(57)【要約】【課題】可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、エンジン負荷領域の広範囲に亙ってトルクを向上させる。【解決手段】機関の運転状態に応じて圧縮比の設定を変更可能な可変圧縮比機構２０と、内燃機関の燃焼室４への吸入空気量を制御するスロットルバルブ５（吸入空気量制御手段）と、燃料噴射率が異なる一対のインジェクター９，１０と、を有し、一対のインジェクター９，１０のうちのどちらか一方のインジェクターから、内燃機関の負荷に応じて燃料を噴射する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の運転状態に応じて圧縮比の設定を変更可能な可変圧縮比機構と、
内燃機関の燃焼室への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、
燃料噴射率が異なる一対のインジェクターと、を有し、
上記一対のインジェクターのうちのどちらか一方のインジェクターから、内燃機関の負荷に応じて燃料を噴射することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
可変圧縮比機構、吸入空気量制御手段及び燃料を噴射するインジェクターの選択、のうちの少なくとも２つをエンジン負荷に応じて同時に制御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】
機関の運転状態に応じて圧縮比の設定を変更可能な可変圧縮比機構と、
内燃機関の燃焼室への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、
第１インジェクターと、
第１インジェクターに比べ単位時間当たりの燃料噴射量が多い第２インジェクターと、を有し、
エンジン負荷領域を、第１負荷領域と第１負荷領域よりも相対的にエンジン負荷が大きい第２負荷領域との２領域に分割し、
第１負荷領域では、第１インジェクターから燃料を噴射し、エンジン負荷の増大に伴って徐々に吸入空気量を増大させ、かつ第１負荷領域内においてエンジン負荷が大きくなると所定の基準圧縮比から圧縮比を徐々に低くし、
エンジン負荷が第１負荷領域から第２負荷領域に移行すると、圧縮比を上記基準圧縮比まで一旦上げると共に吸入空気量を一旦絞り、
第２負荷領域では、第２インジェクターから燃料を噴射し、エンジン負荷の増大に伴って吸入空気量を徐々に増大させると共に、エンジン負荷の増大に伴って所定の基準圧縮比から圧縮比を徐々に低くすることを特徴とする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、内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に用いられる内燃機関として、燃焼圧力や機関回転等の機関運転条件に応じて、圧縮比の設定を変更可能な可変圧縮比機構を備えたものが従来より知られている。（特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２６３１１４号公報（第２頁）
また、各気筒毎にインジェクターを有し、かつ可変圧縮比機構を備えた内燃機関においては、機関運転条件が高負荷になるほどノッキングが発生しやすくなるため、スロットル全開時（ＷＯＴ時）には、ノッキング発生の抑制のため、圧縮比を下げる必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、圧縮比の低下による燃焼効率の低下により、総じて機関のトルクが低下してしまうという問題がある。
【０００５】
また、機関運転条件が高負荷の時に、圧縮比の下げ代を抑えるには、燃料の吸気行程噴射によりノッキングを抑制する方法もあるが、燃料の吸気行程噴射を行うことにより圧縮比の下げ代の抑制しても、機関のトルクの向上には限界がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明における内燃機関の制御装置は、機関の運転状態に応じて圧縮比の設定を変更可能な可変圧縮比機構と、内燃機関の燃焼室への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、互いの噴射率が異なる一対のインジェクターと、を有し、上記一対のインジェクターのうちのどちらか一方のインジェクターから、内燃機関の負荷に応じて燃料を噴射することを特徴としている。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料噴射率の異なるインジェクタを負荷に応じて使い分けることにより、可変圧縮比機構を備えた内燃機関におけるスロットル全開時のトルクを最大限引き出すことが可能となり、総じてエンジン負荷領域の広範囲に亙ってトルクを向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
図１は、車両に適用された本発明に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示す説明図である。
【００１０】
外部から取り入れられた空気は、エアクリーナ１を経て吸気コレクタ２へと導入され、吸気コレクタ２から内燃機関の気筒数に応じて分岐した複数のブランチ３へと分配される。
【００１１】
吸気コレクタ２とエアクリーナ１との間には、機関運転状態に応じて燃焼室４への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段としてのスロットルバルブ５が配設されている。スロットルバルブ５とエアクリーナ１との間には、エアフローメータ６が配設されている。
【００１２】
スロットルバルブ５は、エンジンコントロールモジュール７（以下、ＥＣＭと記す）によって制御されている。また、ＥＣＭ７には、エアフローメータ６からの出力信号が入力されている。
【００１３】
ブランチ３は、吸気弁８を介して対応する気筒の燃焼室４と連通している。このブランチ３には、互いに燃料噴射率の異なる第１インジェクター９と第２インジェクター１０からなる一対のインジェクターが配設されている。第１インジェクター９は、第２インジェクター１０に比べて燃料噴射率が小さくなるよう設定されている。ここで燃料噴射率とは、インジェクターから噴射される燃料量の時間に対する比てあって、単位時間当たりに噴射される燃料の噴射量である。そして、第１インジェクター９及び第２インジェクター１０は、機関運転状態に応じてＥＣＭ７によって制御（具体的な制御については後述する）されている。
【００１４】
尚、図１中の１１は排気通路、１２は排気弁、１３は点火プラグ、１４は車両運転者のアクセルペダルの踏み込み量（アクセルペダル開度）を内燃機関の負荷として検出しＥＣＭ７へ入力する内燃機関の負荷を検出する手段、すなわち機関運転状態を検出する手段としてのアクセルペダルセンサである。また、図示はしないが、ＥＣＭ７には、クランク角センサからの信号によりエンジン回転数を検出している。そして、図１は、便宜上、多気筒内燃機関の一つの気筒に着目したものであり、図１中の吸気コレクタ２からは、気筒数と同数のブランチ３，…，３が分岐しており、これら各ブランチ３，…，３毎に、第１インジェクタ９及び第２インジェクター１０からなる一対のインジェクターがそれぞれ配設されている。
【００１５】
また、内燃機関は、機関の運転状態に応じて圧縮比の設定を変更可能な可変圧縮比機構２０を備えている。
【００１６】
この可変圧縮比機構２０は、各気筒のピストン２１にピストンピン２２を介して一端が連結されたアッパーリンク２３と、このアッパーリンク２３の他端にアッパーリンクピン２４を介して揺動可能に連結されると共に、クランクシャフト２５のクランクピン２６に連結されるロアーリンク２７と、クランクシャフト２５と略平行に延びるコントロールシャフト２８と、一端がコントロールシャフト２８に揺動可能に連結されると共に、他端が制御リンクピン２９を介してロアーリンク２７に揺動可能に連結される制御リンク３０と、を有している。
【００１７】
コントロールシャフト２８には、制御リンク３０の一端に設けられたベアリング（図示せず）に回転可能に支持されるピンジャーナル（図示せず）が、クランクシャフト２５の軸方向に間欠的に形成されている。
【００１８】
このピンジャーナルの回転中心Ｐ１は、コントロールシャフト２８の回転中心Ｐ２に対して所定量偏心しており、この回転中心Ｐ１を揺動支点として、制御リンク３０がコントロールシャフト２８に対して揺動する。
【００１９】
従って、コントロールシャフト２８が回動すると、制御リンク３０の揺動支点Ｐ１の位置が変化し、これに伴って、ピストン上死点位置が変化する。すなわち、ピストン上死点位置での燃焼室側の容積とピストン下死点位置での燃焼室側の容積の比によって定義される内燃機関の圧縮比を増減させることができる。
【００２０】
コントロールシャフト２８は、ウォーム３１及びウォームホイール３２を介して接続されたアクチュエータ３３を駆動源として回転駆動され、このアクチュエータ３３は、ＥＣＭ７により機関運転状態に応じて駆動制御される。
【００２１】
スロットルバルブ５、可変圧縮比機構２０、及び各気筒毎に配設された一対のインジェクター９，１０の機関運転状態に応じたＥＣＭによる制御は、図２に示すように行われる。
【００２２】
まず、エンジン負荷領域を、予め設定された所定のアクセルペダル踏み込み量ＡＰＯ１を境界として、第１負荷領域と、第１負荷領域よりも相対的にエンジン負荷が大きい第２負荷領域と、の２領域に分割する。
【００２３】
第１負荷領域においては、燃料噴射率の小さい第１インジェクター９から吸入行程時に燃料噴射を行い、第１インジェクター９に比べて燃料噴射率の大きい第２インジェクター１０から燃料噴射は行わない。一方、可変圧縮比機構２０は、第１負荷領域内の負荷の低い側、すなわちアクセルペダルの踏み込み量が少ない側では、所定の基準圧縮比となるよう制御され、アクセルペダルの踏み込み量がＡＰＯ１に近づいてくるとノッキングが発生しやすくなるので、第１負荷領域内の負荷の高い側では、圧縮比を上記基準圧縮比から徐々に下げるよう制御される。ここで、基準圧縮比は、機関の熱効率が最大となる圧縮比であり、約圧縮比１５程度である。また、スロットルバルブ５は、アクセルペダルの踏み込み量が０のとき略全閉となり、アクセルペダルの踏み込み量がＡＰＯ１のときに略全開となるよう、第１負荷領域内の負荷の低い側から負荷の高い側に向かって徐々に開いていく。
【００２４】
アクセルペダルの踏み込み量がＡＰＯ１となると、圧縮比を上記基準圧縮比まで一旦上げると共に、スロットルバルブを全開状態から所定量一気に絞り、吸入空気量を一旦絞る。
【００２５】
そして、第２負荷領域においては、燃料噴射率の大きい第２インジェクター１０から吸入行程時に燃料噴射を行い、第２インジェクター１０に比べて燃料噴射率の小さい第１インジェクター９から燃料噴射は行わない。一方、可変圧縮比機構２０は、アクセルペダルの踏み込み量がＡＰＯ１から大きくなるに従い、上記基準圧縮比から徐々に圧縮比が小さくなるよう制御される。またスロットルバルブ５は、アクセルペダルの踏み込み量がＡＰＯ１から大きくなるに従い徐々に大きくなるよう制御され、アクセルペダルの踏み込み量が最大、すなわちアクセルペダルが完全に踏み込まれて状態（アクセルペダル踏み込み量ＡＰＯ２）でスロットルバルブが再び略全開となる。
【００２６】
図３は、上述した内燃機関の制御装置の制御の流れを示すフローチャートである。
【００２７】
ステップ１（以下、ステップは単にＳと記す）にて、アクセルペダルセンサ１４からアクセルペダル踏み込み量ＡＰＯをＥＣＭ７に入力する。
【００２８】
Ｓ２では、ＥＣＭ７内に予め記憶させてあるテーブル（上述した図２を参照）から、アクセルペダル踏み込み量ＡＰＯに対応するスロットル開度と、目標圧縮比と、を読み出す。
【００２９】
Ｓ３にて、ＥＣＭ７は、エアフローメータ６からの信号により吸入空気量を読み込み、クランク角センサ（図示せず）からの信号によりエンジン回転数を読み込む。
【００３０】
そして、Ｓ４では、現在必要とされる燃料噴射量を算出する。
【００３１】
Ｓ５では、Ｓ１にてＥＣＭ７に入力されたアクセルペダル踏み込み量ＡＰＯが上述したＡＰＯ１よりも小さいか否か判定し、ＡＰＯがＡＰＯ１未満の場合にはＳ６に進み、それ以外の場合にはＳ８に進む。
【００３２】
Ｓ６では、第１インジェクター９において、Ｓ４で算出した燃料噴射量を確保するために必要な噴射パルス幅を算出し、Ｓ７に進んで第１インジェクター９から燃料を噴射し、Ｓ１０に進む。
【００３３】
Ｓ８では、第２インジェクター１０において、Ｓ４で算出した燃料噴射量を確保するために必要な噴射パルス幅を算出し、Ｓ９に進んで第２インジェクター１０から燃料を噴射し、Ｓ１０に進む。
【００３４】
Ｓ１０では、Ｓ２にて読み出した目標圧縮比となるようアクチュータ３３を駆動する。
【００３５】
Ｓ１１では、Ｓ２にて読み出した目標スロットル開度となるようスロットルバルブ５を駆動する。
【００３６】
このような内燃機関の制御装置においては、アクセルペダル踏み込み量ＡＰＯがＡＰＯ１となるとスロットルバルブ５が略全開となるので、第２負荷領域において、燃料噴射率の大きい第２インジェクター１０から燃料噴射を行うと、燃料の気化潜熱によりノッキングを抑制できる。このノッキングの抑制は、吸入行程時に燃料噴射を行うと、筒内に液体燃料噴霧が直接吸入され、筒内でその燃料が気化する際の気化潜熱で筒内が冷却されることによる。そして、吸入行程時に、第２インジェクター１０を用いると、単位時間当りの燃料噴射量が第１インジェクター９よりも多いことから噴射終了時期が第１インジェクター９よりも早くなり、その結果、点火までの気化時間が長くとれ、筒内冷却効果を有効に活用できるので、再度圧縮比を上げることが可能となり、圧縮比を上げることによりトルクが上昇する分スロットルバルブ５を絞ることができる。そして、第２負荷領域において、アクセルペダル踏み込み量ＡＰＯがＡＰＯ１よりも大きくなると、圧縮比を下げざるを得なくなるが、アクセルペダル踏み込み量ＡＰＯが最大値ＡＰＯ２のときに再びスロットルバルブ５を略全開にすることができる。
【００３７】
つまり、エンジン負荷領域を低負荷領域（第１負荷領域）と高負荷領域（第２負荷領域）とに２分割し、上記低負荷領域と上記高負荷領域とで燃料噴射率の異なるインジェクターを使い分けることで、上記低負荷領域と上記高負荷領域との境界及び最大負荷時の２箇所、すなわちアクセルペダル踏み込み量ＡＰＯ１及びアクセルペダル踏み込み量ＡＰＯ２の２箇所でスロットルバルブ５が全開となり最大トルクを発生を発生させることができるため、可変圧縮比機構を備えた内燃機関におけるスロットル全開時のトルクを最大限引き出すことが可能となり、総じてエンジン負荷領域の広範囲に亙ってトルクを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示す説明図。
【図２】エンジン負荷に対するインジェクター、圧縮比及びスロット開度の制御の相関関係を示す説明図。
【図３】本発明に係る内燃機関の制御装置の制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
５…スロットルバルブ
７…エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）
９…第１インジェクター
１０…第２インジェクター
１４…アクセルペダルセンサ
２０…可変圧縮比機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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