(57)【要約】【課題】  安定した自着火燃焼を実現できる運転領域を拡大させることが可能な多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置を提供することである。【解決手段】  この制御装置は、各気筒の排気行程において排気弁３４を開弁させるとともに、吸気弁３２を吸気下死点より前に閉弁させ、その後、吸気下死点より前に排気弁３４を再度開弁させる。更に、排気通路の集合部に排気流量調整弁５５を配置し、その開度を調整する。これにより、一の気筒の吸気行程における排気弁３４の開弁期間と、他の気筒の排気行程における排気弁３４の開弁期間とが、重複する期間を有する。この期間に他の気筒の燃焼室２５から押し出された燃焼ガスは、排気通路を経由して一の気筒の燃焼室２５内に押し込められる。以上により、より多くの量の燃焼ガスを燃焼室２５内に供給することができる。【選択図】  図２
2005325813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を燃焼室内に供給するためにシリンダヘッドに形成された吸気ポート、同吸気ポートを開閉する吸気弁、同燃焼室内の燃焼ガスを同燃焼室から排出するために同シリンダヘッドに形成された排気ポート及び同排気ポートを開閉する排気弁を備えた気筒を３以上の複数有するとともに、
前記複数の気筒の排気ポートにそれぞれ連通する独立した複数の通路及び同通路を流れる燃焼ガスを下流側にて合流させる集合部からなる排気通路を備え、
前記気筒のそれぞれが、排気上死点から吸気下死点までの吸気行程、吸気下死点から圧縮上死点までの圧縮行程、圧縮上死点から膨張下死点までの膨張行程及び膨張下死点から排気上死点までの排気行程からなる４つの行程をクランク軸が７２０度回転する毎に繰り返すとともに、前記複数の気筒のうちの一の気筒の排気上死点とこの気筒の次に排気上死点を迎える同複数の気筒のうちの他の気筒の排気上死点との間のクランク角が７２０度を前記気筒の数で除した角度であり、且つ、前記燃焼室に形成した混合ガスを前記圧縮行程中に圧縮して自着火させる多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置であって、
前記排気通路の集合部に配置され同集合部の開口断面積を可変とすることにより同排気通路の集合部を経由して外部に排出される燃焼ガスの量を変更するように開度を調整可能な排気流量調整弁と、
前記排気流量調整弁の開度を調整するように同排気流量調整弁を制御する排気流量調整弁制御手段と、
前記吸気弁の状態が少なくとも前記吸気行程中の一部の期間において開弁した状態となるように同吸気弁を所定の吸気弁開弁タイミングにて開弁させるとともに、同開弁した状態にある吸気弁を前記吸気下死点より前の吸気弁閉弁タイミングにて閉弁させる吸気弁制御手段と、
前記排気弁の状態が少なくとも前記排気行程中の一部の期間において開弁した状態となるように同排気弁を所定の第１排気弁開弁タイミングにて開弁させるとともに、同開弁した状態にある排気弁を前記吸気弁閉弁タイミングより前の第１排気弁閉弁タイミングにて閉弁させる第１排気弁制御手段及び前記排気弁を前記吸気弁閉弁タイミングから前記吸気下死点までの第２排気弁開弁タイミングにて開弁させるとともに、同開弁した状態にある排気弁を前記圧縮上死点より前の第２排気弁閉弁タイミングにて閉弁させる第２排気弁制御手段からなる排気弁制御手段と、
を備えた多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置において、
前記排気弁制御手段は、前記複数の気筒のうちの一の気筒の排気弁が前記第２排気弁制御手段により開弁させられている期間と前記複数の気筒のうちの他の気筒の排気弁が前記第１排気弁制御手段により開弁させられている期間とが重複した期間を有するように、前記第１排気弁開弁タイミング、前記第１排気弁閉弁タイミング、前記第２排気弁開弁タイミング及び前記第２排気弁閉弁タイミングを設定してなる多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段を備え、
前記排気流量調整弁制御手段は、前記取得された運転状態に応じて前記排気流量調整弁の開度を調整するように同排気流量調整弁を制御する多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置であって、
前記燃焼室から排出された燃焼ガスの温度を取得する燃焼ガス温度取得手段を備え、
前記排気流量調整弁制御手段は、前記取得された燃焼ガスの温度が低くなるにつれて前記排気流量調整弁の開度を減少させるように同排気流量調整弁を制御する多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、
直前の燃焼の着火時期を推定する着火時期推定手段と、
を備え、
前記排気流量調整弁制御手段は、前記推定された着火時期が前記取得された運転状態に応じた着火時期の基準値より遅い場合には前記排気流量調整弁の開度を減少させ、早い場合には同排気流量調整弁の開度を増加させるように同排気流量調整弁を制御する多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室内に形成された混合ガスを圧縮して自着火させる予混合圧縮自着火燃焼を行う多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における燃焼により生成されるＮＯｘの量を低減するためには、燃焼室内に形成された極めてリーンな空燃比の混合ガスを圧縮することにより同混合ガスを自着火させ、極めて短時間で燃焼させる自着火燃焼が有用であると考えられている。この自着火燃焼を行う予混合圧縮自着火式内燃機関においては、火花点火を用いる内燃機関に比較して混合ガスをより高く圧縮してもノッキングが起こりにくい。そのため、より高く圧縮された混合ガスを燃焼させることによる燃費の向上も期待される。
【０００３】
混合ガスを自着火により燃焼させるためには、混合ガスの温度を高くする必要がある。このため、従来の技術は高温の燃焼ガスを空気及び燃料と混合させて燃焼に供される混合ガスを形成する。このとき、混合ガスを自着火させるために必要とされる燃焼ガス量は、一般に運転状態に応じて必要とされる空気量が増加するほど増加する。
【０００４】
特許文献１は、燃焼ガスを混合ガスの形成に利用するために空気と燃焼ガスとを同時に吸入する機関を開示する。この開示された技術は、吸気弁が開弁されて空気が燃焼室内に吸入される際、２つの排気弁の一方を開弁させる。これにより、排気通路内に残留する燃焼ガスが空気とともに燃焼室内に吸入される。しかしながら、この機関においては空気及び燃焼ガスが燃焼室内に同時に吸入されるので、燃焼室内に吸入される燃焼ガスが空気の吸入を阻害する。従って、例えば内燃機関の負荷が高いために多量の空気を優先して確保しようとすると、燃焼ガス量が所望の量より少なくなる。その結果、自着火燃焼が不安定となるおそれがある。また、この機関は、排気通路内に残留する燃焼ガスを吸気行程における燃焼室容積の増大に伴う燃焼室内の圧力（筒内圧）の低下により燃焼室内に吸入するので、多量の燃焼ガスを吸入することができない。
【０００５】
上記のように、従来の技術においては、燃焼室内に導入することができる空気及び燃焼ガスの量が制限されている。従って、広い運転領域において安定した自着火による燃焼を実現することが困難であった。
【特許文献１】特開平１１−１３２０６６号公報（請求項１、図１乃至図４）
【発明の開示】
【０００６】
本発明は上述した課題に対処するためになされたものであって、その目的は、安定した自着火燃焼を実現できる運転領域を拡大させることが可能な多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００７】
かかる目的を達成するための本発明の制御装置は、空気を燃焼室内に供給するためにシリンダヘッドに形成された吸気ポート、同吸気ポートを開閉する吸気弁、同燃焼室内の燃焼ガスを同燃焼室から排出するために同シリンダヘッドに形成された排気ポート及び同排気ポートを開閉する排気弁を備えた気筒を３以上の複数有するとともに、前記複数の気筒の排気ポートにそれぞれ連通する独立した複数の通路及び同通路を流れる燃焼ガスを下流側にて合流させる集合部からなる排気通路を備える内燃機関に適用される。
【０００８】
更に、本発明の制御装置が適用される内燃機関は、前記気筒のそれぞれが、排気上死点から吸気下死点までの吸気行程、吸気下死点から圧縮上死点までの圧縮行程、圧縮上死点から膨張下死点までの膨張行程及び膨張下死点から排気上死点までの排気行程からなる４つの行程をクランク軸が７２０度回転する毎に繰り返すように構成されている。
【０００９】
加えて、本発明の制御装置が適用される内燃機関は、前記複数の気筒のうちの一の気筒の排気上死点とこの気筒の次に排気上死点を迎える同複数の気筒のうちの他の気筒の排気上死点との間のクランク角が７２０度を前記気筒の数で除した角度であるように構成されている。例えば、前記複数の気筒の数が３である場合には、前記クランク角は２４０度となる。更に、本発明の制御装置が適用される内燃機関は、前記燃焼室に形成した混合ガスを前記圧縮行程中に圧縮して自着火させる多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関である。
【００１０】
本発明の制御装置は、排気流量調整弁と排気流量調整弁制御手段と吸気弁制御手段と排気弁制御手段とを備える。
排気流量調整弁は、前記排気通路の集合部に配置され同集合部の開口断面積を可変とすることにより同排気通路の集合部を経由して外部に排出される燃焼ガスの量を変更するように開度を調整可能になっており、排気流量調整弁制御手段は、同排気流量調整弁の開度を調整するように同排気流量調整弁を制御する。
【００１１】
吸気弁制御手段は、前記吸気弁の状態が少なくとも前記吸気行程中の一部の期間において開弁した状態となるように同吸気弁を所定の吸気弁開弁タイミングにて開弁させるとともに、同開弁した状態にある吸気弁を前記吸気下死点より前の吸気弁閉弁タイミングにて閉弁させる。
【００１２】
排気弁制御手段は、前記排気弁の状態が少なくとも前記排気行程中の一部の期間において開弁した状態となるように同排気弁を所定の第１排気弁開弁タイミングにて開弁させるとともに、同開弁した状態にある排気弁を前記吸気弁閉弁タイミングより前の第１排気弁閉弁タイミングにて閉弁させる第１排気弁制御手段及び前記排気弁を前記吸気弁閉弁タイミングから前記吸気下死点までの第２排気弁開弁タイミングにて開弁させるとともに、同開弁した状態にある排気弁を前記圧縮上死点より前の第２排気弁閉弁タイミングにて閉弁させる第２排気弁制御手段からなる。
【００１３】
これによれば、吸気弁が開弁している期間中に所望の量の空気が燃焼室内に吸入され、その後、吸気下死点前において吸気弁が閉弁した後に排気弁が開弁し、排気通路内の燃焼ガスが燃焼室内に供給される。即ち、吸気弁が閉弁した状態にあるとき、燃焼ガスが燃焼室内に流入する。更に、排気通路の集合部に配設された排気流量調整弁の開度が調整され、同排気流量調整弁より下流へ流出する燃焼ガスの量が変更される。
【００１４】
従って、燃焼室に空気と燃焼ガスとが同時に流入しないので、燃焼室内に流入する燃焼ガスが同燃焼室内への空気の流入を阻害しない。また、燃焼室内に流入した空気が燃焼ガスにより吸気ポートに流出させられる状態も発生しない。更に、排気流量調整弁の開度を調整することにより、集合部より上流側の排気通路内の圧力が適切に高められるので、この圧力により、既に空気が充填されている燃焼室内に燃焼ガスを多量に流入させることができる。この結果、機関の運転状態に応じた所望の量の空気及び燃焼ガスを含む混合ガスを形成することができるので、より広い運転領域において安定した自着火による燃焼を実現することができる。
【００１５】
また、吸気弁が吸気下死点より前に閉弁するので、空気が燃焼室内に吸入される期間が短い。この結果、吸気系のスロットル弁及び吸気弁等により形成される絞り部を空気が通過する際の損失が低減され、燃費を向上することができる。
【００１６】
この場合、前記排気弁制御手段は、前記複数の気筒のうちの一の気筒の排気弁が前記第２排気弁制御手段により開弁させられている期間と前記複数の気筒のうちの他の気筒の排気弁が前記第１排気弁制御手段により開弁させられている期間とが重複した期間を有するように、前記第１排気弁開弁タイミング、前記第１排気弁閉弁タイミング、前記第２排気弁開弁タイミング及び前記第２排気弁閉弁タイミングを設定してなることが好適である。
【００１７】
これによれば、一の気筒（複数の気筒のうちの任意の気筒）の排気弁が吸気行程中に開弁してから閉弁するまでの期間と、他の気筒の排気弁が排気行程中に開弁している期間とが、重複する期間を有することになる。
【００１８】
この結果、他の気筒の燃焼室から押し出された燃焼ガスが、排気通路を経由して一の気筒の燃焼室内に押し込められる。これにより、より多くの量の燃焼ガスを燃焼室内に供給することができる。
【００１９】
この場合、前記多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段を備え、前記排気流量調整弁制御手段は、前記取得された運転状態に応じて前記排気流量調整弁の開度を調整するように同排気流量調整弁を制御することが好適である。
【００２０】
これによれば、取得された運転状態に応じて排気流量調整弁の開度が調整されるので、排気通路を介して燃焼室内に導入される燃焼ガスの量を運転状態に応じた所望の量とすることができる。これにより、次の燃焼に供される混合ガスの温度を運転状態に応じた所望の温度に制御することができ、安定した自着火による燃焼を実現することができる。
【００２１】
この場合、前記多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置は、前記燃焼室から排出された燃焼ガスの温度を取得する燃焼ガス温度取得手段を備え、前記排気流量調整弁制御手段は、前記取得された燃焼ガスの温度が低くなるにつれて前記排気流量調整弁の開度を減少させるように同排気流量調整弁を制御することが好適である。
【００２２】
これによれば、取得された燃焼ガスの温度が低くなるにつれて、排気流量調整弁の開度が減少させられるので、より多くの燃焼ガスを燃焼室内に導入することができる。これにより、排出された燃焼ガスの温度が変化する場合であっても燃焼室内に形成される混合ガスの温度を所望の温度に近づけることができ、安定した自着火による燃焼を実現することができる。
【００２３】
一方、前記多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、直前の燃焼の着火時期を推定する着火時期推定手段とを備え、前記排気流量調整弁制御手段は、前記推定された着火時期が前記取得された運転状態に応じた着火時期の基準値より遅い場合には前記排気流量調整弁の開度を減少させ、早い場合には同排気流量調整弁の開度を増加させるように同排気流量調整弁を制御しても良い。
【００２４】
これによれば、直前の燃焼の着火時期が推定され、推定された着火時期が取得された運転状態に応じた着火時期の基準値より遅い場合には排気流量調整弁の開度が減少させられ、早い場合には排気流量調整弁の開度が増加させられる。
【００２５】
この結果、直前の燃焼の着火時期が運転状態に応じた着火時期の基準値より遅い場合には、燃焼室内に導入される燃焼ガスを増加させることができる。これにより、燃焼室内に形成される混合ガスの温度を高くすることができ、次の燃焼の着火時期を早くすることができる。一方、直前の燃焼の着火時期が運転状態に応じた着火時期の基準値より早い場合には、燃焼室内に導入される燃焼ガスを減少させることができる。これにより、燃焼室内に形成される混合ガスの温度を低くすることができ、次の燃焼の着火時期を遅くすることができる。以上により、着火時期を運転状態に応じた着火時期の基準値に近づけることができ、安定した自着火による燃焼を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明による予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、第１実施形態に係る前記制御装置を３つの気筒を有する多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図１は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
【００２７】
この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０に空気を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排ガスを外部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。
【００２８】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これにより同クランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１とピストン２２のヘッドは、シリンダヘッド部３０とともに燃焼室２５を形成している。
【００２９】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動する吸気弁駆動機構３２ａ、燃焼室２５に連通した排気ポート３３、排気ポート３３を開閉する排気弁３４、排気弁３４を駆動する排気弁駆動機構３４ａ、点火プラグ３５、点火プラグ３５に与える高電圧を発生させるイグニッションコイルを含むイグナイタ３６、燃料を燃焼室２５内に噴射するインジェクタ３７、インジェクタ３７に高圧燃料を供給する蓄圧室３７ａ及び燃料を蓄圧室３７ａへ圧送する燃料ポンプ３７ｂを備えている。吸気弁駆動機構３２ａ及び排気弁駆動機構３４ａは、駆動回路３８に接続されている。
【００３０】
吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し同吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテークマニホールド４１、インテークマニホールド４１に連通したサージタンク４２、サージタンク４２に一端が接続された吸気ダクト４３、吸気ダクト４３の他端部から下流（インテークマニホールド４１）に向けて順に吸気ダクト４３に配設されたエアフィルタ４４、ターボチャージャ９１のコンプレッサ９１ａ、バイパス流量調整弁４５、インタークーラ４６及びスロットル弁４７を備えている。
【００３１】
吸気系統４０は、更に、バイパス通路４８を備えている。バイパス通路４８の一端はバイパス流量調整弁４５に接続され、他端はインタークーラ４６とスロットル弁４７の間の位置にて吸気ダクト４３に接続されている。バイパス流量調整弁４５は、駆動信号に応答して図示しない弁の開度を変更することにより、インタークーラ４６へ流入する空気量とインタークーラ４６をバイパスする空気量（バイパス通路４８へ流入する空気量）とを調整できるようになっている。
【００３２】
インタークーラ４６は水冷式であって、吸気ダクト４３を通過する空気を冷却するようになっている。インタークーラ４６は、インタークーラ４６内の冷却水の熱を大気中に放出するラジエタ４６ａと、インタークーラ４６とラジエタ４６ａの間で冷却水を循環させる循環ポンプ４６ｂとに接続されている。
【００３３】
スロットル弁４７は吸気ダクト４３に回転可能に支持され、スロットル弁アクチュエータ４７ａにより駆動されることにより吸気ダクト４３の開口断面積を可変とするようになっている。
【００３４】
排気系統５０は、各気筒の排気ポート３３にそれぞれ連通する独立した複数の通路と同通路を流れる排ガスを下流側にて合流させる集合部とからなり排気通路を構成するエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１の集合部の下流において同エキゾーストマニホールド５１に連通された排気管５２、排気管５２に配設されたターボチャージャ９１のタービン９１ｂ、タービン９１ｂをバイパスするように両端が同タービン９１ｂの上流及び下流において排気管５２に連通されたウェストゲート通路５３、ウェストゲート通路５３に配設された過給圧調整弁５３ａ及びタービン９１ｂの下流の排気管５２に配設された三元触媒装置５４を備えている。
【００３５】
排気系統５０は、更に、排気流量調整弁５５を備えている。排気流量調整弁５５はエキゾーストマニホールド５１の集合部において同エキゾーストマニホールド５１に（或いは、エキゾーストマニホールド５１と排気管５２との接続部近傍位置において同排気管５２に）回転可能に支持されている。排気流量調整弁５５は、排気流量調整弁アクチュエータ５５ａにより駆動されることにより弁の開度が調整され、これにより排気通路の開口断面積を可変とするようになっている。
【００３６】
ターボチャージャ９１のタービン９１ｂは排ガスのエネルギーにより回転し、これにより吸気系統４０のコンプレッサ９１ａが回転して空気を圧縮する。これにより、ターボチャージャ９１は、内燃機関１０に空気を過給するようになっている。過給圧調整弁５３ａは、駆動信号に応答してタービン９１ｂへ流入する排ガス量を調整し、これにより、吸気通路内の圧力（過給圧）を調整するようになっている。なお、過給圧は内燃機関１０の負荷（例えば、アクセルペダル操作量Accp）とエンジン回転速度NEとにより定まる目標過給圧と一致するように、過給圧調整弁５３ａにより制御されるようになっている。
【００３７】
前述したように、内燃機関１０は４サイクル内燃機関である。４サイクル内燃機関の１つの燃焼サイクルは、図２に示したように、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程の４つの行程からなる。各行程はそれぞれ、上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）まで又は下死点から上死点までのクランク角にして１８０°の行程である。
【００３８】
吸気行程は、排気上死点から吸気下死点までの行程であり、主に燃焼室２５内に空気が吸入される。圧縮行程は、吸気下死点から圧縮上死点までの行程であり、主に燃焼室２５内の混合ガスが圧縮される。膨張行程は、圧縮上死点から膨張下死点までの行程であり、主に燃焼室２５内にて混合ガスの燃焼により生成された燃焼ガスが膨張する。排気行程は、膨張下死点から排気上死点までの行程であり、主に燃焼室２５内から燃焼ガスが排出される。以上の燃焼サイクルは、クランク軸２４が７２０度回転する毎に上記３つの気筒のそれぞれにおいて繰り返される。
【００３９】
内燃機関１０は、連続して排気上死点を迎える２つの気筒間のクランク角の位相差がすべて等しくなるように構成されている。本例における着火順序は、第１気筒、第３気筒及び第２気筒の順になっている。従って、第１気筒のクランク角が排気上死点となる時点からクランク角にして２４０°遅れて、第３気筒のクランク角が排気上死点となる。同様に、第３気筒のクランク角が排気上死点となる時点からクランク角にして２４０°遅れて、第２気筒のクランク角が排気上死点となる。更に同様に、第２気筒のクランク角が排気上死点となる時点からクランク角にして２４０°遅れて、第１気筒のクランク角が排気上死点となる。
【００４０】
再び図１を参照すると、このシステムは、エアフローメータ６１、クランクポジションセンサ６２、筒内圧センサ６３、アクセル開度センサ６４及び燃焼ガス温度取得手段としての温度センサ６５を備えている。エアフローメータ６１は吸入された空気量を表す信号を出力するようになっている。クランクポジションセンサ６２は、クランク軸２４が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。筒内圧センサ６３は、燃焼室２５内の圧力（筒内圧）Pを表す信号を出力するようになっている。アクセル開度センサ６４は、運転者によって操作されるアクセルペダル６６の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。温度センサ６５は、エキゾーストマニホールド５１の集合部であって排気流量調整弁５５の上流にて同エキゾーストマニホールド５１に（或いは、エキゾーストマニホールド５１と排気管５２との接続部近傍位置であって排気流量調整弁５５の上流にて同排気管５２に）配設され、燃焼ガスの温度Tを表す信号を出力するようになっている。
【００４１】
電気制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するプログラム、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納されたデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７４及びＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース７５は、上記センサ６１〜６５と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６５からの信号を供給するとともに、同ＣＰＵ７１の指示に応じてイグナイタ３６、インジェクタ３７、燃料ポンプ３７ｂ、駆動回路３８、バイパス流量調整弁４５、スロットル弁アクチュエータ４７ａ、過給圧調整弁５３ａ及び排気流量調整弁アクチュエータ５５ａに駆動信号を送出するようになっている。
【００４２】
（作動の概要）
次に、上記のように構成された制御装置の作動の概要について説明する。この制御装置は、各気筒において吸気弁３２及び排気弁３４のそれぞれを適切なタイミングにて開弁及び閉弁させるとともに、排気通路の集合部に配置した排気流量調整弁５５の開度を調整する。これにより、所望の量の空気及び燃焼ガスを燃焼室２５内に導入することができるので、より広い運転領域において安定した自着火による燃焼を実現することができる。加えて、この制御装置は、燃焼室２５から排出された燃焼ガスの温度に基づいて、排気流量調整弁５５の開度を調整する。これにより、一層安定した自着火による燃焼を実現することができる。
【００４３】
より具体的に説明を行うと、この制御装置は、図３に示した弁開閉タイミングで吸気弁３２及び排気弁３４のそれぞれを開弁及び閉弁させる。この弁開閉タイミングにより、各気筒は１つの燃焼サイクルにおいて、吸気弁３２が開弁している期間である吸気弁開弁期間と、排気弁３４が開弁している期間である第１排気弁開弁期間及び第２排気弁開弁期間とを有する。
【００４４】
第１排気弁開弁期間は、膨張下死点近傍の所定のクランク角（第１排気弁開弁タイミングEO1）にて、制御装置が排気弁３４を開弁させることにより開始し、排気上死点後の所定のクランク角（第１排気弁閉弁タイミングEC1）にて、制御装置が排気弁３４を閉弁させることにより終了する。第１排気弁開弁期間においては、燃焼室２５から排気ポート３３へ高温の燃焼ガスが排出される。
【００４５】
吸気弁開弁期間は、排気上死点前の所定のクランク角（吸気弁開弁タイミングIO）にて、制御装置が吸気弁３２を開弁させることにより開始し、吸気下死点前の所定のクランク角（吸気弁閉弁タイミングIC）にて、制御装置が吸気弁３２を閉弁させることにより終了する。吸気弁開弁期間においては、吸気ポート３１から燃焼室２５へ低温の空気（新気）が導入される。更に、この吸気弁開弁期間においてクランク角が排気上死点後の所定のクランク角となると、燃焼室２５内に燃料が噴射される。
【００４６】
第２排気弁開弁期間は、吸気弁閉弁タイミングICから吸気下死点までの間の所定のクランク角（第２排気弁開弁タイミングEO2）にて、制御装置が排気弁３４を開弁させることにより開始し、吸気下死点近傍の所定のクランク角（第２排気弁閉弁タイミングEC2）にて、制御装置が排気弁３４を閉弁させることにより終了する。後述する通り、第２排気弁開弁期間においては、排気ポート３３から燃焼室２５へ高温の燃焼ガスが導入される。また、第２排気弁開弁期間が終了した後、混合ガスは圧縮され始める。そして、クランク角が圧縮上死点近傍になると、混合ガスは自着火する。これにより、混合ガスが燃焼され、燃焼ガスが生成される。
【００４７】
制御装置はこのようなタイミングにて各気筒の吸気弁３２及び排気弁３４のそれぞれを開弁及び閉弁させるので、図２に示したように第２気筒の第１排気弁開弁期間（図２の符号Ａが付された矢印にて示される期間）は、第３気筒の第２排気弁開弁期間（図２の符号Ｂが付された矢印にて示される期間）を含むことになる。同様に、第１気筒の第１排気弁開弁期間は、第２気筒の第２排気弁開弁期間を含み、第３気筒の第１排気弁開弁期間は、第１気筒の第２排気弁開弁期間を含むことになる。
【００４８】
従って、図４に概念的に示したように、例えば、第２気筒の第１排気弁開弁期間と第３気筒の第２排気弁開弁期間とが重複する期間において、同第２気筒の燃焼室２５から押し出された燃焼ガスの一部は、同第２気筒の排気ポート３３、エキゾーストマニホールド５１及び第３気筒の排気ポート３３を順に通流して、同第３気筒の燃焼室２５内に押し込められる。同様に、第１気筒の燃焼室２５から押し出された燃焼ガスの一部が、第２気筒の燃焼室２５内に押し込められ、第３気筒の燃焼室２５から押し出された燃焼ガスの一部が、第１気筒の燃焼室２５内に押し込められる。
【００４９】
このように、本制御装置はある気筒から排出される燃焼ガスを他の気筒に押し込む。以上が、本制御装置の作動の概要である。以下、電気制御装置７０（ＣＰＵ７１）の実際の作動について説明する。
【００５０】
（吸気弁及び排気弁の制御タイミング決定）
ＣＰＵ７１は図５にフローチャートにより示した吸気弁３２及び排気弁３４を制御するタイミングを決定するための吸排気弁制御時期決定ルーチンを、第ｎ気筒（ｎは、１、２及び３）のクランク角が第ｎ気筒の圧縮上死点に一致する毎に第ｎ気筒専用に実行するようになっている。
【００５１】
従って、第ｎ気筒のクランク角が第ｎ気筒の圧縮上死点に一致すると、ＣＰＵ７１はステップ５００から処理を開始してステップ５１０に進みアクセルペダル操作量Accpを読み込むとともに、続くステップ５２０にてエンジン回転速度NEを読み込む。アクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEは内燃機関１０の運転状態を表す。次にＣＰＵ７１はステップ５３０に進み、現時点のアクセルペダル操作量Accp及び現時点のエンジン回転速度NEと、アクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEと第１排気弁開弁タイミングEO1との関係を規定するテーブルMapEO1とに基づいて第１排気弁開弁タイミングEO1（＝MapEO1(Accp,NE)）を決定する。ここで、テーブルMapEO1は、得られる第１排気弁開弁タイミングEO1が膨張下死点前の所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【００５２】
なお、以下の説明において、MapX(a,b)と表記されるテーブルは、変数a及び変数bと値Xとの関係を規定するテーブルを意味することとする。また、値XをテーブルMapX(a,b)に基づいて求めるとは、値Xを現時点の変数a及び現時点の変数bと、テーブルMapX(a,b)とに基づいて求める（決定する）ことを意味することとする。
【００５３】
次に、ＣＰＵ７１はステップ５４０に進んで吸気弁開弁タイミングIOをテーブルMapIO(Accp,NE)に基づいて求め、ステップ５５０に進んで第１排気弁閉弁タイミングEC1をテーブルMapEC1(Accp,NE)に基づいて求める。続いて、ＣＰＵ７１はステップ５６０に進んで吸気弁閉弁タイミングICをテーブルMapIC(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、テーブルMapIOは、吸気弁開弁タイミングIOが排気上死点前の所定のタイミングとなるように予め設定されている。また、テーブルMapICは、吸気弁閉弁タイミングICが排気上死点から吸気下死点までの間の所定のタイミングとなるように予め設定されている。更に、テーブルMapEC1は、同一運転状態のときに、同テーブルMapEC1に基づいて求められる第１排気弁閉弁タイミングEC1がテーブルMapICに基づいて求められる吸気弁閉弁タイミングICより早い所定のタイミングとなるように予め設定されている。
【００５４】
次に、ＣＰＵ７１はステップ５７０に進んで第２排気弁開弁タイミングEO2をテーブルMapEO2(Accp,NE)に基づいて求めるとともに、ステップ５８０に進んで第２排気弁閉弁タイミングEC2をテーブルMapEC2(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、テーブルMapEO2は、同一運転状態のときに、同テーブルMapEO2に基づいて求められる第２排気弁開弁タイミングEO2がテーブルMapICに基づいて求められる吸気弁閉弁タイミングICより遅い所定のタイミングとなるように予め設定されている。また、テーブルMapEC2は、第２排気弁閉弁タイミングEC2が吸気下死点近傍の所定のタイミングとなるように予め設定されている。そして、ＣＰＵ７１はステップ５９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、各気筒の吸気弁３２及び排気弁３４を制御するタイミングが決定される。
【００５５】
（吸気弁及び排気弁の駆動制御）
更に、ＣＰＵ７１は、図６にフローチャートにより示した吸気弁３２及び排気弁３４を駆動制御するための吸排気弁駆動制御ルーチンを、クランク角が所定の微小なクランク角だけ経過する毎に第ｎ気筒専用に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１はステップ６００から本ルーチンの処理を開始してステップ６０５に進み、第ｎ気筒の現時点のクランク角が前述した図５のステップ５３０にて決定された第ｎ気筒の第１排気弁開弁タイミングEO1と一致しているか否かを判定する。そして、第ｎ気筒の現時点のクランク角が第ｎ気筒の第１排気弁開弁タイミングEO1と一致していると、ＣＰＵ７１はステップ６０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６１０に進み、駆動回路３８に対し排気弁３４を開弁させるための駆動信号を送出する。これにより、排気弁駆動機構３４ａが作動し、第ｎ気筒の排気弁３４が開弁させられる。なお、図５のステップ５３０に加えて、ステップ６０５及びステップ６１０の処理が実行されることは、第１排気弁制御手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【００５６】
以降、ＣＰＵ７１はステップ６１５〜６６０の処理に従って、排気弁３４を開弁させる場合と同様に各種の駆動信号を適当なタイミングにて発生し、以下に記述する各種の動作を行う。
【００５７】
ステップ６１５及びステップ６２０…第ｎ気筒の現時点のクランク角が図５のステップ５４０にて決定された第ｎ気筒の吸気弁開弁タイミングIOとなったとき、吸気弁３２を開弁させるための駆動信号を駆動回路３８に対して発生し、第ｎ気筒の吸気弁３２を吸気弁駆動機構３２ａの作動により開弁させる。なお、図５のステップ５４０に加えて、ステップ６１５及びステップ６２０の処理が実行されることは、吸気弁制御手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【００５８】
ステップ６２５及びステップ６３０…第ｎ気筒の現時点のクランク角が図５のステップ５５０にて決定された第ｎ気筒の第１排気弁閉弁タイミングEC1となったとき、排気弁３４を閉弁させるための駆動信号を駆動回路３８に対して発生し、第ｎ気筒の排気弁３４を排気弁駆動機構３４ａの作動により閉弁させる。なお、図５のステップ５５０に加えて、ステップ６２５及びステップ６３０の処理が実行されることは、第１排気弁制御手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【００５９】
ステップ６３５及びステップ６４０…第ｎ気筒の現時点のクランク角が図５のステップ５６０にて決定された第ｎ気筒の吸気弁閉弁タイミングICとなったとき、吸気弁３２を閉弁させるための駆動信号を駆動回路３８に対して発生し、第ｎ気筒の吸気弁３２を吸気弁駆動機構３２ａの作動により閉弁させる。なお、図５のステップ５６０に加えて、ステップ６３５及びステップ６４０の処理が実行されることは、吸気弁制御手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【００６０】
ステップ６４５及びステップ６５０…第ｎ気筒の現時点のクランク角が図５のステップ５７０にて決定された第ｎ気筒の第２排気弁開弁タイミングEO2となったとき、排気弁３４を開弁させるための駆動信号を駆動回路３８に対して発生し、第ｎ気筒の排気弁３４を排気弁駆動機構３４ａの作動により開弁させる。なお、図５のステップ５７０に加えて、ステップ６４５及びステップ６５０の処理が実行されることは、第２排気弁制御手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【００６１】
ステップ６５５及びステップ６６０…第ｎ気筒の現時点のクランク角が図５のステップ５８０にて決定された第ｎ気筒の第２排気弁閉弁タイミングEC2となったとき、排気弁３４を閉弁させるための駆動信号を駆動回路３８に対して発生し、第ｎ気筒の排気弁３４を排気弁駆動機構３４ａの作動により閉弁させる。なお、図５のステップ５８０に加えて、ステップ６５５及びステップ６６０の処理が実行されることは、第２排気弁制御手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【００６２】
ＣＰＵ７１はこれらの処理を行った後、ステップ６９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、各気筒の吸気弁３２及び排気弁３４のそれぞれは、図５のルーチンに従って定められたタイミングにて開弁及び閉弁させられる。
【００６３】
（排気流量調整弁の制御）
更に、この制御装置は排気流量調整弁５５を制御する。この排気流量調整弁５５の制御は、ＣＰＵ７１が図７にフローチャートにより示した排気流量調整弁制御ルーチンを、特定の一の気筒においてクランク角が圧縮上死点に一致する毎に実行することにより達成される。なお、排気流量調整弁制御ルーチンが実行されることは排気流量調整弁制御手段の機能が達成されることに対応している。
【００６４】
従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１はステップ７００から本ルーチンの処理を開始してステップ７１０に進みアクセルペダル操作量Accpを読み込むとともに、続くステップ７２０にてエンジン回転速度NEを読み込む。次に、ＣＰＵ７１はステップ７３０に進んで排気流量調整弁５５の開度の目標値である目標排気流量調整弁開度VtgtをテーブルMapVtgt(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、テーブルMapVtgtは、負荷が高くなるにつれて、又は、エンジン回転速度が大きくなるにつれて目標排気流量調整弁開度Vtgtが大きくなるように予め設定されている。
【００６５】
この理由は以下の通りである。負荷が高くなるにつれて、又は、エンジン回転速度が大きくなるにつれて単位時間当たりに燃焼室２５内にて生成される燃焼ガスの量は増加する。従って、排気流量調整弁５５より上流側の排気通路内の圧力が増大し、燃焼室２５内へ押し込まれる燃焼ガスの量が増加する。このため、排気流量調整弁５５の開度を増加させることにより、排気流量調整弁５５より上流側の排気通路内の圧力を適切に低くすることができ、燃焼室２５内へ押し込む燃焼ガスの量を運転状態に応じた所望の量とすることができる。
【００６６】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ７４０に進み、温度センサ６５から出力される信号による燃焼ガスの温度Tを読み込む。そして、ＣＰＵ７１はステップ７５０に進んで燃焼ガス温度の基準値である基準燃焼ガス温度TrefをテーブルMapTref(Accp,NE)に基づいて求めるとともに、ステップ７６０に進んで目標排気流量調整弁開度Vtgtを補正するために使用される係数である排気流量調整弁開度補正係数KをテーブルMapK(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、前記排気流量調整弁開度補正係数Kは正の値である。
【００６７】
次に、ＣＰＵ７１はステップ７７０に進み、前記燃焼ガスの温度Tと前記決定された基準燃焼ガス温度Trefとの差に前記決定された排気流量調整弁開度補正係数Kを乗ずることにより目標排気流量調整弁開度Vtgtに対する補正量を算出し、同算出された補正量を目標排気流量調整弁開度Vtgtに加えた値により目標排気流量調整弁開度Vtgtを更新する。従って、燃焼ガスの温度Tが基準燃焼ガス温度Trefより低い場合には目標排気流量調整弁開度Vtgtが減少させられ、高い場合には目標排気流量調整弁開度Vtgtが増加させられる。
【００６８】
そして、ＣＰＵ７１はステップ７８０に進み、インターフェース７５を介して排気流量調整弁５５の開度を調整するための駆動信号を排気流量調整弁アクチュエータ５５ａに送出する。これにより、排気流量調整弁５５は、その開度が目標排気流量調整弁開度Vtgtとなるように排気流量調整弁アクチュエータ５５ａにより駆動される。次に、ＣＰＵ７１はステップ７９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、排気流量調整弁５５の開度が内燃機関１０の運転状態及び燃焼ガスの温度に応じて調整される。
【００６９】
以上説明したように、本発明による３つの気筒を有する多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置の第１実施形態は、各気筒において吸気弁３２を吸気下死点より前に閉弁させ、その後、吸気下死点より前に排気弁３４を開弁させる。更に、第１実施形態は、排気通路の集合部に排気流量調整弁５５を配置し、排気流量調整弁５５の開度を調整する。これにより、所望の量の空気及び燃焼ガスを燃焼室２５内に導入することができるので、より広い運転領域において安定した自着火による燃焼を実現することができる。また、空気が燃焼室２５内に吸入される期間が短いので、スロットル弁４７及び吸気弁３２により形成される絞り部を空気が通過する際の損失が低減され、燃費を向上することができる。
【００７０】
更に、第１実施形態は、一の気筒の排気弁３４が吸気行程中に開弁してから閉弁するまでの期間と、他の気筒の排気弁３４が排気行程中に開弁している期間とが、重複する期間を有するように、各気筒の排気弁３４を開弁及び閉弁させる。これにより、他の気筒の燃焼室２５から押し出された燃焼ガスが、排気通路を経由して一の気筒の燃焼室２５内に押し込められるので、より多くの量の燃焼ガスを燃焼室２５内に供給することができる。
【００７１】
また、第１実施形態は、取得された運転状態に応じて排気流量調整弁５５の開度を調整する。これにより、排気通路を介して燃焼室２５内に導入される燃焼ガスの量を運転状態に応じた所望の量とすることができるので、一層安定した自着火による燃焼を実現することができる。
【００７２】
更に、第１実施形態は、燃焼室２５から排出された燃焼ガスの温度を取得し、取得された燃焼ガスの温度が低くなるにつれて、排気流量調整弁５５の開度を減少させる。これにより、燃焼室２５内に形成される混合ガスの温度を所望の温度に近づけることができるので、一層安定した自着火による燃焼を実現することができる。
【００７３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る３つの気筒を有する多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置について説明する。この第２実施形態は、目標排気流量調整弁開度の補正方法が相違する点を除き、上述した第１実施形態と同一である。第１実施形態では、燃焼ガスの温度が低くなるにつれて目標排気流量調整弁開度を減少させるように補正していたが、第２実施形態では、特定の一の気筒における着火時期が運転状態に応じた着火時期の基準値である基準着火時期に近づくように目標排気流量調整弁開度を補正する。これにより、一層安定した自着火による燃焼を実現することができる。
【００７４】
以下、第１実施形態と異なる点を中心に第２実施形態を説明する。第２実施形態においてＣＰＵ７１は、図７に示したステップ７４０からステップ７７０までの処理を、図８に示したステップ８５０からステップ８７０までの処理に置換した排気流量調整弁制御ルーチンを実行する。
【００７５】
今、ＣＰＵ７１が図７のステップ７００からステップ７３０までの処理を実行することにより、目標排気流量調整弁開度Vtgtを決定する処理までが終了した時点であるとする。このとき、ＣＰＵ７１はステップ７３０に続くステップ８５０にて基準着火時期IrefをテーブルMapIref(Accp,NE)に基づいて求めるとともに、ステップ８６０に進んで目標排気流量調整弁開度Vtgtを補正するために使用される係数である排気流量調整弁開度補正係数LをテーブルMapL(Accp,NE)に基づいて求める。ここで、前記排気流量調整弁開度補正係数Lは正の値である。また、基準着火時期Iref及び後述する着火時期Iは、上死点（ＴＤＣ）を原点としクランク軸２４の回転方向と逆方向を正にとったクランク角（ＢＴＤＣ）で表される。
【００７６】
次に、ＣＰＵ７１はステップ８７０に進み、後述する図９の着火時期推定ルーチンにおいて推定されている直前の燃焼の着火時期Iと前記決定された基準着火時期Irefとの差に前記決定された排気流量調整弁開度補正係数Lを乗ずることにより目標排気流量調整弁開度Vtgtに対する補正量を算出し、同算出された補正量を目標排気流量調整弁開度Vtgtに加えた値により目標排気流量調整弁開度Vtgtを更新する。従って、着火時期Iが基準着火時期Irefより遅い場合には目標排気流量調整弁開度Vtgtが減少させられ、早い場合には目標排気流量調整弁開度Vtgtが増加させられる。
【００７７】
そして、ＣＰＵ７１はステップ７８０に進み、インターフェース７５を介して排気流量調整弁５５の開度を調整するための駆動信号を排気流量調整弁アクチュエータ５５ａに送出する。これにより、排気流量調整弁５５は、その開度が目標排気流量調整弁開度Vtgtとなるように排気流量調整弁アクチュエータ５５ａにより駆動される。次に、ＣＰＵ７１はステップ７９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、排気流量調整弁５５の開度が内燃機関１０の運転状態及び着火時期に応じて調整される。
【００７８】
（着火時期の推定）
上述の通り、本例においては直前の燃焼の着火時期Iに基づいて目標排気流量調整弁開度Vtgtが補正される。着火時期は、燃焼室２５内にて混合ガスが着火する時期であり、この時点から燃焼は開始する。図１０は着火時期近傍を含む期間における燃焼室２５内の圧力である筒内圧Pの時間的な変化を概念的に示したグラフである。図１０に示したように、筒内圧Pは燃焼が開始すると急激に上昇するため、筒内圧Pの時間的な変化から着火時期Iを推定することができる。
【００７９】
第２実施形態においては、着火時期Iは燃焼室２５内の圧力が上昇する割合である圧力上昇率Rpが所定の閾値Rpthを超えた時点であると推定される。このように着火時期Iを推定するために、ＣＰＵ７１は上記特定の一の気筒において所定の微小なクランク角の増加毎に図９にフローチャートにより示した着火時期推定ルーチンを実行するようになっている。なお、着火時期推定ルーチンが実行されることは、着火時期推定手段の機能が達成されることに対応している。以下に、着火時期Iの推定について吸気下死点直後から時間を追って説明する。
【００８０】
ＣＰＵ７１は図９にフローチャートにより示した着火時期推定ルーチンの処理をステップ９００から開始し、ステップ９１０に進んで着火時期推定完了フラグXigの値が「０」であるか否かを判定する。ここで、着火時期推定完了フラグXigは、現在の燃焼サイクルにおいて着火時期の推定が完了しているか否かを表すフラグであって、その値が「１」であれば着火時期は推定されており、「０」であれば推定されていないことを示す。着火時期推定完了フラグXigの値は、本ルーチンにおいて着火時期が推定された直後に「１」に設定され（図９のステップ９７０を参照。）、クランク角が吸気下死点となった時点にて図示しない割り込み制御ルーチンにより「０」に設定される。
【００８１】
現時点は、吸気下死点直後であるから着火時期推定完了フラグXigの値が「０」に設定されている。従って、ＣＰＵ７１はステップ９１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２０に進み、筒内圧センサ６３から出力される信号による筒内圧Pを読み込む。
【００８２】
次に、ＣＰＵ７１はステップ９３０に進み圧力上昇率Rpを前記筒内圧Pと本ルーチンを前回実行した時に後述するステップ９４０にて設定されている過去の筒内圧Poldとの差に設定する。本ルーチンは、所定の微小なクランク角の増加毎に実行されているから、圧力上昇率Rpには所定のクランク角の増分に対する筒内圧の変化量が設定されることになる。そして、ＣＰＵ７１はステップ９４０に進み過去の筒内圧Poldを本ルーチンの実行時の筒内圧Pに設定する。
【００８３】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ９５０に進み圧力上昇率Rpが圧力上昇率の所定の閾値Rpthより大きいか否かを判定する。現時点は吸気下死点直後であるため、混合ガスは着火しておらず圧力上昇率Rpは前記閾値Rpth以下となる。従って、ＣＰＵ７１はステップ９５０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ９９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。本ルーチンについての以上の処理は、同ルーチンにおけるステップ９５０にて「Ｙｅｓ」と判定されるまで繰り返し実行される。一方、この間に燃焼室２５内の混合ガスは圧縮される。
【００８４】
その後、混合ガスの温度が上昇することにより燃焼が開始する。燃焼の進行に伴い、圧力上昇率Rpは増加して前記閾値Rpthより大きくなる。この時点でＣＰＵ７１が着火時期推定ルーチンの処理を開始すると、同ＣＰＵ７１はステップ９５０に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ９６０に進む。
【００８５】
次に、ＣＰＵ７１はステップ９６０にて現時点のクランク角を着火時期Iとして取り込み、続くステップ９７０にて着火時期推定完了フラグXigの値を「１」に設定する。そして、ＣＰＵ７１はステップ９９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、着火時期Iが推定される。また、着火時期推定完了フラグXigの値が「１」に設定されたことから、ＣＰＵ７１が以降においてステップ９１０に進んだとき、同ステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９９９に直ちに進むようになる。
【００８６】
その後、推定された着火時期Iは図８のステップ８７０にて目標排気流量調整弁開度Vtgtを補正するために使用される。更に時間が経過すると、次の燃焼サイクルにおける吸気下死点にて着火時期推定完了フラグXigの値が「０」に設定される。これにより、ＣＰＵ７１が着火時期推定ルーチンの処理を開始すると、同ＣＰＵ７１はステップ９１０に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ９２０に進んで次のサイクルの着火時期を推定する。
【００８７】
以上説明したように、第２実施形態は、第１実施形態と同様に、各気筒において吸気弁３２を吸気下死点より前に閉弁させ、その後、吸気下死点より前に排気弁３４を開弁させる。更に、第２実施形態は、第１実施形態と同様に、排気通路の集合部に排気流量調整弁５５を配置し、排気流量調整弁５５の開度を調整する。これにより、所望の量の空気及び燃焼ガスを燃焼室２５内に導入することができるので、より広い運転領域において安定した自着火による燃焼を実現することができる。また、空気が燃焼室２５内に吸入される期間が短いので、スロットル弁４７及び吸気弁３２により形成される絞り部を空気が通過する際の損失が低減され、燃費を向上することができる。
【００８８】
更に、第２実施形態は、第１実施形態と同様に、一の気筒の排気弁３４が吸気行程中に開弁してから閉弁するまでの期間と、他の気筒の排気弁３４が排気行程中に開弁している期間とが、重複する期間を有するように、各気筒の排気弁３４を開弁及び閉弁させる。これにより、他の気筒の燃焼室２５から押し出された燃焼ガスが、排気通路を経由して一の気筒の燃焼室２５内に押し込められるので、より多くの量の燃焼ガスを燃焼室２５内に供給することができる。
【００８９】
また、第２実施形態は、第１実施形態と同様に、取得された運転状態に応じて排気流量調整弁５５の開度を調整する。これにより、排気通路を介して燃焼室２５内に導入される燃焼ガスの量を運転状態に応じた所望の量とすることができるので、一層安定した自着火による燃焼を実現することができる。
【００９０】
更に、第２実施形態は、燃焼室２５内の圧力が上昇する割合に基づいて着火時期を推定し、推定された着火時期が取得された運転状態に応じた基準着火時期より遅い場合に排気流量調整弁５５の開度を減少させる。これにより、燃焼室２５内に導入される燃焼ガスを増加させることができるので、燃焼室２５内に形成される混合ガスの温度を高くすることができる。従って、次の燃焼の着火時期を早くすることができる。一方、第２実施形態は、推定された着火時期が取得された運転状態に応じた基準着火時期より早い場合に排気流量調整弁５５の開度を増加させる。これにより、燃焼室２５内に導入される燃焼ガスを減少させることができるので、燃焼室２５内に形成される混合ガスの温度を低くすることができる。従って、次の燃焼の着火時期を遅くすることができる。以上により、着火時期を運転状態に応じた着火時期の基準値に近づけることができ、安定した自着火による燃焼を実現することができる。
【００９１】
なお、上記第２実施形態においては、特定の一の気筒において着火時期を推定し、推定された着火時期に基づいて目標排気流量調整弁開度を補正するが、すべての気筒において着火時期を推定し、すべての気筒において推定された着火時期に基づいて補正量を算出し、同補正量の平均値を用いて目標排気流量調整弁開度を補正してもよい。これにより、すべての気筒における着火時期の平均値が基準着火時期に近づくように排気流量調整弁５５の開度が調整される。
【００９２】
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、本発明に係る制御装置は、４つ以上の気筒を有する内燃機関に適用されてもよく、自着火燃焼と火花点火による燃焼とを選択して運転可能な内燃機関に適用されてもよい。また、本発明に係る制御装置は、吸気下死点から圧縮上死点までの間に吸気弁が閉弁する吸気弁遅閉じ運転を一部の運転領域において行う内燃機関に適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制御装置を多気筒４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。
【図２】各気筒の行程のタイミングと各気筒の吸気弁及び排気弁のそれぞれを開弁及び閉弁させるタイミングとを示した図である。
【図３】図１に示した内燃機関の一の気筒の弁開閉タイミングを概念的に示した説明図である。
【図４】第２気筒の燃焼室から押し出された燃焼ガスが第３気筒の燃焼室内へ押し込められる際の燃焼ガスの流れを概念的に示した説明図である。
【図５】図１に示したＣＰＵが実行する吸気弁及び排気弁を制御するタイミングを決定するためのルーチンを表すフローチャートである。
【図６】図１に示したＣＰＵが実行する吸気弁及び排気弁を駆動制御するためのルーチンを表すフローチャートである。
【図７】図１に示したＣＰＵが実行する燃焼ガスの温度により排気流量調整弁を制御するためのルーチンを表すフローチャートである。
【図８】図１に示したＣＰＵが着火時期により排気流量調整弁を制御するために図７に示したルーチンの一部に代えて実行する処理を示したフローチャートである。
【図９】図１に示したＣＰＵが実行する着火時期を推定するためのルーチンを表すフローチャートである。
【図１０】着火時期近傍を含む期間における燃焼室内の圧力の時間的な変化を概念的に示したグラフである。
【符号の説明】
【００９４】
１０…内燃機関、２５…燃焼室、３１…吸気ポート、３２…吸気弁、３２ａ…吸気弁駆動機構、３３…排気ポート、３４…排気弁、３４ａ…排気弁駆動機構、３８…駆動回路、５１…エキゾーストマニホールド、５２…排気管、５５…排気流量調整弁、５５ａ…排気流量調整弁アクチュエータ、６３…筒内圧センサ、６５…温度センサ、７０…電気制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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