JP2005098188A

JP2005098188A - 予混合圧縮自己着火式内燃機関

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Publication number: JP2005098188A
Application number: JP2003331971A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Minato; 明彦港
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2023-09-24
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Abstract

【課題】燃料の着火時期を適切に制御できる予混合圧縮自己着火式内燃機関を提供する。
【解決手段】燃料と吸入空気とを予め混合し、その混合気を圧縮自己着火させる予混合圧縮自己着火式内燃機関であって、エンジンの運転状態などに基づいて、目標とする着火時期θを決定する目標着火時期決定手段４２と、混合気が着火するのに必要な目標圧縮比εｔを決定する目標圧縮比決定手段４１と、上記目標着火時期θでの有効圧縮比が上記目標圧縮比εｔとなるように、吸気弁７を開閉制御する制御手段２６とを備えたものである。
【選択図】図５

Description

本発明は、予混合圧縮自己着火式内燃機関に係り、特に、燃料の着火時期を適切に制御できるようにした予混合圧縮自己着火式内燃機関に関するものである。

近年、ディーゼルエンジンでは、燃料噴射時期を早期化するなどして、燃料と吸入空気とを予混合化し、混合気の希薄・均一化を促進させ、ＮＯｘ及びスモークを大幅に低減する予混合燃焼方式が提案されている。

特開２００１−２０７８４号公報

しかしながら、上述した予混合燃焼方式には、混合気の着火時期の制御が困難であるという問題があった。つまり、燃料の噴射中に着火が始まる従来の燃焼方式では、燃料噴射時期を制御することで着火時期をある程度制御できるのであるが、予混合燃焼では、燃料噴射後、予混合期間を経て着火が始まるため、燃料噴射時期により着火時期を制御することができない。

混合気の着火時期が不適切であると、熱効率（燃費）の悪化や排気ガスの悪化を引き起こす可能性がある。例えば、混合気の着火時期が早すぎる（圧縮上死点よりも前）と、熱損失の増大を招くと共に、着火開始後にピストンによる圧縮を受けるため、シリンダ内が高温となり、ＮＯｘが発生してしまう虞がある。

従って、予混合燃焼を行う内燃機関では、混合気の着火時期を適切に制御することが課題であった。例えば、特許文献１には、混合気の温度、圧力、特性などを制御して着火タイミングを制御することが記載されている。しかしながら、特許文献１には、各制御対象を具体的にどのように制御するのかについては記載されていない。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、混合気の着火時期を適切に制御できる予混合圧縮自己着火式内燃機関を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、燃料と吸入空気とを予め混合し、その混合気を圧縮自己着火させる予混合圧縮自己着火式内燃機関であって、エンジンの運転状態などに基づいて、目標とする着火時期を決定する目標着火時期決定手段と、混合気が着火するのに必要な目標圧縮比を決定する目標圧縮比決定手段と、上記目標着火時期での有効圧縮比が上記目標圧縮比となるように、吸気弁を開閉制御する制御手段とを備えたものである。

ここで、上記吸気弁の開閉時期を調節する可変バルブタイミング機構と、上記目標着火時期におけるシリンダ内容積を決定する容積決定手段と、少なくとも上記目標圧縮比と、上記目標着火時期におけるシリンダ内容積とに基づいて、圧縮開始から上記目標着火時期までの圧縮比が上記目標圧縮比となるような吸気弁の開閉時期を決定する吸気弁開閉時期決定手段とを備え、上記制御手段は、上記吸気弁開閉時期決定手段が決定した開閉時期に従って上記可変バルブタイミング機構を制御するものであっても良い。

また、排気ガスの一部を燃焼室内に還流するＥＧＲ装置と、吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、シリンダ内に導入される吸入ガスの温度を検出する吸入ガス温度検出手段と、少なくともＥＧＲ率又はＥＧＲ量と吸入空気量と吸入ガス温度とに基づいて、吸入ガスの比熱比を決定する比熱比決定手段とを備え、上記目標圧縮比決定手段は、少なくとも上記比熱比決定手段が決定した比熱比と、燃料の着火温度とに基づいて、上記目標圧縮比を決定するものであっても良い。

また、混合気の実際の着火時期を検出する着火時期検出手段を備え、上記着火時期検出手段により検出した実際の着火時期に基づいて、上記吸気弁の開閉時期を補正するようにしても良い。

また、上記吸気弁開閉時期決定手段は、吸気弁の閉弁時期を定めるものであり、それによって機関の有効圧縮比を上記目標圧縮比に一致させるものであっても良い。

本発明によれば、予混合燃焼における混合気の着火時期を制御できるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は本実施形態の予混合圧縮自己着火式内燃機関（以下、単にエンジンという）の概略図である。なお、図１では一気筒のみ示されているが、当然多気筒であっても良い。

図中１がエンジン本体であり、これはシリンダ２、シリンダヘッド３、ピストン４、吸気ポート５、排気ポート６、吸気弁７、排気弁８、インジェクタ（燃料噴射弁）９等から構成される。シリンダ２とシリンダヘッド３との空間に燃焼室１０が形成され、燃焼室１０内にインジェクタ９から燃料が直接噴射される。ピストン４の頂部にキャビティ１１が形成され、キャビティ１１は燃焼室１０の一部をなす。キャビティ１１は底部中央が隆起したトロイダル型燃焼室の形態をなす。なお、本発明は燃焼室１０の形状に制約はなく、リエントラント型燃焼室等であっても良い。インジェクタ９はシリンダ２と略同軸に配置され、複数の噴孔から同時に放射状に燃料を噴射する。インジェクタ９はコモンレール２４に接続され、そのコモンレール２４に貯留された高圧燃料がインジェクタ９に常時供給される。コモンレール２４への燃料圧送は高圧サプライポンプ２５により行われる。

吸気ポート５は吸気管１２に、排気ポート６は排気管１３にそれぞれ接続される。

本実施形態のエンジンは排気ガスを燃焼室１０内に還流するＥＧＲ装置１９を具備している。ＥＧＲ装置１９は、吸気管１２と排気管１３とを結ぶＥＧＲ管２０と、ＥＧＲ管２０の管路面積を変えてＥＧＲ率を調節するためのＥＧＲ弁２１と、ＥＧＲ弁２１の上流側にてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２２とを備える。吸気管１２においては、ＥＧＲ管２０との接続部の上流側にて吸入空気を適宜絞るための吸気絞り弁２３が設けられる。

このエンジンを電子制御するための電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）２６が設けられる。ＥＣＵ（制御手段）２６は各種センサ類からエンジンの運転状態を検出し、このエンジン運転状態に基づいてインジェクタ９、ＥＧＲ弁２１、吸気絞り弁２３、及び高圧サプライポンプ２５からの燃料圧送量を調節する調量弁（図示せず）等を制御する。前記センサ類としては、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１４、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転センサ１５、エンジンのクランク軸（図示せず）の角度を検出するクランク角度センサ１６、コモンレール２４内の燃料圧力を検出するコモンレール圧センサ１７、ＥＧＲ管２０との接続部よりも上流側の吸気管１２を流れる吸入空気量を検出するＭＡＦセンサ３２（Mass Air Flow sensor、吸入空気量検出手段）、ＥＧＲ管２０との接続部よりも下流側の吸気管１２を流れる吸入ガス（ここでは、吸入空気＋ＥＧＲガス）の温度を検出する吸入ガス温度センサ（吸入ガス温度検出手段）３１等が含まれ、それら各センサの検出値がＥＣＵ２６に入力される。

インジェクタ９は、ＥＣＵ２６によりＯＮ／ＯＦＦされる電気アクチュエータとしての電磁ソレノイドを有し、電磁ソレノイドがＯＮのとき開状態となって燃料を噴射すると共に、電磁ソレノイドがＯＦＦのとき閉状態となって燃料噴射を停止する。ＥＣＵ２６は、エンジン回転速度とアクセル開度等のエンジン運転状態を示すパラメータに基づいて燃料の噴射開始時期と噴射量とを決定し、それに従ってインジェクタ９の電磁ソレノイドをＯＮ／ＯＦＦする。

本実施形態のエンジンは、予混合燃焼（噴射）を実行するものである。つまり、ＥＣＵ２６は圧縮上死点よりも前（早期）にインジェクタ９をＯＮして燃料の噴射を実行する。噴射された燃料は、吸入ガス（吸入空気＋ＥＧＲガス）と混合して混合気となり、その後、着火・燃焼する。「従来の技術」の欄で説明したように、予混合燃焼方式によれば、混合気の希薄・均一化が促進され、ＮＯｘ及びスモークを大幅に低減できる。なお、本発明は混合気が着火までに必ずしも完全に均一化されている必要はなく、着火前までに燃料の噴射が完了する程度でも良い。

さて、本実施形態のエンジンの特徴は、予混合燃焼における混合気の着火時期を適切に制御する点にあり、以下、この点について説明する。

まず、一般的なディーゼル燃料（ＪＩＳ２号軽油相当）を用いた混合気（燃料）の酸化速度は次式(1) で表すことができる。

ここで、Ｆｕｅｌは燃料濃度、Ａは反応速度定数、Ｅは活性化エネルギ、Ｒはガス定数、Ｔは温度、Ｏ₂ は酸素濃度である。

従って、燃料性状が決まり、かつ混合気の局所的な燃料濃度（Ｆｕｅｌ）及び酸素濃度（Ｏ₂ ）が決定した場合、酸化速度（反応速度）は温度の関数となる。一般的な燃料では、約７６０Ｋで冷炎反応が生じ、約９００Ｋで熱炎反応が生じることが知られている。つまり、シリンダ内（混合気）の温度を制御すれば、着火時期を制御することができる。

ここで、圧縮端におけるシリンダ内温度は、次式(2) で表すことができる。

なお、Ｔ₀ は混合気の初期温度（圧縮開始時温度）、εは有効圧縮比、γは吸入ガス（シリンダ内ガス）の比熱比である。

つまり、シリンダ内温度は、初期温度、有効圧縮比、比熱比の関数となる。従って、これらを制御すれば、シリンダ内温度を制御でき、ひいては混合気の着火時期を制御できる。

ここで、初期温度Ｔ₀ は吸入空気温度とほぼ等しいものであり、通常の運転時ではほぼ大気温度となる。この初期温度Ｔ₀ を制御する、例えば、大気温度よりも低くすることは困難であり、装置も大がかりになると考えられる。

次に、比熱比γは、吸入ガス（シリンダ内ガス）の組成により変化するものである。例えば、ＥＧＲ装置１９によるＥＧＲ率（又はＥＧＲ量）を制御することで比熱比γを調節できる。しかしながら、ＥＧＲ率による着火時期制御は、制御可能な範囲が狭いこと、ＥＧＲ弁２１の制御遅れ（作動遅れ）があることから、あまり好ましくない。また、ＥＧＲ率を変更することは、ＮＯｘ及びスモークの発生につながる虞もある。

図２に、ＥＧＲ率と、比熱比及び着火時期との関係を示す。図中横軸がＥＧＲ率（％）、左側縦軸が吸入ガスの比熱比、右側縦軸がクランク角（deg．ＡＴＤＣ）である。ライン１はＥＧＲ率と比熱比との関係を示しており、ライン２はＥＧＲ率と、シリンダ内温度が混合気の着火温度、即ち冷炎反応の開始温度（例えば７６０Ｋ）に達する時期との関係を示している。図から分かるように、ＥＧＲ率が増加するにつれて吸入ガスの比熱比は小さくなる。一方、シリンダ内温度が着火温度（冷炎反応開始温度）に達する時期については、ＥＧＲ率が増加するほど、つまり、シリンダ内ガス（筒内ガス）の比熱比が小さくなるほど遅くなる。このグラフから、ＥＧＲ率を制御することで、混合気の着火時期を制御できることが分かる。しかしながら、上述したように、ＥＧＲ率による着火時期制御は、制御可能な範囲が比較的狭い。例えば、図２の例では、ＥＧＲ率を０〜５０％に変化させても、着火時期は約１．２°ＣＡの範囲でしか制御することができない。

そこで、本実施形態では、有効圧縮比εを変更することにより、シリンダ内温度Ｔ₀ を制御し、それによって、混合気の着火時期を適切に制御する。

ここでいう圧縮比εとは、シリンダ内ガスの圧縮開始から着火開始までの圧縮比、つまり有効圧縮比のことを意味している。圧縮比εを変更する方法としては、例えば、特開平１０−２３８３７４号公報に記載されているように、燃焼室の容積そのものを変更することが考えられるが、この場合、燃焼室の形状が変化するため、混合気の形成状態が変化し、燃焼に悪影響を及ぼすことが懸念される。そこで、本実施形態では、吸気弁７の開閉時期、特に、閉弁時期（圧縮開始時期）を変更・制御することによって、有効圧縮比εを制御する。

本実施形態の吸気弁７は、その開閉時期を任意に調節する可変バルブタイミング機構を備えている。可変バルブタイミング機構の一例としては、本出願人が先に出願した特願２００１−９６０２９号の明細書に記載されているものがある。この可変バルブタイミング機構は、吸気弁７を開閉するために作動流体を用い、その作動流体の供給・排出の切換を電磁弁により行うものである。電磁弁はＥＣＵ２６により制御される。ＥＣＵ２６により、作動流体の供給・排出タイミングを制御することで、吸気弁７の開弁時期及び閉弁時期をそれぞれ別個に制御できる。なお、本発明の可変バルブタイミング機構は、特願２００１−９６０２９号の明細書に記載されたものに限定はされず、吸気弁７の開閉時期を制御できるものであれば他のタイプでも良い。

図３に、吸気弁７の閉弁時期（圧縮開始時期）と、シリンダ内温度との関係を示す。

図中横軸がクランク角（deg．ＡＴＤＣ）、左側縦軸が吸気弁７のリフト量（ｍ）、右側縦軸がシリンダ内温度（Ｋ）を示している。

小英文字ａ〜ｇで示すラインは吸気弁７のリフト量を示している。吸気弁７は、リフト量Ｘ（約０．０１１８ｍ）で全開となり、リフト量０で全閉となる。ラインａは、吸気弁７を約−１４０°ＡＴＤＣで全閉としたものであり、ラインａからラインｇに向かうにつれて、吸気弁７の閉弁時期を２０°ＣＡずつ遅らせたものである。

大英文字Ａ〜Ｇで示すラインはシリンダ内温度を示しており、それぞれ、ラインａ〜ｇが示す吸気弁７の閉弁時期に対応している。つまり、ラインＡは、吸気弁７を約−１４０°ＡＴＤＣで全閉としたときのシリンダ内温度を示しており、ラインＡからラインＧに向かうにつれて、吸気弁７の閉弁時期を２０°ＣＡずつ遅らせたときのシリンダ内温度を示している。なお、図３は、燃料の噴射は行わず、吸入空気のみを圧縮した場合を示している。

図から分かるように、吸気弁７の閉弁時期が−１４０°ＡＴＤＣから遅くなるにつれて、シリンダ内温度は低くなる。また、同じ温度に達する時期は遅くなる。これは、吸気弁７の閉弁時期が遅くなることによって、シリンダ内ガスの圧縮開始時期が遅くなり、有効圧縮比が低くなるからである。

次に、吸気弁７の閉弁時期とピストンの圧縮上死点でのシリンダ内温度との関係を、図４に示す。

図中横軸は吸気弁７を全閉とするクランク角（deg．ＡＴＤＣ）、縦軸は圧縮上死点でのシリンダ内温度（Ｋ）を示している。図は、吸気弁７の全閉時期を−２４０°ＡＴＤＣから−２０°ＡＴＤＣまで、２０°ＣＡずつ変更した場合を示している。

図から分かるように、吸気弁７の閉弁時期が、−１４０°ＡＴＤＣよりも遅くなるにつれて、圧縮上死点でのシリンダ内温度は低くなる。これは、図３で示した結果と同様である。また、吸気弁７の閉弁時期が−１４０°ＡＴＤＣよりも早くなるにつれて、圧縮上死点でのシリンダ内温度は低くなることが分かる。つまり、吸気弁７の閉弁時期を大きく早めると、有効圧縮比が低くなりシリンダ内温度が低下する。この結果から、シリンダ内温度は、吸気弁７の閉弁時期をある値（ここでは約−１４０°ＡＴＤＣ）としたときに最も高くなり、閉弁時期をそれよりも早める、あるいは遅めるにつれて低くなることが分かる。

このように、吸気弁７の閉弁時期を変化させることで、シリンダ内温度を制御することができるので、結果として、混合気の着火時期を制御できる。

図５を用いて、本実施形態のエンジンにおける混合気着火時期の制御方法について具体的に説明する。

図５に示すように、本実施形態のＥＣＵ２６は、少なくとも、吸入ガス温度センサ３１（図１参照）により検出された吸入ガス温度Ｔ₀ と、ＭＡＦセンサ３２（図１参照）により検出された吸入空気量（新気量）と、ＥＧＲ率（又はＥＧＲ量）とに基づいて吸入ガス（シリンダ内ガス）の比熱比γを演算・決定する比熱比決定手段４０を備える。本実施形態では、ＥＧＲ率は、ＥＧＲ弁２１及び吸気絞り弁２３（図１参照）の弁開度などから演算・決定される。比熱比決定手段４０は、吸入ガス温度Ｔ₀ と、吸入空気量（新気量）と、ＥＧＲ率とから算出される吸入ガス組成・量を用いて、一般的に知られている「谷下の式」又は「ＪＡＮＡＦテーブル」等を用いて混合気の比熱比γを決定する。

また、ＥＣＵ２６は、吸入ガス温度Ｔ₀ と、比熱比決定手段４０により決定された比熱比γと、予めＥＣＵ２６に入力された燃料性状（着火温度Ｔ）とに基づいて、混合気が着火するのに必要な目標有効圧縮比εｔを決定する目標圧縮比決定手段４１を備える。目標圧縮比決定手段４１は、次式(3) に従って目標圧縮比εｔを演算する。

また、ＥＣＵ２６は、少なくともアクセル開度やエンジン回転速度等の運転状態に基づいて、最適な着火時期（着火クランク角）θを決定する目標着火時期決定手段４２と、目標着火時期θにおけるシリンダ（燃焼室）内容積Ｖｅを決定する容積決定手段４３とを備える。容積決定手段４３は、次式(4) に従って、目標着火時期θにおけるシリンダ内容積Ｖｅを演算する。

なお、Ｖｃはピストン圧縮上死点における隙間容積、Ｄ_b はシリンダボア径、ｒはピストンストローク×（１／２）、Ｌはコンロッド長さである。

更にＥＣＵ２６は、少なくとも目標圧縮比εｔと、目標着火時期θにおけるシリンダ内容積Ｖｅとに基づいて、圧縮開始から目標着火時期θまでの圧縮比が目標圧縮比εｔとなるような目標圧縮開始時期（クランク角）を決定し、その目標圧縮開始時期を吸気弁の目標閉弁時期（閉弁クランク角）Ａｓとする吸気弁閉弁時期決定手段（吸気弁開閉時期決定手段）４４を備えている。吸気弁閉弁時期決定手段４４は、上記目標着火時期θにおけるシリンダ内容積Ｖｅと、目標圧縮比εｔと、隙間容積Ｖｃとに基づいて、次式(5) から上記条件（圧縮開始から目標着火時期θまでの圧縮比が目標圧縮比εｔとなる）を満たすような圧縮開始時のシリンダ内容積Ｖｓを演算・決定する。

次に、吸気弁閉弁時期決定手段４４は、圧縮開始時のピストン内容積Ｖｓとシリンダボア径Ｄｂとに基づいて、次式(6) から、圧縮開始時のピストン位置Ｘｓを演算・決定する。

そして、吸気弁閉弁時期決定手段４４は、コンロッド長さＬと、ピストンストローク×（１／２）ｒと、圧縮開始時のピストン位置Ｘｓとに基づいて、次式(7) から圧縮開始クランク角Ａｓを演算・決定する。

吸気弁閉弁時期決定手段４４は、この圧縮開始クランク角Ａｓを目標吸気弁閉弁時期に設定し、ＥＣＵ２６はその目標吸気弁閉弁時期Ａｓに従って可変バルブタイミング機構に信号を出力する。

このように、本実施形態のエンジンでは、まず、目標着火時期θと目標圧縮比εｔとを決定し、次に、それらパラメータから吸気弁７の閉弁時期を決定する。これにより、圧縮開始（吸気弁閉弁）から目標着火時期θまでの圧縮比が、目標圧縮比εｔと等しくなり、混合気は目標着火時期θで着火する。

目標着火時期θが変化すれば、吸気弁閉弁時期がそれに応じて調節され、着火時期が調節・制御される。つまり、実際の着火時期が目標着火時期と等しくなるように、吸気弁７の閉弁時期を適宜調節するのである。従って、予混合燃焼における混合気の着火時期を常に適切に制御することができ、熱効率の悪化や、排気ガスの悪化など、不適切な着火時期に伴う悪影響を回避できる。なお、一般的には、混合気の着火時期はピストンの圧縮上死点近傍が好ましい。

ここで、図５に示すように、本実施形態のＥＣＵ２６は、混合気の実際の着火時期を検出する着火時期検出手段４５を備えており、着火時期検出手段４５により検出された実際の着火時期に基づいて吸気弁閉弁時期を補正する。

着火時期検出手段４５は本実施形態では、図１に示すように、燃焼室１０内に臨んで設けられ、燃焼室１０内の圧力を検出するシリンダ内圧センサ３０を備える。つまり、混合気が着火すると燃焼室１０内の圧力が急激に上昇するので、シリンダ内圧センサ３０の検出値が急激に変化（上昇）した時期を着火時期として判断する。シリンダ内圧センサ３０の検出値はＥＣＵ２６に入力され、ＥＣＵ２６がその検出値に基づいて着火時期を判断する。

図５に示すように、着火時期検出手段４５により検出された実際の着火時期は、目標着火時期θと比較され、実際の着火時期と目標着火時期θとに差がある場合、その差に基づいて、吸気弁閉弁時期が補正される。これにより、実際の着火時期を目標着火時期θにより確実に制御することができる。

本発明は以上説明した実施形態に限定されず、様々な変形例が考えられる。

例えば、着火時期検出手段として、燃焼室１０内に臨んで設けられ、着火・燃焼により発生したイオンに流れるイオン電流を検出するイオンセンサを用いても良い。イオンセンサの具体例は、例えば特開平１１−８２１２１号公報に記載されたもの等がある。あるいは、着火時期検出手段として、エンジン本体に設けた加速度センサを用いることもできる。つまり、着火・燃焼により生じるエンジンの振動を加速度センサで検出して、燃料の着火時期を判断するようにしても良い。

また、ＥＧＲ装置１９は図１で示したタイプに限定されず、ＥＧＲ管２０を用いないで吸気行程中の排気弁開放等により排気ガスをシリンダ内残留させる、いわゆる内部ＥＧＲであっても良く、既燃ガスを用いた種々のＥＧＲ装置が適用可能である。

また、可変バルブタイミング機構としては、吸気弁の開弁時期及び閉弁時期をそれぞれ別個に制御できるものに限定はされず、吸気弁の開弁期間そのものをずらす（スライドさせる）タイプも適用可能である。しかしながら、このタイプの可変バルブタイミング機構では、混合気の圧縮比を大きく変更することができない。また、吸気弁の開弁期間をずらした場合、バルブオーバーラップ期間が変化して混合気の燃焼状況が変化したり、無駄仕事が増加する虞もある。従って、可変バルブタイミング機構は、上述したように開弁時期及び閉弁時期を別個に制御できるものを適用することが好ましい。

本発明の一実施形態に係る予混合圧縮自己着火式内燃機関の概略図である。ＥＧＲ率と、混合気の比熱比及び着火時期との関係を示すグラフである。吸気弁の閉弁時期とシリンダ内温度との関係を示すグラフである。吸気弁の閉弁時期と、圧縮上死点におけるシリンダ内温度との関係を示すグラフである。本発明の一実施形態における着火時期の制御方法を説明するフロー図である。

符号の説明

１エンジン本体
２シリンダ
７吸気弁
１０燃焼室
１９ＥＧＲ装置
２６ＥＣＵ
３０シリンダ内圧センサ（着火時期検出手段）
３１吸入ガス温度センサ（吸入ガス温度検出手段）
３２ＭＡＦセンサ（吸入空気量検出手段）
４０比熱比決定手段
４１目標圧縮比決定手段
４２目標着火時期決定手段
４３容積決定手段
４４吸気弁開閉時期決定手段（吸気弁閉弁時期決定手段）

Claims

燃料と吸入空気とを予め混合し、その混合気を圧縮自己着火させる予混合圧縮自己着火式内燃機関であって、
エンジンの運転状態などに基づいて、目標とする着火時期を決定する目標着火時期決定手段と、
混合気が着火するのに必要な目標圧縮比を決定する目標圧縮比決定手段と、
上記目標着火時期での有効圧縮比が上記目標圧縮比となるように、吸気弁を開閉制御する制御手段とを備えたことを特徴とする予混合圧縮自己着火式内燃機関。
上記吸気弁の開閉時期を調節する可変バルブタイミング機構と、上記目標着火時期におけるシリンダ内容積を決定する容積決定手段と、少なくとも上記目標圧縮比と、上記目標着火時期におけるシリンダ内容積とに基づいて、圧縮開始から上記目標着火時期までの圧縮比が上記目標圧縮比となるような吸気弁の開閉時期を決定する吸気弁開閉時期決定手段とを備え、
上記制御手段は、上記吸気弁開閉時期決定手段が決定した開閉時期に従って上記可変バルブタイミング機構を制御する請求項１記載の予混合圧縮自己着火式内燃機関。
排気ガスの一部を燃焼室内に還流するＥＧＲ装置と、吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、シリンダ内に導入される吸入ガスの温度を検出する吸入ガス温度検出手段と、少なくともＥＧＲ率又はＥＧＲ量と吸入空気量と吸入ガス温度とに基づいて、吸入ガスの比熱比を決定する比熱比決定手段とを備え、
上記目標圧縮比決定手段は、少なくとも上記比熱比決定手段が決定した比熱比と、燃料の着火温度とに基づいて、上記目標圧縮比を決定する請求項１又は２記載の予混合圧縮自己着火式内燃機関。
混合気の実際の着火時期を検出する着火時期検出手段を備え、
上記着火時期検出手段により検出した実際の着火時期に基づいて、上記吸気弁の開閉時期を補正する請求項１〜３いずれかに記載の予混合圧縮自己着火式内燃機関。
上記吸気弁開閉時期決定手段は、吸気弁の閉弁時期を定めるものであり、それによって機関の有効圧縮比を上記目標圧縮比に一致させる請求項１〜４いずれかに記載の予混合圧縮自己着火式内燃機関。