JP2000204984A - 直噴ガソリンエンジンの内部ｅｇｒシステム - Google Patents

直噴ガソリンエンジンの内部ｅｇｒシステム

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JP2000204984A
JP2000204984A JP11005999A JP599999A JP2000204984A JP 2000204984 A JP2000204984 A JP 2000204984A JP 11005999 A JP11005999 A JP 11005999A JP 599999 A JP599999 A JP 599999A JP 2000204984 A JP2000204984 A JP 2000204984A
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exhaust
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gasoline engine
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信悟 森島
Kimitaka Saito
公孝 斎藤
Tatsushi Nakajima
樹志 中島
Tatsuo Kobayashi
辰夫 小林
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直噴ガソリンエンジンにおいて、ＥＧＲパイ
プを設けないで各気筒に均等に大量のＥＧＲを行うこと
ができる内部ＥＧＲシステムを提供する。 【解決手段】 エンジン本体とは別の外部ＥＧＲパイプ
を設けない内部ＥＧＲシステムであって、少なくとも吸
気弁２０と排気弁２４の開閉タイミングを変化させるバ
ルブタイミング可変機構６０，６１と、排気管５０に設
けられた排気絞り弁５２を開閉させるアクチュエータ５
４とを備えており、要求ＥＧＲ量が大きい時に吸気弁２
０の開時期を進角させるとともに、排気弁２４の閉時期
をも進角させ、さらに排気絞り弁５２の開度を小とする
制御を行うことにより、筒内に滞留して吸気ポート２２
側へ吹き返される排気ガスの量を増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの筒内へ
直接に燃料であるガソリンを噴射して、運転状態によっ
ては成層燃焼を行うことができる筒内直接噴射式のガソ
リンエンジンに係り、特にその内部ＥＧＲシステムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】筒内に直接に燃料としてのガソリンの噴
射を行ういわゆる直噴ガソリンエンジンにおいては、軽
負荷領域では成層燃焼、高負荷領域では予混合燃焼の２
つの燃焼形態を使い分けている。前記の成層燃焼時に
は、筒内へ大量の空気を吸入し、その中へ燃料を直接に
噴射することによって、点火プラグの周辺に可燃混合気
を形成する。このため、点火プラグの周辺以外のところ
では理論空燃比に対して非常に空気が過剰な燃焼状態
（スーパーリーン燃焼）を作り出すことができる。従っ
て、成層燃焼時には、予混合燃焼時に比べて大量の排気
ガスを吸気側へ戻して再燃焼させることが可能である。
【０００３】そこで、現在、直噴ガソリンエンジンの成
層燃焼時には大量の外部ＥＧＲが行われている。しかし
外部ＥＧＲでは各気筒への排気ガスの分配量にバラツキ
が生じ易く、それが各気筒間の燃焼状態のバラツキの要
因になっている。さらに、外部ＥＧＲシステムには、排
気側から吸気側へ排気ガスを循環させる為のパイプ、つ
まりＥＧＲ管が設けられているが、ＥＧＲ管は排気ガス
によって加熱されて高温になるため何らかの冷却システ
ムが用いられている。しかし、ＥＧＲ管を冷却すること
によって、当然のことながら、その内部を流れる排気ガ
スも冷却される。そして、冷却された排気ガスによって
吸入空気が冷却され、燃焼状態が悪化するので、これが
燃焼変動を引き起こす要因の一つになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、直接噴
射式のガソリンエンジンにおいて、ＥＧＲ管を用いるこ
となく、所謂内部ＥＧＲシステムによって大量のＥＧＲ
を行うとともに、燃焼変動を低減することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、請求項１〜７の技術手段を採用する。請求
項１に記載の技術手段によれば、要求される排気ガス再
循環（ＥＧＲ）量が多い時に、吸気弁の開時期を進角制
御するとともに、排気弁の閉時期を進角制御するバルブ
タイミング可変機構と、排気絞り弁の開度を小さくする
ように制御するアクチュエータとを備えている。
【０００６】より詳しくは、吸気弁の開時期を進角させ
ることによって、筒内ガスの吸気側への吹き戻し量が増
加し、これが内部ＥＧＲガスとなる。さらに、排気弁の
閉じ時期を進角させることによって筒内残留ガスが増加
し、これがＥＧＲガスの増加をもたらす。さらに、排気
絞り弁の開度を小さくすることによって、排気弁から排
気絞り弁にかけての排気通路内の圧力が高くなり、排出
される筒内ガスの量が少なくなる。この減少分が筒内に
残留するか、またはエンジン内部で吸気側へ吹き戻され
てＥＧＲガスとなる。
【０００７】以上の複合作用によって、ＥＧＲ管を用い
ることなく、大量のＥＧＲ（内部ＥＧＲ）が可能とな
る。また、請求項２〜７の技術手段によれば、内部ＥＧ
Ｒ実行時の機関の燃焼状態を検知し、所望の燃焼状態へ
収束するようにＥＧＲ制御量を補正する手段を用いるこ
とにより、大量のＥＧＲを行いながらも安定した機関の
運転状態が得られるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１
の実施形態に係るエンジンの全体構成を図１に示す。図
１において、１０はシリンダブロック、１２はピスト
ン、１４はコネクティングロッド、１５はクランク軸、
１６はシリンダボア、１８はシリンダヘッド、２０は吸
気弁、２２は吸気ポート、２４は排気弁、２６は排気ポ
ート、２８は点火プラグである。吸気ポート２２は吸気
管３０を介してスロットルボディ３２へ接続される。ス
ロットルボディ３２内にスロットル弁３４が配置され
る。スロットル弁３４の上流には、エアーフローメータ
３６が配置される。なお、冷却水路１９には水温センサ
７２が配置される。
【０００９】燃料噴射弁４０は、その燃料噴出端がシリ
ンダヘッド１８内に直接開口するように設けられる。ま
た、燃料導入端は燃料配管４２を介して燃料噴射ポンプ
４４及び燃料タンク４６に接続される。排気ポート２６
は排気管５０に接続され、排気管５０内にはバタフライ
弁型の排気絞り弁５２が設けられる。排気絞り弁５２の
回転軸は回転駆動アクチュエータ５４に連結され、アク
チュエータ５４の回転駆動力が排気絞り弁５２の回転軸
に加わることにより、その開度を制御することができ
る。
【００１０】６０及び６１は吸気弁及び排気弁の開閉タ
イミングを制御するためのバルブタイミング可変機構を
模式的にブロックによって示している。このようなバル
ブタイミング可変機構６０，６２としては幾つかのタイ
プのものが公知であり、例えば、バルブ駆動のカム軸
（図示せず）をクランク軸１５に対して相対的に回転さ
せることにより、バルブタイミングを変化させるものが
ある。
【００１１】電子制御ユニット（ＥＣＵ）６２は、各種
のセンサからの運転条件信号によって要求されるＥＧＲ
量が多いと判断される時に、吸気弁２０の開時期を進角
するように吸気バルブタイミング可変機構６０を制御
し、更に、排気弁２４の閉じ時期を進角するように排気
バルブタイミング可変機構６１の制御を行う。そして、
より多くのＥＧＲが要求される時、排気絞り弁５２の開
度を小さくするように制御するという第１実施形態の制
御を行う。
【００１２】この場合に使用されるセンサとして、スロ
ットル弁開度センサ６４はスロットル弁３４の開度ＴＨ
Ａに応じた信号を発生する。アクセル開度センサ６５は
運転者によるアクセルペダル６７の踏込み量に応じた出
力を発生する。クランク角度センサ６６はクランク軸１
５に固定された検出部材６８に対向して設けられ、クラ
ンク角度に応じた信号を発生する。この信号の間隔（パ
ルス間隔）から、周知のようにエンジン回転数Ｎｅを算
出することができる。排気ポート２６には圧力センサ７
０が設けられて排気管圧力を計測し、その排気圧力に基
づいて排気絞り弁５２の開度制御が次のように行われ
る。
【００１３】即ち、ＥＣＵ６２において、エンジン回転
数とスロットル弁開度又はアクセル開度より要求ＥＧＲ
量が大との判断がなされた場合、前記排気絞り弁５２を
閉じ側に制御して背圧（排気ポート２６の圧力）を高め
ることにより、エンジン筒内からの燃焼ガスの排出を抑
制し、排出を抑制された燃焼ガスをＥＧＲガスとして筒
内に残留させる。さらに、排気バルブタイミング可変機
構６１によって、排気弁２４の閉時期を進角制御するこ
とにより筒内残留ガスを増加させる。また、吸気バルブ
タイミング可変機構６０によって、吸気弁２０の開時期
を進角制御することにより、筒内残留ガスの吸気側への
吹き戻し量を増加させる。以上の作動により内部ＥＧＲ
量を増大させることができる。
【００１４】次にＥＧＲの要求運転条件について図２を
参照して説明する。図２において横軸はエンジン回転
数、縦軸は機関の要求トルクを示しており、また図の各
曲線は要求ＥＧＲ量をパーセントで示している。前記要
求トルクは、機関のアクセル開度、エンジン回転数、吸
入空気量、エンジン水温にもとづいて算出されるもので
ある。機関のＥＧＲ要求領域は、図２中にハッチングを
施して示したように、中負荷域までの成層燃焼領域に限
られる。その要求ＥＧＲ量は、４０％を最大として、予
混合燃焼領域に向って減少させて、予混合燃焼領域にお
いては図示のように要求ＥＧＲ量を０％とし、ＥＧＲは
行わないものとする。
【００１５】このように、第１実施形態においては、Ｅ
ＧＲの要求量に応じて、先ず吸気弁２０の開時期を進角
する（早める）ことにより、機関筒内からの吸気への燃
焼ガス吹き戻し量を増大させると共に、排気弁２４の閉
時期を進角する（早める）ことにより、筒内における燃
焼ガス残留量を増加させる。さらに、より大きなＥＧＲ
量が要求される場合においては、排気絞り弁５２の開度
を小さくする制御をも行う。
【００１６】これと反対に要求ＥＧＲ量が縮少した場合
には、上記とは逆の作動、すなわち、排気絞り弁５２の
開度を増加させるとともに、排気弁２４の閉時期を遅角
させ、また吸気弁２０の開時期を遅角させるという制御
を行う。次に、第１実施形態の動作を図３のフローチャ
ートによって説明する。ステップ１００は所定時間例え
ば６ms毎に実行される割り込みの開始を示す。ステップ
１０２において、ＥＣＵ６２は現在の要求トルクおよび
エンジン回転数Ｎｅのように、機関の運転状態を示すデ
ータを読み込む。ステップ１０４では、ステップ１０２
において読み込まれたデータに基づいて成層燃焼状態で
あるか否かの判定を行い、否定判定された場合（予混合
燃焼状態）にはステップ１１６に進んで排気絞り弁５２
の全開制御が実施され、ステップ１２０において、本処
理を終了とする。
【００１７】前記ステップ１０４において、肯定判定、
すなわち成層燃焼状態であると判定された場合は、ステ
ップ１０６へ進んで要求ＥＧＲ量が算出される。ステッ
プ１０８では、吸気弁２０および排気弁２４の現在の動
作角、および背圧を読み込み、ステップ１１０へ進んで
吸気弁２０の開時期の進角指令を行い、次いでステップ
１１２において排気弁２４の閉時期の進角指令が実施さ
れる。
【００１８】図４に吸気弁２０の開時期の進角値および
排気弁２４の閉時期の進角値と内部ＥＧＲ量との関係を
示す。この関係はマップとして電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）６２内に記憶されており、上記ステップ１１０およ
び１１２における進角指令値は上記マップから決定され
るものである。また、ＥＧＲ量は上記マップに示すよう
に吸気弁２０の開時期の進角により増加し、かつ排気弁
２４の閉時期の進角にともなって更に増加する。
【００１９】次に、ステップ１１４において排気絞り弁
５２のための制御指令がなされる。図５に、排気絞り弁
５２の開度と背圧、ＥＧＲ量の関係を示す。図５に示す
ように、排気絞り弁５２の開度が小となることにより、
圧力センサ７０によって検出される背圧が高められ、そ
れによってＥＧＲ量が増大する。この関係も先に示した
図４の関係と同じく、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６２
にマップとして記憶されており、前記ステップ１１４に
おける排気絞り弁５２の開度制御指令値が決定される。
次いで、ステップ１２０において本ルーチンは終了とな
る。 （第２の実施形態）第２の実施形態に係る制御フローチ
ャートを図６に示す。ステップ２００は所定の角度、例
えば圧縮上死点毎に実行される割込の開始を示してお
り、ステップ２０２においてエンジン回転数Ｎｅを読み
込み、前回ルーチンからのＮｅの変化量ΔＮｅを算出す
る。続くステップ２０４では、エンジン回転数の変動量
ΔＮｅが目標値Ｒを越えているか否かの判定を行う。こ
こで、否定判定、即ち目標値Ｒの範囲内にあると判定さ
れた場合には、ステップ２０６に進んで、エンジン回転
数Ｎｅが目標値Ｑと合致しているか否かの判定が行われ
る。ここで肯定判定、即ち目標値Ｑと合致していると判
定された場合にはステップ２１８へ進み、本ルーチンを
終了する。
【００２０】前記ステップ２０４において肯定判定がな
された場合にはステップ２２０へ進み、排気絞り弁５２
が開き側へ制御される。次いで、ステップ２２２におい
て、排気弁２４の閉時期を遅角、ステップ２２４におい
て吸気弁２０の開時期を遅角制御し、ステップ２２６に
進んで、スロットルアクチュエータ５３によりスロット
ル弁３４を開側へ制御して本ルーチンを終了する。
【００２１】上記ステップ２０６において、否定判定、
即ちエンジン回転数Ｎｅが目標値と異なると判定された
場合はステップ２０８に進んで、エンジン回転数Ｎｅが
目標値Ｑよりも高いか否かの判定が行われる。ステップ
２０８において肯定判定、即ちＮｅが目標値Ｑよりも高
いと判定された場合は、続くステップ２１０へ進む。ス
テップ２１０では、排気絞り弁５２の開度を閉側へ導
き、次いでステップ２１２において排気弁２４の閉時期
を進角させ、ステップ２１４において吸気弁２０の開時
期の進角制御を実施し、ステップ２１６においてスロッ
トル弁３４を閉側へ制御して、このルーチンを終了す
る。
【００２２】上記ステップ２０８において、否定判定さ
れた場合、即ちエンジン回転数Ｎｅが目標値Ｑよりも低
いと判定された場合にはステップ２２０へ進み、前述の
場合と同様にステップ２２０から２２６までの制御を行
って、このルーチンを終了する。この作動について更に
詳しく説明すると、ステップ２２０から２２６までの制
御は、内部ＥＧＲを減少させて新規の吸気量を増大させ
るため、燃焼変動を減少させるとともに出力トルクを向
上させるものである。従って、ステップ２０４において
回転数Ｎｅの変動が大きくて燃焼変動が大との判定がな
された場合（ΔＮｅ＞目標変動量Ｒ）は、ステップ２２
０〜２２６により燃焼変動を低減へ導く。また、ステッ
プ２０８においてエンジン回転数Ｎｅが目標値Ｑよりも
低いとの判定がなされた場合にも、同様に上記ステップ
２２０〜２２６により、機関の出力トルクが向上する方
向へ導き、回転数Ｎｅを上昇させる。
【００２３】また、ステップ２１０〜２１６にかけての
制御作動について説明すると、これらの制御は、ＥＧＲ
量を増大させるとともに、機関出力を減少せしめるもの
である。従って、ステップ２０８においてエンジン回転
数Ｎｅが目標値Ｑよりも高くなったと判定された場合
は、ステップ２１０〜２１６によって機関出力を減少さ
せて、エンジン回転数Ｎｅを低下の方向へ導く。 （第３の実施形態）この実施形態は、第１の実施形態の
内燃機関において、機関の出力トルクの変動量、すなわ
ちエンジン回転数の変動量ΔＮｅからＥＧＲ導入に伴う
燃焼変動を検出し、所定の変動量へ収束するように、Ｅ
ＧＲ制御機構である吸気バルブタイミング可変機構、排
気バルブタイミング可変機構、排気絞り弁開度可変機構
の制御量を補正制御することを特徴とする。以下、詳細
な制御の内容について説明する。
【００２４】第３の実施形態では、第１の実施形態の内
燃機関（図１参照）に筒内圧力検出手段を付け加えてい
る。即ち、図７に示すように、筒内圧検出センサ８０
が、その検出部をシリンダヘッド１８の内面に露出する
ように配置されている。以下、この実施形態に係る制御
作動のフローチャートを図８に示す。ステップ３００は
所定時間、例えば６ms毎に実行される割り込みの開始を
示しており、ステップ３０１では、エンジン回転数Ｎ
ｅ、筒内圧力を読み込み、ステップ３０２において機関
出力トルクＴを算出する。続くステップ３０３におい
て、前回ルーチンからのトルク変化量ΔＴを算出する。
次いで、ステップ３０４へ進んでトルク変化量ΔＴが目
標値ＴＲを越えているか否かの判定を行う。ここで否定
判定、即ち目標範囲内にあると判定された場合は、ステ
ップ３０６において出力トルクが目標値Ｑと合致してい
るか否かの判定が行われる。ここで肯定判定、即ち目標
値Ｑにあると判定された場合はステップ２１８へ進ん
で、このルーチンを終了する。
【００２５】前記ステップ３０４において肯定判定がな
された場合には、ステップ２２０へ進み、排気絞り弁５
２を開き側へ制御する。次いで、ステップ２２２におい
て、排気弁２４の閉時期を遅角、ステップ２２４におい
て、吸気弁２０の開時期をも遅角制御し、さらにステッ
プ２２６において、スロットルアクチュエータ５３によ
りスロットル弁３４を開側へ制御して、このルーチンを
終了する。
【００２６】上記のステップ３０６において否定判定、
即ち出力トルクＴが目標値ＴＱと異なると判定された場
合は、ステップ３０８へ進んで、出力トルクＴが目標値
ＴＱよりも高いか否かの判定が行われる。その結果が肯
定判定、即ち出力トルクＴが目標値ＴＱよりも高いと判
定された場合は次のステップ２１０へ進む。ステップ２
１０では排気絞り弁５２の開度を閉側へ導き、次いでス
テップ２１２において排気弁２４の閉時期を進角、ステ
ップ２１４において吸気弁２０の開時期の遅角制御を実
施し、さらにステップ２１６においてスロットル弁３４
の閉側への制御を行って、このルーチンを終了する。
【００２７】上記ステップ３０８において否定判定がな
された場合、即ち出力トルクＴが目標値ＴＱよりも低い
と判定された場合にはステップ２２０へ進み、前述の場
合と同様にステップ２２６までの制御を実行する。 （第４の実施形態）この実施形態は機関の筒内における
混合気の燃焼によって発生するイオン電流を検出し、こ
のイオン電流値をもとにして機関の発生トルクＴを算出
し、算出されたトルクＴから機関の発生トルクの変動量
ΔＴを演算して、それに基づいて前述の第３の実施形態
と同様な制御を行うものである。
【００２８】図９に第４実施形態に係る内燃機関の全体
構成を示す。イオン電流の検出には点火プラグ２８の中
心電極を利用することにして、この中心電極をイオン電
流検出器９０へ接続する。また、イオン電流検出器９０
からの出力はＥＣＵ６２へ入力される。イオン電流は、
図１０に示すように、機関が発生する出力トルクが増大
するのに伴って増加する性質を有するので、図１０に示
す関係はマップとしてＥＣＵ６２内に記憶されている。
ＥＣＵ６２はイオン電流の発生値に基づいて機関の発生
トルクＴを算出する。
【００２９】第４の実施形態に係る制御のフローチャー
トを図１１に示す。ステップ４００は、所定時間、例え
ば６ms毎に実行される割り込みの開始を示す。ステップ
４０１では、エンジン回転数Ｎｅ、イオン電流Ｉを読み
込み、ステップ４０２において機関の出力トルクＴを算
出する。次のステップ３０３から最後のステップ２２６
までの制御は前述の第３実施形態において説明した図８
の場合と同じであるから、重複する説明は省略する。
【００３０】なお、第４の実施形態においてはイオン電
流値Ｉから機関の発生トルクＴを算出して制御を行う
が、複数回検出したイオン電流値Ｉの相対的な比較によ
ってイオン電流値Ｉの変動量ΔＩを算出して、それにも
とづいて制御を行ってもよい。 （第５の実施形態）この実施形態は、機関が排出するＮ
Ｏx の量を検出し、この排出ＮＯx 量が設定目標値より
も低減するように内部ＥＧＲ量を制御することを特徴と
する。
【００３１】図１２に第５の実施形態に係る内燃機関の
全体構成を示す。排出されるＮＯxの濃度Ｃは機関の排
気ポート２６に設置されたＮＯx センサ９５によって検
出され、ＮＯx 排出量は、エアフローメータ３６によっ
て検出される機関の吸入空気量ＴＨＡと、前述のＮＯx
濃度Ｃより算出される。即ち、吸入空気量ＴＨＡから排
気ガス量ＶEXが求められ、ＮＯx 排出量ＱNOX はＮＯx
濃度と排気ガス量の積（Ｃ×ＶEX）として算出される。
【００３２】以下、第５の実施形態に係る制御フローチ
ャートを図１３に示す。ステップ５００は、所定時間、
例えば６ms毎に実行される割り込みの開始を示してお
り、ステップ５０１では、吸入空気量ＴＨＡおよびＮＯ
x 排出濃度Ｃを読み込み、ステップ５０２に進んでＮＯ
x 排出量ＱNOX が算出される。次のステップ５０４にお
いてＮＯx 排出量ＱNOX が目標値ＲNOX よりも大きいか
否かの判定が行われる。ここで否定判定、即ちＮＯx 排
出量ＱNOX が目標値ＲNOX 内にあると判定された場合
は、ステップ５１８へ進み、このルーチンを終了する。
ステップ５０４において、肯定判定された場合にはステ
ップ２２０へ進み、あとは前述の第２実施形態以下の各
実施形態の場合と同様に、ステップ２２０〜２２６の各
制御を実行して、ステップ５１８においてこのルーチン
を終了する。
【００３３】以上のように、第１の実施形態をはじめと
して本発明の各実施形態によれば、ＥＧＲ管を用いるこ
となく、つまり、外部ＥＧＲシステムなしに、大量の内
部ＥＧＲが可能となる。また、外部ＥＧＲシステムの廃
止により低コスト化を図ることができ、さらに、内部Ｅ
ＧＲシステムの導入によりエンジン筒内の温度を上昇さ
せることができるので、燃焼速度の向上と、ひいては燃
費性能の向上が可能となる。
【００３４】特に、第２ないし第４の実施形態において
は、大量の内部ＥＧＲを実施した時の機関の燃焼変動を
抑制することが可能となる。また、第５の実施形態によ
れば、機関から排出されるＮＯx の量を抑制することが
可能となる。なお、本発明において、内部ＥＧＲを可能
とするための手段として、排気弁の閉時期を進角させる
とともに、吸気弁の開時期を進角させる制御を行うこと
としたが、そのかわりに、吸気弁の開時期の進角制御に
より相対的に排気弁の開時期とのオーバーラップ量を増
加させて、吸気側への筒内ガスおよび排気ガスの吹き戻
し量を増大させるようにしても、前述の場合と同様な効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシステムの全体構
成を示す断面図である。
【図２】エンジンの運転条件に対応した燃焼モードとＥ
ＧＲ率のマップである。
【図３】第１実施形態のシステムにおける制御作動を示
すフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートに示す制御において使用
されるマップである。
【図５】図３のフローチャートに示す制御において使用
される他のマップである。
【図６】第２実施形態のシステムにおける制御作動を示
すフローチャートである。
【図７】第３実施形態に係るシステムの全体構成を示す
断面図である。
【図８】第３実施形態のシステムにおける制御作動を示
すフローチャートである。
【図９】第４実施形態に係るシステムの全体構成を示す
断面図である。
【図１０】第４実施形態のシステムの制御において使用
されるマップである。
【図１１】第４実施形態のシステムにおける制御作動を
示すフローチャートである。
【図１２】第５実施形態に係るシステムの全体構成を示
す断面図である。
【図１３】第５実施形態のシステムにおける制御作動を
示すフローチャートである。
【符号の説明】
１５…クランク軸 ２０…吸気弁 ２２…吸気ポート ２４…排気弁 ２６…排気ポート ２８…点火プラグ ３４…スロットル弁 ３６…エアフローメータ ５０…排気管 ５２…排気絞り弁 ５３…スロットルアクチュエータ ５４…排気絞り弁のアクチュエータ ５６…排気絞り弁の開度センサ ６０…吸気弁のバルブタイミング可変機構 ６１…排気弁のバルブタイミング可変機構 ６２…電子制御ユニット（ＥＣＵ） ６４…スロットル弁の開度センサ ６５…アクセル開度センサ ６６…クランク角度センサ ７０…圧力センサ ７２…水温センサ ８０…筒内圧検出センサ ９０…イオン電流検出器 ９５…ＮＯx センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｋ ３０１Ｎ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５１０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５１０Ｂ ５５０ ５５０Ｒ ５７０ ５７０Ａ ５８０ ５８０Ｃ (72)発明者 斎藤 公孝 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 中島 樹志 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 小林 辰夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G062 AA00 AA10 BA09 GA04 GA05 GA06 GA07 GA08 GA17 GA18 3G065 AA09 CA12 DA01 DA04 GA00 GA10 KA02 3G084 AA04 BA05 BA19 BA20 BA23 EB08 FA00 FA07 FA10 FA20 FA21 FA28 FA38 3G092 AA06 AA09 AA11 DA01 DA02 DA09 DC03 DC12 EA02 EA03 FA21 HA01Z HA06Z HA13X HA13Z HC00Z HC01Z HD04X HD04Z HD07X HD08Z HD09X HD09Z HE02Z HE03Z HE07Z HE08Z HF08Z 3G301 HA04 HA16 HA19 LA01 LB04 LC03 NA08 ND01 NE12 PA01Z PA11Z PC00Z PC01Z PD01Z PD15Z PE02A PE03Z PE07A PE08Z PF03Z

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料としてのガソリンを筒内へ直接に噴
    射する直噴ガソリンエンジンにおいて、筒内への入口の
    吸気弁と、筒内からの出口の排気弁と、それら吸気弁お
    よび排気弁の開閉タイミングを変化させ得るバルブタイ
    ミング可変機構と、排気通路に設けられた排気絞り弁
    と、該排気絞り弁を開閉させるアクチュエータとを備え
    ていて、運転条件に応じて前記バルブタイミング可変機
    構と前記アクチュエータを制御することにより内部ＥＧ
    Ｒ制御を行い、要求ＥＧＲ量が大きい時は、前記バルブ
    タイミング可変機構によって前記吸気弁の開時期を進角
    させるとともに、前記排気弁の閉時期をも進角させ、さ
    らに前記アクチュエータによって前記排気絞り弁の開度
    を小とする制御を行うようにしたことを特徴とする直噴
    ガソリンエンジンの内部ＥＧＲシステム。
  2. 【請求項２】 請求項１において、さらに、吸気通路に
    設けられたスロットル弁と、該スロットル弁を開閉させ
    るアクチュエータとを備えていることを特徴とする直噴
    ガソリンエンジンの内部ＥＧＲシステム。
  3. 【請求項３】 請求項１または２において、エンジンの
    回転数を検出し、その変動量から燃焼状態を判定して、
    該変動量が目標変動量へ収束するように前記バルブタイ
    ミング可変機構および前記アクチュエータの制御量を補
    正するようにしたことを特徴とする直噴ガソリンエンジ
    ンの内部ＥＧＲシステム。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
    エンジンの出力トルクを検出し、その変動量から燃焼状
    態を判定して、該変動量が目標変動量へ収束するように
    前記バルブタイミング可変機構および前記アクチュエー
    タの制御量を補正するようにしたことを特徴とする直噴
    ガソリンエンジンの内部ＥＧＲシステム。
  5. 【請求項５】 請求項４において、エンジンの筒内圧力
    を検出するセンサを設けて、該センサによって検出され
    た筒内圧力から出力トルクを算出するようにしたことを
    特徴とする直噴ガソリンエンジンの内部ＥＧＲシステ
    ム。
  6. 【請求項６】 請求項４において、筒内のイオン電流を
    検出するセンサを設けて、該センサによって検出された
    イオン電流から出力トルクを算出するようにしたことを
    特徴とする直噴ガソリンエンジンの内部ＥＧＲシステ
    ム。
  7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
    排気ガス中のＮＯxの量を検出するセンサを設けて、該
    センサによって検出されたＮＯx の量が目標値以下に低
    減するように前記バルブタイミング可変機構および前記
    アクチュエータの制御量を補正するようにしたことを特
    徴とする直噴ガソリンエンジンの内部ＥＧＲシステム。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003083123A (ja) * 2001-09-07 2003-03-19 Hitachi Unisia Automotive Ltd 内燃機関の制御装置
JP2007032515A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
CN1313719C (zh) * 2002-12-16 2007-05-02 日产自动车株式会社 内燃机的进气控制设备及控制方法
JP2007120457A (ja) * 2005-10-31 2007-05-17 Yamaha Motor Co Ltd エンジン装置およびこれを備えた車両
JP2008157157A (ja) * 2006-12-25 2008-07-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内部ｅｇｒシステム付き多シリンダ４サイクルエンジン
FR2914366A1 (fr) * 2007-03-30 2008-10-03 Inst Francais Du Petrole Procede de controle du fonctionnement d'un moteur a combustion interne en mode de combustion a autoallumage controle et moteur utilisant un tel procede
US7597089B2 (en) 2007-01-09 2009-10-06 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Engine with EGR system
US20140014078A1 (en) * 2012-07-11 2014-01-16 GM Global Technology Operations LLC Engine including internal egr
US20140026874A1 (en) * 2012-07-24 2014-01-30 GM Global Technology Operations LLC Control of engine egr with backpressure control valve
JP2018017200A (ja) * 2016-07-29 2018-02-01 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003083123A (ja) * 2001-09-07 2003-03-19 Hitachi Unisia Automotive Ltd 内燃機関の制御装置
CN1313719C (zh) * 2002-12-16 2007-05-02 日产自动车株式会社 内燃机的进气控制设备及控制方法
JP2007032515A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP2007120457A (ja) * 2005-10-31 2007-05-17 Yamaha Motor Co Ltd エンジン装置およびこれを備えた車両
JP2008157157A (ja) * 2006-12-25 2008-07-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内部ｅｇｒシステム付き多シリンダ４サイクルエンジン
JP4719142B2 (ja) * 2006-12-25 2011-07-06 三菱重工業株式会社 内部ｅｇｒシステム付き多シリンダ４サイクルエンジン
US7597089B2 (en) 2007-01-09 2009-10-06 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Engine with EGR system
FR2914366A1 (fr) * 2007-03-30 2008-10-03 Inst Francais Du Petrole Procede de controle du fonctionnement d'un moteur a combustion interne en mode de combustion a autoallumage controle et moteur utilisant un tel procede
US20140014078A1 (en) * 2012-07-11 2014-01-16 GM Global Technology Operations LLC Engine including internal egr
US20140026874A1 (en) * 2012-07-24 2014-01-30 GM Global Technology Operations LLC Control of engine egr with backpressure control valve
US10077722B2 (en) * 2012-07-24 2018-09-18 GM Global Technology Operations LLC Control of engine EGR with backpressure control valve
JP2018017200A (ja) * 2016-07-29 2018-02-01 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
CN107664072A (zh) * 2016-07-29 2018-02-06 本田技研工业株式会社 内燃机的控制装置

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