(57)【要約】【課題】  吸気通路に吸気制御弁を設けたエンジンにおいて、吸気制御弁が開閉作動する状態において所望しない燃焼状態になるのを回避するエンジンの制御装置を提供する。【解決手段】  本発明に係るエンジンの制御装置は、吸気通路２０に設けられ、運転状態に応じて開いたままの状態と吸気弁１７の開閉時期に応じて開閉作動する状態とが切り換えられる吸気制御弁２６と、この吸気制御弁２６が開いたままの状態において、エンジン１０を第一燃焼状態に制御する第一燃焼状態制御手段と、吸気制御弁２６が開閉作動する状態において、エンジン１０を第一燃焼状態と異なる第二燃焼状態に制御する第二燃焼状態制御手段と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に設けられ、運転状態に応じて開いたままの状態と吸気弁の開閉時期に応じて開閉作動する状態とに切り換えられる吸気制御弁と、
前記吸気制御弁が開いたままの状態において、エンジンを第一燃焼状態に制御する第一燃焼状態制御手段と、
前記吸気制御弁が開閉作動する状態において、前記エンジンを前記第一燃焼状態と異なる第二燃焼状態に制御する第二燃焼状態制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
エンジンが火花点火機関であって、
前記第一燃焼状態制御手段は、第一点火時期で点火手段を作動させ、
前記第二燃焼状態制御手段は、前記第一点火時期よりも遅い第二点火時期で前記点火手段を作動させることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
エンジンが火花点火機関であって、
前記第一燃焼状態制御手段は、燃料噴射弁から第一燃料噴射量を噴射させ、
前記第二燃焼状態制御手段は、前記第一燃料噴射量よりも多い第二燃料噴射量を前記燃料噴射弁から噴射させることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
エンジンが圧縮点火機関であって、
前記第一燃焼状態制御手段は、燃料噴射弁を第一燃料噴射時期で作動させ、
前記第二燃焼状態制御手段は、前記第一燃料噴射時期よりも遅い第二燃料噴射時期で前記燃料噴射弁を作動させることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
エンジンが圧縮点火機関であって、
前記第一燃焼状態制御手段は、燃料噴射弁から第一燃料噴射量を噴射させ、
前記第二燃焼状態制御手段は、前記第一燃料噴射量よりも少ない第二燃料噴射量を前記燃料噴射弁から噴射させることを特徴とする請求項１又は４に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記第一燃焼状態制御手段は、燃料噴射量を、第一最大燃料噴射量で規制し、
前記第二燃焼状態制御手段は、燃料噴射量を、
エンジン回転数が第一の所定回転数領域にある場合、前記第一最大燃料噴射量よりも多い第二最大燃料噴射量で規制し、
エンジン回転数が前記第一の所定回転数領域よりも高回転側の第二の所定回転数領域にある場合、前記第一最大燃料噴射量よりも少ない第三最大燃料噴射量で規制することを特徴とする請求項１、４又は５に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気通路に設けられ、運転状態に応じて開いたままの状態と吸気弁の開閉時期に応じて開閉作動する状態とに切り換えられる吸気制御弁を有するエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸気弁よりも上流側の吸気通路に吸気制御弁を設けてエンジンへの吸気を制御する技術が提案されており、その一例が特許文献１に開示されている。このものにおける吸気制御弁は、開いたままの状態と、吸気弁の開閉時期に応じて開閉作動する状態とが切り換えられ、吸気制御弁が開閉作動する状態においては、吸気制御弁をエンジン作動中の吸気行程初期に閉じておき、吸気通路内において吸気制御弁上流側とその下流側との圧力差が大きくなったときに該吸気制御弁を開けて、エンジンへの吸入空気量を増加させるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４８９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般的なエンジンは、毎分数千回転という高速で回転しているため、この吸気制御弁の開閉は、例えば千分の一秒単位の非常に短い時間で繰り返し行われる。また、同一の吸気制御弁の開閉にはタイミング誤差が少なからず存在し、異なるエンジンに搭載される異なる吸気制御弁間には製品間誤差が存在する。一方、特許文献１に記載のものでは、吸気制御弁が開いたままの状態のときに比して、吸気制御弁が開閉作動する状態で、吸気制御弁上流側と下流側との空気通路内の圧力差が大きいときに吸気制御弁を開いてエンジンへ空気を過給するので、エンジンへ吸入される空気の流速が早く、各気筒の吸気行程に対応した吸気脈動が吸気通路内に生じ易い。これらに鑑みると、吸気制御弁が開閉作動する状態において、エンジンへ過給される空気流量は、吸気行程の度に異なる可能性がある。これにより、燃焼室内の混合気が予想以上に空気過多となる場合が生じ得、例えばノッキング等の異常燃焼や非常に高い筒内圧が生じるなど、エンジンの運転上、所望しない燃焼状態に至る可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の如き吸気制御弁を有するエンジンにおいて、吸気制御弁が開閉作動する状態において所望しない燃焼状態になるのを回避するエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一形態によるエンジンの制御装置は、吸気通路に設けられ、運転状態に応じて開いたままの状態と吸気弁の開閉時期に応じて開閉作動する状態とに切り換えられる吸気制御弁と、前記吸気制御弁が開いたままの状態において、エンジンを第一燃焼状態に制御する第一燃焼状態制御手段と、前記吸気制御弁が開閉作動する状態において、前記エンジンを前記第一燃焼状態と異なる第二燃焼状態に制御する第二燃焼状態制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、上記一形態によるエンジンの制御装置において、エンジンが火花点火機関であって、前記第一燃焼状態制御手段は、第一点火時期で点火手段を作動させ、前記第二燃焼状態制御手段は、前記第一点火時期よりも遅い第二点火時期で前記点火手段を作動させることを特徴とすると好ましい。
【０００８】
また、上記一形態によるエンジンの制御装置において、エンジンが火花点火機関であって、前記第一燃焼状態制御手段は、燃料噴射弁から第一燃料噴射量を噴射させ、前記第二燃焼状態制御手段は、前記第一燃料噴射量よりも多い第二燃料噴射量を前記燃料噴射弁から噴射させることを特徴とすると好ましい。
【０００９】
また、上記一形態によるエンジンの制御装置において、エンジンが圧縮点火機関であって、前記第一燃焼状態制御手段は、燃料噴射弁を第一燃料噴射時期で作動させ、前記第二燃焼状態制御手段は、前記第一燃料噴射時期よりも遅い第二燃料噴射時期で前記燃料噴射弁を作動させることを特徴とすると好ましい。
【００１０】
さらに、上記一形態によるエンジンの制御装置において、エンジンが圧縮点火機関であって、前記第一燃焼状態制御手段は、燃料噴射弁から第一燃料噴射量を噴射させ、前記第二燃焼状態制御手段は、前記第一燃料噴射量よりも少ない第二燃料噴射量を前記燃料噴射弁から噴射させることを特徴とすると好ましい。
【００１１】
さらに、前記第一燃焼状態制御手段は、燃料噴射量を、第一最大燃料噴射量で規制し、前記第二燃焼状態制御手段は、燃料噴射量を、エンジン回転数が第一の所定回転数領域にある場合、前記第一最大燃料噴射量よりも多い第二最大燃料噴射量で規制し、エンジン回転数が前記第一の所定回転数領域よりも高回転側の第二の所定回転数領域にある場合、前記第一最大燃料噴射量よりも少ない第三最大燃料噴射量で規制することを特徴とすると好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のエンジンの制御装置によると、吸気制御弁が開閉作動する状態において、吸気制御弁が開いたままの状態における第一燃焼状態と異なる第二燃焼状態にエンジンが制御されるので、吸気制御弁の開閉作動に伴って起こり得る所望しない燃焼状態、例えば、吸気制御弁が開閉作動する状態によって燃焼室に空気が過給されて、予想された空気流量とは異なる量の空気が燃焼室に入っても、特に、燃焼室内の混合気が予想以上に空気過多となっても、所望しない燃焼状態になるのを回避することが可能となる。
【００１３】
また、エンジンが火花点火機関であって、吸気制御弁が開閉作動する状態において、吸気制御弁が開いたままの状態における第一点火時期よりも遅い第二点火時期で点火手段を作動させる場合、燃焼室内の燃焼圧の増加、それによる燃焼室内の温度上昇が抑制されて、ノッキング等が生じ得る所望しない燃焼状態になるのを回避することが可能となる。
【００１４】
また、エンジンが火花点火機関であって、吸気制御弁が開閉作動する状態において、吸気制御弁が開いたままの状態における第一燃料噴射量よりも多い第二燃料噴射量を燃料噴射弁から噴射させる場合、混合気における燃料量が多くなり、ノッキング等が生じ得る所望しない燃焼状態になるのを回避することが可能となる。
【００１５】
また、エンジンが圧縮点火機関であって、吸気制御弁が開閉作動する状態において、吸気制御弁が開いたままの状態における第一燃料噴射時期よりも遅い第二燃料噴射時期で燃料噴射弁を作動させる場合、燃焼圧力の上昇が抑制されて、所定以上の高圧を生じさせる所望しない燃焼状態になるのを回避することが可能となる。
【００１６】
また、エンジンが圧縮点火機関であって、吸気制御弁が開閉作動する状態において、吸気制御弁が開いたままの状態における第一燃料噴射量よりも少ない第二燃料噴射量を燃料噴射弁から噴射させる場合、燃焼圧力の上昇が抑制され、所定以上の高圧を生じさせる所望しない燃焼状態になるのを回避することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係るエンジンの制御装置の一実施形態について、以下に詳述する。
【００１８】
初めに、第一実施形態として、本発明に係るエンジンの制御装置を、ガソリンエンジンに適用したときについて説明する。本第一実施形態におけるエンジンシステムの概念を図１に示す。本第一実施形態におけるエンジン１０は、火花点火機関の一種であり、燃料であるガソリンを燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に直接噴射し、点火プラグ１３によって着火させる型式のものである。
【００１９】
燃焼室１２にそれぞれ臨む吸気ポート１４および排気ポート１５が形成されたシリンダヘッド１６には、吸気ポート１４を開閉する吸気弁１７および排気ポート１５を開閉する排気弁１８を含む動弁機構と、燃焼室１２内の混合気を着火させる点火プラグ１３とが組み込まれ、さらにこの点火プラグ１３に火花を発生させるイグニッションコイル１９が搭載されている。なお、本第一実施形態において、点火プラグ１３とイグニッションコイル１９とで点火手段の一部を構成する。
【００２０】
吸気ポート１４に連通するようにシリンダヘッド１６に連結されて吸気ポート１４と共に吸気通路２０を区画形成する吸気管２１の上流端側には、大気中に含まれる塵埃などを除去して吸気通路２０に導くためのエアクリーナ２２が設けられている。このエアクリーナ２２よりも下流側に位置する吸気管２１の部分には、運転者によって操作される図示しないアクセルペダルの踏み込み量に基づき、スロットルアクチュエータ２３によって開度が調整されるスロットル弁２４が組み込まれている。本第一実施形態では、アクセルペダルの踏み込み動作と、スロットル弁２４の開閉動作とを切り離して電気的に制御できるようにしているが、これらアクセルペダルとスロットル弁２４とを機械的に連結したものであってもよい。さらに、このスロットル弁２４よりも下流側に位置する吸気管２１の部分には、後述する如く、吸気弁１７の開閉時期に応じた所定のタイミングにてアクチュエータ２５により吸気通路２０を開閉する吸気制御弁２６が組み込まれている。エンジン１０が気筒当たり複数の吸気ポート１４をそれぞれ有する場合、吸気制御弁２６を各吸気ポート１４毎に独立して設け、各吸気ポート１４を個別に開閉することも可能であるが、個々の気筒を単位として吸気制御弁２６を開閉するようにしてもよい。これら吸気制御弁２６およびそのアクチュエータ２５は、吸気弁１７の開閉時期に応じて所望の時期に正確に吸気制御弁２６が開閉するように、極めて制御応答性の高いものである。
【００２１】
本第一実施形態における吸気制御弁２６は、吸気弁１７の開弁時期よりも遅く開弁し、そして吸気弁１７の閉弁時期よりも早く閉弁するように、制御装置２７からの指令に基づき、アクチュエータ２５によって制御される。この結果、エンジン１０の吸気行程の末期に負圧状態となっている燃焼室１２内に吸気制御弁２６よりも上流側に位置する吸気通路２０の空気が一気に流れ込み、一種の慣性過給効果により多量の空気を燃焼室１２内に充填させることが可能となる。換言すれば、この吸気制御弁２６を用いた過給においては、空気の慣性と吸気制御弁２６よりも下流側に発生する負圧とを利用して制御の開始直後から実際の過給がなされることとなる。従って、ターボ過給方式などよりも制御の応答性に優れ、いわゆる車両の加速遅れを解消することができる。但し、本実施形態は、制御装置２７が、吸気制御弁２６を吸気弁１７の閉弁時期と同時期に、又は吸気弁１７の閉弁時期よりも遅く閉弁するようにアクチュエータ２５を制御することを含むものである。本第一実施形態では、所定の運転領域での運転状態になると、上記の如くエンジン１０に空気を過給するべく吸気制御弁２６が吸気弁１７の開閉時期に応じて開閉作動するように後述する制御装置２７により制御され、一方、それ以外の運転状態では吸気制御弁２６は開いたままの状態に維持される。
【００２２】
途中にサージタンク２８が形成された吸気管２１には、吸気通路２０内を流れる空気の温度を検出してこれを制御装置２７に出力する吸気温センサ２９と、吸気通路２０内の吸気圧を検出してこれを制御装置２７に出力する吸気圧センサ３０とが取り付けられている。吸気管２１に対するこれら吸気温センサ２９および吸気圧センサ３０の取り付け位置は、吸気制御弁２６の取り付け位置よりも上流側であればよく、図１の如き位置に限定されるものではない。本第一実施形態においては、この吸気圧センサ３０による吸気圧をエンジン負荷として用いている。なお、エンジン負荷として、不図示のエアフローセンサによる空気流量、不図示のスロットル開度センサによるスロットル開度、又は不図示のアクセル開度センサによるアクセル開度を用いても良く、それらの組合せとしても良い。
【００２３】
燃焼室１２にガソリンを直接噴射する燃料噴射弁１１には、ガソリンを液相状態にて貯留する燃料タンク３１に挿嵌されている燃料供給ライン３２を介して、フィードポンプ３３により圧送されたガソリンがデリバリパイプ３４から供給される。デリバリパイプ３４は、全ての燃料噴射弁１１に関して共通とされていて、一つ設けられている。燃料噴射弁１１から噴射されるガソリンの圧力は、一定とされている。しかし、フィードポンプ３３からの圧送圧力を、後述する制御装置２７で可変制御することとしても良い。なお、本発明は、フィードポンプ３３からのガソリンの圧送圧力を一定とし、このフィードポンプ３３とは別にガソリンの圧送圧力を可変させるための手段を設けることを排除するものではない。
【００２４】
排気ポート１５に連通するようにシリンダヘッド１６に連結されて排気ポート１５と共に排気通路３５を区画形成する排気管３６の途中には、燃焼室１２内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化する三元触媒３７が組み込まれている。この三元触媒３７を排気通路３５に沿って直列に複数個組み込むことも有効である。
【００２５】
従って、エアクリーナ２２を通って吸気管２１から燃焼室１２内に供給される空気は、燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に噴射される燃料と混合気を形成し、点火プラグ１３の火花により着火して燃焼し、これによって生成する排気ガスが三元触媒３７を通って排気管３６から大気中に排出される。
【００２６】
ピストン３８が往復動するシリンダブロック３９には、このシリンダブロック３９に形
成されたウォータジャケット４０内の冷却水の温度を検出してこれを制御装置２７に出力
する水温センサ４１と、連接棒４２を介してピストン３８が連結されるクランク軸４３の回転位相、つまりクランク角位相を検出してこれを制御装置２７に出力するクランク角センサ４４とが取り付けられている。本第一実施形態においては、このクランク角センサ４４によるクランク角位相に基づいてエンジン回転数が求められる。
【００２７】
本第一実施形態における制御装置２７は、吸気制御弁２６が開いたままの状態においてエンジン１０を第一燃焼状態に制御する第一燃焼状態制御手段と、吸気制御弁２６が開閉作動する状態においてエンジン１０を第一燃焼状態と異なる第二燃焼状態に制御する第二燃焼状態制御手段とを少なくとも構成する。具体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等を含み、例えばマイクロコンピュータで構成されている。入力インタフェースには、センサ２９、３０、４１、４４などが電気配線を介して接続されている。これらのセンサ２９、３０、４１、４４などからの検出信号に基づき、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン１０の運転がなされるように、出力インタフェースから電気配線を介して信号を、燃料噴射弁１１、イグニッションコイル１９、スロットルアクチュエータ２３、アクチュエータ２５などに出力して、これらの作動を制御するようになっている。
【００２８】
本第一実施形態のエンジン１０は、通常、例えば上述の吸気制御弁２６が開いたままの状態のとき、吸気圧センサ３０からの出力値に基づく吸気圧や、クランク角センサ４４からの出力値に基づくエンジン回転数など、すなわちエンジン負荷及びエンジン回転数などに基づいて基本燃料噴射量、基本燃料噴射時期、基本点火時期等の基本値が設定され、これらを走行状態等に応じて補正して、この補正後の燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期に基づいて、燃料噴射弁１１や点火プラグ１３等の作動が制御され、例えば定常走行時には理論空燃比で適切に運転が行われるように基本制御される。このときのエンジン１０の燃焼状態を第一燃焼状態と本明細書において称する。また、本明細書において、通常、例えば吸気制御弁２６が開いたままの状態での、上記した基本燃料噴射量又は補正後の燃料噴射量、基本燃料噴射時期又は補正後の燃料噴射時期、基本点火時期等又は補正後の点火時期を、それぞれ第一燃料噴射量、第一燃料噴射時期、第一点火時期と称する。
【００２９】
本第一実施形態において、より具体的には、基本燃料噴射量は、吸気圧に関連して求められる空気流量に対して所定の割合となるように基本制御として設定されている。また、同様に、基本燃料噴射時期は、適切な空燃比の混合気をつくるために基本制御として設定されている。すなわち、基本燃料噴射量が燃料噴射弁１１から噴射されて適切な混合気が形成されるように、基本燃料噴射時期が設定されている。これら基本燃料噴射量や基本燃料噴射時期は、上記吸気温センサ２９、上記水温センサ４１などからの検出値を用いて不図示の補正用マップから求められる補正値を用いて補正され、補正後の燃料噴射量や燃料噴射時期が求められる。さらに、基本点火時期は、例えばクランク角で上死点後約１０°に最大爆発圧力を発生させるように、最適な点火時期が基本制御として設定されている。この基本点火時期は、例えば冷却水の温度や走行状態などに応じて、上記基本燃料噴射量のときと同様にして求められる補正値を用いて、補正後の点火時期が求められる。なお、これら第一燃料噴射量、第一燃料噴射時期、第一点火時期の導出は、上記事項に限定されない。
【００３０】
一方、所定の運転領域での運転状態においてはエンジン１０の燃焼室１２へ空気を過給するべく、上記の如く吸気制御弁２６が高速で開閉作動させられる。吸気制御弁２６が開閉作動する状態では、吸気管２１内の空気に例えば吸気脈動が生じ、この吸気脈動の影響によって、さらに吸気制御弁２６の開閉時期にずれがあると、エンジン１０に吸気行程で過給される空気流量にはバラツキが生じ得、例えば所望の空気流量よりも多くの空気が過給される場合が生じ得ることとなる。このとき、上記第一燃焼状態となるように例えば運転状態に応じて第一点火時期が求められて点火プラグ１３により点火されると、点火プラグによる火炎が混合気全体に伝播する前に、燃焼室１２内の圧力が高圧となり、燃焼室１２内の混合気の温度が上昇し、燃焼室１２内のある箇所で混合気に自然着火が生じ、いわゆるノッキングが生じることがあり得る。そこで、このような所望しない燃焼状態になるのを回避すべく、本発明に係る第一実施形態では、以下に述べるエンジン１０の制御が行われる。但し、本明細書において、所望しない燃焼状態とは、上記の如く、ノッキングが生じるような燃焼状態ばかりでなく、例えば燃焼室１２内の最大許容圧力を超えたりするような高圧な燃焼状態をも指し示すものである。
【００３１】
第一実施形態でのエンジン１０の制御について、図２のフローチャートを用いて説明する。なお、図２の制御ルーチンは、所定時間毎に実行されるルーチンである。
まず、図２に示すステップＳ２１０でエンジン１０の運転状態を検知すべく、吸気圧とエンジン回転数とが検出され、ステップＳ２２０へ進み、所定の運転領域での運転状態か否かが判定される。ここでいう所定の運転領域は、例えば高負荷又は高回転、あるいは高負荷及び高回転での所定のエンジン１０の運転領域を指し、吸気制御弁２６を開閉作動させるべく、予め設定された運転領域を指している。
【００３２】
判定の結果、ステップＳ２２０で「ＹＥＳ」、すなわち吸気制御弁２６が開閉作動する状態であると判断されるとステップＳ２３０へ進み、ステップＳ２１０で検出された吸気圧やエンジン回転数に基づき図３のマップ化されたデータを検索することで、点火時期を遅角させるための点火時期補正量が導出される。なお、図３のデータは、予めマップ化されて制御装置２７のＲＯＭに記憶されていて、エンジン負荷としての吸気圧とエンジン回転数との関係から、点火時期補正量が表されている。図３中、横軸にはエンジン回転数が表わされていて図中右にいくほどエンジン回転数が高くなり、縦軸には吸気圧が表されていて図中上にいくほど吸気圧が高く、すなわちエンジン１０への空気流量が大きくなり、左下の軸線の交点側から右上側へ至るにつれて点火時期補正量が大きくなるようにされている。
【００３３】
点火時期補正量が導出されると、ステップＳ２４０へ進み、第一点火時期である基本点火時期に、ステップＳ２３０で求めた点火時期補正量を加算（又は減算）することで点火時期が遅角側へ補正され、第二点火時期としての点火時期が決定される。そして、この第二点火時期で点火プラグ１３により点火されるように、不図示のフローチャートに従ってイグニッションコイル１９が制御されることとなる。しかし、本発明では第一点火時期を他の条件に従って補正して第二点火時期を求めるようにしても良い。なお、吸気制御弁２６が開閉作動する状態で、このように点火されることによって、上記第一燃焼状態と異なる燃焼状態、すなわち第二燃焼状態となる。
【００３４】
一方、ステップＳ２２０で、所定の運転領域での運転状態ではない、すなわち吸気制御弁２６が開いたままの状態であると判断されると、ステップＳ２５０へ進み、点火時期補正量が「０」にされて、その後のステップＳ２４０で第一点火時期が補正されず、それが点火時期として処理されることとなる。
【００３５】
以上の如く、第一実施形態によるエンジン１０の制御が行われるので、吸気制御弁２６が開閉作動する状態では、第一点火時期よりも遅い第二点火時期で点火手段が作動され、燃焼室１２内の燃焼圧の上昇が抑制されることとなり、混合気の温度上昇が抑制されることとなる。従って、所望以上の空気が燃焼室１２に過給されても、エンジン１０の燃焼状態が、ノッキングが起こるような異常燃焼の状態になることから回避されることとなる。なお、吸気制御弁２６が開いたままの状態でノッキング回避の制御を行うように設定されている場合、吸気制御弁２６が開閉作動する状態では、そのノッキング回避の制御に捉われず、例えばその点火時期を遅くする範囲を超えて点火時期を遅くすることを本発明は排除するものではない。
【００３６】
一方、上記第一実施形態の代替案としては、吸気制御弁２６が開閉作動する状態において、燃料噴射量を、吸気制御弁２６が開いたままの状態のときの第一燃料噴射量を増量補正した第二燃料噴射量としてもよい。この制御例を、次に本発明に係る第二実施形態として図４のフローチャートを用いて説明するが、図４におけるステップＳ４１０とＳ４２０とは、上記第一実施形態のステップＳ２１０とＳ２２０と同じであるので、これら重複するステップの説明は省略する。なお、図４の制御ルーチンは、所定時間毎に実行されるルーチンである。但し、本第二実施形態のエンジンシステムは、上記第一実施形態のエンジンシステム（図１参照）と同じであるので説明を省略する。なお、本第二実施形態において、制御装置２７は第一燃焼状態制御手段と第二燃焼状態制御手段を少なくとも構成する。
【００３７】
所定の運転領域での運転状態である、すなわち吸気制御弁２６が開閉作動する状態であると判断されてステップＳ４３０へ進むと、ステップＳ４１０で検出した吸気圧とエンジン回転数とから、マップ化されたデータ（不図示）を検索することで、燃料噴射量を増量するための燃料噴射量補正量が導出される。燃料噴射量補正量が導出されると、ステップＳ４４０へ進み、第一燃料噴射量である基本燃料噴射量に、ステップＳ４３０で求めた燃料噴射量補正量を加算（又は減算）することで、燃料噴射量が増量補正され、第二燃料噴射量としての燃料噴射量が決定される。そして、この第二燃料噴射量が燃料噴射弁１１から噴射されるように、燃料噴射弁１１の開弁期間が変更制御されて、エンジン１０の燃焼状態が第一燃焼状態から第二燃焼状態に変更される。しかし、本発明では、第一燃料噴射量を他の条件に従って補正して第二燃料噴射量を求めるようにしても良い。
【００３８】
一方、ステップＳ４２０で所定の運転領域での運転状態ではない、すなわち吸気制御弁２６が開いたままの状態であると判断されてステップＳ４５０へ進むと、燃料噴射量補正量が「０」にされて、その後のステップＳ４４０で第一燃料噴射量が補正されないこととなる。
【００３９】
以上の如く、第二実施形態によるエンジン１０の制御が行われるので、吸気制御弁２６が開閉作動する状態では、燃料噴射量が第一燃料噴射量よりも多い第二燃料噴射量とされ、燃焼室１２内の空燃比が小さくなり、圧縮された空気の温度上昇がその燃料の気化により抑制され、混合気が自然着火し難くなる。従って、所望以上の空気が過給されても、エンジン１０の燃焼状態が、ノッキングが起こるような燃焼状態になることから回避されることとなる。
【００４０】
なお、上記第一及び第二実施形態では、吸気制御弁２６が開閉作動する状態において、既に求めた第一点火時期又は第一燃料噴射量を補正して、第二点火時期又は第二燃料噴射量を求めることとしたが、予め第一点火時期又は第一燃料噴射量を補正した第二点火時期又は第二燃料噴射量を求めて、これらに関するデータをＲＯＭに記憶しておいても良い。この場合には、吸気制御弁２６の開閉作動する状態では、直接にエンジン１０の運転状態に応じて第二点火時期又は第二燃料噴射量が求められることとなる。
【００４１】
ところで、例えば上記第二実施形態で第二燃料噴射量が導出されるのは、上記の如く、吸気制御弁２６が開閉作動する状態で、第一燃料噴射量を用いると、燃焼室１２へ過給される空気が多いときには混合気に自然着火が生じ易くなるためであり、換言すると、所望の燃焼状態にするための最大に見積もられ得る空気量に対する燃料噴射量の制限値が第一燃料噴射量を超えるためである。すなわち、第二燃料噴射量はここでいう燃料噴射量の制限値であり得、上記第二実施形態では吸気制御弁２６が開閉作動する状態において、第一燃料噴射量が、所望の燃焼状態を維持する燃料噴射量の制限値を下回る（越える）ので、所望の燃焼状態を維持すべく、第一燃料噴射量を該制限値を越えない第二燃料噴射量とするように増量補正することとしているのである。従って、本発明は、吸気制御弁２６が開閉作動する状態においては、燃料噴射量の制限値を設けて、それを超えない範囲内の燃料噴射量に補正変更することを含むものであり、この場合には制限値を越えない燃料噴射量が上記第二燃料噴射量に相当し得る。これは、同様に、点火時期を補正する場合にも適用され得る。なお、点火時期を補正する場合に、燃料噴射量の制限値を考慮しても良く、また燃料噴射量を補正する場合に、点火時期の制限値を考慮しても良い。
【００４２】
次に、本発明に係る第三実施形態として、本発明に係るエンジンの制御装置を圧縮点火機関の一種であるディーゼルエンジンに適用したときについて説明するが、第三実施形態におけるエンジンシステムは圧縮点火機関であるので点火プラグ１３が設けられていないが、他に燃料噴射弁１１が燃焼室１２の上方中央部にあたるシリンダヘッド１６に配置されている点を除いて、概して上記第一実施形態におけるエンジンシステムと同じであるので、エンジンシステムの説明を省略する。また、吸気制御弁２６の開弁期間等も上記第一実施形態と同様であるので、この説明も省略する。なお、本第三実施形態においても、制御装置２７は第一燃焼状態制御手段と第二燃焼状態制御手段を少なくとも構成する。
【００４３】
以下に、本第三実施形態におけるエンジン１０の制御例について図５を用いて説明するが、図５のステップＳ５１０とＳ５２０とは、上記第一実施形態のステップＳ２１０とＳ２２０と同じであるので、これらの重複するステップの説明は省略する。なお、図５の制御ルーチンは、所定時間毎に実行されるルーチンである。
【００４４】
所定の運転領域での運転状態である、すなわち吸気制御弁２６が開閉作動する状態であると判断されてステップＳ５３０へ進むと、ステップＳ５１０で検出した吸気圧とエンジン回転数とから、マップ化されたデータ(不図示)を検索することで、燃料噴射時期を遅くするための燃料噴射時期補正量が導出される。次に、ステップＳ５４０へ進み、第一燃料噴射時期である基本燃料噴射時期を、ステップＳ５３０で求めた燃料噴射時期補正量で遅くして、第二燃料噴射時期としての燃料噴射時期が決定される。そして、この第二燃料噴射時期に燃料噴射弁１１を作動させるように不図示のフローチャートに従って制御され、エンジン１０の燃焼状態が第一燃焼状態から第二燃焼状態に変更される。しかし、本発明では、第一燃料噴射時期を他の条件に従って補正して第二燃料噴射時期を求めるようにしても良い。一方、所定の運転領域での運転状態でない、すなわち吸気制御弁２６が開いたままの状態であると判断されてステップＳ５５０へ進むと、燃料噴射時期補正量が「０」にされて、その後のステップＳ５４０で第一燃料噴射時期が補正されないこととなる。
【００４５】
以上の如く、第三実施形態によるエンジン１０の制御が行われるので、吸気制御弁２６が開閉作動する状態において、燃料噴射時期が第一燃料噴射時期よりも遅い第二燃料噴射時期にされ、混合気の燃焼による燃焼圧の上昇が抑制されることとなる。従って、所望以上の空気が過給されて燃焼室１２内の圧力が高くなっても、燃焼室１２内の圧力増加が抑制されて、筒内圧の上限値を超えることが防止されることとなる。これにより、ひいてはシリンダヘッド１６等の損傷、破壊が防止される。
【００４６】
次に、本発明に係る第四実施形態について、説明する。本第四実施形態は、上記第三実施形態と同様に本発明に係るエンジンの制御装置をディーゼルエンジンに適用したときの例であり、また吸気制御弁２６の開弁期間等も上記第三実施形態のそれと同じであるので、これらの説明を省略する。なお、本第四実施形態においても、制御装置２７は第一燃焼状態制御手段と第二燃焼状態制御手段を少なくとも構成する。
【００４７】
本第四実施形態のエンジン１０の制御は、上記第二実施形態のエンジン１０の制御とほぼ同じであるので、上記第二実施形態の図４のフローチャートを参照して説明する。なお、本第四実施形態のエンジン１０の制御は、第一燃料噴射量を燃料噴射量補正量を用いて減量する点が上記第二実施形態のとは異なる。
【００４８】
所定の運転領域での運転状態である、すなわち吸気制御弁２６が開閉作動する状態であると判断されると、吸気圧とエンジン回転数とからマップ化されたデータ(不図示)を検索することで、燃料噴射量を減量するための燃料噴射量補正量が導出される（ステップＳ４３０）。そして、第一燃料噴射量である基本燃料噴射量に、燃料噴射量補正量が減算（又は加算）され、第二燃料噴射量としての燃料噴射量が決定される（ステップＳ４４０）。そして、他のフローチャートによる制御により、この第二燃料噴射量が燃料噴射弁１１から噴射されるように制御されて、第二燃焼状態に変更されることとなる。しかし、本発明では、第一燃料噴射量を他の条件に従って補正して第二燃料噴射量を求めるようにしても良い。一方、所定の運転領域での運転状態でない、すなわち吸気制御弁２６が開いたままの状態であると判断されると（ステップＳ４２０）、燃料噴射量補正量が「０」にされて（ステップＳ４５０）、その後のステップで第一燃料噴射量が補正されないこととなる（ステップＳ４４０）。
【００４９】
以上の如く、第四実施形態による制御が行われるので、吸気制御弁２６が開閉作動する状態では、燃料噴射量が第一燃料噴射量よりも減量され、減量された燃料の分、燃焼室１２内の燃焼圧力が低くなり、筒内圧上昇が抑制されて、筒内圧が限界筒内圧を超えることが抑制されることとなる。また、これにより、燃焼温度の上昇も抑制されるので、排気ガスの温度上昇も抑制され、三元触媒３７等の劣化等も抑制することが可能となる。
【００５０】
なお、上記第三実施形態や上記第四実施形態では、吸気制御弁２６が開閉作動する状態において、既に求めた第一燃料噴射時期又は第一燃料噴射量を補正して、第二燃料噴射時期又は第二燃料噴射量を求めることとしたが、予め第一燃料噴射時期又は第一燃料噴射量を補正した第二燃料噴射時期又は第二燃料噴射量に関するデータをＲＯＭに記憶しておくことも可能である。この場合には、吸気制御弁２６が開閉作動する状態において、この第二燃料噴射時期又は第二燃料噴射量に関するデータを直にエンジン負荷やエンジン回転数に従って検索して、第二燃料噴射時期又は第二燃料噴射量を導出することとなる。
【００５１】
上記第一から第四実施形態では、吸気制御弁２６が開閉作動する状態において、一律に第一燃焼状態から第二燃焼状態に変更制御することとしたが、本発明は吸気制御弁２６が開閉作動する状態であっても、そのように燃焼状態を変更するときと、しないときとを設定することをも含むものである。そこで、その一例を、本発明に係る第五実施形態として、図６及び図７に基づいて説明する。本第五実施形態のエンジンシステムは、上記第三及び第四実施形態と同じであるので、説明を省略する。本第五実施形態では、アクセル開度が最大のとき又はアクセル開度の開く変化量が所定値以上のときに吸気制御弁２６が開閉作動するように設定されている。
【００５２】
図６のステップＳ６１０ではアクセル開度とエンジン回転数が検出され、ステップＳ６２０でアクセル開度が最大又はその開く変化量が所定値以上（以下、アクセル開度が最大等という。）か否か判定される。なお、アクセル開度の変化量は、ステップＳ６１０で検出したアクセル開度を、ＲＡＭに記憶されている前回のアクセル開度と比較してステップＳ６２０で求められる。そしてアクセル開度が最大等であると判断されると、すなわち吸気制御弁２６が開閉作動する状態であると判断されるとステップＳ６３０へ進み、ステップＳ６１０で検出したエンジン回転数から、エンジン回転数が所定のエンジン回転数以上か否かが判定される。ここでの判定基準について図７に基づいて説明する。
【００５３】
図７のグラフでは、縦軸に最大燃料噴射量をとり、横軸にエンジン回転数をとっていて、吸気制御弁２６が開いたままの状態のときの燃料噴射量の制限値、すなわち最大燃料噴射量を曲線Ａで表し、吸気制御弁２６が開閉作動する状態での燃料噴射量の制限値、すなわち最大燃料噴射量を曲線Ｂで表している。この図７によれば、吸気制御弁２６が開閉作動する状態であっても、曲線Ａと曲線Ｂとの交点Ｊ未満のエンジン回転数が低回転の領域Ｚ１では、燃料噴射量を曲線Ｂまで、すなわち曲線Ａを超えて曲線Ｂまで変動させることが可能であって、過給された空気量に対応する量の燃料を噴射可能であることが分かる。一方、曲線Ａと曲線Ｂとの交点Ｊ以上のエンジン回転数が中回転及び高回転の領域Ｚ２では、過給された空気量に対応するように燃料噴射量を、例えば曲線Ａに従って増やすと所望の燃焼状態が維持されない場合（例えば、筒内圧が上昇しすぎてしまう）が生じ得るので、燃料噴射量の制限値である曲線Ｂを燃料噴射量が超えない曲線Ｂ以下の範囲内に燃料噴射量を変更補正する必要があることが理解される。そこで、本第五実施形態のステップＳ６３０では、吸気制御弁２６が開閉作動する状態でのエンジン回転数が、点Ｊの回転数以上か否かが判定される。なお、本第五実施形態では、判定の基準となる点Ｊでのエンジン回転数を、例えば３０００ｒｐｍとしている。
【００５４】
ステップＳ６３０でエンジン回転数が所定の回転数以上であると判断されると、ステップＳ６４０へ進み、曲線Ａよりも下側に位置する曲線Ｂから最大燃料噴射量が導出され、これを超えないように、例えば、不図示のフローチャートに従って上記第四実施形態の如くして第二燃料噴射量が導出されて第二燃焼状態へ変更され、上記第四実施形態で既に述べた如く効果が奏されることとなる。一方、ステップＳ６３０でエンジン回転数が所定の回転数以上でないと判断されると、ステップＳ６５０へ進み、曲線Ａを超える最大燃料噴射量が曲線Ｂに従って導出されるが、これを超えなければ、吸気制御弁２６が開閉作動する状態であっても第一燃料噴射量が過給された空気流量に対応するように導出されることとなる。すなわち燃焼状態が変更されずに維持されることとなる。これにより低回転且つ高負荷での運転が可能となる。
【００５５】
ここで、上記第五実施形態における吸気制御弁２６が開閉作動する状態での燃料噴射量について換言すると、その燃料噴射量は、吸気制御弁２６が開いたままの状態において第一最大燃料噴射量（図７の曲線Ａ参照）で燃料噴射量が規制されているのに対して、エンジン回転数が第一の所定回転数領域（低回転の領域Ｚ１）にある場合、その第一最大燃料噴射量よりも多い第二最大燃料噴射量（図７の曲線Ｂ参照）で規制され、エンジン回転数が第二の所定回転数領域（中回転及び高回転の領域Ｚ２）にある場合、その第一最大燃料噴射量よりも少ない第三最大燃料噴射量（図７の曲線Ｂ参照）によって規制されることになる。
【００５６】
以上、本発明に係るエンジンの制御装置を第一から第五実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えばこれらの組合せをも含むものである。さらに、上記実施形態では、燃焼状態を所望の燃焼状態に維持すべく、吸気制御弁２６が開閉作動しているときは、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量をそれぞれについて第一の値から第二の値に補正変更するとしたが、これら以外の事項を同様に補正変更して所望しない燃焼状態になることを回避しても良い。さらに、上記実施形態では直噴形式ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに本発明に係るエンジンの制御装置を適用したが、例えば火花点火機関の一種であるアルコールエンジン、アルコールとガソリンとの混合燃料を用いるエンジン、ポート噴射式ガソリンエンジン等の他のエンジンに関しても本発明を適用することを排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明によるエンジンの制御装置を直噴形式のガソリンエンジンに適用した第一実施形態の概念図である。
【図２】第一実施形態に係るエンジンの制御装置のフローチャートである。
【図３】エンジン回転数と吸気圧とに対して点火時期補正量を表したグラフである。
【図４】第二実施形態に係るエンジンの制御装置のフローチャートである。
【図５】第三実施形態に係るエンジンの制御装置のフローチャートである。
【図６】第五実施形態に係るエンジンの制御装置のフローチャートである。
【図７】エンジン回転数に対して最大燃料噴射量を表したグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１０  エンジン
１１  燃料噴射弁
１２  燃焼室
１３  点火プラグ
１４  吸気ポート
１５  排気ポート
１６  シリンダヘッド
１７  吸気弁
１８  排気弁
１９  イグニッションコイル
２０  吸気通路
２１  吸気管
２２  エアクリーナ
２３  スロットルアクチュエータ
２４  スロットル弁
２５  アクチュエータ
２６  吸気制御弁
２７  制御装置
２８  サージタンク
２９  吸気温センサ
３０  吸気圧センサ
３１  燃料タンク
３２  燃料供給ライン
３３  フィードポンプ
３４  デリバリパイプ
３５  排気通路
３６  排気管
３７  三元触媒
３８  ピストン
３９  シリンダブロック
４０  ウォータジャケット
４１  水温センサ
４２  連接棒
４３  クランク軸
４４  クランク角センサ
【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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