(57)【要約】【課題】燃費の悪化を解消しながら、発進加速の良好なレスポンスが得られる筒内噴射型内燃機関を提供する。【解決手段】車両の停止時、吸気行程噴射モードで低回転数のアイドリングを実行する。車両が発進待機の状態にあるとき、吸気行程噴射モードから圧縮時に燃料を噴射する圧縮行程噴射モードに移行するとともに、アイドリングの回転数を高める。【選択図】図１
2010180752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気により吸気を過給する過給器を有し、吸気工程中に燃料を噴射する吸気行程噴射モードと圧縮工程中に燃料を噴射する圧縮行程噴射モードを備えた筒内噴射型内燃機関において、
車両状態を検出する車両状態検出手段と、
前記車両状態検出手段により車両の停止を検出したときに前記内燃機関の回転数を低下させる第１制御手段と、
前記第１制御手段により前記内燃機関の回転数が低下している状態で、前記車両状態検出手段により車両の発進を予測したときに燃料の噴射モードを圧縮行程噴射モードとする第２制御手段と、
を備えたことを特徴とする筒内噴射型内燃機関。
【請求項２】
前記第２制御手段は、前記車両状態検出手段により車両の発進を予測したときに前記内燃機関の回転数を上昇させるとともに、
該第２制御手段により前記回転数が所定値まで上昇したとき、前記圧縮行程噴射モードのまま、該内燃機関の点火時期をリタードする第３制御手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の筒内噴射型内燃機関。
【請求項３】
前記車両状態検出手段により車両の発進を検出したとき、前記圧縮行程噴射モードから前記吸気行程噴射モードに復帰する第４制御手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の筒内噴射型内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過給器を有する筒内噴射型内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
過給器を有するいわゆる過給型の内燃機関は、自然吸気（ＮＡ）型の内燃機関に比べて燃費が良くないことが知られている。  
これは、発進加速のレスポンスの悪化を防ぐため、停止中も過給器のタービンを回しておきたいという要求があり、そのためにはアイドル回転数を高めに設定しておく必要があるからである。
【０００３】
また、過給型の内燃機関の場合、過給器が排気流の流れの抵抗となるため、特に、燃焼後の排気を排気ポートに排出せず筒内に残留させる，または一度排気ポートに排出されるがバルブオーバーラップ時に筒内に戻す、いわゆる内部排気ガス再循環制御システム（以下、内部ＥＧＲシステムと略称する）を備えた内燃機関では、内部ＥＧＲ量が多くなって燃焼安定性が自然吸気（ＮＡ）型の内燃機関よりも悪化し易くなる。この点からも、アイドル回転数を低くすることができず、燃費の悪化につながっている。
【０００４】
そこで、燃費の悪化を解消するため、車両が停止状態にあるとき、アイドル回転数を通常より低下させるようにした過給型の内燃機関が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８５１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ただし、停止時にアイドル回転数を低下させるだけでは、その後の発進加速に支障を生じてしまう。
【０００７】
この発明は、上記事情を考慮したもので、その目的は、燃費の悪化を解消しながら、良好なレスポンスの発進加速が得られる筒内噴射型内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明の筒内噴射型内燃機関は、内燃機関の排気により吸気を過給する過給器を有し、吸気工程中に燃料を噴射する吸気行程噴射モードと圧縮工程中に燃料を噴射する圧縮行程噴射モードを備えたものであって、車両状態を検出する車両状態検出手段と、前記車両状態検出手段により車両の停止を検出したときに前記内燃機関の回転数を低下させる第１制御手段と、前記第１制御手段により前記内燃機関の回転数が低下している状態で、前記車両状態検出手段により車両の発進を予測したときに燃料の噴射モードを圧縮行程噴射モードとする第２制御手段と、を備える。  
なお、第１制御手段による前記内燃機関の回転数の低下は吸気行程噴射モードにて行われることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の筒内噴射型内燃機関によれば、燃費の悪化を解消しながら、良好なレスポンスの発進加速が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の一実施形態の構成を示す図。
【図２】一実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図３】一実施形態の作用を説明するためのタイムチャート。
【図４】一実施形態における吸気行程噴射および圧縮行程噴射のタイミングを点火時期と比べて示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。  
図１において、１は筒内噴射型の内燃機関で、シリンダ２、ピストン３、インジェクタ４、点火プラグ５、吸気弁６、排気弁７などを有し、ピストン３の下降により、そのシリンダ２内の燃焼室に、吸気ポート１１および吸気弁６を介して空気を吸込む（吸気行程）。そして、燃焼室にインジェクタ４から燃料を噴射し、噴射した燃料と吸込み空気との混合気をピストン３の上昇によって圧縮し（圧縮行程）、この圧縮混合気を点火プラグ５の火花により着火して燃焼・爆発させる（燃焼行程）。この燃焼・爆発によってピストン３が再び下降し、上記動作が繰り返される。燃焼・爆発によって生じるガスは、排気弁７から排気ポート１２を通って排出される（排気行程）。これは、吸気行程中に燃料を噴射する吸気行程噴射モードである。
【００１２】
この吸気行程噴射モードのほかに、圧縮行程中に燃料を噴射する圧縮行程噴射モードがある。圧縮行程噴射モードでは、クランキングによってピストン３が下降し、シリンダ２内の燃焼室に吸気弁６を介して空気が吸込まれる。この吸込み空気がピストン３の上昇によって圧縮され、その圧縮中にインジェクタ４から燃料が噴射される。噴射された燃料は吸込み空気と共に圧縮され、その圧縮混合気が点火プラグ５の火花により着火して燃焼・爆発する。この燃焼・爆発によってピストン３が再び下降し、上記動作が繰り返される。燃焼・爆発により生じるガスは排気弁７から排出される。
【００１３】
また、吸気管２１に流入する空気がエアクリーナ２２、エアフローセンサ２３、および吸気管２４を介して過給器２５に導かれ、その過給器２５で過給された空気が吸気管２６、インタークーラー２７、電子制御スロットル弁（ＥＴＶ）２８、および吸気管２９を介して上記吸気ポート１１に供給される。電子制御スロットル弁２８は、後述するアクセル開度センサ４５の検知開度およびＥＣＵ４０の制御に応じた同ＥＣＵ４０からの指令に応じて、開度が変化する。この開度変化に伴い、吸気ポート１１へ供給される空気の量が変化する。
【００１４】
排気ポート１２から排出されるガスは、過給器２５のタービンを回した後、排気管３１および三元触媒ユニット（ＴＷＣ）３２を介して放出される。
【００１５】
一方、制御部であるＥＣＵ４０に、上記インジェクタ４、エアフローセンサ２３、電子制御スロットル弁２８が接続されるとともに、点火コイル４１及び車両状態検出手段を構成するクランク角センサ４２、車速センサ４３、冷却水温度センサ４４、アクセル開度センサ４５、ブレーキスイッチ４６、およびシフト位置センサ４７などが接続される。
【００１６】
点火コイル４１は、上記点火プラグ５に点火用の駆動電圧を供給する。クランク角センサ４２は、上記ピストン３の上下動に連動するクランクの角度を検知する。車速センサ４３は、車両の走行速度を検知する。冷却水温度センサ４４は、内燃機関１の冷却水温度を検知する。アクセル開度センサ４５は、運転者のアクセル操作の開度を検知する。ブレーキスイッチ４６は、運転者のブレーキ操作時にオンして、非ブレーキ操作時にオフする。シフト位置センサ４７は、運転者によるギヤシフトの位置を検知する。
【００１７】
そして、ＥＣＵ４０は、主要な機能として、次の（１）〜（５）の手段を有する。  
（１）クランク角センサ４２の検知角度から内燃機関１の回転数Ｎｅを検出（算出）する検出手段。
【００１８】
（２）車両の停止時（車速センサ４３の検知速度が零、アクセル開度センサ４５の検知開度が全閉、ブレーキスイッチ４６がオンの状態が一定時間ｔ１にわたり継続したとき）、吸気行程中にインジェクタ４から燃料を噴射する吸気行程噴射モードにより低回転数Ｎｅのアイドリングを実行する第１制御手段。なお、ここでは、ブレーキスイッチ４６がオンであることを停止条件の１つの要素として採用したが、これはオートマチック（ＡＴ）車に適用される。マニュアル操作（ＭＴ）車の場合は、ブレーキスイッチ４６がオンであることに代わり、“シフト位置センサ４７の検知位置がニュートラルＮであること”が停止条件の１つの要素として採用される。
【００１９】
（３）車両の発進を予測したとき（例えばブレーキスイッチ４６がオフでアクセル開度センサ４５の検知開度が全閉のとき）、吸気行程噴射モードから圧縮行程噴射モードに移行すると同時に、アイドリングの回転数（アイドル回転数Ｎｉという）を高めるべく、電子制御スロットル弁２８の開度を増（進角）し且つ点火プラグ５の点火時期を進める第２制御手段。
【００２０】
（４）車両の発進を予測した状態で、アイドル回転数Ｎｉが所定値（＝発進待機用の回転数）に上昇したとき、圧縮行程噴射モードのまま、点火プラグ５の点火時期をリタードする第３制御手段。
【００２１】
（５）車両の発進を検出したとき（車速が所定速度以上に上昇したとき）、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードに復帰する第４制御手段。
【００２２】
つぎに、図２のフローチャートおよび図３のタイムチャートを参照しながら作用について説明する。  
車速センサ４３の検知速度が零（停止；ステップ１０１のＹＥＳ）、アクセル開度センサ４５の検知開度が全閉（ステップ１０２のＹＥＳ）、ブレーキスイッチ４６がオン（ステップ１０３のＹＥＳ）のとき、ＥＣＵ４０のタイマによるタイムカウントｔが実行される（ステップ１０４）。このタイムカウントｔが予め定められている一定時間ｔ１に達すると（ステップ１０５のＹＥＳ）、車両の停止条件が満足されているとの判断の下に、吸気行程中にインジェクタ４から燃料を噴射する吸気行程噴射モードによってアイドリングが行われる（ステップ１０６）。
【００２３】
このアイドリングでは、規定のアイドル回転数Ｎｉに対する低下必要量ΔＮｉが冷却水温センサ４４の検知温度（冷却水温度）に応じて決定され（ステップ１０７）、決定された低下必要量ΔＮｉが規定のアイドル回転数Ｎｉから減算されて現時点のアイドル回転数Ｎｉとして設定される（ステップ１０８）。すなわち、低回転数のアイドリングが実行される。
【００２４】
このとき、ＥＣＵ４０のメモリのアイドル回転低下フラグｆが“１”にセットされる（ステップ１０９）。このセットに基づき（ステップ１１０のＹＥＳ）、吸気行程噴射モードの設定が継続される（ステップ１１１）。
【００２５】
その後、運転者によるブレーキ操作が解除されてブレーキスイッチ４６がオフすると（ステップ１０３のＮＯ）、停止条件が解除されたとの判断の下に、タイムカウントｔがクリアされるとともに（ステップ１１２）、アイドル回転低下フラグｆが“０”にリセットされる（ステップ１１３）。
【００２６】
アイドル回転低下フラグｆが“０”のとき（ステップ１１０のＹＥＳ）、アクセル開度センサ４５の検知開度が全閉かどうか判定される（ステップ１１４）。全閉であれば（ステップ１１４のＹＥＳ）、車両が発進待機状態にあるとの判断の下に、これまでの吸気行程噴射モードから圧縮行程噴射モードに移行する（ステップ１１５）。
【００２７】
この圧縮行程噴射モードへの移行と同時に、アイドル回転数Ｎｉを高めるべく、電子制御スロットル弁２８の開度が所定量だけ増加され（ステップ１１６）、かつ点火プラグ５の点火時期が所定値だけ進められる（進角；ステップ１１７）。
【００２８】
この開度増および進角によってアイドル回転数Ｎｉが上昇し、そのアイドル回転数Ｎｉが発進待機用の回転数Ｎｓに達すると（ステップ１１８のＹＥＳ）、圧縮行程噴射モードのまま、点火プラグ５の点火時期がリタードされる（遅角；ステップ１１９）。このリタードにより、シリンダ２内の燃焼室に供給される空気量が増加し、それに伴い、燃焼室からの排気流量が増大する。この排気流量の増大により、過給器２５のタービンの回転速度が上昇し、過給圧が増える。過給圧が増えることで、発進加速に必要な大きなトルクが発揮される。
【００２９】
図４に示すように、圧縮行程噴射のタイミングは吸気行程噴射のタイミングよりも点火時期に近いので、空気量変化に対する燃料噴射量の追従性については圧縮行程モードの方が良好である。したがって、発進加速に際して圧縮行程モードを設定することにより、上記した開度増および進角に基づくアイドル回転数Ｎｉの上昇と合わせ、過給器２５のタービンの回転速度が速やかに上昇し、良好なレスポンスの発進加速が可能となる。
【００３０】
車両が加速して車速が所定速度以上になると、圧縮行程噴射モードが解除され、吸気行程噴射モードに復帰する。
【００３１】
このように、車両が停止状態にあるときは吸気行程噴射モードによる低回転数のアイドリングを行うことによって燃費の改善を図ることができ、しかも車両の発進加速に際しては圧縮行程噴射モードに移行することにより、それまでの低回転数のアイドリングに影響を受けることなく、良好なレスポンスの発進加速を行うことができる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、火花着火式の内燃機関を例に説明したが、筒内噴射型の内燃機関であれば、自己着火式の内燃機関についても実施可能である。その他、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【符号の説明】
【００３３】
１…筒内噴射型の内燃機関、２…シリンダ、３…ピストン、４…インジェクタ、５…点火プラグ、６…吸気弁、７…排気弁、１１…吸気ポート、１２…排気ポート、２１，２４…給気管、２２…エアクリーナ、２３…エアフローセンサ、２５…過給器、２６，２９…吸気管、２７…インタークーラー、２８…電子制御スロットル弁（ＥＴＶ）、４０…ＥＣＵ（制御部）、４１…点火コイル、４２…クランク角センサ、４３…車速センサ、４４…冷却水温度センサ、４５…アクセル開度センサ、４６…ブレーキスイッチ、４７…シフト位置センサ
【図１】
2010180752.tif 000003
【図２】
2010180752.tif 000004
【図３】
2010180752.tif 000005
【図４】
2010180752.tif 000006