JP2018096220A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高負荷ＨＣＣＩ運転を行なうために燃料量を増やしても筒内の混合気が同時に着火することなく、急峻な燃焼を防ぐことができる内燃機関の制御装置を提供すること。
【解決手段】吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂと、排気弁２１ａ、排気弁２１ｂと、を有するエンジン２と、エンジン回転数及びエンジン要求負荷をパラメータとして求めた運転領域が高負荷ＨＣＣＩ運転領域内であった場合、排気行程中に吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂの片方を開かせ、次の吸気行程中に両方の吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂを開かせるＥＣＵ３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

従来、ガソリンエンジン等の内燃機関の燃焼形態としては、点火プラグからの火花放電により強制的に混合気を着火させるＳＩ（Spark Ignition）燃焼が広く一般的であった。近年、気筒内に高温の既燃ガスを導入して混合気を自着火させる予混合圧縮自着火燃焼を燃焼形態として利用するガソリンエンジンの開発が進められている。ここで、予混合圧縮自着火燃焼は、ＨＣＣＩ（Homogeneous Charge Compression Ignition）燃焼と称される。

特許文献１には、吸気バルブ開弁期間の直前から吸気バルブ開弁期間中に亘り排気バルブを開弁させることで、燃焼室内に大きな気流を生成し、混合気のミキシングを改善し、安定的に混合気を自着火させることが開示されている。

特開２００５−２０１１２７号公報

しかしながら、このような圧縮自着火内燃機関にあっては、混合気のミキシングが促進された結果、負荷が高まり燃料量が増えると、筒内全体の混合気が同時に着火し、急峻な燃焼による燃焼騒音が発生するという課題があった。また、急峻な燃焼が起こると、内燃機関に過剰な負荷がかかるという課題があった。

そこで、本発明は、高負荷ＨＣＣＩ運転を行なうために燃料量を増やしても急峻な燃焼を防ぐことができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため本発明は、一気筒当たり複数の吸気弁と、排気弁とを備え、燃焼室内の混合気を圧縮自着火により燃焼させる内燃機関の制御装置であって、排気行程中に前記複数の吸気弁のうち、一部の前記吸気弁を開弁させ、次の吸気行程において、前記複数の吸気弁の全てを開弁させる制御部を備えるものである。

このように本発明によれば、高負荷ＨＣＣＩ運転を行なうために燃料量を増やしても急峻な燃焼を防ぐことができる。

図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置の要部の構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置の内燃機関を気筒の上部から見た図である。 図３は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置の運転領域を示す図である。 図４は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置の要求燃焼期間を求めるマップの例を示す図である。 図５は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置の要求燃焼割合５０％位置を求めるマップの例を示す図である。 図６は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置の要求高温筒内温度及び要求低温筒内温度を求めるマップの例を示す図である。 図７は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置の吸気行程中の吸気弁閉時期を求めるマップの例を示す図である。 図８は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置の排気行程中の吸気弁閉時期を求めるマップの例を示す図である。 図９は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置の排気行程中の吸気片弁の開期間の例を示す図である。 図１０は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の吸気片弁開弁制御処理の手順を示すフローチャートである。

本発明の一実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、一気筒当たり複数の吸気弁と、排気弁とを備え、燃焼室内の混合気を圧縮自着火により燃焼させる内燃機関の制御装置であって、排気行程中に複数の吸気弁のうち、一部の吸気弁を開弁させ、次の吸気行程において、複数の吸気弁の全てを開弁させる制御部を備えるよう構成されている。

これにより、高負荷ＨＣＣＩ運転を行なうために燃料量を増やしても急峻な燃焼を防ぐことができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置について詳細に説明する。

図１において、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両１は、内燃機関型のエンジン２と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを含んで構成される。

エンジン２は、シリンダブロック４と、シリンダブロック４の上部に締結されたシリンダヘッド５とを含んで構成されている。シリンダブロック４には、気筒４ａが形成され、この気筒の内部（以下、「筒内」という）には、上下に往復動可能なピストン６が収納されている。

また、気筒４ａの上部には、燃焼室７が設けられている。燃焼室７は、ピストン６の頂面とシリンダヘッド５の下面とによって画成されている。エンジン２は、筒内でピストン６が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行なう、いわゆる４サイクルのガソリンエンジンである。

ピストン６は、コネクティングロッド８を介して図示しないクランク軸と連結している。コネクティングロッド８は、ピストン６の往復運動をクランク軸の回転運動に変換する。

シリンダヘッド５には、点火プラグ５０が設けられている。点火プラグ５０は、燃焼室７内に電極を突出させた状態でシリンダヘッド５に配設され、ＥＣＵ３によってその点火時期が調整される。

シリンダヘッド５には、図２に示すように、２つの吸気ポート５１ａ、吸気ポート５１ｂ（図１では、符号「５１」で示す）と、２つの排気ポート５２ａ、排気ポート５２ｂ（図１では、符号「５２」で示す）が設けられている。図２は、エンジン２の気筒４ａを上から見た図である。

吸気ポート５１ａ、吸気ポート５１ｂは、合流して吸気マニホールド１３（図１参照）に接続されている。吸気ポート５１ａ、吸気ポート５１ｂは、燃焼室７（図１参照）と後述する吸気通路１６ａ（図１参照）とを連通するようになっている。

吸気ポート５１ａ、吸気ポート５１ｂには、それぞれ吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂ（図１では、符号「１１」で示す）が設けられている。吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂは、開閉されることで、吸気通路１６ａと燃焼室７とを連通または遮断するようになっている。吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂの開閉は、それぞれ吸気側可変動弁機構１２ａ、吸気側可変動弁機構１２ｂ（図１では、符号「１２」で示す）によって行なわれるようになっている。

吸気側可変動弁機構１２ａ、吸気側可変動弁機構１２ｂとしては、例えば電磁石とスプリング等から構成された電磁アクチュエータにより吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂの開閉を行なう電磁式の可変動弁機構を用いることができる。具体的には、吸気側可変動弁機構１２ａ、吸気側可変動弁機構１２ｂは、電磁石の励磁によって吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂに固定された可動部を吸引することで、スプリングによって常時閉弁方向に付勢されている吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂを開弁方向に移動させるようになっている。

また、吸気側可変動弁機構１２ａ、吸気側可変動弁機構１２ｂは、後述するＥＣＵ３と電気的に接続されており、電磁石の励磁、非励磁がＥＣＵ３によって制御されるようになっている。したがって、ＥＣＵ３は、吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂそれぞれの開閉時期を任意に変更でき、これにより吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂそれぞれの開弁期間を独立して容易に調整することができる。

なお、吸気側可変動弁機構１２ａ、吸気側可変動弁機構１２ｂとしては、吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂをそれぞれ独立して制御可能であれば、電磁アクチュエータに替えて油圧アクチュエータを用いた油圧式の可変動弁機構を用いてもよい。また、吸気側可変動弁機構１２ａ、吸気側可変動弁機構１２ｂとして、主カムおよび副カム等のカム部材を用いて吸気弁１１の開閉時期を変更可能な機械式の可変動弁機構を用いても構わない。

さらに、この吸気側可変動弁機構１２ａ、吸気側可変動弁機構１２ｂは、例えば電磁石に対する励磁電流がＥＣＵ３によって調整されることにより、開閉時期とともにリフト量を連続的に変化させることが可能な構成であってもよい。

吸気ポート５１ａ、吸気ポート５１ｂの吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂの近傍には、それぞれインジェクタ１０ａ、インジェクタ１０ｂ（図１では、符号「１０」で示す）が設けられている。インジェクタ１０ａ、インジェクタ１０ｂは、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって供給された燃料をそれぞれ吸気ポート５１ａ、吸気ポート５１ｂ内に噴射する。

吸気ポート５１ａ、吸気ポート５１ｂの合流部と吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂの間には、吸気ポート５１ａ、吸気ポート５１ｂそれぞれの吸気の温度を検出する吸気温度センサ４３ａ、吸気温度センサ４３ｂ（図１では、符号「４３」で示す）が設けられている。

シリンダヘッド５には、筒内圧センサ４９が設けられている。筒内圧センサ４９は、気筒４ａの内部の圧力である筒内圧力を検出する。

図１において、吸気ポート５１内に噴射された燃料は、吸入空気、すなわち新気と混合されて混合気となって燃焼室７に導入される。燃焼室７に導入された混合気は、点火プラグ５０による火花放電、あるいは燃焼室内での圧縮による自着火によって燃焼および爆発する。この混合気の燃焼および爆発によってピストン６が気筒４ａ内を往復運動し、クランクシャフトが回転する。

吸気マニホールド１３の吸気が流れる吸気方向の上流側には、サージタンク１４が設けられている。サージタンク１４には、吸気圧を検出する吸気圧センサ１５が設けられている。

サージタンク１４の吸気方向の上流側には、吸気管１６が接続されている。この吸気管１６の内部には、吸気ポート５１ａ、吸気ポート５１ｂと連通する吸気通路１６ａが形成されている。吸気通路１６ａには、吸気方向の上流から順に、空気を圧縮するコンプレッサ１７、圧縮された空気を冷却するインタークーラ１８、および空気の流量を調整するスロットルバルブ１９が設けられている。

スロットルバルブ１９は、ＥＣＵ３からの指令信号に応じてスロットル開度が制御されることで、エンジン２の吸入空気量を調整するようになっている。スロットルバルブ１９には、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ４１が設けられている。

スロットルバルブ１９の吸気方向の上流側には、後述する過給器９による過給圧を検出する過給圧センサ４２が設けられている。

一方、図２において、排気ポート５２ａ、排気ポート５２ｂには、それぞれ排気弁２１ａ、排気弁２１ｂ（図１では、符号「２１」で示す）が設けられている。排気弁２１ａ、排気弁２１ｂは、開閉されることで、後述する排気通路２３ａ（図１参照）と燃焼室７（図１参照）とを連通または遮断するようになっている。排気弁２１ａ、排気弁２１ｂの開閉は、排気側可変動弁機構２２ａ、排気側可変動弁機構２２ｂ（図１では、符号「２２」で示す）によって行なわれるようになっている。

排気側可変動弁機構２２ａ、排気側可変動弁機構２２ｂは、上述した吸気側可変動弁機構１２ａ、吸気側可変動弁機構１２ｂと同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。排気側可変動弁機構２２ａ、排気側可変動弁機構２２ｂは、電磁石の励磁、非励磁がＥＣＵ３によって制御されることで、排気弁２１ａ、排気弁２１ｂの開閉時期が任意に変更される。したがって、ＥＣＵ３は、排気弁２１ａ、排気弁２１ｂの開弁期間を容易に調整することができる。

図１において、シリンダヘッド５の排気ポート５２側には、排気管２３が接続されている。この排気管２３の内部には、排気ポート５２と連通する排気通路２３ａが形成されている。排気通路２３ａには、排気流によって駆動される排気タービン２４、排気を浄化する図示しない触媒、および消音のための図示しないマフラーが設けられている。

排気タービン２４は、コンプレッサ１７に連結されている。排気流によって駆動された排気タービン２４の動力は、コンプレッサ１７が空気を圧縮するための動力として利用される。これらコンプレッサ１７および排気タービン２４は、過給器９を構成する。

排気タービン２４を挟んで排気管２３の排気が流れる排気方向の上流側と下流側との間には、バイパス通路２５が設けられている。このバイパス通路２５には、排気タービン２４への排気流を調整可能なウェストゲートバルブ２６が設けられている。ウェストゲートバルブ２６は、排気タービン２４への排気流を調整することによって、過給器９の過給によって得られる吸気の圧力である過給圧を制御することができる。ウェストゲートバルブ２６は、例えば電磁バルブなどによって構成され、ＥＣＵ３によって開閉制御される。なお、過給圧の制御は、過給圧を変更可能な可変ノズルターボを用いて行なってもよい。

ＥＣＵ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

このコンピュータユニットのＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ３として機能する。

ＥＣＵ３の入力ポートには、上述した、吸気圧センサ１５、スロットル開度センサ４１、過給圧センサ４２、吸気温度センサ４３ａ、吸気温度センサ４３ｂ、筒内圧センサ４９に加え、エアフロメータ４４、クランク角度センサ４５、排気圧センサ４６、排気温センサ４７、アクセル開度センサ４８等の各種センサ類が接続されている。

エアフロメータ４４は、吸入空気量を検出する。クランク角度センサ４５は、エンジン２の回転に伴い所定クランク角度毎に矩形状のクランク角信号を出力する。ＥＣＵ３は、このクランク角信号に基づいてエンジン２の機関回転数であるエンジン回転数を算出する。

排気圧センサ４６は、排気の圧力を検出する。排気温センサ４７は、排気の温度を検出する。アクセル開度センサ４８は、運転者による図示しないアクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出する。

一方、ＥＣＵ３の出力ポートには、上述のインジェクタ１０ａと、インジェクタ１０ｂと、吸気側可変動弁機構１２ａと、吸気側可変動弁機構１２ｂと、スロットルバルブ１９と、排気側可変動弁機構２２ａと、排気側可変動弁機構２２ｂと、ウェストゲートバルブ２６と、点火プラグ５０とを含む各種制御対象類が接続されている。

ＥＣＵ３は、エンジン２の運転状態に応じてＳＩ燃焼とＨＣＣＩ燃焼とを切り替えるようになっている。具体的には、ＥＣＵ３は、エンジン回転数及びエンジン要求負荷をパラメータとする図３に示すような運転領域マップを参照することにより、エンジン２の運転領域がＳＩ運転領域およびＨＣＣＩ運転領域のいずれにあるかを判断し、この判断に基づきＳＩ燃焼を行なうかＨＣＣＩ燃焼を行なうかを選択するようになっている。

ＥＣＵ３は、アクセル開度センサ４８から入力されたアクセル開度などに基づきエンジン要求負荷を算出するようになっている。

ＥＣＵ３は、エンジン回転数及びエンジン要求負荷をパラメータとして求めた運転領域が高負荷ＨＣＣＩ運転領域内であった場合、排気行程中に吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂの片方を開く吸気片弁開弁制御を行なう。高負荷ＨＣＣＩ運転領域とは、ＨＣＣＩ運転領域のうち、エンジン要求負荷の高い領域であり、例えば、ＨＣＣＩ運転領域のエンジン要求負荷がＨＣＣＩ運転領域全体のエンジン要求負荷の７０％以上の領域である。

なお、排気行程中に吸気弁を開く方の吸気ポート５１を高温側吸気ポート、もう一方の吸気ポート５１を低温側吸気ポートとする。

ＥＣＵ３は、運転領域が高負荷ＨＣＣＩ運転領域である場合、エンジン要求負荷に応じた要求燃焼期間と要求燃焼割合５０％位置を算出する。要求燃焼期間とは、エンジン要求負荷に応じて必要なエンジン２の燃焼期間である。要求燃焼割合５０％位置とは、燃焼期間の真ん中が位置するクランク角度である。

ＥＣＵ３は、例えば、要求燃焼期間を図４に示すような、エンジン要求負荷から要求燃焼期間が決まるマップにより求める。

ＥＣＵ３は、例えば、要求燃焼割合５０％位置を図５に示すような、エンジン要求負荷から要求燃焼割合５０％位置が決まるマップにより求める。

ＥＣＵ３は、要求燃焼期間と要求燃焼割合５０％位置から、以下の式（１）、式（２）により要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期を算出する。
要求燃焼開始時期＝要求燃焼割合５０％位置−要求燃焼期間／２ ...（１）
要求燃焼終了時期＝要求燃焼割合５０％位置＋要求燃焼期間／２ ...（２）

ＥＣＵ３は、要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期が所定の範囲内に入っていなければ、過早着火または失火によりＨＣＣＩ運転を行なうことが不可能であると判定し、ＳＩ運転に移行する。所定の範囲は、過早着火または失火が発生しない要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期の範囲である。

ＥＣＵ３は、要求燃焼開始時期から要求高温筒内温度を算出する。要求高温筒内温度は、要求燃焼開始時に燃焼を開始させるために必要な筒内の混合気の高温部分の温度である。要求高温筒内温度は、主に高温側吸気ポートに保持される既燃ガスの量により変化する。

ＥＣＵ３は、要求燃焼終了時期から要求低温筒内温度を算出する。要求低温筒内温度は、要求燃焼終了時期まで燃焼を発生させるために必要な筒内の混合気の低温部分の温度である。要求低温筒内温度は、主に低温側吸気ポートから吸入される新気を主成分としたガスの量により変化する。

ＥＣＵ３は、例えば、図６に示すような、着火時期から筒内温度が決まるマップにより要求燃焼開始時期から要求高温筒内温度を、要求燃焼終了時期から要求低温筒内温度を求める。

ＥＣＵ３は、要求低温筒内温度から吸気行程中の吸気弁閉時期を決定する。ＥＣＵ３は、例えば、図７に示すような、要求低温筒内温度から吸気行程中の吸気弁閉時期が決まるマップにより吸気行程中の吸気弁閉時期を求める。要求低温筒内温度が低いほど、有効圧縮比を低下させる必要が有るため、吸気行程中の吸気弁閉時期を遅角させる。

ＥＣＵ３は、高温側吸気ポートの吸気温度センサ４３の測定値に対して要求高温筒内温度が高い場合、排気行程中の片方の吸気弁を開く期間である吸気片弁開期間を増やして、より多くの高温の残留ガスを吸気ポート５１に吹き戻させる。ＥＣＵ３は、例えば、高温側吸気ポートの吸気弁１１の排気行程中の閉時期を調整して吸気片弁開期間を調整する。ＥＣＵ３は、例えば、図８に示すような、要求高温筒内温度から排気行程中の吸気弁閉時期が決まるマップにより高温側吸気ポートの吸気弁１１の排気行程中の閉時期を求める。

ここで、排気行程中の吸気片弁開期間は、排気損失を最小限にし、かつ、できるだけ多くの残留ガスを吸気ポート５１に吹き戻させるため、図９に示すように、最大でも排気弁開時期から筒内圧と吸気圧が同等となるまでの時期とする。すなわち、排気行程中の吸気片弁開時期は、排気弁開時期以降とする。また、排気行程中の吸気片弁閉時期は、筒内圧が吸気圧と同等となる時期以前とする。

このように、排気行程中に吸気弁１１を片開きすることで、高温の既燃ガスを片側の吸気ポート５１に保持しておく。次の吸気行程で両方の吸気弁１１ａ、吸気弁１１ｂを開くことで、高温の既燃ガスを再吸入した吸気ポート５１からは新気と既燃ガスが混合した高温のガスが吸気される。また、既燃ガスを再吸入しなかった吸気ポート５１からは、新気を主成分とした低温のガスが吸気される。

両方の吸気ポート５１ａ、吸気ポート５１ｂから導入されたガスは、それぞれタンブルを形成し、燃焼直前まで混ざり合うことなく、吸気時の温度分布が維持される。このため、高負荷ＨＣＣＩ運転を行なうために燃料量を増やしても、筒内混合気が同時に着火することなく、急峻な燃焼を防ぐことができる。

一方で、混合気温度の成層化による失火や過早着火を防ぐために、要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期が所定の範囲内に入っていなければ、ＳＩ運転に移行している。

以上のように構成された本実施例に係る内燃機関の制御装置による吸気片弁開弁制御処理について、図１０を参照して説明する。なお、以下に説明する吸気片弁開弁制御処理は、ＥＣＵ３の処理が開始されると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。

ステップＳ１において、ＥＣＵ３は、アクセル開度センサ４８の検出するアクセル開度からエンジン要求負荷を算出し、クランク角度センサ４５の出力するクランク角信号に基づいてエンジン回転数を算出する。ＥＣＵ３は、エンジン要求負荷とエンジン回転数に基づいてエンジン２の運転領域が高負荷ＨＣＣＩ運転領域内であるか否かを判定する。エンジン２の運転領域が高負荷ＨＣＣＩ運転領域内ではないと判定した場合、ＥＣＵ３は、処理を終了する。

エンジン２の運転領域が高負荷ＨＣＣＩ運転領域内であると判定した場合、ステップＳ２において、ＥＣＵ３は、エンジン要求負荷から図４のマップにより要求燃焼期間を算出する。また、ＥＣＵ３は、エンジン要求負荷から図５のマップにより要求燃焼割合５０％位置を算出する。

ステップＳ３において、ＥＣＵ３は、要求燃焼期間と要求燃焼割合５０％位置から上述の式（１）、式（２）により要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期を算出する。

ステップＳ４において、ＥＣＵ３は、要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期から図６のマップにより要求低温筒内温度と要求高温筒内温度を求める。

ステップＳ５において、ＥＣＵ３は、要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期が所定の範囲内に入っているか否かを判定する。要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期が所定の範囲内に入っていないと判定した場合、ＥＣＵ３は、処理を終了する。この場合、エンジン２は、過早着火または失火によりＨＣＣＩ運転を行なうことが不可能な状態である。

要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期が所定の範囲内に入っていると判定した場合、ステップＳ６において、ＥＣＵ３は、要求低温筒内温度と要求高温筒内温度を目標値として、吸気行程中の吸気弁閉時期と排気行程中の吸気片弁の開期間を算出する。ＥＣＵ３は、要求低温筒内温度から図７のマップにより吸気行程中の吸気弁閉時期を算出する。ＥＣＵ３は、要求高温筒内温度から図８のマップにより排気行程中の吸気弁閉時期を算出する。

ステップＳ７において、ＥＣＵ３は、ステップＳ６で求めた吸気行程中の吸気弁閉時期に従って吸気行程中の吸気弁閉時期を調整する。これにより、低温側吸気ポートから吸入される新気を主成分としたガスの量を調整して要求低温筒内温度を実現させる。

ステップＳ８において、ＥＣＵ３は、ステップＳ６で求めた排気行程中の吸気弁閉時期に従って片方の吸気弁５１の閉時期を調整することで、排気行程中の吸気片弁開期間を調整して、処理を終了する。これにより、高温側吸気ポートに保持される既燃ガスの量を調整して要求高温筒内温度を実現させる。

このように、排気行程中に吸気弁１１を片開きすることで、高温の既燃ガスを片側の吸気ポート５１に保持しておく。次の吸気行程で両方の吸気弁１１を開くことで、高温の既燃ガスを再吸入した吸気ポート５１から新気と既燃ガスが混合した高温のガスを吸気することとする。また、既燃ガスを再吸入しなかった吸気ポート５１からは、新気を主成分とした低温のガスを吸気する。

これにより、両方の吸気ポート５１から導入されたガスは、それぞれタンブルを形成し、燃焼直前まで混ざり合うことなく、吸気時の温度分布が維持される。このため、高負荷ＨＣＣＩ運転を行なうために燃料量を増やしても筒内混合気が同時に着火することなく、急峻な燃焼を防ぐことができる。

また、エンジン要求負荷に応じた要求燃焼期間と要求燃焼割合５０％位置を求め、求めた値を目標値としてＨＣＣＩ運転を行なう。これにより、急峻な燃焼を回避し、高効率な燃焼を実現することができる。

また、要求燃焼期間と要求燃焼割合５０％位置から求めた要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期が閾値を超えるか否かを判断し、閾値を超える場合はＳＩ運転に移行する。これにより、過早着火や失火を回避することができる。

また、要求燃焼開始時期と要求燃焼終了時期に応じて要求高温筒内温度と要求低温筒内温度を求め、それを目標として吸気行程中の吸気弁閉時期と排気行程中の吸気片弁開期間を調整する。

これにより、要求高温筒内温度と要求低温筒内温度を独立に調整することで、要求燃焼割合５０％位置と要求燃焼期間を実現することができる。

また、排気行程中の吸気片弁の開時期は、排気弁開時期以降とする。これにより、排気弁２１より早く開くことによる排気損失を防ぐことができる。

また、排気行程中の吸気片弁の閉時期は、筒内圧が吸気圧と同等となる時期以前とする。これにより、筒内圧が吸気圧より下がり、一度吸気ポート５１に吹き戻した高温の既燃ガスが排気行程中に筒内に戻ることを防ぐことができる。

なお、本実施例においては、燃料噴射方式をポート噴射方式としたが、気筒内に直接燃料を噴射する直噴方式でもかまわない。

また、本実施例においては、吸気行程中の吸気弁閉時期を制御して要求低温筒内温度を調節したが、インタークーラ１８による吸気冷却や、外部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）、水噴射などにより要求低温筒内温度を調節するようにしてもよい。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 車両
２ エンジン
３ ＥＣＵ（制御部）
１１、１１ａ、１１ｂ 吸気弁
１２、１２ａ、１２ｂ 吸気側可変動弁機構
２１、２１ａ、２１ｂ 排気弁
２２、２２ａ、２２ｂ 排気側可変動弁機構
４３、４３ａ、４３ｂ 吸気温度センサ
４５ クランク角度センサ
４８ アクセル開度センサ
５１、５１ａ、５１ｂ 吸気ポート

Claims (5)

1. 一気筒当たり複数の吸気弁と、排気弁とを備え、燃焼室内の混合気を圧縮自着火により燃焼させる内燃機関の制御装置であって、
   排気行程中に前記複数の吸気弁のうち、一部の前記吸気弁を開弁させ、
   次の吸気行程において、前記複数の吸気弁の全てを開弁させる制御部を備える内燃機関の制御装置。
2. 前記制御部は、前記内燃機関の要求負荷に応じて前記圧縮自着火による燃焼期間を制御する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記制御部は、前記燃焼期間を制御するにあたって、前記燃焼期間の燃焼開始時期を前記排気行程中の一部の吸気弁の開期間を変更させて制御する請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記制御部は、前記排気行程中の一部の吸気弁の開期間を前記一部の吸気弁の閉時期を変更させて制御する請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記制御部は、前記燃焼期間を制御するにあたって、前記燃焼期間の燃焼終了時期を前記吸気行程中の前記複数の吸気弁の閉時期を変更させて制御する請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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