JP2000104594A

JP2000104594A - 内燃機関の燃焼制御装置

Info

Publication number: JP2000104594A
Application number: JP10275523A
Authority: JP
Inventors: Zenichiro Masuki; 善一郎益城
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】アクセル開度が「０」付近で変化するとき、機
関出力トルクに段差が生じてドライバビリティが悪化す
るのを防止することのできる内燃機関の燃焼制御装置を
提供する。【解決手段】エンジン１１の燃料噴射量はアクセルペダ
ル２５の踏込量等に基づき算出される。こうして算出さ
れる燃料噴射量が燃料噴射弁４０によって決定される最
少燃料噴射量以下のとき、即ちアクセル踏込量が「０」
付近の値のときには、その最少燃料噴射量が燃料噴射量
として設定され、同燃料噴射量に応じた量の燃料が燃料
噴射弁４０から噴射される。また、こうして最少燃料噴
射量が燃料噴射量として設定されるときには、エンジン
１１の出力トルク低減を図るためにエンジンの燃料噴射
時期及び点火時期が遅角側に補正され、その補正により
アクセル踏込量に対応した出力トルクが得られるように
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、内燃機関の燃焼制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃費向上を意図して機関低負荷時
に理論空燃比よりもリーン側の空燃比での燃焼が可能な
「成層燃焼」を実行する内燃機関が提案され、実用化さ
れている。こうした「成層燃焼」を実行する内燃機関と
しては、例えば特開平４−２２８８５６号公報に記載さ
れたものが知られている。

【０００３】同公報に記載された内燃機関においては、
同機関の圧縮行程にて燃焼室内に噴射供給された燃料を
点火プラグ周りに集め、その集められた燃料と燃焼室内
の空気とからなる混合気に点火プラグにより点火がなさ
れることにより「成層燃焼」が実行される。この「成層
燃焼」では、混合気の平均空燃比を大きくすべくスロッ
トルバルブを「均質燃焼」の場合に比べて開き側に制御
するため、ポンピングロスが低減される。

【０００４】上記「成層燃焼」が行われる内燃機関にお
いては、アクセルペダルの踏込量（アクセル開度）に応
じた機関出力トルクが得られるように、アクセル開度に
基づき燃料噴射量を設定するとともに、その設定される
燃料噴射量に対応した量の燃料を燃焼室に噴射供給す
る。このようにアクセル開度に応じて燃料噴射量を調整
することにより、内燃機関の出力トルクが上記アクセル
開度に応じた値へと制御される。なお、アクセル開度が
大きくなるほど内燃機関に要求される出力トルクが高い
ため、上記燃料噴射量は図７（ｂ）及び（ｃ）に実線で
示すようにアクセル開度が大きくなるほど大きい値に設
定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関に
おける燃料噴射は燃料噴射弁によって行われるが、その
燃料噴射弁によって同弁から噴射可能な燃料量の最小値
（最少燃料噴射量）が決定される。即ち、燃料噴射弁に
おいては、燃料噴射量が極めて少ないときに燃料の噴射
状態が変動して的確な燃料噴射が行われなくなるが、こ
うした変動の起こらない燃料噴射量の最小の値が上記最
少燃料噴射量となる。

【０００６】そして、アクセル開度に基づき設定される
燃料噴射量が上記最少燃料噴射量以下のとき、即ちアク
セル開度が図７の領域Ａ内に位置する値のときには、そ
の最少燃料噴射量が上記燃料噴射量として設定される。
その結果、図７（ａ）に示すように、アクセル開度が
「０」から徐々に大きくなるとき、そのアクセル開度が
領域Ａ内に位置する間は燃料噴射量が図７（ｂ）に破線
Ｌ１で示すように推移することとなる。

【０００７】また、上記のようにアクセル開度が領域Ａ
内に位置する値のときに最少燃料噴射量を燃料噴射量と
して設定する代わりに、その燃料噴射量を「０」にして
燃料カットを行うことも考えられる。この場合には、ア
クセル開度の変化に伴い燃料噴射量が図７（ｃ）に破線
Ｌ２で示すように推移することとなる。

【０００８】このようにアクセル開度が上記領域Ａに位
置する状態のとき、即ちアクセル開度が「０」に近いと
きには、アクセル開度に関係なく燃料噴射量が「０」若
しくは最少燃料噴射量に設定されることとなる。そのた
め、例えばアクセル開度を「０」から徐々に増加させる
ときには、燃料噴射量を徐々に増加させて機関出力トル
クを滑らかに増大させることができず、その機関出力ト
ルクに段差が生じてドライバビリティが悪化してしま
う。

【０００９】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、アクセル開度が「０」付近
で変化するとき、機関出力トルクに段差が生じてドライ
バビリティが悪化するのを防止することのできる内燃機
関の燃焼制御装置を提供することにある。

【００１０】

【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記載の発明では、アクセル開度に応じて内
燃機関の燃料噴射量を設定し、その設定される燃料噴射
量に対応した量の燃料を同機関の燃焼室に供給すること
により、前記アクセル開度に応じた機関出力トルクの制
御を行う内燃機関の燃焼制御装置において、前記アクセ
ル開度に応じて設定される燃料噴射量が予め定められた
最少燃料噴射量以下のとき、その最少燃料噴射量を前記
燃料噴射量として設定するとともに、前記アクセル開度
に対応した機関出力トルクが得られるように内燃機関を
運転制御するための所定制御系を機関出力トルク低下側
に制御する制御手段を備えた。

【００１１】同構成によれば、アクセル開度に応じて設
定される燃料噴射量が予め定められた最少燃料噴射量以
下のとき、その最少燃料噴射量が前記燃料噴射量として
設定されるが、前記アクセル開度に対応した機関出力ト
ルクが得られるように内燃機関を運転制御するための所
定制御系が機関出力トルク低下側に制御される。従っ
て、例えばアクセル開度が「０」から徐々に増加すると
きなどに、同アクセル開度が「０」付近で変化すると
き、機関出力トルクに段差が生じてドライバビリティが
悪化するのを防止することができるようになる。

【００１２】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記制御手段は、前記アクセル開度に対
応した機関出力トルクが得られるように同アクセル開度
に基づき前記所定制御系の制御量を補正するものとし
た。

【００１３】同構成によれば、アクセル開度に対応した
機関出力トルクが得られるようにする際、そのアクセル
開度に基づき内燃機関を運転制御するための所定制御系
の制御量が補正されるため、アクセル開度に応じた機関
出力トルクを的確に得ることができるようになる。

【００１４】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明において、前記内燃機関は成層燃焼を実行す
るものであって、前記制御手段は、前記アクセル開度に
対応した機関出力トルクが得られるように内燃機関の燃
料噴射時期及び点火時期を遅角側に補正するものとし
た。

【００１５】成層燃焼が行われる内燃機関では、点火プ
ラグの点火時に同プラグ周りの混合気の空燃比を着火に
適した値にする必要があるため、燃料噴射時期と点火時
期との間が過度に変化すると失火等が生じるおそれがあ
る。同構成によれば、アクセル開度に対応した機関出力
が得られるようにする際、燃料噴射時期と点火時期との
両方が遅角側に補正されて機関出力トルクの低減が図ら
れ、その補正によって失火等を生じさせることなくアク
セル開度に対応した機関出力トルクを得ることができる
ようになる。

【００１６】請求項４記載の発明では、請求項１〜３の
いずれかに記載の発明において、内燃機関の吸気系に生
じる負圧を調整する負圧調整手段を更に備え、前記制御
手段は、前記アクセル開度に対応した機関出力トルクが
得られるように前記負圧調整手段を負圧増大側に制御す
るものとした。

【００１７】同構成によれば、負圧調整手段を内燃機関
の吸気系に生じる負圧が増大する側に制御することで機
関出力トルクの低減が図られ、アクセル開度に対応した
機関出力トルクを得ることができるようになる。

【００１８】請求項５記載の発明では、請求項１〜４の
いずれかに記載の発明において、前記内燃機関は複数の
気筒を有するものであって、前記制御手段は、前記アク
セル開度に対応した機関出力トルクが得られるように内
燃機関の稼働気筒数を減少側に制御するものとした。

【００１９】同構成によれば、内燃機関の稼働気筒数を
減少側に制御することで機関出力トルクの低減が図ら
れ、アクセル開度に対応した機関出力トルクを得ること
ができるようになる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を直列４気筒の自動
車用ガソリンエンジンに適用した一実施形態を図１〜図
６に従って説明する。

【００２１】図１に示すように、エンジン１１の１番気
筒＃１〜４番気筒＃４（図１には１番気筒＃１のみ図
示）には、それぞれピストン１２が設けられている。こ
のピストン１２は、エンジン１１のシリンダブロック１
１ａ内にて往復移動可能となっており、コンロッド１３
を介してエンジン１１の出力軸であるクランクシャフト
１４に連結されている。そして、ピストン１２の往復移
動は、上記コンロッド１３によってクランクシャフト１
４の回転へと変換されるようになっている。また、ピス
トン１２の頭部には、成層燃焼を実行するのに必要な窪
み１２ａが形成されている。

【００２２】クランクシャフト１４にはシグナルロータ
１４ａが取り付けられている。このシグナルロータ１４
ａの外周部には、複数の突起１４ｂがクランクシャフト
１４の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。ま
た、シグナルロータ１４ａの側方には、クランクポジシ
ョンセンサ１４ｃが設けられている。そして、クランク
シャフト１４が回転して、シグナルロータ１４ａの各突
起１４ｂが順次クランクポジションセンサ１４ｃの側方
を通過することにより、同センサ１４ｃからはそれら各
突起１４ｂの通過に対応したパルス状の検出信号が出力
されるようになる。

【００２３】一方、シリンダブロック１１ａの上端には
シリンダヘッド１５が設けられ、シリンダヘッド１５と
ピストン１２との間には燃焼室１６が設けられている。
この燃焼室１６には、シリンダヘッド１５に設けられた
一対の吸気ポート１７ａ，１７ｂと、同じく一対の排気
ポート１８ａ，１８ｂとが連通している（図１には一方
の吸気ポート１７ｂ及び排気ポート１８ｂのみ図示）。
これら吸気及び排気ポート１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１
８ｂの平断面形状を図２に示す。

【００２４】同図に示されるように、吸気ポート１７ａ
は湾曲して延びるヘリカルポートとなっており、吸気ポ
ート１７ｂは直線状に延びるストレートポートとなって
いる。そして、吸気ポート（ヘリカルポート）１７ａを
通過して燃焼室１６に空気が吸入されると、その燃焼室
１６内に破線矢印で示す方向へスワールが発生するよう
になる。こうした吸気ポート１７ａ，１７ｂ及び排気ポ
ート１８ａ，１８ｂには、それぞれ吸気バルブ１９及び
排気バルブ２０が設けられている。

【００２５】また、図１に示すように、シリンダヘッド
１５には、上記吸気バルブ１９及び排気バルブ２０を開
閉駆動するための吸気カムシャフト２１及び排気カムシ
ャフト２２が回転可能に支持されている。これら吸気及
び排気カムシャフト２１，２２は、タイミングベルト及
びギヤ（共に図示せず）等を介してクランクシャフト１
４に連結され、同ベルト及びギヤ等によりクランクシャ
フト１４の回転が伝達されるようになる。そして、吸気
カムシャフト２１が回転すると、吸気バルブ１９が開閉
駆動されて、吸気ポート１７ａ，１７ｂと燃焼室１６と
が連通・遮断される。また、排気カムシャフト２２が回
転すると、排気バルブ２０が開閉駆動されて、排気ポー
ト１８ａ，１８ｂと燃焼室１６とが連通・遮断される。

【００２６】シリンダヘッド１５において、吸気カムシ
ャフト２１の側方には、同シャフト２１の外周面に設け
られた突起２１ａを検出して検出信号を出力するカムポ
ジションセンサ２１ｂが設けられている。そして、吸気
カムシャフト２１が回転すると、同シャフト２１の突起
２１ａがカムポジションセンサ２１ｂの側方を通過す
る。この状態にあっては、カムポジションセンサ２１ｂ
から上記突起２１ａの通過に対応して所定間隔毎に検出
信号が出力されるようになる。

【００２７】吸気ポート１７ａ，１７ｂ及び排気ポート
１８ａ，１８ｂには、それぞれ吸気管３０及び排気管３
１が接続されている。この吸気管３０内及び吸気ポート
１７ａ，１７ｂ内は吸気通路３２となっており、排気管
３１内及び排気ポート１８ａ，１８ｂ内は排気通路３３
となっている。吸気通路３２の上流部分にはスロットル
バルブ２３が設けられている。このスロットルバルブ２
３は、直流（ＤＣ）モータからなるスロットル用モータ
２４の駆動により回動されて開度調節がなされる。そし
て、スロットルバルブ２３の開度は、スロットルポジシ
ョンセンサ４４によって検出される。

【００２８】また、上記スロットル用モータ２４の駆動
は、自動車の室内に設けられたアクセルペダル２５の開
度（アクセル踏込量）に基づき制御される。即ち、自動
車の運転者がアクセルペダル２５を踏込操作すると、ア
クセル踏込量がアクセルポジションセンサ２６によって
検出され、同センサ２６の検出信号に基づきスロットル
用モータ２４が駆動制御される。このスロットル用モー
タ２４の駆動制御に基づくスロットルバルブ２３の開度
調節により、吸気通路３２の空気流通面積が変化して燃
焼室１６へ吸入される空気の量が調整されるようにな
る。

【００２９】吸気通路３２においてスロットルバルブ２
３の下流側に位置する部分には、同通路３２内の圧力を
検出するバキュームセンサ３６が設けられている。そし
て、バキュームセンサ３６は検出した吸気通路３２内の
圧力に対応した検出信号を出力する。また、吸気通路３
２においてバキュームセンサ３６よりも下流側に位置し
て吸気ポート（ストレートポート）１７ｂに連通する部
分には、スワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）３４が
設けられている。ＳＣＶ３４は、スワール用モータ３５
の駆動により回動されて開度調節がなされる。そして、
ＳＣＶ３４の開度が小さくなるほど、図２に示される吸
気ポート（ヘリカルポート）１７ａを通過する空気の量
が多くなり、燃焼室１６内に生じるスワールが強くな
る。

【００３０】また、図１に示すように、シリンダヘッド
１５には、燃焼室１６内に燃料を噴射供給する燃料噴射
弁４０と、燃焼室１６内に充填される燃料と空気とから
なる混合気に対して点火を行う点火プラグ４１とが設け
られている。この点火プラグ４１による上記混合気への
点火時期は、点火プラグ４１の上方に設けられたイグナ
イタ４１ａによって調整される。そして、燃料噴射弁４
０から燃焼室１６内へ燃料が噴射されると、同燃料が吸
気通路３２を介して燃焼室１６に吸入された空気と混ぜ
合わされ、燃焼室１６内で空気と燃料とからなる混合気
が形成される。更に、燃焼室１６内の混合気は点火プラ
グ４１によって点火がなされて燃焼し、燃焼後の混合気
は排気として排気通路３３に送り出される。

【００３１】次に、本実施形態におけるエンジン１１の
燃焼制御装置の電気的構成を図３に基づいて説明する。
この燃焼制御装置は、燃料噴射量制御、点火時期制御、
スロットル開度制御、及びＳＣＶ開度制御など、エンジ
ン１１の運転状態を制御するための電子制御ユニット
（以下「ＥＣＵ」という）９２を備えている。このＥＣ
Ｕ９２は、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバ
ックアップＲＡＭ９６等を備える論理演算回路として構
成されている。

【００３２】ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラム
や、それら各種制御プログラムを実行する際に参照され
るマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵ９４はＲ
ＯＭ９３に記憶された各種制御プログラムやマップに基
づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ９５はＣＰＵ
９４での演算結果や各センサから入力されたデータ等を
一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ９
６はエンジン１１の停止時に保存すべきデータを記憶す
る不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９３、ＣＰ
Ｕ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６は、バ
ス９７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回
路９８及び外部出力回路９９と接続されている。

【００３３】外部入力回路９８には、クランクポジショ
ンセンサ１４ｃ、カムポジションセンサ２１ｂ、アクセ
ルポジションセンサ２６、バキュームセンサ３６、及び
スロットルポジションセンサ４４等が接続されている。
一方、外部出力回路９９には、スロットル用モータ２
４、スワール用モータ３５、燃料噴射弁４０、及びイグ
ナイタ４１ａ等が接続されている。

【００３４】このように構成されたＥＣＵ９２は、バキ
ュームセンサ３６からの検出信号に基づき吸気圧ＰＭを
求め、アクセルポジションセンサ２６からの検出信号に
基づきアクセル踏込量ＡＣＣＰを求める。更に、ＥＣＵ
９２は、クランクポジションセンサ１４ｃからの検出信
号に基づきエンジン回転数ＮＥを求める。そして、上記
のように求められた吸気圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥ、
若しくはアクセル踏込量ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥ
とに基づき、周知のマップを参照して燃料噴射量ＴＡＵ
をマップ演算する。こうして算出された燃料噴射量ＴＡ
Ｕは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど大きい値にな
るとともに、吸気圧ＰＭ若しくはアクセル踏込量ＡＣＣ
Ｐが大きくなるほど大きい値になる。

【００３５】エンジン１１の機関負荷は、上記燃料噴射
量ＴＡＵによって表される。そして、ＥＣＵ９２は、エ
ンジン１１の運転状態が高回転高負荷領域にあるときに
同エンジン１１の燃焼方式を「均質燃焼」とし、低回転
低負荷領域にあるときに同エンジン１１の燃焼方式を
「成層燃焼」とする。このように燃焼方式を変化させる
のは、高出力が要求される高回転高負荷時には混合気の
空燃比をリッチ側の値にしてエンジン出力を高め、あま
り高出力を必要としない低回転低負荷時には空燃比をリ
ーン側の値にして燃費の向上を図るためである。

【００３６】エンジン１１の燃焼方式を「均質燃焼」と
した場合、ＥＣＵ９２は、バキュームセンサ３６からの
検出信号に基づき求められる吸気圧ＰＭとエンジン回転
数ＮＥとに基づき燃料噴射量ＴＡＵをマップ演算する。
ＥＣＵ９２は、燃料噴射弁４０を駆動制御することによ
り、上記燃料噴射量ＴＡＵに対応した量の燃料をエンジ
ン１１の吸気行程中に燃料噴射弁４０から噴射させる。
こうした燃料噴射に基づき燃焼室１６内に形成される混
合気においては、その空燃比が理論空燃比若しくは理論
空燃比よりも大きい値となる。更に、ＥＣＵ９２は、ス
ロットル開度、点火時期、及びＳＣＶ３４の開度等が
「均質燃焼」に適したものとなるよう、スロットル用モ
ータ２４、イグナイタ４１ａ、及びスワール用モータ３
５等を駆動制御する。

【００３７】エンジン１１の燃焼方式を「成層燃焼」と
した場合、ＥＣＵ９２は、アクセル踏込量ＡＣＣＰ及び
エンジン回転数ＮＥとから燃料噴射量ＴＡＵを算出す
る。ＥＣＵ９２は、上記燃料噴射量ＴＡＵに基づき燃料
をエンジン１１の圧縮行程中に噴射させる。こうした燃
料噴射により燃焼室１６内に形成される混合気において
は、その空燃比が「均質燃焼」時の空燃比よりもリーン
側の値とされる。また、ＥＣＵ９２は、スロットル開
度、点火時期、及びＳＣＶ３４の開度等が「成層燃焼」
に適したものとなるよう、スロットル用モータ２４、イ
グナイタ４１ａ、及びスワール用モータ３５等を駆動制
御する。

【００３８】こうした「成層燃焼」時において、エンジ
ン１１の圧縮行程中に燃料噴射弁４０から噴射された燃
料は、ピストン１２の頭部に設けられた窪み１２ａ（図
１）内に入り込む。更に、上記スワール用モータ３５の
駆動制御によるＳＣＶ３４の開度調節に基づきスワール
が発生し、そのスワール及びピストン１２の移動により
上記燃料が点火プラグ４１の周りに集められる。このよ
うに点火プラグ４１の周りに燃料を集めることによっ
て、燃焼室１６内の混合気全体の平均空燃比を「均質燃
焼」時より大きくしても、同プラグ４１周りの混合気の
空燃比が着火に適したものとされて良好な混合気への着
火が行われる。また、燃焼室１６内の混合気全体の平均
空燃比を「均質燃焼」時より大きくするためにスロット
ル開度が開き側に制御されて吸入空気量が多くされるた
め、「成層燃焼」時にはエンジン１１のポンピングロス
が低減されるようになる。

【００３９】次に、本実施形態における燃焼制御の概要
について図４のタイムチャートを参照して説明する。な
お、図４（ａ）〜（ｄ）は、時間経過に伴うアクセル踏
込量ＡＣＣＰ、燃料噴射量ＴＡＵ、燃料噴射時期Ａｉｎ
ｊｉＣ及び点火時期ＳＴの遅角量Ａｒｔｄ、並びにエン
ジン１１の出力トルクの推移を示すものである。

【００４０】図４（ａ）に示すように、アクセル踏込量
ＡＣＣＰが徐々に増加するとき、そのアクセル踏込量Ａ
ＣＣＰが「０」に近い状態では、エンジン回転数ＮＥが
一定であることを条件に同アクセル踏込量ＡＣＣＰに基
づき算出される燃料噴射量ＴＡＵが図４（ｂ）に破線で
示すように推移する。この状態にあっては、算出される
燃料噴射量ＴＡＵが最少燃料噴射量ＴＡＵmin よりも小
さくなる。

【００４１】なお、最少燃料噴射量とは、燃料噴射弁４
０から噴射可能な燃料量の最小値であって、その燃料噴
射弁４０によって決定されるものである。即ち、燃料噴
射弁４０においては、燃料噴射量ＴＡＵが極めて小さい
ときに燃料の噴射状態が変動して的確な燃料噴射が行わ
れなくなるが、こうした変動の起こらない燃料噴射量Ｔ
ＡＵの最小の値が上記最少燃料噴射量ＴＡＵmin として
設定される。

【００４２】また、アクセル踏込量ＡＣＣＰに基づき算
出される燃料噴射量ＴＡＵが最少燃料噴射量ＴＡＵmin
以下のとき、即ちアクセル踏込量ＡＣＣＰが図４の領域
Ａ内に位置する状態のとき、ＥＣＵ９２は、その最少燃
料噴射量ＴＡＵmin を燃料噴射量ＴＡＵとして設定す
る。その結果、上記領域Ａ内においては、燃料噴射量Ｔ
ＡＵが図４（ｂ）に実線で示すように推移する。このよ
うに推移する燃料噴射量ＴＡＵに応じた量の燃料を燃料
噴射弁４０から噴射させると、アクセル踏込量ＡＣＣＰ
が「０」から徐々に増加するときなど「０」付近で変化
するときに、エンジン１１の出力トルクに段差が生じて
ドライバビリティが低下する。

【００４３】そこで本実施形態では、アクセル踏込量Ａ
ＣＣＰが領域Ａ内に位置する状態のとき、そのアクセル
踏込量ＡＣＣＰに基づき求められる遅角量Ａｒｔｄの分
だけ燃料噴射時期ＡｉｎｊｉＣ及び点火時期ＳＴを遅角
させる。上記遅角量Ａｒｔｄは、算出される燃料噴射量
ＴＡＵが最少燃料噴射量ＴＡＵmin と一致するときのア
クセル踏込量ＡＣＣＰ（基準値ＡＣＣＰＡ）から現在の
アクセル踏込量ＡＣＣＰを減算した値（「ＡＣＣＰＡ−
ＡＣＣＰ」）に基づき図５のマップを参照して求められ
る。なお、上記基準値ＡＣＣＰＡは、自動車の燃料タン
ク側から燃料噴射弁４０へ供給される燃料の圧力が一定
であることを条件に、エンジン回転数ＮＥが大きくなる
ほど大きい値になる。

【００４４】図５のマップから明らかなように、遅角量
Ａｒｔｄは、上記基準値ＡＣＣＰＡからアクセル踏込量
ＡＣＣＰを減算した値が大きくなるほど大きい値にな
る。従って、図４（ａ）に示すように推移するアクセル
踏込量ＡＣＣＰが領域Ａ内に位置する状態のとき、その
アクセル踏込量ＡＣＣＰの増加に伴い図４（ｃ）に示す
ように遅角量Ａｒｔｄが推移するようになる。即ち、遅
角量Ａｒｔｄは、アクセル踏込量ＡＣＣＰが「０」に近
いほど大きく、アクセル踏込量ＡＣＣＰが基準値ＡＣＣ
ＰＡに向かって増加するほど小さくなる。

【００４５】こうした遅角量Ａｒｔｄの分だけ燃料噴射
時期ＡｉｎｊｉＣ及び点火時期ＳＴを遅角させると、ア
クセル踏込量ＡＣＣＰが「０」付近で変化するときの出
力トルクの低減が図られ、同出力トルクに段差が生じる
ことは抑制される。その結果、エンジン１１の出力トル
クが図４（ｄ）に示すようにアクセル踏込量ＡＣＣＰの
増加に伴い滑らかに増加し、上記出力トルクの段差に基
づくドライバビリティの悪化が防止されるようになる。

【００４６】次に、本実施形態の燃焼制御手順について
図６を参照して説明する。図６は、上記燃焼制御を行う
ための燃焼制御ルーチンを示すフローチャートである。
この燃焼制御ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所
定時間毎の時間割り込みにて実行される。そして、同燃
焼制御ルーチンによって燃料噴射量ＴＡＵが算出され
る。ＥＣＵ９２は、こうして燃料噴射量ＴＡＵが算出さ
れると、別のルーチンによって燃料噴射弁４０を駆動制
御して上記燃料噴射量ＴＡＵに対応した量の燃料を噴射
させる。

【００４７】燃焼制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ９３
は、ステップＳ１０１の処理として、エンジン回転数Ｎ
Ｅとアクセル踏込量ＡＣＣＰとに基づき、周知のマップ
を参照して燃料噴射量ＴＡＵを算出する。その後、ステ
ップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２，Ｓ１０３の処
理は、上記算出される燃料噴射量ＴＡＵが最少燃料噴射
量ＴＡＵmin 以下であるとき、その最少燃料噴射量ＴＡ
Ｕmin を燃料噴射量ＴＡＵとして設定するためのもので
ある。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０２の処理として、
算出された燃料噴射量ＴＡＵが最少最少燃料噴射量ＴＡ
Ｕmin 以下か否か判断する。そして、「ＴＡＵ≦ＴＡＵ
min 」でなければこの燃焼制御ルーチンを一旦終了し、
「ＴＡＵ≦ＴＡＵmin 」であれば続くステップＳ１０３
に進む。

【００４８】ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０３の処理と
して、上記最少燃料噴射量ＴＡＵmin を新たな燃料噴射
量ＴＡＵとして設定する。従って、アクセル踏込量ＡＣ
ＣＰが「０」から徐々に増加するときにおいて、アクセ
ル踏込量ＡＣＣＰが小さくて燃料噴射量ＴＡＵが極めて
小さい場合には、そのアクセル踏込量ＡＣＣＰの増加に
対して、燃料噴射量ＴＡＵが図４（ｂ）に実線で示すよ
うに推移することとなる。

【００４９】続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ１０４の
処理として燃料噴射時期ＡｉｎｊｉＣ及び点火時期ＳＴ
を遅角側に補正する際に用いられる遅角量Ａｒｔｄを算
出する。この遅角量Ａｒｔｄは、算出される燃料噴射量
ＴＡＵが最少燃料噴射量ＴＡＵmin と一致するときのア
クセル踏込量ＡＣＣＰ（基準値ＡＣＣＰＡ）から現在の
アクセル踏込量ＡＣＣＰを減算した値（「ＡＣＣＰＡ−
ＡＣＣＰ」）に基づき、図５のマップを参照して算出さ
れる。遅角量Ａｒｔｄは、「ＡＣＣＰＡ−ＡＣＣＰ」が
大きくなるほど大きい値になることから、アクセル踏込
量ＡＣＣＰの増加に対して図４（ｃ）に示すように推移
することとなる。

【００５０】上記のように遅角量Ａｒｔｄを算出した
後、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５，Ｓ１
０６の処理は、燃料噴射時期ＡｉｎｊｉＣ及び点火時期
ＳＴを遅角量Ａｒｔｄの分だけ遅角側に補正するための
ものである。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０５の処理と
して、基本燃料噴射時期ＡｉｎｊｉＣ０から遅角量Ａｒ
ｔｄを減算したものを燃料噴射時期ＡｉｎｊｉＣとす
る。ＥＣＵ９２は、続くステップＳ１０６の処理とし
て、基本点火時期ＳＴ０から遅角量Ａｒｔｄを減算した
ものを点火時期ＳＴとした後、この燃焼制御ルーチンを
一旦終了する。

【００５１】こうして燃料噴射時期ＡｉｎｊｉＣ及び点
火時期ＳＴが算出されると、ＥＣＵ９２は、別のルーチ
ンによって燃料噴射弁４０及びイグナイタ４１ａを駆動
制御し、上記燃料噴射時期ＡｉｎｊｉＣに対応した時期
に燃料噴射を実行するとともに、上記点火時期ＳＴに対
応した時期に点火プラグ４１による点火を実行する。通
常は遅角量Ａｒｔｄが「０」であるため、上記ステップ
Ｓ１０５，Ｓ１０６の処理により基本燃料噴射時期Ａｉ
ｎｊｉＣ０及び基本点火時期ＳＴ０がそのまま燃料噴射
時期ＡｉｎｊｉＣ及び点火時期ＳＴとされる。

【００５２】しかし、アクセル踏込量ＡＣＣＰが図４の
領域Ａ内に位置する状態では、遅角量Ａｒｔｄが「０」
でないため、基本燃料噴射時期ＡｉｎｊｉＣ０及び基本
点火時期ＳＴ０から遅角量Ａｒｔｄを減算したものが燃
料噴射時期ＡｉｎｊｉＣ及び点火時期ＳＴとなる。従っ
て、アクセル踏込量ＡＣＣＰが図４の領域Ａ内に位置す
る状態では、遅角量Ａｒｔｄの分だけ燃料噴射時期Ａｉ
ｎｊｉＣ及び点火時期ＳＴが遅角側に補正されるように
なる。

【００５３】こうした補正により領域Ａ内にて燃料噴射
量ＴＡＵが図４（ｂ）に実線で示すように推移したとし
ても、上記遅角量Ａｒｔｄの分だけエンジン１１の出力
トルク低減が図られる。その結果、エンジン１１の出力
トルクがアクセル踏込量ＡＣＣＰの増加に対して図４
（ｄ）に示すように滑らかに増加し、そのアクセル踏込
量ＡＣＣＰに応じた出力トルクを的確に得ることができ
るようになる。

【００５４】ところで、アクセル踏込量ＡＣＣＰが領域
Ａ内に位置する状態のときには、エンジン１１の燃焼方
式が「成層燃焼」とされる。この「成層燃焼」において
は、点火プラグ４１による点火時に同プラグ４１周りの
混合気の空燃比を着火に適した値にする必要があること
から、燃料噴射時期ＡｉｎｊｉＣと点火時期ＳＴとの間
が過度に変化すると失火等が生じるおそれがある。

【００５５】本実施形態では、アクセル踏込量ＡＣＣＰ
が領域Ａ内に位置する状態のとき、燃料噴射時期Ａｉｎ
ｊｉＣと点火時期ＳＴとの両方が遅角側に補正されて出
力トルクの低減が図られ、その燃料噴射時期Ａｉｎｊｉ
Ｃと点火時期ＳＴとの間が過度に変化することはない。
そのため、燃料噴射時期ＡｉｎｊｉＣと点火時期ＳＴと
の間が過度に変化することに基づく失火等を生じさせる
ことなく、領域Ａ内においてもアクセル踏込量ＡＣＣＰ
に対応したエンジン１１の出力トルクを得ることができ
るようになる。

【００５６】以上詳述した処理が行われる本実施形態に
よれば、以下に示す効果が得られるようになる。（１）アクセル踏込量ＡＣＣＰに応じて算出される燃料
噴射量ＴＡＵが最少燃料噴射量ＴＡＵmin 以下のとき、
その最少燃料噴射量ＴＡＵmin が燃料噴射量ＴＡＵとし
て設定されるが、上記アクセル踏込量ＡＣＣＰに対応し
た出力トルクが得られるように燃料噴射時期Ａｉｎｊｉ
Ｃ及び点火時期ＳＴが遅角側に補正される。従って、ア
クセル踏込量ＡＣＣＰが図４の領域Ａ内に位置する状態
のとき、上記燃料噴射時期ＡｉｎｊｉＣ及び点火時期Ｓ
Ｔの遅角側への補正により出力トルクの低減が図られ、
アクセル踏込量ＡＣＣＰの増加に対して出力トルクが滑
らかに増加する。このようにアクセル踏込量ＡＣＣＰの
増加に対して出力トルクが滑らかに増加するため、例え
ばアクセル踏込量ＡＣＣＰが「０」から徐々に増加する
とき、領域Ａ内にて出力トルクに段差が生じてドライバ
ビリティが悪化するのを防止することができる。

【００５７】（２）上記燃料噴射時期ＡｉｎｊｉＣ及び
点火時期ＳＴを遅角側に補正するための遅角量Ａｒｔｄ
は、アクセル踏込量ＡＣＣＰに基づき図５のマップを参
照して求められる。そして、図５のマップから明らかな
ように、基準値ＡＣＣＰＡとアクセル踏込量ＡＣＣＰと
の差（「ＡＣＣＰＡ−ＡＣＣＰ」）が大きくなるほど、
遅角量Ａｒｔｄも大きくなる。そのため、アクセル踏込
量ＡＣＣＰが領域Ａ内に位置する状態において、アクセ
ル踏込量ＡＣＣＰに対応した出力トルクを的確に得るこ
とができるようになる。

【００５８】（３）アクセル踏込量ＡＣＣＰが領域Ａ内
に位置する状態にあるとき、アクセル踏込量ＡＣＣＰに
対応した出力トルクが得られるように、燃料噴射時期Ａ
ｉｎｊｉＣと点火時期ＳＴとの両方が遅角側に補正され
る。従って、燃料噴射時期ＡｉｎｊｉＣと点火時期ＳＴ
との間が過度に変化することに基づき失火等が生じるお
それのある「成層燃焼」の実行中においても、上記補正
によって失火を生じさせることなくアクセル踏込量ＡＣ
ＣＰに対応した出力トルクを得ることができるようにな
る。

【００５９】なお、本実施形態は、例えば以下のように
変更することもできる。・本実施形態では、遅角量Ａｒｔｄを図５に示すマップ
によって算出したが、このマップによる算出に代えて式
による算出を採用してもよい。

【００６０】・本実施形態では、遅角量Ａｒｔｄを基準
値ＡＣＣＰＡとアクセル踏込量ＡＣＣＰとの差に基づき
求めたが、これに代えてアクセル踏込量ＡＣＣＰだけに
よって求めてもよい。この場合、アクセル踏込量ＡＣＣ
Ｐが大きくなるほど、遅角量Ａｒｔｄが小さくなるよう
に同遅角量Ａｒｔｄを求める。

【００６１】・本実施形態では、アクセル踏込量ＡＣＣ
Ｐが領域Ａ内に位置する状態にあるとき、燃料噴射時期
ＡｉｎｊｉＣ及び点火時期ＳＴを遅角側に補正してエン
ジン１１の出力トルク低減を図り、アクセル踏込量ＡＣ
ＣＰに対応した出力トルクが得られるようにしたが、本
発明はこれに限定されない。即ち、燃料噴射時期Ａｉｎ
ｊｉＣ及び点火時期ＳＴを遅角側に補正する代わりに、
スロットルバルブ２３を閉じ側に制御してエンジン１１
の吸気系に生じる負圧を増大させ、エンジン１１のポン
ピングロスを大きくし出力トルク低減を図ってもよい。
また、エンジン１１の排気を吸気系に再循環させる排気
再循環（ＥＧＲ）機構をエンジン１１に採用した場合に
は、そのＥＧＲ機構におけるＥＧＲバルブの開度を閉じ
側に制御してエンジン１１の吸気系に生じる負圧を増大
させ、エンジン１１のポンピングロスを大きくして出力
トルク低減を図っても良い。更に、任意の気筒＃１〜＃
４にて燃料カットを行うことで稼働気筒数を減少側に制
御して出力トルク低減を図ってもよい。これら場合にお
いては、基準値ＡＣＣＰＡとアクセル踏込量ＡＣＣＰと
の差が大きくなるほど、スロットルバルブ２３及びＥＧ
Ｒバルブの閉じ量が大きくなるように、また稼働気筒数
が少なくなるように制御することが好ましい。

【００６２】・また、アクセル踏込量が領域Ａ内に位置
する状態にあるとき、上述したエンジン１１の出力トル
ク低減を図る各種手段の内、複数の手段を組み合わせて
実行してもよい。

【００６３】・本実施形態では、燃焼方式を切り換える
タイプのエンジン１１に本発明を適用したが、例えば
「均質燃焼」のみを行うエンジン１１に本発明を適用し
てもよい。

【００６４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、アクセル
開度に応じて設定される燃料噴射量が予め定められた最
少燃料噴射量以下のとき、その最少燃料噴射量が前記燃
料噴射量として設定されるが、前記アクセル開度に対応
した機関出力トルクが得られるように内燃機関を運転制
御するための所定制御系が機関出力トルク低下側に制御
される。従って、例えばアクセル開度が「０」から徐々
に増加するときなどに、同アクセル開度が「０」付近で
変化するとき、機関出力トルクに段差が生じてドライバ
ビリティが悪化するのを防止することができる。

【００６５】請求項２記載の発明によれば、アクセル開
度に対応した機関出力トルクが得られるようにする際、
そのアクセル開度に基づき内燃機関を運転制御するため
の所定制御系の制御量が補正されるため、アクセル開度
に応じた機関出力トルクを的確に得ることができるよう
になる。

【００６６】請求項３記載の発明によれば、成層燃焼を
行う内燃機関にあって、アクセル開度に対応した機関出
力が得られるようにする際、燃料噴射時期と点火時期と
の両方が遅角側に補正されて機関出力トルクの低減が図
られ、その補正によって失火等を生じさせることなくア
クセル開度に対応した機関出力トルクを得ることができ
る。

【００６７】請求項４記載の発明によれば、負圧調整手
段を内燃機関の吸気系に生じる負圧が増大する側に制御
することで機関出力トルクの低減が図られ、アクセル開
度に対応した機関出力トルクを得ることができるように
なる。

【００６８】請求項５記載の発明によれば、内燃機関の
稼働気筒数を減少側に制御することで機関出力トルクの
低減が図られ、アクセル開度に対応した機関出力トルク
を得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の燃焼制御装置が適用されたエンジ
ン全体を示す断面図。

【図２】同エンジンにおける吸気及び排気ポートの形状
を示すシリンダヘッドの断面図。

【図３】上記燃焼制御装置の電気的構成を示すブロック
図。

【図４】時間経過に伴うアクセル踏込量、燃料噴射量、
遅角量、及び出力トルクの推移を示すタイムチャート。

【図５】遅角量を算出する際に参照されるマップ。

【図６】燃焼制御手順を示すフローチャート。

【図７】従来における時間経過に伴うアクセル踏込量及
び燃料噴射量の推移を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１１…エンジン、１６…燃焼室、２３…スロットルバル
ブ、２４…スロットル用モータ、２５…アクセルペダ
ル、２６…アクセルポジションセンサ、４０…燃料噴射
弁、４１…点火プラグ、４１ａ…イグナイタ、４４…ス
ロットルポジションセンサ、９２…電子制御ユニット
（ＥＣＵ）。

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 17/02 Ｆ０２Ｄ 17/02 Ｕ 41/10 ３１５ 41/10 ３１５３３０３３０Ａ３３５３３５ 41/32 41/32 Ｃ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ３０１Ｊ３０１ＫＦ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 ＢＦＦターム(参考） 3G022 AA00 AA04 AA07 CA00 CA04 DA02 EA07 GA01 GA05 GA07 GA08 3G065 AA00 AA05 CA13 DA05 DA06 EA09 FA07 GA01 GA10 GA12 GA13 GA18 GA41 GA46 3G084 AA00 AA03 AA04 BA05 BA15 BA17 CA03 CA04 DA11 FA10 FA11 FA33 FA38 3G092 AA06 AA09 AA14 BA09 BB06 CA08 DC03 EA04 EA09 FA04 GA12 HA05Z HA06Z HE01Z HE03Z HF08Z 3G301 HA01 HA04 HA07 HA16 HA17 JA04 KA08 KA14 LA00 LA03 LA05 LB04 MA11 MA14 MA18 NE12 NE19 PA07Z PA11Z PE01Z PE03Z PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクセル開度に応じて内燃機関の燃料噴射
量を設定し、その設定される燃料噴射量に対応した量の
燃料を同機関の燃焼室に供給することにより、前記アク
セル開度に応じた機関出力トルクの制御を行う内燃機関
の燃焼制御装置において、前記アクセル開度に応じて設定される燃料噴射量が予め
定められた最少燃料噴射量以下のとき、その最少燃料噴
射量を前記燃料噴射量として設定するとともに、前記ア
クセル開度に対応した機関出力トルクが得られるように
内燃機関を運転制御するための所定制御系を機関出力ト
ルク低下側に制御する制御手段を備えることを特徴とす
る内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記アクセル開度に対応
した機関出力トルクが得られるように同アクセル開度に
基づき前記所定制御系の制御量を補正する請求項１記載
の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項３】前記内燃機関は成層燃焼を実行するもので
あって、前記制御手段は、前記アクセル開度に対応した
機関出力トルクが得られるように内燃機関の燃料噴射時
期及び点火時期を遅角側に補正する請求項１又は２記載
の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関
の燃焼制御装置において、内燃機関の吸気系に生じる負圧を調整する負圧調整手段
を更に備え、前記制御手段は、前記アクセル開度に対応
した機関出力トルクが得られるように前記負圧調整手段
を負圧増大側に制御することを特徴とする内燃機関の燃
焼制御装置。
【請求項５】前記内燃機関は複数の気筒を有するもので
あって、前記制御手段は、前記アクセル開度に対応した
機関出力トルクが得られるように内燃機関の稼働気筒数
を減少側に制御する請求項１〜４のいずれかに記載の内
燃機関の燃焼制御装置。