JP2008045520A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃焼モードを切り替える際に、各気筒における実際の燃焼状態を確認しながら、燃焼モードを円滑に切り替えることができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】 複数の気筒＃１〜＃４を有する内燃機関の制御装置１であって、内燃機関３の燃焼モードを第１燃焼モードと第２燃焼モードの間で気筒ごとに切り替えるための燃焼モード切替え手段４、２と、複数の気筒＃１〜＃４における燃焼状態を気筒ごとに検出する燃焼状態検出手段２１と、燃焼モードを第１燃焼モードから第２燃焼モードに切り替える際に、一部の気筒の燃焼モードを第２燃焼モードに切り替えるとともに、切替え後、検出された一部の気筒における燃焼状態に応じて、他の少なくとも１つの気筒の燃焼モードを第２燃焼モードに切り替えるか否かを決定する切替え決定手段２と、を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の気筒を有する内燃機関の制御装置に関する。

従来の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関は、直列４気筒のエンジンであり、ＥＧＲ装置および過給機を有している。また、この制御装置では、アイドル運転中、燃焼室に噴射された燃料の実際の着火時期を実着火時期として検出するとともに、燃焼が良好に行われているときに得られる着火時期を標準着火時期として設定する。そして、実着火時期と標準着火時期との差に基づいて、使用中の燃料の性状を判定する。制御装置は、判定した燃料の性状、および内燃機関の運転状態に応じて、内燃機関の燃焼モードを、予混合燃焼モードと通常燃焼モードとに切り替える。

また、この制御装置では、燃焼モードが切り替えられると、切替え後の燃焼モードに応じた着火時期や燃焼状態を得られるように、吸・排気弁の開弁および閉弁タイミングと、燃料の噴射時期および噴射量などを制御する。また、通常、燃焼モードの切替えの際には、切替え後の燃焼モードに応じて、ＥＧＲ量および過給圧が制御される。

しかし、気筒内に実際に吸入されるＥＧＲ量および吸入空気量が、それらの目標値に収束するまでに遅れが生じるため、燃焼モードの切替え直後、ＥＧＲ量および吸入空気量が安定するまでは、実際の着火時期が目標とする着火時期に対してずれるとともに、燃焼状態が不安定になりやすく、それらに起因して大きなノイズや振動、あるいはトルク変動などの不具合が発生しやすい。特に、予混合燃焼は、本来的に、着火時期が遅く、燃焼状態が不安定になりやすいため、予混合燃焼モードへの切替え時には、上記のような不具合が顕在化しやすい。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、燃焼モードを切り替える際に、各気筒における実際の燃焼状態を確認しながら、燃焼モードを円滑に切り替えることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。

特開２００５−１７１８１８号公報

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、複数の気筒（実施形態における（以下、本項において同じ）１番〜４番の気筒＃１〜＃４）を有する内燃機関の制御装置で１あって、内燃機関（エンジン３）の燃焼モードを第１燃焼モードと第２燃焼モードの間で気筒ごとに切り替えるための燃焼モード切替え手段（燃料噴射弁４、ＥＣＵ２）と、複数の気筒における燃焼状態を気筒ごとに検出する燃焼状態検出手段（筒内圧センサ２１）と、燃焼モード切替え手段により燃焼モードを第１燃焼モードから第２燃焼モードに切り替える際に、一部の気筒の燃焼モードを第２燃焼モードに切り替えるとともに、切替え後、燃焼状態検出手段により検出された一部の気筒における燃焼状態に応じて、他の少なくとも１つの気筒の燃焼モードを第２燃焼モードに切り替えるか否かを決定する切替え決定手段（ＥＣＵ２、図２のステップ８、１４、図３のステップ１９）と、を備えていることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の燃焼モードを、燃焼モード切替え手段によって第１燃焼モードから第２燃焼モードに切り替える際には、まず、切替え決定手段による決定によって、複数の気筒のうちの一部の気筒が第２燃焼モードに切り替えられる。その後、その一部の気筒における燃焼状態が燃焼状態検出手段によって検出されるとともに、検出された燃焼状態に応じ、他の少なくとも１つの気筒を第２燃焼モードに切り替えるか否かが決定される。

以上のように、第２燃焼モードへの切替えに際し、すべての気筒の燃焼モードを一度に切り替えるのではなく、先に切り替えた一部の気筒の燃焼状態を確認しながら、他の少なくとも１つの気筒の燃焼モードを段階的に切り替えることができる。

例えば、燃焼モードの切替えに伴い、一部の気筒の燃焼状態が不安定になったとしても、その燃焼状態が安定化したことを確認した上で、他の少なくとも１つの気筒の燃焼モードを段階的に切り替えることができる。その結果、着火時期のずれや燃焼の不安定化などの燃焼状態の悪化が、すべての気筒において同時に発生するのを確実に回避できるので、それに起因するノイズや振動、あるいはトルク変動などの不具合を抑制しながら、燃焼モードを円滑に切り替えることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置１において、燃焼状態検出手段は、燃焼状態として、気筒内の圧力の変化量（筒内圧変化量ＤＰ＃１〜ＤＰ＃４）を検出し、一部の気筒の燃焼モードを第２燃焼モードに切り替えた後、燃焼状態検出手段によって検出された一部の気筒内の圧力の変化量が所定値（しきい値ＤＰ＿ＣＭＤ２）よりも大きいときに、圧力の変化量を低減させるように一部の気筒の燃料の噴射時期（燃料噴射時期ＴＩＮＪ）を補正する噴射時期補正手段（ＥＣＵ２、図２のステップ１０、１５、図３のステップ２０、２５）をさらに備え、切替え決定手段は、検出された圧力の変化量が所定値以下のときに、他の少なくとも１つの気筒の燃焼モードを第２燃焼モードに切り替えるべきと決定することを特徴とする。

この構成によれば、第２燃焼モードに切り替えられた一部の気筒における圧力の変化量が、燃焼状態として検出され、検出された圧力の変化量が所定値以下のときに、他の少なくとも１つの気筒の燃焼モードが第２燃焼モードに切り替えられる。また、一部の気筒における圧力の変化量が所定値よりも大きいときには、噴射時期補正手段により、その気筒の燃料の噴射時期が、圧力の変化量が低減するように補正される。

この構成によれば、第２燃焼モードに切り替えた一部の気筒内の圧力の変化量が所定値よりも大きいときに、燃料の噴射時期を補正することにより圧力の変化量を低減させる。したがって、圧力の急激な増大に起因して発生するノイズや振動を確実に抑制することができる。その結果、他の少なくとも１つの気筒の燃焼モードをより早期に切り替えることができ、燃焼モードの切替えをより円滑に行うことができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置１において、第１燃焼モードは、パイロット噴射およびメイン噴射を順次、実行する通常燃焼モードであり、第２燃焼モードは、燃料と空気をあらかじめ混合し、燃焼させる予混合燃焼モードであることを特徴とする。

前述したように、予混合燃焼モードでは、燃焼状態が不安定になりやすい。この構成によれば、燃焼モードを、通常燃焼モードから、燃焼状態がもともと悪化しやすい予混合燃焼モードに切り替える際に、請求項１または２による切替え制御を行う。したがって、請求項１または２による前述した作用を効果的に得ることができ、特にノイズや振動を抑制しながら、予混合燃焼モードへの切替えを円滑に行うことができる。

請求項４に係る発明は、複数の気筒を有する内燃機関の制御装置１において、内燃機関の燃焼モードを第１燃焼モードと第２燃焼モードの間で気筒ごとに切り替えるための燃焼モード切替え手段（燃料噴射弁４、ＥＣＵ２）と、複数の気筒における燃焼状態（筒内圧変化量ＤＰ＃１〜ＤＰ＃４）を気筒ごとに検出する燃焼状態検出手段（筒内圧センサ２１）と、燃焼状態検出手段により検出された複数の気筒における燃焼状態に応じて、第２燃焼モードから第１燃焼モードへの切替えを気筒ごとに段階的に決定する切替え決定手段（ＥＣＵ２、図６のステップ３５、３９、４３、４７）と、を備えていることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の燃焼モードを、燃焼モード切替え手段によって第２燃焼モードから第１燃焼モードに切り替える際には、燃焼状態検出手段によって検出された気筒ごとの燃焼状態に応じ、切替え決定手段によって、第１燃焼モードへの切替えが気筒ごとに段階的に決定される。

したがって、第１燃焼モードに切り替える前に、第２燃焼モードで燃焼されている各気筒の実際の燃焼状態を確認し、複数の気筒のうち、例えば、燃焼状態が最も良くないものを優先して、第１燃焼モードに段階的に切り替えることができる。それにより、燃焼状態の悪化と、それに起因するノイズや振動などの不具合を抑制しながら、燃焼モードを円滑に切り替えることができる。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の内燃機関の制御装置１において、第１燃焼モードは、パイロット噴射およびメイン噴射を順次、実行する通常燃焼モードであり、第２燃焼モードは、燃料と空気をあらかじめ混合し、燃焼させる予混合燃焼モードであることを特徴とする。

この構成によれば、燃焼モードを、燃焼状態が悪化しやすい予混合燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際に、請求項４による切替え制御を行う。したがって、請求項４による前述した作用を効果的に得ることができ、特にノイズや振動を抑制しながら、通常燃焼モードへの切替えを円滑に行うことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態の内燃機関の制御装置１を、内燃機関（以下「エンジン」という）３とともに示している。エンジン３は、１番〜４番の気筒＃１〜＃４を有する直列４気筒のディーゼルエンジンであり、車両（図示せず）に搭載されている。

気筒＃１〜＃４にはそれぞれ、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４（燃焼モード切替え手段）が設けられている。また、各インジェクタ４の燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期ＴＩＮＪは、ＥＣＵ２からの噴射パルス信号ＳＩＮＪによって制御される。

また、気筒＃１〜＃４にはそれぞれ、筒内圧センサ２１（燃焼状態検出手段）が設けられている（１つのみ図示）。筒内圧センサ２１は、圧電素子で構成されたグロープラグ（図示せず）と一体型のものであり、気筒＃１〜＃４内の圧力の変化量（以下「筒内圧変化量」という）ＤＰ＃１〜ＤＰ＃４を表す検出信号を、ＥＣＵ２に出力する。

エンジン３のクランクシャフト（図示せず）には、マグネットロータが取り付けられており、このマグネットロータとＭＲＥピックアップ（いずれも図示せず）によって、クランク角センサ２２が構成されている。クランク角センサ２２は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、ピストン（図示せず）が吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号である。また、エンジン３には、気筒判別センサ（図示せず）が設けられており、この気筒判別センサは、気筒＃１〜＃４を判別するためのパルス信号を、気筒判別信号としてＥＣＵ２に出力する。

また、エンジン３の吸気管５には過給装置９が設けられている。過給装置９は、ターボチャージャ式の過給機１０と、これに連結されたベーンアクチュエータ１１を有している。過給機１０は、吸気管５のスロットル弁５ａよりも上流側に設けられた回転自在のコンプレッサブレード１０ａと、排気管６の途中に設けられたタービンブレード１０ｂおよび複数の回動自在の可変ベーン１０ｃ（２つのみ図示）と、これらのブレード１０ａ、１０ｂを一体に連結するシャフト１０ｄを有している。排気管６内の排ガスでタービンブレード１０ａが回転駆動されることによって、過給動作が行われる。ベーンアクチュエータ１１は、ＥＣＵ２からの制御信号で制御され、それにより、各可変ベーン１０ｃの開度が変化することによって、過給圧が制御される。

また、排気管６の過給機１０よりも下流側には、上流側から順に、酸化触媒１５およびＮＯｘ触媒１６が設けられている。酸化触媒１５は、排ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化し、排ガスを浄化する。また、ＮＯｘ触媒１６は、リーンな酸化雰囲気下において、排ガス中のＮＯｘを捕捉するとともに、捕捉したＮＯｘを、リッチな還元雰囲気下において還元する。

また、吸気管５の過給機１０よりも上流側には、エアフローセンサ２３が設けられている。このエアフローセンサ２３は、吸入空気量ＱＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ２４から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏込み量（以下「アクセルペダル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。

また、エンジン３には、ＥＧＲ管７ａおよびＥＧＲ制御弁７ｂを有するＥＧＲ装置７が設けられている。ＥＧＲ管７ａは、エンジン３の吸気管５および排気管６をつなぐように接続されており、このＥＧＲ管７ａを介して、エンジン３の排ガスの一部が、ＥＧＲガスとして吸気管５に還流し、気筒＃１〜＃４に流入する。これにより、エンジン３における燃焼温度が低下することによって、排ガス中のＮＯｘが低減される。

ＥＧＲ制御弁７ｂは、ＥＧＲ管７ａに設けられたバタフライ弁とこれを開閉駆動するＤＣモータ（いずれも図示せず）で構成されており、ＤＣモータに供給される電流をＥＣＵ２で制御し、その弁開度をリニアに制御することによって、ＥＧＲガスの量（以下「ＥＧＲ量」という）が制御される。ＥＧＲ弁７ａの開度（以下「ＥＧＲ弁開度」という）ＬＥは、ＥＧＲ弁開度センサ２５によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。

ＥＣＵ２は、本実施形態において、燃焼モード切替え手段、切替え決定手段および噴射時期補正手段を構成するものであり、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２１〜２５からの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、以下に述べる燃焼モードの切替え処理を含むエンジン３の制御を実行する。

図２および図３は、エンジン３の燃焼モードを通常燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替える予混合燃焼モード切替え処理を示している。この処理は所定の周期で実行される。通常燃焼モードにおいては、吸気行程中から圧縮行程中の任意の期間に燃料を噴射するパイロット噴射と、圧縮行程中に燃料を噴射するメイン噴射とを順次、実行することによって、通常燃焼が行われる。また、予混合燃焼モードにおいては、燃料と空気をあらかじめ混合して燃焼させる予混合燃焼が行われる。

まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、エンジン３が予混合燃焼領域にあるか否かを判別する。この判別は、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、図示しないマップを検索することによって、要求トルクＰＭＣＭＤを算出し、次に、算出した要求トルクＰＭＣＭＤとエンジン回転数ＮＥに応じ、図４に示す燃焼領域マップを検索することによって、行われる。

この燃焼領域マップでは、予混合燃焼領域は、例えばアイドル運転領域などの低負荷運転領域に設定されている。具体的には、予混合燃焼領域は、エンジン回転数ＮＥが概ね第１所定値ＮＥ１と第２所定値ＮＥ２（それぞれ例えば１５００、３０００ｒｐｍ）の間にあり、かつ要求トルクＰＭＣＭＤが所定値ＰＭＣＭＤ１以下の領域に設定されている。

上記ステップ１の答がＮＯで、エンジン３が予混合燃焼領域にないときには、予混合燃焼領域フラグＦ＿ＰＣＣＩを「０」にセットし（ステップ２６）、本処理を終了する。

一方、ステップ１の答がＹＥＳで、エンジン３が予混合燃焼領域にあるときには、予混合燃焼領域フラグＦ＿ＰＣＣＩを「１」にセットする（ステップ２）。次いで、ＥＧＲ弁開度ＬＥが予混合燃焼モード用の目標値ＬＥ＿ＣＭＤ２になるようにＥＧＲ制御弁７ｂを制御するとともに、吸入空気量ＱＡが予混合燃焼モード用の目標値ＱＡ＿ＣＭＤ２になるように過給圧を制御する（ステップ３）。これらの目標値ＬＥ＿ＣＭＤ２およびＱＡ＿ＣＭＤ２はそれぞれ、通常燃焼モード用の目標値ＬＥ＿ＣＭＤ１およびＱＡ＿ＣＭＤ１よりも小さな値に設定されている。

次に、ＥＧＲ弁開度ＬＥおよび吸入空気量ＱＡが、それぞれの目標値ＬＥ＿ＣＭＤ２およびＱＡ＿ＣＭＤ２にほぼ等しくなったか否かを判別する（ステップ４）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ４の答がＹＥＳのときには、予混合燃焼の実行が可能になったとして、まず、気筒＃１の燃焼モードを予混合燃焼モードに切り替え、予混合燃焼を実行する（ステップ５）。

具体的には、気筒＃１のパイロット噴射を停止するとともに、メイン噴射用の燃料噴射量ＱＩＮＪを、通常燃焼時よりも小さな所定値ＱＲＥＦに設定する。また、気筒＃１の燃料噴射時期ＴＩＮＪを、通常燃焼時よりも進角側に設定することによって、予混合燃焼が実行される。

次いで、気筒＃１の予混合燃焼実行フラグＦ＿ＰＣＣＩ＃１が「１」であるか否かを判別する（ステップ６）。この答がＮＯのときには、気筒＃１で予混合燃焼が実行されていることを表すために、予混合燃焼実行フラグＦ＿ＰＣＣＩ＃１を「１」にセットし（ステップ７）、気筒＃２〜＃４を通常燃焼モードに維持したまま、本処理を終了する。

一方、上記ステップ６の答がＹＥＳで、気筒＃１において予混合燃焼がすでに実行されているときには、気筒＃１の筒内圧変化量ＤＰ＃１が、予混合燃焼モードへの切替え時用の所定のしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ２（例えば０．５ＭＰａ／ｄｅｇ）以下であるか否かを判別する（ステップ８）。この答がＮＯのときには、予混合燃焼モードに切り替えた後、気筒＃１の燃焼状態がまだ安定していないとして、ステップ９に進む。

このステップ９では、気筒＃１における着火時期ＣＡＦＭが、目標時期ＣＡＦＭ＿ＣＭＤとほぼ一致している（例えばＣＡＦＭ＿ＣＭＤ±２°以内）か否かを判別する。着火時期ＣＡＦＭの検出は、例えば図５に示すようにして行われる。すなわち、クランク角度位置ＣＡＩＭでインジェクタ４への噴射パルス信号ＳＩＮＪが出力された後、筒内圧変化量ＤＰ＃１が所定のしきい値ＤＰＰを超えたときのクランク角度位置を、着火時期ＣＡＦＭとして検出する。なお、着火時期ＣＡＦＭの検出は、噴射パルス信号ＳＩＮＪの出力後、所定の角度範囲ＲＤＥＴ（例えば１０°）内において行われる。

上記ステップ９の答がＮＯで、筒内圧変化量ＤＰ＃１がしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ２よりも大きく、かつ目標時期ＣＡＦＭ＿ＣＭＤに対する着火時期ＣＡＦＭのずれが大きいときには、筒内圧変化量ＤＰ＃１を低減させるために、燃料噴射時期ＴＩＮＪを遅角側に補正し（ステップ１０）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ９の答がＹＥＳのときには、燃料噴射時期ＴＩＮＪを補正することなく、そのまま本処理を終了する。これは、以下の理由による。すなわち、ステップ９の答がＹＥＳで、筒内圧変化量ＤＰ＃１がしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ２よりも大きく、かつ着火時期ＣＡＦＭが目標時期ＣＡＦＭ＿ＣＭＤとほぼ一致しているときには、気筒＃１において筒内圧変化量ＤＰ＃１が増大している原因が、着火時期ＣＡＦＭのずれによるものではなく、前記ステップ３で制御されたＥＧＲ量および過給圧の少なくとも一方の供給遅れによるものと推定されるからである。

前記ステップ８の答がＹＥＳで、筒内圧変化量ＤＰ＃１がしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ２以下のときには、気筒＃１において予混合燃焼モードによる燃焼状態が安定しているとして、ステップ１１に進む。このステップ１１では、気筒＃２の燃焼モードを予混合燃焼モードに切り替え、前述した気筒＃１の場合と同様にして、気筒＃２において予混合燃焼を実行する。

次いで、前記ステップ６および７と同様、気筒＃２の予混合燃焼実行フラグＦ＿ＰＣＣＩ＃２が「１」であるか否かを判別し（ステップ１２）、この答がＮＯのときには、予混合燃焼実行フラグＦ＿ＰＣＣＩ＃２を「１」にセットし（ステップ１３）、本処理を終了する。

上記ステップ１２の答がＹＥＳで、気筒＃２において予混合燃焼がすでに実行されているときには、前記ステップ８および１０と同様、気筒＃２の筒内圧変化量ＤＰ＃２がしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ２以下であるか否かを判別し（ステップ１４）、この答がＮＯのときには、筒内圧変化量ＤＰ＃２を低減させるために、気筒＃２の燃料噴射時期ＴＩＮＪを遅角側に補正し（ステップ１５）、本処理を終了する。このように、上記ステップ１４の答がＮＯのときには、前記ステップ８がＮＯのときと異なり、前記ステップ３で制御されたＥＧＲ量および過給圧がすでに安定して供給されているとして、前記ステップ９のような着火時期ＣＡＦＭの判別は行わない。

上記ステップ１４の答がＹＥＳで、筒内圧変化量ＤＰ＃２がしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ２以下のときには、気筒＃３について、上記ステップ１１〜１５と同様の処理を行い（ステップ１６〜２０）、その後、気筒＃４について、同様のステップ２１〜２５を実行し、本処理を終了する。

以上のように、エンジン３の燃焼モードを通常燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替える際には、まず気筒＃１を予混合燃焼モードに切り替える（ステップ５）。そして、気筒＃１の筒内圧変化量ＤＰ＃１がしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ２以下になっていることを確認したとき（ステップ８：ＹＥＳ）に、気筒＃２の燃焼モードを予混合燃焼モードに切り替える（ステップ１１）。同様に、気筒＃３、＃４についても、直前に予混合燃焼モードに切り替えた気筒＃２、＃３の筒内圧変化量ＤＰ＃２、ＤＰ＃３がしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ２以下になっていることを確認したとき（ステップ１４、１９：ＹＥＳ）に、予混合燃焼モードに順に切り替える（ステップ１６、２１）。

このように、予混合燃焼モードへの切替えに際し、直前に切り替えた気筒の筒内圧変化量がしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ２以下になっていることを確認した上で、次の気筒を予混合燃焼モードに切り替えるので、目標時期ＣＡＦＭ＿ＣＭＤに対する着火時期ＣＡＦＭのずれや燃焼の不安定化などの燃焼状態の悪化が、すべての気筒＃１〜＃４において同時に発生するのを確実に回避できる。その結果、燃焼状態の悪化に起因するノイズや振動、あるいはトルク変動などの不具合を抑制しながら、通常燃焼モードから予混合燃焼モードへの切替えを円滑に行うことができる。

また、筒内圧変化量ＤＰ＃１〜ＤＰ＃４がしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ２よりも大きいとき（ステップ８、１４、１９、２４：ＮＯ）には、その低減のために、燃料噴射時期ＴＩＮＪを遅角側に補正する（ステップ１０、１５、２０、２５）ので、ノイズや振動を確実に抑制することができ、予混合燃焼モードへの切替えをより早期にかつ円滑に行うことができる。

図６は、燃焼モードを予混合燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える通常燃焼モード切替え処理を示している。この処理は所定の周期で実行される。本処理では、まず、ステップ３１において、予混合燃焼領域フラグＦ＿ＰＣＣＩが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、エンジン３が予混合燃焼領域にあるときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ３１の答がＮＯで、エンジン３が通常燃焼領域にあるときには、ＥＧＲ弁開度ＬＥが通常燃焼モード用の目標値ＬＥ＿ＣＭＤ１になるようにＥＧＲ制御弁７ｂを制御するとともに、吸入空気量ＱＡが通常燃焼モード用の目標値ＱＡ＿ＣＭＤ１になるように過給圧を制御する（ステップ３２）。

次に、予混合燃焼実行フラグＦ＿ＰＣＣＩ＃１〜Ｆ＿ＰＣＣＩ＃４がいずれも「０」であるか否かを判別する（ステップ３３）。この答がＮＯで、気筒＃１〜＃４のすべてについて通常燃焼モードへの切替えが完了していないときには、気筒＃１の予混合燃焼実行フラグＦ＿ＰＣＣＩ＃１が「０」であるか否かを判別する（ステップ３４）。この答がＮＯで、気筒＃１がまだ通常燃焼モードに切り替えられていないときには、筒内圧変化量ＤＰ＃１が、通常燃焼モードへの切替え時用の所定のしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ１（例えば０．５ＭＰａ／ｄｅｇ）以下であるか否かを判別する（ステップ３５）。

この答がＮＯのときには、上記ステップ３２においてＥＧＲ量および過給圧を制御した結果、気筒＃１での燃焼状態が不安定になるおそれがあるため、気筒＃１の燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期ＴＩＮＪを通常燃焼モード用の値に設定することなどによって、気筒＃１において通常燃焼を実行する（ステップ３６）。次いで、気筒＃１の予混合燃焼実行フラグＦ＿ＰＣＣＩ＃１を「０」にリセットし（ステップ３７）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ３５の答がＹＥＳのときには、気筒＃１における燃焼状態が安定しているとして、通常燃焼を実行することなく、ステップ３８に進む。また、前記ステップ３４の答がＹＥＳで、気筒＃１がすでに通常燃焼モードに切り替えられているときにも、ステップ３８に進む。

このステップ３８では、気筒＃２の予混合燃焼実行フラグＦ＿ＰＣＣＩ＃２が「０」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、気筒＃２がまだ通常燃焼モードに切り替えられていないときには、前記ステップ３５と同様、気筒＃２の筒内圧変化量ＤＰ＃２がしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ１以下であるか否かを判別する（ステップ３９）。この答がＮＯのときには、前記ステップ３６および３７と同様、気筒＃２において通常燃焼を実行する（ステップ４０）とともに、予混合燃焼実行フラグＦ＿ＰＣＣＩ＃２を「０」にリセットし（ステップ４１）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ３８または３９の答がＹＥＳのときには、気筒＃３の予混合燃焼実行フラグＦ＿ＰＣＣＩ＃３が「０」であるか否かを判別する（ステップ４２）とともに、筒内圧変化量ＤＰ＃３がしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ１以下であるか否かを判別する（ステップ４３）。これらの答がいずれもＮＯのときには、前記ステップ３６および３７と同様、気筒＃３において通常燃焼を実行する（ステップ４４）とともに、予混合燃焼実行フラグＦ＿ＰＣＣＩ＃３を「０」にリセットし（ステップ４５）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ４２または４３の答がＹＥＳのときには、気筒＃４について、前記ステップ３４〜３７と同様の処理を実行し（ステップ４６〜４９）、予混合燃焼実行フラグＦ＿ＰＣＣＩ＃４および筒内圧変化量ＤＰ＃４に応じ、気筒＃４において通常燃焼を実行するとともに、予混合燃焼実行フラグＦ＿ＰＣＣＩ＃４を「０」にリセットし、本処理を終了する。一方、上記ステップ４６の答がＹＥＳで、気筒＃４がすでに通常燃焼モードに切り替えられているとき、または上記ステップ４７の答がＹＥＳで、筒内圧変化量ＤＰ＃４がしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ１以下のときには、そのまま本処理を終了する。

以上のように、エンジン３の燃焼モードを予混合燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際には、気筒＃１〜＃４の燃焼モードを一度に切り替えるのではなく、気筒＃１〜＃４のうち、筒内圧変化量ＤＰ＃１〜ＤＰ＃４がしきい値ＤＰ＿ＣＭＤ１を上回ったことが確認された（ステップ３５、３９、４３、４７：ＹＥＳ）ものから順に、通常燃焼モードに段階的に切り替える（ステップ３６、４０、４４および４８）。

したがって、例えばアクセルペダルが大きく踏み込まれることなどによって、燃焼モードが通常燃焼モードに切り替えられる場合でも、燃焼状態の悪化と、それに起因するノイズや振動、あるいはトルク変動などの不具合を抑制しながら、予混合燃焼モードから通常燃焼モードへの切替えを円滑に行うことができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態は、燃焼モードを通常燃焼モードと予混合燃焼モードの間で切り替える例であるが、燃焼モードの種類がこれらに限られないことはもちろんである。また、実施形態では、気筒内の燃焼状態を表すパラメータとして、筒内圧変化量を用いているが、これに代えて、またはこれとともに、他の適当なパラメータを用いてもよく、例えば着火時期や筒内圧の最大値を用いることが可能である。

さらに、実施形態では、燃焼モードを、１気筒ごとに順次、切り替えているが、これには限定されない。例えば、複数の気筒（２気筒）ごとに切り替えてもよく、さらには、まず２気筒を切り替え、その後、残りの気筒を１気筒ずつ切り替えてもよく、あるいはその逆でもよいなど、様々な切替えパターンが可能である。また、本発明は、船外機のような船舶推進機用の内燃機関を含む、様々な産業用の内燃機関に適用することができる。その他、細部の構成を、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することが可能である。

本発明による制御装置およびエンジンなどを示す概略構成図である。 燃焼モードを通常燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替える処理を示すフローチャートである。 図２の処理の残りの部分を示すフローチャートである。 図２の処理で用いられる燃焼領域マップの一例である。 着火時期ＣＡＦＭの検出方法を説明するための図である。 燃焼モードを予混合燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（燃焼モード切替え手段、切替え決定手段、噴射時期補正手段）
３ 内燃機関
４ 燃料噴射弁（燃焼モード切替え手段）
２１ 筒内圧センサ（燃焼状態検出手段）
＃１〜＃４ １番〜４番の気筒（複数の気筒）
ＤＰ＃１〜ＤＰ＃４ 筒内圧変化量（圧力の変化量）
ＴＩＮＪ 燃料噴射時期（燃料の噴射時期）
ＤＰ＿ＣＭＤ２ しきい値（所定値）

Claims (5)

1. 複数の気筒を有する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の燃焼モードを第１燃焼モードと第２燃焼モードの間で前記気筒ごとに切り替えるための燃焼モード切替え手段と、
   前記複数の気筒における燃焼状態を前記気筒ごとに検出する燃焼状態検出手段と、
   前記燃焼モード切替え手段により燃焼モードを前記第１燃焼モードから前記第２燃焼モードに切り替える際に、一部の前記気筒の燃焼モードを前記第２燃焼モードに切り替えるとともに、当該切替え後、前記燃焼状態検出手段により検出された前記一部の気筒における燃焼状態に応じて、他の少なくとも１つの前記気筒の燃焼モードを前記第２燃焼モードに切り替えるか否かを決定する切替え決定手段と、
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記燃焼状態検出手段は、前記燃焼状態として、前記気筒内の圧力の変化量を検出し、
   前記一部の気筒の燃焼モードを前記第２燃焼モードに切り替えた後、前記燃焼状態検出手段によって検出された前記一部の気筒内の前記圧力の変化量が所定値よりも大きいときに、当該圧力の変化量を低減させるように当該一部の気筒の燃料の噴射時期を補正する噴射時期補正手段をさらに備え、
   前記切替え決定手段は、前記検出された圧力の変化量が前記所定値以下のときに、前記他の少なくとも１つの気筒の燃焼モードを前記第２燃焼モードに切り替えるべきと決定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。
3. 前記第１燃焼モードは、パイロット噴射およびメイン噴射を順次、実行する通常燃焼モードであり、前記第２燃焼モードは、燃料と空気をあらかじめ混合し、燃焼させる予混合燃焼モードであることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 複数の気筒を有する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の燃焼モードを第１燃焼モードと第２燃焼モードの間で前記気筒ごとに切り替えるための燃焼モード切替え手段と、
   前記複数の気筒における燃焼状態を前記気筒ごとに検出する燃焼状態検出手段と、
   当該燃焼状態検出手段により検出された前記複数の気筒における燃焼状態に応じて、前記第２燃焼モードから前記第１燃焼モードへの切替えを前記気筒ごとに段階的に決定する切替え決定手段と、
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 前記第１燃焼モードは、パイロット噴射およびメイン噴射を順次、実行する通常燃焼モードであり、前記第２燃焼モードは、燃料と空気をあらかじめ混合し、燃焼させる予混合燃焼モードである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。
   
   
   

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