JP2002256925A - 予混合圧縮自己着火式エンジンの制御装置 - Google Patents
予混合圧縮自己着火式エンジンの制御装置Info
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- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 予混合圧縮自己着火燃焼の燃焼期間と着火時
期とを共に適正なものとして、良好なエンジン熱効率や
ＮＯｘ生成特性を維持しつつ、燃焼騒音やエンジン振
動、未燃燃料の発生を抑制する。 【解決手段】 予混合圧縮自己着火燃焼の燃焼期間を示
すパラメータ（例えば回転速度の変動）を取得し、該パ
ラメータから燃焼期間が適正な長さより長いことが判断
される場合に筒内作動ガスの平均温度を上昇させるのと
同時に温度不均一度合を小さくし、反対に燃焼期間が適
正な長さより短いことが判断される場合に筒内作動ガス
の平均温度を低下させるのと同時に温度不均一度合を大
きくする。筒内作動ガスの平均温度は、例えば排気還流
制御弁１３で筒内作動ガスに占める既燃焼ガスの比率を
変化させて制御し、温度不均一度合は、例えば吸気制御
弁１１で筒内作動ガス流動の強さを変化させて制御す
る。
期とを共に適正なものとして、良好なエンジン熱効率や
ＮＯｘ生成特性を維持しつつ、燃焼騒音やエンジン振
動、未燃燃料の発生を抑制する。 【解決手段】 予混合圧縮自己着火燃焼の燃焼期間を示
すパラメータ（例えば回転速度の変動）を取得し、該パ
ラメータから燃焼期間が適正な長さより長いことが判断
される場合に筒内作動ガスの平均温度を上昇させるのと
同時に温度不均一度合を小さくし、反対に燃焼期間が適
正な長さより短いことが判断される場合に筒内作動ガス
の平均温度を低下させるのと同時に温度不均一度合を大
きくする。筒内作動ガスの平均温度は、例えば排気還流
制御弁１３で筒内作動ガスに占める既燃焼ガスの比率を
変化させて制御し、温度不均一度合は、例えば吸気制御
弁１１で筒内作動ガス流動の強さを変化させて制御す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、予混合圧縮自己着
火式エンジンの制御装置に関する。
火式エンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】予め混合された空気と燃料との混合気を
圧縮自己着火により燃焼させる予混合圧縮自己着火燃焼
は、予混合気を火花点火により燃焼させる火花点火燃焼
と比して大幅に希薄な混合気での運転が可能であり、エ
ンジン熱効率の向上と燃焼温度の抑制（＝ＮＯｘ生成量
の抑制）とに極めて有利な燃焼形態であると言える。
圧縮自己着火により燃焼させる予混合圧縮自己着火燃焼
は、予混合気を火花点火により燃焼させる火花点火燃焼
と比して大幅に希薄な混合気での運転が可能であり、エ
ンジン熱効率の向上と燃焼温度の抑制（＝ＮＯｘ生成量
の抑制）とに極めて有利な燃焼形態であると言える。
【０００３】この予混合圧縮自己着火燃焼においては、
燃焼期間の長さを適正に維持することが重要な課題とな
る。すなわち、燃焼期間が火炎伝播速度によって決まる
火花点火燃焼と異なり、予混合圧縮自己着火燃焼におけ
る燃焼期間は様々な要因の影響を受けて大幅に変化する
ため、燃焼期間が過小となって燃焼騒音やエンジン振動
が発生したり、燃焼期間が過大となって燃料の燃え残り
が発生したりしやすい。
燃焼期間の長さを適正に維持することが重要な課題とな
る。すなわち、燃焼期間が火炎伝播速度によって決まる
火花点火燃焼と異なり、予混合圧縮自己着火燃焼におけ
る燃焼期間は様々な要因の影響を受けて大幅に変化する
ため、燃焼期間が過小となって燃焼騒音やエンジン振動
が発生したり、燃焼期間が過大となって燃料の燃え残り
が発生したりしやすい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】予混合圧縮自己着火燃
焼における燃焼期間に大きく影響する要因の１つに燃焼
時の筒内温度がある。この特性を利用し、例えば高温の
既燃焼ガスを筒内に還流あるいは残留させて確実な予混
合圧縮自己着火燃焼を達成するようにしているエンジン
では、燃焼期間が過小なとき既燃焼ガス量を減少させる
ことで筒内温度を低下させ、燃焼期間が過大なとき既燃
焼ガス量を増加させることで筒内温度を上昇させること
が考えられる。
焼における燃焼期間に大きく影響する要因の１つに燃焼
時の筒内温度がある。この特性を利用し、例えば高温の
既燃焼ガスを筒内に還流あるいは残留させて確実な予混
合圧縮自己着火燃焼を達成するようにしているエンジン
では、燃焼期間が過小なとき既燃焼ガス量を減少させる
ことで筒内温度を低下させ、燃焼期間が過大なとき既燃
焼ガス量を増加させることで筒内温度を上昇させること
が考えられる。
【０００５】しかしながら、筒内温度は燃焼期間だけで
なく着火時期にも影響を与えるため、適正な燃焼期間を
得るために行った筒内温度制御が着火時期に対して好ま
しくない変化をもたらす可能性がある。着火時期が適正
な時期からずれると、エンジン熱効率が低下したりＮＯ
ｘ生成量が増加したりする。また、筒内の温度不均一度
合も予混合圧縮自己着火燃焼に大きな影響を与える要因
の１つであり、例えば、特開平１１−１８２２４６号公
報に開示された技術では、筒内の既燃焼ガスと新鮮なガ
ス（空気あるいは予混合気）との混合を最小限に抑制す
ることで、筒内に大きな温度不均一を形成し、良好な予
混合圧縮自己着火燃焼を得ようとしている。
なく着火時期にも影響を与えるため、適正な燃焼期間を
得るために行った筒内温度制御が着火時期に対して好ま
しくない変化をもたらす可能性がある。着火時期が適正
な時期からずれると、エンジン熱効率が低下したりＮＯ
ｘ生成量が増加したりする。また、筒内の温度不均一度
合も予混合圧縮自己着火燃焼に大きな影響を与える要因
の１つであり、例えば、特開平１１−１８２２４６号公
報に開示された技術では、筒内の既燃焼ガスと新鮮なガ
ス（空気あるいは予混合気）との混合を最小限に抑制す
ることで、筒内に大きな温度不均一を形成し、良好な予
混合圧縮自己着火燃焼を得ようとしている。
【０００６】しかしながら、筒内の温度不均一度合を常
に最大に保つことが適正な燃焼期間と着火時期とを両立
することになるとは限らない。本発明は、このような実
情に鑑み、予混合圧縮自己着火燃焼の燃焼期間と着火時
期とを共に適正なものとすることにより、良好なエンジ
ン熱効率やＮＯｘ生成特性を維持しつつ、燃焼騒音やエ
ンジン振動、未燃燃料の発生を抑制することを目的とす
る。
に最大に保つことが適正な燃焼期間と着火時期とを両立
することになるとは限らない。本発明は、このような実
情に鑑み、予混合圧縮自己着火燃焼の燃焼期間と着火時
期とを共に適正なものとすることにより、良好なエンジ
ン熱効率やＮＯｘ生成特性を維持しつつ、燃焼騒音やエ
ンジン振動、未燃燃料の発生を抑制することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明では、予め混合された空気と燃料との混合気を圧縮自
己着火により燃焼させる予混合圧縮自己着火式エンジン
の制御装置において、圧縮自己着火前の筒内作動ガスの
平均温度と温度不均一度合とを同時に制御することを特
徴とする。
明では、予め混合された空気と燃料との混合気を圧縮自
己着火により燃焼させる予混合圧縮自己着火式エンジン
の制御装置において、圧縮自己着火前の筒内作動ガスの
平均温度と温度不均一度合とを同時に制御することを特
徴とする。
【０００８】具体的には、請求項２の発明のように、平
均温度を上昇させるのと同時に温度不均一度合を小さく
し、平均温度を低下させるのと同時に温度不均一度合を
大きくする。平均温度を上昇させるのと同時に温度不均
一度合を小さくすれば、エンジン熱効率やＮＯｘ生成量
を変えることなく燃焼期間を短くすることができ、反対
に、平均温度を低下させるのと同時に温度不均一度合を
大きくすれば、エンジン熱効率やＮＯｘ生成量を変える
ことなく燃焼期間を長くすることができる。
均温度を上昇させるのと同時に温度不均一度合を小さく
し、平均温度を低下させるのと同時に温度不均一度合を
大きくする。平均温度を上昇させるのと同時に温度不均
一度合を小さくすれば、エンジン熱効率やＮＯｘ生成量
を変えることなく燃焼期間を短くすることができ、反対
に、平均温度を低下させるのと同時に温度不均一度合を
大きくすれば、エンジン熱効率やＮＯｘ生成量を変える
ことなく燃焼期間を長くすることができる。
【０００９】従って、基本的には平均温度と温度不均一
度合とを逆方向に同時制御すれば良いが、より望ましく
は、請求項３の発明のように、２つの制御の比率（平均
温度の変化代に対する温度不均一度合の変化代）をエン
ジン運転条件に応じて可変設定するとなお良い。本発明
者らのシミュレーションによれば、予混合気の燃料／空
気混合比が高いほど平均温度の変化代に対する温度不均
一度合の変化代を大きくすると、燃焼期間制御に伴うエ
ンジン熱効率やＮＯｘ生成量の変化を小さくすることが
できる。予混合圧縮自己着火燃焼では、エンジン負荷
（要求トルク）の変化に対しては燃料量を変化させるこ
とで対応するので、結局、請求項４の発明のように、エ
ンジン負荷が大きいときほど平均温度の変化代に対する
温度不均一度合の変化代を大きくすれば良い。
度合とを逆方向に同時制御すれば良いが、より望ましく
は、請求項３の発明のように、２つの制御の比率（平均
温度の変化代に対する温度不均一度合の変化代）をエン
ジン運転条件に応じて可変設定するとなお良い。本発明
者らのシミュレーションによれば、予混合気の燃料／空
気混合比が高いほど平均温度の変化代に対する温度不均
一度合の変化代を大きくすると、燃焼期間制御に伴うエ
ンジン熱効率やＮＯｘ生成量の変化を小さくすることが
できる。予混合圧縮自己着火燃焼では、エンジン負荷
（要求トルク）の変化に対しては燃料量を変化させるこ
とで対応するので、結局、請求項４の発明のように、エ
ンジン負荷が大きいときほど平均温度の変化代に対する
温度不均一度合の変化代を大きくすれば良い。
【００１０】請求項５の発明では、予混合圧縮自己着火
燃焼の燃焼期間を示すパラメータを取得し、該パラメー
タから燃焼期間が適正な長さより長いことが判断される
場合に平均温度を上昇させるのと同時に温度不均一度合
を小さくし、前記パラメータから燃焼期間が適正な長さ
より短いことが判断される場合に平均温度を低下させる
のと同時に温度不均一度合を大きくすることを特徴とす
る。
燃焼の燃焼期間を示すパラメータを取得し、該パラメー
タから燃焼期間が適正な長さより長いことが判断される
場合に平均温度を上昇させるのと同時に温度不均一度合
を小さくし、前記パラメータから燃焼期間が適正な長さ
より短いことが判断される場合に平均温度を低下させる
のと同時に温度不均一度合を大きくすることを特徴とす
る。
【００１１】ここで、燃焼期間を示すパラメータ及びこ
れに基づく制御の判断手法としては、請求項６〜請求項
１２に示す態様を採用し得る。請求項６の発明では、前
記パラメータとしてエンジン回転速度のサイクル変動を
取得し、該変動が所定値より大きいとき燃焼期間が適正
な長さより長いと判断する。
れに基づく制御の判断手法としては、請求項６〜請求項
１２に示す態様を採用し得る。請求項６の発明では、前
記パラメータとしてエンジン回転速度のサイクル変動を
取得し、該変動が所定値より大きいとき燃焼期間が適正
な長さより長いと判断する。
【００１２】請求項７の発明では、前記パラメータとし
て排気ガス中の未燃燃料量を取得し、該未燃燃料量が所
定値より多いとき燃焼期間が適正な長さより長いと判断
する。請求項８の発明では、前記パラメータとしてエン
ジン本体の振動を取得し、該振動が所定値より大きいと
き燃焼期間が適正な長さより短いと判断する。
て排気ガス中の未燃燃料量を取得し、該未燃燃料量が所
定値より多いとき燃焼期間が適正な長さより長いと判断
する。請求項８の発明では、前記パラメータとしてエン
ジン本体の振動を取得し、該振動が所定値より大きいと
き燃焼期間が適正な長さより短いと判断する。
【００１３】請求項９の発明では、前記パラメータとし
てエンジン筒内圧力のサイクル変動を取得し、該変動が
所定値より大きいとき燃焼期間が適正な長さより長いと
判断する。請求項１０の発明では、前記パラメータとし
てエンジン筒内圧力の最大値を取得し、該筒内圧力最大
値が所定値より大きいとき燃焼期間が適正な長さより短
いと判断する。
てエンジン筒内圧力のサイクル変動を取得し、該変動が
所定値より大きいとき燃焼期間が適正な長さより長いと
判断する。請求項１０の発明では、前記パラメータとし
てエンジン筒内圧力の最大値を取得し、該筒内圧力最大
値が所定値より大きいとき燃焼期間が適正な長さより短
いと判断する。
【００１４】請求項１１の発明では、前記パラメータと
して１燃焼サイクル中のエンジン筒内圧力の履歴を取得
し、該筒内圧力履歴から求められる熱発生量が供給した
燃料量から求められる熱発生量より小さいとき燃焼期間
が適正な長さより長いと判断する。請求項１２の発明で
は、前記パラメータとしてエンジン筒内圧力の上昇率を
取得し、該筒内圧力上昇率が所定値より大きいとき燃焼
期間が適正な長さより短いと判断する。
して１燃焼サイクル中のエンジン筒内圧力の履歴を取得
し、該筒内圧力履歴から求められる熱発生量が供給した
燃料量から求められる熱発生量より小さいとき燃焼期間
が適正な長さより長いと判断する。請求項１２の発明で
は、前記パラメータとしてエンジン筒内圧力の上昇率を
取得し、該筒内圧力上昇率が所定値より大きいとき燃焼
期間が適正な長さより短いと判断する。
【００１５】筒内作動ガスの平均温度を制御するに際し
ては、請求項１３の発明のように、圧縮自己着火前の筒
内作動ガスに占める既燃焼ガスの比率を変化させること
により筒内作動ガスの平均温度を制御する。具体的に
は、請求項１４の発明のように、エンジンの吸気通路と
排気通路とを連通する排気還流通路と、該排気還流通路
の通路面積を変更可能な排気還流制御弁とを備え、該排
気還流制御弁の開度制御により吸気通路に還流される排
気ガス量を変化させて筒内作動ガスに占める既燃焼ガス
の比率を変化させる。
ては、請求項１３の発明のように、圧縮自己着火前の筒
内作動ガスに占める既燃焼ガスの比率を変化させること
により筒内作動ガスの平均温度を制御する。具体的に
は、請求項１４の発明のように、エンジンの吸気通路と
排気通路とを連通する排気還流通路と、該排気還流通路
の通路面積を変更可能な排気還流制御弁とを備え、該排
気還流制御弁の開度制御により吸気通路に還流される排
気ガス量を変化させて筒内作動ガスに占める既燃焼ガス
の比率を変化させる。
【００１６】又は、請求項１５の発明のように、エンジ
ンの排気通路の通路面積を変更可能な排気絞り弁を備
え、該排気絞り弁の開度制御により筒内に残留する既燃
焼ガス量を変化させて筒内作動ガスに占める既燃焼ガス
の比率を変化させる。又は、請求項１６の発明のよう
に、エンジンの排気弁の閉時期を変更可能な可変動弁装
置を備え、前記排気弁の閉時期制御により筒内に残留す
る既燃焼ガス量を変化させて筒内作動ガスに占める既燃
焼ガスの比率を変化させる。
ンの排気通路の通路面積を変更可能な排気絞り弁を備
え、該排気絞り弁の開度制御により筒内に残留する既燃
焼ガス量を変化させて筒内作動ガスに占める既燃焼ガス
の比率を変化させる。又は、請求項１６の発明のよう
に、エンジンの排気弁の閉時期を変更可能な可変動弁装
置を備え、前記排気弁の閉時期制御により筒内に残留す
る既燃焼ガス量を変化させて筒内作動ガスに占める既燃
焼ガスの比率を変化させる。
【００１７】筒内作動ガスの温度不均一度合を制御する
に際しては、請求項１７の発明のように、圧縮自己着火
前の筒内における既燃焼ガスの分散度合を変化させるこ
とにより筒内作動ガスの温度不均一度合を制御する。具
体的には、請求項１８の発明のように、圧縮自己着火前
の筒内における筒内作動ガス流動の強さを変化させて既
燃焼ガスの分散度合を変化させる。更に具体的には、請
求項１９の発明のように、エンジンの吸気通路内の流れ
を偏らせる吸気制御弁を備え、該吸気制御弁の開度制御
により吸気流れの偏り度合を変化させて筒内作動ガス流
動の強さを変化させる。
に際しては、請求項１７の発明のように、圧縮自己着火
前の筒内における既燃焼ガスの分散度合を変化させるこ
とにより筒内作動ガスの温度不均一度合を制御する。具
体的には、請求項１８の発明のように、圧縮自己着火前
の筒内における筒内作動ガス流動の強さを変化させて既
燃焼ガスの分散度合を変化させる。更に具体的には、請
求項１９の発明のように、エンジンの吸気通路内の流れ
を偏らせる吸気制御弁を備え、該吸気制御弁の開度制御
により吸気流れの偏り度合を変化させて筒内作動ガス流
動の強さを変化させる。
【００１８】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、筒内作動ガス
の平均温度と温度不均一度合とを同時に制御することに
より、予混合圧縮自己着火燃焼の燃焼期間と着火時期と
を共に適正なものとすることが可能となり、良好なエン
ジン熱効率やＮＯｘ生成特性を維持しつつ、燃焼騒音や
エンジン振動、未燃燃料の発生を抑制することが可能と
なる。
の平均温度と温度不均一度合とを同時に制御することに
より、予混合圧縮自己着火燃焼の燃焼期間と着火時期と
を共に適正なものとすることが可能となり、良好なエン
ジン熱効率やＮＯｘ生成特性を維持しつつ、燃焼騒音や
エンジン振動、未燃燃料の発生を抑制することが可能と
なる。
【００１９】請求項２の発明によれば、平均温度を上昇
させるのと同時に温度不均一度合を小さくすることで、
エンジン熱効率やＮＯｘ生成量を変えることなく燃焼期
間を短くすることができ、反対に、平均温度を低下させ
るのと同時に温度不均一度合を大きくすることで、エン
ジン熱効率やＮＯｘ生成量を変えることなく燃焼期間を
長くすることができる。
させるのと同時に温度不均一度合を小さくすることで、
エンジン熱効率やＮＯｘ生成量を変えることなく燃焼期
間を短くすることができ、反対に、平均温度を低下させ
るのと同時に温度不均一度合を大きくすることで、エン
ジン熱効率やＮＯｘ生成量を変えることなく燃焼期間を
長くすることができる。
【００２０】請求項３の発明によれば、２つの制御の比
率（平均温度の変化代に対する温度不均一度合の変化
代）をエンジン運転条件に応じて可変にすることで、よ
り具体的には、請求項４の発明のように、エンジン負荷
が大きいときほど平均温度の変化代に対する温度不均一
度合の変化代を大きくすることで、燃焼期間制御に伴う
エンジン熱効率やＮＯｘ生成量の変化を小さくすること
ができる。
率（平均温度の変化代に対する温度不均一度合の変化
代）をエンジン運転条件に応じて可変にすることで、よ
り具体的には、請求項４の発明のように、エンジン負荷
が大きいときほど平均温度の変化代に対する温度不均一
度合の変化代を大きくすることで、燃焼期間制御に伴う
エンジン熱効率やＮＯｘ生成量の変化を小さくすること
ができる。
【００２１】請求項５の発明によれば、予混合圧縮自己
着火燃焼の燃焼期間を示すパラメータを取得し、該パラ
メータから燃焼期間が適正な長さより長いことが判断さ
れる場合に平均温度を上昇させるのと同時に温度不均一
度合を小さくし、反対に燃焼が適正な長さより短いこと
が判断される場合に平均温度を低下させるのと同時に温
度不均一度合を大きくすることで、エンジン熱効率やＮ
Ｏｘ生成量を変えることなく燃焼期間を適正化すること
ができる。
着火燃焼の燃焼期間を示すパラメータを取得し、該パラ
メータから燃焼期間が適正な長さより長いことが判断さ
れる場合に平均温度を上昇させるのと同時に温度不均一
度合を小さくし、反対に燃焼が適正な長さより短いこと
が判断される場合に平均温度を低下させるのと同時に温
度不均一度合を大きくすることで、エンジン熱効率やＮ
Ｏｘ生成量を変えることなく燃焼期間を適正化すること
ができる。
【００２２】請求項６〜請求項１２の発明によれば、燃
焼期間を示す各種のパラメータの中から、適宜選択し
て、実際の燃焼期間を取得し、これに基づく適正な判断
により、エンジン熱効率やＮＯｘ生成量を変えることな
く燃焼期間を適正化することができる。請求項１３の発
明によれば、圧縮自己着火前の筒内作動ガスに占める既
燃焼ガスの比率を変化させることにより、筒内作動ガス
の平均温度を確実に制御することができる。また、請求
項１４〜請求項１６の発明によれば、適宜、排気還流制
御弁、排気絞り弁、可変動弁装置など用いて、圧縮自己
着火前の筒内作動ガスに占める既燃焼ガスの比率を確実
に変化させ、筒内作動ガスの平均温度を確実に制御する
ことができる。
焼期間を示す各種のパラメータの中から、適宜選択し
て、実際の燃焼期間を取得し、これに基づく適正な判断
により、エンジン熱効率やＮＯｘ生成量を変えることな
く燃焼期間を適正化することができる。請求項１３の発
明によれば、圧縮自己着火前の筒内作動ガスに占める既
燃焼ガスの比率を変化させることにより、筒内作動ガス
の平均温度を確実に制御することができる。また、請求
項１４〜請求項１６の発明によれば、適宜、排気還流制
御弁、排気絞り弁、可変動弁装置など用いて、圧縮自己
着火前の筒内作動ガスに占める既燃焼ガスの比率を確実
に変化させ、筒内作動ガスの平均温度を確実に制御する
ことができる。
【００２３】請求項１７の発明によれば、圧縮自己着火
前の筒内における既燃焼ガスの分散度合を変化させるこ
とにより、筒内作動ガスの温度不均一度合を確実に制御
することができる。また、請求項１８の発明によれば、
圧縮自己着火前の筒内における筒内作動ガス流動の強さ
を変化させることで、既燃焼ガスの分散度合を変化さ
せ、更に請求項１９の発明によれば、吸気制御弁を用い
て吸気流れの偏り度合を変化させることで、筒内作動ガ
ス流動の強さを変化させ、筒内作動ガスの温度不均一度
合を確実に制御することができる。
前の筒内における既燃焼ガスの分散度合を変化させるこ
とにより、筒内作動ガスの温度不均一度合を確実に制御
することができる。また、請求項１８の発明によれば、
圧縮自己着火前の筒内における筒内作動ガス流動の強さ
を変化させることで、既燃焼ガスの分散度合を変化さ
せ、更に請求項１９の発明によれば、吸気制御弁を用い
て吸気流れの偏り度合を変化させることで、筒内作動ガ
ス流動の強さを変化させ、筒内作動ガスの温度不均一度
合を確実に制御することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１及び図２は本発明の第１実施
形態を示し、図１はエンジンのシステム構成図、図２は
エンジンの概略平面図である。シリンダヘッド１、シリ
ンダブロック２及びピストン３によって画成される燃焼
室４は、吸気弁５を介して吸気ポート６と接続されてお
り、また排気弁７を介して排気ポート８と接続されてい
る。
に基づいて説明する。図１及び図２は本発明の第１実施
形態を示し、図１はエンジンのシステム構成図、図２は
エンジンの概略平面図である。シリンダヘッド１、シリ
ンダブロック２及びピストン３によって画成される燃焼
室４は、吸気弁５を介して吸気ポート６と接続されてお
り、また排気弁７を介して排気ポート８と接続されてい
る。
【００２５】吸気ポート６の上流には燃料噴射弁９が配
設されており、この燃料噴射弁９より吸気ポート６内へ
燃料を噴射して吸気ポート６内で空気と燃料との予混合
気を形成するようになっている。本実施形態のエンジン
は、所定の部分負荷運転領域において予混合圧縮自己着
火燃焼による運転を行うが、それ以外の高負荷運転領域
においては通常の火花点火燃焼による運転を行うので、
シリンダヘッド１には燃焼室４に臨ませて点火栓１０が
取付けられている。
設されており、この燃料噴射弁９より吸気ポート６内へ
燃料を噴射して吸気ポート６内で空気と燃料との予混合
気を形成するようになっている。本実施形態のエンジン
は、所定の部分負荷運転領域において予混合圧縮自己着
火燃焼による運転を行うが、それ以外の高負荷運転領域
においては通常の火花点火燃焼による運転を行うので、
シリンダヘッド１には燃焼室４に臨ませて点火栓１０が
取付けられている。
【００２６】吸気ポート６は、１つの吸気ポートが途中
で２つに分岐して燃焼室４に接続する構造となってお
り、そのため吸気弁５も１つの気筒に対し２つ設けられ
ている。排気ポート８及び排気弁７についても同様であ
る。吸気ポート６の分岐部より上流側には吸気制御弁１
１が配設されている。吸気制御弁１１は吸気ポート６に
対し偏った開口部を有するバタフライ弁であり、開度を
小さく（全閉状態に近く）すると吸気ポート６内の流れ
に偏りが生じ、分岐後の２つの吸気ポートを通過する吸
気量に差をつけることができる。吸気制御弁１１の開度
を小さくするほど２つの吸気ポートを通過する吸気量の
差が大きくなり、２つの吸気ポートを通過する吸気量の
差が大きくなるほど燃焼室４内に生起される旋回流の強
さが強くなる。
で２つに分岐して燃焼室４に接続する構造となってお
り、そのため吸気弁５も１つの気筒に対し２つ設けられ
ている。排気ポート８及び排気弁７についても同様であ
る。吸気ポート６の分岐部より上流側には吸気制御弁１
１が配設されている。吸気制御弁１１は吸気ポート６に
対し偏った開口部を有するバタフライ弁であり、開度を
小さく（全閉状態に近く）すると吸気ポート６内の流れ
に偏りが生じ、分岐後の２つの吸気ポートを通過する吸
気量に差をつけることができる。吸気制御弁１１の開度
を小さくするほど２つの吸気ポートを通過する吸気量の
差が大きくなり、２つの吸気ポートを通過する吸気量の
差が大きくなるほど燃焼室４内に生起される旋回流の強
さが強くなる。
【００２７】吸気ポート６と排気ポート８とは排気還流
通路１２によって連通されている。排気還流通路１２に
は通路面積を変更可能な排気還流制御弁１３が設けられ
ており、排気還流制御弁１３の開度を制御することで排
気ポート８から吸気ポート６へ還流する排気ガス量を調
整することができるようになっている。吸気ポート６へ
還流される排気ガス量が変化すると、燃焼室４内に吸入
されるガス（筒内作動ガス）に占める排気ガス（既燃焼
ガス）の比率が変化し、作動ガスの平均温度が変化す
る。具体的には、排気還流制御弁１３の開度を大きくし
て排気還流量を増大させるほど作動ガスの平均温度が高
くなる。尚、排気還流制御弁１３としては、ステップモ
ータ等で弁体を駆動して開度を制御するタイプの制御弁
の他、開閉弁の開閉時間比率を制御することによって実
質的な開度を制御するようにしたデューティ制御弁を使
用することもできる。
通路１２によって連通されている。排気還流通路１２に
は通路面積を変更可能な排気還流制御弁１３が設けられ
ており、排気還流制御弁１３の開度を制御することで排
気ポート８から吸気ポート６へ還流する排気ガス量を調
整することができるようになっている。吸気ポート６へ
還流される排気ガス量が変化すると、燃焼室４内に吸入
されるガス（筒内作動ガス）に占める排気ガス（既燃焼
ガス）の比率が変化し、作動ガスの平均温度が変化す
る。具体的には、排気還流制御弁１３の開度を大きくし
て排気還流量を増大させるほど作動ガスの平均温度が高
くなる。尚、排気還流制御弁１３としては、ステップモ
ータ等で弁体を駆動して開度を制御するタイプの制御弁
の他、開閉弁の開閉時間比率を制御することによって実
質的な開度を制御するようにしたデューティ制御弁を使
用することもできる。
【００２８】排気還流通路１２の吸気ポート６側の接続
部では、吸気ポート６に対し偏った位置に排気還流通路
１２が開口するようになっており、還流排気ガスは主に
分岐した吸気ポートの一方だけから燃焼室４へ流入す
る。反対に他方の吸気ポートからはほとんど新気（予混
合気）だけのガスが燃焼室４へ流入する。すなわち、排
気ガスを多く含む高温のガスと排気ガスをほとんど含ま
ない低温のガスとを別々に燃焼室４へ流入させるように
なっており、燃焼室４内で２つのガスの混合が起こらな
ければ燃焼室４内の温度不均一度合が大きくなる一方、
２つのガスの混合が進むほど燃焼室４内の温度不均一度
合が小さくなる。燃焼室４内における２つのガスの混合
は燃焼室４内のガス流動の強さによってその進み度合が
決まるので、結局、吸気制御弁１１の開度を大きくして
燃焼室４内の旋回流を弱くすると温度不均一度合が大き
くなり、吸気制御弁１１の開度を小さくして燃焼室４内
の旋回流を強くすると温度不均一度合が小さくなる。
部では、吸気ポート６に対し偏った位置に排気還流通路
１２が開口するようになっており、還流排気ガスは主に
分岐した吸気ポートの一方だけから燃焼室４へ流入す
る。反対に他方の吸気ポートからはほとんど新気（予混
合気）だけのガスが燃焼室４へ流入する。すなわち、排
気ガスを多く含む高温のガスと排気ガスをほとんど含ま
ない低温のガスとを別々に燃焼室４へ流入させるように
なっており、燃焼室４内で２つのガスの混合が起こらな
ければ燃焼室４内の温度不均一度合が大きくなる一方、
２つのガスの混合が進むほど燃焼室４内の温度不均一度
合が小さくなる。燃焼室４内における２つのガスの混合
は燃焼室４内のガス流動の強さによってその進み度合が
決まるので、結局、吸気制御弁１１の開度を大きくして
燃焼室４内の旋回流を弱くすると温度不均一度合が大き
くなり、吸気制御弁１１の開度を小さくして燃焼室４内
の旋回流を強くすると温度不均一度合が小さくなる。
【００２９】以上のように本実施形態では、排気還流制
御弁１３の開度制御によって燃焼室４内の作動ガスの平
均温度を制御し、吸気制御弁１１の開度制御によって燃
焼室４内の作動ガスの温度不均一度合を制御する。次に
本実施形態の制御系について説明する。エンジンコント
ロールユニット（以下ＥＣＵという）２０には、各種の
センサから検出信号が入力される。すなわち、アクセル
開度センサ２１からエンジンの負荷（要求トルク）を示
すアクセル開度信号が入力され、クランク角センサ２２
からエンジンのクランク角位置を示すクランク角信号が
入力される。
御弁１３の開度制御によって燃焼室４内の作動ガスの平
均温度を制御し、吸気制御弁１１の開度制御によって燃
焼室４内の作動ガスの温度不均一度合を制御する。次に
本実施形態の制御系について説明する。エンジンコント
ロールユニット（以下ＥＣＵという）２０には、各種の
センサから検出信号が入力される。すなわち、アクセル
開度センサ２１からエンジンの負荷（要求トルク）を示
すアクセル開度信号が入力され、クランク角センサ２２
からエンジンのクランク角位置を示すクランク角信号が
入力される。
【００３０】ＥＣＵ２０は、これらの検出信号を基に、
必要な演算・処理を行って、燃料噴射信号、吸気制御弁
制御信号、排気還流制御弁制御信号、点火信号等を生成
し、これらの信号を各デバイス（燃料噴射弁９、吸気制
御弁１１、排気還流制御弁１３、点火栓１０等）へ送っ
てこれらを制御する。ＥＣＵ２０が実行する様々な処理
のうち、本発明に関わる処理を図３の制御フローに基づ
いて説明する。
必要な演算・処理を行って、燃料噴射信号、吸気制御弁
制御信号、排気還流制御弁制御信号、点火信号等を生成
し、これらの信号を各デバイス（燃料噴射弁９、吸気制
御弁１１、排気還流制御弁１３、点火栓１０等）へ送っ
てこれらを制御する。ＥＣＵ２０が実行する様々な処理
のうち、本発明に関わる処理を図３の制御フローに基づ
いて説明する。
【００３１】図３の制御フローは、燃焼形態として予混
合圧縮自己着火燃焼が選択されているときにＥＣＵ２０
が所定時間毎に実行する処理ルーチンを示す。この処理
ルーチンでは、排気還流制御弁制御信号の元となる目標
平均温度ｔＭＴと吸気制御弁制御信号の元となる目標温
度不均一度合ｔＴＩとを算出する。先ずステップ１１
（以下Ｓ１１のように表記する）では、エンジンの運転
条件を示すアクセル開度ＡＰＯとエンジン回転速度ＮＥ
とを読込む。ＡＰＯはアクセル開度センサ２１から送ら
れるアクセル開度信号を使用し、ＮＥはクランク角セン
サ２２から送られるクランク角位置信号に基づいて所定
期間毎にＥＣＵ２０が算出しそのメモリにストアしてい
る値を使用する。
合圧縮自己着火燃焼が選択されているときにＥＣＵ２０
が所定時間毎に実行する処理ルーチンを示す。この処理
ルーチンでは、排気還流制御弁制御信号の元となる目標
平均温度ｔＭＴと吸気制御弁制御信号の元となる目標温
度不均一度合ｔＴＩとを算出する。先ずステップ１１
（以下Ｓ１１のように表記する）では、エンジンの運転
条件を示すアクセル開度ＡＰＯとエンジン回転速度ＮＥ
とを読込む。ＡＰＯはアクセル開度センサ２１から送ら
れるアクセル開度信号を使用し、ＮＥはクランク角セン
サ２２から送られるクランク角位置信号に基づいて所定
期間毎にＥＣＵ２０が算出しそのメモリにストアしてい
る値を使用する。
【００３２】Ｓ１２では、アクセル開度ＡＰＯとエンジ
ン回転速度ＮＥとに基づいて、目標平均温度の基本値ｔ
ＭＴｂと目標温度不均一度合の基本値ｔＴＩｂとを算出
する。具体的には、ＡＰＯとＮＥとに従ってそれぞれの
制御マップ（図示省略）から値をルックアップする。そ
れぞれの制御マップには、基準的な使用状態において適
正な燃焼期間と着火時期とが得られる平均温度と温度不
均一度合とがＡＰＯとＮＥとに対応させて記憶させてあ
る。尚、最終的には排気還流制御弁１３の開度と吸気制
御弁１１の開度とを制御して平均温度と温度不均一度合
とを制御するので、ｔＭＴｂやｔＴＩｂが直接排気還流
制御弁１３の開度や吸気制御弁１１の開度の目標値の基
本値となっていても良い。
ン回転速度ＮＥとに基づいて、目標平均温度の基本値ｔ
ＭＴｂと目標温度不均一度合の基本値ｔＴＩｂとを算出
する。具体的には、ＡＰＯとＮＥとに従ってそれぞれの
制御マップ（図示省略）から値をルックアップする。そ
れぞれの制御マップには、基準的な使用状態において適
正な燃焼期間と着火時期とが得られる平均温度と温度不
均一度合とがＡＰＯとＮＥとに対応させて記憶させてあ
る。尚、最終的には排気還流制御弁１３の開度と吸気制
御弁１１の開度とを制御して平均温度と温度不均一度合
とを制御するので、ｔＭＴｂやｔＴＩｂが直接排気還流
制御弁１３の開度や吸気制御弁１１の開度の目標値の基
本値となっていても良い。
【００３３】Ｓ１３では、アクセル開度ＡＰＯに基づい
て２つの制御の比率（平均温度の変化代に対する温度不
均一度合の変化代）を決める係数ｋを算出する。具体的
には、ＡＰＯに従って制御テーブル（図示省略）から値
をルックアップする。この制御テーブルは、ＡＰＯが大
きいときほど係数ｋが大きくなる（平均温度の変化代に
対する温度不均一度合の変化代が大きくなる）特性とな
っている。
て２つの制御の比率（平均温度の変化代に対する温度不
均一度合の変化代）を決める係数ｋを算出する。具体的
には、ＡＰＯに従って制御テーブル（図示省略）から値
をルックアップする。この制御テーブルは、ＡＰＯが大
きいときほど係数ｋが大きくなる（平均温度の変化代に
対する温度不均一度合の変化代が大きくなる）特性とな
っている。
【００３４】Ｓ１４では、図示しない別の処理ルーチン
で算出されたエンジン回転速度の変動ΔＮＥを読込む。
この変動ΔＮＥは、燃焼サイクル毎のエンジン回転速度
ＮＥのばらつきを統計処理（フィルタ処理等）して得る
もので、値が大きいほどエンジン回転速度の変動が大き
いことを示す。予混合圧縮自己着火燃焼における燃焼期
間が過剰に長くなると供給した燃料の一部しか燃焼しな
くなり、供給した全燃料に対する燃焼燃料の割合が燃焼
サイクル毎に変化しやすくなる。このため、燃焼によっ
て発生するトルクが燃焼サイクル毎に変化し、これがエ
ンジンの回転速度変動として現れてくる。このため、エ
ンジン回転速度の変動ΔＮＥを予混合圧縮自己着火燃焼
の燃焼期間を示すパラメータとして使用することができ
る。
で算出されたエンジン回転速度の変動ΔＮＥを読込む。
この変動ΔＮＥは、燃焼サイクル毎のエンジン回転速度
ＮＥのばらつきを統計処理（フィルタ処理等）して得る
もので、値が大きいほどエンジン回転速度の変動が大き
いことを示す。予混合圧縮自己着火燃焼における燃焼期
間が過剰に長くなると供給した燃料の一部しか燃焼しな
くなり、供給した全燃料に対する燃焼燃料の割合が燃焼
サイクル毎に変化しやすくなる。このため、燃焼によっ
て発生するトルクが燃焼サイクル毎に変化し、これがエ
ンジンの回転速度変動として現れてくる。このため、エ
ンジン回転速度の変動ΔＮＥを予混合圧縮自己着火燃焼
の燃焼期間を示すパラメータとして使用することができ
る。
【００３５】Ｓ１５では、エンジン回転速度の変動ΔＮ
Ｅが所定の判定値ＴＨ１より大きいか否か、すなわち、
燃焼期間が適正な長さより長いか否かを判断する。この
判断結果がＹＥＳである場合は、Ｓ１６〜Ｓ１８の処理
へ進み、平均温度を上昇させるのと同時に温度不均一度
合を小さくする処理を行う。Ｓ１６では、平均温度のフ
ィードバック補正値ＭＴｆｂを前回の値（ＭＴｆｂｚ）
から所定の刻み値ΔＭＴ１だけ大きくする。
Ｅが所定の判定値ＴＨ１より大きいか否か、すなわち、
燃焼期間が適正な長さより長いか否かを判断する。この
判断結果がＹＥＳである場合は、Ｓ１６〜Ｓ１８の処理
へ進み、平均温度を上昇させるのと同時に温度不均一度
合を小さくする処理を行う。Ｓ１６では、平均温度のフ
ィードバック補正値ＭＴｆｂを前回の値（ＭＴｆｂｚ）
から所定の刻み値ΔＭＴ１だけ大きくする。
【００３６】Ｓ１７では、平均温度の刻み値ΔＭＴ１に
Ｓ１３で算出した係数ｋを乗じて温度不均一度合の刻み
値ΔＴＩ１を算出する。Ｓ１８では、温度不均一度合の
フィードバック補正値ＴＩｆｂを前回の値（ＴＩｆｂ
ｚ）から刻み値ΔＴＩ１だけ小さくする。先のＳ１５で
エンジン回転速度の変動ΔＮＥが所定の判定値ＴＨ１以
下と判断された場合は、さらにＳ１９でエンジン回転速
度の変動ΔＮＥが所定の判定値ＴＨ２より小さいか否
か、すなわち、燃焼期間が適正な長さより短いか否かを
判断する。この判断結果がＹＥＳである場合は、Ｓ２０
〜Ｓ２２の処理へ進み、平均温度を低下させるのと同時
に温度不均一度合を大きくする処理を行う。
Ｓ１３で算出した係数ｋを乗じて温度不均一度合の刻み
値ΔＴＩ１を算出する。Ｓ１８では、温度不均一度合の
フィードバック補正値ＴＩｆｂを前回の値（ＴＩｆｂ
ｚ）から刻み値ΔＴＩ１だけ小さくする。先のＳ１５で
エンジン回転速度の変動ΔＮＥが所定の判定値ＴＨ１以
下と判断された場合は、さらにＳ１９でエンジン回転速
度の変動ΔＮＥが所定の判定値ＴＨ２より小さいか否
か、すなわち、燃焼期間が適正な長さより短いか否かを
判断する。この判断結果がＹＥＳである場合は、Ｓ２０
〜Ｓ２２の処理へ進み、平均温度を低下させるのと同時
に温度不均一度合を大きくする処理を行う。
【００３７】Ｓ２０では、平均温度のフィードバック補
正値ＭＴｆｂを前回の値（ＭＴｆｂｚ）から所定の刻み
値ΔＭＴ２だけ小さくする。尚、先の刻み値ΔＭＴ１と
このΔＭＴ２とを同じ値に設定しても良いし、異なる値
に設定しても良い。Ｓ２１では、平均温度の刻み値ΔＭ
Ｔ２にＳ１３で算出した係数ｋを乗じて温度不均一度合
の刻み値ΔＴＩ２を算出する。
正値ＭＴｆｂを前回の値（ＭＴｆｂｚ）から所定の刻み
値ΔＭＴ２だけ小さくする。尚、先の刻み値ΔＭＴ１と
このΔＭＴ２とを同じ値に設定しても良いし、異なる値
に設定しても良い。Ｓ２１では、平均温度の刻み値ΔＭ
Ｔ２にＳ１３で算出した係数ｋを乗じて温度不均一度合
の刻み値ΔＴＩ２を算出する。
【００３８】Ｓ２２では、温度不均一度合のフィードバ
ック補正値ＴＩｆｂを前回の値（ＴＩｆｂｚ）から刻み
値ΔＴＩ２だけ大きくする。先のＳ１９でエンジン回転
速度の変動ΔＮＥが所定の判定値ＴＨ２以上と判断され
た場合は、燃焼期間が適正な範囲に制御されているもの
とみなして、平均温度及び温度不均一度合のフィードバ
ック補正値ＭＴｆｂ、ＴＩｆｂを不変（前回値をそのま
ま維持）とする（Ｓ２３、Ｓ２４）。
ック補正値ＴＩｆｂを前回の値（ＴＩｆｂｚ）から刻み
値ΔＴＩ２だけ大きくする。先のＳ１９でエンジン回転
速度の変動ΔＮＥが所定の判定値ＴＨ２以上と判断され
た場合は、燃焼期間が適正な範囲に制御されているもの
とみなして、平均温度及び温度不均一度合のフィードバ
ック補正値ＭＴｆｂ、ＴＩｆｂを不変（前回値をそのま
ま維持）とする（Ｓ２３、Ｓ２４）。
【００３９】Ｓ２５では、目標平均温度の基本値ｔＭＴ
ｂに平均温度のフィードバック補正値ＭＴｆｂを加算し
て、最終的な目標平均温度ｔＭＴを算出する。Ｓ２６で
は、目標温度不均一度合の基本値ｔＴＩｂに温度不均一
度合のフィードバック補正値ＴＩｆｂを加算して、最終
的な目標温度不均一度合ｔＴＩを算出する。
ｂに平均温度のフィードバック補正値ＭＴｆｂを加算し
て、最終的な目標平均温度ｔＭＴを算出する。Ｓ２６で
は、目標温度不均一度合の基本値ｔＴＩｂに温度不均一
度合のフィードバック補正値ＴＩｆｂを加算して、最終
的な目標温度不均一度合ｔＴＩを算出する。
【００４０】以上のようにして算出した目標平均温度ｔ
ＭＴと目標温度不均一度合ｔＴＩとは、それぞれ排気還
流制御弁制御信号と吸気制御弁制御信号とに変換され、
排気還流制御弁１３と吸気制御弁１１とへ送られる。
尚、ｔＭＴやｔＴＩを直接、排気還流制御弁開度や吸気
制御弁開度の目標値として算出した場合、変換は不要で
あり、ｔＭＴやｔＴＩがそのまま制御信号として排気還
流制御弁１３や吸気制御弁１１へ送られる。
ＭＴと目標温度不均一度合ｔＴＩとは、それぞれ排気還
流制御弁制御信号と吸気制御弁制御信号とに変換され、
排気還流制御弁１３と吸気制御弁１１とへ送られる。
尚、ｔＭＴやｔＴＩを直接、排気還流制御弁開度や吸気
制御弁開度の目標値として算出した場合、変換は不要で
あり、ｔＭＴやｔＴＩがそのまま制御信号として排気還
流制御弁１３や吸気制御弁１１へ送られる。
【００４１】次に図４〜図６を用いて作用を説明する。
図４は、作動ガスの平均温度と温度不均一度合（作動ガ
スの最高温度と最低温度との差）とに対する燃焼期間
［deg.CA］の変化をシミュレーションによって求めた結
果を示したものである。図中の境界線Ｘで囲んだ右下部
分、すなわち、平均温度がある程度高く、温度不均一度
合が過大でない領域では、供給した燃料のほぼ全てが燃
焼する（完全燃焼）。図中の残りの領域では、平均温度
が低いために混合気が全く着火しないか、あるいは不均
一な混合気の高温部分は着火するものの低温部分が着火
に至らず部分燃焼となる。
図４は、作動ガスの平均温度と温度不均一度合（作動ガ
スの最高温度と最低温度との差）とに対する燃焼期間
［deg.CA］の変化をシミュレーションによって求めた結
果を示したものである。図中の境界線Ｘで囲んだ右下部
分、すなわち、平均温度がある程度高く、温度不均一度
合が過大でない領域では、供給した燃料のほぼ全てが燃
焼する（完全燃焼）。図中の残りの領域では、平均温度
が低いために混合気が全く着火しないか、あるいは不均
一な混合気の高温部分は着火するものの低温部分が着火
に至らず部分燃焼となる。
【００４２】図５は、同シミュレーションによる図示熱
効率［％］の計算結果を示したものである。基本的に図
示熱効率は左上から右下へ等高線が延びる特性を示す。
すなわち、燃焼期間を制御する際にこの等高線に沿って
平均温度と温度不均一度合とを制御すれば熱効率の低下
を生じない。図６は、同シミュレーションによる一酸化
窒素（ＮＯ）の生成量［ppm ］を示したものである。Ｎ
Ｏ生成量も基本的に左上から右下へ等高線が延びる特性
を示しており、図示熱効率の等高線に沿って平均温度と
温度不均一度合とを制御すればＮＯｘ生成量の増加も生
じないことが分かる。
効率［％］の計算結果を示したものである。基本的に図
示熱効率は左上から右下へ等高線が延びる特性を示す。
すなわち、燃焼期間を制御する際にこの等高線に沿って
平均温度と温度不均一度合とを制御すれば熱効率の低下
を生じない。図６は、同シミュレーションによる一酸化
窒素（ＮＯ）の生成量［ppm ］を示したものである。Ｎ
Ｏ生成量も基本的に左上から右下へ等高線が延びる特性
を示しており、図示熱効率の等高線に沿って平均温度と
温度不均一度合とを制御すればＮＯｘ生成量の増加も生
じないことが分かる。
【００４３】本実施形態では、これらの図に示される完
全燃焼領域内であって、可能な限り燃焼期間が長く、熱
効率及びＮＯｘ生成量が最良となるよう、運転点が予め
選択されている（具体的には目標平均温度の基本値ｔＭ
Ｔｂと目標温度不均一度合の基本値ｔＴＩｂとの設定に
よる）。しかしながら、そのような設定は境界線Ｘの近
傍に運転点を設定することを意味するので、何らかの外
乱によって境界線Ｘの位置が多少変化すると、運転点が
境界線Ｘの外（部分燃焼領域）へ出てしまうことにな
る。このようなときに、熱効率の等高線に沿って平均温
度と温度不均一度合とを図の右下へ向けて制御すれば、
熱効率の低下やＮＯｘ生成量の増加を伴わずに、運転点
を境界線Ｘの内部へ戻すことができる。反対に、現在の
運転点が境界線Ｘから離れている場合、熱効率の等高線
に沿って平均温度と温度不均一度合とを図の左上へ向け
て制御すれば、熱効率の低下やＮＯｘ生成量の増加を伴
わずに、運転点をぎりぎりまで境界線Ｘに近づけること
ができ、エンジンの燃焼騒音や振動を小さくすることが
できる。
全燃焼領域内であって、可能な限り燃焼期間が長く、熱
効率及びＮＯｘ生成量が最良となるよう、運転点が予め
選択されている（具体的には目標平均温度の基本値ｔＭ
Ｔｂと目標温度不均一度合の基本値ｔＴＩｂとの設定に
よる）。しかしながら、そのような設定は境界線Ｘの近
傍に運転点を設定することを意味するので、何らかの外
乱によって境界線Ｘの位置が多少変化すると、運転点が
境界線Ｘの外（部分燃焼領域）へ出てしまうことにな
る。このようなときに、熱効率の等高線に沿って平均温
度と温度不均一度合とを図の右下へ向けて制御すれば、
熱効率の低下やＮＯｘ生成量の増加を伴わずに、運転点
を境界線Ｘの内部へ戻すことができる。反対に、現在の
運転点が境界線Ｘから離れている場合、熱効率の等高線
に沿って平均温度と温度不均一度合とを図の左上へ向け
て制御すれば、熱効率の低下やＮＯｘ生成量の増加を伴
わずに、運転点をぎりぎりまで境界線Ｘに近づけること
ができ、エンジンの燃焼騒音や振動を小さくすることが
できる。
【００４４】図７は、図４〜図６と同様のシミュレーシ
ョン結果であり、混合気の燃料／空気混合比（φ）を変
えてシミュレーションしたものである。φが大きいほど
燃料リッチであることを示している。予混合圧縮自己着
火燃焼では、エンジン負荷（要求トルク）の変化に対し
ては燃料量を変化させることで対応するので、φが大き
い右側の図ほどエンジン負荷が大きい状態に相当する。
この図から明らかなように、熱効率（ＮＯｘ生成量）の
等高線の傾きはφの大きさによって変化する。このよう
な現象に対応するため、本実施形態では、アクセル開度
ＡＰＯが大きいときほど係数ｋを大きくして、平均温度
の変化代に対する温度不均一度合の変化代が大きくなる
ようにしている。
ョン結果であり、混合気の燃料／空気混合比（φ）を変
えてシミュレーションしたものである。φが大きいほど
燃料リッチであることを示している。予混合圧縮自己着
火燃焼では、エンジン負荷（要求トルク）の変化に対し
ては燃料量を変化させることで対応するので、φが大き
い右側の図ほどエンジン負荷が大きい状態に相当する。
この図から明らかなように、熱効率（ＮＯｘ生成量）の
等高線の傾きはφの大きさによって変化する。このよう
な現象に対応するため、本実施形態では、アクセル開度
ＡＰＯが大きいときほど係数ｋを大きくして、平均温度
の変化代に対する温度不均一度合の変化代が大きくなる
ようにしている。
【００４５】次に本発明の第２実施形態について説明す
る。図８は第２実施形態を示すシステム構成図であり、
排気ポート８に排気ガス中の未燃燃料（ＨＣ）濃度を検
出する未燃燃料濃度センサ２３が配設されている点と、
シリンダブロック２にその振動を検出する振動センサ２
４が取付けられている点とが、図１のシステムと異なっ
ている。尚、振動センサ２４としては通常の火花点火式
エンジンにおいてノッキングを検出するセンサとして使
用されるようなセンサを使用することが可能である。
る。図８は第２実施形態を示すシステム構成図であり、
排気ポート８に排気ガス中の未燃燃料（ＨＣ）濃度を検
出する未燃燃料濃度センサ２３が配設されている点と、
シリンダブロック２にその振動を検出する振動センサ２
４が取付けられている点とが、図１のシステムと異なっ
ている。尚、振動センサ２４としては通常の火花点火式
エンジンにおいてノッキングを検出するセンサとして使
用されるようなセンサを使用することが可能である。
【００４６】この実施形態においてＥＣＵ２０が実行す
る処理は、図３に示した制御フローとほぼ同様であり、
燃焼期間を示すパラメータを取得するステップと燃焼期
間の長短を判断するステップのみが異なっている。以
下、図３と異なるステップについて、図９に基づいて説
明する。燃焼期間を示すパラメータを取得するＳ３１で
は、排気ガス中の未燃燃料濃度ＨＣとエンジン振動Ｖと
を読込む。ＨＣは未燃燃料濃度センサ２３から送られる
未燃燃料濃度信号を使用し、Ｖは振動センサ２４から送
られるシリンダブロック振動信号を使用する。
る処理は、図３に示した制御フローとほぼ同様であり、
燃焼期間を示すパラメータを取得するステップと燃焼期
間の長短を判断するステップのみが異なっている。以
下、図３と異なるステップについて、図９に基づいて説
明する。燃焼期間を示すパラメータを取得するＳ３１で
は、排気ガス中の未燃燃料濃度ＨＣとエンジン振動Ｖと
を読込む。ＨＣは未燃燃料濃度センサ２３から送られる
未燃燃料濃度信号を使用し、Ｖは振動センサ２４から送
られるシリンダブロック振動信号を使用する。
【００４７】予混合圧縮自己着火燃焼における燃焼期間
が過剰に長くなると供給した燃料の一部しか燃焼しなく
なり、燃焼しなかった燃料は未燃燃料として排気ポート
８へ排出される。一方、燃焼期間が過剰に短くなると燃
焼室４内の圧力上昇が急峻となり、シリンダブロック２
にノッキング発生時と同様の振動が発生する。このた
め、未燃燃料濃度ＨＣとエンジン振動Ｖとを予混合圧縮
自己着火燃焼の燃焼期間を示すパラメータとして使用す
ることができる。
が過剰に長くなると供給した燃料の一部しか燃焼しなく
なり、燃焼しなかった燃料は未燃燃料として排気ポート
８へ排出される。一方、燃焼期間が過剰に短くなると燃
焼室４内の圧力上昇が急峻となり、シリンダブロック２
にノッキング発生時と同様の振動が発生する。このた
め、未燃燃料濃度ＨＣとエンジン振動Ｖとを予混合圧縮
自己着火燃焼の燃焼期間を示すパラメータとして使用す
ることができる。
【００４８】Ｓ３２では、未燃燃料濃度ＨＣが所定の判
定値ＴＨ３より大きいか否か、すなわち、燃焼期間が適
正な長さより長いか否かを判断する。この判断結果がＹ
ＥＳである場合は、平均温度を上昇させるのと同時に温
度不均一度合を小さくする処理を行う（Ｓ１６〜Ｓ１
８）。Ｓ３３では、エンジン振動Ｖが所定の判定値ＴＨ
４より大きいか否か、すなわち、燃焼期間が適正な長さ
より短いか否かを判断する。この判断結果がＹＥＳであ
る場合は、平均温度を低下させるのと同時に温度不均一
度合を大きくする処理を行う（Ｓ２０〜Ｓ２２）。
定値ＴＨ３より大きいか否か、すなわち、燃焼期間が適
正な長さより長いか否かを判断する。この判断結果がＹ
ＥＳである場合は、平均温度を上昇させるのと同時に温
度不均一度合を小さくする処理を行う（Ｓ１６〜Ｓ１
８）。Ｓ３３では、エンジン振動Ｖが所定の判定値ＴＨ
４より大きいか否か、すなわち、燃焼期間が適正な長さ
より短いか否かを判断する。この判断結果がＹＥＳであ
る場合は、平均温度を低下させるのと同時に温度不均一
度合を大きくする処理を行う（Ｓ２０〜Ｓ２２）。
【００４９】次に本発明の第３実施形態について説明す
る。図１０は第３実施形態を示すシステム構成図であ
り、シリンダヘッド１に燃焼室４内の圧力を検出する圧
力センサ２５が取付けられている点が、図１のシステム
と異なっている。尚、圧力センサ２５としては、図１０
に示すような燃焼室４内に直接臨ませる形式のセンサの
他、点火栓１０の座金部に設置する形式のセンサを使用
することも可能である。
る。図１０は第３実施形態を示すシステム構成図であ
り、シリンダヘッド１に燃焼室４内の圧力を検出する圧
力センサ２５が取付けられている点が、図１のシステム
と異なっている。尚、圧力センサ２５としては、図１０
に示すような燃焼室４内に直接臨ませる形式のセンサの
他、点火栓１０の座金部に設置する形式のセンサを使用
することも可能である。
【００５０】この実施形態においてＥＣＵ２０が実行す
る処理は、図３に示した制御フローとほぼ同様であり、
燃焼期間を示すパラメータを取得するステップと燃焼期
間の長短を判断するステップのみが異なっている。以
下、図３と異なるステップについて、図１１に基づいて
説明する。燃焼期間を示すパラメータを取得するＳ４１
では、図示しない別の処理ルーチンで算出された燃焼室
内圧力最大値Ｐｍａｘと、このＰｍａｘの燃焼サイクル
毎の変動ΔＰｍａｘとを読込む。Ｐｍａｘは圧力センサ
２５から送られる燃焼室内圧力信号の最大値を使用し、
ΔＰｍａｘは燃焼サイクル毎のＰｍａｘのばらつきを統
計処理（フィルタ処理等）した値を使用する。
る処理は、図３に示した制御フローとほぼ同様であり、
燃焼期間を示すパラメータを取得するステップと燃焼期
間の長短を判断するステップのみが異なっている。以
下、図３と異なるステップについて、図１１に基づいて
説明する。燃焼期間を示すパラメータを取得するＳ４１
では、図示しない別の処理ルーチンで算出された燃焼室
内圧力最大値Ｐｍａｘと、このＰｍａｘの燃焼サイクル
毎の変動ΔＰｍａｘとを読込む。Ｐｍａｘは圧力センサ
２５から送られる燃焼室内圧力信号の最大値を使用し、
ΔＰｍａｘは燃焼サイクル毎のＰｍａｘのばらつきを統
計処理（フィルタ処理等）した値を使用する。
【００５１】予混合圧縮自己着火燃焼における燃焼期間
が過剰に長くなると供給した燃料の一部しか燃焼しなく
なり、供給した全燃料に対する燃焼燃料の割合が燃焼サ
イクル毎に変化しやすくなる。このため、燃焼による燃
焼室内の圧力上昇が燃焼サイクル毎に変化し、Ｐｍａｘ
の変動ΔＰｍａｘが大きくなる。一方、燃焼期間が過剰
に短くなると燃焼室４内の圧力上昇が急峻となり、その
絶対値も大きくなる。このため、燃焼室内圧力最大値Ｐ
ｍａｘとその変動ΔＰｍａｘとを予混合圧縮自己着火燃
焼の燃焼期間を示すパラメータとして使用することがで
きる。
が過剰に長くなると供給した燃料の一部しか燃焼しなく
なり、供給した全燃料に対する燃焼燃料の割合が燃焼サ
イクル毎に変化しやすくなる。このため、燃焼による燃
焼室内の圧力上昇が燃焼サイクル毎に変化し、Ｐｍａｘ
の変動ΔＰｍａｘが大きくなる。一方、燃焼期間が過剰
に短くなると燃焼室４内の圧力上昇が急峻となり、その
絶対値も大きくなる。このため、燃焼室内圧力最大値Ｐ
ｍａｘとその変動ΔＰｍａｘとを予混合圧縮自己着火燃
焼の燃焼期間を示すパラメータとして使用することがで
きる。
【００５２】Ｓ４２では、燃焼室内圧力最大値の変動Δ
Ｐｍａｘが所定の判定値ＴＨ５より大きいか否か、すな
わち、燃焼期間が適正な長さより長いか否かを判断す
る。この判断結果がＹＥＳである場合は、平均温度を上
昇させるのと同時に温度不均一度合を小さくする処理を
行う（Ｓ１６〜Ｓ１８）。Ｓ４３では、燃焼室内圧力最
大値Ｐｍａｘが所定の判定値ＴＨ６より大きいか否か、
すなわち、燃焼期間が適正な長さより短いか否かを判断
する。この判断結果がＹＥＳである場合は、平均温度を
低下させるのと同時に温度不均一度合を大きくする処理
を行う（Ｓ２０〜Ｓ２２）。
Ｐｍａｘが所定の判定値ＴＨ５より大きいか否か、すな
わち、燃焼期間が適正な長さより長いか否かを判断す
る。この判断結果がＹＥＳである場合は、平均温度を上
昇させるのと同時に温度不均一度合を小さくする処理を
行う（Ｓ１６〜Ｓ１８）。Ｓ４３では、燃焼室内圧力最
大値Ｐｍａｘが所定の判定値ＴＨ６より大きいか否か、
すなわち、燃焼期間が適正な長さより短いか否かを判断
する。この判断結果がＹＥＳである場合は、平均温度を
低下させるのと同時に温度不均一度合を大きくする処理
を行う（Ｓ２０〜Ｓ２２）。
【００５３】この実施形態のように圧力センサ２５を備
えるものでは、他の方法で燃焼期間の長短を判断するこ
とも可能である。例えば、クランク角センサ２２から送
られるクランク角位置信号と圧力センサ２５から送られ
る燃焼室内圧力信号とに基づいて、１燃焼サイクルにお
ける燃焼室内圧力の履歴より熱発生量を算出し、この熱
発生量と、燃料供給量から推定される熱発生量（供給し
た燃料が完全燃焼した場合の熱発生量）とを比較し、前
者が後者の所定割合以下であるときに燃焼期間が適正な
長さより長いと判断したり、クランク角位置信号と燃焼
室内圧力信号とに基づいて、燃焼室内圧力上昇率（クラ
ンク角変化に対する筒内圧力変化）を算出し、この燃焼
室内圧力上昇率が所定値以上であるときに燃焼期間が適
正な長さより短いと判断したりすることができる。
えるものでは、他の方法で燃焼期間の長短を判断するこ
とも可能である。例えば、クランク角センサ２２から送
られるクランク角位置信号と圧力センサ２５から送られ
る燃焼室内圧力信号とに基づいて、１燃焼サイクルにお
ける燃焼室内圧力の履歴より熱発生量を算出し、この熱
発生量と、燃料供給量から推定される熱発生量（供給し
た燃料が完全燃焼した場合の熱発生量）とを比較し、前
者が後者の所定割合以下であるときに燃焼期間が適正な
長さより長いと判断したり、クランク角位置信号と燃焼
室内圧力信号とに基づいて、燃焼室内圧力上昇率（クラ
ンク角変化に対する筒内圧力変化）を算出し、この燃焼
室内圧力上昇率が所定値以上であるときに燃焼期間が適
正な長さより短いと判断したりすることができる。
【００５４】次に本発明の第４実施形態について説明す
る。図１２は第４実施形態を示すシステム構成図であ
り、排気還流通路１２及び排気還流制御弁１３を設ける
代りに、排気ポート８の通路断面積を変更可能な排気絞
り弁１４を設けている点が、図１のシステムと異なって
いる。排気絞り弁１４の開度を小さく（全閉状態に近
く）すると、燃焼室４からの排気ガスの流出が制限さ
れ、燃焼室４内に残留する既燃焼ガス量が多くなる。
る。図１２は第４実施形態を示すシステム構成図であ
り、排気還流通路１２及び排気還流制御弁１３を設ける
代りに、排気ポート８の通路断面積を変更可能な排気絞
り弁１４を設けている点が、図１のシステムと異なって
いる。排気絞り弁１４の開度を小さく（全閉状態に近
く）すると、燃焼室４からの排気ガスの流出が制限さ
れ、燃焼室４内に残留する既燃焼ガス量が多くなる。
【００５５】この実施形態では、燃焼室４内に一様に残
留する既燃焼ガス中に新気を流入させることになるの
で、吸気制御弁１１の開度を最大として燃焼室４内の旋
回流を最大限弱くしても既燃焼ガスと新気との混合があ
る程度進んでしまうことになり、第１実施形態の場合と
比較すると温度不均一度合の制御幅が狭くなる可能性が
あるが、排気還流通路１２を介して排気ガスを還流させ
るよりも既燃焼ガスの温度を高く維持することが可能な
ので、第１実施形態の場合よりも少量の既燃焼ガスで平
均温度制御を行える利点がある。
留する既燃焼ガス中に新気を流入させることになるの
で、吸気制御弁１１の開度を最大として燃焼室４内の旋
回流を最大限弱くしても既燃焼ガスと新気との混合があ
る程度進んでしまうことになり、第１実施形態の場合と
比較すると温度不均一度合の制御幅が狭くなる可能性が
あるが、排気還流通路１２を介して排気ガスを還流させ
るよりも既燃焼ガスの温度を高く維持することが可能な
ので、第１実施形態の場合よりも少量の既燃焼ガスで平
均温度制御を行える利点がある。
【００５６】この実施形態においてＥＣＵ２０が実行す
る処理は、図３に示した制御フローと同じであるが、燃
焼室４内に残留する既燃焼ガス量は排気絞り弁１４の開
度が小さいほど大きくなるので、目標平均温度ｔＭＴを
排気絞り弁制御信号に変換する際には、ｔＭＴが大きい
ほど排気絞り弁制御信号が小さくなる（小開度となる）
ように変換する必要がある。
る処理は、図３に示した制御フローと同じであるが、燃
焼室４内に残留する既燃焼ガス量は排気絞り弁１４の開
度が小さいほど大きくなるので、目標平均温度ｔＭＴを
排気絞り弁制御信号に変換する際には、ｔＭＴが大きい
ほど排気絞り弁制御信号が小さくなる（小開度となる）
ように変換する必要がある。
【００５７】次に本発明の第５実施形態について説明す
る。図１３は第５実施形態を示すシステム構成図であ
り、排気還流通路１２及び排気還流制御弁１３を設ける
代りに、排気弁７の閉時期ＥＶＣを変更することが可能
な可変動弁装置７ａを設けている点が、図１のシステム
と異なっている。排気弁７の閉時期ＥＶＣを排気上死点
より前に設定すると、燃焼室４からの排気ガスの流出が
制限され、燃焼室４内に残留する既燃焼ガス量が多くな
る。
る。図１３は第５実施形態を示すシステム構成図であ
り、排気還流通路１２及び排気還流制御弁１３を設ける
代りに、排気弁７の閉時期ＥＶＣを変更することが可能
な可変動弁装置７ａを設けている点が、図１のシステム
と異なっている。排気弁７の閉時期ＥＶＣを排気上死点
より前に設定すると、燃焼室４からの排気ガスの流出が
制限され、燃焼室４内に残留する既燃焼ガス量が多くな
る。
【００５８】尚、ＥＶＣから排気上死点までの間にピス
トンが行う圧縮仕事を吸気行程初期に回収する必要があ
るので、吸気弁５の開時期ＩＶＯをＥＶＣ−排気上死点
間とほぼ同じクランク角だけ排気上死点より遅らせるよ
うにしている。このため、本実施形態では、吸気弁５に
関してその開時期ＩＶＯを変更することが可能な可変動
弁装置５ａを設けている。この場合のバルブタイミング
の設定例を図１４（ａ）に通常の設定例（ｂ）と対比し
て示している。
トンが行う圧縮仕事を吸気行程初期に回収する必要があ
るので、吸気弁５の開時期ＩＶＯをＥＶＣ−排気上死点
間とほぼ同じクランク角だけ排気上死点より遅らせるよ
うにしている。このため、本実施形態では、吸気弁５に
関してその開時期ＩＶＯを変更することが可能な可変動
弁装置５ａを設けている。この場合のバルブタイミング
の設定例を図１４（ａ）に通常の設定例（ｂ）と対比し
て示している。
【００５９】これらの可変動弁装置５ａ、７ａとして
は、吸排気弁の作動角を連続的に変更することが可能な
機構を採用することが望ましいが、少なくとも排気弁７
の閉時期ＥＶＣを変更することが可能な機構であれば、
どのような機構を採用しても良く、電磁力や油圧力で排
気弁７（更には吸気弁５）を駆動する動弁装置を使用す
るようにしてもかまわない。
は、吸排気弁の作動角を連続的に変更することが可能な
機構を採用することが望ましいが、少なくとも排気弁７
の閉時期ＥＶＣを変更することが可能な機構であれば、
どのような機構を採用しても良く、電磁力や油圧力で排
気弁７（更には吸気弁５）を駆動する動弁装置を使用す
るようにしてもかまわない。
【００６０】この実施形態においてＥＣＵ２０が実行す
る処理は、図３に示した制御フローと同じであるが、燃
焼室４内に残留する既燃焼ガス量は排気弁７の閉時期Ｅ
ＶＣが進角するほど大きくなるので、目標平均温度ｔＭ
Ｔを排気弁閉時期信号に変換する際には、ｔＭＴが大き
いほど排気弁閉時期信号が進角するように変換する必要
がある。
る処理は、図３に示した制御フローと同じであるが、燃
焼室４内に残留する既燃焼ガス量は排気弁７の閉時期Ｅ
ＶＣが進角するほど大きくなるので、目標平均温度ｔＭ
Ｔを排気弁閉時期信号に変換する際には、ｔＭＴが大き
いほど排気弁閉時期信号が進角するように変換する必要
がある。
【００６１】以上の実施形態では、いずれも吸気ポート
内に燃料を噴射供給して吸気ポート内で予混合気を形成
するエンジンを例示したが、着火時期までの間に燃料の
十分な気化が得られるのであれば燃料を直接燃焼室内に
噴射する直噴式エンジンに本発明を適用することもでき
る。
内に燃料を噴射供給して吸気ポート内で予混合気を形成
するエンジンを例示したが、着火時期までの間に燃料の
十分な気化が得られるのであれば燃料を直接燃焼室内に
噴射する直噴式エンジンに本発明を適用することもでき
る。
【図１】 本発明の第１実施形態を示すエンジンのシス
テム構成図
テム構成図
【図２】 同上エンジンの概略平面図
【図３】 第１実施形態の制御フローを示す図
【図４】 平均温度及び温度不均一度合による燃焼期間
の特性図
の特性図
【図５】 平均温度及び温度不均一度合による図示熱効
率の特性図
率の特性図
【図６】 平均温度及び温度不均一度合によるＮＯ生成
量の特性図
量の特性図
【図７】 燃料／空気混合比（φ）による特性変化を示
す図
す図
【図８】 本発明の第２実施形態を示すエンジンのシス
テム構成図
テム構成図
【図９】 第２実施形態の制御フローの変更部分を示す
図
図
【図１０】 本発明の第３実施形態を示すエンジンのシ
ステム構成図
ステム構成図
【図１１】 第３実施形態の制御フローの変更部分を示
す図
す図
【図１２】 本発明の第４実施形態を示すエンジンのシ
ステム構成図
ステム構成図
【図１３】 本発明の第５実施形態を示すエンジンのシ
ステム構成図
ステム構成図
【図１４】 バルブタイミングの設定例を示す図
１ シリンダヘッド ２ シリンダブロック ３ ピストン ４ 燃焼室 ５ 吸気弁 ５ａ 可変動弁装置 ６ 吸気ポート ７ 排気弁 ７ａ 可変動弁装置 ８ 排気ポート ９ 燃料噴射弁 １０ 点火栓 １１ 吸気制御弁 １２ 排気還流通路 １３ 排気還流制御弁 １４ 排気絞り弁 ２０ ＥＣＵ ２１ アクセル開度センサ ２２ クランク角センサ ２３ 未燃燃料濃度センサ ２４ 振動センサ ２５ 圧力センサ
───────────────────────────────────────────────────── 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 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｋ ３Ｇ３０１ Ｆ 21/08 ３０１ 21/08 ３０１Ｃ 45/00 ３６０ 45/00 ３６０Ａ ３６８ ３６８Ｚ ３６８Ｓ ３６８Ｔ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５１０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５１０Ｂ ５７０ ５７０Ｊ ５７０Ｄ Ｆターム(参考） 3G023 AA02 AA04 AA05 AA06 AA18 AB01 AB05 AC02 AC04 AD07 AF01 AG00 AG01 AG02 AG03 3G062 AA01 AA10 BA02 BA04 BA05 BA06 BA08 BA09 CA06 DA01 EA10 EA11 FA05 FA11 GA04 GA06 GA12 GA15 GA17 GA18 GA20 GA21 GA26 3G065 AA01 AA10 CA12 CA14 EA07 EA10 FA02 FA11 GA10 GA14 GA15 GA41 3G084 AA00 AA04 BA05 BA09 BA13 BA16 BA19 BA20 BA23 CA03 DA02 DA04 DA10 3G092 AA00 AA05 AA06 AA09 AA11 AA17 BA04 BA10 BB01 DA01 DA02 DA07 DA12 DC01 DC09 DC12 DE00S DE01S DG08 DG09 EC02 FA16 FA17 FA18 FA21 GA05 HC01X HC01Z HC04Z HD04Z HD07X HE03Z HF08Z 3G301 HA01 HA04 HA06 HA13 HA16 HA19 JA02 JA22 JA23 JA25 JA26 JA37 KA08 LA01 LA07 LB01 LB04 MA00 MA01 NA08 ND02 PC01Z PC06Z PD01Z PD15Z PE03Z PF03Z
Claims (19)
- 【請求項１】予め混合された空気と燃料との混合気を圧
縮自己着火により燃焼させる予混合圧縮自己着火式エン
ジンの制御装置において、 圧縮自己着火前の筒内作動ガスの平均温度と温度不均一
度合とを同時に制御することを特徴とする予混合圧縮自
己着火式エンジンの制御装置。 - 【請求項２】平均温度を上昇させるのと同時に温度不均
一度合を小さくし、平均温度を低下させるのと同時に温
度不均一度合を大きくすることを特徴とする請求項１記
載の予混合圧縮自己着火式エンジンの制御装置。 - 【請求項３】平均温度の変化代に対する温度不均一度合
の変化代をエンジン運転条件に応じて可変設定すること
を特徴とする請求項２記載の予混合圧縮自己着火式エン
ジンの制抑装置。 - 【請求項４】エンジン負荷が大きいときほど平均温度の
変化代に対する温度不均一度合の変化代を大きくするこ
とを特徴とする請求項３記載の予混合圧縮自己着火式エ
ンジンの制御装置。 - 【請求項５】予混合圧縮自己着火燃焼の燃焼期間を示す
パラメータを取得し、該パラメータから燃焼期間が適正
な長さより長いことが判断される場合に平均温度を上昇
させるのと同時に温度不均一度合を小さくし、前記パラ
メータから燃焼期間が適正な長さより短いことが判断さ
れる場合に平均温度を低下させるのと同時に温度不均一
度合を大きくすることを特徴とする請求項１〜請求項４
のいずれか１つに記載の予混合圧縮自己着火式エンジン
の制御装置。 - 【請求項６】前記パラメータとしてエンジン回転速度の
サイクル変動を取得し、該変動が所定値より大きいとき
燃焼期間が適正な長さより長いと判断することを特徴と
する請求項５記載の予混合圧縮自己着火式エンジンの制
御装置。 - 【請求項７】前記パラメータとして排気ガス中の未燃燃
料量を取得し、該未燃燃料量が所定値より多いとき燃焼
期間が適正な長さより長いと判断することを特徴とする
請求項５記載の予混合圧縮自己着火式エンジンの制御装
置。 - 【請求項８】前記パラメータとしてエンジン本体の振動
を取得し、該振動が所定値より大きいとき燃焼期間が適
正な長さより短いと判断することを特徴とする請求項５
記載の予混合圧縮自己着火式エンジンの制御装置。 - 【請求項９】前記パラメータとしてエンジン筒内圧力の
サイクル変動を取得し、該変動が所定値より大きいとき
燃焼期間が適正な長さより長いと判断することを特徴と
する請求項５記載の予混合圧縮自己着火式エンジンの制
御装置。 - 【請求項１０】前記パラメータとしてエンジン筒内圧力
の最大値を取得し、該筒内圧力最大値が所定値より大き
いとき燃焼期間が適正な長さより短いと判断することを
特徴とする請求項５記載の予混合圧縮自己着火式エンジ
ンの制御装置。 - 【請求項１１】前記パラメータとして１燃焼サイクル中
のエンジン筒内圧力の履歴を取得し、該筒内圧力履歴か
ら求められる熱発生量が供給した燃料量から求められる
熱発生量より小さいとき燃焼期間が適正な長さより長い
と判断することを特徴とする請求項５記載の予混合圧縮
自己着火式エンジンの制御装置。 - 【請求項１２】前記パラメータとしてエンジン筒内圧力
の上昇率を取得し、該筒内圧力上昇率が所定値より大き
いとき燃焼期間が適正な長さより短いと判断することを
特徴とする請求項５記載の予混合圧縮自己着火式エンジ
ンの制御装置。 - 【請求項１３】圧縮自己着火前の筒内作動ガスに占める
既燃焼ガスの比率を変化させることにより筒内作動ガス
の平均温度を制御することを特徴とする請求項１〜請求
項１２のいずれか１つに記載の予混合圧縮自己着火式エ
ンジンの制御装置。 - 【請求項１４】エンジンの吸気通路と排気通路とを連通
する排気還流通路と、該排気還流通路の通路面積を変更
可能な排気還流制御弁とを備え、該排気還流制御弁の開
度制御により吸気通路に還流される排気ガス量を変化さ
せて筒内作動ガスに占める既燃焼ガスの比率を変化させ
ることを特徴とする請求項１３記載の予混合圧縮自己着
火式エンジンの制御装置。 - 【請求項１５】エンジンの排気通路の通路面積を変更可
能な排気絞り弁を備え、該排気絞り弁の開度制御により
筒内に残留する既燃焼ガス量を変化させて筒内作動ガス
に占める既燃焼ガスの比率を変化させることを特徴とす
る請求項１３記載の予混合圧縮自己着火式エンジンの制
御装置。 - 【請求項１６】エンジンの排気弁の閉時期を変更可能な
可変動弁装置を備え、前記排気弁の閉時期制御により筒
内に残留する既燃焼ガス量を変化させて筒内作動ガスに
占める既燃焼ガスの比率を変化させることを特徴とする
請求項１３記載の予混合圧縮自己着火式エンジンの制御
装置。 - 【請求項１７】圧縮自己着火前の筒内における既燃焼ガ
スの分散度合を変化させることにより筒内作動ガスの温
度不均一度合を制御することを特徴とする請求項１〜請
求項１６のいずれか１つに記載の予混合圧縮自己着火式
エンジンの制御装置。 - 【請求項１８】圧縮自己着火前の筒内における筒内作動
ガス流動の強さを変化させて既燃焼ガスの分散度合を変
化させることを特徴とする請求項１７記載の予混合圧縮
自己着火式エンジンの制御装置。 - 【請求項１９】エンジンの吸気通路内の流れを偏らせる
吸気制御弁を備え、該吸気制御弁の開度制御により吸気
流れの偏り度合を変化させて筒内作動ガス流動の強さを
変化させることを特徴とする請求項１８記載の予混合圧
縮自己着火式エンジンの制御装置。
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