JP5359629B2

JP5359629B2 - 内燃機関の燃焼制御装置

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Publication number: JP5359629B2
Application number: JP2009164426A
Authority: JP
Inventors: 健松田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-07-13
Also published as: JP2011021483A

Description

本発明は、内燃機関の燃焼制御装置に関するものである。

圧縮自己着火燃焼を行わせるガソリンエンジンにおいて、吸気弁の開時期と排気弁の閉時期とをマイナスオーバーラップに設定し、当該マイナスオーバーラップ期間中に燃料噴射を行うものが知られている（特許文献１）。

特開２００５−２２０８３９号公報

しかしながら、上述した従来のエンジンでは、圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼とを切り換える際に、排気弁の閉時期が移行しない、あるいは移行が遅れると失火するおそれがあった。例えば、圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り換える際に、排気弁の閉時期をリタードしないと、内部ＥＧＲが増加して新空気が減少するのでリッチ失火し火花点火燃焼しないという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼への切り換え時、あるいは火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への切り換え時の失火を抑制する内燃機関の燃焼制御装置を提供することである。

本発明は、圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り換える場合、もしくは火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へ切り換える場合に、筒内圧力に基づいて排気バルブの閉時期が所定時期に移行したか否かを判定し、排気バルブの閉時期の移行が完了するまでは、圧縮自己着火燃焼における排気バルブの閉時期から上死点までの間で燃料を噴射することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、排気バルブの閉時期の移行が完了するまでは、圧縮自己着火燃焼における排気バルブの閉時期から上死点までの間で燃料を噴射するので、例えば、圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り換える際に、排気バルブの閉時期が遅れて内部ＥＧＲが増加しても圧縮自己着火燃焼が継続される。これにより、圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼への切り換え時の失火を抑制することができる。

本発明の一実施の形態を適用した内燃機関を示すブロック図である。図１の内燃機関の排気バルブの可変動弁機構を示す斜視図である。図２Ａの可変動弁機構の動作を説明するための断面図（圧縮自己着火燃焼時）である。図２Ａの可変動弁機構の動作を説明するための断面図（火花点火燃焼時）である。図１の内燃機関の圧縮自己着火燃焼時の制御を示すバルブタイミングダイヤグラムである。図１の内燃機関の火花点火燃焼時の制御を示すバルブタイミングダイヤグラムである。図１の内燃機関の圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼への切換時の制御を示すグラフである。図１の内燃機関の圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼への切換時の制御を示すフローチャートである。図１の内燃機関の火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への切換時の制御を示すグラフである。図１の内燃機関の火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への切換時の制御を示すフローチャートである。図１に示す内燃機関の排気バルブの閉時期及び第１回目の燃料噴射時期と未燃ガスの排出量との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施の形態を適用した火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼とを切換可能なガソリンエンジンＥＧを示すブロック図であり、エンジンＥＧの吸気通路１１１には、エアーフィルタ１１２、吸入空気流量を検出するエアフローメータ１１３、吸入空気流量を制御するスロットルバルブ１１４およびコレクタ１１５が設けられている。

スロットルバルブ１１４には、当該スロットルバルブ１１４の開度を調整するＤＣモータ等のアクチュエータ１１６が設けられている。このスロットルバルブアクチュエータ１１６は、運転者のアクセルペダル操作量等に基づき演算される要求トルクを達成するように、エンジンコントロールユニット１１（本発明の制御手段に相当する）からの駆動信号に基づき、スロットルバルブ１１４の開度を電子制御する。また、スロットルバルブ１１４の開度を検出するスロットルセンサ１１６ａが設けられて、その検出信号をエンジンコントロールユニット１へ出力する。なお、スロットルセンサ１１６ａはアイドルスイッチとしても機能させることができる。

燃料噴射バルブ１１８は、燃焼室１２３に臨ませて設けられている。燃料噴射バルブ１１８は、エンジンコントロールユニット１１において設定される駆動パルス信号によって開弁駆動され、図外の燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータにより所定圧力に制御された燃料を筒内に直接噴射する。本例では、圧縮自己着火燃焼モードの場合は排気行程及び吸気行程のそれぞれにおいて燃料を噴射し、火花点火燃焼モードの場合は吸気行程において燃料を噴射するが、その詳細は後述する。

シリンダ１１９と、当該シリンダ内を往復移動するピストン１２０の冠面と、吸気バルブ１２１及び排気バルブ１２２が設けられたシリンダヘッドとで囲まれる空間が燃焼室１２３を構成する。点火プラグ１２４は、各気筒の燃焼室１２３に臨ませて設けられ、エンジンコントロールユニット１１からの点火信号に基づいて、火花点火燃焼モードにおいて吸入混合気に対して点火を行う。なお、圧縮自己着火燃焼モードの場合は非作動となるが、この点については後述する。

燃焼室１２３には、筒内圧力を検出する圧力センサ１１７が設けられ、検出した筒内圧力の信号をエンジンコントロールユニット１１へ出力する。エンジンコントロールユニット１１は検出された筒内圧力に応じて圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼への切り換え時及び火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への切り換え時の各種制御を実行する。この詳細は後述する。

一方、排気通路１２５には、排気中の特定成分、たとえば酸素濃度を検出することにより排気、ひいては吸入混合気の空燃比を検出する空燃比センサ１２６が設けられ、その検出信号はエンジンコントロールユニット１１へ出力される。この空燃比センサ１２６は、リッチ・リーン出力する酸素センサであっても良いし、空燃比をリニアに広域に亘って検出する広域空燃比センサであってもよい。

また、排気通路１２５には、排気を浄化するための排気浄化触媒１２７が設けられている。この排気浄化触媒１２７としては、ストイキ（理論空燃比，λ＝１、空気重量／燃料重量＝１４．７）近傍において排気中の一酸化炭素ＣＯと炭化水素ＨＣを酸化するとともに、窒素酸化物ＮＯｘの還元を行って排気を浄化することができる三元触媒、或いは排気中の一酸化炭素ＣＯと炭化水素ＨＣの酸化を行う酸化触媒を用いることができる。

排気通路１２５の排気浄化触媒１２７の下流側には、排気中の特定成分、たとえば酸素濃度を検出し、リッチ・リーン出力する酸素センサ１２８が設けられ、その検出信号はエンジンコントロールユニット１１へ出力される。ここでは、酸素センサ１２８の検出値により、空燃比センサ１２６の検出値に基づく空燃比フィードバック制御を補正することで、空燃比センサ１２６の劣化等に伴う制御誤差を抑制する等のために（いわゆるダブル空燃比センサシステム採用のために）、下流側酸素センサ１２８を設けて構成したが、空燃比センサ１２６の検出値に基づく空燃比フィードバック制御を行なわせるだけで良い場合には、酸素センサ１２８を省略することができる。

なお、図１において１２９はマフラである。

エンジンＥＧのクランク軸１３０にはクランク角センサ１３１が設けられ、エンジンコントロールユニット１１は、クランク角センサ１３１から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントすることで、又は、クランク基準角信号の周期を計測することで、機関回転速度Ｎｅを検出することができる。

エンジンＥＧの冷却ジャケット１３２には、水温センサ１３３が当該冷却ジャケットに臨んで設けられ、冷却ジャケット１３１内の冷却水温度Ｔｗを検出し、これをエンジンコントロールユニット１１へ出力する。

本例のエンジンＥＧの吸気バルブ１２１及び排気バルブ１２２のそれぞれには可変動弁機構６０が設けられ、エンジンコントロールユニット１１からの指令信号により吸気バルブ１２１及び排気バルブ１２２の開閉時期が独立して可変とされている。

本例の排気バルブ１２２に設けられる可変動弁機構６０は、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣが段階的に変化する、いわゆるステップ切換動弁機構であり、図２Ａは、排気バルブ１２２に設けられる可変動弁機構６０の一例を示す斜視図、図２Ｂは圧縮自己着火燃焼モード時の可変動弁機構６０の切り換え状態を示す断面図、図２Ｃは火花点火燃焼モード時の可変動弁機構６０の切り換え状態を示す断面図である。

以下においては、排気バルブ１２２に設けられた可変動弁機構６０のみを説明するが吸気バルブ１２１に設けられた可変動弁機構６０も同じステップ切換式可変動弁機構６０を設けることもできるし、これに代えて吸気バルブ１２１の開閉時期を連続的に変化させる可変動弁機構を設けることもできる。

本例の可変動弁機構６０は、シリンダヘッドに図示しないバルブガイドを介して摺動自在に設けられた排気バルブ１２２に対し、カムシャフト６０１にバルブリフト及びバルブタイミングの異なる２種類の第１カム６０２と第２カム６０３を設け、その間にシリンダヘッドの排気バルブ１２２の配列方向に延在するロッカーシャフト６０４が設けられている。カムシャフト６０１の中央に第１カム６０２が設けられ、その両側に第２カム６０３が設けられている。

また、ロッカーシャフト６０４にはロッカーアーム６０５が揺動自在に設けられ、このロッカーアーム６０５に、第１フォロア６０６と第２フォロア６０７とがカムシャフト６０１の第１カム６０２と第２カム６０３とのそれぞれに対応するように設けられている。

ロッカーシャフト６０４には、ロッカーアーム６０５に対し結合又は非結合となるサブロッカーアーム６０８が揺動自在に設けられている。また、図２Ａに示す油圧供給系６０９により、図２Ｂに示す位置と図２Ｃに示す位置とに作動するレバー６１０が設けられ、油圧供給系６０９により油圧が作用しない場合は図２Ｂに示すようにレバー６１０がリターンスプリング６１１によって後退し、サブロッカーアーム６０８とロッカーアーム６０５とが非結合となる一方で、油圧供給系６０９により油圧が作用した場合には油圧プランジャ６１２を介して図２Ｃに示すようにレバーが前進し、サブロッカーアーム６０８とロッカーアーム６０５とが結合することになる。

すなわち、本例の可変動弁機構６０によれば、図２Ｂに示すように、油圧供給系６０９による油圧が解除されることによりレバー６１０が後退してロッカーアーム６０５とサブロッカーアーム６０８とが非結合状態になると、第１フォロア６０６に当接する第１カム６０２の動きはロストモーション機構６１３に吸収され、ロッカーアーム６０５には第２カム６０３のみが作用する。これにより、第２カム６０３のプロファイルに応じた圧縮自己着火燃焼モードのバルブリフト及びバルブタイミングで排気バルブ１２２が動作する。

これに対し、図２Ｃに示すように、油圧供給系６０９による油圧が作用することによりレバー６１０が前進してロッカーアーム６０５とサブロッカーアーム６０８とが結合状態になると、ロッカーアーム６０５には第１フォロア６０６を介して第１カム６０２が作用する。これにより、第１カム６０２のプロファイルに応じた火花点火燃焼モードのバルブリフト及びバルブタイミングで排気バルブ１２２が動作する。

図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ圧縮自己着火燃焼モード及び火花点火燃焼モードのバルブタイミングを示すダイヤグラムである。

図３Ａに示す圧縮自己着火燃焼モードでは、スロットルバルブ１１４の開度は全開とし、アクセル開度に応じて燃料噴射バルブ１１８からの燃料噴射量を制御する。

また、混合ガスの温度を所定温度まで昇温させるために、排気行程における排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣを進角させて燃焼ガス（以下、内部ＥＧＲガス）を残留させ、これにより吸気通路１１１から吸入した新空気を昇温させる。内部ＥＧＲガス量を制御することで混合ガスの温度を所定温度まで昇温させることができる。

なお、同図に示すように、この排気行程に続く吸気行程において残留した内部ＥＧＲガスが吸気通路１１１へ逆流するのを抑制するために、吸気バルブ１２１の開時期ＩＶＯは、上死点ＴＤＣに対して排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣと対称時期に設定されている。また、排気バルブ１２２の開時期ＥＶＯは下死点ＢＤＣより進角させ、吸気バルブ１２１の閉時期ＩＶＣは下死点ＢＤＣより遅角させている。

これに対し、図３Ｂに示す火花点火燃焼モードでは、アクセル開度に応じてスロットルバルブ１１４の開度と燃料噴射バルブ１１８からの燃料噴射量とを制御し、所定のタイミングで点火プラグ１２４を作動させることで、燃焼室１２３内の圧縮混合気を燃焼させる。

なお、排気バルブ１２２の開時期ＥＶＯは下死点ＢＤＣより進角側に設定されるが、吸気バルブ１２１の閉時期ＩＶＣはそれよりさらに進角側に設定される。

火花点火燃焼は要求出力に対応できるというメリットがあり圧縮自己着火燃焼は燃費がよいというメリットがあるため、運転条件に応じて両燃焼を切り換えるとよい。たとえばアイドル以上の低回転〜中回転であって低負荷〜中負荷の運転状態では圧縮自己着火燃焼モードで運転し、それ以外は火花点火燃焼モードで運転するように設定することができる。

さて、本例のエンジンＥＧでは、圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼といった２つの燃焼モードに応じて排気バルブ１２２の可変動弁機構６０をステップ切り換えするが、こうした可変動弁機構６０を用いると切り換え時において以下のような問題がある。

すなわち、火花点火燃焼モードから圧縮自己着火燃焼モードへ切り換える場合は、排気バルブ１２２の可変動弁機構６０を図２Ｃに示す状態から図２Ｂに示す状態に切り換えるが、油圧供給系６０９の油圧を解除してリターンスプリング６１１の弾性力によりレバー６１０を後退させようとしてもサブロッカーアーム６０８にレバー６１０が引っ掛かり、抜けないおそれがある。

また、圧縮自己着火燃焼モードから火花点火燃焼モードへ切り換える場合は、排気バルブ１２２の可変動弁機構６０を図２Ｂに示す状態から図２Ｃに示す状態に切り換えるが、油圧供給系６０９の油圧を印加してレバー６１０を前進させようとしてもサブロッカーアーム６０８によってレバー６１０が弾かれ、係合しないおそれがある。

さらにこうした切り換え時のレバー６１０の動作不良以外にも、リターンスプリング６１１の弾性力不足や油圧供給系６０９の油圧不足により可変動弁機構６０の切り換え動作の応答性が悪い場合も考えられる。

このため、本例ではこうした可変動弁機構６０の切り換え時の応答性に鑑みて、以下の制御を実行する。

図４は圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼への切換時の制御を示すグラフ、図５はその制御手順を示すフローチャートである。

図４の上半分は、可変動弁機構６０のレバー６１０が正常に作動して排気バルブ１２２の切り換えが正常に行われた場合の行程別の、排気弁・吸気弁の開弁期間、圧力センサ１１７により検出される筒内圧力、燃料噴射タイミング、燃焼タイミングおよび点火タイミングを示すグラフ、同図の下半分は、可変動弁機構６０のレバー６１０が正常に動作せず排気バルブ１２２の切り換えが遅れた場合の行程別の、排気弁・吸気弁の開弁期間、圧力センサ１１７により検出される筒内圧力、燃料噴射タイミング、燃焼タイミングおよび点火タイミングを示すグラフである。また、圧縮自己着火燃焼モードから火花点火燃焼モードへの切換信号の入力は同図の時間Ｔで行われるものとする。

まず同図の左半分に示すように、モードの切換信号が入力されて可変動弁機構６０の切換動作の遷移過程における燃焼サイクルでは、圧縮自己着火燃焼モードが継続され、排気行程の排気バルブ１２２の閉時期以降にて第１回目の燃料噴射が行われ、続く吸気行程にて第２回目の燃料噴射が行われる。そして、圧縮行程を経た上死点近傍にて圧縮自己着火燃焼が行われ膨張行程へ移行する。

この遷移過程の燃焼サイクルにおいて、可変動弁機構６０のレバー６１０が正常に作動した場合であっても、続く燃焼サイクルでは、圧縮自己着火燃焼における排気行程の排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣから上死点ＴＤＣまでの間で第１回目の燃料噴射を継続する（図５のステップＳ１）。

そして、ステップＳ２にて圧力センサ１１７により筒内圧力を検出し、当該検出した筒内圧力が所定値Ｐ_０より低い場合は、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣが図３Ａに示す状態から遅角して図３Ｂに示す状態に作動したものと判定し、ステップＳ３へ進み、続く吸気行程において第２回目の燃料噴射を行う。

この第２回目の燃料噴射量は、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣの遅角程度、すなわち圧力センサ１１７により検出される筒内圧力に応じて調整する。すなわち、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣが図３Ｂに示す火花点火燃焼モードのバルブタイミングに近いほど火花点火燃焼モードの燃料噴射量に近似するように増加させる。

そして、図４の右上に示すように圧縮行程後の上死点近傍にて点火プラグ１２４を作動させる。これにより火花点火燃焼モードへの移行が完了するので、次の燃焼サイクルでは排気工程における燃料噴射を終了し、吸気行程においてのみ燃料噴射を行って圧縮行程後の上死点近傍にて点火プラグ１２４を作動させ、火花点火燃焼を行う。図示は省略するが、この後に吸気バルブ１２１の可変動弁機構６０を作動させ、図３Ｂに示すバルブタイミングへ移行する。

なお、可変動弁機構６０の動作が正常である場合は、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣが遅角するので、排気行程における第１回目の燃料噴射による燃料が未燃燃料として排気されるが（図４のＸ部）、図８に示すように排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣを上死点以降に遅角させるほど排気の吸い戻し効果により未燃ガスの排出量が減少し、また第１回目の燃料噴射時期を遅角させるほど未燃ガスの排出量が減少する。したがって、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣ及び第１回目の燃料噴射時期を遅角させることが望ましい。

図５のステップＳ２に戻り、図４の下に示すように切換の遷移過程において、可変動弁機構６０のレバー６１０が正常に作動しなかった場合も、続く燃焼サイクルでは、圧縮自己着火燃焼における排気行程の排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣから上死点ＴＤＣまでの間で第１回目の燃料噴射を継続する（図５のステップＳ１）。

この場合は、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣが以前のままであるため、圧力センサ１１７により検出される筒内圧力が圧縮自己着火燃焼モードと同じように所定値Ｐ_０より高くなる。したがって、図５のステップＳ２からステップＳ４へ進み、続く吸気行程における第２回目の燃料噴射を行う。

この吸気行程での第２回目の燃料噴射量は、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣの遅角程度、すなわち圧力センサ１１７により検出される筒内圧力に応じて調整する。すなわち、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣが図３Ａに示す圧縮自己着火燃焼モードのバルブタイミングに近いほど圧縮自己着火燃焼モードの燃料噴射量に近似するように減少させる。

これにより、図４の右下に示すように圧縮自己着火燃焼モードが継続され、圧縮行程後の上死点近傍にて圧縮自己着火燃焼が行われ、ステップＳ２において筒内圧力が所定値Ｐ_０以下になるまでステップＳ４の処理を継続する。

図６は火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への切換時の制御を示すグラフ、図７はその制御手順を示すフローチャートである。

図６の上半分は、可変動弁機構６０のレバー６１０が正常に作動して排気バルブ１２２の切り換えが正常に行われた場合の行程別の、排気弁・吸気弁の開弁期間、圧力センサ１１７により検出される筒内圧力、燃料噴射タイミング、燃焼タイミングおよび点火タイミングを示すグラフ、同図の下半分は、可変動弁機構６０のレバー６１０が正常に動作せず排気バルブ１２２の切り換えが遅れた場合の行程別の、排気弁・吸気弁の開弁期間、圧力センサ１１７により検出される筒内圧力、燃料噴射タイミング、燃焼タイミングおよび点火タイミングを示すグラフである。また、火花点火燃焼モードから圧縮自己着火燃焼モードへの切換信号の入力は同図の時間Ｔで行われるものとする。

まずモードの切換信号が入力されると、図７のステップＳ１１にて吸気バルブ１２１の可変動弁機構６０を作動して吸気弁１２１を図３Ｂに示すタイミングから図３Ａに示すタイミングに移行させる。次いで、ステップＳ１２にて、排気バルブ１２２の可変動弁機構６０を作動して排気バルブ１２２を図３Ｂに示すタイミングから図３Ａに示すタイミングに移行させる。

このとき、図６の左半分に示すように、モードの切換信号が入力されて排気バルブ１２２の可変動弁機構６０の切換動作の遷移過程における燃焼サイクルでは、火花点火燃焼モードが継続され、吸気行程にて燃料噴射が行われ、圧縮行程を経た上死点近傍にて点火プラグ１２４が作動して火花点火燃焼が行われ膨張行程へ移行する。次の燃焼サイクルでは、圧縮自己着火燃焼に応じた排気行程における第１回目の燃料噴射を行う（ステップＳ１２）。

そしてステップＳ１３にて、圧力センサ１１７により筒内圧力を検出し、当該検出した筒内圧力が所定値Ｐ_０より高い場合は、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣが図３Ｂに示す状態から進角して図３Ａに示す状態に作動したものと判定し、ステップＳ１４へ進み、続く吸気行程において第２回目の燃料噴射を行う。

この第２回目の燃料噴射量は、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣの進角程度、すなわち圧力センサ１１７により検出される筒内圧力に応じて調整する。すなわち、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣが図３Ａに示す圧縮自己着火燃焼モードのバルブタイミングに近いほど圧縮自己着火燃焼モードの燃料噴射量に近似するように減少させる。

そして、図６の右上に示すように圧縮行程後の上死点近傍にて点火プラグ１２４を作動させる。これにより圧縮自己着火燃焼モードへの移行が完了するので、次の燃焼サイクルでは点火プラグ１２４の作動を終了し、圧縮自己着火燃焼を行う。

図７のステップＳ１３に戻り、図６の下に示すように切換の遷移過程において、可変動弁機構６０のレバー６１０が正常に作動しなかった場合も、続く燃焼サイクルでは、圧縮自己着火燃焼に応じた排気行程における第１回目の燃料噴射を行う（ステップＳ１２）。

この場合は、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣが以前のままであるため、圧力センサ１１７により検出される筒内圧力が火花点火燃焼モードと同じように所定値Ｐ_０より低くなる。したがって、図７のステップＳ１３からステップＳ１５へ進み、続く吸気行程における第２回目の燃料噴射を行う。

この吸気行程での第２回目の燃料噴射量は、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣの進角程度、すなわち圧力センサ１１７により検出される筒内圧力に応じて調整する。すなわち、排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣが図３Ｂに示す火花点火燃焼モードのバルブタイミングに近いほど火花点火燃焼モードの燃料噴射量に近似するように増加させる。

これにより、図６の右下に示すように火花点火燃焼モードが継続され、圧縮行程後の上死点近傍にて火花点火燃焼が行われ、ステップＳ１３において筒内圧力が所定値Ｐ_０以上になるまでステップＳ１５の処理を継続する。

以上のように、本例のエンジンＥＧによれば、圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼への切換時に、排気バルブ１２２の可変動弁機構６０のレバー６１０の作動不良等により排気バルブ１２２の切換動作が行なわれなかった場合でも、排気バルブ１２２の切り換えが完了するまでは、圧縮自己着火燃焼における排気バルブ１２２の閉時期ＥＶＣから上死点ＴＤＣの間で燃料噴射を行うので、圧縮自己着火燃焼が継続され、これにより新気減による火花点火燃焼のリッチ失火を抑制することができる。

逆に、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への切換時に、同様に排気バルブ１２２の可変動弁機構６０のレバー６１０の作動不良等により排気バルブ１２２の切換動作が行なわれなかった場合でも、排気バルブ１２２の切り換えが完了するまでは、点火プラグ１２４による点火を継続するとともに吸気行程における燃料噴射を継続するので、火花点火燃焼が継続され、これにより燃料不足による圧縮自己着火燃焼のリーン失火を抑制することができる。

上記エンジンコントロールユニット１１は本発明に係る制御手段に相当し、上記圧力センサ１１７は本発明に係る圧力検出手段及び閉時期検出手段に相当する。

ＥＧ…エンジン（内燃機関）
１１…エンジンコントロールユニット（制御手段）
１１１…吸気通路
１１２…エアーフィルタ
１１３…エアフローメータ
１１４…スロットルバルブ
１１５…コレクタ
１１６…スロットルバルブアクチュエータ
１１６ａ…スロットルセンサ
１１７…圧力センサ
１１８…燃料噴射バルブ
１１９…シリンダ
１２０…ピストン
１２１…吸気バルブ
１２２…排気バルブ
１２３…燃焼室
１２４…点火プラグ
１２５…排気通路
１２６…空燃比センサ
１２７…排気浄化触媒
１２８…酸素センサ
１２９…マフラ
１３０…クランク軸
１３１…クランク角センサ
１３２…冷却ジャケット
１３３…水温センサ
６０…可変動弁機構

Claims

火花点火燃焼と内部ＥＧＲガスによる圧縮自己着火燃焼とを切り換え可能な内燃機関の燃焼制御装置において、
筒内圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧縮自己着火燃焼から前記火花点火燃焼へ切り換える場合、もしくは前記火花点火燃焼から前記圧縮自己着火燃焼へ切り換える場合に、前記筒内圧力に基づいて前記排気バルブの閉時期が前記所定時期に移行したか否かを判定し、排気バルブの閉時期が所定時期に移行するまで、前記圧縮自己着火燃焼における前記排気バルブの閉時期から排気行程の上死点までの間で燃料を噴射する制御を実行する制御手段と、を備える内燃機関の燃焼制御装置。
請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、
前記制御手段は、前記圧縮自己着火燃焼から前記火花点火燃焼へ切り換える場合、もしくは前記火花点火燃焼から前記圧縮自己着火燃焼へ切り換える場合に、前記排気バルブの閉時期が前記所定時期に移行するまで、少なくとも吸気行程又は圧縮行程においても燃料を噴射する制御を実行する内燃機関の燃焼制御装置。
請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、
前記排気バルブの閉時期を検出する閉時期検出手段を備え、
前記制御手段は、前記排気バルブの閉時期に応じて前記吸気行程又は圧縮行程における燃料の噴射量を設定する内燃機関の燃焼制御装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、
前記制御手段は、前記圧縮自己着火燃焼から前記火花点火燃焼へ切り換える場合、前記所定時期を前記排気行程の上死点以降の時期に設定する内燃機関の燃焼制御装置。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、
前記制御手段は、前記火花点火燃焼から前記圧縮自己着火燃焼へ切り換える場合に、前記排気バルブの閉時期が前記所定時期に移行するまで、前記火花点火燃焼の点火と吸気行程における燃焼噴射を継続するとともに、前記吸気行程における燃料噴射量を増加させる制御を実行する内燃機関の燃焼制御装置。