JP2003343313A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
内燃機関の制御装置Info
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- F02B75/048—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable crank stroke length
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- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
- F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
- F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
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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)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼とをノッキン
グや失火の発生を避け、未燃燃料の排出を抑制しつつス
ムーズに切り換える。 【解決手段】火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼との切り
換え時に、圧縮比を切り換えて圧縮端温度を切り換えつ
つ（火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への切り換え時
は圧縮比を増大し、逆の切り換え時は圧縮比を減少す
る）、膨張行程で燃料噴射し、かつ、該膨張行程時の燃
料噴射量を切り換え度合いに応じて制御することにより
（火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への切り換え時は
噴射量を漸増し、逆の切り換え時は噴射量を漸減す
る）、切り換え途中の圧縮端温度を高温に維持して圧縮
自己着火燃焼を可能とし、膨張行程時の燃料噴射を停止
して燃焼状態の切り換えを完了する。
グや失火の発生を避け、未燃燃料の排出を抑制しつつス
ムーズに切り換える。 【解決手段】火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼との切り
換え時に、圧縮比を切り換えて圧縮端温度を切り換えつ
つ（火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への切り換え時
は圧縮比を増大し、逆の切り換え時は圧縮比を減少す
る）、膨張行程で燃料噴射し、かつ、該膨張行程時の燃
料噴射量を切り換え度合いに応じて制御することにより
（火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への切り換え時は
噴射量を漸増し、逆の切り換え時は噴射量を漸減す
る）、切り換え途中の圧縮端温度を高温に維持して圧縮
自己着火燃焼を可能とし、膨張行程時の燃料噴射を停止
して燃焼状態の切り換えを完了する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮自己着火燃焼
と火花点火燃焼とを切り換える内燃機関の制御に関す
る。
と火花点火燃焼とを切り換える内燃機関の制御に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】火花点火式機関は、比出力が大きい利点
があるが、低負荷時の吸気絞り損失により燃費が劣るた
め、空燃比を希薄化したリーン燃焼による燃費改善が一
般化しつつある。リーン燃焼としては、燃焼室内に均質
な希薄混合気を形成する均質リーン燃焼と、燃焼室に直
接燃料を噴射することで点火プラグ周辺に成層化した可
燃空燃比の混合気塊を形成する成層リーン燃焼とがあ
る。後者は、より全体の空燃比を希薄化できるため、低
負荷時の燃費改善効果が大きいが、ＮＯｘやスモークな
どの排出が増加する傾向がある。
があるが、低負荷時の吸気絞り損失により燃費が劣るた
め、空燃比を希薄化したリーン燃焼による燃費改善が一
般化しつつある。リーン燃焼としては、燃焼室内に均質
な希薄混合気を形成する均質リーン燃焼と、燃焼室に直
接燃料を噴射することで点火プラグ周辺に成層化した可
燃空燃比の混合気塊を形成する成層リーン燃焼とがあ
る。後者は、より全体の空燃比を希薄化できるため、低
負荷時の燃費改善効果が大きいが、ＮＯｘやスモークな
どの排出が増加する傾向がある。
【０００３】この問題を解決するため、圧縮自己着火燃
焼と呼ばれるものがあり、均質な予混合気をピストン圧
縮等で自己着火せしめることで希薄燃焼を実現し、低燃
費と低エミッションとを両立するものとして注目されて
いる。上記圧縮自己着火燃焼を利用した従来の内燃機関
の制御として、特開２０００−２２０４５８号公報に開
示されたものは、火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼を運
転条件に応じて切り換え、例えば火花点火燃焼から圧縮
自己着火燃焼へ切り換える場合、機関の点火時期を徐々
に遅角することで、スムーズに火花点火燃焼から圧縮自
己着火燃焼へと切り換えることを狙っている。
焼と呼ばれるものがあり、均質な予混合気をピストン圧
縮等で自己着火せしめることで希薄燃焼を実現し、低燃
費と低エミッションとを両立するものとして注目されて
いる。上記圧縮自己着火燃焼を利用した従来の内燃機関
の制御として、特開２０００−２２０４５８号公報に開
示されたものは、火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼を運
転条件に応じて切り換え、例えば火花点火燃焼から圧縮
自己着火燃焼へ切り換える場合、機関の点火時期を徐々
に遅角することで、スムーズに火花点火燃焼から圧縮自
己着火燃焼へと切り換えることを狙っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は１つの機関で火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼を両立
することは容易ではなく、例えば、火花点火燃焼に適合
させた低圧縮比に設定して、圧縮自己着火燃焼させよう
としても、圧縮端温度が低すぎて、失火してしまう。
は１つの機関で火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼を両立
することは容易ではなく、例えば、火花点火燃焼に適合
させた低圧縮比に設定して、圧縮自己着火燃焼させよう
としても、圧縮端温度が低すぎて、失火してしまう。
【０００５】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、圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼と
に適合した圧縮端温度に切り換え制御すると共に、切り
換え過渡時の燃焼性も良好に維持してスムースな燃焼の
切り換えが行われるようにした内燃機関の制御装置を提
供することを目的とする。
てなされたもので、圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼と
に適合した圧縮端温度に切り換え制御すると共に、切り
換え過渡時の燃焼性も良好に維持してスムースな燃焼の
切り換えが行われるようにした内燃機関の制御装置を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、上記
のように火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼を機関の運転
状況に応じて切り換える圧縮自己着火式内燃機関におい
て、燃焼状態の切り換えに応じて圧縮端温度制御手段に
より圧縮端温度を切り換え制御しつつ、該切り換え途中
で筒内に膨張行程で燃料を噴射する構成とした。
のように火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼を機関の運転
状況に応じて切り換える圧縮自己着火式内燃機関におい
て、燃焼状態の切り換えに応じて圧縮端温度制御手段に
より圧縮端温度を切り換え制御しつつ、該切り換え途中
で筒内に膨張行程で燃料を噴射する構成とした。
【０００７】膨張行程中に噴射された燃料は、燃焼によ
り既燃ガスの温度を高め、この高温のガスが次サイクル
ヘと残留することで次サイクルの混合気の温度が上昇
し、次サイクルにおいて圧縮自己着火燃焼が実現可能と
なる。したがって、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼
へと切り換える際には、圧縮端温度制御の切り換え開始
直後から前記膨張行程燃料噴射による昇温を併用して圧
縮端温度を高めることにより圧縮自己着火燃焼へ切り換
えることが可能となり、その後膨張行程燃料噴射を行わ
ない圧縮自己着火燃焼へ切り換えることでスムーズに切
り換えを完了する。
り既燃ガスの温度を高め、この高温のガスが次サイクル
ヘと残留することで次サイクルの混合気の温度が上昇
し、次サイクルにおいて圧縮自己着火燃焼が実現可能と
なる。したがって、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼
へと切り換える際には、圧縮端温度制御の切り換え開始
直後から前記膨張行程燃料噴射による昇温を併用して圧
縮端温度を高めることにより圧縮自己着火燃焼へ切り換
えることが可能となり、その後膨張行程燃料噴射を行わ
ない圧縮自己着火燃焼へ切り換えることでスムーズに切
り換えを完了する。
【０００８】また、圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼
へと切り換える際には、一旦膨張行程燃料噴射による昇
温を併用した圧縮自己着火燃焼に切り換え、その最終サ
イクルで膨張行程燃料噴射を停止し、次サイクルの圧縮
端温度を下げることによって火花点火燃焼へスムーズに
切り換えることができる。このように、燃焼の切り換え
に応じて、基本的な圧縮端温度の切り換え制御と平行し
て膨張行程燃料噴射を行うことで、いずれの切り換え時
にもノッキングや失火の発生を避けることができ、未燃
燃料を排出しないという利点がある。また、切り換え時
のみ膨張行程燃料噴射を行うだけなので、燃費も良好に
維持できる。
へと切り換える際には、一旦膨張行程燃料噴射による昇
温を併用した圧縮自己着火燃焼に切り換え、その最終サ
イクルで膨張行程燃料噴射を停止し、次サイクルの圧縮
端温度を下げることによって火花点火燃焼へスムーズに
切り換えることができる。このように、燃焼の切り換え
に応じて、基本的な圧縮端温度の切り換え制御と平行し
て膨張行程燃料噴射を行うことで、いずれの切り換え時
にもノッキングや失火の発生を避けることができ、未燃
燃料を排出しないという利点がある。また、切り換え時
のみ膨張行程燃料噴射を行うだけなので、燃費も良好に
維持できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。図１は本発明に係る内燃機
関の第１の実施形態の構成を示すシステム構成図であ
る。図１において、内燃機関は、シリンダヘッド１、シ
リンダブロック２およびピストン３で画成される燃焼室
４を有し、吸気弁５および排気弁６を介して吸気ポート
７から新気を導入すると共に排気ポート８から排気を排
出する。燃料噴射弁９は燃料を燃焼室内に直接噴射す
る。燃焼室内に形成された混合気は、点火プラグ１０に
より点火・燃焼せしめられる。本内燃機関は、ＥＣＵ
（エンジンコントロールユニット）１１によって統合的
に制御される。
施の形態について説明する。図１は本発明に係る内燃機
関の第１の実施形態の構成を示すシステム構成図であ
る。図１において、内燃機関は、シリンダヘッド１、シ
リンダブロック２およびピストン３で画成される燃焼室
４を有し、吸気弁５および排気弁６を介して吸気ポート
７から新気を導入すると共に排気ポート８から排気を排
出する。燃料噴射弁９は燃料を燃焼室内に直接噴射す
る。燃焼室内に形成された混合気は、点火プラグ１０に
より点火・燃焼せしめられる。本内燃機関は、ＥＣＵ
（エンジンコントロールユニット）１１によって統合的
に制御される。
【００１０】ＥＣＵ１１にはアクセル開度センサ１２や
水温センサ１３およびクランク角センサ１４等からの信
号が入力され、ＥＣＵ１１内部で必要な処理・演算を行
い、燃料噴射弁９、点火プラグ１０等を制御する。本実
施形態における内燃機関はさらに、機関の圧縮比を変化
させる可変圧縮比機構を有している。この可変圧縮比機
構としては、様々な形態のものが公知であるが、本実施
例においては図１に示すように、クランクシャフト１５
に連接されたロアーリンク１６に連接されたアッパーリ
ンク１７を介してピストン３は上下動せしめられる。ロ
アーリンク１６の他端はコントロールロッド１８に繋が
っており、このコントロールロッド１８をアクチュエー
タ１９によって移動することにより、上死点におけるピ
ストン位置を可変とし、圧縮比を制御する。前記アクチ
ュエータ１９は、前記ＥＣＵ１１により制御される。
水温センサ１３およびクランク角センサ１４等からの信
号が入力され、ＥＣＵ１１内部で必要な処理・演算を行
い、燃料噴射弁９、点火プラグ１０等を制御する。本実
施形態における内燃機関はさらに、機関の圧縮比を変化
させる可変圧縮比機構を有している。この可変圧縮比機
構としては、様々な形態のものが公知であるが、本実施
例においては図１に示すように、クランクシャフト１５
に連接されたロアーリンク１６に連接されたアッパーリ
ンク１７を介してピストン３は上下動せしめられる。ロ
アーリンク１６の他端はコントロールロッド１８に繋が
っており、このコントロールロッド１８をアクチュエー
タ１９によって移動することにより、上死点におけるピ
ストン位置を可変とし、圧縮比を制御する。前記アクチ
ュエータ１９は、前記ＥＣＵ１１により制御される。
【００１１】図２および図３に、上記リンク機構の動作
を示す。図２はピストン３が上死点において、よりシリ
ンダヘッド１に近く位置する場合、すなわち圧縮比が高
い場合であり、図３は逆にピストン３が上死点におい
て、図２よりシリンダヘッド１から離れて位置する場
合、すなわち圧縮比が低い場合を示す。図４は、本実施
形態において、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へと
切り換える際の各制御パラメータや機関の状態量を時間
に対して示したものである。本実施形態は、圧縮比を高
めることで圧縮端温度を高めて圧縮自己着火燃焼を実現
するものであり、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へ
と切り換える際には、可変圧縮比機構により圧縮比を高
めるよう制御される（ＶＣＲ）。この切換中の遷移状態
下では、圧縮比（に対応する圧縮端温度）は火花点火燃
焼には高すぎ、圧縮自己着火燃焼には低すぎる。そこ
で、本実施形態では、この遷移期間中においては残留ガ
スの温度を高めることで、圧縮比が十分に高くなってい
ない状態でも圧縮自己着火燃焼を実現する。
を示す。図２はピストン３が上死点において、よりシリ
ンダヘッド１に近く位置する場合、すなわち圧縮比が高
い場合であり、図３は逆にピストン３が上死点におい
て、図２よりシリンダヘッド１から離れて位置する場
合、すなわち圧縮比が低い場合を示す。図４は、本実施
形態において、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へと
切り換える際の各制御パラメータや機関の状態量を時間
に対して示したものである。本実施形態は、圧縮比を高
めることで圧縮端温度を高めて圧縮自己着火燃焼を実現
するものであり、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へ
と切り換える際には、可変圧縮比機構により圧縮比を高
めるよう制御される（ＶＣＲ）。この切換中の遷移状態
下では、圧縮比（に対応する圧縮端温度）は火花点火燃
焼には高すぎ、圧縮自己着火燃焼には低すぎる。そこ
で、本実施形態では、この遷移期間中においては残留ガ
スの温度を高めることで、圧縮比が十分に高くなってい
ない状態でも圧縮自己着火燃焼を実現する。
【００１２】図４におけるＥＧＲ率は、特に排気管から
吸気管へと還流されたガス（いわゆる外部ＥＧＲガス）
の率を示すものではなく、次サイクルまで燃焼室内に残
留した既燃ガスの率を示す。本実施形態においては、こ
の残留ガス率は燃焼形態の変化に際しても大きくは変化
しない。Ｔ（ＥＧＲ）は、この残留ガスの温度を示す。
火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への移行中において
は、残留ガスの温度は、切換開始時すなわち圧縮比が低
い状態では高く、切換が進むに連れてすなわち圧縮比が
高まるに応じて低く制御される。すなわち、圧縮比が低
いと圧縮端温度が低下するが、残留ガス温度を高めるこ
とにより圧縮開始時の混合気初期温度が高められるので
圧縮端温度の低下を補うことができ、圧縮自己着火燃焼
が可能となる。残留ガスの温度制御は、主たる燃料噴射
（Ｑｆ１）に加えて、膨張行程中に筒内に燃料噴射（Ｑ
ｆ２）し、該燃料を燃焼せしめることで行われる。圧縮
比が高まるに応じて、残留ガスの温度を高める必要は小
さくなるため、Ｑｆ２は徐々に減じられ、圧縮比の切換
が完了した時点ではゼロとなる。火花点火燃焼に対して
圧縮自己着火燃焼ではより希薄な空燃比での燃焼が可能
であるので、切換に際しては徐々に機関のスロットル弁
を開いて吸入負圧を減じれば、圧縮自己着火燃焼時にさ
らに低燃費を得られる。この時、トータルでの空燃比は
リーン化するが、移行中は膨張行程での燃料噴射（Ｑｆ
２）があるため、空燃比は一時的にリッチ側へとずれ
る。
吸気管へと還流されたガス（いわゆる外部ＥＧＲガス）
の率を示すものではなく、次サイクルまで燃焼室内に残
留した既燃ガスの率を示す。本実施形態においては、こ
の残留ガス率は燃焼形態の変化に際しても大きくは変化
しない。Ｔ（ＥＧＲ）は、この残留ガスの温度を示す。
火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への移行中において
は、残留ガスの温度は、切換開始時すなわち圧縮比が低
い状態では高く、切換が進むに連れてすなわち圧縮比が
高まるに応じて低く制御される。すなわち、圧縮比が低
いと圧縮端温度が低下するが、残留ガス温度を高めるこ
とにより圧縮開始時の混合気初期温度が高められるので
圧縮端温度の低下を補うことができ、圧縮自己着火燃焼
が可能となる。残留ガスの温度制御は、主たる燃料噴射
（Ｑｆ１）に加えて、膨張行程中に筒内に燃料噴射（Ｑ
ｆ２）し、該燃料を燃焼せしめることで行われる。圧縮
比が高まるに応じて、残留ガスの温度を高める必要は小
さくなるため、Ｑｆ２は徐々に減じられ、圧縮比の切換
が完了した時点ではゼロとなる。火花点火燃焼に対して
圧縮自己着火燃焼ではより希薄な空燃比での燃焼が可能
であるので、切換に際しては徐々に機関のスロットル弁
を開いて吸入負圧を減じれば、圧縮自己着火燃焼時にさ
らに低燃費を得られる。この時、トータルでの空燃比は
リーン化するが、移行中は膨張行程での燃料噴射（Ｑｆ
２）があるため、空燃比は一時的にリッチ側へとずれ
る。
【００１３】逆に圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ
と切り換える際には、図４において逆に右から左へと時
刻が推移すると考えればよい。ただし、この場合は、圧
縮比の実際値が目標値に到達して膨張行程中の燃料噴射
を終えた直後のサイクルでは、圧縮着火を行っている
（直後のサイクルでは火花着火しない）。図５は、燃焼
形態切換時の燃料噴射および点火制御をタイムチャート
に示したものである。図の上段は、火花点火燃焼（Ｓ
Ｉ）から圧縮自己着火燃焼（ＣＩ）へと切り換える場合
を示す。切り換え直前においては、吸気行程中に主たる
燃料噴射を行い、通常通り火花点火燃焼を行う。切換中
の最初のサイクルにおいては、吸気行程中に燃料噴射を
行って火花点火燃焼せしめると共に、膨張行程中に燃料
を筒内に噴射する。次サイクルにおいては、前サイクル
で膨張行程中に噴射した燃料の燃焼により残留ガスの温
度が高くなっているため、圧縮自己着火燃焼が可能とな
る。この時、火花点火は行わない。また、続くサイクル
においても残留ガスの温度を高めて圧縮自己着火燃焼を
行うために、このサイクルでも膨張行程に燃料噴射を行
う。ただし、その量は圧縮比の上昇に応じて減少され
る。このようなサイクルを圧縮比の切り換えが完全に終
了するまで継続し、切り換え完了時には膨張行程中の燃
料噴射量がゼロとなることで、定常的な圧縮自己着火燃
焼への切り換えが完了する。
と切り換える際には、図４において逆に右から左へと時
刻が推移すると考えればよい。ただし、この場合は、圧
縮比の実際値が目標値に到達して膨張行程中の燃料噴射
を終えた直後のサイクルでは、圧縮着火を行っている
（直後のサイクルでは火花着火しない）。図５は、燃焼
形態切換時の燃料噴射および点火制御をタイムチャート
に示したものである。図の上段は、火花点火燃焼（Ｓ
Ｉ）から圧縮自己着火燃焼（ＣＩ）へと切り換える場合
を示す。切り換え直前においては、吸気行程中に主たる
燃料噴射を行い、通常通り火花点火燃焼を行う。切換中
の最初のサイクルにおいては、吸気行程中に燃料噴射を
行って火花点火燃焼せしめると共に、膨張行程中に燃料
を筒内に噴射する。次サイクルにおいては、前サイクル
で膨張行程中に噴射した燃料の燃焼により残留ガスの温
度が高くなっているため、圧縮自己着火燃焼が可能とな
る。この時、火花点火は行わない。また、続くサイクル
においても残留ガスの温度を高めて圧縮自己着火燃焼を
行うために、このサイクルでも膨張行程に燃料噴射を行
う。ただし、その量は圧縮比の上昇に応じて減少され
る。このようなサイクルを圧縮比の切り換えが完全に終
了するまで継続し、切り換え完了時には膨張行程中の燃
料噴射量がゼロとなることで、定常的な圧縮自己着火燃
焼への切り換えが完了する。
【００１４】図５の下段は、圧縮自己着火燃焼から火花
点火燃焼へと切り換える場合を示す。切り換え開始直前
までは、高圧縮比の下で通常の圧縮自己着火燃焼が行わ
れている。切り換え中においても圧縮自己着火燃焼を行
うが、次サイクルの着火を促進するために、膨張行程中
に燃料噴射を行い、残留ガスの温度を高める。膨張行程
中の燃料噴射の量は圧縮比の低下に応じて徐々に増加さ
せる。圧縮比の切り換えが完全に終了した時点で高温の
残留ガスが存在するため、最後の圧縮自己着火燃焼を行
う。このサイクルでは膨張行程の燃料噴射を停止し、次
サイクルからは通常の火花点火を行うことで、定常的な
火花点火燃焼への切り換えが完了する。
点火燃焼へと切り換える場合を示す。切り換え開始直前
までは、高圧縮比の下で通常の圧縮自己着火燃焼が行わ
れている。切り換え中においても圧縮自己着火燃焼を行
うが、次サイクルの着火を促進するために、膨張行程中
に燃料噴射を行い、残留ガスの温度を高める。膨張行程
中の燃料噴射の量は圧縮比の低下に応じて徐々に増加さ
せる。圧縮比の切り換えが完全に終了した時点で高温の
残留ガスが存在するため、最後の圧縮自己着火燃焼を行
う。このサイクルでは膨張行程の燃料噴射を停止し、次
サイクルからは通常の火花点火を行うことで、定常的な
火花点火燃焼への切り換えが完了する。
【００１５】図６、図７は、本実施形態における制御フ
ローを示したものである。まず、ステップＳ１におい
て、ＥＣＵ１１は、アクセル開度センサ１２、水温セン
サ１３およびクランク角センサ１４からの情報に基づ
き、機関の回転速度や負荷といった運転状態を検出す
る。次いで、ステップＳ２では、主たる燃料噴射量Ｑｆ
１を、負荷（アクセル開度等）と機関回転速度に基づい
て図７に示すようなマップを参照して設定する。機関の
運転条件に応じて主たる燃料噴射の時期も制御する場合
には、同時に燃料噴射時期マップを参照してもよい。
ローを示したものである。まず、ステップＳ１におい
て、ＥＣＵ１１は、アクセル開度センサ１２、水温セン
サ１３およびクランク角センサ１４からの情報に基づ
き、機関の回転速度や負荷といった運転状態を検出す
る。次いで、ステップＳ２では、主たる燃料噴射量Ｑｆ
１を、負荷（アクセル開度等）と機関回転速度に基づい
て図７に示すようなマップを参照して設定する。機関の
運転条件に応じて主たる燃料噴射の時期も制御する場合
には、同時に燃料噴射時期マップを参照してもよい。
【００１６】ステップＳ３では、膨張行程中の燃料噴射
量Ｑｆ２をゼロにクリアする。火花点火燃焼および圧縮
自己着火燃焼のいずれの場合も、通常制御中は膨張行程
における燃料噴射を行わないからである。ステップＳ４
では、点火時期をマップ参照により設定する。ステップ
Ｓ５では、機関が燃焼形態の切り換えをすべき状態にあ
るかどうか判断を行う。切り換えしない場合、すなわち
現在の燃焼形態を継続する場合は、ステップＳ６へと進
み、現在の燃焼形態が火花点火燃焼か圧縮自己着火燃焼
かに基づいて、圧縮自己着火燃焼の場合はステップＳ７
にて点火設定をキャンセルする。以降、ステップＳ８〜
Ｓ９において、それぞれ燃料噴射装置および点火装置に
対して、吸気行程時の主たる燃料噴射および点火の指令
を出す。
量Ｑｆ２をゼロにクリアする。火花点火燃焼および圧縮
自己着火燃焼のいずれの場合も、通常制御中は膨張行程
における燃料噴射を行わないからである。ステップＳ４
では、点火時期をマップ参照により設定する。ステップ
Ｓ５では、機関が燃焼形態の切り換えをすべき状態にあ
るかどうか判断を行う。切り換えしない場合、すなわち
現在の燃焼形態を継続する場合は、ステップＳ６へと進
み、現在の燃焼形態が火花点火燃焼か圧縮自己着火燃焼
かに基づいて、圧縮自己着火燃焼の場合はステップＳ７
にて点火設定をキャンセルする。以降、ステップＳ８〜
Ｓ９において、それぞれ燃料噴射装置および点火装置に
対して、吸気行程時の主たる燃料噴射および点火の指令
を出す。
【００１７】但し、ステップＳ６での判断が圧縮自己着
火燃焼であった場合には、点火設定がクリアされている
ため、ステップＳ９での点火は実際には行われない。次
いで、ステップＳ１０では、膨張行程中の燃料噴射を指
示するが上述したように燃焼状態を切り換えない場合
は、Ｑｆ２＝０であるため、実際の噴射は行われない。
火燃焼であった場合には、点火設定がクリアされている
ため、ステップＳ９での点火は実際には行われない。次
いで、ステップＳ１０では、膨張行程中の燃料噴射を指
示するが上述したように燃焼状態を切り換えない場合
は、Ｑｆ２＝０であるため、実際の噴射は行われない。
【００１８】ステップＳ５において、火花点火燃焼から
圧縮自己着火燃焼への移行が判断された場合は、まず、
ステップＳ１１にて、圧縮自己着火燃焼のための目標空
燃比が設定される。ステップＳ１２において、現在の圧
縮比と目標圧縮比の比較を行い、現在の圧縮比が目標圧
縮比より低い場合には、ステップＳ１３にて可変圧縮比
機構のアクチュエータを駆動して、圧縮比の切換を開始
する。
圧縮自己着火燃焼への移行が判断された場合は、まず、
ステップＳ１１にて、圧縮自己着火燃焼のための目標空
燃比が設定される。ステップＳ１２において、現在の圧
縮比と目標圧縮比の比較を行い、現在の圧縮比が目標圧
縮比より低い場合には、ステップＳ１３にて可変圧縮比
機構のアクチュエータを駆動して、圧縮比の切換を開始
する。
【００１９】次いで、ステップＳ１４にて膨張行程中の
燃料噴射量Ｑｆ２をマップ参照により決定し、昇温制御
を行う。例えば、図５上段に示すように実圧縮比と目標
圧縮比との差が大きいほどＱｆ２が大きくなるように設
定される。ステップＳ１５では、切換開始後の最初のサ
イクルであるかどかを判断する。図５に既に示したよう
に、切換開始後最初のサイクルのみ火花点火燃焼行うた
めである。すなわち、最初のサイクルであればステップ
Ｓ４にて設定した点火設定をそのまま維持し、それ以降
のサイクルであれば、点火設定をキャンセルすること
で、ステップＳ９での火花点火を行わないようにする。
燃料噴射量Ｑｆ２をマップ参照により決定し、昇温制御
を行う。例えば、図５上段に示すように実圧縮比と目標
圧縮比との差が大きいほどＱｆ２が大きくなるように設
定される。ステップＳ１５では、切換開始後の最初のサ
イクルであるかどかを判断する。図５に既に示したよう
に、切換開始後最初のサイクルのみ火花点火燃焼行うた
めである。すなわち、最初のサイクルであればステップ
Ｓ４にて設定した点火設定をそのまま維持し、それ以降
のサイクルであれば、点火設定をキャンセルすること
で、ステップＳ９での火花点火を行わないようにする。
【００２０】このようにして、圧縮比が増大され、ステ
ップＳ１２で目標の圧縮比に達したと判定されたとき
は、ステップＳ１７で昇温制御終了と判断し、ステップ
Ｓ１６へ進んで点火設定をキャンセルした後、通常制御
へと戻る。一方、ステップＳ５において、圧縮自己着火
燃焼から火花点火燃焼への移行が判断された場合はステ
ップＳ１８において、火花点火燃焼用の目標圧縮比を設
定する。
ップＳ１２で目標の圧縮比に達したと判定されたとき
は、ステップＳ１７で昇温制御終了と判断し、ステップ
Ｓ１６へ進んで点火設定をキャンセルした後、通常制御
へと戻る。一方、ステップＳ５において、圧縮自己着火
燃焼から火花点火燃焼への移行が判断された場合はステ
ップＳ１８において、火花点火燃焼用の目標圧縮比を設
定する。
【００２１】ステップＳ１９においてこれを現在の圧縮
比と比較し、目標値より大きければステップＳ２０にお
いて可変圧縮比機構のアクチュエータを駆動して圧縮比
の低下制御を開始する。ステップＳ２１では、膨張行程
中の燃料噴射量Ｑｆ２を設定し、昇温制御を行う。例え
ば、図５下段に示すように実圧縮比と目標圧縮比との差
が小さいほどＱｆ２が大きくなるように設定される。切
換期間中は圧縮自己着火燃焼が行われるため、ステップ
Ｓ２２では、点火設定のキャンセルが行われる。
比と比較し、目標値より大きければステップＳ２０にお
いて可変圧縮比機構のアクチュエータを駆動して圧縮比
の低下制御を開始する。ステップＳ２１では、膨張行程
中の燃料噴射量Ｑｆ２を設定し、昇温制御を行う。例え
ば、図５下段に示すように実圧縮比と目標圧縮比との差
が小さいほどＱｆ２が大きくなるように設定される。切
換期間中は圧縮自己着火燃焼が行われるため、ステップ
Ｓ２２では、点火設定のキャンセルが行われる。
【００２２】このようにして、圧縮比が減少され、ステ
ップＳ１９で目標の圧縮比に達したと判定されたとき
は、ステップＳ２３で昇温制御終了と判断し、ステップ
Ｓ２２へ進んで点火設定をキャンセルした後、通常制御
へと戻る。上記の機構と制御により、本実施形態では、
火花点火燃焼時にノッキングの発生や燃焼不安定を回避
できるとともに、圧縮自己着火燃焼時には高い熱効率を
得ることができる。また、両燃焼方式の切換に際して
も、ノッキングや失火の発生を避け、スムーズに切り換
えが可能となる。
ップＳ１９で目標の圧縮比に達したと判定されたとき
は、ステップＳ２３で昇温制御終了と判断し、ステップ
Ｓ２２へ進んで点火設定をキャンセルした後、通常制御
へと戻る。上記の機構と制御により、本実施形態では、
火花点火燃焼時にノッキングの発生や燃焼不安定を回避
できるとともに、圧縮自己着火燃焼時には高い熱効率を
得ることができる。また、両燃焼方式の切換に際して
も、ノッキングや失火の発生を避け、スムーズに切り換
えが可能となる。
【００２３】次に、第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態は、第１の実施形態と共通する部分が大
きいので、相違する部分を中心に説明する。図９は、第
２の実施形態の構成を示すシステム構成図である。基本
的に第１の実施形態に示す構成と類似している（共通部
分は同一符合で示す）が、可変圧縮比機構を有せず、そ
の代替として吸気系、排気系それぞれに可変動弁機構５
ｂ，６ｂを有している。この可変動弁機構は、少なくと
も排気弁の閉時期と吸気弁の開時期を可変とするもの
で、例えばクランク軸に対するカムシャフトの位相を変
化させる機構と、カムの作動角を変化させる機構の組み
合わせにより実現出来る。これらのバルブタイミング
は、ＥＣＵ１１により制御される。
第２の実施形態は、第１の実施形態と共通する部分が大
きいので、相違する部分を中心に説明する。図９は、第
２の実施形態の構成を示すシステム構成図である。基本
的に第１の実施形態に示す構成と類似している（共通部
分は同一符合で示す）が、可変圧縮比機構を有せず、そ
の代替として吸気系、排気系それぞれに可変動弁機構５
ｂ，６ｂを有している。この可変動弁機構は、少なくと
も排気弁の閉時期と吸気弁の開時期を可変とするもの
で、例えばクランク軸に対するカムシャフトの位相を変
化させる機構と、カムの作動角を変化させる機構の組み
合わせにより実現出来る。これらのバルブタイミング
は、ＥＣＵ１１により制御される。
【００２４】図１０は本実施形態における各燃焼形態で
のバルブタイミングの設定例を示したものである。火花
点火燃焼時においては、いわゆる通常のバルブタイミン
グとし、残留ガスの量を少なく制御することでノッキン
グを抑制するとともに安定な火炎伝播燃焼を実現する。
圧縮自己着火燃焼時においては、排気弁の閉時期を早め
ることで既燃ガスを筒内に閉じこめ、大量の残留ガスと
して次サイクルヘと導入する。いわゆるマイナスオーバ
ーラップを行う。このとき、排気弁の閉時期から上死点
まで圧縮仕事が発生してしまうため、同時に吸気弁の開
時期を遅らせることで上死点から吸気弁の開時期までの
問にこの圧縮に要した仕事を回収することができる。
のバルブタイミングの設定例を示したものである。火花
点火燃焼時においては、いわゆる通常のバルブタイミン
グとし、残留ガスの量を少なく制御することでノッキン
グを抑制するとともに安定な火炎伝播燃焼を実現する。
圧縮自己着火燃焼時においては、排気弁の閉時期を早め
ることで既燃ガスを筒内に閉じこめ、大量の残留ガスと
して次サイクルヘと導入する。いわゆるマイナスオーバ
ーラップを行う。このとき、排気弁の閉時期から上死点
まで圧縮仕事が発生してしまうため、同時に吸気弁の開
時期を遅らせることで上死点から吸気弁の開時期までの
問にこの圧縮に要した仕事を回収することができる。
【００２５】図１１は、本実施形態において、火花点火
燃焼から圧縮自己着火燃焼へと切り換える際の各制御パ
ラメータや機関の状態量を時間に対して示したものであ
る。本実施例は、バルブタイミングを制御してマイナス
オーバーラップ（Ｏ／Ｌ）量を大きくして残留ガスの量
を増やすことにより、次サイクルの平均混合気温度を高
めて圧縮端温度を高め、もって圧縮自己着火燃焼を実現
するものであり、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へ
と切り換える際には、可変動弁機構により残留ガス率を
高めるよう制御される。この切換中の遷移状態下では、
残留ガス率は火花点火燃焼には高すぎ、圧縮自己着火燃
焼には低すぎるものとなってしまう。そこで、本実施形
態では、この遷移期間中においては残留ガスの温度を高
めることで、残留ガスの量が十分に多くなっていない状
態でも圧縮自己着火燃焼を実現する。
燃焼から圧縮自己着火燃焼へと切り換える際の各制御パ
ラメータや機関の状態量を時間に対して示したものであ
る。本実施例は、バルブタイミングを制御してマイナス
オーバーラップ（Ｏ／Ｌ）量を大きくして残留ガスの量
を増やすことにより、次サイクルの平均混合気温度を高
めて圧縮端温度を高め、もって圧縮自己着火燃焼を実現
するものであり、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へ
と切り換える際には、可変動弁機構により残留ガス率を
高めるよう制御される。この切換中の遷移状態下では、
残留ガス率は火花点火燃焼には高すぎ、圧縮自己着火燃
焼には低すぎるものとなってしまう。そこで、本実施形
態では、この遷移期間中においては残留ガスの温度を高
めることで、残留ガスの量が十分に多くなっていない状
態でも圧縮自己着火燃焼を実現する。
【００２６】本実施形態における制御詳細は、ほとんど
が第１の実施形態と同一であるので、その説明の大部分
を省略する。相違点は、第１の実施形態においては可変
圧縮比機構により圧縮比を制御することに対して、可変
バルブタイミング機構によりマイナスＯ／Ｌ量、すなわ
ち残留ガス率を制御することである。制御フローも、圧
縮比に関する部分をマイナスＯ／Ｌ量と置き換えるのみ
であるので、ここでは省略する。上記の機構と制御によ
り、本実施形態でも第１の実施形態と同様に、火花点火
燃焼と圧縮着火の切換に際しても、ノッキングや失火の
発生を回避でき、スムーズに切り換えが可能となる。
が第１の実施形態と同一であるので、その説明の大部分
を省略する。相違点は、第１の実施形態においては可変
圧縮比機構により圧縮比を制御することに対して、可変
バルブタイミング機構によりマイナスＯ／Ｌ量、すなわ
ち残留ガス率を制御することである。制御フローも、圧
縮比に関する部分をマイナスＯ／Ｌ量と置き換えるのみ
であるので、ここでは省略する。上記の機構と制御によ
り、本実施形態でも第１の実施形態と同様に、火花点火
燃焼と圧縮着火の切換に際しても、ノッキングや失火の
発生を回避でき、スムーズに切り換えが可能となる。
【００２７】次に第３の実施の形態について説明する。
第３の実施形態も、第１の実施形態と共通する部分が大
きいので、相違する部分を中心に説明する。図１２は本
発明に係る第３の実施形態の構成を示すシステム構成図
である。基本的に第１の実施形態に示す構成と類似であ
る（共通部分は同一符合で示す）が、可変圧縮比機構を
有せず、その代替として吸気管内にヒータ２０を備え
る。ヒータはその駆動装置２０ｂにて加熱を制御され、
ヒータ駆動装置２０ｂにはＥＣＵ１１が制御指令を行
う。
第３の実施形態も、第１の実施形態と共通する部分が大
きいので、相違する部分を中心に説明する。図１２は本
発明に係る第３の実施形態の構成を示すシステム構成図
である。基本的に第１の実施形態に示す構成と類似であ
る（共通部分は同一符合で示す）が、可変圧縮比機構を
有せず、その代替として吸気管内にヒータ２０を備え
る。ヒータはその駆動装置２０ｂにて加熱を制御され、
ヒータ駆動装置２０ｂにはＥＣＵ１１が制御指令を行
う。
【００２８】図１３は、本実施形態において、火花点火
燃焼から圧縮自己着火燃焼へと切り換える際の各制御パ
ラメータや機関の状態量を時間に対して示したものであ
る。本実施形態は、吸気管に設置したヒータにより吸気
の温度を上昇せしめることで圧縮端温度を高め、もって
圧縮自己着火燃焼を実現するものであり、火花点火燃焼
から圧縮自己着火燃焼へと切り換える際には、ヒータに
通電し吸気温度を高めるよう制御される。しかしなが
ら、ヒータによる加熱には遅れがあるため、この切換中
の遷移状態下では、吸気温度は火花点火燃焼には高す
ぎ、圧縮自己着火燃焼には低すぎるものとなってしま
う。そこで、本実施形態では、この遷移期間中において
は残留ガスの温度を高めることで、吸気の温度が十分に
高くなっていない状態でも圧縮開始時の混合気温度ひい
ては圧縮端温度を高めて、圧縮自己着火燃焼を実現す
る。
燃焼から圧縮自己着火燃焼へと切り換える際の各制御パ
ラメータや機関の状態量を時間に対して示したものであ
る。本実施形態は、吸気管に設置したヒータにより吸気
の温度を上昇せしめることで圧縮端温度を高め、もって
圧縮自己着火燃焼を実現するものであり、火花点火燃焼
から圧縮自己着火燃焼へと切り換える際には、ヒータに
通電し吸気温度を高めるよう制御される。しかしなが
ら、ヒータによる加熱には遅れがあるため、この切換中
の遷移状態下では、吸気温度は火花点火燃焼には高す
ぎ、圧縮自己着火燃焼には低すぎるものとなってしま
う。そこで、本実施形態では、この遷移期間中において
は残留ガスの温度を高めることで、吸気の温度が十分に
高くなっていない状態でも圧縮開始時の混合気温度ひい
ては圧縮端温度を高めて、圧縮自己着火燃焼を実現す
る。
【００２９】本実施形態における制御詳細も、ほとんど
が第１の実施形態と同一であるので、その説明の大部一
分を省略する。相違点は、第１の実施形態においては可
変圧縮比機構により圧縮比を制御することに対して、ヒ
ータにより吸気温度を制御することである。制御フロー
も、圧縮比に関する部分を吸気温度と置き換えればよ
く、ここでは省略する。上記の機構と制御により、本実
施形態における内燃機関では、火花点火燃焼と圧縮着火
の切換に際しても、ノッキングや失火の発生を避け、ス
ムーズに切り換えが可能となる。また、本実施形態では
吸気を加熱する装置としてヒータを用いているが、例え
ば熱交換器等により排気の熱を利用して吸気を加熱する
装置としてもよい。この場合、ヒータにて消費される電
力が節約できるため、機関の総合効率の向上に貢献す
る。
が第１の実施形態と同一であるので、その説明の大部一
分を省略する。相違点は、第１の実施形態においては可
変圧縮比機構により圧縮比を制御することに対して、ヒ
ータにより吸気温度を制御することである。制御フロー
も、圧縮比に関する部分を吸気温度と置き換えればよ
く、ここでは省略する。上記の機構と制御により、本実
施形態における内燃機関では、火花点火燃焼と圧縮着火
の切換に際しても、ノッキングや失火の発生を避け、ス
ムーズに切り換えが可能となる。また、本実施形態では
吸気を加熱する装置としてヒータを用いているが、例え
ば熱交換器等により排気の熱を利用して吸気を加熱する
装置としてもよい。この場合、ヒータにて消費される電
力が節約できるため、機関の総合効率の向上に貢献す
る。
【００３０】上記実施形態によれば、運転状態に応じて
圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼との２つの燃焼状態を
選択的に切り換え可能な内燃機関の制御装置において、
筒内に燃料を直接噴射可能であって膨張行程で燃料を噴
射可能な燃料噴射弁（燃料噴射手段）と、前記燃焼状態
に応じて圧縮端温度を制御する可変圧縮比機構、可変動
弁機構ないし吸気温度制御用ヒータ（圧縮端温度制御手
段）と、前記燃焼状態の切り換えに応じた前記圧縮端温
度制御手段の制御による圧縮端温度の切り換え開始から
切り換え終了までの間、膨張行程中に燃料を噴射するＥ
ＣＵ（切換時制御手段）と、を備えたことにより、圧縮
自己着火燃焼と火花点火燃焼との２つの燃焼状態で安定
しているときは、前記圧縮端温度を制御するいずれかの
機構により、各燃焼状態に適合した圧縮端温度に制御さ
れて良好な燃焼状態が得られ、燃焼状態の切り換えに応
じて前記圧縮端温度を切り換え中の間は、膨張行程中の
燃料噴射制御を併用することにより、圧縮端温度を切り
換え中の燃焼状態に応じて良好に維持でき、もって、ス
ムーズに燃焼状態を切り換えることができる。
圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼との２つの燃焼状態を
選択的に切り換え可能な内燃機関の制御装置において、
筒内に燃料を直接噴射可能であって膨張行程で燃料を噴
射可能な燃料噴射弁（燃料噴射手段）と、前記燃焼状態
に応じて圧縮端温度を制御する可変圧縮比機構、可変動
弁機構ないし吸気温度制御用ヒータ（圧縮端温度制御手
段）と、前記燃焼状態の切り換えに応じた前記圧縮端温
度制御手段の制御による圧縮端温度の切り換え開始から
切り換え終了までの間、膨張行程中に燃料を噴射するＥ
ＣＵ（切換時制御手段）と、を備えたことにより、圧縮
自己着火燃焼と火花点火燃焼との２つの燃焼状態で安定
しているときは、前記圧縮端温度を制御するいずれかの
機構により、各燃焼状態に適合した圧縮端温度に制御さ
れて良好な燃焼状態が得られ、燃焼状態の切り換えに応
じて前記圧縮端温度を切り換え中の間は、膨張行程中の
燃料噴射制御を併用することにより、圧縮端温度を切り
換え中の燃焼状態に応じて良好に維持でき、もって、ス
ムーズに燃焼状態を切り換えることができる。
【００３１】また、前記圧縮端温度制御による圧縮端温
度の変化度合いに応じて膨張行程中に噴射する燃料量を
制御するように構成したことにより、切り換え中のいか
なる時期においても適切に昇温された残留ガスによる圧
縮着火促進効果が得られ、ノッキングや失火の発生を避
けられると共に、未燃燃料の排出を避けられるという利
点がある。
度の変化度合いに応じて膨張行程中に噴射する燃料量を
制御するように構成したことにより、切り換え中のいか
なる時期においても適切に昇温された残留ガスによる圧
縮着火促進効果が得られ、ノッキングや失火の発生を避
けられると共に、未燃燃料の排出を避けられるという利
点がある。
【００３２】また、前記第１の実施形態のように、機関
の圧縮比を制御する可変圧縮比機構によって圧縮端温度
を制御し、前記燃焼状態の切り換えに応じて前記圧縮端
温度の目標値に対応する圧縮比の目標値が切り換わって
から実際の圧縮比が切換後の目標値に到達するまでの
間、膨張行程中に燃料を噴射する構成とすることによ
り、火花点火燃焼時においては圧縮比を低く制御するこ
とでノッキングを抑制して高い出力を得ることができ、
圧縮自己着火燃焼時においては圧縮比を高く制御するこ
とで希薄混合気を着実に着火せしめると共に、高い熱効
率が得られるという利点がある。
の圧縮比を制御する可変圧縮比機構によって圧縮端温度
を制御し、前記燃焼状態の切り換えに応じて前記圧縮端
温度の目標値に対応する圧縮比の目標値が切り換わって
から実際の圧縮比が切換後の目標値に到達するまでの
間、膨張行程中に燃料を噴射する構成とすることによ
り、火花点火燃焼時においては圧縮比を低く制御するこ
とでノッキングを抑制して高い出力を得ることができ、
圧縮自己着火燃焼時においては圧縮比を高く制御するこ
とで希薄混合気を着実に着火せしめると共に、高い熱効
率が得られるという利点がある。
【００３３】また、前記第２の実施形態のように、筒内
に流入する作動ガス量を制御することによって圧縮端温
度を制御し、前記切換時制御手段は、前記燃焼状態の切
り換えに応じて前記圧縮端温度の目標値に対応する作動
ガス量の目標値が切り換わってから実際の作動ガス量が
切換後の目標値に到達するまでの間、膨張行程中に燃料
を噴射する構成とすることにより、火花点火燃焼時には
残留ガス量を小さく制御することでノッキングを抑制し
て高い出力を得ることができ、圧縮自己着火燃焼時にお
いては残留ガス量を大きく制御することで混合気の温度
を高めて希薄混合気を着実に着火せしめることができ
る。
に流入する作動ガス量を制御することによって圧縮端温
度を制御し、前記切換時制御手段は、前記燃焼状態の切
り換えに応じて前記圧縮端温度の目標値に対応する作動
ガス量の目標値が切り換わってから実際の作動ガス量が
切換後の目標値に到達するまでの間、膨張行程中に燃料
を噴射する構成とすることにより、火花点火燃焼時には
残留ガス量を小さく制御することでノッキングを抑制し
て高い出力を得ることができ、圧縮自己着火燃焼時にお
いては残留ガス量を大きく制御することで混合気の温度
を高めて希薄混合気を着実に着火せしめることができ
る。
【００３４】また、前記作動ガス量の制御を、機関の吸
気弁の開弁時期を遅らせるか、機関の排気弁の閉弁時期
を早めるか少なくとも一方を行なうことで前記作動ガス
量を増大させる可変動弁手段により構成したことによ
り、残留ガス量を圧縮自己着火燃焼に適した温度に調整
することができる。また、前記第３の実施形態のよう
に、機関に流入する吸気の温度を上昇させることによっ
て圧縮端温度を制御し、前記燃焼状態の切り換えに応じ
て前記圧縮端温度の目標値に対応する吸気温度の目標値
が切り換わってから実際の吸気温度が切換後の目標値に
到達するまでの間、膨張行程中に燃料を噴射する構成と
することにより、火花点火燃焼時においては吸気の温度
を低く制御することでノッキングを抑制するとともに機
関の体積効率を高めて高い出力を得ることができ、圧縮
自己着火燃焼時においては吸気温度を高く制御すること
で混合気の温度を高めて希薄混合気を着実に着火せしめ
ることができる。
気弁の開弁時期を遅らせるか、機関の排気弁の閉弁時期
を早めるか少なくとも一方を行なうことで前記作動ガス
量を増大させる可変動弁手段により構成したことによ
り、残留ガス量を圧縮自己着火燃焼に適した温度に調整
することができる。また、前記第３の実施形態のよう
に、機関に流入する吸気の温度を上昇させることによっ
て圧縮端温度を制御し、前記燃焼状態の切り換えに応じ
て前記圧縮端温度の目標値に対応する吸気温度の目標値
が切り換わってから実際の吸気温度が切換後の目標値に
到達するまでの間、膨張行程中に燃料を噴射する構成と
することにより、火花点火燃焼時においては吸気の温度
を低く制御することでノッキングを抑制するとともに機
関の体積効率を高めて高い出力を得ることができ、圧縮
自己着火燃焼時においては吸気温度を高く制御すること
で混合気の温度を高めて希薄混合気を着実に着火せしめ
ることができる。
【図１】本発明の第１の実施形態におけるシステム構成
図。
図。
【図２】第１の実施形態における可変圧縮比機構の高圧
縮比状態を説明する図。
縮比状態を説明する図。
【図３】第１の実施形態における可変圧縮比機構の高圧
縮比状態を説明する図。
縮比状態を説明する図。
【図４】第１の実施形態における制御パラメータと状態
量の変化を示す図。
量の変化を示す図。
【図５】第１の実施形態における燃料噴射と点火に関す
るタイムチャート。
るタイムチャート。
【図６】第１の実施形態における制御フローを示した
図。
図。
【図７】同上制御フローの一部を示した図。
【図８】第１の実施形態における制御フローで用いる燃
焼状態切り換え判定マップ。
焼状態切り換え判定マップ。
【図９】第２の実施形態におけるシステム構成図。
【図１０】第２の実施形態におけるバルブタイミングを
説明する図。
説明する図。
【図１１】第２の実施形態における制御パラメータと状
態量の変化を示す図。
態量の変化を示す図。
【図１２】第３の実施形態におけるシステム構成図。
【図１３】第３の実施形態における制御パラメータと状
態量の変化を示す図。
態量の変化を示す図。
４…燃焼室 ５ａ…吸気弁の可変動弁機構 ６ｂ…
排気弁の可変動弁機構 ９…燃料噴射弁 １０…点火プラグ １１…ＥＣＵ
（エンシンコントロールユニット） １２…アクセル
開度センサ １３…水温センサ １４…クランク角
センサ １６…ロアーリンク １７…アッパーリン
ク １８コントロールロッド １９…アクチュエー
タ ２０…ヒータ ２０ｂ…ヒータ駆動装置
排気弁の可変動弁機構 ９…燃料噴射弁 １０…点火プラグ １１…ＥＣＵ
（エンシンコントロールユニット） １２…アクセル
開度センサ １３…水温センサ １４…クランク角
センサ １６…ロアーリンク １７…アッパーリン
ク １８コントロールロッド １９…アクチュエー
タ ２０…ヒータ ２０ｂ…ヒータ駆動装置
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０２Ｄ 15/00 Ｆ０２Ｄ 15/00 Ｅ
15/02 15/02 Ｚ
41/04 ３８５ 41/04 ３８５Ｚ
41/40 41/40 Ｄ
43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｊ
３０１Ｓ
Ｆターム(参考） 3G023 AA03 AA04 AA06 AB06 AC05
AG02
3G084 AA01 BA13 BA15 BA22 BA23
DA38 EA11 EC02 FA10 FA18
FA20 FA33 FA38
3G092 AA01 AA02 AA11 AA12 BB06
DD06 DD10 EA03 EA04 EA08
FA16 HA11Z HE01Z HE03Z
HE08Z HF08Z
3G301 HA01 HA02 HA19 JA22 JA23
LA07 MA11 MA19 NA08 NE11
NE12 PA17Z PE00Z PE01Z
PE03Z PE08Z PF03Z
Claims (6)
- 【請求項１】運転状態に応じて圧縮自己着火燃焼と火花
点火燃焼との２つの燃焼状態を選択的に切り換え可能な
内燃機関の制御装置において、 筒内に燃料を直接噴射可能であって膨張行程で燃料を噴
射可能な燃料噴射手段と、 前記燃焼状態に応じて圧縮端温度を制御する圧縮端温度
制御手段と、 前記燃焼状態の切り換えに応じた前記圧縮端温度制御手
段の制御による圧縮端温度の切り換え開始から切り換え
終了までの間、膨張行程中に燃料を噴射する切換時制御
手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項２】前記切換時制御手段は、前記圧縮端温度制
御手段による圧縮端温度の変化度合いに応じて膨張行程
中に噴射する燃料量を制御することを特徴とする請求項
１に記載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項３】前記圧縮端温度制御手段を、機関の圧縮比
を制御することによって圧縮端温度を制御する圧縮比制
御手段により構成し、 前記切換時制御手段は、前記燃焼状態の切り換えに応じ
て前記圧縮端温度の目標値に対応する圧縮比の目標値が
切り換わってから実際の圧縮比が切換後の目標値に到達
するまでの間、膨張行程中に燃料を噴射することを特徴
とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御
装置。 - 【請求項４】前記圧縮端温度制御手段を、筒内に流入す
る作動ガス量を制御することによって圧縮端温度を制御
する作動ガス量制御手段により構成し、 前記切換時制御手段は、前記燃焼状態の切り換えに応じ
て前記圧縮端温度の目標値に対応する作動ガス量の目標
値が切り換わってから実際の作動ガス量が切換後の目標
値に到達するまでの間、膨張行程中に燃料を噴射するこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機
関の制御装置。 - 【請求項５】前記作動ガス量制御手段を、機関の吸気弁
の開弁時期を遅らせるか、機関の排気弁の閉弁時期を早
めるか少なくとも一方を行なうことで前記作動ガス量を
増大させる可変動弁手段により構成したことを特徴とす
る請求項４に記載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項６】前記圧縮端温度制御手段を、機関に流入す
る吸気の温度を上昇させることによって圧縮端温度を制
御する吸気温制御手段により構成し、 前記切換時制御手段は、前記燃焼状態の切り換えに応じ
て前記圧縮端温度の目標値に対応する吸気温度の目標値
が切り換わってから実際の吸気温度が切換後の目標値に
到達するまでの間、膨張行程中に燃料を噴射することを
特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の
制御装置。
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|---|---|---|---|
| JP2002154030A JP4110836B2 (ja) | 2002-05-28 | 2002-05-28 | 内燃機関の制御装置 |
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|---|---|
| JP2003343313A true JP2003343313A (ja) | 2003-12-03 |
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