(57)【要約】【課題】  前サイクルの燃焼状態に起因して生じる燃焼状態のサイクル間変動を抑制することが可能な２サイクル予混合圧縮自着火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、燃焼室２５に備えられた筒内圧センサ６３により検出された筒内圧が、内燃機関１０の運転状態に応じて予め定められている基準筒内圧以下となったときに、駆動信号を駆動回路３８に送出して、給気弁駆動機構３２ａにより給気弁３２を開弁させる。これにより、燃焼室２５内に残留する燃焼ガスの量及び同燃焼室２５内に導入される空気の量のサイクル間変動を小さくすることができ、燃焼状態のサイクル間変動を抑制することができる。【選択図】  図２
2005282466.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給気ポートを開閉する給気弁と、
前記給気ポートを開いている期間である給気弁開弁期間の開始時期に前記給気弁を開弁させるとともに同給気弁開弁期間の終了時期に前記給気弁を閉弁させる給気弁駆動手段と、
前記燃焼室内の燃焼ガスを同燃焼室から排出するためにシリンダヘッドに形成された排気ポートを開閉する排気弁と、
前記給気弁開弁期間の開始時期よりも早い時期であって前記排気ポートを開いている期間である排気弁開弁期間の開始時期に前記排気弁を開弁させるとともに、同給気弁開弁期間の開始時期よりも遅い時期であって同排気弁開弁期間の終了時期に同排気弁を閉弁させる排気弁駆動手段と、
を備え、前記燃焼室内に形成し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２サイクル予混合圧縮自着火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、
前記燃焼室内の圧力である筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、
前記内燃機関の運転状態と前記筒内圧の基準値となる基準筒内圧との関係を予め格納する基準筒内圧記憶手段と、
前記取得された運転状態と前記基準筒内圧記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準筒内圧を取得する基準筒内圧取得手段と、
前記取得された筒内圧が前記取得された基準筒内圧と等しくなったときに前記給気弁を開弁させて前記給気弁開弁期間が開始するように前記給気弁駆動手段を制御する給気弁制御手段と、
を備えた予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態と前記給気弁開弁期間中であって前記給気弁及び前記排気弁がともに開弁している期間である掃気期間の基本となる基本掃気期間との関係を予め格納する基本掃気期間記憶手段と、
前記取得された運転状態と前記基本掃気期間記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基本掃気期間を取得する基本掃気期間取得手段と、
前記給気弁開弁期間の開始時期である給気弁開弁時期から前記取得された基本掃気期間が経過したときに前記排気弁を閉弁させて前記排気弁開弁期間が終了するように前記排気弁駆動手段を制御する排気弁制御手段と、
を備えた予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置において、
前記排気弁制御手段は、前記排気弁を前記給気弁開弁期間の終了時期である前記給気弁閉弁時期よりも早く又は遅くとも同給気弁閉弁時期と同時に閉弁させるように前記排気弁駆動手段を制御する予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置であって、
直前の燃焼の着火時期を推定する着火時期推定手段と、
前記内燃機関の運転状態と前記着火時期の基準値となる基準着火時期との関係を予め格納する基準着火時期記憶手段と、
前記取得された運転状態と前記基準着火時期記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準着火時期を取得する基準着火時期取得手段と、
前記推定された着火時期が前記取得された基準着火時期より遅くなるように前記取得された基本掃気期間を補正する基本掃気期間補正手段と、
を備えた予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載の予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置であって、
直前の燃焼の期間内の前記筒内圧が上昇する割合の最大値である最大圧力上昇率を取得する最大圧力上昇率取得手段と、
前記内燃機関の運転状態と前記最大圧力上昇率の基準値である基準最大圧力上昇率との関係を予め格納する基準最大圧力上昇率記憶手段と、
前記取得された運転状態と前記基準最大圧力上昇率記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準最大圧力上昇率を取得する基準最大圧力上昇率取得手段と、
前記取得された最大圧力上昇率が前記取得された基準最大圧力上昇率より小さくなるように前記取得された基本掃気期間を補正する基本掃気期間補正手段と、
を備えた予混合圧縮自着火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、燃焼室内に形成し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２サイクル予混合圧縮自着火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（ＮＯｘ生成量）は燃焼室内が高温となる燃焼期間に依存し、この期間が短くなると減少することが知られている。点火プラグを使用することにより混合ガスを着火させる火花点火による燃焼においては、点火プラグ近傍の着火点から火炎が伝播し燃焼が進行する。従って、燃焼期間は比較的長くなり、その結果、ＮＯｘは多く生成される。これに対して、燃焼室内に形成された混合ガスを圧縮することにより同混合ガスを着火させる自着火による燃焼においては、圧縮された混合ガス（圧縮混合ガス）は散在する多数の位置においてほぼ同時に着火する。このため、自着火による燃焼は、火花点火による燃焼に比較して短期間内に終了し、その結果、ＮＯｘ生成量は比較的少ない。以上より、ＮＯｘ生成量を低減できる内燃機関として予混合圧縮自着火内燃機関は有用と考えられている。また予混合圧縮自着火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、混合ガスを高温にする必要がある。このため前サイクルの燃焼ガスを燃焼室内に残留させたり、排気系から燃焼ガスを循環させて再び燃焼室内に導入したりすることによって、混合ガスの高温化が図られている（例えば、特許文献１を参照。）。このとき、ある気筒におけるある燃焼行程と次の燃焼行程との時間の間隔が短い方が、燃焼ガスが冷却されにくく効率よく混合ガスの温度を高めることができる。従って、４サイクル内燃機関よりも連続する燃焼行程間の時間の間隔が短い２サイクル内燃機関は、予混合圧縮自着火燃焼に適していると考えられる。更に、２サイクル内燃機関は燃焼ガスを燃焼室内に残留させ易いという点においても、予混合圧縮自着火燃焼に適していると考えられる。
【０００４】
ここで、一般的な２サイクル予混合圧縮自着火内燃機関の燃焼サイクルについて図１を参照しながら説明する。この内燃機関においては、クランク角が上死点ＴＤＣの近傍にあるときに圧縮混合ガスが自着火し、膨張行程が開始する。この段階では、給気ポートを開閉する給気弁及び排気ポートを開閉する排気弁は共に閉弁している。次いで、クランク角が上死点ＴＤＣと下死点との間の所定のクランク角ＥＯ（排気弁開弁時期ＥＯ）となると、排気弁が開弁し、排気期間が開始する。排気期間においては、燃焼室内に高い圧力で閉じ込められていた燃焼ガスが排気ポートから排出される。
【０００５】
続いて、クランク角が排気弁開弁時期ＥＯと下死点との間の所定のクランク角ＩＯ（給気弁開弁時期ＩＯ）となると、給気弁が開弁する。この結果、排気期間が終了し給気弁及び排気弁の両弁が開弁している掃気期間が開始する。この掃気期間においては、給気ポートを通じて燃焼室内に空気が流入するとともに、流入する空気により燃焼室内に残存する燃焼ガスが排気ポートから押し出される。続いて、クランク角が下死点の近傍となると、燃焼室内に燃料が噴射される。
【０００６】
クランク角が下死点と次の上死点ＴＤＣとの間の所定クランク角ＥＣ（排気弁閉弁時期ＥＣ）となると、排気弁は閉弁し、掃気期間は終了する。その後、クランク角が排気弁閉弁時期ＥＣと次の上死点ＴＤＣとの間の所定クランク角ＩＣ（給気弁閉弁時期ＩＣ）となると給気弁は閉弁し、圧縮行程が開始する。以上に説明した、排気弁開弁時期ＥＯ、給気弁開弁時期ＩＯ、排気弁閉弁時期ＥＣ及び給気弁閉弁時期ＩＣは、内燃機関の運転状態に応じて予め定められている。以上が、従来の２サイクル予混合圧縮自着火内燃機関の燃焼サイクルである（例えば、特許文献２を参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２１４７４１号公報（請求項２、図１乃至図２）
【特許文献２】特開平０７−０２６９６４号公報（図２）
【０００７】
しかしながら、上記従来の内燃機関は、運転状態が変化しない場合であっても、ある気筒の一回の燃焼における燃焼状態（着火時期、燃焼期間、燃焼温度などにより表される燃焼の状態）と、同一気筒の次の燃焼における燃焼状態とが変化し易く、その結果、燃焼毎に比較的大きなトルク変動が生じるという問題がある。
【０００８】
この要因は以下のように推定される。いま、運転状態は変化していないが、何らかの要因により着火時期が予定されている着火時期よりも遅れたと仮定する。筒内圧は、着火時期が予定されている着火時期よりも遅れた時間だけ遅れて変化する。一方、給気弁は、内燃機関の運転状態に応じて予め定められた給気弁開弁時期にて開弁する。このため、給気弁開弁時期における筒内圧は予定されている圧力よりも高くなる。従って、給気弁開弁時期において燃焼室内に存在する高圧の燃焼ガスが掃気期間における空気の燃焼室への流入を阻害するため、次回の燃焼に供される混合ガスにおける低温の空気量は相対的に減少し、高温の燃焼ガス量は相対的に増大する。
【０００９】
この結果、次の燃焼に供される圧縮混合ガスは早期に高温となるので、着火時期が予定されている時期よりも早くなる。これにより、次の給気弁開弁時における燃焼室内の圧力が低くなるので、その次の燃焼に供される混合ガスにおける空気量は相対的に増大し、燃焼ガス量は相対的に減少する。従って、その次の燃焼の着火時期は予定されている着火時期よりも遅くなる。このように、２サイクル予混合圧縮自着火内燃機関においては、着火時期が予定されている時期よりも早くなる場合と遅くなる場合とが繰り返し発生し易い。
【発明の開示】
【００１０】
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、前サイクルの燃焼状態に起因して生じる燃焼状態のサイクル間変動を抑制することが可能な２サイクル予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置を提供することにある。かかる目的を達成するため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給気ポートを開閉する給気弁と、前記給気ポートを開いている期間である給気弁開弁期間の開始時期に前記給気弁を開弁させるとともに同給気弁開弁期間の終了時期に前記給気弁を閉弁させる給気弁駆動手段と、前記燃焼室内の燃焼ガスを同燃焼室から排出させるためにシリンダヘッドに形成された排気ポートを開閉する排気弁と、前記給気弁開弁期間の開始時期よりも早い時期であって前記排気ポートを開いている期間である排気弁開弁期間の開始時期に前記排気弁を開弁させるとともに、同給気弁開弁期間の開始時期よりも遅い時期であって同排気弁開弁期間の終了時期に同排気弁を閉弁させる排気弁駆動手段とを備え、前記燃焼室内に形成し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２サイクル予混合圧縮自着火内燃機関を制御するため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、前記燃焼室内の圧力である筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、前記内燃機関の運転状態と前記筒内圧の基準値となる基準筒内圧との関係を予め格納する基準筒内圧記憶手段と、前記取得された運転状態と前記基準筒内圧記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準筒内圧を取得する基準筒内圧取得手段と、前記取得された筒内圧が前記取得された基準筒内圧と等しくなったときに前記給気弁を開弁させて前記給気弁開弁期間が開始するように前記給気弁駆動手段を制御する給気弁制御手段とを備えてなる。
【００１１】
これによれば、取得された運転状態と基準筒内圧記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準筒内圧が取得され、排気弁が開弁して排気弁開弁期間が開始した時点（排気弁開弁時期）より後であって、取得された筒内圧が同取得された基準筒内圧と等しくなったときに給気弁が開弁し、給気弁開弁期間が開始する。
【００１２】
この結果、給気弁開弁時期の筒内圧は内燃機関の運転状態に応じた基準筒内圧に常に一致するため、燃焼室内に残留する燃焼ガスの量及び燃焼室内に導入される空気の量のサイクル間変動を小さくすることができる。これにより、燃焼室内に形成される混合ガスの温度のサイクル間変動が小さくなり着火時期のサイクル間変動が抑制されるので、燃焼状態のサイクル間変動を抑制することができる。
【００１３】
この場合、前記予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の運転状態と前記給気弁開弁期間中であって前記給気弁及び前記排気弁がともに開弁している期間である掃気期間の基本となる基本掃気期間との関係を予め格納する基本掃気期間記憶手段と、前記取得された運転状態と前記基本掃気期間記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基本掃気期間を取得する基本掃気期間取得手段と、前記給気弁開弁期間の開始時期である給気弁開弁時期から前記取得された基本掃気期間が経過したときに前記排気弁を閉弁させて前記排気弁開弁期間が終了するように前記排気弁駆動手段を制御する排気弁制御手段とを備えてなることが好適である。
【００１４】
これによれば、取得された運転状態と基本掃気期間記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基本掃気期間が取得され、給気弁開弁期間の開始時期である給気弁開弁時期から同基本掃気期間が経過したときに、排気弁が閉弁して排気弁開弁期間が終了する。
【００１５】
この結果、内燃機関の運転状態に応じた掃気期間が給気弁開弁時期にかかわらず常に確保されるので、燃焼ガス量と空気量のサイクル間変動を更に小さくすることができる。従って、燃焼状態のサイクル間変動を一層抑制することができる。
【００１６】
この場合、前記排気弁制御手段は、前記排気弁を前記給気弁開弁期間の終了時期である前記給気弁閉弁時期よりも早く又は遅くとも同給気弁閉弁時期と同時に閉弁させるように前記排気弁駆動手段を制御することが好適である。
【００１７】
これによれば、排気弁が給気弁開弁期間の終了時期である給気弁閉弁時期よりも早く又は同給気弁閉弁時期と同時に閉弁する。
【００１８】
この結果、給気弁が閉弁したにもかかわらず排気弁が開弁していることにより、次の燃焼のために燃焼室内に新たに形成された未燃の混合ガスが排気ポートを通じて排出されることを防止することができる。また給気弁閉弁時期のみによって実圧縮比（クランク角が上死点となったときにおける燃焼室容積に対する給気弁及び排気弁の両弁が閉弁する時期における燃焼室容積の比）の制御を行うことが可能となる。従って、給気弁閉弁時期を内燃機関の運転状態に応じて定めておくだけで、運転状態に応じた実圧縮比を確保することが可能となるので、圧縮端温度（上死点における混合ガスの温度）を自着火に必要な温度以上にすることができる。これにより、混合ガスが着火しない失火を防止することができ、安定して混合ガスを燃焼させることができる。
【００１９】
この場合、前記予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置は、直前の燃焼の着火時期を推定する着火時期推定手段と、前記内燃機関の運転状態と前記着火時期の基準値となる基準着火時期との関係を予め格納する基準着火時期記憶手段と、前記取得された運転状態と前記基準着火時期記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準着火時期を取得する基準着火時期取得手段と、前記推定された着火時期が前記取得された基準着火時期より遅くなるように前記取得された基本掃気期間を補正する基本掃気期間補正手段とを備えてな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と基準着火時期記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準着火時期が取得され、推定された着火時期が同取得された基準着火時期より遅くなるように基本掃気期間が補正される。
【００２１】
この結果、着火時期が基準着火時期より早くなった場合には、燃焼室内に形成される混合ガスにおいて燃焼ガス量に対する空気量の割合を増加させることによって、同混合ガスの温度を下げることができるため、過早な着火を防止することができる。これにより、燃費を向上させることができ、燃焼に伴う過大な音である燃焼騒音を抑制することができる。
【００２２】
着火時期により基本掃気期間を補正する手段に代えて、前記予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置は、直前の燃焼の期間内の前記筒内圧が上昇する割合の最大値である最大圧力上昇率を取得する最大圧力上昇率取得手段と、前記内燃機関の運転状態と前記最大圧力上昇率の基準値である基準最大圧力上昇率との関係を予め格納する基準最大圧力上昇率記憶手段と、前記取得された運転状態と前記基準最大圧力上昇率記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準最大圧力上昇率を取得する基準最大圧力上昇率取得手段と、前記取得された最大圧力上昇率が前記取得された基準最大圧力上昇率より小さくなるように前記取得された基本掃気期間を補正する基本掃気期間補正手段とを備えてなることも好適である。
【００２３】
これによれば、取得された運転状態と基準最大圧力上昇率記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準最大圧力上昇率が取得され、取得された最大圧力上昇率が同取得された基準最大圧力上昇率より小さくなるように基本掃気期間が補正される。
【００２４】
この結果、最大圧力上昇率が基準最大圧力上昇率以上となった場合には、燃焼室内に形成される混合ガスにおいて燃焼ガス量に対する空気量の割合を増加させることによって、同混合ガスの温度を下げることができるため、急激な燃焼を防止することができる。これにより、燃焼室内の圧力の急激な上昇により発生する燃焼騒音を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明による予混合圧縮自着火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２は、第一実施形態に係る前記制御装置を２サイクル予混合圧縮自着火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２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。
【００２６】
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給気系統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。
【００２７】
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。
【００２８】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した給気ポート３１、給気ポート３１を開閉する給気弁３２、給気弁３２を駆動する給気弁駆動手段としての給気弁駆動機構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手段としての排気弁駆動機構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。給気弁駆動機構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。
【００２９】
給気系統４０は、給気ポート３１に連通し同給気ポート３１とともに給気通路を形成するインテークマニホールドを含む給気管４１、給気管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給気ダクト４３、給気ダクト４３の他端部から下流（給気管４１）に向けて順に給気ダクト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及びスロットルバルブ４７を備えている。
【００３０】
給気系統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と接続され、他端はインタークーラ４６とスロットルバルブ４７の間の位置にて給気ダクト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バルブ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。
【００３１】
インタークーラ４６は水冷式であって、給気ダクト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。
【００３２】
スロットルバルブ４７は給気ダクト４３に回転可能に支持され、スロットルバルブアクチュエータ４７ａにより駆動されることにより給気通路の開口断面積を可変とするようになっている。
【００３３】
排気系統５０は、排気ポート３３に連通し同排気ポート３３とともに排気通路を形成するエキゾーストマニホールドを含む排気管５１、排気管５１内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５１に連通されたウェストゲート通路５２、ウェストゲート通路５２に配設された過給圧調整弁５２ａ及びタービン９１ｂの下流の排気管５１に配設された三元触媒装置５３を備えている。
【００３４】
このような配置により、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、これにより給気系統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５２ａ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、給気管４１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５２ａにより制御されるようになっている。
【００３５】
一方、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、筒内圧取得手段としての筒内圧センサ６３及びアクセル開度センサ６４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。なお筒内圧センサ６３は燃焼室２５上部のシリンダヘッド部３０に設けてもよい。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６５の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００３６】
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６１〜６４と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６４からの信号を供給するとともに、同ＣＰＵ７１の指示に応じて駆動回路３８、イグナイタ３６、インジェクタ３７、燃料ポンプ３７ｂ、スロットルバルブアクチュエータ４７ａ、バイパス流量調整弁４５及び過給圧調整弁５２ａに駆動信号を送出するようになっている。
【００３７】
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。
【００３８】
この制御装置は、内燃機関１０の運転状態に基づいて排気弁開弁時期ＥＯを取得し、その取得された排気弁開弁時期ＥＯにて排気弁３４を開弁させる。また、この制御装置は筒内圧を取得し、取得された筒内圧が内燃機関１０の運転状態に応じて予め定められた基準筒内圧以下となった時点にて給気弁３２を開弁させる。
【００３９】
次いで、この制御装置は内燃機関１０の運転状態に応じて掃気期間を取得し、給気弁３２が開弁したときから掃気期間が経過したときに排気弁３４を閉弁させる。その後、この制御装置は内燃機関１０の運転状態に応じて給気弁閉弁時期ＩＣを取得し、その取得された給気弁閉弁時期ＩＣにて給気弁３２を閉弁させる。
【００４０】
このように、給気弁３２は筒内圧が基準筒内圧以下となった時点にて開弁するので、給気弁開弁時期ＩＯにおける筒内圧が着火時期による影響を受けない。従って、燃焼室２５内に残留する燃焼ガスの量及び同燃焼室２５内に導入される空気の量のサイクル間変動が小さくなり、燃焼状態のサイクル間変動が抑制される。
【００４１】
更に、この制御装置は燃費の向上や燃焼騒音の抑制を目的として、着火時期を推定し、推定された着火時期が基準着火時期より遅くなるように基本掃気期間を補正する。
【００４２】
以下、この制御装置の作動の詳細について、クランク角が上死点ＴＤＣとなった時点から説明する。なお、これらの作動は、所定の微小なクランク角の増加毎にＣＰＵ７１により実行される、排気弁開弁時期制御ルーチン、給気弁開弁時期制御ルーチン、排気弁閉弁時期制御ルーチン、給気弁閉弁時期制御ルーチン及び着火時期推定ルーチンと、クランク角が上死点ＴＤＣとなる毎に同ＣＰＵ７１により実行される排気弁制御終了フラグ初期化ルーチンとにより達成される。
【００４３】
（排気弁開弁前）
ＣＰＵ７１は、クランク角が上死点ＴＤＣ直後の所定のクランク角になると、図３にフローチャートにより示した排気弁開弁時期制御ルーチンの処理をステップ３００から開始し、ステップ３１０に進んで排気弁開弁フラグXeoの値が「０」でありかつ排気弁制御終了フラグXefの値が「０」であるか否かを判定する。
【００４４】
ここで排気弁開弁フラグXeoは、排気弁３４が開弁しているか否かを表すフラグであって、その値が「１」であれば開弁しており、「０」であれば閉弁していることを示す。後述する通り、排気弁開弁フラグXeoの値は、本ルーチンにおいて排気弁３４が開弁した直後に「１」に設定され（図３のステップ３７０を参照。）、排気弁閉弁時期制御ルーチンにおいて排気弁３４が閉弁した直後に「０」に設定される（図５のステップ５４０を参照。）。現時点はクランク角が上死点ＴＤＣとなった直後であるので、排気弁３４は閉弁している。従って、排気弁開弁フラグXeoの値は「０」である。
【００４５】
また排気弁制御終了フラグXefは、現在のサイクルにおいて排気弁３４の開閉制御が終了しているか否かを表すフラグであって、その値が「１」であれば終了しており、「０」であれば終了していないことを示す。後述する通り、排気弁制御終了フラグXefの値は、排気弁閉弁時期制御ルーチンにおいて排気弁３４が閉弁した直後に「１」に設定され（図５のステップ５５０を参照。）、クランク角が上死点ＴＤＣとなったときに実行される排気弁制御終了フラグ初期化ルーチンにおいて「０」に設定される（図７のステップ７１０を参照。）。現時点はクランク角が上死点ＴＤＣとなった直後であるので、排気弁制御終了フラグXefの値は「０」である。
【００４６】
従って、ＣＰＵ７１はステップ３１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３２０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３３０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３４０に進み、同ステップ３４０内に示したマップと前記読み込んだアクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEとに基づいて排気弁開弁時期ＥＯを取得する。
【００４７】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ３５０に進み現時点のクランク角（本ルーチンの処理を開始した時点のクランク角）と前記取得された排気弁開弁時期ＥＯとを比較する。現時点のクランク角は上死点ＴＤＣ近傍であるから排気弁開弁時期ＥＯより前のクランク角である。従って、ＣＰＵ７１はステップ３５０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ３９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、排気弁３４は開弁しない。
【００４８】
一方、ＣＰＵ７１は図４にフローチャートにより示した給気弁開弁時期制御ルーチンの処理をステップ４００から開始し、ステップ４０２に進んで排気弁開弁フラグXeoの値が「１」でありかつ給気弁開弁フラグXioの値が「０」であるか否かを判定する。
【００４９】
ここで給気弁開弁フラグXioは、給気弁３２が開弁しているか否かを表すフラグであって、その値が「１」であれば開弁しており、「０」であれば閉弁していることを示す。後述する通り、給気弁開弁フラグXioの値は、本ルーチンにおいて給気弁３２が開弁した直後に「１」に設定され（図４のステップ４１８を参照。）、給気弁閉弁時期制御ルーチンにおいて給気弁３２が閉弁した直後に「０」に設定される（図６のステップ６４０を参照。）。現時点はクランク角が上死点ＴＤＣとなった直後であるので、給気弁３２は閉弁している。従って、給気弁開弁フラグXioの値は「０」である。
【００５０】
この場合、排気弁開弁フラグXeoの値は「０」であるから、ＣＰＵ７１はステップ４０２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ４９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００５１】
更に、ＣＰＵ７１は図５にフローチャートにより示した排気弁閉弁時期制御ルーチンの処理をステップ５００から開始し、ステップ５１０に進んで排気弁開弁フラグXeoの値が「１」でありかつ給気弁開弁フラグXioの値が「１」であるか否かを判定する。現時点において排気弁開弁フラグXeoの値は「０」であり、また給気弁開弁フラグXioの値も「０」であるから、ＣＰＵ７１はステップ５１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ５９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００５２】
加えて、ＣＰＵ７１は図６にフローチャートにより示した給気弁閉弁時期制御ルーチンの処理をステップ６００から開始し、ステップ６１０に進んで給気弁開弁フラグXioの値が「１」であるか否かを判定する。現時点において給気弁開弁フラグXioの値は「０」であるから、ＣＰＵ７１はステップ６１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ６９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００５３】
排気弁開弁時期制御ルーチン、給気弁開弁時期制御ルーチン、排気弁閉弁時期制御ルーチン及び給気弁閉弁時期制御ルーチンについての以上の処理は、排気弁開弁時期制御ルーチンにおけるステップ３５０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内の高圧の燃焼ガスはピストン２２を押し下げる。
【００５４】
（排気弁開弁）
時間経過に伴いクランク角は増大し、排気弁開弁時期ＥＯと一致する。この時点でＣＰＵ７１が図３の排気弁開弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同ＣＰＵ７１はステップ３５０に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ３６０に進む。
【００５５】
そして、ＣＰＵ７１はステップ３６０にて、インターフェース７５を介して排気弁３４を開弁させるための駆動信号を駆動回路３８に送出する。これにより、排気弁３４が排気弁駆動機構３４ａにより開弁せしめられる。この結果、高圧の燃焼ガスが燃焼室２５から排気ポート３３を通じて排出され始める。
【００５６】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ３７０に進み排気弁開弁フラグXeoの値を「１」に設定し、続くステップ３９９にて本ルーチンを一旦終了する。以上により、排気弁３４が排気弁開弁時期ＥＯにて開弁する。また、排気弁開弁フラグXeo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３１０に進んだとき、同ステップ３１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ３９９に直ちに進むようになる。
【００５７】
（給気弁開弁前）
この時点では排気弁開弁フラグXeoの値は「１」でありかつ給気弁開弁フラグXioの値は「０」である。従って、ＣＰＵ７１が図４の給気弁開弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同ＣＰＵ７１はステップ４０２に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ４０４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４０６にてエンジン回転速度NEを読み込む。次にＣＰＵ７１はステップ４０８に進み、同ステップ４０８内に示したマップと前記読み込んだアクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEとに基づいて基準筒内圧Aを取得する。
【００５８】
後述するように、給気弁３２は、取得された筒内圧Pが基準筒内圧A以下となった時点にて開弁する。従って、内燃機関１０の運転状態に応じて制御されている過給圧に対して基準筒内圧Aが大きい場合、燃焼室２５内の燃焼ガスは給気ポート３１へ流出する。この流出した燃焼ガスは、筒内圧Pの低下に伴い、再び給気ポート３１から燃焼室２５内に流入し、その後、空気が燃焼室２５内に流入する。この結果、次回の燃焼に供される混合ガスにおける空気量は減少し、燃焼ガス量は増加する。
【００５９】
一方、基準筒内圧Aが過給圧より小さい場合、燃焼室２５内の燃焼ガスは給気ポート３１へほとんど流出せず、空気が給気ポート３１から燃焼室２５内に流入する。この結果、次回の燃焼に供される混合ガスにおける空気量は増加し、燃焼ガス量は減少する。
【００６０】
以上のことから、基準筒内圧Aは、燃焼室２５内に形成される混合ガスにおける空気量及び燃焼ガス量が所望の量となるように設定される。本例において、基準筒内圧Aは、排気弁開弁時期ＥＯの筒内圧Pより小さく、内燃機関１０の運転状態に応じて制御されている過給圧に略等しい値に設定されている。なお、ステップ４０８内に示したマップを記憶しているＲＯＭ７２は基準筒内圧記憶手段を構成している。更に、ステップ４０８の処理が実行されることは、基準筒内圧取得手段の機能が達成されることに対応している。
【００６１】
次に、ＣＰＵ７１はステップ４１０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。そして、ＣＰＵ７１はステップ４１２に進み筒内圧Pと前記取得された基準筒内圧Aとを比較する。現時点は排気弁３４が開弁した直後であるため、前記筒内圧Pは前記取得された基準筒内圧Aより大きい。従って、ＣＰＵ７１はステップ４１２にて「Ｎｏ」と判定してステップ４９９に進み、同ステップ４９９にて本ルーチンを一旦終了する。この場合、給気弁３２は開弁しない。
【００６２】
更に、ＣＰＵ７１は図５の排気弁閉弁時期制御ルーチンの処理を開始する。この時点では、排気弁開弁フラグXeoの値は「１」である。一方、給気弁開弁フラグXioの値は「０」であるから、ＣＰＵ７１はステップ５１０に進んだとき「Ｎｏ」と判定し、ステップ５９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００６３】
加えて、ＣＰＵ７１は図６の給気弁閉弁時期制御ルーチンの処理を開始する。この時点では、給気弁開弁フラグXioの値は「０」であるから、ＣＰＵ７１はステップ６１０に進んだとき「Ｎｏ」と判定し、ステップ６９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００６４】
給気弁開弁時期制御ルーチン、排気弁閉弁時期制御ルーチン及び給気弁閉弁時期制御ルーチンについての以上の処理は、給気弁開弁時期制御ルーチンにおけるステップ４１２にて、筒内圧Pが基準筒内圧A以下となることにより「Ｙｅｓ」と判定されるまで繰り返し実行される。一方、この間に高圧の燃焼ガスが燃焼室２５から排気ポート３３を通じて排出され続ける。
【００６５】
（給気弁開弁）
その結果、時間経過に伴い筒内圧Pは減少し、取得された基準筒内圧A以下となる。この時点でＣＰＵ７１が図４の給気弁開弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同ＣＰＵ７１はステップ４１２に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ４１４に進む。
【００６６】
そして、ＣＰＵ７１はステップ４１４にて、インターフェース７５を介して給気弁３２を開弁させるための駆動信号を駆動回路３８に送出する。これにより、給気弁３２が給気弁駆動機構３２ａにより開弁せしめられる。その結果、給気ポート３１を通じて燃焼室２５内に空気が流入し、流入する空気により燃焼室２５内に残存する燃焼ガスが排気ポート３３から排出される掃気期間が開始する。なお、ステップ４１２及びステップ４１４の処理が実行されることは、給気弁制御手段の機能が達成されることに対応している。
【００６７】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ４１６に進み給気弁開弁時期ＩＯを現時点のクランク角に設定する。そして、ＣＰＵ７１はステップ４１８に進み給気弁開弁フラグXioの値を「１」に設定し、続くステップ４２０にて同ステップ４２０内に示したマップと上記読み込んだアクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEとに基づいて基本掃気期間Yを取得する。なお、ステップ４２０内に示したマップを記憶しているＲＯＭ７２は基本掃気期間記憶手段を構成している。更に、ステップ４２０の処理が実行されることは、基本掃気期間取得手段の機能が達成されることに対応している。
【００６８】
次にＣＰＵ７１はステップ４２２に進み同ステップ４２２内に示したマップと前記読み込んだアクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEとに基づいて基準着火時期B及び基本掃気期間補正係数Kを取得する。ここで、基準着火時期Bは燃費が過度に悪化したり、過大な燃焼騒音が発生したりしないように、内燃機関１０の運転状態に応じて予め定められている。なお、ステップ４２２内に示したマップを記憶しているＲＯＭ７２は基準着火時期記憶手段を構成している。更に、ステップ４２２の処理が実行されることは、基準着火時期取得手段の機能が達成されることに対応している。
【００６９】
そして、ＣＰＵ７１はステップ４２４に進み後述する図８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Tと前記取得した基準着火時期Bとを比較する。ここで着火時期T及び基準着火時期B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。
【００７０】
前記着火時期Tが前記取得された基準着火時期Bより早い（ＢＴＤＣで大きい）場合には、ＣＰＵ７１はステップ４２４にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４２６に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ４２６にて前記着火時期Tと前記取得された基準着火時期Bとの差に前記取得された基本掃気期間補正係数Kを乗ずることにより基本掃気期間の補正量を算出し、同算出された補正量を前記基本掃気期間Yに加えることで基本掃気期間を補正し、掃気期間Yfを同補正された基本掃気期間に設定する。これにより掃気期間Yfは基本掃気期間Yより長くなる。
【００７１】
一方、前記着火時期Tが前記取得された基準着火時期Bと一致するか又は基準着火時期Bより遅い（ＢＴＤＣで小さい）場合には、ＣＰＵ７１はステップ４２４にて「Ｎｏ」と判定してステップ４２８に進み掃気期間Yfを基本掃気期間Yに設定する。なお、ステップ４２４、ステップ４２６及びステップ４２８の処理が実行されることは、第一実施形態における基本掃気期間補正手段の機能が達成されることに対応している。
【００７２】
次に、ＣＰＵ７１はステップ４３０に進み排気弁閉弁時期ＥＣを上記設定された給気弁開弁時期ＩＯに前記掃気期間Yfを加えた値に設定し、続くステップ４３２にて同ステップ４３２内に示したマップと上記読み込んだアクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEとに基づいて給気弁閉弁時期ＩＣを取得する。
【００７３】
そして、ＣＰＵ７１はステップ４３４に進み前記排気弁閉弁時期ＥＣと前記給気弁閉弁時期ＩＣとを比較する。前記排気弁閉弁時期ＥＣが前記給気弁閉弁時期ＩＣより後のクランク角となる場合には、ＣＰＵ７１はステップ４３４にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ４３６に進んで排気弁閉弁時期ＥＣを前記給気弁閉弁時期ＩＣに設定する。従って、排気弁閉弁時期ＥＣは給気弁閉弁時期ＩＣより後のクランク角とならないように決定される。換言すれば、排気弁３４は給気弁閉弁時期ＩＣよりも早く又は遅くとも給気弁閉弁時期ＩＣと同時に閉弁する。次に、ＣＰＵ７１はステップ４９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。なお、ステップ４３０からステップ４３６までの各ステップの処理が実行されることは、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。
【００７４】
一方、前記排気弁閉弁時期ＥＣが前記給気弁閉弁時期ＩＣと一致するか又は前記給気弁閉弁時期ＩＣより前のクランク角となる場合には、ＣＰＵ７１はステップ４３４にて「Ｎｏ」と判定し、同排気弁閉弁時期ＥＣを変更することなく、ステップ４９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、排気弁閉弁時期ＥＣ及び給気弁閉弁時期ＩＣが決定される。
【００７５】
（排気弁閉弁前）
この時点において、給気弁開弁フラグXioの値は先のステップ４１８にて「１」に設定されている。従って、以降においてＣＰＵ７１がステップ４０２に進んだとき、同ステップ４０２にて「Ｎｏ」と判定してステップ４９９に直ちに進むようになる。更に、排気弁開弁フラグXeoの値は「１」に維持されているから、ＣＰＵ７１が図５の排気弁閉弁時期制御ルーチンの処理を開始してステップ５１０に進んだとき、同ＣＰＵ７１は「Ｙｅｓ」と判定して、ステップ５２０に進み、現時点のクランク角と排気弁閉弁時期ＥＣとを比較する。
【００７６】
現時点は給気弁３２が開弁した直後であるため、現時点のクランク角は排気弁閉弁時期ＥＣより前のクランク角である。従って、ＣＰＵ７１はステップ５２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ５９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、排気弁３４は閉弁しない。
【００７７】
（給気弁閉弁前）
更に、ＣＰＵ７１が図６の給気弁閉弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同ＣＰＵ７１はステップ６１０に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定して、ステップ６２０に進み、現時点のクランク角と給気弁閉弁時期ＩＣとを比較する。
【００７８】
現時点は給気弁３２が開弁した直後であるため、現時点のクランク角は給気弁閉弁時期ＩＣより前のクランク角である。従って、ＣＰＵ７１はステップ６２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ６９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、給気弁３２は閉弁しない。
【００７９】
（排気弁閉弁）
その後、時間経過に伴いクランク角は増大し、排気弁閉弁時期ＥＣと一致する。この時点でＣＰＵ７１が図５の排気弁閉弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同ＣＰＵ７１はステップ５２０に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ５３０に進む。
【００８０】
そして、ＣＰＵ７１はステップ５３０にて、インターフェース７５を介して排気弁３４を閉弁させるための駆動信号を駆動回路３８に送出する。これにより、排気弁３４が排気弁駆動機構３４ａにより閉弁せしめられ、給気行程が開始する。なお、図４のステップ４３０からステップ４３６までの各ステップに加えて、ステップ５２０及びステップ５３０の処理が実行されることは、排気弁制御手段の機能が達成されることに対応している。
【００８１】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ５４０に進み排気弁開弁フラグXeoの値を「０」に設定するとともに、続くステップ５５０にて排気弁制御終了フラグXefの値を「１」に設定する。次に、ＣＰＵ７１はステップ５９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８２】
以上により、排気弁３４が排気弁閉弁時期ＥＣにて閉弁する。また、排気弁開弁フラグXeoの値が「０」に設定され、排気弁制御終了フラグXefの値が「１」に設定される。従って、ＣＰＵ７１が以降においてステップ５１０に進んだとき、同ステップ５１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５９９に直ちに進むようになる。
【００８３】
この段階で、ＣＰＵ７１が図３の排気弁開弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同ＣＰＵ７１はステップ３１０に進んだとき「Ｎｏ」と判定し、ステップ３９９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、後述する排気弁制御終了フラグ初期化ルーチンにおけるステップ７１０にて排気弁制御終了フラグXefの値が「０」に設定されるまで繰り返し実行される。
【００８４】
（給気弁閉弁）
更にその後、時間経過に伴いクランク角は増大し、給気弁閉弁時期ＩＣと一致する。この時点でＣＰＵ７１が図６の給気弁閉弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同ＣＰＵ７１はステップ６２０に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ６３０に進む。
【００８５】
そして、ＣＰＵ７１はステップ６３０にて、インターフェース７５を介して給気弁３２を閉弁させるための駆動信号を駆動回路３８に送出する。これにより、給気弁３２が給気弁駆動機構３２ａにより閉弁せしめられ、燃焼室２５内の混合ガスが圧縮される圧縮行程が開始する。
【００８６】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ６４０に進み給気弁開弁フラグXioの値を「０」に設定するとともに、続くステップ６５０にて着火時期推定完了フラグXigの値を「０」に設定し、ステップ６９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８７】
ここで、着火時期推定完了フラグXigは、現在の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、後述する着火時期推定ルーチンにおいて着火時期が推定された直後に「１」に設定される（図８のステップ８７０を参照。）。
【００８８】
以上により、給気弁３２が給気弁閉弁時期ＩＣにて閉弁する。また、給気弁開弁フラグXioの値が「０」に設定され、着火時期推定完了フラグXigの値も「０」に設定される。従って、ＣＰＵ７１が以降においてステップ６１０に進んだとき、同ステップ６１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６９９に直ちに進むようになる。
【００８９】
（排気弁制御終了フラグ初期化）
更にその後、クランク角が次の上死点ＴＤＣとなったとき、ＣＰＵ７１は図７にフローチャートにより示した排気弁制御終了フラグ初期化ルーチンの処理をステップ７００から開始してステップ７１０に進み、排気弁制御終了フラグXefの値を「０」に設定する。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。
【００９０】
以上により、排気弁制御終了フラグXefの値が「０」に設定されたことから、この時点でＣＰＵ７１が図３の排気弁開弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同ＣＰＵ７１はステップ３１０に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定し、次のサイクルにおける排気弁開弁時期を制御するための処理を行うようになる。
【００９１】
（着火時期推定）
上述の通り、本例においては直前の燃焼の着火時期Tに基づいて基本掃気期間Yが補正され、掃気期間Yfが決定される。着火時期は、燃焼室２５内で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９は着火時期近傍を含む期間における筒内圧Pの時間的な変化を概念的に示したグラフである。図９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Tを推定することができる。
【００９２】
本例においては、着火時期Tは燃焼室２５内の圧力上昇率Rpが所定の閾値Rpthを超えた時点であると推定される。以上の着火時期Tの推定は、所定の微小なクランク角の増加毎にＣＰＵ７１が着火時期推定ルーチンを実行することにより達成される。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Tの推定について図６の給気弁閉弁時期制御ルーチンにおいて給気弁３２が閉弁した直後から時間を追って説明する。
【００９３】
ＣＰＵ７１は図８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８００から開始し、ステップ８１０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。
【００９４】
この時点では、図６の給気弁閉弁時期制御ルーチンにおけるステップ６５０にて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８１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８２０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。
【００９５】
次に、ＣＰＵ７１はステップ８３０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８４０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８４０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。
【００９６】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ８５０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。現時点は給気弁３２が閉弁した直後であるため、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８５０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ８９９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８５０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。
【００９７】
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８５０に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ８６０に進む。
【００９８】
次に、ＣＰＵ７１はステップ８６０にて着火時期Tを現時点のクランク角に設定し、続くステップ８７０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８９９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T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８１０に進んだとき、同ステップ８１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８９９に直ちに進むようになる。
【００９９】
その後、推定された着火時期Tは図４の給気弁開弁時期制御ルーチンにおけるステップ４２４及びステップ４２６にて基本掃気期間Yを補正するために使用される。更に時間が経過すると、図６の給気弁閉弁時期制御ルーチンにおいて給気弁３２が閉弁した後のステップ６５０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８１０に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ８２０に進んで次のサイクルの着火時期を推定する。
【０１００】
以上説明したように、本発明による２サイクル予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置の第一実施形態は、筒内圧が内燃機関１０の運転状態に応じて予め定められた基準筒内圧以下となったときに給気弁３２を開弁させる。これにより、燃焼室２５内に残留する燃焼ガスの量及び同燃焼室２５内に導入される空気の量のサイクル間変動を小さくすることができ、燃焼状態のサイクル間変動を抑制することができる。
【０１０１】
更に、第一実施形態は、給気弁開弁時期から掃気期間が経過したときに排気弁３４を閉弁させる。これにより、内燃機関１０の運転状態に応じた掃気期間が給気弁開弁時期にかかわらず常に確保され、燃焼状態のサイクル間変動を一層抑制することができる。
【０１０２】
また、第一実施形態は、排気弁３４を遅くとも給気弁閉弁時期までに閉弁させる。これにより、次の燃焼のために燃焼室内に新たに形成された未燃の混合ガスが排気ポートを通じて排出されることを防止することができる。加えて、内燃機関１０の運転状態に応じて定められる給気弁閉弁時期に応じた実圧縮比が常に維持されることから、失火を防止することができ、安定して混合ガスを燃焼させることができる。
【０１０３】
更に、第一実施形態は、着火時期を推定し、推定された着火時期が基準着火時期より遅くなるように基本掃気期間を補正して掃気期間を決定する。これにより、過早な着火が防止されるので、燃費を向上させることができ、燃焼騒音を抑制することができる。
【０１０４】
なお、上記第一実施形態においては、圧力上昇率Rpは所定のクランク角の増分に対する筒内圧Pの変化量であるが、同変化量にエンジン回転速度NEを乗ずることにより、所定時間に対する筒内圧Pの変化量としてもよい。これにより、圧力上昇率Rpはエンジン回転速度NEに依存しない値として取得されるようになる。
【０１０５】
次に、本発明の第二実施形態に係る２サイクル予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置について説明する。この第二実施形態は、基本掃気期間の補正方法が相違する点を除き、上述した第一実施形態と同一である。第一実施形態では、着火時期が基準着火時期より遅くなるように基本掃気期間を補正していたが、第二実施形態では、筒内圧が上昇する割合の最大値である最大圧力上昇率が基準最大圧力上昇率より小さくなるように基本掃気期間を補正する。これにより、燃焼室２５内の圧力の急激な上昇が抑制され、燃焼騒音が抑制される。
【０１０６】
以下、第一実施形態と異なる点を中心に第二実施形態を説明する。第二実施形態においてＣＰＵ７１は、図４に示したステップ４２２からステップ４２８までの処理を、図１０に示したステップ１０２２からステップ１０２８までの処理に置換して、給気弁開弁時期制御ルーチンを実行する。
【０１０７】
今、ＣＰＵ７１が図４の給気弁開弁時期制御ルーチンを実行することにより、給気弁３２が開弁した直後であって、ステップ４２０にて基本掃気期間Yを取得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４２０に続くステップ１０２２にて同ステップ１０２２内に示したマップとステップ４０４にて読み込んだアクセルペダル操作量Accp及びステップ４０６にて読み込んだエンジン回転速度NEとに基づいて基準最大圧力上昇率C及び基本掃気期間補正係数Lを取得する。ここで、基準最大圧力上昇率Cは過大な燃焼騒音が発生しないように、内燃機関１０の運転状態に応じて予め定められている。なお、ステップ１０２２内に示したマップを記憶しているＲＯＭ７２は基準最大圧力上昇率記憶手段を構成している。更に、ステップ１０２２の処理が実行されることは、基準最大圧力上昇率取得手段の機能が達成されることに対応している。
【０１０８】
次に、ＣＰＵ７１はステップ１０２４にて後述する最大圧力上昇率取得ルーチンにおいて取得された直前の燃焼の期間内の最大圧力上昇率Rpmaxと前記取得された基準最大圧力上昇率Cとを比較する。
【０１０９】
前記最大圧力上昇率Rpmaxが前記取得された基準最大圧力上昇率Cより大きい場合には、ＣＰＵ７１はステップ１０２４にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２６に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ１０２６にて前記最大圧力上昇率Rpmaxと前記取得された基準最大圧力上昇率Cとの差に前記取得された基本掃気期間補正係数Lを乗ずることにより基本掃気期間の補正量を算出し、同算出された補正量を前記基本掃気期間Yに加えることで基本掃気期間を補正し、掃気期間Yfを同補正された基本掃気期間に設定する。
【０１１０】
一方、前記最大圧力上昇率Rpmaxが前記取得された基準最大圧力上昇率C以下である場合には、ＣＰＵ７１はステップ１０２４にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０２８に進み掃気期間Yfを基本掃気期間Yに設定する。なお、ステップ１０２４、ステップ１０２６及びステップ１０２８の処理が実行されることは、第二実施形態における基本掃気期間補正手段の機能が達成されることに対応している。
【０１１１】
次に、ＣＰＵ７１はステップ４３０以降のステップに進んで、上述したように排気弁閉弁時期ＥＣを決定し、給気弁閉弁時期ＩＣを取得した後本ルーチンを一旦終了する。
【０１１２】
更に、ＣＰＵ７１は上記の図６の給気弁閉弁時期制御ルーチンを実行する際に、図６に示したステップ６５０の処理に代えて、図１１に示したステップ１１５０の処理を行う。
【０１１３】
今、ＣＰＵ７１が図６の給気弁閉弁時期制御ルーチンを実行することによって、給気弁３２が閉弁し、燃焼室２５内の混合ガスが圧縮され始めた時点であるとする。この時点でＣＰＵ７１はステップ６４０に続くステップ１１５０にて最大圧力上昇率Rpmaxを「０」に設定する。これにより最大圧力上昇率Rpmaxは圧縮行程の開始と同時に初期化されるため、後述する最大圧力上昇率取得ルーチンにて次の燃焼の期間内の最大圧力上昇率を取得することができるようになる。次にＣＰＵ７１はステップ６９９に進み本ルーチンを一旦終了する。
【０１１４】
加えて、ＣＰＵ７１は図８に示した着火時期推定ルーチンの代わりに、図１２にフローチャートにより示した最大圧力上昇率取得ルーチンを実行する。なお、最大圧力上昇率取得ルーチンが実行されることは、最大圧力上昇率取得手段の機能が達成されることに対応している。
【０１１５】
ＣＰＵ７１は、最大圧力上昇率取得ルーチンの処理をステップ１２００から開始し、ステップ１２１０に進んで筒内圧センサ６３から出力される信号による筒内圧Pを読み込む。次に、ＣＰＵ７１はステップ１２２０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１２３０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１２３０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。
【０１１６】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ１２４０に進み最大圧力上昇率Rpmaxを圧力上昇率Rpと現時点までの最大圧力上昇率Rpmaxの大きい方に設定する。ここで関数ＭＡＸは、２つの引数の値を比較し、大きい方を戻り値とする関数とする。これにより最大圧力上昇率Rpmaxには、給気弁閉弁時期制御ルーチンにおけるステップ１１５０の処理において最大圧力上昇率Rpmaxが初期化された時から現時点までの間の最大圧力上昇率が設定されていることになる。次に、ＣＰＵ７１はステップ１２９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１１７】
以上説明したように、本発明による２サイクル予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置の第二実施形態は、第一実施形態と同様に、筒内圧が内燃機関１０の運転状態に応じて予め定められた基準筒内圧以下となったときに給気弁３２を開弁させる。これにより、燃焼室２５内に残留する燃焼ガスの量及び同燃焼室２５内に導入される空気の量のサイクル間変動を小さくすることができ、燃焼状態のサイクル間変動を抑制することができる。
【０１１８】
更に、第二実施形態は、第一実施形態と同様に、給気弁開弁時期から掃気期間が経過したときに排気弁３４を閉弁させる。これにより、内燃機関１０の運転状態に応じた掃気期間が給気弁開弁時期にかかわらず常に確保され、燃焼状態のサイクル間変動を一層抑制することができる。
【０１１９】
また、第二実施形態は、第一実施形態と同様に、排気弁３４を遅くとも給気弁閉弁時期までに閉弁させる。これにより、次の燃焼のために燃焼室内に新たに形成された未燃の混合ガスが排気ポートを通じて排出されることを防止することができる。加えて、内燃機関１０の運転状態に応じて定められる給気弁閉弁時期に応じた実圧縮比が常に維持されることから、失火を防止することができ、安定して混合ガスを燃焼させることができる。
【０１２０】
更に、第二実施形態は、最大圧力上昇率を取得し、取得された最大圧力上昇率が基準最大圧力上昇率より小さくなるように基本掃気期間を補正して掃気期間を決定する。これにより、燃焼室２５内の圧力の急激な上昇を抑制することができ、燃焼騒音を抑制することができる。
【０１２１】
なお、上記第二実施形態においては、圧力上昇率Rpは所定のクランク角の増分に対する筒内圧Pの変化量であるが、同変化量にエンジン回転速度NEを乗ずることにより、所定時間に対する筒内圧Pの変化量としてもよい。これにより、圧力上昇率Rpはエンジン回転速度NEに依存しない値として取得されるようになる。
【０１２２】
また、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、基準筒内圧、基本掃気期間、基準着火時期又は基準最大圧力上昇率についてのマップを、燃焼状態の気筒間の差が抑制されるように気筒毎に異なるマップとすることができる。これにより、内燃機関全体としての時間的なトルク変動が小さくなり、安定した機関出力が得られる。
【０１２３】
更に、排気弁開弁時期又は給気弁閉弁時期についてのマップは、アクセルペダル操作量及びエンジン回転速度から決定される目標トルクとエンジン回転速度とに基づいて予め定められてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】一般的な２サイクル内燃機関における給気弁及び排気弁が開閉する時期を示した図である。
【図２】本発明による制御装置を２サイクル予混合圧縮自着火内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。
【図３】図２に示したＣＰＵが排気弁を開弁させるために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図４】図２に示したＣＰＵが給気弁を開弁させるために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図５】図２に示したＣＰＵが排気弁を閉弁させるために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図６】図２に示したＣＰＵが給気弁を閉弁させるために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図７】図２に示したＣＰＵが排気弁制御終了フラグを初期化するために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図８】図２に示したＣＰＵが着火時期を推定するために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図９】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。
【図１０】図２に示したＣＰＵが最大圧力上昇率により基本掃気期間を補正するために図４に示したプログラム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１１】図２に示したＣＰＵが最大圧力上昇率により基本掃気期間を補正するために図６に示したプログラム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１２】図２に示したＣＰＵが最大圧力上昇率を取得するために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２５】
１０…内燃機関、２５…燃焼室、３１…給気ポート、３２…給気弁、３２ａ…給気弁駆動機構、３３…排気ポート、３４…排気弁、３４ａ…排気弁駆動機構、３８…駆動回路、６３…筒内圧センサ、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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【図１１】
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【図１２】
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