(57)【要約】【課題】運転者の過渡運転操作に対して内燃機関の運転切り換えを円滑に行って運転性を良好に保つことができる内燃機関の制御装置を供する。【解決手段】火花点火運転と圧縮着火運転がともに可能な内燃機関において、過渡運転操作を検出する過渡運転操作検出手段２８，３０と、過渡運転操作検出手段２８，３０が過渡運転操作を検出したときに圧縮着火運転から火花点火運転に切り換える運転切換え制御手段３０とを備えた内燃機関の制御装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火運転と圧縮着火運転がともに可能な内燃機関において、
過渡運転操作を検出する過渡運転操作検出手段と、
前記過渡運転操作検出手段が過渡運転操作を検出したときに圧縮着火運転から火花点火運転に切り換える運転切換え制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記運転切換え制御手段は、火花点火運転に切り換え後、前記過渡運転操作検出手段が過渡運転操作を検出しなくなってから所定時間経過後に火花点火運転から圧縮着火運転に切り換えるよう制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火花点火運転と圧縮着火運転がともに可能な内燃機関において、運転切換え制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に供給される混合気を圧縮着火（圧縮自着火）により燃焼させる圧縮着火運転によれば、圧縮比が高いため燃費が良く、空燃比がリーンな状態でも比較的安定した燃焼を実現し、しかも燃焼温度が比較的低いので、ＮＯｘの発生量を低減することができる。
【０００３】
圧縮着火を起こさせるためには、適切なタイミングで燃焼室内のガス温度を所定温度以上に高める必要があり、運転状態の変動が大きいときは、この条件を満足できず失火を起こしドライバビリティを悪化させるおそれがある。
【０００４】
そこで内燃機関のトルク変動幅が大きいときは、火花点火運転を実行するようにした例がある（例えば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２２０４５８号公報（段落００３７）
【０００６】
特許文献１に開示されたものは、内燃機関の失火などのためにトルクに変動があり、その変動幅が大きいときには確実に点火可能な火花点火運転として燃焼状態を安定化させようとするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに実際にトルク変動が生じた後に、その変動を検出して運転切換え制御を行っているので、運転性への影響は避けられない。
また、運転者の過渡運転操作による要求があった場合に圧縮着火運転できる条件を満足できなくなることがあるが、この点に関する制御については特許文献１には開示がない。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、運転者の過渡運転操作に対して内燃機関の運転切り換えを円滑に行って運転性を良好に保つことができる内燃機関の制御装置を供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、火花点火運転と圧縮着火運転がともに可能な内燃機関において、過渡運転操作を検出する過渡運転操作検出手段と、前記過渡運転操作検出手段が過渡運転操作を検出したときに圧縮着火運転から火花点火運転に切り換える運転切換え制御手段とを備えた内燃機関の制御装置とした。
【００１０】
運転状態を大きく変化させるような運転者による過渡運転操作があると、これを過渡運転操作検出手段が検出し、運転切換え制御手段が圧縮着火運転から火花点火運転に切り換えるので、運転状態の大きな変化で内燃機関の圧縮着火条件が満足されないで失火のおそれがある場合でも火花点火で確実に燃焼させ、良好な運転性を確保することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の制御装置において、前記運転切換え制御手段が、火花点火運転に切り換え後、前記過渡運転操作検出手段が過渡運転操作を検出しなくなってから所定時間経過後に火花点火運転から圧縮着火運転に切り換えるよう制御することを特徴とする。
【００１２】
過渡運転操作により火花点火運転に切り換え後、過渡運転操作が終わってもしばらくは気筒内温度や排気温度が所定の値とならず不安定な運転状態となるので、過渡運転操作検出手段が過渡運転操作を検出しなくなってから所定時間経過後に火花点火運転から圧縮着火運転に切り換えることで、所定時間経過後の完全に安定した運転状態で圧縮着火運転を失火などを起こすことなく確実に再開することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１および図２に基づき説明する。
本実施の形態に係る内燃機関１は、車両に搭載されるもので、火花点火（ＳＩ：Ｓｐａｒｋ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）燃焼方式による運転（火花点火運転）と、圧縮着火（ＨＣＣＩ：Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｃｈａｒｇｅ    Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）燃焼方式による運転（圧縮着火運転）の燃焼方式の異なる運転がともに可能である４ストロークサイクルの多気筒内燃機関（単気筒でもよい）である。
【００１４】
図１は、該内燃機関１の概略構成図であり、シリンダ２内をピストン３が往復動し、シリンダ２内を閉塞するシリンダヘッドとピストン３との間に燃焼室４が構成されている。
【００１５】
燃焼室４からポートを介して吸気通路５と排気通路６が延出しており、吸気ポートの燃焼室４に臨む開口には吸気弁７、排気ポートの燃焼室４に臨む開口には排気弁８が配設されており、燃焼室４への吸気を制御する吸気弁７と燃焼室４からの排気を制御する排気弁８はともに電磁バルブである。
【００１６】
その他に燃焼室４には点火プラグ９が取り付けられるとともに、直接燃焼室４内に燃料を噴射する燃料噴射弁１０が取り付けられている。
【００１７】
点火プラグ９は、火花点火運転時に駆動され放電により燃焼室４内の混合気に点火する。
燃料噴射弁１０は図示されない燃料供給ポンプに接続されて制御されたタイミングで制御された時間燃料を燃焼室４内に噴射する。
【００１８】
吸気通路５には吸気流量を調節するスロットル弁１１が介装されており、スロットル弁１１はアクチュエータ（図示せず）により駆動され、運転状態に応じてスロットル弁開度が制御される。
【００１９】
排気通路６には排気浄化装置１２が介装され、排気浄化装置１２にはＮＯｘ吸着触媒（ＬＮＣ）が用いられている。
【００２０】
概ね以上のような構造の内燃機関１の運転状態を検出する各種センサが各所に設けられている。
内燃機関１のクランク軸の回転数（機関回転数）Ｎｅを検出する回転数センサ２１、内燃機関１の冷却水の温度（機関水温）Ｔｗを検出する水温センサ２２が、内燃機関１本体に設けられている。
【００２１】
吸気通路５には、スロットル弁１１にスロットル弁開度Ｔｈを検出するスロットルセンサ２３が設けられるとともに、スロットル弁１１の下流側に吸気通路５内の吸気負圧Ｐｂを検出する吸気圧センサ２４および吸気通路５内の吸気温度Ｔａを検出する吸気温センサ２５が設けられている。
【００２２】
排気通路６には、排気浄化装置１２の上流側に排気温度Ｔｅを検出する排気温センサ２７が配設されている。
その他運転者が操作するアクセルペダルの踏込み量Ａｐを検出するアクセルセンサ２８が設けられている。
【００２３】
以上の回転数センサ２１，水温センサ２２，スロットルセンサ２３，吸気圧センサ２４，吸気温センサ２５，大気圧センサ２８等の各種センサからの検出信号は、電子制御ユニットＥＣＵ３０に入力され、コンピュータにより処理されて、吸気弁７，排気弁８，点火プラグ９，燃料噴射弁１０，スロットル弁１１等の駆動制御に供される。
【００２４】
本内燃機関１は、始動後暖機がある程度完了するまでは点火プラグ９を放電させる火花点火運転がなされ、その後安定した広範囲の運転領域で圧縮着火運転がなされる。
【００２５】
広い運転領域で圧縮着火燃焼を実現することで、燃費の向上を図るとともに、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量の抑制を図ることができる。
【００２６】
内燃機関１の圧縮着火運転は、マイナスオーバラップ制御により内部ＥＧＲガス量を調整して最適時期に圧縮着火するように制御している。
すなわち排気弁の早めの閉弁と吸気弁の遅めの開弁により吸気上死点付近で燃焼室内に燃焼ガスの一部を閉じ込め、残留ガス（内部ＥＧＲガス）として次のサイクルの吸気と混合させてガス温度を上昇させて圧縮自着火を起こさせる。
【００２７】
吸気温度Ｔａ，排気温度Ｔｅ等に基づいてマイナスオーバラップ量を求め、このマイナスオーバラップ量に従って吸気弁７と排気弁８がバルブタイミング制御される。
【００２８】
車両に搭載された内燃機関が圧縮着火運転状態で通常走行しているときに、運転者がアクセルペダルを大きく踏み込む過渡運転操作を行うと、アクセルセンサ２８が検出するアクセルペダルの踏込み量Ａｐが大きく変化する。
【００２９】
この過渡運転操作が行われたときのＥＣＵ３０による内燃機関１の制御手順を図２に示すフローチャートに従って説明する。
まずアクセルセンサ２８が検出したアクセルペダルの踏込み量Ａｐを読み込み（ステップ１）、次いで一定時間内の踏込み量Ａｐの変動幅ΔＡｐを算出する（ステップ２）。
【００３０】
そして次のステップ３で、この変動幅ΔＡｐが所定値ａより大きいか否かを判別することで、過渡運転操作があったか否かを判別する。
変動幅ΔＡｐが小さく所定値ａ以下であれば過渡運転操作はなかったものとしてステップ４に進み、後記するタイマーがタイムアップ（ｔ＝０）か否かを判別し、ｔ＝０ならばステップ５に進んで圧縮着火運転を継続する。
【００３１】
ステップ３で変動幅ΔＡｐが所定値ａより大きく過渡運転操作があったと判別されたときは、ステップ６に飛びタイマーをセットしスタートさせる。
このタイマーは、タイマー時間ｔに所定時間Ｔがセットされスタートすると時間の経過とともにタイマー時間ｔが小さくなるダウンタイマーである。
【００３２】
そして次のステップ７に進んで火花点火運転とする。
ステップ１，２，３，４，５のルートを繰り返して圧縮着火運転状態にあるときに過渡運転操作があると、ステップ３からステップ６に移り、火花点火運転に切り換えられる。
【００３３】
過渡運転操作（ΔＡｐ＞ａ）が続く限り、ステップ１，２，３，６，７のルートが繰り返され、タイマーは毎回セットされ、火花点火運転が継続される。
過渡運転操作時は、運転状態の大きな変化で内燃機関の圧縮着火条件が満足されないおそれがあるので、失火などの不具合が生じる前に火花点火運転に切り換えることで、火花点火による確実な燃焼により良好な運転性を確保することができる。
【００３４】
踏込み量Ａｐの変動幅ΔＡｐが小さくなり所定値ａを下回り過渡運転操作が終わったと判断されたときは、ステップ３からステップ４に移り、先のステップ６でセットされたタイマーがタイムアップするまでステップ７に進んで火花点火運転が継続される。
【００３５】
そして所定時間Ｔが経過した時点でステップ４からステップ５に移り、圧縮着火運転に切り換えられる。
この所定時間Ｔは、圧縮着火運転が可能となる条件を満足できる安定した運転状態に移行するに必要十分な時間として設定されている。
【００３６】
過渡運転操作が終わってもしばらくは不安定な運転状態となるので、踏込み量Ａｐの変動幅ΔＡｐが所定値ａを下回り過渡運転操作を検出しなくなってから所定時間Ｔ経過後に火花点火運転から圧縮着火運転に切り換えることで、所定時間経過後の完全に安定した運転状態で圧縮着火運転を失火などを起こすことなく確実に再開することができる。
【００３７】
以上の実施の形態においては、過渡運転操作を検出するのに、アクセルペダルの踏込み量Ａｐという運転パラメータの変動幅ΔＡｐを用いていたが、その他の過渡運転操作を検出できる運転パラメータも用いることができる。
【００３８】
例えば、機関回転数Ｎｅとともに圧縮着火運転を行う運転条件を判断するに必要な要求トルクＰも、その変動幅ΔＰを見ることで過渡運転操作を検出することができる。
すなわち、この要求トルクＰの変動幅ΔＰが大きいときに、過渡運転操作があったと判断して圧縮着火運転から火花点火運転に切り換えるように制御する。
【００３９】
この要求トルクＰは、前記アクセルペダルの踏込み量Ａｐに基づき算出できるもので、予めテーブルを用意しておいてテーブル検索で求めてもよい運転パラメータである。
【００４０】
さらに、ドライブシャフトの入力側と出力側の回転速度の差異から演算される発生トルクの変動により過渡運転操作を検出することもでき、発生トルクの変動が大きいときに過渡運転操作があったと判断して圧縮着火運転から火花点火運転に切り換えるように制御するので、良好な運転性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る内燃機関の概略構成図である。
【図２】過渡運転操作時の運転切換え制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…シリンダ、３…ピストン、４…燃焼室、５…吸気通路、６…排気通路、７…吸気弁、８…排気弁、９…点火プラグ、１０…燃料噴射弁、１１…スロットル弁、１２…排気浄化装置、
２１…回転数センサ、２２…水温センサ、２３…スロットルセンサ、２４…吸気圧センサ、２５…吸気温センサ、２７…排気温センサ、２８…アクセルセンサ、
３０…ＥＣＵ。
【図１】
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【図２】
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