JP2000220458A - 圧縮着火式内燃機関の制御方法 - Google Patents

圧縮着火式内燃機関の制御方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低負荷運転時などの燃焼の安定性と良好な始
動性、さらには良好な運転性を確保しながら、コストを
削減することができ、燃費を向上させることができる圧
縮着火式内燃機関の制御方法を提供する。 【解決手段】 圧縮着火式内燃機関３の制御方法では、
運転状態に応じて（図２のステップ２）燃料の混合気を
圧縮着火により燃焼させる圧縮着火燃焼と火花点火によ
り燃焼させる火花点火燃焼とに切り換え可能であって、
火花点火燃焼から圧縮着火燃焼に切り換える際に、火花
点火の点火時期θigを徐々に遅角させる（図３のステッ
プ２７）ことによって、圧縮着火燃焼に切り換えるよう
に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリンや軽油な
どの燃料の混合気を圧縮着火（compression ignition）
によって燃焼させる圧縮着火式内燃機関の制御方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】圧縮着火式内燃機関では一般的に、火花
点火（spark ignition）による火花点火式内燃機関よ
りも高い圧縮比、かつ大きな空燃比で燃料を燃焼させる
（リーン燃焼させる）ことにより、ともに良好な燃費お
よび熱効率が得られる。このような圧縮着火式内燃機関
の従来の制御方法として、例えば特開平９−２８７５２
８号公報に記載されたものが知られている。この制御方
法では、低負荷運転時に、吸気管に設けた電気ヒータ装
置で吸気を加熱することにより、吸入ガスの温度を上昇
させることによって、混合気の着火を早めるようにして
いる。これは、以下の理由による。すなわち、圧縮着火
式の内燃機関では、アイドリングなどの低負荷運転時
に、燃焼室内の温度が低下することによって、着火遅れ
が大きくなり、これによって、燃焼状態が不安定になっ
てしまう。特にガソリンなどの高オクタン価の燃料の場
合には、最終的に失火してしまう。このため、この制御
方法では、低負荷運転時の燃焼の安定性を確保するため
に、上記のような電気ヒータ装置による吸気の加熱によ
って、混合気の着火を早めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の制御方法に
よれば、低負荷運転時の燃焼の安定性を確保するため
に、電気ヒータ装置を作動させなければならず、消費電
力量が増大することによって、ランニングコストが増大
するとともに、電気ヒータ装置の分だけ、内燃機関の製
造コストが増大してしまう。また、圧縮着火式内燃機関
では、低温始動時に、混合気が極めて圧縮着火しにくい
ことから、良好な始動性を確保するために、上記のよう
な電気ヒータ装置を長時間、作動させたり、圧縮比をか
なり高く設定したりしなければならない。電気ヒータ装
置を長時間、作動させると、消費電力量がさらに増大し
てしまう。また、圧縮比をかなり高く設定するために
は、動作部品の厚さなどを大きくすることによってその
強度を確保したり、ピストンとシリンダの間のシール性
を高めたりしなければならず、これにより、慣性質量の
増大に伴う慣性抵抗の増大や、シール性を高めることに
よるフリクションの増大などによって、燃費の悪化を招
いてしまう。
【０００４】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、低負荷運転時などの燃焼の安定性と良好な
始動性、さらには良好な運転性を確保しながら、コスト
を削減することができ、燃費を向上させることができる
圧縮着火式内燃機関の制御方法を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
運転状態に応じて（例えば実施形態における（以下、こ
の項において同じ）図２のステップ２）燃料の混合気を
圧縮着火により燃焼させる圧縮着火燃焼と火花点火によ
り燃焼させる火花点火燃焼とに切り換え可能な圧縮着火
式内燃機関３の制御方法であって、火花点火燃焼から圧
縮着火燃焼に切り換える際に、火花点火の点火時期θig
を徐々に遅角させる（図３のステップ２７）ことによっ
て、圧縮着火燃焼に切り換えるように制御することを特
徴とする。
【０００６】この圧縮着火式内燃機関の制御方法では、
圧縮着火式内燃機関の運転状態に応じて、圧縮着火燃焼
と火花点火燃焼に切り換えるので、混合気が圧縮着火し
にくい始動時や低負荷運転時などには、火花点火燃焼を
実行し、これら以外の運転状態のときには、圧縮着火燃
焼を実行するように制御すれば、圧縮着火燃焼のみを実
行する従来の制御方法と異なり、吸気や混合気を加熱し
たり、圧縮比をさらに高めたりすることなく、低負荷運
転時の燃焼の安定性や良好な始動性を確保することがで
きる。これにより、吸気や混合気を加熱する構成が不要
になることによって、製造コストやランニングコストを
削減できるとともに、高圧縮比化が不要になることによ
って、動作部品の慣性質量やフリクションを小さくで
き、それゆえ、燃費を向上させることができる。また、
火花点火燃焼から圧縮着火燃焼に切り換える際に、点火
時期を火花点火燃焼のときの点火時期から徐々に遅角さ
せてゆくと、最終的に圧縮着火が火花点火よりも先行す
るようになることにより、着火タイミングの大きなずれ
を生じることなく、圧縮着火燃焼に確実かつ円滑に移行
する。この場合、点火時期を徐々に遅角させるのに伴
い、燃焼時の発生圧力、すなわちトルクなどの出力が徐
々に低下するので、このときのトルクの変動幅（トルク
段差）を小さく抑制することができるとともに、出力が
小さい状態で圧縮着火燃焼に切り換えることができる。
したがって、良好な運転性を確保しながら、圧縮着火燃
焼にスムーズに移行させることができる。
【０００７】上記において、火花点火燃焼から圧縮着火
燃焼に切り換える際に、圧縮着火燃焼のときの吸気量を
火花点火燃焼のときよりも増量させる（図４のステップ
４６）ことによって、空燃比をより大きな値に制御する
ことが好ましい。
【０００８】この制御方法によれば、火花点火燃焼から
圧縮着火燃焼に切り換える際に、圧縮着火燃焼のときの
吸気量を、火花点火燃焼のときよりも増量させることに
よって、空燃比をより大きな値に制御するので、吸気量
を空燃比が圧縮着火燃焼に適するように増量することに
よって、圧縮着火燃焼の利点を得ることができる。すな
わち、圧縮着火式内燃機関を火花点火燃焼よりもリーン
側の空燃比で運転できることによって、良好な燃費や熱
効率を確保することができる。
【０００９】また、上記において、圧縮着火燃焼から火
花点火燃焼に切り換える際に、圧縮着火燃焼中に、点火
時期θigを徐々に進角させながら（図３のステップ３
３）、火花点火用の火花を発生させることによって、火
花点火燃焼に切り換えるように制御することが好まし
い。
【００１０】この圧縮着火式内燃機関の制御方法によれ
ば、圧縮着火燃焼中に点火時期を徐々に進角させなが
ら、火花点火用の火花を発生させると、最終的に火花点
火による着火が圧縮着火よりも先行するようになること
によって、着火タイミングの大きなずれを生じることな
く、火花点火燃焼に円滑に移行する。また、点火時期を
徐々に進角させることにより、火花点火燃焼時のＣｕｔ
出力を徐々に上昇させることができるので、このときの
トルクの変動幅を小さく抑制することができ、火花点火
燃焼にスムーズに移行させることができる。
【００１１】さらに、上記において、圧縮着火燃焼から
火花点火燃焼に切り換える際に、火花点火燃焼のときの
吸気量を圧縮着火燃焼のときよりも減量させる（図４の
ステップ５０）ことによって、空燃比をより小さな値に
制御することが好ましい。
【００１２】この制御方法によれば、圧縮着火燃焼から
火花点火燃焼に切り換える際に、火花点火燃焼のときの
吸気量を圧縮着火燃焼のときよりも減量させることによ
って、空燃比をより小さな値に制御するので、吸気量を
空燃比が火花点火燃焼に適するように減量することによ
って、火花点火燃焼の利点を得ることができる。すなわ
ち、圧縮着火式内燃機関を圧縮着火燃焼よりもリッチ側
の空燃比で運転できることにより、内燃機関の良好な始
動性と低負荷運転時の燃焼の安定性を確保することがで
きる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の一実施形態に係る圧縮着火式内燃機関の制御方
法について説明する。図１は、本発明の制御方法が適用
される制御装置の概略構成を示している。同図に示すよ
うに、この制御装置１は、ＥＣＵ２を備えており、この
ＥＣＵ２は、圧縮着火式内燃機関（以下「エンジン」と
いう）３の運転状態に応じて、後述するようにエンジン
３の点火時期θigおよびスロットルバルブ８の開度θTH
（以下「スロットル開度θTH」という）を制御すること
により、エンジン３の燃焼状態を火花点火による火花点
火燃焼（以下「ＳＩ燃焼」という）と圧縮着火による圧
縮着火燃焼（以下「ＣＩ燃焼」という）とに切り換えて
運転する。
【００１４】エンジン３は、シリンダ３ａおよびピスト
ン３ｂを備えた（１つのみ図示）直列４気筒タイプのガ
ソリンエンジンであり、ピストン３ｂとシリンダヘッド
３ｃとの間に燃焼室３ｄが形成されている。また、シリ
ンダヘッド３ｃには、燃焼室３ｄに臨むように燃料噴射
弁（以下「インジェクタ」という）４および点火プラグ
５が取り付けられており、エンジン３は、燃料を直接、
燃焼室３ｄ内に噴射する、いわゆる直噴式のものであ
る。エンジン３への燃料供給量は、ＥＣＵ２からの駆動
信号により、インジェクタ４の燃料噴射時間Ｔout を制
御することによって制御される。さらに、ＥＣＵ２から
点火時期θigに応じたタイミングで点火コイル６を介し
て点火プラグ５に高電圧が加えられ、点火プラグ５が放
電することによって、燃焼室３ｄ内で混合気のＳＩ燃焼
が行われる。
【００１５】また、エンジン３の吸気管７の途中には、
上記スロットルバルブ８が取り付けられ、スロットルバ
ルブ８には、スロットル開度θTHを制御するためのステ
ッピングモータ９が連結されている。ステッピングモー
タ９は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２
からの駆動パルス信号によって、スロットル開度θTHす
なわち吸気量を変化させる。さらに、吸気管７のスロッ
トルバルブ８より下流側には、サーミスタなどで構成さ
れた吸気温センサ１３が取り付けられており、吸気温セ
ンサ１３は、吸気管７内の吸気温度ＴA を検出して、そ
の検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００１６】一方、吸気管７と排気管１０の間には、こ
れらを接続するようにＥＧＲ管１１が設けられている。
このＥＧＲ管１１は、エンジン３の排気ガスを吸気側に
再循環することによって、排気ガス中のＮＯｘを低減さ
せるＥＧＲ動作を実行するためのものであり、その一端
が吸気管７のスロットルバルブ８よりも下流側に接続さ
れ、他端が排気管１０の図示しない３元触媒よりも上流
側に接続されている。
【００１７】ＥＧＲ管１１の吸気管７との接続部付近に
は、ＥＧＲ制御弁１２が取り付けられている。ＥＧＲ制
御弁１２は、リニア電磁弁であり、ＥＣＵ２からの駆動
信号に応じてそのバルブリフト量がリニアに変化し、こ
れによってＥＧＲ管１１を開度制御する。ＥＧＲ制御弁
１２には、図示しないバルブリフトセンサが取り付けら
れており、ＥＣＵ２は、バルブリフトセンサの検出信号
によってＥＧＲ制御弁１２の実際のバルブリフト量を検
出するとともに、この検出値に応じてＥＧＲ制御弁１２
のバルブリフト量をフィードバック制御することによ
り、吸気側に再循環される排気ガスの量すなわちＥＧＲ
量を制御する。
【００１８】また、エンジン３の本体には、サーミスタ
などから成る水温センサ１４が取り付けられており、水
温センサ１４は、エンジン３の冷却水温であるエンジン
水温ＴW を検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。
さらに、ＥＣＵ２には、図示しないアクセルのアクセル
開度θACC を検出するアクセル開度センサ１５が接続さ
れている。
【００１９】エンジン３のクランクシャフト３ｅには、
マグネットロータ（タイミングロータ）１６ａが取り付
けられており、マグネットロータ１６ａは、ＭＲＥ（磁
気抵抗素子）ピックアップ１６ｂとともに、クランク角
センサ１６を構成している。クランク角センサ１６は、
クランクシャフト３ｅの回転に伴い、ともにパルス信号
であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を出力する。ＣＲＫ
信号は、クランクシャフト３ｅの回転角度位置を示す信
号であり、所定のクランク角（例えば、１゜）ごとに１
パルスが出力されるとともに、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ
信号に基づき、エンジン３のエンジン回転数Ｎｅを求め
る。ＴＤＣ信号は、各シリンダ３ａにおけるピストン３
ｂの吸気行程開始時の上死点位置付近の所定タイミング
で発生するパルス信号であり、クランクシャフト３ｅが
１８０゜回転するごとに１パルスが出力される。
【００２０】ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよ
びＩ／Ｏインターフェースなどからなるマイクロコンピ
ュータ（いずれも図示せず）で構成されている。前述し
たセンサ１３〜１６の検出信号はそれぞれ、入力インタ
ーフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、マイクロ
コンピュータに入力される。マイクロコンピュータは、
これらの入力信号に応じて、エンジン３の運転状態を判
別する。そして、ＲＯＭに記憶された制御プログラムな
どに基づき、点火時期θigおよびスロットル開度θTHを
演算する。そして、演算結果に応じた駆動信号を、出力
インターフェースを介して、点火コイル６およびステッ
ピングモータ９に出力することにより、点火プラグ５の
点火時期θigおよびスロットル開度θTHをそれぞれ制御
し、これによって、以下に述べるようにエンジン３の燃
焼状態をＣＩ燃焼とＳＩ燃焼に切り換え制御する。特
に、エンジン３が低負荷状態のときや始動時には、ＳＩ
燃焼を実行し、これら以外の運転状態のときには、ＣＩ
燃焼を実行するように制御する。
【００２１】図２は、エンジン３の運転状態に応じて、
ＣＩ燃焼およびＳＩ燃焼のいずれとすべきかを判別する
とともに、その判別結果に応じた制御処理に必要なフラ
グの値を設定する燃焼領域判別処理の手順を示すフロー
チャートである。本処理は、ＴＤＣ信号パルスの発生に
同期して割込み処理により実行される。
【００２２】本処理では、まず、ステップ１（図ではＳ
１と略す。以下同様）において、センサ１３〜１６から
の検出信号（吸気温度ＴA 、エンジン水温ＴW 、ＣＲＫ
信号およびアクセル開度θACC ）と、スロットル開度θ
THと、ＥＧＲ量などのデータを読み込むとともに、ＣＲ
Ｋ信号からエンジン３の回転数Ｎｅを求める。
【００２３】次に、ステップ２において、ＥＣＵ２のＲ
ＯＭ内に格納された図示しないＮｅ−θACC マップを参
照することにより、エンジン３がＣＩ燃焼を行うべき運
転領域（以下「ＣＩ燃焼領域」という）にあるか否かを
判別する。このＮｅ−θACCマップでは、基本的に回転
数Ｎｅが高くかつアクセル開度θACC の大きな領域がＣ
Ｉ燃焼領域として設定され、それ以外はＳＩ燃焼を行う
べき運転領域（以下「ＳＩ燃焼領域」という）として設
定されている。さらに、この判別では、ＣＩ燃焼領域
は、吸気温度ＴA 、エンジン水温ＴW およびＥＧＲ量に
応じて補正される。このような補正は、低温始動時や低
負荷運転時などの燃焼温度が低いときには、燃焼が不安
定になり、また、極高負荷運転時などの燃焼温度が極め
て高いときには、オーバーヒート気味になることにより
ノッキングなどが発生するので、これらを防止するため
に行われる。以上の結果、低温始動時や低負荷運転時お
よび極高負荷運転時には、ＳＩ燃焼領域と判別され、そ
れ以外の高負荷運転時には、ＣＩ燃焼領域と判別され
る。
【００２４】以下、始動時からのエンジン３の運転の進
行に沿って本処理を説明する。始動直後には、フラグＦ
＿ＣＩを含む後述するすべてのフラグが「０」に初期化
される。また、始動時には、回転数Ｎｅが低いことで、
エンジン３がＳＩ燃焼領域にあり、ステップ２の判別が
ＮＯになるので、ステップ３に進んで、フラグＦ＿ＣＩ
が「１」であるか否かを判別する。上記のように、フラ
グＦ＿ＣＩは「０」に初期化されているので、ステップ
３の判別がＮＯになり、ステップ４に進んでフラグＦ＿
ＣＩを「０」に再リセットし、ステップ５でフラグＦ＿
ＴＲＡＮＳを「０」に再リセットして、本処理を終了す
る。以上のように、始動時からステップ２の判別がＹＥ
Ｓになるまで、すなわちエンジン３がＳＩ燃焼領域にあ
る限りは、フラグＦ＿ＣＩおよびフラグＦ＿ＴＲＡＮＳ
が「０」に維持されるとともに、後述するようにＳＩ燃
焼が継続して実行される。
【００２５】次に、エンジン３が高負荷運転状態となっ
てＣＩ燃焼領域に移行した場合には、ステップ２の判別
がＹＥＳになり、次いで、ステップ６でフラグＦ＿ＣＩ
が「１」であるか否かを判別する。このとき、フラグＦ
＿ＣＩは「０」にリセットされているので、ステップ６
の判別がＮＯとなり、ステップ７に進んで、フラグＦ＿
ＴＲＴＤＦが「１」であるか否かを判別する。このフラ
グＦ＿ＴＲＴＤＦは、後述するように図３の点火時期θ
igの制御処理において、ＣＩ燃焼に切り換えるための、
点火時期θigを目標点火時期θigx まで徐々に遅角させ
る動作が終了したときに「１」にセットされ、それ以外
のときには「０」にリセットされる。この場合、ＣＩ燃
焼領域に移行した直後であるので、ステップ７の判別が
ＮＯとなり、次いで、ステップ１０でフラグＦ＿ＴＲＡ
ＮＳを「１」にセットして本処理を終了する。
【００２６】ステップ７の判別がＹＥＳ、すなわちフラ
グＦ＿ＴＲＴＤＦが「１」になっており、点火時期θig
の遅角動作が終了しているときには、ステップ８でエン
ジン３のトルク変動幅が大きいか否かを判別する。この
判別は、クランク軸３ｅの角速度の変動幅の実測値と設
定値を比較する公知の方法、例えば特公昭５９−９７４
２号公報に記載された方法などによって行う。ステップ
８でトルク変動幅が大きいと判別されたときには、その
ことを示すためにステップ９でフラグＦ＿ＴＲＱＤを
「１」にセットした後、ステップ１０を実行し、フラグ
Ｆ＿ＴＲＡＮＳを「１」に維持したまま、本処理を終了
する。
【００２７】一方、ステップ８でトルク変動幅が小さい
と判別されたときには、ステップ１１でフラグＦ＿ＴＲ
ＱＤを「０」にリセットする。次いで、フラグＦ＿ＣＩ
を「１」にセットし、さらにフラグＦ＿ＴＲＡＮＳを
「０」にリセットして（ステップ１２〜１３）、本処理
を終了する。また、前記ステップ６の判別がＹＥＳのと
きには、前記ステップ１１〜１３を実行して、本処理を
終了する。
【００２８】以上のように、エンジン３がＣＩ燃焼領域
に移行した場合において、ＣＩ燃焼へ切り換えるための
点火時期θigの遅角動作が終了し、かつトルク変動幅の
小さいときに、フラグＦ＿ＣＩが「１」にセットされ、
かつフラグＦ＿ＴＲＡＮＳが「０」にリセットされると
ともに、後述するようにＣＩ燃焼が実行される。
【００２９】以降、エンジン３がＣＩ燃焼領域にある限
り、ステップ６の判別がＹＥＳとなることによって、前
記ステップ１１〜１３が実行され、前記各フラグの状態
が維持されるとともに、ＣＩ燃焼が継続して実行され
る。
【００３０】次に、ＣＩ燃焼時において、エンジン３が
例えば低負荷運転状態になり、ＳＩ燃焼領域に移行した
場合には、前記ステップ２の判別がＮＯになるので、前
記ステップ３を実行する。ＣＩ燃焼時には、上記のよう
にフラグＦ＿ＣＩが「１」に維持されていることによ
り、ステップ３の判別がＹＥＳになるので、ステップ１
４で、フラグＦ＿ＴＤＢＷＦが「０」であるか否かを判
別する。このフラグＦ＿ＴＤＢＷＦは、後述するよう
に、図４に示すスロットル開度θTHの制御処理におい
て、ＳＩ燃焼用の通常開度制御が実行されているとき
に、「０」にリセットされ、それ以外のときには、
「１」にセットされる。
【００３１】ステップ１４の判別がＮＯ、すなわちＳＩ
燃焼用の通常開度制御が実行されていないときには、ス
テップ１６でフラグＦ＿ＴＲＡＮＳを「１」にセットし
て、本処理を終了する。また、ステップ１４の判別がＹ
ＥＳ、すなわちＳＩ燃焼用の通常開度制御が実行されて
いるときには、ステップ１５で空燃比がＳＩ燃焼可能な
値であるか否かを判別する。ステップ１５で、空燃比が
ＳＩ燃焼可能な値でないと判別されたときは、前記ステ
ップ１６を実行し、フラグＦ＿ＴＲＡＮＳを「１」にセ
ットして、本処理を終了する。一方、空燃比がＳＩ燃焼
可能な値と判別されたときは、フラグＦ＿ＣＩおよびフ
ラグＦ＿ＴＲＡＮＳを「０」にリセットして、本処理を
終了する。
【００３２】以上のように、エンジン３がＣＩ燃焼領域
からＳＩ燃焼領域に移行した場合において、ＳＩ燃焼用
の通常開度制御が実行されていないとき、またはＳＩ燃
焼可能な空燃比になっていないときには、フラグＦ＿Ｃ
Ｉが「１」に維持されるとともに、フラグＦ＿ＴＲＡＮ
Ｓが「１」にセットされ、後述するように、ＣＩ燃焼が
引き続き実行される。一方、ＳＩ燃焼用の通常開度制御
が実行されており、かつ空燃比がＳＩ燃焼可能な値のと
きには、フラグＦ＿ＣＩおよびフラグＦ＿ＴＲＡＮＳが
「０」にリセットされる。以降、エンジン３がＳＩ燃焼
領域にある限り、ＳＩ燃焼が実行される。また、
【００３３】次に、図３のフローチャートを参照しなが
ら、点火時期θigの制御処理の手順について説明する。
本処理は、前述したエンジン３の燃焼領域判別処理がＴ
ＤＣ信号に同期して実行された後に、これに続いて実行
される。本処理についても、始動時からの運転の進行に
沿って説明する。まず、ステップ２０において、フラグ
Ｆ＿ＣＩが「１」であるか否かを判別する。前述したよ
うに、始動時には、フラグＦ＿ＣＩが「０」にリセット
されていることにより、ステップ２０の判別がＮＯにな
り、次いで、ステップ２１でフラグＦ＿ＴＲＡＮＳが
「１」であるか否かを判別する。始動時には、フラグＦ
＿ＴＲＡＮＳも「０」にリセットされていることによ
り、ステップ２１の判別がＮＯになり、ステップ２２に
進み、点火時期θigがＳＩ燃焼用の点火時期θign であ
るか否かを判別する。
【００３４】始動時には、このステップ２２の判別がＹ
ＥＳとなることにより、ステップ２３でフラグＦ＿ＴＲ
ＴＤＦを「０」にリセットし、ステップ２４で通常の火
花点火式エンジンと同様の点火時期制御を実行しながら
ＳＩ燃焼を行い、本処理を終了する。以降、エンジン３
がＳＩ燃焼領域にある限り、ＳＩ燃焼が継続して実行さ
れる。
【００３５】次に、エンジン３がＣＩ燃焼領域に移行し
た場合、その直後の状態では、前述したように、フラグ
Ｆ＿ＣＩは「０」になっているので、ステップ２０の判
別がＮＯになり、前記ステップ２１に進む。この場合、
前述したように、図２のステップ１０でフラグＦ＿ＴＲ
ＡＮＳが「１」になっていることにより、ステップ２１
の判別がＹＥＳになり、ステップ２５で点火時期θigの
目標点火時期θigx への遅角が終了しているか否かを判
別する。この目標点火時期θigx は、ＳＩ燃焼を行うと
きの通常点火時期θign よりもかなり遅角側に設定され
ており、この目標点火時期θigx で点火プラグ５から火
花を飛ばすと、圧縮着火が火花点火に先行して発生する
ような値に設定されている。
【００３６】この場合には、遅角動作をまだ実行してい
ないので、ステップ２５の判別がＮＯになり、次いで、
フラグＦ＿ＴＲＴＤＦを「０」にリセットし、点火時期
θigを所定角度、遅角させて（ステップ２６〜２７）、
本処理を終了する。その後、ステップ２５〜２７が繰り
返し実行されることにより、点火時期θigは、所定角度
ずつ目標点火時期θigx まで徐々に遅角される。
【００３７】点火時期θigの目標点火時期θigx への遅
角が終了し、ステップ２５の判別がＹＥＳになったとき
には、そのことを示すためにステップ２８でフラグＦ＿
ＴＲＴＤＦを「１」にセットした後、ステップ２９でフ
ラグＦ＿ＴＲＱＤが「１」であるか否かを判別する。こ
の判別がＮＯ、すなわちトルク変動幅が小さいときに
は、ステップ３０で点火プラグ５の点火動作を停止し
て、本処理を終了する。これにより、ＣＩ燃焼のみが実
行される。一方、ステップ２９の判別がＮＯ、すなわち
トルク変動幅が大きいときには、ステップ３１におい
て、点火プラグ５の点火動作を継続し、本処理を終了す
る。これにより、トルク変動幅が大きいときには、圧縮
着火だけでなく火花点火も実行することによって、着火
を確実に行わせ、燃焼状態を安定させることができる。
【００３８】以上のように、点火時期θigが目標点火時
期θigx まで遅角されたときに、エンジン３がＳＩ燃焼
からＣＩ燃焼に切り換わり、そのときに、フラグＦ＿Ｔ
ＲＴＤＦは、「１」にセットされる。これにより、以降
は、エンジン３がＣＩ燃焼領域にある限り、ステップ２
０の判別がＹＥＳになり、ステップ２８〜３０が続けて
実行され、ＣＩ燃焼が継続して実行される。
【００３９】次に、ＣＩ燃焼時において、エンジン３が
ＳＩ燃焼領域に移行した場合には、前述したように、Ｓ
Ｉ燃焼用の通常開度制御が実行されかつ空燃比がＳＩ燃
焼可能な値になるまでは、フラグＦ＿ＣＩおよびフラグ
Ｆ＿ＴＲＡＮＳがそれぞれ「１」に維持されている（図
２のステップ１４〜１５）ので、前記ステップ２０の判
別がＹＥＳになり、ＣＩ燃焼が継続して実行される。そ
して、上記の条件が成立したときに、フラグＦ＿ＣＩお
よびフラグＦ＿ＴＲＡＮＳがそれぞれ「０」にリセット
されることにより、ステップ２０の判別がＮＯになり、
次いで、前記ステップ２１の判別もＮＯになるので、ス
テップ２２に進み、ＳＩ燃焼用の通常点火時期θign に
なっているか否かを判別する。
【００４０】この場合には、進角動作をまだ実行してい
ないので、ステップ２２の判別がＮＯになり、ステップ
３２に進み、フラグＦ＿ＴＲＴＤＦを「０」にリセット
し、ステップ３３で点火時期θigを目標点火時期θigx
から所定角度、進角させるとともに、点火プラグ５によ
る点火を再開して、本処理を終了する。この後、ステッ
プ２２，３２〜３３が繰り返し実行されることにより、
点火時期θigは、所定角度ずつ、ＳＩ燃焼用の通常点火
時期θign まで徐々に進角される。
【００４１】ＳＩ燃焼用の通常点火時期θign への進角
が終了し、ステップ２２の判別がＹＥＳになったときに
は、前記ステップ２３〜２４に進み、通常点火時期制御
を実行して、本処理を終了する。以上のようにして、エ
ンジン３がＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に切り換わり、以降
は、エンジン３がＳＩ燃焼領域にある限り、ＳＩ燃焼が
実行される。
【００４２】次に、図４のフローチャートを参照しなが
ら、スロットル開度（図ではＴＨ開度という）θTHの制
御処理について説明する。本処理は、タイマにより所定
周期（例えば２０ｍｓｅｃごと）で割り込み実行され
る。本処理についても、始動時からの運転の進行に沿っ
て説明する。まず、ステップ４０において、フラグＦ＿
ＣＩが「１」であるか否かを判別する。前述したよう
に、始動時には、フラグＦ＿ＣＩが「０」にリセットさ
れていることにより、ステップ４０の判別がＮＯにな
り、ステップ４１に進み、フラグＦ＿ＴＤＢＷＦを
「０」にリセットし、次いで、ステップ４２でＳＩ燃焼
用のスロットル開度θTHの通常開度制御を実行して、本
処理を終了する。以降、エンジン３がＳＩ燃焼領域にあ
る限り、通常開度制御を行いながらステップ４０〜４２
が実行され、ＳＩ燃焼が継続して実行される。また、こ
のＳＩ燃焼中にのみ、そのことを示すために、フラグＦ
＿ＴＤＢＷＦが「０」に維持される。
【００４３】次に、エンジン３がＣＩ燃焼領域に移行し
た場合、その直後の状態では、前述したように、フラグ
Ｆ＿ＣＩは、点火時期θigが目標点火時期θigx まで遅
角され、かつトルク変動幅が小さくなるまで「０」に維
持されている（図２のステップ７〜８，１２参照）の
で、ステップ４２の通常開度制御が引き続き実行され
る。そして、上記の条件が成立し、ＣＩ燃焼が開始され
たときに、フラグＦ＿ＣＩが「１」にセットされること
によって、ステップ４０の判別がＹＥＳになり、ステッ
プ４３に進んで、フラグＦ＿ＴＲＡＮＳが「１」である
か否かを判別する。ＣＩ燃焼が開始されたときには、フ
ラグＦ＿ＴＲＡＮＳが「０」にリセットされる（図２の
ステップ１３参照）ことにより、ステップ４３の判別が
ＮＯになる。
【００４４】次いで、ステップ４４に進み、スロットル
開度θTHがＣＩ燃焼用の大開度であるか否かを判別す
る。この場合には、スロットル開度θTHが、ＳＩ燃焼用
の通常開度になっているので、ステップ４４の判別がＮ
Ｏになり、ステップ４５に進み、フラグＦ＿ＴＤＢＷＦ
を「１」にセットし、ステップ４６でスロットル開度θ
THを所定開度、増大させて本処理を終了する。この後、
ステップ４４〜４６が繰り返し実行されることにより、
スロットル開度θTHは、所定開度ずつ、ＣＩ燃焼用の大
開度まで徐々に増大される。すなわち、吸気量が徐々に
増量される。
【００４５】ＣＩ燃焼用の大開度へのスロットル開度θ
THの開放駆動が終了し、ステップ４４の判別がＹＥＳに
なったときには、ステップ４７でフラグＦ＿ＴＤＢＷＦ
を「１」に維持して、本処理を終了する。以降、エンジ
ン３がＣＩ燃焼領域にある限り、スロットル開度θTHが
ＣＩ燃焼用の大開度の状態で、ＣＩ燃焼が実行されると
ともに、フラグＦ＿ＴＤＢＷＦは「１」に維持される。
【００４６】次に、ＣＩ燃焼時において、エンジン３が
ＳＩ燃焼領域になった場合、その直後の状態では、前述
したように、フラグＦ＿ＴＤＢＷＦが「１」に維持され
ていることにより、フラグＦ＿ＴＲＡＮＳが「１」にセ
ットされる（図２のステップ１４，１６参照）ので、ス
テップ４３の判別がＹＥＳになる。次いで、ステップ４
８に進み、スロットル開度θTHがＳＩ燃焼用の通常開度
になっているか否かを判別する。ＣＩ燃焼時には、スロ
ットル開度θTHが大開度になっているので、ステップ４
３の判別がＹＥＳになった直後は、ステップ４８の判別
がＮＯになる。次いで、ステップ４９に進み、フラグＦ
＿ＴＤＢＷＦを「１」にセットし、ステップ５０でスロ
ットル開度θTHを所定開度、減少させて本処理を終了す
る。この後、ステップ４８〜５０が繰り返し実行される
ことにより、スロットル開度θTHは、所定開度ずつ、Ｓ
Ｉ燃焼用の通常開度まで徐々に減少される。すなわち、
吸気量が徐々に減量される。
【００４７】ＳＩ燃焼用の通常開度への駆動が終了し、
ステップ４８の判別がＹＥＳになったときには、前記ス
テップ４１〜４２を実行して、本処理を終了する。以
降、エンジン３がＳＩ燃焼領域にある限り、スロットル
開度θTHの通常開度制御を実行し、ＳＩ燃焼を実行する
とともに、フラグＦ＿ＴＤＢＷＦは「０」に維持され
る。
【００４８】以上のように詳述した燃焼領域判別処理、
点火時期制御処理およびＴＨ開度制御処理をそれぞれ実
行した場合における点火時期θigおよびスロットル開度
θTHの経時変化を、各フラグの設定状態と併せて、図５
および図６に示すタイムチャートおよび表を参照しなが
ら説明する。両図において、図中の横軸は時間を示す。
【００４９】図５は、ＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り換わ
る際のフローチャートである。まず、ＳＩ燃焼時には、
フラグＦ＿ＣＩおよびフラグＦ＿ＴＲＡＮＳがそれぞれ
「０」になっていることにより、ＳＩ燃焼用の点火時期
制御とスロットル開度θTHの通常開度制御を実行しなが
ら、ＳＩ燃焼が実行される。このとき、他のフラグも
「０」になっている。そして、エンジン３がＣＩ燃焼領
域に移行した時点（時刻ｔ１）で、フラグＦ＿ＴＲＡＮ
Ｓが「１」にセットされるのに応じて、点火時期θigの
遅角が開始され、ＳＩ燃焼からＣＩ燃焼への切換制御処
理が開始される。これにより、時刻ｔ１以降、点火時期
θigがＳＩ燃焼用の通常点火時期θign から目標点火時
期θigx に徐々に遅角され、時刻ｔ２になった時点で、
圧縮着火が火花点火に先行して発生するようになる。こ
れにより、ＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り換わる。また、
スロットル開度θTHは、時刻ｔ２までＳＩ燃焼用の通常
開度に維持される。
【００５０】そして、時刻ｔ２において、点火時期θig
の遅角が終了することにより、フラグＦ＿ＴＲＴＤＦが
「１」にセットされ、トルクの変動幅が小さいときに、
点火が中止される。これと同時に、フラグＦ＿ＣＩが
「１」にセットされ、Ｆ＿ＴＲＡＮＳが「０」にリセッ
トされることにより、ＣＩ燃焼用の大開度へのスロット
ル開度θTHの駆動が開始されるとともに、Ｆ＿ＴＤＢＷ
Ｆが「１」にセットされる。この後、時刻ｔ３までスロ
ットル開度θTHが漸増され、最終的にＣＩ燃焼用の大開
度になる。これにより、時刻ｔ４において、ＳＩ燃焼か
らＣＩ燃焼への切換制御処理が終了し、これ以降は、Ｓ
Ｉ燃焼よりもかなり大きな値の空燃比（リーンな空燃
比）でＣＩ燃焼が実行される。すなわち、スロットル開
度θTHを大開度で固定することにより吸気量を大きな量
で一定にし、燃料供給量を増減することによって、エン
ジン３の出力が制御される。
【００５１】また、図６、ＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に切り
換わる際のフローチャートである。まず、ＣＩ燃焼時に
おいて、エンジン３がＳＩ燃焼領域に移行した時点（時
刻ｔ５）でフラグＦ＿ＴＲＡＮＳが「１」にセットさ
れ、スロットル開度θTHを大開度からＳＩ燃焼用の通常
開度へ駆動する動作が開始される（時刻ｔ６）。
【００５２】そして、スロットル開度θTHがＣＩ燃焼用
の大開度からＳＩ燃焼用の通常開度まで漸減され（時刻
ｔ７）、以降は、スロットル開度θTHの通常開度制御が
開始されるとともに、フラグＦ＿ＴＤＢＷＦが「０」に
リセットされる。また、この時点でＳＩ燃焼可能な空燃
比であるときに、フラグＦ＿ＴＲＡＮＳが「０」にリセ
ットされることにより、点火時期θigの進角が開始され
ると同時に、点火プラグ５による点火が再開される。こ
れにより、ＳＩ燃焼が開始される。なお、この点火を再
開した時点（時刻ｔ７）ではまだ、圧縮着火が火花点火
に先行して発生する。この後、点火時期θigが徐々に進
角されることによって、火花点火が圧縮着火に先行して
発生するようになり、ＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に切り換わ
る。そして、時刻ｔ８で最終的にＳＩ燃焼用の通常点火
時期θign になり、切換制御処理が終了する。これによ
り、時刻ｔ８以降は、ＣＩ燃焼よりも小さな空燃比（リ
ッチな空燃比）で通常のＳＩ燃焼が行われる。
【００５３】以上詳述したように、本実施形態の制御方
法によれば、エンジン回転数Ｎｅ、スロットル開度θT
H、エンジン水温ＴW 、吸気温度ＴA およびＥＧＲ量な
どの運転状態に応じて、燃料が圧縮着火しにくい始動時
や低負荷運転時などには、ＳＩ燃焼が行われ、それ以外
のときには、ＣＩ燃焼が行われる。これによって、従来
のＣＩ燃焼のみを実行する圧縮着火式内燃機関の制御方
法と異なり、吸気を温めたり、圧縮比を高めたりするこ
となく、低負荷運転時などの燃焼の安定性や始動時の始
動性を確保することができる。それゆえ、吸気を加熱す
る構成が不要になることによって、製造コストやランニ
ングコストを削減することができる。また、圧縮比を高
める必要がなくなることにより、動作部品の慣性質量や
フリクションを小さくできることによって、燃費を向上
させることができる。
【００５４】さらに、ＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り換え
る際に、点火時期θigをＳＩ燃焼用の通常点火時期θig
n から目標点火時期θigx に徐々に遅角させることによ
り、時刻ｔ２で圧縮着火が火花点火に先行して発生する
ようになる。これにより、着火タイミングのずれを生じ
ることなく、ＣＩ燃焼に円滑に移行させることができ
る。また、点火時期θigを徐々に遅角させることによ
り、出力が徐々に低下するので、遅角させる際のトルク
の変動幅を小さく抑制することができる。さらに、目標
点火時期θigx まで遅角させ、出力を低下させた状態
で、ＣＩ燃焼に切り換えことができるので、ＣＩ燃焼に
切り換える際のトルクの変動幅を小さく抑制することが
できる。また、点火停止後にスロットル開度θTHをＣＩ
燃焼用の大開度まで漸増させるので、これに伴って燃料
供給量を適切に制御することにより、ＣＩ燃焼時の出力
を徐々に上昇させることができ、このときのトルクの変
動幅を小さく抑制することができる。したがって、良好
な運転性を確保しながらＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に確実に
かつスムーズに移行させることができる。
【００５５】これとは逆に、ＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に切
り換える際には、ＣＩ燃焼領域に切り換わった後に、ス
ロットル開度θTHをＳＩ燃焼用の通常開度まで漸減させ
るので、これに伴って燃料供給量を適切に制御すれば、
トルクの変動幅を小さく抑制しながら出力を円滑に低下
させることができる。さらに、圧縮着火が火花点火にま
だ先行している時点（時刻ｔ７）で点火を再開しかつ点
火時期θigの進角を開始することにより、それ以降のあ
る時点で火花点火が圧縮着火に先行して発生するように
なる。これにより、着火タイミングのずれを生じること
なく、ＳＩ燃焼に円滑に移行させることができる。ま
た、出力を低下させた状態で、点火時期θigを目標点火
時期θigx から徐々にＳＩ燃焼用の通常点火時期θign
まで進角させることにより、出力が徐々に上昇するの
で、ＳＩ燃焼に切り換わるときのトルクの変動幅を小さ
く抑制することができる。したがって、良好な運転性を
確保しながらＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に確実かつスムーズ
に移行させることができる。
【００５６】さらに、低負荷状態および始動時以外のと
きには、ＣＩ燃焼を行うので、従来の制御方法と同等の
特性、すなわちともに良好な燃費および排気ガスを確保
することができる。
【００５７】なお、前述した実施形態においては、ＳＩ
燃焼からＣＩ燃焼に切り換えるときに、点火時期θigの
遅角の終了と同時にスロットル開度θTHの漸増を開始し
たが、点火時期θigの遅角終了タイミングとスロットル
開度θTHの漸増開始タイミングとは、前後にずれていて
もよい。また、ＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に切り換えるとき
に、スロットル開度θTHの漸減の終了と同時に、点火時
期θigの進角および点火を開始するようにしたが、スロ
ットル開度θTHの漸減終了タイミングと点火開始タイミ
ングとは、または、スロットル開度θTHの漸減終了タイ
ミングと点火時期θigの進角開始タイミングとは、前後
にずれていてもよい。さらに、ＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に
切り換えるときに、遅角が終了しかつトルク変動が小さ
いときには、点火を中止するようにしたが、遅角終了後
にトルク変動が小さいときにも、点火を継続するように
してもよい。また、エンジン３の燃料は、ガソリンに限
らず、アルコールや軽油などエンジン３で燃焼可能なも
のであればよい。
【００５８】
【発明の効果】以上のように、本発明の圧縮着火式内燃
機関の制御方法によれば、低負荷運転時などの燃焼の安
定性と良好な始動性、さらには良好な運転性を確保しな
がら、コストを削減でき、燃費を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による圧縮着火式内燃機関
の制御方法を実行する制御装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。
【図２】圧縮着火式内燃機関の運転状態に応じて、火花
点火燃焼および圧縮着火燃焼のいずれの燃焼領域かを判
別する燃焼領域判別処理の手順を示すフローチャートで
ある。
【図３】点火時期制御処理の手順を示すフローチャート
である。
【図４】スロットル開度制御処理の手順を示すフローチ
ャートである。
【図５】圧縮着火式内燃機関が火花点火燃焼から圧縮着
火燃焼に切り換わる際の点火時期θigおよびスロットル
開度θACC の経時変化を示すタイムチャートと、これに
伴う各フラグの設定状態の推移を示す表である。
【図６】圧縮着火式内燃機関が圧縮着火燃焼状態から火
花点火燃焼状態に切り換わる際の点火時期θigおよびス
ロットル開度θACC の経時変化を示すタイムチャート
と、これに伴う各フラグの設定状態の推移を示す表であ
る。
【符号の説明】
１ 制御装置 ２ ＥＣＵ ３ 圧縮着火式内燃機関 ５ 点火プラグ ８ スロットルバルブ １３ 吸気温センサ １４ 水温センサ １５ アクセル開度センサ １６ クランク角センサ ＴA 吸気温度（運転状態を求めるための運転パラメ
ータ） ＴW エンジン水温（運転状態を求めるための運転パ
ラメータ） Ｎｅ エンジン回転数（運転状態を求めるための運転
パラメータ） θACC アクセル開度（運転状態を求めるための運転パ
ラメータ） θig 点火時期 θTH スロットルバルブの開度 Ｓ２ 運転状態に応じて燃焼領域を判別するステップ Ｓ２７ 点火時期を遅角させるステップ Ｓ３３ 点火時期を進角させるステップ Ｓ４６ スロットルバルブの開度（吸気量）を増大させ
るステップ Ｓ５０ スロットルバルブの開度（吸気量）を減少させ
るステップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｋ ３０１Ｅ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｊ (72)発明者 上田 和弘 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G022 BA01 DA02 DA04 EA02 FA08 GA01 GA02 GA05 GA08 GA09 GA11 3G023 AA02 AA08 AA18 AB06 AC05 AD03 AE05 AF01 AG03 3G084 AA01 BA05 BA09 BA17 CA01 CA04 FA10 FA34 FA38 3G301 HA01 HA02 HA04 HA13 HA23 JA02 JA22 KA01 KA08 KA09 LA00 LA03 LB04 LC04 MA01 NA08 NB11 NC02 ND02 NE01 NE03 NE08 NE11 NE13 NE15 PA10Z PA11Z PA17Z PD15A PD15Z PE01Z PE03Z PE04Z PE06Z PE08Z PF03Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 運転状態に応じて燃料の混合気を圧縮着
    火により燃焼させる圧縮着火燃焼と火花点火により燃焼
    させる火花点火燃焼とに切り換え可能な圧縮着火式内燃
    機関の制御方法であって、 前記火花点火燃焼から前記圧縮着火燃焼に切り換える際
    に、前記火花点火の点火時期を徐々に遅角させることに
    よって、前記圧縮着火燃焼に切り換えるように制御する
    ことを特徴とする圧縮着火式内燃機関の制御方法。
  2. 【請求項２】 前記火花点火燃焼から前記圧縮着火燃焼
    に切り換える際に、前記圧縮着火燃焼のときの吸気量を
    前記火花点火燃焼のときよりも増量させることによっ
    て、空燃比をより大きな値に制御することを特徴とする
    請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の制御方法。
  3. 【請求項３】 前記圧縮着火燃焼から前記火花点火燃焼
    に切り換える際に、前記圧縮着火燃焼中に、点火時期を
    徐々に進角させながら、前記火花点火用の火花を発生さ
    せることによって、前記火花点火燃焼に切り換えるよう
    に制御することを特徴とする請求項１または２に記載の
    圧縮着火式内燃機関の制御方法。
  4. 【請求項４】 前記圧縮着火燃焼から前記火花点火燃焼
    に切り換える際に、前記火花点火燃焼のときの吸気量を
    前記圧縮着火燃焼のときよりも減量させることによっ
    て、空燃比をより小さな値に制御することを特徴とする
    請求項３に記載の圧縮着火式内燃機関の制御方法。
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