(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転状態に応じて圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼との２つの燃焼状態を選択的に切り換え可能な内燃機関の制御装置において、
筒内に燃料を直接噴射可能であって膨張行程で燃料を噴射可能な燃料噴射手段と、
前記燃焼状態に応じて圧縮端温度を制御する圧縮端温度制御手段と、
前記燃焼状態の切り換えに応じた前記圧縮端温度制御手段の制御による圧縮端温度の切り換え開始から切り換え終了までの間、全ての膨張行程中に燃料を噴射する切換時制御手段と、
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】
前記切換時制御手段は、前記圧縮端温度制御手段による圧縮端温度の変化度合いに応じて膨張行程中に噴射する燃料量を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】
前記圧縮端温度制御手段を、機関の圧縮比を制御することによって圧縮端温度を制御する圧縮比制御手段により構成し、
前記切換時制御手段は、前記燃焼状態の切り換えに応じて前記圧縮端温度の目標値に対応する圧縮比の目標値が切り換わってから実際の圧縮比が切換後の目標値に到達するまでの間、膨張行程中に燃料を噴射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記圧縮端温度制御手段を、筒内に流入する作動ガス量を制御することによって圧縮端温度を制御する作動ガス量制御手段により構成し、
前記切換時制御手段は、前記燃焼状態の切り換えに応じて前記圧縮端温度の目標値に対応する作動ガス量の目標値が切り換わってから実際の作動ガス量が切換後の目標値に到達するまでの間、膨張行程中に燃料を噴射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記作動ガス量制御手段を、機関の吸気弁の開弁時期を遅らせるか、機関の排気弁の閉弁時期を早めるか少なくとも一方を行なうことで前記作動ガス量を増大させる可変動弁手段により構成したことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記圧縮端温度制御手段を、機関に流入する吸気の温度を上昇させることによって圧縮端温度を制御する吸気温制御手段により構成し、
前記切換時制御手段は、前記燃焼状態の切り換えに応じて前記圧縮端温度の目標値に対応する吸気温度の目標値が切り換わってから実際の吸気温度が切換後の目標値に到達するまでの間、膨張行程中に燃料を噴射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の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、圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼とを切り換える内燃機関の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火花点火式機関は、比出力が大きい利点があるが、低負荷時の吸気絞り損失により燃費が劣るため、空燃比を希薄化したリーン燃焼による燃費改善が一般化しつつある。
リーン燃焼としては、燃焼室内に均質な希薄混合気を形成する均質リーン燃焼と、燃焼室に直接燃料を噴射することで点火プラグ周辺に成層化した可燃空燃比の混合気塊を形成する成層リーン燃焼とがある。後者は、より全体の空燃比を希薄化できるため、低負荷時の燃費改善効果が大きいが、ＮＯｘやスモークなどの排出が増加する傾向がある。
【０００３】
この問題を解決するため、圧縮自己着火燃焼と呼ばれるものがあり、均質な予混合気をピストン圧縮等で自己着火せしめることで希薄燃焼を実現し、低燃費と低エミッションとを両立するものとして注目されている。
上記圧縮自己着火燃焼を利用した従来の内燃機関の制御として、特開２０００−２２０４５８号公報に開示されたものは、火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼を運転条件に応じて切り換え、例えば火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へ切り換える場合、機関の点火時期を徐々に遅角することで、スムーズに火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へと切り換えることを狙っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には１つの機関で火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼を両立することは容易ではなく、例えば、火花点火燃焼に適合させた低圧縮比に設定して、圧縮自己着火燃焼させようとしても、圧縮端温度が低すぎて、失火してしまう。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼とに適合した圧縮端温度に切り換え制御すると共に、切り換え過渡時の燃焼性も良好に維持してスムースな燃焼の切り換えが行われるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、上記のように火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼を機関の運転状況に応じて切り換える圧縮自己着火式内燃機関において、燃焼状態の切り換えに応じて圧縮端温度制御手段により圧縮端温度を切り換え制御しつつ、該切り換え途中で筒内に全ての膨張行程で燃料を噴射する構成とした。
【０００７】
膨張行程中に噴射された燃料は、燃焼により既燃ガスの温度を高め、この高温のガスが次サイクルヘと残留することで次サイクルの混合気の温度が上昇し、次サイクルにおいて圧縮自己着火燃焼が実現可能となる。
したがって、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へと切り換える際には、圧縮端温度制御の切り換え開始直後から前記膨張行程燃料噴射による昇温を併用して圧縮端温度を高めることにより圧縮自己着火燃焼へ切り換えることが可能となり、その後膨張行程燃料噴射を行わない圧縮自己着火燃焼へ切り換えることでスムーズに切り換えを完了する。
【０００８】
また、圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へと切り換える際には、一旦膨張行程燃料噴射による昇温を併用した圧縮自己着火燃焼に切り換え、その最終サイクルで膨張行程燃料噴射を停止し、次サイクルの圧縮端温度を下げることによって火花点火燃焼へスムーズに切り換えることができる。
このように、燃焼の切り換えに応じて、基本的な圧縮端温度の切り換え制御と平行して膨張行程燃料噴射を行うことで、いずれの切り換え時にもノッキングや失火の発生を避けることができ、未燃燃料を排出しないという利点がある。また、切り換え時のみ膨張行程燃料噴射を行うだけなので、燃費も良好に維持できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る内燃機関の第１の実施形態の構成を示すシステム構成図である。図１において、内燃機関は、シリンダヘッド１、シリンダブロック２およびピストン３で画成される燃焼室４を有し、吸気弁５および排気弁６を介して吸気ポート７から新気を導入すると共に排気ポート８から排気を排出する。燃料噴射弁９は燃料を燃焼室内に直接噴射する。燃焼室内に形成された混合気は、点火プラグ１０により点火・燃焼せしめられる。本内燃機関は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１１によって統合的に制御される。
【００１０】
ＥＣＵ１１にはアクセル開度センサ１２や水温センサ１３およびクランク角センサ１４等からの信号が入力され、ＥＣＵ１１内部で必要な処理・演算を行い、燃料噴射弁９、点火プラグ１０等を制御する。
本実施形態における内燃機関はさらに、機関の圧縮比を変化させる可変圧縮比機構を有している。この可変圧縮比機構としては、様々な形態のものが公知であるが、本実施例においては図１に示すように、クランクシャフト１５に連接されたロアーリンク１６に連接されたアッパーリンク１７を介してピストン３は上下動せしめられる。ロアーリンク１６の他端はコントロールロッド１８に繋がっており、このコントロールロッド１８をアクチュエータ１９によって移動することにより、上死点におけるピストン位置を可変とし、圧縮比を制御する。前記アクチュエータ１９は、前記ＥＣＵ１１により制御される。
【００１１】
図２および図３に、上記リンク機構の動作を示す。図２はピストン３が上死点において、よりシリンダヘッド１に近く位置する場合、すなわち圧縮比が高い場合であり、図３は逆にピストン３が上死点において、図２よりシリンダヘッド１から離れて位置する場合、すなわち圧縮比が低い場合を示す。
図４は、本実施形態において、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へと切り換える際の各制御パラメータや機関の状態量を時間に対して示したものである。本実施形態は、圧縮比を高めることで圧縮端温度を高めて圧縮自己着火燃焼を実現するものであり、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へと切り換える際には、可変圧縮比機構により圧縮比を高めるよう制御される（ＶＣＲ）。この切換中の遷移状態下では、圧縮比（に対応する圧縮端温度）は火花点火燃焼には高すぎ、圧縮自己着火燃焼には低すぎる。そこで、本実施形態では、この遷移期間中においては残留ガスの温度を高めることで、圧縮比が十分に高くなっていない状態でも圧縮自己着火燃焼を実現する。
【００１２】
図４におけるＥＧＲ率は、特に排気管から吸気管へと還流されたガス（いわゆる外部ＥＧＲガス）の率を示すものではなく、次サイクルまで燃焼室内に残留した既燃ガスの率を示す。本実施形態においては、この残留ガス率は燃焼形態の変化に際しても大きくは変化しない。
Ｔ（ＥＧＲ）は、この残留ガスの温度を示す。火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への移行中においては、残留ガスの温度は、切換開始時すなわち圧縮比が低い状態では高く、切換が進むに連れてすなわち圧縮比が高まるに応じて低く制御される。すなわち、圧縮比が低いと圧縮端温度が低下するが、残留ガス温度を高めることにより圧縮開始時の混合気初期温度が高められるので圧縮端温度の低下を補うことができ、圧縮自己着火燃焼が可能となる。残留ガスの温度制御は、主たる燃料噴射（Ｑｆ１）に加えて、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への移行中における全ての膨張行程中に筒内に燃料噴射（Ｑｆ２）し、該燃料を燃焼せしめることで行われる。圧縮比が高まるに応じて、残留ガスの温度を高める必要は小さくなるため、Ｑｆ２は徐々に減じられ、圧縮比の切換が完了した時点ではゼロとなる。火花点火燃焼に対して圧縮自己着火燃焼ではより希薄な空燃比での燃焼が可能であるので、切換に際しては徐々に機関のスロットル弁を開いて吸入負圧を減じれば、圧縮自己着火燃焼時にさらに低燃費を得られる。この時、トータルでの空燃比はリーン化するが、移行中は膨張行程での燃料噴射（Ｑｆ２）があるため、空燃比は一時的にリッチ側へとずれる。
【００１３】
逆に圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へと切り換える際には、図４において逆に右から左へと時刻が推移すると考えればよい。ただし、この場合は、圧縮比の実際値が目標値に到達して膨張行程中の燃料噴射を終えた直後のサイクルでは、圧縮着火を行っている（直後のサイクルでは火花着火しない）。
図５は、燃焼形態切換時の燃料噴射および点火制御をタイムチャートに示したものである。図の上段は、火花点火燃焼（ＳＩ）から圧縮自己着火燃焼（ＣＩ）へと切り換える場合を示す。切り換え直前においては、吸気行程中に主たる燃料噴射を行い、通常通り火花点火燃焼を行う。切換中の最初のサイクルにおいては、吸気行程中に燃料噴射を行って火花点火燃焼せしめると共に、膨張行程中に燃料を筒内に噴射する。次サイクルにおいては、前サイクルで膨張行程中に噴射した燃料の燃焼により残留ガスの温度が高くなっているため、圧縮自己着火燃焼が可能となる。この時、火花点火は行わない。また、続くサイクルにおいても残留ガスの温度を高めて圧縮自己着火燃焼を行うために、このサイクルでも膨張行程に燃料噴射を行う。ただし、その量は圧縮比の上昇に応じて減少される。このようなサイクルを圧縮比の切り換えが完全に終了するまで継続し、切り換え完了時には膨張行程中の燃料噴射量がゼロとなることで、定常的な圧縮自己着火燃焼への切り換えが完了する。
【００１４】
図５の下段は、圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へと切り換える場合を示す。切り換え開始直前までは、高圧縮比の下で通常の圧縮自己着火燃焼が行われている。切り換え中においても圧縮自己着火燃焼を行うが、次サイクルの着火を促進するために、膨張行程中に燃料噴射を行い、残留ガスの温度を高める。膨張行程中の燃料噴射の量は圧縮比の低下に応じて徐々に増加させる。圧縮比の切り換えが完全に終了した時点で高温の残留ガスが存在するため、最後の圧縮自己着火燃焼を行う。このサイクルでは膨張行程の燃料噴射を停止し、次サイクルからは通常の火花点火を行うことで、定常的な火花点火燃焼への切り換えが完了する。
【００１５】
図６、図７は、本実施形態における制御フローを示したものである。まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ１１は、アクセル開度センサ１２、水温センサ１３およびクランク角センサ１４からの情報に基づき、機関の回転速度や負荷といった運転状態を検出する。
次いで、ステップＳ２では、主たる燃料噴射量Ｑｆ１を、負荷（アクセル開度等）と機関回転速度に基づいて図７に示すようなマップを参照して設定する。機関の運転条件に応じて主たる燃料噴射の時期も制御する場合には、同時に燃料噴射時期マップを参照してもよい。
【００１６】
ステップＳ３では、膨張行程中の燃料噴射量Ｑｆ２をゼロにクリアする。火花点火燃焼および圧縮自己着火燃焼のいずれの場合も、通常制御中は膨張行程における燃料噴射を行わないからである。
ステップＳ４では、点火時期をマップ参照により設定する。
ステップＳ５では、機関が燃焼形態の切り換えをすべき状態にあるかどうか判断を行う。切り換えしない場合、すなわち現在の燃焼形態を継続する場合は、ステップＳ６へと進み、現在の燃焼形態が火花点火燃焼か圧縮自己着火燃焼かに基づいて、圧縮自己着火燃焼の場合はステップＳ７にて点火設定をキャンセルする。以降、ステップＳ８〜Ｓ９において、それぞれ燃料噴射装置および点火装置に対して、吸気行程時の主たる燃料噴射および点火の指令を出す。
【００１７】
但し、ステップＳ６での判断が圧縮自己着火燃焼であった場合には、点火設定がクリアされているため、ステップＳ９での点火は実際には行われない。
次いで、ステップＳ１０では、膨張行程中の燃料噴射を指示するが上述したように燃焼状態を切り換えない場合は、Ｑｆ２＝０であるため、実際の噴射は行われない。
【００１８】
ステップＳ５において、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼への移行が判断された場合は、まず、ステップＳ１１にて、圧縮自己着火燃焼のための目標空燃比が設定される。
ステップＳ１２において、現在の圧縮比と目標圧縮比の比較を行い、現在の圧縮比が目標圧縮比より低い場合には、ステップＳ１３にて可変圧縮比機構のアクチュエータを駆動して、圧縮比の切換を開始する。
【００１９】
次いで、ステップＳ１４にて膨張行程中の燃料噴射量Ｑｆ２をマップ参照により決定し、昇温制御を行う。例えば、図５上段に示すように実圧縮比と目標圧縮比との差が大きいほどＱｆ２が大きくなるように設定される。
ステップＳ１５では、切換開始後の最初のサイクルであるかどかを判断する。図５に既に示したように、切換開始後最初のサイクルのみ火花点火燃焼行うためである。すなわち、最初のサイクルであればステップＳ４にて設定した点火設定をそのまま維持し、それ以降のサイクルであれば、点火設定をキャンセルすることで、ステップＳ９での火花点火を行わないようにする。
【００２０】
このようにして、圧縮比が増大され、ステップＳ１２で目標の圧縮比に達したと判定されたときは、ステップＳ１７で昇温制御終了と判断し、ステップＳ１６へ進んで点火設定をキャンセルした後、通常制御へと戻る。
一方、ステップＳ５において、圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼への移行が判断された場合はステップＳ１８において、火花点火燃焼用の目標圧縮比を設定する。
【００２１】
ステップＳ１９においてこれを現在の圧縮比と比較し、目標値より大きければステップＳ２０において可変圧縮比機構のアクチュエータを駆動して圧縮比の低下制御を開始する。
ステップＳ２１では、膨張行程中の燃料噴射量Ｑｆ２を設定し、昇温制御を行う。例えば、図５下段に示すように実圧縮比と目標圧縮比との差が小さいほどＱｆ２が大きくなるように設定される。切換期間中は圧縮自己着火燃焼が行われるため、ステップＳ２２では、点火設定のキャンセルが行われる。
【００２２】
このようにして、圧縮比が減少され、ステップＳ１９で目標の圧縮比に達したと判定されたときは、ステップＳ２３で昇温制御終了と判断し、ステップＳ２２へ進んで点火設定をキャンセルした後、通常制御へと戻る。
上記の機構と制御により、本実施形態では、火花点火燃焼時にノッキングの発生や燃焼不安定を回避できるとともに、圧縮自己着火燃焼時には高い熱効率を得ることができる。また、両燃焼方式の切換に際しても、ノッキングや失火の発生を避け、スムーズに切り換えが可能となる。
【００２３】
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と共通する部分が大きいので、相違する部分を中心に説明する。
図９は、第２の実施形態の構成を示すシステム構成図である。基本的に第１の実施形態に示す構成と類似している（共通部分は同一符合で示す）が、可変圧縮比機構を有せず、その代替として吸気系、排気系それぞれに可変動弁機構５ｂ，６ｂを有している。この可変動弁機構は、少なくとも排気弁の閉時期と吸気弁の開時期を可変とするもので、例えばクランク軸に対するカムシャフトの位相を変化させる機構と、カムの作動角を変化させる機構の組み合わせにより実現出来る。これらのバルブタイミングは、ＥＣＵ１１により制御される。
【００２４】
図１０は本実施形態における各燃焼形態でのバルブタイミングの設定例を示したものである。火花点火燃焼時においては、いわゆる通常のバルブタイミングとし、残留ガスの量を少なく制御することでノッキングを抑制するとともに安定な火炎伝播燃焼を実現する。圧縮自己着火燃焼時においては、排気弁の閉時期を早めることで既燃ガスを筒内に閉じこめ、大量の残留ガスとして次サイクルヘと導入する。いわゆるマイナスオーバーラップを行う。このとき、排気弁の閉時期から上死点まで圧縮仕事が発生してしまうため、同時に吸気弁の開時期を遅らせることで上死点から吸気弁の開時期までの問にこの圧縮に要した仕事を回収することができる。
【００２５】
図１１は、本実施形態において、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へと切り換える際の各制御パラメータや機関の状態量を時間に対して示したものである。本実施例は、バルブタイミングを制御してマイナスオーバーラップ（Ｏ／Ｌ）量を大きくして残留ガスの量を増やすことにより、次サイクルの平均混合気温度を高めて圧縮端温度を高め、もって圧縮自己着火燃焼を実現するものであり、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へと切り換える際には、可変動弁機構により残留ガス率を高めるよう制御される。この切換中の遷移状態下では、残留ガス率は火花点火燃焼には高すぎ、圧縮自己着火燃焼には低すぎるものとなってしまう。そこで、本実施形態では、この遷移期間中においては残留ガスの温度を高めることで、残留ガスの量が十分に多くなっていない状態でも圧縮自己着火燃焼を実現する。
【００２６】
本実施形態における制御詳細は、ほとんどが第１の実施形態と同一であるので、その説明の大部分を省略する。相違点は、第１の実施形態においては可変圧縮比機構により圧縮比を制御することに対して、可変バルブタイミング機構によりマイナスＯ／Ｌ量、すなわち残留ガス率を制御することである。制御フローも、圧縮比に関する部分をマイナスＯ／Ｌ量と置き換えるのみであるので、ここでは省略する。上記の機構と制御により、本実施形態でも第１の実施形態と同様に、火花点火燃焼と圧縮着火の切換に際しても、ノッキングや失火の発生を回避でき、スムーズに切り換えが可能となる。
【００２７】
次に第３の実施の形態について説明する。第３の実施形態も、第１の実施形態と共通する部分が大きいので、相違する部分を中心に説明する。図１２は本発明に係る第３の実施形態の構成を示すシステム構成図である。基本的に第１の実施形態に示す構成と類似である（共通部分は同一符合で示す）が、可変圧縮比機構を有せず、その代替として吸気管内にヒータ２０を備える。ヒータはその駆動装置２０ｂにて加熱を制御され、ヒータ駆動装置２０ｂにはＥＣＵ１１が制御指令を行う。
【００２８】
図１３は、本実施形態において、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へと切り換える際の各制御パラメータや機関の状態量を時間に対して示したものである。本実施形態は、吸気管に設置したヒータにより吸気の温度を上昇せしめることで圧縮端温度を高め、もって圧縮自己着火燃焼を実現するものであり、火花点火燃焼から圧縮自己着火燃焼へと切り換える際には、ヒータに通電し吸気温度を高めるよう制御される。しかしながら、ヒータによる加熱には遅れがあるため、この切換中の遷移状態下では、吸気温度は火花点火燃焼には高すぎ、圧縮自己着火燃焼には低すぎるものとなってしまう。そこで、本実施形態では、この遷移期間中においては残留ガスの温度を高めることで、吸気の温度が十分に高くなっていない状態でも圧縮開始時の混合気温度ひいては圧縮端温度を高めて、圧縮自己着火燃焼を実現する。
【００２９】
本実施形態における制御詳細も、ほとんどが第１の実施形態と同一であるので、その説明の大部一分を省略する。相違点は、第１の実施形態においては可変圧縮比機構により圧縮比を制御することに対して、ヒータにより吸気温度を制御することである。制御フローも、圧縮比に関する部分を吸気温度と置き換えればよく、ここでは省略する。上記の機構と制御により、本実施形態における内燃機関では、火花点火燃焼と圧縮着火の切換に際しても、ノッキングや失火の発生を避け、スムーズに切り換えが可能となる。また、本実施形態では吸気を加熱する装置としてヒータを用いているが、例えば熱交換器等により排気の熱を利用して吸気を加熱する装置としてもよい。この場合、ヒータにて消費される電力が節約できるため、機関の総合効率の向上に貢献する。
【００３０】
上記実施形態によれば、運転状態に応じて圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼との２つの燃焼状態を選択的に切り換え可能な内燃機関の制御装置において、筒内に燃料を直接噴射可能であって膨張行程で燃料を噴射可能な燃料噴射弁（燃料噴射手段）と、前記燃焼状態に応じて圧縮端温度を制御する可変圧縮比機構、可変動弁機構ないし吸気温度制御用ヒータ（圧縮端温度制御手段）と、前記燃焼状態の切り換えに応じた前記圧縮端温度制御手段の制御による圧縮端温度の切り換え開始から切り換え終了までの間、膨張行程中に燃料を噴射するＥＣＵ（切換時制御手段）と、を備えたことにより、
圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼との２つの燃焼状態で安定しているときは、前記圧縮端温度を制御するいずれかの機構により、各燃焼状態に適合した圧縮端温度に制御されて良好な燃焼状態が得られ、燃焼状態の切り換えに応じて前記圧縮端温度を切り換え中の間は、膨張行程中の燃料噴射制御を併用することにより、圧縮端温度を切り換え中の燃焼状態に応じて良好に維持でき、もって、スムーズに燃焼状態を切り換えることができる。
【００３１】
また、前記圧縮端温度制御による圧縮端温度の変化度合いに応じて膨張行程中に噴射する燃料量を制御するように構成したことにより、切り換え中のいかなる時期においても適切に昇温された残留ガスによる圧縮着火促進効果が得られ、ノッキングや失火の発生を避けられると共に、未燃燃料の排出を避けられるという利点がある。
【００３２】
また、前記第１の実施形態のように、機関の圧縮比を制御する可変圧縮比機構によって圧縮端温度を制御し、前記燃焼状態の切り換えに応じて前記圧縮端温度の目標値に対応する圧縮比の目標値が切り換わってから実際の圧縮比が切換後の目標値に到達するまでの間、膨張行程中に燃料を噴射する構成とすることにより、火花点火燃焼時においては圧縮比を低く制御することでノッキングを抑制して高い出力を得ることができ、圧縮自己着火燃焼時においては圧縮比を高く制御することで希薄混合気を着実に着火せしめると共に、高い熱効率が得られるという利点がある。
【００３３】
また、前記第２の実施形態のように、筒内に流入する作動ガス量を制御することによって圧縮端温度を制御し、前記切換時制御手段は、前記燃焼状態の切り換えに応じて前記圧縮端温度の目標値に対応する作動ガス量の目標値が切り換わってから実際の作動ガス量が切換後の目標値に到達するまでの間、膨張行程中に燃料を噴射する構成とすることにより、火花点火燃焼時には残留ガス量を小さく制御することでノッキングを抑制して高い出力を得ることができ、圧縮自己着火燃焼時においては残留ガス量を大きく制御することで混合気の温度を高めて希薄混合気を着実に着火せしめることができる。
【００３４】
また、前記作動ガス量の制御を、機関の吸気弁の開弁時期を遅らせるか、機関の排気弁の閉弁時期を早めるか少なくとも一方を行なうことで前記作動ガス量を増大させる可変動弁手段により構成したことにより、残留ガス量を圧縮自己着火燃焼に適した温度に調整することができる。
また、前記第３の実施形態のように、機関に流入する吸気の温度を上昇させることによって圧縮端温度を制御し、前記燃焼状態の切り換えに応じて前記圧縮端温度の目標値に対応する吸気温度の目標値が切り換わってから実際の吸気温度が切換後の目標値に到達するまでの間、膨張行程中に燃料を噴射する構成とすることにより、火花点火燃焼時においては吸気の温度を低く制御することでノッキングを抑制するとともに機関の体積効率を高めて高い出力を得ることができ、圧縮自己着火燃焼時においては吸気温度を高く制御することで混合気の温度を高めて希薄混合気を着実に着火せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるシステム構成図。
【図２】第１の実施形態における可変圧縮比機構の高圧縮比状態を説明する図。
【図３】第１の実施形態における可変圧縮比機構の高圧縮比状態を説明する図。
【図４】第１の実施形態における制御パラメータと状態量の変化を示す図。
【図５】第１の実施形態における燃料噴射と点火に関するタイムチャート。
【図６】第１の実施形態における制御フローを示した図。
【図７】同上制御フローの一部を示した図。
【図８】第１の実施形態における制御フローで用いる燃焼状態切り換え判定マップ。
【図９】第２の実施形態におけるシステム構成図。
【図１０】第２の実施形態におけるバルブタイミングを説明する図。
【図１１】第２の実施形態における制御パラメータと状態量の変化を示す図。
【図１２】第３の実施形態におけるシステム構成図。
【図１３】第３の実施形態における制御パラメータと状態量の変化を示す図。
【符号の説明】
４…燃焼室    ５ａ…吸気弁の可変動弁機構    ６ｂ…排気弁の可変動弁機構
９…燃料噴射弁    １０…点火プラグ    １１…ＥＣＵ（エンシンコントロールユニット）    １２…アクセル開度センサ    １３…水温センサ    １４…クランク角センサ    １６…ロアーリンク    １７…アッパーリンク    １８コントロールロッド    １９…アクチュエータ    ２０…ヒータ    ２０ｂ…ヒータ駆動装置
【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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【図１３】
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