(57)【要約】    【課題】  運転条件に応じて、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼へ切換える際に、ノッキング等を生じることなく、スムーズに切換可能とする。    【解決手段】  火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換要求を受けたときに、火花点火燃焼を継続したまま、吸気加熱装置による吸気加熱を開始する。そして、吸気加熱による吸気温度の上昇に合わせて、ＥＧＲ率を増加させ、ノッキングを防止する。そして、吸気温度が目標温度に達した時点で、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼へ実際に切換える。【選択図】  図５
2007056773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転条件に応じて火花点火燃焼と圧縮着火燃焼とを切換可能で、圧縮着火燃焼用に吸気加熱装置を備える内燃機関において、
火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換要求を受けて、火花点火燃焼中に、吸気加熱装置による吸気加熱を開始する手段と、
吸気加熱による吸気温度の上昇に合わせて、火花点火燃焼中に、ＥＧＲ装置によるＥＧＲ率を増加させる手段と、
吸気温度が目標温度に達した時点で、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼へ実際に切換える手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲ率増加手段は、吸気温度を検出しつつ、検出される吸気温度に応じて、吸気温度が高くなるほど高く、ＥＧＲ率を設定・制御するものであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
更に、吸気加熱による吸気温度の上昇に合わせて、火花点火燃焼中に、点火時期を遅角する手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
圧縮着火燃焼を行わせる運転領域のうち、高負荷側では、吸気温度に応じて、ＥＧＲ率を設定・制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
圧縮着火燃焼を行わせる運転領域のうち、低負荷側では、ＥＧＲ装置によるＥＧＲを停止させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の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、運転条件に応じて火花点火燃焼と圧縮着火燃焼（圧縮自己着火燃焼）とを切換える内燃機関において、特に火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換時の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、所定の運転領域にて、リーン燃焼により優れた燃費及び排気組成が得られる圧縮着火燃焼を行わせ、他の運転領域にて、高出力が得られる火花点火燃焼を行わせるようにした内燃機関が記載されている。
また、特許文献１に記載の内燃機関では、エンジン以外のエネルギー源により駆動可能な過給機を備え、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼へ切換える際は、切換前に前記過給機を作動させ、燃焼室内が圧縮着火燃焼を行わせるのに最適な温度及び圧力となった後に、圧縮着火燃焼に切換えている。
【特許文献１】特開２００４−１７６６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼へ切換える際、切換前に、過給機などを用いて吸気加熱を行うと、過渡的に高吸気温で火花点火燃焼を行うことになり、ノッキングが発生するという問題点があった。
本発明は、このような実状に鑑み、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換過程における火花点火燃焼での吸気加熱によるノッキングの発生を回避できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このため、本発明では、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換要求を受けて、火花点火燃焼中に、吸気加熱装置による吸気加熱を開始するが、このときの吸気温度の上昇に合わせて、ＥＧＲ装置によるＥＧＲ率を増加させ、吸気温度が目標温度に達した時点で、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼へ実際に切換える構成とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼へ切換える際に、圧縮着火燃焼へのスムーズな移行のために、吸気加熱を先行することで、過渡的に高吸気温で火花点火燃焼を行う期間が存在しても、この期間中は外部ＥＧＲをかけることで、ノッキング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】
【０００６】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す内燃機関（エンジン）のシステム図である。
シリンダヘッド１、シリンダブロック２及びピストン３によって画成される燃焼室４は、吸気弁５を介して吸気ポート６と接続され、また排気弁７を介して排気ポート８と接続されている。
【０００７】
燃焼室４内には、燃料噴射弁９と、点火プラグ１０とが臨んでいる。燃料噴射弁９は吸気ポート６に配置してもよい。点火プラグ１０は火花点火燃焼用である。
吸気通路１１には、ヒータあるいは過給機等の吸気加熱装置１２が設けられている。また、ＥＧＲ（排気還流）装置として、排気通路１３から排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路１１に還流するＥＧＲ通路１４と、ＥＧＲ通路１４にてＥＧＲ量を制御するＥＧＲ弁１５とが設けられている。
【０００８】
燃料噴射弁９、点火プラグ１０、ＥＧＲ弁１５、及び、吸気加熱装置１２の作動は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１６により制御される。
ＥＣＵ１６には、クランク角センサ１７により検出されるエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度センサ（図示せず）により検出されるアクセル開度ＡＰＯ、エアフローメータ（図示せず）により検出される吸入空気量Ｑａの他、吸気温度センサ１８により検出される吸気温度Ｔａ等の情報が入力されている。
【０００９】
本実施形態のエンジンでは、図２に示すように、比較的低負荷側の所定の運転領域にて、吸気加熱装置１２により吸気温度を上昇させつつ、圧縮着火燃焼を行わせ、このとき空燃比をリーン化することで、燃費を節減する。
その一方、高負荷側やアイドル運転域など、他の運転領域では、点火プラグ１０を用いて、火花点火燃焼を行わせ、高出力やアイドル安定性を確保する。
【００１０】
ところで、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼へ切換える際には、圧縮着火燃焼に切換える前に、吸気温度を上昇させて、燃焼室内を圧縮着火燃焼可能な雰囲気にする必要があり、その一方、火花点火燃焼中に吸気温度を上昇させると、ノッキングを招くおそれがある。そこで、本発明では、火花点火燃焼中に吸気温度を上昇させるときに、外部ＥＧＲをかけて、ノッキングを防止する。
【００１１】
具体的な制御をフローチャートによって説明する。
図３は火花点火燃焼→圧縮着火燃焼の切換制御ルーチンのフローチャートである。
本ルーチンは、別ルーチンにて、図２のマップを参照し、現在の運転条件（エンジン回転数Ｎｅ及び負荷；負荷としては、アクセル開度ＡＰＯ、エンジントルクなど）から、圧縮着火運転領域か、火花点火運転領域かを判定した結果、火花点火運転領域から圧縮着火運転領域に変化したときに、これを切換要求（Ｓ０）として、起動される。
【００１２】
Ｓ１では、圧縮着火燃焼への切換えが可能となるまで、点火プラグを用いた火花点火燃焼を継続する。
Ｓ２では、吸気加熱装置を作動させて、吸気加熱を開始する。
Ｓ３では、吸気温度Ｔａを検出する。
Ｓ４では、図４のテーブルを参照し、検出された吸気温度Ｔａに応じて、ＥＧＲ率を設定・制御する。図４のテーブルは、吸気温度Ｔａの上昇に合わせて、ノッキングを抑制すべく、吸気温度Ｔａが高くなるほど、ＥＧＲ率を高く設定したものである。尚、ＥＧＲ率が設定されると、これに応じて、ＥＧＲ弁開度が制御される。
【００１３】
Ｓ５では、必要により、図４と同様のテーブルを参照し、検出された吸気温度Ｔａに応じて、点火時期の遅角量を設定・制御（点火時期を遅角側に補正）する。ここでも、吸気温度Ｔａの上昇に合わせて、ノッキングを抑制すべく、吸気温度Ｔａが高くなるほど、点火時期の遅角量を大きくする。ＥＧＲ率の制御だけではノッキングを十分に回避できない場合に、有効である。
【００１４】
Ｓ６では、吸気加熱により、検出された吸気温度Ｔａが予め定めた圧縮着火燃焼実現のための目標温度に達したか否かを判定し、未達（Ｔａ＜目標温度）の場合は、Ｓ３〜Ｓ５の制御を繰り返す。
Ｓ６で、Ｔａ≧目標温度と判定された場合は、Ｓ７へ進んで、火花点火燃焼を終了し、圧縮着火燃焼を開始する。このとき、圧縮着火燃焼に適した空燃比や噴射時期に変更することは言うまでもない。
【００１５】
以上説明したように、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼へ切換える際に、吸気加熱を先行することで、過渡的に高吸気温で火花点火燃焼を行う期間が存在しても、この期間中は外部ＥＧＲをかけて、燃焼を緩慢化することで、ノッキングを抑制することができる。
このようにして、高吸気温で火花点火燃焼を行うことが可能となることにより、吸気温度が確実に目標温度に達してから、圧縮着火燃焼に切換えることが可能となり、失火することもなく、スムーズに切換えできる。また、切換直後より、圧縮着火燃焼での所望の空燃比を実現できると共に、筒内圧力上昇率（ｄＰ／ｄθ）が過大となって音振性能や安定度を損なうことがない。
【００１６】
図５は火花点火燃焼→圧縮着火燃焼の切換制御のタイムチャートである。尚、この例は図６中の矢印のように要求負荷が低下した場合である。
要求負荷が高負荷状態から低下して、火花点火燃焼→圧縮着火燃焼の切換ラインをよぎると、これが切換要求となる。
切換要求を受けると、火花点火燃焼を継続したまま、吸気加熱装置を作動させ、吸気加熱を開始する。
【００１７】
吸気温度が上昇する間、吸気温度の上昇に合わせて、ＥＧＲ率を増加させ、ノッキングを防止する。
その後、吸気温度が目標温度に達した時点で、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼に切換える。このときは燃焼室内が圧縮着火可能な雰囲気となっているので、圧縮着火での失火のおそれはない。
【００１８】
尚、図６に示されるように、圧縮着火運転領域のうち、高負荷側は、ＥＧＲ有りの領域で、吸気温度に応じて、ＥＧＲ率を設定・制御する。この領域では、外部ＥＧＲの反応抑止効果によって、圧縮自己着火燃焼の高負荷限界を拡大できる。
その一方、圧縮着火運転領域のうち、低負荷側は、ＥＧＲ無しの領域で、ＥＧＲを停止させる。この領域では、ＥＧＲ無しとして反応を早めることで、着火性を確保できる。
【００１９】
図５のタイムチャートは、図６中の矢印のように要求負荷が低下した場合の例であるので、圧縮着火運転領域に移行した直後の、比較的負荷が高い時は、ＥＧＲを行っており、その後負荷が更に低下した時に、ＥＧＲを停止している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図
【図２】圧縮着火燃焼／火花点火燃焼を行わせる運転領域マップの概略図
【図３】火花点火燃焼→圧縮着火燃焼の切換制御ルーチンのフローチャート
【図４】吸気温度−ＥＧＲ率テーブルの概略図
【図５】火花点火燃焼→圧縮着火燃焼の切換制御のタイムチャート
【図６】圧縮着火運転領域でのＥＧＲ有無の説明図
【符号の説明】
【００２１】
４  燃焼室
５  吸気弁
７  排気弁
９  燃料噴射弁
１０  点火プラグ
１２  吸気加熱装置
１４  ＥＧＲ通路
１５  ＥＧＲ弁
１６  ＥＣＵ
１７  クランク角センサ
１８  吸気温度センサ
【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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