(57)【要約】【課題】  排気エネルギの上昇によって過給機の応答性を改善するにあたり、個々の排気エネルギ上昇手段の特性に応じた実行によって、エンジン性能の低下を抑制する。【解決手段】  エンジンの排気エネルギを上昇させる複数種類の排気エネルギ上昇制御として、［１］吸気流抑制制御、［２］筒内噴射比率増大制御、［３］単位時間噴射量減少制御、および［４］噴射進角制御を実行可能に構成されたエンジンにおいて、過給機の応答性向上のために、制御［１］から［４］のうち運転状態に応じて異なる単一種類の排気エネルギ上昇制御、または二種類以上の排気エネルギ上昇制御の組合せが選択される（Ｓ３０〜Ｓ７０）。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機を備えたエンジンを制御する過給機付エンジンの制御装置であって、
前記エンジンの排気エネルギを上昇させる複数種類の排気エネルギ上昇手段と、
前記過給機の応答性向上のために、前記複数種類の排気エネルギ上昇手段のうち前記エンジンの運転状態に応じて異なる一または二以上の排気エネルギ上昇手段を選択する選択手段と、
をさらに備えたことを特徴とする過給機付エンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の過給機付エンジンの制御装置であって、
前記運転状態は、前記エンジンの回転数であることを特徴とする過給機付エンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の過給機付エンジンの制御装置であって、
前記複数種類の排気エネルギ上昇手段は、
吸気流制御弁により吸気流速度を抑制する吸気流抑制手段、
筒内噴射弁とポート噴射弁との間における筒内噴射比率を増大させる筒内噴射比率増大手段、
前記筒内噴射弁の単位時間あたりの噴射量を減少させる単位時間噴射量減少手段、
前記筒内噴射弁の噴射時期を進角させる噴射進角手段、
のうちの少なくともいずれかを含むことを特徴とする過給機付エンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の過給機付エンジンの制御装置であって、
前記複数種類の排気エネルギ上昇手段は、前記吸気流抑制手段を含み、
前記選択手段は、前記エンジンの回転数が第一のしきい値を下回る低回転域では、前記吸気流抑制手段の実行を抑制することを特徴とする過給機付エンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の過給機付エンジンの制御装置であって、
前記複数種類の排気エネルギ上昇手段は、前記吸気流抑制手段を含み、
前記選択手段は、前記エンジンの回転数が前記第一のしきい値より大きい第二のしきい値を上回る高回転域では、前記吸気流抑制手段の実行を抑制することを特徴とする過給機付エンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれかに記載の過給機付エンジンの制御装置であって、
前記複数種類の排気エネルギ上昇手段は、前記単位時間噴射量減少手段を含み、
前記選択手段は、前記エンジンの回転数が第三のしきい値を上回る高回転域では、前記単位時間噴射量減少手段の実行を抑制することを特徴とする過給機付エンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項３に記載の過給機付エンジンの制御装置であって、
前記複数種類の排気エネルギ上昇手段は、前記吸気流抑制手段または前記単位時間噴射量減少手段を含み、さらに、
前記エンジンの点火時期を進角させる点火時期進角手段と、
前記エンジンの回転数が第四のしきい値を下回る中・低回転域で、前記点火時期進角手段に点火時期の進角を実行させる第二選択手段を更に含むことを特徴とする過給機付エンジンの制御装置。
【請求項８】
過給機を備えた過給機付エンジンの制御方法であって、
前記エンジンの運転状態を示す所定のパラメータを取得するステップと、
前記エンジンの排気エネルギを上昇させる複数種類の排気エネルギ上昇手段のうち、前記取得したパラメータの値に応じて異なる一または二以上の排気エネルギ上昇手段を選択するステップと、
を含むことを特徴とする過給機付エンジンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機を備えたエンジンを制御する過給機付エンジンの制御装置および制御方法に関し、特に、運転操作に対する過給機の応答性が考慮されたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
過給機を備えたエンジンにおいては、加速操作時などの過渡状態における応答の遅れ（いわゆるターボラグ）が問題となるため、その改善のための試みが種々提案されている。例えば、特許文献1では、過給機の応答性向上のための排気エネルギ増大手段として、点火遅角、噴射遅角、および排気弁早期開放を行う装置を開示している。
【０００３】
このうち点火遅角を行う場合には、排気温度を上昇させることができる反面、トルクが減少してしまう。
【０００４】
また、特許文献２では、直噴エンジンで吸気行程と点火行程とで分割して燃料噴射を行い、かつその後期噴射を圧縮行程中期以降とすることでターボラグを抑制している。また特許文献３では、成層燃焼時には圧縮行程と膨張行程、均質燃焼時は吸気行程と膨張行程にそれぞれ分けて分割噴射することで、ターボラグを抑制している。特許文献４では、予混合用圧縮噴射に続いて拡散燃焼用主噴射を２回に分けて行い、排気エネルギを高めることでターボラグを抑制している。
【０００５】
【特許文献１】特公平７−１０１０１１号公報
【特許文献２】特開２０００−５４８９４号公報
【特許文献３】特開２００３−１６１１８５号公報
【特許文献４】特開２００１−２３４７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、これらの技術における個々の排気エネルギ上昇手段は、それぞれ実行に適したエンジンの運転状態（例えば、エンジン回転数）の領域をもつ。しかしながら、上記各特許文献に記載の技術は、いずれも個々の排気エネルギ上昇手段の特性に応じた選択について開示しておらず、条件によってはエンジン出力の低下を招くおそれがある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、過給機を備えたエンジンにおいて、排気エネルギの上昇によって過給機の応答性を改善するにあたり、個々の排気エネルギ上昇手段の特性に応じた実行によって、エンジン性能の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の本発明は、過給機を備えたエンジンを制御する過給機付エンジンの制御装置であって、前記エンジンの排気エネルギを上昇させる複数種類の排気エネルギ上昇手段と、前記過給機の応答性向上のために、前記複数種類の排気エネルギ上昇手段のうち前記エンジンの運転状態に応じて異なる一または二以上の排気エネルギ上昇手段を選択する選択手段と、をさらに備えたことを特徴とする過給機付エンジンの制御装置である。
【０００９】
第１の本発明では、エンジンの排気エネルギを上昇させる複数種類の排気エネルギ上昇手段のうちから、選択手段が、過給機の応答性向上のために、運転状態に応じて異なる一または二以上の排気エネルギ上昇手段を選択する。したがって第１の本発明では、個々の排気エネルギ上昇手段の特性に応じた実行によって、エンジン性能の低下を抑制することが可能となる。
【００１０】
第１の本発明におけるエンジンの運転状態は、第２の本発明のようにエンジンの回転数とすれば、本発明に所期の効果を簡易な構成によって実現することができる。
【００１１】
第１または第２の本発明における複数種類の排気エネルギ上昇手段は、第３の本発明のように、吸気流制御弁により吸気流速度を抑制する吸気流抑制手段、筒内噴射弁とポート噴射弁との間における筒内噴射比率を増大させる筒内噴射比率増大手段、前記筒内噴射弁の単位時間あたりの噴射量を減少させる単位時間噴射量減少手段、前記筒内噴射弁の噴射時期を進角させる噴射進角手段、のうちの少なくともいずれかを含むこととするのが特に好適である。
【００１２】
第４の本発明は、請求項３に記載の過給機付エンジンの制御装置であって、前記複数種類の排気エネルギ上昇手段は、前記吸気流抑制手段を含み、前記選択手段は、前記エンジンの回転数が第一のしきい値を下回る低回転域では、前記吸気流抑制手段の実行を抑制することを特徴とする過給機付エンジンの制御装置である。
【００１３】
タンブル制御弁・スワール制御弁などを利用した吸気流抑制手段は、吸気流の抑制によって燃料混合を悪化させることで、いわゆる燃料の後燃えを促進し、これにより排気ガス温を上昇させて排気エネルギを増大させる。しかし、低回転域では、吸気流速の遅さに起因して燃料混合が著しく悪化し、スモークの増加や、排気ガス温に対する比出力の低下を招いてしまう。これに対して、第４の本発明では、エンジンの回転数が第一のしきい値を下回る低回転域では吸気流抑制手段の実行を抑制することとしたので、これらの弊害を抑制することができる。
【００１４】
第５の本発明は、請求項３または４に記載の過給機付エンジンの制御装置であって、前記複数種類の排気エネルギ上昇手段は、前記吸気流抑制手段を含み、前記選択手段は、前記エンジンの回転数が前記第一のしきい値より大きい第二のしきい値を上回る高回転域では、前記吸気流抑制手段の実行を抑制することを特徴とする過給機付エンジンの制御装置である。
【００１５】
タンブル制御弁・スワール制御弁などを利用した吸気流抑制手段は、高回転域では、ベースとなる排気ガス温が高いことと相まって、排気ガス温が高くなりすぎる場合がある。これに対して、第５の本発明では、エンジンの回転数が第二のしきい値を上回る高回転域では、吸気流抑制手段の実行を抑制することとしたので、このような弊害を抑制することができる。
【００１６】
第６の本発明は、請求項３ないし５のいずれかに記載の過給機付エンジンの制御装置であって、前記複数種類の排気エネルギ上昇手段は、前記単位時間噴射量減少手段を含み、前記選択手段は、前記エンジンの回転数が第三のしきい値を上回る高回転域では、前記単位時間噴射量減少手段の実行を抑制することを特徴とする過給機付エンジンの制御装置である。
【００１７】
燃圧の可変、筒内噴射弁のバルブリフト量の可変、筒内噴射弁の噴孔径の可変などを利用して筒内噴射弁の単位時間の噴射量を減少させる単位時間噴射量減少手段は、高回転域では、噴射終了から点火までのインターバルが短くなり燃料蒸発が不足してスモークが発生しやすい傾向がある。これに対して、第６の本発明では、高回転域では単位時間噴射量減少手段の実行を抑制することとしたので、このような弊害を抑制することができる。なお第三のしきい値は、前記第５の本発明における第二のしきい値と同じ値であっても、異なる値であってもよい。
【００１８】
第７の本発明は、請求項３に記載の過給機付エンジンの制御装置であって、前記複数種類の排気エネルギ上昇手段は、前記吸気流抑制手段または前記単位時間噴射量減少手段を含み、さらに、前記エンジンの点火時期を進角させる点火時期進角手段と、前記エンジンの回転数が第四のしきい値を下回る中・低回転域で、前記点火時期進角手段に点火時期の進角を実行させる第二選択手段を更に含むことを特徴とする過給機付エンジンの制御装置である。
【００１９】
図６に示されるとおり、エンジンの通常の運転（特性曲線ａ１，ａ２）では、点火時期はいわゆるＭＢＴ（Minimum advance for the Best Torque）に近くなるようにノック点（時期Ａ）の近傍に設定され、この場合におけるターボ過給機入口の排ガス温度Ｔ０は、ターボラグを有効に低減するのに十分な排ガス温度Ｔ１より低い。したがって通常運転時にはターボラグが生じることになる。また、排気温度の上昇によって排気エネルギを上昇させるために、点火時期を遅角させる方法が考えられるが、点火時期が遅角側であるほどトルクは小さくなるため、ターボラグを有効に低減するのに十分な排ガス温度Ｔ１を実現するように、点火時期を通常運転時の点火時期であるノック点近傍の時期Ａから時期Ｂまで遅角させると、トルクがtq1まで減少してしまうという問題点がある。これに対し、吸気流抑制手段と単位時間噴射量減少手段とを備えたエンジンでは、これら各手段の実行により、点火時期−排気温度特性（特性曲線ｂ１）と、点火時期−トルク特性（特性曲線ｂ２）とが、それぞれ点火時期の進角側・低トルク側にシフトするが、ノック点におけるトルクtq2は、通常運転時の点火遅角時トルクtq1よりも高い。したがって、このようなエンジンでは、点火時期をノック点（時期Ｃ）の近傍として運転することにより、ターボラグを有効に低減するのに十分な排ガス温度Ｔ１を得ながら、トルクの減少を抑制することができる。
【００２０】
第８の本発明は、過給機を備えた過給機付エンジンの制御方法であって、前記エンジンの運転状態を示す所定のパラメータを取得するステップと、前記エンジンの排気エネルギを上昇させる複数種類の排気エネルギ上昇手段のうち、前記取得したパラメータの値に応じて異なる一または二以上の排気エネルギ上昇手段を選択するステップと、を含むことを特徴とする過給機付エンジンの制御方法である。第８の本発明によれば、第１の本発明と同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明によるエンジンを示す概略構成図である。同図に示されるエンジン１は、車両用の多気筒内燃機関（例えば、４気筒エンジン、ただし、図１には１気筒のみが示される。）として構成されており、各燃焼室２内での混合気の燃焼によりピストン３を往復移動させて、図示されないクランクシャフトから動力を得るものである。
【００２３】
エンジン１の各燃焼室２には、吸気ポート４と排気ポート５とが接続されている。図２に示されるように、吸気ポート４は、互いに並行するストレートポート４ａおよびスワールポート４ｂから構成されている。排気ポート５は、ストレートポート５ａ，５ｂから構成されている。ポート４ａ，４ｂには吸気マニホールド６がそれぞれ接続され、ポート５ａ，５ｂには排気マニホールド７がそれぞれ接続されている。またエンジン１のシリンダヘッドには、ポート４ａ，４ｂを開閉する吸気弁Ｖi1，Ｖi2と、ポート５ａ，５ｂを開閉する排気弁Ｖe1，Ｖe2とが、燃焼室２ごとに配設されている。
【００２４】
スワールポート４ｂには、その内部に向けて、１本のポート噴射用インジェクタ１０ｐが配置されている。ストレートポート４ａには、これを開閉するためのバタフライ弁などのスワールコントロールバルブ４ｃが設置されている。スワールコントロールバルブ４ｃはモータ５１により駆動される。なお、ポート噴射用インジェクタ１０ｐは、ストレートポート４ａとスワールポート４ｂとを隔てている隔壁４ｄに設置してポート４ａ，４ｂの両方に燃料を噴射することとしてもよい。
【００２５】
各吸気弁Ｖi1，Ｖi2および各排気弁Ｖe1，Ｖe2は、図１に示される動弁機構８によって開閉させられ、この動弁機構８は、吸気弁Ｖi1，Ｖi2および排気弁Ｖe1，Ｖe2の開弁特性を変化させることができる可変バルブタイミング機構を含む。更に、エンジン１は、気筒数に応じた数の点火プラグ９を有し、点火プラグ９は、対応する燃焼室２内に臨むようにシリンダヘッドに設置されている。
【００２６】
また、エンジン１は、筒内噴射用インジェクタ１０ｃを気筒数に応じた数だけ有している。各筒内噴射用インジェクタ１０ｃは、ガソリン等の燃料を対応する燃焼室２の内部に直接噴射可能なものであり、燃料供給管を介してガソリン等の液体燃料を貯留する燃料タンク（何れも図示省略）に接続されている。上述した各ポート噴射用インジェクタ１０ｐは、ガソリン等の燃料を対応する吸気ポート４の内部に噴射可能なものであり、図示されない燃料供給管を介して前記燃料タンクに接続されている。筒内噴射用インジェクタ１０ｃは、燃焼室２ごとに少なくとも１体ずつ備えられる。
【００２７】
筒内噴射用インジェクタ１０ｃには、その弁体のリフト量を可変するバルブリフト量可変機構５２、および噴孔径を可変する噴孔径可変機構５３が設けられている。これらバルブリフト量可変機構５２および噴孔径可変機構５３の動作によって、単位時間あたりの燃料噴射量を可変することが可能とされる。
【００２８】
そして高負荷運転中はストレートポート４ａの上流に設置されたスワールコントロールバルブ４ｃを開弁して、両ポート４ａ，４ｂを介して十分な量の混合気を気筒に供給するとともに、低負荷運転中はスワールコントロールバルブ４ｃを閉弁しスワールポート４ｂからのみ混合気を供給することによって、気筒内でスワール流を発生させている。
【００２９】
エンジン１の各ピストン３は、いわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面には、凹部３ａが形成されている。そして、エンジン１では、各燃焼室２内に空気を吸入させた状態で、各筒内噴射用インジェクタ１０ｃから各燃焼室２内のピストン３の凹部３ａに向けてガソリン等の燃料を直接噴射することができる。これにより、エンジン１では、点火プラグ９の近傍に、燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成（成層化）されるので、極めて希薄な混合気を用いて安定した成層燃焼を実行することが可能となる。
【００３０】
本実施形態のエンジン１は、ターボ過給機２０を備えている。ターボ過給機２０は、排気経路中に設置されたタービン２１によって、吸気経路中に設置されたブロア２２を駆動することで過給を行うものである。吸気経路中であってターボ過給機２０の下流側には、過給圧センサ２３およびインタークーラ２４が設置されている。また、給気管１２の中途には、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１４が設置されている。スロットルバルブ１４はいわゆる電子制御式スロットルバルブであり、スロットルモータ２５によって駆動される。
【００３１】
また、ターボ過給機２０の下流側には排気管１５が接続されており、排気管１５の中途には、例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒を含む触媒装置１６が設けられている。この触媒装置１６において各燃焼室２からの排気ガスが浄化される。排気マニホールド７には、各燃焼室２における混合気の空燃比を取得するために、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ（酸素センサ）１７が設置されている。
【００３２】
エンジン１の制御系の構成は、図３に示されるとおりである。エンジン１は、制御手段として機能する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）３０を含む。ＥＣＵ３０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および、各種情報やマップ等が記憶されるバックアップＲＡＭなどの記憶装置等を含むものである。このＥＣＵ３０の入力ポートには、上述の空燃比センサ１７および過給圧センサ２３、エンジン１のクランクシャフトの近傍に設けられたクランク角センサ３１、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ３２、エンジン冷却水温を検出する水温センサ３３、スロットルバルブ１４の開度を検出するスロットル開度センサ３４等の各種センサが、不図示のＡ／Ｄ変換器を介して接続されている。ＥＣＵ３０は、これら各センサの検出信号が入力されることによって、各検出値を取得する。また、ＥＣＵ３０の出力ポートには、上述の動弁機構８、点火プラグ９、各インジェクタ１０ｃ，１０ｐ、スロットルモータ２５、スワールコントロールバルブ４ｃなどの各種アクチュエータが、不図示のＤ／Ａ変換器を介して接続されている。
【００３３】
ＥＣＵ３０は、記憶装置に記憶されている各種マップ、基準値、設定値等を用いると共に、これらの情報および各種センサの検出値等に基づいて、動弁機構８、点火プラグ９、各インジェクタ１０ｃおよび１０ｐ、スロットルモータ２５等を制御する。特に、ＥＣＵ３０の記憶装置には、図５に示されるような回転数−過給圧マップと、しきい値th1、th2、Pbtが記憶されており、これらは後述する排気エネルギ増大制御の選択処理ルーチンにおいて用いられる。
【００３４】
本実施形態では、排気エネルギ増大手段として、［１］スワールコントロールバルブ４ｃを利用した吸気流抑制制御、［２］筒内噴射比率の増加制御、［３］筒内噴射用インジェクタ１０ｃのバルブリフト量可変機構５２および噴孔径可変機構５３を利用した単位時間噴射量減少制御、および［４］筒内噴射用インジェクタ１０ｃの噴射時期の進角制御、の４種類の制御が実行可能とされている。
【００３５】
［１］スワールコントロールバルブ４ｃを利用した吸気流抑制制御は、スワールコントロールバルブ４ｃを全開（または所定角度の半開）にすることにより、燃焼室２内の吸気流の速度を低下させて気流による筒内乱れ（スワール流）を弱め、排気ポート５内の未燃燃料のいわゆる後燃えを促進することで、排気温度の上昇によって排気エネルギを増大させるものである。なお、吸気流抑制制御とは別途に行われる通常のスワール制御では、スワールコントロールバルブ４ｃは、他の条件、例えばエンジン回転数（クランク角センサ３１によって検出されるエンジン回転速度）と要求負荷（アクセルペダルセンサ３２によって検出されるアクセルペダルの踏み込み量）とに基づきこれらの値が所定のしきい値を下回る成層燃焼条件の成立時に、全閉となるように制御され、その結果、スワールポート４ｂの吸気流速度が増大して燃焼室２内にスワール流が生じ、点火プラグ９の近傍に燃料が偏向され、成層燃焼が促進される。吸気流抑制制御は、それが実行される場合には通常のスワール制御に対して優先され、その結果、スワールコントロールバルブ４ｃの開度はスワール制御による目標開度にかかわらず、強制的に全開（または所定角度の半開）にさせられる。
【００３６】
［２］筒内噴射比率の増加制御は、ポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの両者を用いた運転において、噴射量について後者の比率を高めることによって、筒内噴射用インジェクタ１０ｃの噴射時間を増大してその噴射時間の終期を遅延させ、排気ポート５内の未燃燃料のいわゆる後燃えを促進することで、排気温度の上昇によって排気エネルギを増大させるものである。この筒内噴射比率の増加制御は、例えば、当該制御とは別途に行われる燃料噴射制御においてエンジン回転数および吸気管圧力などに基づいて定められる筒内噴射量インジェクタ１０ｃの燃料噴射量比率に対する所定の補正量（１より大の値）の乗算と、その際の増大量のポート噴射用インジェクタ１０ｐからの減算とによって行われる。
【００３７】
［３］筒内噴射用インジェクタ１０ｃのバルブリフト量可変機構５２および噴孔径可変機構５３を利用した単位時間噴射量減少制御は、バルブリフト量の減少および噴孔径の縮小によって、筒内噴射用インジェクタ１０ｃの単位時間あたりの燃料噴射量を減少させ、筒内噴射用インジェクタ１０ｃの噴射時間を増大してその噴射時間の終期を遅延させ、排気ポート５内の未燃燃料のいわゆる後燃えを促進することで、排気温度の上昇によって排気エネルギを増大させるものである。単位時間噴射量減少制御におけるバルブリフト量の減少および噴孔径の縮小は、例えばこの単位時間噴射量減少制御とは別途に行われる通常のインジェクタ制御で定められるバルブリフト量および噴孔径の指示値に対する所定の減少係数（１未満）の乗算によって行われ、また、この場合には燃料噴射量がバルブリフト量および噴孔径の変更前における値と等しくなるように、燃料噴射時間が増大側に補正される。
【００３８】
［４］筒内噴射用インジェクタ１０ｃの噴射時期の進角制御は、筒内噴射用インジェクタ１０ｃの噴射時期を吸気上死点の近傍にすることによって、液相の燃料をピストン３の頂面に付着させ、その気化の遅れから、排気ポート５内の未燃燃料のいわゆる後燃えを促進することで、排気エネルギを増大させるものである。この噴射時期の進角制御は、当該制御とは別途に行われる噴射時期制御において燃料噴射量などに基づいて定められる筒内噴射量インジェクタ１０ｃの燃料噴射時期（噴射開始時期、ＡＴＤＣ）に対する所定の補正量（１未満の値）の乗算によって行われる。
【００３９】
そして本実施形態では、これら複数種類の排気エネルギ上昇手段のうちから、車両の運転状態に応じて異なる単一の排気エネルギ上昇手段または二以上の排気エネルギ上昇手段の組合せを選択することによって、過給機の応答性を向上しつつ、エンジン性能の低下を抑制するものである。
【００４０】
以上のとおり構成された本実施形態の動作の一例について説明する。図４は、本実施形態のＥＣＵ３０において実行される排気エネルギ増大手段の選択処理ルーチンを示す。この処理ルーチンは、イグニッションスイッチがＯＮされ、且つスタータの作動によりクランキングが開始されたことを条件に、予め定められた設定クランク角毎の割込みによって繰り返し実行される。
【００４１】
まず、ＥＣＵ３０は上述した各センサ、すなわち空燃比センサ１７、過給圧センサ２３、クランク角センサ３１、アクセルペダルセンサ３２、水温センサ３３、スロットル開度センサ３４等の検出値を読み込む（Ｓ１０）。次に、急加速または急減速などによりエンジンが過渡状態であるかが判定される（Ｓ２０）。この判定は、例えば過給圧センサ２３の検出信号に基づいて算出される現在の過給圧Ｐｂが所定のしきい値Pbtを下回り、かつスロットル開度センサ３４の検出信号に基づいて算出される現在のスロットル開度の操作速度（単位時間あたりの操作量）が正の値であって所定のしきい値Δθを上回るかによって行われ、両条件が満たされた場合に肯定される。
【００４２】
ステップＳ２０で肯定判定された過渡状態の場合には、次に、クランク角センサ３１の検出信号に基づいて算出される現在のエンジン回転数Ｎｅ（回転速度）が、図５に示される領域Ａにあるかが判定される（Ｓ３０）。この領域Ａは、エンジン回転数Ｎｅが所定のしきい値th1を下回る低回転域である。このステップＳ３０で肯定、つまりエンジン回転数Ｎｅが所定の低回転域にある場合には、上述した４種類の排気エネルギ上昇手段のうち［２］［３］および［４］が実行される（Ｓ４０）。他方、この場合には排気エネルギ上昇手段のうち［１］（スワールコントロールバルブ４ｃを利用した吸気流抑制制御）は実行されず、その結果、通常のスワール制御が行われる。この通常のスワール制御では、上述のとおり、スワールコントロールバルブ４ｃは、例えばエンジン回転数と要求負荷とに基づきこれらの値が所定のしきい値を下回る成層燃焼条件の成立時に、全閉となるように制御される。したがって、車両がステップＳ２０にいう過渡状態にある場合であっても、燃焼室２内にはスワール流が生じさせられ得ることになる。
【００４３】
また、ステップＳ３０において否定の場合には、次に、エンジン回転数Ｎｅが領域Ｂにあるかが判定される（Ｓ５０）。この領域Ｂは、エンジン回転数Ｎｅが所定のしきい値th1以上であり、かつ別の所定のしきい値th2を下回る中回転域である（th1≦Ｎｅ＜th2）。このステップＳ５０で肯定、つまりエンジン回転数Ｎｅが中回転域にある場合には、上述した４種類の排気エネルギ上昇制御の全て（［１］［２］［３］および［４］）が実行される（Ｓ６０）。
【００４４】
また、ステップＳ５０において否定の場合は、エンジン回転数Ｎｅが領域Ｃにあることになる。この領域Ｃは、エンジン回転数Ｎｅが所定のしきい値th2を上回る高回転域である。この場合には、上述した４種類の排気エネルギ上昇手段のうち［２］および［４］が実行される（Ｓ７０）。他方、この場合には排気エネルギ上昇手段のうち［１］（スワールコントロールバルブ４ｃを利用した吸気流抑制制御）および［３］（単位時間噴射量減少制御）は実行されず、その結果、上述した通常のスワール制御および通常の燃料噴射制御がそれぞれ実行される。
【００４５】
このようにして、本実施形態における［１］ないし［４］の各排気エネルギ上昇制御は、車両がステップＳ２０にいう過渡状態である間、ステップＳ４０，Ｓ６０またはＳ７０で選択されている限りにおいて繰り返し実行され、その過渡状態を脱したことを条件に終了する。なお、車両が過渡状態にない場合には、ステップＳ２０で否定される結果、各排気エネルギ上昇制御はいずれも実行されず、スワールコントロールバルブ４ｃの開度、筒内噴射比率、バルブリフト量および噴孔径、および筒内噴射用インジェクタ１０ｃの噴射時期について、上述した通常の制御がそれぞれ行われる。
【００４６】
以上のとおり、本実施形態では、エンジンの排気エネルギを上昇させる複数種類の排気エネルギ上昇制御を実行可能に構成されていると共に、過給機の応答性向上のために、前記複数種類の排気エネルギ上昇制御のうち運転状態に応じて異なる単一種類の排気エネルギ上昇制御、または二種類以上の排気エネルギ上昇制御の組合せが選択される。したがって本実施形態では、個々の排気エネルギ上昇制御の特性に応じた実行によって、エンジン性能の低下を抑制することが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態では、排気エネルギ上昇制御を選択するための条件であるエンジンの運転状態として、エンジンの回転数を用いたので、本発明に所期の効果を簡易な構成によって実現することができる。しかしながら、排気エネルギ上昇制御を選択するための条件であるエンジンの運転状態を示すパラメータとして、スロットル開度やアクセルペダルの踏み込み量などの他のパラメータを単独でまたは複数種類組み合わせて用いることも可能である。
【００４８】
また、本実施形態では、複数種類の排気エネルギ上昇制御として、吸気流制御弁により吸気流速度を抑制する吸気流抑制制御、筒内噴射弁とポート噴射弁との間における筒内噴射比率を増大させる筒内噴射比率増大制御、前記筒内噴射弁の単位時間の噴射量を減少させる単位時間噴射量減少制御、および前記筒内噴射弁の噴射時期を進角させる噴射進角制御を実行可能に構成したので、点火時期の遅角によらずにターボラグの抑制を実現することが可能となる。
【００４９】
また、タンブル制御弁・スワール制御弁などを利用した吸気流抑制制御は、吸気流の抑制によって燃料混合を悪化させることで、いわゆる燃料の後燃えを促進し、これにより排気ガス温を上昇させて排気エネルギを増大させる。しかし、低回転域では、吸気流速の遅さに起因して燃料混合が著しく悪化し、スモークの増加や、排気ガス温に対する比出力の低下を招いてしまう。これに対して、本実施形態では、エンジンの回転数が第一のしきい値を下回る低回転域では吸気流抑制制御の実行を抑制することとしたので、これらの弊害を抑制することができる。なお、本実施形態のように所定条件下で吸気流抑制制御を全く選択しない構成に代えて、例えば吸気流抑制制御で定められるスワールコントロールバルブ４ｃの開度から同様の条件下で所定の正の値を減算し、あるいは当該開度に所定の減少係数（１未満）を乗算するなどして、バルブ開度の増大である吸気流抑制制御の制御量を離散的または連続的に減少させることとしてもよい。
【００５０】
また、タンブル制御弁・スワール制御弁などを利用した吸気流抑制制御は、高回転域ではベースとなる排気ガス温が高いことと相まって、排気ガス温が高くなりすぎる場合がある。これに対して、本実施形態では、エンジンの回転数が第二のしきい値th2を上回る高回転域では、吸気流抑制制御の実行を抑制することとしたので、このような弊害を抑制することができる。
【００５１】
また、燃圧の可変、筒内噴射弁のバルブリフト量の可変、筒内噴射弁の噴孔径の可変などを利用して筒内噴射弁の単位時間の噴射量を減少させる単位時間噴射量減少制御は、高回転域では、噴射終了から点火までのインターバルが短くなり燃料蒸発が不足してスモークが発生しやすい傾向がある。これに対して、本実施形態では、高回転域では、単位時間噴射量減少制御の実行を抑制することとしたので、このような弊害を抑制することができる。なお、本実施形態では、単位時間噴射量減少制御の実行を抑制するか否かの基準値として、吸気流抑制制御の実行を抑制するか否かの基準値と共通の値であるしきい値th2を用いたが、これらの基準値は互いに異なる値であってもよい。また、本実施形態のように所定条件下で単位時間噴射量減少制御を全く選択しない構成に代えて、例えば単位時間噴射量減少制御で定められるバルブリフト量および噴孔径の指示値に同様の条件下で所定の増大係数（１より大きい値）を乗算するなどして、バルブリフト量および噴孔径の減少である単位時間噴射量減少制御の制御量を離散的または連続的に減少させることとしてもよい。
【００５２】
また、図６に示されるとおり、エンジンの通常の運転（特性曲線ａ１，ａ２）では、点火時期はいわゆるＭＢＴ（Minimum advance for the Best Torque）に近くなるようにノック点（時期Ａ）の近傍に設定され、この場合における排ガス温度Ｔ０は、ターボラグを有効に低減するのに十分な排ガス温度Ｔ１より低い。したがって通常運転時にはターボラグが生じることになる。また、排気温度の上昇によって排気エネルギを上昇させるために、点火時期を遅角させる方法が考えられるが、点火時期が遅角側であるほどトルクは小さくなるため、ターボラグを有効に低減するのに十分な排ガス温度Ｔ１を実現するように、点火時期を通常運転時の点火時期であるノック点近傍の時期Ａから時期Ｂまで遅角させると、トルクがtq1まで減少してしまうという問題点がある。これに対し、吸気流抑制制御と単位時間噴射量減少制御とを実行可能とされたエンジンでは、これら各制御の実行により、点火時期−排気温度特性と、点火時期−トルク特性とが、いずれも点火時期の進角側・低トルク側にシフトするが、ノック点におけるトルクtq2は、通常運転時の点火遅角時トルクtq1よりも高い。したがって、このようなエンジンでは、点火時期をノック点（時期Ｃ）の近傍まで進角させて運転することにより、ターボラグを有効に低減するのに十分な排ガス温度Ｔ１を得ながら、トルクの減少を抑制することができる。
【００５３】
なお、上記実施形態では、複数種類の排気エネルギ上昇制御として、［１］吸気流抑制制御、［２］筒内噴射比率増大制御、［３］単位時間噴射量減少制御、および［４］噴射進角制御を実行可能に構成されたエンジンに本発明を適用した例について説明したが、本発明における複数種類の排気エネルギ上昇制御は他の種類のものであってもよく、また［１］ないし［４］のうちの少なくともいずれかを含んでいてもよい。
【００５４】
また、上記実施形態ではスワールポート４ｂとスワールコントロールバルブ４ｃとを備えたエンジンについて本発明を適用したが、本発明に係る吸気流抑制制御は、タンブルポート、ストレートポートおよびタンブルコントロールバルブを備えて燃焼室内でのタンブル流の発生を可能にしたエンジンについても同様に適用することができる。
【００５５】
また、上記実施形態では、筒内噴射用インジェクタ１０ｃの単位時間あたりの噴射量をバルブリフト量可変機構５２および噴孔径可変機構５３の動作によって制御することとしたが、本発明における単位時間あたりの噴射量の減少は、例えば燃料タンクからインジェクタへの燃料供給経路中に設けられた燃料ポンプの吐出圧力の制御（低減）など、他の手段によって実現することも可能である。
【００５６】
また、上記実施形態では単一のＥＣＵ３０によって上述の各処理を行う構成について説明したが、本発明は互いに接続された複数のＥＣＵによる分散処理によって上記各処理を実行するようにした構成によっても実現することが可能である。
【００５７】
また、上記各実施形態ではガソリンを燃料とするエンジンに本発明を適用した例について説明したが、本発明は、軽油を燃料とするディーゼルエンジン、気体燃料エンジンなど、他の種類の燃料を用いるエンジンに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの全体概要図である。
【図２】吸気ポート近傍の構造を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態における排気エネルギ増大制御の選択処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態において用いられる回転数−過給圧マップの一例を示すグラフである。
【図６】本発明による改良前および本発明の実施形態における点火時期−排気温度特性および点火時期−トルク特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１        エンジン
２        燃焼室
４        吸気ポート
４ａ      ストレートポート
４ｂ      スワールポート
５        排気ポート
８        動弁機構
９        点火プラグ
１０ｃ    筒内噴射用インジェクタ
１０ｐ    ポート噴射用インジェクタ
２０      ターボ過給機
２３      過給圧センサ
３０      ＥＣＵ（電子制御ユニット）
３１      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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