(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やノッキング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、モード切換制御中はストイキ空燃比を維持したまま点火時期を遅角し、モード切換制御後にリーン空燃比に変更すると共に点火時期を進角し、この進角量が予め設定された所定値より大きいときには、中央点火プラグ８１ａ，８２ａにおける点火時期の進角量を減少させる。【選択図】        図１
2008121539.tif 000002
【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、燃焼室の中央部に設けられた中央点火手段と、燃焼室の周辺部に設けられたサイド点火手段と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、前記中央点火手段及び前記サイド点火手段による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するときに前記点火時期変更手段により前記中央点火手段及び前記サイド点火手段の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するとき、空燃比変更制御中はストイキ空燃比を維持したまま点火時期を遅角し、空燃比変更制御後にリーン空燃比に変更すると共に点火時期を進角し、この進角量が予め設定された所定値より大きいときには、前記中央点火手段における点火時期の進角量を減少させ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、前記制御手段は、ストイキ空燃比からリーン空燃比に変更するとき、空燃比変更制御中はストイキ空燃比を維持したまま点火時期を遅角し、空燃比変更制御後にリーン空燃比に変更すると共に点火時期を進角し、前記サイド点火手段の点火時期をＭＢＴに設定す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、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するとき、空燃比変更制御中における前記中央点火手段の点火時期の遅角量に対して、前記サイド点火手段の点火時期の遅角量を小さく設定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、燃焼室の中央部に設けられた中央点火手段と、燃焼室の周辺部に設けられたサイド点火手段と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、前記中央点火手段及び前記サイド点火手段による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するときに前記点火時期変更手段により前記中央点火手段及び前記サイド点火手段の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するとき、空燃比変更制御時にストイキ空燃比に変更して点火時期を遅角し、空燃比変更制御中に点火時期を進角し、この遅角量が予め設定された所定値より大きいときには、前記サイド点火手段の点火時期をＭＢＴに設定することを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関において、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するとき、空燃比変更制御中における前記中央点火手段の点火時期の遅角量に対して、前記サイド点火手段の点火時期の遅角量を小さく設定することを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載の内燃機関において、前記中央点火手段は、前記燃焼室の中央上方のシリンダヘッド下面に設けられ、前記サイド点火手段は、前記燃焼室の外周上方であって吸気ポートと排気ポートの間のシリンダヘッド下面に設けられ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】
また、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、空燃比変更制御中はストイキ空燃比を維持したままで点火時期を遅角し、空燃比変更制御後にリーン空燃比に変更して点火時期を進角している。そのため、この空燃比変更制御後における空燃比制御と点火時期制御のタイミングがずれるとノッキングが発生してしまい、失火に至る可能性もある。これは、過給リーン燃焼モードから無過給ストイキ燃焼モードに切換わるときも同様であり、空燃比変更制御時にストイキ空燃比に変更して点火時期を遅角するため、ノッキングが発生して失火に至る可能性がある。
【０００９】
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やノッキング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】
【００１０】
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、燃焼室の中央部に設けられた中央点火手段と、燃焼室の周辺部に設けられたサイド点火手段と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、前記中央点火手段及び前記サイド点火手段による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するときに前記点火時期変更手段により前記中央点火手段及び前記サイド点火手段の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するとき、空燃比変更制御中はストイキ空燃比を維持したまま点火時期を遅角し、空燃比変更制御後にリーン空燃比に変更すると共に点火時期を進角し、この進角量が予め設定された所定値より大きいときには、前記中央点火手段における点火時期の進角量を減少させることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の内燃機関では、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するとき、空燃比変更制御中はストイキ空燃比を維持したまま点火時期を遅角し、空燃比変更制御後にリーン空燃比に変更すると共に点火時期を進角し、前記サイド点火手段の点火時期をＭＢＴに設定することを特徴としている。
【００１２】
本発明の内燃機関では、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するとき、空燃比変更制御中における前記中央点火手段の点火時期の遅角量に対して、前記サイド点火手段の点火時期の遅角量を小さく設定することを特徴としている。
【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、燃焼室の中央部に設けられた中央点火手段と、燃焼室の周辺部に設けられたサイド点火手段と、空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、前記中央点火手段及び前記サイド点火手段による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するときに前記点火時期変更手段により前記中央点火手段及び前記サイド点火手段の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するとき、空燃比変更制御時にストイキ空燃比に変更して点火時期を遅角し、空燃比変更制御中に点火時期を進角し、この遅角量が予め設定された所定値より大きいときには、前記サイド点火手段の点火時期をＭＢＴに設定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、リーン空燃比からストイキ空燃比に変更するとき、空燃比変更制御中における前記中央点火手段の点火時期の遅角量に対して、前記サイド点火手段の点火時期の遅角量を小さく設定することを特徴としている。
【００１５】
本発明の内燃機関では、前記中央点火手段は、前記燃焼室の中央上方のシリンダヘッド下面に設けられ、前記サイド点火手段は、前記燃焼室の外周上方であって吸気ポートと排気ポートの間のシリンダヘッド下面に設けられることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
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するとき、空燃比変更制御中はストイキ空燃比を維持したまま点火時期を遅角し、空燃比変更制御後にリーン空燃比に変更すると共に点火時期を進角し、この進角量が予め設定された所定値より大きいときには、中央点火手段における点火時期の進角量を減少させるので、空燃比変更制御後の燃焼悪化を防止してトルク段差の発生を抑制すると共にノッキングの発生を抑制し、ドライバビリティを向上することができる。
【００１７】
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するとき、空燃比変更制御時にストイキ空燃比に変更して点火時期を遅角し、空燃比変更制御中に点火時期を進角し、この遅角量が予め設定された所定値より大きいときには、サイド点火手段の点火時期をＭＢＴに設定するので、空燃比変更制御中の燃焼悪化を防止してトルク段差の発生を抑制すると共にノッキングの発生を抑制し、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】
【００１８】
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】
【００１９】
図１は、本発明の一実施例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、本実施例のＶ型６気筒エンジンの概略断面図、図３は、本実施例のＶ型６気筒エンジンにおける第１バンクの燃焼室の水平断面図、図４は、本実施例の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５は、本実施例の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６は、本実施例のＶ型６気筒エンジンにおけ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時のエンジン運転状態を表すタイムチャート、図７は、本実施例のＶ型６気筒エンジンにおけ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時のエンジン運転状態を表すタイムチャートである。
【００２０】
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乃至及び図３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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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２種類の点火プラグ８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂが装着されている。中央点火手段としての中央点火プラグ８１ａ，８２ａは、燃焼室２２，２３の中央部に設けられる一方、サイド点火手段としてのサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂは、燃焼室２２．２３の周辺部に設けられている。
【００３０】
具体的に説明すると、第１バンク１２にて、図２及び図３に詳細に示すように、中央点火プラグ８１ａは、燃焼室２２の天井部を構成するシリンダヘッド２０の下面における２つの吸気ポート２４及び２つの排気ポート２６の中央部に位置して装着されている。サイド点火プラグ８１ｂは、燃焼室２２の天井部を構成するシリンダヘッド２０の下面における２つの吸気ポート２４及び２つの排気ポート２６の周辺部であって、一方の吸気ポート２４と一方の排気ポート２６の間に位置して装着されている。なお、第２バンク１３でも、この第１バンク１２と同様に、中央点火プラグ８２ａとサイド点火プラグ８２ｂが、シリンダヘッド２１における中央部と周辺部に装着されている。
【００３１】
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８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂ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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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４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。
【００３５】
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。
【００３６】
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ノッキングや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。
【００３７】
そこで、本実施例の内燃機関にて、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するとき、モード切換制御中（空燃比変更制御中）はストイキ空燃比を維持したまま点火時期を遅角し、モード切換制御後にリーン空燃比に変更すると共に点火時期を進角し、この進角量が予め設定された所定値より大きいときには、中央点火プラグ８１ａ，８２ａにおける点火時期の進角量を減少させるようにしている。
【００３８】
なお、本実施例では、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するときに点火時期変更手段により各点火プラグ８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂの点火時期を遅角する制御手段として、ＥＣＵ８３を適用している。
【００３９】
この場合、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に変更するとき、モード切換制御中はストイキ空燃比を維持したまま点火時期を遅角し、モード切換制御後にリーン空燃比に変更すると共に点火時期を進角し、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期をＭＢＴに設定するようにしている。なお、ＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque）は、エンジン出力や燃料消費率が最良となる点火基準時期である。
【００４０】
そして、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に変更するとき、モード切換制御中における中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の遅角量に対して、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量を小さく設定している。
【００４１】
また、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）に変更するとき、モード切換制御時にストイキ空燃比に変更して点火時期を遅角し、モード切換制御中に点火時期を進角し、この遅角量が予め設定された所定値より大きいときには、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期をＭＢＴに設定している。
【００４２】
この場合、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に変更するとき、モード切換制御中における中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の遅角量に対して、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量を小さく設定している。
【００４３】
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５のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
【００４４】
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、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する。
【００４５】
このステップＳ１２にて、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の切換要求であると判定したら、ステップＳ１３にて、エンジン運転状態に基づいて中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量を算出する。そして、ステップＳ１４にて、ＥＣＵ８３は、ストイキ空燃比を維持したままで、算出した中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量に基づいて点火時期遅角制御を実行する。
【００４６】
この場合、ＥＣＵ８３は、モード切換制御中における中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の遅角量に対して、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量を小さく設定している。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の切換制御中は、各燃焼室２２，２３内の混合気に対して、まず、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂがスパークし、続いて中央点火プラグ８１ａ，８２ａがスパークすることとなり、燃焼悪化が抑制されることでトルク段差の発生が抑制される。
【００４７】
ステップＳ１５にて、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の切換制御が終了したかどうかを判定し、例えば、吸入空気量が所定量まで増加したかどうかを判定する。ここで、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切換制御が終了していないと判定されたら、ステップＳ１４に戻って処理を繰り返す。一方、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が終了したと判定されたら。ステップＳ１６にて、エンジン運転状態に基づいて中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の進角量を算出する。
【００４８】
ステップＳ１７では、算出した中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の進角量が予め設定された所定値より大きいかどうかを判定する。ここで、中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の進角量が所定値より大きいと判定されたら、ステップＳ１８にて、中央点火プラグ８１ａ，８２ａにおける点火時期の進角量が減少するように補正する。そして、ステップＳ１９にて、ＥＣＵ８３は、算出または補正した中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の進角量に基づいて点火時期進角制御を実行する。この場合、ＥＣＵ８３は、モード切換制御後に、リーン空燃比に変更すると共に中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の点火時期を進角するが、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期をリーンＭＢＴに設定する一方、中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期をリーンＭＢＴより遅角側に設定し、徐々に進角量を増加してリーンＭＢＴになるように制御する。
【００４９】
ステップＳ１７で、中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の進角量が所定値より大きくないと判定されたら、ステップＳ１９にて、ＥＣＵ８３は、中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の進角量を補正せずに、この算出した中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の進角量に基づいて点火時期進角制御を実行する。この場合、中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期をリーンＭＢＴに設定する。
【００５０】
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の切換制御が終了した後、中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期を進角するとき、中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の進角量が所定値より大きいときには、中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の進角量を減少させることで、各燃焼室２２，２３内の混合気に対して、まず、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂがスパークし、続いて中央点火プラグ８１ａ，８２ａがスパークすることとなり、燃焼悪化が抑制されてノッキングの発生が抑制される。また、モード切換制御後に、リーン空燃比に変更すると共にサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期をリーンＭＢＴに設定することで、燃焼悪化が抑制されてノッキングや失火の発生が抑制される。
【００５１】
一方、ステップＳ１２にて、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の切換要求でないと判定したら、ステップＳ２０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であるかどうかを判定する。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であると判定されたら、ステップＳ２１にて、エンジン運転状態に基づいて中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量を算出する。そして、ステップＳ２２にて、ＥＣＵ８３は、算出した中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の遅角量が予め設定された所定値より大きいかどうかを判定する。
【００５２】
このステップＳ２２にて、中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の遅角量が所定値より大きいと判定されたら、ステップＳ２３にて、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂにおける点火時期の遅角量が減少するように補正する。そして、ステップＳ２４にて、ＥＣＵ８３は、算出または補正した中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量に基づいて点火時期遅角制御を実行する。この場合、ＥＣＵ８３は、モード切換制御時に、ストイキ空燃比に変更すると共に中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の点火時期を遅角するが、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期をストイキＭＢＴに設定する一方、中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期をストイキＭＢＴより遅角側に設定し、徐々に遅角量を減少してストイキＭＢＴになるように制御する。
【００５３】
ステップＳ２２で、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量が所定値より大きくないと判定されたら、ステップＳ２４にて、ＥＣＵ８３は、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量を補正せずに、この算出した中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量に基づいて点火時期遅角制御を実行する。この場合、中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期をストイキＭＢＴに設定する。
【００５４】
一方、テップＳ２０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でないと判定されたら、ステップＳ２５にて、エンジン運転状態に応じた点火時期遅角制御を実行する。
【００５５】
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の切換制御が開始し、中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期を遅角するとき、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量が所定値より大きいときには、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量を減少させることで、各燃焼室２２，２３内の混合気に対して、まず、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂがスパークし、続いて中央点火プラグ８１ａ，８２ａがスパークすることとなり、燃焼悪化が抑制されてノッキングの発生が抑制される。また、モード切換制御時に、ストイキ空燃比に変更すると共にサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期をストイキＭＢＴに設定することで、燃焼悪化が抑制されてノッキングや失火の発生が抑制される。
【００５６】
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６及び図７のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。
【００５７】
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、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、中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期を徐々に遅角していく。このとき、モード切換制御中における中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の遅角量に対して、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量を小さく設定することで、筒内温度の異常上昇が抑制されて燃焼悪化が抑制される。
【００５８】
そして、時間ｔ２にて、中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角を停止し、この点火時期を進角すると共に、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燃焼モード切換制御が完了する。このとき、中央点火プラグ８１ａ，８２ａにおける点火時期の進角量を減少させると共に、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期をＭＢＴに設定することで、燃焼悪化及びノッキングの発生が抑制される。
【００５９】
一方、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、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と共に燃料噴射量を増加することで、ストイキ空燃比に変更し、直ちに、中央点火プラグ８１ａ，８２ａ及びサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期を遅角した後、徐々に進角していく。このとき、モード切換制御中における中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の遅角量に対して、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量を小さく設定すると共に、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期をストイキＭＢＴに設定することで、筒内温度の異常上昇が抑制されて燃焼悪化が抑制される。そして、時間ｔ２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燃焼モード切換制御が完了する。
【００６０】
このように本実施例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、モード切換制御中はストイキ空燃比を維持したまま点火時期を遅角し、モード切換制御後にリーン空燃比に変更すると共に点火時期を進角し、この進角量が予め設定された所定値より大きいときには、中央点火プラグ８１ａ，８２ａにおける点火時期の進角量を減少させるようにしている。
【００６１】
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の切換時に、中央点火プラグ８１ａ，８２ａの進角量が所定値より大きいときには、この進角量を減少させることで、各燃焼室２２，２３内の混合気に対して、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂがスパークしてから中央点火プラグ８１ａ，８２ａがスパークすることとなり、モード切換制御後の燃焼悪化を防止してトルク段差の発生を抑制することができると共にノッキングの発生を抑制することができ、その結果、ドライバビリティを向上することができる。
【００６２】
また、このとき、ＥＣＵ８３は、モード切換制御中はストイキ空燃比を維持したまま点火時期を遅角し、モード切換制御後にリーン空燃比に変更すると共に点火時期を進角し、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期をＭＢＴに設定するようにしている。従って、モード切換制御後のリーン燃焼の燃焼悪化が抑制され、ノッキングの発生や失火を防止することができる。
【００６３】
一方、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の変更時に、モード切換制御中における中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の遅角量に対して、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量を小さく設定している。従って、点火時期の遅角に対するトルク変動の発生が抑制され、ドライバビリティを向上することができる。
【００６４】
また、本実施例の内燃機関にあっては、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、モード切換制御時にストイキ空燃比に変更して点火時期を遅角し、モード切換制御中に点火時期を進角し、この遅角量が予め設定された所定値より大きいときには、サイド点火プラグ８１ｂ，８１ｂの点火時期をＭＢＴに設定している。
【００６５】
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の切換時に、中央点火プラグ８１ａ，８２ａの遅角量が所定値より大きいときには、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期をＭＢＴに設定することで、モード切換制御後のリーン燃焼の燃焼悪化が抑制され、トルク段差の発生を抑制することができると共にノッキングの発生を抑制することができ、その結果、ドライバビリティを向上することができる。
【００６６】
また、このとき、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の変更時に、モード切換制御中における中央点火プラグ８１ａ，８２ａの点火時期の遅角量に対して、サイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂの点火時期の遅角量を小さく設定している。従って、点火時期の遅角に対するトルク変動の発生が抑制され、ドライバビリティを向上することができる。
【００６７】
なお、上述した実施例では、中央点火手段としての中央点火プラグ８１ａ，８２ａを燃焼室２２の中央部、つまり、各吸気ポート２４，２５及び各排気ポート２６，２７の中央部に設け、サイド点火手段としてのサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂを燃焼室２２の周辺部、つまり、一方の吸気ポート２４，２５と一方の排気ポート２６，２７の間に設けたが、サイド点火手段としてのサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂを他方の吸気ポート２４，２５と他方の排気ポート２６，２７の間に設けてもよく、また、両方に設けてもよい。更に、サイド点火手段としてのサイド点火プラグ８１ｂ，８２ｂを吸気ポート２４，２５の間に設けてもよい。
【００６８】
また、上述した実施例では、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】
【００６９】
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やノッキング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】
【００７０】
【図１】本発明の一実施例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】本実施例のＶ型６気筒エンジンの概略断面図である。
【図３】本実施例のＶ型６気筒エンジンにおける第１バンクの燃焼室の水平断面図である。
【図４】本実施例の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５】本実施例の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６】本実施例のＶ型６気筒エンジンにおけ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時のエンジン運転状態を表すタイムチャートである。
【図７】本実施例のＶ型６気筒エンジンにおけ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】
【００７１】
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
５３，５４  吸気分岐管
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
６３  第２前段三元触媒
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
８１ａ，８２ａ  中央点火プラグ（中央点火手段）
８１ｂ，８２ｂ  サイド点火プラグ（サイド点火手段）
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
８６  過給圧センサ
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
【図１】
2008121539.tif 000003
【図２】
2008121539.tif 000004
【図３】
2008121539.tif 000005
【図４】
2008121539.tif 000006
【図５】
2008121539.tif 000007
【図６】
2008121539.tif 000008
【図７】
2008121539.tif 000009