(57)【要約】【課題】過渡時における燃焼安定性を確保する。【解決手段】吸排気弁のバルブオーバーラップ量が大きい運転条件から、吸排気弁のバルブオーバーラップ量を小さい運転条件に切り替わる際の過渡時には、１サイクル中に燃料噴射を２回に分けて行い、１サイクル中に複数回の点火を行う多重点火を行い、かつ点火時期をリタードすると共に、内部ＥＧＲガス量、１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量及びこの２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーションに応じて、前記内燃機関の点火時期及び点火方式を変更する。これによって、１サイクル中に燃料噴射を２回行うことによる成層混合気形成と、多重点火による着火確率増大化と、により着火性を改善することで、過渡時に発生する過剰ＥＧＲ化による燃焼安定性の悪化を改善することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、点火プラグと、吸気弁のリフト中心角の位相を可変する吸気弁側位相可変機構と、排気弁のリフト中心角の位相を可変する排気弁側位相可変機構と、を備えた筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、
前記吸気弁の開弁期間と前記排気弁の開弁期間とのバルブオーバーラップ量が大きい運転条件から、前記吸気弁の開弁期間と前記排気弁の開弁期間とのバルブオーバーラップ量を小さい運転条件に切り替わる際の過渡時には、１サイクル中に燃料噴射を２回に分けて行い、１サイクル中に複数回の点火を行う多重点火を行い、かつ点火時期をリタードすると共に、内部ＥＧＲガス量、１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量及びこの２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーションに応じて、前記内燃機関の点火時期及び点火方式を変更することを特徴とする筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
【請求項２】
バルブオーバーラップ量が大きい運転条件からバルブオーバーラップ量が小さい運転条件に切り替わる際の過渡時には、この切り替わりの最初に大きく前記内燃機関の点火時期をリタードすると共に、１サイクル中に２回点火を実施するものであって、
前記過渡時においては、内部ＥＧＲガス量、１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量及びこの２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーションに応じて、前記内燃機関の１サイクル中の１回目の点火時期を前記過渡時の最初に大きくリタードさせた際の１サイクル中の１回目の点火時期から進角させると共に、前記内燃機関の１サイクル中の１回目の点火の点火期間を前記過渡時の最初に大きくリタードさせた際の１サイクル中の１回目の点火の点火期間に対して増大させることを特徴とする請求項１に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
【請求項３】
バルブオーバーラップ量が大きい運転条件からバルブオーバーラップ量が小さい運転状態に切り替わる際の過渡時には、この切り替わりの最初に大きく前記内燃機関の点火時期をリタードするものであって、
前記過渡時においては、内部ＥＧＲガス量、１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量及びこの２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーションに応じて、前記内燃機関の１サイクル中の点火回数を増大させると共に、前記内燃機関の１サイクル中の１回目の点火時期を前記過渡時の最初に大きくリタードさせた際の１サイクル中の１回目の点火時期から進角させることを特徴とする請求項１に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記過渡時において、１サイクル中に多重点火を行っている間は、１サイクル中の最後の点火の点火開始時期は一定となるよう制御されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気弁及び排気弁の双方に、リフト中心角の位相を可変する位相可変機構を設けた内燃機関においては、吸気弁閉時期と排気弁閉時期をリタードさせることにより、ポンピングロスを低減するミラーサイクルを実施したり、吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とのバルブオーバーラップ量を大きくしたりすることで内部ＥＧＲガス量が多くなることを利用してポンピングロスの低減や冷却損失の低減を図ることで、燃費を改善するようにした内燃機関が広く知られている。
【０００３】
ここで、バルブオーバーラップ量が大きい運転条件からバルブオーバーラップ量が無い運転条件に変化するような過渡時においては、空気量の急激な変化により内部ＥＧＲガス量が一時的に増大（オーバーシュート）することから、燃焼耐力が悪化するという問題がある。
【０００４】
この問題点の対策としては、例えば、特許文献１に開示されているように、１サイクル中に複数回の点火を行う多重点火を行う方法が考えられる。
【特許文献１】特開平４−１７９８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、燃焼安定性に寄与する要因は、多重点火による点火エネルギーの増大に限定されるものではなく、点火時の筒内の燃料分布や、点火タイミング等の影響を受けるため、単に多重点火を実施するだけでは、十分な燃焼安定性を得ることができない虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明の筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置は、吸気弁のリフト中心角の位相を可変する吸気弁側位相可変機構と、排気弁のリフト中心角の位相を可変する排気弁側位相可変機構と、を備え、吸排気弁のバルブオーバーラップ量が大きい運転条件から、吸排気弁のバルブオーバーラップ量を小さい運転条件に切り替わる際の過渡時には、１サイクル中に燃料噴射を２回に分けて行い、１サイクル中に複数回の点火を行う多重点火を行い、かつ点火時期をリタードすると共に、内部ＥＧＲガス量、１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量及びこの２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーションに応じて、前記内燃機関の点火時期及び点火方式を変更する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、１サイクル中に燃料噴射を２回行うことによる成層混合気形成と、多重点火による着火確率増大化と、により着火性を改善することで、過渡時に発生する過剰ＥＧＲ化による燃焼安定性の悪化を改善し、点火時期のリタードにより筒内の成層化に伴う燃焼早期化状態での熱効率の最適化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明が適用される内燃機関１を模式的に示した説明図である。
【０００９】
シリンダブロック２に形成されるシリンダ３内には、ピストン４が摺動可能に配置されている。このピストン４とシリンダヘッド５との間には、燃焼室６が画成されている。ピストン４の頂面には、ピストンキャビティ７が形成されている。
【００１０】
この燃焼室６には、吸気弁８を介して吸気通路９が接続され、排気弁１０を介して排気通路１１が接続されている。
【００１１】
吸気弁８は、吸気弁側カムシャフト１２に取り付けられた吸気弁側カム１３によって開閉される。吸気弁側カム１３は、吸気弁側カムシャフト１２の回転に伴い回転するものであって、吸気弁側タペット１４に接して、図示せぬバルブスプリングの反力に抗して吸気弁８を押し開くものである。
【００１２】
また、排気弁１０は、排気弁側カムシャフト１５に取り付けられた排気弁側カム１６によって開閉される。排気弁側カム１６は、排気弁側カムシャフト１５の回転に伴い回転するものであって、排気弁側タペット１７に接して、図示せぬバルブスプリングの反力に抗して排気弁１０を押し開くものである。
【００１３】
吸気通路９には、吸気上流側から、吸気中のほこりを取り除くエアフィルタ１８、吸入空気量を検出するエアフロメータ１９、制御信号によりアクチュエータ２０を介して開度制御される電子制御スロットル弁２１及び吸気コレクタ２２が介装されている。排気通路１１には、排気浄化用の触媒コンバータ２３が介装されている。
【００１４】
燃焼室６の中央頂上部には、点火プラグ２４が配置されている。また、燃焼室６の吸気通路９側の側部に、燃焼室６内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２５が配置されている。この燃料噴射弁２５には、高圧燃料ポンプ２６によって所定圧力に調圧された燃料が供給されている。従って、各気筒の燃料噴射弁２５が制御パルスにより開弁することで、その開弁期間に応じた量の燃料が噴射される。尚、２７は、燃圧を検出する燃圧センサである。
【００１５】
また、内燃機関１には、機関冷却水温を検出する水温センサ２８、クランク角を検出するクランク角センサ２９、運転者によるアクセルペダル踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３０及び車速を検知する車速センサ３１が設けられている。
【００１６】
そして、本実施形態における内燃機関１は、吸気弁８のバルブリフトにおける作動角を一定のまま吸気弁８のリフト中心角の位相を連続的に遅進させることが可能な吸気弁側位相可変機構３５と、排気弁１０のバルブリフトにおける作動角を一定のまま排気弁１０のリフト中心角の位相を連続的に遅進させることが可能な排気弁側位相可変機構３６と、を備えている。
【００１７】
吸気弁側位相可変機構３５は、吸気弁側カムシャフト１２の前端部に設けられた吸気弁側カムスプロケット（図示せず）と、この吸気弁側カムスプロケットと吸気弁側カムシャフト１２とを所定の角度範囲内において相対的に回転させる吸気弁側位相制御用アクチュエータ（図示せず）と、から構成されている。前記吸気弁側カムスプロケットは、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動している。
【００１８】
排気弁側位相可変機構３６は、排気弁側カムシャフト１５の前端部に設けられた排気弁側カムスプロケット（図示せず）と、この排気弁側カムスプロケットと排気弁側カムシャフト１５とを所定の角度範囲内において相対的に回転させる排気弁側位相制御用アクチュエータ（図示せず）と、から構成されている。前記排気弁側カムスプロケットは、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動している。前記吸気弁側位相制御用アクチュエータ及び前記排気弁側位相制御用アクチュエータは、例えば油圧式の回転型アクチュエータからなり、それぞれ後述するＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）４０からの制御信号によって、図示せぬ油圧制御弁を介して制御される。
【００１９】
従って、吸気弁８は、前記吸気弁側位相制御用アクチュエータの作用によって、前記吸気弁側カムスプロケットと吸気弁側カムシャフト１２とが相対的に回転し、バルブリフトにおけるリフト中心角が遅進する。つまり、吸気弁８のリフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、排気弁１０は、前記排気弁側位相制御用アクチュエータの作用によって、前記排気弁側カムスプロケットと排気弁側カムシャフト１５とが相対的に回転し、バルブリフトにおけるリフト中心角が遅進する。つまり、排気弁１０のリフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。
【００２０】
尚、吸気弁側位相可変機構３５及び排気弁側位相可変機構３６の制御状態は、吸気弁側カムシャフト１２の回転位置を検出する吸気弁側カムシャフトセンサ３７及び排気弁側カムシャフト１５の回転位置を検出する排気弁側カムシャフトセンサ３８によってそれぞれ検出される。
【００２１】
吸気弁８の開閉時期や排気弁１０の開閉時期を変えると、燃焼室６に残留する不活性ガスの量（内部ＥＧＲガス量）が変化する。燃焼室６内の不活性ガスの量が増えるほどポンピングロスが減って燃費が良くなるので、運転条件によりどのくらいの不活性ガスが燃焼室６内に残留したらよいかを目標吸気弁閉時期や目標排気弁閉時期にして予め定めており、ＥＣＭ４０ではそのときの運転条件（エンジン負荷と回転速度）より前記目標吸気弁閉時期及び前記目標排気弁閉時期を求め、それらの目標値が得られるように吸気弁側位相可変機構３５及び排気弁側位相可変機構３６の各制御用アクチュエータを介して吸気弁閉時期と排気弁閉時期を制御している。
【００２２】
また、このＥＣＭ４０は、上述した各種のセンサ類の検出信号が入力されており、これらの入力信号により検出される運転条件に応じて、燃焼方式つまり均質燃焼とするか成層燃焼とするかを決定すると共に、これに合わせて、電子制御スロットル弁２１の開度、燃料噴射弁２５の燃料噴射時期および燃料噴射量、点火プラグ２４の点火時期、等を制御している。
【００２３】
図２は、燃費向上のために吸気弁８の開弁期間と排気弁１０の開弁期間とのバルブオーバーラップ量を大きくして内部ＥＧＲガス量を増大させた運転条件（部分負荷の運転条件）における吸排気弁の開閉期間を模式的に示した説明図である。また、図３は、吸気弁８の開弁期間と排気弁１０の開弁期間とのバルブオーバーラップ量が無くして内部ＥＧＲガス量を減少させた運転条件（車両を惰性で走行させるコースト時の運転条件）における吸排気弁の開閉期間を模式的に示した説明図である。
【００２４】
図２に示すような運転条件から図３に示すような運転条件に切り替わる過渡時においては、図４に示すように、内部ＥＧＲガス量がオーバーシュートし、筒内の残留ガス量が増大する。図４における時刻ｔ１は運転条件が部分負荷の運転条件からコースト時の運転条件に切り替わる過渡時の始まりのタイミングを示し、時刻ｔ２はオーバーシュートした内部ＥＧＲガス量が前記過渡時直前（部分負荷時）の内部ＥＧＲガス量まで減少したタイミングを示し、時刻ｔ３はこの過渡時において１サイクル中の点火回数が１回となっても燃焼安定性が成立する程度まで内部ＥＧＲガス量が低下したタイミングを示し、時刻ｔ４は運転条件がコースト時の運転条件に切り替わったタイミングを示している。
【００２５】
本発明の第１実施形態においては、図２に示すような運転条件から図３に示すような運転条件に切り替わる過渡時、すなわち吸排気弁のバルブオーバラップ量が大きい運転条件（部分負荷時の運転条件）から吸排気弁のバルブオーバラップ量が小さい運転条件（コースト時の運転条件）に切り替わる際の過渡時には、１サイクル中に燃料噴射を２回に分けて行うことで成層混合気を筒内に形成し、１サイクル中に複数回の点火を行う多重点火を行い、かつ点火時期をリタードすると共に、負荷変化に伴い変化する、内部ＥＧＲガス量、１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量及びこの２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーションに応じて、内燃機関１の点火時期及び点火方式を変更する過剰ＥＧＲ時対応制御を実施する。
【００２６】
詳述すると、図５に示すように、バルブオーバーラップ量が大きい運転条件からバルブオーバーラップ量が小さい運転条件に切り替わる際の過渡時には、この切り替わりの最初（時刻ｔ１のタイミング）に大きく内燃機関１の点火時期をリタードすると共に、１サイクル中に２回点火を実施する。より具体的には、この過渡時のうち、１サイクル中の点火回数が１回であっても燃焼安定性が成立する程度まで内部ＥＧＲガス量が減少するまでの期間（ｔ１≦ｔ＜ｔ３）では、負荷変化に伴い変化する、内部ＥＧＲガス量、１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量及びこの２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーションに応じて、内燃機関１の１サイクル中の１回目の点火時期を前記過渡時の最初に大きくリタードさせた際の１サイクル中の１回目の点火時期（時刻ｔ１のときの１サイクル中の１回目の点火時期）から進角させると共に、内燃機関１の１サイクル中の１回目の点火の点火期間を前記過渡時の最初に大きくリタードさせた際の１サイクル中の１回目の点火の点火期間（時刻ｔ１のときの１サイクル中の１回目の点火の点火期間）に対して増大させる。さらに言えば、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間では、時刻ｔ１からの経過時間が長くなるほど、１サイクル中の１回目の点火時期を進角させ、かつ１サイクル中の１回目の点火の点火期間を増大させる。時刻ｔ２〜時刻ｔ３の期間では、１サイクル中の１回目の点火時期と、１サイクル中の１回目の点火の点火期間と、は一定である。
【００２７】
また、前記過渡時のうち、１サイクル中の点火回数が１回となっても燃焼安定性が成立するタイミング、換言すれば時刻ｔ３以降のタイミングまで１サイクル中に２回の燃料噴射を実施している。
【００２８】
１サイクル中の点火回数が１回であっても燃焼安定性が成立する程度まで内部ＥＧＲガス量が減少するまでの期間（ｔ１≦ｔ＜ｔ３）において、１サイクル中の２回目の点火時期及び１サイクル中の２回目の点火期間は、成層燃焼を行う場合の要求タイミング及び要求期間であり、この第１実施形態では両者とも一定値である。
【００２９】
前記過渡時のうち、１サイクル中の点火回数が１回であっても燃焼安定性が成立する程度まで内部ＥＧＲガス量が減少した期間（ｔ３≦ｔ＜ｔ４）では、１サイクル中の点火回数を１回とし、点火時期は、前記過渡時の最初に大きくリタードさせた際の１サイクル中の１回目の点火時期（時刻ｔ１のときの１サイクル中の１回目の点火時期）から進角させる。第１実施形態においては、このときの点火時期は、時刻ｔ２のときの１サイクル中の１回目の点火時期と同じになっている。また、時刻ｔ２のときの１サイクル中の１回目の点火時期は、前記過渡時直前（部分負荷時）の点火時期と同じになっている。
【００３０】
また、第１実施形態においては、時刻ｔ１〜時刻ｔ４までの期間は、１サイクル中に２回の燃料を噴射を実施しているが、１サイクル中の２回目の燃料噴射の開始時期（噴き始め）は、点火プラグ２４への到達時期を一定とするため、噴射期間（噴射パルス幅）が短くなっても一定となるよう設定されている。
【００３１】
図６は、第１実施形態における過渡時の各種パラメータのタイミングチャートを示している。
【００３２】
吸排気弁のバルブオーバラップ量が大きい運転条件から、吸排気弁のバルブオーバラップ量が小さい運転条件に切り替わる際の過渡時には、まず吸気弁側位相可変機構３５により吸気弁８のリフト中心角の位相を遅角してから排気弁側位相可変機構３６により排気弁１０のリフト中心各の位相を進角し、吸排気弁のバルブオーバラップ量を小さくする。
【００３３】
１サイクル中の全体の噴射パルス幅（燃料噴射量）は、時刻ｔ１のタイミングからバルブオーバラップ量が小さい運転条件のときの１サイクル中の全体の噴射パルス幅（燃料噴射量）となるように徐々に減少する。
【００３４】
第１実施形態においては、１サイクル中の２回目の燃料噴射は、１サイクル中の全体の燃料噴射量の４０％に設定されている。
【００３５】
また、第１実施形態においては、時刻ｔ３以降のタイミングまで１サイクル中の２回目の燃料噴射を実施しているが、成層燃焼による燃焼耐力の改善の観点からみれば、時刻ｔ２のタイミングまで１サイクル中に２回の燃料噴射を行うようにしてもよい。尚、１サイクル中の２回目の燃料噴射の噴射パルス幅（噴射期間）は、図６中の点線で示す下限値以下となると、噴射期間が短すぎるため殆ど噴射量はなくなってしまうが、第１実施形態においては、噴射パルス幅が前記下限値以下とはならないので実質的に問題はない。
【００３６】
そして、吸排気弁のリフト中心角の位相を制御しながら１サイクル中の１回目の点火期間を増大（点火プラグ２４の放電期間を長くする）させることで、全体の点火エネルギーを増大させている。
【００３７】
このような第１実施形態においては、前記過渡時に、１サイクル中の圧縮行程で２回目の燃料噴射を実施し、２回目の燃料噴射による燃料噴霧が点火プラグ２４へ到達した時期に１サイクル中の１回目の点火を行うことで、成層燃焼を実現し、過渡時における燃焼耐力改善を図っている。すなわち、この第１実施形態においては、１サイクル中に燃料噴射を２回行うことによる成層混合気形成と、１サイクル中の点火回数を２回にすること（多重点火）による着火確率増大化と、により着火性を改善することで、前記過渡時に発生する過剰ＥＧＲ化による燃焼安定性の悪化を改善し、点火時期のリタードにより筒内の成層化に伴う燃焼早期化状態での熱効率の最適化を実現することができる。尚、圧縮行程で２回目の燃料噴射を行う場合、圧縮行程で吸気温が上昇しているため、気化時間が少なくても気化特性は向上している。
【００３８】
そして、負荷変化に伴い発生する内部ＥＧＲガス量の低下、負荷変化に伴い発生する１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量低下による成層混合気度合低下（混合気リーン化）での着火性低下、及び負荷変化に伴う１サイクル中の２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーション低下による点火プラグ２４への噴霧到達時期のバラツキ増大による着火バラツキの増大を、１サイクル中に２回点火を行うことによる着火バラツキの低減化と、１サイクル中の１回目の点火の点火期間の増大による点火エネルギーの強化と、による着火性向上より防止することができる。
【００３９】
また、前記過渡時のうち、１サイクル中に２回点火を行っている期間（ｔ１≦ｔ≦ｔ３）においては、主燃焼に寄与する１サイクル中の２回目の点火時期は一定となっているので、発生トルクのバラツキを低減することができる。
【００４０】
図７は、上述した第１実施形態における制御の流れを示すフローチャートである。ステップ（以下、単にＳと記す）１１では、車両が減速中であるかどうかを判定し、減速中であればＳ１２へ進み、減速中でなければ今回のルーチンを終了する。減速中であるかどうかの判断は、例えば、アクセル開度、車速等から判断する。
【００４１】
Ｓ１２では、吸気弁８及び排気弁１０の現在のバルブタイミングを検知する。すなわち、現在の吸排気弁のバルブオーバーラップ量を検知する。
【００４２】
Ｓ１３では、現在の吸排気弁のバルブオーバーラップ量が大きいか否かを判定し、大きい場合にはＳ１４へ進み、そうでない場合には今回のルーチンを終了する。換言すれば、現在の運転状態が燃費向上のために吸気弁８の開弁期間と排気弁１０の開弁期間とのバルブオーバーラップ量を大きくして内部ＥＧＲガス量を増大させた運転条件（部分負荷の運転条件）であれば、Ｓ１４へ進み、そうでない場合には今回のルーチンを終了する。
【００４３】
Ｓ１４では、車両の減速により吸排気弁のバルブオーバーラップ量が無くして内部ＥＧＲガス量を減少させた運転条件に切り替わることに伴い内部ＥＧＲガス量がオーバーシュートすることを考慮した過剰ＥＧＲ時対応制御を実施する。過剰ＥＧＲ時対応制御は、後述する過渡時バルブタイミング制御、過渡時燃料噴射制御及び過渡時点火制御からなっている。
【００４４】
図８は、過渡時バルブタイミング制御を示すフローチャートである。
【００４５】
Ｓ２１では、内燃機関１の機関回転数からコースト域における吸排気弁のバルブタイミングを検索する。すなわち、内燃機関１の機関回転数から吸排気弁のバルブオーバーラップ量が小さい運転条件のときにおける吸排気弁のバルブタイミングを検索する。内燃機関１の機関回転数は、クランク角センサ２９の検出値を用いて算出する。
【００４６】
Ｓ２２では、吸気弁側位相可変機構３５を作動させ、吸気弁８の吸気弁開弁期間を検索された吸気弁開弁期間となるように遅角する。
【００４７】
Ｓ２３では、排気弁側位相可変機構３６を作動させ、排気弁１０の排気弁開弁期間を検索された排気弁開弁期間となるように進角する。
【００４８】
図９は、過渡時燃料噴射制御を示すフローチャートである。
【００４９】
Ｓ３１では、１サイクル中の１回目及び２回目の燃料噴射時期、１サイクル中の１回目及び２回目の燃料噴射のパルス幅を、負荷変化に応じて決定する。
【００５０】
Ｓ３２では、１サイクル中に燃料噴射を２回に分けて行うことを開始する。
【００５１】
Ｓ３３では、吸排気弁のバルブタイミングの変化を検知して、１サイクル中に２回燃料噴射を実施することを継続するか否かを判定し、継続する場合にはＳ３１へ進み、そうでない場合は終了する。この第１実施形態では、制御上は、吸排気弁のバルブタイミングがバルブオーバーラップ量が小さい運転条件のときにおけるバルブタイミング（時刻ｔ４）になるまで１サイクル中に２回燃料噴射を実施する。
【００５２】
図１０は、過渡時点火制御を示すフローチャートである。
【００５３】
Ｓ４１では、１サイクル中に２回点火を行う場合の１回目の点火時期及び１回目の点火期間を、内部ＥＧＲガス量、１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量及びこの２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーションに応じて決定する。
【００５４】
Ｓ４２では、１サイクル中の点火回数を２回行う２回点火を開始する。
【００５５】
Ｓ４３では、吸排気弁のバルブタイミングの変化を検知して、１サイクル中に２回点火を実施することを継続するか否かを判定し、継続する場合にはＳ４１へ進み、そうでない場合は終了する。この第１実施形態では、前記過渡時において１サイクル中の点火回数が１回となっても燃焼安定性が成立する程度まで内部ＥＧＲガス量が低下したタイミング（時刻ｔ３）になるまで１サイクル中に２回点火を実施する。
【００５６】
次に本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、上述した第１実施形態と同様に過剰ＥＧＲ時対応制御を実施するが、上述した第１実施形態とは点火方式が異なっている。
【００５７】
すなわち、この第２実施形態においては、吸排気弁のバルブオーバラップ量が大きい運転条件（部分負荷時の運転条件）から、吸排気弁のバルブオーバラップ量が小さい運転条件（コースト時の運転条件）に切り替わる際の過渡時には、図１１に示すように、この切り替わりの最初（時刻ｔ１のタイミング）に大きく内燃機関１の点火時期をリタードする。そして、この過渡時のうち、１サイクル中の点火回数が１回であっても燃焼安定性が成立する程度まで内部ＥＧＲガス量が減少するまでの期間（ｔ１≦ｔ＜ｔ３）では、負荷変化に伴い変化する、内部ＥＧＲガス量、１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量及びこの２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーションに応じて、１サイクル中の点火回数を増大させると共に、１サイクル中の１回目の点火時期を前記過渡時の最初に大きくリタードさせた際の１サイクル中の１回目の点火時期（時刻ｔ１のときの１サイクル中の１回目の点火時期）から進角させる。さらに言えば、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間では、時刻ｔ１からの経過時間が長くなるほど、１サイクル中の１回目の点火時期を進角させ、かつ１サイクル中の点火回数を増大させる。時刻ｔ２〜時刻ｔ３の期間では、１サイクル中の１回目の点火時期と、１サイクル中の点火回数と、は一定である。
【００５８】
この第２実施形態においては、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間で、１サイクル中の点火回数を２回から４回に増大させている。時刻ｔ２〜時刻ｔ３の期間では、１サイクル中の点火回数は４回であり、１サイクル中の最初の点火時期は、時刻ｔ２の時の点火時期と同じである。時刻ｔ２のときの１サイクル中の１回目の点火時期は、前記過渡時直前（部分負荷時）の点火時期と同じになっている。また、１サイクル中に実施される複数回の点火のうち、最後の点火の点火期間が最も長く、かつ最後の点火以外は点火の点火期間は同じになっている。
【００５９】
そして、前記過渡時のうち、１サイクル中の点火回数が１回となっても燃焼安定性が成立するタイミング、換言すれば時刻ｔ３以降のタイミングまで１サイクル中に２回の燃料噴射を実施している。
【００６０】
１サイクル中の点火回数が１回であっても燃焼安定性が成立する程度まで内部ＥＧＲガス量が減少するまでの期間（ｔ１≦ｔ＜ｔ３）において、１サイクル中の最後の点火時期及び１サイクル中の最後の点火期間は、成層燃焼を行う場合の要求タイミング及び要求期間であり、この第２実施形態においては両者とも一定値である。
【００６１】
前記過渡時のうち、１サイクル中の点火回数が１回であっても燃焼安定性が成立する程度まで内部ＥＧＲガス量が減少した期間（ｔ３≦ｔ＜ｔ４）では、１サイクル中の点火回数を１回とし、点火時期は、前記過渡時の最初に大きくリタードさせた際の１サイクル中の１回目の点火時期（時刻ｔ１のときの１サイクル中の１回目の点火時期）から進角させる。第２実施形態においては、このときの点火時期は、時刻ｔ２のときの１サイクル中の１回目の点火時期と同じになっている。
【００６２】
また、第２実施形態においては、時刻ｔ１〜時刻ｔ４までの期間は、１サイクル中に２回の燃料を噴射を実施しているが、１サイクル中の２回目の燃料噴射の開始時期（噴き始め）は、点火プラグ２４への到達時期を一定とするため、噴射期間（噴射パルス幅）が短くなっても一定となるよう設定されている。
【００６３】
図１２は、第２実施形態における過渡時の各種パラメータのタイミングチャートを示している。
【００６４】
吸排気弁のバルブオーバラップ量が大きい運転条件から、吸排気弁のバルブオーバラップ量が小さい運転条件に切り替わる際の過渡時には、まず吸気弁側位相可変機構３５により吸気弁８のリフト中心角の位相を遅角してから排気弁側位相可変機構３６により排気弁１０のリフト中心各の位相を進角し、吸排気弁のバルブオーバラップ量を小さくする。
【００６５】
１サイクル中の全体の噴射パルス幅（燃料噴射量）は、時刻ｔ１のタイミングからバルブオーバラップ量が小さい運転条件のときの１サイクル中の全体の噴射パルス幅（燃料噴射量）となるように徐々に減少する。
【００６６】
第２実施形態においては、１サイクル中の２回目の燃料噴射は、１サイクル中の全体の燃料噴射量の４０％に設定されている。
【００６７】
また、第２実施形態においても、時刻ｔ３以降のタイミングまで１サイクル中の２回目の燃料噴射を実施しているが、成層燃焼による燃焼耐力の改善の観点からみれば、時刻ｔ２のタイミングまで１サイクル中に２回の燃料噴射を行うようにしてもよい。尚、１サイクル中の２回目の燃料噴射の噴射パルス幅（噴射期間）は、図１２中の点線で示す下限値以下となると、噴射期間が短すぎるため殆ど噴射量はなくなってしまうが、この第２実施形態においても、噴射パルス幅が前記下限値以下とはならないので実質的に問題はない。
【００６８】
そして、吸排気弁のリフト中心角の位相を制御しながら、１サイクル中の点火回数を増大させることで、全体の点火エネルギーを増大させている。
【００６９】
このような第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、１サイクル中の圧縮行程で２回目の燃料噴射を実施し、２回目の燃料噴射による燃料噴霧が点火プラグ２４へ到達した時期に１サイクル中の１回目の点火を行うことで、成層燃焼を実現し、過渡時における燃焼耐力改善を図っている。すなわち、この第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、１サイクル中に燃料噴射を２回行うことによる成層混合気形成と、多重点火による着火確率増大化と、により着火性を改善することで、過渡時に発生する過剰ＥＧＲ化による燃焼安定性の悪化を改善し、点火時期のリタードにより筒内の成層化に伴う燃焼早期化状態での熱効率の最適化を実現することができる。
【００７０】
そして、負荷変化に伴い発生する内部ＥＧＲガス量の低下、負荷変化に伴い発生する１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量低下による成層混合気度合低下（混合気リーン化）での着火性低下、及び負荷変化に伴う１サイクル中の２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーション低下による点火プラグ２４への噴霧到達時期のバラツキ増大による着火バラツキの増大を、１サイクル中の点火回数を増加させることによる着火バラツキの低減化及び点火エネルギーの強化による着火性向上より防止することができる。
【００７１】
また、前記過渡時のうち、１サイクル中に多重点火を行っている期間（ｔ１≦ｔ≦ｔ３）においては、主燃焼に寄与する１サイクル中の２回目の点火時期は一定となっているので、発生トルクのバラツキを低減することができる。
【００７２】
第２実施形態における制御の流れは、基本的には、第１実施形態における制御の流れと同一であるが、過渡時点火制御のみが第１実施形態と異なっている。すなわち、第２実施形態において、上述した図７〜図９に相当する制御の流れは、第１実施形態と同一なので、第１実施形態とは異なる過渡時点火制御についてのみ説明する。
【００７３】
図１３は、第２実施形態における過渡時点火制御を示すフローチャートである。
【００７４】
Ｓ５１では、１サイクル中に多重点火を行う場合の１回目の点火時期、及び１サイクル中の点火回数を、内部ＥＧＲガス量、１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量及びこの２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーションに応じて決定する。
【００７５】
Ｓ５２では、１サイクル中の複数回の点火を行う多重点火を開始する。
【００７６】
Ｓ５３では、吸排気弁のバルブタイミングの変化を検知して、多重点火を実施することを継続するか否かを判定し、継続する場合にはＳ５１へ進み、そうでない場合は終了する。この第２実施形態では、過渡時において１サイクル中の点火回数が１回となっても燃焼安定性が成立する程度まで内部ＥＧＲガス量が低下したタイミング（時刻ｔ３）になるまで多重点火を実施する。
【００７７】
尚、上述した第２実施形態においては、吸排気弁のバルブオーバラップ量が大きい運転条件（部分負荷時の運転条件）から、吸排気弁のバルブオーバラップ量が小さい運転条件（コースト時の運転条件）に切り替わる際の過渡時に、１サイクル中に最大で４回の点火を実施しているが、多重点火の回数は最大４回に限定されるものではない。
【００７８】
上述した実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００７９】
（１）  筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、点火プラグと、吸気弁のリフト中心角の位相を可変する吸気弁側位相可変機構と、排気弁のリフト中心角の位相を可変する排気弁側位相可変機構と、を備えた筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、前記吸気弁の開弁期間と前記排気弁の開弁期間とのバルブオーバーラップ量が大きい運転条件から、前記吸気弁の開弁期間と前記排気弁の開弁期間とのバルブオーバーラップ量を小さい運転条件に切り替わる際の過渡時には、１サイクル中に燃料噴射を２回に分けて行い、１サイクル中に複数回の点火を行う多重点火を行い、かつ点火時期をリタードすると共に、内部ＥＧＲガス量、１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量及びこの２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーションに応じて、前記内燃機関の点火時期及び点火方式を変更する。これによって、１サイクル中に燃料噴射を２回行うことによる成層混合気形成と、多重点火による着火確率増大化と、により着火性を改善することで、過渡時に発生する過剰ＥＧＲ化による燃焼安定性の悪化を改善し、点火時期のリタードにより筒内の成層化に伴う燃焼早期化状態での熱効率の最適化を実現することができる。
【００８０】
（２）  前記（１）に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置は、バルブオーバーラップ量が大きい運転条件からバルブオーバーラップ量が小さい運転条件に切り替わる際の過渡時には、この切り替わりの最初に大きく前記内燃機関の点火時期をリタードすると共に、１サイクル中に２回点火を実施するものであって、前記過渡時においては、内部ＥＧＲガス量、１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量及びこの２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーションに応じて、前記内燃機関の１サイクル中の１回目の点火時期を前記過渡時の最初に大きくリタードさせた際の１サイクル中の１回目の点火時期から進角させると共に、前記内燃機関の１サイクル中の１回目の点火の点火期間を前記過渡時の最初に大きくリタードさせた際の１サイクル中の１回目の点火の点火期間に対して増大させる。これによって、負荷変化に伴い発生する内部ＥＧＲガス量の低下、負荷変化に伴い発生する１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量低下による成層混合気度合低下（混合気リーン化）での着火性低下、及び負荷変化に伴う１サイクル中の２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーション低下による点火プラグへの噴霧到達時期のバラツキ増大による着火バラツキの増大を、１サイクル中に２回点火を行うことによる着火バラツキの低減化と、１サイクル中の１回目の点火の点火期間の増大による点火エネルギーの強化と、による着火性向上より防止することができる。
【００８１】
（３）  前記（１）に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置は、バルブオーバーラップ量が大きい運転条件からバルブオーバーラップ量が小さい運転状態に切り替わる際の過渡時には、この切り替わりの最初に大きく前記内燃機関の点火時期をリタードするものであって、前記過渡時においては、内部ＥＧＲガス量、１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量及びこの２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーションに応じて、前記内燃機関の１サイクル中の点火回数を増大させると共に、前記内燃機関の１サイクル中の１回目の点火時期を前記過渡時の最初に大きくリタードさせた際の１サイクル中の１回目の点火時期から進角させる。これによって、負荷変化に伴い発生する内部ＥＧＲガス量の低下、負荷変化に伴い発生する１サイクル中の２回目の燃料噴射時の燃料噴射量低下による成層混合気度合低下（混合気リーン化）での着火性低下、及び負荷変化に伴う１サイクル中の２回目の燃料噴射による噴霧のペネトレーション低下による点火プラグへの噴霧到達時期のバラツキ増大による着火バラツキの増大を、１サイクル中の点火回数を増加させることによる着火バラツキの低減化及び点火エネルギーの強化による着火性向上より防止することができる。
【００８２】
（４）  前記（１）〜（３）のいずれかに記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置は、前記過渡時において、１サイクル中に多重点火を行っている間は、１サイクル中の最後の点火の点火開始時期は一定となるよう制御される。これによって、主燃焼に寄与する点火タイミングである１サイクル中の最後の点火の点火開始時期が一定となるので、発生トルクのバラツキを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明が適用される内燃機関１を模式的に示した説明図。
【図２】部分負荷の運転条件における吸排気弁の開閉期間を模式的に示した説明図。
【図３】車両を惰性で走行させるコースト時の運転条件における吸排気弁の開閉期間を模式的に示した説明図。
【図４】過渡時の残留ガス変化の挙動を示す説明図。
【図５】本発明の第１実施形態における制御内容を模式的に示した説明図。
【図６】本発明の第１実施形態における過渡時の各種パラメータのタイミングチャート。
【図７】第１実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【図８】過渡時バルブタイミング制御を示すフローチャート。
【図９】過渡時燃料噴射制御を示すフローチャート。
【図１０】過渡時点火制御を示すフローチャート。
【図１１】本発明の第２実施形態における制御内容を模式的に示した説明図。
【図１２】第２実施形態における過渡時の各種パラメータのタイミングチャート。
【図１３】第２実施形態における過渡時点火制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８４】
１…内燃機関
８…吸気弁
１０…排気弁
１１…排気通路
２４…点火プラグ
２５…燃料噴射弁
３５…吸気弁側位相可変機構
３６…排気弁側位相可変機構
４０…ＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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