JPH10169450A - 筒内噴射型内燃機関の制御装置 - Google Patents

筒内噴射型内燃機関の制御装置

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JPH10169450A JP8334156A JP33415696A JPH10169450A JP H10169450 A JPH10169450 A JP H10169450A JP 8334156 A JP8334156 A JP 8334156A JP 33415696 A JP33415696 A JP 33415696A JP H10169450 A JPH10169450 A JP H10169450A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒内噴射型内燃機関において運転状態に応じ
て層状度合を向上するように吸気管長を変更し、燃焼の
安定化を図ると共に燃費の向上及び出力の向上を図るよ
うにした筒内噴射型内燃機関の制御装置を提供する。 【解決手段】 運転状態に応じて燃料噴射モードを少な
くとも圧縮行程噴射モードと、吸気行程噴射モードとを
選択する筒内噴射型内燃機関１であって、燃焼室５に空
気を導入すると共にその管長が変更可能な吸気管１８
と、燃料噴射モードに応じて吸気管１８の長さを変更す
ると共に燃焼室に供給される吸気流の層状度合を変更す
る層状度合変更手段１８ｄとを備え、圧縮行程噴射モー
ドでは、層状度合を向上する方向に層状度合変更手段１
８ｄを作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射型内燃機
関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの吸気管の形状は、燃焼室に吸
入される混合気量の分配等を決定するための要素の一つ
であり、エンジンの全運転領域（回転域）に亘り良好な
体吸気効率を得ると共に混合気を均等に分配することが
要求される。近年、吸気管に可変吸気機構を備え、エン
ジンの運転状態に応じて吸気管長を変化させることによ
り、最適な慣性過給効果を得ることにより吸気効率を向
上するようにしたものがある。この可変吸気機構には種
々のタイプがあり、例えば、吸気管の途中に可変吸気弁
（ＩＣＶ）を設け、低回転では、可変吸気弁を閉じて吸
気管の管長を長くする（低速型ポートにする）ことによ
り、中低速度域での出力を増大させ、高回転では、可変
吸気弁を開いて吸気管の管長を短くする（高速型ポート
にする）ことにより、高速度域での出力を増大させるよ
うにした有効管長切換式のタイプがある。
【０００３】ところで、火花点火式内燃機関において、
有害排出ガス成分の低減や燃費の向上等を図るため、従
来の吸気管噴射型内燃機関に代えて燃焼室に直接燃料を
噴射する筒内噴射型内燃機関が提案されている。この筒
内噴射型内燃機関では、例えば、燃料噴射弁からピスト
ン頂部に設けたキャビティ内に燃料を噴射することで、
点火時点において点火プラグの周囲に理論空燃比に近い
空燃比の混合気を層状に生成させている。これにより、
全体に希薄な空燃比でも着火が可能となり、ＣＯやＨＣ
の排出量が減少すると共に、アイドル運転時や低負荷走
行時の燃費を大幅に向上させることができる。そして、
このような筒内噴射型の内燃機関において、上述の可変
吸気機構を適用することで、更なる燃費の向上及び出力
の向上を図ることが可能であることが本発明者らの研究
により明らかになった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】筒内噴射型内燃機関に
は、吸気ポートからシリンダ内に流入する吸入空気をタ
ンブル流とすることにより燃焼を安定させものがあり、
このようにタンブル流等のシリンダ内の旋回流により燃
焼を安定するものでは、タンブル流が弱いと燃焼安定性
が悪化する虞がある。筒内噴射型内燃機関の吸気行程噴
射モード（前期噴射モード）では、燃料噴射から点火ま
での期間が長いためシリンダ内には均一な混合気が形成
される。このためタンブル流は均一な混合を促進するう
えで必要とはなるが燃焼安定性への影響は小さい。ま
た、圧縮行程の噴射モードでは、燃料噴射から点火まで
の期間が短いため点火プラグ周辺のみに理論空燃比近傍
の混合気を集める必要があり、そのためには強力なタン
ブル流が必要となる。即ち、筒内噴射型内燃機関では、
層状燃焼させている圧縮行程噴射モードにおいて比較的
強力なタンブル流が要求される。
【０００５】一方、上述した有効管長切換式の可変吸気
機構は、吸気管の形状がエンジンルームのレイアウトや
ボンネットフードと干渉しないように設ける必要がある
ためその吸気管長が長くなると曲げられてその形状が複
雑となり、これに伴い吸気管長が長くなると断面形状が
複雑な変化をする。そして、吸気管長の短い方、又は長
い方の何れかの断面形状がいびつになるような制約を受
けることがある。このような複雑な曲がりは、タンブル
流の形成を阻害する可能性があり、断面積の変化が少な
い方がタンブル流の形成が阻害されず、また、断面積の
変化が大きくなるとタンブル流の形成が阻害されやす
い。このため可変吸気弁を開・閉することで吸気管長を
変更するタイプの可変吸気管においては、可変吸気弁の
開時、又は閉時の何れかにおいてタンブル流を阻害する
ような悪い影響を与える場合がある。
【０００６】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、筒内噴射型内燃機関において運転状態に応じて層状
度合を向上するように吸気管長を変更し、燃焼の安定化
を図ると共に燃費の向上及び出力の向上を図るようにし
た筒内噴射型内燃機関の制御装置を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、請求項１では、内燃機関の運転状態
に応じて、燃料噴射モードを少なくとも圧縮行程で燃料
噴射を行う圧縮行程噴射モードと、吸気行程で燃料噴射
を行う吸気行程噴射モードとを選択する筒内噴射型内燃
機関であって、前記内燃機関の燃焼室に空気を導入する
と共にその管長が変更可能な吸気管と、前記燃料噴射モ
ードに応じて前記吸気管の長さを変更すると共に前記燃
焼室に供給される吸気流の層状度合を変更する層状度合
変更手段とを備え、前記圧縮行程噴射モードでは、層状
度合を向上する方向に前記層状度合変更手段を作動させ
ることを特徴としている。
【０００８】従って、層状度合の影響を受けやすい燃料
噴射モード即ち、圧縮行程噴射モードでは層状度を優先
させるためにタンブル流を強くして層状度合を向上させ
る。これにより、燃焼安定性を向上させて低燃費を達成
する。請求項２では、前記層状度合変更手段は、吸気管
長をその非作動時に比べてその作動時は短く設定すると
共に、層状度合がその作動時は向上することを特徴とし
ている。
【０００９】従って、可変吸気弁を開弁（作動）させて
閉弁（非作動）のときよりも管長を短くした方が吸気の
流れが良好となる形状の可変吸気管においては、圧縮噴
射モード時に管長を短くしてタンブル流を強くし、層状
度合を高くする。これにより、燃焼安定性が向上し、燃
費が向上する。請求項３では、前記層状度合変更手段
は、吸気管長をその非作動時に比べてその作動時は長く
設定すると共に、層状度合がその作動時は向上すること
を特徴としている。
【００１０】従って、可変吸気弁を閉弁（作動）させて
開弁（非作動）のときよりも管長を長くした方が吸気の
流れが良好となる可変吸気管においては、圧縮噴射モー
ド時に管長を長くしてタンブル流を強くし、層状度合を
高くする。また、吸気管長が長いことで体積効率が向上
する。これにより機関の出力を増大しつつ燃焼安定性を
向上することが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の態様を実施例
により説明する。図１は、本発明を適用した筒内噴射型
内燃機関（以下単に「エンジン」という）の概略構成図
である。エンジン１は、ガソリンエンジンであって、シ
リンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ３と共に電
磁式の燃料噴射弁４も取り付けられており、これにより
燃焼室５内に燃料が直接噴射されるようになっている。
また、シリンダ６に上下摺動自在に保持されたピストン
７の頂面には、圧縮行程後期に燃料噴射弁４からの燃料
噴霧が到達する位置に、半球状の窪みであるキャビティ
８が形成されている。また、このエンジン１の圧縮比
は、吸気管噴射型のものに比べ高く（本実施例では、１
２程度）設定されている。動弁機構としてはＤＯＨＣ４
弁式が採用されており、シリンダヘッド２の上部には、
吸排気弁９、１０を各々駆動する吸気側カムシャフト１
１、排気側カムシャフト１２が設けられている。
【００１２】シリンダヘッド２には、両カムシャフト１
１、１２との間を通り抜けるようにして略直立方向に吸
気ポート１３が形成されており、この吸気ポート１３を
通過した吸気流は燃焼室５内でタンブル流を発生可能と
されている。一方、排気ポート１４は、通常のエンジン
と同様に略水平方向に形成され、大径のＥＧＲポート１
５が分岐している。エンジン１には、冷却水温ＴW を検
出する水温センサ１６、各気筒の所定のクランク位置で
クランク角信号ＳＧＴを出力するクランク角センサ１７
であり、このクランク角センサはクランク角信号ＳＧＴ
に基づきエンジン回転速度Ｎｅを検出可能としている。
更に、点火プラグ３に高電圧を出力する点火コイル１９
等が設けられている。また、クランクシャフトの半分の
回転数で回転するカムシャフトには、気筒判別信号ＳＧ
Ｃを出力する気筒判別センサ（図示せず）が設けられ、
クランク角信号ＳＧＴがどの気筒のものか判別可能とさ
れている。
【００１３】吸気ポート１３には可変吸気管１８を有す
る吸気マニホールド２１を介してスロットルボディ２
３、吸気量補正手段として機能するステッパモータ式の
＃１ＡＢＶ弁（第１エアバイパスバルブ）２４、エアフ
ローセンサ３２及びエアクリーナ２２を具えた吸気管２
５が接続されている。更に、吸気管２５には、スロット
ルボディ２３を迂回して吸気マニホールド２１に吸気を
導入する大径のエアバイパスパイプ２６が併設されてお
り、その管路にはリニアソレノイド式で大型の＃２ＡＢ
Ｖ弁（第２エアバイパスバルブ）２７が設けられてい
る。エアバイパスパイプ２６は、吸気管２５に準ずる流
路面積を有しており、＃２ＡＢＶ弁２７の全開時にはエ
ンジン１の低中速域で要求される量の吸気が可能となっ
ている。一方、＃１ＡＢＶ弁２４は、＃２ＡＢＶ弁２７
より小さい流路面積を有しており、少量の吸気量を調整
する場合には＃１ＡＢＶ弁２４を使用する。
【００１４】スロットルボディ２３には、流路を開閉す
るバタフライ式のスロットル弁２８と共に、スロットル
弁２８の開度θthを検出するスロットルポジションセン
サ２９と、スロットル弁２８の全閉状態を検出してエン
ジンのアイドリング状態を検出するアイドルスイッチ３
０とが備えられている。また、エアクリーナ２２の内部
には吸気密度を求めるための大気圧センサ、吸気温セン
サ（共に図示せず）が配設されており、大気圧、吸気温
度に対応する信号を出力する。更に、吸気管２５の入口
近傍には、吸入空気量Ｑａを検出するエアフローセンサ
３２が配設されており、一吸気行程当たりの体積空気流
量に比例した渦発生信号を出力する。尚、エアフローセ
ンサに代えて吸気通路内の吸気圧を測定するブースト圧
センサを設けても良い。
【００１５】可変吸気管１８を図２に基づき詳細に説明
すると有効管長切換式の可変吸気装置あって、管路１８
ａと、この管路１８ａに接続される管路１８ｂ、１８ｃ
と、管長を切り換える可変吸気弁（ＩＣＶ）１８ｄとに
より構成されている。この可変吸気管１８の管路１８ａ
は管長が長く設定されており、エンジンルーム内に収納
するために複雑な形状に曲げられ、その断面積の変化も
大きい。特にいわゆる直立ポート式のＶ型エンジンで
は、エンジン上部とボンネットフードとのスペースの関
係上両バンク間に可変吸気管を設けることとなるが、そ
の場合、様々なエンジン部品との干渉を避けるためによ
り一層吸気管１８ｂの断面積変化が大きくなる可能性が
ある。尚、管路１８ｃは、比較的曲がりが少ない。
【００１６】管路１８ａは、上流端がスロットルバルブ
に接続され、下流端に管路１８ｂ、１８ｃの各上流端が
接続されている。管路１８ｂの下流端は、管路１８ｃの
上流端に接続されており、管路１８ｃの下流端は、エン
ジン１の吸気ポート１３に接続される。可変吸気弁１８
ｄは、管路１８ｃの上流端に設けられており、管路１８
ｂ又は１８ｃの何れか一方を管路１８ａに接続する。ま
た、管路１８ａ、１８ｂ、及び１８ｃの接続部はサージ
タンクとして機能する。可変吸気弁１８ｄは、図示のよ
うに閉弁されているときには管路１８ｂが管路１８ａと
管路１８ｃとの間に接続されて管長が長くなり、点線で
示すように開弁されたときには管路１８ａと管路１８ｃ
とが直接接続されて管路長が短くなると共に、管路の曲
がりが少なくなり、その断面積の変化も少なくなる。供
給される空気は、可変吸気弁１８ｄが閉弁されていると
きには実線の矢印で示すように管路１８ａ、１８ｂ、１
８ｃの経路で流れ、このときには吸気管１８内の空気の
流れが悪くなりタンブル流が弱くなる。可変吸気弁１８
ｄが開弁されているときには点線の矢印で示すように管
路１８ａ、１８ｃの経路で流れ、このときは吸気管１８
内の空気の流れがスムーズとなりタンブル流が強くな
る。
【００１７】可変吸気管１８の可変吸気弁１８ｄは、例
えば、ソレノイド３３により開・閉制御され、当該ソレ
ノイド３３は、後述する電子制御装置（ＥＣＵ７０）に
よりエンジン１の運転状態に応じてオン・オフ制御され
る。即ち、可変吸気管１８は、エンジン１の運転状態に
応じてその管長が変更される。排気ポート１４には、Ｏ
2 センサ４０が取付けられた排気マニホールド４１を介
して、三元触媒４２や図示しないマフラー等を具えた排
気管４３が接続している。また、上述のＥＧＲポート１
５は、大径のＥＧＲパイプ４４を介して、スロットル弁
２８の下流、且つ吸気マニホールド２１の上流に接続さ
れており、その管路にはステッパモータ式のＥＧＲ弁４
５が設けられている。
【００１８】燃料タンク５０の燃料は、電動式の低圧燃
料ポンプ５１により吸い上げられ低圧フィードパイプ５
２を介してエンジン１側に送給される。低圧フィードパ
イプ５２内の燃圧は、リターンパイプ５３の管路に介装
された第１燃圧レギュレータ５４により比較的低圧に調
圧される。エンジン１側に送給された燃料は、シリンダ
ヘッド２に取り付けられた高圧燃料ポンプ５５により高
圧フィードパイプ５６とデリバリパイプ５７とを介して
各燃料噴射弁４に送給される。高圧燃料ポンプ５５は、
排気側又は吸気側カムシャフト１２、１１により駆動さ
れ、エンジン１のアイドル運転時にも５ＭＰａ〜７ＭＰ
ａ以上の吐出圧を発生する。デリバリパイプ５７内の燃
圧は、リターンパイプ５８の管路に介装された第２燃圧
レギュレータ５９により比較的高圧に調圧される。燃圧
切換弁６０は、第２燃圧レギュレータ５９に取り付けら
れており、オン状態で燃料をリリーフしてデリバリパイ
プ５７内の燃圧を低燃圧に低下させることが可能であ
る。リターンパイプ６１は、高圧燃料ポンプ５５の潤滑
や冷却等を行った一部の燃料を燃料タンク５０に還流さ
せる。
【００１９】車室内には、入出力装置、制御プログラム
や制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、
タイマカウンタ等を具えたＥＣＵ（電子制御ユニット）
７０が設置されており、このＥＣＵ７０によってエンジ
ン１の総合的な制御が行なわれる。ＥＣＵ７０の入力側
には、上述した各種センサ類をはじめ作動時にエンジン
１の負荷となるエアコン装置、パワーステアリング装
置、自動変速装置等の作動状況を検出するスイッチ類
（何れも図示せず）が接続され、各検出信号をＥＣＵ７
０に供給している。尚、ＥＣＵ７０には、上述した各種
のセンサ類やスイッチ類の他に、図示しない多数のスイ
ッチやセンサ類が入力側に接続されており、出力側にも
各種警告灯や機器類等が接続されている。
【００２０】ＥＣＵ７０は、上述した各種センサ類及び
スイッチ類からの検出信号に基づき、燃料噴射モードを
始めとして燃料噴射量、燃料噴射終了時期、点火時期、
ＥＧＲガスの導入量等を決定し、燃料噴射弁４、点火コ
イル１９、ＥＧＲ弁４５等を駆動制御する。次に、前記
エンジン１の制御を簡単に説明する。
【００２１】運転者がイグニッションキースイッチをオ
ン操作すると、ＥＣＵ７０は、低圧燃料ポンプ５１と燃
圧切換弁６０をオンにして燃料噴射弁４に低燃圧の燃料
を供給する。これは、エンジン１のクランキング時には
高圧燃料ポンプ５５が不完全にしか作動しないためであ
る。次に、運転者がイグニッションキースイッチをスタ
ート操作すると、エンジン１が図示しないスタータによ
ってクランキングされ、同時にＥＣＵ７０による燃料噴
射制御が開始される。このとき、ＥＣＵ７０は、吸気行
程噴射モード（前期噴射モード）を選択するとともに比
較的リッチな空燃比となるように燃料を増量して噴射す
る。これは、冷機時には燃料の気化率が低いことに基づ
いている。即ち、燃料を増量することで燃焼に寄与する
燃料を十分に確保するのである。また、ＥＣＵ７０は、
このような始動時には＃２ＡＢＶ弁２７を閉鎖するた
め、燃焼室５への吸気はスロットル弁２８の隙間や＃１
ＡＢＶ弁２４を介して供給される。
【００２２】始動が完了してエンジン１がアイドル運転
を開始すると、高圧燃料ポンプ５５が定格の吐出作動を
始める。これを受けてＥＣＵ７０は燃圧切換弁６０をオ
フにして燃料噴射弁４に高圧の燃料を供給する。そし
て、冷却水温ＴW が所定値に上昇するまでＥＣＵ７０
は、始動時と同様に吸気行程噴射モードを選択して燃料
を噴射してリッチな空燃比を確保すると共に、＃２ＡＢ
Ｖ弁２７も継続して閉鎖する。ちなみにエアコン等の補
機類の負荷の増減に応じたアイドル回転数の制御は、従
来の吸気管噴射型エンジンと同様に＃１ＡＢＶ弁２４に
よって行われる。更に、所定サイクルが経過してＯ2 セ
ンサ４０が活性化されると、ＥＣＵ７０はＯ 2 センサ４
０の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御を開始
し、有害排出ガス成分を三元触媒４２により浄化させ
る。このように、冷機時においては、吸気管噴射型エン
ジンと略同様の燃料噴射制御が行われるが、吸気管１３
の壁面への燃料滴の付着などがないため、制御の応答性
や精度は向上する。
【００２３】エンジン１の暖機が終了すると、ＥＣＵ７
０は吸入空気量Ｑａ又はスロットル開度θth等から得た
目標平均有効圧（目標負荷）Ｐe とエンジン回転数（回
転速度）Ｎe とに基づき、燃料噴射制御マップから現在
の燃料噴射制御領域を検索し、燃料噴射モード及び燃料
噴射量と燃料の噴射時期とを決定して燃料噴射弁４を駆
動する他、＃１、＃２ＡＢＶ弁２４、２７やＥＧＲ弁４
５の開弁制御等も行う。ちなみにアイドル運転時等の低
負荷・低回転運転時には図３のマップに示されるように
圧縮行程噴射リーン域（後期噴射リーン域）となるた
め、ＥＣＵ７０は、圧縮行程噴射モード（後期噴射モー
ド）を選択すると共に＃２ＡＢＶ弁２７及びＥＧＲ弁４
５を運転状態に応じて開弁し、リーンな空燃比（例えば
３０から４０程度）となるように燃料を噴射する。
【００２４】この時点では、吸気ポート１３から流入し
た吸気流がタンブル流を形成し、その燃料噴霧がピスト
ン７のキャビティ８内に保存される。その結果、点火時
点において点火プラグ３の周囲には理論空燃比近傍の混
合気が層状に形成されることになり、全体としてリーン
な空燃比でも着火が可能となる。これによりＣＯやＨＣ
の排出が極少量に抑えられると共に、ポンピングロスの
低減も相俟って燃費が大幅に向上する。補機負荷等の増
減に応じたアイドル回転数の制御は、燃料噴射量を増減
させることにより行うため、従来のように吸気を制御す
るものに比べ制御応答性も非常に高くなる。また、ＥＣ
Ｕ７０は、この制御領域ではＥＧＲバルブ４５を開放
し、燃焼室５内に大量（例えば３０％以上）のＥＧＲガ
スを導入することにより、ＮＯxも大幅に低減させる。
【００２５】また、定速走行時等の中負荷域は、その負
荷状態やエンジン回転速度Ｎe に応じて、図３中の吸気
行程噴射リーン域（前期噴射リーン域）、或いは理論空
燃比フィードバック域（ストイキオフィードバック域）
あるいはオープンループ域（エンリッチモード）となる
ため、ＥＣＵ７０は、吸気行程噴射モードを選択すると
共に、所定の空燃比となるように燃料を噴射する。即
ち、吸気行程噴射リーン域では、比較的リーンな空燃比
（例えば２０〜２３程度）となるように＃１、＃２ＡＢ
Ｖ弁２４、２７の開弁量と燃料噴射量とを制御し、ＥＧ
Ｒバルブ４５を閉鎖する。また、理論空燃比フィードバ
ック域では、＃２ＡＢＶ弁２７とＥＧＲ弁４５とを開閉
制御すると共に、Ｏ2 センサ４０の出力電圧に応じて空
燃比が理論空燃比近傍になるように空燃比フィードバッ
ク制御を行う。
【００２６】この場合、吸気ポート１３から流入した吸
気流がタンブル流を形成するためタンブル流による乱れ
の効果により、リーンな空燃比でも着火が可能となる。
また、理論空燃比フィードバック域では、比較的高い圧
縮比により大きな出力が得られると共に、有害排出ガス
成分が三元触媒４２により浄化すると共に、ＥＧＲバル
ブ４５を制御し、燃焼室５内に適量のＥＧＲガスを導入
することにより、ＮＯxの発生を低減させる。
【００２７】急加速時や高速走行時等の高負荷域は、図
３中のオープンループ域（エンリッチモード）となるた
め、ＥＣＵ７０は、吸気行程噴射モードを選択すると共
に＃２ＡＢＶ弁２７を閉鎖し、吸入空気量Ｑａ又はスロ
ットル開度θthやエンジン回転速度Ｎe 等に応じて、比
較的リッチな空燃比（理論空燃比よりも濃化側の空燃
比）となるように燃料を噴射する。
【００２８】尚、中高速走行中の惰行運転時は燃料カッ
ト域となるためＥＣＵ７０は、燃料噴射を停止する。こ
れにより、燃費が向上すると同時に有害排出ガス成分の
排出量も低減される。この燃料カットは、エンジン回転
速度Ｎe が復帰回転速度より低下した場合や、運転者が
アクセルペダルを踏み込んだ場合には即座に中止され
る。
【００２９】次に、可変吸気管１８の管長制御について
図２に基づき説明する。図２に示す可変吸気管１８は、
可変吸気弁１８ｄが閉じると長くなって低速型のポート
となり、開くと短くなって高速型のポートとなる。可変
吸気管１８は、長くなると断面積変化の影響によりタン
ブル流が弱くなる傾向にあり、短くなると断面積変化の
影響が小さくなりタンブル流が強くなる。
【００３０】前述したように筒内噴射型内燃機関では、
タンブル流を利用して燃焼を安定させるような効果を得
ており、タンブル流は、可変吸気管１８の可変吸気弁１
８ｄの選択により変化する。そこで、エンジン１の燃料
噴射モード（運転状態）に応じて層状度合が向上する方
向に可変吸気弁１８ｄを開閉制御する。ところで、圧縮
行程モードでは、圧縮後期に燃料を噴射し、点火プラグ
近傍に比較的濃い混合気を安定して形成するために強い
タンブル流が必要である。従って、圧縮行程噴射モード
では、可変吸気弁１８ｄを開いて可変吸気管１８の管長
を短くする。即ち、層状度合の影響を受けやすい圧縮噴
射モードにおいては、層状度を優先し、タンブル比が低
くならないように吸気がなるべくスムーズに流れる方の
吸気管１８ｃを選択する。これにより燃焼室５内のタン
ブル流の形成が阻害されず排ガスが低減（ＴＨＣ）し燃
費が向上する。
【００３１】エンジン１が吸気行程噴射リーンモードの
運転状態にあるときには、可変吸気弁１８ｄを開いてタ
ンブル流を増やす。これにより燃焼室内の燃料の急速燃
焼を可能とすることで、均一な希薄混合気の燃焼が安定
する。また、エンジン１が吸気行程噴射ストイキオモー
ドの運転状態にあるときには、可変吸気弁１８ｄを開
く。これにより、燃焼速度が向上して抗ノック性が向上
し、点火時期を進角することが可能となる。そして、点
火時期を進角させることで、燃費の向上が図られる。
【００３２】エンジン１が低速時の吸気行程噴射エンリ
ッチのオープンループ（Ｏ／Ｌ）モード即ち、低速高負
荷運転領域にあるときには、可変吸気弁１８ｄを閉じて
吸気管１８の管長を長くする。吸気管１８が長くなる
と、慣性過給効果により吸気効率の向上によるトルクが
増大する。また、エンジン１が高速時の吸気行程噴射エ
ンリッチのオープンループ（Ｏ／Ｌ）モードの運転状態
にあるときには、可変吸気弁１８ｄを開くことで吸気効
率の向上が図られ、トルクが増大する。
【００３３】図４は、本発明に適用する可変吸気管の他
の実施例を示す断面図である。可変吸気管８０の低速用
管路８１は、長く、大きな円弧をなして略半円形状に滑
らかに湾曲し、上流端がサージタンク８５に、下流端が
エンジン１の吸気ポート１３に接続される。高速用の管
路８２は、低速用管路８１よりも短く、略直管をなし、
管路８１の略直径方向に配置されてその上流端、下流端
が夫々低速用管路８１の上流端、下流端に連通接続され
ている。そして、管路８２の下流端には可変吸気弁８３
が設けられている。この可変吸気弁８３は、ソレノイド
８４により開閉制御され、当該ソレノイド８４は、ＥＣ
Ｕ７０によりエンジンの運転状態や燃料噴射モード等に
応じて制御される。また、スロットルバルブは、サージ
タンク８５の上流側に接続される。
【００３４】可変吸気管８０は、可変吸気弁８３の閉弁
時には管路８２が閉塞され、吸気が実線の矢印のように
低速用管路８１を通して吸気ポート１３に流れる。可変
吸気弁８３の開弁時には、管路８２が開口され、吸気が
点線の矢印のように管長の短い管路８２を通して吸気ポ
ート１３に流れる。低速用の管路８１は、サージタンク
８５から吸気ポート１３までの経路が大きく滑らかに湾
曲していることで管内の吸気の流れが良好であり、タン
ブル流の形成を阻害せず層状度合が向上する。一方、高
速用の吸気管８２は、上流端及び下流端がサージタンク
８５及び吸気ポート１３に対して変曲点を有するように
略直角に接続されるために吸気の流れが大きく阻害され
る。更に、可変吸気弁８３が開弁時に低速用の管路８１
に突出することで吸気ポート１３の吸気に乱れを与え、
また、管路８２内の吸気が管路８１内に乱入する。この
ため管路８２を通して吸気ポート１３に流れる吸気の流
れが悪くなり、タンブル流が弱くなって層状度合が低下
する。
【００３５】このように管長の長い方が短い方よりもタ
ンブル流を阻害しない形状の可変吸気管では、少なくと
も圧縮噴射モードにおいて、タンブル流が弱くならない
ように吸気がなるべくスムーズに流れる方の低速用の管
路８１を選択する。これにより燃焼室５内のタンブル流
が増えて層状度合が向上し、燃焼が安定する。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項１では、層状度合の影響を受けやすい燃料噴射モー
ドでは層状度を優先させてタンブル流を強くして層状度
合を向上させることで、燃焼を向上させて低燃費を達成
しつつ、吸気効率を向上させて出力を向上をさせること
が可能となる。
【００３７】請求項２では、可変吸気弁を開弁（作動）
させて閉弁（非作動）のときよりも管長を短くした方が
吸気の流れが良好となる形状の可変吸気管においては、
圧縮噴射モード時に管長を短くしてタンブル流を強く
し、層状度合を高くすることで、燃焼安定性が向上し、
燃費が向上する。請求項３では、可変吸気弁を閉弁（作
動）させて開弁（非作動）のときよりも管長を長くした
方が吸気の流れが良好となる可変吸気管においては、圧
縮噴射モード時に管長を長くしてタンブル流を強くし、
層状度合を高くする。これにより燃焼安定性が向上す
る。また、吸気管長が長いことで吸入効率が向上し、出
力の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る筒内噴射型内燃機関の制御装置の
概略構成図である。
【図２】図１の筒内噴射型内燃機関の可変吸気管の一例
を示す断面図である。
【図３】図１の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御マッ
プである。
【図４】可変吸気管の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ エンジン ３ 点火プラグ ４ 燃料噴射弁 ５ 燃焼室 ６ シリンダ ７ ピストン １８ 可変吸気管 １８ｄ 可変吸気弁 ３３、８４ ソレノイド ７０ ＥＣＵ ８０ 可変吸気管 ８１ 低速用管路 ８２ 高速用管路 ８３ 可変吸気弁
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｅ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の運転状態に応じて、燃料噴射
    モードを少なくとも圧縮行程で燃料噴射を行う圧縮行程
    噴射モードと、吸気行程で燃料噴射を行う吸気行程噴射
    モードとを選択する筒内噴射型内燃機関であって、 前記内燃機関の燃焼室に空気を導入すると共にその管長
    が変更可能な吸気管と、 前記燃料噴射モードに応じて前記吸気管の長さを変更す
    ると共に前記燃焼室に供給される吸気流の層状度合を変
    更する層状度合変更手段とを備え、 前記圧縮行程噴射モードでは、層状度合を向上する方向
    に前記層状度合変更手段を作動させることを特徴とする
    筒内噴射型内燃機関の制御装置。
  2. 【請求項２】 前記層状度合変更手段は、吸気管長をそ
    の非作動時に比べてその作動時は短く設定すると共に、
    層状度合がその作動時は向上することを特徴とする請求
    項１記載の筒内噴射型内燃機関の制御装置。
  3. 【請求項３】 前記層状度合変更手段は、吸気管長をそ
    の非作動時に比べてその作動時は長く設定すると共に、
    層状度合がその作動時は向上することを特徴とする請求
    項１記載の筒内噴射型内燃機関の制御装置。
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