JP4464901B2 - 圧縮着火内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、圧縮着火内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の着火手法としては、軽油を燃料とするディーゼル機関に代表される、高圧縮によって高温にされた空気に直接、燃料（軽油）を注入して自然着火させる圧縮着火手法と、ガソリンを燃料とする機関での火花点火手法の２つがあり、着火手法はほぼ燃料によって決められているのが現状である。それに加え、近時、ガソリン、軽油など種々の燃料を空気と十分に混合させて得た混合気を高温高圧にして供給し、自己着火させる試みもなされている。

このような機関にあっては燃焼室全体で着火が開始し、同時に反応するため、燃焼は低温酸化反応で開始することとなり、燃焼温度を比較的低くすることができて窒素酸化物の排出を低減できると共に、圧縮比を火花点火機関より上げることができて燃費性能も向上させることができる。この種の機関は圧縮着火機関あるいは予混合圧縮着火機関と呼ばれる。

この圧縮着火機関で問題となるのは、負荷の減少につれて着火遅れが増大して、ついには失火に至ることであり、逆に負荷の増加に伴って過早着火が起こってノッキングが発生することである。その対策として、着火の促進には混合気温度を上昇させるのが有効であることが知られており、高温のＥＧＲガスを導入して着火を促進させることが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００５−６１３２４号公報

この従来技術においては、第１から第４までの４個の気筒を備えた圧縮着火内燃機関において、それぞれの気筒を排気マニホルドで排気管に接続すると共に、２個の気筒同士を連通管（ＥＧＲ専用通路）で接続している。即ち、点火順序を第１、第３、第４、第２とするとき、第１気筒と第４気筒を連通管で、第２気筒と第３気筒を別の連通管で接続すると共に、それぞれの気筒に第１、第２の排気バルブを設け、排気マニホルドは第１の排気バルブで、連通管は第２の排気バルブで開閉するように構成している。

具体的には、連通管で連結された一方の気筒において膨張行程から排気行程にかけて第２の排気バルブを開弁する一方、他方の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて第２の排気バルブを開弁させ、よって一方の気筒で生じた排ガスを他方の気筒に導入することで着火を促進させるように構成している。

上記した従来技術のように吸気行程から圧縮行程にかけて第２の排気バルブを開弁して他気筒からのＥＧＲガス（排ガス）を導入すると、筒内に充填された新気、噴射燃料および導入されたＥＧＲガスの一部、具体的には燃料の一部がピストンの上昇につれて第２の排気バルブから気筒間の連通管に押し出される（吹き流される）ことがあった。特に、低負荷領域では連通管の圧力（内圧）が低いため、それが顕著となる。そのため、要求燃料量を筒内に止めることができず、ドライバビリティの悪化を招くことがあった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、吸気行程から圧縮行程にかけて第２の排気バルブを開弁して他気筒からのＥＧＲガス（排ガス）を導入するとき、要求燃料量を確保してドライバビリティの悪化を防止するようにした圧縮着火内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、少なくとも第１、第２の気筒を含む複数の気筒を備え、それぞれの気筒に排気管に連通する第１の通路を開閉する第１の排気バルブと、前記第１の気筒と前記第２の気筒のみを接続する第２の通路を開閉する第２の排気バルブを設けると共に、前記複数の気筒の中の第１の気筒において膨張行程から排気行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させる一方、前記第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させ、よって前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の通路を介して前記第２の気筒に導入する排ガス導入手段を備える圧縮着火内燃機関の制御装置において、前記第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させて前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の気筒に導入させたとき、前記第２の気筒から前記第２の通路に押し出される燃料量を推定する燃料量推定手段、前記推定された燃料量を所定値と比較する比較手段、および前記推定された燃料量が前記所定値未満のときは燃料噴射の実行を吸気行程とする一方、前記推定された燃料量が前記所定値以上のときは燃料噴射の実行を圧縮行程とする燃料噴射時期決定手段を備える如く構成した。

請求項２にあっては、少なくとも第１、第２の気筒を含む複数の気筒を備え、それぞれの気筒に排気管に連通する第１の通路を開閉する第１の排気バルブと、前記第１の気筒と前記第２の気筒のみを接続する第２の通路を開閉する第２の排気バルブを設けると共に、前記複数の気筒の中の第１の気筒において膨張行程から排気行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させる一方、前記第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させ、よって前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の通路を介して前記第２の気筒に導入する排ガス導入手段を備える圧縮着火内燃機関の制御装置において、前記第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させて前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の気筒に導入させたとき、前記第２の気筒から前記第２の通路に押し出される燃料量を推定する燃料量推定手段、前記推定された燃料量を所定値と比較する比較手段、および前記推定された燃料量が前記所定値以上のとき、前記推定された燃料量に対応する量の燃料を補充する燃料補充手段を備える如く構成した。

請求項１に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて第２の排気バルブを開弁させて第１の気筒で生じた排ガスを導入させたとき、第２の通路に押し出される燃料量を推定して所定値と比較し、推定された燃料量が所定値未満のときは燃料噴射の実行を吸気行程とする一方、所定値以上のときは燃料噴射の実行を圧縮行程とするように構成したので、要求燃料量を確保してドライバビリティの悪化を防止できると共に、エミッション性能の低下も可能な限り回避することができる。

即ち、推定された燃料量が所定値未満のときは要求燃料量が確保されているとみなし、燃料噴射の実行を吸気行程とすることで均質な混合気を生成してＮＯｘを低減できると共に、所定値以上のときは燃料噴射の実行を圧縮行程とすることで、要求燃料量を確保することができ、ドライバビリティの悪化を防止することができる。

他方、燃料噴射の実行を圧縮行程とすることで、ＮＯｘの排出量が増加してエミッション性能が低下するが、圧縮行程での噴射を推定された燃料量が所定値以上のときに限定することで、エミッション性能の低下を可能な限り回避することができる。

請求項２に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて第２の排気バルブを開弁させて第１の気筒で生じた排ガスを導入させたとき、第２の通路に押し出される燃料量を推定して所定値と比較し、推定された燃料量が所定値以上のとき、推定された燃料量に対応する量の燃料を補充する如く構成したので、同様に、要求燃料量を確保してドライバビリティの悪化を防止することができる。

尚、上記で「第１の気筒」と「第２の気筒」が、点火順序における気筒を示すものではないことは、いうまでもない。

以下、添付図面に即してこの発明に係る圧縮着火内燃機関の制御装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。

図１において、符号１０は、ガソリンを燃料とする、４サイクル（４ストローク）の直列形の内燃機関（以下「エンジン」という）を示す。エンジン１０は、＃１から＃４までの４個の気筒１２を備える。エンジン１０において、エアクリーナ（図示せず）から吸入された空気はスロットルバルブ（図示せず）で流量を調節されて吸気マニホルド１４を流れ、それぞれの気筒１２の吸気バルブ１６が開弁されるとき、燃焼室（図示せず）に流入する。

吸気マニホルド１４において吸気バルブ１６の手前の吸気ポート２０には第１の燃料噴射弁（インジェクタ）２２が配置されると共に、燃焼室のヘッド側において吸気バルブ１６の付近には第２の燃料噴射弁（インジェクタ）２４が配置される。

第１、第２の燃料噴射弁２２，２４には燃料供給管（図示せず）を介して燃料タンク（図示せず）に貯留されたガソリン燃料が圧送されると共に、駆動回路（図示せず）を通じてＥＣＵ（Electronic Control Unit。電子制御ユニット）２６に接続される。第１、第２の燃料噴射弁２２，２４は、ＥＣＵ２６から開弁時間を示す駆動信号が駆動回路に供給されると、開弁して開弁時間に応じたガソリン燃料を燃焼室に噴射する。噴射されたガソリン燃料は流入した空気と混合して混合気を形成する。

第１の燃料噴射弁２２は、吸気ポート２０に燃料を噴射する（以下、吸気行程における吸気ポート２０への噴射を「ポート噴射」という）。第２の燃料噴射弁２４は、燃焼室に燃料を直接噴射する（以下、この燃焼室への直接噴射を「筒内噴射」という）。筒内噴射は基本的には、エンジン１０が圧縮行程にあるとき、実行される。このように、エンジン１０は、筒内噴射型のエンジンとして構成される。従って、スロットルバルブはアクセルペダル（図示せず）との機械的な連結を断たれ、電動モータなどのアクチュエータで開閉される、いわゆるＤＢＷ方式で駆動される。

第２の燃料噴射弁２４の付近には点火プラグ３０が配置される。点火プラグ３０はイグナイタなどからなる点火装置（図示せず）を介してＥＣＵ２６に接続され、ＥＣＵ２６から点火信号が点火装置を介して供給されると、燃焼室に臨む電極の間に火花放電を生じ、混合気を着火して燃焼させる。尚、後述するように、混合気は圧縮着火によっても燃焼させられる。即ち、エンジン１０は、運転状態に応じて混合気を圧縮着火で燃焼させる圧縮着火燃焼と、火花点火で燃焼させる火花点火燃焼との間で切り換える（予混合）圧縮着火エンジン（内燃機関）として構成される。

燃焼によって生じた排ガスは、第１の排気バルブ３２が開弁するとき、排気マニホルド（第１の通路）３４に流れる。排気マニホルド３４は下流で集合して排気系集合部３４ａを形成し、そこに排気管３６が接続される。排ガスは排気マニホルド３４を流れた後、排気管３６を流れ、さらにはエンジン１０の外部の大気に放出される。

排気系にあっては、排気マニホルド３４に加え、４個の気筒は、２個ずつ、ＥＧＲ専用通路（第２の通路。連通管）４０を介して接続（連通）され、他方から排出される排ガスをＥＧＲガスとして導入するように構成される。エンジン１０の＃１、＃２、＃３、＃４気筒の点火順序（燃焼順序）を＃１、＃３、＃４、＃２とするとき、＃１気筒は＃４気筒とＥＧＲ専用通路４０ａを介して接続されると共に、＃２気筒は＃３気筒とＥＧＲ専用通路４０ｂを介して接続される。ＥＧＲ専用通路は、第２の排気バルブ４２で開閉される。

このように、それぞれの気筒には、排気管３６に連通する排気マニホルド３４（第１の通路）を開閉する第１の排気バルブ３２が設けられると共に、排気マニホルド３４以外のＥＧＲ専用通路（第２の通路）４０（４０ａあるいは４０ｂ）を開閉する第２の排気バルブ４２が設けられる。

エンジン１０のクランクシャフトあるいはカムシャフト（共に図示せず）の付近にはクランク角センサ（図で「ＥＮＧ回転数」と示す）５０が配置され、気筒判別信号と、それぞれの気筒のＴＤＣ（上死点）あるいはその付近のクランク角度を示すＴＤＣ信号と、ＴＤＣ信号を細分してなるクランク角度信号からなる出力を生じる。

エンジン１０が搭載される車両の運転席（図示せず）の床面にはアクセルペダル（図示せず）が配置されると共に、その付近にはアクセル開度センサ（図で「アクセル開度」と示す）５２が設けられ、運転者のアクセルペダル踏み込み量を示すアクセル開度ＡＰに応じた出力を生じる。

排気系において、ＥＧＲ専用通路４０ａには圧力センサ５４ａが、ＥＧＲ専用通路４０ｂには圧力センサ５４ｂが配置され、それぞれＥＧＲ専用通路４０ａ，４０ｂの圧力（内圧）に応じた出力を生じる。

上記したセンサ群の出力はＥＣＵ２６に入力される。尚、それら以外にも多くのセンサが用いられて多種の運転パラメータが検出されるが、それらはこの発明の要旨に直接関連を要しないため、説明を省略する。

前記した吸気バルブ１６と第１、第２の排気バルブ３２，４２は可変動弁系６０に接続される。可変動弁系６０は、吸気バルブ１６などを駆動する吸気カムシャフトと排気カムシャフトとその付近にそれぞれ配置される電磁ソレノイドなどを備えると共に、ＥＣＵ２６に接続され、通電されるとき吸気カムシャフトあるいは排気カムシャフトを駆動して吸気バルブ１６あるいは第１、第２の排気バルブ３２，４２を独立に開弁あるいは閉弁させる。

ＥＣＵ２６はマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ,Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路およびカウンタを備える。ＥＣＵ２６は入力信号の中、クランク角度信号をカウントしてエンジン回転数（ＥＮＧ回転数）ＮＥを算出（検出）すると共に、その他のセンサ出力に基づき、図示の如く、燃料噴射量の算出、可変動弁系６０の制御値の算出、押し出される押し出し量（燃料量）の推定、および燃料噴射時期の決定などの処理を行う。

図２は、そのＥＣＵ２６の処理、即ち、この実施例に係る装置の動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは、それぞれの気筒の所定クランク角度、具体的には排気行程の上死点（ＴＤＣ）付近の所定クランク角度で実行される。

以下説明すると、Ｓ１０において運転領域を判断する。エンジン１０は筒内噴射型のエンジンであることから、ＥＣＵ２６は、検出されたアクセル開度ＡＰとエンジン回転数ＮＥとから、エンジン１０の要求負荷（要求トルク）ＰＭＣＭＤ［Ｎ・ｍ］を以下のように算出する。
ＰＭＣＭＤ＝ＣＯＮＳＴ・ＰＳＥ／ＮＥ
上記で、ＣＯＮＳＴ：定数、ＰＳＥ：アクセル開度ＡＰとエンジン回転数ＮＥとから予め設定されたマップ（特性）を検索して得られるエンジン１０の要求出力である。

Ｓ１０の処理においては、算出された要求負荷ＰＭＣＭＤとエンジン回転数ＮＥとから予め設定されたマップを検索することで、運転領域が判断される。

図３はそのマップの特性を示す説明グラフである。図３においてＡは圧縮着火運転領域であり、燃料噴射はポート噴射で実行される。Ｂも圧縮着火運転領域であるが、燃料噴射は筒内噴射で実行される。Ｃは火花点火運転領域であり、燃料噴射は運転状態に応じてポート噴射あるいは筒内噴射のいずれかで実行される。図示の如く、エンジン１０は、低回転・低負荷領域では混合気を圧縮して自己着火させると共に、高回転・高負荷領域では火花点火で着火して運転される。

図２フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ１２に進み、判断された運転領域が圧縮着火運転領域か否か判断し、否定されるときはＳ１４に進み、要求負荷ＰＭＣＭＤなどから予め設定された火花点火用のマップを検索して燃料噴射量を算出し、Ｓ１６に進み、燃料噴射はポート噴射とする、即ち、第１の燃料噴射弁２２を用いて吸気行程において吸気ポート２０へ算出された燃料噴射量が噴射されるべきと決定する。

他方、Ｓ１２で肯定されるときはＳ１８に進み、要求負荷ＰＭＣＭＤなどから予め設定された圧縮着火用のマップを検索して燃料噴射量を算出し、Ｓ２０に進み、吸気バルブ１６と第２の排気バルブ４２の開角（開閉タイミング）を算出する。

Ｓ２０の処理は具体的には、Ｓ１８で算出された燃料噴射量に応じて新気の導入量を算出し、算出された新気の導入量から予め設定されたマップを検索して吸気バルブ１６の開閉タイミングを決定し、次いで算出された新気の量に対応するＥＧＲ量を算出し、算出されたＥＧＲ量から予め設定されたマップを検索して第２の排気バルブ４２の開閉タイミングを算出することで行われる。

上記した如く、エンジン１０にあっては、４個（複数）の気筒の中の第１の気筒において膨張行程から排気行程にかけて第２の排気バルブ４２を開弁させる一方、第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて第２の排気バルブ４２を開弁させ、よって第１の気筒で生じた排ガスをＥＧＲ専用通路４０から第２の気筒に導入する排ガス導入手段を備えるように構成されることから、Ｓ２０においては新気の量から吸気バルブ１６の開閉タイミングを算出すると共に、新気の量からＥＧＲ量を算出し、それからマップ検索して第２の排気バルブ４２の開閉タイミングを決定する。

図４は、＃１気筒と＃４気筒について算出された吸気バルブ１６（図で「ＩＮ」と示す）と、第１の排気バルブ３２（図で「Ｅｘ−１」と示す）と、第２の排気バルブ４２（図で「Ｅｘ−２」と示す）の開角の一例を、クランク角度に対するバルブリフトとして示すタイム・チャートである。以下の説明では、＃１気筒を第１の気筒、＃４気筒を第２の気筒とした場合を例にとる。

図示の如く、ＥＣＵ２６は可変動弁系６０の動作を制御し、吸気行程で吸気バルブ１６を開弁し、算出された新気が燃焼室に導入されるまでのクランク角度範囲で開弁し続けた後、閉弁する。そして吸気バルブ１６の閉弁に応じて吸気行程において第２の排気バルブ４２を開弁させ、算出されたＥＧＲ量が導入されるまで吸気行程の間あるいは圧縮行程にかけてのクランク角度範囲で開弁し続けた後、閉弁させる。

他方、ＥＣＵ２６は可変動弁系６０の動作を制御し、＃１気筒において膨張行程から排気行程にかけて第２の排気バルブ４２を開弁させて排ガスの一部を排出する。＃１気筒で排出された排ガスの一部は、ＥＧＲガスとしてＥＧＲ専用通路４０ａから＃４気筒の燃焼室に導入される。

また、ＥＣＵ２６は可変動弁系６０の動作を制御し、＃１気筒の排気行程において第２の排気バルブ４２を閉弁させる前に、破線で示す如く、第１の排気バルブ３２（図で「Ｅｘ−１」と示す）を開弁し始め、排気行程の大部分の間、開弁し続けて排ガスの残部を排気する。これによって排出される排ガスは排気マニホルド３４へ、さらには排気管３６へと流れる。図示の如く、第１の排気バルブ３２（Ｅｘ−１）の開弁期間の方が第２の排気バルブ４２（Ｅｘ−２）のそれよりも大きくされ、主たる排気は第１の排気バルブ３２によってなされる。

このように、＃４気筒へのＥＧＲガスの導入は、＃１気筒の開弁時期が膨張行程から排気行程にかけて行われることから、その＃１気筒の排気エネルギを利用して＃４気筒に導入することができ、＃４気筒にあっては、破線で示す第１の排気バルブ３２に比して少ない開弁時間でも大量の排ガスを確保することができ、混合気を圧縮着火に必要とされる温度まで昇温させることができる。従って、要求負荷ＰＭＣＭＤの増加に応じて混合気あるいは空気の量が増加するときも必要な排ガス量も確保することができ、着火性能を向上させることができて圧縮着火が可能な運転領域を拡大することができる。

図２フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ２２に進み、当該気筒（この場合＃４気筒）について圧縮行程でＥＧＲガスを導入しているか、即ち、Ｓ２０で算出された第２の排気バルブ４２の開角が、図４の例に示す如く、圧縮行程にかかっているか否か判断する。

導入すべきＥＧＲガス量が少ないときは第２の排気バルブ４２は圧縮行程の前で閉じられることから、Ｓ２２の判断は否定されてＳ２８に進み、燃料噴射はポート噴射とする、即ち、Ｓ１８で算出された燃料噴射量は、第１の燃料噴射弁２２を用いて吸気行程において吸気ポート２０に噴射されるべきと決定する。

他方、Ｓ２２で肯定されるときはＳ２４に進み、押し出し量（燃料量）を算出する。

先に述べたように、吸気行程から圧縮行程にかけて第２の排気バルブ４２を開弁して他気筒からのＥＧＲガスを導入すると、筒内に充填されたガス（新気、噴射燃料および導入されたＥＧＲガスからなるガス）の一部、より具体的には燃料の一部がピストンの上昇につれて第２の排気バルブ４２からＥＧＲ専用通路４０に押し出される（吹き流される）ことがあった。特に、低負荷領域ではＥＧＲ専用通路４０の圧力（内圧）が低いため、それが顕著となる。そのため、要求燃料量を筒内に止めることができず、ドライバビリティの悪化を招くことがあった。

図５は、要求負荷ＰＭＣＭＤに対するＥＧＲ専用通路４０の圧力（内圧）の関係を示す説明グラフである。図示の如く、低負荷では燃料噴射量が減少し、従って排気圧力に応じて変化するＥＧＲ専用通路４０の圧力が低下して燃焼室内の燃料の押し出し量が増加する。また、低負荷時にはＥＧＲ専用通路４０の圧力よりも圧縮行程中の筒内圧が高くなることもあって、燃料の押し出し量は増加する。

図６は、ポート噴射で燃料を供給したときの、要求負荷に対する押し出し量の関係を示す説明グラフである。図５で述べたように要求負荷ＰＭＣＭＤが減少するにつれてＥＧＲ専用通路４０の圧力は低下するが、ポート噴射で燃料を供給した場合、第２の排気バルブ４２が開弁されていることから、図６に示す如く、燃料の押し出し量は要求負荷ＰＭＣＭＤが減少するにつれて増加する。その結果、燃料の押し出し量が所定値を超えると、要求負荷ＰＭＣＭＤとエンジン１０が実際に発生するトルクとの差が大きくなるため、エンジン１０のドライバビリティが悪化する。

図７は、燃料を筒内噴射したときの、噴射時期（クランク角度）に対するＮＯｘ排出量の関係を示す説明グラフである。図示の如く、筒内噴射であっても吸気行程での噴射であれば、ポート噴射に比してＮＯｘ排出量はそれほど増加しないが、噴射時期を遅角させて圧縮行程で噴射すると、ＮＯｘ排出量は増加し、特に、噴射時期が圧縮上死点に近づくにつれて急増する。

即ち、燃料を圧縮行程で供給すれば、その時点では第２の排気バルブ４２は閉弁されているために燃料が押し出されるという不都合は生じないが、ＮＯｘ排出量の増加という問題が新たに生ずる。

上記を前提として図２フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ２４の押し出し量の算出は、圧力センサ５４ａ（あるいは５４ｂ）から検出されたＥＧＲ専用通路４０ａ（あるいは４０ｂ）の圧力と、算出された第２排気バルブ４２の開角と、算出された要求負荷ＰＭＣＭＤとから予め設定されたマップを検索して燃料の押し出し量を算出（推定）する。尚、図２フロー・チャートの処理は排気行程付近でなされることから、ＥＧＲ専用通路の圧力は、先の圧縮行程での圧力センサ５４の出力値から算出する。

次いでＳ２６に進み、算出された押し出し量が所定値以上か否か判断する。所定値は具体的には、図６に示す所定値に相当する値であり、例えば燃料量の５％程度の値に設定される。

Ｓ２６で否定されて算出された押し出し量が所定値未満と判断されるときはＳ２８に進み、Ｓ１８で算出された燃料噴射量の供給はポート噴射とする。即ち、第１の燃料噴射弁２２を駆動し、吸気行程においてＳ１８で算出された燃料噴射量を吸気ポート２０に噴射することとする。これは、押し出される燃料量が所定値未満であれば、要求負荷ＰＭＣＭＤとエンジン１０が実際に発生するトルクとの差が小さくてドライバビリティを悪化させるに至らないと判断できることから、吸気行程で燃料噴射してＮＯｘの排出量を低減させる。

他方、Ｓ２６で肯定されるときはＳ３０に進み、Ｓ１８で算出された燃料噴射量の供給は圧縮行程での筒内噴射と決定する。具体的には、第２の燃料噴射弁２４を駆動し、第２の排気バルブ４２が閉弁された後、圧縮行程の上死点までの適宜なクランク角度範囲においてＳ１８で算出された燃料を筒内噴射すべきと決定する。即ち、押し出される燃料量が所定値以上のときはドライバビリティを悪化させると判断されることから、圧縮行程で燃料噴射することとする。

尚、Ｓ１６，Ｓ２８およびＳ３０で決定された噴射時期に従って、ＥＣＵ２６は、該当する行程で第１の燃料噴射弁２２あるいは第２の燃料噴射弁２４を駆動し、燃料噴射を実行する。

この実施例においては、上記したように、当該気筒（第２の気筒）において吸気行程から圧縮行程にかけて第２の排気バルブ４２を開弁させて他気筒（第１の気筒）で生じた排ガスを導入させたとき、ＥＧＲ専用通路（第２の通路）４０に押し出される燃料量（押し出し量）を推定して所定値と比較し、所定値未満のときは燃料噴射を吸気行程とする（決定する）一方、推定された燃料量が所定値以上のときは、燃料噴射を圧縮行程、より具体的には第２の排気バルブ４２が閉弁された後、圧縮行程の上死点までの間とする（決定する）ように構成したので、要求燃料量を確保することができ、エンジン１０を搭載した車両のドライバビリティの悪化を防止することができる。また、エミッション性能の低下を可能な限り回避することができる。

即ち、推定された燃料量が所定値未満のときは要求燃料量が確保されているとみなし、吸気行程で燃料を噴射することで均質な混合気を生成してＮＯｘを低減できると共に、所定値以上のときは第２の排気バルブ４２が開弁した後に圧縮行程の上死点までの間に燃料を筒内に直接噴射することで、要求燃料量を確保することができ、ドライバビリティの悪化を防止することができる。

他方、圧縮行程で燃料を噴射することで、ＮＯｘの排出量が増加してエミッション性能が低下するが、圧縮行程での噴射を推定された燃料量が所定値以上のときに限定することで、エミッション性能の低下も可能な限り回避することができる。

図８は、この発明の第２実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置の動作を示す、図２フロー・チャートと同様のフロー・チャートである。図示のプログラムも、それぞれの気筒の所定クランク角度、具体的には排気行程の上死点（ＴＤＣ）付近の所定クランク角度で実行される。

以下説明すると、Ｓ１００からＳ１１４まで、第１実施例の図２フロー・チャートのＳ１０からＳ２４と同様の処理を行ってＳ１１６に進み、算出された押し出し量が前記した所定値以上か否か判断し、否定されるときはＳ１１８に進み、燃料噴射をポート噴射と決定する。

他方、Ｓ１１６で肯定されるときはＳ１２０に進み、Ｓ１０８で算出された燃料噴射量の供給は同様にポート噴射によることと決定する。次いでＳ１２２に進み、押し出し量分を筒内噴射するように決定、即ち、Ｓ１０８で算出された燃料噴射量の内の押し出し量に相当する燃料噴射量を第２の燃料噴射弁２４で燃焼室内に直接噴射することとする。

第２実施例にあっては、上記の如く構成したので、第１実施例と同様、要求燃料量を確保することができ、エンジン１０を搭載した車両のドライバビリティの悪化を防止することができる。

即ち、推定された燃料量が所定値未満のときは要求燃料量が確保されているとみなし、吸気行程で燃料を噴射することで均質な混合気を生成してＮＯｘを低減できると共に、所定値以上のときは第２の排気バルブ４２が開弁した後に圧縮行程の上死点までの間に燃料を筒内噴射することで、要求燃料量を確保することができる。

尚、残余の構成および効果は、第１実施例と異ならない。

第１の実施例は上記の如く、少なくとも＃１，＃４気筒（第１、第２の気筒）を含む複数の気筒１２を備え、それぞれの気筒に排気管３６に連通する排気マニホルド（第１の通路）３４を開閉する第１の排気バルブ３２と、前記第１の気筒と前記第２の気筒のみを接続するＥＧＲ専用通路（第２の通路）４０を開閉する第２の排気バルブ４２を設けると共に、前記複数の気筒の中の＃１（第１の）気筒において膨張行程から排気行程にかけて前記第２の排気バルブ４２を開弁させる一方、前記＃４（第２）の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブ４２を開弁させ、よって前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の通路を介して前記第２の気筒に導入する排ガス導入手段（ＥＣＵ２６、可変動弁系６０）を備えるエンジン（圧縮着火内燃機関）１０の制御装置において、前記第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させて前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の気筒に導入させたとき、前記第２の気筒から前記第２の通路に押し出される燃料量（押し出し量）を推定する燃料量推定手段（ＥＣＵ２６，Ｓ２４）、前記推定された燃料量を所定値と比較する比較手段（ＥＣＵ２６，Ｓ２６）、および前記推定された燃料量が前記所定値未満のときは燃料噴射の実行をポート噴射とする（吸気行程とする）一方（ＥＣＵ２６，Ｓ２８）、前記推定された燃料量が前記所定値以上のときは燃料噴射の実行を筒内噴射とする（圧縮行程とする）燃料噴射時期決定手段（ＥＣＵ２６，Ｓ３０）を備える如く構成した。

また、第２実施例は、少なくとも＃１，＃４気筒（第１、第２の気筒）を含む複数の気筒１２を備え、それぞれの気筒に排気管３６に連通する排気マニホルド（第１の通路）３４を開閉する第１の排気バルブ３２と、前記第１の気筒と前記第２の気筒のみを接続するＥＧＲ専用通路（第２の通路）４０を開閉する第２の排気バルブ４２を設けると共に、前記複数の気筒の中の＃１（第１の）気筒において膨張行程から排気行程にかけて前記第２の排気バルブ４２を開弁させる一方、前記＃４（第２）の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブ４２を開弁させ、よって前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の通路を介して前記第２の気筒に導入する排ガス導入手段（ＥＣＵ２６、可変動弁系６０）を備えるエンジン（圧縮着火内燃機関）１０の制御装置において、前記第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させて前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の気筒に導入させたとき、前記第２の気筒から前記第２の通路に押し出される燃料量（押し出し量）を推定する燃料量推定手段（ＥＣＵ２６，Ｓ１１４）、前記推定された燃料量を所定値と比較する比較手段（ＥＣＵ２６，Ｓ１１６）、および前記推定された燃料量が前記所定値以上のとき、前記推定された燃料量に対応する量の燃料を補充する（圧縮行程で筒内噴射する）燃料補充手段（ＥＣＵ２６，Ｓ１２２）を備える如く構成した。

尚、上記において、第１実施例の図２フロー・チャートのＳ２８あるいは第２実施例の図８フロー・チャートのＳ１１８，Ｓ１２０において、第１の燃料噴射弁２２を用いてポート噴射することとしたが、第２の燃料噴射弁２４を用いて吸気行程で噴射させても良い。第２の燃料噴射弁２４を用いて吸気行程で噴射した場合、均一な混合気の生成という点では第１の燃料噴射弁２２を用いて吸気行程で噴射する、本来的な「ポート噴射」に劣るが、図７から明らかな如く、ＮＯｘ排出量が減少する点で同様の効果を得ることができるからである。

また、上記において、ＥＧＲ専用通路（第２の通路）は、４個の気筒を備えたエンジン１０の場合である。気筒の個数が異なる場合、第１の気筒が第２の気筒のみ対応するものでなく、ＥＧＲ専用通路（第２の通路）４０が第１の気筒と前記第２の気筒のみを接続する通路であるとは限らない。例えば、８気筒のエンジンにあっては、第１の気筒が１個の気筒からなると共に、第２の気筒が２個の気筒からなる。即ち、第１の気筒と第２の気筒の関係は、そのエンジンにおける気筒の個数と点火順序に依存すると共に、エンジンの形状（直列形、Ｖ形、星形、水平対向形など）にも依存する。

また、上記において、図４に示す吸気バルブ１６と第１、第２の排気バルブ３２，４２の開、閉弁特性は例示であり、これに限定されるものではない。

この発明の第１実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。 図１に示す装置の動作を示すフロー・チャートである。 図２の運転領域判断に使用されるマップの特性を示す説明グラフである。 図１に示す内燃機関の内の＃１気筒と＃４気筒について算出された吸気バルブ（図で「ＩＮ」と示す）と第２の排気バルブ（図でＥｘ−２）と示す）の開角の一例を、クランク角度に対するバルブリフトとして示すタイム・チャートである。 図１に示す内燃機関の要求負荷ＰＭＣＭＤに対するＥＧＲ専用通路（第２の通路）の圧力（内圧）の関係を示す説明グラフである。 図１に示す内燃機関において、ポート噴射で燃料を供給したときの、要求負荷に対する押し出し量の関係を示す説明グラフである。 図１に示す内燃機関において、燃料を筒内噴射したときの、噴射時期（クランク角度）に対するＮＯｘ排出量の関係を示す説明グラフである。 この発明の第２実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置の動作を示す、図２フロー・チャートと同様のフロー・チャートである。

符号の説明

１０ エンジン（圧縮着火内燃機関）、１２ 気筒、１６ 吸気バルブ、２０ 吸気ポート、２２ 第１の燃料噴射弁、２４ 第２の燃料噴射弁、２６ ＥＣＵ（電子制御ユニット）、３２ 第１の排気バルブ、３４ 排気マニホルド(第１の通路)、４０ ＥＧＲ専用通路（第２の通路）、４２ 第２の排気バルブ、５０ クランク角センサ、５２ アクセル開度センサ、５４ 圧力センサ、６０ 可変動弁系

Claims (2)

1. 少なくとも第１、第２の気筒を含む複数の気筒を備え、それぞれの気筒に排気管に連通する第１の通路を開閉する第１の排気バルブと、前記第１の気筒と前記第２の気筒のみを接続する第２の通路を開閉する第２の排気バルブを設けると共に、前記複数の気筒の中の第１の気筒において膨張行程から排気行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させる一方、前記第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させ、よって前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の通路を介して前記第２の気筒に導入する排ガス導入手段を備える圧縮着火内燃機関の制御装置において、
   ａ．前記第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させて前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の気筒に導入させたとき、前記第２の気筒から前記第２の通路に押し出される燃料量を推定する燃料量推定手段、
   ｂ．前記推定された燃料量を所定値と比較する比較手段、
   および
   ｃ．前記推定された燃料量が前記所定値未満のときは燃料噴射の実行を吸気行程とする一方、前記推定された燃料量が前記所定値以上のときは燃料噴射の実行を圧縮行程とする燃料噴射時期決定手段、
   を備えたことを特徴とする圧縮着火内燃機関の制御装置。
2. 少なくとも第１、第２の気筒を含む複数の気筒を備え、それぞれの気筒に排気管に連通する第１の通路を開閉する第１の排気バルブと、前記第１の気筒と前記第２の気筒のみを接続する第２の通路を開閉する第２の排気バルブを設けると共に、前記複数の気筒の中の第１の気筒において膨張行程から排気行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させる一方、前記第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させ、よって前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の通路を介して前記第２の気筒に導入する排ガス導入手段を備える圧縮着火内燃機関の制御装置において、
   ａ．前記第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させて前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の気筒に導入させたとき、前記第２の気筒から前記第２の通路に押し出される燃料量を推定する燃料量推定手段、
   ｂ．前記推定された燃料量を所定値と比較する比較手段、
   および
   ｃ．前記推定された燃料量が前記所定値以上のとき、前記推定された燃料量に対応する量の燃料を補充する燃料補充手段、
   を備えたことを特徴とする圧縮着火内燃機関の制御装置。

Images