(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸入空気を過給する過給手段と、
上記過給手段による過給域を含むように設定されて層状燃焼を実行する第１運転状態と均一燃焼を実行する第２運転状態との間で、上記内燃機関の運転状態を切換える運転状態切換手段と、
上記過給手段の過給圧を調整可能な過給圧調整手段と、
上記運転状態切換手段により第１運転状態と第２運転状態との間で切換が行われたときに、第１運転状態に対して第２運転状態側が低過給圧となるように上記過給圧調整手段を制御する過渡制御手段と、
上記第１運転状態内の過給手段による過給域で所期の過給圧に達しないときに、上記過給圧調整手段により過給圧を低減すると共に、上記運転状態切換手段により上記第１運転状態の特定領域を第２運転状態に切換えるフェール時制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は均一燃焼と層状燃焼とを切換可能な内燃機関（以下、エンジンという）に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
近年、エミッション低減や燃費向上を達成すべく、点火プラグの周囲に理論空燃比近傍の混合気を形成した上で、全体としてリーンな空燃比で燃焼させる層状燃焼を可能としたエンジンが実用化されている。層状燃焼を実現するための手法の一つとして、例えば特開平９−７９０７９号公報には、燃料を筒内に直接噴射する筒内噴射型エンジンが提案されている。この筒内噴射型エンジンでは、圧縮行程で燃料を噴射してピストンのキャビティで生成された逆タンブル流と共に点火プラグまで移送することにより、点火プラグの周囲に点火可能な理論空燃比近傍の混合気を形成した上で、空燃比４０程度の超リーンな空燃比での運転を可能としている。
【０００３】
以上の圧縮行程噴射は主にアイドル運転時や低負荷走行時に行われており、高負荷走行時には吸気行程で燃料が噴射される。この吸気行程噴射では、通常の吸気管噴射型エンジンと同様に筒内に均一な混合気を形成して均一燃焼を行うことで、多量の燃料を燃焼させてエンジン出力の確保を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した均一燃焼と層状燃焼との切換は、具体的には図２に示す目標平均有効圧Ｐe（負荷を表す）とエンジン回転速度Ｎeから領域設定されたマップに従って行うが、車両の加速性等に悪影響を及ぼさない限り、燃費面で有利な層状燃焼を実行することが望ましく、そのために層状燃焼の領域を拡大する要望がある。しかしながら、層状燃焼の領域を高負荷側に拡大し過ぎた場合には、目標平均有効圧Ｐeと共に燃料噴射量が増加することから、点火プラグの周囲の空燃比がオーバリッチとなり、不完全燃焼が生じてスモークを発生してしまう。従って、例えば緩加速時であっても、所定負荷を越えた時点で排ガス上の観点から均一燃焼に切換えざるを得ず、燃費向上の面で改良の余地があった。
【０００５】
本発明の目的は、スモークの発生を防止した上で、層状燃焼可能な運転領域を高負荷側に拡大して、更なる燃費向上を達成することができる内燃機関を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、内燃機関の吸入空気を過給する過給手段と、過給手段による過給域を含むように設定されて層状燃焼を実行する第１運転状態と均一燃焼を実行する第２運転状態との間で、内燃機関の運転状態を切換える運転状態切換手段と、過給手段の過給圧を調整可能な過給圧調整手段と、運転状態切換手段により第１運転状態と第２運転状態との間で切換が行われたときに、第１運転状態に対して第２運転状態側が低過給圧となるように過給圧調整手段を制御する過渡制御手段と、第１運転状態内の過給手段による過給域で所期の過給圧に達しないときに、過給圧調整手段により過給圧を低減すると共に、運転状態切換手段により第１運転状態の特定領域を第２運転状態に切換えるフェール時制御手段とを備えたものである。
層状燃焼は、点火プラグの周囲に適切な空燃比の混合気を形成することで実現されるが、所定負荷以上では燃料噴射量の増加に伴ってオーバリッチとなることから実施できず、均一燃焼に切換えざるを得ない。ここで、過給が行われると、燃料噴射量の増加に見合うだけの酸素量が確保されることから、点火プラグの周囲に適切な空燃比の混合気を形成して、不完全燃焼によるスモークを発生することなく層状燃焼を可能となる。よって、第１運転状態の領域が高負荷側に拡大されて、層状燃焼を行う機会が増大する。そして、第１運転状態に比較して第２運転状態では燃焼形態の相違等からエンジントルクが高くなるが、それに応じて過給圧が低減されることから、トルク変動を生ずることなく運転状態を切換可能となる。
また、第１運転状態内の過給域、即ち過給によって層状燃焼が実現されている領域で、何らかの要因で所期の過給圧が不足したときには、第２運転状態での均一燃焼に適合するように過給圧が低減された上で、運転状態が第２運転状態に切換えられ、その結果、排ガス特性を悪化させることなく噴射燃料が確実に点火されて燃焼する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［第１実施例］
以下、本発明を燃料を筒内に直接噴射する筒内噴射型エンジンに具体化した第１実施例を説明する。
図１の全体構成図において、１は自動車用の筒内噴射型ガソリンエンジンであり、燃焼室５や吸気系等が筒内噴射専用に設計されている。エンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ３と共に電磁式の燃料噴射弁４が取り付けられており、図示しない燃料ポンプから供給された高圧燃料が、燃料噴射弁４より燃焼室５内に直接噴射されるようになっている。シリンダヘッド２には吸気ポート６が略直立方向に形成され、この吸気ポート６には吸気通路７が接続されている。吸気通路７から取入れられた吸入空気は、吸気弁８の開弁に伴い吸気ポート６を経て燃焼室５内に導入されてピストン５ａのキャビティで逆タンブル流を生成し、その吸入空気中に燃料噴射弁４から燃料が噴射されて、点火プラグ３の点火により燃焼する。
【００１１】
吸気通路７には、吸入空気量Ａfを検出するエアフローセンサ（ＡＦＳ）９、吸入空気を過給するターボチャージャ１０のコンプレッサ１１、コンプレッサ１１による過給で温度上昇した吸入空気を冷却するインタクーラ１２、ステップモータ１３により開閉駆動されて吸入空気量を調整するスロットルバルブ１４が設けられている。又、シリンダヘッド２には排気ポート１５が略水平方向に形成され、この排気ポート１５には排気通路１６が接続されている。燃焼後の排ガスは、排気弁１７の開弁に伴って排気ポート１５及び排気通路１６を経て大気中に排出される。排気通路１６には、前記コンプレッサ１１と同軸上に結合されて、排ガスにより回転駆動されるターボチャージャ１０のタービン１８、及び図示しない触媒や消音器が設けられている。
【００１２】
ターボチャージャ１０は、過給圧を任意に調整可能なバリアブル・ジオメトリ・ターボとして構成され、そのタービン１８内には、タービンロータ１８ａを取り巻くように多数のベーン１９が配設されている。これらのベーン１９はロッド２０（ベーン１９とロッド２０の連結状態の図示は省略）を介してベーン調整アクチュエータ２１により一斉に開度を変更され、その結果、タービンロータ１８ａに導入される排ガスの流速が変化して、過給圧が調整される。
【００１３】
車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（エンジン制御ユニット）３１が設置されており、エンジン１の総合的な制御を行う。ＥＣＵ３１の入力側には、前記したエアフローセンサ９の他に、運転者によるアクセル操作量ＡＰＳを検出するアクセルセンサ３２、所定クランク角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ３３、ターボチャージャ１０による過給圧Ｐbを検出する過給圧センサ３４が接続されている。又、ＥＣＵ３１の出力側には、前記した点火プラグ３及び燃料噴射弁４が接続されると共に、ＥＴＶ−ＣＵ（電子スロットルバルブ制御ユニット）３５が接続され、このＥＴＶ−ＣＵ３５には、前記したスロットルバルブ１４のステップモータ１３が接続されている。
【００１４】
そして、ＥＣＵ３１は各センサからの検出情報に基づいて、燃料噴射弁４による燃料噴射制御、点火プラグによる点火時期制御、ターボチャージャ１０のベーン開度制御、ＥＴＶ−ＣＵ３５を介したスロットル開度制御等を実行する。
次に、以上のように構成された筒内噴射型エンジン１においてＥＣＵ３１が実行する制御を説明するが、それに先立って、燃料噴射制御において燃料噴射モードの決定に用いられるマップの特性を詳述する。
【００１５】
図２は燃料噴射モードを決定するための制御マップを示す説明図であり、このマップはＥＣＵ３１の記憶装置内に格納されている。燃料噴射制御では、このマップに従ってエンジン１の目標平均有効圧Ｐe（負荷を表す）とエンジン回転速度Ｎeに基づいて燃料噴射モードが切換えられる。燃料噴射を行う行程を表す燃料噴射モードは、圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モードとに大別され、図中の実線で示すように圧縮行程噴射モードは、目標平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度Ｎeが比較的低い領域に設定され、それ以上の領域では吸気行程噴射モードが設定されている。
【００１６】
圧縮行程噴射モードでは、圧縮行程で燃料を噴射してピストン５ａのキャビティで生成された逆タンブル流と共に点火プラグ３まで移送することにより、点火プラグ３の周囲に点火可能な理論空燃比近傍の混合気を形成した上で、全体として空燃比４０程度の超リーンな空燃比での層状燃焼を可能とし、ＣＯやＨＣの低減と燃費向上を達成する。又、吸気行程噴射モードでは、通常の吸気管噴射型エンジンと同様に吸気行程で燃料を噴射して、筒内に均一な混合気を形成して均一燃焼を行うことで、多量の燃料を燃焼させてエンジン出力の確保を図る。尚、図示はしないが吸気行程噴射モードは、理論空燃比へのフィードバック制御を行うＳ−Ｆ／Ｂモード、及びリッチ側の空燃比にオープンループ制御するＯ／Ｌモードに細分化され、吸気行程噴射モードの領域内において、Ｓ−Ｆ／Ｂモードは目標平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度Ｎeが比較的低い領域に設定され、Ｏ／Ｌモードは比較的高い領域に設定されている。
【００１７】
そして、本実施例では、ターボチャージャ１０の過給を前提として図２のマップ特性が設定されている。即ち、実線で示すようにターボチャージャ１０によって吸入空気が過給されることで、２点鎖線で示す自然吸気の筒内噴射型エンジン（以下、ＮＡエンジンという）に比較して体積効率（単位吸気行程当たりの燃焼に寄与する酸素量を表す指標）が大幅に増加している。これは、燃焼可能な燃料量を増加させて全開トルクを向上させる周知のターボチャージャ１０の利点であるが、層状燃焼を行う本実施例のエンジン１では、その層状燃焼の領域（圧縮行程噴射モードの領域）を、ターボチャージャ１０の過給が作用する高負荷側（図２中のＢ領域）に拡大できるという別の利点が得られる。
【００１８】
以下に詳述すると、発明が解決しようとする課題で説明したように、負荷に関する層状燃焼の領域の限界は、目標平均有効圧Ｐeと共に燃料噴射量が増加したときに、点火プラグ３の周囲の空燃比がオーバリッチとなるか否かに基づいて決定され、そのオーバリッチによってスモークが発生しない程度の目標平均有効圧Ｐeを限界として、層状燃焼の領域を設定している。ターボチャージャ１０の過給により、燃料噴射量の増加に見合うだけの酸素量が確保されることから、より高負荷側においても点火プラグ３の周囲に適切な空燃比の混合気を形成して、不完全燃焼によるスモークを発生することなく層状燃焼を可能となる。よって、本実施例のエンジン１では、ＮＡエンジンに比較して圧縮行程噴射モードの領域が高負荷側（高Ｐe側）に大幅に拡大されている。尚、低回転域で圧縮行程噴射モードの領域が拡大されないのは、この領域ではターボチャージャ１０を稼働させるための排圧が十分に得られず、過給圧が上昇しないためである。
【００１９】
一方、ＥＣＵ３１は図３に示すメインルーチンを所定の制御インターバルで実行する。まず、ステップＳ２で各センサからの検出情報を入力し、ステップＳ４でアクセルセンサ３２にて検出されたアクセル操作量ＡＰＳ、及びクランク角センサ３３からのクランク角信号から算出したエンジン回転速度Ｎeに基づき、予め設定されたマップに従って目標平均有効圧Ｐeを算出する。次いで、ステップＳ６で目標平均有効圧Ｐeに基づいて図２のマップから燃料噴射モードを決定し、その燃料噴射モードを前提として目標平均有効圧Ｐeを達成すべく、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、ターボチャージャ１０の目標過給圧、目標スロットル開度等を設定する。尚、詳細は説明しないが、これらの設定処理は図示しないマップに従って行われる。
【００２０】
その後、設定した各制御量に基づいてステップＳ１０で対応する制御を実行して、このルーチンを終了する。例えば、燃料噴射量及び燃料噴射時期に基いて燃料噴射弁４を駆動制御して、燃料噴射モードにて決定された行程で燃料噴射を実行すると共に、点火時期に基づいて点火プラグ３を駆動制御する。又、目標過給圧に基づいてベーン調整アクチュエータ２１を駆動制御して、ターボチャージャ１０のベーン開度を調整し、目標スロットル開度をＥＴＶ−ＣＵ３５に出力して、スロットル開度θTHを調整させる。本実施例では、以上のステップＳ６の処理を実行するときのＥＣＵ３１が運転状態切換手段として機能し、ターボチャージャ１０が過給手段として機能する。
【００２１】
そして、上記のようにターボチャージャ１０の過給によりＮ／Ａエンジンに比較して目標平均有効圧Ｐeの高い領域まで、スモークを発生させることなく圧縮行程噴射モードを継続可能であることから、圧縮行程噴射モードでの超リーンな層状燃焼を行う機会が飛躍的に増大する。従って、スモークの発生を防止した上で、圧縮行程噴射モードの利点を十分に生かして更なる燃費向上を達成することができる。
【００２２】
［第２実施例］
以下、本発明を別の筒内噴射型エンジン１に具体化した第２実施例を説明する。本実施例のエンジン１の基本構成や図３のメインルーチンに基づく制御内容、及び図２のマップ特性等は第１実施例のものと同一であり、相違点は、燃料噴射モードの切換時にターボチャージャ１０のベーン開度を制御する点にある。従って、相違点を重点的に説明する。
【００２３】
ＥＣＵ３１は図４に示す過渡制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。まずステップＳ１２で、前記したメインルーチンによる制御の結果、燃料噴射モードが圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードに切換えられたか否かを判定し、ＮＯ（否定）のときにはステップＳ１４に移行して、逆に吸気行程噴射モードから圧縮行程噴射モードに切換えられたか否かを判定し、ＮＯのときにはそのままルーチンを終了する。よって、この場合のメインルーチンのステップＳ１０では、通常通りステップＳ８で設定された目標過給圧を達成するようにターボチャージャ１０のベーン開度が制御される。
【００２４】
一方、前記ステップＳ１２の判定がＹＥＳ（肯定）のときには、ステップＳ１６でベーン開度を開側に補正し、又、前記ステップＳ１４の判定がＹＥＳのときには、ステップＳ１８でベーン開度を閉側に補正した後、ルーチンを終了する。尚、ベーン開度の補正量は、エンジン１の台上試験により予め最適値が求められており、例えばエンジン回転速度Ｎeや目標平均有効圧Ｐe等に応じてマップから補正量が読み出される。本実施例では、以上のステップＳ１２乃至ステップＳ１８の処理を実行するときのＥＣＵ３１が過渡制御手段として機能し、ベーン１９及びベーン調整用アクチュエータ２１が過給圧調整手段として機能する。
【００２５】
このステップＳ１６やステップＳ１８での補正処理に基づき、メインルーチンのステップＳ８では補正後のベーン開度を前提として各制御量が設定され、開側への補正時には過給圧に低下に応じて燃料噴射量が減少設定され、逆に閉側への補正時には過給圧に上昇に応じて燃料噴射量が増加設定される。よって、ステップＳ１０の処理により、開側への補正時にはエンジントルクを一時的に低下させる方向に制御が行われ、閉側への補正時にはエンジントルクを一時的に増加させる方向に制御が行われる。
【００２６】
ここで、層状燃焼の圧縮行程噴射モードに比較して均一燃焼の吸気行程噴射モードでは、燃焼形態の相違、及びそれに応じたスロットル開度や点火時期等の制御内容の相違から、発生するエンジントルクが若干高い。従って、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切換はエンジントルクのステップ状の増加を引き起こすが、上記したベーン開度の開側補正によってトルク低下方向に一時的に制御されるため、結果としてエンジントルクはモード切換に伴って滑らかに増加される。同様に、吸気行程噴射モードから圧縮行程噴射モードへの切換はエンジントルクのステップ状の低下を引き起こすが、ベーン開度の閉側補正によってトルク増加方向に制御されるため、エンジントルクは滑らかに低下される。
【００２７】
従って、この第２実施例のエンジン１では、第１実施例で述べた作用・効果に加えて、モード切換時に発生するエンジントルクの急変を抑制して、良好な運転環境を実現することができる。
［第３実施例］
以下、本発明を別の筒内噴射型エンジン１に具体化した第３実施例を説明する。本実施例のエンジン１の基本構成や図３のメインルーチンに基づく制御内容、及び図２のマップ特性等は第１実施例のものと同一であり、相違点は、ターボチャージャ１０のベーン制御に関するフェール対策を実行する点にある。従って、相違点を重点的に説明する。
【００２８】
ＥＣＵ３１は図５に示すフェール時制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。ここで、説明の便宜上、図２の圧縮行程噴射モード内において、ＮＡエンジンに該当する領域（２点鎖線内）をＡとし、過給によって拡大された領域をＢとする。ＥＣＵ３１は、まずステップＳ２２で過給圧センサ３４からターボチャージャ１０の過給圧Ｐbを入力し、ステップＳ２４でエンジン１の運転状態が圧縮行程噴射モードのＢ領域内にあるか否かを判定する。ＹＥＳのときには、ステップＳ２６で実際の過給圧Ｐbと目標過給圧との差ΔＰbを算出し、ステップＳ２８で差ΔＰbを予め設定された判定値ΔＰb0，−ΔＰb0と比較し、差ΔＰbが判定値ΔＰb0，−ΔＰb0内にあるときには、そのままルーチンを終了する。
【００２９】
又、差ΔＰbが判定値−ΔＰb0以下で、正常な範囲を越えて過給圧Ｐbが低い場合には、ステップＳ３０でベーン開度を全開に補正し、ステップＳ３２で図２の制御マップをＮＡエンジン用の特性、即ち、Ｂ領域を吸気行程噴射モードの領域とした特性に変更し、ルーチンを終了する。その結果、図３に示すメインルーチンのステップＳ８では、吸気行程噴射モードで、且つベーン全開を前提として各制御量が設定される。
【００３０】
一方、前記ステップＳ２８で差ΔＰbが判定値ΔＰb0以上で、正常な範囲を越えて過給圧Ｐbが高い場合には、ステップＳ３４に移行して、メインルーチンのステップＳ８で設定される各制御量を差ΔＰbに基づいて補正する。この補正処理は、過給圧Ｐbの過大によって引き起こされるエンジントルクの増加を補正するためのものであり、各制御量はエンジントルクを抑制する方向に補正される。
【００３１】
又、前記ステップＳ２４の判定がＮＯのとき、つまり、エンジン１の運転状態がＡ領域内又は吸気行程噴射モードの領域内にあるときには、ステップＳ３６で、前記ステップＳ２６と同様に過給圧Ｐbと目標過給圧との差ΔＰbを算出する。次いで、ステップＳ３８で差ΔＰbが判定値ΔＰb0，−ΔＰb0内にあるか否かを判定し、ＹＥＳのときにはルーチンを終了する。尚、このときの判定値ΔＰb0，−ΔＰb0としては、ステップＳ２６と異なる値を用いてもよい。ステップＳ３８の判定がＮＯのときには、ステップＳ３４で差ΔＰbに基づいてステップＳ８の各制御量を補正する。この補正処理の趣旨は前記ステップＳ３４と同様であり、過給圧Ｐbの過大又は過小によるエンジントルクの変動を補正するためのものである。本実施例では、以上のステップＳ２８乃至ステップＳ３２の処理を実行するときのＥＣＵ３１がフェール時制御手段として機能する。
【００３２】
ここで、第１実施例で詳述したように、Ｂ領域では過給することによって層状燃焼を実現している。従って、このＢ領域内での運転中に、何らかの要因でベーン制御が正常に行われずに過給圧Ｐbが過小となると、燃料量に対して酸素量が不足し、点火プラグ３の周囲に適切な空燃比の混合気を形成できずに不完全燃焼を生じることになる。本実施例では、このような状況が発生すると、上記のように不十分な過給を中止してＮＡエンジンと同様の無過給運転とした上で、ＮＡエンジン用の制御マップに基づいて吸気行程噴射モードでの均一燃焼に切換えているため、噴射燃料を確実に点火して燃焼させることができる。
【００３３】
従って、この第３実施例のエンジンでは、第１実施例で述べた作用・効果に加えて、ターボチャージャ１０のベーン制御に異常が発生して過給圧が不足した場合であっても、Ｂ領域内での不完全燃焼によるスモークの発生を未然に防止できる。
［第４実施例］
以下、本発明を別の筒内噴射型エンジン１に具体化した第４実施例を説明する。本実施例のエンジン１の基本構成や図３のメインルーチンに基づく制御内容、及び図２のマップ特性等は第１実施例のものと同一であり、相違点は、アクセル操作量ＡＰＳに応じて圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モードの領域を変更する点にある。従って、相違点を重点的に説明する。
【００３４】
ＥＣＵ３１は図６に示す加速時制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。まず、ステップＳ４２で現在の燃料噴射モードが圧縮行程噴射モードであるか否かを判定し、ステップＳ４４でアクセル操作量ＡＰＳの変化率ΔＡＰＳが、予め急加速に相当する値として設定された判定値ΔＡＰＳ0以上であるか否かを判定する。いずれかの判定がＮＯのときには、そのままルーチンを終了する。
【００３５】
又、ステップＳ４２及びステップＳ４４の判定が共にＹＥＳのときには、ステップＳ４６でＢ領域を吸気行程噴射モードの領域とした特性に図２の制御マップを変更し、ステップＳ４８でベーン開度を開側に補正した後、ルーチンを終了する。ベーン開度の補正量は、層状燃焼と均一燃焼とのエンジントルクの差に相当する分が設定され、その結果、層状燃焼から均一燃焼に切換えたときのトルク増加が過給圧Ｐbの低下によって吸収される。
【００３６】
従って、圧縮行程噴射モードの領域内（Ａ領域かＢ領域かに拘わらず）で急加速が行われたときには、ステップＳ４６の処理によってＢ領域が吸気行程噴射モードに切換えられる。このような急加速時には、通常は運転状態が圧縮行程噴射モードの領域内からＯ／Ｌモード側へと、図２の目標平均有効圧Ｐeの増加方向に移行し、最終的にリッチ側の空燃比に基づく均一燃焼により発生したエンジントルクで加速が行われるのであるが、その加速過程ではＢ領域を通過する。上記のようにＢ領域が吸気行程噴射モードに切換えられることで、より早いＡ領域とＢ領域の境界のタイミングで層状燃焼から均一燃焼への切換が行われるため、エンジントルクは運転者の加速要求に応答して速やかに立上げられる。
【００３７】
尚、緩加速時にはステップＳ４４の判定がＮＯとなるため、ステップＳ４６のマップ特性の変更は行われず、Ｂ領域の上限のタイミングまで層状燃焼が継続されて、ＣＯやＨＣの低減と燃費向上が図られる。本実施例では、以上のステップＳ４２乃至ステップＳ４８の処理を実行するときのＥＣＵ３１が加速時制御手段として機能する。
【００３８】
このように第４実施例のエンジンでは、第１実施例で述べた作用・効果に加えて、急加速時にＢ領域を層状燃焼から均一燃焼に切換えるようにしたため、より早いタイミングで均一燃焼を開始してエンジントルクを速やかに立上げ、極めて良好な加速感を実現することができる。
以上で実施例の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施例に限定されるものではない。例えば、上記第１実施例ではエンジン１に過給圧を調整可能なターボチャージャ１０を備えたが、この第１実施例については運転状態に応じて積極的に過給圧を調整する必要がないことから、エンジン１の運転状態に応じて一義的に過給圧が定まる通常のターボチャージャ、或いはクランクシャフトにて駆動されるスーパーチャージャに代えてもよい。
【００３９】
又、第２実施例乃至第３実施例では過給圧を調整可能な過給圧調整手段をベーン１９としているが、通常のターボチャージャを用いた場合には、過給圧調整手段をウエストゲートバルブとして本発明を実施することができる。具体的には、例えば第３実施例では、ウエストゲートバルブが開側で固着して過給圧Ｐbが不足する現象が発生した場合、既に無過給運転となっていることから、制御マップをＮＡエンジン用の特性に切換えてＢ領域を均一燃焼とすることで、上記した第３実施例と同様に過給圧調整手段がフェールした際の不完全燃焼を防止できる。
【００４０】
一方、上記各実施例では、筒内に直接噴射する筒内噴射型エンジンとして具体化したが、層状燃焼を実行可能であると共に、その層状燃焼の領域を過給によって高負荷側に拡大したものであれば、筒内噴射型エンジンに限定されることはない。従って、例えば、スワールやタンブル流等を利用して層状燃焼を行う吸気管噴射型リーンバーンエンジンとして具体化し、ターボチャージャ等を組み合わせて過給による層状燃焼の領域の拡大を図ってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明の内燃機関によれば、不完全燃焼によるスモークの発生を防止した上で、層状燃焼可能な運転領域を高負荷側に拡大して、更なる燃費向上を達成でき、更に運転状態の切換時に発生するトルク変動を抑制して、良好な運転環境を実現でき、しかも、過給手段に異常が発生して過給圧が不足した場合であっても、不完全燃焼によるスモークの発生を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の内燃機関を示す全体構成図である。
【図２】燃料噴射モードを決定するためのマップを示す説明図である。
【図３】ＥＣＵが実行するメインルーチンを示すフローチャートである。
【図４】ＥＣＵが実行する過渡制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】ＥＣＵが実行するフェール時制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】ＥＣＵが実行する加速時制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１      エンジン（内燃機関）
１０    ターボチャージャ（過給手段）
１９    ベーン（過給圧調整手段）
２１    ベーン調整用アクチュエータ（過給圧調整手段）
３１    ＥＣＵ（運転状態切換手段、過渡制御手段、フェール時制御手段、加速時制御手段）
【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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