JP2012225186A

JP2012225186A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2012225186A
Application number: JP2011091176A
Authority: JP
Inventors: Osamu Maeda; 修前田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2031-04-15
Also published as: JP5121965B2

Abstract

【課題】均質な混合気を形成することができる内燃機関の制御装置を得る。
【解決手段】内燃機関の筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記内燃機関の吸気バルブの開弁時期を可変調節する可変バルブタイミング機構と、前記内燃機関の筒内にスワール流動を形成させるよう吸気ポートの片方に設置されているスワール流動制御バルブと、前記内燃機関の吸気バルブを通過する吸気の流速を演算する吸気流速演算手段と、前記スワール流動制御バルブによってスワール流動が制御されており、且つ吸気バルブが開弁している間に燃料を噴射する場合において、吸気流動の偏流によって燃料噴射直後の燃料噴霧が流されて偏向する度合を、前記吸気流速に応じて推定する噴霧偏向度合推定手段と、推定された噴霧偏向度合に応じて、吸気バルブ開弁時期を遅角側に補正する吸気バルブ開弁時期補正手段とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、筒内噴射式内燃機関における均質燃焼モード制御時およびスワール流動制御時の内燃機関の制御装置に関するものである。

近年において、大気汚染や石油事情の変動などに伴い、内燃機関（以下「エンジン」と称す）の排気ガスおよび燃費の向上が強く要求されている。エンジンの排気ガスおよび燃費を向上する方法として、エンジンにおける混合気の燃焼状態を向上することが注目されている。

筒内噴射式火花点火エンジンにおける混合気の燃焼状態を向上するためには、点火時に形成される混合気の状態が重要な要素となることが知られている。そして、始動時や高負荷運転時の吸気行程で燃料を噴射して筒内全体に均質な混合気を形成して燃焼を行うよう制御する均質燃焼モード時においては、噴射される燃料を筒内全体に素早く拡散させ、且つ燃料の拡散と蒸発および空気との混合に対して十分な期間を設けるよう制御して均質な混合気を形成することが非常に重要となってくる。

燃料の拡散を向上し、良好な均質混合気を形成するためには、筒内に形成する空気流動の制御と燃料噴射の制御が特に重要な要素である。そして、筒内に形成する空気流動を強化するよう制御することや、形成される空気流動に対して適切な燃料噴射を行うよう制御する、もしくは燃料噴射に対して適切な空気流動を形成するよう制御することが必要となる。

例えば、エンジンの温度が所定値以下の均質燃焼モード制御時に、筒内の横渦の空気流動（以下「スワール流動」と称す）を強化するよう制御を行うと同時に、燃料の供給圧を増加させることで、噴射された燃料が微粒化して直ぐに推進力を失い、且つスワール流動による噴霧拡散により、筒内壁面に付着するのを低減しており、即ち空気流動強化による均質混合気形成の向上を図っている（例えば、特許文献１参照）。

また、ピストン挙動によるガス流動の強さと吸気バルブ近傍のガス流動の強さを比較し、強い方のガス流動がピークとなる（一番強くなる）タイミングが燃料噴射時期の中心となるよう燃料噴射時期を制御して燃料の拡散および蒸発を促進しており、形成された空気流動に対して適切な燃料噴射制御を行うことによる均質混合気形成の向上を図っている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−２９４２４６号公報特開２００７−３２７３４５号公報

一般的に、筒内にスワール流動を形成させる場合には、特許文献１のように片方の吸気バルブからの吸入空気を多くすることなどによって、吸気バルブを通過する空気流動（吸気流動）に偏流が生じる。

しかし、我々の研究の結果によると、吸気バルブが開弁している間の偏流が強く生じているタイミングにおいて燃料を噴射すると、偏流に流されて燃料噴霧の形状が筒内壁面へ向かうように偏向してしまい、その後多くの燃料は筒内に形成されたスワール流動によって筒内壁面近傍を周回することが判明した。即ち、筒内壁面近傍での燃料および混合気の拡散は高くなるものの、筒内中央への燃料および混合気の拡散が非常に低くなり、点火時における均質混合気の形成が悪化することがわかった。

従って、特許文献１では、スワール流動を強化し、且つ燃料微粒化に伴う燃料噴射後の推進力が低下するよう制御しているため、吸気流動の偏流に燃料噴霧が流されやすくなり、筒内壁面近傍での燃料の拡散が高くなるものの、筒内中央への燃料および混合気の拡散が非常に低くなり、均質混合気の形成が悪化する。

また、特許文献２では、燃料噴射時期の中心がガス流動の一番強くなるタイミングとなるよう制御しているため、スワール流動制御が行われた場合、吸気バルブを通過する空気流動に偏流が生じているタイミングにおいて燃料が噴射され、均質混合気の形成が悪化する。

ここで、スワール流動制御時における吸気流動の偏流によって燃料噴霧が偏向するような場合、吸気流動の偏流を弱める、即ちスワール流動を弱めるようスワール流動制御に補正を施すことや、吸気流動の偏流がある程度弱まったタイミングに燃料噴射するよう燃料噴射時期を遅角補正することや、吸気流動の偏流が生じる前、即ち吸気バルブが開弁する前において燃料を噴射させるよう吸気バルブ開弁時期を遅角補正することなどで、燃料噴射時の燃料噴霧の偏向を弱めることが可能となる。

しかし、スワール流動を低下させると、燃料および混合気の拡散速度が低下して良好な均質混合気が得られなくなり、また、燃料噴射時期を遅角化すると、燃料噴射から点火までの期間が短くなり良好な均質混合気が形成される前に点火してしまう問題がある。
そのため、吸気流動の偏流による噴霧形状偏向を抑制するためには、スワール流動を低下させることや、燃料噴射時期を遅角化させることよりも、吸気バルブ開弁時期を遅角補正して制御することが有効な手段である。

この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、均質燃焼モード制御時およびスワール流動制御時における吸気流動による燃料噴霧の偏向度合を吸気流速に応じて推定し、推定した噴霧偏向度合に応じて吸気バルブ開弁時期を補正することで、燃料噴霧を筒内全体に拡散できるよう燃料噴射時に燃料噴霧が偏向するのを抑制して、均質な混合気を形成す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する。

この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記内燃機関の吸気バルブの開弁時期を可変調節する可変バルブタイミング機構と、前記内燃機関の筒内にスワール流動を形成させるよう吸気ポートの片方に設置されているスワール流動制御バルブと、前記内燃機関の吸気バルブを通過する吸気の流速を演算する吸気流速演算手段と、前記スワール流動制御バルブによってスワール流動が制御されており、且つ吸気バルブが開弁している間に燃料を噴射する場合において、吸気流動の偏流によって燃料噴射直後の燃料噴霧が流されて偏向する度合を、前記吸気流速に応じて推定する噴霧偏向度合推定手段と、推定された噴霧偏向度合に応じて、吸気バルブ開弁時期を遅角側に補正する吸気バルブ開弁時期補正手段とを備える。

また、この発明に係る内燃機関の制御装置は、推定された噴霧偏向度合に応じて、吸気バルブ閉弁時期を進角側に補正する吸気バルブ閉弁時期補正手段と、前記燃料噴射弁から燃料が噴射される時期が予め設定された所定の時期よりも進角側であるかを判定する燃料噴射時期判定手段とを備える。

この発明に係る内燃機関の制御装置の効果は、均質燃焼モード制御時およびスワール流動制御時において、吸気バルブを通過する吸気流速に応じて燃料噴射中の燃料噴霧の偏向度合を推定して吸気バルブ開弁中に燃料が噴射される際の筒内壁面方向に流されて燃料噴霧形状が偏向する現象およびその度合を予め予測し、噴霧偏向度合に応じて吸気バルブ開弁時期を遅角補正して燃料噴霧形状の偏向を抑制することで、筒内全体に均等に噴霧を拡散させ、均質な混合気を形成することで、排ガス、燃費、およびドラビリを向上することができる。

また、噴霧偏向度合に応じて吸気バルブ閉弁時期を進角補正して吸気バルブ開弁時期の遅角化時の圧縮行程での空気および燃料の吹き戻しを抑制することで、吸気バルブ開弁時期遅角化による均質混合気形成の効果を最大限にすることができる。

また、燃料噴射時期が吸気行程初期である場合にのみ噴霧偏向度合に応じて吸気バルブ開弁時期を遅角補正することで、燃料噴射時期が吸気行程初期である場合にのみ顕著に発生する燃料噴霧形状の偏向を抑制することができ、吸気バルブ開弁時期補正制御精度を向上することができる。

本発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る制御装置により制御される内燃機関のシステム構成図である。スワール流動の強さを強弱に変化したときの燃料噴射直後の燃料噴霧形状を筒内上部から視た図である。スワール流動の強さを強弱に変化したときの燃料噴射直後の燃料噴霧形状を排気側から視た図である。スワール流動の強さを強弱に変化したときの燃料噴射から所定の時間経過した時の燃料噴霧形状を筒内上部から視た図である。本発明の実施の形態１に係るＥＣＵの吸気流速演算手段、噴霧偏向度合推定手段、吸気バルブ開弁時期補正手段、吸気バルブ閉弁時期補正手段の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１に係る制御装置で制御に用いる吸気流速と噴霧偏向度合の特性を示したマップである。本発明の実施の形態１に係る均質燃焼モード制御およびスワール流動が制御されたときの吸気バルブ開弁時期および吸気バルブ閉弁時期の補正を行う挙動を示すタイミングチャート図である。本発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。スワール流動の強さを強にして吸気行程の初期と中期で燃料を噴射した直後での燃料噴霧形状を筒内上部から視た図である。スワール流動の強さを強にして吸気行程の初期と中期で燃料を噴射した直後での燃料噴霧形状を排気側から視た図である。スワール流動の強さを強にして吸気行程の初期と中期で燃料を噴射してから所定の時間経過した時の燃料噴霧形状を筒内上部から視た図である。均質燃焼モード制御およびスワール流動制御時において、吸気流速とスワール比の関係を示す図である。本発明の実施の形態２に係るＥＣＵの吸気流速演算手段、噴霧偏向度合推定手段、吸気バルブ開弁時期補正手段、吸気バルブ閉弁時期補正手段、燃料噴射時期判定手段の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る均質燃焼モード制御およびスワール流動が制御されたときに、燃料噴射時期が所定のタイミングよりも進角側である場合にのみ吸気バルブ開弁時期および吸気バルブ閉弁時期の補正を行う挙動を示すタイミングチャート図である。

以下、本発明の内燃機関の制御装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。尚、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るエンジンは、均質燃焼モードで運転されており、燃料は吸気行程初期で噴射されている。均質燃焼モード運転時において、吸気バルブが開弁している間にスワール流動によって燃料噴霧が流されて起こる噴霧偏向の度合を予め推定し、噴霧偏り度合推定値に応じて吸気バルブの開弁時期を遅角補正する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。り、後述するエンジン制御用電子コントロールユニットに各手段が記憶されている。
図２は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置により制御される内燃機関のシステム構成図であり、一般的にエンジンには、複数のシリンダ２が設けられているが、図２では、そのうちの１つのシリンダ２について説明する。

エンジン１は、図２に示すように、筒状のシリンダ２が設けられている。シリンダ２の軸線方向に往復自在なピストン３が設けられており、ピストン３の頂面には成層燃焼モード時におけるシリンダ２の上部への成層混合気を形成のために皿状に窪んだキャビティ４が形成されている。これらシリンダ２とピストン３によって、燃料と空気との混合気が燃焼する燃焼室５が形成されている。
また、ピストン３の往復運動を回転運動に変換するクランク軸６が設けられており、クランク軸６の回転角度（クランク角）を検出するようなクランク角センサ７が設けられている。
また、シリンダ２には、エンジン１を冷却するための冷却水（図示せず）の温度に応じた電圧を出カする水温センサ８が設けられている。

シリンダ２内（以下「筒内」と称す）に空気を吸入する吸気マニホールド９と、燃焼室５内で混合気が燃焼して生成された排気ガスを排出する排気マニホールド１０とがシリンダ２に接続されている。
また、シリンダ２には、燃焼室５と吸気マニホールド９との間を開閉する吸気バルブ１１と、燃焼室５と排気マニホールド１０との間を開閉する排気バルブ１２とがそれぞれ２つ（図２では１つずつのみ図示）が取り付けられている。
適切な開弁時期および適切なリフト量で吸気バルブ１１および排気バルブ１２をそれぞれ制御するために、吸気バルブ１１および排気バルブ１２の上部それぞれに、吸気可変バルブ機構１３と排気可変バルブ機構１４が設置されている。

シリンダ２の頂部には、適切なタイミングで筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１５が取り付けられている。また、シリンダ２の頂部には、燃焼室５に形成された混合気に火花点火する点火プラグ１６が取り付けられており、点火プラグ１６に高電圧を供給する点火コイル１７が取り付けられている。

吸気マニホールド９には、２つあるうちの片方の吸気バルブ１１に通じる吸気マニホールド９の流路の少なくとも一部を閉塞するスワール流動制御バルブ１８が取り付けられている。
また、スワール流動制御バルブ１８には、バルブの開度に応じた電圧を出カするセンサが含まれている。ここで、スワール流動制御バルブ１８は、バルブの開度が小さくなれば、吸気マニホールド９の閉塞領域が拡大するよう取り付けられている。スワール流動制御バルブ１８の開度を小さくし、吸気マニホールド９における閉塞領域が拡大した場合、スワール流動制御バルブ１８が設置された方の吸気マニホールド９からシリンダ２へ流入する空気量が減少するため、シリンダ２には偏流が生じ、筒内にスワール流動が形成される。

吸気マニホールド９の上流側には、燃焼室５に吸入される空気を一時的に溜めるサージタンク１９が接続されており、サージタンク１９の上流側には、スロットルバルブ２０が配置されている。
また、スロットルバルブ２０の下流側には、ブースト圧に応じた電圧を出力するブースト圧センサ２１が配置されている。

排気マニホールド１０の下流側には、排気ガス中の有害物質を取り除く触媒装置２２が接続されており、触媒装置２２の下流側には、排気ガスを外部に排気するテールパイプ２３が接続されている。
また、排気マニホールド１０には、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ（図示せず）が配置されている。

エンジン制御用電子コントロールユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）２４は、演算処理をするＣＰＵ、プログラムや固定値データを記憶するＲＯＭ、格納されているデータを更新して順次書き換えられるＲＡＭ、およびＥＣＵ２４の電源が切られても格納されているデータを保持するバックアップＲＡＭを有するマイクロコンピュータ（図示せず）と、アクチュエータ駆動のための駆動回路（図示せず）と、各種信号の入出力を行うＩ／Ｏインターフェース（図示せず）とで構成されている。

ＥＣＵ２４のメモリには、吸気流速演算手段２５、噴霧偏向度合推定手段２６、吸気バルブ開弁時期補正手段２７、吸気バルブ閉弁時期補正手段２８に関わるプログラムがソフトウェアとして記憶されている。
また、ＥＣＵ２４には、水温センサ８、ブースト圧センサ２１、スワール流動制御バルブ１８からの電圧出力値がＡ／Ｄ変換されて入カされ、これらＡ／Ｄ変換された各出カ値は、それぞれ冷却水温ＴＷ、ブースト圧Ｐｂ、スワール流動制御バルブ開度ＳＣＶとして上記各手段での演算に用いられる。
また、ＥＣＵ２４には、クランク角センサ７の信号が割り込み入力されて、ＥＣＵ２４に内蔵されたタイマーとクランク角センサ７の信号とからエンジン回転数ＮＥが演算される。

吸気流速演算手段２５は、吸気バルブ１１が開弁する前のタイミングで演算され、スワール流動制御バルブ開度ＳＣＶ、吸入空気量Ｑａ、吸気バルブリフト量ＩＶＬ、および基本吸気バルブ開弁時期ＩＶＯ_ｂに基づいて、スワール流動制御バルブが設置されていない方の吸気マニホールド９から吸気バルブ１１を通過して筒内に吸入される流速（バルブ通過流速）を表す吸気流速Ｖ_Ｖが推定演算される。

噴霧偏向度合推定手段２６は、吸気バルブ１１が開弁する前のタイミングで演算され、吸気流速Ｖ_Ｖに応じて予め設定されて一意に決定する噴霧偏向度合Ｄ_Ｓの特性を用いて噴霧偏向度合Ｄ_Ｓが演算される。

ここで、本実施の形態１における後述する吸気バルブ開弁時期補正手段２７を適用していない場合において、スワール流動制御時に噴射された燃料噴霧がどのように偏向して拡散するのかを、図３〜図５に示すスワール流動制御による燃料噴霧の偏向現象を用いて説明する。
図３は、スワール流動の強さを強（ｂ）弱（ａ）に変化したときの燃料噴射直後の燃料噴霧形状を筒内上部から視た図である。図４は、スワール流動の強さを強（ｂ）弱（ａ）に変化したときの燃料噴射直後の燃料噴霧形状を排気側から視た図である。図５は、スワール流動の強さを強（ｂ）弱（ａ）に変化したときの燃料噴射から所定の時間経過した時の燃料噴霧形状を筒内上部から視た図である。なお、図３〜図５において、（ａ）は、弱いスワール流動が形成される運転状態およびスワール流動制御である場合、（ｂ）は、強いスワール流動が形成される運転状態およびスワール流動制御である場合の燃料噴霧の形状を図示している。また、説明を簡略化するため、図３〜図５において図示している網掛け部分は、燃料噴霧の主な拡散位置および形状を現しているが、実際には網掛け部分以外にも若干の燃料噴霧は拡散している。

通常、均質燃焼モード時には吸気バルブ開弁直後（吸気行程初期）のタイミングで燃料が噴射される。図３（ａ）において、スワール流動が弱い場合（例えば、エンジン回転数および負荷が低いとき）には、吸気マニホールド９が閉塞されていない方の吸気バルブ１１を通過する流速は低いため、Ａのように、吸気バルブ開弁直後に筒内中央から噴射された燃料噴霧は偏流によって若干筒内中央から流される。よって、所定の時間経過後の図５（ａ）では、筒内中央から若干距離があるところにおいて燃料噴霧が拡散し、その後スワール流動により筒内円周を周回しながら筒内壁面への燃料噴霧および混合気の拡散が進む。

一方、図３（ｂ）のスワール流動が強い場合（例えば、エンジン回転数および負荷が高いとき）には、閉塞されていない方の吸気バルブ１１を通過する流速が高いため、Ｂのように、吸気バルブ開弁直後に筒内中央から噴射された燃料噴霧は強い偏流によって筒内中央から筒内壁面へと流される。よって、所定の時間経過後の図５（ｂ）では、筒内壁面近傍において多くの燃料噴霧が拡散するが、筒内中央への噴霧拡散が少なく、強いスワール流動によって筒内壁面近傍での燃料噴霧および混合気の拡散は素早くなるものの、筒内中央へは燃料噴霧および混合気の拡散が非常に弱くなる。

これら図３〜図５の現象に基づいて、吸気流速Ｖ_Ｖに応じた噴霧偏向度合Ｄ_Ｓの特性が予め記憶されている。

吸気バルブ開弁時期補正手段２７は、吸気バルブ１１が開弁する前のタイミングで、噴霧偏向度合Ｄ_Ｓに基づいて吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓが演算され、吸気バルブ基本開弁時期ＩＶＯ_ｂに対し吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓ分遅角側となるよう補正して吸気バルブ開弁時期ＩＶＯが演算される。

吸気バルブ閉弁時期補正手段２８は、吸気バルブ１１が開弁する前のタイミングで、噴霧偏向度合Ｄ_Ｓに基づいて吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓが演算され、吸気バルブ基本閉弁時期ＩＶＣ_ｂに対し吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓ分遅角側となるよう補正して吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣが演算される。

以下、上記構成の内燃機関の制御装置において、均質燃焼モード時のスワール流動制御中において、吸気流速Ｖ_Ｖを演算し、噴霧偏向度合Ｄ_Ｓを推定し、吸気バルブ開弁時期ＩＶＯおよび吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣを補正する動作について説明する。

まず、図６のフローチャートを参照しながら、吸気流速Ｖ_Ｖを演算し、噴霧偏向度合Ｄ_Ｓを推定し、吸気バルブ開弁時期ＩＶＯおよび吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣを補正する動作を説明する。なお、この動作は、ＥＣＵ２４において所定クランク角度毎に割り込んで実行される割り込みルーチン内のサブルーチンとして実行される。また、所定クランク角度毎に割り込んで実行される割り込みルーチン内のサブルーチンとして実行されるが、所定時間周期のメインルーチン内のサブルーチンとして実行されても良い。

まず、Ｓ１０１においてエンジン制御が均質燃焼モードであるかを判定する。均質燃焼モードは、例えばエンジンの始動時や高負荷運転時などに条件が成立するものである。

Ｓ１０１において均質燃焼モードが成立していないと判定された場合、Ｓ１０２で初期化処理が実行される。Ｓ１０２の初期化処理は、吸気流速Ｖ_Ｖ、噴霧偏向度合Ｄ_Ｓ、吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓ、吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓにそれぞれ０を入力する。さらに、式（１）、式（２）のように吸気バルブ開弁時期ＩＶＯに吸気バルブ基本開弁時期ＩＶＯ_ｂを、吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣに吸気バルブ基本閉弁時期ＩＶＣ_ｂを入力する。なお、吸気バルブ基本開弁時期ＩＶＯ_ｂおよび吸気バルブ基本閉弁時期ＩＶＣ_ｂは、式（３）、式（４）のようにエンジン回転数ＮＥとブースト圧Ｐｂで一意に決定する運転状態に応じて予め設定されているマップを参照して更新される。

ＩＶＯ＝ＩＶＯ_ｂ・・・（１）
ＩＶＣ＝ＩＶＣ_ｂ・・・（２）
ＩＶＯ_ｂ＝ｍａｐ（ＮＥ，Ｐｂ）・・・（３）
ＩＶＣ_ｂ＝ｍａｐ（ＮＥ，Ｐｂ）・・・（４）

Ｓ１０２の初期化処理が終了すると、サブルーチンを終了する。

Ｓ１０１において均質燃焼モードが成立していると判定された場合、Ｓ１０３でスワール流動制御条件が成立しているか否か判定される。スワール流動制御条件は、エンジン回転数ＮＥが予め設定された所定値以下であり、スロットル開度が予め設定された所定値以下であり、水温ＴＷが予め設定された所定値以下である場合に条件が成立するものである。

Ｓ１０３においてスワール流動制御条件が成立していないと判定された場合、Ｓ１０２で初期化処理が実行され、サブルーチンを終了する。

Ｓ１０３においてスワール流動制御条件が成立していると判定された場合、Ｓ１０４において、吸気バルブ補正量演算タイミングであるかを判定する。吸気バルブ補正量演算タイミングは、所定気筒における吸気バルブ開弁前のタイミングとして予め設定されている。

Ｓ１０４において吸気バルブ補正量演算タイミングが成立していないと判定された場合、サブルーチンを終了する。
Ｓ１０４において吸気バルブ補正量演算タイミングが成立していると判定された場合、Ｓ１０５で吸気流速Ｖ_Ｖを演算する。この吸気流速Ｖ_Ｖは、吸気バルブ開弁時期補正手段２７を用いていない場合の、スワール流動制御バルブが設置されていない方の吸気バルブ通過流速を示す値である。吸気流速Ｖ_Ｖは、式（５）のように、吸入空気量Ｑａ、バルブ開口面積Ａ_Ｖ、スワール流動制御バルブ開度ＳＣＶ、および予め設定してある重み付け係数Ｋ_Ｖより演算される。

Ｖ_Ｖ＝Ｑａ／Ａ_Ｖ／ＳＣＶ×Ｋ_Ｖ・・・（５）

ここで、式（５）の吸入空気量Ｑａは、式（６）のように、エンジン回転数ＮＥとブースト圧Ｐｂを乗算することによって演算される。なお、吸入空気量Ｑａは式（６）のように演算されるものに限らず、例えば吸気マニホールド９を通過する空気量を検出するセンサの出力値を用いて演算しても良い。

Ｑａ＝ＮＥ×Ｐｂ・・・（６）

式（５）のバルブ開口面積Ａ_Ｖは、式（７）のように、吸気バルブリフト量ＩＶＬに応じて予め設定されているマップを参照して更新される。吸気バルブリフト量ＩＶＬは、吸気バルブ１１の開弁中にバルブ開口面積が最大となるリフト量の値であり、式（８）のように、例えばエンジン回転数ＮＥとブースト圧Ｐｂで一意に決定する運転状態に応じて予め設定されているマップを参照して更新される。

Ａ_Ｖ＝ｍａｐ（ＩＶＬ）・・・（７）
ＩＶＬ＝ｍａｐ（ＮＥ，Ｐｂ）・・・（８）

なお、式（７）において、バルブ開口面積Ａ_Ｖは、吸気バルブ１１の開弁中にバルブ開口面積が最大となるリフト量の値である吸気バルブリフト量ＩＶＬに応じたものとしているが、これに限ったものではなく、例えば吸気バルブ１１の開弁中における吸気流速が最大となる近傍のタイミングのリフト量に応じたものとしても良い。
また、式（８）の吸気バルブリフト量ＩＶＬの演算方法はこれに限ったものではなく、吸気バルブ１１に取り付けて吸気バルブ１１のリフト量を検出するセンサの出力値により演算することなどでも求めることができる。

また、式（５）のバルブ開口面積Ａ_Ｖは、式（７）のようにマップを用いて演算されているが、これに限ったものではなく、吸気バルブリフト量ＩＶＬから幾何学的に求めるようにしても良い。
なお、スワール流動制御バルブ開度ＳＣＶは、吸気マニホールド９の閉塞領域が拡大するほど値が小さくなるものであり、重み付け係数Ｋ_Ｖは、空気密度と相関関係のある値である。

このＳ１０５で規定される手順が吸気流速演算手段２５に相当する。

次に、Ｓ１０６において、噴霧偏向度合Ｄ_Ｓを演算する。噴霧偏向度合Ｄ_Ｓは、吸気バルブが基本開弁時期で開弁された場合において、吸気バルブ開弁中に噴射された燃料噴霧がどれだけ偏向するかを表すものであり、式（９）のように吸気流速Ｖ_Ｖに応じて予め記憶してあるマップを参照して演算される。

Ｄ_Ｓ＝ｍａｐ（Ｖ_Ｖ）・・・（９）

図７は、吸気流速Ｖ_Ｖに応じた噴霧偏向度合Ｄ_Ｓを演算するために予め記憶してあるマップであり、噴霧偏向度合Ｄ_Ｓが０であれば噴霧は全く偏向せずに筒内中央に拡散し、１であれば噴霧は大きく偏向してほとんどの噴霧が筒内壁面に流されるような状態を表している。
吸気流速Ｖ_Ｖが低ければ、吸気流動よりも噴霧の勢いが強いため噴霧が流され難く、噴霧偏向度合Ｄ_Ｓは０に近い値となる。吸気流速Ｖ_Ｖが強くなると、噴霧の勢いよりも吸気流動が強くなり、噴霧が筒内壁面へと流され始めることから、噴霧偏向度合Ｄ_Ｓは除々に大きな値となる。吸気流速Ｖ_Ｖが非常に強くなると、ほぼ全ての噴霧が筒内壁面に流されるため、噴霧偏向度合Ｄ_Ｓはほぼ１となる。

このＳ１０６で規定される手順が噴霧偏向度合推定手段２６に相当する。

次に、図６のＳ１０７において、吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓを演算し補正を行う。吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓは、式（１０）のように噴霧偏向度合Ｄ_Ｓと予め設定してある吸気バルブ開弁時期補正係数ＫＶＯ_Ｓを乗算して演算される。さらに、式（１１）のように、演算された吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓを吸気バルブ基本開弁時期ＩＶＯ_ｂに加算して吸気バルブ開弁時期ＩＶＯを遅角側に補正する。
なお、本実施の形態１では、吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓには正の値が入っており、吸気バルブ開弁時期ＩＶＯが増加すると遅角されるものとしている。また、吸気バルブ基本開弁時期ＩＶＯ_ｂは、前述の式（３）を用いてＳ１０７において更新されても良いし、Ｓ１０２で更新された値を用いても良い。

ＩＶＯ_Ｓ＝Ｄ_Ｓ×ＫＶＯ_Ｓ・・・（１０）
ＩＶＯ＝ＩＶＯ_ｂ＋ＩＶＯ_Ｓ・・・（１１）

この吸気バルブ開弁時期ＩＶＯとなるよう吸気バルブは制御される。

本実施の形態１において、吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓを演算されるとき、固定値である吸気バルブ開弁時期補正係数ＫＶＯ_Ｓを用いて演算されているが、これに限ったものではなく、例えば、式（１２）のように、エンジン回転数およびブースト圧の運転状態に応じて複数の吸気バルブ開弁時期補正係数ＫＶＯ_Ｓを予め設定しているマップを用いることでも良い。このマップは、各運転状態に対して過度な吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓとならないような吸気バルブ開弁時期補正係数ＫＶＯ_Ｓが設定されたものであり、例えば、高回転時では吸気バルブが開弁できる時間が短いために吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓを大きな値とすることができないことから、高回転域には小さい値がマップに設定されている。

ＩＶＯ_Ｓ＝Ｄ_Ｓ×ｍａｐ（ＮＥ，Ｐｂ）・・・（１２）

このＳ１０７で規定される手順が吸気バルブ開弁時期補正手段２７に相当する。

Ｓ１０８では、吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓを演算し補正を行う。ここで、吸気バルブ閉弁時期補正の意図を説明する。例えば、Ｓ１０７において吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓ分吸気バルブ開弁時期が遅角補正された場合、吸気バルブの開閉が遅角側へシフトすることとなる。即ち、吸気バルブ閉弁時期も開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓ分遅角されることとなるため、吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓおよび吸気バルブの開閉プロフィールによっては、圧縮行程時においても吸気バルブが開弁状態となり、吸気行程で筒内に吸入された空気や吸気バルブ開弁時期遅角化によって噴霧偏向が抑制されて筒内全体に均等に拡散している噴霧および混合気が吸気マニホールド９へ吹き戻されてしまう可能性があるため、吸気バルブ開弁時期遅角化による混合気均質化向上の効果が最大限に得られない可能性がある。そこで、吸気バルブの閉弁時期を進角側に補正することで圧縮行程での吸気ポートへの吹き戻しを抑制し、吸気バルブ開弁時期遅角化による混合気均質化向上の効果を最大限に得られるようにする。

Ｓ１０８において、吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓは、式（１３）のように噴霧偏向度合Ｄ_Ｓと予め設定してある吸気バルブ閉弁時期補正係数ＫＶＣ_Ｓを乗算して演算される。さらに、式（１４）のように、吸気バルブ基本閉弁時期ＩＶＣ_ｂにＳ１０７で演算された吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓを加算したものに対して、演算された吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓを加算して吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣを進角側に補正する。

なお、本実施例では、吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓには負の値が入っており、吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣが減少すると進角されるものとしている。また、吸気バルブ基本閉弁時期ＩＶＣ_ｂは、前述の式（４）を用いてＳ１０８において更新されても良いし、Ｓ１０２で更新された値を用いても良い。

ＩＶＣ_Ｓ＝Ｄ_Ｓ×ＫＶＣ_Ｓ・・・（１３）
ＩＶＣ＝ＩＶＣ_ｂ＋ＩＶＯ_Ｓ＋ＩＶＣ_Ｓ・・・（１４）

この吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣとなるよう吸気バルブは制御される。

なお、本実施の形態１において、吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓを演算するとき、固定値である吸気バルブ閉弁時期補正係数ＫＶＣ_Ｓを用いて演算しているが、これに限ったものではなく、例えば、式（１５）のように、エンジン回転数およびブースト圧の運転状態に応じて複数の吸気バルブ閉弁時期補正係数ＫＶＣ_Ｓを予め設定しているマップを用いることでも良い。

このマップは、各運転状態に対して過度な吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓとならないような吸気バルブ閉弁時期補正係数ＫＶＣ_Ｓが設定されたものであり、例えば、高回転時では吸気バルブが開弁できる時間が短いために吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓを大きな値とすることができないことから、高回転域には小さい値がマップに設定されている。

ＩＶＣ_Ｓ＝Ｄ_Ｓ×ｍａｐ（ＮＥ，Ｐｂ）・・・（１５）

また、本実施の形態１において、吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓを演算して吸気バルブ閉弁時期を進角補正しているが、これに限ったものではない。例えば、式（１６）、式（１７）のように、吸気バルブ作用角（吸気バルブが開弁してから閉弁するまでの期間）補正量ＩＶＡ_Ｓを噴霧偏向度合Ｄ_Ｓと予め設定してある吸気バルブ閉弁時期補正係数ＫＶＣ_Ｓを乗算し、吸気バルブ作用角ＩＶＡが減少するよう吸気バルブ基本作用角ＩＶＡ_ｂに減算して補正を行い、吸気バルブ作用角ＩＶＡとなるよう吸気バルブが制御されるものとしても良い。
なお、吸気バルブ基本作用角ＩＶＡ_ｂは、式（１８）ように例えばエンジン回転数ＮＥとブースト圧Ｐｂで一意に決定する運転状態に応じて予め設定されているマップを参照して更新される。

ＩＶＡ_Ｓ＝Ｄ_Ｓ×ＫＶＣ_Ｓ・・・（１６）
ＩＶＡ＝ＩＶＡ_ｂ−ＩＶＡ_Ｓ・・・（１７）
ＩＶＡ_ｂ＝ｍａｐ（ＮＥ，Ｐｂ）・・・（１８）

このＳ１０８で規定される手順が吸気バルブ閉弁時期補正手段２８に相当する。

Ｓ１０７において吸気バルブ開弁時期が補正され、Ｓ１０８において吸気バルブ閉弁時期が補正されたあと、本サブルーチンを終了する。

以上説明した実施の形態１に係る制御装置において均質燃焼モード制御時およびスワール流動制御時に、吸気流速を演算し、噴霧偏向度合を推定し、吸気バルブ開弁時期および吸気バルブ閉弁時期を補正する実行例を図８のタイミングチャートを用いて説明する。図８は、その説明を簡略化するために、一つのシリンダ２（単気筒）で動作している場合の図を示している。

最初においては、均質燃焼モードが成立しているが、スワール流動制御が成立していないため、吸気流速Ｖ_Ｖ、噴霧偏向度合Ｄ_Ｓ、吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓ、吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓは初期値の０となっている。そのため、吸気バルブは、Ａのようにエンジン回転数ＮＥとブースト圧Ｐｂよりマップを参照して演算される吸気バルブ基本開弁時期ＩＶＯ_ｂ、吸気バルブ閉弁時期ＩＶＣ_ｂとなるよう制御される。ここではスワール流動制御が成立しておらず、１つの筒内において複数ある吸気ポートから均等に空気が吸入されるため、吸気行程初期の燃料噴射タイミングと吸気バルブが開弁した直後の実吸気流速が最大値となるタイミングが重なっていても、燃料噴霧は大きく偏向することなく筒内中央に拡散し、圧縮行程において除々に筒内全体に拡散して均質な混合気が形成される。

あるタイミングにおいてスワール流動制御が成立したとき、吸気バルブ補正量演算タイミング（１）において吸気流速Ｖ_Ｖが演算され、演算された吸気流速Ｖ_Ｖに応じた噴霧偏向度合Ｄ_Ｓを元に吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓ、吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓが演算されて吸気バルブ開閉時期にそれぞれ遅角および進角補正される。
そのため、吸気バルブは、Ｂのように吸気バルブ開弁時期はＡの開弁時期よりも遅角側となる。これにより、吸気行程初期の燃料噴射タイミングは実吸気流速が最大となるタイミングとならず、スワール流動制御時においても一方の吸気ポートから流入する空気の流れに流されること無く燃料が噴射されるため、燃料噴霧は、燃料噴射直後において筒内中央付近に拡散している形状を維持したまま、スワール流動により筒内円周方向の流れに沿って筒内全体に素早く拡散することとなる。

また、吸気バルブ閉弁時期はＡの閉弁時期よりも進角側となると同時に、吸気可変バルブ機構１３では、吸気バルブ作用角に応じて一意に決まる吸気バルブリフト量も減少される。これにより、吸気バルブ開弁時期がＡよりも遅角しても圧縮行程における吹き戻しがなく、且つ吸気バルブ開弁時の強い吸気流動により吸入空気量を低下させることがない。

さらに、エンジン回転数や負荷が変化して吸気流速が高くなった場合、吸気バルブ補正量演算タイミング（２）において吸気流速Ｖ_Ｖが演算され、吸気バルブ補正量演算タイミング（１）の時に演算された吸気流速Ｖ_Ｖよりも大きい値となる。
吸気流速Ｖ_Ｖに応じた噴霧偏向度合Ｄ_Ｓを元に吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓ、吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓが演算されて吸気バルブ開閉時期にそれぞれ遅角および進角補正される。そのため、吸気バルブは、Ｃのように吸気バルブ開弁時期はＢの開弁時期よりもさらに遅角側となる。これにより、吸気行程初期の燃料噴射タイミングは実吸気流速がほとんどないタイミングとなるため、一方の吸気ポートから流入する非常に強い空気の流れに流されること無く燃料が噴射される。

燃料噴射が終了してから強い吸気流動により強いスワール流動が形成されるため、燃料噴霧は、燃料噴射直後において筒内中央付近に拡散している形状を維持したまま、強いスワール流動により筒内円周方向の流れに沿って筒内全体に素早く拡散することとなる。
また、吸気バルブ閉弁時期を進角、吸気バルブリフト量を低減することで、圧縮行程における吹き戻しがなく、且つ吸気バルブ開弁時のさらに強い吸気流動により吸入空気量を低下させることがない。

この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置によれば、均質燃焼モード制御時およびスワール流動制御時において、吸気バルブを通過する吸気流速に応じて燃料噴射中の燃料噴霧の偏向度合を推定して吸気バルブ開弁中に燃料が噴射される際の筒内壁面方向に流されて燃料噴霧形状が偏向する現象およびその度合を予め予測し、噴霧偏向度合に応じて吸気バルブ開弁時期を遅角補正して燃料噴霧形状の偏向を抑制することで、筒内全体に均等に噴霧を拡散させ、均質な混合気を形成することで、排ガス、燃費、およびドラビリを向上することができる。

実施の形態２．
実施の形態１においては、燃料噴射時期は吸気行程初期であったが、実施の形態２においては、燃料噴射時期が変化した場合にそれを判定し、燃料噴射時期が吸気行程初期である場合にのみ、吸気バルブの開弁時期遅角補正、吸気バルブの閉弁時期の進角補正、および吸気バルブリフト量低下をそれぞれ実行する。

図９は、本発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。
ＥＣＵ２４に吸気流速演算手段２５、噴霧偏向度合推定手段２６、吸気バルブ開弁時期補正手段２７、吸気バルブ閉弁時期補正手段２８、燃料噴射時期判定手段２９に関わるプログラムが記憶され、読み出したプログラムの命令に従ってＣＰＵにて演算を行うことにより上述の各手段が実行される。なお、本発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置により制御される内燃機関のシステム全体を示す構成図は、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置と同様、図２である。

また、ＥＣＵ２４に記憶されている吸気流速演算手段２５、噴霧偏向度合推定手段２６、吸気バルブ開弁時期補正手段２７、吸気バルブ閉弁時期補正手段２８に関わるプログラムは、実施の形態１と同様である。

燃料噴射時期判定手段２９は、燃料噴射時期が予め設定してある吸気流速最大時期Ｔ_Ｍよりも進角側であるかどうかを判定し、吸気流速最大時期Ｔ_Ｍよりも進角側である場合にのみ、吸気流速演算手段２５、噴霧偏向度合推定手段２６、吸気バルブ開弁時期補正手段２７を実行する。

ここで、実施の形態１に係る吸気バルブ開弁時期補正手段２７を適用していない場合において、燃料噴射時期が異なるとスワール流動制御時に噴射された燃料噴霧がどのように変化するのかを、図１０〜図１２に示すスワール流動制御による燃料噴霧の偏向現象を用いて説明する。

図１０は、スワール流動の強さを強くしている場合での吸気行程の初期（ｂ）または中期（ｃ）に燃料を噴射した直後の燃料噴霧形状を筒内上部から視た図である。図１１は、スワール流動の強さを強くしている場合での吸気行程の初期（ｂ）または中期（ｃ）に燃料を噴射した直後の燃料噴霧形状を排気側から視た図である。図１２は、スワール流動の強さを強くしている場合での吸気行程の初期（ｂ）または中期（ｃ）に燃料を噴射してから所定の時間経過した時の燃料噴霧形状を筒内上部から視た図である。なお、説明を簡略化するため、図１０〜図１２において図示している網掛け部分は、燃料噴霧の主な拡散位置および形状を現している。実際には網掛け部分以外にも若干の燃料噴霧は拡散している。

吸気行程初期噴射においてスワール流動が強い場合には、燃料噴霧は強い偏流によって筒内中央から筒内壁面へと流されて筒内中央への燃料噴霧および混合気の拡散が非常に弱くなる現象を実施の形態１において説明しているので、その詳しい説明は省略する。

図１０の（ｃ）では、吸気行程中期で燃料噴射されている。例えば、エンジンが冷機時などにおいて、混合気拡散時間よりも筒内壁面やピストンへの燃料付着による排ガス悪化が非常に懸念される運転状態において、燃料噴霧とピストンの距離がある程度離れた位置となる吸気行程中期に燃料が噴射されている。
吸気行程中期に燃料が噴射された場合には、燃料噴射時において既に筒内にスワール流動が形成されているため、Ｃのように、燃料噴霧は筒内中央のスワール流動により噴射直後から筒内円周方向に周回し始め、Ｂのように吸気行程初期で噴射された噴霧よりも筒内壁面へと流されない。よって、所定時間経過後の図１２の（ｃ）では、筒内中央への噴霧拡散が多く、強いスワール流動によって燃料噴霧および混合気の拡散は素早くなる。

さらに、図１３において、スワール流動制御時に噴射された燃料噴霧が流されて偏向する燃料噴射時期を説明する。図１３は、本実施の形態２における吸気バルブ開弁時期補正手段２７を適用していない場合において、スワール流動制御時における吸気バルブリフト量、吸気流速、および筒内のスワール比を示したものである。
吸気バルブが開弁し始め、吸気流速が急速に高まるＴ_１からＴ_２の期間においては、スワール比が上昇しており、筒内におけるスワール流動が高まる期間である。即ち、この時点では、スワール流動制御バルブが設置されていない方の吸気バルブからの吸入空気によって、筒内壁面へと向かい、筒内壁面に沿うような偏流は形成されているものの、筒内全体を周回するような横渦のスワール流動は未形成（もしくは非常に弱い）状態となる。
よって、Ｔ_１からＴ_２のタイミングにおいて燃料が噴射されると、筒内壁面へと向かい、筒内壁面に沿うような偏流によって燃料噴霧が流されて偏向してしまう。一方、吸気流速およびスワール比が最大となるＴ_２のタイミング以降で燃料が噴射されると、既に筒内全体を周回するようなスワール流動が形成されているため、燃料噴霧は筒内中央から筒内壁面へと多量に流されることがない。

これら図１０〜図１３の現象に基づいて、燃料噴霧が偏向する現象が発生する最遅角側のタイミング（図１３のＴ_２のタイミング）である吸気流速最大時期Ｔ_Ｍが予め記憶されている。

以下、図１４のフローチャートを参照しながらこの発明の実施の形態２に係る動作について詳細に説明する。なお、実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。

Ｓ１０４において吸気バルブ補正量演算タイミングが成立していると判定された場合、Ｓ２０１で燃料噴射時期が予め記憶してある吸気流速最大時期Ｔ_Ｍよりも進角側であるかどうかを判定する。

なお、本実施の形態２においては、吸気流速最大時期Ｔ_Ｍを固定値としているが、これに限ったものではなく、例えばエンジン回転数ＮＥとブースト圧Ｐｂのマップに予め記憶してある値を参照して更新するものでも良い。
また、図１３より、吸気流速が最大となるタイミングはスワール比が最大となるタイミングとほぼ同じであることから、センサや演算により求められたスワール比が最大となるタイミングを吸気流速最大時期Ｔ_Ｍとして与えても良い。

Ｓ２０１において燃料噴射時期が予め記憶してある吸気流速最大時期Ｔ_Ｍよりも進角側でない（遅角側である）場合には、Ｓ１０２の初期化処理を行う。
Ｓ２０１において燃料噴射時期が予め記憶してある吸気流速最大時期Ｔ_Ｍよりも進角側である（遅角側でない）場合には、Ｓ１０５に進む。

このＳ２０１に規定される手順が燃料噴射時期判定手段２９に相当する。

以上説明した実施の形態２の均質燃焼モード制御時およびスワール流動制御時に、所定のタイミングよりも進角側で燃料が噴射される場合にのみ、吸気流速を演算し、噴霧偏向度合を推定し、吸気バルブ開弁時期および吸気バルブ閉弁時期を補正する実行例を図１５のタイミングチャートを用いて説明する。図１５は、その説明を簡略化するために、一つのシリンダ２（単気筒）で動作している場合の図を示している。また、図１５のＢの吸気バルブ制御までの動作は図８のＢの吸気バルブ制御までの動作と同様のため説明を省略する。

吸気バルブ制御補正量演算タイミング（２）の直前において、燃料噴射時期が吸気行程初期から吸気行程中期へと遅角されており、吸気流速最大時期Ｔ_Ｍよりも遅角側の燃料噴射時期となっている。よって、均質燃焼モードおよびスワール流動制御がそれぞれ成立していようとも、吸気バルブ制御補正量演算タイミング（２）において、吸気流速Ｖ_Ｖ、噴霧偏向度合Ｄ_Ｓ、吸気バルブ開弁時期補正量ＩＶＯ_Ｓ、吸気バルブ閉弁時期補正量ＩＶＣ_Ｓは初期値の０となり、Ｃのように補正がされていない吸気バルブ制御が実行される。

この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置によれば、均質燃焼モード制御時およびスワール流動制御時において、吸気バルブを通過する吸気流速に応じて燃料噴射中の燃料噴霧の偏向度合を推定して吸気バルブ開弁中に燃料が噴射される際の筒内壁面方向に流されて燃料噴霧形状が偏向する現象およびその度合を予め予測し、噴霧偏向度合に応じて吸気バルブ開弁時期を遅角補正して燃料噴霧形状の偏向を抑制することで、筒内全体に均等に噴霧を拡散させ、均質な混合気を形成することで、排ガス、燃費、およびドラビリを向上することができる。

さらに、燃料噴射時期が吸気行程初期である場合にのみ噴霧偏向度合に応じて吸気バルブ開弁時期を遅角補正することで、燃料噴射時期が吸気行程初期である場合にのみ顕著に発生する燃料噴霧形状の偏向を抑制することができ、吸気バルブ開弁時期補正制御精度を向上することができる。

１エンジン、２筒内、３ピストン、４キャビティ、５燃焼室、６クランク軸、７クランク角センサ、８水温センサ、９吸気マニホールド、１０排気マニホールド、１１吸気バルブ、１２排気バルブ、１３吸気可変バルブ機構、１４排気可変バルブ機構、１５燃料噴射弁、１６点火プラグ、１７点火コイル、１８スワール流動制御バルブ、１９サージタンク、２０スロットルバルブ、２１ブースト圧センサ、２２触媒装置、２３テールパイプ、２４ＥＣＵ、２５吸気流速演算手段、２６噴霧偏向度合推定手段、２７吸気バルブ開弁時期補正手段、２８吸気バルブ閉弁時期補正手段、２９燃料噴射時期判定手段。

この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記内燃機関の吸気バルブの開弁時期を可変調節する可変バルブタイミング機構と、前記内燃機関の筒内にスワール流動を形成させるよう吸気ポートの片方に設置されているスワール流動制御バルブと、前記内燃機関の吸気バルブを通過する吸気の流速を演算する吸気流速演算手段と、前記スワール流動制御バルブによってスワール流動が制御されており、且つ吸気バルブが開弁している間に燃料を噴射する場合において、吸気流動の偏流によって燃料噴射直後の燃料噴霧が流されて偏向する度合を、前記吸気流速に応じて推定する噴霧偏向度合推定手段と、推定された噴霧偏向度合と予め設定された吸気バルブ開弁時期補正係数とを乗算して得られる吸気バルブ開弁時期補正量に応じて、吸気バルブ開弁時期を遅角側に補正する吸気バルブ開弁時期補正手段とを備える。

また、この発明に係る内燃機関の制御装置は、推定された噴霧偏向度合と予め設定された吸気バルブ閉弁時期補正係数とを乗算して得られる吸気バルブ閉弁時期補正量に応じて、吸気バルブ閉弁時期を進角側に補正する吸気バルブ閉弁時期補正手段と、前記燃料噴射弁から燃料が噴射される時期が予め設定された所定の時期よりも進角側であるかを判定する燃料噴射時期判定手段とを備える。

Claims

内燃機関の筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の吸気バルブの開弁時期を可変調節する可変バルブタイミング機構と、
前記内燃機関の筒内にスワール流動を形成させるよう吸気ポートの片方に設置されているスワール流動制御バルブと、
前記内燃機関の吸気バルブを通過する吸気の流速を演算する吸気流速演算手段と、
前記スワール流動制御バルブによってスワール流動が制御されており、且つ吸気バルブが開弁している間に燃料を噴射する場合において、吸気流動の偏流によって燃料噴射直後の燃料噴霧が流されて偏向する度合を、前記吸気流速に応じて推定する噴霧偏向度合推定手段と、
推定された噴霧偏向度合に応じて、吸気バルブ開弁時期を遅角側に補正する吸気バルブ開弁時期補正手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記内燃機関の吸気バルブの開閉時期およびリフト量を可変調節する可変バルブ機構と、
推定された噴霧偏向度合に応じて、吸気バルブ閉弁時期を進角側に補正する吸気バルブ閉弁時期補正手段と
を備え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。
前記燃料噴射弁から燃料が噴射される時期が、予め設定された所定の時期よりも進角側であるかを判定する燃料噴射時期判定手段と、
前記燃料噴射時期判定手段おいて所定の時期よりも進角側であると判定された場合にのみ、前記吸気バルブ開弁時期補正手段または前記吸気バルブ閉弁時期補正手段の少なくとも一方を実行す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。