JP4098684B2 - 圧縮着火内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、圧縮着火内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の着火手法としては、軽油を燃料とするディーゼル機関に代表される、高圧縮によって高温にされた空気に直接、燃料（軽油）を注入して自然着火させる圧縮着火手法と、ガソリンを燃料とする機関での火花点火手法の２つがあり、着火手法はほぼ燃料によって決められているのが現状である。それに加え、近時、ガソリン、軽油など種々の燃料を空気と十分に混合させて得た混合気を高温高圧にして供給し、自己着火させる試みもなされている。

このような機関にあっては燃焼室全体で着火が開始し、同時に反応するため、燃焼は低温酸化反応で開始することとなり、燃焼温度を比較的低くすることができて窒素酸化物の排出を低減できると共に、圧縮比を火花点火機関より上げることができて燃費性能も向上させることができる。この種の機関は圧縮着火機関あるいは予混合圧縮着火機関と呼ばれる。

この圧縮機関（予混合圧縮着火機関）で問題となるのは、負荷の減少につれて着火遅れが増大して、ついには失火に至ることであり、逆に負荷の増加に伴って過早着火が起こってノッキングが発生することである。その対策として、着火の促進には混合気温度を上昇させるのが有効であることが知られており、高温のＥＧＲガスを導入して着火を促進させると共に、そのＥＧＲガス量を負荷に応じて制御することが知られている。（例えば特許文献１参照）。
特開平１１−１３２０６６号公報

この従来技術においては、気筒当たり２個の排気バルブを設け、第１の排気バルブを排気行程で開弁させる一方、第２の排気バルブを排気行程と吸気行程の両方で開弁させると共に、第２の排気バルブに独立した第２の排気通路を接続し、さらにその第２の排気通路に開閉バルブを設けている。そして、部分負荷時では開閉バルブを開弁して吸気行程で第２の排気通路から排ガスを燃焼室に導入し、吸気バルブを開弁して導入した新気（混合気）と成層化させた上で圧縮着火燃焼させる一方、全負荷時にあっては開閉バルブを閉弁して排ガスの導入を抑止し、火花点火によって混合気を着火している。

上記した従来技術においては、吸気行程中に吸気バルブと排気バルブとを同時に開弁するため、排ガスと混合気あるいは空気が同時に燃焼室に流入する。その結果、燃焼に必要な混合気の量が少ない低負荷時にあっては所期通りに圧縮着火することできるが、負荷の増加に伴って必要な混合気あるいは空気の量が増加するにつれて排ガスの量が不足し、混合気を圧縮着火に必要とされる温度まで昇温させることができず、よって予定する運転領域において圧縮着火（自己着火）を十分に達成することができない不都合がある。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、負荷の増加に応じて混合気量あるいは空気量が増加するときも必要な排ガス量を確保し、よって着火性能を向上させて圧縮着火が可能な運転領域を拡大するようにした圧縮着火内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、圧縮着火内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の排気系に配置され、排気圧力を変更自在な排気圧力可変部材と、前記内燃機関の負荷に応じて前記排気圧力可変部材の動作を制御する排気圧力可変部材制御手段と、前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブを任意の時期で開閉自在な可変動弁機構と、前記可変動弁機構の動作を制御する可変動弁機構制御手段とを備えると共に、前記可変動弁機構制御手段は、前記吸気バルブが所定期間開弁して吸入空気を燃焼室に導入すると共に、前記排気バルブが前記吸気バルブの閉弁に応じて開弁して排ガスを前記燃焼室に導入するように、前記可変動弁機構の動作を制御すると共に、前記排気圧力可変部材制御手段は、前記内燃機関の負荷が増加するにつれて前記排気圧力が増加するように、前記排気圧力可変部材の動作を制御する如く構成した。また、請求項２に係る圧縮着火内燃機関の制御装置あっては、前記可変動弁機構制御手段は、前記内燃機関の負荷が増加するにつれて前記吸気バルブの閉弁時期を変更する如く構成した。

請求項３に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、前記内燃機関が複数の気筒を備えると共に、前記排気圧力可変部材が、前記複数の気筒の排気系集合部に配置される如く構成した。

請求項４に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、前記排気圧力可変部材が、バルブおよび排気ガスタービン過給機の可変ノズルベーンの少なくともいずれかである如く構成した。

請求項５に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、さらに、前記内燃機関は、付加的な燃料噴射を実行する付加燃料噴射実行手段を備える如く構成した。

請求項１に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、吸気バルブと排気バルブを任意の時期で開閉自在な可変動弁機構の動作を制御する可変動弁機構制御手段は、吸気バルブが所定期間開弁して吸入空気を燃焼室に導入すると共に、排気バルブが吸気バルブの閉弁に応じて開弁して排ガスを燃焼室に導入するようにその動作を制御すると共に、排気圧力可変部材制御手段は、内燃機関の負荷が増加するにつれて排気圧力が増加するように、排気圧力可変部材の動作を制御する如く構成したので、吸気行程中に吸気バルブと排気バルブとを同時に開弁することがなく、排ガスと混合気あるいは空気が同時に燃焼室に流入するのを回避することができる。従って、負荷の増加に伴って必要な混合気あるいは空気の量が増加するときも必要な排ガス量を確保することができる。

即ち、吸気バルブの閉弁に応じて排気バルブを開弁させることで、導入されるべき排ガスの量が減少するが、負荷が増加するにつれて排気圧力を増加させるように排気圧力可変部材の動作を制御することにより、必要な排ガスの導入量を確保することができ、混合気を圧縮着火に必要とされる温度まで昇温させることができる。従って、負荷の増加に応じて混合気量あるいは空気量が増加するときも必要な排ガス量も確保することができ、よって着火性能を向上させることができて圧縮着火が可能な運転領域を拡大することができる。

尚、ここで「前記排気バルブが前記吸気バルブの閉弁に応じて開弁して排ガスを前記燃焼室に導入するように」とは、上記から明らかな如く、排ガスと混合気あるいは空気が同時に燃焼室に流入するのを回避するように吸気バルブと排気バルブとを同時に開弁させないことを意味し、従って、吸気バルブの閉弁と排気バルブの開弁とが全くオーバーラップしないことを意味するものでない。即ち、排ガスと混合気あるいは空気が同時に燃焼室に流入するのを回避できれば、吸気バルブの閉弁と排気バルブの開弁とが若干オーバーラップしても良いことを意味する。また、請求項２に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、可変動弁機構制御手段は、内燃機関の負荷が増加するにつれて吸気バルブの閉弁時期を変更する如く構成したので、上記した効果を一層効果的に得ることができる。

請求項３に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、排気圧力可変部材が複数の気筒の排気系集合部に配置される如く構成したので、気筒ごとに開閉バルブを設ける従来技術の構成に比して簡易な構成でありながら、排気圧力を変更することができ、それによって例えば負荷が増加するにつれて排気圧力を増加させることも可能となって排ガス量を一層確実に確保することができる。

請求項４に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、排気圧力可変部材が、バルブおよび過給機の可変ノズルの少なくともいずれかである如く構成したので、請求項３で述べたのと同様の効果を得ることができる。

請求項５に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、さらに、内燃機関は付加的な燃料噴射を実行する付加燃料噴射実行手段を備える如く構成したので、付加的に噴射された燃料を排ガスで燃焼させることで混合気の温度をさらに上昇させることができ、圧縮着火に必要とされる温度まで一層確実に昇温させることができるため、排ガスを導入する排気バルブの開弁期間を短縮することが可能となる。従って、空気あるいは混合気を導入する吸気バルブの開弁期間を延長することによって空気あるいは混合気量を増加させることができ、圧縮着火運転範囲が拡大される。尚、付加的な燃料噴射の実行条件を負荷や排気温度に応じて設定しても良い。

以下、添付図面に即してこの発明に係る圧縮着火内燃機関の制御装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。

図１において、符合１０は、ガソリンを燃料とする４気筒４サイクル内燃機関（以下「エンジン」という）を示す。エンジン１０において、エアクリーナ（図示せず）から吸入されて吸気管１２を通る空気はスロットルバルブ１４で流量を調節されて吸気マニホルド１６を流れ、２個の吸気バルブ１８が開弁されるとき、燃焼室（図示せず）に流入する。

吸気バルブ１８の付近にはインジェクタ２０が配置される。インジェクタ２０には燃料供給管（図示せず）を介して燃料タンク（図示せず）に貯留されたガソリン燃料が圧送されると共に、駆動回路２２を通じてＥＣＵ（電子制御ユニット）２４に接続される。ＥＣＵ２４から開弁時間を示す駆動信号が駆動回路２２に供給されると、インジェクタ２０は開弁し、開弁時間に応じたガソリン燃料を燃焼室に噴射する。噴射されたガソリン燃料は流入した空気と混合して混合気を形成する。このように、エンジン１０は筒内噴射型のエンジンとして構成される。

インジェクタ２０の左右には２個の点火プラグ２６が配置される。点火プラグ２６はイグナイタなどからなる点火装置３０を介してＥＣＵ２４に接続され、ＥＣＵ２４から点火信号が点火装置３０に供給されると、燃焼室に臨む電極間に火花放電を生じ、混合気を着火して燃焼させる。尚、後述するように、混合気は圧縮着火によっても燃焼させられる。即ち、エンジン１０は、運転状態に応じて混合気を圧縮着火で燃焼させる圧縮着火燃焼と火花点火で燃焼させる火花点火燃焼との間で切り換える（予混合）圧縮着火エンジン（内燃機関）として構成される。

燃焼によって生じたガス（排ガス）は、２個の排気バルブ３２が開弁するとき、排気マニホルド３４に流れる。排気マニホルド３４は下流で集合して排気系集合部３４ａを形成し、そこに排気管３６が接続される。排ガスは排気マニホルド３４を流れた後、排気管３６を流れ、さらにはエンジン外の大気に放出される。

エンジン１０のクランクシャフトあるいはカムシャフト（共に図示せず）の付近にはクランク角センサ（図で「ＥＮＧ回転数」と示す）４０が配置され、気筒判別信号と、各気筒のＴＤＣ（上死点）あるいはその付近のクランク角度を示すＴＤＣ信号と、ＴＤＣ信号を細分してなるクランク角度信号とを出力する。それらの出力はＥＣＵ２４に入力される。

ＥＣＵ２４はマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ,Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路およびカウンタを備える。ＥＣＵ２４は入力信号の中、クランク角度信号をカウントしてエンジン回転数（ＥＮＧ回転数）ＮＥを算出（検出）する。

エンジン１０が搭載される車両の運転席（図示せず）の床面にはアクセルペダル（図示せず）が配置されると共に、その付近にはアクセル開度センサ（図で「アクセル開度」と示す）４２が設けられ、運転者のアクセルペダル踏み込み量を示すアクセル開度ＡＣＣに応じた信号を出力する。その出力もＥＣＵ２４に入力される。

前記したスロットルバルブ１４はアクセルペダルとの機械的な接続を絶たれ、アクチュエータ（ステッピングモータなど）４４に接続される。アクチュエータ４４はＥＣＵ２４に接続される。ＥＣＵ２４はアクセル開度センサ４２を通じて検出されたアクセル開度ＡＣＣなどからアクチュエータ４４を駆動し、スロットルバルブ１４の開度ＴＨを制御する。このように、スロットルバルブ１４の動作は、ＤＢＷ方式で制御される。

尚、アクチュエータ４４にはロータリエンコーダなどの回転角センサ４６が接続され、アクチュエータ４４の回転角度を通じてスロットル開度ＴＨに応じた信号を出力し、ＥＣＵ２４に送る。

また、エンジン１０のエアクリーナの付近にはエアフローメータ５０が配置され、エンジン負荷を示す吸入空気量Ｑに応じた信号を出力する。また、排気管３６には温度センサ５２が配置され、排気温度ＴＥＸに応じた信号を出力する。さらに、エンジン１０の冷却水通路（図示せず）には水温センサ（図示せず）が配置されてエンジン冷却水温ＴＷに応じた信号を出力すると共に、エアフローメータ５０の付近には別の温度センサ（図示せず）が配置され、吸入空気の温度ＴＡに応じた信号を出力する。これらセンサ群の出力もＥＣＵ２４に入力される。

前記した吸気バルブ１８と排気バルブ３２は可変動弁機構５４に接続される。可変動弁機構５４は４個のバルブのシャフト付近にそれぞれ配置される電磁ソレノイドからなり、通電されるときシャフトを駆動して吸気バルブ１８あるいは排気バルブ３２を開弁あるいは閉弁させる。

また、エンジン１０の排気系において４個（複数）の気筒の排気系集合部３４ａ、より具体的にはそれに接続される排気管３６には排気圧力（排ガス圧力）を変更自在な排気管開閉バルブ（排気圧力可変部材）５６が配置される。排気管開閉バルブ５６はスロットルバルブ１４と同様なバタフライバルブからなり、その駆動回路６０を介してＥＣＵ２４に接続される。ＥＣＵ２４は後述の如く、検出されたエンジン負荷、即ち、吸入空気量Ｑに応じてその動作（バルブ開度）を制御する。

次いで、第１実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置の動作を説明する。

図２はその動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは、所定時間、例えば１０ｍｓｅｃごとに起動される。

以下説明すると、Ｓ１０においてアクセル開度ＡＣＣとエンジン回転数ＮＥとから、エンジン１０の要求負荷（要求トルク）ＰＭＥＣＭＤ［Ｎ・ｍ］を算出する。これは、図３にその特性を示すマップデータを検索することで行う。

次いでＳ１２に進み、クランク角センサ４０を除く、前記したセンサ群の出力を読み込み、吸入空気量Ｑ、排気温度ＴＥＸ、スロットル開度ＴＨ、エンジン冷却水温ＴＷなどのエンジン運転パラメータを検出する。

次いでＳ１４に進み、エンジン１０の運転が予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）運転領域か否か判断する。これは、算出した要求負荷ＰＭＥＣＭＤとエンジン回転数ＮＥとから、図４にその特性を示すマップデータを検索することで行なう。予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）運転領域は、図示の如く、要求負荷ＰＭＥＣＭＤとエンジン回転数ＮＥが極小さいアイドル領域などの領域（極低負荷領域）と、要求負荷ＰＭＥＣＭＤとエンジン回転数ＮＥが高くなる領域（高負荷領域）を除く領域、換言すれば低負荷および中負荷領域とされる。

Ｓ１４で肯定されるときはＳ１６に進み、同様に算出した要求負荷ＰＭＥＣＭＤとエンジン回転数ＮＥとから、その運転状態で必要とされるＥＧＲ量（排ガス量）を算出する。尚、後述するように、ＥＧＲは、いわゆる内部ＥＧＲによるＥＧＲである。

次いでＳ１８に進み、同様に算出した要求負荷ＰＭＥＣＭＤとエンジン回転数ＮＥとから吸気バルブ１８と排気バルブ３２の開、閉弁時期（バルブタイミングおよびリフト量）を決定する。

図５は、Ｓ１８で決定される開、閉弁時期（バルブタイミングおよびリフト量）の特性を説明する説明図である。尚、同図（ａ）は負荷が少ない（吸入空気量Ｑが少ない）場合、同図（ｂ）は負荷が増加した（吸入空気量Ｑが増加した）場合の特性を示す。

同図を参照して説明すると、排気行程では排気バルブ３２を開弁し、燃焼によって生じた排ガスを排気マニホルド３４に排気するように開、閉弁時期を決定する。

それに続く吸気行程では、吸気バルブ１８が所定期間開弁して吸入空気を燃焼室に導入すると共に、排気バルブ３２が吸気バルブ１８の閉弁に応じて開弁して排ガスを燃焼室に導入するように制御する。即ち、吸気行程では、先ず、吸気バルブ１８を開弁し、吸入空気を燃焼室に導入する。

このとき、要求負荷ＰＭＥＣＭＤとエンジン回転数ＮＥに応じて燃焼に必要な空気量が相違、より正確には要求負荷ＰＭＥＣＭＤとエンジン回転数ＮＥが増加するにつれて必要空気量が増加することから、ＰＭＥＣＭＤとＮＥに応じて同図（ａ）（ｂ）に対比して示す如く、吸気バルブ１８の閉弁時期を変更し、吸入空気量の増加に伴って閉弁時期を遅らせる（クランク角度において）、換言すれば開弁期間（所定期間）を延長するように決定する。

従って、上記した「所定期間」とは固定値ではなく、燃焼に必要な空気量を導入するに足る期間であって可変の値を意味する。尚、この実施例に係るエンジン１０は筒内噴射エンジンであることから、ここでは空気量に応じて行うが、燃料が吸気ポートに噴射されるエンジンであれば、混合気の量に応じて吸気バルブ１８の閉弁時期を決定することになる。

次いで、吸気バルブ１８の閉弁時期とほぼ同時に、排気バルブ３２を開弁し、Ｓ１６で算出した量の排気ガスを燃焼室内に導入した後、排気バルブ３２を閉弁して圧縮行程に移行する。

このように、吸気行程中に吸気バルブ１８と排気バルブ３２とを同時に開弁することがないことから、排ガスと空気が同時に燃焼室に流入するのを回避することができ、負荷の増加に伴って必要な空気量が増大するときも必要な排ガス量を確保することができる。より具体的には、吸気バルブ１８の閉弁に応じて排気バルブ３２を開弁させることで、排気バルブ３２の開弁時間が短縮されて導入されるべき排ガスの量がＳ１６で算出された量に対して減少する恐れがあるが、後述するように負荷が増加するにつれて排気圧力を増加させるように排気圧力可変部材（排気管開閉バルブ）５６の動作を制御することにより、必要な排ガスの導入量を確保するようにした。

尚、ここで「排気バルブ３２が吸気バルブ１８の閉弁に応じて開弁して排ガスを燃焼室に導入するように」とは、上記から明らかな如く、排ガスと空気が同時に燃焼室に流入するのを回避するように吸気バルブ１８と排気バルブ３２とを同時に開弁させないことを意味し、従って、吸気バルブ１８の閉弁と排気バルブ２２の開弁とが全くオーバーラップしないことを意味するものでない。即ち、排ガスと空気が同時に燃焼室に流入するのを回避できれば足り、吸気バルブ１８の閉弁と排気バルブ３２の開弁とが若干オーバーラップしても支障ない。

図２フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ２０に進み、排気管開閉バルブ（排気圧力可変部材）５６のバルブ開度を要求負荷ＰＭＥＣＭＤとエンジン回転数ＮＥに応じて決定する。前記したように、エンジン負荷が増加するほど、排気バルブ３２の開弁期間は短縮されることから、排気管開閉バルブ５６の開度は要求負荷ＰＭＥＣＭＤとエンジン回転数ＮＥ、より具体的には、要求負荷ＰＭＥＣＭＤが増加するほど、換言すればエンジン１０の負荷が増加するほど減少させて（閉弁方向に決定して）排気圧力（排ガスの圧力）を増加させ、排気バルブ３２の開弁期間の短縮を補償して導入されるべき排ガス（ＥＧＲ）量を確保する。

尚、吸入空気量Ｑはエンジン負荷を示すパラメータであることから、要求負荷ＰＭＥＣＭＤとエンジン回転数ＮＥに代え、吸入空気量Ｑとエンジン回転数（あるいは吸入空気量Ｑのみ）を用いてバルブ開度を決定しても良い。さらには、排気温度ＴＥＸもエンジン負荷に比例することから、排気温度ＴＥＸとエンジン回転数ＮＥ（あるいは排気温度ＴＥＸのみ）を用いてバルブ開度を決定しても良い。

次いでＳ２２に進み、火花点火ＯＦＦ、即ち、点火プラグ２６を通じての着火を行わないこととし、スロットル開度ＴＨを全開にし、吸、排気バルブ１８，３２がＳ１８で決定された開、閉弁時期となるように可変動弁機構５４の動作を制御する。また、Ｓ２０で決定された開度となるように駆動回路６０を介して排気管開閉バルブ５６の動作を制御する。

また、燃料噴射量制御も実行する。これは具体的には、要求負荷ＰＭＥＣＭＤとエンジン回転数ＮＥに応じて予め設定されたマップデータを検索して燃料噴射量を決定し、決定された燃料噴射量の大部分を吸気行程から圧縮行程にかけて噴射すると共に、その残部を次の膨張行程において噴射する（付加的な燃料噴射を実行する）。これにより、付加的に噴射された燃料を排ガスで燃焼させることで混合気の温度をさらに上昇させることができ、筒内ガス温度を圧縮着火に必要とされる温度まで一層確実に昇温させることができる。付加的な燃料噴射の実行条件は、負荷や排気温度に応じて設定しても良い。また、付加的な燃料噴射は膨張行程で実行するように構成したが、ポート噴射エンジンでは膨張行程で付加的な燃料噴射を実行できないため、その場合、主噴射とは別のタイミングで排気行程後に実行するか、あるいは主噴射の前に実行することになる。

他方、Ｓ１４で否定されるときはＳ２４に進み、要求負荷ＰＭＥＣＭＤに応じてスロットル開度ＴＨを制御する。また、要求負荷ＰＭＥＣＭＤとエンジン回転数ＮＥに応じて予め設定されたマップデータを検索して点火時期を決定し、決定された点火時期で火花放電を行って混合気を着火する。

また、Ｓ２２で述べたと同様に燃料噴射量を決定し、燃料噴射を実行する（ただし、この場合は決定された燃料噴射量の全てを吸気行程から圧縮行程にかけて噴射し、付加的な燃料噴射を実行しない）。同時に、空燃比（Ａ／Ｆ）の制御も実行する。尚、予混合圧縮着火を実行しないことから、排気管開閉バルブ５６は全開させる。

この実施の形態は上記の如く構成したので、吸気行程中に吸気バルブ１８と排気バルブ３２とを同時に開弁することがなく、排ガスと空気が同時に燃焼室に流入するのを回避することができる。従って、負荷の増加に伴って必要な混合気あるいは空気の量が増加するときも、必要な排ガス量を確保することできる。

即ち、吸気バルブ１８の閉弁に応じて排気バルブ３２を開弁させることで、導入されるべき排ガスの量が減少するが、排気管開閉バルブ５６の開度を負荷が増加するにつれて排気圧力を増加させるように制御することにより、必要な排ガスの導入量を確保でき、筒内ガス温度を圧縮着火に必要とされる温度まで昇温させることができる。従って、負荷の増加に応じて必要な混合気量あるいは空気量が増加するときも必要な排ガス量も確保することができ、よって着火性能を向上させることができて圧縮着火が可能な運転領域を拡大することができる。また、排気管開閉バルブ５６も、気筒ごとに開閉バルブを設ける従来技術の構成に比して簡易である。

上記を図６と図７を参照して説明する。図６はこの実施例に係る装置の動作を示す説明図であり、図７は従来技術に係る装置の動作を示す説明図である。

図７に示す従来技術の場合、その上図に示すように負荷の増加につれて必要な空気量が増加するのに伴い、前記した理由から導入されるべきＥＧＲ（排ガス）量は減少し、その結果、その下図に示すようにある負荷（図中のａ点）で筒内の実際の温度が自己着火可能温度を満足できなくなり、圧縮着火を予定する運転領域においても圧縮着火が不可能となる。

それに対し、図６に示すこの実施例に係る装置の場合、その上図に示すように排気管開閉バルブ５６を例えばａ点から閉弁方向に駆動することで、その中図に示すように、破線で示す従来技術に比して導入されるべきＥＧＲ量を確保することができ、よってその下図に示すように圧縮着火可能な運転領域を拡大することができる。より正確には、図４に示す圧縮着火を予定する範囲において、圧縮着火を確実に実現することができる。

次いで、この発明の第２実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置について説明する。

図８は、第２実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置を全体的に示す、図１と同様の概略図である。

第１実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第２実施例にあっては、排気圧力可変部材が排気ガスタービン過給機７０のタービン７０ａの可変ノズルベーン７０ａ１からなる如く構成した。第２実施例において、排気ガスタービン過給機（以下「過給機」という）７０は、排気管３６に介挿されたタービン７０ａと、吸気管１２に介挿され、タービン７０ａに接続されて回転駆動されるコンプレッサ７０ｂとを備える。タービン７０ａには可変ノズルベーン７０ａ１が設けられる。

過給機７０はＥＣＵ２４に接続される。ＥＣＵ２４は、エンジン負荷（要求負荷ＰＭＥＣＭＤあるいは吸入空気量Ｑ）とエンジン回転数ＮＥなどに応じて可変ノズルベーン７０ａ１を駆動回路７２を介してリンクによって駆動してブレード（図示せず）に当たる排ガスの角度を調節し、タービン回転数を過給有効範囲に維持する。

タービン７０ａによって回転させられるコンプレッサ７０ｂは吸気管１２を流れる空気を圧縮し、吸気マニホルド１６から各気筒に導入する。尚、過給圧が過大になるとき、駆動回路７４を介してバイパスバルブ（ウェイストゲートバルブ）７６が開弁されて降圧される。

第２実施例に係る装置の動作は、第１実施例の図２フロー・チャートで述べたものと同様である。ただし、過給された空気を供給することから、図５に示す特性において吸気バルブ１８の開弁時間は短縮しても良い。過給された空気を供給することから、第１実施に比し、さらに高負荷領域まで圧縮着火運転域を拡大することができる。尚、残余の構成および効果は第１実施例と異ならない。

第２実施例においては上記の如く構成したので、エンジン回転数ＮＥに応じて可変ノズルベーン７０ａ１を制御することで、第１実施例で述べたと同様に負荷の増加に伴って必要な混合気あるいは空気の量が増加するときも、エンジン負荷の増加に応じて排気圧力を高めることができ、必要な排ガスの導入量を確保することができる。

以上の如く、この発明の第１および第２実施例にあっては、圧縮着火内燃機関、より具体的には運転状態に応じて混合気を圧縮着火で燃焼させる圧縮着火燃焼と火花点火で燃焼させる火花点火燃焼との間で切り換える圧縮着火内燃機関（エンジン）１０の制御装置において、前記内燃機関の排気系に配置され、排気圧力を変更自在な排気圧力可変部材（排気管開閉バルブ５６、可変ノズルベーン７０ａ１）と、前記内燃機関の負荷に応じて前記排気圧力可変部材の動作を制御する排気圧力可変部材制御手段（ＥＣＵ２４，駆動回路６０，７２）と、前記内燃機関の吸気バルブ１８と排気バルブ３２を任意の時期で開閉自在な可変動弁機構（５４）と、前記可変動弁機構の動作を制御する可変動弁機構制御手段（ＥＣＵ２４）とを備えると共に、前記可変動弁機構制御手段は、前記吸気バルブが所定期間開弁して吸入空気を燃焼室に導入すると共に、前記排気バルブが前記吸気バルブの閉弁に応じて開弁して排ガスを前記燃焼室に導入するように、前記可変動弁機構の動作を制御すると共に、前記排気圧力可変部材制御手段は、前記内燃機関の負荷が増加するにつれて前記排気圧力が増加するように、前記排気圧力可変部材の動作を制御する（ＥＣＵ２４，Ｓ１６からＳ２２）如く構成した。また、前記可変動弁機構制御手段は、前記内燃機関の負荷が増加するにつれて前記吸気バルブの閉弁時期を変更する（ＥＣＵ２４，Ｓ１８，Ｓ２２）如く構成した。

また、前記内燃機関が複数（４個）の気筒を備えると共に、前記排気圧力可変部材が、前記複数の気筒の排気系集合部３４ａ、より正確にはそれに接続される排気管３６に配置される如く構成した。

また、前記排気圧力可変部材が、バルブ（排気管開閉バルブ）５６および排気ガスタービン過給機７０の可変ノズルベーン７０ａ１の少なくともいずれかである如く構成した。

さらに、前記内燃機関は、付加的な燃料噴射を実行する付加燃料噴射実行手段（ＥＣＵ２４，Ｓ２２）を備える如く構成した。

尚、上記において、吸気バルブ１８と排気バルブ３２を２個設けたが、１個であっても良い。

また、図５に示す吸気バルブ１８と排気バルブ３２の開、閉弁特性は例示であり、これに限定されるものではない。

また、筒内噴射エンジンを例にとってこの発明の実施例を説明したが、この発明はポート噴射エンジンであっても妥当する。

この発明の第１実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。 図１に示す装置の動作を説明するフロー・チャートである。 図２フロー・チャートの処理で使用される要求負荷（要求トルク）ＰＭＥＣＭＤのマップデータ特性を示す説明グラフである。 図２フロー・チャートの処理で使用される、予混合圧縮着荷運転領域のマップデータ特性を示す説明グラフである。 図２フロー・チャートの処理で使用される、吸、排気バルブの開、閉弁時期（バルブタイミングおよびリフト量）特性を説明する説明図である。 図２フロー・チャートの処理を示す説明図である。 従来技術の処理を図６に対比して示す説明図である。 この発明の第２実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。

符号の説明

１０ 圧縮着火内燃機関（エンジン）
１８ 吸気バルブ
２４ ＥＣＵ（電子制御ユニット）
３２ 排気バルブ
３４ 排気マニホルド(排気系)
３４ａ 排気系集合部（排気系）
５４ 可変動弁機構
５６ 排気管開閉バルブ（排気圧力可変部材）
７０ 排気ガスタービン過給機
７０ａ１ 可変ノズルベーン（排気圧力可変部材）

Claims (5)

1. 圧縮着火内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の排気系に配置され、排気圧力を変更自在な排気圧力可変部材と、前記内燃機関の負荷に応じて前記排気圧力可変部材の動作を制御する排気圧力可変部材制御手段と、前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブを任意の時期で開閉自在な可変動弁機構と、前記可変動弁機構の動作を制御する可変動弁機構制御手段とを備えると共に、前記可変動弁機構制御手段は、前記吸気バルブが所定期間開弁して吸入空気を燃焼室に導入すると共に、前記排気バルブが前記吸気バルブの閉弁に応じて開弁して排ガスを前記燃焼室に導入するように、前記可変動弁機構の動作を制御すると共に、前記排気圧力可変部材制御手段は、前記内燃機関の負荷が増加するにつれて前記排気圧力が増加するように、前記排気圧力可変部材の動作を制御することを特徴とする圧縮着火内燃機関の制御装置。
2. 前記可変動弁機構制御手段は、前記内燃機関の負荷が増加するにつれて前記吸気バルブの閉弁時期を変更することを特徴とする請求項１記載の圧縮着火内燃機関の制御装置。
3. 前記内燃機関は複数の気筒を備えると共に、前記排気圧力可変部材が、前記複数の気筒の排気系集合部に配置されることを特徴とする請求項１または２記載の圧縮着火内燃機関の制御装置。
4. 前記排気圧力可変部材が、バルブおよび排気ガスタービン過給機の可変ノズルベーンの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の圧縮着火内燃機関の制御装置。
5. さらに、前記内燃機関は、付加的な燃料噴射を実行する付加燃料噴射実行手段を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の圧縮着火内燃機関の制御装置。