(57)【要約】【課題】ＮＶＯ期間内での燃料噴射の開始時期を適切に制御することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＮＶＯ期間開始時期が、第１のＮＶＯ期間開始時期より遅角側に存在するときは、そのＮＶＯ期間内では筒内への燃料の噴射を開始せず、ＮＶＯ期間開始時期が、第１のＮＶＯ期間開始時期と第２のＮＶＯ期間開始時期との間にあるときは、そのＮＶＯ期間の内にあって排気上死点を含む第１の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に筒内への燃料噴射を開始し、ＮＶＯ期間開始時期が、第２のＮＶＯ期間開始時期と第３のＮＶＯ期間開始時期との間にあるときは、その現時点に於けるＮＶＯ期間の内にあって、排気上死点を含まず且つ排気上死点より進角側と排気上死点より遅角側とに夫々存在する第２の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に、筒内への燃料の噴射を開始する。【選択図】図１
2015086790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気行程から吸気行程にかけて排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、前記負のバルブオーバーラップ期間内であっても前記内燃機関の筒内に直接燃料を噴射することができる燃料噴射弁と、前記可変動弁機構と前記燃料噴射弁の動作を制御し得る電子制御ユニットとを備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の負荷状態が同一であるとした場合に、第１の負のバルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第１の負のバルブオーバーラップ期間とし、前記第１の負のバルブオーバーラップ期間開始時期より進角側に存在する第２の負のバルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第２の負のバルブオーバーラップ期間とし、前記第２の負のバルブオーバーラップ期間開始時期より進角側に存在する第３の負のバルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第３の負のバルブオーバーラップ期間としたとき、
前記電子制御ユニットは、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第１の負のバルブオーバーラップ期間開始時期より遅角側に存在するときは、その現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間内では前記筒内への燃料の噴射を開始せず、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第１の負のバルブオーバーラップ期間開始時期と前記第２の負のバルブオーバーラップ期間開始時期との間にあるときは、その現時点に於ける負のバルブオーバーラック期間の内にあって前記内燃機関のピストンの排気上死点を含む第１の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に前記筒内への燃料噴射を開始し、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第２の負のバルブオーバーラップ期間開始時期と前記第３の負のバルブオーバーラップ期間開始時期との間にあるときは、その現時点における負のバルブオーバーラック期間の内にあって、前記内燃機関のピストンの排気上死点を含まず且つ前記排気上死点より進角側と前記排気上死点より遅角側とに夫々存在する第２の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に、前記筒内への燃料の噴射を開始する、
ように前記燃料噴射弁による燃料の噴射を制御する、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記第１の燃料噴射開始期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始する場合は、前記第１の燃料噴射開始期間の開始時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始し、前記第２の燃料噴射開始期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始する場合は、前記第２の燃料噴射開始期間の開始時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始する、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記第３の負のバルブオーバーラップ期間内に存在する第３の燃料噴射開始期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始するときは、前記第３の燃料噴射開始期間の終了時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第１の負のバルブオーバーラップ期間を徐々に長くしていったときに、
前記第１の負のバルブオーバーラップ期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始しない状態で前記第１の負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が閾値αと同値となるときの負のバルブオーバーラップ期間開始時期を前記第１の負のバルブオーバーラップ期間開始時期とし、
前記第２の負のバルブオーバーラップ期間内の排気上死点付近で前記筒内への燃料の噴射を開始した状態で前記第２の負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大
値が前記閾値αより高い閾値βと同値となるときの負のバルブオーバーラップ期間開始時期を前記第２の負のバルブオーバーラップ期間開始時期とし、
前記第３の負のバルブオーバーラップ期間の開始時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始した状態で前記第３の負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値βと同等となるときの負のバルブオーバーラップ期間の開始時期を前記第３の負のバルブオーバーラップ期間開始時期とし、
前記第１の燃料噴射開始期間は、その期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始すれば前記燃料の噴射の開始時期以降の前記筒内の温度の最大値が前記閾値α以上となる燃料噴射開始期間であり、
前記第２の燃料噴射開始期間は、その期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始すれば前記燃料の噴射の開始時期以降の前記第２の負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値α以上で且つ前記燃料の噴射の開始時期以降の前記第２の負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値β未満となる燃料噴射開始期間であり、
前記第３の燃料噴射開始期間は、その期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始すれば前記燃料噴射の開始時期以降の前記第３の負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値α以上で且つ前記燃料の噴射の開始時期以降の前記第３の負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値β未満となる燃料噴射期間である、
ことを特徴とした請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記閾値αは、前記筒内での燃料の燃焼若しくは前記内燃機関の出力の変動に相関のある指標が許容レベル内と許容レベル外の境界付近である状態での、前記筒内への燃料の噴射の開始時期以降の前記排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値に基づいて設定され、
前記閾値βは、前記内燃機関の燃焼騒音に相関のある指標が許容レベル内と許容レベル外の境界付近である状態での前記筒内への燃料の噴射の開始時期以降の前記排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値に基づいて設定される、
ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記筒内の圧力を検出する圧力検出部と、前記筒内の容積を検出する容積検出部と、前記排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間の開始時期での前記筒内の温度を検出する温度検出部とを備え、
前記圧力検出部により検出した負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の圧力の変化と、前記容積検出部により検出した前記負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の容積の変化と、前記温度検出部により検出した前記負のバルブオーバーラップ期間の開始時期での前記筒内の温度とに基づいて、前記負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度変化を算出する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置、特に圧縮自己着火式内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常の火花点火内燃機関よりも圧縮比を高めて、混合気を圧縮によって自己着火させるようにした圧縮自己着火内燃機関が従来から知られている。この圧縮自己着火内燃機関の圧縮比は、火花点火内燃機関の圧縮比よりは高く、ディーゼル機関の圧縮比より低く設定される。圧縮自己着火内燃機関は、混合気の燃焼形態がディーゼル機関とは異なるため、燃焼温度が比較的低く、ＮＯｘの排出量が少ないという利点を有する。
【０００３】
圧縮自己着火内燃機関では、混合気の着火を確実にするために排気の熱を利用しており、その一手法である内部ＥＧＲ導入手法として、排気行程から吸気行程にかけて排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間（以下、ＮＶＯ期間と称する）を設ける方法が知られている。そして、直接筒内に噴射が可能な燃料噴射弁を備え、ＮＶＯ期間内で燃料噴射を実施して燃料が高温にさらされることで燃料が改質されて、着火性の悪いガソリン燃料において着火性を向上させることが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
特許文献１には、排気弁の開期間内で燃料を噴射することで、ピストン位置が比較的低く、かつ筒内圧力が大気圧とほぼ同等の状態で燃料が噴射されるので、噴射された燃料が均質化し易く、又、ＮＶＯ期間の開始時期付近から燃料が改質されることが記載されている。
【０００５】
又、特許文献２には、ＮＶＯ期間の開始時期での筒内圧力、筒内温度からポリトロープ変化によるＮＶＯ期間内の筒内圧力、筒内温度の予測を実施して、予測した排気上死点での筒内圧力、筒内温度の組合せが予め設定した適当範囲から逸脱しないようＮＶＯ期間を調節することで、ＮＶＯ期間が過剰に長くなってＮＶＯ期間内の冷却損失が増大し燃費が悪化することを防ぐことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０８５５８号公報
【特許文献２】特許第４０１６５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述の従来の技術においては、同じＮＶＯ期間であっても燃料噴射の開始時期によってＮＶＯ期間内の筒内温度変化が異なることで燃焼ないし出力の変動、燃焼騒音、ポンプ損失が変わることまでは考慮されていない。なお、燃焼ないし出力の変動は、例えば、所定サイクル分の（正味図示平均有効圧力の標準偏差÷平均値×１００[％]）（以下、ＣＯＶｎと称する）で表わされ、失火が発生する等してサイクル間の燃焼ないし出力の変動が大きくなるとＣＯＶｎが高くなる。又、燃焼騒音は、例えば一定クランク角期間の圧力変化率の最大値（以下、ｄＰ／ｄθｍａｘと称する）と相関があることが知られており、ｄＰ／ｄθｍａｘが大きくなると燃焼騒音は大きくなり、さらにエンジン破損の懸念にいたる場合もある。
【０００８】
この発明は、前述のような従来の内燃機関の制御装置に於ける課題を解決するためになされたもので、ＮＶＯ期間内での燃料噴射の開始時期を適切に制御することができる内燃機関の制御装置を提供する目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による内燃機関の制御装置は、
内燃機関の排気行程から吸気行程にかけて排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、前記負のバルブオーバーラップ期間内であっても前記内燃機関の筒内に直接燃料を噴射することができる燃料噴射弁と、前記可変動弁機構と前記燃料噴射弁の動作を制御し得る電子制御ユニットとを備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の負荷状態が同一であるとした場合に、第１の負のバルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第１の負のバルブオーバーラップ期間とし、前記第１の負のバルブオーバーラップ期間開始時期より進角側に存在する第２の負のバルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第２の負のバルブオーバーラップ期間とし、前記第２の負のバルブオーバーラップ期間開始時期より進角側に存在する第３の負のバルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第３の負のバルブオーバーラップ期間としたとき、
前記電子制御ユニットは、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第１の負のバルブオーバーラップ期間開始時期より遅角側に存在するときは、その現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間内では前記筒内への燃料の噴射を開始せず、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第１の負のバルブオーバーラップ期間開始時期と前記第２の負のバルブオーバーラップ期間開始時期との間にあるときは、その現時点に於ける負のバルブオーバーラック期間の内にあって前記内燃機関のピストンの排気上死点を含む第１の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に前記筒内への燃料噴射を開始し、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第２の負のバルブオーバーラップ期間開始時期と前記第３の負のバルブオーバーラップ期間開始時期との間にあるときは、その現時点における負のバルブオーバーラック期間の内にあって、前記内燃機関のピストンの排気上死点を含まず且つ前記排気上死点より進角側と前記排気上死点より遅角側とに夫々存在する第２の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に、前記筒内への燃料の噴射を開始する、
ように前記燃料噴射弁による燃料の噴射を制御する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明による内燃機関の制御装置によれば、ＣＯＶｎが大きくて連続して安定した燃焼を実施できない状態や、ｄＰ／ｄθｍａｘが大きくなりすぎて燃焼騒音過大及びエンジン破損の懸念がある状態等、を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於いて、異なる圧縮自己着火状態での吸気弁と排気弁のバルブプロフィールと燃料噴射の開始時期のイメージを示す説明図である。
【図２】図１に於ける「状態３」でのクランク角度と筒内温度の関係を説明する説明図である。
【図３】図１に於ける「状態４」でのクランク角度と筒内温度の関係を説明する説明図である。
【図４】図１に於ける「状態４」での燃料噴射時期に対するＣＯＶｎ、ＤＰ／ｄθｍａｘ、ＰＭＥＰのイメージを示す説明図である。
【図５】図４に於けるｓｓ１、ｓｓ２、ｓｓ３で夫々燃料噴射を開始したときのＮＶＯ期間での筒内容積と筒内圧力の関係を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置を適用する内燃機関を概略的に示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、圧縮自己着火燃焼を行う運転領域を示すイメージ図である。
【図９】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、圧縮自己着火燃焼での吸気弁、排気弁のバルブ設定データのマップである。
【図１０】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、ＮＶＯ期間内での燃料噴射開始期間データのマップである。
【図１１】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、閾値αのマップである。
【図１２】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、閾値βのマップである。
【図１３】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、燃焼領域判定のフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、中間燃焼及び圧縮自己着火燃焼での燃料噴射制御のフローチャートである。
【図１５】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、燃料噴射に関するマップ値の変更処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明による内燃機関の制御装置をよりよく理解するために、先ず、内燃機関の制御装置について、通常の火花点火状態から所定のＮＶＯ期間を設けて圧縮自己着火状態に至るまでの吸気弁と排気弁のバルブプロフィールと燃料噴射の開始時期の説明を主体に説明する。
【００１３】
図１は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於いて、異なる圧縮自己着火状態での吸気弁と排気弁のバルブプロフィールと燃料噴射の開始時期のイメージを示す説明図で、横軸はクランク角、縦軸はバルブリフト量を示している。図１に於いて、「状態１」では、排気行程から吸気行程にかけて排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間であるＮＶＯ期間Ｎ１の開始時期が、排気上死点Ｄの付近であり、ＮＶＯ期間Ｎ１の開始時期での筒内容積が小さいのでＮＶＯ期間Ｎ１で確保される内部排気ガス還流（以下、内部ＥＧＲと称する）の量は少なく、又、ＮＶＯ期間Ｎ１の開始時期から排気上死点Ｄにかけての高温の内部ＥＧＲの圧縮による筒内温度の上昇も小さい。よって、ＮＶＯ期間Ｎ１内で燃料噴射を実施しても燃料の改質効果は小さく、ピストン位置が高い状態での燃料噴射による燃料がピストン上面に付着する弊害の方が大きいので、所定サイクル分の（正味図示平均有効圧力の標準偏差÷平均値×１００[％]）で表わされるＣＯＶｎは大きく、連続して安定した燃焼を実施できない。従って、「状態１」に於いては、ＮＶＯ期間Ｎ内では燃料噴射は実施せず、通常の火花点火状態と同様にピストン位置が低く筒内への吸気流れが速い吸気行程の後半の燃料噴射開始時点Ｔに於いて燃料噴射を実施する。
【００１４】
次に、図１に示す「状態２」では、ＮＶＯ期間Ｎ２の開始時期が「状態１」に比べて進角側にあり、ＮＶＯ期間で確保される内部ＥＧＲ量は増え、又、ＮＶＯ期間Ｎ２の開始時期から排気上死点Ｄにかけての高温の内部ＥＧＲの圧縮によって筒内温度が上昇する。内部ＥＧＲ量の増加によりＣＯＶｎは大きくなるが、ＣＯＶｎを小さくしようと点火時期を
進角させた場合はｄＰ／ｄθｍａｘが大きくなりすぎてしまう。そこで、筒内温度が高い排気上死点付近Ｄでの燃料噴射開始期間Ａ内で燃料噴射して燃料を改質させて着火性を向上することでＣＯＶｎを小さくすることができる。尚、ピストン位置が高い状態での燃料噴射による燃料のピストン上面付着については、筒内温度が高いことで燃料の霧化が促進されて付着が少なくなるものと考える。
【００１５】
図１に示す「状態３」では、ＮＶＯ期間Ｎ３の開始時期が「状態２」に比べて更に進角側にあり、ＮＶＯ期間Ｎ３で確保される内部ＥＧＲ量は更に増え、ＮＶＯ期間Ｎ３の開始時期から排気上死点Ｄにかけての高温の内部ＥＧＲの圧縮による筒内温度の上昇もさらに増すので、排気上死点Ｄ付近だけでなく図中の燃料噴射開始期間Ａ内で燃料噴射を開始できる。尚、ＮＶＯ期間Ｎ３内のうち燃料噴射開始期間Ａでない期間で燃料噴射を開始すると、ＣＯＶｎは大きくなり連続して安定した燃焼を実施できない。
【００１６】
次に、図１に示す「状態４」では、ＮＶＯ期間Ｎ４の開始時期が「状態３」に比べて更に進角側にあり、ＮＶＯ期間Ｎ４で確保される内部ＥＧＲ量は更に増え、ＮＶＯ期間Ｎ４の開始時期から排気上死点Ｄにかけての高温の内部ＥＧＲの圧縮による筒内温度の上昇もさらに増すので、ＮＶＯ期間Ｎ４内のいずれで燃料噴射を実施してもＣＯＶｎについては許容レベルとなる。しかし、「状態４」では排気上死点Ｄ付近等で燃料噴射を開始すると着火性が高くなりすぎてｄＰ／ｄθｍａｘが大きくなりすぎ、燃焼騒音過大及びエンジン破損の懸念がある。よって、「状態４」では、図示のように排気上死点Ｄ付近を含まない燃料噴射開始期間Ｂ内で燃料噴射を開始できる。
【００１７】
次に図１に示す「状態５」では、ＮＶＯ期間Ｎ５の開始時期が「状態４」に比べて更に進角側にあり、ＮＶＯ期間Ｎ５で確保される内部ＥＧＲ量は更に増え、ＮＶＯ期間Ｎ５の開始時期から排気上死点Ｄにかけての高温の内部ＥＧＲの圧縮による筒内温度の上昇もさらに増す。「状態４」の時点でＮＶＯ期間Ｎ４内の筒内温度は圧縮自己着火するのに十分であるので、「状態５」はＮＶＯ期間Ｎ５が過剰に長い状態であって、ＮＶＯ期間Ｎ５の開始時期付近で燃料噴射を開始してもｄＰ／ｄθｍａｘが大きくなりすぎる。よって、ＮＶＯ期間Ｎ５を短くすれば良いが、ＮＶＯ期間Ｎ５を短くするのに数サイクルは要するので、その間は図中に記載の燃料噴射開始期間Ｃ内で燃料噴射を開始することでｄＰ／ｄθｍａｘが許容レベルを超えないようにする。
【００１８】
以上のとおり、ＮＶＯ期間の違いによって適切な燃料噴射の開始時期が異なることを、実機試験を通して確認した。そして、その要因を調べるために、実機試験にて筒内圧力センサで検出した所定クランク角毎の筒内圧力、所定クランク毎の筒内容積、排気温度センサで検出した排気温度から気体の状態方程式を用いて、ＮＶＯ期間内の筒内温度変化を確認した。
【００１９】
図２は、図１に於ける「状態３」でのクランク角度と筒内温度の関係を説明する説明図で、横軸はクランク角、縦軸は筒内温度を示している。図２に於いて、Ｔｓ１は、ＮＶＯ期間Ｎ３の開始時期直後の時点ｓ１にて燃料噴射を開始したときの筒内温度変化曲線、Ｔｓ２は排気上死点Ｄ付近より進角側の時点ｓ２にて燃料噴射を開始したときの筒内温度変化曲線、Ｔｓ３は排気上死点付近の時点ｓ３にて燃料噴射を開始したときの筒内温度変化曲線、を夫々示している。尚、各筒内温度変化曲線Ｔｓ１、Ｔｓ２、Ｔｓ３は、同じ燃料量を噴射した場合の筒内温度変化を示すものであり、ＮＶＯ期間Ｎ３の開始時期直後の時点ｓ１は図１の「状態３」での燃料噴射開始期間Ａ内には存在せず、排気上死点Ｄ付近より進角側の時点ｓ２、排気上死点付近の時点ｓ３は燃料噴射開始期間Ａ内に存在する。閾値αについては、後述する。
【００２０】
筒内温度変化曲線Ｔｓ１の場合は、時点ｓ１_Ｉまでは筒内温度変化曲線Ｔｓ２、Ｔｓ３と同じく筒内容積の減少に応じてポリトロープ変化に近い形（シリンダブロック等との放熱、受熱があるため厳密にはポリトロープ変化と同一ではない）で筒内温度は上昇し、時点ｓ１_Ｉからは筒内温度変化曲線Ｔｓ２及び筒内温度変化曲線Ｔｓ３よりも筒内温度は低くなる曲線となる。その理由は、筒内容積の減少に応じたポリトロープ変化に近い形の筒内温度変化だけでなく、ＮＶＯ期間Ｎ３の開始時期直後の時点ｓ１にて噴射した、内部ＥＧＲよりもかなり温度が低い燃料が、内部ＥＧＲと混ざることによる筒内の冷却と、燃料が気化する際の気化潜熱による筒内の冷却とがなされるためと考える。
【００２１】
尚、筒内温度変化曲線Ｔｓ１の場合は、燃料噴射の開始に対して前述の筒内の冷却の開始は所定の遅れ、即ち時点ｓ１から時点ｓ１_Ｉに至るまでの遅れがあり、筒内温度変化曲線Ｔｓ２についても同様に時点ｓ２から時点ｓ２_Ｉに至るまでの遅れがあり、筒内温度変化極性Ｔｓ３についても時点ｓ３から時点ｓ３_Ｉに至るまでの遅れが見られる。そして、燃料噴射による筒内の冷却後は、排気上死点までは筒内容積の減少に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は上昇し、排気上死点からＮＶＯ期間Ｎ３の終了時期まで筒内容積の増加に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は低下する。従って、図２に示す通り、筒内温度変化曲線ＴＳ１に於ける燃料噴射の開始時点ｓ１以降でのＮＶＯ期間Ｎ３内の筒内温度の最大値Ｔｓ１ｍａｘは、筒内温度変化曲線Ｔｓ２に於ける燃料噴射の開始時点ｓ２以降でのＮＶＯ期間Ｎ３内の筒内温度の最大値Ｔｓ２ｍａｘ、及び筒内温度変化曲線Ｔｓ３の於ける燃料噴射の開始時点ｓ３以降でのＮＶＯ期間Ｎ３内の筒内温度の最大値Ｔｓ３ｍａｘ、よりも低くなる。
【００２２】
そして、筒内温度変化曲線Ｔｓ２の場合は、時点ｓ２_Ｉまでは筒内温度変化曲線Ｔｓ３と同じく筒内容積の減少に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は上昇し、時点ｓ２_Ｉからは筒内容積の減少および増加に応じたポリトロープ変化に近い形の筒内温度変化に加えて燃料噴射による筒内の冷却がなされ、燃料噴射による筒内の冷却後はＮＶＯ期間Ｎ３の終了時期まで筒内容積の増加に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は低下する。よって、図２に示すとおり、筒内温度変化曲線Ｔｓ２に於ける筒内温度の最大値Ｔｓ２ｍａｘは、筒内温度変化曲線Ｔｓ１に於ける筒内温度の最大値Ｔｓ１ｍａｘよりも高く、筒内温度変化曲線Ｔｓ３に於ける筒内温度の最大値Ｔｓ３ｍａｘよりも低くなる。
【００２３】
筒内温度変化曲線Ｔｓ３の場合は、ＮＶＯ期間Ｎ３の開始時期から排気上死点Ｄまでは筒内容積の減少に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は上昇し、排気上死点Ｄから時点ｓ３_Ｉまでは筒内容積の増加に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は低下し、時点ｓ３_Ｉからは筒内容積の増加に応じた筒内温度変化に加えて燃料噴射による筒内の冷却がなされ、燃料噴射による筒内の冷却後はＮＶＯ期間Ｎ３の終了時期まで筒内容積の増加に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は低下する。よって、図２に示すとおり、筒内温度変化曲線Ｔｓ３に於ける筒内温度の最大値Ｔｓ３ｍａｘは、筒内温度変化曲線Ｔｓ１に於ける筒内温度の最大値Ｔｓ１ｍａｘ、及び筒内温度変化曲線Ｔｓ２に於ける筒内温度の最大値Ｔｓ２ｍａｘ、よりも高くなる。
【００２４】
ＮＶＯ期間Ｎ３の開始直後の時点ｓ１で燃料噴射を開始するとＣＯＶｎは大きく、連続して安定した燃焼を実施できないが、一方で燃料噴射開始期間Ａ内の時点ｓ２及び時点ｓ３で燃料噴射を開始するとＣＯＶｎは小さく許容レベルとなって、連続して安定した燃焼を実施できる。これは、図２で説明した内容から、燃料噴射の開始時期によって、燃料噴射の開始時期以降でのＮＶＯ期間内の筒内温度の最大値が変化することが要因と考える。つまり、ＣＯＶｎを許容レベルにするためには、燃料噴射の開始時点以降でのＮＶＯ期間内の筒内温度の最大値が所定の閾値α以上となる必要があり、燃料噴射の開始時期以降でのＮＶＯ期間内の筒内温度の最大値が閾値α以上となる燃料噴射の開始時点の期間が、燃料噴射開始期間Ａであると考える。
【００２５】
次に、図３は、図１に於ける「状態４」でのクランク角度と筒内温度の関係を説明する説明図であり、横軸はクランク角、縦軸は筒内温度を示している。図３に於いて、Ｔｓ１’はＮＶＯ期間の開始時期直後の時点ｓ１’にて燃料噴射を開始したときの筒内温度変化曲線、Ｔｓ３’は排気上死点Ｄ付近の時点ｓ３’にて燃料噴射を開始したときの筒内温度変化曲線、Ｔｓ４’は排気上死点付近より遅角側の時点ｓ４’にて燃料噴射を開始したときの筒内温度変化曲線である。そして、Ｔｓ１’ｍａｘ、Ｔｓ３’ｍａｘ、Ｔｓ４’ｍａｘは、夫々筒内温度変化曲線Ｔｓ１’、Ｔｓ３’、Ｔｓ４’に於ける燃料噴射の開始時期以降でのＮＶＯ期間Ｎ４内の筒内温度の最大値である。
【００２６】
尚、各筒内温度変化曲線Ｔｓ１’、Ｔｓ３’、Ｔｓ４’は、夫々同じ燃料量を噴射した場合の筒内温度の変化を示すものである。時点ｓ３’は図１の「状態３」の場合のように燃料噴射開始期間内にあるのではなく、燃料噴射開始機関Ｂ内には存在せず、一方、時点ｓ１’、ｓ４’は燃料噴射開始期間Ｂ内に存在する。閾値αについては図２の場合と同様であるが、閾値βについては後述する。
【００２７】
筒内温度変化曲線Ｔｓ１’の場合は、時点ｓ１’_Ｉまでは筒内温度変化曲線Ｔｓ３’、Ｔｓ４’の場合と同じく筒内容積の減少に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は上昇し、時点ｓ１’_Ｉからは筒内容積の減少に応じたポリトロープ変化に近い形の筒内温度変化に加えて燃料噴射による筒内の冷却がなされ、燃料噴射による筒内の冷却後は、排気上死点Ｄまでは筒内容積の減少に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は上昇し、排気上死点からＮＶＯ期間Ｎ４の終了時期まで筒内容積の増加に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は低下する。尚、筒内温度変化曲線Ｔｓ１’に於ける筒内温度の最大値Ｔｓ１’ｍａｘは、閾値α以上となるのでＣＯＶｎは小さく許容レベルである。
【００２８】
そして、筒内温度変化曲線Ｔｓ３’の場合は、時点ｓ３’_Ｉまでは筒内温度変化曲線Ｔｓ４’の場合と同じく筒内容積の減少に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は上昇し、時点ｓ３’_Ｉからは筒内容積の増加に応じたポリトロープ変化に近い形の筒内温度変化に加えて燃料噴射による筒内の冷却がなされ、燃料噴射による筒内の冷却後はＮＶＯ期間Ｎ４の終了時期まで筒内容積の増加に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は低下する。筒内温度変化曲線Ｔｓ３’に於ける筒内温度の最大値Ｔｓ３’ｍａｘも閾値α以上となるのでＣＯＶｎについては許容レベルであるが、図１で説明したようにｄＰ／ｄθｍａｘが大きくなりすぎて燃焼騒音過大およびエンジン破損の懸念がある。
【００２９】
そして、筒内温度変化曲線Ｔｓ４’の場合は、ＮＶＯ期間Ｎ４の開始時期直後の時点ｓ１’から排気上死点Ｄまでは筒内容積の減少に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は上昇し、排気上死点Ｄから時点ｓ４’_Ｉまでは筒内容積の増加に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は低下し、時点ｓ４’_Ｉからは筒内容積の増加に応じたポリトロープ変化に近い形の筒内温度変化に加えて燃料噴射による筒内の冷却がなされ、燃料噴射による筒内の冷却後はＮＶＯ期間Ｎ４の終了時期まで筒内容積の増加に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は低下する。筒内温度変化曲線Ｔｓ４’に於ける筒内温度の最大値Ｔｓ４’ｍａｘも閾値α以上となるのでＣＯＶｎについては許容レベルである。尚、筒内温度変化曲線Ｔｓ４’の場合、排気上死点Ｄ付近で筒内温度が最大となり、その値は筒内温度変化曲線Ｔｓ３’に於ける筒内温度の最大値Ｔｓ３’ｍａｘと同程度であるが、時点ｓ４’が排気上死点Ｄより遅角側であるので、筒内温度の最大値Ｔｓ４’ｍａｘは、図３に示すとおりであり最大値Ｔｓ３’ｍａｘよりも低くなる。
【００３０】
以上の通り図３により説明した内容から、時点ｓ３’で燃料噴射を開始するとｄＰ／ｄθｍａｘが大きくなり過ぎる理由も燃料噴射の開始時期以降でのＮＶＯ期間Ｎ４内の筒内温度の最大値が変化することが要因と考える。つまり、ｄＰ／ｄθｍａｘを許容レベルに
するためには、燃料噴射の開始時期以降でのＮＶＯ期間Ｎ４内の筒内温度の最大値が所定の閾値β未満となる必要があり、燃料噴射の開始時期以降でのＮＶＯ期間Ｎ４内の筒内温度の最大値が閾値α以上かつ閾値β未満となる燃料噴射の開始時期の期間が、燃料噴射開始期間Ｂであると考える。
【００３１】
以上から、同じＮＶＯ期間であっても燃料噴射の開始時期によっては、ＣＯＶｎは大きくなって連続して安定した燃焼を実施できない、或いはｄＰ／ｄθｍａｘが大きくなりすぎて燃焼騒音過大及びエンジン破損の懸念があるので、燃料噴射開始期間Ａ２、Ａ３内や燃料噴射開始期間Ｂ内で燃料噴射を開始することが重要である。
【００３２】
更に、燃料噴射開始期間Ａ２、Ａ３内や燃料噴射開始期間Ｂ内でも、燃料噴射の開始時期による筒内温度変化の違いによって許容レベル内でのＣＯＶｎの変化やポンプ損失の変化がある。図４は、図１に於ける「状態４」での燃料噴射時期に対するＣＯＶｎ、ＤＰ／ｄθｍａｘ、ＰＭＥＰのイメージを示す説明図である。ここで、ＰＭＥＰは、筒内圧力と筒内容積との乗算値を、排気下死点から吸気下死点まで積分した値を示す。図４に於いて、横軸は燃料噴射の開始時期、縦軸については、図４の（ａ）では各燃料噴射の開始時期で燃料噴射を実施したときのＣＯＶｎを示し、図４の（ｂ）ではｄＰ／ｄθｍａｘを示し、図４の（ｃ）ではＰＭＥＰを示している。又、図４の（ａ）にはＣＯＶｎの許容レベルを破線Ｌ１で示し（ＣＯＶｎが許容レベルＬ１未満の場合はＣＯＶｎが許容レベルＬ１内であるとする）、図４の（ｂ）にはｄＰ／ｄθｍａｘの許容レベルを破線Ｌ２で示している（ｄＰ／ｄθｍａｘが許容レベルＬ２未満の場合はｄＰ／ｄθｍａｘのが許容レベルＬ２内であるとする）を示す。
【００３３】
図４の（ａ）に示すように、ＮＶＯ期間Ｎ４内のいずれで燃料噴射を実施してもＣＯＶｎは許容レベルＬ１内であるが、ＮＶＯ期間Ｎ４の開始時期から排気上死点Ｄよりある程度遅角側まではＣＯＶｎは概ね同等であり、その排気上死点ＤからＮＶＯ期間Ｎ４の終了時期に向けて少しずつＣＯＶｎが大きくなっている。従って、ＮＶＯ期間Ｎ４の開始時期直後で燃料噴射を開始する方がＮＶＯ期間Ｎ４の終了時期直前で燃料噴射を開始よりもＣＯＶｎはより低くなる。これは、燃料噴射の開始時期以降でのＮＶＯ期間Ｎ４内の筒内温度の違いが要因であると考える。詳しくは、ＮＶＯ期間Ｎ４の開始時期直後で燃料噴射を開始する場合は燃料噴射による筒内の冷却後から排気上死点までは筒内容積の減少に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内温度は上昇するので、ＮＶＯ期間Ｎ４の終了時期直前で燃料噴射を開始する場合よりも、燃料噴射の開始時期以降でのＮＶＯ期間Ｎ４内の筒内温度の最大値は高くなる。よって、ＣＯＶｎをより小さくしたい場合は、ＮＶＯ期間Ｎ４の終了時期付近で燃料噴射を開始しない方が良い。
【００３４】
図４の（ｂ）では、排気上死点Ｄ付近にてｄＰ／ｄθｍａｘが許容レベルラインＬ２よりも高くなっている。これは図３で説明したように燃料噴射の開始時期以降でのＮＶＯ期間Ｎ４内の筒内温度の最大値は高くなりすぎるためであって、図２での「状態４」に図示した燃料噴射開始期間Ｂは図４でのｄＰ／ｄθｍａｘが許容レベルラインＬ２未満の範囲となる。
【００３５】
図４の（ｃ）では、燃料噴射の開始時期がＮＶＯ期間Ｎ４の開始時期から排気上死点Ｄ付近へ近づくにつれてＰＭＥＰは大きくなり、排気上死点Ｄ付近からＮＶＯ期間Ｎ４の開始時期へ近づくにつれてＰＭＥＰは小さくなる。尚、図４のＮＶＯ期間Ｎ４の開始時期直後の時点ｓｓ１、及び排気上死点Ｄ付近の時点ｓｓ２、ＮＶＯ期間Ｎ４の終了時期直前の時点ｓｓ３の夫々で燃料噴射を開始した場合、ＰＭＥＰの大きさは、［時点ｓｓ２の場合＞ｓｓ１の場合＞ｓｓ３の場合］である。このように燃料噴射の開始時期によってＰＭＥＰが異なる要因について、図５を用いて説明する。
【００３６】
図５は、図４に於けるｓｓ１、ｓｓ２、ｓｓ３で夫々燃料噴射を開始したときのＮＶＯ期間での筒内容積と筒内圧力の関係を示す説明図であり、いわゆるＰＶ線図ともいう。図５の横軸は筒内容積、縦軸は筒内圧力である。そして、ＰＶｓｓ１は、図４に示す時点ｓｓ１で燃料噴射した場合のＰＶ線図、ＰＶｓｓ２は、図４に示す時点ｓｓ２で燃料噴射した場合のＰＶ線図、ＰＶｓｓ３は、図４に示す時点ｓｓ３で燃料噴射した場合のＰＶ線図を示す。また、図５に示すｓｓ１_Ｉは、時点ｓｓ１での燃料噴射による冷却の開始時点、ｓｓ１_ＩＩは、時点ｓｓ１での燃料噴射による冷却の終了時点である。同様にｓｓ２_Ｉは、時点ｓｓ２での燃料噴射による冷却の開始時点、ｓｓ２_ＩＩは、時点ｓｓ２での燃料噴射による冷却の終了時点である。
【００３７】
図５に於いて、時点ｓｓ１で燃料噴射した場合のＰＶ線図ＰＶｓｓ１では、ＮＶＯ期間Ｎ４の開始時期から時点ｓｓ１_Ｉまでは筒内容積の減少に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内圧力は上昇し、時点ｓｓ１_Ｉから時点ｓｓ１_ＩＩにかけては筒内容積の減少に応じたポリトロープ変化に近い形の筒内圧力の上昇に対して燃料噴射による筒内の冷却での筒内圧力の低下分を加えた形で筒内圧は変化し、時点ｓｓ１_ＩＩ以降は筒内容積の減少及び増加に応じたポリトロープ変化に近い形の筒内圧力変化となる。
【００３８】
時点ｓｓ２で燃料噴射した場合のＰＶ線図ＰＶｓｓ２では、ＮＶＯ期間Ｎ４の開始時期から時点ｓｓ２_Ｉ（排気上死点と同時期）までは筒内容積の減少に応じてポリトロープ変化に近い形で筒内圧力は上昇し、時点ｓｓ２_Ｉから時点ｓｓ２_ＩＩにかけては筒内容積の増加に応じたポリトロープ変化に近い形の筒内圧力の低下に対して燃料噴射による筒内の冷却での筒内圧力の低下分を加えた形で筒内圧は変化し、時点ｓｓ２_ＩＩ以降は筒内容積の増加に応じたポリトロープ変化に近い形の筒内圧力変化となる。
【００３９】
そして、時点ｓｓ３で燃料噴射した場合のＰＶ線図ＰＶｓｓ３では、ＮＶＯ期間の開始時期から終了時期まで筒内容積の減少および増加に応じたポリトロープ変化に近い形の筒内圧力変化となる。尚、時点ｓｓ３で燃料噴射を開始した場合もＮＶＯ期間Ｎ４の終了時期以降で燃料噴射による筒内の冷却での筒内圧力の低下はあるが、筒内への吸気の流入もあるので燃料噴射による筒内の冷却での筒内圧力の低下は時点ｓｓ１、ｓｓ２の場合よりも小さい。以上から、同じＮＶＯ期間Ｎ４でも、燃料噴射の開始時期によって燃料噴射による冷却での筒内圧力の低下のタイミングが変わり、排気上死点付近で燃料噴射による冷却での筒内圧力の低下が始まる場合にＰＭＥＰは最大となる。よって、ＰＭＥＰを小さくしたい場合は、ＮＶＯ期間Ｎ４の開始時期または終了時期により近い時期で燃料噴射を開始するのが良い。
【００４０】
以上、図１〜図５にかけて説明したとおり、同じＮＶＯ期間であっても燃料噴射の開始時期によってＣＯＶｎ、ｄＰ／ｄθｍａｘ、ポンプ損失が変わるので、ＮＶＯ期間内での燃料噴射の開始時期を適切に制御する必要があることが分かる。
【００４１】
尚、特許文献１では、ＮＶＯ期間の開始時期によらず排気弁の開期間内で燃料を噴射するので、前述の「状態１」〜「状態３」のような状況ではＣＯＶｎが大きくなって燃焼が不安定となってしまう。又、特許文献２では、ＮＶＯ期間内の筒内温度変化に応じてＮＶＯ期間の制御を実施しているが、ＮＶＯ期間内のどのタイミングで燃料噴射を開始するかについて記載はなく、また筒内温度変化についても燃料噴射による筒内温度の低下は考慮されていない。
【００４２】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置について説明する。図６は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置を適用する内燃機関を概略的に示す構成図である。図６に於いて、エンジン１の吸気系の上流に吸入空気流量を調整するために
電子的に制御される電子制御式スロットルバルブ２が設けられている。又、電子制御式スロットルバルブ２の開度を測定するために、スロットル開度センサ３が設けられている。尚、電子制御式スロットルバルブ２の代わりに図示していないアクセルペダルに直接ワイヤで繋がれた機械式スロットルバルブを用いてもよい。更に、電子制御式スロットルバルブ２の上流には吸入空気流量を測定するエアフロセンサ４が設けられており、電子制御式スロットルバルブ２の下流のエンジン１側には、サージタンク５内の圧力を測定するインマニ圧センサ６が設けられている。なお、エアフロセンサ４とインマニ圧センサ６に関しては、両方とも設けてもよいし、いずれか一方のみが設けられていてもよい。
【００４３】
サージタンク５下流の吸気ポートと筒内との間には吸気弁７、そして筒内と排気ポートとの間には排気弁１０が設けられおり、吸気弁７、排気弁１０には夫々開閉タイミングやリフト量を可変制御できる可変バルブ機構１４が取り付けらてる。又、インジェクタ８はエンジン１の筒内に直接噴射できるように設けられている。更に、エンジン１の筒内の混合気に点火するための点火コイル９及び点火プラグ、エンジン回転数Ｎｅやクランク角度を検出するためにクランク軸に設けられたプレートのエッジを検出するためのクランク角センサ１１、筒内圧力を検出するための筒内圧力センサ１２、Ａ／Ｆを示す状態量を検出するためのＡ／Ｆセンサ１３がエンジン１に設けられている。
【００４４】
図７は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置を示すブロック図である。図７に於いて、エアフロセンサ４で測定された吸入空気流量と、インマニ圧センサ６で測定されたインマニ圧と、スロットル開度センサ３で測定された電子制御式スロットルバルブ２の開度と、クランク角センサ１１より出力されるクランク軸に設けられたプレートのエッジに同期したパルスと、筒内圧力センサ１２で測定された筒内圧力データと、Ａ／Ｆセンサ１３で測定されたＡ／Ｆを示す状態量は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）１４に入力される。
【００４５】
又、前記以外の各種センサ２０からもＥＣＵ１５に測定値が入力され、更に、他のコントローラ（例えば、自動変速機制御、ブレーキ制御、トラクション制御等の制御システム）２１からの信号も入力される。ＥＣＵ１５では、アクセル開度やエンジンの運転状態などを基にして目標スロットル開度が算出されて電子制御式スロットルバルブ２を制御する。又、ＥＣＵ１５は、その時の運転状態に応じて、吸気弁７及び排気弁１４の開閉タイミングやリフト量を可変制御する可変バルブ機構１４を制御し、所望の燃料量を噴射し目標空燃比を達成できるようにインジェクタ８を駆動し、目標点火時期を達成するように点火コイル９への通電を行なう。尚、後述の圧縮自己着火燃焼においては火花点火を実施しないため点火コイル９への通電はなされない。更に、ＥＣＵ１５は、前記以外の各種アクチュエータ２２への指示値も算出する。
【００４６】
次に、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置の動作について、内燃機関の燃焼制御を主体に説明する。前述のように構成されたこの発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置は、エンジン回転速度Ｎｅ、負荷の運転条件に応じて、火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼とを切換え可能に構成されている。図８は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、圧縮自己着火燃焼を行う運転領域を示すイメージ図であり、横軸はエンジン回転速度Ｎｅ、縦軸は負荷を示す。即ち、図８ に示すように、エンジン回転速度Ｎｅと負荷とによる特定の運転領域である圧縮自己着火領域Ｘに於いて圧縮自己着火燃焼を行い、それ以外の運転領域である火花点火燃焼領域Ｙに於いては火花点火燃焼を行う。また、圧縮自己着火燃焼領域Ｘと火花点火燃焼領域Ｙの境目である中間燃焼領域Ｚに於いては、圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼への切換え、及び火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への切換えを行なう。
【００４７】
次に、吸気弁７、排気弁１４の開閉タイミング、リフト量に関するマップについて説明する。図９は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、圧縮自己着火燃焼での吸気弁、排気弁のバルブ設定データのマップであり、横軸はエンジン回転速度Ｎｅ、縦軸は負荷を示す。又、マップ値には予め実機試験等を基づいて設定した吸気弁７、排気弁１４の開閉タイミング、リフト量であるバルブ設定データを格納している。よって、紺発明の実施の形態１ではエンジン回転速度Ｎｅと、負荷と、このマップから圧縮自己着火燃焼での吸気弁７、排気弁１０のバルブ設定データを抽出し、可変バルブ機構１４へ指示することで吸気弁７、排気弁１４の開閉タイミング、リフト量を制御する。
【００４８】
そして、火花点火燃焼でも同様に図示していない別マップ（横軸はＮｅ、縦軸は負荷）を基に吸気弁７、排気弁１４の開閉タイミング、リフト量を制御する。尚、図９のマップと、前述の火花点火用の別マップとで、図８に示す中間燃焼領域Ｚにて夫々バルブ設定データを持ち、火花点火燃焼Ｙ領域から中間燃焼の領域に移った場合は前述の別マップでのバルブ設定から図９のマップでのバルブ設定へと切換えを実施し、圧縮自己着火燃焼領域Ｘから中間燃焼領域Ｚに移った場合は、図９のマップでのバルブ設定から前述の図示していない別マップでのバルブ設定へと切換えを実施する。
【００４９】
図９に示すマップには、火花点火燃焼領域Ｙにはバルブ設定データは存在しない。又、図９に示すマップには、圧縮自己着火燃焼領域Ｘのバルブ設定データとバルブ設定データを有しない火花点火燃焼領域Ｙとの境界に存在する中間燃焼領域Ｚにはバルブ設定データが存在するが、この中間燃焼領域Ｚのバルブ設定データは前述の別マップにも存在する。
【００５０】
次に、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、ＮＶＯ期間内での燃料噴射に関するマップについて説明する。図１０は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、ＮＶＯ期間内での燃料噴射開始期間データのマップであり、横軸はＮＶＯ期間の開始時期（即ち、排気弁１０の閉時期）、縦軸は負荷を示している。マップ値には予め実機試験等に基づいて燃料噴射の開始時期以降でのＮＶＯ期間内の筒内温度の最大値Ｔｓｍａｘが閾値αから閾値βの間となるように設定した燃料噴射開始期間Ａ、Ｂ、Ｃの各データ（即ち、燃料噴射開始時期のデータと燃料噴射終了時期のデータ）を格納している。尚、燃料噴射開始期間Ｂデータについては、前述したように排気上死点Ｄより進角側での燃料噴射開始時期のデータと燃料噴射終了時期のデータ、及び排気上死点Ｄより遅角側での燃料噴射開始時期のデータと燃料噴射終了時期のデータにより構成される。
【００５１】
燃料噴射開始期間Ａデータは、ＮＶＯ期間開始時期１に隣接して存在し、燃料噴射開始期間Ｂデータは、ＮＶＯ期間開始時期２に隣接して存在し、燃料噴射開始期間Ｃデータは、ＮＶＯ期間開始時期３に隣接して存在する。図１０に「−」で示す領域は、ＮＶＯ期間内では燃料の噴射を行なわない領域であり、燃料噴射開始期間データは存在しない。
【００５２】
図１０に示すマップは、エンジン回転速度Ｎｅ毎に持つものとする。従って、エンジン回転速度Ｎｅ、負荷、ＮＶＯ期間の開始時期からマップ値を抽出する。尚、図１０では燃料噴射開始期間データをＡ、Ｂ、Ｃの３つに分けて表記しているが、例えばＡの部分にて燃料噴射開始期間の長さ（開始と終了）が同一というわけではなく、データＡの中でもＮＶＯ期間の開始時期、負荷、エンジン回転速度Ｎｅに応じて燃料噴射開始期間の長さ（開始と終了）は異なる。例えば図１０の燃料噴射開始期間データＡのうち（１）と（２）とでは、（２）の方が燃料噴射開始期間は長い。
【００５３】
図１１は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、閾値αのマップであり、横軸はエンジン回転速度Ｎｅ、縦軸は負荷を示している。マップ値には予め実機試験等に基づいて設定した閾値αを格納している。又、図１２は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、閾値βのマップであり、横軸はエンジン回転速度Ｎｅ、縦軸は負荷を示している。マップ値には予め実機試験等に基づいて設定した閾値βを格納している。閾値αは、エンジン回転速度Ｎｅと負荷毎に、ＣＯＶｎが許容レベル内と許容レベル外の境界付近である状態での燃料噴射の開始時期以降のＮＶＯ期間内の筒内温度の最大値に基づいて設定する。閾値βは、エンジン回転速度Ｎｅと負荷毎に、ｄＰ／ｄθｍａｘが許容レベル内と許容レベル外の境界付近である状態での燃料噴射の開始時期以降のＮＶＯ期間内の筒内温度の最大値に基づいて設定する。
【００５４】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置の動作について、ＮＶＯ期間での燃料噴射制御を主体に説明する。図１３は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、燃焼領域判定のフローチャートである。図１３に於いて、ｓｔｐ００１にてエンジン回転速度Ｎｅ、及び負荷を検出し、ｓｔｐ００２へ進む。ｓｔｐ００２にて、図８に示す運転領域と、ｓｔｐ００１で検出したＮｅ、負荷とから現運転ポイントが中間燃焼領域Ｚか否かを判定し、中間燃焼領域Ｚであれば（Ｙｅｓ）ｓｔｐ００３へ進み、そうでなければ（Ｎｏ）ｓｔｐ００４へ進む。
【００５５】
ｓｔｐ００３に進んだ場合は、後述する中間燃焼での制御を実施する。又、ｓｔｐ００４に進んだ場合は、圧縮自己着火燃焼領域Ｘか否かを判定し、圧縮自己着火領域であれば（Ｙｅｓ）ｓｔｐ００５へ、そうでなければ（Ｎｏ）ｓｔｐ００６へ進む。ｓｔｐ００５に進んだ場合は、後述する圧縮自己着火燃焼での制御を実施し、ｓｔｐ００６に進んだ場合は、通常の火花点火燃焼での制御を実施する。尚、通常の火花点火燃焼での制御は、ＮＶＯ期間はなくＮＶＯ期間内で噴射をしないので、ここでは説明を省略する。
【００５６】
次に中間燃焼領域Ｚ、及び圧縮自己着火燃焼領域Ｘでの燃料噴射制御について説明する。図１４は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、中間燃焼及び圧縮自己着火燃焼での燃料噴射制御のフローチャートであり、前述の図１３のｓｔｐ００３、ｓｔｐ００５に進んだ場合に図１４に示す処理フローを実行する。図１４に於いて、先ず、ｓｔｐ１０１にて、前述の図９のマップに基づいて吸気弁７、排気弁１０の開閉タイミング、リフト量を設定し、吸気弁７、排気弁１０の開閉タイミング、リフト量の変更を開始する。その後、ｓｔｐ１０２にて現時点でのＮＶＯ期間の開始時期を検出し、その検出したＮＶＯ期間の開始時期と前述の図１０のマップとから燃料噴射開始期間を抽出して設定し、この設定したタイミングで燃料噴射を開始する。
【００５７】
即ち、図１０に示すマップのデータが「−」であれば、図１の「状態１」に示すようにＮＶＯ期間内での噴射開始は実施せず、通常の火花点火状態と同様にピストン位置が低く筒内への吸気流れが速い吸気行程の後半に燃料噴射の開始時期を設定する。又、図１０の「燃料噴射開始期間Ａ」、又は「燃料噴射開始期間Ｂ」であれば、ＣＯＶｎをより小さく、そしてポンプ損失をより小さくするために燃料噴射開始期間の開始付近に燃料噴射の開始時期を設定する。又、図１０の「燃料噴射開始期間Ｃ」であれば、ポンプ損失をより小さくするために燃料噴射開始期間の終了付近に燃料噴射の開始時期を設定する。
【００５８】
そして、ｓｔｐ１０３では、筒内圧力センサ１２で検出した所定クランク角毎の筒内圧力からＣＯＶｎ、ｄＰ／ｄθｍａｘを算出し、次に、ｓｔｐ１０４にてＣＯＶｎ、ｄＰ／ｄθｍａｘが許容レベル外であるか否かを判定し、許容レベル外であれば（Ｙｅｓ）、ｓｔｐ１０５へ進んで燃料噴射に関するマップ値の変更処理を実施する。一方、ｓｔｐ１０４での判定の結果、許容レベル内であれば（Ｎｏ）、ｓｔｐ１０６へ進んで吸気弁７、排気弁１０の開閉タイミング、リフト量の変更が完了したか否かを判定し、完了した場合（Ｙｅｓ）は図１４の処理を終え、未完了ならば（Ｎｏ）ｓｔｐ１０２へ戻る。以上述べたように、図１４のフローチャートによって、ＮＶＯ期間に応じてＮＶＯ期間内での燃料噴射の開始時期を適切に制御することができる。
【００５９】
次に、燃料噴射に関するマップ値の変更処理について説明する。図１５は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、燃料噴射に関するマップ値の変更処理のフローチャートであって、図１４のｓｔｐ１０５に進んだ場合に図１５に示すフローチャートの処理を実行する。図１５において、ｓｔｐ２０１にてｄＰ／ｄθｍａｘが許容レベル外であるか否かを判定し、ｄＰ／ｄθｍａｘが許容レベル外であれば（Ｙｅｓ）ｓｔｐ２０２へ進み、そうでなければ（Ｎｏ）ｓｔｐ２０４へ進む。
【００６０】
ｓｔｐ２０２に進んだ場合は、ＮＶＯ期間内の所定クランク角毎の筒内圧、ＮＶＯ期間の開始時期付近の排気温度、ＮＶＯ期間内の所定クランク角毎の筒内容積を検出し、気体の状態方程式からＴｓｍａｘを算出する。そして、ｓｔｐ２０３にて、図１２の閾値βマップから閾値βを抽出かつ図１０の燃料噴射開始期間マップから燃料噴射開始期間を抽出する。そして抽出した閾値βをＴｓｍａｘよりも小さい値（例えばＴｓｍａｘ−５）に変更して図１２の閾値βマップへ戻し、燃料噴射開始期間も変更した閾値βに合わせて変更し、図１０の燃料噴射開始期間マップに戻す。そして、ｓｔｐ２０４にてＣＯＶｎが許容レベル外であるか否かを判定する。
【００６１】
ｓｔｐ２０４での判定の結果、ＣＯＶｎが許容レベル外であれば（Ｙｅｓ）ｓｔｐ２０５へ進み、そうでなければ（Ｎｏ）図１５の処理を終える。ｓｔｐ２０５では、ｓｔｐ２０２と同じ処理を実施（ｓｔｐ２０２で処理実施済みならばｓｔｐ２０５の処理は不要）する。次に、ｓｔｐ２０６にて、図１１の閾値αマップから閾値αを抽出かつ図１０の燃料噴射開始期間マップから燃料噴射開始期間を抽出する。そして抽出した閾値αをＴｓｍａｘよりも大きい値（例えばＴｓｍａｘ＋５）に変更して図１１の閾値αマップへ戻し、燃料噴射開始期間も変更した閾値αに合わせて変更し図１０の燃料噴射開始期間マップに戻す。図１５のフローチャートによって、例えばエンジン各種の経年変化等によって燃料噴射に関するマップ値が実際の燃焼と合わなくなっても補正することができる。
【００６２】
以上の構成により、ＮＶＯ期間の開始時期に応じて燃料噴射の開始時期を制御することで、ＣＯＶｎが大きくて連続して安定した燃焼を実施できない状態やｄＰ／ｄθｍａｘが大きくなりすぎて燃焼騒音過大およびエンジン破損の懸念がある状態を回避することができる。
【００６３】
以上述べたこの発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置は、下記の発明を具体化したものである。
（１）内燃機関の排気行程から吸気行程にかけて排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、前記負のバルブオーバーラップ期間内であっても前記内燃機関の筒内に直接燃料を噴射することができる燃料噴射弁と、前記可変動弁機構と前記燃料噴射弁の動作を制御し得る電子制御ユニットとを備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の負荷状態が同一であるとした場合に、第１の負のバルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第１の負のバルブオーバーラップ期間とし、前記第１の負のバルブオーバーラップ期間開始時期より進角側に存在する第２の負のバルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第２の負のバルブオーバーラップ期間とし、前記第２の負のバルブオーバーラップ期間開始時期より進角側に存在する第３の負のバルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第３の負のバルブオーバーラップ期間としたとき、
前記電子制御ユニットは、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第１の負のバルブオーバーラップ期間開始時期より遅角側に存在するときは、その現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間内では前記筒内への燃料の噴射を開始せず、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第１の負のバルブオー
バーラップ期間開始時期と前記第２の負のバルブオーバーラップ期間開始時期との間にあるときは、その現時点に於ける負のバルブオーバーラック期間の内にあって前記内燃機関のピストンの排気上死点を含む第１の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に前記筒内への燃料噴射を開始し、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第２の負のバルブオーバーラップ期間開始時期と前記第３の負のバルブオーバーラップ期間開始時期との間にあるときは、その現時点における負のバルブオーバーラック期間の内にあって、前記内燃機関のピストンの排気上死点を含まず且つ前記排気上死点より進角側と前記排気上死点より遅角側とに夫々存在する第２の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に、前記筒内への燃料の噴射を開始する、
ように前記燃料噴射弁による燃料の噴射を制御する、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
この構成によれば、ＮＶＯ期間で確保される内部ＥＧＲがＮＶＯ期間の開始時期から排気上死点にかけて圧縮にされて筒内温度が上昇したところで燃料噴射することで燃料を改質させて着火性を向上させるにあたり、前述したようにＮＶＯ期間の開始時期に応じて燃料噴射の開始時期を制御することで、ＣＯＶｎが大きくて連続して安定した燃焼を実施できない状態やｄＰ／ｄθｍａｘが大きくなりすぎて燃焼騒音過大及びエンジン破損の懸念がある状態を回避することができる。
【００６４】
（２）前記第１の燃料噴射開始期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始する場合は、前記第１の燃料噴射開始期間の開始時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始し、前記第２の燃料噴射開始期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始する場合は、前記第２の燃料噴射開始期間の開始時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始する、
ことを特徴とする上記(１)に記載の内燃機関の制御装置。
この構成によれば、第１の燃料噴射開始期間内又は第２の燃料噴射開始期間内で燃料噴射を開始するにあたり、各々の燃料噴射開始期間内の開始付近で燃料噴射を開始することで、ＣＯＶｎをより小さく、そしてポンプ損失をより小さくすることができる。
【００６５】
（３）前記第３の負のバルブオーバーラップ期間内に存在する第３の燃料噴射開始期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始するときは、前記第３の燃料噴射開始期間の終了時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始する、
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の内燃機関の制御装置。
この構成によれば、第３の燃料噴射開始期間内で燃料噴射を開始するにあたり、第３の燃料噴射開始期間内の終了付近で燃料噴射を開始することで、ポンプ損失をより小さくすることができる。
【００６６】
（４）前記第１の負のバルブオーバーラップ期間を徐々に長くしていったときに、
前記第１の負のバルブオーバーラップ期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始しない状態で前記第１の負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が閾値αと同値となるときの負のバルブオーバーラップ期間開始時期を前記第１の負のバルブオーバーラップ期間開始時期とし、
前記第２の負のバルブオーバーラップ期間内の排気上死点付近で前記筒内への燃料の噴射を開始した状態で前記第２の負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値αより高い閾値βと同値となるときの負のバルブオーバーラップ期間開始時期を前記第２の負のバルブオーバーラップ期間開始時期とし、
前記第３の負のバルブオーバーラップ期間の開始時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始した状態で前記第３の負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値βと同等となるときの負のバルブオーバーラップ期間の開始時期を前記第３の負のバルブオーバーラップ期間開始時期とし、
前記第１の燃料噴射開始期間は、その期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始すれば前
記燃料の噴射の開始時期以降の前記筒内の温度の最大値が前記閾値α以上となる燃料噴射開始期間であり、
前記第２の燃料噴射開始期間は、その期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始すれば前記燃料の噴射の開始時期以降の前記第２の負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値α以上で且つ前記燃料の噴射の開始時期以降の前記第２の負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値β未満となる燃料噴射開始期間であり、
前記第３の燃料噴射開始期間は、その期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始すれば前記燃料噴射の開始時期以降の前記第３の負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値α以上で且つ前記燃料の噴射の開始時期以降の前記第３の負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値β未満となる燃料噴射期間である、
ことを特徴とする上記（３）に記載の内燃機関の制御装置。
この構成によれば、ＮＶＯ期間内の筒内温度変化と閾値αと閾値βとによっ第１乃至第３のＮＶＯ期間開始時期、及び第１乃至第３の燃料噴射開始期間を設定することで、ＮＶＯ期間内の燃料噴射の開始時期を適切に制御することができる。
【００６７】
（５）前記閾値αは、前記筒内での燃料の燃焼若しくは前記内燃機関の出力の変動に相関のある指標が許容レベル内と許容レベル外の境界付近である状態での、前記筒内への燃料の噴射の開始時期以降の前記排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値に基づいて設定され、
前記閾値βは、前記内燃機関の燃焼騒音に相関のある指標が許容レベル内と許容レベル外の境界付近である状態での前記筒内への燃料の噴射の開始時期以降の前記排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値に基づいて設定される、
ことを特徴とする上記（４）に記載の内燃機関の制御装置。
この構成によれば、燃焼若しくは出力の変動に相関のある指標での許容レベルと、燃焼騒音に相関のある指標での許容レベルとを、燃料噴射の開始時期以降のＮＶＯ期間内の筒内温度の最大値に置き換えることができる。
【００６８】
（６）前記筒内の圧力を検出する圧力検出部と、前記筒内の容積を検出する容積検出部と、前記排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間の開始時期での前記筒内の温度を検出する温度検出部とを備え、
前記圧力検出部により検出した負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の圧力の変化と、前記容積検出部により検出した前記負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の容積の変化と、前記温度検出部により検出した前記負のバルブオーバーラップ期間の開始時期での前記筒内の温度とに基づいて、前記負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度変化を算出する、
ことを特徴とする上記（１）乃至（５）のうちの何れか一つに記載の内燃機関の制御装置。
この構成によれば、各種センサを用いてＮＶＯ期間内の筒内圧力変化とＮＶＯ期間内の筒内容積変化とＮＶＯ期間の開始時期での筒内温度を検出することで、ＮＶＯ期間内の筒内温度変化を算出し、ＮＶＯ期間内の燃料噴射の開始時期を適切に制御することができる。
【００６９】
尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１  エンジン、２  電子制御式スロットルバルブ、３  スロットル開度センサ、４  エアフロセンサ、５  サージタンク、６  インマニ圧センサ、７  吸気弁、１０  排気弁、１０が設けられおり、吸気弁７、８  インジェクタ、９  点火コイル、１０  排気弁、１１
クランク角センサ、１２  筒内圧力センサ１２、１３  Ａ／Ｆセンサ１３、１４  可変バルブ機構、１５  ＥＣＵ、２０  各種センサ、２１  他のコントローラ、２２  各種アクチュエータ
【図２】
2015086790.tif 000003
【図３】
2015086790.tif 000004
【図４】
2015086790.tif 000005
【図６】
2015086790.tif 000006
【図７】
2015086790.tif 000007
【図１４】
2015086790.tif 000008
【図１５】
2015086790.tif 000009
【図１】
2015086790.tif 000010
【図５】
2015086790.tif 000011
【図８】
2015086790.tif 000012
【図９】
2015086790.tif 000013
【図１０】
2015086790.tif 000014
【図１１】
2015086790.tif 000015
【図１２】
2015086790.tif 000016
【図１３】
2015086790.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月9日(2015.1.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気行程から吸気行程にかけて排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、前記負のバルブオーバーラップ期間内であっても前記内燃機関の筒内に直接燃料を噴射することができる燃料噴射弁と、前記可変動弁機構と前記燃料噴射弁の動作を制御し得る電子制御ユニットとを備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の負荷状態が同一であるとした場合に、第１の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第１の負の基準バルブオーバーラップ期間とし、前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期より進角側に存在する第２の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第２の負の基準バルブオーバーラップ期間とし、前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期より進角側に存在する第３の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第３の負の基準バルブオーバーラップ期間としたとき、
前記電子制御ユニットは、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期より遅角側に存在するときは、その現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間内では前記筒内への燃料の噴射を開始せず、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期と前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期との間にあるときは、その現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間の内にあって前記内燃機関のピストンの排気上死点を含む第１の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に前記筒内への燃料噴射を開始し、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期と前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期との間にあるときは、その現時点における負のバルブオーバーラップ期間の内にあって、前記内燃機関のピストンの排気上死点を含まず且つ前記排気上死点より進角側と前記排気上死点より遅角側とに夫々存在する第２の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に、前記筒内への燃料の噴射を開始する、
ように前記燃料噴射弁による燃料の噴射を制御する、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記第１の燃料噴射開始期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始する場合は、前記第１の燃料噴射開始期間の開始時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始し、前記第２の燃料噴射開始期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始する場合は、前記内燃機関のピストンの排気上死点を含まず且つ前記排気上死点より進角側に存在する前記第２の燃料噴射開始期間の開始時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始する、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期より進角側に存在するときは、その現時点における負のバルブオーバーラップ期間の内にあって、前記内燃機関のピストンの排気上死点を含まず且つ前記排気上死点より遅角側に存在する第３の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に、前記筒内への燃料の噴射を開始し、
前記第３の燃料噴射開始期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始するときは、前記第３の燃料噴射開始期間の終了時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間を徐々に長くしていったときに、
前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始しない状態で前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が閾値αと同値となるときの負のバルブオーバーラップ期間開始時期を前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期とし、
前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間内の排気上死点付近で前記筒内への燃料の噴射を開始した状態で前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値αより高い閾値βと同値となるときの負のバルブオーバーラップ期間開始時期を前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期とし、
前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間の開始時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始した状態で前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値βと同等となるときの負のバルブオーバーラップ期間の開始時期を前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期とし、
前記第１の燃料噴射開始期間は、前記第１の燃料噴射開始期間の期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始すれば前記燃料の噴射の開始時期以降の前記筒内の温度の最大値が前記閾値α以上となる燃料噴射開始期間であり、
前記第２の燃料噴射開始期間は、前記第２の燃料噴射開始期間の期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始すれば前記燃料の噴射の開始時期以降の前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値α以上で且つ前記燃料の噴射の開始時期以降の前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値β未満となる燃料噴射開始期間であり、
前記第３の燃料噴射開始期間は、前記第３の燃料噴射開始期間の期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始すれば前記燃料噴射の開始時期以降の前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値α以上で且つ前記燃料の噴射の開始時期以降の前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値β未満となる燃料噴射開始期間である、
ことを特徴とした請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記閾値αは、前記筒内での燃料の燃焼若しくは前記内燃機関の出力の変動に相関のある指標が許容レベル内と許容レベル外の境界付近である状態での、前記筒内への燃料の噴射の開始時期以降の前記排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値に基づいて設定され、  前記閾値βは、前記内燃機関の燃焼騒音に相関のある指標が許容レベル内と許容レベル外の境界付近である状態での前記筒内への燃料の噴射の開始時期以降の前記排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値に基づいて設定される、
ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記筒内の圧力を検出する圧力検出部と、前記筒内の容積を検出する容積検出部と、前記排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間の開始時期での前記筒内の温度を検出する温度検出部とを備え、
前記圧力検出部により検出した負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の圧力の変化と、前記容積検出部により検出した前記負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の容積の変化と、前記温度検出部により検出した前記負のバルブオーバーラップ期間の開始時期での前記筒内の温度とに基づいて、前記負のバルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度変化を算出する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明による内燃機関の制御装置は、
内燃機関の排気行程から吸気行程にかけて排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、前記負のバルブオーバーラップ期間内であっても前記内燃機関の筒内に直接燃料を噴射することができる燃料噴射弁と、前記可変動弁機構と前記燃料噴射弁の動作を制御し得る電子制御ユニットとを備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の負荷状態が同一であるとした場合に、第１の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第１の負の基準バルブオーバーラップ期間とし、前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期より進角側に存在する第２の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第２の負の基準バルブオーバーラップ期間とし、前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期より進角側に存在する第３の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第３の負の基準バルブオーバーラップ期間としたとき、
前記電子制御ユニットは、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期より遅角側に存在するときは、その現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間内では前記筒内への燃料の噴射を開始せず、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期と前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期との間にあるときは、その現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間の内にあって前記内燃機関のピストンの排気上死点を含む第１の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に前記筒内への燃料噴射を開始し、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期と前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期との間にあるときは、その現時点における負のバルブオーバーラップ期間の内にあって、前記内燃機関のピストンの排気上死点を含まず且つ前記排気上死点より進角側と前記排気上死点より遅角側とに夫々存在する第２の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に、前記筒内への燃料の噴射を開始する、
ように前記燃料噴射弁による燃料の噴射を制御する、
ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
次に、吸気弁７、排気弁１４の開閉タイミング、リフト量に関するマップについて説明する。図９は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、圧縮自己着火燃焼での吸気弁、排気弁のバルブ設定データのマップであり、横軸はエンジン回転速度Ｎｅ、縦軸は負荷を示す。又、マップ値には予め実機試験等を基づいて設定した吸気弁７、排気弁１４の開閉タイミング、リフト量であるバルブ設定データを格納している。よって、この発明の実施の形態１ではエンジン回転速度Ｎｅと、負荷と、このマップから圧縮自己着火燃焼での吸気弁７、排気弁１０のバルブ設定データを抽出し、可変バルブ機構１４へ指示することで吸気弁７、排気弁１４の開閉タイミング、リフト量を制御する。 
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
以上述べたこの発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置は、下記の発明を具体化したものである。
（１）内燃機関の排気行程から吸気行程にかけて排気弁及び吸気弁が共に閉じた負のバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、前記負のバルブオーバーラップ期間内であっても前記内燃機関の筒内に直接燃料を噴射することができる燃料噴射弁と、前記可変動弁機構と前記燃料噴射弁の動作を制御し得る電子制御ユニットとを備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の負荷状態が同一であるとした場合に、第１の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第１の負の基準バルブオーバーラップ期間とし、前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期より進角側に存在する第２の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第２の負の基準バルブオーバーラップ期間とし、前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期より進角側に存在する第３の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期から開始する負のバルブオーバーラップ期間を第３の負の基準バルブオーバーラップ期間としたとき、
前記電子制御ユニットは、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期より遅角側に存在するときは、その現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間内では前記筒内への燃料の噴射を開始せず、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期と前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期との間にあるときは、その現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間の内にあって前記内燃機関のピストンの排気上死点を含む第１の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に前記筒内への燃料噴射を開始し、
現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期と前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期との間にあるときは、その現時点における負のバルブオーバーラップ期間の内にあって、前記内燃機関のピストンの排気上死点を含まず且つ前記排気上死点より進角側と前記排気上死点より遅角側とに夫々存在する第２の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に、前記筒内への燃料の噴射を開始する、
ように前記燃料噴射弁による燃料の噴射を制御する、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
この構成によれば、ＮＶＯ期間で確保される内部ＥＧＲがＮＶＯ期間の開始時期から排気上死点にかけて圧縮にされて筒内温度が上昇したところで燃料噴射することで燃料を改質させて着火性を向上させるにあたり、前述したようにＮＶＯ期間の開始時期に応じて燃料噴射の開始時期を制御することで、ＣＯＶｎが大きくて連続して安定した燃焼を実施できない状態やｄＰ／ｄθｍａｘが大きくなりすぎて燃焼騒音過大及びエンジン破損の懸念がある状態を回避することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
（２）前記第１の燃料噴射開始期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始する場合は、前記第１の燃料噴射開始期間の開始時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始し、前記第２の燃料噴射開始期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始する場合は、前記内燃機関のピストンの排気上死点を含まず且つ前記排気上死点より進角側に存在する前記第２の燃料噴射開始期間の開始時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始する、
ことを特徴とする上記(１)に記載の内燃機関の制御装置。
この構成によれば、第１の燃料噴射開始期間内又は第２の燃料噴射開始期間内で燃料噴射を開始するにあたり、各々の燃料噴射開始期間内の開始付近で燃料噴射を開始することで、ＣＯＶｎをより小さく、そしてポンプ損失をより小さくすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
（３）現時点に於ける負のバルブオーバーラップ期間開始時期が、前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期より進角側に存在するときは、その現時点における負のバルブオーバーラップ期間の内にあって、前記内燃機関のピストンの排気上死点を含まず且つ前記排気上死点より遅角側に存在する第３の燃料噴射開始期間の内の何れかの時期に、前記筒内への燃料の噴射を開始し、
前記第３の燃料噴射開始期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始するときは、前記第３の燃料噴射開始期間の終了時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始する、
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の内燃機関の制御装置。
この構成によれば、第３の燃料噴射開始期間内で燃料噴射を開始するにあたり、第３の燃料噴射開始期間内の終了付近で燃料噴射を開始することで、ポンプ損失をより小さくすることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
（４）前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間を徐々に長くしていったときに、
前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始しない状態で前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が閾値αと同値となるときの負のバルブオーバーラップ期間開始時期を前記第１の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期とし、
前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間内の排気上死点付近で前記筒内への燃料の噴射を開始した状態で前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値αより高い閾値βと同値となるときの負のバルブオーバーラップ期間開始時期を前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期とし、
前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間の開始時期付近で前記筒内への燃料の噴射を開始した状態で前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値βと同等となるときの負のバルブオーバーラップ期間の開始時期を前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間開始時期とし、
前記第１の燃料噴射開始期間は、前記第１の燃料噴射開始期間の期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始すれば前記燃料の噴射の開始時期以降の前記筒内の温度の最大値が前記閾値α以上となる燃料噴射開始期間であり、
前記第２の燃料噴射開始期間は、前記第２の燃料噴射開始期間の期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始すれば前記燃料の噴射の開始時期以降の前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値α以上で且つ前記燃料の噴射の開始時期以降の前記第２の負の基準バルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値β未満となる燃料噴射開始期間であり、
前記第３の燃料噴射開始期間は、前記第３の燃料噴射開始期間の期間内で前記筒内への燃料の噴射を開始すれば前記燃料噴射の開始時期以降の前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値α以上で且つ前記燃料の噴射の開始時期以降の前記第３の負の基準バルブオーバーラップ期間内の前記筒内の温度の最大値が前記閾値β未満となる燃料噴射開始期間である、
ことを特徴とする上記（３）に記載の内燃機関の制御装置。
この構成によれば、ＮＶＯ期間内の筒内温度変化と閾値αと閾値βとによって第１乃至第３のＮＶＯ期間開始時期、及び第１乃至第３の燃料噴射開始期間を設定することで、ＮＶＯ期間内の燃料噴射の開始時期を適切に制御することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2015086790.tif 000018
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2015086790.tif 000019
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2015086790.tif 000020
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2015086790.tif 000021
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2015086790.tif 000022