JP2004293471A

JP2004293471A - 燃焼方式切替可能な内燃機関の吸気絞り弁制御装置

Info

Publication number: JP2004293471A
Application number: JP2003088765A
Authority: JP
Inventors: Toru Kitamura; 徹北村; Junichiro Ishimura; 潤一郎石村; Toshihiro Yamaki; 利宏八巻
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】エンジンの運転状態に応じて燃焼方式を切替可能な内燃機関において、燃焼方式の切り替え時に、ドライバビリティを維持つつポンピングロスを低減する。
【解決手段】圧縮着火燃焼と火花点火燃焼の２つの燃焼方式で運転可能な内燃機関において、前記内燃機関へ空気を取り込む吸気絞り弁と、前記内燃機関のトルク変化量を検出する検出手段と、前記内燃機関の運転状態を判断し燃焼方式を切り替える燃焼切替手段と、前記運転状態が火花点火燃焼領域にあるとき前記吸気絞り弁を第１の開度に設定し、前記運転状態が圧縮着火燃焼領域にあるとき前記吸気絞り弁を第２の開度に設定し、前記運転状態が火花点火燃焼領域と圧縮着火燃焼領域の中間である中間圧縮着火燃焼領域にあるとき前記吸気絞り弁を第１の開度と第２の開度の中間の開度に設定する、吸気絞り弁制御手段と、を備える内燃機関の制御装置を提供する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼の２つの燃焼方式を持つ内燃機関の制御装置に関し、より具体的にはかかる内燃機関における吸気絞り弁開度の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮着火式内燃機関は、圧縮比が高いため燃費が良く、また燃焼温度が低いのでＮＯｘ排出量が少ないという利点を有する。しかし、供給される混合気の空燃比の違いが着火時期に影響を与えるために、安定した燃焼が可能な燃焼領域（速度範囲、負荷範囲等）が狭く、この範囲以外では例えば低負荷では失火しやすく、高負荷ではノッキングを起こしやすいという問題がある。これを防止するためには着火時期を制御する必要があるが、圧縮着火式内燃機関においては、燃焼時期を変化させるパラメータが乏しいことから、任意の時期に着火を発生させることは容易ではない。
【０００３】
このような問題を解決するものとして、ガソリンによる内燃機関において、一定の比較的安定した燃焼領域においては圧縮着火方式の燃焼を行う一方、混合気が着火しにくい始動時や低負荷時、またはノッキングを起こしてしまう高負荷時においては火花点火方式に切り替える技術が知られている（特許文献１参照）。この従来技術では、火花点火方式の運転時には通常の運転状態に応じた吸気絞り弁の開度制御を行い（つまり、吸入空気量により発生トルクを制御する）、圧縮着火燃焼方式の運転時には通気抵抗を低減させるために吸気絞り弁を全開相当である大開度に固定し、燃料噴射量によって発生トルクを制御するようにしている。しかし、吸気絞り弁の開度による吸入空気量の制御は応答遅れが大きいため、燃焼方式の切替時に吸気絞り弁開度を火花点火方式時の開度から大開度へと急変させると、他のパラメータを高精度に制御してもショックが生じてしまいドライバビリティが悪化する。そこで、上記従来技術では、燃焼方式の切替時には吸気絞り弁開度を徐々に変更するようにしていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２２０４５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、吸気絞り弁開度を徐々に変更するようにすると、変更の間、内燃機関は小さい吸気絞り弁開度で空気を吸入しなければならないので、ポンピングロスが増加し、燃費が悪化するという問題があった。
【０００６】
従って、圧縮着火燃焼と火花点火燃焼の２つの燃焼方式を備えエンジンの運転状態に応じて燃焼方式を切替可能な内燃機関において、燃焼方式の切り替え時に、ドライバビリティを維持つつポンピングロスを低減することができる内燃機関の制御装置が必要とされている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一形態（請求項１）は、圧縮着火燃焼と火花点火燃焼の２つの燃焼方式で運転可能な内燃機関において、前記内燃機関へ空気を取り込む吸気絞り弁と、前記内燃機関のトルク変化量を検出する検出手段と、前記内燃機関の運転状態を判断し燃焼方式を切り替える燃焼切替手段と、前記運転状態が火花点火燃焼領域にあるとき前記吸気絞り弁を第１の開度に設定し、前記運転状態が圧縮着火燃焼領域にあるとき前記吸気絞り弁を第２の開度に設定し、前記運転状態が火花点火燃焼領域と圧縮着火燃焼領域の中間である中間圧縮着火燃焼領域にあるとき前記吸気絞り弁を第１の開度と第２の開度の中間の開度に設定する、吸気絞り弁制御手段と、を備える内燃機関の制御装置である。
【０００８】
この形態によると、内燃機関の運転状態を火花点火燃焼方式と圧縮着火燃焼方式の間で移行する際に、運転状態が中間圧縮着火燃焼領域にあるときは、吸気絞り弁の開度を前記両燃焼方式について設定される開度の中間の開度に設定するので、燃焼方式の切替時のドライバビリティの悪化を低減することができる。運転状態がどの燃焼領域にあるかを判定するには、例えば、内燃機関のトルクと回転数を使用する。
【０００９】
本発明の別の形態（請求項２）では、前記吸気絞り弁制御手段は、前記検出手段により検出されたトルク変化量が予め定められた値より大きいとき、前記運転状態が前記中間圧縮着火燃焼領域にある場合でも、前記吸気絞り弁を第２の開度に設定する。
【００１０】
この形態によると、切替によるドライバビリティへの悪影響を考慮しなくて良いようなトルクの急変時には、吸気絞り弁開度を徐々にではなく直ちに大開度に設定するので、ポンピングロスが低下し燃費が向上する。
【００１１】
前記トルク変化量を検出する検出手段には、内燃機関の要求トルクの変化量を算出する方式、またはアクセルペダルの開度の変化量を検出する方式の何れかを使用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態である制御装置を備えた内燃機関の概略構成図である。
【００１４】
図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）１は、予混合圧縮着火（ＨｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓＣｈａｒｇｅＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎＩｇｎｉｔｉｏｎ）燃焼（以下「ＨＣＣＩ燃焼」という）と火花点火（ＳｐａｒｋＩｇｎｉｔｉｏｎ）燃焼（以下「ＳＩ燃焼」という）の２つの燃焼方式で運転可能な複数の気筒を有するエンジンである。
【００１５】
エンジン１は、シリンダ１ａ及びピストン１ｂを備えた直列４気筒タイプのエンジン（図１には、一気筒のみを示す）であり、ピストンとシリンダヘッドの間には燃焼室１ｃが形成されている。燃焼室１ｃには点火プラグ１８が取り付けられている。エンジン１の吸気管２には各気筒毎に燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は燃料供給ポンプ（図示せず）に接続されており、電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）５の制御の下で燃料を噴射する。燃料噴射弁６から燃料が噴射されると、エンジン１の各気筒の燃焼室１ｃに混合気が供給され、燃焼室１ｃ内で燃焼が行われ、排気管１４に排気が排出される。
【００１６】
エンジン１への燃料供給量は、ＥＣＵ５からの駆動信号により燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを制御することによって決定される。また、ＥＣＵ５からの駆動信号により点火プラグ１８が放電することによって、燃焼室内で混合気のＳＩ燃焼が行われる。
【００１７】
エンジン１の各気筒には、吸気・排気を行う吸気弁１７と排気弁１９とが備えられている。吸気弁１７と排気弁１９はリニア電磁弁であり、ＥＣＵ５からの駆動信号に応じて開度制御される。ＥＣＵ５は、各種センサにより検出されたエンジン回転数、吸気温、エンジン水温などに応じて吸気弁１７と排気弁１９の開閉タイミングを変化させて、運転条件に応じた最適なバルブタイミングを実現する。吸気弁１７と排気弁１９の制御により、内部排出ガス還流（ＥＧＲ）量を調節して燃焼温度を調節するとともに、排気中に含まれるＮＯｘ濃度を低下させることができる。
【００１８】
吸気管２の途中には吸気管内を流れる空気の流量を調節する吸気絞り弁（ＤＢＷ：ＤｒｉｖｅＢｙＷｉｒｅ）３が取り付けられ、開度θＴＨを制御するためのアクチュエータ（図示せず）に連結されている。アクチュエータはＥＣＵ５に電気的に接続されており、ＥＣＵ５からの信号によって吸気絞り弁開度θＴＨ、すなわち吸気量を変化させる。吸気管２の吸気絞り弁３より下流側には、吸気圧センサ８及び吸気温センサ９が取り付けられており、それぞれ吸気官内の圧力ＰＢ及び温度ＴＡを検出して、その信号をＥＣＵ５に送る。
【００１９】
エンジン１の本体には、水温センサ１０が取り付けられており、エンジンの冷却水温ＴＷを検出してその信号をＥＣＵ５に送る。またエンジンには回転数センサ１３も取り付けられており、エンジン回転数ＮＥを検出してその信号をＥＣＵ５に送る。
【００２０】
エンジンのクランクシャフト（図示せず）にはクランク角センサが取り付けられている。クランク角センサは、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＴＤＣ信号を出力する。ＴＤＣ信号は、各シリンダにおけるピストンの吸気行程開始時の上死点位置付近の所定タイミングで発生するパルス信号であり、クランクシャフトが１８０°回転する毎に１パルスが出力される。
【００２１】
さらに、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセル開度センサ２０も設けられており、アクセル開度を検出してその信号をＥＣＵ５に送る。
【００２２】
排気管１４を通過した排気は、排気浄化装置１５に流入する。排気浄化装置１５にはＮＯｘ吸着触媒（ＬＮＣ）等が備えられる。排気浄化装置１５の上流側には、排気の広範囲の空燃比に渡ってそれに比例したレベルの出力を生成する空燃比センサ（以下、「ＬＡＦセンサ」という）１６が設けられる。このセンサの出力は、ＥＣＵ５に送られる。
【００２３】
ＥＣＵ５は、各種制御プログラムを実行するＣＰＵ５ｂ、実行時に必要なプログラムおよびデータを一時記憶して演算作業領域を提供するＲＡＭやプログラムおよびデータを格納するＲＯＭからなるメモリ５ｃ、各種センサからの入力信号を処理する入力インターフェース５ａ、及び各部に制御信号を送る出力インターフェース５ｄなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。上記の各センサの信号は、それぞれ入力インタフェース５ａでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵ５ｂに入力される。
【００２４】
ＥＣＵ５は、各センサの入力に基づいて、予め定められているマップを検索して要求トルクＰＭＥＣＭＤを算出する。要求トルクＰＭＥＣＭＤは、アクセルペダルストロークと車速により目標駆動力を演算し、これに、シフト位置やギヤ比、トルクコンバータ効率などを考慮して算出される。これについては、特開平１０−１９６４２４号公報などに記載されている。
【００２５】
続いて、要求トルクＰＭＥＣＭＤに対応した基本燃料噴射量を算出し、さらに燃料を噴射する時期を決定する。そして、燃料噴射弁６は、ＥＣＵ５からの制御信号に従って、燃料を噴射する。
【００２６】
またＥＣＵ５は、各センサの入力に基づいて、エンジン１の運転状態を判別する。そして、ＲＯＭに記憶された制御プログラム等に従って、点火プラグ８の点火の有無や点火時期、吸気絞り弁３の開度等を演算する。演算結果に応じた駆動信号は出力インタフェース５ｄを介して出力され、燃料噴射弁６、点火プラグ１８、吸気絞り弁３、吸気弁１７及び排気弁１９等を制御する。これによって、エンジン１の燃焼方式をＨＣＣＩ燃焼とＳＩ燃焼の間で切り替えることができる。
【００２７】
具体的には、ＥＣＵ５内のＲＯＭに格納されたマップを参照して、エンジン１の回転数ＮＥ及び要求トルクＰＭＥＣＭＤを用いて、エンジン１の運転状態がＨＣＣＩ燃焼を行うべき領域（以下「ＨＣＣＩ燃焼領域」という）にあるか、または、ＳＩ燃料を行うべき領域（以下「ＳＩ燃焼領域」という）にあるかを判別する。このマップの例を図５に示す。基本的には、エンジン回転数ＮＥが高く、要求トルクが高い領域をＨＣＣＩ燃焼領域（図５中の「２」）とし、低温始動時や低負荷運転時、及び高負荷運転時をＳＩ燃焼領域（図５中の「０」）としている。さらに、本実施形態においては、ＨＣＣＩ燃焼領域とＳＩ燃焼領域の中間に第３の領域が設定されており、この部分を中間ＨＣＣＩ燃焼領域（図５中の「１」）と呼ぶことにする。
【００２８】
続いて、本発明によるＳＩ燃焼とＨＣＣＩ燃焼の切り替え制御、及びこれに伴う吸気弁開度の制御について説明する。
【００２９】
図２及び図３は、エンジンの運転状態に応じて、ＨＣＣＩ燃焼が可能か否かの判別を行う処理のフローチャートである。
【００３０】
まず、エンジンが始動モードであるか否かを判定する（Ｓ３０）。始動モードでない場合は、エンジン始動から所定時間が経過しているか否かを判定する（Ｓ３２）。所定時間経過していれば、吸気温ＴＡが所定の範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ３４）。所定範囲内にあれば、さらにエンジン水温ＴＷが所定の範囲内にあるか否を判定する（Ｓ３６）。
【００３１】
ステップＳ３０でエンジンが始動モードである場合、またはステップＳ３２〜Ｓ３６で判定がＮＯである場合は、図３のＡに進み、ステップＳ４８でＨＣＣＩ運転条件パラメータＨＣＣＩＣＮＤを０にセットする。このフラグは、「０」であるときはＳＩ燃焼を、「２」であるときはＨＣＣＩ燃焼を、「１」であるときは中間ＨＣＣＩ燃焼を実行することを示すフラグである。
【００３２】
ステップＳ３６で判定がＹＥＳであると、さらにエンジンがアイドル運転中であるかを判定する（Ｓ３８）。アイドル運転中である場合は、図３のＣに進み、ＨＣＣＩ運転条件パラメータＨＣＣＩＣＮＤを０にセットする（Ｓ６４）。
【００３３】
ステップＳ３８で判定がＮＯであると、エンジン回転数ＮＥがＮＥＨＣＣＩＬ≦ＮＥ≦ＮＥＨＣＣＩＨの範囲にあるか否かを判定する（Ｓ４０）。これは、エンジンの運転状態が、図５に示すＨＣＣＩ燃焼を実行する領域（すなわち、ＨＣＣＩ燃焼領域（図中の「２」）及び中間ＨＣＣＩ燃焼領域（図中の「１」））の横軸に入っているか否かを判定するものである。
【００３４】
ＮＥが上記範囲内にある場合は、エンジン回転数ＮＥに応じて、図５の区画線ａ及びｄ、つまり、要求トルクＰＭＥＣＭＤがＨＣＣＩ燃焼領域「１」及び「２」の範囲内にあるかを画定するための、ＰＭＥＣＭＤの下限値ＰＭＣＩＬ及び上限値ＰＭＣＩＨを求めるテーブル検索をＳ４２及びＳ４４で実行する。そして、要求トルクＰＭＥＣＭＤがこの上下限値内にあるかを判定する（Ｓ４６）。ＰＭＥＣＭＤが上下限値内にない場合は、図３のＡに進み、ステップＳ４８でＨＣＣＩ運転条件パラメータＨＣＣＩＣＮＤを０にセットして、ＳＩ燃焼を実行することになる。Ｓ４６で、ＰＭＥＣＭＤが上下限値内にある場合は、図３のＢに進む。
【００３５】
続いて、ステップＳ５０以下で、エンジンの運転状態が図５に示す中間ＨＣＣＩ燃焼領域（図中の「１」）またはＨＣＣＩ燃焼領域（図中の「２」）のどちらにあるかを判定する。まず、エンジン回転数ＮＥが、ＮＥＨＣＣＩ２Ｌ≦ＮＥ≦ＮＥＨＣＣＩ２Ｈの範囲にあるか否かを判定する（Ｓ５０）。これは、エンジンの運転状態が、図５に示すＨＣＣＩ燃焼領域（図中の「２」）の横軸に入っているか否かを判定するものである。エンジン回転数ＮＥが上記範囲内にある場合は、エンジン回転数ＮＥに応じて、図５の区画線ｂ及びｃ、つまり、要求トルクＰＭＥＣＭＤがＨＣＣＩ燃焼領域「２」の範囲内にあるかまたは中間ＨＣＣＩ燃焼領域「１」の範囲内にあるかを画定するための、ＰＭＥＣＭＤの下限値ＰＭＣＩ２Ｌ及び上限値ＰＭＣＩ２Ｈを求めるテーブル検索をＳ５２及びＳ５４で実行する。そして、要求トルクＰＭＥＣＭＤがこの上下限値内にあるかを判定する（Ｓ５６）。ＰＭＥＣＭＤが上下限値内にある場合は、ディレータイマＴＨＣＣＩ２ＤＬＹに所定値ＴＭＨＣＣＩ２をセットする（Ｓ５８）。このタイマは、バックグラウンドの処理により時間の経過とともに値が減少するダウンカウントタイマである。続いてＨＣＣＩ運転条件パラメータＨＣＣＩＣＮＤを２にセットする（Ｓ５９）。
【００３６】
ステップＳ５０またはＳ５６において判定がＮＯであるとき、すなわち、エンジンの運転状態が図５の中間ＨＣＣＩ燃焼領域にある場合は、ステップＳ６０に進む。ここで、アクセルペダル開度の前回値と今回値の差であるΔＡＰの絶対値が所定値ＴＨＴＲより大きいか否かを判定する。アクセルペダルＡＰが大きく踏み込まれたかまたは戻されたときのようにトルク変化量が大きい場合は、中間ＨＣＣＩ燃焼領域を経由することなくＨＣＣＩ燃焼領域に移行してもドライバビリティが悪化しない。そこで、かかる場合には直ちにＨＣＣＩ燃焼を実行するためにＳ６０の判定が行われるのである。Ｓ６０の判定がＹＥＳの場合は、Ｓ５８に進む。Ｓ６０の判定がＮＯの場合は、ディレータイマＴＨＣＣＩ２ＤＬＹの値が０以下になっているか否かを判定する（Ｓ６１）。判定がＮＯの場合はＳ５９に進み、ＨＣＣＩＣＮＤを２にセットする。判定がＹＥＳの場合はＳ６２に進み、ＨＣＣＩＣＮＤを１にセットして（Ｓ６２）、中間ＨＣＣＩ燃焼に移行する。
【００３７】
以上のようにして設定されたＨＣＣＩＣＮＤの値に応じて、ＥＣＵ５が火花点火の有無、火花点火時期、開弁制御、及び図４で説明する吸気絞り弁の開度制御等を行うことによって、エンジン１はＳＩ燃焼、ＨＣＣＩ燃焼および中間ＨＣＣＩ燃焼を切り替えて運転される。
【００３８】
なお、Ｓ６０では、アクセルペダル開度の差ΔＡＰの代わりに、要求トルクＰＭＥＣＭＤの前回値と今回値の差を使用して判定を行っても良い。
【００３９】
図４は、図２及び図３で説明したＨＣＣＩ運転条件判定処理において決定されたＨＣＣＩＣＮＤに応じて吸気絞り弁の開度制御処理を行うフローチャートである。この処理は、ＨＣＣＩ運転条件判定処理と並列に適当なタイミングで実行される。
【００４０】
ステップ７０及び８０で、ＨＣＣＩＣＮＤの値を判定する。ＨＣＣＩＣＮＤ＝０、つまりエンジン１の運転状態がＳＩ燃焼領域にある場合は、ステップＳ７０からＳ７２に進み、目標エンジントルクＰＭＥＣＭＤ及びエンジン回転数ＮＥによりマップ検索を行い、目標吸気絞り弁開度ＴＨＳＩを求める。続いて、現在の吸気絞り弁開度θＴＨから、予め決められた量ＤＳＩだけ減じた値をθＴＨに代入し（Ｓ７４）、このθＴＨがＳ７２で求めた目標吸気絞り弁開度ＴＨＳＩ以下になったか否かを判定する（Ｓ７６）。初回はＴＨＳＩに達していないのでＮＯとなり、再びＳ７０〜Ｓ７４と進む。これを繰り返してＤＳＩだけ吸気絞り弁開度θＴＨを減少させていき、目標吸気絞り弁開度ＴＨＳＩ以下になると、ステップＳ７６でＹＥＳと判定され、これ以降は吸気絞り弁開度をＴＨＳＩにホールドする（Ｓ７８）。
【００４１】
以上の一連の処理は、開度θＴＨを目標吸気絞り弁開度ＴＨＳＩへと徐々に減少させていくために行われる。
【００４２】
次に、エンジン１の運転状態がＳＩ燃焼領域から中間ＨＣＣＩ燃焼領域に移行した場合について説明する。ＨＣＣＩ運転条件判定処理においてＨＣＣＩＣＭＤ＝１と設定された場合、つまりエンジン１の運転状態が中間ＨＣＣＩ燃焼領域にある合は、ステップＳ８０からＳ８２に進み、要求トルクＰＭＥＣＭＤ及びエンジン回転数ＮＥによりマップ検索を行い、目標吸気絞り弁開度ＴＨＣＩ２を求める。続いて、ＨＣＣＩ運転条件判定処理の直前のルーチンでＨＣＣＩＣＮＤの値が０（ＳＩ燃焼領域）から１（中間ＨＣＣＩ燃焼領域）へ移行したことを「１」で表すフラグＦ＿ＳＩＣＩが「０」であるかを判定する（Ｓ８４）。初回はフラグは０なのでＹＥＳと判定され、次に、ＨＣＣＩＣＮＤの前回値と今回値を比較して、ＨＣＣＩＣＮＤの値が直前のルーチンで０から１に変わったか否かを判定する（Ｓ８６）。ＹＥＳの場合は、前述のＦ＿ＳＩＣＩに１をセットする（Ｓ８８）。
【００４３】
そして、現在の吸気絞り弁開度θＴＨに予め定められた量ＤＳＩＣＩを加算してθＴＨに代入し（Ｓ９０）、このθＴＨが目標吸気絞り弁開度ＴＨＣＩ２以上になったか否かを判定する（Ｓ９２）。初回はＴＨＣＩ２に達していないのでＮＯとなり、再びＳ８０〜８４と進む。今回はＦ＿ＳＩＣＩ＝１であるので、ステップＳ８４から直接ステップ９０に進み、以降同様の処理を繰り返して吸気絞り弁開度θＴＨを増加させていく。目標吸気絞り弁開度θＴＨがＴＨＣＩ２に達すると、ステップＳ９２でＹＥＳと判定され、これ以降は吸気絞り弁開度がＴＨＣＩ２にホールドされる（Ｓ９４）。そして、移行フラグＦ＿ＳＩＣＩが０にリセットされる（Ｓ９６）。
【００４４】
Ｓ９６でＦ＿ＳＩＣＩがリセットされることで、次回以降はＳ８４でＹＥＳと判定され、Ｓ８６でＮＯと判定されるので、Ｓ９８に進むようになる。続いて、ＨＣＣＩ運転条件判定処理の直前のルーチンでＨＣＣＩＣＮＤの値が２（ＨＣＣＩ燃焼領域）から１（中間ＨＣＣＩ燃焼領域）へ移行したことを「１」で表すフラグＦ＿ＣＩＳＩが「０」であるかを判定する（Ｓ９８）。初回はフラグは０なのでＹＥＳと判定され、次に、ＨＣＣＩＣＮＤの前回値と今回値を比較して、ＨＣＣＩＣＮＤの値が直前のルーチンで２から１に変わったか否かを判定する（Ｓ１００）。中間ＨＣＣＩ燃焼を継続している場合はＮＯと判定され、Ｓ１１２でやはり吸気絞り弁開度がＴＨＣＩ２にホールドされる。
【００４５】
続いて、ＨＣＣＩ燃焼領域から中間ＨＣＣＩ燃焼領域に移行した場合について説明する。Ｓ８０からＳ９８までは上述の通りである。そしてＳ９８でＦ＿ＣＩＳＩが０か否かを判定する。初回は０であるので、続いてＨＣＣＩＣＮＤの値が直前のルーチンで２から１に変わったか否かを判定する。移行した直後はＹＥＳと判定されるので、Ｓ１０２でフラグＦ＿ＣＩＳＩに１をセットする。そして、現在の吸気絞り弁開度θＴＨから予め定められた値ＤＣＩＳＩだけ減じた値をθＴＨに代入し（Ｓ１０４）、このθＴＨがＳ８２で求めた目標吸気絞り弁開度ＴＨＣＩ２以下になったか否かを判定する（Ｓ１０６）。初回はＴＨＣＩ２に達していないのでＮＯとなり、再びＳ８０〜Ｓ１０６の処理を繰り返す。θＴＨが目標吸気絞り弁開度ＴＨＣＩ２以下になると、ステップＳ１０６でＹＥＳと判定され、これ以降は吸気絞り弁開度がＴＨＣＩ２にホールドされる（Ｓ１０８）。そして、移行フラグＦ＿ＣＩＳＩが０にリセットされる（Ｓ１１０）。Ｓ１００でＦ＿ＣＩＳＩがリセットされることで、次回以降はＳ１００でＮＯと判定されるので、Ｓ１１２で値が吸気絞り弁開度がＴＨＣＩ２にホールドされる。
【００４６】
ＨＣＣＩＣＭＤ＝２、つまりエンジン１の運転状態がＨＣＣＩ燃焼領域にある場合は、ステップＳ８０からＳ１１４に進み、要求トルクＰＭＥＣＭＤ及びエンジン回転数ＮＥによりマップ検索を行い、目標吸気絞り弁開度ＴＨＣＩを求める。このＴＨＣＩは、例えば吸気絞り弁がほぼ全開となる値である。そして、吸気絞り弁開度θＴＨをＴＨＣＩにセットし（Ｓ１１６）、移行フラグＦ＿ＣＩＳＩが０にリセットされる（Ｓ１１８）。このように、エンジン１の運転状態がＨＣＣＩ燃焼領域にある場合は、吸気絞り弁を全開とする方が燃費が向上するので、ＨＣＣＩ中間領域から移行してきた場合でも、徐々に増大させる代わりにすぐにほぼ全開にするのである。
【００４７】
以上説明した図４の吸気絞り弁制御の結果、吸気絞り弁開度θＴＨがどのように変化するかを図６及び図７を参照して説明する。
【００４８】
図６は、運転状態がＳＩ燃焼領域、中間ＨＣＣＩ燃焼領域、ＨＣＣＩ燃焼領域と変化したときの吸気絞り弁開度θＴＨの変化を示すチャートである。図示のように、時刻ｔ１でＨＣＣＩＣＮＤが０から１に変わり、ＳＩ燃焼領域から中間ＨＣＣＩ燃焼領域に移行すると、吸気絞り弁開度θＴＨは目標開度ＴＨＣＩ２に向かって徐々に（ＤＳＩＣＩずつ）増加される。そして、吸気絞り弁開度θＴＨがＴＨＣＩ２に達すると、エンジンの運転状態が中間ＨＣＣＩ燃焼領域にある間は、その値にホールドされる。
【００４９】
時刻ｔ２でアクセルペダル開度の差分ΔＡＰが所定値ＴＨＴＲを上回ったときは、エンジンの運転状態が中間ＨＣＣＩ領域にあるときであっても図３のステップＳ６０でＹＥＳと判定されるので、Ｓ５９でＨＣＣＩＣＮＤが２にセットされ、吸気絞り弁開度θＴＨは図４のステップＳ１１６で直ちに目標開度ＴＨＣＩに設定される。そして、ΔＡＰが所定値ＴＨＴＲを上回っている間（図６の時刻ｔ２〜ｔ３）は、開度ＴＨＣＩのままになる。時刻ｔ３で、ΔＡＰが所定値ＴＨＴＲ以下になったとすると、図３のステップＳ６０でＮＯと判定されることになる。しかし、ステップＳ５８でセットされたディレーカウンタＴＨＣＣＩ２ＤＬＹが０に達するまでの間（つまり、ＴＭＨＣＣＩ２に相当する時間の間。図６の時刻ｔ３〜ｔ４に相当）は、Ｓ６１でＮＯと判定され、ＨＣＣＩＣＮＤに２がセットされるので、開度はＴＨＣＩのままとされる。これによって、アクセルペダル開度の差分ΔＡＰが所定値ＴＨＴＲを上回った期間が短期間の場合でも、一定の時間は吸気絞り弁開度θＴＨが大の状態が続くことになる。時刻ｔ４でディレーカウンタＴＨＣＣＩ２ＤＬＹが０になると、Ｓ６１の判定でＹＥＳと判定され、ＨＣＣＩＣＮＤに１がセットされる。この場合、図４のＳ１００の判定でＹＥＳに進むことになり、Ｓ１０４によって吸気絞り弁開度θＴＨがＤＣＩＳＩずつ徐々に減少される。そして吸気絞り弁開度θＴＨがＴＨＣＩ２に等しくなるまで減少すると、それ以降は再びＴＨＣＩ２にホールドされる。
【００５０】
時刻ｔ５でＨＣＣＩＣＮＤが１から２に変わり、中間ＨＣＣＩ燃焼領域からＨＣＣＩ領域に移行すると、吸気絞り弁開度θＴＨは目標開度ＴＨＣＩに設定される。以降、エンジンがＨＣＣＩ燃焼領域にある限り、吸気絞り弁開度はＨＣＣＩ燃焼用の大開度の状態に保たれ、ＨＣＣＩ燃焼が実行される。
【００５１】
このように、ＳＩ燃焼から中間ＨＣＣＩ燃焼に切り替える際には、吸気絞り弁開度θＴＨを中間ＨＣＣＩ燃焼用の開度まで徐々に増加させるので、これとともに燃料供給量を適切に制御することにより、中間ＨＣＣＩ燃焼時の出力を徐々に上昇させることができ、このときのトルクの変動幅を小さく抑制することができる。
【００５２】
図７は、運転状態がＨＣＣＩ燃焼領域、中間ＨＣＣＩ燃焼領域、ＳＩ燃焼領域と変化したときの吸気絞り弁開度θＴＨの変化を示すチャートである。図示のように、時刻ｔ６でＨＣＣＩＣＮＤが２から１に変わり、ＨＣＣＩ燃焼領域から中間ＨＣＣＩ燃焼領域に移行すると、吸気絞り弁開度θＴＨは目標開度ＴＨＣＩ２に向かって徐々に（ＤＣＩＳＩずつ）減少され、ＴＨＣＩ２に達すると、中間ＨＣＣＩ燃焼領域にある間は、その値にホールドされる。時刻ｔ７でＨＣＣＩＣＮＤが１から０に変わり、中間ＨＣＣＩ燃焼領域からＳＩ燃焼領域に移行すると目標開度ＴＨＳＩに向かって徐々に（ＤＳＩずつ）減少され、ＴＨＳＩに達すると、ＳＩ燃焼領域にある間はその値にホールドされる。このように、中間ＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に切り替える際には、吸気絞り弁開度θＴＨをＳＩ燃焼用の通常開度まで漸減させるので、これとともに燃料供給量を適切に制御することにより、トルクの変動幅を小さく抑制することができる。
【００５３】
なお、図６及び図７においては、便宜上吸気絞り弁開度θＴＨの目標値（ＴＨＳＩ等）が同一運転状態においては一定であるように示しているが、図５において説明したように各運転状態における開度θＴＨの目標値は要求トルク及びエンジン回転数によってマップ検索されるので、変動することもあることに注意されたい。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では直列４気筒エンジンについて説明したが、気筒数の異なるエンジンにも本発明を適用できる。また、本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンの制御にも適用できる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、圧縮着火燃焼と火花点火燃焼の２つの燃焼方式で運転可能な内燃機関に置いて、燃焼方式の切替に伴い吸気絞り弁の開度を変更するときに、この開度の急変によるトルク差がドライバビリティに影響を与えないようなトルク変化量の大きい運転状態においては、吸気絞り弁を略全開にして圧縮着火燃焼を行うので、ポンピングロスが軽減され燃費が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による制御装置を適用する燃焼方式切替可能な内燃機関の模式図である。
【図２】ＳＩ／ＨＣＣＩ燃焼の切替の判定を行うフローチャートである。
【図３】図２に続くフローチャートである。
【図４】吸気絞り弁の開度制御を行うフローチャートである。
【図５】ＳＩ／ＨＣＣＩ燃焼の切替判定を行うためのマップの一例である。
【図６】本発明を適用したときの、ＳＩ燃焼領域からＨＣＣＩ燃焼領域に移行した際の吸気絞り弁開度の変化を示したチャートである。
【図７】本発明を適用したときの、ＨＣＣＩ燃焼領域からＳＩ燃焼領域に移行した際の吸気絞り弁開度の変化を示したチャートである。
【符号の説明】
１内燃機関（エンジン）
２吸気管
３吸気絞り弁
５電子制御装置（ＥＣＵ）
６燃料噴射弁
１７吸気弁
１８点火プラグ
１９排気弁
２０アクセルペダル

Claims

圧縮着火燃焼と火花点火燃焼の２つの燃焼方式で運転可能な内燃機関において、
前記内燃機関へ空気を取り込む吸気絞り弁と、
前記内燃機関のトルク変化量を検出する検出手段と、
前記内燃機関の運転状態を判断し燃焼方式を切り替える燃焼切替手段と、
前記運転状態が火花点火燃焼領域にあるとき、前記吸気絞り弁を第１の開度に設定し、
前記運転状態が圧縮着火燃焼領域にあるとき、前記吸気絞り弁を第２の開度に設定し、
前記運転状態が火花点火燃焼領域と圧縮着火燃焼領域の中間である中間圧縮着火燃焼領域にあるとき、前記吸気絞り弁を第１の開度と第２の開度の中間の開度に設定する、吸気絞り弁制御手段と、
を備える内燃機関の制御装置。
圧縮着火燃焼と火花点火燃焼の２つの燃焼方式で運転可能な内燃機関において、
前記内燃機関へ空気を取り込む吸気絞り弁と、
前記内燃機関のトルク変化量を検出する検出手段と、
前記内燃機関の運転状態を判断し燃焼方式を切り替える燃焼切替手段と、
前記運転状態が火花点火燃焼領域にあるとき、前記吸気絞り弁を第１の開度に設定し、
前記運転状態が圧縮着火燃焼領域にあるとき、前記吸気絞り弁を第２の開度に設定し、
前記運転状態が火花点火燃焼領域と圧縮着火燃焼領域の中間である中間圧縮着火燃焼領域にあるとき、前記吸気絞り弁を第１の開度と第２の開度の中間の開度に設定する、吸気絞り弁制御手段と、を備え、
前記吸気絞り弁制御手段は、前記検出手段により検出されたトルク変化量が予め定められた値より大きいとき、前記運転状態が前記中間圧縮着火燃焼領域にある場合でも、前記吸気絞り弁を第２の開度に設定することを特徴とする、内燃機関の制御装置。