JP4337247B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車載エンジン等の内燃機関においては、燃費改善等を意図して機関運転状態に応じて燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換えるタイプのものが実用化されている。また、こうしたタイプの内燃機関では、例えば１９９９年９月２４日発行の「クラウン、クラウンマジェスタ新型車解説書」に記載されるように、混合気の良好な燃焼が得られるよう燃焼室内のガスの流動状態を変更する気流制御弁を同機関の吸気通路に設けることも知られている。
【０００３】
上記文献に示される内燃機関においては、機関運転状態が低回転低負荷領域（成層燃焼領域）にあるときには成層燃焼運転を実行し、それ以外の領域（均質燃焼領域）では均質燃焼運転を実行する。また、同機関の気流制御弁は、成層燃焼領域や均質燃焼領域における高回転高負荷側の領域では開弁され、均質燃焼領域における低回転高負荷側や高回転低負荷側の領域では閉弁されるようになる。なお、こうした気流制御弁の開閉制御は、
・成層燃焼運転時には燃焼室内でのガス流の助けをかりることなく点火プラグ周りに可燃混合気が形成される。
【０００４】
・低回転高負荷時や高回転低負荷時には、気流制御弁を閉弁することにより、燃焼室内に乱流を生じさせて空気と燃料との混合を促進させること、及び燃焼室に吸入されるガスの流速を早めて吸気充填効率を向上させることが好ましい。
【０００５】
・気流制御弁を閉弁するのが好ましいとき以外は同気流制御弁を開弁し、可能な限り気流制御弁の閉弁に伴う吸気抵抗の増大を抑制するのが好ましい。
等の理由に基づいてのものである。
【０００６】
ところで、機関運転状態が成層燃焼領域と気流制御弁の閉弁される所定運転領域（均質燃焼領域における低回転高負荷側や高回転低負荷側）との間で移行する際には、燃焼方式が成層燃焼と均質燃焼との間で切り換えられるとともに、気流制御弁が開弁状態と閉弁状態との間で切り換えられる。
【０００７】
燃焼方式が切り換えられる際には内燃機関の良好な運転を行う上で要求される燃料噴射量や点火時期等が変化し、これに応じて燃料噴射量や点火時期等を変化させる際にショックが生じ易くなる。また、気流制御弁が切り換えられる際にも内燃機関の良好な運転を行う上で要求される燃料噴射量や点火時期等が変化し、これに応じて燃料噴射量や点火時期等を変化させる際にショックが生じ易くなる。
【０００８】
従って、燃焼方式の切り換えと気流制御弁の切り換えとが同時に行われると、要求される燃料噴射量や点火時期が上記のように燃焼方式に応じてだけでなく気流制御弁の開閉状態に応じても変化することから、それら燃料噴射量や点火時期等の制御態様によってはショックが生じるおそれがある。
【０００９】
そこで、上記文献に記載の内燃機関では、燃焼方式の切り換えと気流制御弁の切り換えとが同時に生じないよう、気流制御弁が閉弁する上記所定運転領域を図９に破線で示すように均質燃焼領域内において成層燃焼領域から離して設定している。この場合、例えば機関運転状態が成層燃焼領域から上記所定運転領域に移行する際などには、最初に燃焼方式が成層燃焼から均質燃焼に切り換えられ、その後に気流制御弁が開弁状態から閉弁状態へと切り換えられるため、上記のようなショックの発生が抑制される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように気流制御弁が閉弁される所定運転領域を設定することで、確かに上記ショックを抑制することができるようにはなる。ただし、上記所定運転領域を成層燃焼領域から離して設定するためには、同所定運転領域を狭くしなければならなくなる。
【００１１】
即ち、上記所定運転領域のうち、均質燃焼領域の低回転高負荷側に位置する運転領域については、その図９の負荷方向下限を高負荷側に設定して当該運転領域を狭くすることにより成層燃焼領域から離れるようにしている。また、上記所定運転領域のうち、均質燃焼領域の高回転低負荷側に位置する運転領域については、その図９の機関回転数方向下限を高回転側に設定して当該運転領域を狭くすることにより成層燃焼領域から離れるようにしている。
【００１２】
しかし、このように気流制御弁が閉弁される所定運転領域を狭くすると、同運転領域と成層燃焼領域との間の領域において、良好な混合気の燃焼を得る上で気流制御弁を閉弁すべきであるのに同気流制御弁が開弁されることから、内燃機関の燃費や出力に関して不利になる。そして、こうした不具合は上記の領域に機関運転状態が存在する期間が長くなるほど顕著なものになる。
【００１３】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関の燃費や出力に関して不利になることなく、燃焼方式と気流制御弁とが同時に切り換えられることに伴うショックを抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、機関運転状態に基づき燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える内燃機関に適用され、同機関の吸気通路に設けられた気流制御弁の開閉制御を通じて燃焼室内でのガスの流動状態を変更する内燃機関の制御装置において、機関運転状態が成層燃焼領域にあるときとは前記気流制御弁の開閉状態が異なる状態になる所定運転領域を、均質燃焼領域内に前記成層燃焼領域と隣接するように設定する設定手段と、機関運転状態が前記成層燃焼領域と前記所定運転領域との間で移行する際に、前記燃焼方式の切り換えと前記気流制御弁の開閉状態の切り換えとを所定の間隔をおいて行うとともに、機関運転状態が前記成層燃焼領域から前記所定運転領域に移行する際には燃焼方式を切り換えてから前記気流制御弁の開閉状態を切り換え、機関運転状態が前記所定運転領域から前記成層燃焼領域に移行する際には前記気流制御弁の開閉状態を切り換えてから燃焼方式を切り換える制御手段とを備えることを要旨としている。
【００１５】
上記の構成によれば、成層燃焼領域に対し上記所定運転領域を隣接させることにより同所定運転領域の縮小が回避され、この縮小に伴い成層燃焼領域と上記所定運転領域との間に気流制御弁が内燃機関の燃費や出力に関して不利な開閉状態となる領域が生じるのを回避することができる。また、機関運転状態が成層燃焼領域と上記所定運転領域との間で移行する際、燃焼方式の切り換えと気流制御弁の切り換えとが所定間隔をおいて行われるため、燃焼方式と気流制御弁とが同時に切り換えられることに伴い内燃機関にショックが生じるのを抑制することができる。なお、燃焼方式及び気流制御弁の切り換えを所定間隔をおいて行う方法としては、例えば一方の切り換えが行われてから所定時間経過後に他方の切り換えを行うという方法を採用することができる。
また、成層燃焼運転時には燃焼室内のガスの流動状態が混合気の燃焼に影響を及ぼし易くなる。上記の構成によれば、機関運転状態が成層燃焼領域から上記所定運転領域に移行する際には、燃焼方式が成層燃焼から均質燃焼へと切り換えられてから気流制御弁の切り換えが行われるため、上記成層燃焼運転時に気流制御弁の開閉状態が不適切になることはない。また、機関運転状態が上記所定運転領域から成層燃焼領域に移行する際には、気流制御弁の切り換えが行われてから燃焼方式が均質燃焼から成層燃焼へと切り換えられるため、上記成層燃焼運転時に気流制御弁の開閉状態が不適切になることはない。従って、機関運転状態が成層燃焼運転から上記所定運転領域に移行する場合であれ、その逆であれ、成層燃焼運転時に気流制御弁の開閉状態が不適切になって燃焼室内のガスの流動状態が成層燃焼に相応しくないものになるのを回避することができる。
【００１６】
（２）請求項２に記載の発明は、機関運転状態に基づき燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える内燃機関に適用され、同機関の吸気通路に設けられた気流制御弁の開閉制御を通じて燃焼室内でのガスの流動状態を変更する内燃機関の制御装置において、機関運転状態が成層燃焼領域にあるときとは前記気流制御弁の開閉状態が異なるものになる所定運転領域について、これを均質燃焼領域内において前記成層燃焼領域と隣接するところに設定し、且つ機関運転状態が成層燃焼領域にあるときと前記気流制御弁の開閉状態が同じものになる特定運転領域について、これを均質燃焼領域内において前記所定運転領域と隣接するところに設定する設定手段と、機関運転状態が前記成層燃焼領域と前記所定運転領域との間で移行するときに前記燃焼方式の切り換えと前記開閉状態の切り換えとを所定の間隔をおいて行うとともに、機関運転状態が前記所定運転領域と前記特定運転領域との間で移行するときに前記燃焼方式の切り換えと前記開閉状態の切り換えとを前記所定の間隔をおくことなく行う制御手段とを備えることを要旨としている。
【００１７】
（３）請求項３に記載の発明は、機関運転状態に基づき燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える内燃機関に適用され、同機関の吸気通路に設けられた気流制御弁の開閉制御を通じて燃焼室内でのガスの流動状態を変更する内燃機関の制御装置において、機関運転状態が成層燃焼領域にあるときとは前記気流制御弁の開閉状態が異なる状態になる所定運転領域を、均質燃焼領域内に前記成層燃焼領域と隣接するように設定する設定手段と、機関運転状態が前記成層燃焼領域から前記所定運転領域に移行するときにまずは前記燃焼方式の切り換えを行い、この切り換えからの経過時間が予め設定された判定時間に達したことに基づいて前記開閉状態の切り換えを行う制御手段とを備えることを要旨としている。
【００１８】
（４）請求項４に記載の発明は、機関運転状態に基づき燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える内燃機関に適用され、同機関の吸気通路に設けられた気流制御弁の開閉制御を通じて燃焼室内でのガスの流動状態を変更する内燃機関の制御装置において、機関運転状態が成層燃焼領域にあるときとは前記気流制御弁の開閉状態が異なる状態になる所定運転領域を、均質燃焼領域内に前記成層燃焼領域と隣接するように設定する設定手段と、機関運転状態が前記所定運転領域から前記成層燃焼領域に移行するときにまずは前記開閉状態の切り換えを行い、この切り換えからの経過時間が予め設定された判定時間に達したことに基づいて前記燃焼方式の切り換えを行う制御手段とを備えることを要旨としている。
【００１９】
（５）請求項５に記載の発明は、機関運転状態に基づき燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える内燃機関に適用され、同機関の吸気通路に設けられた気流制御弁の開閉制御を通じて燃焼室内でのガスの流動状態を変更する内燃機関の制御装置において、機関運転状態が成層燃焼領域にあるときとは前記気流制御弁の開閉状態が異なる状態になる所定運転領域を、均質燃焼領域内に前記成層燃焼領域と隣接するように設定する設定手段と、機関運転状態が前記成層燃焼領域から前記所定運転領域に移行するときにまずは前記燃焼方式の切り換えを行い、この切り換えからの経過時間が予め設定された第１の判定時間に達したことに基づいて前記開閉状態の切り換えを行うとともに、機関運転状態が前記所定運転領域から前記成層燃焼領域に移行するときにまずは前記開閉状態の切り換えを行い、この切り換えからの経過時間が前記第１の判定時間とは異なる値として予め設定された第２の判定時間に達したことに基づいて前記燃焼方式の切り換えを行う制御手段とを備えることを要旨としている。
【００２０】
（６）請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は成層燃焼を燃焼室内でのガス流の助けをかりることなく行うものであって、前記気流制御弁は成層燃焼領域で開弁されるとともに前記所定運転領域で閉弁されることを要旨としている。
上記の構成によれば、燃焼室内でのガス流の助けをかりることなく成層燃焼を行う内燃機関にあって、同機関の燃費や出力に関して不利になることなく、機関運転状態が成層燃焼領域と上記所定運転領域との間で移行する際のショックを抑制することができる。
【００２１】
（７）請求項７に記載の発明は、機関運転状態に基づき燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える内燃機関に適用され、同機関の吸気通路に設けられた気流制御弁の開閉制御を通じて燃焼室内でのガスの流動状態を変更する内燃機関の制御装置において、機関運転状態が成層燃焼領域にあるときとは前記気流制御弁の開閉状態が異なる状態になる所定運転領域を、均質燃焼領域内に前記成層燃焼領域と隣接するように設定する設定手段と、機関運転状態が前記成層燃焼領域と前記所定運転領域との間で移行する際に、前記燃焼方式の切り換えと前記気流制御弁の切り換えとを所定間隔をおいて行う制御手段とを備え、前記内燃機関は成層燃焼を燃焼室内でのガス流の助けをかりることなく行うものであって、前記気流制御弁は成層燃焼領域で開弁されるとともに前記所定運転領域で閉弁され、前記設定手段は、前記気流制御弁が開弁する別の運転領域を前記所定運転領域と隣接するように機関負荷及び機関回転数に基づき均質燃焼領域の高回転高負荷側に設定し、前記所定運転領域と前記別の運転領域との境界に対応する機関負荷及び機関回転数を前記気流制御弁の開弁時と閉弁時とで得られるトルクが等しくなる機関負荷及び機関回転数とするものであることを要旨としている。
【００２２】
上記の構成によれば、成層燃焼領域に対し上記所定運転領域を隣接させることにより同所定運転領域の縮小が回避され、この縮小に伴い成層燃焼領域と上記所定運転領域との間に気流制御弁が内燃機関の燃費や出力に関して不利な開閉状態となる領域が生じるのを回避することができる。また、機関運転状態が成層燃焼領域と上記所定運転領域との間で移行する際、燃焼方式の切り換えと気流制御弁の切り換えとが所定間隔をおいて行われるため、燃焼方式と気流制御弁とが同時に切り換えられることに伴い内燃機関にショックが生じるのを抑制することができる。
また、上記の構成によれば、内燃機関の高回転高負荷時には気流制御弁が開弁されるため、吸気抵抗の低減による機関出力の向上が図られる。また、機関運転状態が上記所定運転領域と上記特定運転領域との間で移行する際には気流制御弁が閉弁状態と開弁状態との間で変化する。しかし、上記所定運転領域と上記特定運転領域との境界に対応する機関負荷及び機関回転数は気流制御弁の開弁時と閉弁時とで得られるトルクが等しくなる値であるため、上記のように気流制御弁の開閉状態が変化する際にショックが発生するのを抑制することができる。
【００２３】
（８）請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の制御装置において、前記設定手段は、機関負荷を一定とした条件下で機関回転数を前記気流制御弁の閉弁時と開弁時とで得られるトルクが等しくなる値としたときの単位時間当たりの吸入空気量に基づき、その吸入空気量を得ることが可能な機関負荷及び機関回転数によって前記所定運転領域と前記別の運転領域との境界を設定することを要旨としている。
【００２４】
上記の構成によれば、少なくとも一度だけ上記単位時間当たりの吸入空気量を求めさえすれば、その吸入空気量が得られる機関負荷及び機関回転数を計算等によって算出し、これら算出される機関負荷及び機関回転数に基づき上記境界を簡単に設定することができる。
なお、上記単位時間値の吸入空気量を求めるために機関負荷を一定にする際には、内燃機関を全負荷で一定とすることが好ましい。これは、内燃機関は全負荷としたときに安定した状態となり、このときに正確に単位時間当たりの吸入空気量を検出することが可能になるためである。そして、正確な単位時間当たりの吸入空気量に基づき上記境界を設定することにより、この境界の設定を一層適切に行うことができるようになる。
【００２５】
（９）請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記設定手段は、前記気流制御弁が開弁する運転領域である特定運転領域と前記気流制御弁が閉弁する前記所定運転領域とが互いに隣接する態様でこれら運転領域を前記均質燃焼領域内に設定し、且つ前記所定運転領域を前記成層燃焼領域と前記特定運転領域との間に設定することを要旨としている。
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の内燃機関の制御装置において、前記設定手段は、機関負荷及び機関回転数により規定される運転領域上に前記成層燃焼領域及び前記所定運転領域及び前記特定運転領域のそれぞれを設定し、且つ低回転低負荷側に前記成層燃焼領域を設定し、且つ高回転高負荷側に前記特定運転領域を設定することを要旨としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を直列四気筒の自動車用直噴ガソリンエンジンに適用した一実施形態を図１〜図８に従って説明する。
【００２７】
図２に示すように、エンジン１１においては、そのピストン１２がコネクティングロッド１３を介してクランクシャフト１４に連結され、同ピストン１２の往復移動がコネクティングロッド１３によってクランクシャフト１４の回転へと変換される。クランクシャフト１４には複数の突起１４ｂを備えたシグナルロータ１４ａが取り付けられている。そして、シグナルロータ１４ａの側方には、クランクシャフト１４が回転する際に上記各突起１４ｂに対応してパルス状の信号を出力するクランクポジションセンサ１４ｃが設けられている。
【００２８】
エンジン１１の燃焼室１６には、吸気通路３２及び排気通路３３が接続されている。吸気通路３２において、その上流部分にはエンジン１１の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ２３が設けられている。このスロットルバルブ２３の開度は、アクセルペダル２５の踏込操作に応じてスロットル用モータ２４を駆動することによって調節される。即ち、アクセルペダル２５の踏込操作に応じて変化するアクセル踏込量がアクセルポジションセンサ２６によって検出され、この検出されるアクセル踏込量に応じてスロットル用モータ２４が制御されることによりスロットルバルブ２３の開度が調節される。また、吸気通路３２において、スロットルバルブ２３の下流側には吸気通路３２内の圧力（吸気圧）を検出するためのバキュームセンサ３６が設けられている。
【００２９】
エンジン１１には、燃焼室１６内に直接燃料を噴射供給して燃料と空気とからなる混合気を形成する燃料噴射弁４０と、燃焼室１６内の混合気に対して点火を行う点火プラグ４１とが設けられている。この点火プラグ４１による点火時期はイグナイタ４１ａによって制御される。そして、燃焼室１６内の混合気を点火して燃焼させると、ピストン１２が往復移動してクランクシャフト１４が回転し、エンジン１１が駆動されるようになる。また、燃焼室１６内で燃焼した後の混合気は排気として排気通路３３に送り出される。
【００３０】
次に、エンジン１１の吸気系の詳細構造について図１を参照して説明する。
エンジン１１の吸気通路３２は図１に示すように各気筒の燃焼室１６に接続される直前で二つに分岐されている。そして、一つの燃焼室１６には分岐後の二つの吸気通路３２がそれぞれ接続されている。また、これら吸気通路３２うちの一方には、燃焼室１６内におけるガスの流動状態を変更するための気流制御弁４８が設けられている。
【００３１】
気流制御弁４８は、吸気通路３２に生じる負圧を作動源とするアクチュエータ４９から延びるロッド５０と連結され、同アクチュエータ４９の作動に基づくロッド５０の伸縮によって開弁位置と閉弁位置との間で開閉動作する。そして、気流制御弁４８を開いた状態では上記燃焼室１６に接続された二つの吸気通路３２から燃焼室１６内に空気が供給され、気流制御弁４８を閉じた状態では一方の吸気通路３２のみから燃焼室１６内に空気が供給される。こうした気流制御弁４８の開閉動作は、燃焼室１６内におけるガスの流動状態を変更するために行われる。
【００３２】
一方、上記アクチュエータ４９においては、そのハウジング５１内を大気室５３と負圧室５４とに区画するための弾性体よりなるダイヤフラム５２と、同ダイヤフラム５２に連結されたロッド５０と、負圧室５４内に設けられてロッド５０の伸縮方向について弾性を有するコイルスプリング５５とを備えている。また、アクチュエータ４９において、その大気室５３はハウジング５１外と連通しており、負圧室５４は負圧通路５８を介してバキュームタンク５７に連通している。このバキュームタンク５７は、チェック弁５９ａが設けられた吸引通路５９を介して、エンジン１１の吸気通路３２におけるスロットルバルブ２３の下流側に連通している。上記チェック弁５９ａは吸気通路３２からバキュームタンク５７への空気の逆流を防ぐためのものであり、同チェック弁５９ａによりバキュームタンク５７内の圧力が大気圧よりも真空側の値に保持される。
【００３３】
また、上記負圧通路５８には、バキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）６１が設けられている。このＶＳＶ６１は、電磁ソレノイド（図示せず）を備えている。そして、電磁ソレノイドに対する電圧印加を制御することでＶＳＶ６１が動作し、負圧室５４がバキュームタンク５７若しくは大気と連通されるようになる。そして、エンジン１１の運転中にＶＳＶ６１の動作により、負圧室５４がバキュームタンク５７と連通すると、同タンク５７内の負圧に基づき負圧室５４から空気が吸引される。これにより、ダイヤフラム５２がコイルスプリング５５を収縮させる方向に変位し、ロッド５０が収縮して気流制御弁４８が閉弁されるようになる。また、ＶＳＶ６１の動作により負圧室５４が大気と連通すると、コイルスプリング５５の付勢力によりダイヤフラム５２がロッド５０を伸長させる方向に変位し、気流制御弁４８開弁されるようになる。
【００３４】
次に、上記気流制御弁４８の開閉制御を通じて燃焼室１６内でのガスの流動状態を変更するとともに、エンジン１１の燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える切換制御を行う制御装置の電気的構成を図３に基づいて説明する。
【００３５】
この制御装置は、スロットル開度制御、燃料噴射制御、及び点火時期制御などエンジン１１の運転制御を行う電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）９２を備えている。このＥＣＵ９２は、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６等を備える算術論理演算回路として構成されている。
【００３６】
ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵ９４はＲＯＭ９３に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ９５はＣＰＵ９４での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ９６はエンジン１１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６は、バス９７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路９８及び外部出力回路９９と接続されている。
【００３７】
外部入力回路９８には、クランクポジションセンサ１４ｃ、アクセルポジションセンサ２６、及びバキュームセンサ３６等が接続されている。一方、外部出力回路９９には、スロットル用モータ２４、燃料噴射弁４０、イグナイタ４１ａ、及びＶＳＶ６１等が接続されている。
【００３８】
上記ＥＣＵ９２は、クランクポジションセンサ１４ｃからの検出信号に基づきエンジン回転数ＮＥを求める。また、ＥＣＵ９２は、アクセルポジションセンサ２６からの検出信号に基づきアクセル踏込量ＡＣＣＰを求め、バキュームセンサ３６からの検出信号に基づき吸気圧ＰＭを求める。更に、ＥＣＵ９２は、最大機関負荷（全負荷）に対する現在の負荷割合を示す値である負荷率ＫＬを、エンジン回転数ＮＥ、及び、アクセル踏込量ＡＣＣＰや吸気圧ＰＭ等の吸入空気量に対応するパラメータに基づき算出する。
【００３９】
そして、ＥＣＵ９２は、エンジン回転数ＮＥや負荷率ＫＬ等の機関運転状態に応じてエンジン１１の燃焼方式を、燃料が空気に対して均等に混合された混合気を燃焼させる均質燃焼と、点火プラグ４１周りのみに可燃混合気を存在させた状態で同混合気を燃焼させる成層燃焼との間で切り換える。ここで、成層燃焼が行われるエンジン１１の運転領域（成層燃焼領域）と均質燃焼が行われるエンジン１１の運転領域（均質燃焼領域）とを図８に示す。
【００４０】
この図から分かるように、エンジン１１の運転状態が低回転低負荷領域（成層燃焼領域）にあるときには、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとすることが可能な成層燃焼を実行することにより、エンジン１１における燃費の改善が図られるようになる。また、エンジン１１の運転状態が上記低回転低負荷領域よりも高負荷側及び高回転側の領域（均質燃焼領域）にあるときには高出力を得ることが可能な均質燃焼を実行することにより、要求されるエンジン出力を得られるようにする。
【００４１】
この成層燃焼と均質燃焼との間の燃焼方式の切り換えは、ＥＣＵ９２を通じて設定される運転モードＭＯＤＥの値、例えば「０（成層燃焼）」、「１（均質燃焼）」のように設定される値に応じて行われる。即ち、ＥＣＵ９２は、エンジン回転数ＮＥ及び負荷率ＫＬが図８の成層燃焼領域にあるとき運転モードＭＯＤＥを「０（成層燃焼）」に設定し、「ＭＯＤＥ＝０」であることに基づき成層燃焼運転を実行する。また、ＥＣＵ９２は、エンジン回転数ＮＥ及び負荷率ＫＬが図８の均質燃焼領域にあるとき運転モードＭＯＤＥを「１（均質燃焼）」に設定し、「ＭＯＤＥ＝１」であることに基づき均質燃焼運転を実行する。
【００４２】
上記成層燃焼と上記均質燃焼とでは燃焼室１６内における混合気の形態が互いに異なるため、それぞれの燃焼方式に適した燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等も異なるものとなる。従って、ＥＣＵ９２は、実行中の燃焼方式に適した燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等が得られるよう、燃料噴射弁４０、イグナイタ４１ａ、及びスロットル用モータ２４等を制御する。また、燃焼方式が切り換えられる際にはエンジン１１の良好な運転を行う上で要求される燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等が変化する。そのため、ＥＣＵ９２は、燃焼方式が切り換えられるときには、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等が要求される値へと切り換えられるよう、燃料噴射弁４０、イグナイタ４１ａ、及びスロットル用モータ２４等を制御する。
【００４３】
また、ＥＣＵ９２は、エンジン回転数ＮＥや負荷率ＫＬ等の機関運転状態に基づきＶＳＶ６１を制御して気流制御弁４８の開閉状態を変更する。即ち、ＥＣＵ９２は、エンジン回転数ＮＥ及び負荷率ＫＬが図８に示される成層燃焼領域、及び均質燃焼領域の高回転高負荷側に設定される均質開弁領域にあるときには、ＶＳＶ６１を制御して気流制御弁４８を開弁する。また、エンジン回転数ＮＥ及び負荷率ＫＬが上記均質燃焼領域内において成層燃焼領域及び均質開弁領域に隣接するよう設定される均質閉弁領域にあるときには、ＶＳＶ６１を制御して気流制御弁４８を閉弁する。
【００４４】
なお、こうした気流制御弁４８の開閉制御は、
・成層燃焼運転時には燃焼室１６内でのガス流の助けをかりることなく点火プラグ４１周りに可燃混合気が形成される。
【００４５】
・均質閉弁領域では、気流制御弁４８を閉弁することにより、燃焼室１６内に乱流を生じさせて空気と燃料との混合を促進させること、及び燃焼室１６内に吸入されるガスの流速を早めて吸気充填効率を向上させることが好ましい。
【００４６】
・均質燃焼領域において上記均質閉弁領域以外の領域では、気流制御弁４８を開弁することにより、可能な限り同弁４８の閉弁に伴う吸気抵抗の増大を抑制することが好ましい。
等の理由に基づいてのものである。
【００４７】
上記気流制御弁４８が開弁しているときと閉弁しているときとでは、燃焼室１６内でのガスの流動状態が互いに異なるものとなる。このガスの流動状態は混合気の燃焼に影響を及ぼすため、気流制御弁４８の開閉状態が切り換えられるときには、エンジン１１の良好な運転を行う上で要求される燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等も変化することとなる。ＥＣＵ９２は、気流制御弁４８が切り換えられるときにも、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等が要求される値へと切り換えられるよう、燃料噴射弁４０、イグナイタ４１ａ、及びスロットル用モータ２４等を制御する。
【００４８】
図８に示される均質燃焼領域は、気流制御弁４８が閉弁する均質閉弁領域と同弁４８が開弁する開弁領域とに分けられている。そして、上記均質閉弁領域は成層燃焼領域に隣接しており、上記均質開弁領域は均質燃焼領域の高回転高負荷側に位置して均質閉弁領域と隣接している。また、均質閉弁領域及び均質開弁領域は、それらの境界に対応する負荷率ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥが気流制御弁４８の閉弁時と開弁時とで得られるエンジントルクが等しくなる負荷率及びエンジン回転数となるよう設定されている。
【００４９】
上記均質閉弁領域と均質開弁領域との境界を設定する際には、まず、負荷率ＫＬを例えば最大機関負荷（全負荷）に対応した値で一定とした条件下で、エンジン回転数ＮＥを気流制御弁４８の閉弁時と開弁時とでエンジントルクが等しくなる値としたときの単位時間当たりの吸入空気量を求める。そして、求められた単位時間当たりの吸入空気量を得ることが可能な負荷率及びエンジン回転数を計算等によって算出し、これら算出される負荷率及びエンジン回転数に基づき上記境界が設定される。
【００５０】
このように均質閉弁領域及び均質開弁領域、並びにそれらの境界を設定することにより、負荷率ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥ等の機関運転状態が均質閉弁領域と均質開弁領域との間で移行し、気流制御弁４８が閉弁状態と開弁状態との間で変化する際、ショックが発生するのを抑制することができる。
【００５１】
また、機関運転状態は均質閉弁領域と均質開弁領域との間で移行するだけでなく、成層燃焼領域と均質閉弁領域との間で移行することもある。その際には、エンジン１１の燃焼方式が成層燃焼と均質燃焼との間で切り換えられるとともに、気流制御弁４８も閉弁状態と開弁状態との間で切り換えられることとなる。
【００５２】
燃焼方式が上記のように切り換えられる際には、エンジン１１の良好な運転を行う上で要求される燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等が変化し、これに応じて燃料噴射弁４０、イグナイタ４１ａ、及びスロットル用モータ２４等が制御される際にショックが生じ易くなる。また、気流制御弁４８が上記のように切り換えられる際にも、エンジン１１の良好な運転を行う上で要求される燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等が変化し、これに応じて燃料噴射弁４０、イグナイタ４１ａ、及びスロットル用モータ２４等が制御される際にショックが生じ易くなる。
【００５３】
従って、機関運転状態が成層燃焼領域と均質閉弁領域との間で移行する際、燃焼方式の切り換えと気流制御弁４８の切り換えとが同時に行われると、要求される燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等が燃焼方式に応じて変化するだけでなく気流制御弁４８の開閉状態に応じても変化することから、それら燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等の制御態様によってはショックが生じるおそれがある。
【００５４】
そこで本実施形態では、機関運転状態が成層燃焼領域と均質閉弁領域との間で移行する際、燃焼方式の切り換えと気流制御弁４８の切り換えとを所定間隔をおいて行い、燃焼方式と気流制御弁４８とが同時に切り換えられることに伴いエンジン１１にショックが生じるのを抑制する。
【００５５】
次に、機関運転状態が成層燃焼領域から均質閉弁領域に移行するとき、及び均質閉弁領域から成層燃焼領域に移行するときにおける燃焼方式及び気流制御弁４８の切換制御の概要について、図６及び図７のタイムチャートを参照して説明する。
【００５６】
図６は、機関運転状態が成層燃焼領域から均質閉弁領域へと移行する場合のタイムチャートである。この場合、ＥＣＵ９２は、燃焼方式を成層燃焼から均質燃焼に切り換えてから所定時間経過後に、気流制御弁４８を開弁状態から閉弁状態へと切り換える。なお、上記所定時間としては、成層燃焼から均質燃焼への切り換えに伴う燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等の制御態様の変化に基づき、実際に燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及び吸入空気量等が変化するのに必要な時間を採用することができる。
【００５７】
ＥＣＵ９２は、負荷率ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥが存在する運転領域が図６（ａ）に示されるように成層燃焼領域から均質閉弁領域へと変化すると、運転モードＭＯＤＥを図６（ｂ）に示すように「０（成層燃焼）」から「１（均質燃焼）」へと変化させ、燃焼方式を成層燃焼から均質燃焼へと切り換える。また、ＥＣＵ９２は、このときに上記燃焼方式の切り換えが行われてからの経過時間を計測するためのカウンタＣ１を図６（ｃ）に示すように「０」にリセットし、その後にカウンタＣ１の値を所定時間毎に「１」ずつ増加させる。
【００５８】
そして、燃焼方式が成層燃焼から均質燃焼へと切り換えられた後、図６（ｃ）に示すようにカウンタＣ１の値が上述した所定時間に対応した値である所定値ａよりも大きくなると、ＥＣＵ９２は、図６（ｄ）に示すように気流制御弁４８を開弁状態から閉弁状態へと変化させる。これにより、燃焼室１６に吸入される空気の流通面積が減少し、この吸入空気の流速が早められるとともに燃焼室１６内におけるガスの乱流が生じることとなる。こうした燃焼室１６内におけるガスの流動状態の変化は、燃焼方式の切り換えに伴い燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及び吸入空気量等が変化した後に生じるようになる。
【００５９】
また、図７は、機関運転状態が均質閉弁領域から成層燃焼領域へと移行する場合のタイムチャートである。この場合、ＥＣＵ９２は、気流制御弁４８を閉弁状態から開弁状態へと切り換えてから所定時間経過後に、燃焼方式を均質燃焼から成層燃焼に切り換える。なお、上記所定時間としては、気流制御弁４８の閉弁状態から開弁状態への切り換えに伴い燃焼室１６内のガスの流動状態が変化するのに必要な時間を採用することができる。
【００６０】
ＥＣＵ９２は、負荷率ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥが存在する運転領域が図７（ａ）に示されるように均質閉弁領域から成層燃焼領域へと変化すると、ＶＳＶ６１を制御して気流制御弁４８を図７（ｄ）に示すように閉弁状態から開弁状態へと切り換える。また、ＥＣＵ９２は、このときに上記気流制御弁４８の切り換えが行われてからの経過時間を計測するためのカウンタＣ２を図７（ｃ）に示すように「０」にリセットし、その後にカウンタＣ２の値を所定時間毎に「１」ずつ増加させる。
【００６１】
そして、気流制御弁４８が閉弁状態から開弁状態へと切り換えられた後、図７（ｃ）に示すようにカウンタＣ２の値が上述した所定時間に対応した値である所定値ｂよりも大きくなると、ＥＣＵ９２は、図７（ｂ）に示すように運転モードを「１（均質燃焼）」から「０（成層燃焼）」へと切り換える。これにより、燃焼方式が均質燃焼から成層燃焼へと切り換えられ、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、スロットル開度等の制御態様が変化する。こうした制御態様の変化に伴う燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及び吸入空気量等の変化は、気流制御弁４８の閉弁状態から開弁状態の切り換えに伴い燃焼室１６内のガスの流動状態が変化した後に生じるようになる。
【００６２】
次に、気流制御弁４８の切換手順について、気流制御弁切換ルーチンを示す図４のフローチャートを参照して説明する。この気流制御弁切換ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【００６３】
気流制御弁切換ルーチンにおいて、ステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理は、エンジン１１の運転状態が成層燃焼領域、均質閉弁領域、及び均質開弁領域のうちのいずれの運転領域にあるかを判断するためのものである。
【００６４】
即ち、ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０１の処理でエンジン１１の運転状態が均質燃焼領域にあるか否かを判断し、ステップＳ１０２の処理で同運転状態が均質閉弁領域にあるか否かを判断する。
【００６５】
そして、同運転状態が成層燃焼領域や均質開弁領域にある場合には、ステップＳ１０１とステップＳ１０２とのいずれかで否定判定がなされ、ステップＳ１１１に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１１１の処理として気流制御弁４８の開弁を指示し、別のルーチンで気流制御弁４８が開弁状態となるようＶＳＶ６１を制御する。従って、エンジン１１の運転状態が成層燃焼領域や均質開弁領域にある場合には、それが他の運転領域から変化してきた直後の状態であるか否かに関係なく気流制御弁４８が開弁される。ステップＳ１１１の処理を実行した後には、後述するステップＳ１１０に進む。
【００６６】
また、エンジン１１の運転状態が均質閉弁領域にある場合には、上記ステップＳ１０１とステップＳ１０２との両方において肯定判定がなされ、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３以降の処理は、エンジン１１の運転状態が成層燃焼領域から均質閉弁領域に移行する際に、気流制御弁４８の開弁状態から閉弁状態への切り換えを、燃焼方式の成層燃焼から均質燃焼への切り換えに対し、所定時間だけ遅らせて実行するためのものである。
【００６７】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０３の処理で、遅延フラグＦ１として「１（遅延中）」がＲＡＭ９５の所定領域に記憶されているか否かを判断する。この遅延フラグＦ１は、上述したように燃焼方式の切り換えに対し気流制御弁４８の切り換えが遅延中であるか否かを判断するためのものである。そのため、遅延フラグＦ１は、エンジン１１の運転状態が成層燃焼領域から均質閉弁領域に移行した時点から上記カウンタＣ１の値が所定値ａよりも大きくなって気流制御弁４８が閉弁状態に切り換えられるまでの間は「１（遅延中）」とされ、この切換後に「０（非遅延中）」とされる。
【００６８】
エンジン１１の運転状態が成層燃焼領域から均質閉弁領域に移行した後に最初にステップＳ１０３の処理が行われる際には、遅延フラグＦ１が「０（非遅延中）」であってステップＳ１０３で肯定判定がなされ、ステップＳ１０４に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０４の処理で上記成層燃焼領域から均質閉弁領域への変化の直後か否かを判断し、否定判定であればステップＳ１０９の処理で気流制御弁４８の閉弁を指示する。従って、エンジン１１の運転状態が均質閉弁領域にある状態が継続されているときには、気流制御弁４８が上記指示に基づき閉弁状態とされるようになる。
【００６９】
また、上記ステップＳ１０４の処理において肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０５の処理で遅延フラグＦ１として「１（遅延中）」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶し、ステップＳ１０６の処理でカウンタＣ１の値を「０」にリセットする。その後、ステップＳ１０７に進む。なお、上記ステップＳ１０５の処理で遅延フラグＦ１が「１（遅延中）」にされると、次回にステップＳ１０３の処理が実行される際には否定判定がなされ、直接ステップＳ１０７に進むようになる。このステップＳ１０７の処理として、ＥＣＵ９２は、カウンタＣ１の値を「１」だけ大きくする。
【００７０】
続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ１０８の処理として、カウンタＣ１の値が所定値ａよりも大きいか否か、即ちエンジン１１の運転状態が成層燃焼領域から均質閉弁領域へと変化してから所定時間が経過したか否かを判断する。そして、「Ｃ１＞ａ」でなければ気流制御弁切換ルーチンを一旦終了し、「Ｃ１＞ａ」であればステップＳ１０９に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０９の処理で気流制御弁４８の閉弁を指示し、ステップＳ１１０の処理で遅延フラグＦ１として「０（非遅延中）」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶した後、この気流制御弁切換ルーチンを一旦終了する。
【００７１】
次に、燃焼方式の決定に係わる運転モードＭＯＤＥの切換手順について、運転モード切換ルーチンを示す図５のフローチャートを参照して説明する。なお、運転モード切換ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【００７２】
運転モード切換ルーチンにおいて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０１の処理として、エンジン１１の運転状態が成層燃焼領域にあるか否かを判断する。そして、ステップＳ２０１で否定判定がなされると、ステップＳ２１０の処理で運転モードＭＯＤＥを「１（均質燃焼）」に設定した後、ステップ２０９に進む。ＥＣＵ９２は、運転モードＭＯＤＥが「１」に設定されることに基づき均質燃焼運転を実行し、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等を均質燃焼に適したものへと制御する。
【００７３】
また、上記ステップＳ２０１で肯定判定がなされると、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２以降の処理は、エンジン１１の運転状態が均質閉弁領域から成層燃焼領域に以降する際、燃焼方式の均質燃焼から成層燃焼への切り換えを、気流制御弁４８の閉弁状態から開弁状態への切り換えに対し、所定時間だけ遅らせて実行するためのものである。
【００７４】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０２の処理で、遅延フラグＦ２として「１（遅延中）」がＲＡＭ９５の所定領域に記憶されているか否かを判断する。この遅延フラグＦ２は、上述したように気流制御弁４８の切り換えに対し燃焼方式の切り替えが遅延中であるか否かを判断するためのものである。そのため、遅延フラグＦ２は、エンジン１１の運転状態が均質閉弁領域から成層燃焼領域に移行した時点から上記カウンタＣ２の値が所定値ｂよりも大きくなって燃焼方式が成層燃焼に切り換えられるまでの間は「１（遅延中）」とされ、この切換後に「０（非遅延中）」とされる。
【００７５】
エンジン１１の運転状態が均質閉弁領域から成層燃焼領域に移行した後に最初にステップＳ２０２の処理が行われる際には、遅延フラグＦ２が「０（非遅延中）」であってステップＳ２０２で肯定判定がなされ、ステップＳ２０３に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０３の処理で上記均質閉弁領域から成層燃焼領域への変化の直後が否かを判断し、否定判定であればステップＳ２０８の処理で運転モードＭＯＤＥを「０（成層燃焼）」に設定する。従って、エンジン１１の運転状態が成層燃焼領域にある状態が継続されているときには、運転モードＭＯＤＥが「０（成層燃焼）」であることに基づき燃焼方式が成層燃焼とされるようになる。
【００７６】
また、上記ステップＳ２０３の処理において肯定判定がなされた場合には、ステップＳ２０４の処理で遅延フラグＦ２として「１（遅延中）」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶し、ステップＳ２０５の処理でカウンタＣ２の値を「０」にリセットする。その後、ステップＳ２０６に進む。なお、上記ステップＳ２０４の処理で遅延フラグＦ２が「１（遅延中）」にされると、次回にステップＳ２０２の処理が実行される際には否定判定がなされ、直接ステップＳ２０６に進むようになる。このステップＳ２０６の処理として、ＥＣＵ９２は、カウンタＣ２の値を「１」だけ大きくする。
【００７７】
続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ２０７の処理として、カウンタＣ２の値が所定値ｂよりも大きいか否か、即ちエンジン１１の運転状態が均質閉弁領域から成層燃焼領域へと変化してから所定時間が経過したか否かを判断する。そして、「Ｃ２＞ｂ」でなければ運転モード切換ルーチンを一旦終了し、「Ｃ２＞ｂ」であればステップＳ２０８に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０８の処理で運転モードＭＯＤＥを「０（成層燃焼）」に設定し、ステップＳ２０９の処理で遅延フラグＦ２として「０（非遅延中）」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶した後、運転モード切換ルーチンを一旦終了する。
【００７８】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）均質燃焼領域において気流制御弁４８が閉弁される運転領域（均質閉弁領域）を成層燃焼領域に対し隣接させることにより、従来のように上記運転領域（均質閉弁領域）を成層燃焼領域から離して設定することに伴い同運転領域が縮小するのを回避し、この縮小に伴いエンジン１１の燃費や出力に関して不利になるのを回避することができる。また、エンジン１１の運転状態が成層燃焼領域と均質閉弁領域との間で移行する際、燃焼方式の切り換えと気流制御弁４８の切り換えとが所定間隔をおいて行われる。そのため、上記成層燃焼領域から均質閉弁領域への移行、若しくはその逆において、燃焼方式と気流制御弁４８とが同時に切り換えられることに伴いエンジン１１にショックが生じるのを抑制することができる。
【００７９】
（２）成層燃焼は点火プラグ４１周りに可燃混合気を存在させた状態で同混合気に対して点火を行うことにより実現するため、燃焼室１６内におけるガスの流動状態が混合気の燃焼に影響を及ぼし易くなる。そのため、成層燃焼運転時に気流制御弁４８の開閉状態が適正でないと、燃焼室１６内のガスの流動状態が混合気の燃焼に悪影響を及ぼすおそれがある。エンジン１１の運転状態が成層燃焼領域から均質閉弁領域に移行する際には、燃焼方式が成層燃焼から均質燃焼に切り換えられてから、気流制御弁４８が成層燃焼に適した開閉状態である開弁状態から閉弁状態へと切り換えられる。そのため、成層燃焼領域から均質閉弁領域に移行する際における成層燃焼運転時に、気流制御弁４８の開閉状態が成層燃焼にとって不適切な状態（閉弁状態）になることはない。また、エンジン１１の運転状態が均質閉弁領域から成層燃焼領域に移行する際には、気流制御弁４８が閉弁状態から成層燃焼運に適した開閉状態である開弁状態へと切り換えられてから、燃焼方式が均質燃焼から成層燃焼へと切り換えられる。そのため、均質閉弁領域から成層燃焼領域に移行する際における成層燃焼運転時にも、気流制御弁４８の開閉状態が成層燃焼にとって不適切な状態（閉弁状態）になることはない。従って、成層燃焼領域から均質閉弁領域へと移行する場合であれ、その逆であれ、それらの際の成層燃焼運転時に気流制御弁４８が不適切な状態（閉弁状態）になって、燃焼室１６内におけるガスの流動状態が成層燃焼に相応しくないものになるのを回避することができる。
【００８０】
（３）エンジン１１の運転状態が成層燃焼領域から均質閉弁領域へと移行する際、燃焼方式が切り換えられてから所定時間（所定値ａに対応）が経過した後に気流制御弁４８が切り換えられる。そして、上記所定時間としては、成層燃焼から均質燃焼への切り換えに伴う燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等の制御態様の変化に基づき、実際に燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及び吸入空気量等が変化するのに必要な時間が採用される。従って、気流制御弁４８が上記のように切り換えられる際に、同切り換えに基づきエンジン１１の良好な運転を行う上で要求される燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等が変化し、これに応じて燃料噴射弁４０、イグナイタ４１ａ、及びスロットル用モータ２４等が制御されるときにショックが生じるのを的確に抑制することができる。
【００８１】
（４）エンジン１１の運転状態が均質閉弁領域から成層燃焼領域へと移行する際、気流制御弁４８が切り換えられてから所定時間（所定値ｂに対応）が経過した後に燃焼方式が切り換えられる。そして、上記所定時間としては、気流制御弁４８の閉弁状態から開弁状態への切り換えに伴い燃焼室１６内のガスの流動状態が変化するのに必要な時間が採用される。従って、燃焼方式が上記のように切り換えられる際に、同切り換えに基づきエンジン１１の良好な運転を行う上で要求される燃料噴射量、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、及びスロットル開度等が変化し、これに応じて燃料噴射弁４０、イグナイタ４１ａ、スロットル用モータ２４等が制御されるときにショックが生じるのを的確に抑制することができる。
【００８２】
（５）均質燃焼領域において互いに隣接する均質閉弁領域と均質開弁領域は、それらの境界に対応する負荷率ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥが気流制御弁４８の閉弁時と開弁時とで得られるエンジントルクが等しくなる負荷率及びエンジン回転数となるよう設定される。従って、エンジン１１の運転状態が均質閉弁領域と均質開弁領域との間で移行する際、気流制御弁４８が閉弁状態と開弁状態との間で変化しても、その際にショックが発生するのを抑制することができるようになる。また、エンジン１１の運転状態が高回転高負荷領域（均質開弁領域）にあるときには気流制御弁４８が開弁されるため、吸気抵抗が低減されることによるエンジン出力の向上が図られるようになる。
【００８３】
（６）上記境界は、負荷率ＫＬを一定とした条件下で、エンジン回転数ＮＥを気流制御弁４８の閉弁時と開弁時とでエンジントルクが等しくなる値としたときの単位時間当たりの吸入空気量を求め、この吸入空気量を得ることが可能な負荷率及びエンジン回転数を計算等によって算出し、これら負荷率及びエンジン回転数に基づき設定される。そのため、少なくとも一度だけ上記単位時間当たりの吸入空気量を求めさえすれば、その吸入空気量が得られる負荷率及びエンジン回転数を計算等によって算出し、これら負荷率及びエンジン回転数に基づき簡単に上記境界を設定することができる。
【００８４】
（７）また、上記単位時間当たりの吸入空気量を求めるために負荷率ＫＬを一定にする際には、負荷率ＫＬを最大機関負荷（全負荷）に対応した値で一定とした。エンジン１１においては、全負荷としたときに安定した運転状態となり、このときに正確に単位時間当たりの吸入空気量を検出することが可能になる。そのため、上記のように負荷率ＫＬを全負荷に対応した値で一定とした状態で求められる吸入空気量に基づき上記境界を設定することにより、この境界の設定を一層適切に行うことができるようになる。
【００８５】
なお、本実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・均質閉弁領域と均質開弁領域との境界を設定するのに用いられる単位時間当たりの吸入空気量を求める際、負荷率ＫＬを最大機関負荷（全負荷）に対応する値で一定にしたが、必ずしもこのように負荷率ＫＬを一定にする必要はない。
【００８６】
・均質閉弁領域及び均質開弁領域は、それらの境界に対応する負荷率ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥが気流制御弁４８の閉弁時と開弁時とでエンジントルクが等しくなる負荷率及びエンジン回転数となるよう設定されるが、必ずしもこうした領域の設定の仕方をする必要はない。
【００８７】
・エンジン１１の運転状態が成層燃焼領域と均質閉弁領域との間で移行する際の燃焼方式及び気流制御弁４８の切り換えの順番を適宜変更してもよい。
・成層燃焼領域で気流制御弁４８が閉弁され、この成層燃焼領域と隣接する運転領域で気流制御弁４８が開弁されるエンジンに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の制御装置が適用されるエンジンの吸気系の構成を示す略図。
【図２】同エンジンの全体構成を示す略図。
【図３】上記制御装置の電気的構成を示すブロック図。
【図４】気流制御弁の切換手順を示すフローチャート。
【図５】運転モードの切換手順を示すフローチャート。
【図６】エンジンの運転状態が成層燃焼領域から均質閉弁領域に移行する際の運転領域、運転モードＭＯＤＥ、カウンタＣ１、気流制御弁の変化態様を示すタイムチャート。
【図７】エンジンの運転状態が均質閉弁領域から成層燃焼領域に移行する際の運転領域、運転モードＭＯＤＥ、カウンタＣ１、気流制御弁の変化態様を示すタイムチャート。
【図８】本実施形態の成層燃焼領域、均質燃焼領域、均質閉弁領域、及び均質開弁領域を示す図。
【図９】従来の成層燃焼領域、均質燃焼領域、及び気流制御弁が閉弁される運転領域を示す図。
【符号の説明】
１１…エンジン、１４ｃ…クランクポジションセンサ、１６…燃焼室、２３…スロットルバルブ、２４…スロットル用モータ、２５…アクセルペダル、２６…アクセルポジションセンサ、３２…吸気通路、３６…バキュームセンサ、４０…燃料噴射弁、４１…点火プラグ、４１ａ…イグナイタ、４８…気流制御弁、４９…アクチュエータ、５７…バキュームタンク、５８…負圧通路、５９…吸引通路、６１…バキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）、９２…電子制御ユニット（ＥＣＵ）。９５ａ…チェック弁。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, internal combustion engines such as in-vehicle engines have been put into practical use in which the combustion method is switched between stratified combustion and homogeneous combustion in accordance with engine operating conditions with the intention of improving fuel efficiency. Further, in this type of internal combustion engine, as described in, for example, “Crown, Crown Majesta New Model Car Description” issued on September 24, 1999, the gas in the combustion chamber is obtained so that a good combustion of the air-fuel mixture can be obtained. It is also known to provide an airflow control valve for changing the flow state in the intake passage of the engine.
[0003]
In the internal combustion engine shown in the above document, the stratified combustion operation is executed when the engine operation state is in the low rotation low load region (stratified combustion region), and the homogeneous combustion operation is executed in other regions (homogeneous combustion region). . The airflow control valve of the engine is opened in the high rotation / high load side region in the stratified combustion region and homogeneous combustion region, and closed in the low rotation / high load side and high rotation / low load region in the homogeneous combustion region. Will come to be. The air flow control valve opening / closing control is
-During stratified combustion operation, a combustible air-fuel mixture is formed around the spark plug without the assistance of gas flow in the combustion chamber.
[0004]
・ At low rotation and high load or high rotation and low load, close the airflow control valve to create turbulent flow in the combustion chamber to promote mixing of air and fuel, and to be sucked into the combustion chamber It is preferable to increase the intake flow efficiency by increasing the gas flow rate.
[0005]
-It is preferable to open the airflow control valve except when it is preferable to close the airflow control valve, and to suppress an increase in intake resistance accompanying the closing of the airflow control valve as much as possible.
It is based on reasons such as.
[0006]
By the way, when the engine operating state shifts between the stratified combustion region and a predetermined operation region where the airflow control valve is closed (low rotation high load side or high rotation low load side in the homogeneous combustion region), the combustion method Is switched between stratified combustion and homogeneous combustion, and the airflow control valve is switched between an open state and a closed state.
[0007]
When the combustion method is switched, the fuel injection amount, ignition timing, etc. required for good operation of the internal combustion engine change, and shocks occur when changing the fuel injection amount, ignition timing, etc. accordingly. It tends to occur. Also, when the airflow control valve is switched, the fuel injection amount, ignition timing, etc. required for good operation of the internal combustion engine change, and the fuel injection amount, ignition timing, etc. change accordingly. Shock is likely to occur.
[0008]
Therefore, when the switching of the combustion method and the switching of the airflow control valve are performed at the same time, the required fuel injection amount and ignition timing depend not only on the combustion method as described above but also on the opening / closing state of the airflow control valve. Therefore, a shock may occur depending on the control mode such as the fuel injection amount and the ignition timing.
[0009]
Therefore, in the internal combustion engine described in the above document, the predetermined operation region where the airflow control valve is closed is not homogeneously burned as shown by the broken line in FIG. 9 so that the switching of the combustion method and the switching of the airflow control valve do not occur simultaneously. Within the region, it is set apart from the stratified combustion region. In this case, for example, when the engine operating state shifts from the stratified combustion region to the predetermined operating region, the combustion method is first switched from stratified combustion to homogeneous combustion, and then the air flow control valve is closed from the open state to the closed state. Since the state is switched to the state, the occurrence of the shock as described above is suppressed.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By setting the predetermined operation region in which the airflow control valve is closed as described above, the shock can surely be suppressed. However, in order to set the predetermined operation region away from the stratified combustion region, the predetermined operation region must be narrowed.
[0011]
That is, for the operation region located on the low rotation high load side of the homogeneous combustion region in the predetermined operation region, the lower limit in the load direction in FIG. 9 is set on the high load side to narrow the operation region. It is away from the combustion area. In addition, among the predetermined operation regions, for the operation region located on the high rotation low load side of the homogeneous combustion region, the engine rotation speed lower limit in FIG. 9 is set to the high rotation side to narrow the operation region. Thus, the stratified combustion region is separated from the region.
[0012]
However, if the predetermined operation region in which the airflow control valve is closed in this way is narrowed, the airflow control valve is closed in order to obtain good combustion of the air-fuel mixture in the region between the operation region and the stratified combustion region. However, the air flow control valve is opened, which is disadvantageous in terms of fuel consumption and output of the internal combustion engine. And such a malfunction becomes so remarkable that the period when an engine operating state exists in said area | region becomes long.
[0013]
The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to provide a shock associated with the simultaneous switching of the combustion method and the airflow control valve without detrimental to the fuel consumption and output of the internal combustion engine. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can be suppressed.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
  (1) The invention according to claim 1 is applied to an internal combustion engine in which the combustion system is switched between stratified combustion and homogeneous combustion based on the engine operating state, and opens and closes an air flow control valve provided in the intake passage of the engine. In a control device for an internal combustion engine that changes the gas flow state in the combustion chamber through control, a predetermined operation region in which the airflow control valve is opened and closed differently from when the engine operation state is in the stratified combustion region Setting means for setting adjacent to the stratified combustion region in the combustion region, and switching of the combustion method and the air flow control when the engine operating state transitions between the stratified combustion region and the predetermined operating region The switching of the open / close state of the valve is performed at a predetermined interval, and when the engine operation state shifts from the stratified combustion region to the predetermined operation region, the combustion method is switched and then the air flow control And a control means for switching the combustion mode after switching the open / close state of the air flow control valve when the engine operating state shifts from the predetermined operating region to the stratified combustion region. Yes.
[0015]
  According to the above configuration, the predetermined operation region is prevented from being reduced by making the predetermined operation region adjacent to the stratified combustion region, and the airflow control valve is interposed between the stratified combustion region and the predetermined operation region along with the reduction. However, it is possible to avoid the occurrence of an unfavorable open / close state with respect to the fuel consumption and output of the internal combustion engine. Further, when the engine operating state shifts between the stratified combustion region and the predetermined operation region, the combustion method and the airflow control valve are switched at predetermined intervals, so that the combustion method and the airflow control valve It is possible to suppress the occurrence of a shock in the internal combustion engine due to the simultaneous switching.In addition, as a method of switching the combustion method and the airflow control valve at a predetermined interval, for example, a method of performing the other switching after a predetermined time elapses after one switching is performed can be employed.
Further, during the stratified combustion operation, the flow state of the gas in the combustion chamber tends to affect the combustion of the air-fuel mixture. According to the above configuration, when the engine operating state shifts from the stratified combustion region to the predetermined operating region, the air flow control valve is switched after the combustion method is switched from stratified combustion to homogeneous combustion. The open / close state of the airflow control valve does not become inappropriate during the stratified combustion operation. Further, when the engine operating state shifts from the predetermined operation region to the stratified combustion region, the air flow control valve is switched and then the combustion method is switched from homogeneous combustion to stratified combustion. The air flow control valve does not open or close inappropriately. Therefore, whether the engine operating state shifts from the stratified combustion operation to the predetermined operating region or vice versa, the open / close state of the air flow control valve becomes inappropriate during the stratified combustion operation, and the gas flow state in the combustion chamber becomes It is possible to avoid becoming unsuitable for stratified combustion.
[0016]
  (2) The invention according to claim 2 is applied to an internal combustion engine in which the combustion system is switched between stratified combustion and homogeneous combustion based on the engine operating state, and opens and closes an air flow control valve provided in the intake passage of the engine. In a control device for an internal combustion engine that changes the flow state of gas in the combustion chamber through control, a predetermined operating region in which the open / close state of the airflow control valve is different from that when the engine operating state is in the stratified combustion region. Is set adjacent to the stratified combustion region in the homogeneous combustion region, and this is homogenized for a specific operation region where the open / close state of the airflow control valve is the same as when the engine operation state is in the stratified combustion region. A setting means that is set in the combustion region adjacent to the predetermined operation region, and when the engine operating state shifts between the stratified combustion region and the predetermined operation region. The switching of the combustion method and the switching of the open / closed state are performed at a predetermined interval, and the switching of the combustion method and the switching of the combustion method when the engine operating state transitions between the predetermined operating region and the specific operating region. The gist of the invention is that it comprises control means for switching the open / closed state without leaving the predetermined interval.
[0017]
  (3) The invention according to claim 3 is applied to an internal combustion engine in which the combustion system is switched between stratified combustion and homogeneous combustion based on the operating state of the engine, and opens and closes an airflow control valve provided in the intake passage of the engine. In a control device for an internal combustion engine that changes the gas flow state in the combustion chamber through control, a predetermined operation region in which the airflow control valve is opened and closed differently from when the engine operation state is in the stratified combustion region Setting means for setting the combustion region adjacent to the stratified combustion region, and when the engine operating state shifts from the stratified combustion region to the predetermined operating region, the combustion method is first switched. The gist of the invention is that it comprises control means for switching the open / close state based on the fact that the elapsed time has reached a preset determination time.
[0018]
  (4) The invention described in claim 4 is applied to an internal combustion engine in which the combustion system is switched between stratified combustion and homogeneous combustion based on the operating state of the engine, and opens and closes an air flow control valve provided in the intake passage of the engine. In a control device for an internal combustion engine that changes the gas flow state in the combustion chamber through control, a predetermined operation region in which the airflow control valve is opened and closed differently from when the engine operation state is in the stratified combustion region Setting means for setting the combustion zone so as to be adjacent to the stratified combustion region, and when the engine operating state shifts from the predetermined operating region to the stratified combustion region, first the switching of the open / close state is performed. The gist of the invention is that it comprises control means for switching the combustion method based on the fact that the elapsed time has reached a preset determination time.
[0019]
  (5) The invention according to claim 5 is applied to an internal combustion engine in which the combustion system is switched between stratified combustion and homogeneous combustion based on the operating state of the engine, and opens and closes an air flow control valve provided in the intake passage of the engine. In a control device for an internal combustion engine that changes the gas flow state in the combustion chamber through control, a predetermined operation region in which the airflow control valve is opened and closed differently from when the engine operation state is in the stratified combustion region Setting means for setting the combustion region adjacent to the stratified combustion region, and when the engine operating state shifts from the stratified combustion region to the predetermined operating region, the combustion method is first switched. Based on the fact that the elapsed time has reached a preset first determination time, the switching of the open / close state is performed, and the engine operation state is changed from the predetermined operation region to the stratified combustion. First, when switching to the region, the switching of the open / close state is performed, and the elapsed time from the switching has reached the second determination time set in advance as a value different from the first determination time. The gist of the present invention is to provide a control means for switching the combustion method.
[0020]
  (6) The invention according to claim 6 is the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the internal combustion engine is assisted in the gas flow in the combustion chamber for stratified combustion. The gist is that the air flow control valve is opened in the stratified combustion region and closed in the predetermined operation region.
According to the above configuration, in an internal combustion engine that performs stratified combustion without helping the gas flow in the combustion chamber, the engine operating state can be compared with the stratified combustion region without detrimental to the fuel consumption and output of the engine. The shock at the time of shifting between the predetermined operation areas can be suppressed.
[0021]
  (7) The invention according to claim 7 is applied to an internal combustion engine in which the combustion system is switched between stratified combustion and homogeneous combustion based on the operating state of the engine, and opens and closes an air flow control valve provided in the intake passage of the engine. In a control device for an internal combustion engine that changes the gas flow state in the combustion chamber through control, a predetermined operation region in which the airflow control valve is opened and closed differently from when the engine operation state is in the stratified combustion region Setting means for setting adjacent to the stratified combustion region in the combustion region, and switching of the combustion method and the air flow control when the engine operating state transitions between the stratified combustion region and the predetermined operating region Control means for performing switching of the valve at a predetermined interval, the internal combustion engine performs stratified combustion without assistance of gas flow in the combustion chamber, and the air flow control valve is stratified fuel And the setting means controls the engine load and the engine speed so that another operating region where the airflow control valve opens is adjacent to the predetermined operating region. And set the engine load and engine speed corresponding to the boundary between the predetermined operation region and the other operation region at the time of opening and closing of the air flow control valve. The gist is that the engine load and the engine speed at which the torque obtained in (1) is equal are obtained.
[0022]
  According to the above configuration, the predetermined operation region is prevented from being reduced by making the predetermined operation region adjacent to the stratified combustion region, and the airflow control valve is interposed between the stratified combustion region and the predetermined operation region along with the reduction. However, it is possible to avoid the occurrence of an unfavorable open / close state with respect to the fuel consumption and output of the internal combustion engine. Further, when the engine operating state shifts between the stratified combustion region and the predetermined operation region, the combustion method and the airflow control valve are switched at predetermined intervals, so that the combustion method and the airflow control valve It is possible to suppress the occurrence of a shock in the internal combustion engine due to the simultaneous switching.
Also,According to the above configuration, the air flow control valve is opened when the internal combustion engine is under high rotation and high load, so that the engine output can be improved by reducing the intake resistance. Further, the engine operating state is the predetermined operating range and thespecificWhen transitioning between operating regions, the airflow control valve changes between the closed state and the open state. However, the predetermined operating range and the abovespecificSince the engine load and the engine speed corresponding to the boundary with the operation region are values at which the torque obtained when the air flow control valve is opened and when the air flow control valve is closed, the open / close state of the air flow control valve is as described above. It is possible to suppress the occurrence of shock when changing.
[0023]
  (8) The invention according to claim 8 is the control device for an internal combustion engine according to claim 7, wherein the setting means sets the engine speed under the condition that the engine load is constant to close the air flow control valve. Based on the intake air amount per unit time when the torque obtained at the time of opening and the valve opening is equal to each other, the predetermined operating range is determined by the engine load and the engine speed at which the intake air amount can be obtained. The gist is to set a boundary with the other operation region.
[0024]
  According to the above configuration, if the intake air amount per unit time is obtained at least once, the engine load and engine speed at which the intake air amount is obtained are calculated by calculation, and the calculated engine load is calculated. The boundary can be easily set based on the engine speed.
When the engine load is made constant in order to obtain the intake air amount of the unit time value, it is preferable to make the internal combustion engine constant at all loads. This is because the internal combustion engine is in a stable state at full load, and at this time, it is possible to accurately detect the intake air amount per unit time. By setting the boundary based on the accurate intake air amount per unit time, the boundary can be set more appropriately.
[0025]
  (9) The invention according to claim 9 is the control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8, wherein the setting means is an operating region in which the airflow control valve opens. The operation region and the predetermined operation region where the airflow control valve closes are adjacent to each other so that the operation region is set in the homogeneous combustion region, and the predetermined operation region is the stratified combustion region and the specific operation region. The gist is to set between.
(10) The invention according to claim 10 is the control apparatus for an internal combustion engine according to claim 9, wherein the setting means includes the stratified charge combustion region and the stratified combustion region on the operation region defined by the engine load and the engine speed. The gist is to set each of a predetermined operation region and the specific operation region, to set the stratified combustion region on the low rotation and low load side, and to set the specific operation region on the high rotation and high load side.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an in-line four-cylinder automobile direct injection gasoline engine will be described with reference to FIGS.
[0027]
As shown in FIG. 2, in the engine 11, the piston 12 is connected to the crankshaft 14 via the connecting rod 13, and the reciprocating movement of the piston 12 is converted into rotation of the crankshaft 14 by the connecting rod 13. . A signal rotor 14 a having a plurality of protrusions 14 b is attached to the crankshaft 14. A crank position sensor 14c is provided on the side of the signal rotor 14a. The crank position sensor 14c outputs a pulse signal corresponding to each of the protrusions 14b when the crankshaft 14 rotates.
[0028]
An intake passage 32 and an exhaust passage 33 are connected to the combustion chamber 16 of the engine 11. A throttle valve 23 for adjusting the intake air amount of the engine 11 is provided upstream of the intake passage 32. The opening degree of the throttle valve 23 is adjusted by driving the throttle motor 24 according to the depression operation of the accelerator pedal 25. That is, the accelerator position sensor 26 detects an accelerator depression amount that changes according to the depression operation of the accelerator pedal 25, and the throttle motor 24 is controlled according to the detected accelerator depression amount, thereby opening the throttle valve 23. The degree is adjusted. In the intake passage 32, a vacuum sensor 36 for detecting the pressure (intake pressure) in the intake passage 32 is provided downstream of the throttle valve 23.
[0029]
In the engine 11, a fuel injection valve 40 that injects and supplies fuel directly into the combustion chamber 16 to form an air-fuel mixture composed of fuel and air, and an ignition plug 41 that ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 16. And are provided. The ignition timing by the spark plug 41 is controlled by an igniter 41a. When the air-fuel mixture in the combustion chamber 16 is ignited and burned, the piston 12 reciprocates, the crankshaft 14 rotates, and the engine 11 is driven. Further, the air-fuel mixture after burning in the combustion chamber 16 is sent to the exhaust passage 33 as exhaust gas.
[0030]
Next, the detailed structure of the intake system of the engine 11 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the intake passage 32 of the engine 11 is branched into two just before being connected to the combustion chamber 16 of each cylinder. Then, two branched intake passages 32 are respectively connected to one combustion chamber 16. One of these intake passages 32 is provided with an airflow control valve 48 for changing the flow state of the gas in the combustion chamber 16.
[0031]
The airflow control valve 48 is connected to a rod 50 that extends from an actuator 49 that uses a negative pressure generated in the intake passage 32 as an operating source. Opens and closes. When the airflow control valve 48 is opened, air is supplied into the combustion chamber 16 from the two intake passages 32 connected to the combustion chamber 16, and when one of the intake passages 32 is closed, the airflow control valve 48 is closed. Then, air is supplied into the combustion chamber 16. Such an opening / closing operation of the air flow control valve 48 is performed in order to change the flow state of the gas in the combustion chamber 16.
[0032]
On the other hand, in the actuator 49, a diaphragm 52 made of an elastic body for partitioning the housing 51 into an atmospheric chamber 53 and a negative pressure chamber 54, a rod 50 connected to the diaphragm 52, and a negative pressure chamber 54. And a coil spring 55 which is provided inside and has elasticity in the expansion and contraction direction of the rod 50. In the actuator 49, the atmospheric chamber 53 communicates with the outside of the housing 51, and the negative pressure chamber 54 communicates with the vacuum tank 57 through the negative pressure passage 58. The vacuum tank 57 communicates with the downstream side of the throttle valve 23 in the intake passage 32 of the engine 11 through a suction passage 59 provided with a check valve 59a. The check valve 59a is for preventing the backflow of air from the intake passage 32 to the vacuum tank 57, and the pressure in the vacuum tank 57 is maintained at a value on the vacuum side from the atmospheric pressure by the check valve 59a.
[0033]
The negative pressure passage 58 is provided with a vacuum switching valve (VSV) 61. The VSV 61 includes an electromagnetic solenoid (not shown). Then, by controlling the voltage application to the electromagnetic solenoid, the VSV 61 operates, and the negative pressure chamber 54 communicates with the vacuum tank 57 or the atmosphere. When the negative pressure chamber 54 communicates with the vacuum tank 57 by the operation of the VSV 61 during the operation of the engine 11, air is sucked from the negative pressure chamber 54 based on the negative pressure in the tank 57. Thereby, the diaphragm 52 is displaced in a direction in which the coil spring 55 is contracted, the rod 50 is contracted, and the air flow control valve 48 is closed. Further, when the negative pressure chamber 54 communicates with the atmosphere by the operation of the VSV 61, the diaphragm 52 is displaced in the direction in which the rod 50 is extended by the urging force of the coil spring 55, and the airflow control valve 48 is opened.
[0034]
Next, a control device for performing switching control for changing the combustion mode of the engine 11 between stratified combustion and homogeneous combustion while changing the flow state of the gas in the combustion chamber 16 through opening / closing control of the air flow control valve 48. The electrical configuration will be described with reference to FIG.
[0035]
This control device includes an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 92 that performs operation control of the engine 11 such as throttle opening control, fuel injection control, and ignition timing control. The ECU 92 is configured as an arithmetic logic operation circuit including a ROM 93, a CPU 94, a RAM 95, a backup RAM 96, and the like.
[0036]
Here, the ROM 93 is a memory in which various control programs and maps to be referred to when executing these various control programs are stored. The CPU 94 performs arithmetic processing based on the various control programs and maps stored in the ROM 93. Execute. The RAM 95 is a memory for temporarily storing calculation results in the CPU 94 and data input from each sensor. The backup RAM 96 is a non-volatile memory for storing data to be saved when the engine 11 is stopped. is there. The ROM 93, CPU 94, RAM 95, and backup RAM 96 are connected to each other via a bus 97 and are connected to an external input circuit 98 and an external output circuit 99.
[0037]
A crank position sensor 14c, an accelerator position sensor 26, a vacuum sensor 36, and the like are connected to the external input circuit 98. On the other hand, the throttle motor 24, the fuel injection valve 40, the igniter 41a, the VSV 61, and the like are connected to the external output circuit 99.
[0038]
The ECU 92 determines the engine speed NE based on the detection signal from the crank position sensor 14c. Further, the ECU 92 obtains the accelerator depression amount ACCP based on the detection signal from the accelerator position sensor 26 and obtains the intake pressure PM based on the detection signal from the vacuum sensor 36. Further, the ECU 92 corresponds the load factor KL, which is a value indicating the current load ratio with respect to the maximum engine load (total load), to the engine speed NE and the intake air amount such as the accelerator depression amount ACCP and the intake pressure PM. Calculate based on parameters.
[0039]
Then, the ECU 92 sets the combustion method of the engine 11 according to the engine operating state such as the engine speed NE and the load factor KL, homogeneous combustion for burning the air-fuel mixture in which the fuel is evenly mixed with the air, and the spark plug. It switches between stratified combustion which burns the air-fuel mixture in the state where the air-fuel mixture exists only around 41. Here, FIG. 8 shows an operation region (stratified combustion region) of the engine 11 where stratified combustion is performed and an operation region (homogeneous combustion region) of the engine 11 where homogeneous combustion is performed.
[0040]
As can be seen from this figure, when the operating state of the engine 11 is in the low-rotation low load region (stratified combustion region), stratified combustion that can make the air-fuel ratio of the air-fuel mixture leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is executed. As a result, the fuel consumption of the engine 11 can be improved. Further, when the operating state of the engine 11 is in a higher load side and a higher rotation side region (homogeneous combustion region) than the low rotation / low load region, a request is made by performing homogeneous combustion capable of obtaining a high output. Engine output can be obtained.
[0041]
The switching of the combustion method between stratified combustion and homogeneous combustion is a value of an operation mode MODE set through the ECU 92, for example, a value set like “0 (stratified combustion)” or “1 (homogenous combustion)”. Is done according to. That is, the ECU 92 sets the operation mode MODE to “0 (stratified combustion)” when the engine speed NE and the load factor KL are in the stratified combustion region of FIG. 8, and stratified combustion is based on the fact that “MODE = 0”. Run the operation. Further, the ECU 92 sets the operation mode MODE to “1 (homogeneous combustion)” when the engine speed NE and the load factor KL are in the homogeneous combustion region of FIG. 8, and is based on the fact that “MODE = 1”. Run the operation.
[0042]
Since the stratified combustion and the homogeneous combustion have different forms of the air-fuel mixture in the combustion chamber 16, the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, the throttle opening, etc., which are suitable for the respective combustion methods are different. Become. Therefore, the ECU 92 controls the fuel injection valve 40, the igniter 41a, the throttle motor 24, and the like so as to obtain the fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, throttle opening, and the like suitable for the combustion method being executed. To do. Further, when the combustion method is switched, the fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, throttle opening, and the like required for good operation of the engine 11 change. Therefore, when the combustion system is switched, the ECU 92 uses the fuel injection valve 40, the igniter 41a, and the throttle valve so that the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, the throttle opening degree, and the like are switched to required values. The motor 24 and the like are controlled.
[0043]
Further, the ECU 92 changes the open / close state of the airflow control valve 48 by controlling the VSV 61 based on the engine operating state such as the engine speed NE and the load factor KL. That is, the ECU 92 controls the VSV 61 when the engine speed NE and the load factor KL are in the stratified combustion region shown in FIG. 8 and the homogeneous valve opening region set on the high rotation high load side of the homogeneous combustion region. The airflow control valve 48 is opened. Also, when the engine speed NE and the load factor KL are in the homogeneous valve closing region set so as to be adjacent to the stratified combustion region and the homogeneous valve opening region in the homogeneous combustion region, the VSV 61 is controlled to control the air flow control valve 48. Close the valve.
[0044]
The opening / closing control of the airflow control valve 48 is as follows.
In the stratified combustion operation, a combustible air-fuel mixture is formed around the spark plug 41 without helping the gas flow in the combustion chamber 16.
[0045]
In the homogeneous valve closing region, the airflow control valve 48 is closed to generate turbulent flow in the combustion chamber 16 to promote the mixing of air and fuel, and the gas sucked into the combustion chamber 16 It is preferable to improve the intake charging efficiency by increasing the flow rate of the air.
[0046]
In an area other than the homogeneous valve closing area in the homogeneous combustion area, it is preferable to suppress an increase in intake resistance accompanying the closing of the valve 48 as much as possible by opening the air flow control valve 48.
It is based on reasons such as.
[0047]
The flow state of the gas in the combustion chamber 16 differs between when the airflow control valve 48 is open and when it is closed. Since the flow state of the gas affects the combustion of the air-fuel mixture, when the open / close state of the airflow control valve 48 is switched, the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition required for good operation of the engine 11 are switched. The timing, throttle opening, etc. will also change. The ECU 92 controls the fuel injection valve 40, the igniter 41a, and the fuel injection valve 40 so that the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, the throttle opening, and the like are switched to required values even when the airflow control valve 48 is switched. The throttle motor 24 and the like are controlled.
[0048]
The homogeneous combustion region shown in FIG. 8 is divided into a homogeneously closed region where the airflow control valve 48 is closed and an opened region where the valve 48 is opened. The homogeneous valve closing region is adjacent to the stratified combustion region, and the homogeneous valve opening region is located on the high rotation high load side of the homogeneous combustion region and adjacent to the homogeneous valve closing region. In the homogeneous valve closing region and the homogeneous valve opening region, loads at which the engine torque obtained when the air flow control valve 48 is closed and when the load factor KL and the engine speed NE corresponding to the boundary between them are equal to each other are opened. It is set to be a rate and an engine speed.
[0049]
When setting the boundary between the homogeneous valve closing region and the homogeneous valve opening region, first, the engine speed NE is set under the condition that the load factor KL is constant at a value corresponding to, for example, the maximum engine load (full load). Is determined as a value at which the engine torque becomes equal when the airflow control valve 48 is closed and when the airflow control valve 48 is closed. Then, the load factor and engine speed at which the obtained intake air amount per unit time can be obtained are calculated by calculation or the like, and the boundary is set based on the calculated load factor and engine speed.
[0050]
By setting the homogeneous valve closing region and the homogeneous valve opening region and their boundaries in this way, the engine operating conditions such as the load factor KL and the engine speed NE are between the homogeneous valve closing region and the homogeneous valve opening region. When the air flow control valve 48 shifts and changes between the closed state and the open state, the occurrence of shock can be suppressed.
[0051]
Further, the engine operating state may not only shift between the homogeneous valve closing region and the homogeneous valve opening region, but may also shift between the stratified combustion region and the homogeneous valve closing region. At that time, the combustion system of the engine 11 is switched between stratified combustion and homogeneous combustion, and the air flow control valve 48 is also switched between the closed state and the opened state.
[0052]
When the combustion method is switched as described above, the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, the throttle opening, and the like required for good operation of the engine 11 change. When the fuel injection valve 40, the igniter 41a, the throttle motor 24, and the like are controlled, a shock easily occurs. In addition, when the airflow control valve 48 is switched as described above, the fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, throttle opening, and the like required for good operation of the engine 11 change, Accordingly, a shock is likely to occur when the fuel injection valve 40, the igniter 41a, the throttle motor 24, and the like are controlled.
[0053]
Therefore, when the engine operating state shifts between the stratified combustion region and the homogeneous valve closing region, if the switching of the combustion method and the switching of the airflow control valve 48 are performed at the same time, the required fuel injection amount, fuel injection timing Since the ignition timing, throttle opening, and the like change not only according to the combustion method but also according to the open / closed state of the airflow control valve 48, the fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, and throttle A shock may occur depending on the control mode such as the opening degree.
[0054]
Therefore, in the present embodiment, when the engine operating state shifts between the stratified combustion region and the homogeneous valve closing region, the switching of the combustion method and the switching of the airflow control valve 48 are performed at predetermined intervals, and the combustion method and the airflow are changed. It is possible to suppress a shock from occurring in the engine 11 when the control valve 48 is switched simultaneously.
[0055]
Next, an outline of the switching control of the combustion system and the airflow control valve 48 when the engine operating state shifts from the stratified combustion region to the homogeneous valve closed region and when it shifts from the homogeneous valve closed region to the stratified combustion region is shown in FIG. This will be described with reference to the time chart of FIG.
[0056]
FIG. 6 is a time chart when the engine operating state shifts from the stratified combustion region to the homogeneous valve closing region. In this case, the ECU 92 switches the airflow control valve 48 from the open state to the closed state after a predetermined time has elapsed since the combustion method was switched from stratified combustion to homogeneous combustion. Note that the predetermined time is based on changes in the control mode such as the fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, and throttle opening accompanying switching from stratified combustion to homogeneous combustion. Time required for changing the timing, ignition timing, intake air amount, and the like can be employed.
[0057]
When the operation region where the load factor KL and the engine speed NE exist changes from the stratified combustion region to the homogeneous valve closing region as shown in FIG. 6A, the ECU 92 changes the operation mode MODE to FIG. 6B. As shown, “0 (stratified combustion)” is changed to “1 (homogenous combustion)”, and the combustion system is switched from stratified combustion to homogeneous combustion. Further, the ECU 92 resets the counter C1 for measuring the elapsed time since the switching of the combustion method at this time to “0” as shown in FIG. The value is increased by “1” every predetermined time.
[0058]
Then, after the combustion method is switched from stratified combustion to homogeneous combustion, as shown in FIG. 6 (c), when the value of the counter C1 becomes larger than a predetermined value a which is a value corresponding to the predetermined time described above, the ECU 92 Changes the air flow control valve 48 from the open state to the closed state as shown in FIG. As a result, the flow area of the air sucked into the combustion chamber 16 is reduced, the flow velocity of the intake air is increased, and a turbulent gas flow in the combustion chamber 16 occurs. Such a change in the flow state of the gas in the combustion chamber 16 occurs after the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, the intake air amount, and the like change as the combustion method is switched.
[0059]
FIG. 7 is a time chart when the engine operating state shifts from the homogeneous valve closing region to the stratified combustion region. In this case, the ECU 92 switches the combustion method from homogeneous combustion to stratified combustion after a predetermined time has elapsed since the air flow control valve 48 was switched from the closed state to the open state. As the predetermined time, a time required for the gas flow state in the combustion chamber 16 to change as the airflow control valve 48 is switched from the closed state to the open state can be used.
[0060]
When the operating region where the load factor KL and the engine speed NE are present changes from the homogeneously closed valve region to the stratified combustion region as shown in FIG. 7A, the ECU 92 controls the VSV 61 to control the air flow control valve 48. As shown in FIG. 7 (d), the valve is switched from the closed state to the open state. Further, the ECU 92 resets the counter C2 for measuring the elapsed time since the switching of the airflow control valve 48 at this time to “0” as shown in FIG. The value of C2 is increased by “1” every predetermined time.
[0061]
Then, after the airflow control valve 48 is switched from the closed state to the open state, the value of the counter C2 is larger than the predetermined value b which is a value corresponding to the predetermined time as shown in FIG. 7C. When it becomes larger, the ECU 92 switches the operation mode from “1 (homogeneous combustion)” to “0 (stratified combustion)” as shown in FIG. As a result, the combustion system is switched from homogeneous combustion to stratified combustion, and control modes such as the fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, and throttle opening change. Changes in the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, the intake air amount, and the like due to the change in the control mode are caused by the change of the gas in the combustion chamber 16 as the air flow control valve 48 is switched from the closed state to the open state. It occurs after the flow state changes.
[0062]
Next, the switching procedure of the airflow control valve 48 will be described with reference to the flowchart of FIG. 4 showing the airflow control valve switching routine. This airflow control valve switching routine is executed through the ECU 92 by, for example, a time interruption every predetermined time.
[0063]
In the airflow control valve switching routine, the processing in steps S101 and S102 is for determining whether the operation state of the engine 11 is in any one of the stratified combustion region, the homogeneous valve closing region, and the homogeneous valve opening region. Is.
[0064]
That is, the ECU 92 determines whether or not the operation state of the engine 11 is in the homogeneous combustion region in the process of step S101, and determines whether or not the operation state is in the homogeneous valve closed region in the process of step S102.
[0065]
If the operation state is in the stratified combustion region or the homogeneous valve opening region, a negative determination is made in either step S101 or step S102, and the process proceeds to step S111. The ECU 92 instructs the airflow control valve 48 to open as the process of step S111, and controls the VSV 61 so that the airflow control valve 48 is opened in another routine. Therefore, when the operating state of the engine 11 is in the stratified combustion region or the homogeneous valve opening region, the airflow control valve 48 is opened regardless of whether or not it is a state immediately after the state has changed from the other operating region. Is done. After performing the process of step S111, it progresses to step S110 mentioned later.
[0066]
When the operating state of the engine 11 is in the homogeneous valve closing region, an affirmative determination is made in both step S101 and step S102, and the process proceeds to step S103. In the processing after step S103, when the operating state of the engine 11 shifts from the stratified combustion region to the homogeneously closed region, the air flow control valve 48 is switched from the opened state to the closed state, from the stratified combustion of the combustion method. This is for delaying the switching to the homogeneous combustion by a predetermined time.
[0067]
In step S103, the ECU 92 determines whether “1 (during delay)” is stored in the predetermined area of the RAM 95 as the delay flag F1. The delay flag F1 is for determining whether or not the switching of the airflow control valve 48 is delayed with respect to the switching of the combustion method as described above. Therefore, the delay flag F1 indicates that the value of the counter C1 becomes larger than the predetermined value a from the time when the operating state of the engine 11 shifts from the stratified combustion region to the homogeneous valve closing region, and the air flow control valve 48 is switched to the valve closing state. “1 (during delay)” until it is set, and “0 (non-delay)” after this switching.
[0068]
When the process of step S103 is performed for the first time after the operating state of the engine 11 has shifted from the stratified combustion region to the homogeneous valve-closed region, the delay flag F1 is “0 (non-delayed)” and affirmative in step S103. A determination is made and the process proceeds to step S104. The ECU 92 determines whether or not it is immediately after the change from the stratified combustion region to the homogeneous valve closing region in the process of step S104. If the determination is negative, the ECU 92 instructs the airflow control valve 48 to be closed in the process of step S109. Accordingly, when the state where the engine 11 is operating is in the homogeneous valve closing region, the airflow control valve 48 is closed based on the above instruction.
[0069]
If an affirmative determination is made in step S104, "1 (delayed)" is stored in the predetermined area of RAM 95 as delay flag F1 in step S105, and counter C1 is stored in step S106. Reset the value to “0”. Thereafter, the process proceeds to step S107. If the delay flag F1 is set to “1 (delayed)” in the process of step S105, a negative determination is made when the process of step S103 is executed next time, and the process proceeds directly to step S107. . In step S107, the ECU 92 increases the value of the counter C1 by “1”.
[0070]
Subsequently, in step S108, the ECU 92 determines whether the value of the counter C1 is larger than a predetermined value a, that is, a predetermined time after the operating state of the engine 11 changes from the stratified combustion region to the homogeneous valve closing region. Judge whether or not it has passed. If “C1> a” is not satisfied, the airflow control valve switching routine is once ended. If “C1> a”, the process proceeds to step S109. The ECU 92 instructs the airflow control valve 48 to close in the process of step S109, stores “0 (non-delayed)” in the predetermined area of the RAM 95 as the delay flag F1 in the process of step S110, and then the airflow control valve. The switching routine is temporarily terminated.
[0071]
Next, the procedure for switching the operation mode MODE related to the determination of the combustion method will be described with reference to the flowchart of FIG. 5 showing the operation mode switching routine. The operation mode switching routine is executed through the ECU 92 by, for example, a time interruption every predetermined time.
[0072]
In the operation mode switching routine, the ECU 92 determines whether or not the operation state of the engine 11 is in the stratified combustion region as a process of step S201. If a negative determination is made in step S201, the operation mode MODE is set to “1 (homogeneous combustion)” in the process of step S210, and then the process proceeds to step 209. The ECU 92 executes the homogeneous combustion operation based on the operation mode MODE being set to “1”, and controls the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, the throttle opening, and the like to those suitable for homogeneous combustion. To do.
[0073]
If a positive determination is made in step S201, the process proceeds to step S202. In the processing after step S202, when the operation state of the engine 11 is changed from the homogeneously closed valve region to the stratified combustion region, switching from the combustion type homogeneous combustion to the stratified combustion is performed from the closed state of the airflow control valve 48 to the valve opening. This is for delaying the switching to the state by a predetermined time.
[0074]
In the process of step S202, the ECU 92 determines whether “1 (during delay)” is stored in the predetermined area of the RAM 95 as the delay flag F2. The delay flag F2 is for determining whether or not the switching of the combustion method is being delayed with respect to the switching of the airflow control valve 48 as described above. Therefore, the delay flag F2 is from the time when the operating state of the engine 11 shifts from the homogeneous valve closing region to the stratified combustion region until the value of the counter C2 exceeds the predetermined value b and the combustion method is switched to stratified combustion. The interval is set to “1 (delayed)”, and after this switching is set to “0 (non-delayed)”.
[0075]
When the process of step S202 is performed for the first time after the operating state of the engine 11 has shifted from the homogeneously closed valve region to the stratified combustion region, the delay flag F2 is “0 (non-delayed)” and affirmative in step S202. A determination is made and the process proceeds to step S203. The ECU 92 determines whether or not immediately after the change from the homogeneous valve closing region to the stratified combustion region in the process of step S203. If the determination is negative, the operation mode MODE is set to “0 (stratified combustion)” in the process of step S208. Set to. Therefore, when the operation state of the engine 11 is in the stratified combustion region, the combustion mode is set to stratified combustion based on the operation mode MODE being “0 (stratified combustion)”.
[0076]
If an affirmative determination is made in step S203, "1 (delayed)" is stored in the predetermined area of RAM 95 as delay flag F2 in step S204, and counter C2 is stored in step S205. Reset the value to “0”. Thereafter, the process proceeds to step S206. If the delay flag F2 is set to “1 (delayed)” in the process of step S204, a negative determination is made when the process of step S202 is executed next time, and the process proceeds directly to step S206. . As the process of step S206, the ECU 92 increases the value of the counter C2 by “1”.
[0077]
Subsequently, as a process of step S207, the ECU 92 determines whether the value of the counter C2 is larger than a predetermined value b, that is, a predetermined time after the operating state of the engine 11 is changed from the homogeneous valve closing region to the stratified combustion region. Judge whether or not it has passed. If “C2> b” is not satisfied, the operation mode switching routine is once ended. If “C2> b”, the process proceeds to step S208. The ECU 92 sets the operation mode MODE to “0 (stratified combustion)” in the process of step S208 and stores “0 (non-delayed)” in the predetermined area of the RAM 95 as the delay flag F2 in the process of step S209. The operation mode switching routine is temporarily terminated.
[0078]
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) The operation region (homogeneous valve closing region) in which the airflow control valve 48 is closed in the homogeneous combustion region is adjacent to the stratified combustion region, so that the operation region (homogeneous valve closing region) is stratified as in the past. It is possible to avoid the operation region from being reduced with the setting away from the combustion region, and to avoid disadvantageous with respect to the fuel consumption and output of the engine 11 due to this reduction. Further, when the operating state of the engine 11 shifts between the stratified combustion region and the homogeneous valve closing region, switching of the combustion method and switching of the airflow control valve 48 are performed at a predetermined interval. Therefore, in the transition from the stratified combustion region to the homogeneously closed valve region, or vice versa, it is possible to suppress the occurrence of shock in the engine 11 due to the simultaneous switching of the combustion method and the airflow control valve 48.
[0079]
(2) Since stratified combustion is realized by igniting the air-fuel mixture in a state where a combustible air-fuel mixture exists around the spark plug 41, the gas flow state in the combustion chamber 16 is the combustion of the air-fuel mixture. It becomes easy to influence. Therefore, if the air flow control valve 48 is not properly opened and closed during the stratified combustion operation, the flow state of the gas in the combustion chamber 16 may adversely affect the combustion of the air-fuel mixture. When the operating state of the engine 11 shifts from the stratified combustion region to the homogeneously closed region, the air flow control valve 48 is opened and closed suitable for stratified combustion after the combustion method is switched from stratified combustion to homogeneous combustion. The valve state is switched to the closed state. Therefore, the open / close state of the airflow control valve 48 does not become an inappropriate state (valve closed state) for the stratified combustion during the stratified combustion operation when shifting from the stratified combustion region to the homogeneously closed valve region. Further, when the operating state of the engine 11 shifts from the homogeneously closed region to the stratified combustion region, the air flow control valve 48 is switched from the closed state to the opened state that is an open / closed state suitable for stratified combustion operation. Therefore, the combustion method is switched from homogeneous combustion to stratified combustion. Therefore, the open / close state of the airflow control valve 48 does not become inappropriate for stratified combustion (valve closed state) even during stratified combustion operation when shifting from the homogeneously closed region to the stratified combustion region. Therefore, whether the transition from the stratified combustion region to the homogeneously closed valve region or vice versa, the air flow control valve 48 becomes in an inappropriate state (closed state) during the stratified combustion operation at that time, and the combustion It is possible to prevent the gas flow state in the chamber 16 from becoming unsuitable for stratified combustion.
[0080]
(3) When the operating state of the engine 11 shifts from the stratified combustion region to the homogeneous valve closing region, the airflow control valve 48 is switched after a predetermined time (corresponding to the predetermined value a) has elapsed since the combustion method was switched. . The predetermined time is actually determined based on changes in the fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, throttle opening, and other control modes associated with switching from stratified combustion to homogeneous combustion. Time required for changing the timing, ignition timing, intake air amount, etc. is adopted. Accordingly, when the airflow control valve 48 is switched as described above, the fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, throttle opening, etc. required for good operation of the engine 11 based on the switching are determined. It is possible to appropriately suppress the occurrence of a shock when the fuel injection valve 40, the igniter 41a, the throttle motor 24, and the like are controlled according to the change.
[0081]
(4) When the operating state of the engine 11 shifts from the homogeneous valve closing region to the stratified combustion region, the combustion method is switched after a predetermined time (corresponding to the predetermined value b) has elapsed after the air flow control valve 48 is switched. . As the predetermined time, a time required for the gas flow state in the combustion chamber 16 to change as the airflow control valve 48 is switched from the closed state to the open state is employed. Accordingly, when the combustion system is switched as described above, the fuel injection amount, fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, and throttle opening required for good operation of the engine 11 based on the switching are determined. And the like, and when the fuel injection valve 40, the igniter 41a, the throttle motor 24, and the like are controlled accordingly, the occurrence of a shock can be accurately suppressed.
[0082]
(5) The homogeneous valve closing region and the homogeneous valve opening region that are adjacent to each other in the homogeneous combustion region are such that the load factor KL and the engine speed NE corresponding to the boundary are different between when the air flow control valve 48 is closed and when it is opened. The obtained engine torque is set to be equal to the load factor and engine speed. Therefore, when the operating state of the engine 11 is shifted between the homogeneous valve closing region and the homogeneous valve opening region, even if the air flow control valve 48 changes between the valve closing state and the valve opening state, a shock is caused at that time. Can be suppressed from occurring. Further, since the airflow control valve 48 is opened when the operating state of the engine 11 is in the high rotation and high load region (homogeneous valve opening region), the engine output can be improved by reducing the intake resistance. Become.
[0083]
(6) The above boundary is per unit time when the engine speed NE is set to a value that makes the engine torque equal when the air flow control valve 48 is closed and when the load factor KL is constant. The load rate and engine speed at which the intake air amount can be obtained are calculated by calculation or the like, and are set based on the load rate and engine speed. Therefore, as long as the amount of intake air per unit time is obtained at least once, the load factor and engine speed at which the intake air amount is obtained are calculated by calculation, etc., and based on these load factor and engine speed, The boundary can be set.
[0084]
(7) When the load factor KL is made constant in order to obtain the intake air amount per unit time, the load factor KL is made constant at a value corresponding to the maximum engine load (full load). The engine 11 is in a stable operation state at full load, and at this time, it is possible to accurately detect the intake air amount per unit time. Therefore, the boundary can be set more appropriately by setting the boundary based on the intake air amount obtained with the load factor KL being constant at a value corresponding to the total load as described above. become.
[0085]
In addition, this embodiment can also be changed as follows, for example.
-When determining the intake air volume per unit time used to set the boundary between the homogeneous valve closing region and the homogeneous valve opening region, the load factor KL is made constant at a value corresponding to the maximum engine load (full load). However, it is not always necessary to make the load factor KL constant in this way.
[0086]
The homogeneous valve closing region and the homogeneous valve opening region are such that the load factor KL and the engine speed NE corresponding to the boundary between them are equal to each other when the air flow control valve 48 is closed and when the engine torque is opened. Although the rotation speed is set, it is not always necessary to set such a region.
[0087]
The order of switching the combustion method and the airflow control valve 48 when the operating state of the engine 11 is shifted between the stratified combustion region and the homogeneous valve closing region may be appropriately changed.
The present invention may be applied to an engine in which the airflow control valve 48 is closed in the stratified combustion region and the airflow control valve 48 is opened in the operation region adjacent to the stratified combustion region.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an intake system of an engine to which a control device of an embodiment is applied.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the overall configuration of the engine.
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the control device.
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for switching an airflow control valve.
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for switching operation modes.
FIG. 6 is a time chart showing a change mode of an operation region, an operation mode MODE, a counter C1, and an airflow control valve when the operation state of the engine shifts from a stratified combustion region to a homogeneous valve closing region.
FIG. 7 is a time chart showing a change mode of an operation region, an operation mode MODE, a counter C1, and an airflow control valve when the operation state of the engine shifts from a homogeneous valve closing region to a stratified combustion region.
FIG. 8 is a diagram showing a stratified combustion region, a homogeneous combustion region, a homogeneous valve closing region, and a homogeneous valve opening region of the present embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a conventional stratified combustion region, a homogeneous combustion region, and an operation region in which an airflow control valve is closed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Engine, 14c ... Crank position sensor, 16 ... Combustion chamber, 23 ... Throttle valve, 24 ... Motor for throttle, 25 ... Accelerator pedal, 26 ... Accelerator position sensor, 32 ... Intake passage, 36 ... Vacuum sensor, 40 ... Fuel Injection valve, 41 ... ignition plug, 41a ... igniter, 48 ... airflow control valve, 49 ... actuator, 57 ... vacuum tank, 58 ... negative pressure passage, 59 ... suction passage, 61 ... vacuum switching valve (VSV), 92 ... electronic Control unit (ECU). 95a ... Check valve.

Claims (10)

機関運転状態に基づき燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える内燃機関に適用され、同機関の吸気通路に設けられた気流制御弁の開閉制御を通じて燃焼室内でのガスの流動状態を変更する内燃機関の制御装置において、Applied to internal combustion engines that switch between stratified combustion and homogeneous combustion based on engine operating conditions, and changes the gas flow state in the combustion chamber through opening and closing control of the airflow control valve provided in the intake passage of the engine In a control device for an internal combustion engine,
機関運転状態が成層燃焼領域にあるときとは前記気流制御弁の開閉状態が異なる状態になる所定運転領域を、均質燃焼領域内に前記成層燃焼領域と隣接するように設定する設定手段と、  Setting means for setting a predetermined operation region in which the open / close state of the airflow control valve is different from that when the engine operation state is in the stratified combustion region to be adjacent to the stratified combustion region in the homogeneous combustion region;
機関運転状態が前記成層燃焼領域と前記所定運転領域との間で移行する際に、前記燃焼方式の切り換えと前記気流制御弁の開閉状態の切り換えとを所定の間隔をおいて行うとともに、機関運転状態が前記成層燃焼領域から前記所定運転領域に移行する際には燃焼方式を切り換えてから前記気流制御弁の開閉状態を切り換え、機関運転状態が前記所定運転領域から前記成層燃焼領域に移行する際には前記気流制御弁の開閉状態を切り換えてから燃焼方式を切り換える制御手段とを備える  When the engine operation state shifts between the stratified combustion region and the predetermined operation region, the combustion method is switched and the air flow control valve is opened and closed at a predetermined interval, and the engine operation is performed. When the state shifts from the stratified combustion region to the predetermined operation region, the combustion method is switched and then the air flow control valve is switched to open and close, and the engine operation state shifts from the predetermined operation region to the stratified combustion region. Comprises control means for switching the combustion method after switching the open / close state of the airflow control valve.
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。  A control device for an internal combustion engine. 機関運転状態に基づき燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える内燃機関に適用され、同機関の吸気通路に設けられた気流制御弁の開閉制御を通じて燃焼室内でのガスの流動状態を変更する内燃機関の制御装置において、Applied to internal combustion engines that switch between stratified combustion and homogeneous combustion based on engine operating conditions, and changes the gas flow state in the combustion chamber through opening and closing control of the airflow control valve provided in the intake passage of the engine In a control device for an internal combustion engine,
機関運転状態が成層燃焼領域にあるときとは前記気流制御弁の開閉状態が異なるものになる所定運転領域について、これを均質燃焼領域内において前記成層燃焼領域と隣接するところに設定し、且つ機関運転状態が成層燃焼領域にあるときと前記気流制御弁の開閉状態が同じものになる特定運転領域について、これを均質燃焼領域内において前記所定運転領域と隣接するところに設定する設定手段と、  A predetermined operating region in which the opening / closing state of the airflow control valve is different from that when the engine operating state is in the stratified combustion region is set adjacent to the stratified combustion region in the homogeneous combustion region, and the engine A setting means for setting the specific operation region in which the open / close state of the airflow control valve is the same as when the operation state is in the stratified combustion region to be adjacent to the predetermined operation region in the homogeneous combustion region;
機関運転状態が前記成層燃焼領域と前記所定運転領域との間で移行するときに前記燃焼方式の切り換えと前記開閉状態の切り換えとを所定の間隔をおいて行うとともに、機関運転状態が前記所定運転領域と前記特定運転領域との間で移行するときに前記燃焼方式の切り換えと前記開閉状態の切り換えとを前記所定の間隔をおくことなく行う制御手段とを備える  When the engine operating state shifts between the stratified combustion region and the predetermined operating region, the switching of the combustion method and the switching of the open / closed state are performed at a predetermined interval, and the engine operating state is the predetermined operation. Control means for performing switching of the combustion method and switching of the open / closed state without leaving the predetermined interval when transitioning between the region and the specific operation region
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。  A control device for an internal combustion engine. 機関運転状態に基づき燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える内燃機関に適用され、同機関の吸気通路に設けられた気流制御弁の開閉制御を通じて燃焼室内でのガスの流動状態を変更する内燃機関の制御装置において、Applied to internal combustion engines that switch between stratified combustion and homogeneous combustion based on engine operating conditions, and changes the gas flow state in the combustion chamber through opening and closing control of the airflow control valve provided in the intake passage of the engine In a control device for an internal combustion engine,
機関運転状態が成層燃焼領域にあるときとは前記気流制御弁の開閉状態が異なる状態になる所定運転領域を、均質燃焼領域内に前記成層燃焼領域と隣接するように設定する設定手段と、  Setting means for setting a predetermined operation region in which the open / close state of the airflow control valve is different from that when the engine operation state is in the stratified combustion region to be adjacent to the stratified combustion region in the homogeneous combustion region;
機関運転状態が前記成層燃焼領域から前記所定運転領域に移行するときにまずは前記燃焼方式の切り換えを行い、この切り換えからの経過時間が予め設定された判定時間に達したことに基づいて前記開閉状態の切り換えを行う制御手段とを備える  When the engine operating state shifts from the stratified combustion region to the predetermined operating region, the combustion method is first switched, and the open / close state is determined based on the fact that the elapsed time from the switching has reached a preset determination time. Control means for switching between
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。  A control device for an internal combustion engine. 機関運転状態に基づき燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える内燃機関に適用され、同機関の吸気通路に設けられた気流制御弁の開閉制御を通じて燃焼室内でのガスの流動状態を変更する内燃機関の制御装置において、Applied to internal combustion engines that switch between stratified combustion and homogeneous combustion based on engine operating conditions, and changes the gas flow state in the combustion chamber through opening and closing control of the airflow control valve provided in the intake passage of the engine In a control device for an internal combustion engine,
機関運転状態が成層燃焼領域にあるときとは前記気流制御弁の開閉状態が異なる状態になる所定運転領域を、均質燃焼領域内に前記成層燃焼領域と隣接するように設定する設定手段と、  Setting means for setting a predetermined operation region in which the open / close state of the airflow control valve is different from that when the engine operation state is in the stratified combustion region to be adjacent to the stratified combustion region in the homogeneous combustion region;
機関運転状態が前記所定運転領域から前記成層燃焼領域に移行するときにまずは前記開閉状態の切り換えを行い、この切り換えからの経過時間が予め設定された判定時間に達したことに基づいて前記燃焼方式の切り換えを行う制御手段とを備える  When the engine operating state shifts from the predetermined operating region to the stratified combustion region, first the switching of the open / close state is performed, and the combustion method is based on the fact that the elapsed time from the switching has reached a preset determination time Control means for switching between
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。  A control device for an internal combustion engine. 機関運転状態に基づき燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える内燃機関に適用され、同機関の吸気通路に設けられた気流制御弁の開閉制御を通じて燃焼室内でのガスの流動状態を変更する内燃機関の制御装置において、Applied to internal combustion engines that switch between stratified combustion and homogeneous combustion based on engine operating conditions, and changes the gas flow state in the combustion chamber through opening and closing control of the airflow control valve provided in the intake passage of the engine In a control device for an internal combustion engine,
機関運転状態が成層燃焼領域にあるときとは前記気流制御弁の開閉状態が異なる状態になる所定運転領域を、均質燃焼領域内に前記成層燃焼領域と隣接するように設定する設定手段と、  Setting means for setting a predetermined operation region in which the open / close state of the airflow control valve is different from that when the engine operation state is in the stratified combustion region to be adjacent to the stratified combustion region in the homogeneous combustion region;
機関運転状態が前記成層燃焼領域から前記所定運転領域に移行するときにまずは前記燃焼方式の切り換えを行い、この切り換えからの経過時間が予め設定された第１の判定時間に達したことに基づいて前記開閉状態の切り換えを行うとともに、機関運転状態が前記所定運転領域から前記成層燃焼領域に移行するときにまずは前記開閉状態の切り換えを行い、この切り換えからの経過時間が前記第１の判定時間とは異なる値として予め設定された第２の判定時間に達したことに基づいて前記燃焼方式の切り換えを行う制御手段とを備える  When the engine operating state shifts from the stratified combustion region to the predetermined operation region, the combustion method is first switched, and the elapsed time from the switching has reached a first determination time set in advance. When the engine operating state shifts from the predetermined operating region to the stratified combustion region, the switching of the opening / closing state is performed first, and the elapsed time from this switching is the first determination time. Comprises a control means for switching the combustion method based on reaching a second determination time set in advance as a different value.
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。  A control device for an internal combustion engine. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
前記内燃機関は成層燃焼を燃焼室内でのガス流の助けをかりることなく行うものであって、前記気流制御弁は成層燃焼領域で開弁されるとともに前記所定運転領域で閉弁される  The internal combustion engine performs stratified combustion without assisting the gas flow in the combustion chamber, and the air flow control valve is opened in the stratified combustion region and closed in the predetermined operation region.
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。  A control device for an internal combustion engine. 機関運転状態に基づき燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える内燃機関に適用され、同機関の吸気通路に設けられた気流制御弁の開閉制御を通じて燃焼室内でのガスの流動状態を変更する内燃機関の制御装置において、Applied to internal combustion engines that switch between stratified combustion and homogeneous combustion based on engine operating conditions, and changes the gas flow state in the combustion chamber through opening and closing control of the airflow control valve provided in the intake passage of the engine In a control device for an internal combustion engine,
機関運転状態が成層燃焼領域にあるときとは前記気流制御弁の開閉状態が異なる状態になる所定運転領域を、均質燃焼領域内に前記成層燃焼領域と隣接するように設定する設定手段と、  Setting means for setting a predetermined operation region in which the open / close state of the airflow control valve is different from that when the engine operation state is in the stratified combustion region to be adjacent to the stratified combustion region in the homogeneous combustion region;
機関運転状態が前記成層燃焼領域と前記所定運転領域との間で移行する際に、前記燃焼方式の切り換えと前記気流制御弁の切り換えとを所定間隔をおいて行う制御手段とを備え、  Control means for performing switching of the combustion method and switching of the airflow control valve at a predetermined interval when the engine operating state transitions between the stratified combustion region and the predetermined operating region;
前記内燃機関は成層燃焼を燃焼室内でのガス流の助けをかりることなく行うものであって、前記気流制御弁は成層燃焼領域で開弁されるとともに前記所定運転領域で閉弁され、  The internal combustion engine performs stratified combustion without the aid of gas flow in the combustion chamber, and the airflow control valve is opened in the stratified combustion region and closed in the predetermined operation region,
前記設定手段は、前記気流制御弁が開弁する別の運転領域を前記所定運転領域と隣接するように機関負荷及び機関回転数に基づき均質燃焼領域の高回転高負荷側に設定し、前記所定運転領域と前記別の運転領域との境界に対応する機関負荷及び機関回転数を前記気流制御弁の開弁時と閉弁時とで得られるトルクが等しくなる機関負荷及び機関回転数とするものである  The setting means sets another operating region where the airflow control valve opens to the high rotation high load side of the homogeneous combustion region based on the engine load and the engine speed so as to be adjacent to the predetermined operating region, The engine load and engine speed corresponding to the boundary between the operating area and the other operating area are set to the engine load and engine speed at which the torque obtained when the air flow control valve is opened and closed is equal. Is
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。  A control device for an internal combustion engine. 請求項７に記載の内燃機関の制御装置において、The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 7,
前記設定手段は、機関負荷を一定とした条件下で機関回転数を前記気流制御弁の閉弁時と開弁時とで得られるトルクが等しくなる値としたときの単位時間当たりの吸入空気量に基づき、その吸入空気量を得ることが可能な機関負荷及び機関回転数によって前記所定運転領域と前記別の運転領域との境界を設定する  The setting means is configured such that the amount of intake air per unit time when the engine speed is a value at which the torque obtained when the airflow control valve is closed and when the airflow control valve is opened is equal under a condition where the engine load is constant. The boundary between the predetermined operation region and the other operation region is set based on the engine load and the engine speed capable of obtaining the intake air amount based on
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。  A control device for an internal combustion engine. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8,
前記設定手段は、前記気流制御弁が開弁する運転領域である特定運転領域と前記気流制御弁が閉弁する前記所定運転領域とが互いに隣接する態様でこれら運転領域を前記均質燃焼領域内に設定し、且つ前記所定運転領域を前記成層燃焼領域と前記特定運転領域との間に設定する  The setting means is configured so that a specific operation region that is an operation region where the airflow control valve is opened and the predetermined operation region where the airflow control valve is closed are adjacent to each other in the homogeneous combustion region. And setting the predetermined operation region between the stratified combustion region and the specific operation region
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。  A control device for an internal combustion engine. 請求項９に記載の内燃機関の制御装置において、The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 9,
前記設定手段は、機関負荷及び機関回転数により規定される運転領域上に前記成層燃焼領域及び前記所定運転領域及び前記特定運転領域のそれぞれを設定し、且つ低回転低負荷側に前記成層燃焼領域を設定し、且つ高回転高負荷側に前記特定運転領域を設定する  The setting means sets the stratified combustion region, the predetermined operation region, and the specific operation region on an operation region defined by an engine load and an engine speed, and the stratified combustion region on a low rotation and low load side. And set the specific operating area on the high rotation and high load side.
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。  A control device for an internal combustion engine.
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