JP4082292B2 - 火花点火式エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温間時における部分負荷域で燃焼室内の混合気を圧縮自己着火により燃焼させる火花点火式エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近来、火花点火式エンジン（ガソリンエンジン）において、燃費改善の手法として圧縮自己着火が研究されており、この圧縮自己着火は、ディーゼルエンジンと同様に圧縮行程終期に燃焼室内を高温、高圧にして混合気を自己着火させるものである。この圧縮自己着火によると、燃焼室全体が一気に燃焼するため、燃焼効率が高められて燃費が大幅に改善され、かつ、ＮＯｘの発生が抑制され、エミッションの改善にも有利となる。
【０００３】
このような圧縮自己着火を効果的に行わせる手法として、いわゆる内部ＥＧＲにより燃焼室内に熱い既燃ガスを多く残すようにするものが提案されている。例えば、特許文献１に記載されたエンジンでは、所定の部分負荷領域で、排気弁が閉じた後に吸気弁が開くようにしてその間にマイナスオーバラップ（吸・排気弁がともに閉じた状態となる期間）を設定することにより、内部ＥＧＲの量を多くし、この内部ＥＧＲにより燃焼室内の温度を高めて圧縮自己着火が行われるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１５２９１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の装置によると、比較的低速・低負荷の領域で、内部ＥＧＲによる燃焼室温度上昇作用で効果的に圧縮自己着火が行われるが、高速・高負荷側では燃焼室温度が上昇し過ぎてノッキングが生じ易くなる。そして、ノッキングが生じ易くなる領域では内部ＥＧＲ及び圧縮自己着火が停止される（吸・排気弁が通常タイミングにされるとともに強制点火が行われる）が、燃費及びエミッションの向上のためにはできるだけ圧縮自己着火燃焼領域を広げることが望ましく、この点で改善の余地が残されていた。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑み、圧縮自己着火燃焼領域を高速・高負荷側に拡大することができ、かつ、その圧縮自己着火燃焼領域のうちの高速・高負荷側の領域でノッキングを有効に抑制することができる火花点火式エンジンの制御装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、温間時における部分負荷域で燃焼室内の混合気を圧縮自己着火により燃焼させる火花点火式エンジンにおいて、圧縮自己着火により燃焼を行わせる運転領域である圧縮自己着火燃焼領域のうちの低速低負荷側の運転領域では、燃焼室内に熱い既燃ガスが残るようにＥＧＲ制御して燃焼室内温度を調整することにより圧縮自己着火を促進し、上記圧縮自己着火燃焼領域のうちの高速高負荷側の運転領域では、冷却された既燃ガスが燃焼室内に導入されるようにＥＧＲ制御して燃焼室内温度を調整することにより圧縮自己着火が起こり難くなるように制御するＥＧＲ制御手段と、圧縮自己着火燃焼領域において少なくとも冷却された既燃ガスの導入により着火性が低下するときに圧縮上死点前で、かつ圧縮上死点近傍の時期に着火が行われるようにする着火アシスト手段とを備えたものである。
【０００８】
この発明によると、圧縮自己着火燃焼領域のうちの低速低負荷側の運転領域では、燃焼室内に残される熱い既燃ガスによって燃焼室内温度が高められることにより、圧縮自己着火燃焼が良好に行われる。また、圧縮自己着火燃焼領域のうちの高速高負荷側の運転領域では、燃焼室内温度が上昇しすぎる傾向があるのに対し、冷却された既燃ガスの導入によって過度の温度上昇が抑制され、ノッキングが防止される。そして、この既燃ガスの導入により、ノッキングが防止される反面、圧縮自己着火が生じにくくなる傾向を招くが、着火アシストが行われることにより良好な圧縮自己着火燃焼が確保される。
【０００９】
つまり、従来では圧縮自己着火燃焼を行わせようとするとノッキングが生じるため圧縮自己着火燃焼を行わせていなかった比較的高速高負荷の領域でも、冷却された既燃ガスの導入と着火アシストとにより、ノッキングが回避されつつ圧縮自己着火燃焼が良好に行われ、圧縮自己着火燃焼領域が拡大されることとなる。
【００１０】
この発明において、上記ＥＧＲ制御手段は、燃焼室内に残る熱い既燃ガスの量を、上記圧縮自己着火燃焼領域で負荷が高くなるにつれて減少させるとともに、燃焼室内に導入される冷却された既燃ガスの量を、上記圧縮自己着火燃焼領域内の高負荷側の運転領域において負荷が高くなるにつれて増加させるように制御するようになっていることが好ましい。
【００１１】
このようにすると、圧縮自己着火燃焼領域で、負荷が高くなるにつれて燃焼室内の温度が過度に上昇し易くなる傾向に対し、これを是正するように熱い既燃ガスと冷却された既燃ガスの比率が調整される。
【００１２】
上記ＥＧＲ制御手段は、吸・排気弁の作動を制御することにより内部ＥＧＲをコントロールするバルブ作動制御手段と、排気通路から冷却手段を有するＥＧＲ通路を通って還流される外部ＥＧＲをコントロールするコールドＥＧＲ制御手段とを含むものであればよい。
【００１３】
このようにすると、熱い既燃ガスの量及び冷却された既燃ガスの量をそれぞれ効果的に調整することができる。
【００１４】
また、上記着火アシスト手段は、圧縮上死点の直前に気筒内の混合気を点火する点火制御手段からなるものであればよい。
【００１５】
このようにすると、上記の圧縮上死点の直前に点火による圧力の急上昇により、圧縮自己着火が促進される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１及び図２は本発明が適用されるエンジンの一実施形態を概略的に示すものである。これらの図において、エンジン本体１は複数の気筒２を有し、各気筒２にはピストン３が嵌挿され、ピストン３の上方に燃焼室４が形成されている。
【００１８】
各気筒２の燃焼室４の頂部には点火プラグ５が装備され、そのプラグ先端が燃焼室４内に臨んでいる。この点火プラグ５には、電子制御による点火時期のコントロールが可能な点火回路６が接続されている。
【００１９】
各気筒２の燃焼室４に対して吸気ポート７及び排気ポート８が開口し、これらのポート７，８に吸気通路９、排気通路１０等が接続されている。上記吸気ポート７には、燃料を噴射供給する燃料噴射弁１１が設けられている。この燃料噴射弁１１は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、後述のパルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。また、吸気通路９には、吸入空気量を調節するスロットル弁１２が設けられている。
【００２０】
上記吸気ポート７及び排気ポート８は吸気弁及び排気弁により開閉されるようになっている。図示の例では、１気筒当り２個ずつの吸気弁１３ａ，１３ｂ及び排気弁１４ａ，１４ｂが設けられている。
【００２１】
上記燃焼室４に対して内部ＥＧＲ（燃焼室内に残る熱い既燃ガス）を調節するため、吸・排気弁の少なくとも一方の開閉時期が変更可能となっている。当実施形態では、１気筒当り２個の排気弁１４ａ，１４ｂのうちの一方の排気弁１４ａに対してバルブリフト可変機構１５が設けられるとともに、排気弁１４ａ，１４ｂに対して位相式のバルブタイミング可変機構２０が設けられている。
【００２２】
バルブリフト可変機構１５は、２種類のカム１６ａ，１６ｂにより排気弁１４ａを排気行程に加えて吸気行程でも開くようにする圧縮自己着火燃焼用のバルブ作動状態と、吸気行程での作動を停止させて排気行程でのみ排気弁１４ａを作動させる通常燃焼用のバルブ作動状態とに切換可能となっている。
【００２３】
バルブリフト可変機構１５の具体的構造は図３に示すようになっており、この構造を、図４のバルブ作動説明図も参照しつつ説明する。
【００２４】
図３に示すバルブリフト可変機構１５は、カムシャフト１６上に配設された第１カム１６１及び第２カム１６２を有し、第１カム１６１は排気行程で排気弁１４ａを開き、第２カム１６２は吸気行程で排気弁１４ａを開くように、これら２種類のカム１６１，１６２のカムノーズがカムシャフト回転角で略９０°（クランク角で略１８０°）だけずれた配置となっている。図４中のＥｘは上記第１カム１６１による排気弁１４ａの開弁特性、ＥｘＩは上記第２カム１６２による排気弁１４ａの開弁特性、Ｉｎは吸気弁１３ａ，１３ｂの開弁特性であり、この図に示すように、上記第１カム１６１による開弁特性Ｅｘでは排気弁１４ａが略排気行程期間中開かれ、上記第２カム１６２による開弁特性ＥｘＩでは排気弁１４ａの開弁期間が吸気弁（Ｉｎ）の開弁期間より短くて、吸気行程内の一部の期間だけ開かれるようになっている。
【００２５】
これらのカム１６１，１６２には、ロッカーシャフト１７に基端部が揺動可能に支承された第１ロッカーアーム１７１及び第２ロッカーアーム１７２の各中間部が当接し、第１ロッカーアーム１７１の先端に排気弁１４ａが連結されるとともに、切換機構によって第１ロッカーアーム１７１に対して第２ロッカーアーム１７２を連結、分離可能とされている。
【００２６】
上記切換機構は、図示しないが、各ロッカーアーム１７１，１７２に設けられたプランジャ穴に亘って移動可能なプランジャを備え、このプランジャが油圧で作動されて変位することにより、プランジャを介して各ロッカーアーム１７１，１７２が一体に揺動するように連結される連結状態と、各ロッカーアーム１７１，１７２が独立して揺動する分離状態とに切換可能とされている。そして、上記連結状態では、第１カム１６１の回転に伴う第１ロッカーアーム１７１の揺動及び第２カム１６２の回転に伴う第２ロッカーアーム１７２の揺動がともに排気弁１４ａに伝えられて排気行程での開作動（Ｅｘ）及び吸気行程での開作動（ＥｘＩ）行われ、一方、分離状態では、上記第２カム１６２の回転に伴う第２ロッカーアーム１７２の揺動が排気弁１４ａに伝えられなくなることにより、排気行程での開作動（Ｅｘ）のみが行われるようになっている。なお、バルブリフト可変機構１５が設けられていない排気弁１４ｂは、常に排気行程での開作動のみが行われる。
【００２７】
上記切換機構に対して、油圧の給排を制御する制御弁１８（図２参照）が設けられている。
【００２８】
また、図１及び図２に示すバルブタイミング可変機構２０は、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を変えることにより排気弁１４ａ，１４ｂの開閉タイミングを変更するようになっている。なお、図示の実施形態では、吸気弁１３ａ，１３ｂに対してもバルブタイミング可変機構２１が設けられている。
【００２９】
さらにエンジンには、図１に示すように、外部ＥＧＲによる冷却された既燃ガスを燃焼室に導くために、排気通路１０と吸気通路９とを接続するＥＧＲ通路２２が設けられ、このＥＧＲ通路２２に、既燃ガスを冷却する冷却手段としてのＥＧＲクーラー２３が介設されるとともに、既燃ガスの還流量（ＥＧＲガス量）をコントロールするためのＥＧＲバルブ２４が設けられている。
【００３０】
図２に示すように、点火回路６、燃料噴射弁１１、バルブリフト可変機構１５の制御弁１８、バルブタイミング可変機構２０，２１及びＥＧＲバルブ２４は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３０により制御される。このＥＣＵ３０には、スロットル弁１２の開度を検出するスロットル開度センサ２５、エンジン回転数を検出する回転数センサ２６、エンジン冷却水の水温を検出する水温センサ２７等の各種センサからの信号が入力されるようになっている。
【００３１】
上記ＥＣＵ３０は、運転状態判別手段３１と、バルブ作動制御手段３３及びコールドＥＧＲ制御手段３４からなるＥＧＲ制御手段３２と、点火制御手段３５と、燃料噴射制御手段３６とを機能的に含んでいる。
【００３２】
上記運転状態判別手段３１は、水温センサ２７からの信号に基づいて水温が所定温度以上の温間時か否かを判別するとともに、温間時である場合に、上記スロットル開度センサ２５からの信号等によって求められるエンジン負荷と回転数センサ２６からの信号によって求められるエンジン回転数とでエンジンの運転状態を調べ、図６に示す運転領域のマップの中のいずれの領域にあるかを判別する。ここで、図６に示すマップを説明すると、低・中負荷かつ低・中速にわたる部分負荷領域が圧縮自己着火燃焼領域Ａとされ、これより高負荷側及び高速側の領域Ｂが通常燃焼領域とされている。また、圧縮自己着火燃焼領域Ａのうちの低速・低負荷側の領域は内部ＥＧＲによる熱い既燃性ガスを燃焼室内に多く残存させるホットＥＧＲ領域Ａ１とされ、圧縮自己着火燃焼領域Ａのうちの高速側及び高負荷側の領域は、内部ＥＧＲに加え、冷却された外部ＥＧＲガスの導入を行うコールドＥＧＲ領域Ａ２とされている。
【００３３】
上記バルブ作動制御手段３３は、運転状態判別手段３１により判別される運転状態に応じ、上記制御弁１８を制御することによってバルブリフト可変機構１５を制御するとともに、バルブタイミング可変機構２０を制御し、これらの制御によってホットＥＧＲ量（内部ＥＧＲ量）を制御する。
【００３４】
具体的には、運転状態が圧縮自己着火燃焼領域Ａにある場合、図４に示した圧縮自己着火用のバルブ作動状態とするようにバルブリフト可変機構１５を制御する。これにより、吸気行程中に排気弁１４ａが開かれるため排気ポート８から排気が逆流して燃焼室４内に流入し、多量のホットＥＧＲが得られる。この場合、吸気行程中の排気弁１４ａの開閉動作（図４中の特性ＥｘＩ）が遅れ側にずれるほど、新気が先に燃焼室内に多く流入するのでホットＥＧＲの比率が減少する。そこで、圧縮自己着火燃焼領域Ａの低負荷側では図４中に実線で示すような比較的早いバルブタイミングとし、圧縮自己着火燃焼領域Ａの高負荷側となるにつれ、図４中に二点鎖線で示すように排気弁のバルブタイミング（特性Ｅｘ及びＥｘＩ）を遅くすることによりホットＥＧＲの比率を減少させるように、バルブタイミング可変機構２０を制御する。
【００３５】
なお、このように排気弁のバルブタイミングを制御する代りに、図５に示すように、排気弁のバルブタイミングを固定とする一方、吸気弁に対するバルブタイミング可変機構２１を用いて吸気弁のバルブタイミングを変化させることによりホットＥＧＲの比率を変化させることもできる。この場合、圧縮自己着火燃焼領域Ａの低負荷側では吸気弁（特性Ｉｎ）を図５中に実線で示すように比較的遅いバルブタイミング（ポンピングロス低減にも有利な遅閉じ）とし、圧縮自己着火燃焼領域Ａの高負荷側となるにつれ、図５中に二点鎖線で示すように吸気弁のバルブタイミング（特性Ｉｎ）を早くすることによりホットＥＧＲの比率を減少させるようにすればよい。
【００３６】
また、コールドＥＧＲ制御手段３４は、運転状態判別手段３１により判別される運転状態に応じ、上記ＥＧＲバルブ２４を制御することによってコールドＥＧＲ量（外部ＥＧＲ量）を制御する。具体的には、圧縮自己着火燃焼領域ＡのうちのホットＥＧＲ領域Ａ１ではＥＧＲバルブ２４を閉じ、コールドＥＧＲ領域Ａ２では、ＥＧＲバルブ２４を開くとともに、その開度を負荷の増大に伴って大きくするようにしている。
【００３７】
従って、圧縮自己着火燃焼領域Ａ内での負荷の変化に応じたホットＥＧＲ及びコールドＥＧＲのＥＧＲ率の変化は図７に示すようになる。すなわち、圧縮自己着火燃焼領域Ａ内の低負荷側の領域（図６中のホットＥＧＲ領域Ａ１に相当）ではホットＥＧＲのみが与えられ、かつ、そのＥＧＲ率が負荷の増大に伴って減少し、また、圧縮自己着火燃焼領域Ａ内の高負荷側の領域（図６中のコールドＥＧＲ領域Ａ２に相当）ではホットＥＧＲに加えてコールドＥＧＲが与えられ、かつ、負荷の増大に伴ってホットＥＧＲのＥＧＲ率が減少するとともにコールドＥＧＲのＥＧＲ率が増加する。
【００３８】
図２に戻って、ＥＣＵ３０における点火制御手段３５は、点火プラグ５によるエンジンの点火時期を運転状態に応じて制御し、特に圧縮着火燃焼領域Ａでは、圧縮自己着火を促進する着火アシスト手段として機能し、圧縮上死点前で、かつ圧縮上死点近傍の時期に点火（図４中に符号Ｓを付して示す）を行うようになっている。
【００３９】
燃料噴射制御手段３６は、運転状態に応じて燃料噴射弁１１からの噴射量及び噴射タイミングを制御する。そして、燃料噴射制御手段３６による燃料噴射量の制御と、図外のスロットル弁駆動モータ等の制御による吸入空気量の制御とによって空燃比が制御され、上記圧縮自己着火燃焼領域Ａでは理論空燃比よりもリーンな空燃比（空気過剰率λがλ＞１）に制御されるようになっている。
【００４０】
また、燃料噴射時期は吸気行程内に設定されるが、特に圧縮自己着火燃焼領域Ａでは、図４のように吸気行程中の一部の期間に排気弁１４ａが開くという状況下において、確実に吸気が燃焼室に流入するタイミングで燃料が噴射されるようにし、例えば吸気行程中の排気弁開弁期間（ＥｘＩ）より後まで燃料が噴射されるようにする。あるいは、吸気行程中の排気弁開弁期間（ＥｘＩ）の前に燃料を噴射するようにしてもよく、また、吸気行程中の排気弁開弁期間（ＥｘＩ）の前と後に分割して燃料を噴射するようにしもよい。
【００４１】
以上のような当実施形態の装置によると、所定の部分負荷領域である圧縮自己着火燃焼領域Ａでは、図４に示すように排気弁１４ａが吸気行程でも開くように制御されることにより多量のホットＥＧＲが得られ、このホットＥＧＲで燃焼室４内の温度が高められることにより圧縮自己着火が行われる。
【００４２】
このように圧縮自己着火が行われると、空燃比がリーンの状態や多量のＥＧＲが導入される状態でも、同時多点着火により燃焼室全体が一気に燃焼するため、仕事に寄与しない遅い燃焼が避けられ、大幅に燃費が改善される。さらに、圧縮自己着火による急速燃焼が行われると可及的に酸素と窒素との反応が避けられることから、ＮＯｘの発生が充分に抑制され、エミッションの改善にも有利となる。
【００４３】
また、圧縮自己着火燃焼領域Ａのうちの高速側及び高負荷側の領域であるコールドＥＧＲ領域Ａ２では、ホットＥＧＲに加えてコールドＥＧＲが燃焼室に導入され、かつ、負荷が高くなるにつれてホットＥＧＲの比率が減少し、コールドＥＧＲの比率が増加するため、高速・高負荷側ではホットＥＧＲにより燃焼室温度が過度に上昇してノッキングを生じるといった事態を招かないように、コールドＥＧＲにより燃焼室温度が調整される。
【００４４】
また、このようにホットＥＧＲに加えてコールドＥＧＲを導入すると、ノッキングを効果的に防止できる反面、燃焼室温度の上昇が抑えられることで圧縮自己着火が起こり難くなる場合が生じるが、点火制御手段３５による着火アシスト手段としての制御により、圧縮自己着火が促進される。
【００４５】
すなわち、圧縮上死点の直前に点火が行われることで点火プラグ５周りの圧力が急上昇する。そして、コールドＥＧＲの混入により過度の温度上昇は避けられながらもホットＥＧＲによって燃焼室内の温度はかなり高くなっているので、この温度と、圧縮上死点直前の点火による圧力の急上昇とにより、圧縮自己着火が良好に行われることとなる。
【００４６】
そして、このようにホットＥＧＲのみではノッキングが生じ易くなるような比較的高速・高負荷の領域でも、コールドＥＧＲの混入による過度の温度上昇の抑制と着火アシストとにより、ノッキングを防止しつつ有効に圧縮自己着火を行わせることができるため、圧縮自己着火燃焼領域を高速・高負荷側に拡大することができ、燃費及びエミッションの改善効果を高めることができる。
【００４７】
また、圧縮自己着火燃焼領域Ａのうちの低速・低負荷側の領域であるホットＥＧＲ領域Ａ１では、本来的に燃焼室温度が低いので、ホットＥＧＲのみとされるとともに、低負荷側ほどＥＧＲ率が大きくされることにより、自己着火性が高められる。そして、当実施形態ではこの領域Ａ１でも着火アシストが行われることにより、ホットＥＧＲだけでは充分に温度が上昇し難い極低速・低負荷の領域等でも、圧縮自己着火が良好に行われることとなる。
【００４８】
一方、全開負荷やそれに近い高負荷側及び高速側の領域である通常燃焼領域Ｂでは、排気弁１４ａが排気行程のみで開かれる状態にバルブリフト可変機構１５が切り換えられて、ホットＥＧＲの導入が停止され、かつ、ＥＧＲバルブ２４も閉じられた状態で、強制点火による通常燃焼が行われる。
【００４９】
なお、本発明の装置の具体的構造は上記実施形態に限定されず、種々変更可能である。その数例を以下に説明する。
【００５０】
（１）上記実施形態の構成に加え、１気筒当り２個の吸気弁１３ａ，１３ｂのうちの一方の吸気弁１３ａに対し弁停止機構を設けて、低負荷時にこの吸気弁１３ａの作動を停止させ（もしくはそのリフト量を極小とし）、吸気スワールを生じさせるようにしてもよい。この場合、作動停止（もしくは極小リフト）とされる吸気弁１３ａと、低負荷時に吸気行程でも開かれる排気弁１４ａとが向かい合うように配置しておけば、吸気スワール及び内部ＥＧＲの流動がスムーズに行われる。
【００５１】
（２）上記実施形態では、一方の排気弁１４ａに対してバルブリフト可変機構１５を設けているが、その代りに、一方の吸気弁１３ａに対してバルブリフト可変機構を設け、圧縮自己着火燃焼領域で図８に示すように吸気弁が吸気行程での開弁（Ｉｎ）に加えて排気行程内でも開弁（ＩｎＥ）するようにしておいてもよい。このようにすれば、排気行程中に排気の一部が吸気ポートに吹き返され、これが次の吸気行程で燃焼室に流入してホットＥＧＲ（内部ＥＧＲ）となる。
【００５２】
（３）内部ＥＧＲを生じさせる手法としては、上記の例のほかに、排気弁が閉じた後に吸気弁が開くようにしてその間にマイナスオーバラップ（吸・排気弁がともに閉じた状態となる期間）を設定するようにしてもよい。
【００５３】
（４）上記実施形態では吸気ポートに燃料噴射弁が設けられているが、燃焼室に直接燃料を噴射するように燃料噴射弁を設けてもよく、このようにすれば噴射時期の設定自由度が高くなる。
【００５４】
（５）上記実施形態では、圧縮自己着火燃焼領域Ａで常に着火アシストを行っているが、少なくとも圧縮自己着火燃焼領域Ａ内のコールドＥＧＲ領域Ａ２でコールドＥＧＲが導入されているときに着火アシストを行うようにすればよい。例えば、コールドＥＧＲ領域Ａ２とホットＥＧＲ領域Ａ１内の極低負荷の領域で着火アシストを行い、ホットＥＧＲによって良好に圧縮自己着火燃焼が行われる運転領域では着火アシストを停止するようにしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように本発明の制御装置によると、圧縮自己着火燃焼領域のうちの低速低負荷側の運転領域では、燃焼室内に熱い既燃ガスが残るようにＥＧＲ制御し、圧縮自己着火燃焼領域のうちの高速高負荷側の運転領域では、冷却された既燃ガスが燃焼室内に導入されるようにＥＧＲ制御するとともに、着火アシストを行うようにしているため、圧縮自己着火燃焼領域で圧縮自己着火燃焼が良好に行われ、特に比較的高速高負荷側の運転領域でも、ノッキングが防止されつつ、良好な圧縮自己着火燃焼が確保される。従って、圧縮自己着火燃焼領域を拡大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による制御装置を備えたエンジン全体の概略平面図である。
【図２】 エンジン等の概略断面図である。
【図３】 バルブリフト可変機構を示す斜視図である。
【図４】 バルブ作動の一例を示す説明図である。
【図５】 バルブ作動の別の例を示す説明図である。
【図６】 運転領域のマップを示す説明図である。
【図７】 エンジン負荷とホットＥＧＲ及びコールドＥＧＲのＥＧＲ率との関係を示す説明図である。
【図８】 バルブ作動についての別の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ エンジン本体
５ 点火プラグ
８ 点火回路
１１ 燃料噴射弁
１３ａ，１３ｂ 吸気ポート
１４ａ，１４ｂ 排気ポート
１５ バルブリフト可変機構
２０，２１ バルブタイミング可変機構
２２ ＥＧＲ通路
２３ ＥＧＲクーラー
２４ ＥＧＲバルブ
３０ ＥＣＵ
３２ ＥＧＲ制御手段
３３ バルブ作動制御手段
３４ コールドＥＧＲ制御手段
３５ 点火制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、温間時における部分負荷域で燃焼室内の混合気を圧縮自己着火により燃焼させる火花点火式エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近来、火花点火式エンジン（ガソリンエンジン）において、燃費改善の手法として圧縮自己着火が研究されており、この圧縮自己着火は、ディーゼルエンジンと同様に圧縮行程終期に燃焼室内を高温、高圧にして混合気を自己着火させるものである。この圧縮自己着火によると、燃焼室全体が一気に燃焼するため、燃焼効率が高められて燃費が大幅に改善され、かつ、ＮＯｘの発生が抑制され、エミッションの改善にも有利となる。
【０００３】
このような圧縮自己着火を効果的に行わせる手法として、いわゆる内部ＥＧＲにより燃焼室内に熱い既燃ガスを多く残すようにするものが提案されている。例えば、特許文献１に記載されたエンジンでは、所定の部分負荷領域で、排気弁が閉じた後に吸気弁が開くようにしてその間にマイナスオーバラップ（吸・排気弁がともに閉じた状態となる期間）を設定することにより、内部ＥＧＲの量を多くし、この内部ＥＧＲにより燃焼室内の温度を高めて圧縮自己着火が行われるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１５２９１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の装置によると、比較的低速・低負荷の領域で、内部ＥＧＲによる燃焼室温度上昇作用で効果的に圧縮自己着火が行われるが、高速・高負荷側では燃焼室温度が上昇し過ぎてノッキングが生じ易くなる。そして、ノッキングが生じ易くなる領域では内部ＥＧＲ及び圧縮自己着火が停止される（吸・排気弁が通常タイミングにされるとともに強制点火が行われる）が、燃費及びエミッションの向上のためにはできるだけ圧縮自己着火燃焼領域を広げることが望ましく、この点で改善の余地が残されていた。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑み、圧縮自己着火燃焼領域を高速・高負荷側に拡大することができ、かつ、その圧縮自己着火燃焼領域のうちの高速・高負荷側の領域でノッキングを有効に抑制することができる火花点火式エンジンの制御装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、温間時における部分負荷域で燃焼室内の混合気を圧縮自己着火により燃焼させる火花点火式エンジンにおいて、圧縮自己着火により燃焼を行わせる運転領域である圧縮自己着火燃焼領域のうちの低速低負荷側の運転領域では、燃焼室内に熱い既燃ガスが残るようにＥＧＲ制御して燃焼室内温度を調整することにより圧縮自己着火を促進し、上記圧縮自己着火燃焼領域のうちの高速高負荷側の運転領域では、冷却された既燃ガスが燃焼室内に導入されるようにＥＧＲ制御して燃焼室内温度を調整することにより圧縮自己着火が起こり難くなるように制御するＥＧＲ制御手段と、圧縮自己着火燃焼領域において少なくとも冷却された既燃ガスの導入により着火性が低下するときに圧縮上死点前で、かつ圧縮上死点近傍の時期に着火が行われるようにする着火アシスト手段とを備えたものである。
【０００８】
この発明によると、圧縮自己着火燃焼領域のうちの低速低負荷側の運転領域では、燃焼室内に残される熱い既燃ガスによって燃焼室内温度が高められることにより、圧縮自己着火燃焼が良好に行われる。また、圧縮自己着火燃焼領域のうちの高速高負荷側の運転領域では、燃焼室内温度が上昇しすぎる傾向があるのに対し、冷却された既燃ガスの導入によって過度の温度上昇が抑制され、ノッキングが防止される。そして、この既燃ガスの導入により、ノッキングが防止される反面、圧縮自己着火が生じにくくなる傾向を招くが、着火アシストが行われることにより良好な圧縮自己着火燃焼が確保される。
【０００９】
つまり、従来では圧縮自己着火燃焼を行わせようとするとノッキングが生じるため圧縮自己着火燃焼を行わせていなかった比較的高速高負荷の領域でも、冷却された既燃ガスの導入と着火アシストとにより、ノッキングが回避されつつ圧縮自己着火燃焼が良好に行われ、圧縮自己着火燃焼領域が拡大されることとなる。
【００１０】
この発明において、上記ＥＧＲ制御手段は、燃焼室内に残る熱い既燃ガスの量を、上記圧縮自己着火燃焼領域で負荷が高くなるにつれて減少させるとともに、燃焼室内に導入される冷却された既燃ガスの量を、上記圧縮自己着火燃焼領域内の高負荷側の運転領域において負荷が高くなるにつれて増加させるように制御するようになっていることが好ましい。
【００１１】
このようにすると、圧縮自己着火燃焼領域で、負荷が高くなるにつれて燃焼室内の温度が過度に上昇し易くなる傾向に対し、これを是正するように熱い既燃ガスと冷却された既燃ガスの比率が調整される。
【００１２】
上記ＥＧＲ制御手段は、吸・排気弁の作動を制御することにより内部ＥＧＲをコントロールするバルブ作動制御手段と、排気通路から冷却手段を有するＥＧＲ通路を通って還流される外部ＥＧＲをコントロールするコールドＥＧＲ制御手段とを含むものであればよい。
【００１３】
このようにすると、熱い既燃ガスの量及び冷却された既燃ガスの量をそれぞれ効果的に調整することができる。
【００１４】
また、上記着火アシスト手段は、圧縮上死点の直前に気筒内の混合気を点火する点火制御手段からなるものであればよい。
【００１５】
このようにすると、上記の圧縮上死点の直前に点火による圧力の急上昇により、圧縮自己着火が促進される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１及び図２は本発明が適用されるエンジンの一実施形態を概略的に示すものである。これらの図において、エンジン本体１は複数の気筒２を有し、各気筒２にはピストン３が嵌挿され、ピストン３の上方に燃焼室４が形成されている。
【００１８】
各気筒２の燃焼室４の頂部には点火プラグ５が装備され、そのプラグ先端が燃焼室４内に臨んでいる。この点火プラグ５には、電子制御による点火時期のコントロールが可能な点火回路６が接続されている。
【００１９】
各気筒２の燃焼室４に対して吸気ポート７及び排気ポート８が開口し、これらのポート７，８に吸気通路９、排気通路１０等が接続されている。上記吸気ポート７には、燃料を噴射供給する燃料噴射弁１１が設けられている。この燃料噴射弁１１は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、後述のパルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。また、吸気通路９には、吸入空気量を調節するスロットル弁１２が設けられている。
【００２０】
上記吸気ポート７及び排気ポート８は吸気弁及び排気弁により開閉されるようになっている。図示の例では、１気筒当り２個ずつの吸気弁１３ａ，１３ｂ及び排気弁１４ａ，１４ｂが設けられている。
【００２１】
上記燃焼室４に対して内部ＥＧＲ（燃焼室内に残る熱い既燃ガス）を調節するため、吸・排気弁の少なくとも一方の開閉時期が変更可能となっている。当実施形態では、１気筒当り２個の排気弁１４ａ，１４ｂのうちの一方の排気弁１４ａに対してバルブリフト可変機構１５が設けられるとともに、排気弁１４ａ，１４ｂに対して位相式のバルブタイミング可変機構２０が設けられている。
【００２２】
バルブリフト可変機構１５は、２種類のカム１６ａ，１６ｂにより排気弁１４ａを排気行程に加えて吸気行程でも開くようにする圧縮自己着火燃焼用のバルブ作動状態と、吸気行程での作動を停止させて排気行程でのみ排気弁１４ａを作動させる通常燃焼用のバルブ作動状態とに切換可能となっている。
【００２３】
バルブリフト可変機構１５の具体的構造は図３に示すようになっており、この構造を、図４のバルブ作動説明図も参照しつつ説明する。
【００２４】
図３に示すバルブリフト可変機構１５は、カムシャフト１６上に配設された第１カム１６１及び第２カム１６２を有し、第１カム１６１は排気行程で排気弁１４ａを開き、第２カム１６２は吸気行程で排気弁１４ａを開くように、これら２種類のカム１６１，１６２のカムノーズがカムシャフト回転角で略９０°（クランク角で略１８０°）だけずれた配置となっている。図４中のＥｘは上記第１カム１６１による排気弁１４ａの開弁特性、ＥｘＩは上記第２カム１６２による排気弁１４ａの開弁特性、Ｉｎは吸気弁１３ａ，１３ｂの開弁特性であり、この図に示すように、上記第１カム１６１による開弁特性Ｅｘでは排気弁１４ａが略排気行程期間中開かれ、上記第２カム１６２による開弁特性ＥｘＩでは排気弁１４ａの開弁期間が吸気弁（Ｉｎ）の開弁期間より短くて、吸気行程内の一部の期間だけ開かれるようになっている。
【００２５】
これらのカム１６１，１６２には、ロッカーシャフト１７に基端部が揺動可能に支承された第１ロッカーアーム１７１及び第２ロッカーアーム１７２の各中間部が当接し、第１ロッカーアーム１７１の先端に排気弁１４ａが連結されるとともに、切換機構によって第１ロッカーアーム１７１に対して第２ロッカーアーム１７２を連結、分離可能とされている。
【００２６】
上記切換機構は、図示しないが、各ロッカーアーム１７１，１７２に設けられたプランジャ穴に亘って移動可能なプランジャを備え、このプランジャが油圧で作動されて変位することにより、プランジャを介して各ロッカーアーム１７１，１７２が一体に揺動するように連結される連結状態と、各ロッカーアーム１７１，１７２が独立して揺動する分離状態とに切換可能とされている。そして、上記連結状態では、第１カム１６１の回転に伴う第１ロッカーアーム１７１の揺動及び第２カム１６２の回転に伴う第２ロッカーアーム１７２の揺動がともに排気弁１４ａに伝えられて排気行程での開作動（Ｅｘ）及び吸気行程での開作動（ＥｘＩ）行われ、一方、分離状態では、上記第２カム１６２の回転に伴う第２ロッカーアーム１７２の揺動が排気弁１４ａに伝えられなくなることにより、排気行程での開作動（Ｅｘ）のみが行われるようになっている。なお、バルブリフト可変機構１５が設けられていない排気弁１４ｂは、常に排気行程での開作動のみが行われる。
【００２７】
上記切換機構に対して、油圧の給排を制御する制御弁１８（図２参照）が設けられている。
【００２８】
また、図１及び図２に示すバルブタイミング可変機構２０は、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を変えることにより排気弁１４ａ，１４ｂの開閉タイミングを変更するようになっている。なお、図示の実施形態では、吸気弁１３ａ，１３ｂに対してもバルブタイミング可変機構２１が設けられている。
【００２９】
さらにエンジンには、図１に示すように、外部ＥＧＲによる冷却された既燃ガスを燃焼室に導くために、排気通路１０と吸気通路９とを接続するＥＧＲ通路２２が設けられ、このＥＧＲ通路２２に、既燃ガスを冷却する冷却手段としてのＥＧＲクーラー２３が介設されるとともに、既燃ガスの還流量（ＥＧＲガス量）をコントロールするためのＥＧＲバルブ２４が設けられている。
【００３０】
図２に示すように、点火回路６、燃料噴射弁１１、バルブリフト可変機構１５の制御弁１８、バルブタイミング可変機構２０，２１及びＥＧＲバルブ２４は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３０により制御される。このＥＣＵ３０には、スロットル弁１２の開度を検出するスロットル開度センサ２５、エンジン回転数を検出する回転数センサ２６、エンジン冷却水の水温を検出する水温センサ２７等の各種センサからの信号が入力されるようになっている。
【００３１】
上記ＥＣＵ３０は、運転状態判別手段３１と、バルブ作動制御手段３３及びコールドＥＧＲ制御手段３４からなるＥＧＲ制御手段３２と、点火制御手段３５と、燃料噴射制御手段３６とを機能的に含んでいる。
【００３２】
上記運転状態判別手段３１は、水温センサ２７からの信号に基づいて水温が所定温度以上の温間時か否かを判別するとともに、温間時である場合に、上記スロットル開度センサ２５からの信号等によって求められるエンジン負荷と回転数センサ２６からの信号によって求められるエンジン回転数とでエンジンの運転状態を調べ、図６に示す運転領域のマップの中のいずれの領域にあるかを判別する。ここで、図６に示すマップを説明すると、低・中負荷かつ低・中速にわたる部分負荷領域が圧縮自己着火燃焼領域Ａとされ、これより高負荷側及び高速側の領域Ｂが通常燃焼領域とされている。また、圧縮自己着火燃焼領域Ａのうちの低速・低負荷側の領域は内部ＥＧＲによる熱い既燃性ガスを燃焼室内に多く残存させるホットＥＧＲ領域Ａ１とされ、圧縮自己着火燃焼領域Ａのうちの高速側及び高負荷側の領域は、内部ＥＧＲに加え、冷却された外部ＥＧＲガスの導入を行うコールドＥＧＲ領域Ａ２とされている。
【００３３】
上記バルブ作動制御手段３３は、運転状態判別手段３１により判別される運転状態に応じ、上記制御弁１８を制御することによってバルブリフト可変機構１５を制御するとともに、バルブタイミング可変機構２０を制御し、これらの制御によってホットＥＧＲ量（内部ＥＧＲ量）を制御する。
【００３４】
具体的には、運転状態が圧縮自己着火燃焼領域Ａにある場合、図４に示した圧縮自己着火用のバルブ作動状態とするようにバルブリフト可変機構１５を制御する。これにより、吸気行程中に排気弁１４ａが開かれるため排気ポート８から排気が逆流して燃焼室４内に流入し、多量のホットＥＧＲが得られる。この場合、吸気行程中の排気弁１４ａの開閉動作（図４中の特性ＥｘＩ）が遅れ側にずれるほど、新気が先に燃焼室内に多く流入するのでホットＥＧＲの比率が減少する。そこで、圧縮自己着火燃焼領域Ａの低負荷側では図４中に実線で示すような比較的早いバルブタイミングとし、圧縮自己着火燃焼領域Ａの高負荷側となるにつれ、図４中に二点鎖線で示すように排気弁のバルブタイミング（特性Ｅｘ及びＥｘＩ）を遅くすることによりホットＥＧＲの比率を減少させるように、バルブタイミング可変機構２０を制御する。
【００３５】
なお、このように排気弁のバルブタイミングを制御する代りに、図５に示すように、排気弁のバルブタイミングを固定とする一方、吸気弁に対するバルブタイミング可変機構２１を用いて吸気弁のバルブタイミングを変化させることによりホットＥＧＲの比率を変化させることもできる。この場合、圧縮自己着火燃焼領域Ａの低負荷側では吸気弁（特性Ｉｎ）を図５中に実線で示すように比較的遅いバルブタイミング（ポンピングロス低減にも有利な遅閉じ）とし、圧縮自己着火燃焼領域Ａの高負荷側となるにつれ、図５中に二点鎖線で示すように吸気弁のバルブタイミング（特性Ｉｎ）を早くすることによりホットＥＧＲの比率を減少させるようにすればよい。
【００３６】
また、コールドＥＧＲ制御手段３４は、運転状態判別手段３１により判別される運転状態に応じ、上記ＥＧＲバルブ２４を制御することによってコールドＥＧＲ量（外部ＥＧＲ量）を制御する。具体的には、圧縮自己着火燃焼領域ＡのうちのホットＥＧＲ領域Ａ１ではＥＧＲバルブ２４を閉じ、コールドＥＧＲ領域Ａ２では、ＥＧＲバルブ２４を開くとともに、その開度を負荷の増大に伴って大きくするようにしている。
【００３７】
従って、圧縮自己着火燃焼領域Ａ内での負荷の変化に応じたホットＥＧＲ及びコールドＥＧＲのＥＧＲ率の変化は図７に示すようになる。すなわち、圧縮自己着火燃焼領域Ａ内の低負荷側の領域（図６中のホットＥＧＲ領域Ａ１に相当）ではホットＥＧＲのみが与えられ、かつ、そのＥＧＲ率が負荷の増大に伴って減少し、また、圧縮自己着火燃焼領域Ａ内の高負荷側の領域（図６中のコールドＥＧＲ領域Ａ２に相当）ではホットＥＧＲに加えてコールドＥＧＲが与えられ、かつ、負荷の増大に伴ってホットＥＧＲのＥＧＲ率が減少するとともにコールドＥＧＲのＥＧＲ率が増加する。
【００３８】
図２に戻って、ＥＣＵ３０における点火制御手段３５は、点火プラグ５によるエンジンの点火時期を運転状態に応じて制御し、特に圧縮着火燃焼領域Ａでは、圧縮自己着火を促進する着火アシスト手段として機能し、圧縮上死点前で、かつ圧縮上死点近傍の時期に点火（図４中に符号Ｓを付して示す）を行うようになっている。
【００３９】
燃料噴射制御手段３６は、運転状態に応じて燃料噴射弁１１からの噴射量及び噴射タイミングを制御する。そして、燃料噴射制御手段３６による燃料噴射量の制御と、図外のスロットル弁駆動モータ等の制御による吸入空気量の制御とによって空燃比が制御され、上記圧縮自己着火燃焼領域Ａでは理論空燃比よりもリーンな空燃比（空気過剰率λがλ＞１）に制御されるようになっている。
【００４０】
また、燃料噴射時期は吸気行程内に設定されるが、特に圧縮自己着火燃焼領域Ａでは、図４のように吸気行程中の一部の期間に排気弁１４ａが開くという状況下において、確実に吸気が燃焼室に流入するタイミングで燃料が噴射されるようにし、例えば吸気行程中の排気弁開弁期間（ＥｘＩ）より後まで燃料が噴射されるようにする。あるいは、吸気行程中の排気弁開弁期間（ＥｘＩ）の前に燃料を噴射するようにしてもよく、また、吸気行程中の排気弁開弁期間（ＥｘＩ）の前と後に分割して燃料を噴射するようにしもよい。
【００４１】
以上のような当実施形態の装置によると、所定の部分負荷領域である圧縮自己着火燃焼領域Ａでは、図４に示すように排気弁１４ａが吸気行程でも開くように制御されることにより多量のホットＥＧＲが得られ、このホットＥＧＲで燃焼室４内の温度が高められることにより圧縮自己着火が行われる。
【００４２】
このように圧縮自己着火が行われると、空燃比がリーンの状態や多量のＥＧＲが導入される状態でも、同時多点着火により燃焼室全体が一気に燃焼するため、仕事に寄与しない遅い燃焼が避けられ、大幅に燃費が改善される。さらに、圧縮自己着火による急速燃焼が行われると可及的に酸素と窒素との反応が避けられることから、ＮＯｘの発生が充分に抑制され、エミッションの改善にも有利となる。
【００４３】
また、圧縮自己着火燃焼領域Ａのうちの高速側及び高負荷側の領域であるコールドＥＧＲ領域Ａ２では、ホットＥＧＲに加えてコールドＥＧＲが燃焼室に導入され、かつ、負荷が高くなるにつれてホットＥＧＲの比率が減少し、コールドＥＧＲの比率が増加するため、高速・高負荷側ではホットＥＧＲにより燃焼室温度が過度に上昇してノッキングを生じるといった事態を招かないように、コールドＥＧＲにより燃焼室温度が調整される。
【００４４】
また、このようにホットＥＧＲに加えてコールドＥＧＲを導入すると、ノッキングを効果的に防止できる反面、燃焼室温度の上昇が抑えられることで圧縮自己着火が起こり難くなる場合が生じるが、点火制御手段３５による着火アシスト手段としての制御により、圧縮自己着火が促進される。
【００４５】
すなわち、圧縮上死点の直前に点火が行われることで点火プラグ５周りの圧力が急上昇する。そして、コールドＥＧＲの混入により過度の温度上昇は避けられながらもホットＥＧＲによって燃焼室内の温度はかなり高くなっているので、この温度と、圧縮上死点直前の点火による圧力の急上昇とにより、圧縮自己着火が良好に行われることとなる。
【００４６】
そして、このようにホットＥＧＲのみではノッキングが生じ易くなるような比較的高速・高負荷の領域でも、コールドＥＧＲの混入による過度の温度上昇の抑制と着火アシストとにより、ノッキングを防止しつつ有効に圧縮自己着火を行わせることができるため、圧縮自己着火燃焼領域を高速・高負荷側に拡大することができ、燃費及びエミッションの改善効果を高めることができる。
【００４７】
また、圧縮自己着火燃焼領域Ａのうちの低速・低負荷側の領域であるホットＥＧＲ領域Ａ１では、本来的に燃焼室温度が低いので、ホットＥＧＲのみとされるとともに、低負荷側ほどＥＧＲ率が大きくされることにより、自己着火性が高められる。そして、当実施形態ではこの領域Ａ１でも着火アシストが行われることにより、ホットＥＧＲだけでは充分に温度が上昇し難い極低速・低負荷の領域等でも、圧縮自己着火が良好に行われることとなる。
【００４８】
一方、全開負荷やそれに近い高負荷側及び高速側の領域である通常燃焼領域Ｂでは、排気弁１４ａが排気行程のみで開かれる状態にバルブリフト可変機構１５が切り換えられて、ホットＥＧＲの導入が停止され、かつ、ＥＧＲバルブ２４も閉じられた状態で、強制点火による通常燃焼が行われる。
【００４９】
なお、本発明の装置の具体的構造は上記実施形態に限定されず、種々変更可能である。その数例を以下に説明する。
【００５０】
（１）上記実施形態の構成に加え、１気筒当り２個の吸気弁１３ａ，１３ｂのうちの一方の吸気弁１３ａに対し弁停止機構を設けて、低負荷時にこの吸気弁１３ａの作動を停止させ（もしくはそのリフト量を極小とし）、吸気スワールを生じさせるようにしてもよい。この場合、作動停止（もしくは極小リフト）とされる吸気弁１３ａと、低負荷時に吸気行程でも開かれる排気弁１４ａとが向かい合うように配置しておけば、吸気スワール及び内部ＥＧＲの流動がスムーズに行われる。
【００５１】
（２）上記実施形態では、一方の排気弁１４ａに対してバルブリフト可変機構１５を設けているが、その代りに、一方の吸気弁１３ａに対してバルブリフト可変機構を設け、圧縮自己着火燃焼領域で図８に示すように吸気弁が吸気行程での開弁（Ｉｎ）に加えて排気行程内でも開弁（ＩｎＥ）するようにしておいてもよい。このようにすれば、排気行程中に排気の一部が吸気ポートに吹き返され、これが次の吸気行程で燃焼室に流入してホットＥＧＲ（内部ＥＧＲ）となる。
【００５２】
（３）内部ＥＧＲを生じさせる手法としては、上記の例のほかに、排気弁が閉じた後に吸気弁が開くようにしてその間にマイナスオーバラップ（吸・排気弁がともに閉じた状態となる期間）を設定するようにしてもよい。
【００５３】
（４）上記実施形態では吸気ポートに燃料噴射弁が設けられているが、燃焼室に直接燃料を噴射するように燃料噴射弁を設けてもよく、このようにすれば噴射時期の設定自由度が高くなる。
【００５４】
（５）上記実施形態では、圧縮自己着火燃焼領域Ａで常に着火アシストを行っているが、少なくとも圧縮自己着火燃焼領域Ａ内のコールドＥＧＲ領域Ａ２でコールドＥＧＲが導入されているときに着火アシストを行うようにすればよい。例えば、コールドＥＧＲ領域Ａ２とホットＥＧＲ領域Ａ１内の極低負荷の領域で着火アシストを行い、ホットＥＧＲによって良好に圧縮自己着火燃焼が行われる運転領域では着火アシストを停止するようにしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように本発明の制御装置によると、圧縮自己着火燃焼領域のうちの低速低負荷側の運転領域では、燃焼室内に熱い既燃ガスが残るようにＥＧＲ制御し、圧縮自己着火燃焼領域のうちの高速高負荷側の運転領域では、冷却された既燃ガスが燃焼室内に導入されるようにＥＧＲ制御するとともに、着火アシストを行うようにしているため、圧縮自己着火燃焼領域で圧縮自己着火燃焼が良好に行われ、特に比較的高速高負荷側の運転領域でも、ノッキングが防止されつつ、良好な圧縮自己着火燃焼が確保される。従って、圧縮自己着火燃焼領域を拡大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による制御装置を備えたエンジン全体の概略平面図である。
【図２】 エンジン等の概略断面図である。
【図３】 バルブリフト可変機構を示す斜視図である。
【図４】 バルブ作動の一例を示す説明図である。
【図５】 バルブ作動の別の例を示す説明図である。
【図６】 運転領域のマップを示す説明図である。
【図７】 エンジン負荷とホットＥＧＲ及びコールドＥＧＲのＥＧＲ率との関係を示す説明図である。
【図８】 バルブ作動についての別の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ エンジン本体
５ 点火プラグ
８ 点火回路
１１ 燃料噴射弁
１３ａ，１３ｂ 吸気ポート
１４ａ，１４ｂ 排気ポート
１５ バルブリフト可変機構
２０，２１ バルブタイミング可変機構
２２ ＥＧＲ通路
２３ ＥＧＲクーラー
２４ ＥＧＲバルブ
３０ ＥＣＵ
３２ ＥＧＲ制御手段
３３ バルブ作動制御手段
３４ コールドＥＧＲ制御手段
３５ 点火制御手段
Claims (4)
- 温間時における部分負荷域で燃焼室内の混合気を圧縮自己着火により燃焼させる火花点火式エンジンにおいて、
圧縮自己着火により燃焼を行わせる運転領域である圧縮自己着火燃焼領域のうちの低速低負荷側の運転領域では、燃焼室内に熱い既燃ガスが残るようにＥＧＲ制御して燃焼室内温度を調整することにより圧縮自己着火を促進し、上記圧縮自己着火燃焼領域のうちの高速高負荷側の運転領域では、冷却された既燃ガスが燃焼室内に導入されるようにＥＧＲ制御して燃焼室内温度を調整することにより圧縮自己着火が起こり難くなるように制御するＥＧＲ制御手段と、
圧縮自己着火燃焼領域において少なくとも冷却された既燃ガスの導入により着火性が低下するときに圧縮上死点前で、かつ圧縮上死点近傍の時期に着火が行われるようにする着火アシスト手段とを備えたことを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置。 - 上記ＥＧＲ制御手段は、燃焼室内に残る熱い既燃ガスの量を、上記圧縮自己着火燃焼領域で負荷が高くなるにつれて減少させるとともに、燃焼室内に導入される冷却された既燃ガスの量を、上記圧縮自己着火燃焼領域内の高負荷側の運転領域において負荷が高くなるにつれて増加させるように制御することを特徴とする請求項１記載の火花点火式エンジンの制御装置。
- 上記ＥＧＲ制御手段は、吸・排気弁の作動を制御することにより内部ＥＧＲをコントロールするバルブ作動制御手段と、排気通路から冷却手段を有するＥＧＲ通路を通って還流される外部ＥＧＲをコントロールするコールドＥＧＲ制御手段とを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の火花点火式エンジンの制御装置。
- 着火アシスト手段は、圧縮上死点の直前に気筒内の混合気を点火する点火制御手段からなることを特徴とする請求項１に記載の火花点火式エンジンの制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003181782A JP4082292B2 (ja) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | 火花点火式エンジンの制御装置 |
| US10/859,605 US6968825B2 (en) | 2003-06-06 | 2004-06-03 | Control device for spark-ignition engine |
| EP04013412.4A EP1484491B1 (en) | 2003-06-06 | 2004-06-07 | Control device for spark-ignition engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003181782A JP4082292B2 (ja) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | 火花点火式エンジンの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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