JPH09166030A - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃費の向上及び高負荷時における出力の低下抑
制を共に満足させることができ、運転者の要求する運転
性能を確保できるようにする。 【解決手段】エンジン１の４つの気筒♯１〜♯４のう
ち、２つの気筒♯２，♯３については通常のオットーサ
イクルが採用され、他の２つの気筒♯１，♯４について
は、いわゆるアトキンソンサイクルが採用され、当該気
筒♯１，♯４に対応する吸気バルブ５ａは、通常の場合
よりも遅れたタイミングで閉じられるようカムプロフィ
ールが設定されている。エンジン１の負荷が低負荷域に
あるとき、他の２つの気筒♯１，♯４における実圧縮比
が膨張比よりも小さくなり、少なくとも当該気筒♯１，
♯４においては、熱効率が高められうる。また、高負荷
域にあるとき、前者の２つの気筒♯２，♯３における実
圧縮比と膨張比とがほぼ等しくなっており、通常の燃焼
状態が確保される。従って、要求されるある程度の出力
は確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の気筒を有す
る内燃機関の燃焼制御装置に係り、詳しくは、少なくと
も１つの気筒において、いわゆるアトキンソンサイクル
が採用されうる内燃機関の燃焼制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関のピストンは、気筒
（シリンダボア）内を上下動し、当該気筒内での挙動
は、吸入、圧縮、燃焼、膨張、排気といった一連のサイ
クルで表現される。従来から知られている燃焼サイクル
としては、オットーサイクルと称されるものが挙げられ
る。このオットーサイクルにおいては、シリンダボア内
の容積（ｖ）とシリンダボア内の圧力（ｐ）との関係
は、図７に示すようなｐ−ｖ線図（但し、同図はあくま
でも模式的なもの）として表すことができる。このオッ
トーサイクルは、膨張比と圧縮比とがほぼ等しい関係に
ある点に特徴を有している。

【０００３】かかるオットーサイクルにおいて、熱効率
を上昇させようとする場合には、圧縮比（≒膨張比）を
高めることが考えられるが、単に圧縮比を高めるだけで
は、ノッキングという問題が起こってしまう。このた
め、単に圧縮比を高めるにも限界があった。

【０００４】上記の欠点を有するオットーサイクルに対
し、例えば、ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒ
Ｓｅｒｉｅｓ No. ９１０４５１等においては、アト
キンソンサイクルと称される技術（場合によってはミラ
ーサイクルとも称される）が開示されている。このアト
キンソンサイクルにおいては、膨張比を大きくとった上
で吸気弁の閉タイミングを変えることにより、実圧縮比
を下げるようにしている。通常は、吸気弁の閉タイミン
グを吸気下死点よりも遅くすることで、実圧縮比が下げ
られる（勿論、早閉じの場合でも実圧縮比は下げられ
る）。当該遅閉じタイプのアトキンソンサイクルにおい
ては、シリンダボア内の容積（ｖ）とシリンダボア内の
圧力（ｐ）との関係は、例えば図８に示すようなｐ−ｖ
線図（但し、同図もあくまでも模式的なもの）として表
すことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、熱効率を高め、燃費の向上を図ることができる
ものの、実圧縮比を高く設定できない。このため、実圧
縮比を下げざるをえない分、内燃機関の出力が低下して
しまい、高負荷時には、要求される出力が得られないと
いう事態が生じていた。

【０００６】これに対し、上記アトキンソンサイクルに
おいて、リショルムコンプレッサ及びインタークーラー
等を用い、過給的に吸気を送りこみ、もって実圧縮比の
低下に伴う出力の低下分を補うという技術も知られてい
る。しかしながら、かかる手法を採用すると、システム
自体が著しく高価なものとなってしまい、コストの高騰
を招くおそれがあった。また、これらリショルムコンプ
レッサ、インタークーラー等の搭載により却って燃費が
悪化してしまい、当初のアトキンソンサイクルを採用す
るメリットが低下してしまうおそれもあった。

【０００７】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、燃費の向上及び高負荷時にお
ける出力の低下抑制を共に満足させることができ、もっ
て運転者の要求する運転性能を確保することのできる内
燃機関の燃焼制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明においては、内部にピストン
を備えた複数の気筒を有する内燃機関の燃焼制御装置に
おいて、前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段
と、前記負荷検出手段により検出された前記内燃機関の
負荷が低負荷域にあるとき、少なくとも１つの気筒にお
ける実圧縮比を膨張比よりも小さくなるようにし、前記
内燃機関の負荷が高負荷域にあるとき、前記少なくとも
１つの気筒における実圧縮比を通常に戻し、膨張比とほ
ぼ等しくなるようにする実圧縮比制御手段とを備えたこ
とをその要旨としている。

【０００９】本発明によれば、負荷検出手段によって内
燃機関の負荷が検出される。そして、負荷検出手段によ
り検出された負荷が低負荷域にあるとき、実圧縮比制御
手段によって、少なくとも１つの気筒における実圧縮比
が膨張比よりも小さくなるように制御される（アトキン
ソンサイクル）。このため、少なくとも当該気筒におい
ては、熱効率が高められ、総合的には燃費の向上が図ら
れうる。

【００１０】また、負荷検出手段により検出された負荷
が高負荷域にあるとき、実圧縮比制御手段によって、当
該少なくとも１つの気筒における実圧縮比が通常に戻さ
れ、膨張比とほぼ等しくなるように制御される。すなわ
ち、高負荷域においては、通常の燃焼状態（オットーサ
イクル）が確保されることになる。従って、要求される
出力は確保されうる。

【００１１】また、請求項２に記載の発明では、内部に
ピストンを備えた複数の気筒を有する内燃機関の燃焼制
御装置において、前記内燃機関の負荷が低負荷域にある
とき、少なくとも１つの気筒における実圧縮比を膨張比
よりも小さくなるようにし、前記内燃機関の負荷が高負
荷域にあるとき、それ以外の気筒における実圧縮比を膨
張比とほぼ等しくなるようにする実圧縮比調整手段を備
えたことをその要旨としている。

【００１２】本発明によれば、内燃機関の負荷が低負荷
域にあるとき、実圧縮比調整手段によって、少なくとも
１つの気筒における実圧縮比が膨張比よりも小さくなる
よう制御される（アトキンソンサイクル）。このため、
請求項１に記載の発明と同様、少なくとも当該気筒にお
いては、熱効率が高められ、総合的には燃費の向上が図
られうる。

【００１３】また、負荷が高負荷域にあるとき、それ以
外の気筒における実圧縮比を膨張比とほぼ等しくなるよ
うに制御される。すなわち、高負荷域においては、少な
くともアトキンソンサイクルの採用されていない気筒に
おいては、通常の燃焼状態（オットーサイクル）が確保
されることになる。従って、要求されるある程度の出力
は確保されうる。

【００１４】さらに、請求項３に記載の発明では、内部
にピストンを備えた複数の気筒を有する内燃機関の燃焼
制御装置において、少なくとも１つの気筒における実圧
縮比を膨張比よりも小さくなるようにし、それ以外の気
筒における実圧縮比を膨張比とほぼ等しくなるようにす
る気筒別実圧縮比制御手段を設けたことをその要旨とし
ている。

【００１５】上記の構成によれば、気筒別実圧縮比制御
手段により、少なくとも１つの気筒における実圧縮比が
膨張比よりも小さくなるよう制御され（アトキンソンサ
イクル）、それ以外の気筒における実圧縮比を膨張比と
ほぼ等しくなるように制御される（オットーサイク
ル）。従って、負荷が低負荷域にあるときには、アトキ
ンソンサイクル特有の作用を確保することができるとと
もに、負荷が高負荷域にあるときには、オットーサイク
ル特有の作用を確保することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、本発明における内燃機関の
燃焼制御装置を具体化した第１の実施の形態を図１〜図
３に基づいて詳細に説明する。

【００１７】図１は本実施の形態における、車両に搭載
されたエンジンの燃焼制御装置を示す概略構成図であ
り、図２は、燃焼制御装置の１つの気筒に着目した概略
構成図である。これらの図に示すように、複数の気筒
（本実施の形態では４気筒）を有する内燃機関としての
エンジン１には、吸気通路２を介してエアクリーナ３か
ら外気が取り込まれる。また、その外気の取り込みと同
時に、エンジン１にはその吸入ポート１ａの近傍にて各
気筒♯１，♯２，♯３，♯４毎に設けられたインジェク
タ４から噴射される燃料が取り込まれる。そして、その
取り込まれた燃料と外部空気との混合気が各気筒♯１〜
♯４毎に設けられた吸気バルブ５ａを介して燃焼室１ｂ
へ導入される。その混合気が燃焼室１ｂ内にて爆発・燃
焼され、図示しないクランク軸が回転されて車両に駆動
力が得られる。その後、爆発・燃焼後の排気ガスが排気
バルブ５ｂを介して各気筒毎の排気マニホールドが集合
する排気通路６へと導出され、外部へ排出される。

【００１８】また、吸気通路２の途中には、図示しない
アクセルペダルに連動して開閉されるスロットルバルブ
８が設けられている。そして、このスロットルバルブ８
が開閉されることにより、吸気通路２への吸入空気量が
調節される。また、そのスロットルバルブ８の下流側に
は、吸入空気の脈動を平滑化させるサージタンク９が設
けられている。

【００１９】吸気通路２において、エアクリーナ３の近
傍には、吸気温ＴＨＡを検出するための吸気温センサ２
１が設けられている。また、スロットルバルブ８の近傍
には、その開度、すなわちスロットル開度ＴＡを検出す
るスロットルセンサ２２が設けられている。さらに、サ
ージタンク９には、同タンク９に連通して吸入圧力（吸
気圧）ＰｉＭを検出する負荷検出手段としての吸気圧セ
ンサ２３が設けられている。

【００２０】一方、排気通路６の途中には、排気ガス中
の主として３つの有害な成分、すなわち、炭化水素（Ｈ
Ｃ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を
同時に浄化する触媒装置としての三元触媒１３が設けら
れている。また、排気通路６の途中の三元触媒１３より
も上流側においては、排気中の酸素濃度ＯＸを検出する
ための酸素センサ２４が設けられている。

【００２１】また、エンジン１には、その冷却水の温度
（冷却水温）ＴＨＷを検出するための水温センサ２５が
設けられている。エンジン１の各気筒♯１〜♯４毎に設
けられた点火プラグ１０には、ディストリビュータ１１
にて分配された点火信号が印加される。ディストリビュ
ータ１１はイグナイタ１２から出力される高電圧をエン
ジン１のクランク角に同期して各点火プラグ１０に分配
するためのものであり、各点火プラグ１０の点火タイミ
ングはイグナイタ１２からの高電圧出力タイミングによ
り決定される。

【００２２】ディストリビュータ１１には、同ディスト
リビュータ１１の図示しないロータの回転からエンジン
１の回転数（エンジン回転数）ＮＥを検出する回転数セ
ンサ２６が取付けられている。また、同じくディストリ
ビュータ１１には、ロータの回転に応じてエンジン１の
クランク角の変化を所定の割合で検出するクランク角セ
ンサ２７が取付けられている。さらに、図示しないトラ
ンスミッションには、車両速度（車速）ＳＰＤを検出し
てその検出値の大きさに応じた信号を出力する車速セン
サ２８が設けられている。

【００２３】また、本実施の形態では、電子制御装置
（以下単に「ＥＣＵ」という）３０が設けられている。
このＥＣＵ３０には、上記した吸気温センサ２１、スロ
ットルセンサ２２、吸気圧センサ２３、酸素センサ２
４、水温センサ２５、回転数センサ２６、クランク角セ
ンサ２７及び車速センサ２８がそれぞれ接続されてい
る。また、ＥＣＵ３０には、インジェクタ４及びイグナ
イタ１２等がそれぞれ接続されている。ＥＣＵ３０は、
中央処理装置（ＣＰＵ）、所定の制御プログラム等を予
め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演
算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）、予め記憶されたデータを保存するバックアップＲ
ＡＭ等を備えている。また、ＥＣＵ３０は、これら各部
と外部入力回路、外部出力回路等とをバスによって接続
してなる論理演算回路として構成されている。そして、
ＥＣＵ３０は、上記各センサ２１〜２８からの検出信号
に基づき、インジェクタ４及びイグナイタ１２等を駆動
制御するようになっている。

【００２４】次に、本実施の形態における構成上の特徴
部分について説明する。まず、第１に本実施の形態にお
ける４つの気筒♯１〜♯４のうち、２つの気筒♯２，♯
３については、通常のオットーサイクルが採用されてい
る。また、他の２つの気筒♯１，♯４については、いわ
ゆるアトキンソンサイクルが採用されている。すなわ
ち、前者の２つの気筒♯２，♯３に設けられた吸気バル
ブ５ａは、図３において実線で示すように、通常のタイ
ミングで開閉される。これに対し、アトキンソンサイク
ルの採用された他の２つの気筒♯１，♯４に設けられた
吸気バルブ５ａは、図３において２点鎖線で示すよう
に、通常の場合よりも遅れたタイミングで開かれ、遅れ
たタイミングで閉じられるようカムプロフィールが設定
されている。このように、吸気バルブ５ａの閉タイミン
グが吸気下死点よりも遅く設定されることで、実圧縮比
が下げられる。従って、当該他の２つの気筒♯１，♯４
における燃焼室１ｂ内の容積（ｖ）と圧力（ｐ）との関
係は、図８に示すようなｐ−ｖ線図として表すことがで
きる。

【００２５】これとともに、前者の２つの気筒♯２，♯
３に比べ、他の２つの気筒♯１，♯４は、ピストン、コ
ンロッド、シリンダヘッド等の調整により、膨張比が大
きくなるよう設定されている。例えば、本実施の形態で
は、前者の２つの気筒♯２，♯３の膨張比は「８〜１
３」に、実圧縮比は「８〜１３」に設定されており、膨
張比に対する実圧縮比の比率は「１．００」となってい
る。これに対し、他の２つの気筒♯１，♯４の膨張比は
「１４〜１８」に、実圧縮比は「８〜１３」に設定され
ており、膨張比に対する実圧縮比の比率は「１．０８〜
２．２５」となっている。本実施の形態では、上記カム
プロフィール等により、実圧縮比調整手段が構成されて
いる。

【００２６】また、第２に、図１に示すように、他の２
つの気筒♯１，♯４に対応する吸気通路２（吸気管）
は、前者の２つの気筒♯２，♯３のそれに比べ、長く、
かつ、細く（通路面積が小さく）設定されている。この
ように、気筒♯２，♯３においては、吸気管が、短く、
かつ、太く設定されていることにより、高回転数に対応
できるようになっている。

【００２７】次に、上記のように構成されてなる本実施
の形態の作用及び効果について説明する。上記実施の形
態によれば、エンジン１の負荷が低負荷域にあるとき、
前記他の２つの気筒♯１，♯４における実圧縮比が膨張
比よりも小さくなっている（アトキンソンサイクル）。
このため、少なくとも当該気筒♯１，♯４においては、
熱効率が高められ、総合的には燃費の向上が図られう
る。

【００２８】また、負荷が高負荷域にあるとき、前者の
２つの気筒♯２，♯３における実圧縮比と膨張比とがほ
ぼ等しくなっている。すなわち、高負荷域においては、
少なくともアトキンソンサイクルの採用されていない気
筒♯２，♯３においては、通常の燃焼状態（オットーサ
イクル）が確保されることになる。従って、要求される
ある程度の出力は確保することができる。その結果、燃
費の向上及び高負荷時における出力の低下抑制を共に満
足させることができ、もって運転者の要求する運転性能
を確保することができる。

【００２９】さらに、上記実施の形態では、別途リショ
ルムコンプレッサ、インタークーラー等を搭載せずと
も、簡易な構成でもって上記効果を奏せしめることがで
きる。そのため、上記装置の搭載により却って燃費が悪
化したり、コストの増大を招いたりするのを抑制するこ
とができる。

【００３０】併せて、上記実施の形態では、他の２つの
気筒♯１，♯４に対応する吸気通路２（吸気管）を、前
者の２つの気筒♯２，♯３のそれに比べ、長く、かつ、
細く設定するようにした。そのため、気筒♯２，♯３に
おいては、高回転時においてより適切な対応を図ること
ができ、他の２つの気筒♯１，♯４においては、低回転
時においてより適切な対応を図ることができる。

【００３１】（第２の実施の形態）次に、本発明を具体
化した第２の実施の形態について説明する。但し、本実
施の形態の構成等においては上述した第１の実施の形態
とほぼ同等であるため、同一の部材等については同一の
符号を付してその説明を省略する。そして、以下には、
第１の実施の形態との相違点を中心として説明すること
とする。

【００３２】まず、本実施の形態では、上記第１の実施
の形態では説明しなかったが、図１に示すように、前記
前者の２つの気筒♯２，♯３に対応する吸気通路２（吸
気管）内には、開閉式の吸気制御弁１３が設けられてい
る。これら吸気制御弁１３は、アクチェエータ１４によ
って開閉駆動される。当該吸気制御弁１３及びアクチュ
エータ１４は、可変吸気システムを構成するものであっ
て、当該吸気制御弁１３が開閉されることによって、吸
気通路２内の通路面積が変更されるようになっている。
例えば中速域では、通路面積が幾分小さく設定され、こ
れにより吸気流速が高く保持され、吸気脈動が有効に利
用されるようになっている。

【００３３】また、本実施の形態では、エンジン１の負
荷に応じて、燃料の噴射量の制御（インジェクタ４の制
御）が実行されるようになっているとともに、上記吸気
制御弁１３の制御が実行されるようになっている。

【００３４】以下には、これらの制御内容について図４
に示すフローチャートに従って説明することとする。図
４は、上述したＥＣＵ３０によって実行される「燃焼制
御ルーチン」を示すフローチャートであって、本ルーチ
ンは所定時間毎の定時割り込みで実行される。

【００３５】処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ
３０は、まずステップ１０１において、各センサ２１〜
２８からエンジン負荷に相当する吸気圧ＰｉＭをはじめ
とした各種信号を読み込む。

【００３６】次に、ステップ１０２において、今回読み
込んだ吸気圧ＰｉＭに基づき、現在の運転状態が低負荷
域にあるか否かを判断する。そして、低負荷域にあると
判断した場合には、ステップ１０３へ移行する。ステッ
プ１０３においては、今回読み込んだエンジン回転数Ｎ
Ｅ、スロットル開度ＴＡ等の各種信号に基づき、他の２
つの気筒♯１，♯４に対応する燃料噴射量ＴＡＵ♯１，
ＴＡＵ♯４をそれぞれ算出する。また、これとともに、
前者の２つの気筒♯２，♯３に対応する燃料噴射量ＴＡ
Ｕ♯２，ＴＡＵ♯３を共に「０」とする。つまり、前者
の２つの気筒♯２，♯３においては燃料カットが実行さ
れる。

【００３７】さらに、ステップ１０４においては、前者
の２つの気筒♯２，♯３に対応して設けられた吸気制御
弁１３を全閉とし、その後の制御を一旦終了する。ま
た、前記ステップ１０２において、現在の運転状態が低
負荷域にないと判断した場合には、ステップ１０５へ移
行する。ステップ１０５においては、今回読み込んだ吸
気圧ＰｉＭに基づき、現在の運転状態が中負荷域にある
か否かを判断する。そして、中負荷域にあると判断した
場合には、ステップ１０６へ移行する。ステップ１０６
においては、今回読み込んだエンジン回転数ＮＥ、スロ
ットル開度ＴＡ等の各種信号に基づき、全ての気筒♯１
〜♯４に対応する燃料噴射量ＴＡＵ♯１〜ＴＡＵ♯４を
それぞれ算出する。

【００３８】さらに、ステップ１０７においては、前記
吸気制御弁１３を半開制御（別途のルーチンで目標開度
が算出され、当該目標開度に基づき半開制御が実行され
る）し、その後の制御を一旦終了する。

【００３９】これに対し、ステップ１０５において、現
在の運転状態が中負荷域にないと判断した場合には、現
在の運転状態が高負荷域にあるものとしてステップ１０
８へ移行する。ステップ１０８においては、今回読み込
んだエンジン回転数ＮＥ、スロットル開度ＴＡ等の各種
信号に基づき、全ての気筒♯１〜♯４に対応する燃料噴
射量ＴＡＵ♯１〜ＴＡＵ♯４をそれぞれ算出する。

【００４０】さらに、ステップ１０９においては、前記
吸気制御弁１３を全開とし、その後の制御を一旦終了す
る。このように、上記「燃焼制御ルーチン」において
は、そのときどきの負荷状態に応じて気筒♯１〜♯４毎
に燃料噴射量ＴＡＵ♯１〜ＴＡＵ♯４が設定されるとと
もに、吸気制御弁１３の開度制御が実行される。

【００４１】以上説明したように、本実施の形態におい
ても上述した第１の実施の形態とほぼ同等の作用効果を
奏する。また、本実施の形態では、上記作用効果に加え
て、えて、エンジン１の負荷が、低負荷域にある場合に
は、前者の２つの気筒♯２，♯３において燃料カットが
実行される。このため、より一層の燃費の向上を図るこ
とができる。

【００４２】また、エンジン１の負荷が、中負荷域にあ
るときには、前者の２つの気筒♯２，♯３に関しては、
吸気制御弁１３が半開状態で制御される。このため、中
負荷、中速域では、吸気通路２の通路面積が高負荷より
も幾分小さく設定され、これにより、吸気流速が高く保
持され、吸気脈動が有効に利用される。従って、所定の
出力を確保した上で、燃費のさらなる向上を図ることが
できる。

【００４３】（第３の実施の形態）次に、本発明を具体
化した第３の実施の形態について説明する。但し、本実
施の形態の構成等においては上述した第１、第２の実施
の形態と同一の部材等については同一の符号を付してそ
の説明を省略する。そして、以下には、上記各実施の形
態との相違点を中心として説明することとする。

【００４４】まず、本実施の形態では、前者の２つの気
筒♯２，♯３に対応して設けられた吸気バルブ５ａの閉
タイミングを制御するために、第１の実施の形態で説明
したカムプロフィールの変更により閉タイミングを変更
するのではなく、公知の可変バルブタイミング機構が設
けられている。より詳しく説明すると、吸気バルブ５ａ
及び排気バルブ５ｂを開閉駆動する図示しない吸気側カ
ムシャフト及び排気側カムシャフトは、それぞれシリン
ダヘッドとベアリングキャップ（いずれも図示せず）と
の間で回転可能に支持されている。そして、吸気バルブ
５ａ及び排気バルブ５ｂは、前記各カムシャフトの回転
により、図示しないカムを介して開閉動作される。ま
た、各カムシャフトの一端にそれぞれ設けられたタイミ
ングプーリは、タイミングベルトを介してクランクシャ
フトに駆動連結されている。

【００４５】従って、エンジン１の運転時には、クラン
クシャフトからタイミングベルト及び各タイミングプー
リを介して各カムシャフトに回転動力が伝達され、吸気
バルブ５ａ及び排気バルブ５ｂが開閉駆動される。ま
た、これら吸気バルブ５ａ及び排気バルブ５ｂは、クラ
ンクシャフトの回転に同期して、すなわち吸気行程、圧
縮行程、爆発・膨張行程及び排気行程の一連の四行程に
同期して、所定の開閉タイミングで駆動される。

【００４６】そして、前記可変バルブタイミング機構
（以下、ＶＶＴとする）は、前記他の２つの気筒♯１，
♯４に対応する吸気側カムシャフトと吸気側タイミング
プーリとの間に介在され、他の２つの気筒♯１，♯４の
吸気バルブ５ａの開閉タイミングを変更する。なお、上
記ＶＶＴは、例えば、電磁制御式のオイルコントロール
バルブ（以下、ＯＣＶとする）のデューティ制御により
駆動される。

【００４７】これに対し、前者の２つの気筒♯２，♯３
に対応する吸気バルブ５ａについては、可変バルブタイ
ミング制御は実行されない。このため、吸気側カムシャ
フトも、他の２つの気筒♯１，♯４に対応する吸気側カ
ムシャフトとは別物となっている。

【００４８】次に、上記のように構成されてなる本実施
の形態の特有の作用等について説明する。本実施の形態
においても、ＥＣＵ３０により、現在の運転状態が低負
荷域にあるか否かが判断される。そして、低負荷域にあ
ると判断されたならば、ＥＣＵ３０によってＯＣＶが制
御され、ＶＶＴが制御される。当該遅角制御が行われる
ことにより、他の２つの気筒♯１，♯４に対応する吸気
バルブ５ａの閉タイミングが遅らされる。このため、当
該他の２つの気筒♯１，♯４における実圧縮比が膨張比
よりも小さくなり、少なくとも当該気筒♯１，♯４にお
いては、熱効率が高められ、総合的には燃費の向上が図
られうる。

【００４９】また、負荷が高負荷域にあるとき、ＶＶＴ
が進角側に制御される。当該進角制御が行われることに
より、他の２つの気筒♯１，♯４に対応する吸気バルブ
５ａの閉タイミングが、前者の２つの気筒♯２，♯３に
対応する吸気バルブ５ａの閉タイミングと同等に早めら
れる。すなわち、高負荷域においては、全ての気筒♯１
〜♯４において、通常の燃焼状態（オットーサイクル）
が確保されることになる。従って、要求される出力を十
分に確保することができる。その結果、燃費の向上及び
高負荷時における出力の低下抑制を共に満足させること
ができ、もって運転者の要求する運転性能を確保するこ
とができる。

【００５０】（第４の実施の形態）次に、本発明を具体
化した第４の実施の形態について説明する。但し、本実
施の形態の構成等においては上述した第１〜第３の実施
の形態と同一の部材等については同一の符号を付してそ
の説明を省略する。そして、以下には、上記各実施の形
態との相違点を中心として説明することとする。

【００５１】まず、本実施の形態では、上述した第１の
実施の形態とは異なり、全ての気筒♯１〜♯４において
同一の構成が採用されており、以下に記す制御内容は、
全ての気筒♯１〜♯４において一律に実行される。

【００５２】また、図５に示すように、エンジン１のシ
リンダヘッド１ｃには、副燃焼室１５が形成されてい
る。さらに、シリンダヘッド１ｃには、この副燃焼室１
５の開口部分を開閉するための副燃焼室バルブ１６が設
けられている。この副燃焼室バルブ１６は、アクチュエ
ータ１７によって開閉され、当該アクチュエータ１７に
は、ＥＣＵ３０からの制御信号に基づき作動する。本実
施の形態においては、上記副燃焼室バルブ１６が開閉さ
れることにより、副燃焼室１５と燃焼室１ｂとの間が連
通されたりされなかったりする。そして、この連通の有
無によって実質的な燃焼室容積が可変とされ、ひいては
実圧縮比が可変とされるようになっている。

【００５３】すなわち、本実施の形態では、エンジン１
の負荷に応じて、副燃焼室バルブ１６の開閉による実圧
縮比の制御が実行されるようになっている。以下には、
当該制御内容について図６に示すフローチャートに従っ
て説明することとする。図６は、上述したＥＣＵ３０に
よって実行される「燃焼制御ルーチン」を示すフローチ
ャートであって、本ルーチンは所定時間毎の定時割り込
みで実行される。

【００５４】処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ
３０は、まずステップ３０１において、各センサ２１〜
２８からエンジン負荷に相当する吸気圧ＰｉＭをはじめ
とした各種信号を読み込む。

【００５５】次に、ステップ３０２において、今回読み
込んだ吸気圧ＰｉＭに基づき、現在の運転状態が低負荷
域にあるか否かを判断する。そして、低負荷域にないと
判断した場合には、ステップ３０３へ移行する。ステッ
プ３０３においては、通常の燃焼（オットーサイクル）
を実行するべく、副燃焼室バルブ１６を閉じるべくアク
チュエータ１７を制御する。そして、その後の処理を一
旦終了する。

【００５６】一方、ステップ３０２において、現在、低
負荷域にあると判断した場合には、ステップ３０４へ移
行する。ステップ３０４においては、現在、吸気行程中
にあるか否かを判断する。そして、現在、吸気行程中に
ある場合には、ステップ３０５において、副燃焼室バル
ブ１６を閉じるべくアクチュエータ１７を制御する。そ
して、その後の処理を一旦終了する。一方、吸気行程中
にない場合、つまり、それ以外の行程にあるときには、
ステップ３０６へ移行する。そして、ステップ３０６に
おいて、副燃焼室バルブ１６を開くべくアクチュエータ
１７を制御し、その後の処理を一旦終了する。

【００５７】このように、上記「燃焼制御ルーチン」に
おいては、エンジン１の負荷が低負荷域にあるとき、全
ての気筒♯１〜♯４における実圧縮比が膨張比よりも小
さくなるよう、副燃焼室バルブ１６が吸気行程中以外の
タイミングで開かれる。このため、全ての気筒♯１〜♯
４において熱効率が高められ一層の燃費の向上が図られ
うる。

【００５８】また、負荷が高負荷域（低負荷域以外の領
域）にあるとき、全ての気筒♯１〜♯４における実圧縮
比と膨張比とがほぼ等しくなる。すなわち、高負荷域に
おいては、全ての気筒♯１〜♯４において、通常の燃焼
状態（オットーサイクル）が確保されることになる。従
って、要求される出力を十分に確保することができる。
その結果、燃費の向上及び高負荷時における出力の低下
抑制を共に満足させることができ、もって運転者の要求
する運転性能を確保することができる。

【００５９】尚、本発明は上記各実施の形態に限定され
るものではなく、例えば次の如く構成してもよい。 （１）上記各実施の形態では、４つの気筒♯１〜♯４を
有するタイプのエンジン１に具体化したが、気筒数が複
数であれば、それ以下或いは、それ以上の気筒数（例え
ば６気筒、８気筒等、もちろん直列型、Ｖ型いずれでも
可）を有するタイプのエンジンに具体化することもでき
る。

【００６０】（２）上記第１の実施の形態では、前者の
２つの気筒♯２，♯３における実圧縮比を膨張比とがほ
ぼ等しくなるようにし（オットーサイクル）、他の２つ
の気筒♯１，♯４における実圧縮比が膨張比よりも小さ
くなるようにした（アトキンソンサイクル）が、これら
の組合せは自由である。従って、例えば１つの気筒のみ
をアトキンソンサイクルとし、それ以外の気筒について
はオットーサイクルを採用するようにしてもよい。ま
た、その逆であってもよい。

【００６１】（３）上記第１の実施の形態では、前者の
２つの気筒♯２，♯３に対応する吸気通路２（吸気管）
を、他の２つの気筒♯１，♯４のそれに比べ、長く、か
つ、細く設定するようにしたが、かかる構成を省略して
もよい。

【００６２】（４）上記第２の実施の形態における吸気
制御弁１３及びアクチュエータ１４を省略するようにし
てもよい。 （５）上記第２の実施の形態では、他の２つの気筒♯
１，♯４についてアトキンソンサイクルを採用し、前者
の２つの気筒♯２，♯３についてオットーサイクルを採
用するようにしたが、全ての気筒について、負荷に応じ
てアトキンソンサイクルとオットーサイクルとを切り換
えるようにしてもよい。

【００６３】（６）上記第３の実施の形態におけるＶＶ
Ｔとしては、ＯＣＶで制御されるタイプのものを採用し
たが、いかなるタイプのＶＶＴを採用してもよい。 （７）上記第４の実施の形態においては、副燃焼室１
５、副燃焼室バルブ１６及びアクチュエータ１７を設け
ることにより、実質的な燃焼室容積を可変とする構成を
採用したが、その他の構成により実質的な燃焼室容積を
可変とするようにしてもよい。例えば、燃焼室１ｂの内
部にピンを出没制御させるようにして実質的な燃焼室容
積を可変とするようにしてもよい。或いは、コンロッド
の長さを可変とすることにより実質的な燃焼室容積を可
変とするようにしてもよい。

【００６４】（８）上記第４の実施の形態においては、
全ての気筒♯１〜♯４について負荷に応じてアトキンソ
ンサイクルとオットーサイクルとを切り換えるようにし
たが、一部の気筒のみを切換可能としてもよい。

【００６５】（９）上記各実施の形態においては、吸気
圧ＰｉＭに基づき負荷の高低を判断するようにしたが、
その他の検出信号（例えばスロットル開度ＴＡ）に基づ
いて判断するようにしてもよい。

【００６６】特許請求の範囲の請求項に記載されないも
のであって、上記実施の形態から把握できる技術的思想
について以下にその効果とともに記載する。 （ａ）請求項１〜３に記載の内燃機関の燃焼制御装置に
おいて、前記実圧縮比を膨張比よりも小さくなるように
するための手段として、吸気バルブの閉タイミングを遅
らせるもの、及び燃焼室の実質的容積を可変とするもの
のうち少なくとも一方を採用することを特徴とする。

【００６７】上記の構成によれば、容易に本発明の作用
効果を奏せしめることができる。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の内燃機関
の燃焼制御装置によれば、燃費の向上及び高負荷時にお
ける出力の低下抑制を共に満足させることができ、もっ
て運転者の要求する運転性能を確保することができると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の燃焼制御装置を示す概略構
成図である。

【図２】燃焼制御装置の１つの気筒に着目した概略構成
図である。

【図３】第１の実施の形態のカムプロフィールを説明す
るタイミングチャートである。

【図４】第２の実施の形態においてＥＣＵにより実行さ
れる「燃焼制御ルーチン」を示すフローチャートであ
る。

【図５】第４の実施の形態における副燃焼室等を示す拡
大断面図である。

【図６】第４の実施の形態においてＥＣＵにより実行さ
れる「燃焼制御ルーチン」を示すフローチャートであ
る。

【図７】オットーサイクルを説明するｐ−ｖ線図であ
る。

【図８】アトキンソンサイクルを説明するｐ−ｖ線図で
ある。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、１ｂ…燃焼室、５…吸
気バルブ、１３…吸気制御弁、１５…副燃焼室、１６…
副燃焼室バルブ、２３…負荷検出手段を構成する吸気圧
センサ、３０…実圧縮比制御手段、気筒別実圧縮比制御
手段を構成するＥＣＵ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部にピストンを備えた複数の気筒を有
   する内燃機関の燃焼制御装置において、 前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、 前記負荷検出手段により検出された前記内燃機関の負荷
   が低負荷域にあるとき、少なくとも１つの気筒における
   実圧縮比を膨張比よりも小さくなるようにし、前記内燃
   機関の負荷が高負荷域にあるとき、前記少なくとも１つ
   の気筒における実圧縮比を通常に戻し、膨張比とほぼ等
   しくなるようにする実圧縮比制御手段とを備えたことを
   特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
2. 【請求項２】 内部にピストンを備えた複数の気筒を有
   する内燃機関の燃焼制御装置において、 前記内燃機関の負荷が低負荷域にあるとき、少なくとも
   １つの気筒における実圧縮比を膨張比よりも小さくなる
   ようにし、前記内燃機関の負荷が高負荷域にあるとき、
   それ以外の気筒における実圧縮比を膨張比とほぼ等しく
   なるようにする実圧縮比調整手段を備えたことを特徴と
   する内燃機関の燃焼制御装置。
3. 【請求項３】 内部にピストンを備えた複数の気筒を有
   する内燃機関の燃焼制御装置において、 少なくとも１つの気筒における実圧縮比を膨張比よりも
   小さくなるようにし、それ以外の気筒における実圧縮比
   を膨張比とほぼ等しくなるようにする気筒別実圧縮比制
   御手段を設けたことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装
   置。