JP2000248978A

JP2000248978A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2000248978A
Application number: JP11052575A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Ichimoto; 和宏一本; Hirobumi Azuma; 博文東; Takeo Kume; 建夫久米; Tetsuo Kataoka; 徹夫片岡
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 2000-09-12
Anticipated expiration: 2019-03-01
Also published as: JP3807473B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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
達成できる内燃機関を提供する。【解決手段】層状燃焼の圧縮行程噴射モードと均一燃
焼の吸気行程噴射モード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、内燃機関を過給する過給
手段とを備え、過給手段による過給されるＢ領域を含む
ように圧縮行程噴射モードを設定する。従って、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、より高負荷域のＢ領域においても点火プラ
グの周囲に適切な空燃比の混合気を形成して層状燃焼が
可能となる。

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、層状燃焼の第１運転状態と均
一燃焼の第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、内燃機関を過給する過給手
段とを備え、過給手段による過給域を含むように上記第
１運転状態を設定したものである。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
燃焼が可能となる。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。

【０００７】又、請求項２の発明では、過給手段の過給
圧を調整可能な過給圧調整手段と、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を備えたものであ
る。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。

【０００８】更に、請求項３の発明では、過給手段の過
給圧を調整可能な過給圧調整手段と、第１運転状態内の
過給域で所期の過給圧に達しないときに、過給圧を低減
すると共に第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。従っ
て、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。

【０００９】一方、請求項４の発明では、過給手段の過
給圧を調整可能な過給圧調整手段と、第１運転状態から
第２の運転状態に移行する所定の加速状態のときに、第
１運転状態の高負荷領域を第２運転状態に切換えると共
に、該高負荷領域内において過給圧を低減する加速時制
御手段とを備えたものである。従って、所定の加速状態
のときには、第１運転状態の高負荷領域が第２運転状態
に切換えられると共に、それに合わせて過給圧が低減さ
れる。そして、加速過程でこの高負荷領域を通過する際
には、この領域に入った時点のより早いタイミングで均
一燃焼に切換えられることから、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。

【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（Ｃ
ＰＵ）、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１
３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Ｐ
e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１
０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Ｓ
１２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２
１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ΔＰb
0，−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Ｓ３
６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Ｓ
２６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することができる。又、請
求項２の発明の内燃機関によれば請求項１の発明に加え
て、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することができる。

【００４２】更に、請求項３の発明の内燃機関によれば
請求項１の発明に加えて、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できる。一方、請求項４の発明
の内燃機関によれば請求項１の発明に加えて、所定の加
速状態のときに、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。

【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）３１ＥＣＵ（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）

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/02 ３０１Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ｆ 41/10 ３０５ 41/10 ３０５ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｒ３０１Ｈ３０１Ｊ３０１Ｂ３０１Ｋ (72)発明者久米建夫東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者片岡徹夫東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内Ｆターム(参考） 3G005 DA01 EA04 EA15 EA16 FA37 GA02 GA04 GD02 GD14 GE09 HA05 JA00 JA24 JA26 JB01 JB02 3G084 AA04 BA05 BA07 BA13 BA15 BA17 CA04 DA02 DA11 DA15 DA28 EB08 EB12 EB22 FA07 FA10 FA33 FA38 3G092 AA01 AA06 AA09 AA10 AA18 BA01 BA09 BB01 DB03 DC01 DC03 DC12 DE03S EA02 EA07 EA08 EA11 FA03 FA05 FA18 FA24 FB05 GA06 GA11 GA12 GA14 HA01Z HA06Z HA11Z HA16X HA16Z HB01Z HB02Z HC01Z HC09Z HE01Z HE03Z HF08Z 3G301 HA04 HA11 HA16 JA02 JA04 JA24 KA09 KA12 KA24 LA00 LA03 LB04 LC04 MA01 MA11 MA19 NA08 NC02 ND15 NE06 PA01Z PA16Z PA17Z PC02A PC02Z PD03A PE01Z PE03Z PF03Z PF04Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、上記内燃機関の吸入空気を過給する過給手段とを備え、上記過給手段による過給域を含むように上記第１運転状
態を設定したことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】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を備えたことを特徴と
する請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】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請求項１に
記載の内燃機関。
【請求項４】上記過給手段の過給圧を調整可能な過給
圧調整手段と、上記第１運転状態から第２の運転状態に移行する所定の
加速状態のときに、上記第１運転状態の高負荷領域を第
２運転状態に切換えると共に、該高負荷領域内において
上記過給圧調整手段により過給圧を低減する加速時制御
手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃
機関。