JP4124224B2 - ４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の負荷が大きくなっても、良好な燃費にて運転することが可能な４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置に関する。

従来から、内燃機関の運転方式として、燃焼室内に形成された混合ガスを圧縮することにより自着火させて極めて短い期間内に燃焼させる予混合圧縮自着火方式が知られている。一般に、予混合圧縮自着火方式においては、混合ガスの温度を高くするために、混合ガスに燃焼ガスが含められる。

この燃焼ガスを燃焼室に導入するために、従来の制御装置の一つは、排気行程において排気弁を開弁させることにより燃焼室内の燃焼ガスを排気ポートへ排出し、その後、吸気行程において排気弁を再度開弁させることにより排気ポート内の燃焼ガスを燃焼室へ再導入する（例えば、特許文献１を参照。）。
特開平１１−２６４３１９号公報

ところで、内燃機関に対して要求される要求出力（内燃機関の負荷）が大きくなるにつれて、燃焼に必要とされる空気量が多くなる。そこで、上記従来の制御装置は、吸気行程において排気弁を再度開弁させるタイミング（排気弁再開弁タイミング）を内燃機関の負荷が小さいときに燃焼に必要とされる量の燃焼ガスが燃焼室に導入されるタイミングに固定するとともに、要求出力が大きくなるにつれて、上記吸気行程において開弁される排気弁のリフト量を小さくし、燃焼ガスが流入する際の排気ポートの開口断面積を減少させるようになっている。これにより、要求出力が大きくなるにつれて、燃焼室内に導入される燃焼ガスの量が減少するので、要求出力が大きい場合においても十分な量の空気が燃焼室に導入される。

しかしながら、上記従来の制御装置によれば、燃焼室に導入された空気の量がそれほど多くなっていない時点にて排気弁が再度開弁され、燃焼ガスが燃焼室に導入され始める。このとき、排気ポート内の燃焼ガスの圧力が極めて大きいために、排気弁のリフト量（排気ポートの開口断面積）を変更しても、同リフト量をよほど小さくしない限り、燃焼室に導入される燃焼ガス量を十分に少なくすることができない。その結果、内燃機関の負荷が大きいとき、燃焼に必要とされる量の空気を燃焼室に導入することができないという問題があった。

これに対処するため、排気弁のリフト量を極めて小さくすると、燃焼ガスを排気ポートから燃焼室へ導入する際の抵抗による損失が大きくなってしまうという問題がある。従って、上記従来の制御装置によれば、内燃機関の負荷が大きいとき、燃焼に必要とされる量の空気を確保しながら良好な燃費にて内燃機関を運転することが困難であるという問題があった。

本発明は上述した課題に対処するためになされたものであって、その目的は、内燃機関の負荷が大きくなっても、良好な燃費にて運転することが可能な４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置を提供することにある。

かかる目的を達成するため本発明による内燃機関の制御装置は、空気を燃焼室内に供給するためにシリンダヘッドに形成された吸気ポート、同吸気ポートを開閉する吸気弁、同燃焼室内の燃焼ガスを同燃焼室から排出するために同シリンダヘッドに形成された排気ポート及び同排気ポートを開閉する排気弁を備え、
排気上死点から吸気下死点までの吸気行程、吸気下死点から圧縮上死点までの圧縮行程、圧縮上死点から膨張下死点までの膨張行程及び膨張下死点から排気上死点までの排気行程からなる４つの行程をクランク軸が７２０度回転する毎に繰り返すとともに、前記燃焼室に形成した混合ガスを前記圧縮行程中に圧縮して自着火させる４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関に適用される。

本発明による内燃機関の制御装置は、
少なくとも前記吸気行程中の一部の期間において前記吸気弁が開弁した状態となるように同吸気弁を所定の吸気弁開弁タイミングにて開弁させるとともに、同開弁した状態にある吸気弁を所定の吸気弁閉弁タイミングにて閉弁させる吸気弁制御手段と、
少なくとも前記排気行程中の一部の期間において前記排気弁が開弁した状態となるように同排気弁を所定の第１排気弁開弁タイミングにて開弁させるとともに、同開弁した状態にある排気弁を前記排気上死点近傍の第１排気弁閉弁タイミングにて閉弁させる第１排気弁制御手段と、前記排気弁を前記第１排気弁閉弁タイミングより遅角側であり且つ前記吸気弁開弁タイミングより遅角側であり且つ前記吸気弁閉弁タイミングより進角側のタイミングである第２排気弁開弁タイミングにて開弁させるとともに、同開弁した状態にある排気弁を所定の第２排気弁閉弁タイミングにて閉弁させる第２排気弁制御手段と、からなる排気弁制御手段と、
を備え、
前記第２排気弁制御手段は、前記内燃機関の負荷が大きくなるにつれて前記第２排気弁開弁タイミングを遅角させるように構成される。

これによれば、排気行程中の一部の期間において排気弁が開弁した状態となるように排気弁が開閉動作させられる。これにより、燃焼室内の燃焼ガスが排出される。更に、吸気行程中の一部の期間において吸気弁が開弁した状態となるように吸気弁が開閉動作させられる。これにより、燃焼室内に空気が導入される。

加えて、排気行程中の一部の期間において開弁した状態にあった排気弁が閉弁された後のタイミングであって、吸気弁が開弁した状態にある期間（吸気弁開弁期間）内のタイミングである第２排気弁開弁タイミングにて排気弁が再び開弁される。これにより、排気行程中に燃焼室から排気ポートへ排出された燃焼ガスが排気ポートから燃焼室へ流入し始める。

ところで、吸気行程中の期間であって吸気弁が開弁されてから排気弁が開弁されるまで（即ち、吸気弁開弁タイミングから第２排気弁開弁タイミングまで）の期間においては、空気のみが燃焼室内に導入される。従って、上記構成のように、内燃機関の負荷（要求出力）が大きくなるほど第２排気弁開弁タイミングを遅角させれば、排気弁のリフト量を極めて小さくすることなく同期間内において燃焼室に導入される空気量を増加させることができる。この結果、内燃機関の負荷が大きくなっても、良好な燃費にて内燃機関を運転することができる。

本発明において、前記吸気弁の数は、少なくとも２つであり、
前記吸気弁制御手段は、前記内燃機関の負荷が所定の低負荷閾値より小さいとき、前記２つの吸気弁の一方のみを開閉動作させるようになっている。

これによれば、内燃機関の負荷が小さいとき、２つの吸気弁の一方のみが開閉動作させられる。これにより、２つの吸気弁の両方が開閉動作させられる場合より吸気ポートから流入する空気の流速が大きくなる。従って、燃焼室にて混合ガスと燃焼ガスとが強く攪拌される。この結果、燃焼ガスから混合ガスへの熱の伝達を促進することができるので、混合ガスの温度を確実に高くすることができる。従って、混合ガスを確実に自着火させることができる。

更に、本発明において、前記排気弁の数は、少なくとも２つであり、
前記第１排気弁制御手段は、前記内燃機関の負荷が前記低負荷閾値より小さいとき、前記２つの排気弁の一方のみを開閉動作させ、且つ、前記第１排気弁閉弁タイミングを前記吸気弁開弁タイミングより遅角側のタイミングに設定し、
前記吸気弁制御手段及び前記第１排気弁制御手段は、前記内燃機関の負荷が前記低負荷閾値より小さいとき、開閉動作する１つの吸気弁及び開閉動作する１つの排気弁の組として１つの吸気弁と１つの排気弁との間の距離が最大となる組を選択するようになっている。

一般に、排気上死点近傍において、吸気弁及び排気弁がともに開弁した状態となるバルブオーバーラップ期間が設けられる。即ち、上記構成のように、第１排気弁閉弁タイミングは、吸気弁開弁タイミングより遅角側のタイミングに設定される。このようなバルブオーバーラップ期間においては、吸気ポートから燃焼室へ流入した空気が直ちに排気ポートへ流出する（即ち、吹き抜けが起こる）場合がある。この吹き抜ける空気により、排気ポートの壁面の温度や排気ポート内の燃焼ガスの温度は低下する。

これに対し、上記構成によれば、吸気弁及び排気弁が１つずつ開閉動作させられるとき、吸気弁（吸気ポートの開口部）から排気弁（排気ポートの開口部）までの経路の距離が最大となる吸気弁及び排気弁の組が選択されるので、吸気ポートから流入した空気が直ちに排気ポートへ流出すること（吹き抜け）を起こりにくくすることができる。この結果、排気ポート内の燃焼ガスの温度が低下することを防止することができる。

この場合、前記吸気弁制御手段は、前記内燃機関の負荷が前記低負荷閾値より小さいとき、所定の期間の経過毎に開閉動作させる吸気弁を一方から他方に切り替え、
前記第１排気弁制御手段は、前記内燃機関の負荷が前記低負荷閾値より小さいとき、前記所定の期間の経過毎に開閉動作させる排気弁を一方から他方に切り替えることが好適である。

これによれば、吸気弁及び排気弁が１つずつ開閉動作させられるとき、開閉動作させられる吸気弁が所定の期間の経過毎に交互に切り替えられるとともに、開閉動作させられる排気弁が同期間の経過毎に交互に切り替えられる。これにより、吸気弁、排気弁、吸気弁及び排気弁のそれぞれと接触する部材（バルブシート等）並びに吸気弁及び排気弁のそれぞれを駆動する部材の摩耗等が吸気弁のいずれか一方側及び排気弁のいずれか一方側に集中することを防止することができる。この結果、吸気弁、排気弁及び上記部材の耐久性を向上させることができる。

この場合、前記第２排気弁制御手段は、前記２つの排気弁の両方を開閉動作させることが好適である。

これによれば、１つの排気弁のみが開閉動作させられる場合と比較して、燃焼室内に燃焼ガスを導入する際の抵抗を減少させることができる。これにより、燃焼室内への燃焼ガスの導入に伴って生じる損失を減少させることができるので、燃費を向上させることができる。

この場合、本発明に係る４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置は、
前記排気ポートを含む排気通路に配置され同排気通路の開口断面積を可変とすることにより同排気通路を流れるガスの量を変更するように開度を調整可能な排気流量調整弁と、
前記内燃機関の負荷が小さくなるにつれて、前記排気流量調整弁の開度を小さくするように同排気流量調整弁を制御する排気流量調整弁制御手段と、
を備えることが好適である。

これによれば、内燃機関の負荷が小さくなるにつれて（要求出力が小さくなるにつれて）、排気流量調整弁の開度が小さくされる。これにより、排気通路の形状等にかかわらず、排気通路（特に、排気ポート）内の燃焼ガスの圧力が高くなるので、吸気行程において排気弁が開弁されることにより燃焼室内に導入される燃焼ガス量を十分に多くすることができる。この結果、混合ガスの温度をより確実に高くすることができるので、内燃機関の負荷が小さくても（要求出力が小さくても）混合ガスをより確実に自着火させることができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明による内燃機関の制御装置の各実施形態について図面を参照しながら説明する。各実施形態の制御装置は、４サイクル自着火方式により運転することが可能な多気筒（本例では、４気筒）内燃機関に適用される。

４サイクル自着火方式は、排気上死点から吸気下死点までの吸気行程、吸気下死点から圧縮上死点までの圧縮行程、圧縮上死点から膨張下死点までの膨張行程及び膨張下死点から排気上死点までの排気行程からなる４つの行程をクランク角が７２０度回転する毎に繰り返す運転方式である。

図１は、第１実施形態に係る制御装置を上述した内燃機関に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図１は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。

この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０に空気を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排ガスを外部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。

シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これにより同クランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１とピストン２２のヘッドとは、シリンダヘッド部３０とともに略円柱状の燃焼室２５を形成している。

シリンダヘッド部３０は、図１及び燃焼室２５を構成しているシリンダヘッド部３０の下面（以下、単に「シリンダヘッド面」と称呼する。）を燃焼室２５側から見た図２に示したように、燃焼室２５に連通した２つの吸気ポート３１ａ，３１ｂ、吸気ポート３１ａ，３１ｂをそれぞれ開閉する２つの吸気弁３２ａ，３２ｂ、２つの吸気弁３２ａ，３２ｂをそれぞれ駆動する吸気弁駆動手段としての電磁式の吸気弁駆動機構３２ｃ、燃焼室２５に連通した２つの排気ポート３３ａ，３３ｂ、排気ポート３３ａ，３３ｂをそれぞれ開閉する２つの排気弁３４ａ，３４ｂ、２つの排気弁３４ａ，３４ｂをそれぞれ駆動する排気弁駆動手段としての電磁式の排気弁駆動機構３４ｃ、点火プラグ３５、点火プラグ３５に与える高電圧を発生させるイグニッションコイルを含むイグナイタ３６、燃料を燃焼室２５内に噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）３７、インジェクタ３７に高圧燃料を供給する蓄圧室３７ａ及び燃料を蓄圧室３７ａへ圧送する燃料ポンプ３７ｂを備えている。吸気弁駆動機構３２ｃ及び排気弁駆動機構３４ｃは、駆動回路３８に接続されている。

吸気ポート３１ａ，３１ｂは、図２に示したように、シリンダヘッド面内の２箇所に円形の開口部を有するように形成されている。吸気ポート３１ａ，３１ｂの開口部の中心は、シリンダ２１の中心軸を含む平面により同シリンダヘッド面を２つに区画して形成される部分の一方に配置されている。

排気ポート３３ａ，３３ｂは、吸気ポート３１ａ，３１ｂと同様に、シリンダヘッド面内の２箇所に円形の開口部を有するように形成されている。排気ポート３３ａの開口部の中心は、上記シリンダヘッド面を２つに区画して形成される部分の他方であって、吸気ポート３１ｂの開口部の中心とシリンダ２１の中心軸とを通る直線上に配置されている。排気ポート３３ｂの開口部の中心は、同シリンダヘッドを２つに区画して形成される部分の他方であって、吸気ポート３１ｂの開口部の中心とシリンダ２１の中心軸とを通る直線上に配置されている。

このような構成により、吸気弁３２ａと排気弁３４ａとの間の距離及び吸気弁３２ｂと排気弁３４ｂとの間の距離は、吸気弁３２ａと排気弁３４ｂとの間の距離及び吸気弁３２ｂと排気弁３４ａとの間の距離よりも大きい。即ち、吸気弁３２ａと排気弁３４ａとの組及び吸気弁３２ｂと排気弁３４ｂとの組は、１つの吸気弁と１つの排気弁との組において吸気弁と排気弁との間の距離が最大となる組をそれぞれ構成している。

吸気弁駆動機構３２ｃは、駆動回路３８からの駆動信号に応答して、吸気弁３２ａ，３２ｂのそれぞれを駆動することにより、吸気弁３２ａ，３２ｂのそれぞれの位置を極めて短い期間のうちに所定の開弁位置又は所定の閉弁位置に移動させるようになっている。従って、吸気弁駆動機構３２ｃにより駆動される吸気弁３２ａ，３２ｂが開弁している期間における吸気弁３２ａ，３２ｂのリフト量は、移動中の極めて短い期間を除いて略一定となる。

排気弁駆動機構３４ｃは、吸気弁駆動機構３２ｃと同様に、駆動回路３８からの駆動信号に応答して、排気弁３４ａ，３４ｂのそれぞれを駆動することにより、排気弁３４ａ，３４ｂのそれぞれの位置を極めて短い期間のうちに所定の開弁位置又は所定の閉弁位置に移動させるようになっている。従って、排気弁駆動機構３４ｃにより駆動される排気弁３４ａ，３４ｂが開弁している期間における排気弁３４ａ，３４ｂのリフト量は、吸気弁３２ａ，３２ｂと同様に、移動中の極めて短い期間を除いて略一定となる。

再び図１を参照しながら説明を続けると、吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通したインテークマニホールド４１、インテークマニホールド４１に連通したサージタンク４２、サージタンク４２に一端が接続されインテークマニホールド４１及びサージタンク４２とともに吸気通路（吸気管）を形成する吸気ダクト４３、吸気ダクト４３の他端部から下流（サージタンク４２）に向けて順に吸気ダクト４３に配設されたエアフィルタ（ＡＦ）４４、機械式過給機（ＳＣ）４５、バイパス流量調整弁４６、インタークーラ（ＩＣ）４７、スロットル弁４８及びバイパス通路４９を備えている。

機械式過給機４５は、機械式過給機用クラッチ４５ａを備えている。機械式過給機用クラッチ４５ａは、駆動信号に応答して、機械式過給機４５を内燃機関１０によって機械的に駆動する状態（作動状態、即ち、過給状態）と、機械式過給機４５を内燃機関１０によって駆動しない状態（非作動状態、即ち、非過給状態）と、に切り替えるようになっている。

インタークーラ４７は水冷式であって、吸気ダクト４３を通過する空気を冷却するようになっている。インタークーラ４７は、インタークーラ４７内の冷却水の熱を大気中に放出するラジエタ４７ａと、インタークーラ４７とラジエタ４７ａとの間で冷却水を循環させる循環ポンプ４７ｂとに接続されている。

スロットル弁４８は吸気ダクト４３に回転可能に支持され、スロットル弁アクチュエータ４８ａにより駆動されることにより吸気通路の開口断面積を可変とするようになっている。

バイパス通路４９の一端はバイパス流量調整弁４６と接続され、他端はインタークーラ４７とスロットル弁４８との間の位置にて吸気ダクト４３に接続されている。バイパス流量調整弁４６は、駆動信号に応答して図示しないバルブ開度を変更することにより、インタークーラ４７へ流入する空気量とインタークーラ４７をバイパス（迂回）する空気量（バイパス通路４９へ流入する空気量）とを調整できるようになっている。

排気系統５０は、各気筒の排気ポート３３ａ，３３ｂにそれぞれ連通する独立した複数の通路と同通路を流れる排ガスを下流側にて合流させる集合部とからなるエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１の集合部の下流において同エキゾーストマニホールド５１に連通された排気管５２及び排気管５２に配設された三元触媒装置５３を備えている。なお、排気ポート３３ａ，３３ｂ、エキゾーストマニホールド５１及び排気管５２は、排気通路を構成している。

排気系統５０は、更に、排気流量調整弁５４を備えている。排気流量調整弁５４はエキゾーストマニホールド５１の集合部において同エキゾーストマニホールド５１に（或いは、エキゾーストマニホールド５１と排気管５２との接続部近傍位置において同排気管５２に）回転可能に支持されている。排気流量調整弁５４は、排気流量調整弁アクチュエータ５４ａにより駆動されることにより弁の開度が調整され、これにより排気流量調整弁５４が配置されている位置の排気通路の開口断面積を可変とするようになっている。

一方、このシステムは、エアフローメータ６１、クランクポジションセンサ６２、アクセル開度センサ６３及び電気制御装置７０を備えている。

エアフローメータ６１は、吸気ダクト４３内を通過する空気の量を表す信号を出力するようになっている。クランクポジションセンサ６２は、クランク軸２４が５°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度ＮＥを表す。アクセル開度センサ６３は、運転者によって操作されるアクセルペダル６４の操作量（アクセルペダル操作量）Accpを表す信号を出力するようになっている。

電気制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するプログラム、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納されたデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７４及びＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。

インターフェース７５は、上記センサ６１〜６３と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６３からの信号を供給するとともに、同ＣＰＵ７１の指示に応じてイグナイタ３６、インジェクタ３７、燃料ポンプ３７ｂ、駆動回路３８、機械式過給機用クラッチ４５ａ、バイパス流量調整弁４６、スロットル弁アクチュエータ４８ａ及び排気流量調整弁アクチュエータ５４ａに駆動信号を送出するようになっている。

（作動の概要）
次に、上記のように構成された制御装置の作動の概要について説明する。この制御装置は、排気行程中の一部の期間において排気弁３４ａ，３４ｂの少なくとも一方が開弁した状態となるように排気弁３４ａ，３４ｂの少なくとも一方を開閉動作させる。これにより、燃焼室２５内の燃焼ガスが排出される。更に、制御装置は、吸気行程中の一部の期間において吸気弁３２ａ，３２ｂの少なくとも一方が開弁した状態となるように吸気弁３２ａ，３２ｂの少なくとも一方を開閉動作させる。これにより、燃焼室２５内に空気が導入される。

加えて、制御装置は、排気行程中の一部の期間において開弁した状態にあった排気弁３４ａ，３４ｂが閉弁された後のタイミングであって、吸気弁３２ａ，３２ｂが開弁した状態にある期間（吸気弁開弁期間）内のタイミングである第２排気弁開弁タイミングＥＯ２にて，排気弁３４ａ，３４ｂの両方を開弁させる。これにより、排気行程中に燃焼室２５から排気ポート３３ａ，３３ｂへ排出された燃焼ガスが排気ポート３３ａ，３３ｂから燃焼室２５へ流入する。

ところで、吸気行程中の期間であって、吸気弁３２ａ，３２ｂが開弁されてから排気弁３４ａ，３４ｂが開弁されるまで（即ち、吸気弁３２ａ，３２ｂが開弁されるタイミングから再び排気弁３４ａ，３４ｂが開弁されるタイミング（第２排気弁開弁タイミングＥＯ２）まで）の期間においては、空気のみが燃焼室２５内に導入される。そこで、制御装置は、内燃機関１０の負荷（要求出力）が大きくなるほど、燃焼室２５内に導入される空気の量が多くなるように、第２排気弁開弁タイミングＥＯ２を遅角させる。

（作動の詳細）
より具体的に述べると、この制御装置は、図３に示したように、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１、中高負荷自着火運転実行手段Ｆ１２及び運転切換え手段Ｇ１１等の手段を含んでいる。これらの手段の機能は、電気制御装置７０のＣＰＵ７１が所定のプログラムを実行することにより達成される。従って、以下、ＣＰＵ７１による各種の動作を上記各手段が行うものとして説明する。なお、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１及び中高負荷自着火運転実行手段Ｆ１２は、吸気弁制御手段、第１排気弁制御手段、第２排気弁制御手段及び排気流量調整弁制御手段を構成している。

運転切換え手段Ｇ１１は、図４に示した運転領域マップを電気制御装置７０のＲＯＭ７２に記憶している。運転領域マップは、内燃機関１０の負荷及びエンジン回転速度（回転速度）ＮＥと、運転方式と、の関係を規定するマップである。

この運転領域マップにおいては、運転方式として低負荷自着火方式と、中高負荷自着火方式と、が指定されている。この運転領域マップにおいては、低負荷自着火方式が指定されている運転領域である低負荷自着火運転領域Ａは、全運転領域のうちの所定の低負荷閾値より小さい負荷の領域である。

更に、中高負荷自着火方式が指定されている運転領域である中高負荷自着火運転領域Ｂは、上記低負荷閾値以上の負荷の領域（低負荷自着火運転領域Ａよりも高負荷側の領域）である。

運転切換え手段Ｇ１１は、上記運転領域マップと、内燃機関１０の負荷及びエンジン回転速度ＮＥと、に基づいて運転方式を決定し、同決定された運転方式により運転を行う。このとき内燃機関１０の負荷として使用されるパラメータは、アクセルペダルの操作量Accpとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて決定される要求トルクTqtgtであってもよく、単にアクセルペダルの操作量Accpであってもよい。

（内燃機関１０が上記低負荷自着火運転領域Ａにて運転されるとき）
内燃機関１０が上記低負荷自着火運転領域Ａにて運転されるとき（低負荷自着火運転時）、運転切換え手段Ｇ１１は運転領域マップに従って低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１を選択する。これにより、内燃機関１０は低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１によって運転される。

低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１は、排気流量調整弁アクチュエータ５４ａを駆動させることにより、内燃機関１０の負荷が小さくなるにつれて排気流量調整弁５４の開度が小さくなるように同排気流量調整弁５４を駆動制御する。更に、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１は、図５に示したように、所定のタイミングにて、吸気弁駆動機構３２ｃ、排気弁駆動機構３４ｃ及びインジェクタ３７をそれぞれ作動させて内燃機関１０の運転を行う。

より具体的に述べると、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１は、膨張行程終了直前（膨張下死点ＢＤＣ１直前）のタイミングであって、内燃機関１０の負荷に応じた低負荷自着火用の第１排気弁開弁タイミングＥＯ１になったとき、排気弁駆動機構３４ｃを駆動させることにより排気弁３４ａ（又は、排気弁３４ｂ）のみを開弁させる（図５の（１）を参照。）。これにより、前回の燃焼サイクルにおける燃焼により生成された燃焼ガスが排気ポート３３ａ（又は、排気ポート３３ｂ）へ排出される（即ち、排気が開始する。）。

その後、排気行程終了直前（排気上死点ＴＤＣ１直前）のタイミングであって、内燃機関１０の負荷に応じた低負荷自着火用の吸気弁開弁タイミングＩＯになると、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１は、吸気弁駆動機構３２ｃを駆動させることにより吸気弁３２ａ（又は、吸気弁３２ｂ）のみを開弁させる（図５の（２）を参照。）。これにより、燃焼室２５内へ空気が導入される（即ち、吸気が開始する。）。

その後、後述する低負荷自着火用の第１排気弁閉弁タイミングＥＣ１になるまでの期間においては、１つの吸気弁３２ａと、１つの排気弁３４ａと、がともに開弁している。この吸気弁３２ａ及び排気弁３４ａの組（又は、吸気弁３２ｂ及び排気弁３４ｂの組）は、吸気弁（吸気ポートの開口部）から排気弁（排気ポートの開口部）までの経路の距離が最大となる組である。従って、吸気弁３２ａと排気弁３４ａとが同時に開弁していても、吸気ポート３１ａから流入した空気が直ちに排気ポート３３ａへ流出すること（吹き抜け）を起こりにくくすることができる。この結果、吹き抜けにより排気ポート３３ａ内の燃焼ガスの温度が低下することを防止することができる。

次いで、上記吸気弁開弁タイミングＩＯより遅角側且つ排気上死点ＴＤＣ１近傍のタイミング（本例では、排気上死点ＴＤＣ１直後のタイミング）であって、内燃機関１０の負荷に応じた低負荷自着火用の第１排気弁閉弁タイミングＥＣ１になると、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１は、排気弁駆動機構３４ｃを駆動させることにより開弁していた排気弁３４ａ（又は、排気弁３４ｂ）を閉弁させる（図５の（３）を参照。）。これにより、排気が終了する。なお、本明細書においては、第１排気弁開弁タイミングＥＯ１から第１排気弁閉弁タイミングＥＣ１までの期間は、第１排気弁開弁期間と称呼される。また、第１排気弁閉弁タイミングＥＣ１は、同第１排気弁閉弁タイミングＥＣ１までの期間において実質的に燃焼室２５内の燃焼ガスが同燃焼室２５から排気ポート３３ａ（又は、排気ポート３３ｂ）へ排出されるように決定されたタイミングである。

次に、低負荷自着火用の燃料噴射開始タイミングＩＮＪになると、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１は、インジェクタ３７を開弁させることにより、燃料を噴射させる（図５の（４）を参照。）。このとき噴射される燃料の量は、燃焼室２５に形成される混合ガスの空燃比を極めてリーンな空燃比（超希薄空燃比）とするように、内燃機関１０の負荷とエンジン回転速度ＮＥとに基づいて定められる量である。

そして、後述する低負荷自着火用の第２排気弁開弁タイミングＥＯ２になるまでの期間においては、燃焼室２５内へ空気のみが導入される（例えば、クランク角がＡＴＤＣ４５°である時点における状態を示した図６の（Ａ）を参照。）。この空気の流れにより燃焼室２５内に噴射された燃料は拡散する。なお、本明細書においては、ＡＴＤＣは、排気上死点ＴＤＣ１を原点としクランク軸２４の回転方向を正の値とするクランク角である。

その後、上記第１排気弁閉弁タイミングＥＣ１より遅角側且つ吸気下死点ＢＤＣ２よりも進角側のタイミングであって、内燃機関１０の負荷に応じた低負荷自着火用の第２排気弁開弁タイミングＥＯ２になると、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１は、排気弁駆動機構３４ｃを駆動させることにより排気弁３４ａ及び排気弁３４ｂを開弁させる（図５の（５）を参照。）。これにより、排気ポート３３ａ及び排気ポート３３ｂ内に滞留していた燃焼ガスが再び燃焼室２５内に導入される。

そして、後述する低負荷自着火用の第２排気弁閉弁タイミングＥＣ２になるまでの期間においては、燃焼室２５内への燃焼ガスの導入が継続する（例えば、クランク角がＡＴＤＣ９０°である時点における状態を示した図６の（Ｂ）を参照。）。

次いで、吸気下死点ＢＤＣ２より進角側のタイミングであって、内燃機関１０の負荷に応じた低負荷自着火用の第２排気弁閉弁タイミングＥＣ２になると、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１は、排気弁駆動機構３４ｃを駆動させることにより排気弁３４ａ及び排気弁３４ｂを閉弁させる（図５の（６）を参照。）。これにより、燃焼ガスの導入が終了する。なお、本明細書においては、第２排気弁開弁タイミングＥＯ２から第２排気弁閉弁タイミングＥＣ２までの期間は、第２排気弁開弁期間と称呼される。

このように、第２排気弁開弁期間においては、２つの排気弁３４ａ，３４ｂがともに開弁させられる。従って、排気弁３４ａ，３４ｂの一方のみが開閉動作させられる場合と比較して、燃焼室２５内に燃焼ガスを導入する際の抵抗を減少させることができる。これにより、燃焼室２５内への燃焼ガスの導入に伴って生じる損失を減少させることができるので、燃費を向上させることができる。

更に、上述したように、排気流量調整弁５４の開度は小さくされている。従って、排気ポート３３ａ，３３ｂ内の燃焼ガスが排気流量調整弁５４の下流へ流出しにくいので、排気ポート３３ａ，３３ｂ内の燃焼ガスの圧力は高い。これにより、第２排気弁開弁期間において燃焼室２５内に導入される燃焼ガス量が十分に多くなる。この結果、混合ガスの温度をより確実に高くすることができるので、内燃機関１０の負荷が小さくても（要求出力が小さくても）混合ガスをより確実に自着火させることができる。

そして、後述する低負荷自着火用の吸気弁閉弁タイミングＩＣになるまでの期間においては、吸気弁３２ａのみが開弁している（例えば、クランク角が吸気下死点ＢＤＣ２である時点における状態を示した図６の（Ｃ）を参照。）。

次いで、上記第２排気弁閉弁タイミングＥＣ２より遅角側且つ吸気下死点ＢＤＣ２近傍（本例では、吸気下死点ＢＤＣ２直後）のタイミングであって、内燃機関１０の負荷に応じた低負荷自着火用の吸気弁閉弁タイミングＩＣになると、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１は、吸気弁駆動機構３２ｃを駆動させることにより開弁していた吸気弁３２ａ（又は、吸気弁３２ｂ）を閉弁させる（図５の（７）を参照。）。これにより、吸気が終了するとともに、燃焼室２５内に形成された混合ガスの圧縮が開始する。なお、本明細書においては、吸気弁開弁タイミングＩＯから吸気弁閉弁タイミングＩＣまでの期間は、吸気弁開弁期間と称呼される。

このように、吸気弁開弁期間においては一方の吸気弁３２ａのみが開弁しているので、２つの吸気弁３２ａ，３２ｂがともに開弁している場合より吸気ポート３１ａから流入する空気の流速が大きくなる。従って、燃焼室２５へ流入する空気により燃焼室２５にて混合ガスと燃焼ガスとが強く攪拌される。この結果、燃焼ガスから混合ガスへの熱の伝達を促進することができるので、混合ガスの温度を確実に高くすることができる。

その後、ピストン２２が圧縮上死点ＴＤＣ２位置に近づくにつれて燃焼室２５内に形成された混合ガスが大きく圧縮され、同混合ガスの温度は上昇する。その結果、ピストン２２が圧縮上死点ＴＤＣ２位置近傍に到達したとき、混合ガスの温度が自着火温度（混合ガスが自着火して燃焼を開始する温度、例えば、１０００Ｋ）に到達し、混合ガスは自着火して燃焼する。

その後、自着火による燃焼に伴うガスの膨張が始まる。
このようにして、上記低負荷自着火運転領域Ａにて、内燃機関１０は自着火運転される。

更に、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１は、吸気弁開弁タイミングＩＯ及び吸気弁閉弁タイミングＩＣにて駆動される（開閉動作させられる）吸気弁を燃焼サイクル毎に交互に切り替えるとともに、第１排気弁開弁タイミングＥＯ１及び第１排気弁閉弁タイミングＥＣ１にて駆動される（開閉動作させられる）排気弁を燃焼サイクル毎に交互に切り替える。即ち、吸気弁３２ａ及び排気弁３４ａの組を開閉動作させた燃焼サイクルの次の燃焼サイクルにおいては、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１は、吸気弁３２ｂ及び排気弁３４ｂの組を開閉動作させる。更に、吸気弁３２ｂ及び排気弁３４ｂの組を開閉動作させた燃焼サイクルの次の燃焼サイクルにおいては、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１は、吸気弁３２ａ及び排気弁３４ａの組を開閉動作させる。

これにより、吸気弁３２ａ，３２ｂ、排気弁３４ａ，３４ｂ、吸気弁３２ａ，３２ｂ及び排気弁３４ａ，３４ｂのそれぞれと接触する部材（バルブシート等）並びに吸気弁３２ａ，３２ｂ及び排気弁３４ａ，３４ｂのそれぞれを駆動する部材（吸気弁駆動機構３２ｃ及び排気弁駆動機構３４ｃ）の摩耗等が吸気弁３２ａ，３２ｂのいずれか一方側及び排気弁３４ａ，３４ｂのいずれか一方側に集中することを防止することができる。この結果、吸気弁３２ａ，３２ｂ、排気弁３４ａ，３４ｂ及び上記部材の耐久性を向上させることができる。

（内燃機関１０が上記中高負荷自着火運転領域Ｂにて運転されるとき）
一方、内燃機関１０が上記中高負荷自着火運転領域Ｂにて運転されるとき（中高負荷自着火運転時）、運転切換え手段Ｇ１１は運転領域マップに従って中高負荷自着火運転実行手段Ｆ１２を選択する。これにより、内燃機関１０は中高負荷自着火運転実行手段Ｆ１２によって運転される。

中高負荷自着火運転実行手段Ｆ１２は、排気流量調整弁５４を全開状態に制御する点、吸気弁開弁期間にて吸気弁３２ａ，３２ｂを両方とも開弁させる点、第１排気弁開弁期間にて排気弁３４ａ，３４ｂを両方とも開弁させる点、及び、第２排気弁開弁期間を低負荷自着火用の第２排気弁開弁期間よりも遅角側に設ける点においてのみ上記低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１と相違する。従って、以下、係る相違点を中心として説明する。

中高負荷自着火運転実行手段Ｆ１２は、排気流量調整弁アクチュエータ５４ａを駆動させることにより、排気流量調整弁５４の開度が最大となるように（全開状態に）排気流量調整弁５４を駆動制御する。これにより、排気抵抗（燃焼ガスが排気通路を通過する際の抵抗）を小さくすることができ、燃費を良好にすることができる。

更に、中高負荷自着火運転実行手段Ｆ１２は、図７に示したように、所定のタイミングにて、吸気弁駆動機構３２ｃ、排気弁駆動機構３４ｃ及びインジェクタ３７をそれぞれ作動させて内燃機関１０の運転を行う。

より具体的に述べると、中高負荷自着火運転実行手段Ｆ１２は、低負荷自着火用の第１排気弁開弁タイミングＥＯ１と略同じタイミング（膨張下死点ＢＤＣ１直前のタイミング）であって、内燃機関１０の負荷に応じた中高負荷自着火用の第１排気弁開弁タイミングＥＯ１になったとき、排気弁駆動機構３４ｃを駆動させることにより排気弁３４ａ，３４ｂを両方とも開弁させる（図７の（１）を参照。）。これにより、前回の燃焼サイクルにおける燃焼により生成された燃焼ガスが各排気ポート３３ａ，３３ｂへ排出される。

ところで、内燃機関１０の負荷が大きくなるにつれて、燃焼により生成される燃焼ガスの量は多くなる。従って、第１排気弁開弁期間において排出すべき燃焼ガスの量も多くなるので、排気弁３４ａ，３４ｂの一方のみを開弁すると、排気抵抗（燃焼ガスを燃焼室２５から排出する際の抵抗）が過大になる恐れがある。そこで、前述したように、中高負荷自着火運転時においては、排気弁３４ａ，３４ｂを両方とも開弁させる。この結果、排気抵抗が過大になることを防止することができる。

その後、低負荷自着火用の吸気弁開弁タイミングＩＯと略同じタイミング（排気上死点ＴＤＣ１直前のタイミング）であって、内燃機関１０の負荷に応じた中高負荷自着火用の吸気弁開弁タイミングＩＯになると、中高負荷自着火運転実行手段Ｆ１２は、吸気弁駆動機構３２ｃを駆動させることにより吸気弁３２ａ，３２ｂを両方とも開弁させる（図７の（２）を参照。）。これにより、燃焼室２５内へ空気が導入される。

次いで、低負荷自着火用の第１排気弁閉弁タイミングＥＣ１と略同じタイミング（排気上死点ＴＤＣ１直後のタイミング）であって、内燃機関１０の負荷に応じた中高負荷自着火用の第１排気弁閉弁タイミングＥＣ１にて、開弁していた排気弁３４ａ，３４ｂが閉弁され（図７の（３）を参照。）、その後、内燃機関１０の負荷に応じた中高負荷自着火用の燃料噴射開始タイミングＩＮＪにてインジェクタ３７により燃料が噴射される（図７の（４）を参照。）。

そして、低負荷自着火用の第２排気弁開弁タイミングＥＯ２より遅角側、且つ、吸気下死点ＢＤＣ２よりも進角側のタイミングであって、内燃機関１０の負荷に応じた中高負荷自着火用の第２排気弁開弁タイミングＥＯ２になると、中高負荷自着火運転実行手段Ｆ１２は、排気弁駆動機構３４ｃを駆動させることにより排気弁３４ａ及び排気弁３４ｂを開弁させる（図７の（５）を参照。）。これにより、第１排気弁開弁期間にて排気ポート３３ａ，３３ｂへ排出された燃焼ガスが再び燃焼室２５内に導入される。

図８の（ａ）は、低負荷自着火運転時における吸気弁３２ａ，３２ｂのリフト量及び排気弁３４ａ，３４ｂのリフト量のクランク角に対する変化を示している。図８の（ｂ）は、中高負荷自着火運転時における同変化を示している。図８の（ａ）及び図８の（ｂ）において、実線Ｌ１は、第１排気弁開弁期間に係るリフト量の変化を示している。破線Ｌ２は、第２排気弁開弁期間に係るリフト量の変化を示している。点線Ｌ３は、吸気弁開弁期間に係るリフト量の変化を示している。

図８の（ａ）及び図８の（ｂ）に比較して示したように、中高負荷自着火運転時においては、第２排気弁開弁タイミングＥＯ２（第２排気弁開弁期間の開始タイミング）は、低負荷自着火運転時よりも遅角されている（遅角側にシフトしている）。従って、中高負荷自着火運転時においては、燃焼ガスの導入に先立って空気のみが導入される期間（即ち、吸気弁開弁タイミングＩＯ（実質的には、排気上死点ＴＤＣ１）から第２排気弁開弁タイミングＥＯ２までの期間）は、低負荷自着火運転時よりも長い。これにより、同期間において低負荷自着火運転時よりも多い量の空気が燃焼室２５内に導入される。

この結果、内燃機関１０の負荷が大きくなっても、燃焼室２５内に導入される燃焼ガス量を少なくするために排気弁３４ａ，３４ｂのリフト量を極めて小さくすることなく（排気ポート３３ａ，３３ｂの開口断面積を過度に減少させることなく）燃焼に必要とされる量の空気を燃焼室２５内に確保することができるので、良好な燃費にて内燃機関１０を運転することができる。

次いで、低負荷自着火用の第２排気弁閉弁タイミングＥＣ２より遅角側のタイミングであって、内燃機関１０の負荷に応じた中高負荷自着火用の第２排気弁閉弁タイミングＥＣ２にて、開弁していた排気弁３４ａ，３４ｂが閉弁され（図７の（６）を参照。）、その後、中高負荷自着火用の吸気弁閉弁タイミングＩＣにて、開弁していた吸気弁３２ａ，３２ｂが閉弁される（図７の（７）を参照。）。そして、ピストン２２が圧縮上死点ＴＤＣ２位置近傍に到達したとき、混合ガスの温度が自着火温度に到達し、混合ガスは自着火して燃焼する。その後、自着火による燃焼に伴うガスの膨張が始まる。
このようにして、上記中高負荷自着火運転領域Ｂにて、内燃機関１０は自着火運転される。

以上、説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の第１実施形態は、中高負荷自着火運転時の第２排気弁開弁タイミングＥＯ２を低負荷自着火運転時よりも遅角させる。この結果、内燃機関１０の負荷が大きくなっても、良好な燃費にて内燃機関１０を運転することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。第２実施形態に係る内燃機関１０Ａは、上記第１実施形態に係る電磁式の吸気弁駆動機構３２ｃ及び排気弁駆動機構３４ｃに代えて機械式の吸気弁駆動機構及び排気弁駆動機構を備える点のみにおいて上記第１実施形態に係る内燃機関１０と相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。

この内燃機関１０Ａは、上記第１実施形態に係る電磁式の吸気弁駆動機構３２ｃに代えて機械式の吸気弁駆動機構を備えている。吸気弁駆動機構は、クランク軸２４の回転に伴って回転する駆動軸（カムシャフト）により可変のタイミングにて吸気弁３２ａ，３２ｂを開閉動作させる周知の可変タイミング機構を備えた可変タイミングカム機構である。

ところで、カム機構により吸気弁３２ａ，３２ｂを駆動する場合、カムがスムーズに回転しないと、カムと吸気弁３２ａ，３２ｂとの間の摩擦による損失や衝撃による騒音が過大となる恐れがあるので、カムプロファイルの一部が過大な曲率を有するようにカム山を形成することはできない。従って、この吸気弁駆動機構により駆動される吸気弁３２ａ，３２ｂが開弁している期間における吸気弁３２ａ，３２ｂのリフト量は、上記電磁式の吸気弁駆動機構３２ｃの場合と異なり、滑らかに変化する。

更に、吸気弁駆動機構には、吸気弁３２ａ，３２ｂの一方の開閉動作を一時的に休止させる周知の駆動休止機構が組み込まれている（例えば、特開２００５−３６６６０号を参照。）。

内燃機関１０Ａは、上記第１実施形態に係る電磁式の排気弁駆動機構３４ｃに代えて機械式の排気弁駆動機構を備えている。排気弁駆動機構は、吸気弁駆動機構と同様に、駆動休止機構が組み込まれた可変タイミングカム機構である。従って、この排気弁駆動機構により駆動される排気弁３４ａ，３４ｂが開弁している期間における排気弁３４ａ，３４ｂのリフト量は、上記電磁式の排気弁駆動機構３４ｃの場合と異なり、滑らかに変化する。

このような構成により、第２実施形態に係る内燃機関１０Ａの制御装置は、上記第１実施形態と同様のタイミングにて、図９に示したように、吸気弁３２ａ，３２ｂ及び排気弁３４ａ，３４ｂを駆動する。図９の（ａ）は、低負荷自着火運転時における吸気弁３２ａ，３２ｂのリフト量及び排気弁３４ａ，３４ｂのリフト量のクランク角に対する変化を示している。図９の（ｂ）は、中高負荷自着火運転時における同変化を示している。図９の（ａ）及び図９の（ｂ）において、実線Ｌ１は、第１排気弁開弁期間に係るリフト量の変化を示している。破線Ｌ２は、第２排気弁開弁期間に係るリフト量の変化を示している。点線Ｌ３は、吸気弁開弁期間に係るリフト量の変化を示している。

なお、上述したように、カムと排気弁３４ａ，３４ｂとの間の摩擦による損失や衝撃による騒音が過大となる恐れがあるので、カムプロファイルの一部が過大な曲率を有するようにカム山を形成することはできない。従って、排気弁開弁期間が短くなるにつれて排気弁３４ａ，３４ｂのリフト量は小さくされる。即ち、図９に示したように、第１排気弁開弁期間（ＥＯ１〜ＥＣ１）よりも第２排気弁開弁期間（ＥＯ２〜ＥＣ２）におけるリフト量の方が小さい。

ここで、制御装置の実際の作動について、より具体的に述べると、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１は、吸気弁開弁タイミングＩＯ及び吸気弁閉弁タイミングＩＣにて吸気弁３２ａ，３２ｂの一方を駆動させないように、吸気弁駆動機構の駆動休止機構を駆動制御する。これにより、他方のみが吸気弁駆動機構のカム機構により駆動される。

更に、低負荷自着火運転実行手段Ｆ１１は、第１排気弁開弁タイミングＥＯ１及び第１排気弁閉弁タイミングＥＣ１にて排気弁３４ａ，３４ｂの一方を駆動させないように、排気弁駆動機構の駆動休止機構を駆動制御する。これにより、他方のみが排気弁駆動機構のカム機構により駆動される。

一方、中高負荷自着火運転実行手段Ｆ１２は、吸気弁開弁タイミングＩＯ及び吸気弁閉弁タイミングＩＣにて吸気弁３２ａ，３２ｂの両方を駆動させるように、吸気弁駆動機構の駆動休止機構を駆動制御する。これにより、両方が吸気弁駆動機構のカム機構により駆動される。

更に、中高負荷自着火運転実行手段Ｆ１２は、第１排気弁開弁タイミングＥＯ１及び第１排気弁閉弁タイミングＥＣ１にて排気弁３４ａ，３４ｂの両方を駆動させるように、排気弁駆動機構の駆動休止機構を駆動制御する。これにより、両方が排気弁駆動機構のカム機構により駆動される。

加えて、中高負荷自着火運転実行手段Ｆ１２は、図９に示したように、排気弁駆動機構の可変タイミング機構を駆動制御することにより、第２排気弁開弁タイミングＥＯ２及び第２排気弁閉弁タイミングＥＣ２を低負荷自着火運転時よりも遅角させる。これにより、上記第１実施形態と同様に、中高負荷自着火運転時、燃焼ガスの導入に先立って空気のみが導入される期間（即ち、吸気行程中の期間であって、吸気弁開弁タイミングＩＯから第２排気弁開弁タイミングＥＯ２までの期間）において低負荷自着火運転時よりも多くの量の空気が燃焼室２５内に導入される。

この結果、内燃機関１０の負荷が大きくなっても、燃焼室２５内に導入される燃焼ガス量を少なくするために排気弁３４ａ，３４ｂのリフト量を極めて小さくすることなく（排気ポート３３ａ，３３ｂの開口断面積を過度に減少させることなく）燃焼に必要とされる量の空気を燃焼室２５内に確保することができるので、良好な燃費にて内燃機関１０を運転することができる。

以上、説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の第２実施形態は、上記第１実施形態と同様に、中高負荷自着火運転時の第２排気弁開弁タイミングＥＯ２を低負荷自着火運転時よりも遅角させる。この結果、内燃機関１０の負荷が大きくなっても、良好な燃費にて内燃機関１０を運転することができる。

なお、上記第２実施形態は、吸気ポート３１ａ，３１ｂ内にそれぞれ配置され、且つ、全開状態又は全閉状態に制御されることにより同吸気ポート３１ａ，３１ｂを連通状態又は遮断状態に切り替える吸気ポート制御弁（気流制御弁）を備えていてもよい。この場合、制御装置は、低負荷自着火運転時、吸気弁開弁タイミングＩＯ及び吸気弁閉弁タイミングＩＣにて吸気弁３２ａ，３２ｂの両方を駆動する（開閉動作させる）とともに、吸気ポート制御弁の一方を全開状態に制御し、且つ、他方を全閉状態に制御する。

これにより、吸気弁３２ａ，３２ｂを実際に駆動する数を変更しなくとも、吸気弁開弁期間において吸気ポート３１ａ，３１ｂの一方のみから空気を流入させることができる。この結果、燃焼室２５内に流入する空気の流速を大きくすることができる。従って、吸気弁３２ａ，３２ｂの駆動を停止するための駆動休止機構を備える必要がない制御装置を提供することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態は、中高負荷自着火運転領域Ｂのうちの高負荷側の領域においては、内燃機関１０を火花点火運転方式により運転するように構成されていてもよい。

また、上記各実施形態においては、排気流量調整弁５４は、エキゾーストマニホールド５１の集合部に配置されていたが、各排気ポート３３ａ，３３ｂ内に配置されていてもよい。この場合、排気流量調整弁５４から各排気弁３４ａ，３４ｂまでの排気通路の容積が小さくなる。従って、排気流量調整弁５４の開度の変化に対して同排気通路内の燃焼ガスの圧力の変化が遅れる期間を短くすることができる。この結果、内燃機関１０の負荷が急激に変化した場合であっても、燃焼室２５内に導入される燃焼ガス量を適切に制御することができる。

本発明の第１実施形態に係る制御装置を４サイクル自着火方式による運転が可能な内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。 図１に示した燃焼室を構成しているシリンダヘッド部の下面を燃焼室側から見た概略図である。 図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するプログラムを示した機能ブロック図である。 図１に示した電気制御装置のＣＰＵが参照する運転領域マップを示した図である。 図１に示した内燃機関が低負荷自着火方式により運転される場合におけるある気筒の吸気弁及び排気弁の開閉タイミングと燃料噴射タイミングとを概念的に示した説明図である。 図１に示した燃焼室に導入される空気及び燃焼ガスの流れの変化をクランク角に対して模式的に示した図である。 図１に示した内燃機関が中高負荷自着火方式により運転される場合におけるある気筒の吸気弁及び排気弁の開閉タイミングと燃料噴射タイミングとを概念的に示した説明図である。 本発明の第１実施形態に係る吸気弁及び排気弁のリフト量のクランク角に対する変化を運転方式毎に模式的に示した図である。 本発明の第２実施形態に係る吸気弁及び排気弁のリフト量のクランク角に対する変化を運転方式毎に模式的に示した図である。

符号の説明

１０…内燃機関、２１…シリンダ、２２…ピストン、２４…クランク軸、２５…燃焼室、３１ａ，３１ｂ…吸気ポート、３２ａ，３２ｂ…吸気弁、３２ｃ…吸気弁駆動機構、３３ａ，３３ｂ…排気ポート、３４ａ，３４ｂ…排気弁、３４ｃ…排気弁駆動機構、３７…インジェクタ、３８…駆動回路、５１…エキゾーストマニホールド、５２…排気管、５４…排気流量調整弁、５４ａ…排気流量調整弁アクチュエータ、６２…クランクポジションセンサ、６３…アクセル開度センサ、６４…アクセルペダル、７１…ＣＰＵ、７２…ＲＯＭ。

Claims (4)

1. 空気を燃焼室内に供給するためにシリンダヘッドに形成された吸気ポート、同吸気ポートを開閉する吸気弁、同燃焼室内の燃焼ガスを同燃焼室から排出するために同シリンダヘッドに形成された排気ポート及び同排気ポートを開閉する排気弁を備え、
   排気上死点から吸気下死点までの吸気行程、吸気下死点から圧縮上死点までの圧縮行程、圧縮上死点から膨張下死点までの膨張行程及び膨張下死点から排気上死点までの排気行程からなる４つの行程をクランク軸が７２０度回転する毎に繰り返すとともに、前記燃焼室に形成した混合ガスを前記圧縮行程中に圧縮して自着火させる４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置であって、
   少なくとも前記吸気行程中の一部の期間において前記吸気弁が開弁した状態となるように同吸気弁を所定の吸気弁開弁タイミングにて開弁させるとともに、同開弁した状態にある吸気弁を所定の吸気弁閉弁タイミングにて閉弁させる吸気弁制御手段と、
   少なくとも前記排気行程中の一部の期間において前記排気弁が開弁した状態となるように同排気弁を所定の第１排気弁開弁タイミングにて開弁させるとともに、同開弁した状態にある排気弁を前記排気上死点近傍の第１排気弁閉弁タイミングにて閉弁させる第１排気弁制御手段と、前記排気弁を前記第１排気弁閉弁タイミングより遅角側であり且つ前記吸気弁開弁タイミングより遅角側であり且つ前記吸気弁閉弁タイミングより進角側のタイミングである第２排気弁開弁タイミングにて開弁させるとともに、同開弁した状態にある排気弁を所定の第２排気弁閉弁タイミングにて閉弁させる第２排気弁制御手段と、からなる排気弁制御手段と、
   を備え、
   前記第２排気弁制御手段は、前記内燃機関の負荷が大きくなるにつれて前記第２排気弁開弁タイミングを遅角させるように構成された４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置において、
   前記吸気弁の数は、少なくとも２つであり、
   前記吸気弁制御手段は、前記内燃機関の負荷が所定の低負荷閾値より小さいとき、前記２つの吸気弁の一方のみを開閉動作させるように構成され、
   前記排気弁の数は、少なくとも２つであり、
   前記第１排気弁制御手段は、前記内燃機関の負荷が前記低負荷閾値より小さいとき、前記２つの排気弁の一方のみを開閉動作させ、且つ、前記第１排気弁閉弁タイミングを前記吸気弁開弁タイミングより遅角側のタイミングに設定するように構成され、
   前記吸気弁制御手段及び前記第１排気弁制御手段は、前記内燃機関の負荷が前記低負荷閾値より小さいとき、開閉動作する１つの吸気弁及び開閉動作する１つの排気弁の組として１つの吸気弁と１つの排気弁との間の距離が最大となる組を選択するように構成された４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置において、
   前記吸気弁制御手段は、前記内燃機関の負荷が前記低負荷閾値より小さいとき、所定の期間の経過毎に開閉動作させる吸気弁を一方から他方に切り替え、
   前記第１排気弁制御手段は、前記内燃機関の負荷が前記低負荷閾値より小さいとき、前記所定の期間の経過毎に開閉動作させる排気弁を一方から他方に切り替える４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置において、
   前記第２排気弁制御手段は、前記２つの排気弁の両方を開閉動作させる４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置であって、
   前記排気ポートを含む排気通路に配置され同排気通路の開口断面積を可変とすることにより同排気通路を流れるガスの量を変更するように開度を調整可能な排気流量調整弁と、
   前記内燃機関の負荷が小さくなるにつれて、前記排気流量調整弁の開度を小さくするように同排気流量調整弁を制御する排気流量調整弁制御手段と、
   を備えた４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置。

Images