(57)【要約】【課題】本発明は、予混合圧縮着火燃焼を行う多気筒内燃機関において、各気筒での着火時期をより好適な時期とすることが可能な技術を提供することを課題とする。【解決手段】複数の気筒を有する予混合圧縮着火燃焼内燃機関において、予混合圧縮着火燃焼が行われているときに（Ｓ１０１）、少なくとも１つの気筒における着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内にない場合（Ｓ１０４、Ｓ１０７）、全ての気筒の吸気弁の閉弁時期を略同様に変化させる（Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０８）ことで、全ての気筒での予混合気の実圧縮比を略同様に変化させる。【選択図】  図６
2005002803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有し、吸気行程中および／または圧縮行程中に、気筒内に燃料と吸気との予混合気が形成され、該予混合気が燃焼に供される予混合圧縮着火燃焼を、少なくとも一部の運転領域で行う予混合圧縮着火燃焼内燃機関であって、
全ての気筒の吸気弁の閉弁時期を略同様に変化させる閉弁時期制御手段と、
各気筒での着火時期を推定する着火時期推定手段と、
を備えた予混合圧縮着火燃焼内燃機関において、
前記予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、前記着火時期推定手段によって推定された着火時期が最も進角している気筒での着火時期が目標着火時期範囲内にない場合、該気筒での着火時期が該目標着火時期範囲内となるように、前記閉弁時期制御手段によって全ての気筒の吸気弁の閉弁時期を略同様に変化させることによって、全ての気筒での予混合気の実圧縮比を略同様に変化させることを特徴とする予混合圧縮着火燃焼内燃機関の着火時期制御方法。
【請求項２】
前記予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、前記着火時期推定手段によって推定された着火時期が少なくとも１つの気筒において前記目標着火時期範囲よりも進角している場合、着火時期が最も進角している気筒での着火時期が前記目標着火時期範囲内となるように、前記閉弁時期制御手段によって全ての気筒の吸気弁の閉弁時期を略同様に遅角することを特徴とする請求項１記載の予混合圧縮着火燃焼内燃機関の着火時期制御方法。
【請求項３】
前記予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、前記着火時期推定手段によって推定された着火時期が全ての気筒において前記目標着火時期範囲よりも遅角している場合、着火時期が最も進角している気筒での着火時期が前記目標着火時期範囲内となるように、前記閉弁時期制御手段によって全ての気筒の吸気弁の閉弁時期を略同様に進角することを特徴とする請求項１または２に記載の予混合圧縮着火燃焼内燃機関の着火時期制御方法。
【請求項４】
前記予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、前記着火時期推定手段によって推定された着火時期の各気筒間でのばらつき幅が所定幅以下である場合、着火時期が最も進角している気筒での着火時期を前記目標着火時期範囲内とした後、着火時期が前記目標着火時期範囲よりも遅角している気筒での燃料噴射量を、前記目標着火時期範囲からの遅角量に基づいて気筒毎に増量することで、着火時期が前記目標着火時期範囲よりも遅角している気筒での着火時期を前記着火時期範囲内まで進角することを特徴とする請求項２または３に記載の予混合圧縮着火燃焼内燃機関の着火時期制御方法。
【請求項５】
前記予混合圧縮着火燃焼内燃機関は、
排気の一部を再循環排気として気筒毎に導入する排気再循環手段と、
予混合気の再循環排気率を気筒毎に調整する再循環排気率制御手段と、を更に備え、
前記予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、前記着火時期推定手段によって推定された着火時期の各気筒間でのばらつき幅が前記所定幅より大きいときは、前記再循環排気率制御手段によって、着火時期が前記目標着火時期範囲内にない気筒の予混合気の再循環排気率を調整することで、前記ばらつき幅を前記所定幅以下とすることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の予混合圧縮着火燃焼内燃機関の着火時期制御方法。
【請求項６】
複数の気筒を有し、吸気行程中および／または圧縮行程中に、気筒内に燃料と吸気との予混合気が形成され、該予混合気が燃焼に供される予混合圧縮着火燃焼を、少なくとも一部の運転領域で行う予混合圧縮着火燃焼内燃機関であって、
排気の一部を再循環排気として気筒毎に導入する排気再循環手段と、
予混合気の再循環排気率を気筒毎に調整する再循環排気率制御手段と、
各気筒での着火時期を推定する着火時期推定手段と、
を備えた、予混合圧縮着火燃焼内燃機関において、
前記予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、前記着火時期推定手段によって推定された着火時期が少なくとも１つの気筒において目標着火時期範囲内にない場合、前記再循環排気率制御手段によって、着火時期が前記目標着火時期範囲内にない気筒での予混合気の再循環排気率を調整することを特徴とする予混合圧縮着火燃焼内燃機関の着火時期制御方法。
【請求項７】
前記排気再循環手段は、気筒内に再循環排気を導入するＥＧＲ通路を気筒毎に有し、
前記再循環排気率制御手段は、前記ＥＧＲ通路毎に設けられ各気筒に導入される再循環排気量を調整するＥＧＲ弁を有し、
前記再循環排気率制御手段は、着火時期が前記目標着火時期範囲よりも進角している気筒の再循環排気率を調整するときは、該気筒へ再循環排気を導入する前記ＥＧＲ通路に設けられた前記ＥＧＲ弁の開度を大きくすることを特徴とする請求項５または６に記載の予混合圧縮着火燃焼内燃機関の着火時期制御方法。
【請求項８】
前記排気再循環手段は、気筒内に再循環排気を導入するＥＧＲ通路を気筒毎に有し、
前記再循環排気率制御手段は、前記ＥＧＲ通路毎に設けられ各気筒に導入される再循環排気量を調整するＥＧＲ弁を有し、
前記再循環排気率制御手段は、着火時期が前記目標着火時期範囲よりも遅角している気筒の再循環排気率を調整するときは、該気筒へ再循環排気を導入する前記ＥＧＲ通路に設けられた前記ＥＧＲ弁の開度を小さくすることを特徴とする請求項５または６に記載の予混合圧縮着火燃焼内燃機関の着火時期制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予混合圧縮着火燃焼内燃機関に関し、特に、予混合圧縮着火燃焼内燃機関の着火時期制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒内燃機関においては、該内燃機関の運転状態が所定運転状態にあるときに、各気筒間での機関回転速度のばらつきを検出し、このばらつき幅が小さくなるように気筒毎の燃料噴射量の補正量を設定すると共に、内燃機関の運転状態が所定運転状態から離れた場合、冷却水温の上昇量に応じて前記補正量を再設定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、多気筒圧縮着火内燃機関においては、各気筒の筒内圧力から実際の着火時期を推定し、この推定された着火時期が目標着火時期となるように燃料噴射時期を調整する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
一方、内燃機関において、吸気行程中および／または圧縮行程中に気筒内へ燃料を噴射することで、該燃料と吸気（空気）との予混合気を形成し、該予混合気を燃焼に供することによって、ＮＯｘや煙の排出が抑制される予混合圧縮着火燃焼内燃機関の開発が進められている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１７０５７６号公報
【特許文献２】
特開平１１−１２５１４１号公報
【特許文献３】
特開２０００−２９１４６６号公報
【特許文献４】
特開２００２−０８９３４４号公報
【特許文献５】
特開２００２−２２１０７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
予混合圧縮着火燃焼での着火時期は、気筒内の温度や空燃比分布、気筒内に供給される吸入空気量やＥＧＲガス量等の影響を受け易い。このため、多気筒内燃機関において予混合圧縮着火燃焼を行った場合、従来の圧縮着火燃焼よりも、１サイクルにおける着火時期が気筒毎に異なった時期となり易い、つまり着火時期の各気筒間でのばらつきが生じ易い。その結果、機関回転速度の変動が大きくなり、振動や騒音、燃費の悪化を招く虞がある。
【０００７】
また、従来の多気筒内燃機関における機関回転速度の変動は、各気筒での燃料噴射量を補正し、トルクを増減することによって補正することが出来た。しかしながら、予混合圧縮着火燃焼内燃機関においては、着火時期が圧縮上死点近傍よりも早くなる、いわゆる過早着火が生じているときに気筒内への燃料噴射量を増量すると着火時期が更に早くなり、従来とは逆にトルクは減少する。このため、従来のような燃料噴射量の補正によるトルクの増減によって機関回転速度の変動を補正することは困難である。
【０００８】
また、予混合圧縮着火燃焼内燃機関では、気筒内に予混合気を形成するために噴射される燃料の噴射時期と着火時期との間隔は、従来の圧縮着火内燃機関での燃料噴射時期と着火時期との間隔よりも大きいため、従来のような燃料噴射時期の調整によって着火時期を調整することは困難である。
【０００９】
本発明は、予混合圧縮着火燃焼を行う多気筒内燃機関において、各気筒での着火時期をより好適な時期とすることが可能な技術を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
即ち、本発明は、複数の気筒を有する予混合圧縮着火燃焼内燃機関において、予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、着火時期が最も進角している気筒での着火時期が目標着火時期範囲内にない場合、全ての気筒の吸気弁の閉弁時期を略同様に変化させることで、全ての気筒での予混合気の実圧縮比を略同様に変化させるものである。
【００１１】
より詳しくは、本発明に係る予混合圧縮着火燃焼内燃機関の着火時期制御方法は、
複数の気筒を有し、吸気行程中および／または圧縮行程中に、気筒内に燃料と吸気との予混合気が形成され、該予混合気が燃焼に供される予混合圧縮着火燃焼を、少なくとも一部の運転領域で行う予混合圧縮着火燃焼内燃機関であって、
全ての気筒の吸気弁の閉弁時期を略同様に変化させる閉弁時期制御手段と、
各気筒での着火時期を推定する着火時期推定手段と、
を備えた予混合圧縮着火燃焼内燃機関において、
予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、着火時期推定手段によって推定された着火時期が最も進角している気筒での着火時期が目標着火時期範囲内にない場合、該気筒での着火時期が該目標着火時期範囲内となるように、閉弁時期制御手段によって全ての気筒の吸気弁の閉弁時期を略同様に変化させることで、全ての気筒での予混合気の実圧縮比を略同様に変化させることを特徴とする。
【００１２】
ここで、目標着火時期範囲とは、目標とする着火時期の範囲であって、圧縮上死点近傍の範囲としても良い。
【００１３】
予混合圧縮着火燃焼内燃機関においては、予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、吸気弁の閉弁時期が変化すると、気筒内の吸入空気量が変化するため、圧縮行程における予混合気の実際の圧縮比である実圧縮比も変化する。そして、予混合気の実圧縮比が変化すると着火時期も変化する。本発明においては、吸気弁の閉弁時期を変化させるときは、全ての気筒の吸気弁の閉弁時期が略同様に変化するため、全ての気筒での着火時期が略同様に変化する。
【００１４】
本発明によれば、全ての気筒の吸気弁の閉弁時期を略同様に変化させることで、全ての気筒での着火時期を略同様に変化させ、少なくとも着火時期が最も進角している気筒での着火時期を目標着火時期範囲内とすることが出来る。
【００１５】
本発明においては、予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、着火時期が少なくとも１つの気筒において目標着火時期範囲よりも進角している場合、着火時期が最も進角している気筒での着火時期が目標着火時期範囲内となるように全ての気筒の吸気弁の閉弁時期を略同様に遅角しても良い。
【００１６】
吸気弁の閉弁時期を、吸気行程下死点以降であって、慣性効果によって吸入空気が気筒内に流入することがない時期以降まで遅角すると、気筒内の吸入空気が流出するため、該気筒の予混合気の実圧縮比が低下し、着火時期が遅角する。
【００１７】
上記のような制御によれば、少なくとも着火時期が最も進角している気筒での着火時期を目標着火時期範囲内とすることが出来る。また、全ての気筒での着火時期が略同様に変化するため、着火時期が最も進角している気筒以外の気筒での着火時期を目標着火時期範囲以降とすることが出来る。即ち、全ての気筒において過早着火の発生を防止することが出来る。
【００１８】
本発明においては、予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、着火時期が全ての気筒において目標着火時期範囲よりも遅角している場合、着火時期が最も進角している気筒での着火時期が前記目標着火時期範囲内となるように、全ての気筒での吸気弁の閉弁時期を略同様に進角しても良い。
【００１９】
吸気弁の閉弁時期が、吸気行程下死点より遅く、気筒内の吸入空気が流出する時期であるときに、吸気弁の閉弁時期を吸気行程下死点の方へ進角すると、気筒内から流出する吸入空気量が減少するため、予混合気の実圧縮比が低下し、着火時期が進角する。
【００２０】
上記のような制御によれば、少なくとも着火時期が最も進角している気筒での着火時期を目標着火時期範囲内とすることが出来る。また、全ての気筒での着火時期が略同様に変化するため、着火時期が最も進角している気筒以外の気筒での着火時期を目標着火時期範囲内、もしくは目標着火時期範囲により近い時期のいずれかとすることが出来る。即ち、全ての気筒において過早着火の発生を防止しつつ、着火時期をより好適な時期とすることがで出来る。
【００２１】
本発明においては、予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、着火時期の各気筒間でのばらつき幅が所定幅以下である場合、上記のような吸気弁の制御によって着火時期が最も進角している気筒での着火時期を目標着火時期範囲内とした後、着火時期が前記目標着火時期範囲よりも遅角している気筒での燃料噴射量を、目標着火時期範囲からの遅角量に基づいて気筒毎に増量することで、着火時期が前記目標着火時期範囲よりも遅角している気筒での着火時期を目標着火時期範囲内まで進角しても良い。
【００２２】
ここで、着火時期の各気筒間でのばらつき幅とは、各気筒での１サイクルにおける着火時期の各気筒間でのばらつきの幅のことである（以下、単に着火時期のばらつき幅と称する）。
【００２３】
予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、気筒内への燃料噴射量を増量すると、予混合気の空燃比が低下し着火時期が進角する。しかしながら、燃料噴射量を多量に増量すると、内燃機関の運転状態への影響が大きくなり過ぎたり、排気特性や燃費の悪化を招いたりする虞がある。ここで、所定幅とは、着火時期のばらつき幅が該所定幅以下であれば、上記のような吸気弁の閉弁時期の制御によって、着火時期が最も進角している気筒での着火時期を目標着火時期範囲内とした後、更に、着火時期が目標着火時期範囲よりも遅角している気筒での燃料噴射量を増量することで、内燃機関の運転状態や排気特性、燃費へ過剰な影響を与えることなく、該気筒での着火時期を目標着火時期範囲内まで進角することが可能な幅のことである。
【００２４】
上記のような制御によれば、着火時期が最も進角している気筒だけでなく、全ての気筒での着火時期をより好適な時期とすることが出来る。また、各気筒内への燃料噴射量の調整のみによって、各気筒での着火時期を目標着火時期範囲内とする場合と比べて、内燃機関の運転状態への影響や排気特性、燃費の悪化を抑制することが出来る。また、吸気弁の閉弁時期を気筒毎に別々に制御することによって全ての気筒での着火時期を目標着火時期範囲内とする場合と比べて、より簡単な制御で全ての気筒での着火時期をより好適な時期とすることが出来る。
【００２５】
また、本発明に係る予混合圧縮着火燃焼内燃機関が、排気の一部を再循環排気（以下、ＥＧＲガスと称する）として気筒毎に導入する排気再循環手段と、予混合気の再循環排気率を気筒毎に調整する再循環排気率制御手段と、を更に備えている場合、予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、着火時期のばらつき幅が所定幅より大きいときは、再循環排気率制御手段によって、着火時期が目標着火時期範囲内にない気筒の予混合気の再循環排気率を調整することで、着火時期のばらつき幅を所定幅以下としても良い。
【００２６】
ここで、再循環排気率とは、気体（ここでは予混合気）中におけるＥＧＲガス量の割合のことである（以下、ＥＧＲ率と称する）。
【００２７】
予混合圧縮着火燃焼内燃機関においては、予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、予混合気のＥＧＲ率が高くなると着火時期は遅くなり、予混合気のＥＧＲ率が低くなると着火時期は早くなる。また、予混合気のＥＧＲ率を変化させた場合の内燃機関の運転状態や排気特性、燃費への影響は、燃料噴射量を増量する場合と比べて小さい。そのため、予混合気のＥＧＲ率を調整することによって、着火時期をより大きく変化させることが出来る。
【００２８】
本発明によれば、着火時期のばらつき幅が大きい場合であっても、該ばらつき幅を所定幅以下とすることが出来る。そして、着火時期のばらつき幅が所定幅以下となれば、上記のような、吸気弁の閉弁時期と燃料噴射量の制御によって、全ての気筒での着火時期を目標着火時期範囲内とすることが出来る。即ち、着火時期のばらつき幅が大きい場合であっても、全ての気筒での着火時期をより好適な時期とすることが出来る。
【００２９】
また、本発明に係る予混合圧縮着火燃焼内燃機関の着火時期制御方法では、
複数の気筒を有し、吸気行程中および／または圧縮行程中に、気筒内に燃料と吸気との予混合気が形成され、該予混合気が燃焼に供される予混合圧縮着火燃焼を、少なくとも一部の運転領域で行う予混合圧縮着火燃焼内燃機関であって、
排気の一部をＥＧＲガスとして気筒毎に導入する排気再循環手段と、
予混合気のＥＧＲ率を気筒毎に調整する再循環排気率制御手段と、
各気筒での着火時期を推定する着火時期推定手段と、
を備えた、予混合圧縮着火燃焼内燃機関において、
予混合圧縮着火燃焼が行われているときに、着火時期推定手段によって推定された着火時期が、少なくとも１つの気筒において目標着火時期範囲内にない場合、再循環排気率制御手段によって、着火時期が目標着火時期範囲内にない気筒での予混合気のＥＧＲ率を調整しても良い。
【００３０】
上記したように、予混合気のＥＧＲ率の調整によれば、着火時期をより大きく変化させることが出来る。従って、予混合気のＥＧＲ率の調整のみによっても、着火時期が目標着火時期範囲内にない気筒での着火時期を、目標着火時期範囲内とすることが出来る。即ち、全ての気筒での着火時期をより好適な時期とすることが出来る。
【００３１】
また、前記排気再循環手段が、気筒内にＥＧＲガスを導入するＥＧＲ通路を気筒毎に有し、前記再循環排気率制御手段が、ＥＧＲ通路毎に設けられ各気筒に導入されるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ弁を有している場合、着火時期が目標着火時期範囲よりも進角している気筒のＥＧＲ率を調整するときは、該気筒へＥＧＲガスを導入するＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁の開度を大きくし、着火時期が目標着火時期範囲よりも遅角している気筒のＥＧＲ率を調整するときは、該気筒へＥＧＲガスを導入するＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁の開度を小さくしても良い。
【００３２】
このような構成によれば、ＥＧＲ弁の開度を大きくすることで、気筒内へ導入されるＥＧＲガス量を増量し、該気筒の予混合気のＥＧＲ率を高くすることが出来る。一方、ＥＧＲ弁の開度を小さくすることで、気筒内へ導入されるＥＧＲガス量を減量し、該気筒の予混合気のＥＧＲ率を低くすることが出来る。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る予混合圧縮着火燃焼内燃機関の着火時期制御方法の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００３４】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関の概略構成を示す図である。
【００３５】
本発明に係る内燃機関１は４つの気筒２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を有するディーゼル機関である。各気筒２の略中心部には気筒２内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）が備えられている。また、各気筒２には図示しない吸気ポートと排気ポートとが２つずつ設けられている。
【００３６】
また、気筒２毎には吸気分配管１０（１０ａ、１０ｂ、１０、１０ｃ）が備えられており、該吸気分配管１０の一端は各気筒２の吸気ポートと連通している。一方、吸気分配管１０の他端はインテークマニホルド９と連通されており、インテークマニホルド９は、吸気通路８に接続されている。各気筒の排気ポートはエキゾーストマニホルド１１と連通されており、エキゾーストマニホルド１１は排気通路１２に接続されている。
【００３７】
各吸気ポートの気筒２への開口部には、吸気弁３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）が設けられており、各吸気弁３には、そのリフト量や開閉時期を制御する可変動弁機構７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）が設けられている。可変動弁機構７としては電磁駆動弁等が例示出来る。また、各排気ポートの気筒２への開口部には、排気弁４（４ａ、４ｂ、４ｂ、４ｃ）が設けられている。
【００３８】
さらに、各気筒２には、それぞれの気筒２における実際の着火時期を推定するために、各気筒２内の圧力をそれぞれ検出する圧力センサ６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）が設けられている。
【００３９】
また、本実施の形態に係る内燃機関１には、該内燃機関１から排出された排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系へ再循環させる排気再循環装置１３が備えられている。該排気再循環装置１３は、エキゾーストマニホルド１１と連通されているＥＧＲ通路１４と、各吸気分配管１０をそれぞれ別々にＥＧＲ通路１４に連通する４つのＥＧＲ枝管１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）を備えている。また、ＥＧＲ通路１４には、該ＥＧＲ通路１４内を流れる排気（ＥＧＲガス）の流量を調整するＥＧＲ弁１６が設けられており、更に、各ＥＧＲ枝管１５には、該ＥＧＲ枝管１５内を流れるＥＧＲガスの流量を調整する枝管ＥＧＲ弁１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）がそれぞれ設けられている。
【００４０】
このように構成された排気再循環装置１３では、ＥＧＲ弁１６と各枝管ＥＧＲ弁１７とが開弁されると、内燃機関１から排出された排気の一部（ＥＧＲガス）がＥＧＲガスとしてエキゾーストマニホルド１１を介してＥＧＲ通路１４へ流入し、該ＥＧＲ通路１４を流通するＥＧＲガスが、各ＥＧＲ枝管１５を通って、各吸気分配管１０へ導入される。各吸気分配管１０に導入されたＥＧＲガスは新気（空気）と混ざり合って吸気を形成し、該吸気が吸気ポートを介して気筒２内へ導入される。
【００４１】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００４２】
ＥＣＵ２０は、圧力センサ６や、内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を出力するクランクポジションセンサ１８、アクセル開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ１９等の各種センサと電気的に接続されており、これらセンサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。
【００４３】
一方、ＥＣＵ２０は、燃料噴射弁５、可変動弁機構７、ＥＧＲ弁１６、枝管ＥＧＲ弁１７等と電気的に接続されており、上記各部がＥＣＵ２０によって制御される。例えば、ＥＣＵ２０は、全ての気筒２の吸気弁３の閉弁時期が略同様に変化するよう各可変動弁機構７を制御する。
【００４４】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、例えば、クランクポジションセンサ１８がパルス信号を出力する時間的な間隔等に基づき機関回転数を算出し、アクセル開度センサ１９の出力信号等に基づき機関負荷を算出する。また、ＥＣＵ２０は、各圧力センサ６の出力信号に基づき各気筒２における実際の着火時期を推定する。
【００４５】
また、本実施の形態に係る内燃機関１は、ＥＣＵ２０からの指令によって吸気行程中または圧縮行程中に燃料噴射弁５から気筒２内へ燃料を噴射することで、気筒２内において燃料と吸気との予混合気が形成され、該予混合気が燃焼に供される、いわゆる予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関である。
【００４６】
次に、本実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関の着火時期制御方法ついて図面に基づいて説明する。
【００４７】
図２〜５は、本実施の形態に係る各気筒２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄでの着火時期を示すグラフである。図２〜５において、横軸は時間を示し、縦軸は各気筒２内の熱発生率を示す。また、各実線ａ、ｂ、ｃ、ｄにおけるの変曲点が、各気筒２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄそれぞれでの着火時期を示し、一点鎖線は圧縮行程上死点に相当する時期を示す。尚、図２〜５に示すそれぞれの着火時期は各気筒２での１サイクルにおける着火時期を示すものであって、各実線ａ、ｂ、ｃ、ｄの時間的な配列は着火時期の順番を示すものではない。
また、図２〜５において、範囲Ｂは目標着火時期範囲を示す。即ち、本実施の形態に係る目標着火時期範囲は、圧縮行程上死点からそれ以降のある時期までの範囲であって、且つ圧縮行程上死点近傍の範囲である。以下、この範囲Ｂを目標着火時期範囲Ｂと称する。
また、図２〜５において、幅Ｘは各気筒間での着火時期のばらつき幅を示すものであって、ある特定の範囲を示すものではない。以下、この幅Ｘを着火時期のばらつき幅Ｘと称する。
【００４８】
本実施の形態に係る方法においては、図２に示すとおり、少なくとも一つの気筒での着火時期が目標着火時期範囲Ｂより進角している場合、最も進角している気筒２（図２では、気筒２ａ）での着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内となるように、可変動弁機構７によって、全ての気筒２の吸気弁３の閉弁時期を略同様に遅角する。
【００４９】
その結果、図３に示すとおり、着火時期が最も進角している気筒２ａでの着火時期を目標着火時期範囲Ｂ内とすることが出来る。また、着火時期が最も進角している気筒２ａ以外の気筒２ｂ、２ｃ、２ｄでの着火時期を目標着火時期範囲Ｂ以降とすることが出来る。即ち、全ての気筒２において過早着火の発生を防止することが出来る。尚、このとき、着火時期のばらつき幅Ｘが目標着火時期範囲Ｂの幅よりも小さい場合は、全ての気筒２での着火時期を目標着火時期範囲Ｂ内とすることが出来る。
【００５０】
一方、本実施の形態に係る方法においては、図４に示すように、全ての気筒２での着火時期が目標着火時期範囲Ｂよりも遅角している場合、最も進角している気筒２（図４では、気筒２ａ）での着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内となるように、可変動弁機構７によって、全ての気筒２の吸気弁３の閉弁時期を略同様に進角する。
【００５１】
その結果、前記と同様、図３に示すとおり、着火時期が最も進角している気筒２ａでの着火時期を目標着火時期範囲Ｂ内とすることが出来る。また、着火時期が最も進角している気筒２ａ以外の気筒２ｂ、２ｃ、２ｄでの着火時期を目標着火時期範囲Ｂ内、もしくは目標着火時期範囲Ｂにより近い時期のいずれかとすることが出来る。即ち、全ての気筒２において過早着火の発生を防止しつつ、着火時期をより好適な時期とすることがで出来る。尚、このときも前期と同様、着火時期のばらつき幅Ｘが目標着火時期範囲Ｂの幅よりも小さい場合は、全ての気筒２での着火時期を目標着火時期範囲Ｂ内とすることが出来る。
【００５２】
また、本実施の形態に係る方法においては、上記のような、吸気弁３の閉弁時期の制御により、着火時期が最も進角している気筒２ａでの着火時期を目標着火時期範囲Ｂ内とした後に、着火時期が目標着火時期範囲Ｂよりも遅角している気筒２（図３では、気筒２ｃと気筒２ｂ）がある場合、さらに、この気筒２での燃料噴射量および／または予混合気のＥＧＲ率を調節することによって着火時期を調整する。
【００５３】
即ち、着火時期のばらつき幅が所定幅Ａよりも小さいときは、着火時期が目標着火時期範囲Ｂよりも遅角している気筒２ｃ、２ｄでの燃料噴射弁５ｃ、５ｄからの燃料噴射量を、目標着火時期範囲Ｂからの遅角量に基づいて、それぞれ増量することで、該気筒２ｃ、２ｄでの着火時期を目標着火時期範囲Ｂ内まで進角する。このとき、目標着火時期範囲Ｂからの遅角量が多いほど燃料噴射量の増量分を多くする。
【００５４】
ここで、所定幅Ａとは、燃料噴射量を増量することで、内燃機関１の運転状態や排気特性、燃費へ過剰な影響を与えることなく、気筒２ｃ、２ｄでの着火時期を目標着火時期範囲Ｂ内まで進角することが可能な幅のことである。即ち、着火時期のばらつき幅が所定幅Ａ以下であれば、上記のような吸気弁３の閉弁時期の制御によって、着火時期が最も進角している気筒２ａでの着火時期を目標着火時期範囲Ｂ内とした後、更に、着火時期が目標着火時期範囲Ｂよりも遅角している気筒２ｃ、２ｄでの燃料噴射量を増量することにより、該気筒２ｃ、２ｄでの着火時期も目標着火時期範囲Ｂ内とすることが可能となる。この所定幅Ａは、本発明に係る所定幅に相当する。
【００５５】
このような制御の結果、図５に示すように、着火時期が最も進角している気筒２ａだけでなく、全ての気筒２での着火時期をより好適な時期とすることが出来る。また、各気筒２内への燃料噴射量の調整のみによって、各気筒２での着火時期を目標着火時期範囲Ｂ内とする場合と比べて、内燃機関１の運転状態への影響や排気特性、燃費の悪化を抑制することが出来る。また、吸気弁３の閉弁時期を気筒２毎に別々に制御することによって全ての気筒２での着火時期を目標着火時期範囲Ｂ内とする場合と比べて、より簡単な制御で全ての気筒２での着火時期をより好適な時期とすることが出来る。
【００５６】
一方、本実施の形態に係る方法において、着火時期のばらつき幅が所定幅Ａよりも大きいときは、予め、着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内にない気筒２の予混合気のＥＧＲ率を調整することで、着火時期のばらつき幅を所定幅Ａ以下とする。
【００５７】
即ち、着火時期が目標着火時期範囲Ｂよりも進角している気筒２の予混合気のＥＧＲ率を上昇させることで、該気筒２の着火時期を遅角する。および／または、着火時期が目標着火時期範囲Ｂよりも遅角している気筒２の予混合気のＥＧＲ率を低下させることで、該気筒２の着火時期を進角する。
【００５８】
このとき、本実施の形態に係る方法では、着火時期が目標着火時期範囲Ｂよりも進角している気筒２の予混合気のＥＧＲ率を上昇させるときは、該気筒２に吸気を導入する吸気分配管１０と連通しているＥＧＲ枝管１５に設けられた枝管ＥＧＲ弁１７の開度を大きくし、導入されるＥＧＲガス量を増加させる。また、着火時期が目標着火時期範囲Ｂよりも遅角している気筒２の予混合気のＥＧＲ率を低下させるときは、該気筒２に吸気を導入する吸気分配管１０と連通しているＥＧＲ枝管１５に設けられた枝管ＥＧＲ弁１７の開度を小さくし、導入されるＥＧＲガス量を減少させる。
【００５９】
このような制御の結果、着火時期のばらつき幅が大きい場合であっても、該ばらつき幅を所定幅Ａ以下とすることが出来る。即ち、着火時期のばらつき幅が大きい場合であっても、全ての気筒２での着火時期をより好適な時期とすることが出来る。
【００６０】
次に、本実施の形態に係る着火時期制御ルーチンについて図６に示すフローチャートに沿って説明する。
【００６１】
図６に示すフローチャートは、本実施の形態に係る着火時期制御ルーチンを示すフローチャートである。この着火時期制御ルーチンは、ＥＣＵ２０によって所定時間毎に繰り返し実行されるルーチンであり、予めＥＣＵ２０に備えられたＲＯＭに記憶されている。
【００６２】
本ルーチンにおいて、先ず、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０１において、内燃機関１が予混合圧縮着火燃焼を行っているか否かを判別する。このＳ１０１において、内燃機関１が予混合圧縮着火燃焼を行っていないと判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０１を繰り返し、内燃機関１が予混合圧縮着火燃焼を行っていると判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２に進む。
【００６３】
Ｓ１０２において、ＥＣＵ２０は、各気筒２に設けられた各圧力センサ６の出力信号から各気筒２での着火時期を推定する。
【００６４】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３に進み、Ｓ１０２にて推定された着火時期のばらつき幅Ｘが所定幅Ａ以下か否かを判別する。このＳ１０３において、着火時期のばらつき幅Ｘが所定幅Ａ以下と判定された場合、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４に進み、着火時期のばらつき幅Ｘが所定幅Ａより大きいと判定された場合、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１３に進む。
【００６５】
Ｓ１０４に進んだＥＣＵ２０は、着火時期が最も進角している気筒２での着火時期（以下、最進角着火時期と称する）が、目標着火時期範囲Ｂより進角しているか否かを判別する。このＳ１０４において、最進角着火時期が目標着火時期範囲Ｂより進角していると判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０５に進み、最進角着火時期が目標着火時期範囲Ｂより進角していないと判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０７に進む。
【００６６】
Ｓ１０５に進んだＥＣＵ２０は、最進角着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内となるような、吸気弁３の閉弁時期の遅角量を算出する。即ち、この遅角量は、着火時期が最進角着火時期である気筒２の吸気弁３の閉弁時期を該遅角量だけ遅角すると、該気筒２内の吸入空気の少なくとも一部が吸気ポートに流出し、該気筒２の予混合気の実圧縮比が低下することで、最進角着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内となる量である。尚、この遅角量は、最進角着火時期と目標着火時期範囲Ｂとの差や、機関回転数等に基づくＭＡＰから算出されるものであり、該ＭＡＰはＥＣＵ２０のＲＯＭに予め記憶されている。
【００６７】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０６に進み、可変動弁機構７を制御することによって、Ｓ１０５において算出された遅角量分、吸気弁３の閉弁時期を遅角する。このとき、ＥＣＵ２０は、上記のように、全ての吸気弁３の閉弁時期を略同様に遅角する。
【００６８】
Ｓ１０６において吸気弁３の閉弁時期を遅角したＥＣＵ２０は、Ｓ１０２に戻る。
【００６９】
一方、Ｓ１０７に進んだＥＣＵ２０は、最進角着火時期が目標着火時期範囲Ｂより遅角しているか否かを判別する。このＳ１０７において、最進角着火時期が目標着火時期範囲Ｂより遅角していると判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０８に進み、最進角着火時期が目標着火時期範囲Ｂより遅角していないと判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０９に進む。
【００７０】
Ｓ１０８に進んだＥＣＵ２０は、最進角着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内となるような、吸気弁３の閉弁時期の進角量を算出する。即ち、この進角量は、着火時期が最進角着火時期である気筒２の吸気弁３の閉弁時期を該進角量だけ進角すると、慣性効果によって吸気ポートから該気筒２内へ流入する吸入空気量が増加し、該気筒２の予混合気の実圧縮比が上昇することで、最進角着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内となる量である。尚、この進角量は、Ｓ１０５における遅角量と同様、最進角着火時期と目標着火時期範囲Ｂとの差や、機関回転数等に基づくＭＡＰから算出されるものであり、該ＭＡＰはＥＣＵ２０のＲＯＭに予め記憶されている。
【００７１】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０６に進み、可変動弁機構７を制御することによって、Ｓ１０８において算出された進角量分、吸気弁３の閉弁時期を進角する。このとき、ＥＣＵ２０は、上記のように、全ての吸気弁３の閉弁時期を略同様に進角する。
【００７２】
Ｓ１０６において吸気弁３の閉弁時期を進角したＥＣＵ２０は、Ｓ１０２に戻る。
【００７３】
また、Ｓ１０９に進んだＥＣＵ２０は、全ての気筒２での着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内であるか否かを判別する。このＳ１０９において、全ての気筒２での着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内にあると判定した場合、ＥＣＵ２０はＳ１１０に進み、各吸気弁３の制御を通常の制御として本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００７４】
一方、Ｓ１０９において、少なくとも１つの気筒２の着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内ではないと判定した場合、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１１に進む。
【００７５】
Ｓ１１１に進んだＥＣＵ２０は、着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内にない気筒２、即ち着火時期が目標着火時期範囲Ｂより遅角している気筒２での着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内となるような燃料噴射増加量を気筒２毎に算出する。この燃料噴射増加量は、機関負荷や機関回転数に基づくＭＡＰによって算出されるが、燃料噴射増加量には最大値（ガード値）が予め設けられているため、Ｓ１１１においては、この最大値と前記ＭＡＰによって算出された値とを比較して小さい方を燃料噴射増加量とする。前記ＭＡＰはＥＣＵ２０のＲＯＭに予め記憶されている。
【００７６】
次に、ＥＣＵ３０は、Ｓ１１２に進み、Ｓ１１１において算出された気筒２毎の燃料噴射増加量に基づき、着火時期が目標着火時期範囲Ｂより遅角している気筒２での燃料噴射量を増加する。
【００７７】
Ｓ１１２において、着火時期が目標着火時期範囲Ｂより遅角している気筒２での燃料噴射量を増加したＥＣＵ３０は、Ｓ１０２に戻る。
【００７８】
また、Ｓ１１３に進んだＥＣＵ２０は、機関負荷や機関回転数等に基づき、内燃機関１の運転状態が過渡運転状態であるか否かを判別する。ここで、過渡運転状態とは、内燃機関１が定常運転状態にあるときと比べて、気筒２内へ供給される吸入空気量やＥＧＲガス量、燃料噴射量等の変化が大きい運転状態のことである。
【００７９】
Ｓ１１３において、内燃機関１の運転状態が過渡運転状態であると判定された場合、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２に戻る。
【００８０】
一方、Ｓ１１３において、内燃機関１の運転状態が過渡運転状態でない、即ち、定常運転状態であると判定された場合、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１４に進み、着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内にない気筒２の予混合気のＥＧＲ率について、着火時期のばらつき幅が所定幅Ａ以下となるような、該ＥＧＲ率の調整量を気筒２毎に算出する。
【００８１】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１５に進み、着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内にない気筒２の吸気分配管１０に連通されたＥＧＲ枝管１５に設けられた枝管ＥＧＲ弁１７の開度を、Ｓ１１４において算出された気筒２毎の予混合気のＥＧＲ率の調整量に基づき、調整する。即ち、着火時期が目標着火時期範囲Ｂよりも進角している気筒２での着火時期を遅角することで、着火時期のばらつき幅を所定幅Ａ内とするときは、該気筒２の予混合気のＥＧＲ率を上昇させるために、枝管ＥＧＲ弁１７の開度を大きし、気筒２内に導入されるＥＧＲガスを増量する。また、着火時期が目標着火時期範囲Ｂよりも遅角している気筒２での着火時期を進角することで、着火時期のばらつき幅を所定幅Ａ内とするときは、該気筒２の予混合気のＥＧＲ率を低下させるために、枝管ＥＧＲ弁１７の開度を小さくし、気筒２内に導入されるＥＧＲガスを減量する。
【００８２】
尚、枝管ＥＧＲ弁１７の開度調整による予混合気のＥＧＲ率の調整は、吸気弁３の閉弁時期や燃料噴射量の制御に比べて応答遅れが大きいため、内燃機関１の運転状態が定常運転状態にあるときに行うことが好ましい。そのため、本ルーチンにおいては、Ｓ１１３において、内燃機関１の運転状態が過渡運転状態にあると判定された場合、ＥＣＵ２０は一旦Ｓ１０２に戻る。
【００８３】
Ｓ１１５において、枝管ＥＧＲ弁１７開度を調整したＥＣＵ２０は、Ｓ１０２に戻る。
【００８４】
このような着火時期制御ルーチンによれば、全ての気筒２での着火時期を目標着火時期範囲Ｂ内とすることが出来る。
【００８５】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明に係る予混合圧縮着火燃焼内燃機関の着火時期制御方法の第２の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００８６】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る予混合圧縮着火燃焼内燃機関は、上記した第１の実施の形態において説明した図１に示す内燃機関１から可変動弁機構７を除いたものである。そのため、図７において、図１に示す構成と同一の構成には同一の符号を付し説明を割愛する。
【００８７】
本実施の形態に係る予混合圧縮着火燃焼内燃機関の着火時期制御方法においては、少なくとも１つの気筒２での着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内にない場合、着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内にない気筒２の予混合気のＥＧＲ率を調整することのみによって、全ての気筒２での着火時期を目標着火時期範囲Ｂ内とする。
【００８８】
次に、本実施の形態に係る着火時期制御ルーチンについて図８に示すフローチャートに沿って説明する。
【００８９】
図８に示すフローチャートは、本実施の形態に係る着火時期制御ルーチンを示すフローチャートである。この着火時期制御ルーチンは、ＥＣＵ２０によって所定時間毎に繰り返し実行されるルーチンであり、予めＥＣＵ２０に備えられたＲＯＭに記憶されている。
尚、図８に示すフローチャートにおいて、Ｓ２１４以外は、上記した第１の実施の形態において説明した図６に示すフローチャートにおけるＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０９、Ｓ１１３、Ｓ１１５と同一であるため、詳細な説明を割愛する。
【００９０】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２において、各気筒２での着火時期を推定し、次に、Ｓ１０９に進む。
【００９１】
Ｓ１０９において、ＥＣＵ２０は、全ての気筒２での着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内であるか否かを判別し、全ての気筒２での着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内であると判定された場合は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００９２】
一方、Ｓ１０９において、少なくとも１つの気筒２での着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内にない場合、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１３に進み、内燃機関１の運転状態が過渡運転状態であるか否かを判別し、過渡運転状態であると判別された場合は、Ｓ１０２に戻る。一方、Ｓ１１３において、内燃機関１の運転状態が過渡運転状態ではない、即ち、定常運転状態であると判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２１４に進む。
【００９３】
Ｓ２１４において、ＥＣＵ２０は、着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内にない気筒２の着火時期が、目標着火時期範囲Ｂ内となるような、該気筒２の予混合気のＥＧＲ率の調整量を気筒２毎に算出する。
【００９４】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１５に進み、着火時期が目標着火時期範囲Ｂ内にない気筒２の吸気分配管１０に連通されたＥＧＲ枝管１５に設けられた枝管ＥＧＲ弁１７の開度を、Ｓ２１４において算出された予混合気のＥＧＲ率の調整量に基づき、気筒２毎に調整し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００９５】
このような着火時期制御ルーチンによれば、枝管ＥＧＲ弁１７の開度を調整し、各気筒２の予混合気のＥＧＲ率を調整することのみによって、全ての気筒２での着火時期を目標着火時期範囲Ｂ内とすることが出来る。
【００９６】
【発明の効果】
本発明に係る着火時期制御方法によれば、予混合圧縮着火燃焼を行う多気筒内燃機関において、各気筒での着火時期をより好適な時期とすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る予混合圧縮着火燃焼内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】各気筒での着火時期を示す第１のグラフ。
【図３】各気筒での着火時期を示す第２のグラフ。
【図４】各気筒での着火時期を示す第３のグラフ。
【図５】各気筒での着火時期を示す第４のグラフ。
【図６】第１の実施の形態に係る着火時期制御ルーチンを示すフローチャート。
【図７】第２の実施の形態に係る予混合圧縮着火燃焼内燃機関の概略構成を示す図。
【図８】第２の実施の形態に係る着火時期制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１・・・内燃機関
２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）・・・気筒
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）・・・吸気弁
４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）・・・排気弁
５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）・・・燃料噴射弁
６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）・・・圧力センサ
７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）・・・可変動弁機構
８・・・吸気通路
９・・・インテークマニホルド
１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）・・吸気分配管
１１・・エキゾーストマニホルド
１２・・排気通路
１３・・排気再循環装置
１４・・ＥＧＲ通路
１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）・・ＥＧＲ枝管
１６・・ＥＧＲ弁
１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）・・枝管ＥＧＲ弁
１８・・クランクポジションセンサ
１９・・アクセル開度センサ
２０・・ＥＣＵ
【図１】
2005002803.tif 000003
【図２】
2005002803.tif 000004
【図３】
2005002803.tif 000005
【図４】
2005002803.tif 000006
【図５】
2005002803.tif 000007
【図６】
2005002803.tif 000008
【図７】
2005002803.tif 000009
【図８】
2005002803.tif 000010