(57)【要約】【課題】低負荷低回転側の自己着火領域Ｉにおいて、ＶＶＴ１５の作動制御により内部ＥＧＲガス量を増大させて、気筒３内温度の上昇により予混合気の圧縮自己着火性を高めるようにしたガソリンエンジンにおいて、高負荷乃至高回転側の運転領域ＩＩから自己着火領域Ｉに移行する際、過渡的に内部ＥＧＲガス量が不足しても、予混合気の圧縮自己着火性を安定確保する。【解決手段】運転領域ＩＩにおいては主点火プラグ１６により予混合気に点火して従来一般的な火炎伝播による燃焼を行わせる一方、該領域ＩＩから自己着火領域Ｉへの移行時には所定のアシスト期間が経過するまで、燃焼室５の周縁部に配置した補助点火プラグ１８によって補助点火を行わせる。補助点火プラグ１８を燃焼室の吸気側周縁部に配置して、その容量放電電圧を主点火プラグ１６に比べて小さな値に設定する。自己着火領域Ｉでは予混合気の空燃比を所定のリーン状態に制御し、運転領域移行時の補助点火は気筒３の圧縮行程中期以降に行わせる。【選択図】      図５
2004300982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンが相対的に低負荷且つ低回転側の第１運転領域にあるときに、それよりも高負荷乃至高回転側の第２運転領域に比べて気筒内の既燃ガスの残留量を多くして、当該気筒内の予混合気を自己着火により燃焼させるようにしたガソリンエンジンの燃焼制御装置において、
エンジンが前記第２運転領域から第１運転領域に移行するときに、前記気筒の吸気弁の開時期及び排気弁の閉時期の少なくとも一方を当該気筒内の既燃ガスの残留量が増大するように変更する動弁時期変更手段と、
エンジンの前記第２運転領域から第１運転領域への移行時に所定期間、前記気筒の点火プラグによって前記予混合気の自己着火を補助するための補助点火を行わせるとともに、この補助点火制御を前記所定期間が経過したときに終了する点火制御手段と、を備えることを特徴とするガソリンエンジンの燃焼制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
エンジンが第１運転領域にあるときに気筒内の予混合気の空燃比が所定のリーン状態になるように、少なくとも燃料噴射量を制御する空燃比制御手段を備え、
点火制御手段は、前記リーンな予混合気への補助点火を気筒の圧縮行程中期以降で行わせるように構成されていることを特徴とするガソリンエンジンの燃焼制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかにおいて、
気筒内燃焼室の天井部略中央に放電電極を臨ませて主点火プラグが配設される一方、
前記燃焼室の周縁部に放電電極を臨ませて補助点火プラグが配設され、この補助点火プラグの容量放電電圧が前記主点火プラグに比べて小さな値に設定されており、
点火制御手段は、エンジンが第２運転領域にあるときには少なくとも前記主点火プラグにより気筒内の予混合気に点火して燃焼させる一方、該第２運転領域から第１運転領域への移行時には前記補助点火プラグにより補助点火を行わせるように構成されていることを特徴とするガソリンエンジンの燃焼制御装置。
【請求項４】
請求項３において、
補助点火プラグの放電電極が燃焼室の吸気側の周縁部に配置されていることを特徴とするガソリンエンジンの燃焼制御装置。
【請求項５】
請求項１又は２のいずれかにおいて、
気筒内燃焼室の天井部略中央に放電電極を臨ませて主点火プラグが配設される一方、該燃焼室の吸気側周縁部に放電電極を臨ませて補助点火プラグが配設され、
点火制御手段は、エンジンが第２運転領域にあるときには少なくとも前記主点火プラグにより気筒内の予混合気に点火して燃焼させる一方、該第２運転領域から第１運転領域への移行時には前記補助点火プラグにより補助点火を行わせるように構成されていることを特徴とするガソリンエンジンの燃焼制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つにおいて、
動弁時期変更手段は、
気筒の吸気弁の開時期及び排気弁の閉時期の少なくとも一方を変更可能な可変動弁機構と、
エンジンが少なくとも第１又は第２運転領域のいずれかにあるときに、前記気筒内の既燃ガスの残留量がエンジンの運転状態に対応する目標値になるように、前記可変動弁機構の作動制御を行う動弁時期制御手段とからなり、
点火制御手段は、エンジンの前記第２運転領域から第１運転領域への移行時に補助点火制御を行う期間を、その移行の前後における前記既燃ガス残留量の目標値の偏差が大きいときほど、長くするように構成されていることを特徴とするガソリンエンジンの燃焼制御装置。
【請求項７】
請求項６において、
エンジンの吸気通路には吸気量センサが配設され、
点火プラグにはイオン電流センサが接続され、
エンジンが第１運転領域にあるときに、前記点火プラグに対して火炎核のみを生成するように電圧を印加して、そのときに前記イオン電流センサにより検出される電流値に基づいて気筒内の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記吸気量センサからの信号と、前記空燃比検出手段により検出された気筒内空燃比と、当該気筒への燃料供給量とに基づいて、当該気筒内に残留している既燃ガス量を推定する既燃ガス残留量推定手段と、
前記気筒内の既燃ガス残留量の推定値がその目標値に近づくように、動弁時期制御手段による可変動弁機構の作動制御量を学習補正する学習補正手段と、を備えることを特徴とするガソリンエンジンの燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気筒内の予混合気を圧縮して自己着火により燃焼させるようにしたガソリンエンジンの燃焼制御装置に関し、特に、その圧縮自己着火を補助するための点火制御の技術分野にする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガソリンエンジンのさらなる燃費改善や排気清浄化を図るために、気筒内の予混合気を圧縮して自己着火により燃焼させるという新しい燃焼形態が提案されており、一般には、均一予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）という呼称で知られている（例えば特許文献１等を参照）。この新しい燃焼形態では、従来一般的な火炎伝播によるものと異なり、気筒内の多数の箇所で予混合気が略同時に自己着火して、殆ど一斉に燃焼を開始することから、熱効率が極めて高くなる。
【０００３】
また、気筒の圧縮比を従来よりも高く設定することができるので、圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍における気筒内の温度及び圧力状態を高くして、希薄な予混合気を安定して自己着火させることが可能になり、このことで、窒素酸化物や煤の生成も抑えることができる。
【０００４】
しかし、一般的にガソリンエンジンは、圧縮比が概略１３〜１６らいの範囲で最も効率が高くなると言われており、それ以上に高くなれば却って効率の悪いものになってしまうし、特に高回転側の運転状態でノッキングを誘発する虞れもあるから、圧縮比を過度に高くすることは好ましくない。
【０００５】
この点について、例えば特許文献２に開示される圧縮自己着火ガソリンエンジンでは、通常のガソリンエンジンと同様に燃焼室の天井部に点火プラグを配置して、相対的に高負荷高回転側の運転領域では従来一般的な火炎伝播による燃焼を行う一方、相対的に低負荷低回転側の運転領域では吸排気弁のオーバーラップをなくして、多量の既燃ガスを残留させる（内部ＥＧＲ）ことにより、気筒内温度を高めて、予混合気の圧縮自己着火を可能ならしめている。
【０００６】
また、その文献によれば、前記の内部ＥＧＲガスに対し点火することによってラジカルを生成・増殖させ、このラジカルを気筒の吸入及び圧縮行程全般に渡って保持することにより、ＴＤＣ近傍の適切な時期に予混合気の自己着火を誘発することができる、としている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−３３２１４１号公報
【特許文献２】
特開２００１−３７７１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記後者の従来例（特許文献２）のように、エンジンの運転状態に対応して燃焼の形態を切換えるようにした場合、その切換えの前後で制御の遅れに起因する不具合の発生する虞れがある。すなわち、前記のものでは、低負荷側の運転領域では気筒内温度を高めるために内部ＥＧＲガスを極めて多い状態にする必要があり、一方、高負荷側で従来型の燃焼を行う場合には内部ＥＧＲガスをあまり多くすることはできない。従って、エンジンが前記高負荷側の運転領域から低負荷側の運転領域に移行するときには、吸排気弁の作動時期を最大限、急速に変更して内部ＥＧＲガス量を増大させるようにしても、その量が一時的に不足して気筒内温度を十分に上昇させることができず、予混合気の自己着火が安定的に行えない状態になるのである。
【０００９】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低負荷側の第１運転領域において多量の既燃ガスを残留させて気筒内温度を高めることにより、予混合気の圧縮着火性を確保するようにしたガソリンエンジンの燃焼制御装置において、従来一般的な火炎伝播による燃焼を行う第２運転領域から前記第１運転領域に移行したときの過渡的な既燃ガス残留量の不足に着目し、このことによって一時的に気筒内温度が低くなってしまっても、予混合気の圧縮による着火安定性を確保することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明の解決手段では、エンジンが前記第２運転領域から第１運転領域へ移行するときに、過渡的に気筒の既燃ガス残留量が不足する所定期間は、補助的な点火を行うことによって、予混合気の自己着火を誘発するようにした。
【００１１】
具体的に、請求項１に係る発明は、エンジンが相対的に低負荷且つ低回転側の第１運転領域にあるときに、それよりも高負荷乃至高回転側の第２運転領域に比べて気筒内の既燃ガスの残留量を多くして、当該気筒内の予混合気を自己着火により燃焼させるようにしたガソリンエンジンの燃焼制御装置を前提とする。
【００１２】
そして、エンジンが前記第２運転領域から第１運転領域に移行するときに、前記気筒の吸気弁の開時期及び排気弁の閉時期の少なくとも一方を当該気筒内の既燃ガスの残留量が増大するように変更する動弁時期変更手段と、エンジンの前記第２運転領域から第１運転領域への移行時に所定期間、前記気筒の点火プラグによって前記予混合気の自己着火を補助するための補助点火を行わせるとともに、この補助点火制御を前記所定期間が経過したときに終了する点火制御手段と、を備える構成とする。
【００１３】
前記の構成により、エンジンが相対的に低負荷低回転側の第１運転領域にあるときには、気筒内の既燃ガスの残留量を相対的に多くして当該気筒内の温度を高めることにより、予混合気を圧縮上死点近傍で略一斉に自己着火させて、燃焼させることができる（予混合圧縮着火燃焼）。このような燃焼形態では熱効率が高くなって燃費の改善が図られる上に、窒素酸化物等の有害物質の生成が非常に少なくなる。一方、エンジンが相対的に高負荷乃至高回転側の第２運転領域にあるときには、気筒内の既燃ガスの残留量を相対的に少なくすることで、吸気の充填効率を高めて所要の出力を得ることが可能になる。
【００１４】
また、前記第２運転領域から第１運転領域への移行時には、気筒内の既燃ガスの残留量が増大するように動弁時期変更手段によって当該気筒の吸気弁の開時期及び排気弁の閉時期の少なくとも一方が変更されるが、この動弁時期の変更にはある程度の時間を必要とするので、過渡的には気筒内に残留する既燃ガスの量が少なくなってしまい、当該気筒内の温度が予混合気の圧縮自己着火に十分なほど高くはない状態になる。
【００１５】
これに対し、この発明では、エンジンが前記第２運転領域から第１運転領域へ移行するときに、過渡的に気筒の既燃ガス残留量が不足する所定期間は、点火プラグによって予混合気に補助的に点火することにより、予混合気全体の自己着火を誘発するようにしている。すなわち、気筒内の予混合気に所定のタイミングにて補助的な点火を行えば、これにより生成した火炎の作用によって予混合気全体の温度及び圧力を上昇させることができ、これにより、その予混合気の自己着火を確実に発生させることができる。
【００１６】
但し、前記のような補助点火を行うと、予混合気の一部は火炎伝播により燃焼することになり、その分、圧縮自己着火による熱効率の向上という面では不利になるから、この本発明では、前記所定期間が経過したときには補助点火制御を終了し、その後は補助点火は行わないようにしている。
【００１７】
請求項２の発明では、エンジンが第１運転領域にあるときに気筒内の予混合気の空燃比が所定のリーン状態になるように、少なくとも燃料噴射量を制御する空燃比制御手段を備えるとともに、点火制御手段は、前記リーンな予混合気への補助点火を気筒の圧縮行程中期以降で行わせるものとした。
【００１８】
このことで、エンジンが相対的に低負荷側の第１運転領域にあるときには、空燃比制御手段によって気筒内の予混合気の空燃比が所定のリーン状態になるように制御されるから、エンジンが第２運転領域から前記第１運転領域に移行したときに所定期間が経過するまでは、そのリーンな予混合気に対して圧縮行程中期以降に補助点火が行われることになる。これにより、補助点火により生成した火炎を空燃比のリーンな予混合気中で比較的緩慢に成長させて、ＴＤＣ近傍の適切な時期に予混合気全体を自己着火させることが可能になる。
【００１９】
請求項３の発明では、気筒内燃焼室の天井部略中央に放電電極を臨ませて、主点火プラグを配設する一方、該燃焼室の周縁部に放電電極を臨ませて補助点火プラグを配設し、且つこの補助点火プラグの容量放電電圧を前記主点火プラグに比べて小さな値に設定する。そして、点火制御手段は、エンジンが第２運転領域にあるときには少なくとも前記主点火プラグにより気筒内の予混合気に点火して燃焼させる一方、該第２運転領域から第１運転領域への移行時には前記補助点火プラグにより補助点火を行わせるものとする。
【００２０】
このことで、エンジンの運転領域移行時には補助点火を燃焼室の周縁部にて行い、且つその放電エネルギーを比較的小さくすることで、生成した火炎の成長を適度に抑制することができ、これにより、予混合気の大部分を圧縮自己着火により燃焼させることができる。一方、燃焼室周縁部の点火によっては火炎の急速な伝播は期待できないので、第２運転領域では気筒の略中心に位置する主点火プラグによって予混合気に点火して、従来一般的な火炎伝播による良好な燃焼状態を実現する。
【００２１】
請求項４の発明では、前記請求項３の発明において補助点火プラグの放電電極を燃焼室の吸気側の周縁部に臨ませたことを特徴とする。このことで、燃焼室の吸気側では比較的温度状態が低く、また、燃焼室の周縁部では壁面への放熱が比較的大きいので、それらが相俟って補助点火による火炎の成長を適度に抑制することができる。
【００２２】
請求項５の発明では、気筒内燃焼室の天井部略中央に放電電極を臨ませて主点火プラグを配設する一方、該燃焼室の吸気側周縁部に放電電極を臨ませて補助点火プラグを配設し、その上で、点火制御手段を、エンジンが第２運転領域にあるときには少なくとも前記主点火プラグにより気筒内の予混合気に点火して燃焼させる一方、該第２運転領域から第１運転領域への移行時には前記補助点火プラグにより補助点火を行わせるものとする。
【００２３】
このことで、エンジンの運転領域移行時には補助点火を燃焼室の吸気側周縁部にて行うことで、この吸気側の温度状態が比較的低いことと、燃焼室壁面への放熱が比較的大きいこととが相俟って、補助点火により生成した火炎の成長を適度に抑制することができ、これにより、予混合気の大部分を圧縮自己着火により燃焼させることができる。一方、燃焼室周縁部の点火によっては火炎の急速な伝播は期待できないので、第２運転領域では気筒の略中心に位置する主点火プラグによって予混合気に点火して、従来一般的な火炎伝播による良好な燃焼状態を実現する。
【００２４】
請求項６の発明では、動弁時期変更手段を、気筒の吸気弁の開時期及び排気弁の閉時期の少なくとも一方を変更可能な可変動弁機構と、エンジンが少なくとも第１又は第２運転領域のいずれかにあるときに、前記気筒内の既燃ガスの残留量がエンジンの運転状態に対応する目標値になるように、前記可変動弁機構の作動制御を行う動弁時期制御手段とからなるものとする。そして、点火制御手段は、エンジンの前記第２運転領域から第１運転領域への移行時に補助点火制御を行う期間を、その移行の前後における前記既燃ガス残留量の目標値の偏差が大きいときほど、長くするものとする。
【００２５】
このことで、気筒内に残留する既燃ガスの量は、エンジンの運転状態に応じて動弁時期制御手段による可変動弁機構の作動制御が行われることによって、変更される。そして、エンジンの運転領域移行時には、その移行の前後における既燃ガス残留量の偏差が大きいときほど、気筒内が予混合気の圧縮着火に必要な高温度状態になるまでの時間が長くなるので、この発明では、既燃ガス残留量の目標値の偏差が大きいときほど、運転領域移行時の補助点火制御の期間を長くするようにしている。
【００２６】
つまり、エンジンの運転領域の移行時に既燃ガスの残留による気筒内温度の上昇が不十分で補助点火が必要な期間のみ、補助点火を行うことにより、その間の予混合気の圧縮着火性を安定確保しながら、同時に、第１運転領域においてエンジンの運転効率を改善するという圧縮自己着火燃焼の作用効果を十分に得ることができる。
【００２７】
請求項７の発明では、前記請求項６の発明において、エンジンの吸気通路に吸気量センサを配設するとともに、点火プラグにはイオン電流センサを接続する。そして、エンジンが第１運転領域にあるときに、前記点火プラグに対して火炎核のみを生成するように電圧を印加して、そのときに前記イオン電流センサにより検出される電流値に基づいて気筒内の空燃比を検出する空燃比検出手段を備える。さらに、前記吸気量センサからの信号、前記空燃比検出手段により検出された気筒内空燃比、及び当該気筒への燃料供給量に基づいて、当該気筒内に残留している既燃ガス量を推定する既燃ガス残留量推定手段と、前記気筒内の既燃ガス残留量の推定値がその目標値に近づくように、動弁時期制御手段による可変動弁機構の作動制御量を学習補正する学習補正手段と、を備える構成とする。
【００２８】
この構成では、エンジンが第１運転領域にあるときに気筒内の既燃ガス残留量を推定し、この推定値に基づいて吸排気弁の動作時期の制御を学習補正することによって、エンジンの運転状態に応じた既燃ガス残留量の制御精度を向上することができる。よって、予混合気の圧縮自己着火による燃焼状態を一層、良好なものとすることができ、エンジン運転効率のさらなる改善が図られる。しかも、エンジンが第２運転領域から第１運転領域に移行したときの既燃ガス残留量の制御精度も向上するので、前記請求項６の発明の作用効果がさらに高くなる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
図１（Ａ）は、本願発明に係るガソリンエンジンのシリンダヘッド１の断面を示し、このシリンダヘッド１は、図には上端部のみを示すシリンダブロック２の上部に取り付けられて、図示しない複数のヘッドボルトにより強固に締結されている。そのシリンダブロック２の上面には気筒３（シリンダ）の上端が開口され、この開口部を覆うシリンダヘッド１の下面には概略円形の凹部が形成されていて、この凹部と、当該気筒３内に嵌装されたピストン４の頂面との間に、燃焼室５が区画形成されている。つまり、前記ピストン４の頂面が燃焼室５の底面になり、シリンダヘッド１の凹部が燃焼室５の天井部となる。また、この実施形態では、後述の如く気筒３内の予混合気を圧縮して自己着火させるのに好適なよう、当該気筒３の幾何学的な圧縮比を約１２に設定しているが、この限りではなく、気筒３の幾何学的な圧縮比は例えば１１〜１３くらいの範囲に設定すればよい。
【００３１】
図の例では、前記燃焼室５の天井部は、２つの傾斜面５ａ，５ｂが互いに差し掛けられた屋根のような形状をなすペントルーフ型のものであり、図示の如くエンジン前後方向に見ると、２つの傾斜面５ａ，５ｂはそれぞれ天井部の略中央から左右両側に向かって徐々にシリンダブロック２との合わせ面に近づくように延びている。そして、図の右側に示す一方の傾斜面５ａには吸気ポート６の下流端が開口し、そこから斜め上方に向かって略直線的に延びる吸気ポート６の上流端は、図の右側に示すシリンダヘッド１の一側面に開口している。また、排気ポート７の上流端が他方の傾斜面５ｂに開口し、そこから略水平に延びる排気ポート７の下流端はシリンダヘッド１の他側面（図の左側面）に開口している。
【００３２】
同図（Ｂ）に示すように、この実施形態のエンジンは、前記吸気及び排気ポート６，７が１つの気筒３に対して２つずつ設けられた４弁式のものであり、該各ポート６，７の燃焼室５を臨む開口端には、吸気及び排気弁８，９が配設されている。この吸気弁８及び排気弁９は、それぞれ、軸端部に固定されたリテーナ１０，１０を介してコイルスプリング１１，１１により上方（弁を閉じる方向）に付勢される一方、バルブリフタ１２，１２を介してカムシャフト１３，１３により弁軸方向に押圧されることにより、前記スプリング１１の付勢力に抗して押し下げられるようになっている（弁の開作動）。つまり、前記２本のカムシャフト１３，１３が各々図外のクランクシャフトに同期して回転されることで、吸気弁８及び排気弁９がそれぞれ所定のタイミングで開閉される。
【００３３】
また、前記吸気及び排気カムシャフト１３，１３には、それぞれ、クランクシャフトに対する回転位相（位相角）を所定の角度範囲において連続的に変化させる可変動弁機構１５，１５（以下、ＶＶＴともいう）が付設されており、このＶＶＴ１５によって前記吸気弁８及び排気弁９の開閉時期がそれぞれ独立に変更されるようになっている。詳しくは、例えば吸気側について図２に一例を示すように、前記ＶＶＴ１５は、吸気側カムシャフト１３の前端部に固定されたロータ１５ａと、このロータ１５ａを覆うように配置されてスプロケット１５ｂに固定されたケーシング１５ｃとからなる。
【００３４】
前記ＶＶＴ１５のロータ１５ａの外周には外方に向かって放射状に突出する４つのベーンが設けられ、一方、ケーシング１５ｃの内周には内方に向かって延びる４つの区画壁が設けられていて、それらのベーンと区画壁とのの間に複数の油圧作動室１５ｄ，１５ｅ，…が形成されている。そして、そこに供給されるエンジンオイルの油圧がオイルコントロールバルブ１５ｆ（以下、ＯＣＶという）によって調整されることで、前記ロータ１５ａ及びケーシング１５ｃ、即ちカムシャフト１３及びスプロケット１５ａの相対的な回転位置が変更されて、該カムシャフト１３のクランクシャフトに対する回転位相が変化する。
【００３５】
すなわち、前記ＶＶＴ１５のロータ１５ａ及びケーシング１５ｃの間には、進角側の油圧作動室１５ｄ，１５ｄ，…と遅角側の油圧作動室１５ｅ，１５ｅ，…とが周方向に交互に配置されており、その進角側作動室１５ｄ，１５ｄ，…の油圧力が増大すると、ロータ１５ａはケーシング１５ｃに対しカムシャフト１３の回転する向き（図に矢印で示す）に回動され、これにより、図３に破線で示すように、吸排気弁８，９の開弁時期ＩＯ及び閉弁時期ＩＣが進角側にシフトされる。反対に、前記遅角側作動室１５ｅ，１５ｅ，…の油圧力が増大すると、ロータ１５ａはケーシング１５ｃに対しカムシャフト１３の回転する向きとは反対に回動され、これにより、吸排気弁８，９の開弁時期ＩＯ及び閉弁時期ＩＣは遅角側にシフトされる（図３に仮想線で示す）。
【００３６】
従って、前記吸気及び排気カムシャフト１３，１３のＶＶＴ１５，１５をそれぞれ遅角側及び進角側に作動させることによって、吸排気弁８，９のオーバーラップをなくすことができ、これにより燃焼室５に多量の既燃ガス（内部ＥＧＲガス）を滞留させることができる。その際、排気弁９が閉じてから吸気弁８が開くまでの期間（クランク角で表すマイナスのオーバーラップ期間）が相対的に短ければ、内部ＥＧＲガス量は相対的に少なくなり、このマイナスオーバーラップ期間が相対的に長くなれば、これに応じて内部ＥＧＲガス量も増大する。
【００３７】
尚、前記図３に示す吸排気弁８，９の弁揚程曲線において、開弁時期ＩＯ，ＥＸＯ、閉弁時期ＩＣ，ＥＸＣというのは、それぞれ緩衝部を除いた弁揚程曲線の始端及び終端のことである。また、この実施形態では、可変動弁機構として油圧式の連続位相変更方式のものを用いているが、これに限るものではなく、連続位相変更方式のものであっても電磁作動式のものを用いてもよいし、例えば特開平６−２８０５２５号公報に開示されるように、カム面がテーパ状に傾斜したカムシャフトを用いて吸排気弁のリフト量を変更するようにした機構を用いることもできる。さらに、本願発明は、カムシャフトを用いず、吸排気弁を個別に電磁ソレノイドにより開閉するようにしたエンジンにも適用できる。
【００３８】
前記図１に示すように、各気筒３毎の燃焼室５の上方には、４つの吸排気弁８，９に取り囲まれるようにして点火プラグ１６が配設されている。この点火プラグ１６は、気筒３内に充填した混合気に圧縮行程中期以降の所定タイミングで点火して、従来一般的な火炎伝播による燃焼状態とするための主点火プラグであり、その先端の放電電極は、壁面への放熱によって火炎面の伝播速度が低下することを避けるべく、燃焼室５天井部から所定以上、突出するように位置付けられている。また、この実施形態のエンジンでは、前記主点火プラグ１６の基端部にはイグナイタを内蔵した点火コイル１７が接続されている。
【００３９】
一方、前記燃焼室５の吸気側の周縁部には、２つの吸気ポート８，８の下方においてそれらに挟まれるようにして、補助点火プラグ１８が配設されている。この補助点火プラグ１８は、後述の如く気筒３内に充填した混合気をピストン４の上昇により圧縮して、自己着火により燃焼させる場合に、所定の条件下でその圧縮による自己着火を補助するための点火を行うためのものである。このため、前記補助点火プラグ１８の先端の放電電極は、壁面への適度な放熱によって火炎の拡大が適度に遅くなるように、燃焼室５周縁部の気筒壁面に近接して配置されている。
【００４０】
また、前記補助点火プラグ１８の基端部にも前記主点火プラグ１６と同様にイグナイタを内蔵した点火コイル１９が接続されており、この点火コイル１９は、その容量放電電圧（１次側の電流を遮断したときに相互誘導作用により２次側コイルに最初に発生する電圧）が主点火プラグ１６の点火コイル１７よりも小さくなるように、例えば巻き数の相対的に少ないものとされている。すなわち、前記主点火プラグ１６に発生する容量放電電圧が通常、２０〜３５ｋｖくらいであるのに対し、前記補助点火プラグ１８では例えば１０〜１５ｋｖくらいであればよく、こうすることで、詳しくは後述するが、補助点火によて生成した火炎の成長を適度に抑制することができる。
【００４１】
さらに、前記補助点火プラグ１８には、その放電電極すなわち正極及び負極の間の放電ギャップを流れるイオン電流を検出するためのイオン電流検出回路２０（イオン電流センサ）が接続されている。このイオン電流検出回路２０は、例えば、点火コイル１９の２次側に接続されたイオン電源部の電圧値を検出して、これをイオン電流値に変換するようにしたものであり、点火コイル１９の１次側に通常よりも短い時間だけ通電して、補助点火プラグ１８に対し火炎核のみを生成するように電圧を印加し、そのときの電流値を検出するものである。
【００４２】
尚、この実施形態のエンジンでは、図示しないが、前記シリンダヘッド１の一側面に開口する吸気ポート８の上流端に連通するようにして、気筒３内の燃焼室５に吸気を供給するための吸気通路が接続されていて、この吸気通路の下流端部から吸気ポート８に向かって燃料を噴射するように、インジェクター２１（図４を参照）が配設されている。このインジェクター２１は、ニードル弁及び電磁ソレノイドを内蔵し、このソレノイドに印加されるパルス信号の幅（燃料噴射パルス幅）に対応する分量の燃料を噴射するものである。
【００４３】
図４は、この実施形態に係るガソリンエンジンの燃焼制御装置Ｓの概要を示すブロック図であり、この制御装置Ｓの主要部であるエンジンコントロールユニット３０（以下、ＥＣＵという）は、周知の如くＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース回路等を備えており、少なくとも、前記イオン電流検出回路２０と、クランクシャフトの回転速度を検出するエンジン回転速度センサ２２と、吸気通路に配設されて吸気の流量を検出するエアフローセンサ２３（吸気量センサ）と、例えばシリンダブロック２の側壁に配設されて、ノッキングによる振動を検出するノックセンサ２４（検出手段）と、車両のアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ２５とからそれぞれ出力される検出信号を受け入れるようになっている。
【００４４】
そして、前記ＥＣＵ３０は、前記センサから入力した信号に基づいてエンジンの運転状態を検出し、これに応じてアクチュエータを作動させることによって、エンジンの種々の制御パラメータを制御する。すなわち、ＥＣＵ３０は、吸気通路に配設された電気式スロットル弁２６の開度を調節して吸気の流量を制御するとともに、燃料噴射パルスによりインジェクター２１の開弁時間を調整して燃料噴射量を制御し、これにより、予混合気の空燃比を制御する（空燃比制御部３０ａ）。
【００４５】
また、前記ＥＣＵ３０は、ＶＶＴ１５の油圧制御によって吸気及び排気弁８，９の開閉時期を変更することにより、それらのオーバーラップ期間を制御するバルブオーバーラップ制御部３０ｂ（動弁時期制御手段）を備えている。このバルブオーバーラップ制御部３０ｂは、詳しくは後述するが、エンジンの運転状態に基づいて気筒３内の内部ＥＧＲガス量の目標値（目標ＥＧＲ量）を決定し、さらに、この目標ＥＧＲ量に多対応する吸排気弁８，９の作動時期を決定して、ＶＶＴ１５，１５の作動制御を行うものである。
【００４６】
さらに、前記ＥＣＵ３０は、主点火プラグ１６及び補助点火プラグ１８のイグナイタ１７，１９の作動制御によって予混合気への点火の形態を変更する点火制御部３０ｃを備え、これによりエンジンの運転状態に応じて予混合気の燃焼形態を切換えるようになっている。
【００４７】
詳しくは、図５の制御マップに一例を示すように、この実施形態の燃焼制御装置Ｓによれば、エンジンが相対的に低負荷且つ低回転側に予め設定した第１運転領域Ｉ（図に斜線を入れて示す領域）にあるときには、気筒３内の燃焼室５における予混合気の空燃比が所定のリーン状態（例えばＡ／Ｆ＝１５〜３０くらい）になるように、インジェクター２１による燃料噴射量とスロットル弁２６の開度とを制御し、そのリーンな予混合気に対して主点火プラグ１６により点火することなく、予混合気を圧縮行程の終盤に自己着火させて燃焼させるようにしている（以下、運転領域Ｉを自己着火領域ともいう）。その際、吸排気弁８，９のオーバーラップはなくして内部ＥＧＲガス量の極めて多い状態とすることで、気筒３内の温度を高めるようにしており、このことによって、予混合気の圧縮による自己着火の安定性を高めることができる。
【００４８】
そのような予混合気の圧縮による自己着火については従来より知られており、一般にはＨＣＣＩ（Ｈｏｍｏｇｅｎｉｏｕｓ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）と呼ばれている。このＨＣＣＩによる燃焼では、従来一般的な火炎伝播によるものとは異なり、気筒内の多数の箇所で予混合気が略同時に自己着火して、殆ど一斉に燃焼を開始することで、熱効率が極めて高くなると考えられている。例えば、図６は、ＨＣＣＩの燃焼圧力がクランク角に応じて変化する様子を示すグラフ（指圧波形）を従来型燃焼と対比して示すものであり、同図に実線で示すＨＣＣＩの指圧波形では、破線で示す従来型燃焼と比べて圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍での燃焼圧力の立ち上がりがかなり急峻になっていることが分かる。
【００４９】
また、前記ＨＣＣＩの指圧波形ではＴＤＣ近傍での着火前の気筒内圧力も従来型に比べて高くなっているが、これは気筒の幾何学的な圧縮比が比較的高いことと、多大な内部ＥＧＲによって気筒内温度が高められていることとによる。さらに、ＨＣＣＩのグラフでは排気行程の後期から吸気行程の初期にかけて気筒内圧の上昇が見られるが、これは、吸排気弁のオーバーラップをなくして気筒内に多量の内部ＥＧＲガスを残留させていることによる。
【００５０】
尚、前記のようなＨＣＣＩ燃焼を行うときには、イオン電流検出回路２０により検出した電流値に基づいて気筒３内の空燃比を検出し（空燃比検出手段）、この空燃比と、エアフローセンサ２３からの信号と、前記空燃比制御部３０ａにおいて決定された気筒３への燃料供給量とに基づいて、内部ＥＧＲガス量を推定し（既燃ガス残留量推定手段）、この推定値が目標ＥＧＲ量に近づくように、前記バルブオーバーラップ制御部３０ｂによるＶＶＴ１５，１５の作動制御量を学習補正することが好ましい（学習補正手段）。
【００５１】
一方、この実施形態のエンジンは、前記図５の制御マップに示すように、自己着火領域Ｉ以外の相対的に高負荷乃至高回転側の運転領域ＩＩにおいては、気筒３内に略理論空燃比かそれよりもリッチな予混合気を形成し、これに対して気筒３の圧縮行程中期以降の所定のタイミングで主点火プラグ１６により点火して、従来一般的な火炎伝播による燃焼を実現するようにしている。その際、燃焼に伴う窒素酸化物の生成を抑制するためには、気筒３内にある程度以上のＥＧＲガスが存在することが好ましいので、この実施形態では、同図に破線で示す境界線ｂ１よりも低負荷低回転側においては、所要の内部ＥＧＲ状態となるように、吸排気弁８，９のオーバーラップ期間を制御するようにしている。
【００５２】
また、前記自己着火領域Ｉよりもさらに低負荷低回転の運転領域ＩＩＩは、アイドリング時を除けば、例えば、車両が長い下り坂を走行していて殆どアクセルを踏まないでいるというような非常に頻度の低い運転状態に対応するものであり、このような運転状態では気筒３の温度がかなり低くなることを考慮して、この実施形態のエンジンでは従来一般的な火炎伝播による燃焼を行うようにする。
【００５３】
ところで、この実施形態では、上述の如く、エンジンが自己着火領域Ｉにあるときに、ＶＶＴ１５，１５の制御により多量の内部ＥＧＲガスを残留させて、気筒３内の温度を上昇させるようにしており、一方、相対的に高負荷側乃至高回転側の運転領域ＩＩにおいては、内部ＥＧＲガス量は比較的少なくしているから、例えば図５に白抜きの矢印で示すように、エンジンが高負荷側の運転領域ＩＩから自己着火領域Ｉに移行するときには、吸排気のＶＶＴ１５，１５を最大限、急速に作動させて、内部ＥＧＲガス量を速やかに増大させる必要がある。
【００５４】
しかし、ＶＶＴ１５，１５の作動を如何に高速に行ったとしても、それにはある程度の時間がかかるし、一旦、排気ポート９排出された既燃ガスが気筒３内に戻ってくることはないから、過渡的には当該気筒３の内部ＥＧＲ量が不足して、気筒３内の温度を十分に高めることのできない状態になってしまい、そのままでは予混合気の圧縮による着火安定性が損なわれる虞れがある。
【００５５】
この点について、この実施形態では、本願発明の特徴部分として、エンジンが高負荷乃至高回転側の運転領域ＩＩから自己着火領域Ｉに移行するときに、前記の如く過渡的に内部ＥＧＲガス量が不足する期間だけは、補助点火プラグ１８によって予混合気に補助的な点火を行い、これにより、その予混合気全体の圧縮による自己着火を誘発することによって、着火安定性を確保するようにしている。
【００５６】
（エンジンの燃焼制御の手順）
次に、この実施形態に係るエンジンの燃焼制御の概略について、図７のフローチャート図に基づいて説明する。尚、このフローに示す制御手順はエンジンの各気筒３毎に行われ、当該気筒３の燃焼サイクル毎に所定のクランク角（例えば排気行程の所定クランク角）に開始される。
【００５７】
まず、スタート後のステップＳＡ１では、エンジン制御用のデータとして少なくともエンジン負荷とエンジン回転速度とを求める。尚、エンジン負荷は、例えばエアフローセンサ２３からの出力とエンジン回転速度とに基づいて求められる吸気充填効率とに基づいて演算するようにしてもよいし、さらにアクセルペダルの操作量を加味して求めるようにしてもよい。或いは、気筒３内の圧力を検出するセンサを設けて、このセンサからの出力に基づいて当該気筒３の平均有効圧等を計算するようにしてもよい。
【００５８】
続いて、ステップＳＡ２では、前記エンジン負荷等のデータに基づいて、予め設定した目標ＥＧＲマップから内部ＥＧＲガス量の目標値（目標ＥＧＲ量）を読み出す。この目標ＥＧＲマップは、ＨＣＣＩ燃焼と従来型の火炎伝播による燃焼とでそれぞれエンジンの運転状態に対応する最適な目標ＥＧＲ量を予め実験的に求めて、この値をエンジン負荷とエンジン回転速度とに対応付けてマップとして設定したものであり、ＥＣＵ３０のメモリ（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等）に電子的に格納されている。尚、ＨＣＣＩ燃焼における目標ＥＧＲ量は、いわゆるＥＧＲ率で略３０〜６０％くらいであり、また、従来型の火炎伝播による燃焼においては０〜２０％くらいである。
【００５９】
続いて、ステップＳＡ３において、前記ステップＳＡ２で読み出した目標ＥＧＲ量から、これに対応する吸気及び排気の各ＶＶＴ１５，１５の制御量を決定し、これに対応する制御信号を各ＶＶＴ１５のＯＣＶ１５ｆに出力して、該各ＶＶＴ１５をそれぞれ進角又は遅角作動させることにより、吸排気弁８，９のオーバーラップ量を制御する。すなわち、ＨＣＣＩ燃焼のときには、吸気ＶＶＴ１５を遅角側に作動させるとともに、排気ＶＴ１５を進角側に作動させて、吸排気弁のオーバーラップをなくすことにより、気筒３内に多量の内部ＥＧＲガスが残留するようにする。
【００６０】
前記各ＶＶＴ１５，１５の制御量は、前記目標ＥＧＲ量とエンジン負荷及びエンジン回転速度とに対応する最適値を予め実験的に求めてＶＶＴマップとして設定しておき、このＶＶＴマップから読み出すようにすればよい。また、特に自己着火領域Ｉにおいては、イオン電流等に基づいて推定した気筒３内の実際のＥＧＲガス量と前記目標ＥＧＲ量との偏差に基づいて、この偏差が小さくなるように前記ＶＶＴマップのデータを学習補正するのが好ましい。こうすれば、エンジンの運転状態に応じた内部ＥＧＲガス量の制御精度を向上して、予混合気の圧縮自己着火による燃焼を一層、良好なものとすることができる。
【００６１】
続いて、ステップＳＡ４において、前記図５に示す制御マップを参照して、エンジンが予混合気の圧縮による自己着火領域Ｉにあるかどうか判別し、この判別結果がＮＯでエンジンが自己着火領域Ｉ外にあれば、後述するステップＳＡ１１に進む一方、判別結果がＹＥＳでエンジンが自己着火領域Ｉにあれば、ステップＳＡ５に進んで、今度は前回の制御サイクルにおいて運転領域ＩＩにあったかどうか判別する。すなわち、例えば制御サイクル毎にエンジンの運転領域を判定して、領域Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ毎に異なるフラグをオンにするとともに、それらこのフラグの状態をＥＣＵ３０のメモリに記憶するようにしておき、このフラグの状態変化の履歴に基づいて、前回制御サイクルにおけるエンジンの運転領域を判別するようにすればよい。
【００６２】
前記ステップＳＡ５における前記運転領域の判別結果がＮＯであれば、エンジンは自己着火領域Ｉへの移行直後ではないので、後述するステップＳＡ８に進む一方、判定がＮＯであれば、エンジンは従来一般的な火炎伝播による燃焼を行う高負荷側の運転領域ＩＩから自己着火領域Ｉへ移行したところであるから、このときにはステップＳＡ６に進んで、まず、その移行の前後における運転状態でそれぞれ目標ＥＧＲ量（ＥＧＲマップに記憶されている値）を読み込み、その偏差を演算する。続くステップＳＡ７では、前記目標ＥＧＲ量の偏差に応じて、偏差の絶対値が大きいときほど、長い時間となるように、補助点火プラグ１８により予混合気に補助点火を行う期間（アシスト期間）の長さを設定して、ステップＳＡ８へ進む。
【００６３】
そして、ステップＳＡ８では、例えばＥＣＵ３０のタイマカウント等によって前記の如く設定したアシスト期間が経過したかどうか判別し、この判定がＹＥＳならば、エンジンが自己着火領域Ｉに移行した後で既にある程度の時間が経過していて、内部ＥＧＲガス量がその目標値に達しており、これによる気筒３内温度の上昇によって十分に安定した圧縮自己着火が可能であるから、この場合にはステップＳＡ９に進んで、点火プラグ１６，１８による点火は行わずにリターンする。
【００６４】
一方、前記ステップＳＡ８の判別結果がＮＯで、エンジンが自己着火領域Ｉに移行してからアシスト期間の経過する前であれば、内部ＥＧＲガス量はその目標値に達しておらず、内部ＥＧＲガスによる気筒３内温度の上昇が不十分な状態であるから、この場合にはステップＳＡ１０に進んで、補助点火プラグ１８により予混合気に点火して、しかる後にリターンする。より詳しくは、自己着火領域Ｉへの移行後、アシスト期間が経過するまでの間は、気筒３の圧縮行程中期以降の所定のタイミング（例えば、主点火プラグ１６により予混合気に点火して従来型の火炎伝播による燃焼を行わせるのと略同じタイミング）で、補助点火プラグ１８により吸気側周縁部の予混合気に点火する。
【００６５】
その際、前記補助点火プラグ１８における容量放電電圧が相対的に小さく設定されていて、点火のエネルギーが比較的小さなものとなり、しかも燃焼室５の吸気側壁面によって燃焼熱が奪われることで、生成した火炎の初期成長が適度に抑制される。また、気筒３内の吸気側周縁部では予混合気の温度が比較的低く、しかも、その予混合気の空燃比が所定のリーン状態であることから、前記火炎の成長は、以下に述べるように適度に緩慢なものとなる。
【００６６】
すなわち、図８に模式的に示すように、気筒３内燃焼室５の吸気側周縁部から排気側に向かって比較的緩慢に進行する燃焼反応によって予混合気全体が圧縮され、これにより温度及び圧力が上昇した予混合気は、ちょうどＴＤＣ近傍の適切な時期に気筒３内の多数の箇所で略同時に自己着火して、殆ど一斉に燃焼を開始するようになる。つまり、エンジンの領域移行に伴い過渡的に気筒３内の温度が低い状態になっていても、補助点火によって予混合気の圧縮による自己着火を誘発し、安定したＨＣＣＩ燃焼を実現することができる。
【００６７】
一方、前記ステップＳＡ４においてＮＯ、即ちエンジンが高負荷乃至高回転側の領域ＩＩにあるか、或いは自己着火領域Ｉよりも低負荷側の領域ＩＩＩにあるか、のいずれかと判定して進んだステップＳＡ１１では、主点火プラグ１６のみにより気筒３内の予混合気に点火して、しかる後にリターンする。つまり、エンジンが自己着火領域Ｉ外にあれば、気筒３内の予混合気に対して主点火プラグ１６により点火して、従来一般的な火炎伝播による燃焼状態とする。
【００６８】
前記図７に示すフローのステップＳＡ２，ＳＡ３の各ステップは、エンジンが自己着火領域Ｉにあるときに、それよりも高負荷乃至高回転側の領域ＩＩにあるときよりも気筒３内の既燃ガスの残留量（内部ＥＧＲガス量）を多くするとともに、エンジンが前記運転領域ＩＩから自己着火領域Ｉに移行するときには、前記気筒３の吸気弁８の開時期及び排気弁９の閉時期の少なくとも一方を変更して、内部ＥＧＲガス量を増大させる、というオーバーラップ制御部３０ｂの制御手順に対応している。
【００６９】
また、同じフローのステップＳＡ４〜ＳＡ１１の各ステップは、エンジンの運転状態に応じて主点火プラグ１６及び補助点火プラグ１８による点火の形態を変更する点火制御部３０ｃに対応しており、特にステップＳＡ５，ＳＡ８〜ＳＡ１０の制御手順は、エンジンの運転領域ＩＩから自己着火領域Ｉへの移行時に所定のアシスト期間、補助点火プラグ１８によって気筒３内の予混合気の自己着火を補助するための補助点火を行わせるとともに、この補助点火制御を前記アシスト期間が経過したときに終了する、という手順に対応している。
【００７０】
また、前記ステップＳＡ６，ＳＡ７の制御手順は、前記アシスト期間をエンジンの運転領域移行前後における目標ＥＧＲ量の偏差が大きいときほど、長くする、という手順に対応しており、さらに、ステップＳＡ４からＳＡ１１へと進む制御手順は、エンジンが前記自己着火領域Ｉ外の領域ＩＩ又は領域ＩＩＩのいずれかにあるときには、主点火プラグ１６により気筒３内の予混合気に点火して燃焼させる、という手順に対応している。
【００７１】
したがって、この実施形態に係るガソリンエンジンの燃焼制御装置Ｓによると、まず、エンジンが相対的に低負荷低回転側の自己着火領域Ｉにあるときには、内部ＥＧＲガス量を相対的に多くして気筒３内の温度を高めることにより、当該気筒３内に充填したリーンな予混合気をＴＤＣ近傍で同時多点的に自己着火させて、熱効率の高いＨＣＣＩ燃焼により燃費を大幅に低減することができるとともに、窒素酸化物等の有害成分の生成を抑制することができる。
【００７２】
一方、エンジンが相対的に高負荷乃至高回転側の運転領域ＩＩ等にあって、ＨＣＣＩ燃焼の実現が難しい場合には、気筒３の略中心に位置する主点火プラグ１６によって予混合気に点火して、従来一般的な火炎伝播による良好な燃焼を実現することができる。その際、高負荷側の領域ＩＩでは、内部ＥＧＲガス量を相対的に少なくすることで、気筒３への吸気充填効率を高めて所要の出力を得ることができる。
【００７３】
そして、エンジンが前記高負荷側の領域ＩＩから自己着火領域Ｉに移行するときには、移行後に所定のアシスト期間が経過するまでの間、即ち、過渡的に内部ＥＧＲガス量が不足する期間、補助点火プラグ１８によって予混合気に補助的な点火を行うことにより、その予混合気の圧縮自己着火の安定性を確保することができる。
【００７４】
また、前記アシスト期間の経過後は補助点火を行わず、気筒３の圧縮作動によって予混合気全体を自己着火させることにより、上述した圧縮着火燃焼によるエンジン運転効率の改善という作用効果を一層、高めることができる。すなわち、前記の如く補助点火を行うと、混合気の一部は火炎伝播により燃焼することになるから、その分、圧縮自己着火による熱効率の向上という面では不利になり、このことから、補助点火は必要なときにのみ行うのが好ましいものである。
【００７５】
（他の実施形態）
尚、本願発明の構成は前記した実施形態のものに限定されることはなく、その他の種々の構成を包含するものである。すなわち、前記実施形態では、補助点火プラグ１８を２つの吸気ポート６，６の中間に挟むようにして、燃焼室５の吸気側周縁部の中でも最も吸気側寄りの端縁部に配置しているが、これに限らず、補助点火プラグ１８は、燃焼室５を吸気側及び排気側に分けて、その吸気側の周縁部に配置すればよい。また、吸気ポート６と排気ポート７との間に配置する場合には中央寄りもやや排気側寄りの位置まで、燃焼室５の吸気側周縁部に含めるものとする。
【００７６】
また、前記補助点火プラグ１８の容量放電電圧は主点火プラグ１６と略同じに設定してもよいし、補助点火のタイミングも気筒３の圧縮行程中期以降に限るものではない。要するに、補助点火によって生成された火炎があまり成長する前に気筒３内の予混合気の温度及び圧力を上昇させて、当該気筒３の圧縮上死点近傍で同時多点的な自己着火を発生させることができるように、その気筒３の温度状態、予混合気の空燃比やＥＧＲ率等に対応付けて、容量放電電圧や補助点火時期を適切に設定すればよい。
【００７７】
さらに、前記実施形態では、自己着火領域Ｉよりも低負荷の運転領域ＩＩＩでは予混合気に主点火プラグ１６により点火して、従来型の火炎伝播による燃焼形態とするようにしているが、これに限らず、前記運転領域ＩＩＩでもＨＣＣＩ燃焼を行うようにすることもできる。この場合、前記運転領域ＩＩＩでは自己着火領域Ｉよりも気筒３内の温度が低くて、予混合気の着火安定性を確保するのが難しいから、エンジンが運転領域ＩＩＩにあるときには補助点火によって予混合気の圧縮自己着火を誘発するようにするのが好ましい。
【００７８】
さらにまた、前記実施形態では、本願発明を、燃料を吸気ポート６に噴射するようにしたガソリンエンジンに適用しているが、これに限らず、燃料を気筒３内に直接、噴射するようにした直噴ガソリンエンジンにも適用可能である。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように、本願請求項１の発明に係るガソリンエンジンの燃焼制御装置によると、エンジンが低負荷側の第１運転領域にあるときに多量の既燃ガスを残留させて気筒内温度を高めることにより、予混合気の圧縮着火性を確保するようにしたものにおいて、従来一般的な火炎伝播による燃焼を行う高負荷側の第２運転領域から前記第１運転領域に移行するときに、過渡的に気筒の既燃ガス残留量が不足する所定期間は、補助的な点火によって予混合気の自己着火を誘発することで、予混合気の自己着火安定性を確保することができる。
【００８０】
請求項２の発明によると、エンジンが第１運転領域にあるときに予混合気の空燃比を所定のリーン状態に制御し、その第１運転領域への移行直後は前記リーンな予混合気に対して当該気筒の圧縮行程中期以降に補助点火するようにしたことで、予混合気の圧縮自己着火をＴＤＣ近傍の適切な時期に起こさせることができる。
【００８１】
請求項３の発明によると、補助点火を燃焼室の周縁部にて行い、且つその放電エネルギーを比較的小さくすることで、火炎の成長を適度に抑制して、予混合気全体をＴＤＣ近傍の適切な時期に自己着火させることができる。また、第２運転領域では気筒の略中心に位置する主点火プラグによって予混合気に点火して、従来一般的な火炎伝播による良好な燃焼状態を実現できる。
【００８２】
請求項４の発明によると、補助点火を、比較的温度の低い燃焼室の吸気側で行うことで、火炎の成長を適度に抑えることができ、これにより、予混合気全体の圧縮自己着火のタイミングをより適切に制御することができる。
【００８３】
請求項５の発明によると、比較的温度の低い燃焼室の吸気側周縁部にて補助点火を行うことで、火炎の成長を適度に抑制して、予混合気全体をＴＤＣ近傍の適切な時期に自己着火させることができる。また、第２運転領域では気筒の略中心に位置する主点火プラグによって予混合気に点火して、従来一般的な火炎伝播による良好な燃焼状態を実現できる。
【００８４】
請求項６の発明によると、エンジンの運転領域移行時には、移行前後における既燃ガス残留量の偏差が大きくて気筒内温度の上昇遅れが大きいときほど、補助点火制御の期間を長くすることで、予混合気に補助点火する期間を過不足なく設定することができ、これにより、運転領域移行時に予混合気の圧縮着火性を安定確保しながら、圧縮着火燃焼によるエンジン運転効率の改善効果を十分に得ることができる。
【００８５】
請求項７の発明によると、気筒内の既燃ガス残留量の推定値に基づいて吸排気弁の動作時期の制御を学習補正することで、エンジン運転状態に応じた既燃ガス残留量の制御精度を向上することができ、これにより、圧縮自己着火による燃焼状態をさらに良好なものとすることができる。また、エンジンの運転領域移行時にも既燃ガス残留量の制御精度が向上することで、前記請求項６の発明の効果がさらに高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るガソリンエンジンのシリンダヘッドの構成を示す断面図である。
【図２】可変動弁機構を一部分、切り欠いてその構成を示す斜視図である。
【図３】吸気弁及び排気弁の作動時期の変化を示す説明図である。
【図４】エンジンの燃焼制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】エンジンの制御マップの一例を示す図である。
【図６】ＨＣＣＩ燃焼の指圧波形を従来型燃焼と対比して示すグラフ図である。
【図７】エンジンの燃焼制御手順の概略を示すフローチャート図である。
【図８】補助点火によって生成した火炎が拡大する様子のイメージ図である。
【符号の説明】
Ｓ    エンジンの燃焼制御装置
３    気筒（シリンダ）
５    燃焼室
１５    ＶＶＴ（可変動弁機構）
１６    主点火プラグ
１８    補助点火プラグ
２０    イオン電流検出回路（イオン電流センサ、空燃比検出手段）
３０    ＥＣＵ
３０ａ  空燃比制御部（空燃比制御手段）
３０ｂ  バルブオーバーラップ制御部（動弁時期制御手段）
３０ｃ  点火制御部（点火制御手段）
【図１】
2004300982.tif 000003
【図２】
2004300982.tif 000004
【図３】
2004300982.tif 000005
【図４】
2004300982.tif 000006
【図５】
2004300982.tif 000007
【図６】
2004300982.tif 000008
【図７】
2004300982.tif 000009
【図８】
2004300982.tif 000010