JP2010116850A - エンジン制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デュアルインジェクション方式のエンジンにおいて、直噴エンジンにおける還流排出ガスの層と同等の還流排出ガスの層を形成する。
【解決手段】エンジン制御手段（１００、２００）は、相互に独立した第１及び第２吸気ポート（１４ａ、１４ｂ）を備えるデュアルインジェクション方式のエンジンを制御する。ここで、第１吸気ポートは、第１吸気ポートを介する流体が点火プラグ（１７）の近傍に第１層（１９１）を形成するように構成され、第２吸気ポートは、第２吸気ポートを介する流体が第１層の周囲に第２層（１９２）を形成するように構成されている。エンジン制御手段は、ＥＧＲ成層運転領域において、燃料を供給するように第１インジェクタ（１６ａ）を制御すると共に、第２吸気ポートに還流排出ガスを導くようにＥＧＲ弁（１５１）を制御しつつ、燃料を供給しないように第２インジェクタ（１６ｂ）を制御する制御手段（２０）を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸気ポート毎にインジェクタを備えるデュアルインジェクション方式のエンジンを制御するエンジン制御装置及び方法の技術分野に関する。

この種の装置では、例えば燃費の向上、排出ガスの改質等が図られる。例えば、特許文献１には、シリンダ内に直接燃料が噴射されるエンジンにおいて、エンジンの点火プラグ近傍に混合気の層を形成すると共に、該混合気の周囲にＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスの層を形成して、理論空燃比にて成層燃焼させることによって、燃費の向上と排気浄化効果の向上とを図る技術が記載されている。

或いは、特許文献２には、燃焼室に接続された二つの吸気ポートと二つの排気ポートとを備え、該二つの吸気ポートの各々の内部が隔壁により上下の流路に分割され、二つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートの上下の流路の一方に排気還流通路の還流口が接続されているエンジンが記載されている。ここでは特に、エンジンホット状態での低負荷運転時に、前記一方の吸気ポートの上側流路に還流口を介して還流排気を流入させ、二つの吸気ポートのうち他方の吸気ポートの上側流路に吸気を流入させることによって、ＮＯｘの低減を図る技術が記載されている。

或いは、特許文献３には、燃焼室に二本の吸気バルブ及び二本の排気バルブが配置されると共に、隔壁によって燃焼室が二分割されているエンジンにおいて、一方の分割燃焼室に理論空燃比の混合気を供給すると共に、他方の分割燃焼室にＥＧＲパイプを介してエキゾーストガスを含む混合気を供給することによって、燃費を向上させると共に、窒素酸化物の排出量を抑制する技術が記載されている。

特開２００３−１９３８４１号公報 特開２００３−３１４３３９号公報 特開平５−１４１３０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術を、吸気ポート毎にインジェクタを備えるデュアルインジェクション方式のエンジンに適用することは非常に困難であるという技術的問題点がある。また、特許文献２及び３に夫々記載の技術では、例えば特許文献１に記載されたような、直噴エンジンにおける還流排出ガスの層を形成することが困難であるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、デュアルインジェクション方式のエンジンにおいて、直噴エンジンにおける還流排出ガスの層と同等の還流排出ガスの層を形成することができるエンジン制御装置及び方法を提案することを課題とする。

本発明のエンジン制御装置は、上記課題を解決するために、燃焼室に接続され、相互に独立した第１及び第２吸気ポートと、前記第１吸気ポートに設けられ、前記燃焼室に燃料を供給可能な第１インジェクタと、前記第２吸気ポートに設けられ、前記燃焼室に前記燃料を供給可能な第２インジェクタと、前記第２吸気ポートに接続され、前記第２吸気ポートに導かれる還流排出ガスの流量を変更可能なＥＧＲ弁を有するＥＧＲ通路と、前記第１及び第２吸気ポートに夫々対応して設けられた第１及び第２吸気弁と、前記燃焼室に設けられた点火プラグとを備え、前記第１吸気ポートは、前記第１吸気ポートを介する流体が前記燃焼室において前記点火プラグの近傍に第１層を形成するように構成され、前記第２吸気ポートは、前記第２吸気ポートを介する流体が前記燃焼室において前記第１層の周囲に第２層を形成するように構成されているエンジンを制御するエンジン制御装置であって、ＥＧＲ成層運転領域において、前記燃料を前記燃焼室に供給するように前記第１インジェクタを制御すると共に、前記第２吸気ポートに前記還流排出ガスを導くように前記ＥＧＲ弁を制御しつつ、前記燃料を前記燃焼室に供給しないように前記第２インジェクタを制御する制御手段を備える。

本発明のエンジン制御装置によれば、当該エンジン制御装置は、燃焼室に接続され、相互に独立した第１及び第２吸気ポートと、第１吸気ポートに設けられ、燃焼室に、例えばガソリン等の燃料を供給可能な第１インジェクタと、第２吸気ポートに設けられ、燃焼室に燃料を供給可能な第２インジェクタと、第２吸気ポートに接続され、第２吸気ポートに導かれる還流排出ガスの流量を変更可能なＥＧＲ弁を有するＥＧＲ通路と、第１及び第２吸気ポートに夫々対応して設けられた第１及び第２吸気弁と、燃焼室に設けられた点火プラグとを備えるエンジンを制御する。即ち、当該エンジン制御装置は、二つの吸気ポートのうちの一方にＥＧＲ通路が接続されたデュアルインジェクション方式のエンジンを制御する。

本発明に係るエンジンでは、第１吸気ポートは、該第１吸気ポートを介する流体が燃焼室において点火プラグの近傍に第１層を形成するように構成され、第２吸気ポートは、該第２吸気ポートを介する流体が燃焼室において第１層の周囲に第２層を形成するように構成されている。ここに、「点火プラグの近傍」とは、典型的には、混合気に点火してから、エンジンの排気弁が開くまでに火炎伝播が可能な範囲を意味する。

具体的には例えば、第１吸気ポートは、シリンダボアの延びる方向と交わる方向に延びるように構成されており、第２吸気ポートは、エンジンのシリンダボアの延びる方向に沿う方向に延びるように構成されている。ここで、「シリンダボアの延びる方向と交わる方向」とは、シリンダボアの延びる方向と交わる方向とが互いになす角が直角に近づくような方向を意味する。

尚、「シリンダボアの延びる方向に沿う方向」とは、シリンダボアの延びる方向と平行という意味に限らず、シリンダボアの延びる方向に対して所定角だけずれた方向を含んでよい。即ち、実用上、シリンダボアの延びる方向に沿っているとみなせる限りにおいて、第２吸気ポートは、シリンダボアの延びる方向に対して所定角だけずれた方向に延びていてよい。

また、本発明に係る「流体」は、典型的には、吸気（即ち、空気）、吸気及び燃料が混合された混合気、並びに還流排出ガスを意味する。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えて構成される制御手段は、ＥＧＲ成層運転領域において、燃料を燃焼室に供給するように第１インジェクタを制御すると共に、第２吸気ポートに還流排出ガスを導くようにＥＧＲ弁を制御しつつ、燃料を燃焼室に供給しないように第２インジェクタを制御する。

ここで、「ＥＧＲ成層運転領域」とは、還流排出ガスを用いて成層燃焼を実施する領域を意味する。このような領域は、実験的若しくは経験的に、又はシミュレーションによって、例えば、エンジン回転数、エンジントルク等と燃費との関係を求めて、該求められた関係に基づいて設定すればよい。

本願発明者の研究によれば、デュアルインジェクション方式のエンジンにおいて、燃焼室の上側（即ち、点火プラグ近傍）に混合気の層を形成し、燃焼室の下側（即ち、ピストン上面近傍）に還流排出ガスの層を形成すること、換言すれば、燃焼室において、混合気の層の下側に還流排出ガスの層を形成することは困難であることが判明している。

具体的には例えば、上述の特許文献２に記載の技術では、二つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートから燃焼室に導かれた混合気は、ピストン上面の一部を介して、二つの排気ポートのうち一方の吸気ポートに対応する一方の排気ポートへ向う流れとなり、他方、二つの吸気ポートのうち他方の吸気ポートから燃焼室に導かれた還流排出ガスは、ピストン上面の他の部分を介して、二つの排気ポートのうち他の排気ポートへ向う流れとなってしまう。即ち、燃焼室において、混合気の層の下側に還流排出ガスの層は形成されない。

しかるに本発明では、第１吸気ポートは、該第１吸気ポートを介する流体が燃焼室において点火プラグの近傍に第１層を形成するように構成され、第２吸気ポートは、該第２吸気ポートを介する流体が燃焼室において第１層の周囲に第２層を形成するように構成されている。そして、ＥＧＲ成層運転領域において、制御手段によって、燃料を燃焼室に供給するように第１インジェクタが制御されると共に、第２吸気ポートに還流排出ガスを導くようにＥＧＲ弁が制御されつつ、燃料を燃焼室に供給しないように第２インジェクタが制御される。

このため、例えば第１吸気ポートを、シリンダボアの延びる方向と交わる方向に延びるように構成し、第２吸気ポートを、エンジンのシリンダボアの延びる方向に沿う方向に延びるように構成した場合、第１吸気ポートを介して燃焼室に導かれた混合気は、点火プラグ近傍を介して、シリンダボアの壁面に沿って下降する（即ち、ピストン上面に向かう）タンブル流となる。他方、第２吸気ポートを介して燃焼室に導かれた還流排出ガスは、ピストン上面を介し、シリンダボアの壁面を上昇（即ち、排気ポートに向かう）逆タンブル流となる。

この結果、燃焼室において、混合気のタンブル流と還流排出ガスの逆タンブル流とが衝突し、点火プラグの近傍に第１層としての混合気の層が形成され、第１層の周囲に第２層としての還流排出ガスの層が形成される。即ち、燃焼室において、混合気の層の下側に還流排出ガスの層を形成することができる。

従って、本発明のエンジン制御装置によれば、デュアルインジェクション方式のエンジンにおいて、直噴エンジンにおける還流排出ガスの層と同等の還流排出ガスの層を形成することができる。

この結果、還流排出ガスの層が形成された燃焼室の下部は、燃焼しないため、例えばピストン、シリンダボアの壁面等への冷損が減少し、燃費を改善することができる。加えて、燃料は、第１インジェクタからのみ供給される（即ち、新規空気側にのみ燃料が供給される）ので、未燃炭化水素を低減することができる。更に、還流排出ガスは燃焼には寄与しないため、例えば燃焼速度の低下、失火等を防止することができ、実用上非常に有利である。

本発明のエンジン制御装置の一態様では、前記第２吸気ポートは、前記エンジンのシリンダボアの延びる方向に沿う方向に延びており、前記第１吸気ポートは、前記第２吸気ポートの延びる方向と交わる方向に延びている。

この態様によれば、比較的容易にして、第１吸気ポートを、該第１吸気ポートを介する流体が燃焼室において点火プラグの近傍に第１層を形成するように構成することができると共に、第２吸気ポートを、該第２吸気ポートを介する流体が燃焼室において第１層の周囲に第２層を形成するように構成することができる。

本発明のエンジン制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記ＥＧＲ成層運転領域であるか否かを判定する判定手段を含み、前記ＥＧＲ成層運転領域であると判定されたことを条件に、前記燃料を前記燃焼室に供給するように前記第１インジェクタを制御すると共に、前記第２吸気ポートに前記還流排出ガスを導くように前記ＥＧＲ弁を制御しつつ、前記燃料を前記燃焼室に供給しないように前記第２インジェクタを制御する。

この態様によれば、比較的容易にして、ＥＧＲ成層運転領域であるか否かを判定することができ、実用上非常に有利である。

例えばメモリ、プロセッサ、コンパレータ等を備えて構成されている判定手段は、例えばエンジンの回転数や負荷等を検出して、該検出された回転数や負荷等に基づいて、ＥＧＲ成層運転領域であるか否かを判定する。

制御手段は、ＥＧＲ成層運転領域であると判定された場合、燃料を燃焼室に供給するように第１インジェクタを制御すると共に、第２吸気ポートに還流排出ガスを導くようにＥＧＲ弁を制御しつつ、燃料を燃焼室に供給しないように第２インジェクタを制御する。他方、制御手段は、ＥＧＲ成層運転領域でないと判定された場合、典型的には、還流排出ガスを第２吸気ポートに導かないようにＥＧＲ弁を制御すると共に、燃料を燃焼室に供給するように第１及び第２インジェクタを制御する。

本発明のエンジン制御装置の他の態様では、前記第１及び第２吸気弁各々の開閉タイミングを変更可能なタイミング変更手段を更に備え、前記制御手段は、更に、前記ＥＧＲ成層運転領域において、前記第２吸気弁が前記第１吸気弁よりも早く開き、且つ、前記第２吸気弁が前記第１吸気弁よりも早く閉じるように、前記タイミング変更手段を制御する。

この態様によれば、当該エンジン制御装置は、例えば可変バルブタイミング機構であるタイミング変更手段は、第１及び第２吸気弁各々の開閉タイミングを変更可能である。制御手段は、ＥＧＲ成層運転領域において、第２吸気弁が第１吸気弁よりも早く開き、且つ、第２吸気弁が第１吸気弁よりも早く閉じるように、タイミング変更手段を制御する。

ここで、「第２吸気弁が第１吸気弁よりも早く開き、且つ、第２吸気弁が第１吸気弁よりも早く閉じるように」とは、第２吸気弁の開きタイミングが第１吸気弁の開きタイミングより早く、且つ、第２吸気弁の閉じタイミングが第１吸気弁の閉じタイミングより早いことを意味する。従って、第２吸気弁の開きタイミングが第１吸気弁の開きタイミングより早く、且つ、第２吸気弁の閉じタイミングが第１吸気弁の閉じタイミングより早ければ、第１吸気弁と第２吸気弁との両方が開いている期間が存在してもよい。或いは、第２吸気弁が開け閉めされた後に、第１吸気弁が開け閉めされてもよい。

上述のようにタイミング変更手段が制御されることによって、還流排出ガスが混合気よりも先に燃焼室に導かれる。この結果、比較的容易にして、還流排出ガスの層を混合気の層の下側に形成することができ、実用上非常に有利である。

本発明のエンジン制御方法は、上記課題を解決するために、燃焼室に接続され、相互に独立した第１及び第２吸気ポートと、前記第１吸気ポートに設けられ、前記燃焼室に燃料を供給可能な第１インジェクタと、前記第２吸気ポートに設けられ、前記燃焼室に前記燃料を供給可能な第２インジェクタと、前記第２吸気ポートに接続され、前記第２吸気ポートに導かれる還流排出ガスの流量を変更可能なＥＧＲ弁を有するＥＧＲ通路と、前記第１及び第２吸気ポートに夫々対応して設けられた第１及び第２吸気弁と、前記燃焼室に設けられた点火プラグとを備え、前記第１吸気ポートは、前記第１吸気ポートを介する流体が前記燃焼室において前記点火プラグの近傍に第１層を形成するように構成され、前記第２吸気ポートは、前記第２吸気ポートを介する流体が前記燃焼室において前記第１層の周囲に第２層を形成するように構成されているエンジンを制御するエンジン制御方法であって、ＥＧＲ成層運転領域において、前記燃料を前記燃焼室に供給するように前記第１インジェクタを制御すると共に、前記第２吸気ポートに前記還流排出ガスを導くように前記ＥＧＲ弁を制御しつつ、前記燃料を前記燃焼室に供給しないように前記第２インジェクタを制御する制御工程を備える。

本発明のエンジン制御方法によれば、上述した本発明のエンジン制御装置と同様に、デュアルインジェクション方式のエンジンにおいて、直噴エンジンにおける還流排出ガスの層と同等の還流排出ガスの層を形成することができる。

尚、本発明のエンジン制御方法においても、上述した本発明のエンジン制御装置における各種態様を採ることが可能である。

本発明の作用及びその他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。

以下、本発明のエンジン制御装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
本発明のエンジン制御装置に係る第１実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。ここに、図１は、本実施形態に係るエンジン制御装置の構成を示すブロック図であり、図２は、本実施形態に係るエンジンの側面図である。尚、図１及び図２では、説明の便宜上、本発明に直接関係する部材のみを示し、他の部材については図示を省略している。以降の図についても同様である。

図１及び図２において、エンジン１は、シリンダ１１、吸気弁１２ａ及び１２ｂ、排気弁１３ａ及び１３ｂ、吸気ポート１４ａ及び１４ｂ、ＥＧＲ通路１５、インジェクタ１６ａ及び１６ｂ、点火プラグ１７、並びにピストン１８を備えて構成されている。シリン１１ダ内には、シリンダ１１の壁面及びピストン１８の上面等により燃焼室１９が形成されている。

尚、本実施形態に係る「吸気弁１２ａ」、「吸気弁１２ｂ」、「吸気ポート１４ａ」、「吸気ポート１４ｂ」、「インジェクタ１６ａ」及び「インジェクタ１６ｂ」は、夫々、本発明に係る「第１吸気弁」、「第２吸気弁」、「第１吸気ポート」、「第２吸気ポート」、「第１インジェクタ」及び「第２インジェクタ」の一例である。

吸気ポート１４ｂには、吸気制御弁１４１が設けられている。尚、ここでは図示しないが、吸気ポート１４ａにも吸気制御弁が設けられている。ＥＧＲ通路１５は、一端が吸気ポート１４ｂに接続していると共に、他端が、ここでは図示しない排気ポートに接続されている。ＥＧＲ通路１５には、吸気ポート１４ｂに導かれる還流排気ガスの流量を変更可能なＥＧＲ弁１５１と、還流排出ガスを一時的に貯留可能なＥＧＲサージタンク１５２とが設けられている。

尚、図１では、一つのシリンダのみを示しているが、エンジン１は、複数のシリンダを備えて構成されてよい。

本実施形態に係るエンジン制御装置１００は、ＥＧＲ成層運転領域であるか否かを判定し、ＥＧＲ成層運転領域であると判定されたことを条件に、燃料を燃焼室１９に供給するようにインジェクタ１６ａを制御すると共に、吸気ポート１４ｂに還流排出ガスを導くようにＥＧＲ弁１５１を制御しつつ、燃料を燃焼室１９に供給しないようにインジェクタ１６ｂを制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２０を備えて構成されている。ここで、本実施形態に係る「ＥＣＵ２０」は、本発明に係る「制御手段」及び「判定手段」の一例である。本実施形態では、各種電子制御用のＥＣＵ２０の一部を、エンジン制御装置１００の一部として用いている。

以上のように構成されたエンジン制御装置１００におけるＥＣＵ２０は、該エンジン制御装置１００が搭載される車両の主に走行中に、先ず、例えばアクセル開度やエンジン１の回転数を検出して、該検出されたアクセル開度やエンジン１の回転数に基づいて、ＥＧＲ成層運転領域であるか否かを判定する。

ＥＧＲ成層運転領域であると判定された場合、ＥＣＵ２０は、燃料を燃焼室１９に供給するようにインジェクタ１６ａを制御すると共に、吸気ポート１４ｂに還流排出ガスを導くようにＥＧＲ弁１５１を制御しつつ、燃料を燃焼室１９に供給しないようにインジェクタ１６ｂを制御する。

ここで、図２に示すように、本実施形態では特に、吸気ポート１４ｂが、エンジン１のシリンダボアの延びる方向（即ち、図２における上下方向）に沿う方向に延びるように構成されている。また、吸気ポート１４ａが、吸気ポート１４ｂの延びる方向と交わる方向に延びるように構成されている。

このため、インジェクタ１６ａから噴射された燃料を含む混合気は、図２において破線矢印ａで示すように、点火プラグ１７の近傍を介して、シリンダ１１の壁面に沿って下降するタンブル流となる。他方、吸気ポート１４ｂから燃焼室１９に導かれた還流排出ガスは、図２において破線矢印ｂで示すように、ピストン１８の上面を介してシリンダ１１の壁面を上昇する逆タンブル流となる。この結果、混合気のタンブル流と還流排出ガスの逆タンブル流とが燃焼室内で衝突し、混合気の成層である混合気成層１９１と還流排気ガスの成層であるＥＧＲ成層１９２とが形成される。尚、本実施形態に係る「混合気成層１９１」及び「ＥＧＲ成層１９２」は、夫々、本発明に係る「第１層」及び「第２層」の一例である。

他方、ＥＧＲ成層運転領域でないと判定された場合、ＥＣＵ２０は、還流排出ガスを吸気ポート１４ｂに導かないようにＥＧＲ弁１５１を制御すると共に、燃料を燃焼室１９に供給するようにインジェクタ１６ａ及び１６ｂを制御する。

＜第１変形例＞
次に、本実施形態に係るエンジン制御装置の第１変形例を、図３及び図４を参照して説明する。ここに、図３は、図１と同趣旨の、本実施形態の第１変形例に係るエンジン制御装置の構成を示すブロック図であり、図４は、図２と同趣旨の、本実施形態の第１変形例に係るエンジンの側面図である。

本変形例に係るエンジン２では、吸気ポート１４ａが、該吸気ポート１４ａを介する流体が燃焼室１９において点火プラグ１７の近傍に層を形成するように構成され、吸気ポート１４ｂが、該吸気ポート１４ｂを介する流体が燃焼室１９において、点火プラグ１７の近傍に形成された層の周囲に層を形成するように構成されている。

このため、ＥＧＲ成層運転領域であると判定された場合に、ＥＣＵ２０によって、燃料を燃焼室１９に供給するようにインジェクタ１６ａが制御されると共に、吸気ポート１４ｂに還流排出ガスを導くようにＥＧＲ弁１５１が制御されつつ、燃料を燃焼室１９に供給しないようにインジェクタ１６ｂが制御されると、図４において破線矢印ａで示すように混合気が流れ、点火プラグ１７の近傍に混合気成層１９１が形成される。他方、図４において破線矢印ｂで示すように還流排出ガスが流れ、形成された混合気成層１９１の周囲にＥＧＲ成層１９２が形成される。

＜第２変形例＞
次に、本実施形態に係るエンジン制御装置の第２変形例を、図５及び図６を参照して説明する。ここに、図５は、図１と同趣旨の、本実施形態の第２変形例に係るエンジン制御装置の構成を示すブロック図であり、図６は、図２と同趣旨の、本実施形態の第２変形例に係るエンジンの側面図である。

本変形例に係るエンジン３では、吸気ポート１４ｂが、該吸気ポート１４ｂを介する流体が燃焼室１９においてスワール流となるように、エンジン３を点火プラグ１７の側から平面的に見た場合に、所定の曲率を有している。

このため、ＥＧＲ成層運転領域であると判定された場合に、ＥＣＵ２０によって、燃料を燃焼室１９に供給するようにインジェクタ１６ａが制御されると共に、吸気ポート１４ｂに還流排出ガスを導くようにＥＧＲ弁１５１が制御されつつ、燃料を燃焼室１９に供給しないようにインジェクタ１６ｂが制御されると、図５及び図６において破線矢印ａで示すように混合気が流れ、点火プラグ１７の近傍に混合気成層１９１が形成される。他方、吸気ポート１４ｂを介して燃焼室１９に導かれた還流排出ガスは、図５及び図６において破線矢印ｂで示すように、シリンダ１１の壁面に沿って螺旋状にピストン１８の上面に向かうスワール流となる。

この結果、点火プラグ１７の近傍に混合気成層１９１が形成され、該形成された混合気成層１９１の周囲にＥＧＲ成層１９２が形成される。

＜第２実施形態＞
本発明のエンジン制御装置に係る第２実施形態を、図７乃至図１１を参照して説明する。第２実施形態では、可変バルブタイミング機構を備えることに起因して、ＥＣＵが実施する制御が異なる以外は、第１実施形態の構成と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図７乃至図１１を参照して説明する。

図７において、本実施形態に係るエンジン制御装置２００は、エンジン４の冷却水４０の温度を検出する温度センサ２１と、吸気弁１２ａ及び１２ｂ、並びに排気弁１３ａ及び１３ｂの開閉タイミングを変更可能な、本発明に係る「タイミング変更手段」の一例としての可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）３０とを更に備えて構成されている。ここに、図７は、本実施形態に係るエンジン制御装置の構成を示すブロック図である。

エンジン制御装置２００におけるＥＣＵ２０は、ＥＧＲ成層運転領域と判定された場合に、吸気弁１２ｂが吸気弁１２ａよりも早く開き、且つ、吸気弁１２ｂが吸気弁１２ａよりも早く閉じるように、可変バルブタイミング機構３０を制御する。

具体的には例えば、ＥＣＵ２０は、図８のように、吸気弁１２ａ及び１２ｂ、並びに排気弁１３ａ及び１３ｂを制御する。ここに、図８は、本実施形態に係るエンジンのクランク角と吸気弁及び排気弁の開閉タイミングの概念を示す概念図である。尚、図８では、上死点（ＴＤＣ）のクランク角を０度としている。

次に、以上のように構成されたエンジン制御装置２００におけるＥＣＵ２０が、該エンジン制御装置２００が搭載される車両の主に走行中に実施するエンジン制御処理について、図９のフローチャートを参照して説明する。このエンジン制御処理は主に車両の走行中に、例えば定期的に又は不定期的に、或いは連続してコンマ数秒〜数秒毎に周期的に実行される。

図９において、先ず、ＥＣＵ２０は、温度センサ２１を介してエンジン４の冷却水４０の温度を取得する（ステップＳ１０１）。続いて、ＥＣＵ２０は、取得された温度が摂氏７０度より高いか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

取得された温度が摂氏７０度より高いと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、例えばアクセルペダル２２の踏み込み量等を検出して、アクセル開度を取得する（ステップＳ１０３）。続いて、ＥＣＵ２０は、取得されたアクセル開度が３０％より小さいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

取得されたアクセル開度が３０％より小さいと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、エンジン４の回転数及び負荷を検出する（ステップＳ１０５）。続いて、ＥＣＵ２０は、検出されたエンジン４の回転数及び負荷に基づいて、ＥＧＲ成層運転領域であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

具体的には、ＥＣＵ２０は、検出されたエンジン４の回転数及び負荷、並びにＥＣＵ２０に予め格納されている、図１０に示すようなＥＧＲ成層運転領域を定めるマップに基づいて、ＥＧＲ成層運転領域であるか否かを判定する。より具体的には、ＥＣＵ２０は、検出されたエンジン４の回転数及び負荷により示される状態が、ＥＧＲ成層運転領域内（図１０における角丸四角の範囲内）にあるか否かを判定して、ＥＧＲ成層運転領域であるか否かを判定する。

ここに、図１０は、本実施形態に係るＥＧＲ成層運転領域を定めるマップの一例である。尚、図１０における実線Ｔは、エンジン４の全負荷トルクを示している。また、図１０における角丸四角は、等ＥＧＲ率線を示している。即ち、例えばＥＧＲ率０％の等ＥＧＲ率線（図１０における最も外側の角丸四角）とＥＧＲ率１０％の等ＥＧＲ率線（図１０における外から２番目の角丸四角）との間は、ＥＧＲ率０％の等ＥＧＲ率線からＥＧＲ率１０％の等ＥＧＲ率線に向かって、連続的にＥＧＲ率が増加することとなる。

ＥＧＲ成層運転領域であると判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、図１０に示したマップから、検出されたエンジン４の回転数及び負荷に基づいてＥＧＲ率を特定する（ステップＳ１０７）。ＥＣＵ２０は、更に、検出されたエンジン４の回転数及び負荷、並びにＥＣＵ２０に予め格納されている、図１１に示すような燃料噴射時期を定めるマップに基づいて、インジェクタ１６ａから燃料を噴射する時期を特定する。

ここに、図１１は、本実施形態に係る燃料噴射時期を定めるマップの一例である。尚、図１１における実線Ｔは、エンジン４の全負荷トルクを示している。また、図１１における点線の角丸四角は、図１０に示したＥＧＲ率０％の等ＥＧＲ率線に対応している。また、図１１において、「Ｂ２７０」、「Ｂ３００」及び「Ｂ３３０」は、夫々、「上死点前（Ｂｅｆｏｒｅ Ｔｏｐ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ：ＢＴＤＣ）２７０度」、「上死点前３００度」及び「上死点前３３０度」を示している。

ＥＣＵ２０は、該ステップＳ１０７の処理と並行して、吸気ポート１４ｂに新規空気が導かれないように、吸気ポート１４ｂに設けられた吸気制御弁１４１を制御する（ステップＳ１０８）。即ち、吸気ポート１４ｂからは還流排出ガスのみが、燃焼室１９に供給される。

続いて、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０７の処理と相前後して、特定された燃料噴射時期に燃料を噴射するようにインジェクタ１６ａを制御すると共に、還流排出ガスを吸気ポート１４ｂに導いて、特定されたＥＧＲ率となるようにＥＧＲ弁１５１を制御しつつ、燃料を噴射しないようにインジェクタ１６ｂを制御する（ステップＳ１０９）。ここで、インジェクタ１６ａが燃料を噴射する燃料噴射時間ＴＡＵは、インジェクタ１６ａ及び１６ｂの各々から燃料を噴射する場合の燃料噴射時間の２倍の長さである。

ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０９の処理と並行して、例えば図８に示すようなタイミングで吸気弁１２ａ及び１２ｂが開閉するように可変バルブタイミング機構３０を制御する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１０７乃至ステップＳ１１０の処理により、還流排出ガスが混合気よりも先に燃焼室１９に導かれる。この結果、比較的容易にして、ＥＧＲ成層１９２を混合気成層１９１の下側に形成することができる。

他方、ステップＳ１０２の処理において、取得されたエンジン４の冷却水４０の水温が摂氏７０度より低いと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ステップＳ１０４の処理において取得されたアクセル開度が３０％より大きいと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、又はステップＳ１０６の処理において、ＥＧＲ成層運転領域でないと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０は、還流排出ガスを吸気ポート１４ｂに導かないようにＥＧＲ弁１５１を制御する（ステップＳ１１１）。

続いて、ＥＣＵ２０は、新規空気を吸気ポート１４ａ及び１４ｂに導くように吸気制御弁１４１を制御する（ステップＳ１１２）。続いて、ＥＣＵ２０は、燃料を噴射するようにインジェクタ１６ａ及び１６ｂを制御する（ステップＳ１１３）。そして、ＥＣＵ２０は、上死点前４００度に達した時点で燃料を噴射しないようにインジェクタ１６ａ及び１６ｂを制御する（ステップＳ１１４）。

尚、ステップＳ１１１乃至ステップＳ１１４の処理と並行して、ＥＣＵ２０は、吸気弁１２ａ及び１２ｂの開閉タイミングが同じになるように、可変バルブタイミング機構３０を制御する。

尚、図９に示したステップＳ１０２において、取得されたエンジン４の冷却水４０の水温が摂氏７０度と「等しい」場合にはどちらかに含めて扱えばよい。同様に、ステップＳ１０４において、取得されたアクセル開度が３０％と「等しい」場合にもどちらかに含めて扱えばよい。

尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うエンジン制御装置及び方法もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

第１実施形態に係るエンジン制御装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係るエンジンの側面図である。 第１実施形態の第１変形例に係るエンジン制御装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の第１変形例に係るエンジンの側面図である。 第１実施形態の第２変形例に係るエンジン制御装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の第２変形例に係るエンジンの側面図である。 第２実施形態に係るエンジン制御装置の構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係るエンジンのクランク角と吸気弁及び排気弁の開閉タイミングの概念を示す概念図である。 第２実施形態に係るＥＣＵが実行するエンジン制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るＥＧＲ成層運転領域を定めるマップの一例である。 第２実施形態に係る燃料噴射時期を定めるマップの一例である。

符号の説明

１、２、３、４…エンジン、１１…シリンダ、１２ａ、１２ｂ…吸気バルブ、１３ａ、１３ｂ…排気バルブ、１４ａ、１４ｂ…吸気ポート、１５…ＥＧＲ通路、１６ａ、１６ｂ…インジェクタ、１７…点火プラグ、１８…ピストン、１９…燃焼室、２０…ＥＣＵ、１００、２００…エンジン制御装置、１４１…吸気制御弁、１５１…ＥＧＲ弁、１５２…ＥＧＲサージタンク、１９１…混合気成層、１９２…ＥＧＲ成層

Claims (5)

1. 燃焼室に接続され、相互に独立した第１及び第２吸気ポートと、前記第１吸気ポートに設けられ、前記燃焼室に燃料を供給可能な第１インジェクタと、前記第２吸気ポートに設けられ、前記燃焼室に前記燃料を供給可能な第２インジェクタと、前記第２吸気ポートに接続され、前記第２吸気ポートに導かれる還流排出ガスの流量を変更可能なＥＧＲ弁を有するＥＧＲ通路と、前記第１及び第２吸気ポートに夫々対応して設けられた第１及び第２吸気弁と、前記燃焼室に設けられた点火プラグとを備え、前記第１吸気ポートは、前記第１吸気ポートを介する流体が前記燃焼室において前記点火プラグの近傍に第１層を形成するように構成され、前記第２吸気ポートは、前記第２吸気ポートを介する流体が前記燃焼室において前記第１層の周囲に第２層を形成するように構成されているエンジンを制御するエンジン制御装置であって、
   ＥＧＲ成層運転領域において、前記燃料を前記燃焼室に供給するように前記第１インジェクタを制御すると共に、前記第２吸気ポートに前記還流排出ガスを導くように前記ＥＧＲ弁を制御しつつ、前記燃料を前記燃焼室に供給しないように前記第２インジェクタを制御する制御手段を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記第２吸気ポートは、前記エンジンのシリンダボアの延びる方向に沿う方向に延びており、
   前記第１吸気ポートは、前記第２吸気ポートの延びる方向と交わる方向に延びている
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記制御手段は、
   前記ＥＧＲ成層運転領域であるか否かを判定する判定手段を含み、
   前記ＥＧＲ成層運転領域であると判定されたことを条件に、前記燃料を前記燃焼室に供給するように前記第１インジェクタを制御すると共に、前記第２吸気ポートに前記還流排出ガスを導くように前記ＥＧＲ弁を制御しつつ、前記燃料を前記燃焼室に供給しないように前記第２インジェクタを制御する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記第１及び第２吸気弁各々の開閉タイミングを変更可能なタイミング変更手段を更に備え、
   前記制御手段は、更に、前記ＥＧＲ成層運転領域において、前記第２吸気弁が前記第１吸気弁よりも早く開き、且つ、前記第２吸気弁が前記第１吸気弁よりも早く閉じるように、前記タイミング変更手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
5. 燃焼室に接続され、相互に独立した第１及び第２吸気ポートと、前記第１吸気ポートに設けられ、前記燃焼室に燃料を供給可能な第１インジェクタと、前記第２吸気ポートに設けられ、前記燃焼室に前記燃料を供給可能な第２インジェクタと、前記第２吸気ポートに接続され、前記第２吸気ポートに導かれる還流排出ガスの流量を変更可能なＥＧＲ弁を有するＥＧＲ通路と、前記第１及び第２吸気ポートに夫々対応して設けられた第１及び第２吸気弁と、前記燃焼室に設けられた点火プラグとを備え、前記第１吸気ポートは、前記第１吸気ポートを介する流体が前記燃焼室において前記点火プラグの近傍に第１層を形成するように構成され、前記第２吸気ポートは、前記第２吸気ポートを介する流体が前記燃焼室において前記第１層の周囲に第２層を形成するように構成されているエンジンを制御するエンジン制御方法であって、
   ＥＧＲ成層運転領域において、前記燃料を前記燃焼室に供給するように前記第１インジェクタを制御すると共に、前記第２吸気ポートに前記還流排出ガスを導くように前記ＥＧＲ弁を制御しつつ、前記燃料を前記燃焼室に供給しないように前記第２インジェクタを制御する制御工程を備えることを特徴とするエンジン制御方法。

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