燃費での安定した燃焼を行う
ことが可能となる。
【００２９】また、請求項１５の発明は、筒内に直接燃
料噴射を行う少なくとも１本の燃料噴射弁を備え、機関
負荷に対して、必要燃料噴射量を決定する手段を有し、
前記密閉期間中に前記必要燃料噴射量の一部を、少なく
とも１回噴射することを特徴とする。請求項１５記載の
発明によれば、請求項１１〜請求項１４のいずれか１つ
に記載の内燃機関において、筒内に直接燃料噴射を行う
少なくとも１本の燃料噴射弁を備え、機関負荷に対し
て、必要燃料噴射量を決定する手段を有し、前記密閉期
間中に前記必要燃料噴射量の一部を、少なくとも１回噴
射するようにしたため、吸入空気量が多いことに起因し
て空気過剰率が大きくなり、圧縮自己着火し難い場合
に、筒内に反応性の高い活性種を生成し、かつ活性種の
生成量を調整することで、適度に着火性を向上し、確実
に着火時期と燃焼期間を吸入空気量によらず最適に制御
することが可能となる。
【００３０】また、請求項１６の発明は、圧縮自己着火
燃焼時に、排気弁閉時期を進角し、吸気弁開時期を遅角
して、排気上死点の前後に吸気弁、排気弁の両者が閉じ
る密閉期間を設ける内燃機関のバルブタイミング制御装
置において、機関負荷、機関回転数、および、過渡状態
を表わす少なくとも１つのパラメータに応じて、前記密
閉期間の長さ、吸気弁閉時期の少なくとも一方を調整制
御することを特徴とする。
【００３１】請求項１６記載の発明によれば、機関負
荷、機関回転数および過渡状態を表わす少なくとも１つ
のパラメータに応じて、前記密閉期間の長さ、吸気弁閉
時期の少なくとも一方を調整制御するようにしたため、
機関始動時や機関負荷・回転数の変化によって、圧縮上
死点付近での筒内圧力、筒内温度、空気過剰率が過渡的
に変化することにより、圧縮自己着火開始時期や燃焼期
間が変化し、燃焼不安定になる、ないしは急激な燃焼に
よりノッキングが生じることを防ぎ、機関が過渡状態に
ある場合でも、着火時期と燃焼期間を最適に制御するこ
とが可能となる。
【００３２】また、請求項１７の発明は、前記過渡状態
を表わすパラメータが機関油水温であり、機関負荷、機
関回転数、機関油水温に応じて、前記密閉期間の長さを
調整制御することを特徴とする。請求１７項記載の発明
によれば、請求項１６記載の内燃機関において、機関油
水温を検出し、機関負荷、機関回転数、機関油水温に応
じて、前記密閉期間の長さを調整制御するようにしたた
め、機関油水温によって圧縮上死点付近の筒内温度や、
筒内温度の変動に起因して吸気体積効率が等しい場合で
も吸気重量が変動し、空気過剰率が変動することで、燃
焼期間や圧縮自己着火開始時期が変化し、燃焼不安定に
なる、ないしは急激な燃焼によりノッキングが生じるこ
と防ぎ、着火時期と燃焼期間を機関油水温によらず最適
に制御することができる。
【００３３】また、請求項１８の発明は、機関油水温が
低いほど、前記密閉期間を大きくすることを特徴とす
る。請求項１８記載の発明によれば、請求項１７記載の
内燃機関において、機関油水温が低いほど、前記密閉期
間を大きくするようにしたため、機関始動時等に圧縮上
死点付近での筒内温度が低く、また、筒内温度が低いこ
とに起因して吸気体積効率が等しい場合でも吸気重量が
増大し、空気過剰率が大きくなることで、圧縮自己着火
開始時期が遅くなり、また、燃焼期間が長くなって熱効
率が低下したり、または失火したりすることを防ぎ、機
関油水温低下による筒内温度の低下を調整し、着火時期
と燃焼期間を機関油水温によらず最適に制御することが
できる。
【００３４】また、請求項１９の発明は、筒内に直接燃
料噴射を行う少なくとも１本の燃料噴射弁を備え、機関
負荷に対して、必要燃料噴射量を決定する手段を有し、
前記密閉期間中に前記必要燃料噴射量の一部を、少なく
とも１回噴射することを特徴とする。請求項１９記載の
発明によれば、請求項１７又は請求項１８に記載の内燃
機関において、前記密閉期間中に前記必要燃料噴射量の
一部を、少なくとも１回噴射するようにしたため、機関
油水温が低いことに起因して筒内温度が低く、圧縮自己
着火し難い運転条件において、筒内に反応性の高い活性
種を改質により生成し、着火性を向上することで、密閉
期間を著しく増大させ、冷却損失増大により燃費向上を
損なうことなく、着火時期と燃焼期間を油水温によらず
最適に制御することが可能となる。
【００３５】また、請求項２０の発明は、前記油水温が
低いほど、前記密閉期間中の燃料噴射量を多くすること
を特徴とする。請求項２０記載の発明によれば、請求項
１９記載の内燃機関において、機関油水温が低いほど、
前記密閉期間中の燃料噴射量を多くすることにより、機
関油水温が低いことに起因して筒内温度が低く、圧縮自
己着火し難い場合、筒内に反応性の高い活性種を生成
し、かつ活性種の量を調整することで、適度に着火性を
向上し、密閉期間を著しく増大させ、冷却損失増大によ
り燃費向上を損なうことなく、着火時期と燃焼期間を油
水温によらず最適に制御することが可能となる。
【００３６】ここで、圧縮上死点付近での筒内温度、お
よび空気過剰率は、排気温度によっても大きく影響され
る。すなわち、排気温度が高い場合、密閉期間中に圧縮
される残留ガス温度が高くなり、その結果、吸入空気量
が減少し、空気過剰率が小さくなる。一方、密閉期間中
の筒内温度は非常に高くなりことで、圧縮上死点付近で
の筒内温度も高くなる。排気温度は、吸気温度や吸気圧
力等によっても影響される上、サイクル無の燃焼変動に
よっても影響される。特に機関負荷や、回転数が変化す
る過渡時や、機関始動時等に油水温が変化する場合、排
気温度がサイクル無に異なり、排気温度の変動によって
次サイクルの燃焼変動が助長され、圧縮自己着火開始時
期や燃焼機関の変動により、失火やノッキング等が生
じ、運転性を大幅に損なうことが懸念される。このよう
に、機関負荷、機関回転数に応じて、しかるべき密閉期
間や吸気弁閉時期に設定しても、機関が過渡時にある場
合は、排気温度の変動によって燃焼不安定やノッキング
の発生を必ずしも抑制できない。
【００３７】また、請求項２１の発明は、前記過渡状態
表わすパラメータが機関排気温度であり、機関負荷、機
関回転数、機関排気温度に応じて、前記密閉期間の長さ
を調整制御することを特徴とする。請求項２１記載の発
明によれば、請求項１６記載の内燃機関において、排気
温度検出手段を備え、機関負荷、機関回転数、排気温度
に応じて、前記密閉期間の長さを調整制御するようにし
たため、排気温度の変動によって、圧縮上死点付近での
筒内温度が変化することにより、圧縮自己着火開始時期
や燃焼期間が変化し、燃焼不安定になる、ないしは急激
な燃焼によりノッキングが生じることを防ぎ、着火時期
と燃焼期間を排気温度によらず最適に制御することが可
能となる。
【００３８】また、請求項２２の発明は、前記機関排気
温度が低いほど、前記密閉期間を大きくすることを特徴
とする。請求項２２記載の発明によれば、請求項２１記
載の内燃機関において、排気温度が低いほど、前記密閉
期間を大きくするようにしたため、密閉期間中の残留ガ
ス量を増大させ、密閉期間中の残留ガス温度の低下によ
って、圧縮上死点付近での筒内温度が低くなり、また、
残留ガス温度の低下によって、吸入空気量が増大し、空
気過剰率が大きくなることによって、圧縮自己着火開始
時期が遅くなり、燃焼期間が長くなって熱効率が低下し
たり、または失火したりすることを防ぐことができる。
したがって、着火時期と燃焼期間を排気温度によらず最
適に制御することが可能となる。
【００３９】また、請求項２３の発明は、筒内に直接燃
料噴射を行う少なくとも１本の燃料噴射弁を備え、機関
負荷に対して、必要燃料噴射量を決定する手段を有し、
前記密閉期間中に前記必要燃料噴射量の一部を、少なく
とも１回噴射することを特徴とする。請求項２３記載の
発明によれば、請求項２１又は請求項２２に記載の内燃
機関において、前記密閉期間中に前記必要燃料噴射量の
一部を、少なくとも１回噴射するようにしたため、排気
温度が低いことに起因して筒内温度が低く、かつ空気過
剰率大によって、圧縮自己着火し難い運転条件におい
て、筒内に反応性の高い活性種を改質により生成し、着
火性を向上することで、密閉期間を著しく増大させ、冷
却損失増大により燃費向上を損なうことなく、着火時期
と燃焼期間を排気温度によらず最適に制御することが可
能となる。
【００４０】また、請求項２４の発明は、排気温度が低
いほど、前記密閉期間中の燃料噴射量を多くすることを
特徴とする。請求項２４記載の発明によれば、請求項２
３記載の内燃機関において、排気温度が低いほど、前記
密閉期間中の燃料噴射量を多くすることにより、排気温
度が低いことに起因して、圧縮自己着火し難い場合、筒
内に反応性の高い活性種を生成し、かつ活性種の量を調
整することで、適度に着火性を向上し、密閉期間を著し
く増大させることで冷却損失増大により燃費向上を損な
うことなく、着火時期と燃焼期間を排気温度によらず最
適に制御することが可能となる。
【００４１】また、請求項２５の発明は、前記過渡状態
表わすパラメータが燃焼安定度であり、機関負荷、機関
回転数、燃焼安定度に応じて、前記密閉期間の長さ、吸
気弁閉時期のいずれか一方または両者を燃焼安定度が良
化するよう調整制御することを特徴とする。圧縮上死点
付近での筒内温度、および空気過剰率は、燃焼安定度に
よっても大きく影響される。すなわち、燃焼安定度が悪
い場合、燃焼終了時期が異なるため、密閉期間中に圧縮
される残留ガス温度がサイクル毎に変動し、その結果、
サイクル毎の吸入空気量や圧縮上死点付近での筒内温度
が変動する。また、残留ガス中の未燃燃料濃度も燃焼安
定度が悪い場合、変動し、未燃燃料が多い場合と少ない
場合では密閉期間中に活性種が十分に生成されたり、全
く生成されなかったりするため、サイクル毎の燃焼安定
度は次々と影響を受けて安定に向かうことはない。した
がって、燃焼安定度が悪化した場合、これを回復するよ
うに調整制御する必要がある。圧縮自己着火燃焼におい
ては、機関の安定度によらず、着火時期と燃焼期間が最
適に保たれるよう、圧縮上死点付近の筒内圧力、筒内温
度、空気過剰率を最適にする必要がある。
【００４２】前述したように燃焼安定度は、サイクル毎
の燃焼期間や着火時期の変動によって引き起こされる
が、これら機関の燃焼不安定は主に、機関回転数や機関
負荷が変化した場合等の過渡時に考えられる。したがっ
て、機関負荷、機関回転数に応じて、しかるべき密閉期
間や吸気弁閉時期に設定しても、過渡時に、たとえば吸
気温度、排気温度等の変動によって引き起こされる燃焼
不安定やノッキングの発生を必ずしも抑制できない。特
に燃焼不安定を引き起こす要因は複数考えられ、また複
数の組み合せであることも考えられる。そこで、燃焼不
安定が生じた場合、その要因を検出するよりはむしろ燃
焼安定度そのものを検出することがあると考えられる。
【００４３】そこで、請求項２５記載の発明によれば、
請求項１６記載の内燃機関において、過渡状態を検出す
るパラメータとして、燃焼安定度を検出し、機関負荷、
機関回転数、燃焼安定度に応じて、前記密閉期間の長
さ、吸気弁閉時期の少なくとも一方を燃焼安定度が良化
するよう調整制御するようにしたため、燃焼安定度の悪
化よって、サイクル毎の圧縮上死点付近での筒内圧力、
筒内温度、あるいは吸入空気量、空気過剰率が変化する
ことにより、圧縮自己着火開始時期や燃焼期間が変化
し、燃焼不安定が増大する、ないしはサイクル毎に急激
な燃焼によりノッキングが生じることを防ぐことが可能
となる。
【００４４】また、請求項２６の発明は、燃焼安定度が
悪いほど、前記吸気弁閉時期を進角し、または、密閉期
間の長さを大きくすることを特徴とする。請求項２６記
載の発明によれば、請求項２５記載の内燃機関におい
て、燃焼安定度が悪いほど、前記吸気弁閉時期を進角す
るか、または密閉期間を大きくするようにしたため、筒
内圧力ないしは実圧縮比を高め、または筒内温度を上昇
させることで着火性を維持ないし向上し、常に燃焼が確
実に生じ、かつ速やかに終了させることできる。これに
よって、排気温度を着火が安定的に引き起こされるまで
高め、以後安定した燃焼を継続させることができる。
【００４５】また、請求項２７の発明は、燃焼安定度が
悪いほど、前記吸気弁閉時期を進角するとともに、密閉
期間の長さを大きくすることを特徴とする。請求項２７
記載の発明によれば、請求項２５記載の内燃機関におい
て、燃焼安定度が悪いほど、前記吸気弁閉時期を進角す
るとともに、密閉期間を大きくするようにしたため、筒
内圧力ないしは実圧縮比を高めるとともに筒内温度を上
昇させることで迅速かつ確実に着火性を維持・向上し、
燃焼が確実に生じ、かつ速やかに終了させる。これによ
って、排気温度を着火が安定的に引き起こされるまで高
め、以後安定した燃焼を継続させることができる。
【００４６】また、請求項２８の発明は、筒内に直接燃
料噴射を行う少なくとも１本の燃料噴射弁を備え、機関
負荷に対して、必要燃料噴射量を決定する手段を有し、
前記密閉期間中に前記必要燃料噴射量の一部を、少なく
とも１回噴射することを特徴とする。請求項２８記載の
発明によれば、請求項２５〜請求項２７記載の内燃機関
において、前記密閉期間中に前記必要燃料噴射量の一部
を、少なくとも１回噴射するようにしたため、排気温度
低下による着火時期の遅延を筒内に活性種を生成するこ
とで回避し、確実に着火に至るよう調整することが可能
となり、排気温度、空気過剰率等を一定となるよう調整
することができるため、以後安定した燃焼を継続させる
ことができる。
【００４７】また、請求項２９の発明は、燃焼安定度が
悪いほど、前記密閉期間中の燃料噴射量を多くすること
を特徴とする。請求項２９記載の発明によれば、請求項
２８記載の内燃機関において、燃焼安定度が悪いほど、
前記密閉期間中の燃料噴射量を多くするようにしたた
め、筒内に生成する活性種の量を調整できる。すなわ
ち、排温等の低下で活性種が、密閉期間中の大量の燃料
噴射を行わなくては十分に生成できない場合等でも、燃
料噴射量を調整することで、安定した着火に必要な活性
種を生成することができ、確実に着火を引き起こし、安
定度を回復し、以後継続して安定燃焼を行うことができ
る。
【００４８】また、請求項３０の発明は、圧縮自己着火
燃焼時に、排気弁閉時期を進角し、吸気弁開時期を遅角
して、排気上死点の前後に吸気弁、排気弁の両者が閉じ
る密閉期間を設ける内燃機関のバルブタイミング制御装
置において、機関負荷、機関回転数によってあらかじめ
定められたバルブタイミングの基準値に対し、機関油水
温、吸気温度、吸気圧力、排気温度、湿度、筒内圧力、
燃焼安定度、吸入空気量のいずれか１つあるいは２つ以
上を検出する手段を有し検出された値に基づいて、前記
密閉期間の長さ、吸気弁閉時期の少なくとも一方を調整
するようバルブタイミングを制御することを特徴とす
る。
【００４９】請求項３０記載の発明によれば、機関油水
温、吸気温、吸気圧、排気温度、湿度、筒内圧力、燃焼
安定度、吸入空気量等の機関走行時の外部環境による変
動や始動時、過渡時のエンジン運転状態に対して、複雑
な演算を行うことなく、比較的簡易かつ迅速に密閉期間
の長さおよび吸気弁閉時期を調整制御することが可能と
なる。
【００５０】また、請求項３１の発明は、圧縮自己着火
燃焼時に、排気弁閉時期を進角し、吸気弁開時期を遅角
して、排気上死点の前後に吸気弁、排気弁の両者が閉じ
る密閉期間を設ける内燃機関のバルブタイミング制御装
置において、機関負荷、機関回転数に加えて、機関油水
温、吸気温度、吸気圧力、排気温度、湿度、筒内圧力、
燃焼安定度、吸入空気量のいずれか１つあるいは２つ以
上を検出する手段を有し、機関負荷から要求燃料噴射量
を算出する手段と、機関回転数、機関油水温、吸気温
度、吸気圧力、排気温度、湿度、筒内圧力、吸入空気量
のいずれか２つ以上の値から吸入空気重量を算出する手
段と、燃料噴射量と吸入空気重量から空気過剰率を算出
する手段を有し、それら算出された値に基づいて、前記
密閉期間の長さ、吸気弁閉時期の少なくとも一方を調整
制御することを特徴とする。
【００５１】請求項３１記載の発明によれば、圧縮自己
着火燃焼時の着火性に影響を与える上記パラメータのう
ち、複数が同時に変動した場合等でも、正確な空気過剰
率が算出できるため、空気過剰率を最適にするために、
吸気弁閉時期と密閉期間の長さを最適な組み合せになる
よう調整することが可能である。また、請求項３２の発
明は、前記密閉期間の長さが最小になるよう吸気弁閉時
期を調整制御することを特徴とする。
【００５２】請求項３２記載の発明によれば、請求項３
０又は請求項３１記載の内燃機関において、前記密閉期
間の長さが最小になるよう吸気弁閉時期を調整制御する
ようにしたため、密閉期間増大による筒内温度上昇、そ
れによる冷却損失増大を抑制しつつ、安定した燃焼を実
現できる。
【００５３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施の形態の
全体図を示すものである。ガソリン機関である内燃機関
１の燃焼室２の略中央付近に燃料噴射弁３および点火プ
ラグ４を配し、運転条件に応じて、該点火プラグ４によ
る火花点火燃焼と、火花点火によらない圧縮自己着火燃
焼を切り換える。該燃焼方式の切り換えに応じて、吸気
弁５と排気弁６の開閉時期（バルブタイミング）が、バ
ルブタイミング調整機構７によって調整される。
【００５４】センサ類として、吸気通路８に介装された
スロットル弁９の開度を検出するスロットル開度センサ
１０、吸入空気量を検出するエアフロメータ１１、吸気
温度を検出する吸気温センサ１２、筒内圧力を検出する
筒内圧センサ１３、排気通路１４に装着されて排気温度
を検出する排気温センサ１５、機関回転速度を検出する
クランク角センサ１６、油水温（潤滑油温度又は冷却水
温度）を検出する油水温センサ１７が設けられる。これ
らセンサ類からの検出信号は、ＥＣＵ（エンジンコント
ロールユニット）１８に入力され、該ＥＣＵ１８は、こ
れら検出信号に基づいて、前記燃料噴射弁３からの燃料
噴射量、火花点火燃焼時における前記点火プラグ４の点
火時期、前記バルブタイミング調整機構７を介しての吸
気弁５と排気弁６の開閉時期を設定して、それぞれ設定
値に制御する。
【００５５】前記火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼は、
図３に示す負荷−回転数マップに基づいて選択する。圧
縮自己着火燃焼は、火花点火燃焼に比べ、空気過剰率大
においても燃焼が可能であり、低燃費かつ低エミッショ
ンでの運転が可能である一方、ガソリンは元来、ディー
ゼル機関における軽油と異なり、オクタン価が高く自己
着火を引き起こしにくいため、圧縮比を高めるか、吸気
温度を高めるなど、圧縮行程後半における筒内状況を高
温、または高圧にしないかぎり圧縮自己着火を安定的に
起こすことが困難である、一方で、ディーゼル機関にく
らべ、火花点火燃焼による高出力運転が可能である。し
たがって、運転条件に応じて圧縮自己着火燃焼と火花点
火燃焼を切り換えることで、低燃費・低エミッションと
高出力を両立することが可能となる。
【００５６】圧縮自己着火を安定的に引き起こすには、
圧縮上死点付近における筒内圧力、筒内温度を一定以上
に高めた上、要求負荷から決定される燃料量に対し、空
気過剰率を適正にする必要がある。ここで、図２に示す
ように、圧縮自己着火燃焼時には、前記バルブタイミン
グ調整機構７によって、排気弁６の閉時期（ＥＶＣ）を
進角し、吸気弁５の開時期（ＩＶＯ）を遅角して、ＥＶ
Ｃ〜ＴＤＣ（排気上死点）間の圧縮仕事をＴＤＣ〜ＩＶ
Ｏ間に回収するようバルブタイミングを設定すること
で、排気上死点を挟んで、吸気弁５、排気弁６の両者が
閉じる密閉期間（マイナスオーバーラップ期間）を設け
る。これにより、高温の燃焼ガスの一部を通常バルブタ
イミングにおける排気行程後半に再圧縮し、次サイクル
の筒内環境を高温に維持する。この方法によれば、吸気
加熱装置を用いることなく、筒内温度を効率的に上昇さ
せることが可能となる。
【００５７】そして、上記バルブタイミングの設定にお
いて、密閉期間の長さを、機関回転数や機関負荷に応じ
て適正化することで、幅広い運転領域で圧縮自己着火に
よる低燃費かつ低エミッションでの運転が可能となる。
しかしながら、圧縮上死点付近の筒内圧力や筒内温度、
および吸気量は、機関回転数や、機関負荷だけではな
く、走行環境や過渡状態によっても変化するため、これ
らに対応して、筒内圧力や筒内温度、および吸気量すな
わち空気過剰率を適正化する必要がある。
【００５８】これら走行環境に対する第１実施例におけ
る制御フローを、図９〜図１１に示す。まず、初めに、
スロットル開度センサ１０、クランク角度センサ１６の
信号に基づき、ＥＣＵ１７内で機関負荷、機関回転数を
算出する（Ｓ１）。続いて、機関負荷、回転数に対する
燃焼方式を図３に示すマップから選択する（Ｓ２）。
【００５９】火花点火燃焼が選択された場合、バルブタ
イミングを排気上死点付近で吸気弁５、排気弁６ともに
開いている通常のバルブオーバーラップを設けるよう設
定し（Ｓ３）、エアフローメータ１１から検出された吸
入空気量とスロットル開度センサ１０により検出された
スロットル開度とにより求められた要求機関負荷から燃
料噴射量を算出し（Ｓ４，５）、前記バルブタイミング
調整機構７によって、前記設定されたバルブタイミング
となるように調整する（Ｓ６）。
【００６０】さらに、機関負荷、回転数毎にＥＣＵ１７
内であらかじめ定められた燃料噴射時期および点火時期
に設定し、燃料噴射弁３から燃料噴射を行い、点火プラ
グ４によって火花点火燃焼を行う（Ｓ７，８）。一方、
機関負荷、機関回転数に対して、圧縮自己着火燃焼が選
択された場合、まず、図４（Ａ）に示すような特性マッ
プなどに基づいて、密閉期間の長さを含むバルブタイミ
ングの基準値を読込む（Ｓ９）。具体的には、機関負荷
の増大に応じて密閉期間は短く、機関回転数の増大に応
じて密閉期間が長くなるように設定されている。
【００６１】また、図４（Ｂ）に示すような特性マップ
などに基づいて、密閉期間中に燃料噴射を行うか否かを
選択し、燃料噴射する場合の燃料噴射量Ｑｆを読み込む
（Ｓ１０）。具体的には、高負荷・低回転領域で、密閉
期間中の燃料噴射を停止し（Ｑｆ＝０）、負荷が低く回
転数が高くなるほど密閉期間中の燃料噴射量Ｑｆが増大
するように設定される。
【００６２】しかる後に、スロットル開度を全開とし
（Ｓ１１）、吸気温度、油水温をそれぞれ読込む（Ｓ１
２，１３）。また、吸気弁閉時期ＩＶＣと吸気弁閉時期
ＩＶＣの筒内圧力Ｐｃを読み込み、該筒内圧力Ｐｃか
ら、ＥＣＵ１７内に予め記憶された吸気圧力の基準値に
対する吸気圧力の変動幅を算出する（Ｓ１４，１５）。
なお、吸気圧力の代わりに吸入空気量Ｖｃを用いても構
わない。
【００６３】また、読込んだ吸気温度、油水温および算
出された吸気圧力または吸入空気量の変動幅に対して、
図５および図６に示すような３次元的なマップ［ｍ１，
ｍ３については図５（Ａ），（Ｂ）のｍ１，ｍ３と図６
（Ａ），（Ｃ）ｍ１，ｍ３を乗じて設定］から密閉期間
の長さ、吸気弁閉時期および密閉期間中噴射量の各補正
係数ｍ１，ｍ２，ｍ３を読込み、該補正係数ｍ１，ｍ
２，ｍ３を用いて、基準値に対してそれらの値をそれぞ
れ変更する（Ｓ１６，１７）。これにより、密閉期間に
ついては、油水温，吸気温が低いときほど筒内温度を上
昇させて着火性を高めるべく密閉期間が増大補正され、
吸気弁閉時期については、吸気圧力ないし吸入空気量が
大きいときほど吸入空気量を減少すべく下死点後の遅角
量を大きくするように補正され、密閉期間中燃料噴射量
については、油水温乃至吸気温が低いほど、また、吸気
圧力が大きいほど冷却損失を低減すべく噴射量を増大補
正して設定される。
【００６４】次に、排気温度を読込み、図７に示すよう
な排気温度に対する密閉期間の長さ、吸気弁閉時期ある
いは密閉期間中の燃料噴射量に対する補正係数ａを算出
する（Ｓ１８，１９）。ここで、排気温度が高いときほ
ど、密閉期間中の過度の温度上昇を抑制し、また、吸入
空気量を増大すべく、補正係数ａが小さく設定されてい
る。
【００６５】次に、燃焼安定度を読込み、図８に示すよ
うな燃焼安定度に対する密閉期間の長さ、吸気弁閉時
期、あるいは密閉期間中の燃料噴射量に対する補正係数
ｂを算出する（Ｓ２０，２１）。ここで、燃焼安定度が
悪化するほど、着火性を優先させて安定した圧縮自己着
火性を確保すべく、補正係数ｂが小さく設定されてい
る。
【００６６】このようにして算出された前記補正係数ａ
およびｂを積算して、最終的に適切なバルブタイミング
（密閉期間の長さと吸気弁閉時期）および密閉期間中の
燃料噴射量を算出する（Ｓ２２）。そして、前記設定さ
れたバルブタイミングが得られるように前記バルブタイ
ミング調整機構７によって調整すると共に、スロットル
開度から要求負荷に応じた主燃料噴射量を算出し、主燃
料噴射時期および密閉期間中の燃料噴射時期を設定し、
燃焼を行う（Ｓ２３，２４）。
【００６７】また、走行環境に対する第２実施例におけ
る制御フローを、図１２〜図１４に示す。図２に示す燃
焼方式をスロットル開度センサ１０、クランク角度セン
サ１６から計算される機関負荷、機関回転数に対して選
択すること、火花点火燃焼が選択された場合の制御につ
いては、第１実施例と同様である（Ｓ１〜Ｓ８）。
【００６８】一方、機関負荷、機関回転数に対して、圧
縮自己着火燃焼が選択された場合、まず、スロットル開
度を全開とした上で（Ｓ３１）、要求負荷に対する圧縮
上死点圧力、圧縮上死点温度、吸入空気重量の基準値を
ＥＣＵ１７から読込む（Ｓ３２）。また、機関負荷より
求まる燃料噴射量を予めＥＣＵ１７に記憶されたスロッ
トル開度に対する燃料噴射量を基に決定する（Ｓ３
３）。
【００６９】その後、吸気圧力または吸気弁閉時期にお
ける筒内圧力、吸気温度、油水温、排気温度、吸入空気
量をそれぞれ読込む（Ｓ３４〜３９）。読込んだ吸気温
度、油水温、排気温度より、圧縮上死点温度を予測し、
同じく、吸気圧力ないしは吸気弁閉時期における筒内圧
力から圧縮上死点圧力を予測する（Ｓ４０，４１）。
【００７０】また、吸入空気量と吸気弁閉時期における
筒内圧力から吸入空気重量を算出する（Ｓ４２）。該燃
料噴射量で前記吸入空気重量を除して求まる空燃比と、
予めＥＣＵ１７内に収められた理論空燃比とから空気過
剰率を求め、該空気過剰率と前記圧縮上死点における筒
内圧力および筒内温度の予測値に基づいて、バルブタイ
ミング、特に密閉期間の長さ、吸気弁閉時期を決定する
（Ｓ４３）。具体的には、筒内圧力および筒内温度の予
測値が高いときには、過度の温度上昇を抑制するように
密閉期間を小さくし、空気過剰率が大きいときには吸入
空気量を減少するように吸気弁閉時期を、下死点後の遅
角量を大きくして設定する。
【００７１】このとき、密閉期間の長さおよび吸気弁閉
時期の設定値が一定値を越えているか否かを判断し（Ｓ
４４）、一定値を越えている場合、密閉期間中の噴射を
行うための噴射量、噴射時期の設定を行う（Ｓ４５，４
６）。次いで、筒内圧センサ１２から算出された燃焼安
定度から求まる補正係数ｂによって、バルブタイミン
グ、および密閉期間中に燃料噴射を行う場合の密閉期間
中の燃料噴射量を補正する（Ｓ４７〜Ｓ５０）。
【００７２】その後、主燃料噴射時期を設定し、燃焼を
行う（Ｓ５１）。また、上記実施の形態で使用した検出
値の他、湿度を検出して各制御値を補正するようにして
もよい。例えば、湿度が高いときは、圧縮自己着火性を
高める方向の補正（前記実施例の燃焼安定度に対する補
正係数ｂと同一傾向の補正係数を設定する）を行なう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の全体構成を示す図。
【図２】同上実施の形態によるバルブタイミングの変化
の様子を示す図。
【図３】同じく燃焼方式の回転数−負荷による切換マッ
プ。
【図４】同じく回転数−負荷による密閉期間長さの設定
マップ及び密閉期間中燃料噴射量の設定マップ。
【図５】同じく油水温−吸気温による補正係数ｍ１、ｍ
３の設定マップ。
【図６】同じく油水温（吸気温）−吸気圧力（吸入空気
量）による補正係数ｍ１、ｍ２、ｍ３の設定マップ。
【図７】同じく排気温度による補正係数ａの設定マッ
プ。
【図８】同じく燃焼安定度による補正係数ｂの設定マッ
プ。
【図９】第１実施例の制御フロー（前段）を示すフロー
チャート。
【図１０】第１実施例の制御フロー（中段）を示すフロ
ーチャート。
【図１１】第１実施例の制御フロー（後段）を示すフロ
ーチャート。
【図１２】第２実施例の制御フロー（前段）を示すフロ
ーチャート。
【図１３】第２実施例の制御フロー（中段）を示すフロ
ーチャート。
【図１４】第２実施例の制御フロー（後段）を示すフロ
ーチャート。
【図１５】圧力、温度、空気過剰率の過渡状態や走行時
の外部環境に対する変化の様子を示す図。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ２ 燃焼室 ３ 燃料噴射弁 ４ 点火プラグ ５ 吸気弁 ６ 排気弁 ７ バルブタイミング調整機構 ９ スロットル弁 １０ スロットルセンサ １１ エアフロメータ １２ 吸気温センサ １３ 筒内圧センサ １５ 排気温センサ １６ クランク角センサ １７ 油水温センサ １８ ＥＣＵ
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 41/02 ３５１ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３５１ 41/04 ３７０ 41/04 ３７０ ３８０ ３８０Ｎ ３８０Ｌ ３８０Ｍ ３８０Ｊ 41/38 41/38 Ｂ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｄ ３０１Ｚ 45/00 ３６８ 45/00 ３６８Ｓ Ｆターム(参考） 3G023 AA00 AA02 AA03 AB06 AC04 AD02 AG05 3G084 AA00 BA09 BA13 BA15 BA17 BA23 CA01 CA03 CA04 DA02 DA09 DA10 DA11 DA12 EB08 EB12 EB13 EB16 EC03 FA01 FA02 FA07 FA10 FA11 FA20 FA21 FA26 FA27 FA33 FA38 3G092 AA00 AA01 AA06 AA11 AB02 BA02 BA04 BA07 BA09 BB02 BB05 BB06 BB15 DA01 DA02 DA08 DC03 DE03S EA01 EA02 EA03 EA04 EA11 EA22 EA28 EC02 EC06 EC10 FA14 FA15 FA22 FA24 FA31 FA42 GA01 GA02 GA05 GA11 GB06 HA01Z HA04Z HA05Z HA06Z HA13X HB01X HB02X HC01Z HC09X HD01Z HE03Z HE08Z HG08Z 3G301 HA01 HA04 JA02 JA04 JA21 KA01 KA08 KA11 KB05 LA03 LB04 LC02 MA01 MA12 MA13 MA19 MA21 NA07 NA09 NC04 ND03 ND04 ND18 ND45 NE01 NE11 NE12 PA01Z PA07Z PA09Z PA10Z PA11A PA11Z PB03A PB05A PC01Z PD11Z PE01Z PE03Z PE08Z PE09A PE09Z PF03Z

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧縮自己着火燃焼時に、排気弁閉時期を進
    角し、吸気弁開時期を遅角して、排気上死点の前後に吸
    気弁、排気弁の両者が閉じる密閉期間を設ける内燃機関
    のバルブタイミング制御装置において、 機関負荷、機関回転数、および、外部環境を表す少なく
    とも１つのパラメータに応じて、前記密閉期間の長さ、
    吸気弁閉時期の少なくとも一方を調整制御することを特
    徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  2. 【請求項２】前記外部環境を表わすパラメータが吸気温
    度であり、機関負荷、機関回転数、吸気温度に応じて、
    前記密閉期間の長さを調整制御することを特徴とする請
    求項項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装
    置。
  3. 【請求項３】吸気温度が低いほど、前記密閉期間を大き
    くすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバ
    ルブタイミング制御装置。
  4. 【請求項４】筒内に直接燃料噴射を行う少なくとも１本
    の燃料噴射弁を備え、機関負荷に対して、必要燃料噴射
    量を決定する手段を有し、前記密閉期間中に前記必要燃
    料噴射量の一部を、少なくとも１回噴射することを特徴
    とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃
    機関のバルブタイミング制御装置。
  5. 【請求項５】前記吸気温度が低いほど、前記密閉期間中
    の燃料噴射量を多くすることを特徴とする請求項４に記
    載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  6. 【請求項６】前記密閉期間の長さが、一定値を越えた場
    合のみ、前記密閉期間中の燃料噴射量を多くすることを
    特徴とする請求項４に記載の内燃機関のバルブタイミン
    グ制御装置。
  7. 【請求項７】前記外部環境表わすパラメータが大気圧力
    であり、機関負荷、機関回転数、大気圧力に応じて、吸
    気弁閉時期を調整制御することを特徴とする請求項１に
    内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  8. 【請求項８】前記大気圧力が低いほど、前記吸気弁閉時
    期を下死点方向に早くすることを特徴とする請求項７項
    記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  9. 【請求項９】筒内に直接燃料噴射を行う少なくとも１本
    の燃料噴射弁を備え、機関負荷に対して、必要燃料噴射
    量を決定する手段を有し、前記密閉期間中に前記必要燃
    料噴射量の一部を、少なくとも１回噴射することを特徴
    とする請求項７又は請求項８に記載の内燃機関のバルブ
    タイミング制御装置。
  10. 【請求項１０】前記大気圧力が低いほど、前記密閉期間
    中の燃料噴射量を多くすることを特徴とする請求項９に
    記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  11. 【請求項１１】前記外部環境を表わすパラメータが吸入
    空気量であり、機関負荷、機関回転数、吸入空気量に応
    じて、前記密閉期間の長さ、吸気弁閉時期の少なくとも
    一方を調整制御することを特徴とする請求項１に内燃機
    関のバルブタイミング制御装置。
  12. 【請求項１２】吸入空気量が少ないほど、密閉期間の長
    さを小さくすることを特徴とする請求項１１に記載の内
    燃機関のバルブタイミング制御装置。
  13. 【請求項１３】吸入空気量が少ない場合、吸気弁閉時期
    を下死点方向に進角することを特徴とする請求項１１に
    記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  14. 【請求項１４】吸入空気量が少ない場合、吸気弁閉時期
    を下死点方向に進角すると共に、吸気弁閉時期が機関回
    転数毎に定められた所定の値以上進角した場合のみ、密
    閉期間を小さくすることを特徴とする請求項１１に記載
    の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  15. 【請求項１５】筒内に直接燃料噴射を行う少なくとも１
    本の燃料噴射弁を備え、機関負荷に対して、必要燃料噴
    射量を決定する手段を有し、前記密閉期間中に前記必要
    燃料噴射量の一部を、少なくとも１回噴射することを特
    徴とする請求項１４に記載の内燃機関のバルブタイミン
    グ制御装置。
  16. 【請求項１６】圧縮自己着火燃焼時に、排気弁閉時期を
    進角し、吸気弁開時期を遅角して、排気上死点の前後に
    吸気弁、排気弁の両者が閉じる密閉期間を設ける内燃機
    関のバルブタイミング制御装置において、 機関負荷、機関回転数、および、過渡状態を表わす少な
    くとも１つのパラメータに応じて、前記密閉期間の長
    さ、吸気弁閉時期の少なくとも一方を調整制御すること
    を特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  17. 【請求項１７】前記過渡状態表わすパラメータが機関油
    水温であり、機関負荷、機関回転数、機関油水温に応じ
    て、前記密閉期間の長さを調整制御することを特徴とす
    る請求項１６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御
    装置。
  18. 【請求項１８】機関油水温が低いほど、前記密閉期間を
    大きくすることを特徴とする請求項１６に記載の内燃機
    関のバルブタイミング制御装置。
  19. 【請求項１９】筒内に直接燃料噴射を行う少なくとも１
    本の燃料噴射弁を備え、機関負荷に対して、必要燃料噴
    射量を決定する手段を有し、前記密閉期間中に前記必要
    燃料噴射量の一部を、少なくとも１回噴射することを特
    徴とする請求項１６〜請求項１８のいずれか１つに記載
    の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  20. 【請求項２０】前記油水温が低いほど、前記密閉期間中
    の燃料噴射量を多くすることを特徴とする請求項１９に
    記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  21. 【請求項２１】前記過渡状態表わすパラメータが機関排
    気温度であり、機関負荷、機関回転数、機関排気温度に
    応じて、前記密閉期間の長さを調整制御することを特徴
    とする請求項１６に記載の内燃機関のバルブタイミング
    制御装置。
  22. 【請求項２２】前記機関排気温度が低いほど、前記密閉
    期間を大きくすることを特徴とする請求項２１に記載の
    内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  23. 【請求項２３】筒内に直接燃料噴射を行う少なくとも１
    本の燃料噴射弁を備え、機関負荷に対して、必要燃料噴
    射量を決定する手段を有し、前記密閉期間中に前記必要
    燃料噴射量の一部を、少なくとも１回噴射することを特
    徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の内燃機関の
    バルブタイミング制御装置。
  24. 【請求項２４】排気温度が低いほど、前記密閉期間中の
    燃料噴射量を多くすることを特徴とする請求項２３に記
    載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  25. 【請求項２５】前記過渡状態を表わすパラメータが燃焼
    安定度であり、機関負荷、機関回転数、燃焼安定度に応
    じて、前記密閉期間の長さ、吸気弁閉時期の少なくとも
    一方を燃焼安定度が良化するよう調整制御することを特
    徴とする請求項１６に記載の内燃機関のバルブタイミン
    グ制御装置。
  26. 【請求項２６】燃焼安定度が悪いほど、前記吸気弁閉時
    期を進角し、または、密閉期間の長さを大きくすること
    を特徴とする請求項２５に記載の内燃機関のバルブタイ
    ミング制御装置。
  27. 【請求項２７】燃焼安定度が悪いほど、前記吸気弁閉時
    期を進角するとともに、密閉期間の長さを大きくするこ
    とを特徴とする請求項２５に記載の内燃機関のバルブタ
    イミング制御装置。
  28. 【請求項２８】筒内に直接燃料噴射を行う少なくとも１
    本の燃料噴射弁を備え、機関負荷に対して、必要燃料噴
    射量を決定する手段を有し、前記密閉期間中に前記必要
    燃料噴射量の一部を、少なくとも１回噴射することを特
    徴とする請求項２５〜請求項２７のいずれか１つに記載
    の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  29. 【請求項２９】燃焼安定度が悪いほど、前記密閉期間中
    の燃料噴射量を多くすることを特徴とする請求項２８に
    記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  30. 【請求項３０】圧縮自己着火燃焼時に、排気弁閉時期を
    進角し、吸気弁開時期を遅角して、排気上死点の前後に
    吸気弁、排気弁の両者が閉じる密閉期間を設ける内燃機
    関のバルブタイミング制御装置において、 機関負荷、機関回転数によってあらかじめ定められたバ
    ルブタイミングの基準値に対し、機関油水温、吸気温
    度、吸気圧力、排気温度、湿度、筒内圧力、燃焼安定
    度、吸入空気量のいずれか１つあるいは２つ以上を検出
    する手段を有し、検出された値に基づいて、前記密閉期
    間の長さ、吸気弁閉時期の少なくとも一方を調整するよ
    うバルブタイミングを制御することを特徴とする内燃機
    関のバルブタイミング制御装置。
  31. 【請求項３１】圧縮自己着火燃焼時に、排気弁閉時期を
    進角し、吸気弁開時期を遅角して、排気上死点の前後に
    吸気弁、排気弁の両者が閉じる密閉期間を設ける内燃機
    関のバルブタイミング制御装置において、 機関負荷、機関回転数に加えて、機関油水温、吸気温
    度、吸気圧力、排気温度、湿度、筒内圧力、燃焼安定
    度、吸入空気量のいずれか１つあるいは２つ以上を検出
    する手段を有し、機関負荷から要求燃料噴射量を算出す
    る手段と、機関回転数、機関油水温、吸気温度、吸気圧
    力、排気温度、湿度、筒内圧力、吸入空気量のいずれか
    ２つ以上の値から吸入空気重量を算出する手段と、燃料
    噴射量と吸入空気重量から空気過剰率を算出する手段を
    有し、それら算出された値に基づいて、前記密閉期間の
    長さ、吸気弁閉時期の少なくとも一方を調整制御するこ
    とを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
  32. 【請求項３２】前記密閉期間の長さが最小になるよう吸
    気弁閉時期を調整制御することを特徴とする請求項３０
    又は請求項３１に記載の内燃機関のバルブタイミング制
    御装置。
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