JP4736236B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吸気弁の開閉時期に基づいて燃料噴射時期を決定する内燃機関の制御装置が知られている。この種の内燃機関の制御装置の例としては、例えばＷＯ９７／１３０６３号公報に記載されたものがある。ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置では、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射弁が筒内に配置され、燃料噴射時期と吸気弁の開弁時期とがほぼ一致せしめられている。そのため、吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置では、筒内に吸入される吸入空気量である筒内吸入空気量が少ないときのみならず、筒内吸入空気量が多いときにも、吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとしている。筒内吸入空気量が多いときに、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとすると、かえって噴射燃料の微粒化が悪化してしまうおそれがある。
【０００４】
また、上述したようにＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置では、吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとしている。ところが、本発明者の研究によれば、吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとするよりも、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させるほうが、噴射燃料を適切に微粒化させることができる点が明らかになった。一方で、ＷＯ９７／１３０６３号公報には、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させる点については開示されていない。従って、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置によっては、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させることができない。
【０００５】
前記問題点に鑑み、本発明は噴射燃料を適切に微粒化させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。詳細には、本発明は吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を適切に微粒化させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、吸気弁のピークバルブリフト量又は吸気弁の開弁期間を変更可能な変更装置を具備し、吸気弁の閉弁時期に基づいて燃料噴射時期を決定する内燃機関の制御装置において、筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁を筒内に配置し、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が大きいときには吸気弁が閉弁した後に燃料を噴射し、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さいときには吸気弁の閉弁時期にほぼ一致する時期に燃料を噴射することを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【００１８】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁が筒内に配置され、筒内吸入空気量が多いときには吸気弁が閉弁した後に例えば成層燃焼を行うための燃料が噴射され、筒内吸入空気量が少ないときには吸気弁の閉弁時期にほぼ一致する時期に燃料が噴射される。つまり、筒内吸入空気量が多いときには、吸気弁が閉弁した後に燃料が噴射される。そのため、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように筒内吸入空気量が多いときに吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとすることが回避され、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができ、適切な成層燃焼を行うことができる。また、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期にほぼ一致する時期に燃料が噴射され、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料が微粒化される。そのため、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとする場合よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができる。上述した筒内吸入空気量が多いときには、例えば吸気弁のピークバルブリフト量が大きいときや、例えば吸気弁の開弁期間が長いときが含まれる。また、筒内吸入空気量が少ないときには、例えば吸気弁のピークバルブリフト量が小さいときや、例えば吸気弁の開弁期間が短いときが含まれる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、吸気弁のピークバルブリフト量又は吸気弁の開弁期間を変更可能な変更装置を具備し、吸気弁の閉弁時期に基づいて燃料噴射時期を決定する内燃機関の制御装置において、筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁を筒内に配置し、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が大きいときには吸気弁の開弁期間中に燃料を噴射し、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さいときには吸気弁の閉弁時期にほぼ一致する時期に燃料を噴射することを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【００２０】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置では、筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁が筒内に配置され、筒内吸入空気量が多いときには吸気弁の開弁期間中に例えば均質燃焼を行うための燃料が噴射され、筒内吸入空気量が少ないときには吸気弁の閉弁時期にほぼ一致する時期に燃料が噴射される。つまり、筒内吸入空気量が多いときには、吸気弁の開弁期間中に燃料が噴射される。そのため、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように筒内吸入空気量が多いときに吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとすることが回避され、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができ、適切な均質燃焼を行うことができる。また、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期にほぼ一致する時期に燃料が噴射され、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料が微粒化される。そのため、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとする場合よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができる。上述した筒内吸入空気量が多いときには、例えば吸気弁のピークバルブリフト量が大きいときや、例えば吸気弁の開弁期間が長いときが含まれる。また、筒内吸入空気量が少ないときには、例えば吸気弁のピークバルブリフト量が小さいときや、例えば吸気弁の開弁期間が短いときが含まれる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、筒内に吸入される空気量である筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期に応じて燃料噴射時期を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、筒内吸入空気量が少ないときには、筒内吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２５】
請求項３から６に記載の内燃機関の制御装置では、吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って吸入空気の流速が速くなるタイミングが早まるのに鑑み、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期に応じて燃料噴射時期が変更される。詳細には、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される。そのため、吸気弁の閉弁時期が変更される場合にも噴射燃料を適切に微粒化させることができる。上述した吸気弁の閉弁時期が進角されることには、例えば吸気弁の閉弁時期が進角されて吸入空気量が少なくなることや、例えば吸気弁の位相が進角されて吸気弁の閉弁時期が進角されることが含まれる。
【００２６】
請求項７に記載の発明によれば、吸気弁のピークバルブリフト量又は吸気弁の開弁期間を変更可能な変更装置を具備し、吸気弁の閉弁時期に基づいて燃料噴射時期を決定する内燃機関の制御装置において、筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁を筒内に配置し、吸気下死点よりも前に吸気弁が閉弁する場合には、吸気弁の閉弁時期と燃料噴射時期とをほぼ一致させることを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【００２７】
請求項７に記載の内燃機関の制御装置では、吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとするよりも、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させるほうが、噴射燃料を適切に微粒化させることができる点に鑑み、筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁が筒内に配置され、吸気下死点よりも前に吸気弁が閉弁する場合、つまり、筒内吸入空気量が少ない場合には、吸気弁の閉弁時期と燃料噴射時期とがほぼ一致せしめられる。そのため、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を適切に微粒化させることができる。上述した吸気下死点よりも前に吸気弁が閉弁する場合には、例えば吸気弁のピークバルブリフト量が小さい場合や、例えば吸気弁の開弁期間が短い場合が含まれる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００２９】
図１は本発明の内燃機関の制御装置の第一の実施形態の概略構成図、図２は図１に示した内燃機関の制御装置の吸気系等の詳細図である。図１及び図２において、１は内燃機関、２は吸気弁、３は排気弁、４は吸気弁を開閉させるためのカム、５は排気弁を開閉させるためのカム、６は吸気弁用カム４を担持しているカムシャフト、７は排気弁用カム５を担持しているカムシャフトである。図３は図１に示した吸気弁用カム及びカムシャフトの詳細図である。図３に示すように、第一の実施形態のカム４のカムプロフィルは、カムシャフト中心軸線の方向に変化している。つまり、第一の実施形態のカム４は、図３の左端のノーズ高さが右端のノーズ高さよりも大きくなっている。すなわち、第一の実施形態の吸気弁２のバルブリフト量は、バルブリフタがカム４の左端と接しているときよりも、バルブリフタがカム４の右端と接しているときの方が小さくなる。
【００３０】
図１及び図２の説明に戻り、８は気筒内に形成された燃焼室、９はバルブリフト量を変更するために吸気弁２に対してカム４をカムシャフト中心軸線の方向に移動させるためのバルブリフト量変更装置である。つまり、バルブリフト量変更装置９を作動することにより、カム４の左端（図３）においてカム４とバルブリフタとを接触させたり、カム４の右端（図３）においてカム４とバルブリフタとを接触させたりすることができる。バルブリフト量変更装置９によって吸気弁２のバルブリフト量が変更されると、それに伴って、吸気弁２の開口面積が変更されることになる。第一の実施形態の吸気弁２では、バルブリフト量が増加されるに従って吸気弁２の開口面積が増加するようになっている。１０はバルブリフト量変更装置９を駆動するためのドライバ、１１は吸気弁２の開弁期間を変更することなく吸気弁の開閉タイミングをシフトさせるための開閉タイミングシフト装置である。つまり、開閉タイミングシフト装置１１を作動することにより、吸気弁２の開閉タイミングを進角側にシフトさせたり、遅角側にシフトさせたりすることができる。本明細書においては、吸気弁２の開閉タイミングを進角側にシフトさせることを吸気弁２の位相を進角させると称し、吸気弁２の開閉タイミングを遅角側にシフトさせることを吸気弁２の位相を遅角させると称する。１２は開閉タイミングシフト装置１１を作動するための油圧を制御するオイルコントロールバルブである。尚、第一の実施形態における可変動弁機構には、バルブリフト量変更装置９及び開閉タイミングシフト装置１１の両者が含まれることになる。
【００３１】
１３はクランクシャフト、１４はオイルパン、１５は燃料噴射弁、１６は吸気弁２のバルブリフト量及び開閉タイミングシフト量（進角量又は遅角量）を検出するためのセンサ、１７は機関回転数を検出するためのセンサである。１８は気筒内に吸入空気を供給する吸気管内の圧力を検出するための吸気管圧センサである。吸気管負圧は吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出される。詳細には、吸気管内の圧力が大気圧に近づくに従って吸気管負圧は小さくなり、吸気管内の圧力が小さくなって大気圧から遠ざかるに従って吸気管負圧は大きくなる。１９はエアフローメータ、２０は内燃機関冷却水の温度を検出するための冷却水温センサ、２１は気筒内に供給される吸入空気の吸気管内における温度を検出するための吸入空気温センサ、２２はＥＣＵ（電子制御装置）である。５０はシリンダ、５１はシリンダヘッド、５２は吸気ポート、５３は吸気マニホルド、５４は吸気管、５５はサージタンク、５６は排気管、５７は点火栓、５８はアクセルペダル開度とは無関係に開度が変更せしめられるスロットル弁である。図２に示すように、第一の実施形態の燃料噴射弁１５は吸気ポート５２内に燃料を噴射するために吸気ポート５２内に配置されている。
【００３２】
図４は図１に示したバルブリフト量変更装置等の詳細図である。図４において、３０は吸気弁用カムシャフト６に連結された磁性体、３１は磁性体３０を左側に付勢するためのコイル、３２は磁性体３０を右側に付勢するための圧縮ばねである。コイル３１に対する通電量が増加されるに従って、カム４及びカムシャフト６が左側に移動する量が増加し、吸気弁２のバルブリフト量が減少せしめられることになる。
【００３３】
図５はバルブリフト量変更装置が作動されるのに伴って吸気弁のバルブリフト量が変化する様子を示した図である。図５に示すように、コイル３１に対する通電量が減少されるに従って、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。また第一の実施形態では、バルブリフト量変更装置９が作動されるのに伴って、吸気弁２の開弁期間も変更せしめられる。つまり、吸気弁２の作用角も変更せしめられる。詳細には、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられるのに伴って、吸気弁２の作用角が増加せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。そのため、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられるのに伴って、吸気弁の閉弁時期が遅角せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。更に第一の実施形態では、バルブリフト量変更装置９が作動されるのに伴って、吸気弁２のバルブリフト量がピークとなるタイミングも変更せしめられる。詳細には、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられるのに伴って、吸気弁２のバルブリフト量がピークとなるタイミングが遅角せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。
【００３４】
図６は図１に示した開閉タイミングシフト装置等の詳細図である。図６において、４０は吸気弁２の開閉タイミングを進角側にシフトさせるための進角側油路、４１は吸気弁２の開閉タイミングを遅角側にシフトさせるための遅角側油路、４２はオイルポンプである。進角側油路４０内の油圧が増加されるに従い、吸気弁２の開閉タイミングが進角側にシフトせしめられる。つまり、クランクシャフト１３に対するカムシャフト６の回転位相が進角せしめられる。一方、遅角側油路４１の油圧が増加されるに従い、吸気弁２の開閉タイミングが遅角側にシフトせしめられる。つまり、クランクシャフト１３に対するカムシャフト６の回転位相が遅角せしめられる。
【００３５】
図７は開閉タイミングシフト装置が作動されるのに伴って吸気弁の開閉タイミングがシフトする様子を示した図である。図７に示すように、進角側油路４０内の油圧が増加されるに従って、吸気弁２の開閉タイミングが進角側にシフトされる（実線→破線→一点鎖線）。換言すれば、進角側油路４０内の油圧が増加されるに従って、吸気弁２の位相が進角せしめられる。このとき、吸気弁２の開弁期間は変更されない、つまり、吸気弁２が開弁している期間の長さは変更されない。
【００３６】
図８は第一の実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。このルーチンは所定時間間隔で実行される。図８に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ１００において機関始動時であるか否かが判断される。機関始動時であるときには、機関を暖機するための燃料噴射制御を実行する必要があると判断し、ステップ１０１に進む。一方、機関始動時でないときには、機関を暖機するための燃料噴射制御を実行する必要がないと判断し、ステップ１０３に進む。ステップ１０１では、始動時用燃料噴射時期が算出される。次いでステップ１０２では、始動時用燃料噴射時期に所定量の燃料が噴射される。またステップ１０３では、始動時以外用燃料噴射時期が算出され、次いでステップ１０２では、始動時以外用燃料噴射時期に所定量の燃料が噴射される。以下、上述したバルブリフト量変更装置９及び／又は開閉タイミングシフト装置１１が作動されるのに伴って始動時以外用燃料噴射時期がどのように変更されるかについて説明する。
【００３７】
図９は吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図９において、ｔ１は燃料噴射時期を示しており、ｔ２は吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ３は吸気弁の閉弁時期を示している。図９に示すように、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値に設定されている場合には、吸気弁の開弁期間（時間ｔ２〜時間ｔ３）が比較的長くなり、その結果、筒内に吸入される空気量である筒内吸入空気量が比較的多くなる。また、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値に設定されている場合には、吸気弁の開弁期間中における吸気弁の開口面積が比較的大きくなるため、吸気弁を通過する吸入空気の流速は比較的遅くなる。従って、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値に設定されている場合には、燃料噴射弁１５から噴射された燃料と吸入空気とは、それらが吸気弁を通過するときに混合される場合よりも、それらが吸気弁の開弁前に吸気ポート５２内において予め混合される場合の方が、効果的に混合される。それゆえ、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値に設定されている場合には、燃料噴射時期ｔ１は吸気弁の開弁時期ｔ２よりも前に設定されている。
【００３８】
図１０は吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図１０において、ｔ１１は燃料噴射時期を示しており、ｔ１２は吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ１３は吸気弁の閉弁時期を示している。図１０に示すように、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値に設定されている場合には、吸気弁の開弁期間（時間ｔ１２〜時間ｔ１３）が比較的短くなり、その結果、筒内に吸入される空気量である筒内吸入空気量が比較的少なくなる。また、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値に設定されている場合には、吸気弁の開弁期間中における吸気弁の開口面積が比較的小さくなるため、吸気弁を通過する吸入空気の流速は比較的速くなる。従って、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値に設定されている場合には、燃料噴射弁１５から噴射された燃料と吸入空気とは、それらが吸気弁の開弁前に吸気ポート５２内において予め混合される場合よりも、それらが吸気弁を通過するときに混合される場合の方が、効果的に混合される。更に、吸気弁を通過する吸入空気の流速は吸気弁の閉弁直前に最も速くなる。それゆえ、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値に設定されている場合には、燃料噴射弁１５から噴射された燃料と吸入空気とが吸気弁の閉弁直前に吸気弁を通過するときに効果的に混合されるように、燃料噴射時期ｔ１１は吸気弁の開弁期間中（時間ｔ１２〜時間ｔ１３）に設定されている。
【００３９】
図１１は図１０に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図１１において、破線は吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が図１０に示したように設定される場合の吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示しており、実線は図１０に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示している。また、ｔ２１は図１０に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの燃料噴射時期を示しており、ｔ２２は図１０に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ２３は図１０に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの吸気弁の閉弁時期を示している。図１１に示すように、図１０に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときには、図１０に示した場合よりも吸気弁の開弁期間（時間ｔ２２〜時間ｔ２３）が短くなる。詳細には、図１０に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ２３が進角される。そのため、燃料噴射弁１５から噴射された燃料と吸入空気とが吸気弁の閉弁直前に吸気弁を通過するときに効果的に混合されるように、燃料噴射時期ｔ２１は図１０に示した場合よりも進角される。尚、吸気弁の閉弁時期ｔ２３が図１０に示した場合よりも進角されると、図１０に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ２３が吸気下死点（ＢＤＣ）から離されることになる。その結果、筒内吸入空気量は図１０に示した場合よりも少なくなる。
【００４０】
図１２は図１０に示した場合よりも吸気弁の位相が遅角されるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図１２において、破線は吸気弁の位相が図１０に示したように設定される場合の吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示しており、実線は図１０に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示している。また、ｔ３１は図１０に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの燃料噴射時期を示しており、ｔ３２は図１０に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ３３は図１０に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの吸気弁の閉弁時期を示している。図１２に示すように、図１０に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときには、図１０に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ３３が遅角される。そのため、燃料噴射弁１５から噴射された燃料と吸入空気とが吸気弁の閉弁直前に吸気弁を通過するときに効果的に混合されるように、燃料噴射時期ｔ３１は図１０に示した場合よりも遅角される。尚、吸気弁の閉弁時期ｔ３３が図１０に示した場合よりも進角されると、図１０に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ３３が吸気下死点（ＢＤＣ）に近づくことになる。その結果、筒内吸入空気量は図１０に示した場合よりも多くなる。
【００４１】
図１３は図９から図１２を参照して説明した傾向をわかりやすく示した図である。図１３に示すように、吸気弁の作用角が比較的大きく筒内吸入空気量が比較的多い場合には、燃料噴射時期が進角され、吸気弁が開弁する前に燃料噴射が開始される（図９）。一方、吸気弁の作用角が比較的小さく筒内吸入空気量が比較的少ない場合には、燃料噴射時期が遅角され、吸気弁の開弁期間中に燃料が噴射される（図１０）。また、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、燃料噴射時期が吸気弁の閉弁時期に応じて変更される。詳細には、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の作用角が減少されるのに伴って吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って、燃料噴射時期が進角される（図１０→図１１）。更に、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１２→図１０）。換言すれば、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、筒内吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期が進角される（図１０→図１１、図１２→図１０）。
【００４２】
図１４は第一の実施形態の変形例における図１３と同様の図である。第一の実施形態の変形例では、筒内吸入空気量が比較的少ない場合に、燃料噴射時期と吸気弁の作用角と吸気弁の位相との関係を図１４に示したように設定することも可能である。第一の実施形態の変形例においても、第一の実施形態と同様に、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、燃料噴射時期が吸気弁の閉弁時期に応じて変更される。詳細には、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の作用角が減少されるのに伴って吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って、燃料噴射時期が進角される（図１０→図１１）。更に、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１２→図１０）。換言すれば、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、筒内吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期が進角される（図１０→図１１、図１２→図１０）。
【００４３】
第一の実施形態及びその変形例によれば、吸気ポート５２内に燃料噴射弁１５が配置され、図９に示したように筒内吸入空気量が多いときには吸気弁が開弁する前（時間ｔ１）に燃料噴射が開始され、図１０〜図１２に示したように筒内吸入空気量が少ないときには吸気弁の開弁期間中（時間ｔ１１、時間ｔ２１、時間ｔ３１）に燃料が噴射される。つまり、図９に示したように筒内吸入空気量が多いときには、吸気弁が開弁する前に燃料噴射が開始され、噴射燃料と吸入空気とは吸気弁開弁前（時間ｔ２以前）に吸気ポート内において混合される。また、図１０〜図１２に示したように筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の開弁期間中（時間ｔ１１、時間ｔ２１、時間ｔ３１）に燃料が噴射され、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料が微粒化される。そのため、噴射燃料を適切に微粒化させることができる。図９に示したように筒内吸入空気量が多いときには、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きくなり、吸気弁の開弁期間が比較的長くなる。一方、図１０〜図１２に示したように筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さくなり、吸気弁の開弁期間が比較的短くなる。
【００４４】
更に第一の実施形態及びその変形例によれば、図１０〜図１２に示したように、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３に応じて燃料噴射時期ｔ１１，ｔ２１，ｔ３１が変更される。詳細には、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１０→図１１、図１２→図１０）。そのため、吸気弁の閉弁時期が変更される場合にも噴射燃料を適切に微粒化させることができる。換言すれば、筒内吸入空気量が少ないときには、吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期が進角され（図１０→図１１）、また、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１２→図１０）。
【００４５】
また第一の実施形態及びその変形例によれば、吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとするよりも、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させるほうが、噴射燃料を適切に微粒化させることができる点に鑑み、図１０〜図１２に示したように、吸気弁の閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３にほぼ一致する時期に噴射燃料が吸気弁を通過するように燃料噴射時期ｔ１１，ｔ２１，ｔ３１及び吸気弁の閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３が決定されている。そのため、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を適切に微粒化させることができる。
【００４６】
更に第一の実施形態及びその変形例によれば、吸入空気の流速が速くなる吸気弁閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３の直前に噴射燃料が吸気弁を通過せしめられても噴射燃料が吸気弁傘部に当ってしまうと噴射燃料の微粒化が悪化してしまう点に鑑み、噴射燃料が吸気弁傘部に当たらないタイミングｔ１１，ｔ２１，ｔ３１で燃料が噴射される。そのため、噴射燃料が吸気弁傘部に当たるのに伴って噴射燃料の微粒化が悪化してしまうのを回避することができる。
【００４７】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第二の実施形態について説明する。第二の実施形態の構成は、後述する点を除き、上述した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。図１５は第二の実施形態の内燃機関の制御装置の吸気系等の図２と同様の詳細図である。図１５において、図２に示した参照番号と同一の参照番号は、図２に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示しており、１５’は燃料噴射弁である。図１５に示すように、第二の実施形態の燃料噴射弁１５’は、第一の実施形態の燃料噴射弁１５とは異なり、シリンダ５０内に燃料を噴射するためにシリンダ５０内に配置されている。
【００４８】
図１６は吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図１６において、ｔ４１は成層燃焼が行われるときの燃料噴射時期を示しており、ｔ４２は均質燃焼が行われるときの燃料噴射時期を示しており、ｔ２は吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ３は吸気弁の閉弁時期を示している。図１６に示すように、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値に設定されている場合には、吸気弁の開弁時期ｔ２が吸気上死点よりも前に設定され、吸気弁の閉弁時期ｔ３が吸気下死点よりも後に設定されるため、吸気弁の開弁直後及び吸気弁の閉弁直前には吸入空気が筒内から吸気ポートに逆流する。また、成層燃焼が行われるときには噴射された燃料と吸入空気とをあまり混合する必要がない。これらの点に鑑み、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値に設定されている場合には、成層燃焼が行われるときの燃料噴射時期ｔ４１は吸気弁の閉弁時期ｔ３よりも後に設定され、均質燃焼が行われるときの燃料噴射時期ｔ４１’は吸気弁の開弁直後及び閉弁直前を除いた吸気弁の開弁期間中（時間ｔ２〜時間ｔ３）に設定されている。
【００４９】
図１７は吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図１７において、ｔ５１は燃料噴射時期を示しており、ｔ１２は吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ１３は吸気弁の閉弁時期を示している。図１７に示すように、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値に設定されている場合には、吸気弁の閉弁時期ｔ１３が吸気下死点（ＢＤＣ）よりも前に設定され、吸気弁の閉弁直前においても吸入空気は筒内から吸気ポート内に逆流しない。従って、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値に設定されている場合には、燃料噴射弁１５’から噴射された燃料が吸気弁の閉弁直前に吸気弁を通過した流速の速い吸入空気と効果的に混合されるように、燃料噴射時期ｔ５１は吸気弁の開弁時期ｔ１３にほぼ一致させて設定されている。
【００５０】
図１８は図１７に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図１８において、破線は吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が図１７に示したように設定される場合の吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示しており、実線は図１７に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示している。また、ｔ６１は図１７に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの燃料噴射時期を示しており、ｔ２２は図１７に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ２３は図１７に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの吸気弁の閉弁時期を示している。図１８に示すように、図１７に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときには、図１７に示した場合よりも吸気弁の開弁期間（時間ｔ２２〜時間ｔ２３）が短くなる。詳細には、図１７に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ２３が進角される。そのため、燃料噴射弁１５’から噴射された燃料が吸気弁の閉弁直前に吸気弁を通過した流速の速い吸入空気と効果的に混合されるように、燃料噴射時期ｔ６１は図１７に示した場合よりも進角される。尚、吸気弁の閉弁時期ｔ２３が図１７に示した場合よりも進角されると、図１７に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ２３が吸気下死点（ＢＤＣ）から離されることになる。その結果、筒内吸入空気量は図１７に示した場合よりも少なくなる。
【００５１】
図１９は図１７に示した場合よりも吸気弁の位相が遅角されるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図１９において、破線は吸気弁の位相が図１７に示したように設定される場合の吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示しており、実線は図１７に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示している。また、ｔ７１は図１７に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの燃料噴射時期を示しており、ｔ３２は図１７に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ３３は図１７に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの吸気弁の閉弁時期を示している。図１９に示すように、図１７に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときには、図１７に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ３３が遅角される。そのため、燃料噴射弁１５’から噴射された燃料が吸気弁の閉弁直前に吸気弁を通過した流速の速い吸入空気と効果的に混合されるように、燃料噴射時期ｔ７１は図１７に示した場合よりも遅角される。尚、吸気弁の閉弁時期ｔ３３が図１７に示した場合よりも進角されると、図１７に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ３３が吸気下死点（ＢＤＣ）に近づくことになる。その結果、筒内吸入空気量は図１７に示した場合よりも多くなる。
【００５２】
上述した図１４により、図１６から図１９を参照して説明した傾向をわかりやすく示すことができる。図１４に示すように、第二の実施形態において均質燃焼が行われる場合、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、燃料噴射時期が吸気弁の閉弁時期に応じて変更される。詳細には、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の作用角が減少されるのに伴って吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って、燃料噴射時期が進角される（図１７→図１８）。更に、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１９→図１７）。換言すれば、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、筒内吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期が進角される（図１７→図１８、図１９→図１７）。
【００５３】
第二の実施形態の変形例において筒内吸入空気量が比較的少ないときには図１３に示したように燃料噴射時期と吸気弁の作用角と吸気弁の位相との関係を設定することも可能である。図１３に示すように、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、燃料噴射時期が吸気弁の閉弁時期に応じて変更される。詳細には、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の作用角が減少されるのに伴って吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って、燃料噴射時期が進角される（図１７→図１８）。更に、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１９→図１７）。換言すれば、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、筒内吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期が進角される（図１７→図１８、図１９→図１７）。
【００５４】
第二の実施形態及びその変形例によれば、シリンダ５０内に燃料噴射弁１５’が配置され、図１６に示したように筒内吸入空気量が多いときには吸気弁が閉弁した後（時間ｔ４１）に成層燃焼を行うための燃料が噴射され、図１７〜図１９に示したように筒内吸入空気量が少ないときには吸気弁の閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３にほぼ一致する時期ｔ５１，ｔ６１，ｔ７１に燃料が噴射される。つまり、図１６に示したように筒内吸入空気量が多いときには、吸気弁が閉弁した後（時間ｔ４１）に成層燃焼を行うための燃料が噴射される。また、図１７〜図１９に示したように筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３にほぼ一致する時期ｔ５１，ｔ６１，ｔ７１に燃料が噴射され、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料が微粒化される。そのため、噴射燃料を適切に微粒化させることができる。図１６に示したように筒内吸入空気量が多いときには、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きくなり、吸気弁の開弁期間が比較的長くなる。一方、図１７〜図１９に示したように筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さくなり、吸気弁の開弁期間が比較的短くなる。
【００５５】
また第二の実施形態及びその変形例によれば、図１６に示したように筒内吸入空気量が多いときには吸気弁の開弁期間中（時間ｔ４１’）に均質燃焼を行うための燃料が噴射される。つまり、筒内吸入空気量が多いときには、吸気弁の開弁期間中（時間ｔ４１’）に均質燃焼を行うための燃料が噴射される。
【００５６】
更に第二の実施形態及びその変形例によれば、図１７〜図１９に示したように、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３に応じて燃料噴射時期ｔ５１，ｔ６１，ｔ７１が変更される。詳細には、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１７→図１８、図１９→図１７）。そのため、吸気弁の閉弁時期が変更される場合にも噴射燃料を適切に微粒化させることができる。換言すれば、筒内吸入空気量が少ないときには、吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期が進角され（図１７→図１８）、また、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１９→図１７）。
【００５７】
また第二の実施形態及びその変形例によれば、吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとするよりも、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させるほうが、噴射燃料を適切に微粒化させることができる点に鑑み、図１７〜図１９に示したように、吸気下死点よりも前に吸気弁が閉弁する場合、つまり、筒内吸入空気量が少ない場合には、吸気弁の閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３と燃料噴射時期ｔ５１，ｔ６１，ｔ７１とがほぼ一致せしめられる。そのため、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を適切に微粒化させることができる。
【００５８】
尚、上述した実施形態では、バルブリフト量変更装置９及び／又は開閉タイミングシフト装置１１によって吸気弁の開口面積、開弁タイミング、閉弁タイミングが変更されているが、他の実施形態では、例えば電磁駆動装置によって吸気弁の開口面積、開弁タイミング、閉弁タイミングを変更することも可能である。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように筒内吸入空気量が多いときに吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとすることが回避され、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができる。また、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとする場合よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができる。
【００６０】
請求項２から５に記載の発明によれば、吸気弁の閉弁時期が変更される場合にも噴射燃料を適切に微粒化させることができる。
【００６１】
請求項６に記載の発明によれば、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を適切に微粒化させることができる。
【００６２】
請求項７に記載の発明によれば、噴射燃料が吸気弁傘部に当たるのに伴って噴射燃料の微粒化が悪化してしまうのを回避することができる。
【００６３】
請求項８に記載の発明によれば、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように筒内吸入空気量が多いときに吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとすることが回避され、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができ、適切な成層燃焼を行うことができる。また、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとする場合よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができる。
【００６４】
請求項９に記載の発明によれば、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように筒内吸入空気量が多いときに吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとすることが回避され、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができ、適切な均質燃焼を行うことができる。また、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとする場合よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができる。
【００６５】
請求項１０から１３に記載の発明によれば、吸気弁の閉弁時期が変更される場合にも噴射燃料を適切に微粒化させることができる。
【００６６】
請求項１４に記載の発明によれば、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を適切に微粒化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の制御装置の第一の実施形態の概略構成図である。
【図２】図１に示した内燃機関の制御装置の吸気系等の詳細図である。
【図３】図１に示した吸気弁用カム及びカムシャフトの詳細図である。
【図４】図１に示したバルブリフト量変更装置等の詳細図である。
【図５】バルブリフト量変更装置が作動されるのに伴って吸気弁のバルブリフト量が変化する様子を示した図である。
【図６】図１に示した開閉タイミングシフト装置等の詳細図である。
【図７】開閉タイミングシフト装置が作動されるのに伴って吸気弁の開閉タイミングがシフトする様子を示した図である。
【図８】第一の実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。
【図９】吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【図１０】吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【図１１】図１０に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【図１２】図１０に示した場合よりも吸気弁の位相が遅角されるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【図１３】図９から図１２を参照して説明した傾向をわかりやすく示した図である。
【図１４】第一の実施形態の変形例における図１３と同様の図である。
【図１５】第二の実施形態の内燃機関の制御装置の吸気系等の図２と同様の詳細図である。
【図１６】吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【図１７】吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【図１８】図１７に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【図１９】図１７に示した場合よりも吸気弁の位相が遅角されるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…吸気弁
３…排気弁
４，５…カム
６，７…カムシャフト
８…気筒内の燃焼室
９…バルブリフト量変更装置
１１…開閉タイミングシフト装置
１５，１５’…燃料噴射弁
５０…シリンダ
５２…吸気ポート
５８…スロットル弁
【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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吸気弁の開閉時期に基づいて燃料噴射時期を決定する内燃機関の制御装置が知られている。この種の内燃機関の制御装置の例としては、例えばＷＯ９７／１３０６３号公報に記載されたものがある。ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置では、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射弁が筒内に配置され、燃料噴射時期と吸気弁の開弁時期とがほぼ一致せしめられている。そのため、吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置では、筒内に吸入される吸入空気量である筒内吸入空気量が少ないときのみならず、筒内吸入空気量が多いときにも、吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとしている。筒内吸入空気量が多いときに、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとすると、かえって噴射燃料の微粒化が悪化してしまうおそれがある。
【０００４】
また、上述したようにＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置では、吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとしている。ところが、本発明者の研究によれば、吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとするよりも、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させるほうが、噴射燃料を適切に微粒化させることができる点が明らかになった。一方で、ＷＯ９７／１３０６３号公報には、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させる点については開示されていない。従って、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置によっては、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させることができない。
【０００５】
前記問題点に鑑み、本発明は噴射燃料を適切に微粒化させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。詳細には、本発明は吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を適切に微粒化させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、吸気弁のピークバルブリフト量又は吸気弁の開弁期間を変更可能な変更装置を具備し、吸気弁の閉弁時期に基づいて燃料噴射時期を決定する内燃機関の制御装置において、筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁を筒内に配置し、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が大きいときには吸気弁が閉弁した後に燃料を噴射し、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さいときには吸気弁の閉弁時期にほぼ一致する時期に燃料を噴射することを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【００１８】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁が筒内に配置され、筒内吸入空気量が多いときには吸気弁が閉弁した後に例えば成層燃焼を行うための燃料が噴射され、筒内吸入空気量が少ないときには吸気弁の閉弁時期にほぼ一致する時期に燃料が噴射される。つまり、筒内吸入空気量が多いときには、吸気弁が閉弁した後に燃料が噴射される。そのため、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように筒内吸入空気量が多いときに吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとすることが回避され、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができ、適切な成層燃焼を行うことができる。また、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期にほぼ一致する時期に燃料が噴射され、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料が微粒化される。そのため、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとする場合よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができる。上述した筒内吸入空気量が多いときには、例えば吸気弁のピークバルブリフト量が大きいときや、例えば吸気弁の開弁期間が長いときが含まれる。また、筒内吸入空気量が少ないときには、例えば吸気弁のピークバルブリフト量が小さいときや、例えば吸気弁の開弁期間が短いときが含まれる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、吸気弁のピークバルブリフト量又は吸気弁の開弁期間を変更可能な変更装置を具備し、吸気弁の閉弁時期に基づいて燃料噴射時期を決定する内燃機関の制御装置において、筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁を筒内に配置し、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が大きいときには吸気弁の開弁期間中に燃料を噴射し、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さいときには吸気弁の閉弁時期にほぼ一致する時期に燃料を噴射することを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【００２０】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置では、筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁が筒内に配置され、筒内吸入空気量が多いときには吸気弁の開弁期間中に例えば均質燃焼を行うための燃料が噴射され、筒内吸入空気量が少ないときには吸気弁の閉弁時期にほぼ一致する時期に燃料が噴射される。つまり、筒内吸入空気量が多いときには、吸気弁の開弁期間中に燃料が噴射される。そのため、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように筒内吸入空気量が多いときに吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとすることが回避され、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができ、適切な均質燃焼を行うことができる。また、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期にほぼ一致する時期に燃料が噴射され、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料が微粒化される。そのため、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとする場合よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができる。上述した筒内吸入空気量が多いときには、例えば吸気弁のピークバルブリフト量が大きいときや、例えば吸気弁の開弁期間が長いときが含まれる。また、筒内吸入空気量が少ないときには、例えば吸気弁のピークバルブリフト量が小さいときや、例えば吸気弁の開弁期間が短いときが含まれる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、筒内に吸入される空気量である筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期に応じて燃料噴射時期を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、筒内吸入空気量が少ないときには、筒内吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２５】
請求項３から６に記載の内燃機関の制御装置では、吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って吸入空気の流速が速くなるタイミングが早まるのに鑑み、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期に応じて燃料噴射時期が変更される。詳細には、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される。そのため、吸気弁の閉弁時期が変更される場合にも噴射燃料を適切に微粒化させることができる。上述した吸気弁の閉弁時期が進角されることには、例えば吸気弁の閉弁時期が進角されて吸入空気量が少なくなることや、例えば吸気弁の位相が進角されて吸気弁の閉弁時期が進角されることが含まれる。
【００２６】
請求項７に記載の発明によれば、吸気弁のピークバルブリフト量又は吸気弁の開弁期間を変更可能な変更装置を具備し、吸気弁の閉弁時期に基づいて燃料噴射時期を決定する内燃機関の制御装置において、筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁を筒内に配置し、吸気下死点よりも前に吸気弁が閉弁する場合には、吸気弁の閉弁時期と燃料噴射時期とをほぼ一致させることを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【００２７】
請求項７に記載の内燃機関の制御装置では、吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとするよりも、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させるほうが、噴射燃料を適切に微粒化させることができる点に鑑み、筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁が筒内に配置され、吸気下死点よりも前に吸気弁が閉弁する場合、つまり、筒内吸入空気量が少ない場合には、吸気弁の閉弁時期と燃料噴射時期とがほぼ一致せしめられる。そのため、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を適切に微粒化させることができる。上述した吸気下死点よりも前に吸気弁が閉弁する場合には、例えば吸気弁のピークバルブリフト量が小さい場合や、例えば吸気弁の開弁期間が短い場合が含まれる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００２９】
図１は本発明の内燃機関の制御装置の第一の実施形態の概略構成図、図２は図１に示した内燃機関の制御装置の吸気系等の詳細図である。図１及び図２において、１は内燃機関、２は吸気弁、３は排気弁、４は吸気弁を開閉させるためのカム、５は排気弁を開閉させるためのカム、６は吸気弁用カム４を担持しているカムシャフト、７は排気弁用カム５を担持しているカムシャフトである。図３は図１に示した吸気弁用カム及びカムシャフトの詳細図である。図３に示すように、第一の実施形態のカム４のカムプロフィルは、カムシャフト中心軸線の方向に変化している。つまり、第一の実施形態のカム４は、図３の左端のノーズ高さが右端のノーズ高さよりも大きくなっている。すなわち、第一の実施形態の吸気弁２のバルブリフト量は、バルブリフタがカム４の左端と接しているときよりも、バルブリフタがカム４の右端と接しているときの方が小さくなる。
【００３０】
図１及び図２の説明に戻り、８は気筒内に形成された燃焼室、９はバルブリフト量を変更するために吸気弁２に対してカム４をカムシャフト中心軸線の方向に移動させるためのバルブリフト量変更装置である。つまり、バルブリフト量変更装置９を作動することにより、カム４の左端（図３）においてカム４とバルブリフタとを接触させたり、カム４の右端（図３）においてカム４とバルブリフタとを接触させたりすることができる。バルブリフト量変更装置９によって吸気弁２のバルブリフト量が変更されると、それに伴って、吸気弁２の開口面積が変更されることになる。第一の実施形態の吸気弁２では、バルブリフト量が増加されるに従って吸気弁２の開口面積が増加するようになっている。１０はバルブリフト量変更装置９を駆動するためのドライバ、１１は吸気弁２の開弁期間を変更することなく吸気弁の開閉タイミングをシフトさせるための開閉タイミングシフト装置である。つまり、開閉タイミングシフト装置１１を作動することにより、吸気弁２の開閉タイミングを進角側にシフトさせたり、遅角側にシフトさせたりすることができる。本明細書においては、吸気弁２の開閉タイミングを進角側にシフトさせることを吸気弁２の位相を進角させると称し、吸気弁２の開閉タイミングを遅角側にシフトさせることを吸気弁２の位相を遅角させると称する。１２は開閉タイミングシフト装置１１を作動するための油圧を制御するオイルコントロールバルブである。尚、第一の実施形態における可変動弁機構には、バルブリフト量変更装置９及び開閉タイミングシフト装置１１の両者が含まれることになる。
【００３１】
１３はクランクシャフト、１４はオイルパン、１５は燃料噴射弁、１６は吸気弁２のバルブリフト量及び開閉タイミングシフト量（進角量又は遅角量）を検出するためのセンサ、１７は機関回転数を検出するためのセンサである。１８は気筒内に吸入空気を供給する吸気管内の圧力を検出するための吸気管圧センサである。吸気管負圧は吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出される。詳細には、吸気管内の圧力が大気圧に近づくに従って吸気管負圧は小さくなり、吸気管内の圧力が小さくなって大気圧から遠ざかるに従って吸気管負圧は大きくなる。１９はエアフローメータ、２０は内燃機関冷却水の温度を検出するための冷却水温センサ、２１は気筒内に供給される吸入空気の吸気管内における温度を検出するための吸入空気温センサ、２２はＥＣＵ（電子制御装置）である。５０はシリンダ、５１はシリンダヘッド、５２は吸気ポート、５３は吸気マニホルド、５４は吸気管、５５はサージタンク、５６は排気管、５７は点火栓、５８はアクセルペダル開度とは無関係に開度が変更せしめられるスロットル弁である。図２に示すように、第一の実施形態の燃料噴射弁１５は吸気ポート５２内に燃料を噴射するために吸気ポート５２内に配置されている。
【００３２】
図４は図１に示したバルブリフト量変更装置等の詳細図である。図４において、３０は吸気弁用カムシャフト６に連結された磁性体、３１は磁性体３０を左側に付勢するためのコイル、３２は磁性体３０を右側に付勢するための圧縮ばねである。コイル３１に対する通電量が増加されるに従って、カム４及びカムシャフト６が左側に移動する量が増加し、吸気弁２のバルブリフト量が減少せしめられることになる。
【００３３】
図５はバルブリフト量変更装置が作動されるのに伴って吸気弁のバルブリフト量が変化する様子を示した図である。図５に示すように、コイル３１に対する通電量が減少されるに従って、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。また第一の実施形態では、バルブリフト量変更装置９が作動されるのに伴って、吸気弁２の開弁期間も変更せしめられる。つまり、吸気弁２の作用角も変更せしめられる。詳細には、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられるのに伴って、吸気弁２の作用角が増加せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。そのため、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられるのに伴って、吸気弁の閉弁時期が遅角せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。更に第一の実施形態では、バルブリフト量変更装置９が作動されるのに伴って、吸気弁２のバルブリフト量がピークとなるタイミングも変更せしめられる。詳細には、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられるのに伴って、吸気弁２のバルブリフト量がピークとなるタイミングが遅角せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。
【００３４】
図６は図１に示した開閉タイミングシフト装置等の詳細図である。図６において、４０は吸気弁２の開閉タイミングを進角側にシフトさせるための進角側油路、４１は吸気弁２の開閉タイミングを遅角側にシフトさせるための遅角側油路、４２はオイルポンプである。進角側油路４０内の油圧が増加されるに従い、吸気弁２の開閉タイミングが進角側にシフトせしめられる。つまり、クランクシャフト１３に対するカムシャフト６の回転位相が進角せしめられる。一方、遅角側油路４１の油圧が増加されるに従い、吸気弁２の開閉タイミングが遅角側にシフトせしめられる。つまり、クランクシャフト１３に対するカムシャフト６の回転位相が遅角せしめられる。
【００３５】
図７は開閉タイミングシフト装置が作動されるのに伴って吸気弁の開閉タイミングがシフトする様子を示した図である。図７に示すように、進角側油路４０内の油圧が増加されるに従って、吸気弁２の開閉タイミングが進角側にシフトされる（実線→破線→一点鎖線）。換言すれば、進角側油路４０内の油圧が増加されるに従って、吸気弁２の位相が進角せしめられる。このとき、吸気弁２の開弁期間は変更されない、つまり、吸気弁２が開弁している期間の長さは変更されない。
【００３６】
図８は第一の実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。このルーチンは所定時間間隔で実行される。図８に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ１００において機関始動時であるか否かが判断される。機関始動時であるときには、機関を暖機するための燃料噴射制御を実行する必要があると判断し、ステップ１０１に進む。一方、機関始動時でないときには、機関を暖機するための燃料噴射制御を実行する必要がないと判断し、ステップ１０３に進む。ステップ１０１では、始動時用燃料噴射時期が算出される。次いでステップ１０２では、始動時用燃料噴射時期に所定量の燃料が噴射される。またステップ１０３では、始動時以外用燃料噴射時期が算出され、次いでステップ１０２では、始動時以外用燃料噴射時期に所定量の燃料が噴射される。以下、上述したバルブリフト量変更装置９及び／又は開閉タイミングシフト装置１１が作動されるのに伴って始動時以外用燃料噴射時期がどのように変更されるかについて説明する。
【００３７】
図９は吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図９において、ｔ１は燃料噴射時期を示しており、ｔ２は吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ３は吸気弁の閉弁時期を示している。図９に示すように、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値に設定されている場合には、吸気弁の開弁期間（時間ｔ２〜時間ｔ３）が比較的長くなり、その結果、筒内に吸入される空気量である筒内吸入空気量が比較的多くなる。また、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値に設定されている場合には、吸気弁の開弁期間中における吸気弁の開口面積が比較的大きくなるため、吸気弁を通過する吸入空気の流速は比較的遅くなる。従って、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値に設定されている場合には、燃料噴射弁１５から噴射された燃料と吸入空気とは、それらが吸気弁を通過するときに混合される場合よりも、それらが吸気弁の開弁前に吸気ポート５２内において予め混合される場合の方が、効果的に混合される。それゆえ、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値に設定されている場合には、燃料噴射時期ｔ１は吸気弁の開弁時期ｔ２よりも前に設定されている。
【００３８】
図１０は吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図１０において、ｔ１１は燃料噴射時期を示しており、ｔ１２は吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ１３は吸気弁の閉弁時期を示している。図１０に示すように、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値に設定されている場合には、吸気弁の開弁期間（時間ｔ１２〜時間ｔ１３）が比較的短くなり、その結果、筒内に吸入される空気量である筒内吸入空気量が比較的少なくなる。また、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値に設定されている場合には、吸気弁の開弁期間中における吸気弁の開口面積が比較的小さくなるため、吸気弁を通過する吸入空気の流速は比較的速くなる。従って、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値に設定されている場合には、燃料噴射弁１５から噴射された燃料と吸入空気とは、それらが吸気弁の開弁前に吸気ポート５２内において予め混合される場合よりも、それらが吸気弁を通過するときに混合される場合の方が、効果的に混合される。更に、吸気弁を通過する吸入空気の流速は吸気弁の閉弁直前に最も速くなる。それゆえ、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値に設定されている場合には、燃料噴射弁１５から噴射された燃料と吸入空気とが吸気弁の閉弁直前に吸気弁を通過するときに効果的に混合されるように、燃料噴射時期ｔ１１は吸気弁の開弁期間中（時間ｔ１２〜時間ｔ１３）に設定されている。
【００３９】
図１１は図１０に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図１１において、破線は吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が図１０に示したように設定される場合の吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示しており、実線は図１０に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示している。また、ｔ２１は図１０に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの燃料噴射時期を示しており、ｔ２２は図１０に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ２３は図１０に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの吸気弁の閉弁時期を示している。図１１に示すように、図１０に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときには、図１０に示した場合よりも吸気弁の開弁期間（時間ｔ２２〜時間ｔ２３）が短くなる。詳細には、図１０に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ２３が進角される。そのため、燃料噴射弁１５から噴射された燃料と吸入空気とが吸気弁の閉弁直前に吸気弁を通過するときに効果的に混合されるように、燃料噴射時期ｔ２１は図１０に示した場合よりも進角される。尚、吸気弁の閉弁時期ｔ２３が図１０に示した場合よりも進角されると、図１０に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ２３が吸気下死点（ＢＤＣ）から離されることになる。その結果、筒内吸入空気量は図１０に示した場合よりも少なくなる。
【００４０】
図１２は図１０に示した場合よりも吸気弁の位相が遅角されるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図１２において、破線は吸気弁の位相が図１０に示したように設定される場合の吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示しており、実線は図１０に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示している。また、ｔ３１は図１０に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの燃料噴射時期を示しており、ｔ３２は図１０に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ３３は図１０に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの吸気弁の閉弁時期を示している。図１２に示すように、図１０に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときには、図１０に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ３３が遅角される。そのため、燃料噴射弁１５から噴射された燃料と吸入空気とが吸気弁の閉弁直前に吸気弁を通過するときに効果的に混合されるように、燃料噴射時期ｔ３１は図１０に示した場合よりも遅角される。尚、吸気弁の閉弁時期ｔ３３が図１０に示した場合よりも進角されると、図１０に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ３３が吸気下死点（ＢＤＣ）に近づくことになる。その結果、筒内吸入空気量は図１０に示した場合よりも多くなる。
【００４１】
図１３は図９から図１２を参照して説明した傾向をわかりやすく示した図である。図１３に示すように、吸気弁の作用角が比較的大きく筒内吸入空気量が比較的多い場合には、燃料噴射時期が進角され、吸気弁が開弁する前に燃料噴射が開始される（図９）。一方、吸気弁の作用角が比較的小さく筒内吸入空気量が比較的少ない場合には、燃料噴射時期が遅角され、吸気弁の開弁期間中に燃料が噴射される（図１０）。また、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、燃料噴射時期が吸気弁の閉弁時期に応じて変更される。詳細には、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の作用角が減少されるのに伴って吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って、燃料噴射時期が進角される（図１０→図１１）。更に、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１２→図１０）。換言すれば、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、筒内吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期が進角される（図１０→図１１、図１２→図１０）。
【００４２】
図１４は第一の実施形態の変形例における図１３と同様の図である。第一の実施形態の変形例では、筒内吸入空気量が比較的少ない場合に、燃料噴射時期と吸気弁の作用角と吸気弁の位相との関係を図１４に示したように設定することも可能である。第一の実施形態の変形例においても、第一の実施形態と同様に、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、燃料噴射時期が吸気弁の閉弁時期に応じて変更される。詳細には、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の作用角が減少されるのに伴って吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って、燃料噴射時期が進角される（図１０→図１１）。更に、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１２→図１０）。換言すれば、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、筒内吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期が進角される（図１０→図１１、図１２→図１０）。
【００４３】
第一の実施形態及びその変形例によれば、吸気ポート５２内に燃料噴射弁１５が配置され、図９に示したように筒内吸入空気量が多いときには吸気弁が開弁する前（時間ｔ１）に燃料噴射が開始され、図１０〜図１２に示したように筒内吸入空気量が少ないときには吸気弁の開弁期間中（時間ｔ１１、時間ｔ２１、時間ｔ３１）に燃料が噴射される。つまり、図９に示したように筒内吸入空気量が多いときには、吸気弁が開弁する前に燃料噴射が開始され、噴射燃料と吸入空気とは吸気弁開弁前（時間ｔ２以前）に吸気ポート内において混合される。また、図１０〜図１２に示したように筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の開弁期間中（時間ｔ１１、時間ｔ２１、時間ｔ３１）に燃料が噴射され、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料が微粒化される。そのため、噴射燃料を適切に微粒化させることができる。図９に示したように筒内吸入空気量が多いときには、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きくなり、吸気弁の開弁期間が比較的長くなる。一方、図１０〜図１２に示したように筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さくなり、吸気弁の開弁期間が比較的短くなる。
【００４４】
更に第一の実施形態及びその変形例によれば、図１０〜図１２に示したように、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３に応じて燃料噴射時期ｔ１１，ｔ２１，ｔ３１が変更される。詳細には、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１０→図１１、図１２→図１０）。そのため、吸気弁の閉弁時期が変更される場合にも噴射燃料を適切に微粒化させることができる。換言すれば、筒内吸入空気量が少ないときには、吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期が進角され（図１０→図１１）、また、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１２→図１０）。
【００４５】
また第一の実施形態及びその変形例によれば、吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとするよりも、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させるほうが、噴射燃料を適切に微粒化させることができる点に鑑み、図１０〜図１２に示したように、吸気弁の閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３にほぼ一致する時期に噴射燃料が吸気弁を通過するように燃料噴射時期ｔ１１，ｔ２１，ｔ３１及び吸気弁の閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３が決定されている。そのため、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を適切に微粒化させることができる。
【００４６】
更に第一の実施形態及びその変形例によれば、吸入空気の流速が速くなる吸気弁閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３の直前に噴射燃料が吸気弁を通過せしめられても噴射燃料が吸気弁傘部に当ってしまうと噴射燃料の微粒化が悪化してしまう点に鑑み、噴射燃料が吸気弁傘部に当たらないタイミングｔ１１，ｔ２１，ｔ３１で燃料が噴射される。そのため、噴射燃料が吸気弁傘部に当たるのに伴って噴射燃料の微粒化が悪化してしまうのを回避することができる。
【００４７】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第二の実施形態について説明する。第二の実施形態の構成は、後述する点を除き、上述した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。図１５は第二の実施形態の内燃機関の制御装置の吸気系等の図２と同様の詳細図である。図１５において、図２に示した参照番号と同一の参照番号は、図２に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示しており、１５’は燃料噴射弁である。図１５に示すように、第二の実施形態の燃料噴射弁１５’は、第一の実施形態の燃料噴射弁１５とは異なり、シリンダ５０内に燃料を噴射するためにシリンダ５０内に配置されている。
【００４８】
図１６は吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図１６において、ｔ４１は成層燃焼が行われるときの燃料噴射時期を示しており、ｔ４２は均質燃焼が行われるときの燃料噴射時期を示しており、ｔ２は吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ３は吸気弁の閉弁時期を示している。図１６に示すように、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値に設定されている場合には、吸気弁の開弁時期ｔ２が吸気上死点よりも前に設定され、吸気弁の閉弁時期ｔ３が吸気下死点よりも後に設定されるため、吸気弁の開弁直後及び吸気弁の閉弁直前には吸入空気が筒内から吸気ポートに逆流する。また、成層燃焼が行われるときには噴射された燃料と吸入空気とをあまり混合する必要がない。これらの点に鑑み、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値に設定されている場合には、成層燃焼が行われるときの燃料噴射時期ｔ４１は吸気弁の閉弁時期ｔ３よりも後に設定され、均質燃焼が行われるときの燃料噴射時期ｔ４１’は吸気弁の開弁直後及び閉弁直前を除いた吸気弁の開弁期間中（時間ｔ２〜時間ｔ３）に設定されている。
【００４９】
図１７は吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図１７において、ｔ５１は燃料噴射時期を示しており、ｔ１２は吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ１３は吸気弁の閉弁時期を示している。図１７に示すように、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値に設定されている場合には、吸気弁の閉弁時期ｔ１３が吸気下死点（ＢＤＣ）よりも前に設定され、吸気弁の閉弁直前においても吸入空気は筒内から吸気ポート内に逆流しない。従って、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値に設定されている場合には、燃料噴射弁１５’から噴射された燃料が吸気弁の閉弁直前に吸気弁を通過した流速の速い吸入空気と効果的に混合されるように、燃料噴射時期ｔ５１は吸気弁の開弁時期ｔ１３にほぼ一致させて設定されている。
【００５０】
図１８は図１７に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図１８において、破線は吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が図１７に示したように設定される場合の吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示しており、実線は図１７に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示している。また、ｔ６１は図１７に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの燃料噴射時期を示しており、ｔ２２は図１７に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ２３は図１７に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときの吸気弁の閉弁時期を示している。図１８に示すように、図１７に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるように設定されるときには、図１７に示した場合よりも吸気弁の開弁期間（時間ｔ２２〜時間ｔ２３）が短くなる。詳細には、図１７に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ２３が進角される。そのため、燃料噴射弁１５’から噴射された燃料が吸気弁の閉弁直前に吸気弁を通過した流速の速い吸入空気と効果的に混合されるように、燃料噴射時期ｔ６１は図１７に示した場合よりも進角される。尚、吸気弁の閉弁時期ｔ２３が図１７に示した場合よりも進角されると、図１７に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ２３が吸気下死点（ＢＤＣ）から離されることになる。その結果、筒内吸入空気量は図１７に示した場合よりも少なくなる。
【００５１】
図１９は図１７に示した場合よりも吸気弁の位相が遅角されるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。図１９において、破線は吸気弁の位相が図１７に示したように設定される場合の吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示しており、実線は図１７に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの吸気弁のバルブリフト量及び吸入空気の流速を示している。また、ｔ７１は図１７に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの燃料噴射時期を示しており、ｔ３２は図１７に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの吸気弁の開弁時期を示しており、ｔ３３は図１７に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときの吸気弁の閉弁時期を示している。図１９に示すように、図１７に示した場合よりも吸気弁の位相を遅角させたときには、図１７に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ３３が遅角される。そのため、燃料噴射弁１５’から噴射された燃料が吸気弁の閉弁直前に吸気弁を通過した流速の速い吸入空気と効果的に混合されるように、燃料噴射時期ｔ７１は図１７に示した場合よりも遅角される。尚、吸気弁の閉弁時期ｔ３３が図１７に示した場合よりも進角されると、図１７に示した場合よりも吸気弁の閉弁時期ｔ３３が吸気下死点（ＢＤＣ）に近づくことになる。その結果、筒内吸入空気量は図１７に示した場合よりも多くなる。
【００５２】
上述した図１４により、図１６から図１９を参照して説明した傾向をわかりやすく示すことができる。図１４に示すように、第二の実施形態において均質燃焼が行われる場合、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、燃料噴射時期が吸気弁の閉弁時期に応じて変更される。詳細には、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の作用角が減少されるのに伴って吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って、燃料噴射時期が進角される（図１７→図１８）。更に、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１９→図１７）。換言すれば、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、筒内吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期が進角される（図１７→図１８、図１９→図１７）。
【００５３】
第二の実施形態の変形例において筒内吸入空気量が比較的少ないときには図１３に示したように燃料噴射時期と吸気弁の作用角と吸気弁の位相との関係を設定することも可能である。図１３に示すように、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、燃料噴射時期が吸気弁の閉弁時期に応じて変更される。詳細には、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の作用角が減少されるのに伴って吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って、燃料噴射時期が進角される（図１７→図１８）。更に、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１９→図１７）。換言すれば、筒内吸入空気量が比較的少ないときには、筒内吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期が進角される（図１７→図１８、図１９→図１７）。
【００５４】
第二の実施形態及びその変形例によれば、シリンダ５０内に燃料噴射弁１５’が配置され、図１６に示したように筒内吸入空気量が多いときには吸気弁が閉弁した後（時間ｔ４１）に成層燃焼を行うための燃料が噴射され、図１７〜図１９に示したように筒内吸入空気量が少ないときには吸気弁の閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３にほぼ一致する時期ｔ５１，ｔ６１，ｔ７１に燃料が噴射される。つまり、図１６に示したように筒内吸入空気量が多いときには、吸気弁が閉弁した後（時間ｔ４１）に成層燃焼を行うための燃料が噴射される。また、図１７〜図１９に示したように筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３にほぼ一致する時期ｔ５１，ｔ６１，ｔ７１に燃料が噴射され、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料が微粒化される。そのため、噴射燃料を適切に微粒化させることができる。図１６に示したように筒内吸入空気量が多いときには、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きくなり、吸気弁の開弁期間が比較的長くなる。一方、図１７〜図１９に示したように筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さくなり、吸気弁の開弁期間が比較的短くなる。
【００５５】
また第二の実施形態及びその変形例によれば、図１６に示したように筒内吸入空気量が多いときには吸気弁の開弁期間中（時間ｔ４１’）に均質燃焼を行うための燃料が噴射される。つまり、筒内吸入空気量が多いときには、吸気弁の開弁期間中（時間ｔ４１’）に均質燃焼を行うための燃料が噴射される。
【００５６】
更に第二の実施形態及びその変形例によれば、図１７〜図１９に示したように、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３に応じて燃料噴射時期ｔ５１，ｔ６１，ｔ７１が変更される。詳細には、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１７→図１８、図１９→図１７）。そのため、吸気弁の閉弁時期が変更される場合にも噴射燃料を適切に微粒化させることができる。換言すれば、筒内吸入空気量が少ないときには、吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期が進角され（図１７→図１８）、また、筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期が進角される（図１９→図１７）。
【００５７】
また第二の実施形態及びその変形例によれば、吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとするよりも、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させるほうが、噴射燃料を適切に微粒化させることができる点に鑑み、図１７〜図１９に示したように、吸気下死点よりも前に吸気弁が閉弁する場合、つまり、筒内吸入空気量が少ない場合には、吸気弁の閉弁時期ｔ１３，ｔ２３，ｔ３３と燃料噴射時期ｔ５１，ｔ６１，ｔ７１とがほぼ一致せしめられる。そのため、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を適切に微粒化させることができる。
【００５８】
尚、上述した実施形態では、バルブリフト量変更装置９及び／又は開閉タイミングシフト装置１１によって吸気弁の開口面積、開弁タイミング、閉弁タイミングが変更されているが、他の実施形態では、例えば電磁駆動装置によって吸気弁の開口面積、開弁タイミング、閉弁タイミングを変更することも可能である。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように筒内吸入空気量が多いときに吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとすることが回避され、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができる。また、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとする場合よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができる。
【００６０】
請求項２から５に記載の発明によれば、吸気弁の閉弁時期が変更される場合にも噴射燃料を適切に微粒化させることができる。
【００６１】
請求項６に記載の発明によれば、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を適切に微粒化させることができる。
【００６２】
請求項７に記載の発明によれば、噴射燃料が吸気弁傘部に当たるのに伴って噴射燃料の微粒化が悪化してしまうのを回避することができる。
【００６３】
請求項８に記載の発明によれば、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように筒内吸入空気量が多いときに吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとすることが回避され、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができ、適切な成層燃焼を行うことができる。また、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとする場合よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができる。
【００６４】
請求項９に記載の発明によれば、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように筒内吸入空気量が多いときに吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとすることが回避され、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができ、適切な均質燃焼を行うことができる。また、ＷＯ９７／１３０６３号公報に記載された内燃機関の制御装置のように吸気弁の開弁直後における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を微粒化させようとする場合よりも適切に噴射燃料を微粒化させることができる。
【００６５】
請求項１０から１３に記載の発明によれば、吸気弁の閉弁時期が変更される場合にも噴射燃料を適切に微粒化させることができる。
【００６６】
請求項１４に記載の発明によれば、吸気弁の閉弁直前における流速の速い吸入空気によって噴射燃料を適切に微粒化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の制御装置の第一の実施形態の概略構成図である。
【図２】図１に示した内燃機関の制御装置の吸気系等の詳細図である。
【図３】図１に示した吸気弁用カム及びカムシャフトの詳細図である。
【図４】図１に示したバルブリフト量変更装置等の詳細図である。
【図５】バルブリフト量変更装置が作動されるのに伴って吸気弁のバルブリフト量が変化する様子を示した図である。
【図６】図１に示した開閉タイミングシフト装置等の詳細図である。
【図７】開閉タイミングシフト装置が作動されるのに伴って吸気弁の開閉タイミングがシフトする様子を示した図である。
【図８】第一の実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。
【図９】吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【図１０】吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【図１１】図１０に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【図１２】図１０に示した場合よりも吸気弁の位相が遅角されるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【図１３】図９から図１２を参照して説明した傾向をわかりやすく示した図である。
【図１４】第一の実施形態の変形例における図１３と同様の図である。
【図１５】第二の実施形態の内燃機関の制御装置の吸気系等の図２と同様の詳細図である。
【図１６】吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的大きい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【図１７】吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が比較的小さい値になるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【図１８】図１７に示した場合よりも吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さくなるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【図１９】図１７に示した場合よりも吸気弁の位相が遅角されるようにバルブリフト量変更装置及び開閉タイミングシフト装置が設定されているときの燃料噴射時期を示した図である。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…吸気弁
３…排気弁
４，５…カム
６，７…カムシャフト
８…気筒内の燃焼室
９…バルブリフト量変更装置
１１…開閉タイミングシフト装置
１５，１５’…燃料噴射弁
５０…シリンダ
５２…吸気ポート
５８…スロットル弁
Claims (7)
- 吸気弁のピークバルブリフト量又は吸気弁の開弁期間を変更可能な変更装置を具備し、吸気弁の閉弁時期に基づいて燃料噴射時期を決定する内燃機関の制御装置において、
筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁を筒内に配置し、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が大きいときには吸気弁が閉弁した後に燃料を噴射し、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さいときには吸気弁の閉弁時期にほぼ一致する時期に燃料を噴射することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 吸気弁のピークバルブリフト量又は吸気弁の開弁期間を変更可能な変更装置を具備し、吸気弁の閉弁時期に基づいて燃料噴射時期を決定する内燃機関の制御装置において、
筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁を筒内に配置し、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が大きいときには吸気弁の開弁期間中に燃料を噴射し、吸気弁のピークバルブリフト量及び作用角が小さいときには吸気弁の閉弁時期にほぼ一致する時期に燃料を噴射することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 筒内に吸入される空気量である筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期に応じて燃料噴射時期を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
- 筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の閉弁時期が進角されるに従って燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
- 筒内吸入空気量が少ないときには、筒内吸入空気量が少なくなるに従って燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
- 筒内吸入空気量が少ないときには、吸気弁の位相が進角されるに従って燃料噴射時期を進角させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
- 吸気弁のピークバルブリフト量又は吸気弁の開弁期間を変更可能な変更装置を具備し、吸気弁の閉弁時期に基づいて燃料噴射時期を決定する内燃機関の制御装置において、
筒内に燃料噴射するための燃料噴射弁を筒内に配置し、吸気下死点よりも前に吸気弁が閉弁する場合には、吸気弁の閉弁時期と燃料噴射時期とをほぼ一致させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
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