(57)【要約】【課題】内燃機関において、空燃比変更時におけるトルク段差の発生を抑制可能としてドライバビリティの向上を図る。【解決手段】Ｖ型６気筒エンジンにて、吸入空気を圧縮して燃焼室２２，２３に供給可能なターボ過給機６６，６７を設け、ＥＣＵ８３によりエンジン運転状態に応じて、燃焼モードを無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへ切換可能とし、ＥＣＵ８３は、この無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへ切換えるとき、点火時期を遅角し、上昇する実過給圧が予め設定された目標過給圧を以上となったときに点火時期の遅角量を一定値に保持する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気を圧縮して燃焼室に供給可能な過給機と、過給圧を検出する過給圧検出手段と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、点火時期を変更可能な点火時期変更手段と、前記空燃比変更手段によりストイキ空燃比からリーン空燃比に変更されるときに前記点火時期変更手段により点火時期を遅角する制御手段とを具えた内燃機関において、前記制御手段は、ストイキ空燃比からリーン空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、前記過給圧検出手段が検出した過給圧が運転状態に応じて予め設定された目標過給圧以上となるときに点火時期の遅角量を一定値に保持することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関において、前記目標過給圧は、運転状態に基づいて設定される要求過給圧より所定量低く設定されることを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関において、燃焼室に吸入される空気量を検出する空気量検出手段を設け、前記制御手段は、ストイキ空燃比からリーン空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、過給圧が目標過給圧以上となるときに点火時期の遅角量を一定値に維持し、前記空気量検出手段が検出した空気量が運転状態に応じて予め設定されて目標空気量となるようにスロットル角度を調整することを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
吸入空気を圧縮して燃焼室に供給可能な過給機と、該過給機のタービンを迂回するバイパス通路に設けられた排気逃がし弁と、過給圧を検出する過給圧検出手段と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、点火時期を変更可能な点火時期変更手段と、前記空燃比変更手段によりストイキ空燃比からリーン空燃比に変更されるときに前記点火時期変更手段により点火時期を遅角する制御手段とを具えた内燃機関において、前記制御手段は、ストイキ空燃比からリーン空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、前記過給圧検出手段が検出した過給圧が運転状態に応じて予め設定された目標過給圧以上となるときに排気エネルギの増加量に応じて前記排気逃がし弁の開度を増加することを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
吸入空気を圧縮して燃焼室に供給可能な過給機と、該過給機のタービンを迂回するバイパス通路に設けられた排気逃がし弁と、過給圧を検出する過給圧検出手段と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、点火時期を変更可能な点火時期変更手段と、前記空燃比変更手段によりリーン空燃比からストイキ空燃比に変更されるときに前記点火時期変更手段により点火時期を遅角する制御手段とを具えた内燃機関において、前記制御手段は、リーン空燃比からストイキ空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、空燃比変更制御中における排気エネルギの増加量に応じて前記排気逃がし弁の開度を増加することを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
請求項４または５に記載の内燃機関において、前記制御手段は、空燃比変更制御中における排気ガス温度の上昇量に基づいて排気エネルギの増加量を算出し、この排気エネルギの増加量及び排気ガスの流量に基づいて前記排気逃がし弁の開度を設定することを特徴とする内燃機関。
【請求項７】
吸入空気を圧縮して燃焼室に供給可能な過給機と、該過給機で圧縮された空気をコンプレッサの上流側の吸気通路に戻す戻し通路に設けられた吸気逃がし弁と、過給圧を検出する過給圧検出手段と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、点火時期を変更可能な点火時期変更手段と、前記空燃比変更手段によりストイキ空燃比からリーン空燃比に変更されるときに前記点火時期変更手段により点火時期を遅角する制御手段とを具えた内燃機関において、前記制御手段は、ストイキ空燃比からリーン空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、前記過給圧検出手段が検出した過給圧が運転状態に応じて予め設定された目標過給圧以上となるときに過給圧の増加量に応じて前記吸気逃がし弁の開度を増加することを特徴とする内燃機関。
【請求項８】
吸入空気を圧縮して燃焼室に供給可能な過給機と、該過給機で圧縮された空気をコンプレッサの上流側の吸気通路に戻す戻し通路に設けられた吸気逃がし弁と、過給圧を検出する過給圧検出手段と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、点火時期を変更可能な点火時期変更手段と、前記空燃比変更手段によりリーン空燃比からストイキ空燃比に変更されるときに前記点火時期変更手段により点火時期を遅角する制御手段とを具えた内燃機関において、前記制御手段は、リーン空燃比からストイキ空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、空燃比変更制御中における過給圧の増加量に応じて前記吸気逃がし弁の開度を増加することを特徴とする内燃機関。
【請求項９】
複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された第１及び第２気筒群に対してそれぞれ独立して設けられる第１及び第２排気通路と、該各排気通路の排気ガスの流量を調整する第１及び第２制御弁と、前記各排気通路に設けられる第１及び第２浄化触媒と、前記各排気通路における前記各制御弁及び前記各浄化触媒より上流側を連通する連通通路と、前記第１気筒群のみ設けられる過給機と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、点火時期を変更可能な点火時期変更手段と、前記空燃比変更手段によりリーン空燃比とストイキ空燃比との間で変更されるときに前記点火時期変更手段により点火時期を遅角する制御手段とを具えた内燃機関において、前記制御手段は、リーン空燃比からストイキ空燃比に変更して点火時期が遅角するとき、空燃比変更制御中には、前記第１制御弁を閉止する一方、前記第２制御弁を開放することを特徴とする内燃機関。
【請求項１０】
請求項９に記載の内燃機関において、前記制御手段は、始動暖機時に、ストイキ空燃比からリーン空燃比に変更して点火時期が遅角するとき、空燃比変更制御中には、前記第１制御弁を開放する一方、前記第２制御弁を閉止することを特徴とする内燃機関。
【請求項１１】
請求項９に記載の内燃機関において、前記制御手段は、前記第１制御弁及び前記第２制御弁を開閉作動して所定時間の経過後に、前記空燃比変更手段によりリーン空燃比からストイキ空燃比に変更することを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転状態を無過給ストイキ燃焼モードと過給リーン燃焼モードとの間で切換可能な内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な筒内噴射式エンジンでは、リーン空燃比で均質燃焼を実現可能なリーン燃焼モードと、理論（ストイキ）空燃比で均質燃焼を実現可能なストイキ燃焼モードとが切換可能となっている。この場合、例えば、制御装置は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいた燃焼モードマップを有しており、エンジン運転状態に応じてリーン燃焼モードとストイキ燃焼モードとを切換制御している。
【０００３】
このような燃焼モードを切換可能なエンジンにて、運転状態に応じてリーン空燃比とストイキ空燃比との間で切換えを行うとき、空燃比を大きく変化させると発生するトルクが異なることから、この空燃比の切換時に大きなトルク段差が発生し、ドライバビリティが悪化してしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、空燃比の変更時に発生するトルク段差を防止するため、従来は、点火時期を遅角する制御を実行している。例えば、ストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切換えられるとき、制御装置は、この切換制御中はストイキ空燃比で制御し、切換制御後にストイキからリーンに変更している。即ち、エンジン運転状態に応じてストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切換え指令が出されたとき、スロットル開度を大きくして吸入空気量を増加すると共に、燃料噴射量が増加する。このとき、点火時期を遅角することで、発生するトルクの増大を抑制し、所定期間の経過後に、点火時期を進角して運転状態に応じた点火時期とすると共に、燃料噴射量を減少することで、ストイキからリーンに変更している。
【０００５】
なお、このような内燃機関としては下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−１１４１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、内燃機関にターボ過給機が装着されており、燃焼モードを無過給ストイキ燃焼モードと過給リーン燃焼モードとの間で切換えるときには、排気エネルギの上昇により過給圧が必要以上に高くなり、空燃比の切換制御の終了時にトルク段差が発生し、ドライバビリティが悪化してしまう。即ち、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードに切換わるとき、点火時期の遅角により排気ガス温度が上昇し、ターボ過給機により実過給圧が目標過給圧以上に上昇し、過給圧が必要以上に高くなってトルクが増大し、空燃比の切換制御の終了時に増大したトルクを減少させる必要からここにトルク段差が発生してしまう。この場合、点火時期の遅角量に対するトルクの低減量は、エンジン負荷（吸入空気量）が大きいほど大きくなることから、燃焼モード切換時に発生するトルク段差が顕著なものとなり、ドライバビリティが悪化してしまうという問題が発生する。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、空燃比変更時におけるトルク段差の発生を抑制可能としてドライバビリティの向上を図った内燃機関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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関は、吸入空気を圧縮して燃焼室に供給可能な過給機と、過給圧を検出する過給圧検出手段と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、点火時期を変更可能な点火時期変更手段と、前記空燃比変更手段によりストイキ空燃比からリーン空燃比に変更されるときに前記点火時期変更手段により点火時期を遅角する制御手段とを具えた内燃機関において、前記制御手段は、ストイキ空燃比からリーン空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、前記過給圧検出手段が検出した過給圧が運転状態に応じて予め設定された目標過給圧以上となるときに点火時期の遅角量を一定値に保持することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の内燃機関では、前記目標過給圧は、運転状態に基づいて設定される要求過給圧より所定量低く設定されることを特徴としている。
【００１１】
本発明の内燃機関では、燃焼室に吸入される空気量を検出する空気量検出手段を設け、前記制御手段は、ストイキ空燃比からリーン空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、過給圧が目標過給圧以上となるときに点火時期の遅角量を一定値に維持し、前記空気量検出手段が検出した空気量が運転状態に応じて予め設定されて目標空気量となるようにスロットル角度を調整することを特徴としている。
【００１２】
本発明の内燃機関は、吸入空気を圧縮して燃焼室に供給可能な過給機と、該過給機のタービンを迂回するバイパス通路に設けられた排気逃がし弁と、過給圧を検出する過給圧検出手段と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、点火時期を変更可能な点火時期変更手段と、前記空燃比変更手段によりストイキ空燃比からリーン空燃比に変更されるときに前記点火時期変更手段により点火時期を遅角する制御手段とを具えた内燃機関において、前記制御手段は、ストイキ空燃比からリーン空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、前記過給圧検出手段が検出した過給圧が運転状態に応じて予め設定された目標過給圧以上となるときに排気エネルギの増加量に応じて前記排気逃がし弁の開度を増加することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の内燃機関は、吸入空気を圧縮して燃焼室に供給可能な過給機と、該過給機のタービンを迂回するバイパス通路に設けられた排気逃がし弁と、過給圧を検出する過給圧検出手段と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、点火時期を変更可能な点火時期変更手段と、前記空燃比変更手段によりリーン空燃比からストイキ空燃比に変更されるときに前記点火時期変更手段により点火時期を遅角する制御手段とを具えた内燃機関において、前記制御手段は、リーン空燃比からストイキ空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、空燃比変更制御中における排気エネルギの増加量に応じて前記排気逃がし弁の開度を増加することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の内燃機関では、前記制御手段は、空燃比変更制御中における排気ガス温度の上昇量に基づいて排気エネルギの増加量を算出し、この排気エネルギの増加量及び排気ガスの流量に基づいて前記排気逃がし弁の開度を設定することを特徴としている。
【００１５】
本発明の内燃機関は、吸入空気を圧縮して燃焼室に供給可能な過給機と、該過給機で圧縮された空気をコンプレッサの上流側の吸気通路に戻す戻し通路に設けられた吸気逃がし弁と、過給圧を検出する過給圧検出手段と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、点火時期を変更可能な点火時期変更手段と、前記空燃比変更手段によりストイキ空燃比からリーン空燃比に変更されるときに前記点火時期変更手段により点火時期を遅角する制御手段とを具えた内燃機関において、前記制御手段は、ストイキ空燃比からリーン空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、前記過給圧検出手段が検出した過給圧が運転状態に応じて予め設定された目標過給圧以上となるときに過給圧の増加量に応じて前記吸気逃がし弁の開度を増加することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の内燃機関は、吸入空気を圧縮して燃焼室に供給可能な過給機と、該過給機で圧縮された空気をコンプレッサの上流側の吸気通路に戻す戻し通路に設けられた吸気逃がし弁と、過給圧を検出する過給圧検出手段と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、点火時期を変更可能な点火時期変更手段と、前記空燃比変更手段によりリーン空燃比からストイキ空燃比に変更されるときに前記点火時期変更手段により点火時期を遅角する制御手段とを具えた内燃機関において、前記制御手段は、リーン空燃比からストイキ空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、空燃比変更制御中における過給圧の増加量に応じて前記吸気逃がし弁の開度を増加することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の内燃機関は、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された第１及び第２気筒群に対してそれぞれ独立して設けられる第１及び第２排気通路と、該各排気通路の排気ガスの流量を調整する第１及び第２制御弁と、前記各排気通路に設けられる第１及び第２浄化触媒と、前記各排気通路における前記各制御弁及び前記各浄化触媒より上流側を連通する連通通路と、前記第１気筒群のみ設けられる過給機と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、点火時期を変更可能な点火時期変更手段と、前記空燃比変更手段によりリーン空燃比とストイキ空燃比との間で変更されるときに前記点火時期変更手段により点火時期を遅角する制御手段とを具えた内燃機関において、前記制御手段は、リーン空燃比からストイキ空燃比に変更して点火時期が遅角するとき、空燃比変更制御中には、前記第１制御弁を閉止する一方、前記第２制御弁を開放することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の内燃機関では、前記制御手段は、始動暖機時に、ストイキ空燃比からリーン空燃比に変更して点火時期が遅角するとき、空燃比変更制御中には、前記第１制御弁を開放する一方、前記第２制御弁を閉止することを特徴としている。
【００１９】
本発明の内燃機関では、前記制御手段は、前記第１制御弁及び前記第２制御弁を開閉作動して所定時間の経過後に、前記空燃比変更手段によりリーン空燃比からストイキ空燃比に変更することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の内燃機関によれば、ストイキ空燃比からリーン空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、過給圧が運転状態に応じて予め設定された目標過給圧以上となるときに、点火時期の遅角量を一定値に保持するので、過給圧の必要以上の上昇を抑制して空燃比変更時におけるトルク段差の発生を抑制し、ドライバビリティを向上することができる。
【００２１】
また、本発明の内燃機関によれば、ストイキ空燃比からリーン空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、過給圧が運転状態に応じて予め設定された目標過給圧以上となるときに、排気エネルギの増加量に応じて排気逃がし弁の開度を増加する。また、リーン空燃比からストイキ空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、空燃比変更制御中における排気エネルギの増加量に応じて排気逃がし弁の開度を増加する。従って、一部の排気ガスを排気逃がし弁からタービンを通さずに排出することで、過給圧の必要以上の上昇を抑制して空燃比変更時におけるトルク段差の発生を抑制し、ドライバビリティを向上することができる。
【００２２】
また、本発明の内燃機関によれば、ストイキ空燃比からリーン空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、過給圧が運転状態に応じて予め設定された目標過給圧以上となるときに、過給圧の増加量に応じて吸気逃がし弁の開度を増加する。また、リーン空燃比からストイキ空燃比に変更して点火時期が遅角したとき、空燃比変更制御中における過給圧の増加量に応じて吸気逃がし弁の開度を増加する。従って、一部の吸入空気を吸気逃がし弁からコンプレッサの上流側に戻すことで、過給圧の必要以上の上昇を抑制して空燃比変更時におけるトルク段差の発生を抑制し、ドライバビリティを向上することができる。
【００２３】
また、本発明の内燃機関によれば、リーン空燃比からストイキ空燃比に変更して点火時期が遅角するとき、空燃比変更制御中には、過給機を有する側の気筒群の排気通路に設けられた第１制御弁を閉止する一方、過給機を有しない側の気筒群の排気通路に設けられた第２制御弁を開放するので、排気ガスをタービンのない排気通路から排出することで、過給圧の必要以上の上昇を抑制して空燃比変更時におけるトルク段差の発生を抑制し、ドライバビリティを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図、図２は、実施例１のＶ型６気筒エンジンの概略断面図、図３は、実施例１のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モードを表すモードマップ、図４は、実施例１のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換制御を表すフローチャート、図５は、実施例１のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換時のエンジン運転状態を表すタイムチャートである。
【００２６】
本実施例では、内燃機関としてＶ型６気筒エンジンを適用している。このＶ型６気筒エンジンにおいて、図１及び図２に示すように、シリンダブロック１１は上部に所定角度で傾斜した左右のバンク１２，１３を有しており、各バンク１２，１３に複数の気筒が設けられて２つの気筒群が構成されている。この各バンク１２，１３は、それぞれ３つのシリンダボア１４，１５が形成され、各シリンダボア１４，１５にピストン１６，１７がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部に図示しないクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン１６，１７はコネクティングロッド１８，１９を介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。
【００２７】
一方、シリンダブロック１１の各バンク１２，１３の上部にはシリンダヘッド２０，２１が締結されており、シリンダブロック１１とピストン１６，１７とシリンダヘッド２０，２１により各燃焼室２２，２３が構成されている。そして、この燃焼室２２，２３の上部、つまり、シリンダヘッド２０，２１の下面に吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７が対向して形成され、この吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７に対して吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の下端部が位置している。この吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１は、シリンダヘッド２０，２１に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７を閉止する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッド２０，２１には、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５が回転自在に支持されており、吸気カム３６，３７及び排気カム３８，３９が図示しないローラロッカアームを介して吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の上端部に接触している。
【００２８】
従って、エンジンに同期して吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５が回転すると、吸気カム３６，３７及び排気カム３８，３９がローラロッカアームを作動させ、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７を開閉し、吸気ポート２４，２５と燃焼室２２，２３、燃焼室２２，２３と排気ポート２６，２７とをそれぞれ連通することができる。
【００２９】
また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）４０，４１と排気可変動弁機構４２，４３により構成されている。この吸気可変動弁機構４０，４１及び排気可変動弁機構４２，４３は、例えば、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５の軸端部にＶＶＴコントローラが設けられて構成され、油圧ポンプ（または電動モータ）によりカムスプロケットに対する各カムシャフト３２，３３，３４，３５の位相を変更することで、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、各可変動弁機構４０，４１，４２，４３は、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ４４，４５，４６，４７が設けられている。
【００３０】
各シリンダヘッド２０，２１の吸気ポート２４，２５には吸気マニホールド４８，４９を介してサージタンク５０が連結されている。吸気管（吸気通路）５１の空気取入口にはエアクリーナ５２が取付けられ、この吸気管５１は２つに分岐した吸気分岐管５３，５４となり、各吸気分岐管５３，５４の下流端部は合流し、吸気集合管５５を介してサージタンク５０に連結されている。そして、この吸気集合管５５に、スロットル弁５６を有する電子スロットル装置５７が設けられている。
【００３１】
排気ポート２６，２７は、各燃焼室２２，２３から排出される排気ガスが集合する集合通路５８，５９に連通しており、各集合通路５８，５９には、排気管接続部５８ａ，５９ａを介して第１、第２排気管６０，６１が連結されている。この場合、排気ポート２６，２７と集合通路５８，５９と排気管接続部５８ａ，５９ａは、左右のバンク１２，１３の各シリンダヘッド２０，２１内に一体に形成されている。
【００３２】
そして、第１排気管６０には、第１前段三元触媒（浄化触媒）６２が装着される一方、第２排気管６１には、第２前段三元触媒（浄化触媒）６３が装着されており、第１、第２排気管６０，６１の下流端部は排気集合管６４に合流して連結されており、この排気集合管６４にＮＯｘ吸蔵還元型触媒６５が装着されている。この各前段三元触媒６２，６３は、排気空燃比がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６５は、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料によりＮＯｘを還元するものである。
【００３３】
そして、第１及び第２バンク１２，１３には、それぞれターボ過給機６６，６７が設けられている。この各ターボ過給機６６，６７は、吸気分岐管５３，５４に設けられたコンプレッサ６８，６９と各排気管６０，６１に設けられたタービン７０，７１とが連結軸７２，７３により一体に連結されて構成されている。この場合、ターボ過給機６６，６７は、第１及び第２バンク１２，１３の各排気管６０，６１からの排気ガスによりタービン７０，７１を駆動可能である。そして、このターボ過給機６６，６７におけるコンプレッサ６８，６９の下流側における吸気分岐管５３，５４には、このコンプレッサ６８，６９により圧縮されて温度上昇した吸入空気を冷却するインタークーラ７４，７５が設けられている。
【００３４】
従って、第１及び第２バンク１２，１３に設けられたターボ過給機６６，６７は、各燃焼室２２，２３から排気ポート２６，２７及び集合通路５８，５９を介して排気管６０，６１に排出された排気ガスによりタービン７０，７１を駆動し、連結軸７２，７３により連結されたコンプレッサ６８，６９が駆動することで吸気分岐管５３，５４を流れる空気を圧縮することができる。そのため、エアクリーナ５２から吸気管５１に導入された空気は、圧縮吸気となってインタークーラ７４，７５で冷却された後にサージタンク５０に導入され、各バンク１２，１３の各吸気マニホールド４８，４９及び吸気ポート２４，２５を介して燃焼室２２，２３に吸入されることとなる。
【００３５】
各シリンダヘッド２０，２１には、各燃焼室２２，２３に直接燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ７６，７７が装着されており、各インジェクタ７６，７７にはデリバリパイプ７８，７９が連結され、この各デリバリパイプ７８，７９には高圧燃料ポンプ８０から所定圧の燃料を供給可能となっている。また、シリンダヘッド２０，２１には、燃焼室２２，２３の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ８１，８２が装着されている。
【００３６】
車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）８３が搭載されており、このＥＣＵ８３は、インジェクタ７６，７７の燃料噴射タイミングや点火プラグ８１，８２の点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、過給圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。即ち、吸気管５１の上流側にはエアフローセンサ８４及び吸気温センサ８５が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をＥＣＵ８３に出力している。また、吸気集合管５５には過給圧センサ８６が装着され、計測した過給圧をＥＣＵ８３に出力している。電子スロットル装置５７にはスロットルポジションセンサ８７が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ８８が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をＥＣＵ８３に出力している。更に、クランクシャフトにはクランク角センサ８９が設けられ、検出したクランク角度をＥＣＵ８３に出力し、ＥＣＵ８３はクランク角度に基づいてエンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック１１には水温センサ９０が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ８３に出力している。
【００３７】
また、各排気管６０，６１における各前段三元触媒６２，６３よりも上流側には、Ａ／Ｆセンサ９１，９２が設けられている。このＡ／Ｆセンサ９１，９２は、各燃焼室２２，２３ら各排気ポート２６,２７を通して各排気管６０，６１に排気された排気ガスの排気空燃比を検出し、検出した排気空燃比をＥＣＵ８３に出力している。ＥＣＵ８３は、Ａ／Ｆセンサ９１，９２が検出した排気空燃比をフィードバックし、エンジン運転状態に応じて設定された目標空燃比と比較することで、燃料噴射量を補正している。
【００３８】
また、ＥＣＵ８３は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構４０，４１及び排気可変動弁機構４２，４３を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁３０，３１の開放時期と吸気弁２８，２９の開放時期のオーバーラップとをなくすことで、排気ガスが吸気ポート２４，２５または燃焼室２２，２３に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２８，２９の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート２４，２５に吹き返す量を少なくして体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２８，２９の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとして体積効率を向上させる。
【００３９】
ところで、本実施例のＶ型６気筒エンジンにて、ＥＣＵ８３は、エンジン運転状態に応じてリーン空燃比で均質燃焼を実現可能なリーン燃焼モードと、理論（ストイキ）空燃比で均質燃焼を実現可能なストイキ燃焼モードとを切換可能となっている。この場合、ＥＣＵ８３は、図３に示すように、エンジン回転数及びエンジン負荷（空気量）に基づいた燃焼モードマップを有しており、この燃焼モードマップを用いてリーン燃焼モードとストイキ燃焼モードとを切換制御している。
【００４０】
そして、ＥＣＵ８３が、燃焼モードマップを用いてリーン燃焼モードとストイキ燃焼モードとを切換制御するとき、この切換制御中はストイキ空燃比で制御し、切換制御後に空燃比を変更している。即ち、ストイキ燃焼モードとリーン燃焼モードとの間で切換えるとき、スロットル開度を変更すると共に燃料噴射量を変更することでストイキ空燃比を維持すると共に、点火時期を遅角することで発生するトルクの増大を抑制し、所定期間の経過した切換制御終了後に、点火時期を進角して運転状態に応じた点火時期に変更すると共に、燃料噴射量を変更することでストイキ空燃比からリーン空燃比に変更している。
【００４１】
ところが、エンジンにターボ過給機が装着されている場合、燃焼モードを無過給ストイキ燃焼モードと過給リーン燃焼モードとの間で切換えるとき、排気エネルギの上昇により過給圧が必要以上に高くなり、空燃比の切換制御の終了時にトルク段差が発生し、ドライバビリティが悪化してしまう。
【００４２】
そこで、実施例１の内燃機関にて、ＥＣＵ８３は、無過給ストイキ燃焼モード（ストイキ空燃比）から過給リーン燃焼モード（リーン空燃比）に変更して点火時期を遅角したとき、過給圧センサ８６が検出した過給圧がエンジン運転状態に応じて予め設定された目標過給圧以上となるときに、点火時期の遅角量を一定値に保持するようにしている。なお、本実施例では、過給圧を検出する過給圧検出手段として過給圧センサ８６を適用し、空燃比を変更可能な空燃比変更手段、点火時期を変更可能な点火時期変更手段、空燃比変更手段によりストイキ空燃比からリーン空燃比に変更されるときに点火時期変更手段により点火時期を遅角する制御手段として、ＥＣＵ８３を適用している。
【００４３】
この場合、ＥＣＵ８３は、エンジン運転状態に応じて目標過給圧を設定するが、この目標過給圧は、エンジン運転状態（例えば、アクセル開度）に基づいて設定される要求過給圧より所定量低く設定されている。
【００４４】
そして、ＥＣＵ８３は、無過給ストイキ燃焼モード（ストイキ空燃比）から過給リーン燃焼モード（リーン空燃比）に変更して点火時期を遅角したとき、過給圧が目標過給圧以上となるときに点火時期の遅角量を一定値に維持し、エアフローセンサ８４が検出した吸入空気量がエンジン運転状態に応じて予め設定されて目標空気量となるように、電子スロットル装置５７におけるスロットル弁５６のスロットル角度を調整するようにしている。本実施例では、燃焼室２２，２３に吸入される空気量を検出する空気量検出手段として、エアフローセンサ８４を適用している。また、この場合、ＥＣＵ８３は、エンジン運転状態（例えば、アクセル開度）に基づいて目標空気量を設定している。
【００４５】
ここで、上述した本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、燃焼モード切換制御について、図４のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
【００４６】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、図４に示すように、ステップＳ１１にて、ＥＣＵ８３は、エンジン運転状態に基づいて燃焼モードの切換要求の指令があったかどうかを判定し、燃焼モードの切換要求の指令がないと判定したら、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、ここで、ＥＣＵ８３が、燃焼モードの切換要求の指令があったと判定したら、ステップＳ１２にて、燃焼モードの切換要求が、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの切換要求であるかを判定し、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの切換要求でないと判定されたら、ステップＳ２１にて、ＥＣＵ８３は、通常の点火時期遅角制御を実行する。
【００４７】
一方、ステップＳ１２にて、ＥＣＵ８３が、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの切換要求であると判定されたら、ステップＳ１３にて、アクセルポジションセンサ８８が検出したアクセル開度に基づいてリーン要求過給圧を算出すると共に、このリーン要求過給圧から予め設定された所定値を減算することでリーン目標過給圧を算出する。そして、ステップＳ１４にて、ＥＣＵ８３は、点火時期遅角制御を実行する。
【００４８】
そして、ステップＳ１５にて、ＥＣＵ８３は、過給圧センサ８６が検出した過給圧（実過給圧）を取り込み、ステップＳ１６では、実過給圧が目標過給圧以上になったかどうかを判定する。無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの切換えるとき、この切換制御中は、ストイキ空燃比を維持するように吸入空気量及び燃料噴射量を増加するため、排気ガス量が増加して過給圧が上昇する一方、点火時期を遅角することでトルクの増大を抑制している。そのため、ステップＳ１６では、燃焼モードの切換制御中に、実過給圧が上昇して目標過給圧以上になったかどうかを判定することで、過給圧の必要以上の上昇を監視している。
【００４９】
従って、ステップＳ１６にて、燃焼モードの切換制御中に、実過給圧が目標過給圧以上になっていないと判定されたら、ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理を繰り返し実行する。そして、ステップＳ１６にて、実過給圧が目標過給圧以上になったと判定されたら、ステップＳ１７にて、点火時期の遅角を停止し、現在の遅角量を保持する。その後、ステップＳ１８にて、実過給圧に応じてスロットル開度を補正し、ステップＳ１９にて、点火時期遅角制御の終了判定として、実吸入空気量が目標吸入空気量以上になったかどうかを判定する。燃焼モードの切換制御中に、過給圧が上昇して実過給圧が目標過給圧以上になっても、実過給圧は要求過給圧に達していないため、実吸入空気量が目標吸入空気量となるようにアクセル開度を大きく補正する。
【００５０】
このステップＳ１９にて、実吸入空気量が目標吸入空気量以上になっていないと判定されたら、ステップＳ１７〜Ｓ１８の処理を繰り返し実行する。そして、ステップＳ１９にて、実吸入空気量が目標吸入空気量以上になったと判定されたら、ステップＳ２０にて、点火時期遅角制御を終了する。
【００５１】
また、ここで、本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、燃焼モード切換制御に伴うエンジン運転状態の変化ついて、図５のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。
【００５２】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、図５に示すように、時間ｔ１にて、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの切換要求があると、スロットル開度を増加して吸入空気量を増加すると共に燃料噴射量を増加することで、ストイキ空燃比を維持し、直ちに、点火時期を徐々に遅角していく。すると、排気ガス量が増加してターボ過給機６６，６７が必要以上に稼動することから、実過給圧が要求過給圧より大きく上昇し、トルクの必要以上の増加を抑制するために実点火時期が要求点火時期より大きく遅角してしまう。
【００５３】
そして、時間ｔ２にて、実過給圧が要求過給圧より低く設定された目標過給圧以上になると、これ以上の点火時期の遅角をやめて現在の遅角量を保持し、すると、過給圧の上昇が停止する。続いて、実過給圧に応じてスロットル開度により吸入空気量及び燃料噴射量を増加補正する。そして、実吸入空気量が目標吸入空気量以上になったら、点火時期遅角制御を終了し、点火時期を進角してエンジン運転状態に応じた点火時期に設定した後、燃料噴射量を減量することで、空燃比をリーン空燃比に変更することで、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの燃焼モード切換制御が完了する。
【００５４】
このように実施例１の内燃機関にあっては、Ｖ型６気筒エンジンにて、吸入空気を圧縮して燃焼室２２，２３に供給可能なターボ過給機６６，６７を設け、ＥＣＵ８３によりエンジン運転状態に応じて、燃焼モードを無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへ切換可能とし、ＥＣＵ８３は、この無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへ切換えるとき、点火時期を遅角し、上昇する実過給圧が予め設定された目標過給圧を以上となったときに点火時期の遅角量を一定値に保持するようにしている。
【００５５】
従って、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへ切換えるとき、点火時期を遅角することで、必要以上のトルクの増大を抑制することができ、点火時期の遅角により上昇する実過給圧が目標過給圧を以上となったときに、この点火時期の遅角をやめて現在の遅角量を保持することで、点火時期の遅角による必要以上の過給圧の増大、トルクの増大を抑制することができ、空燃比変更時におけるトルク段差の発生を抑制することで、ドライバビリティを向上することができる。
【００５６】
この場合、目標過給圧を、アクセル開度などの運転状態に基づいて設定される要求過給圧より所定量低く設定しており、点火時期の遅角による必要以上の過給圧の増大、トルクの増大を適正に抑制することができる。
【００５７】
また、実施例１の内燃機関では、ＥＣＵ８３は、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへ切換えるとき、点火時期を遅角し、上昇する実過給圧が予め設定された目標過給圧を以上となったときに点火時期の遅角量を一定値に保持し、実吸入空気量が運転状態に応じて予め設定されて目標空気量となるようにスロットル角度を調整するようにしている。従って、燃焼モードの切換後の空燃比を所望のリーン空燃比に適正に変更することができる。
【００５８】
なお、上述した実施例１では、点火時期遅角制御の終了判定として、実吸入空気量が目標吸入空気量以上になったかどうかを判定し、この実吸入空気量が目標吸入空気量となるようにアクセル開度を大きく補正するようにしたが、実過給圧が目標過給圧以上となることで、点火時期の遅角を停止して現在の遅角量を保持しても、実過給圧が要求過給圧を超えて上昇し、実吸入空気量が要求吸入空気量を超えてしまうおそれがあるため、実吸入空気量が目標吸入空気量に応じて設定された目標吸入空気量最適領域に入るように、アクセル開度を大きくまたは小さく補正するようにしてもよい。
【実施例２】
【００５９】
図６は、本発明の実施例２に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図、図７は、実施例２のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換制御を表すフローチャート、図８は、実施例２のＶ型６気筒エンジンにおけるウエストゲート弁の開度制御を表すフローチャート、図９は、実施例２のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換時のエンジン運転状態を表すタイムチャートである。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６０】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、図６に示すように、第１及び第２バンク１２，１３には、それぞれターボ過給機６６，６７が設けられている。各ターボ過給機６６，６７は、吸気分岐管５３，５４に設けられたコンプレッサ６８，６９と、各排気管６０，６１に設けられたタービン７０，７１と、コンプレッサ６８，６９とタービン７０，７１を一体に連結する連結軸７２，７３により構成されている。また、第１及び第２排気管６０，６１には、ターボ過給機６６，６７の各タービン７０，７１を迂回するバイパス管（バイパス通路）１０１，１０２が設けられ、各バイパス管１０１，１０２には、ウエストゲート弁１０３，１０４が装着されている。このウエストゲート弁１０３，１０４は、過給圧センサ８６が検出する過給圧に応じてＥＣＵ８３により開閉可能となっている。
【００６１】
従って、第１及び第２バンク１２，１３に設けられたターボ過給機６６，６７は、各燃焼室２２，２３から排気ポート２６，２７及び集合通路５８，５９を介して排気管６０，６１に排出された排気ガスによりタービン７０，７１を駆動し、連結軸７２，７３により連結されたコンプレッサ６８，６９が駆動することで吸気分岐管５３，５４を流れる空気を圧縮することができ、この圧縮空気をサージタンク５０から各バンク１２，１３の燃焼室２２，２３に導入することができる。このとき、ＥＣＵ８３は、過給圧センサ８６が検出した過給圧が予め設定された所定の過給圧に達すると、それ以上コンプレッサ６８，６９が空気を圧縮しないようにウエストゲート弁１０３，１０４を開放し、余分な排気ガスをバイパス管１０１，１０２から排出してタービン７０，７１の回転を抑えるようにしている。
【００６２】
実施例２のＶ型６気筒エンジンにて、ＥＣＵ８３は、リーン燃焼モードとストイキ燃焼モードとを切換可能となっており、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて設定された燃焼モードマップを用いて切換制御している。この場合、ＥＣＵ８３がリーン燃焼モードとストイキ燃焼モードとの間で切換制御するとき、この切換制御中はストイキ空燃比で制御し、切換制御後に空燃比を変更している。そして、実施例２では、ＥＣＵ８３は、過給リーン燃焼モード（リーン空燃比）から無過給ストイキ燃焼モード（ストイキ空燃比）に変更して点火時期を遅角したとき、この燃焼モード切換制御中（空燃比変更制御中）における排気エネルギの増加量に応じて排気逃がし弁としてのウエストゲート弁１０３，１０４の開度を増加するようにしている。これにより、燃焼モード切換時に、排気エネルギの上昇による過給圧の過上昇を抑制し、空燃比の切換制御の終了時におけるトルク段差の発生を抑制している。
【００６３】
この場合、ＥＣＵ８３は、燃焼モード切換制御中における排気ガス温度の上昇量に基づいて排気エネルギの増加量を算出し、この排気エネルギの増加量及び排気ガスの流量に基づいてウエストゲート弁１０３，１０４の開度を設定している。
【００６４】
ここで、上述した本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、燃焼モード切換制御について、図７のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
【００６５】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、図７に示すように、ステップＳ３１にて、ＥＣＵ８３は、エンジン運転状態に基づいて燃焼モードの切換要求の指令があったかどうかを判定し、燃焼モードの切換要求の指令がないと判定したら、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、ここで、ＥＣＵ８３が、燃焼モードの切換要求の指令があったと判定したら、ステップＳ３２にて、燃焼モードの切換要求が、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの切換要求であるかを判定し、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの切換要求でないと判定されたら、ステップＳ３６にて、ＥＣＵ８３は、通常の点火時期遅角制御を実行する。
【００６６】
一方、ステップＳ３２にて、ＥＣＵ８３が、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの切換要求であると判定されたら、ステップＳ３３にて、ＥＣＵ８３は、点火時期遅角制御を実行する。過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの切換えるとき、この切換制御中は、ストイキ空燃比となるように吸入空気量を減少するが、点火時期を遅角するために排気温度が上昇して過給圧が増大してしまう。そのため、ステップＳ３４にて、ＥＣＵ８３は、燃焼モードの切換制御中に、ウエストゲート弁１０３，１０４の開度を増加して過給圧の増大を抑制する。従って、ウエストゲート弁１０３，１０４を開放することで、余分な排気ガスをタービン７０，７１を迂回してバイパス管１０１，１０２から排出し、タービン７０，７１の回転上昇により過給圧の増加が抑制される。そして、燃焼モードの切換制御が終了すると、ステップＳ３５にて、点火時期遅角制御を終了する。
【００６７】
ここで、ステップＳ３４にて実行したウエストゲート弁１０３，１０４の開度制御について、図８のフローチャートを用いて説明する。
【００６８】
ウエストゲート弁１０３，１０４の開度制御において、図８に示すように、ステップＳ４１にて、燃焼モードの切換制御中であるかどうかを判定し、燃焼モードの切換制御中ではないと判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、ここで、燃焼モードの切換制御中であると判定されたら、ステップＳ４２に移行する。
【００６９】
まず、このステップＳ４２にて、点火時期の遅角による排気エネルギの増加量を計算する。即ち、ＥＣＵ８３は、点火時期の遅角に応じて排気ガス温度が上昇する温度マップを予め有している。排気エネルギは、一般的に、ガスの低圧比熱、ガス流量、ガス温度により表すことができ、点火時期の遅角による排気エネルギの増加分は、下記数式（１）で表すことができる。
【数１】
2008121511.tif 000003
【００７０】
次に、ステップＳ４３にて、必要な状態量を計測する。即ち、点火時期の遅角により増加した排気エネルギの増加分だけ、ウエストゲート弁１０３，１０４を開放してバイパス管１０１，１０２によりタービン７０，７１を迂回させる必要がある。ここで、ウエストゲート弁１０３，１０４を開放することでバイパス管１０１，１０２を流れる排気ガスの流量は、下記数式（２）で表すことができる。
【数２】
2008121511.tif 000004
【００７１】
また、ウエストゲート弁１０３，１０４の開放によりバイパス管１０１，１０２を流れる排気ガスのエネルギは、下記数式（３）により表すことができる。
【数３】
2008121511.tif 000005
【００７２】
そして、ステップＳ４４にて、ウエストゲート弁１０３，１０４の開度を計算する。即ち、数式（１）で求めた排気エネルギの増加分を、数式（３）で求めたウエストゲート弁１０３，１０４の開放によりバイパス管１０１，１０２を流れる排気ガスのエネルギとして排出する必要があることから、両者を同等としてウエストゲート弁１０３，１０４の開度を下記に表すように計算し、下記数式（４）として表すことができる。
【数４】
2008121511.tif 000006
【００７３】
従って、排気集合通路５８，５９での伝熱がないと仮定すると、遅角中の排気ガス温度と排気集合通路５８，５９の温度とが同じ温度となり、この排気ガス温度を上述した点火時期の遅角に応じて排気ガス温度マップから求め、排気ガスの流量をエアフローセンサ８４が検出した吸入空気量とし、これらをこの数式（４）に代入することでウエストゲート弁１０３，１０４の開度を求めることができる。
【００７４】
また、ここで、本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、燃焼モード切換制御に伴うエンジン運転状態の変化ついて、図９のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。
【００７５】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、図９に示すように、時間ｔ１にて、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの切換要求があると、スロットル開度を減少して吸入空気量を減少することでストイキ空燃比に変更し、直ちに、点火時期を遅角した後に徐々に進角していく。すると、図９にて一点鎖線で表すように、点火時期の遅角により排気ガス温度が上昇してターボ過給機６６，６７のタービン回転数が上昇することから、過給圧が上昇し、トルクの必要以上の増加を抑制することが困難となる。
【００７６】
そこで、本実施例では、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの切換制御時に、ウエストゲート弁１０３，１０４を開放することから、余分な排気ガスがタービン７０，７１を迂回してバイパス管１０１，１０２から排出されることとなる。そのため、排気ガス温度、タービン回転数、過給圧の上昇が抑制され、吸入空気量の増加も抑制される。そして、時間ｔ２にて燃焼モードの切換制御が終了すると、点火時期をエンジン運転状態に応じた点火時期に設定すると共に、ウエストゲート弁１０３，１０４を閉止することで、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの燃焼モード切換制御が完了する。
【００７７】
このように実施例２の内燃機関にあっては、Ｖ型６気筒エンジンにて、吸入空気を圧縮して燃焼室２２，２３に供給可能なターボ過給機６６，６７を設けると共に、タービン７０，７１を迂回するバイパス管１０１，１０２にウエストゲート弁１０３，１０４を装着し、ＥＣＵ８３によりエンジン運転状態に応じて、燃焼モードを過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへ切換可能とし、ＥＣＵ８３は、この過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへ切換えるとき、点火時期を遅角し、燃焼モード切換制御中における排気エネルギの増加量に応じてウエストゲート弁１０３，１０４の開度を増加するようにしている。
【００７８】
従って、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへ切換えるとき、点火時期を遅角することで、必要以上のトルクの増大を抑制することができ、ウエストゲート弁１０３，１０４を開放することで、余分な排気ガスをタービン７０，７１を通さずに排出して点火時期の遅角による必要以上の過給圧の増大、トルクの増大を抑制することができ、空燃比変更時におけるトルク段差の発生を抑制することで、ドライバビリティを向上することができる。
【００７９】
この場合、燃焼モード切換制御中における排気ガス温度の上昇量に基づいて排気エネルギの増加量を算出し、この排気エネルギの増加量及び排気ガスの流量に基づいてウエストゲート弁１０３，１０４の開度を設定しており、ウエストゲート弁１０３，１０４の開度をエンジン運転状態に応じて適正に設定することで、点火時期の遅角による必要以上の過給圧の増大を適正に抑制することができる。
【００８０】
なお、上述した実施例２では、ＥＣＵ８３は、過給リーン燃焼モード（リーン空燃比）から無過給ストイキ燃焼モード（ストイキ空燃比）に変更して点火時期を遅角したとき、この燃焼モード切換制御中における排気エネルギの増加量に応じてウエストゲート弁１０３，１０４の開度を増加するようにしたが、無過給ストイキ燃焼モード（ストイキ空燃比）から過給リーン燃焼モード（リーン空燃比）に変更して点火時期を遅角したときには、前述した実施例１のように、過給圧センサ８６が検出した過給圧が運転状態に応じて予め設定された目標過給圧以上になったかどうかを判定し、過給圧が目標過給圧以上になったと判定されたら、排気エネルギの増加量に応じてウエストゲート弁１０３，１０４の開度を増加するようにすればよい。
【実施例３】
【００８１】
図１０は、本発明の実施例３に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図、図１１は、実施例３のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換制御を表すフローチャート、図１２及び図１３は、実施例３のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換時のエンジン運転状態を表すタイムチャートである。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００８２】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、図１０に示すように、各シリンダヘッド２０，２１の吸気ポート２４，２５には吸気マニホールド４８，４９を介してサージタンク５０が連結されている。吸気管５１は２つに分岐した吸気分岐管５３，５４となり、各吸気分岐管５３，５４にターボ過給機６６，６７のコンプレッサ６８，６９がそれぞれ装着されている。そして、各吸気分岐管５３，５４は、下流端部が合流して吸気集合管５５を介してサージタンク５０に連結されている。そして、ターボ過給機６６，６７のコンプレッサ６８，６９で圧縮された空気を再びこのコンプレッサ６８，６９の上流側の吸気分岐管５３，５４に戻すリターン管（戻し通路）１１１，１１２が設けられている。このリターン管１１１，１１２は、吸気分岐管５３，５４におけるコンプレッサ６８，６９の上流側と下流側を連結するように設けられており、このリターン管１１１，１１２には、吸気逃がし弁としてのエアバイパス弁１１３，１１４が装着されている。このエアバイパス弁１１３，１１４は、過給圧センサ８６が検出する過給圧に応じてＥＣＵ８３により開閉可能となっている。
【００８３】
実施例３のＶ型６気筒エンジンにて、ＥＣＵ８３は、リーン燃焼モードとストイキ燃焼モードとを切換可能となっており、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて設定された燃焼モードマップを用いて切換制御している。この場合、ＥＣＵ８３がリーン燃焼モードとストイキ燃焼モードとの間で切換制御するとき、この切換制御中はストイキ空燃比で制御し、切換制御後に空燃比を変更している。そして、実施例３では、ＥＣＵ８３は、無過給ストイキ燃焼モード（ストイキ空燃比）から過給リーン燃焼モード（リーン空燃比）に変更して点火時期を遅角したとき、過給圧センサ８６が検出した過給圧がエンジン運転状態に応じて予め設定された目標過給圧以上となるときに、過給圧の増加量に応じてエアバイパス弁１１３，１１４の開度を増加するようにしている。これにより、燃焼モード切換時に、排気エネルギの上昇による過給圧の過上昇を抑制し、空燃比の切換制御の終了時におけるトルク段差の発生を抑制している。
【００８４】
ここで、上述した本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、燃焼モード切換制御について、図１１のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
【００８５】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、図１１に示すように、ステップＳ５１にて、ＥＣＵ８３は、エンジン運転状態に基づいて燃焼モードの切換要求の指令があったかどうかを判定し、燃焼モードの切換要求の指令がないと判定したら、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、ここで、ＥＣＵ８３が、燃焼モードの切換要求の指令があったと判定したら、ステップＳ５２にて、燃焼モードの切換要求が、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの切換要求であるかを判定し、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの切換要求でないと判定されたら、ステップＳ６１にて、ＥＣＵ８３は、通常の点火時期遅角制御を実行する。
【００８６】
一方、ステップＳ５２にて、ＥＣＵ８３が、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの切換要求であると判定されたら、ステップＳ５３にて、アクセルポジションセンサ８８が検出したアクセル開度に基づいてリーン要求過給圧を算出すると共に、このリーン要求過給圧から予め設定された所定値を減算することでリーン目標過給圧を算出する。そして、ステップＳ５４にて、ＥＣＵ８３は、点火時期遅角制御を実行する。
【００８７】
そして、ステップＳ５５にて、ＥＣＵ８３は、過給圧センサ８６が検出した過給圧（実過給圧）を取り込み、ステップＳ５６では、実過給圧が目標過給圧以上になったかどうかを判定する。ここで、燃焼モードの切換制御中に、実過給圧が目標過給圧以上になっていないと判定されたら、ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理を繰り返し実行する。一方、実過給圧が目標過給圧以上になったと判定されたら、ステップＳ５７にて、エアバイパス弁１１３，１１４の開度制御を実行する。従って、エアバイパス弁１１３，１１４を開放することで、余分な圧縮空気を燃焼室２２，２３に導入せずにリターン管１１１，１１２によりコンプレッサ６８，６９の上流側に戻し、過給圧の増加が抑制される。この場合、ＥＣＵ８３は、燃焼モード切換制御前に過給圧センサ８６が検出した過給圧と、燃焼モード切換制御中に過給圧センサ８６が検出した過給圧とに基づいて、その過給圧の増加量を算出し、この増加量に基づいてエアバイパス弁１１３，１１４の開度を設定するようにしている。なお、ＥＣＵ８３は、過給圧の増加量に対するエアバイパス弁１１３，１１４の開度マップを予め有しており、このマップに基づいてエアバイパス弁１１３，１１４の開度を求める。
【００８８】
その後、ステップＳ５８にて、実過給圧に応じてスロットル開度を補正し、ステップＳ５９にて、点火時期遅角制御の終了判定として、実吸入空気量が目標吸入空気量以上になったかどうかを判定する。燃焼モードの切換制御中に、過給圧が上昇して実過給圧が目標過給圧以上になっても、実過給圧は要求過給圧に達していないため、実吸入空気量が目標吸入空気量となるようにアクセル開度を大きく補正する。このステップＳ５９にて、実吸入空気量が目標吸入空気量以上になっていないと判定されたら、ステップＳ５７〜Ｓ５８の処理を繰り返し実行する。そして、ステップＳ５９にて、実吸入空気量が目標吸入空気量以上になったと判定されたら、ステップＳ６０にて、点火時期遅角制御を終了する。
【００８９】
また、ここで、本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、燃焼モード切換制御に伴うエンジン運転状態の変化ついて、図１２のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。
【００９０】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、図１２に示すように、時間ｔ１にて、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの切換要求があると、スロットル開度を増加して吸入空気量を増加すると共に燃料噴射量を増加することでストイキ空燃比を維持し、直ちに、点火時期を徐々に遅角していく。すると、図９にて一点鎖線で表すように、点火時期の遅角により排気ガス温度が上昇してターボ過給機６６，６７のタービン回転数が上昇することから、過給圧が上昇し、トルクの必要以上の増加を抑制することが困難となる。
【００９１】
そこで、本実施例では、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの切換制御時に、エアバイパス弁１１３，１１４を開放することから、余分な圧縮空気が燃焼室２２，２３に導入されずにリターン管１１１，１１２を通してコンプレッサ６８，６９の上流側に戻されることとなる。そのため、排気ガス温度やタービン回転数の上昇が抑制され、過給圧の上昇によりトルクの増大も抑制される。そして、時間ｔ２にて燃焼モードの切換制御が終了すると、点火時期を進角してエンジン運転状態に応じた点火時期に設定すると共に、エアバイパス弁１１３，１１４を閉止することで、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの燃焼モード切換制御が完了する。
【００９２】
なお、上述した実施例３の説明にて、ＥＣＵ８３は、無過給ストイキ燃焼モード（ストイキ空燃比）から過給リーン燃焼モード（リーン空燃比）に変更して点火時期を遅角したときに、過給圧センサ８６が検出した過給圧が運転状態に応じて予め設定された目標過給圧以上になったかどうかを判定し、過給圧が目標過給圧以上になったと判定されたら、過給圧の増加量に応じてエアバイパス弁１１３，１１４の開度を増加するように制御したが、過給リーン燃焼モード（リーン空燃比）から無過給ストイキ燃焼モード（ストイキ空燃比）に変更して点火時期を遅角したときには、この燃焼モード切換制御中における過給圧の増加量に応じてエアバイパス弁１１３，１１４の開度を増加するように制御すればよい。
【００９３】
この場合、図１３に示すように、時間ｔ１にて、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの切換要求があると、スロットル開度を減少して吸入空気量を減少することでストイキ空燃比に変更し、直ちに、点火時期を遅角した後に徐々に進角していく。すると、図９にて一点鎖線で表すように、点火時期の遅角により排気ガス温度が上昇してターボ過給機６６，６７のタービン回転数が上昇することから、過給圧が上昇し、トルクの必要以上の増加を抑制することが困難となる。
【００９４】
そこで、本実施例では、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの切換制御時に、エアバイパス弁１１３，１１４を開放することから、余分な圧縮空気が燃焼室２２，２３に導入されずにリターン管１１１，１１２を通してコンプレッサ６８，６９の上流側に戻されることとなる。そのため、排気ガス温度やタービン回転数の上昇が抑制され、過給圧の上昇によりトルクの増大も抑制される。そして、時間ｔ２にて燃焼モードの切換制御が終了すると、点火時期をエンジン運転状態に応じた点火時期に設定すると共に、エアバイパス弁１１３，１１４を閉止することで、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの燃焼モード切換制御が完了する。
【００９５】
このように実施例３の内燃機関にあっては、Ｖ型６気筒エンジンにて、吸入空気を圧縮して燃焼室２２，２３に供給可能なターボ過給機６６，６７を設けると共に、圧縮空気をコンプレッサ６８，６９の上流側に戻すリターン管１１１，１１２にエアバイパス弁１１３，１１４を装着し、ＥＣＵ８３によりエンジン運転状態に応じて、燃焼モードを無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへ切換可能とし、ＥＣＵ８３は、この無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへ切換えるとき、点火時期を遅角し、上昇する実過給圧が予め設定された目標過給圧を以上となったときに、過給圧の増加量に応じてエアバイパス弁１１３，１１４の開度を増加するようにしている。
【００９６】
また、ＥＣＵ８３によりエンジン運転状態に応じて、燃焼モードを過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへ切換可能とし、ＥＣＵ８３は、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへ切換えるとき、点火時期を遅角し、この燃焼モード切換制御中における過給圧の増加量に応じてエアバイパス弁１１３，１１４の開度を増加するようにしている。
【００９７】
従って、無過給ストイキ燃焼モードと過給リーン燃焼モードとの間の切換時に、点火時期を遅角することで、必要以上のトルクの増大を抑制することができ、エアバイパス弁１１３，１１４を開放することで、余分な圧縮空気が燃焼室２２，２３に導入されずにリターン管１１１，１１２を通してコンプレッサ６８，６９の上流側に戻されるため、点火時期の遅角による必要以上の過給圧の増大、トルクの増大を抑制することができ、空燃比変更時におけるトルク段差の発生を抑制することで、ドライバビリティを向上することができる。
【実施例４】
【００９８】
図１４は、本発明の実施例４に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図、図１５は、実施例４のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換制御を表すフローチャート、図１６は、実施例４のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換時のエンジン運転状態を表すタイムチャートである。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００９９】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、図１４に示すように、上部に所定角度で傾斜した左右のバンク１２，１３を有しており、各バンク１２，１３に複数の気筒が設けられて２つの気筒群が構成されている。この第１及び第２バンク１２，１３の各燃焼室２２，２３に吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７が対向して形成され、各吸気ポート２４，２５には吸気マニホールド４８，４９を介してサージタンク５０が連結されている。一方、吸気管（吸気通路）５１の空気取入口にはエアクリーナ５２が取付けられており、この吸気管５１には、エアクリーナ５２の下流側に位置してスロットル弁５６を有する電子スロットル装置５７が設けられている。そして、この吸気管５１の下流端部がサージタンク５０に連結されている。
【０１００】
排気ポート２６，２７は、各燃焼室２２，２３から排出される排気ガスが集合する集合通路５８，５９に連通しており、各集合通路５８，５９には、排気管接続部５８ａ，５９ａを介して第１、第２排気管６０，６１が連結されている。そして、第１排気管６０に第１前段三元触媒６２が装着される一方、第２排気管５８に第２前段三元触媒６３が装着され、第１、第２排気管６０，６１が合流する排気集合管６４にＮＯｘ吸蔵還元型触媒６５が装着されている。
【０１０１】
また、第１排気管６０と第２排気管６１の上流側は、各前段三元触媒６２，６３が装着された位置よりも排気ガスの流動方向の上流側で連通管１２１により連通されている。そして、第１排気管６０及び第２排気管６１には、前段三元触媒６２，６３よりも排気ガスの流動方向の下流側に、第１制御弁１２２及び第２制御弁１２３が装着されている。この第１、第２制御弁１２２，１２３は流量制御弁であって、その開度を調整することで各排気管６０，６１を流れる排気ガスの流量を調整することができる。
【０１０２】
そして、第１バンク１２側には、ターボ過給機６６が設けられている。このターボ過給機６６は、吸気管５１側に設けられたコンプレッサ６８と第１排気管６０側に設けられたタービン７０とが連結軸７２により一体に連結されて構成されている。この場合、ターボ過給機６６は、第１バンク１２側の第１排気管６０からの排気ガスによりタービン７０が駆動可能であり、連通管１２１の端部が第１排気管６０におけるタービン７０の装着部分よりも上流側に連結されている。そして、このターボ過給機６６におけるコンプレッサ６８の下流側であって、電子スロットル装置５７（スロットル弁５６）の上流側の吸気管５１には、インタークーラ７４が設けられている。
【０１０３】
従って、第１バンク１２に設けられたターボ過給機６６は、この第１バンク１２の燃焼室２２から排気ポート２６及び集合通路５８を介して第１排気管６０に排出された排気ガスによりタービン７０を駆動し、連結軸７２により連結されたコンプレッサ６８が駆動することで吸気管５１を流れる空気を圧縮することができる。そのため、エアクリーナ５２から吸気管５１に導入された空気は、圧縮吸気となってインタークーラ７４で冷却された後にサージタンク５０に導入され、各バンク１２，１３の各吸気マニホールド４８，４９及び吸気ポート２４，２５を介して燃焼室２２，２３に吸入されることとなる。
【０１０４】
ところで、実施例４のＶ型６気筒エンジンでは、上述したように、第１排気管６０及び第２排気管６１には、第１、第２前段三元触媒６２，６３及び第１、第２制御弁１２２，１２３が装着されており、第１、第２排気管６０，６１は、各前段三元触媒６２，６３よりも上流側で連通管１２１により連通されている。そのため、ＥＣＵ８３は、各バンク１２，１３の燃焼状態や排気ガスの排出経路を変更することで各種のバンク制御が可能となっている。
【０１０５】
例えば、エンジンの低温始動時に、第１制御弁１２２を閉止状態とする一方、第２制御弁１２３を開放状態とし、第１バンク１２の気筒群から第１排気管６０に排出された排気ガスを連通管１２１を通して第２排気管６１にバイパスさせることで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第２排気管６１で合流させた後、大量の排気ガスを第２前段三元触媒６３に流入させることで、この第２前段三元触媒６３を暖機するようにしている。その後、第２前段三元触媒６３の暖機が完了して活性化されると、第１制御弁１２２を開放状態とする一方、第２制御弁１２３を閉止状態とし、第２バンク１３の気筒群から第２排気管６１に排出された排気ガスを連通管１２１を通して第１排気管６０にバイパスさせることで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第１排気管６０で合流させた後、大量の排気ガスを第１前段三元触媒６２に流入させることで、この第１前段三元触媒６２を暖機するようにしている。
【０１０６】
また、エンジンの高負荷運転状態に、第１制御弁１２２を開放状態とする一方、第２制御弁１２３を閉止状態とし、第２バンク１３の気筒群から第２排気管６１に排出された排気ガスを連通管１２１を通して第１排気管６０にバイパスさせることで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第１排気管６０で合流させた後、大量の排気ガスをターボ過給機６６に流入させることで、このターボ過給機６６を高効率で稼動して高過給を可能としている。
【０１０７】
更に、第１バンク１２の気筒群からの排気ガスをリーン雰囲気とし、第２バンク１３の気筒群からの排気ガスをリッチ雰囲気とすると共に、第１制御弁１２２及び第２制御弁１２３を開放状態とし、第１バンク１２の気筒群から排出されたリーン雰囲気の排気ガスを第１排気管６０に流し、第２バンク１３の気筒群から排出されたリッチ雰囲気の排気ガスを第２排気管６１に流し、排気集合管６４で合流させ、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６５における酸化発熱反応を利用してこのＮＯｘ吸蔵還元型触媒６５を暖機したり、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６５に蓄積された硫黄成分を放出して再生している。
【０１０８】
また、実施例４のＶ型６気筒エンジンにて、ＥＣＵ８３は、リーン燃焼モードとストイキ燃焼モードとを切換可能となっており、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて設定された燃焼モードマップを用いて切換制御している。この場合、ＥＣＵ８３がリーン燃焼モードとストイキ燃焼モードとの間で切換制御するとき、この切換制御中はストイキ空燃比で制御し、切換制御後に空燃比を変更している。そして、実施例４では、ＥＣＵ８３は、過給リーン燃焼モード（リーン空燃比）から無過給ストイキ燃焼モード（ストイキ空燃比）に変更して点火時期を遅角したとき、この燃焼モード切換制御中（空燃比変更制御中）には、第１制御弁１２２を閉止する一方、第２制御弁１２３を開放するようにしている。これにより、燃焼モード切換時に、排気エネルギの上昇による過給圧の過上昇を抑制し、空燃比の切換制御の終了時におけるトルク段差の発生を抑制している。
【０１０９】
ここで、上述した本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、燃焼モード切換制御について、図１５のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
【０１１０】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、図１５に示すように、ステップＳ７１にて、ＥＣＵ８３は、エンジン始動状態であるかどうかを判定し、エンジン始動状態であると判定されたら、ステップＳ７８にて、ＥＣＵ８３は、第１制御弁１２２を閉止する一方、第２制御弁１２３を開放し、上述したエンジンの低温始動時における第２前段三元触媒６３の暖機制御を実行する。
【０１１１】
一方、ステップＳ７１にて、エンジン始動状態でないと判定されたら、ステップＳ７２にて、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの切換要求があったどうかを判定し、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードからへの切換要求があると判定されたら、ステップＳ７３にて、ＥＣＵ８３は、第１制御弁１２２を開放する一方、第２制御弁１２３を閉止し、ステップＳ７４にて、点火時期遅角制御を実行する。
【０１１２】
また、ステップＳ７２にて、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの切換要求がないと判定されたら、ステップＳ７５にて、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの切換要求があるかを判定する。ここで、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの切換要求があると判定されたら、ステップＳ７６にて、ＥＣＵ８３は、第１制御弁１２２を閉止する一方、第２制御弁１２３を開放し、ステップＳ７７にて、点火時期遅角制御を実行する。
【０１１３】
この場合、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの切換えるため、この切換制御中は、ストイキ空燃比となるように吸入空気量を減少するが、点火時期を遅角するために排気温度が上昇して過給圧が増大してしまう。そのため、ステップＳ７６にて、ＥＣＵ８３は、燃焼モードの切換制御中に、第１制御弁１２２を閉止する一方、第２制御弁１２３を開放する。従って、第１バンク１２の気筒群から第１排気管６０に排出された排気ガスが連通管１２１を通して第２排気管６１に移動し、全ての排気ガスがターボ過給機６６のタービン７０を通らずに第２排気管６１から排出されることとなり、タービン７０の回転上昇により過給圧の増加が抑制される。
【０１１４】
更に、ステップＳ７５にて、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの切換要求がないと判定されたら、ステップＳ７８にて、ＥＣＵ８３は、第１及び第２制御弁１２２，１２３をエンジン運転状態に応じて開閉制御することで、バンク制御を実行する。
【０１１５】
ここで、本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、燃焼モード切換制御に伴うエンジン運転状態の変化ついて、図１６のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。
【０１１６】
本実施例のＶ型６気筒エンジンにおいて、図１６に示すように、時間ｔ１にて、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの切換要求があると、第１制御弁１２２を閉止する一方、第２制御弁１２３を開放する。そして、所定時間ｔｗの経過後に、スロットル開度を減少して吸入空気量を減少することでストイキ空燃比に変更し、直ちに、点火時期を遅角した後に徐々に進角していく。即ち、第１制御弁１２２及び第２制御弁１２３の応答遅れを考慮し、各制御弁１２２，１２３の開閉動作が完了してから燃焼モード切換制御を実行するようにしている。
【０１１７】
すると、第１バンク１２の気筒群から第１排気管６０に排出された排気ガスが連通管１２１を通して第２排気管６１に移動し、排気ガスがターボ過給機６６のタービン７０を通らずに第２排気管６１から排出されることとなる。そのため、排気ガス温度、タービン回転数、過給圧の上昇が抑制され、吸入空気量の増加も抑制される。そして、時間ｔ２にて燃焼モードの切換制御が終了すると、点火時期をエンジン運転状態に応じた点火時期に設定すると共に、第１制御弁１２２を開放する一方、第２制御弁１２３を閉止することで、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへの燃焼モード切換制御が完了する。
【０１１８】
なお、図１５を用いた燃焼モード切換制御の説明では、ステップＳ７１にて、エンジン始動状態であると判定されたら、ステップＳ７８にて、第１制御弁１２２を閉止する一方、第２制御弁１２３を開放し、第２前段三元触媒６３の暖機制御を実行するものとして説明したが、すでにこの第２前段三元触媒６３の暖機が完了して活性化しているとき、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへの切換要求があったときには、第１制御弁１２２を開放する一方、第２制御弁１２３を閉止し、ターボ過給機６６により過給圧を上昇して燃焼モード切換制御時間を短縮させるようにしてもよい。
【０１１９】
このように実施例４の内燃機関にあっては、複数の気筒が左右の第１バンク１２及び第２バンク１３に分けて配列された気筒群を設け、各バンク１２，１３の気筒群に対して第１排気管６０及び第２排気管６１を連結し、各排気管６０，６１に第１制御弁１２２及び第２制御弁１２３を設け、各排気管６０，６１における制御弁１２２，１２３より上流側を連通管１２１により連通し、第１バンク１２側にのみターボ過給機６６を設け、ＥＣＵ８３によりエンジン運転状態に応じて、燃焼モードを過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへ切換可能とし、ＥＣＵ８３は、この燃焼モードの切換制御時に、点火時期を遅角し、第１制御弁１２２を閉止する一方、第２制御弁１２３を開放するようにしている。
【０１２０】
従って、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへ切換えるとき、点火時期を遅角することで、必要以上のトルクの増大を抑制することができ、第１制御弁１２２を閉止して第２制御弁１２３を開放することで、排気ガスをタービン７０を通さずに排出して点火時期の遅角による必要以上の過給圧の増大、トルクの増大を抑制することができ、空燃比変更時におけるトルク段差の発生を抑制することで、ドライバビリティを向上することができる。
【０１２１】
また、ＥＣＵ８３は、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードへ切換えるとき、第１制御弁１２２及び第２制御弁１２３を開閉作動して所定時間ｔｗの経過後に、空燃比を変更するようにしている。即ち、第１制御弁１２２及び第２制御弁１２３の応答遅れを考慮し、各制御弁１２２，１２３の開閉動作が完了してから燃焼モード切換制御を実行することで、過給圧の過上昇を適正に抑制することができる。
【０１２２】
また、本実施例では、ＥＣＵ８３は、エンジン始動暖機時に、無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードに変更して点火時期が遅角するとき、燃焼モード切換制御中には、第１制御弁１２２を開放する一方、第２制御弁１２３を閉止しており、ターボ過給機６６により過給圧の上昇を短時間で行うことで、燃焼モード切換制御時間を短縮することができる。
【０１２３】
また、上述した各実施例では、内燃機関としてＶ型６気筒エンジンを適用したが、エンジン形式や気筒数などは実施例に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
以上のように、本発明に係る内燃機関は、空燃比変更時におけるトルク段差の発生を抑制可能としてドライバビリティの向上を図ったものであり、いずれの内燃機関にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。
【図２】実施例１のＶ型６気筒エンジンの概略断面図である。
【図３】実施例１のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モードを表すモードマップである。
【図４】実施例１のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換制御を表すフローチャートである。
【図５】実施例１のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換時のエンジン運転状態を表すタイムチャートである。
【図６】本発明の実施例２に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。
【図７】実施例２のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換制御を表すフローチャートである。
【図８】実施例２のＶ型６気筒エンジンにおけるウエストゲート弁の開度制御を表すフローチャートである。
【図９】実施例２のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換時のエンジン運転状態を表すタイムチャートである。
【図１０】本発明の実施例３に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。
【図１１】実施例３のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換制御を表すフローチャートである。
【図１２】実施例３のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換時のエンジン運転状態を表すタイムチャートである。
【図１３】実施例３のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換時のエンジン運転状態を表すタイムチャートである。
【図１４】本発明の実施例４に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。
【図１５】実施例４のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換制御を表すフローチャートである。
【図１６】実施例４のＶ型６気筒エンジンにおける燃焼モード切換時のエンジン運転状態を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１２６】
１２  第１バンク
１３  第２バンク
２２，２３  燃焼室
２４，２５  吸気ポート
２６，２７  排気ポート
２８，２９  吸気弁
３０，３１  排気弁
５１  吸気管（吸気通路）
５３，５４  吸気分岐管（吸気通路）
５７  電子スロットル装置
６０  第１排気管
６１  第２排気管
６２  第１前段三元触媒（浄化触媒）
６３  第２前段三元触媒（浄化触媒）
６４  排気集合管
６５  ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
６６，６７  ターボ過給機
７６，７７  インジェクタ
８１，８２  点火プラグ
８３  電子制御ユニット、ＥＣＵ（制御手段、空燃比変更手段、点火時期変更手段）
８４  エアフローセンサ（空気量検出手段）
８６  過給圧センサ（過給圧検出手段）
８７  スロットルポジションセンサ
８８  アクセルポジションセンサ
８９  クランク角センサ
１０１，１０２  バイパス管（バイパス通路）
１０３，１０４  ウエストゲート弁（排気逃がし弁）
１１１，１１２  リターン管（戻し通路）
１１３，１１４  エアバイパス弁（吸気逃がし弁）
１２１  連通管（連通通路）
１２２  第１制御弁
１２３  第２制御弁
【図１】
2008121511.tif 000007
【図２】
2008121511.tif 000008
【図３】
2008121511.tif 000009
【図４】
2008121511.tif 000010
【図５】
2008121511.tif 000011
【図６】
2008121511.tif 000012
【図７】
2008121511.tif 000013
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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