特許 7079428 過給機付圧縮着火式エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-25

(45)【発行日】2022-06-02

(54)【発明の名称】過給機付圧縮着火式エンジン

(51)【国際特許分類】

   F02B 33/00 20060101AFI20220526BHJP

   F02D 41/02 20060101ALI20220526BHJP

   F02B 1/12 20060101ALI20220526BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20220526BHJP

   F02B 1/02 20060101ALI20220526BHJP

   F02D 23/00 20060101ALI20220526BHJP

   F02B 39/04 20060101ALI20220526BHJP

   F02B 39/10 20060101ALI20220526BHJP

   F02B 29/04 20060101ALI20220526BHJP

   F01P 11/10 20060101ALI20220526BHJP

【ＦＩ】

F02B33/00 E

F02D41/02

F02B1/12

F02D45/00

F02B1/02

F02D23/00 A

F02B39/04

F02B39/10

F02B29/04 R

F01P11/10 C

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018240706

(22)【出願日】2018-12-25

(65)【公開番号】P2020101144

(43)【公開日】2020-07-02

【審査請求日】2021-01-19

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080768

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 実

(74)【代理人】

【識別番号】100166327

【弁理士】

【氏名又は名称】舟瀬 芳孝

(74)【代理人】

【識別番号】100106644

【弁理士】

【氏名又は名称】戸塚 清貴

(72)【発明者】

【氏名】引谷 晋一

(72)【発明者】

【氏名】梅原 基

(72)【発明者】

【氏名】荒木 啓二

【審査官】家喜 健太

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０９６７４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－１９４８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０８３１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第３５６４９８９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２００２－１８０８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７３５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３０７７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６３６３７２１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１７－１９０６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７３５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４４２３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｂ ３３／００ ， ３７／１６

Ｆ０２Ｄ １３／００ － ４５／００

Ｆ０２Ｂ ２３／１０

Ｆ０１Ｐ ７／００ － ７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気通路が、過給機が配設された主吸気通路と、該過給機をバイパスするバイパス通路とを有し、
前記バイパス通路の吸気流通状態を制御する制御弁が設けられ、
あらかじめ設定されたエンジンの所定低負荷域での燃焼モードが、少なくとも燃焼途上で燃焼室内の未燃混合気が一気に自着火して燃焼する圧縮着火の燃焼モードとされ、
前記圧縮着火の燃焼モードで燃焼が行われる前記所定低負荷域において、エンジンの目標冷却水温度が、あらかじめ設定されたエンジンの所定高回転域では所定低回転域に比して低くなるように設定され、
前記圧縮着火の燃焼モードで燃焼が行われる前記所定低負荷域において、エンジンの目標冷却水温度が低く設定された前記所定高回転域では、前記過給機が駆動されると共に、該過給機で過給された吸気が前記バイパス通路を介して再び該過給機に循環されるように前記制御弁が制御され、
エンジン冷却水用のラジエタへの走行風の導入量を変更するグリルシャッターを備え、
前記所定低負荷域における前記所定高回転域では前記所定低回転域に比して、前記グリルシャッターの開度が大きくされて前記ラジエタへの走行風の導入量が多くされる、
ことを特徴とする過給機付圧縮着火式エンジン。

【請求項2】

請求項１において、
前記所定低負荷域における前記所定高回転域でのエンジンの目標冷却水温度と、該所定低負荷域よりも高負荷となるエンジン高負荷域でのエンジンの目標冷却水温度とが同一温度とされている、ことを特徴とする過給機付圧縮着火式エンジン。

【請求項3】

請求項２において、
前記過給機で過給された吸気を冷却するためのインタークーラを備え、
前記所定低負荷域のうち前記所定高回転域で前記過給機が駆動されるときは、前記エンジン高負荷域において該過給機が駆動されるときに比して、前記インタークーラを冷却するための冷媒の流通量が少なくされる、
ことを特徴とする過給機付圧縮着火式エンジン。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
前記過給機が、エンジンにより機械式に駆動される機械式、または電動モータにより駆動される電動式とされている、ことを特徴とする過給機付圧縮着火式エンジン。

【請求項5】

請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
エンジンの暖機が完了されていることを条件として、前記所定低負荷域において前記圧縮着火の燃焼モードが実行され、
エンジンの暖機が完了されていないときは、前記所定低負荷域での燃焼モードが、点火プラグによる着火によって生成された火炎が広がって燃焼が行われる拡散燃焼の燃焼モードとされる、
ことを特徴とする過給機付圧縮着火式エンジン。

【請求項6】

吸気通路が、過給機が配設された主吸気通路と、該過給機をバイパスするバイパス通路とを有し、
前記バイパス通路の吸気流通状態を制御する制御弁が設けられ、
あらかじめ設定されたエンジンの所定低負荷域での燃焼モードが、少なくとも燃焼途上で燃焼室内の未燃混合気が一気に自着火して燃焼する圧縮着火の燃焼モードとされ、
前記圧縮着火の燃焼モードで燃焼が行われる前記所定低負荷域において、エンジンの目標冷却水温度が、あらかじめ設定されたエンジンの所定高回転域では所定低回転域に比して低くなるように設定され、
前記圧縮着火の燃焼モードで燃焼が行われる前記所定低負荷域において、エンジンの目標冷却水温度が低く設定された前記所定高回転域では、前記過給機が駆動されると共に、該過給機で過給された吸気が前記バイパス通路を介して再び該過給機に循環されるように前記制御弁が制御され、
前記所定低負荷域における前記所定高回転域では前記所定低回転域に比して、エンジン冷却水用のラジエタファンの風量が大きくされる、
ことを特徴とする過給機付圧縮着火式エンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、過給機付圧縮着火式エンジンに関するものである。

【背景技術】

【0002】

エンジンにあっては、過給機を備えたものが多くなっており、特許文献１にはエンジンの低回転・低負荷域では過給機の駆動を停止するものが開示されている。

【0003】

また、ガソリンを燃料とするエンジンにおいて、燃費向上やエンジン出力向上のために圧縮着火を行うものがある。この圧縮着火としては、未燃混合気を自己着火させるＨＣＣＩや、特許文献２や特許文献３に示すように、火花点火制御圧縮着火を行うＳＰＣＣＩがある。このＳＰＣＣＩは、点火プラグにより着火を行うと共に、燃焼途上において燃焼室内の未燃混合気を圧縮着火させるものである。このＳＰＣＣＩでは、点火プラグにより着火タイミングを選択できることから、広い運転領域に渡って圧縮着火を行うことが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第３５６４９８９号公報

【文献】特許第４０８２２９２号公報

【文献】特許第５４４７４３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

圧縮着火を行うエンジンにおいて、エンジン負荷があらかじめ設定された設定負荷よりも低負荷となる所定低負荷域において、圧縮着火を行うことが考えられている。この所定低負荷域において、エンジン温度が低くなるエンジン低回転域では、圧縮着火を行うためにエンジンの目標冷却水温度を高く設定（例えば１０５℃に設定）する一方、単位時間あたりの発熱量が大きくなるエンジン高回転域では、エンジン保護の観点から、エンジンの目標冷却水温度を低く設定（例えば９０℃に設定）する必要がある。

【0006】

上記所定の低負荷域のうちエンジン高回転域において圧縮着火を行おうとしたとき、目標冷却水温度が低く設定されることから圧縮着火しずらいことになり、圧縮着火を確実に行うために何らかの対策が望まれるものである。なお、所定の低負荷域のうちエンジン高回転域においては、圧縮着火の燃焼に代えて拡散燃焼を行うことも考えられるが、この場合は圧縮着火を行う運転領域が狭くなってしまうことになる。

【0007】

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、エンジンの所定低負荷域のうちエンジン高回転域において、エンジン低回転域に比して目標冷却水温度が低く設定された場合でも、圧縮着火を確実に行えるようにした過給機付圧縮着火式エンジンを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような基本的な解決手法を採択してある。すなわち、
吸気通路が、過給機が配設された主吸気通路と、該過給機をバイパスするバイパス通路とを有し、
前記バイパス通路の吸気流通状態を制御する制御弁が設けられ、
あらかじめ設定されたエンジンの所定低負荷域での燃焼モードが、少なくとも燃焼途上で燃焼室内の未燃混合気が一気に自着火して燃焼する圧縮着火の燃焼モードとされ、
前記圧縮着火の燃焼モードで燃焼が行われる前記所定低負荷域において、エンジンの目標冷却水温度が、あらかじめ設定されたエンジンの所定高回転域では所定低回転域に比して低くなるように設定され、
前記圧縮着火の燃焼モードで燃焼が行われる前記所定低負荷域において、エンジンの目標冷却水温度が低く設定された前記所定高回転域では、前記過給機が駆動されると共に、該過給機で過給された吸気が前記バイパス通路を介して再び該過給機に循環されるように前記制御弁が制御される、
ようにしてある。
本発明にあっては、上記基本的な解決手法に加えて、さらに次のような第１の解決手法あるいは第２の解決手法を選択的に有するものとしてある。
上記第１の解決手法にあっては、エンジン冷却水用のラジエタへの走行風の導入量を変更するグリルシャッターを備えて、前記所定低負荷域における前記所定高回転域では前記所定低回転域に比して、前記グリルシャッターの開度が大きくされて前記ラジエタへの走行風の導入量が多くされる、ようにしてある（請求項１対応）。
上記第２の解決手法にあっては、前記所定低負荷域における前記所定高回転域では前記所定低回転域に比して、エンジン冷却水用のラジエタファンの風量が大きくされる、ようにしてある（請求項６対応）。

【0009】

上記基本的な解決手法によれば、エンジンの冷却水温度が低くされて圧縮着火されにくくなる所定低負荷域での所定高回転域では、過給機の駆動を利用した吸気のリサーキュレーションによる吸気温度上昇を行うことにより、エンジンに供給される吸気温度を高めて、圧縮着火を確実に行わせることができる。勿論、所定低負荷域のうち単位時間あたりの発熱量が大きくなるためにエンジン保護が重視される所定高回転域では、エンジンの冷却水温度を低くするので、エンジン保護という点でもなんら問題のないものとなる。
前記第１の解決手法を有する場合あるいは前記第２の解決手法を有する場合は、所定低負荷域における所定高回転域において、過給機を利用したリサーキュレーションによって吸気温度を上昇させて圧縮着火を確実に行えるようにしつつ、ラジエタでの冷却機能を高めることによりエンジンを十分に冷却してエンジン保護を図ることが可能となる。

【0010】

上記第１の解決手法を前提とした好ましい態様は、次のとおりである。すなわち、
前記所定低負荷域における前記所定高回転域でのエンジンの目標冷却水温度と、該所定低負荷域よりも高負荷となるエンジン高負荷域でのエンジンの目標冷却水温度とが同一温度とされている、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、目標冷却水温度を変更する頻度を低減する上で好ましいものとなる。また、所定低負荷域でも高回転域での目標冷却水温度を、高負荷域での目標冷却水温度と同じに設定することにより、エンジン保護を十分に行うという点でも好ましいものとなる。

【0011】

前記過給機で過給された吸気を冷却するためのインタークーラを備え、
前記所定低負荷域のうち前記所定高回転域で前記過給機が駆動されるときは、前記エンジン高負荷域において該過給機が駆動されるときに比して、前記インタークーラを冷却するための冷媒の流通量が少なくされる、
ようにしてある（請求項３対応）。この場合、インタークーラによる冷却能力の調整によって、高負荷域でのエンジンの過度の温度上昇防止と、所定低負荷域のうち所定高回転域での圧縮着火を確実に行えるようにするための吸気温度上昇と、を共に満足させることができる。

【0012】

前記過給機が、エンジンにより機械式に駆動される機械式、または電動モータにより駆動される電動式とされている、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、吸気温度上昇のための吸気リサーキュレーションを、簡単かつ精度よく行う上で好ましいものとなる。

【0013】

エンジンの暖機が完了されていることを条件として、前記所定低負荷域において前記圧縮着火の燃焼モードが実行され、
エンジンの暖機が完了されていないときは、前記所定低負荷域での燃焼モードが、点火プラグによる着火によって生成された火炎が広がって燃焼が行われる拡散燃焼の燃焼モードとされる、
ようにしてある（請求項５対応）。この場合、エンジンの暖機完了前と後とでそれぞれに適した燃焼を行うことができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、エンジンの所定低負荷域のうちエンジン高回転域において、エンジン低回転域に比して目標冷却水温度が低く設定された場合でも、圧縮着火を確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態を示すエンジンの全体系統図。

【図2】図１に示すエンジンの吸気系と冷却水系統の詳細を示す系統図。

【図3】複数に区画された運転領域での燃焼形態等を示す図。

【図4】本発明の制御例を示すタイムチャート。

【図5】本発明の制御系統例を示す図。

【図6】本発明の制御例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１において、１はエンジン（エンジン本体）である。エンジン１は、実施形態では、ガソリンを燃料とする直列４気筒の自動車用エンジンとされている。エンジン１の吸気通路が符号１０で示され、排気通路が符号２０で示される。

【0017】

吸気通路１０は、その途中部分に、互いに並列な第１通路１１と第２通路１２とが構成されている。第１通路１１は、主吸気通路となるもので、過給機３０が配設されると共にその下流側においてインタークーラ３１が配設されている。第２通路１２は、第１通路１１（つまり過給機３０とインタークーラ３１）をバイパスするバイパス通路となるもので、吸気の流通状態を制御する電磁式の制御弁３２が配設されている。

【0018】

過給機３０は、実施形態では、エンジン１により機械式に駆動される機械式とされている（コンプレッサのみを有するスーパチャージャ）。すなわち、過給機３０は、チェーン、ベルト、歯車等の連動機構３３を介してエンジン１（のクランク軸）と連結されており、この連動機構３３には、電磁式のクラッチ３４が介在されている。

【0019】

吸気通路１０には、第１通路１１と第２通路１２との下流側合流部よりも下流側において、サージタンク１３が配設されている。吸気は、サージタンク１３を介して、エンジン１の各気筒に分配供給される。なお、サージタンク１３は、図示を略す吸気マニホールドのうち大きな容積を有する合流部でもって構成することもできる。

【0020】

吸気通路１０には、第１通路１１と第２通路１２との上流側合流部よりも上流側において、エアフィルタ１４が配設されると共に、エアフィルタ１４の下流側においてスロットル弁１５が配設されている。

【0021】

吸気通路１０のうち、吸気導入部位は、第１導入通路１６と第２導入通路１７とに分岐されている。第１導入通路１６は、後述するが、エンジンルーム内に開口されて、暖かい空気の導入用となっている。第２導入通路１７は、車外に開口されて、冷たい外気の導入用となっている。第１導入通路１６には第１開閉弁１８が配設される一方、第２導入通路１７には第２開閉弁１９が配設されている。各開閉弁１８、１９が吸気導入の切換弁を構成するもので、第１開閉弁１８を開、第２開閉弁１９を閉とすることにより、暖かい空気が吸気通路１０に導入される。逆に、第１開閉弁１８を閉、第２開閉弁１９を開とすることにより、冷たい空気が吸気通路１０に導入される。

【0022】

排気通路２０には、上流側から下流側へ順次、三元触媒２１、ＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）２２、三元触媒２３が配設されている。この排気通路２０と吸気通路１０とが、ＥＧＲ通路２４によって接続されている。ＥＧＲ通路２４の排気通路２０に対する接続部が、ＧＰＦ２２と下流側の三元触媒２３との間とされている。また、ＥＧＲ通路２４の吸気通路１０に対する接続部が、第１通路１１と第２通路２２との上流側合流部付近とされている。そして、ＥＧＲ通路２４には、排気通路２０側から吸気通路１０側へ順次、インタークーラ２５、ＥＧＲ弁２６が配設されている。

【0023】

図２は、エンジン１の吸気系部分と冷却水経路部分を示すものである。この図２において、４０はラジエタである。ラジエタ４０は、エンジンルームの前部に配設されて、走行風が導入可能とされている。ラジエタ４０の直前方位置には、電磁式のグリルシャッター４１が配設されている。グリルシャッター４１の開度を調整することにより、ラジエタ４０に対する走行風の導入量が変更される。

【0024】

ラジエタ４０は、冷却水との熱交換部位として、第１熱交換部４０Ａと、第２熱交換部４０Ｂとを有する。第１熱交換部４０Ａの直後方には、第１ラジエタファン４２が配設されている。第２熱交換部４０Ｂの直後方には、第２ラジエタファン４３が配設されている。

【0025】

エンジン１の冷却水通路が符号５０で示される。この冷却水通路５０は、排出側通路５０Ａと、供給側通路５０Ｂとを有する。排出側通路５０Ａは、エンジン１を冷却した後の冷却水を、ラジエタ４０（の第１熱交換部４０Ａ）へ向けて流すものである。また、供給側通路５０Ｂは、第１熱交換部４０Ｂで冷却された冷却水を、エンジン１へ供給するものである。供給側通路５０Ｂには、電動サーモスタット５１が配設されると共に、その下流側（エンジン１側）においてウオータポンプ５２が配設されている。ウオータポンプ５２は、実施形態ではエンジン１により機械式に駆動されるものとしてあるが、電動式とすることもできる。

【0026】

ラジエタ４０（の第２熱交換部４０Ｂ）に対しては、インタークーラ３１用の冷却水通路６０が接続されている。すなわち、冷却水通路６０は、排出側通路６０Ａと、供給側通路６０Ｂとを有する。排出側通路５０Ａは、インタークーラ３１を通過した冷却水を、第２熱交換部４０Ｂへ向けて流すものである。また、供給側通路６０Ｂは、第２熱交換部４０Ｂで冷却された冷却水を、インタークーラ３１へ供給するものである。供給側通路６０Ｂには、電動式のウオータポンプ６１が配設されている。なお、ＥＧＲ通路２４に配設されたインタークーラ２５用の冷却水通路については、図示を略してある。

【0027】

ここで、エンジン１は、あらかじめ設定された所定の運転領域で、圧縮着火、より具体的にはＳＰＣＣＩ（火花点火制御圧縮着火）を行うようになっている。このため、図２に示すように、エンジン１の各気筒１Ａにはそれぞれ、燃料噴射弁２と点火プラグ３とが配設されている。ＳＰＣＣＩ燃焼は、あらかじめ燃焼室に燃料噴射された状態で、所定のタイミングで点火プラグ３が点火されることにより点火プラグ３付近の混合気が着火され、この着火により燃焼室内の圧力が急激に高まることにより、燃焼室内の未燃混合気が自着火される圧縮着火が行われる。また、ＳＰＣＣＩ燃焼を行わない運転領域では、一般的なガソリンエンジンで行われているように、点火プラグ３の点火により生成された火炎が燃焼室全体に亘って伝播されて燃焼される拡散燃焼が行われる。

【0028】

次に、エンジン１で行われる燃焼モード等について、図３を参照しつつ説明する。この図３において、横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジン負荷（例えばアクセル開度）をパラメータとしたマップにおいて、複数の運転領域Ａ１～Ａ４が区画されている。

【0029】

各運転領域を切り分ける境界線が、符号α１～α３で示される。境界線α１は、回転数の切り分けを行うもので、アイドル領域とそれ以外の領域とを分けるものとなっている（α１は、例えば１０００ｒｐｍ程度の回転数として設定）。同様に、境界線α２は、回転数の切り分けを行うもので、α１よりも大きい回転数域において、低回転域と高回転域とを分けるものとなっている（α２は、例えば３０００ｒｐｍ程度の回転数として設定）。境界線α３は、エンジン負荷域を切り分けるもので、境界線α１よりも高回転域において、低負荷域と高負荷域とを分けるものとなっている（α３は、例えば全負荷の半分程度のエンジン負荷として設定）。

【0030】

領域Ａ１は、境界線α１とα２とα３とで区画された運転領域で、所定低負荷域でかつ所定低回転域となっている。領域Ａ２は、境界線α２とα３とで区画された運転領域で、所定低負荷域でかつ所定高回転域となっている。領域Ａ３は、境界線α１とα３で区画された領域で、所定高負荷域となっている。領域Ａ４は、境界線α１よりも低回転となるアイドル領域とされている。

【0031】

次に、各領域Ａ１～Ａ４での燃焼モード等について、説明する。まず、エンジン１の暖機完了前（例えばエンジン冷却水温度が７０℃未満）のときは、全ての領域Ａ１～Ａ４において、点火プラグ３での点火に基づく拡散燃焼（ＳＩ燃焼）が行われる。このときの空燃比は、理論空燃比（空気過剰率λ＝１）またはそれよりもリッチな空燃比とされる。

【0032】

エンジン１の暖機完了後は、各領域での燃焼モード等は、次のように設定される。

【0033】

（１）領域Ａ１：領域Ａ１では、燃焼モードとしては、ＳＰＣＣＩでの圧縮着火とされる。空燃比は理論空燃比よりも十分にリーンとされる（λ＞１で、例えば空燃比３０～３８）。領域Ａ１では、低負荷域でかつ低回転域であることから、単位時間あたりのエンジン１の発熱量が小さくなるので、圧縮着火を確実に行えるように、エンジン１の冷却水目標温度が例えば１０５℃というように、極めて高く設定される。また、目標吸気温度は例えば８０℃に高く設定される。そして、低負荷域であることから、大量の吸気は不要であるということで、過給機３０の駆動は停止される（クラッチ３４が切断で、制御弁３２は開）。

【0034】

なお、電動式のサーモスタット５１は閉とされ、ラジエタファン４２、４３での風量は小とされ、グリルシャッター４１の開度は小とされて、エンジン１が高い温度を維持するようにされる。なお、吸気導入は、吸気温度上昇のために第１導入通路１６から行うようにしてあるが、第２導入通路１７からの導入とすることもできる。

【0035】

（２）領域Ａ２：領域Ａ２では、燃焼モードとしては、ＳＰＣＣＩでの圧縮着火とされる。空燃比は理論空燃比とされる（λ＝１）。領域Ａ２では、低負荷域であるが高回転域であることから、単位時間あたりのエンジン１の発熱量が大きくなることから、エンジン１の冷却水目標温度が例えば９０℃というように領域Ａ１での目標冷却水温度に比して低い温度に設定される。また、目標吸気温度は例えば８０℃という高い温度状態に設定される。

【0036】

領域Ａ２では、目標吸気温度を確保するために、過給機３０の駆動を利用した吸気温度上昇の制御が実行される（クラッチ３４が接続）。すなわち、過給機３０が駆動されると共に、制御弁３２が開弁される。これにより、過給機３０で過給された吸気は、その一部がサージタンク１３（つまりエンジン１）へ供給される一方、残りの吸気が第２通路１２を経由して再び過給機３０に導入されることになる。このように、過給機３０で吸気が循環（リサーキュレーション）されることにより、サージタンク１３側へは過給機３０によって加温された吸気が供給されて、エンジン１に供給される吸気温度を、目標吸気温度まで十分に高めることが可能となる。これにより、エンジン１の保護のために目標冷却水温度が低くされても、吸気温度が高い状態を確実に確保して、圧縮着火が確実に行われることになる。

【0037】

領域Ａ２では、領域Ａ１の場合に比して、第１ラジエタファン４２の風量が大、グリルシャッター４１の開度が大、サーモスタット５１の開度が大とされて、エンジン１が十分に冷却されるような設定とされる。また、過給機３０を利用した吸気温度上昇のために、インタークーラ３１の冷却機能は低下された状態とされる（電動ウオータポンプ６１の駆動停止あるいは駆動回転数小、第２ラジエタファン４３の駆動停止あるいは駆動回転数小）。吸気導入は、吸気温度上昇のために、第１導入通路１６から行うのが好ましい。同様に、ＥＧＲ２６を開弁させることによりＥＧＲガスを導入させて、吸気温度上昇をさらに促進させることもできる。

【0038】

（３）領域Ａ３：領域Ａ３では、燃焼モードとしては、ＳＰＣＣＩでの圧縮着火とされる。空燃比は理論空燃比とされる（λ＝１）。領域Ａ３では、大きなエンジン出力（エンジントルク）が要求される高負荷域であることから、過給機３０が駆動されると共に、制御弁３２が閉弁されて、過給された吸気の全量がそのままサージタンク１３に供給される（吸気のリサーキュレーションなし）。なお、領域Ａ３では、過給機３０と制御弁３２との制御が領域Ａ２の場合と相違する以外は、領域Ａ２と同様な制御が行われる。

【0039】

領域Ａ３では、過給機３０を駆動することによる吸気温度上昇を抑制するために、インタークーラ３１を通過する冷却水量が、領域Ａ２で過給機３０を駆動する場合に比して大きくされる。換言すれば、インタークーラ３１での冷却水流通量が、領域Ａ２では領域Ａ３に比して少なくされる。

【0040】

（４）領域Ａ４：領域Ａ４は、アイドル領域であることから、圧縮着火ではなく、点火プラグ３での点火による拡散燃焼が行われる。空燃比は理論空燃比とされる。目標冷却水温度や目標吸気温度は、領域Ａ１での運転に備えて、領域Ａ１の場合と同様に設定されるが、領域Ａ１特有の設定とすることもできる。

【0041】

図４は、上述した領域Ａ１での運転状態から領域Ａ２での運転状態へ移行する場合において、目標冷却水温度、目標吸気温度の変化、これに関連した主たる機器類の制御状態の変化を示すものである。なお、図４中、ラジエタファン風量は、第１ラジエタファン４２についてのものである。

【0042】

図５は、領域Ａ１～Ａ４に応じて前述した制御を行うための制御系統例が示される。図中Ｕは、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）である。このコントローラＵには、各種センサＳ１～Ｓ４からの信号が入力される。センサＳ１は、エンジン負荷としてのアクセル開度を検出するものである。センサＳ２は、エンジン回転数を検出するものである。センサＳ３は、エンジン１の冷却水温度を検出するもので、実施形態では、エンジン１からの冷却水出口付近での温度を検出するものとなっている（図２参照）。センサＳ４は、吸気温度センサで、サージタンク１３部分での吸気温度を検出するものとなっている（図２参照）。

【0043】

コントローラＵは、前記した領域Ａ１～Ａ４に応じた制御を行うために、図５に示す各種機器類を制御する。このコントローラＵによる制御内容を、図６に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。

【0044】

まず、Ｑ１において、各種センサＳ１～Ｓ４からの信号が読み込まれる。この後、Ｑ２において、温度センサＳ３で検出される冷却水温度に基づいて、暖機が完了しているか否かが判別される。このＱ２の判別でＮＯのときは、Ｑ３に移行される。Ｑ３では、段階完了前の制御が行われる（拡散燃焼で、空燃比は理論空燃比またはそれよりもリッチな空燃比）。

【0045】

上記Ｑ２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ４において、現在領域Ａ３であるか否かが判別される。このＱ４の判別でＹＥＳのときは、Ｑ５において、領域Ａ３に応じた制御が実行される。すなわち、ＳＰＣＣＩでの圧縮着火が行われ、空燃比が理論空燃比とされ、目標冷却水温度が９０℃に設定され、目標吸気温度が４０～６０℃に設定され、過給機３０が駆動される（過給によるエンジン出力増大）。なお、図６では示されないが、上記以外の機器類の制御についても、既述のように行われる。

【0046】

上記Ｑ４の判別でＮＯのときは、Ｑ６において、現在領域Ａ２であるか否かが判別される。このＱ６の判別でＹＥＳのときは、Ｑ７において、領域Ａ２に応じた制御が実行される。すなわち、ＳＰＣＣＩでの圧縮着火が行われ、空燃比が理論空燃比とされ、目標冷却水温度が９０℃に設定され、目標吸気温度が８０℃に設定され、過給機３０を駆動しつつ吸気温度上昇のためのリサーキュレーションが行われる（制御弁３２が開）。なお、図６では示されないが、上記以外の機器類の制御についても、既述のように行われる。

【0047】

上記Ｑ６の判別でＮＯのときは、Ｑ８において、現在領域Ａ１であるか否かが判別される。このＱ８の判別でＹＥＳのときは、Ｑ９において、領域Ａ１に応じた制御が実行される。すなわち、ＳＰＣＣＩでの圧縮着火が行われ、空燃比が理論空燃比よりも十分にリーンとされ、目標冷却水温度が１０５℃に設定され、目標吸気温度が８０℃に設定され、過給機３０の駆動が停止される（制御弁３２は開）。なお、図６では示されないが、上記以外の機器類の制御についても、既述のように行われる。

【0048】

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。圧縮着火の燃焼態様としては、ＳＰＣＣＩに代えてＨＣＣＩを行うようにしてもよく、また圧縮着火する複数の領域の間でＳＰＣＣＩを行う領域とＨＣＣＩを行う領域とを設定するようにしてもよい。領域Ａ２（特に領域Ａ２のうちあらかじめ設定される高回転域）での目標冷却水温度を、領域Ａ３での目標冷却水温度よりも低く設定してもよい。エンジン１の気筒数は問わないものであり、またエンジン１の形式も直列式に限らずＶ型や水平対向等であってもよい。過給機３０としては、排気ターボ過給機を用いることもできる。フローチャートに示す各ステップあるいはステップ群は、コントローラＵの有する機能を示すもので、この機能を示す名称に手段の文字を付して、コントローラＵの有する構成要件として把握することができる。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明は、例えば自動車用エンジンに適用して好適である。

【符号の説明】

【0050】

１：エンジン
１Ａ：気筒
２：燃料噴射弁
３：点火プラグ
１０：吸気通路
１１：第１通路（主吸気通路）
１２：第２通路（バイパス通路）
１６：第１導入路
１７：第２導入路
１８：開閉弁
１９：開閉弁
２０：排気通路
２４：ＥＧＲ通路
２６：ＥＧＲ弁
３０：過給機
３１：インタークーラ
３２：制御弁
３３：連動機構
３４：クラッチ
４０：ラジエタ
４１：グリルシャッター
５０：冷却水通路（エンジン用）
５１：電動サーモスタット
５２：ウオータポンプ
６０：冷却水通路（インタークーラ用）
６１：電動ウオータポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】