(57)【要約】    【課題】  吸気弁開弁時の筒内負圧を発達させることにより、吸気慣性効果を強化して、体積効率の向上を図る。    【解決手段】  ＥＣＵは、Ｓ１０１にて、機関運転条件が低回転・高負荷領域であるか否かの判定を行い、低回転・高負荷領域であると判定した場合は、Ｓ１１２に進む。Ｓ１１２では、吸気弁に設けられた可変動弁装置（ＶＥＬ・ＶＴＣ装置）を用いて、吸気弁を通常運転時の状態に対して小作動角・低リフト量・遅角状態にすることにより、排気弁閉弁後のピストン下降時に排気弁と吸気弁とが共に閉となるマイナスオーバーラップ（−Ｏ／Ｌ）を持たせる。ここで、排気弁閉時期は、上死点近傍となるように、予め設定されている。−Ｏ／Ｌを持たせた後、Ｓ１１３に進み、−Ｏ／Ｌ終了後の吸気弁開弁中に行われるメイン噴射と、−Ｏ／Ｌ中に行われる先行噴射とからなる燃料分割噴射制御を行う。【選択図】  図４
2009156148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミング可変装置を含んで構成される可変動弁装置と、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える内燃機関の制御装置において、
所定の機関運転条件にて、排気弁の閉時期を上死点近傍に設定する一方、吸気弁の開時期を上死点後でかつ排気弁の閉弁後に遅らせて、排気弁の閉弁後に、排気弁と吸気弁とが共に閉となるマイナスオーバーラップを持たせ、このマイナスオーバーラップ中に、燃料の少なくとも一部を噴射することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記所定の機関運転条件にて、燃料噴射を、前記マイナスオーバーラップ終了後の吸気弁開弁中に行われるメイン噴射と、前記マイナスオーバーラップ中に行われる先行噴射とに分割す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】
前記可変動弁装置は、吸気弁のバルブ作動角及びリフト量を変更可能なバルブ作動角及びリフト量可変装置を含んで構成され、前記所定の機関運転条件にて、吸気弁のバルブ作動角及びリフト量を小さくすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記所定の機関運転条件は、低回転・高負荷領域であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、内燃機関の吸気制御装置において、低速域にて吸気慣性効果を得るために、吸気弁に通じる吸気分岐通路の途中に吸気弁と独立して制御可能な吸気制御弁を設け、低速域では、排気ガスの吸気系への流出を抑制するために吸気制御弁の開時期を吸気弁の開時期よりも遅くする一方、吸気の吹き戻しを抑制するために吸気制御弁の閉時期を吸気弁の閉時期よりも早くする制御を行っている。
【特許文献１】特許第２５５０５５０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、特許文献１記載の技術を用いて吸気慣性効果を得ようとしても、低速域では、中・高速域に比べて吸入空気の流速が小さく、吸入空気の慣性力も小さいので、十分な吸気慣性効果を得ることができないという問題がある。
【０００４】
また、吸気慣性効果は、吸気弁開弁時に吸気弁近傍にて発生する負圧波の反射を利用しているが、この負圧波の大きさ（振幅）は、吸気弁開弁時における筒内圧力が高いほど、小さくなる。即ち、吸気弁開弁時における筒内圧力が高いほど、吸気慣性効果を得ることは困難になる。
【０００５】
本発明は、このような実情を鑑み、吸気弁開弁時に吸気弁近傍にて発生する負圧波を発達させることにより吸気慣性効果を強化し、この吸気慣性効果を利用して体積効率の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため本発明では、所定の機関運転条件にて、排気弁の閉時期を上死点近傍に設定する一方、吸気弁の開時期を上死点後でかつ排気弁の閉弁後に遅らせて、排気弁の閉弁後に、排気弁と吸気弁とが共に閉となるマイナスオーバーラップを持たせる。そして、このマイナスオーバーラップ中に、燃料の少なくとも一部を噴射する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、上死点後のピストン下降時にマイナスオーバーラップを持たせることにより、吸気弁開弁時の筒内負圧を強化することができる。また、マイナスオーバーラップ中に燃料の少なくとも一部を燃焼室内に直接噴射し、この噴射燃料の気化潜熱により、筒内ガス（残留ガス）の温度及び圧力を低下させることができるので、吸気弁開弁時の筒内負圧を、更に強化することができる。従って、吸気弁開弁時に吸気弁近傍にて発生する負圧波の大きさ（振幅）が発達し、吸気慣性効果が一段と強化されるので、良好なインパルスチャージ（インパルス過給）を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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のシステム図である。
内燃機関１の吸気通路２には、吸入空気量を制御する電制スロットル弁３が設置されている。電制スロットル弁３は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０からの信号により作動するステップモータ等により開度制御される。電制スロットル弁３の制御を受けた空気は、吸気弁４を介して、内燃機関１の各気筒のピストン５により画成される燃焼室６に吸入される。
【０００９】
吸気弁４には、可変動弁装置として、吸気弁４のバルブ作動角（開期間）及びリフト量を連続的に変化させることが可能なバルブ作動角及びリフト量可変装置（ＶＥＬソレノイド４９）と、吸気弁４のバルブタイミング（バルブ作動角の中心位相）を連続的に変化させることが可能なバルブタイミング可変装置（ＶＴＣソレノイド５１）とが設けられている。詳細については後述する。
【００１０】
内燃機関１の燃焼室６には、点火プラグ７と共に、燃料噴射弁８が設置されている。
燃料噴射弁８への燃料供給系について説明すると、燃料タンク９内の燃料は電動モータにより駆動される低圧燃料ポンプ１０によって吸入され、この低圧燃料ポンプ１０から吐出された低圧燃料は内燃機関１により駆動される高圧燃料ポンプ１１に供給される。低圧燃料ポンプ１０から吐出されて高圧燃料ポンプ１１に供給される燃料の圧力は、燃料タンク９に戻るリターン通路に介装された低圧プレッシャレギュレータ１２によって所定の低圧に調整される。高圧燃料ポンプ１１から吐出された高圧燃料は、燃料噴射弁８に供給され、その燃料圧力は、高圧燃料ポンプ１１の吸入側に戻るリターン通路に介装された高圧プレッシャレギュレータ１３によって所定の高圧に調整される。
【００１１】
燃料噴射弁８は、ＥＣＵ２０から出力される噴射パルス信号によりソレノイドに通電されて開弁し、燃焼室６内に所定圧力に調圧された燃料を噴射するようになっている。
燃焼室６内に噴射された燃料は混合気を形成し、点火プラグ７により点火されて燃焼する。燃焼後の排気は、排気弁１４を介して、排気通路１５へ排出される。
【００１２】
尚、本実施形態において、排気弁１４は、上死点（ＴＤＣ）近傍にて閉じるように予め設定されている。これは、高温な排気ガスの排出を促進して（内部ＥＧＲ量を抑えて）、吸気弁開弁時の筒内ガス温度を可及的に下げるためである。
【００１３】
ＥＣＵ２０には、アクセルペダルセンサ２１により検出されるアクセル開度、クランク角センサ２２により検出される機関回転数、エアフローメータ２３により検出される吸入空気量、水温センサ２４により検出される冷却水温度、燃圧センサ２５により検出される高圧燃料ポンプ１１から燃料噴射弁８への燃料圧力などが入力されている。
【００１４】
ＥＣＵ２０は、これらの入力信号より検出される機関運転条件に基づいて、電制スロットル弁３の開度、点火プラグ７の点火時期、燃料噴射弁８の燃料噴射時期及び燃料噴射量などを制御する。
【００１５】
次に、吸気弁４の可変動弁装置について、図２及び図３により説明する。
吸気弁４（１気筒につき２つ設けられる）の端部のバルブリフタ４０の上方には、図外のクランク軸に連動して軸周りに回転駆動されるカム軸４１が気筒列方向に延在している。このカム軸４１の外周には、吸気弁４に対応して揺動カム４２が揺動可能に外嵌されており、この揺動カム４２がバルブリフタ４０に当接してこれを押圧することにより、吸気弁４が図外のバルブスプリングのバネ力に抗して開閉駆動される。
【００１６】
ここにおいて、カム軸４１と揺動カム４２との間で、両者４１、４２を機械的に連携するリンクの姿勢を変化させて、吸気弁４のバルブ作動角（開期間）及びリフト量を連続的に可変制御可能なバルブ作動角及びリフト量可変装置（ＶＥＬ装置）が設けられている。
【００１７】
ＶＥＬ装置は、カム軸４１に偏心して設けられてカム軸４１と一体的に回転する駆動カム４３と、この駆動カム４３の外周に相対回転可能に外嵌するリング状リンク４４と、カム軸４１と略平行に気筒列方向へ延在する制御軸４５と、この制御軸４５に偏心して設けられて制御軸４５と一体的に回転する制御カム４６と、この制御カム４６の外周に相対回転可能に外嵌すると共に、一端がリング状リンク４４の先端と相対回転可能に連結されたロッカアーム４７と、このロッカアーム４７の他端と揺動カム４２の先端とに回転可能に連結され、両者４７、４２を機械的に連携するロッド状リンク４８と、を有している。
【００１８】
上記のカム軸４１及び制御軸４５は、軸受ブラケットを介してエンジンのシリンダヘッド側へ回転可能に支持されている。制御軸４５の一端にはバルブ作動角変更用のアクチュエータ（ＶＥＬソレノイド）４９の出力端が接続されており、このＶＥＬソレノイド４９によって制御軸４５が所定の制御角度範囲内で軸周りに回転駆動されると共に、所定の回転位相に保持される。
【００１９】
このような構成により、クランク軸に連動してカム軸４１が回転すると、駆動カム４３を介してリング状リンク４４が実質的に並進作動すると共に、ロッカアーム４７が制御カム４６周りを揺動し、ロッド状リンク４８を介して揺動カム４２が揺動して、吸気弁４が開閉駆動される。
【００２０】
また、ＶＥＬソレノイド４９により制御軸４５を回動することにより、ロッカアーム４７の揺動中心となる制御カム４６の中心位置が変化して、各リンク４４、４８等の姿勢が変化し、揺動カム４２の揺動角度範囲が変化する。これにより、バルブ作動角の中心位相が略一定のままで、バルブ作動角及びリフト量が連続的に変化する。より具体的には、制御軸４５を一方向へ回動することにより、バルブ作動角及びリフト量が増加し、他方向へ回動することによりバルブ作動角及びリフト量が減少するようになっている。
【００２１】
従って、ＥＣＵ２０からの信号で、ＶＥＬソレノイド４９の通電量をデューティ制御することで、制御軸４５の回転位相を変更して、吸気弁４のバルブ作動角及びリフト量を変更することができ、これによりバルブ作動角及びリフト量可変装置（ＶＥＬ装置）が構成される。
【００２２】
一方、カム軸４１は、クランク軸の回転がタイミングベルトによりスプロケット５０に入力されて駆動されるが、スプロケット５０とカム軸４１との間に、これらの回転位相を制御可能なロータリーソレノイド（ＶＴＣソレノイド）５１が装着されている。
【００２３】
従って、ＥＣＵ２０からの信号で、ＶＴＣソレノイド５１の通電量をデューティ制御することで、クランク軸とカム軸４１との回転位相を変更して、吸気弁４のバルブタイミング（バルブ作動角の中心位相）を変更することができ、これによりバルブタイミング可変装置（ＶＴＣ装置）が構成される。
【００２４】
次に、本実施形態における可変動弁装置（ＶＥＬ装置及びＶＴＣ装置）の制御及び燃料噴射制御を、図４〜図６に基づいて説明する。
図４は、ＥＣＵ２０により実行される可変動弁装置（ＶＥＬ装置及びＶＴＣ装置）の制御及び燃料噴射制御を示すフローチャート、図５は、燃料分割噴射制御を行う運転領域を示す図、図６は、バルブリフト特性と燃料噴射パルス特性との関係を示す図である。
【００２５】
ＥＣＵ２０は、図４のステップＳ１０１にて、所定の機関運転条件かどうか、即ち、体積効率の向上が要求される機関運転条件かどうかの判定を行う。具体的には、ステップＳ１０１にて、機関運転条件が、体積効率向上を要求される低回転・高負荷領域にあるか否かの判定を行う。この判定は、図５に示す機関回転数と機関負荷とをパラメータとして区分されるマップを用いて行われ、機関回転数が第１閾値より小さく、かつ、機関負荷が第２閾値より大きい場合（即ち、機関運転条件が図５の斜線部に含まれる場合）、機関運転条件は低回転・高負荷領域にあると判定される。ここで、第１閾値及び第２閾値は、後述する燃料分割噴射制御を行うか否かの判断をするための閾値である。尚、機関運転条件が低回転・高負荷領域にあるか否かの判定は、上述の所定値（第１閾値及び第２閾値）に基づく他、機関回転数に応じて算出される機関負荷の閾値に基づいてもよい。
【００２６】
ステップＳ１０１にて、機関運転条件が、低回転・高負荷領域ではない場合（即ち、機関回転数が第１閾値以上もしくは機関負荷が第２閾値以下である場合）は、ステップＳ１０２に進み、ＶＥＬ装置を通常運転時の状態（大作動角・高リフト量）に駆動・保持し、同時にＶＴＣ装置を通常運転時の状態（進角状態）に駆動・保持する。具体的には、図６（Ａ）に示すバルブリフト特性図を参照して、吸気弁開時期を上死点（ＴＤＣ）近傍に設定している通常運転時の吸気弁のリフト特性（イ）にする。
【００２７】
この後、ステップＳ１０３に進み、通常運転時の燃料噴射制御（燃料噴射時期及び燃料噴射量の制御）を行う。具体的には、図６（Ｂ）に示す通常制御時（イ）の燃料噴射パルス特性図を参照して、吸気弁開弁中に燃料噴射を行う。尚、通常運転時の燃料噴射制御は、上述の他、機関運転条件に応じて、燃料噴射時期及び燃料噴射量を設定し、これらに基づいて燃料噴射制御を行ってもよい。
【００２８】
一方、ステップＳ１０１にて、機関運転条件が、低回転・高負荷領域である場合（即ち、機関回転数が第１閾値より小さく、かつ、機関負荷が第２閾値より大きい場合）は、ステップＳ１１２に進み、ＶＥＬ装置を通常運転時の状態に対して小作動角・低リフト量の状態になるように駆動し、同時に、ＶＴＣ装置を通常運転時の状態に対し遅角状態となるように駆動する。具体的には、図６（Ａ）に示すバルブリフト特性図を参照して、吸気弁開時期を上死点（ＴＤＣ）近傍に設定している通常運転時の吸気弁のリフト特性（イ）に対し、吸気弁閉時期を下死点（ＢＤＣ）近傍に固定したまま、小作動角・低リフト量とし、かつ、作動角の中心位相を遅らせたリフト特性（ロ）にする。このようにして、上死点（ＴＤＣ）後のピストン下降時に、排気弁と吸気弁とが共に閉となるマイナスオーバーラップ（−Ｏ／Ｌ）を持たせることにより、吸気弁開弁時の筒内負圧を強化することができる。
【００２９】
尚、吸気弁閉時期を、吸気弁開弁時に吸気弁近傍にて発生した負圧波の反射波（正圧波）が吸気弁に到達する時期に設定することにより、良好なインパルスチャージを行うことが可能である。
【００３０】
また、吸気弁閉時期を、筒内圧力と吸気圧力（吸気通路２での圧力）とが一致する時期に設定することにより、吸気の吹き戻しを軽減しつつ、良好なインパルスチャージを行うことが可能である。
【００３１】
ステップＳ１１２にて上死点（ＴＤＣ）後のピストン下降時にマイナスオーバーラップを持たせた後は、ステップＳ１１３に進み、燃料分割噴射時の燃料噴射制御（燃料噴射時期及び燃料噴射量の制御）を行う。具体的には、図６（Ｃ）に示す燃料分割噴射時（ロ）の燃料噴射パルス特性図を参照して、吸気弁開弁中のメイン噴射と、マイナスオーバーラップ中の先行噴射とからなる燃料分割噴射制御を行う。ここで、マイナスオーバーラップ中の先行噴射にて噴射された燃料の気化潜熱により、筒内ガスの温度及び圧力を低下させることが可能である。
【００３２】
尚、本実施形態では、機関運転条件が低回転・高負荷領域である場合に、吸気弁開弁中のメイン噴射と、マイナスオーバーラップ中の先行噴射とからなる燃料分割噴射制御（ステップＳ１１３）を行っているが、この燃料分割噴射制御の他、燃料の少なくとも一部がマイナスオーバーラップ中に噴射される制御を行ってもよい。この具体例として、燃料の噴射開始時期をマイナスオーバーラップ中に設定し、噴射終了時期を吸気弁開弁後に設定する制御が考えられる。この制御を用いても、マイナスオーバーラップ中に噴射された燃料の気化潜熱により、筒内ガスの温度及び圧力を低下させることが可能である。
【００３３】
次に、ＥＣＵ２０により実行される燃料分割噴射制御について、図７〜図９に基づいて説明する。
図７は、図４のステップＳ１１３に示した燃料分割噴射制御の一例を示すフローチャート、図８は、マイナスオーバーラップ中の先行噴射の噴射開始時期と体積効率との関係を示す図、図９は、燃料分割噴射比率と、体積効率、ポンプロス及び機関トルクとの関係を示す図である。ここで、燃料分割噴射比率とは、１サイクル当たりの全燃料噴射量に対するマイナスオーバーラップ中の燃料噴射量の割合であり、その設定方法の詳細は後述する。
【００３４】
図４のステップＳ１１３に示した燃料分割噴射制御が開始されると、図７のステップＳ１２１に進み、ＥＣＵ２０に予め記憶された、吸気弁開弁中のメイン噴射及びマイナスオーバーラップ中の先行噴射の燃料噴射時期（噴射開始時期など）のデータを含むマップより、これらデータを読み込む。
【００３５】
これらデータのうち、メイン噴射の噴射開始時期は、吸気中の吸気流速が最大となる時期に設定することにより、吸入空気と噴射燃料との混合（ミキシング）が促進されるので、良好な燃焼を得ることが可能である。
【００３６】
また、マイナスオーバーラップ中の先行噴射の噴射開始時期は、上死点（ＴＤＣ）と吸気弁開時期（ＩＶＯ）との間の体積効率ηｖが最も高くなる時期に設定する。ここで、マイナスオーバーラップ中の先行噴射の噴射開始時期の設定方法について、図８（マイナスオーバーラップ中の先行噴射の噴射開始時期と体積効率との関係を示す図）に基づいて説明する。
【００３７】
マイナスオーバーラップ中の先行噴射の噴射開始時期（噴射タイミングＩＴ１）が上死点（ＴＤＣ）に近づくほど、マイナスオーバーラップ中にて噴射される燃料（−Ｏ／Ｌ燃料）がピストン冠面を直撃する確率（ピストン直撃率）が高くなるので、ピストン冠面の温度は低下する。即ち、噴射タイミングＩＴ１が上死点（ＴＤＣ）に近づくほど、−Ｏ／Ｌ燃料が気化する際に必要とする熱量（気化潜熱）のうち、ピストン冠面から受熱する割合が増加する。これに応じて、−Ｏ／Ｌ燃料の気化潜熱のうち、マイナスオーバーラップ中に筒内に残留しているガス（内部ＥＧＲ）から受熱する割合は低下する。このため、噴射タイミングＩＴ１が上死点（ＴＤＣ）に近づくほど、吸気弁開弁時の筒内ガスの温度及び圧力は上昇する。従って、噴射タイミングＩＴ１が上死点（ＴＤＣ）に近づくほど、吸気弁開弁時に吸気弁近傍にて発生する負圧波の大きさ（振幅）は小さくなり、吸気慣性効果を得にくくなるので、体積効率ηｖは低下する。
【００３８】
一方、噴射タイミングＩＴ１が吸気弁開時期（ＩＶＯ）に近づくほど、噴射タイミングＩＴ１と吸気弁開時期（ＩＶＯ）との間が短くなるので、−Ｏ／Ｌ燃料の気化可能期間も短くなる。このため、噴射タイミングＩＴ１が吸気弁開時期（ＩＶＯ）に近づくほど、−Ｏ／Ｌ燃料の筒内ガスからの受熱量が減少するので、吸気弁開弁時の筒内ガスの温度及び圧力は上昇する。従って、噴射タイミングＩＴ１が吸気弁開時期（ＩＶＯ）に近づくほど、吸気弁開弁時に吸気弁近傍にて発生する負圧波の大きさ（振幅）は小さくなり、吸気慣性効果を得にくくなるので、体積効率ηｖは低下する。
【００３９】
従って、噴射タイミングＩＴ１は、上死点（ＴＤＣ）と吸気弁開時期（ＩＶＯ）との間で、体積効率ηｖが最も高くなる時期（−Ｏ／Ｌ燃料の気化潜熱を筒内ガス温度及び圧力の低下に最も利用できる時期）に設定される。
【００４０】
図７のステップＳ１２１にて燃料噴射時期のデータを読み込んだ後は、ステップＳ１２２に進み、ＥＣＵ２０に予め記憶した、燃料分割噴射比率のデータを含むマップより、燃料分割噴射比率のデータを読み込む。
【００４１】
尚、上述のように、燃料分割噴射比率ＲＯＬとは、１サイクル当たりの全燃料噴射量ＩＴＯＴＡＬに対するマイナスオーバーラップ中の燃料噴射量ＩＯＬの割合であり、下式のように表すことができる。
【００４２】
ＲＯＬ＝ＩＯＬ／ＩＴＯＴＡＬ
ここで、上記マップにおける、燃料分割噴射比率ＲＯＬの設定方法について、図９を用いて説明する。
【００４３】
図９（Ａ）は、燃料分割噴射比率ＲＯＬと体積効率ηｖとの関係を示している。
この図は、燃料分割噴射比率ＲＯＬを上げるほど（即ち、マイナスオーバーラップ中の燃料噴射量ＩＯＬを増やすほど）、体積効率ηｖは高くなることを示している。これは、マイナスオーバーラップ中の燃料噴射量ＩＯＬが多いほど、−Ｏ／Ｌ燃料の気化潜熱により筒内ガスの温度及び圧力を低下させることができるので、吸気弁開弁時における筒内負圧が強化され、吸気弁近傍にて発生する負圧波の大きさ（振幅）が発達し、吸気慣性効果を得やすくなるからである。
【００４４】
また、図９（Ｂ）は、燃料分割噴射比率ＲＯＬとポンプロスとの関係を示している。
この図は、燃料分割噴射比率ＲＯＬを上げるほど（即ち、マイナスオーバーラップ中の燃料噴射量ＩＯＬを増やすほど）、ポンプロスは大きくなることを示している。これは、マイナスオーバーラップ中の燃料噴射量ＩＯＬが多いほど、−Ｏ／Ｌ燃料の気化潜熱により筒内ガスの温度及び圧力が低下し、筒内圧力と吸気圧力との差（吸気弁の前後差圧）が大きくなるからである。
【００４５】
従って、図９（Ａ）に示した燃料分割噴射比率ＲＯＬと体積効率ηｖとの関係、及び、図９（Ｂ）に示した燃料分割噴射比率ＲＯＬとポンプロスとの関係、に基づいて、図９（Ｃ）に示すような燃料分割噴射比率ＲＯＬと機関トルクとの関係を求め、この図を用いて、機関トルクが最大となるような燃料分割噴射比率ＲＯＬを設定する。
【００４６】
図７のステップＳ１２２にて燃料分割噴射比率のデータを読み込んだ後は、ステップＳ１２３に進み、ステップＳ１２１にて読み込んだ燃料噴射時期のデータと、ステップＳ１２２にて読み込んだ燃料分割噴射比率のデータとに基づいて、吸気弁開弁中のメイン噴射の噴射時期及び噴射量と、マイナスオーバーラップ中の先行噴射の噴射時期及び噴射量とを設定し、これら設定値に基づいて燃料分割噴射を実行する。
【００４７】
本実施形態によれば、体積効率の向上が要求される機関運転条件にて、排気弁１４の閉時期を上死点近傍に設定することにより、高温な排気ガスの排出を促進して、吸気弁４の開弁時の筒内ガス温度を可及的に下げることができる。また、吸気弁４の開時期を上死点後でかつ排気弁１４の閉弁後に遅らせて、排気弁１４の閉弁後に、排気弁１４と吸気弁４とが共に閉となるマイナスオーバーラップを持たせることにより、吸気弁４の開弁時の筒内負圧を強化することができる。更に、マイナスオーバーラップ中に燃料の少なくとも一部を燃焼室内に直接噴射し、この噴射燃料の気化潜熱により、筒内ガスの温度及び圧力を低下させることができるので、吸気弁４の開弁時の筒内負圧を、一段と強化することができる。
【００４８】
また本実施形態によれば、体積効率の向上が要求される機関運転条件にて、燃料噴射を、マイナスオーバーラップ終了後の吸気弁開弁中に行われるメイン噴射と、マイナスオーバーラップ中に行われる先行噴射とに分割するので、先行噴射により筒内負圧を強化して吸気慣性効果を得ると共に、筒内に流入する吸入空気の流速が大きい時期にメイン噴射を行うことにより、吸入空気と噴射燃料との混合（ミキシング）が促進され、良好な燃焼を実現することができる。
【００４９】
また本実施形態によれば、可変動弁装置は、吸気弁のバルブ作動角及びリフト量を変更可能なバルブ作動角及びリフト量可変装置（ＶＥＬ装置）を含んで構成され、体積効率の向上が要求される機関運転条件にて、吸気弁４のバルブ作動角及びリフト量を小さくするので、吸気慣性効果の得られる最適な吸気弁閉時期がＶＴＣ装置の作動により変動するのを抑制することができる。
【００５０】
また本実施形態によれば、機関運転条件が低回転・高負荷領域であるときに（機関回転数が第１閾値より小さく、かつ、機関負荷が第２閾値より大きいときに）、排気弁１４と吸気弁４とが共に閉となるマイナスオーバーラップを持たせ、このマイナスオーバーラップ中に燃料の少なくとも一部を噴射するので、吸入空気の慣性力が小さい低回転領域においても、吸気弁４の開弁時に吸気弁４の近傍にて発生する負圧波の大きさ（振幅）を強化することができる。このため、低回転領域においても、良好なインパルスチャージ（インパルス過給）を得ることができ、要求される高出力（高トルク）を実現することができる。
【００５１】
尚、本実施形態では、排気弁１４の閉時期は一定時期（上死点近傍）としているが、この他、排気弁１４に可変動弁装置（ＶＥＬ装置及びＶＴＣ装置）を設け、機関運転条件が低回転・高負荷領域のときに排気弁１４の閉時期が上死点（ＴＤＣ）近傍となるように、排気弁１４の可変動弁装置の作動制御を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態を示す内燃機関のシステム図
【図２】可変動弁装置の構成図
【図３】図２の要部断面図
【図４】可変動弁装置の制御及び燃料噴射制御のフローチャート
【図５】燃料分割噴射制御を行う運転領域を示す図
【図６】バルブリフト特性と燃料噴射パルス特性との関係を示す図
【図７】燃料分割噴射制御のフローチャート
【図８】マイナスオーバーラップ中の先行噴射の噴射開始時期と体積効率との関係を示す図
【図９】燃料分割噴射比率と、体積効率、ポンプロス及び機関トルクとの関係を示す図
【符号の説明】
【００５３】
１  内燃機関
２  吸気通路
３  電制スロットル弁
４  吸気弁
５  ピストン
６  燃焼室
７  点火プラグ
８  燃料噴射弁
９  燃料タンク
１０  低圧燃料ポンプ
１１  高圧燃料ポンプ
１４  排気弁
２０  エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
４９  ＶＥＬソレノイド
５１  ＶＴＣソレノイド
【図１】
2009156148.tif 000003
【図２】
2009156148.tif 000004
【図３】
2009156148.tif 000005
【図４】
2009156148.tif 000006
【図５】
2009156148.tif 000007
【図６】
2009156148.tif 000008
【図７】
2009156148.tif 000009
【図８】
2009156148.tif 000010
【図９】
2009156148.tif 000011