JP2000314338A - 筒内噴射型内燃機関 - Google Patents
筒内噴射型内燃機関Info
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
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- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
- F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
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- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1477—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
- F02D41/1479—Using a comparator with variable reference
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- F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 筒内噴射型内燃機関における排気浄化性能な
どの機関特性の向上を図る。 【解決手段】 機関運転を制御する電子制御ユニット
（４０）は、触媒昇温要求などに応じて、理論空燃比近
傍の所定空燃比を目標値とした空燃比フィードバック制
御を行いつつ圧縮行程で燃料を噴射する運転モードに切
り換える。このモード切換に際して空燃比フィードバッ
ク補正係数を補正し、Ｏ2センサ（２２）の出カ反転を
促し、モード切換に伴うＯ2センサ出カ反転点のシフト
に起因する空燃比制御の不安定化を防止して理論空燃比
近傍での圧縮行程噴射を安定に実施して排気浄化装置
（３０）を昇温させ排気浄化性能を向上する。
どの機関特性の向上を図る。 【解決手段】 機関運転を制御する電子制御ユニット
（４０）は、触媒昇温要求などに応じて、理論空燃比近
傍の所定空燃比を目標値とした空燃比フィードバック制
御を行いつつ圧縮行程で燃料を噴射する運転モードに切
り換える。このモード切換に際して空燃比フィードバッ
ク補正係数を補正し、Ｏ2センサ（２２）の出カ反転を
促し、モード切換に伴うＯ2センサ出カ反転点のシフト
に起因する空燃比制御の不安定化を防止して理論空燃比
近傍での圧縮行程噴射を安定に実施して排気浄化装置
（３０）を昇温させ排気浄化性能を向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射型内燃機
関に関する。
関に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】近年、機関出力及び燃費の向上を
図った筒内噴射型内燃機関が実用化されている。この種
の内燃機関は、例えば特開平８−３１２４０４号公報に
示されるように、機関出力が要求される中高負荷域では
理論空燃比を目標値とした空燃比フィードバック制御を
行いつつ吸気行程で燃料を噴射する一方、低負荷域では
理論空燃比よりも燃料希薄な超リーン空燃比（例えば空
燃比２５以上）となるようにオープンループ制御を行い
つつ圧縮行程で燃料を噴射する。
図った筒内噴射型内燃機関が実用化されている。この種
の内燃機関は、例えば特開平８−３１２４０４号公報に
示されるように、機関出力が要求される中高負荷域では
理論空燃比を目標値とした空燃比フィードバック制御を
行いつつ吸気行程で燃料を噴射する一方、低負荷域では
理論空燃比よりも燃料希薄な超リーン空燃比（例えば空
燃比２５以上）となるようにオープンループ制御を行い
つつ圧縮行程で燃料を噴射する。
【０００３】つまり、筒内噴射型内燃機関での圧縮行程
噴射は主に燃費向上を企図して超リーン空燃比での成層
燃焼を達成するものとなっており、筒内噴射型内燃機関
の圧縮行程噴射は専らリーン空燃比領域で実施されてい
る。
噴射は主に燃費向上を企図して超リーン空燃比での成層
燃焼を達成するものとなっており、筒内噴射型内燃機関
の圧縮行程噴射は専らリーン空燃比領域で実施されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の内燃機関は、吸気通路内に燃料を噴射する従来型内燃
機関に比べて超リーン空燃比での運転が行われるため排
気ガス温度が低下し一度活性状態となった触媒が不活性
状態に陥ったり、噴射時期が運転状態によって吸気行程
と圧縮行程とで変化するためトルク変動が生じたりする
等、さまざまな問題がある。
の内燃機関は、吸気通路内に燃料を噴射する従来型内燃
機関に比べて超リーン空燃比での運転が行われるため排
気ガス温度が低下し一度活性状態となった触媒が不活性
状態に陥ったり、噴射時期が運転状態によって吸気行程
と圧縮行程とで変化するためトルク変動が生じたりする
等、さまざまな問題がある。
【０００５】本発明者らは、上述の問題に対し有効な手
段を見出すため圧縮行程噴射での目標空燃比を超リーン
空燃比領域外へ変化させた実験を重ねたところ、理論空
燃比近傍の空燃比領域で圧縮行程噴射を実施した際の機
関特性が吸気行程噴射時のものに比べて大きく異なるこ
とが分かった。本発明の目的は、圧縮行程噴射での空燃
比領域を拡張した際の機関特性変化を活用して筒内噴射
型内燃機関特有の問題を解決し得る筒内噴射型内燃機関
を提供することにある。
段を見出すため圧縮行程噴射での目標空燃比を超リーン
空燃比領域外へ変化させた実験を重ねたところ、理論空
燃比近傍の空燃比領域で圧縮行程噴射を実施した際の機
関特性が吸気行程噴射時のものに比べて大きく異なるこ
とが分かった。本発明の目的は、圧縮行程噴射での空燃
比領域を拡張した際の機関特性変化を活用して筒内噴射
型内燃機関特有の問題を解決し得る筒内噴射型内燃機関
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
の筒内噴射型内燃機関は、理論空燃比を目標値とした空
燃比フィードバック制御を実行しつつ吸気行程噴射を行
う第１運転モードと理論空燃比近傍の所定空燃比を目標
値とした空燃比フィードバック制御を実行しつつ圧縮行
程噴射を行う第２運転モードとを有し各運転モードを所
定条件下で選択的に切り換えることを特徴とする。
の筒内噴射型内燃機関は、理論空燃比を目標値とした空
燃比フィードバック制御を実行しつつ吸気行程噴射を行
う第１運転モードと理論空燃比近傍の所定空燃比を目標
値とした空燃比フィードバック制御を実行しつつ圧縮行
程噴射を行う第２運転モードとを有し各運転モードを所
定条件下で選択的に切り換えることを特徴とする。
【０００７】この筒内噴射型内燃機関によれば、理論空
燃比での吸気行程噴射または理論空燃比近傍での圧縮行
程噴射が選択的に行われ、噴射形態の切換えに伴う機関
特性変化の活用によって排ガス特性或いは出力特性の向
上等が図られる。請求項１の発明において、好ましく
は、運転モード切換手段は、内燃機関が中高負荷運転状
態にあるときに運転モードを第１運転モードに切り換
え、排気浄化装置の触媒の昇温が要求される運転状態に
あるときに第２運転モードに切り換える。好ましくは、
第２運転モードでの空燃比フィードバック制御における
目標値を理論空燃比よりも僅かに燃料希薄な空燃比に設
定する。
燃比での吸気行程噴射または理論空燃比近傍での圧縮行
程噴射が選択的に行われ、噴射形態の切換えに伴う機関
特性変化の活用によって排ガス特性或いは出力特性の向
上等が図られる。請求項１の発明において、好ましく
は、運転モード切換手段は、内燃機関が中高負荷運転状
態にあるときに運転モードを第１運転モードに切り換
え、排気浄化装置の触媒の昇温が要求される運転状態に
あるときに第２運転モードに切り換える。好ましくは、
第２運転モードでの空燃比フィードバック制御における
目標値を理論空燃比よりも僅かに燃料希薄な空燃比に設
定する。
【０００８】本発明者らの上記実験によれば、理論空燃
比近傍での圧縮行程噴射を実施した際の一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）などの還元成分および余剰酸素（Ｏ2）の排出量
は、理論空燃比での吸気行程噴射時のものに比べて増大
する。すなわち、理論空燃比近傍での圧縮行程噴射が行
われると、燃焼室の局所にリッチ空燃比領域が生起し、
不完全燃焼が生起してＣＯが多く発生する一方、それ以
外の燃焼室領域ではＯ2が多く存在することになる。こ
のため、理論空燃比近傍での圧縮行程噴射時のＣＯ及び
Ｏ2の排出量は、理論空燃比での吸気行程噴射時よりも
増大する。そして、燃焼室から排出されたＣＯとＯ2が
触媒装置に達すると、触媒の作用下でＣＯとＯ2との酸
化反応が生起し、これに伴う反応熱により触媒温度が上
昇する。従って、中負荷運転域で所要機関出力を発生可
能であると共に、触媒昇温要求に応じた触媒昇温が可能
である。リーン空燃比での圧縮行程噴射によりリッチ失
火や燃費悪化が防止され、また、スモークの排出が抑制
されて排気特性が向上する。
比近傍での圧縮行程噴射を実施した際の一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）などの還元成分および余剰酸素（Ｏ2）の排出量
は、理論空燃比での吸気行程噴射時のものに比べて増大
する。すなわち、理論空燃比近傍での圧縮行程噴射が行
われると、燃焼室の局所にリッチ空燃比領域が生起し、
不完全燃焼が生起してＣＯが多く発生する一方、それ以
外の燃焼室領域ではＯ2が多く存在することになる。こ
のため、理論空燃比近傍での圧縮行程噴射時のＣＯ及び
Ｏ2の排出量は、理論空燃比での吸気行程噴射時よりも
増大する。そして、燃焼室から排出されたＣＯとＯ2が
触媒装置に達すると、触媒の作用下でＣＯとＯ2との酸
化反応が生起し、これに伴う反応熱により触媒温度が上
昇する。従って、中負荷運転域で所要機関出力を発生可
能であると共に、触媒昇温要求に応じた触媒昇温が可能
である。リーン空燃比での圧縮行程噴射によりリッチ失
火や燃費悪化が防止され、また、スモークの排出が抑制
されて排気特性が向上する。
【０００９】請求項２の発明では、空燃比検出手段を構
成する酸素濃度検出手段の出力に応じて空燃比フィード
バック制御が実施される。酸素濃度検出手段を用いるこ
とにより、空燃比フィードバック制御に係るセンサ系が
簡易且つ安価なものになり、制御自体も簡易になる。ま
た、酸素濃度検出手段の出力は、通常は理論空燃比にお
いて第１出力値と第２出力値との間で反転する。そし
て、空燃比フィードバック制御では、一般にこの出力反
転に応じて空燃比補正値が可変調整される。本発明者ら
の実験によれば、理論空燃比近傍での圧縮行程噴射によ
り還元成分及び余剰酸素の排出量が増大した場合、酸素
濃度検出手段の構成によっては、酸素濃度検出手段の出
力反転点が理論空燃比からシフトする。例えば、円筒状
のジルコニア素子の内外表面に触媒作用をもつ多孔質の
白金電極を被覆してなる酸素センサを用いた場合、理論
空燃比近傍での圧縮行程噴射の実施中におけるセンサ出
力反転点は理論空燃比から空燃比で０．３〜１．０程度
リーン側にシフトする。このため、第２運転モードでは
リーン側にシフトした酸素センサ出力反転点においてフ
ィードバック制御を行うことで還元成分及び余剰酸素の
最適化が図れ、例えば排気通路に設けられる触媒装置の
昇温等を効率良く行うことができる。
成する酸素濃度検出手段の出力に応じて空燃比フィード
バック制御が実施される。酸素濃度検出手段を用いるこ
とにより、空燃比フィードバック制御に係るセンサ系が
簡易且つ安価なものになり、制御自体も簡易になる。ま
た、酸素濃度検出手段の出力は、通常は理論空燃比にお
いて第１出力値と第２出力値との間で反転する。そし
て、空燃比フィードバック制御では、一般にこの出力反
転に応じて空燃比補正値が可変調整される。本発明者ら
の実験によれば、理論空燃比近傍での圧縮行程噴射によ
り還元成分及び余剰酸素の排出量が増大した場合、酸素
濃度検出手段の構成によっては、酸素濃度検出手段の出
力反転点が理論空燃比からシフトする。例えば、円筒状
のジルコニア素子の内外表面に触媒作用をもつ多孔質の
白金電極を被覆してなる酸素センサを用いた場合、理論
空燃比近傍での圧縮行程噴射の実施中におけるセンサ出
力反転点は理論空燃比から空燃比で０．３〜１．０程度
リーン側にシフトする。このため、第２運転モードでは
リーン側にシフトした酸素センサ出力反転点においてフ
ィードバック制御を行うことで還元成分及び余剰酸素の
最適化が図れ、例えば排気通路に設けられる触媒装置の
昇温等を効率良く行うことができる。
【００１０】請求項３の発明では、空燃比フィードバッ
ク制御において酸素濃度検出手段の出力に応じて可変さ
れる空燃比補正値を運転モードが切換わるときに増減補
正する。酸素センサ出力の反転に応じて空燃比補正値を
可変する空燃比フィードバック制御によれば、上述した
ようにセンサ出力反転点がリーン側にシフトすることに
より、第１運転モードと第２運転モードとの間での運転
モード切換えの直後は、酸素センサ出力の反転ひいては
空燃比補正値の適正化が遅れ（図８を参照）、運転モー
ド切換に伴う新たな目標空燃比に収束するまでに時間を
要し、空燃比制御上の安定性が損なわれることがある。
ク制御において酸素濃度検出手段の出力に応じて可変さ
れる空燃比補正値を運転モードが切換わるときに増減補
正する。酸素センサ出力の反転に応じて空燃比補正値を
可変する空燃比フィードバック制御によれば、上述した
ようにセンサ出力反転点がリーン側にシフトすることに
より、第１運転モードと第２運転モードとの間での運転
モード切換えの直後は、酸素センサ出力の反転ひいては
空燃比補正値の適正化が遅れ（図８を参照）、運転モー
ド切換に伴う新たな目標空燃比に収束するまでに時間を
要し、空燃比制御上の安定性が損なわれることがある。
【００１１】そこで、請求項３の発明では、上記のよう
に空燃比補正値を運転モード切換時に増減補正し（図６
参照）、これにより運転モード切換直後の実際空燃比を
新たな目標空燃比に強制的に近づけ、空燃比が新たな目
標空燃比に収束するまでの所要時間を短縮して空燃比制
御の安定化を図る。即ち、吸気行程噴射と圧縮行程噴射
との間での切換えに伴って燃料噴射時期が変化した場合
にも、新たな目標空燃比に基づく空燃比フィードバック
制御が早期に開始される。
に空燃比補正値を運転モード切換時に増減補正し（図６
参照）、これにより運転モード切換直後の実際空燃比を
新たな目標空燃比に強制的に近づけ、空燃比が新たな目
標空燃比に収束するまでの所要時間を短縮して空燃比制
御の安定化を図る。即ち、吸気行程噴射と圧縮行程噴射
との間での切換えに伴って燃料噴射時期が変化した場合
にも、新たな目標空燃比に基づく空燃比フィードバック
制御が早期に開始される。
【００１２】請求項３の発明において、好ましくは、運
転モードが第１運転モードから第２運転モードに切換わ
る場合に第１運転モードでの空燃比補正値を減算補正し
（図６参照）、また、第２運転モードから第１運転モー
ドに切換わる場合には第２運転モードでの空燃比補正値
を加算補正する。減算・加算の補正量は、固定値であっ
ても良く、或いは、予め設定しておいたマップから機関
運転状態（例えば機関回転数と体積効率）に応じて求め
られるものでも良い。この好適態様によれば、運転モー
ド切換時の空燃比補正値の補正が適正に行われる。
転モードが第１運転モードから第２運転モードに切換わ
る場合に第１運転モードでの空燃比補正値を減算補正し
（図６参照）、また、第２運転モードから第１運転モー
ドに切換わる場合には第２運転モードでの空燃比補正値
を加算補正する。減算・加算の補正量は、固定値であっ
ても良く、或いは、予め設定しておいたマップから機関
運転状態（例えば機関回転数と体積効率）に応じて求め
られるものでも良い。この好適態様によれば、運転モー
ド切換時の空燃比補正値の補正が適正に行われる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明の一実
施形態に係る内燃機関は、例えば筒内噴射型火花点火式
直列４気筒ガソリンエンジン１からなる機関本体を備
え、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４と電磁式の燃料噴射弁６とが取り付けられてい
る。燃料タンクから燃料噴射弁６への燃料供給は、燃料
供給装置の低圧燃料ポンプまたは高圧燃料ポンプにより
所望圧力で行われる。
施形態に係る内燃機関は、例えば筒内噴射型火花点火式
直列４気筒ガソリンエンジン１からなる機関本体を備
え、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４と電磁式の燃料噴射弁６とが取り付けられてい
る。燃料タンクから燃料噴射弁６への燃料供給は、燃料
供給装置の低圧燃料ポンプまたは高圧燃料ポンプにより
所望圧力で行われる。
【００１４】シリンダヘッド２には吸気ポートおよび排
気ポートが各気筒毎に形成され、各吸気ポートおよび各
排気ポートは吸気マニホールド１０の一端および排気マ
ニホールド１２の一端にそれぞれ接続されている。吸気
マニホールド１０の他端にはスロットル弁１１が設けら
れている。排気マニホールド１２は、好ましくは、排気
合流部の容積が大きく未燃燃料成分と余剰酸素との反応
を促進する反応型のものからなる。
気ポートが各気筒毎に形成され、各吸気ポートおよび各
排気ポートは吸気マニホールド１０の一端および排気マ
ニホールド１２の一端にそれぞれ接続されている。吸気
マニホールド１０の他端にはスロットル弁１１が設けら
れている。排気マニホールド１２は、好ましくは、排気
合流部の容積が大きく未燃燃料成分と余剰酸素との反応
を促進する反応型のものからなる。
【００１５】排気マニホールド１２に接続された排気管
（排気通路）２０には、排気浄化触媒装置３０と、排ガ
ス中のＯ2濃度ひいては実際空燃比を検出するＯ2センサ
（酸素濃度検出手段）２２とが設けられている。Ｏ2セ
ンサ２２は、ストイキオにおいてその出カが大きく変化
するような特性を有し、Ｏ2センサ出カ電圧は、リッチ
空燃比側で大になる―方、リーン空燃比側ではゼ口近傍
の小さい値になる。排気浄化触媒装置３０は、リーン空
燃比運転時における排ガス中のＮＯｘをＨＣ存在下で選
択的に浄化する選択還元型ＮＯｘ触媒３０ａと、その下
流側に配された三元触媒３０bとを備え、三元触媒３０b
の下流側には、排気浄化触媒装置３０の温度を表す排ガ
ス温度を検出する排気温センサ３２が設けられている。
（排気通路）２０には、排気浄化触媒装置３０と、排ガ
ス中のＯ2濃度ひいては実際空燃比を検出するＯ2センサ
（酸素濃度検出手段）２２とが設けられている。Ｏ2セ
ンサ２２は、ストイキオにおいてその出カが大きく変化
するような特性を有し、Ｏ2センサ出カ電圧は、リッチ
空燃比側で大になる―方、リーン空燃比側ではゼ口近傍
の小さい値になる。排気浄化触媒装置３０は、リーン空
燃比運転時における排ガス中のＮＯｘをＨＣ存在下で選
択的に浄化する選択還元型ＮＯｘ触媒３０ａと、その下
流側に配された三元触媒３０bとを備え、三元触媒３０b
の下流側には、排気浄化触媒装置３０の温度を表す排ガ
ス温度を検出する排気温センサ３２が設けられている。
【００１６】筒内噴射型内燃機関の総合的な制御を行う
ＥＣＵ（電子コントロ―ルユニット）４０は、入出カ装
置、記憶装置、中央処理装置、タイマカウンタを備えて
いる。ＥＣＵ４０の入力側には、スロットル弁１１に設
けられスロットル開度θthを検出するスロットルセンサ
１１ａ、クランク角およびエンジン回転速度Ｎｅを検出
するクランク角センサ１３、エンジン冷却水温を検出す
る水温センサ１４、Ｏ2センサ２２、排気温センサ３２
等が接続され、その出カ側には点火プラグ４や燃料噴射
弁６等が接続されている。ＥＣＵ４０は、センサ類から
の検出情報に基づき燃料噴射量、燃料噴射時期や点火時
期等の最適値を求め、燃料噴射タイミングや点火タイミ
ングを制御する。
ＥＣＵ（電子コントロ―ルユニット）４０は、入出カ装
置、記憶装置、中央処理装置、タイマカウンタを備えて
いる。ＥＣＵ４０の入力側には、スロットル弁１１に設
けられスロットル開度θthを検出するスロットルセンサ
１１ａ、クランク角およびエンジン回転速度Ｎｅを検出
するクランク角センサ１３、エンジン冷却水温を検出す
る水温センサ１４、Ｏ2センサ２２、排気温センサ３２
等が接続され、その出カ側には点火プラグ４や燃料噴射
弁６等が接続されている。ＥＣＵ４０は、センサ類から
の検出情報に基づき燃料噴射量、燃料噴射時期や点火時
期等の最適値を求め、燃料噴射タイミングや点火タイミ
ングを制御する。
【００１７】詳しくは、ＥＣＵ（運転モード切換手段）
４０は、スロットル開度θthとエンジン回転速度Ｎｅと
に基づいてエンジン負荷に対応する目標平均有効圧Ｐｅ
を求め、燃料噴射モード設定マップ（図示せず）を参照
して目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとに応
じて燃料噴射モード（運転モード）を設定する。例え
ば、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとが共
に小さいときには、超リーン空燃比（例えば空燃比２５
〜４０程度）を目標空燃比とした空燃比オープンループ
制御を実施しつつ圧縮行程で燃料を噴射する圧縮行程噴
射モードを選択する―方、目標平均有効圧Ｐｅ或いはエ
ンジン回転速度Ｎｅが大きくなると、吸気行程で燃料を
噴射する吸気行程噴射モードを選択する。吸気行程噴射
モードは、リーン空燃比（例えば空燃比１５〜２２程
度）を目標空燃比とした空燃比オープンループ制御が行
われる吸気リーンモードと、ストイキオを目標空燃比と
する空燃比フィードバック制御が行われる吸気行程フィ
ードバックモード（第１運転モード）と、リッチ空燃比
を目標空燃比とした空燃比オープンループ制御が行われ
るオープンループモードとを含む。以下において、空燃
比フィードバックモードをＯ2−Ｆ／Ｂモードと略記す
ることがある。
４０は、スロットル開度θthとエンジン回転速度Ｎｅと
に基づいてエンジン負荷に対応する目標平均有効圧Ｐｅ
を求め、燃料噴射モード設定マップ（図示せず）を参照
して目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとに応
じて燃料噴射モード（運転モード）を設定する。例え
ば、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとが共
に小さいときには、超リーン空燃比（例えば空燃比２５
〜４０程度）を目標空燃比とした空燃比オープンループ
制御を実施しつつ圧縮行程で燃料を噴射する圧縮行程噴
射モードを選択する―方、目標平均有効圧Ｐｅ或いはエ
ンジン回転速度Ｎｅが大きくなると、吸気行程で燃料を
噴射する吸気行程噴射モードを選択する。吸気行程噴射
モードは、リーン空燃比（例えば空燃比１５〜２２程
度）を目標空燃比とした空燃比オープンループ制御が行
われる吸気リーンモードと、ストイキオを目標空燃比と
する空燃比フィードバック制御が行われる吸気行程フィ
ードバックモード（第１運転モード）と、リッチ空燃比
を目標空燃比とした空燃比オープンループ制御が行われ
るオープンループモードとを含む。以下において、空燃
比フィードバックモードをＯ2−Ｆ／Ｂモードと略記す
ることがある。
【００１８】さらに、排気浄化触媒装置３０の温度が低
いエンジン運転状況では、ストイキオ或いはこれよりも
やや燃料希薄なスライトリーン空燃比（例えば空燃比１
４．７〜１６）を目標空燃比とした空燃比フィードバッ
ク制御を行いつつ圧縮行程噴射を行う圧縮行程Ｏ2フィ
ードバックモード（第２運転モード）が選択される。そ
して、燃料噴射弁の開弁時間Ｔinjが次式から決定され
る。
いエンジン運転状況では、ストイキオ或いはこれよりも
やや燃料希薄なスライトリーン空燃比（例えば空燃比１
４．７〜１６）を目標空燃比とした空燃比フィードバッ
ク制御を行いつつ圧縮行程噴射を行う圧縮行程Ｏ2フィ
ードバックモード（第２運転モード）が選択される。そ
して、燃料噴射弁の開弁時間Ｔinjが次式から決定され
る。
【００１９】Ｔinj=ＴB×ＫFB×Ｋ＋ＴD ここで、ＴBは体積効率ＥVと燃料噴射弁のゲインとから
求められる基本噴射時間を表し、ＫFBはＯ2−Ｆ／Ｂ空
燃比補正係数を表す。また、Ｋは、冷却水温補正係数、
大気温補正係数、大気圧補正係数などの各種補正係数の
積を表し、ＴDは燃料噴射弁の噴射無効時間である。補
正係数（空燃比補正値）ＫFBは、フィードバック制御の
積分項Ｉ及び比例項Ｐならびに不揮発性ＲＡＭに格納さ
れたＯ2−Ｆ／Ｂ学習値ＫLRNにより値１を増減補正する
ことにより得る。すなわち、フィードバック補正係数Ｋ
FBは、Ｏ2センサ出カ電圧Ｖが閾値ＶS （例えば０.５
Ｖ）よりも大きくて現在の空燃比が理論空燃比よりもリ
ーンであればリーン化積分ゲインＩGLと比例項Ｐとの和
を値１と学習値ＫLRNとの和から減じることにより求め
られ、空燃比がリッチであればリッチ化積分ゲインＩGR
と比例項Ｐとの和を値１と学習値ＫLRNとの和に加える
ことにより求められる（図６参照）。
求められる基本噴射時間を表し、ＫFBはＯ2−Ｆ／Ｂ空
燃比補正係数を表す。また、Ｋは、冷却水温補正係数、
大気温補正係数、大気圧補正係数などの各種補正係数の
積を表し、ＴDは燃料噴射弁の噴射無効時間である。補
正係数（空燃比補正値）ＫFBは、フィードバック制御の
積分項Ｉ及び比例項Ｐならびに不揮発性ＲＡＭに格納さ
れたＯ2−Ｆ／Ｂ学習値ＫLRNにより値１を増減補正する
ことにより得る。すなわち、フィードバック補正係数Ｋ
FBは、Ｏ2センサ出カ電圧Ｖが閾値ＶS （例えば０.５
Ｖ）よりも大きくて現在の空燃比が理論空燃比よりもリ
ーンであればリーン化積分ゲインＩGLと比例項Ｐとの和
を値１と学習値ＫLRNとの和から減じることにより求め
られ、空燃比がリッチであればリッチ化積分ゲインＩGR
と比例項Ｐとの和を値１と学習値ＫLRNとの和に加える
ことにより求められる（図６参照）。
【００２０】触媒装置温度が低い状況は、エンジン作動
中の排気温度低下により排気浄化触媒装置３０が活性温
度以下の低温となる場合と、エンジン１が長時間停止し
ていたために排気浄化触媒装置３０が低温となる場合
（冷態始動時）とに大別される。エンジン作動中の排気
温度が低下する所定条件下では、例えば、低回転域にお
ける圧縮行程噴射モードでのエンジン運転の場合に生
じ、この様なエンジン運転が設定時間にわたって継続し
たとき、或いは、排気温度が許容温度よりも低下したと
きに上記運転状況に至ったことが判別される。いずれか
の場合にも、エンジン回転速度Ｎｅ、目標平均有効圧Ｐ
ｅ、車速Ｖのそれぞれが所定値を上回って排気温度が高
くなるようなエンジン運転状態にないことを前提条件と
して、圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードに移行し、このモードで
のエンジン運転が所定時間にわたって実施される。
中の排気温度低下により排気浄化触媒装置３０が活性温
度以下の低温となる場合と、エンジン１が長時間停止し
ていたために排気浄化触媒装置３０が低温となる場合
（冷態始動時）とに大別される。エンジン作動中の排気
温度が低下する所定条件下では、例えば、低回転域にお
ける圧縮行程噴射モードでのエンジン運転の場合に生
じ、この様なエンジン運転が設定時間にわたって継続し
たとき、或いは、排気温度が許容温度よりも低下したと
きに上記運転状況に至ったことが判別される。いずれか
の場合にも、エンジン回転速度Ｎｅ、目標平均有効圧Ｐ
ｅ、車速Ｖのそれぞれが所定値を上回って排気温度が高
くなるようなエンジン運転状態にないことを前提条件と
して、圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードに移行し、このモードで
のエンジン運転が所定時間にわたって実施される。
【００２１】この運転モードでは、上述したように、ス
トイキオ或いはスライトリーン空燃比を目標空燃比とし
た空燃比フィードバック制御を実施しつつ圧縮行程噴射
を行うので、リッチ空燃比状態が筒内の局所に形成さ
れ、燃料の不完全燃焼により―酸化炭素が比較的多く発
生すると共に燃焼により発生した水素がそのまま存在す
る。―方、リッチ空燃比領域から離間した燃焼室内の部
分では余剰酸素が多く存在する。この結果、―酸化炭素
や水素ならびに余剰酸素が同時に排気マニホールド１２
に排出され、その殆どは排気浄化触媒装置３０に達する
ので、選択型ＮＯｘ触媒３０aと三元触媒３０bでのＣＯ
やＨ2の酸化反応に伴う反応熱によって排気浄化触媒装
置３０が昇温する。
トイキオ或いはスライトリーン空燃比を目標空燃比とし
た空燃比フィードバック制御を実施しつつ圧縮行程噴射
を行うので、リッチ空燃比状態が筒内の局所に形成さ
れ、燃料の不完全燃焼により―酸化炭素が比較的多く発
生すると共に燃焼により発生した水素がそのまま存在す
る。―方、リッチ空燃比領域から離間した燃焼室内の部
分では余剰酸素が多く存在する。この結果、―酸化炭素
や水素ならびに余剰酸素が同時に排気マニホールド１２
に排出され、その殆どは排気浄化触媒装置３０に達する
ので、選択型ＮＯｘ触媒３０aと三元触媒３０bでのＣＯ
やＨ2の酸化反応に伴う反応熱によって排気浄化触媒装
置３０が昇温する。
【００２２】圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードでの目標空燃比を
リーン空燃比側にするほど燃料噴射量ひいてはＣＯ発生
量が減り、スモーク発生量が減少する。好ましくは、点
火時期と噴射終了時期とをスモーク発生量が低減し且つ
ＣＯを十分に得られる値例えば５°BTDC及び５５°BTDC
に設定する。すなわち、点火時期と噴射終了時期との間
隔を４０°CA〜6０°CAに設定する。
リーン空燃比側にするほど燃料噴射量ひいてはＣＯ発生
量が減り、スモーク発生量が減少する。好ましくは、点
火時期と噴射終了時期とをスモーク発生量が低減し且つ
ＣＯを十分に得られる値例えば５°BTDC及び５５°BTDC
に設定する。すなわち、点火時期と噴射終了時期との間
隔を４０°CA〜6０°CAに設定する。
【００２３】―方、エンジンの冷態始動に伴って触媒装
置温度が低下している所定条件下にある場合、Ｏ2セン
サが活性化されていれば、圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードでの
エンジン運転が行われる。―方、Ｏ2センサが活性化さ
れていなければ、図示しないアイドルスイッチがオフ、
エンジン回転速度Ｎｅ、目標平均有効圧Ｐｅ、車速Vの
それぞれが所定値以下で且つ冷却水温が暖機温度以下で
あってトルク不足および過昇温のおそれがないことを前
提条件として、吸気行程或いは圧縮行程で主噴射を行っ
た後、膨張行程で副噴射を行う２段噴射または圧縮スラ
イトリーン（オープンループ）を実施する。２段噴射で
は副噴射による未然燃料成分が反応型排気マニホールド
の作用下で燃焼して排気温度が上昇する。２段噴射継続
時間判別タイマなどにより触媒温度が最低活性温度以上
に達したと判定し、かつＯ2センサ未活性の場合、圧縮
スライトリーン運転を実施する。
置温度が低下している所定条件下にある場合、Ｏ2セン
サが活性化されていれば、圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードでの
エンジン運転が行われる。―方、Ｏ2センサが活性化さ
れていなければ、図示しないアイドルスイッチがオフ、
エンジン回転速度Ｎｅ、目標平均有効圧Ｐｅ、車速Vの
それぞれが所定値以下で且つ冷却水温が暖機温度以下で
あってトルク不足および過昇温のおそれがないことを前
提条件として、吸気行程或いは圧縮行程で主噴射を行っ
た後、膨張行程で副噴射を行う２段噴射または圧縮スラ
イトリーン（オープンループ）を実施する。２段噴射で
は副噴射による未然燃料成分が反応型排気マニホールド
の作用下で燃焼して排気温度が上昇する。２段噴射継続
時間判別タイマなどにより触媒温度が最低活性温度以上
に達したと判定し、かつＯ2センサ未活性の場合、圧縮
スライトリーン運転を実施する。
【００２４】上述のように、圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードで
のエンジン運転による排ガス昇温により触媒を活性状態
にすることができるが、理論空燃比近傍で出力が反転す
るＯ2センサを用いると共にＯ2センサ出カの反転に応じ
て補正係数ＫFBを可変して空燃比フィードバック制御を
行う場合、圧縮Ｏ2−Ｆ／ＢモードではＯ2センサの出カ
反転点が理論空燃比から空燃比で０.３〜１.０程度リー
ン側にシフトすることに起因して、運転モードの切換え
直後にＯ2センサ出カの反転ひいては空燃比補正値の適
正化が遅れることがある（図７及び図８を参照）。図７
中、Ｏ2センサ出カなどの空燃比に依存して変化するパ
ラメータを、吸気行程噴射については破線で示し、圧縮
行程噴射については実線で示す。
のエンジン運転による排ガス昇温により触媒を活性状態
にすることができるが、理論空燃比近傍で出力が反転す
るＯ2センサを用いると共にＯ2センサ出カの反転に応じ
て補正係数ＫFBを可変して空燃比フィードバック制御を
行う場合、圧縮Ｏ2−Ｆ／ＢモードではＯ2センサの出カ
反転点が理論空燃比から空燃比で０.３〜１.０程度リー
ン側にシフトすることに起因して、運転モードの切換え
直後にＯ2センサ出カの反転ひいては空燃比補正値の適
正化が遅れることがある（図７及び図８を参照）。図７
中、Ｏ2センサ出カなどの空燃比に依存して変化するパ
ラメータを、吸気行程噴射については破線で示し、圧縮
行程噴射については実線で示す。
【００２５】本実施形態では、運転モード切換時の空燃
比制御を安定化するべく、ＥＣＵ（空燃比補正手段）４
０は図４及び図５に示す空燃比制御ルーチンを所定周期
で実行する。最初に、この制御の前に、図２及び図３に
示す制御ルーチンにおいて、現在周期及び直前周期の運
転モード判定が行われる。図２の制御ルーチンにおい
て、まずＥＣＵ４０により現在の行程が圧縮Ｏ2−Ｆ／
Ｂモードの状態であるかを判定する（ステップＳ５
０）。この判定結果が肯定（ＹＥＳ）であれば、現在の
行程が圧縮Ｏ2−Ｆ／ＢモードであるとしてＦ１を０に
セットする（ステップＳ５２）。ステップＳ５０での判
定結果が否定（ＮＯ）の場合には、ステップＳ５１に進
み、現在の行程が吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードであるか否か
が判定される（ステップＳ５１）。この判定結果が肯定
である場合には、ステップＳ５３に進み、現在の行程が
吸気Ｏ2−Ｆ／ＢモードであるとしてＦ１を１にセット
する。ステップＳ５１の判定結果が否定の場合には、ス
テップＳ５４に進み、現在の行程が圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモ
ード又は吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードの何れにも該当しない
運転モードであるとして、Ｆ１を２にセットする。
比制御を安定化するべく、ＥＣＵ（空燃比補正手段）４
０は図４及び図５に示す空燃比制御ルーチンを所定周期
で実行する。最初に、この制御の前に、図２及び図３に
示す制御ルーチンにおいて、現在周期及び直前周期の運
転モード判定が行われる。図２の制御ルーチンにおい
て、まずＥＣＵ４０により現在の行程が圧縮Ｏ2−Ｆ／
Ｂモードの状態であるかを判定する（ステップＳ５
０）。この判定結果が肯定（ＹＥＳ）であれば、現在の
行程が圧縮Ｏ2−Ｆ／ＢモードであるとしてＦ１を０に
セットする（ステップＳ５２）。ステップＳ５０での判
定結果が否定（ＮＯ）の場合には、ステップＳ５１に進
み、現在の行程が吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードであるか否か
が判定される（ステップＳ５１）。この判定結果が肯定
である場合には、ステップＳ５３に進み、現在の行程が
吸気Ｏ2−Ｆ／ＢモードであるとしてＦ１を１にセット
する。ステップＳ５１の判定結果が否定の場合には、ス
テップＳ５４に進み、現在の行程が圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモ
ード又は吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードの何れにも該当しない
運転モードであるとして、Ｆ１を２にセットする。
【００２６】図３の制御ルーチンでは、まずＥＣＵ４０
により直前周期の行程が圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードの状態
であるかを判定する（ステップＳ６０）。この判定結果
が肯定（ＹＥＳ）であれば、直前周期の行程が圧縮Ｏ2
−Ｆ／ＢモードであるとしてＦ２を０にセットする（ス
テップＳ６２）。ステップＳ６０での判定結果が否定
（ＮＯ）の場合には、ステップＳ６１に進み、直前の行
程が吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードであるか否かが判定される
（ステップＳ６１）。この判定結果が肯定の場合には、
ステップＳ６３に進み、直前周期の行程が吸気Ｏ2−Ｆ
／ＢモードであるとしてＦ２を１にセットする。ステッ
プＳ６１の判定結果が否定の場合には、ステップＳ６４
に進み、直前周期の行程が圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモード又は
吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂの何れにも該当しない運転モードであ
るとして、Ｆ２を２にセットする。
により直前周期の行程が圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードの状態
であるかを判定する（ステップＳ６０）。この判定結果
が肯定（ＹＥＳ）であれば、直前周期の行程が圧縮Ｏ2
−Ｆ／ＢモードであるとしてＦ２を０にセットする（ス
テップＳ６２）。ステップＳ６０での判定結果が否定
（ＮＯ）の場合には、ステップＳ６１に進み、直前の行
程が吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードであるか否かが判定される
（ステップＳ６１）。この判定結果が肯定の場合には、
ステップＳ６３に進み、直前周期の行程が吸気Ｏ2−Ｆ
／ＢモードであるとしてＦ２を１にセットする。ステッ
プＳ６１の判定結果が否定の場合には、ステップＳ６４
に進み、直前周期の行程が圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモード又は
吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂの何れにも該当しない運転モードであ
るとして、Ｆ２を２にセットする。
【００２７】このように、図２及び図３の運転モード判
定制御ルーチンにより、所定周期で現行周期及び直前の
運転モード判定結果が更新されていく。図４及び図５に
示す空燃比制御ルーチンでは、まずステップＳ２で、図
２及び図３に示す制御ルーチンにおける現行周期および
直前周期の運転モード判定結果を、フラグＦ１、Ｆ２に
セットする。
定制御ルーチンにより、所定周期で現行周期及び直前の
運転モード判定結果が更新されていく。図４及び図５に
示す空燃比制御ルーチンでは、まずステップＳ２で、図
２及び図３に示す制御ルーチンにおける現行周期および
直前周期の運転モード判定結果を、フラグＦ１、Ｆ２に
セットする。
【００２８】現時点の運転モードが圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモ
ードでない（Ｆ１≠０）ことがステップＳ４で判別され
ると、現在の運転モードが吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードであ
る（Ｆ１＝１）か否かを判別する（ステップＳ１６）。
この判別結果が否定（ＮＯ）、すなわち現在周期の運転
モードが圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードや吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモー
ド以外の運転モード（―括してオープンループモード
（Ｆ１＝２）と称する）であれば、Ｏ2−Ｆ／Ｂ空燃比
補正係数ＫFBを値「１.０」に設定する（ステップＳ２
２）。
ードでない（Ｆ１≠０）ことがステップＳ４で判別され
ると、現在の運転モードが吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードであ
る（Ｆ１＝１）か否かを判別する（ステップＳ１６）。
この判別結果が否定（ＮＯ）、すなわち現在周期の運転
モードが圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードや吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモー
ド以外の運転モード（―括してオープンループモード
（Ｆ１＝２）と称する）であれば、Ｏ2−Ｆ／Ｂ空燃比
補正係数ＫFBを値「１.０」に設定する（ステップＳ２
２）。
【００２９】現在周期の運転モードが圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂ
モード（Ｆ１＝０）であれば、前回周期の運転モードが
吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードであったか否かが判別される
（ステップＳ６）。ステップＳ６の判別結果が肯定（Ｙ
ＥＳ）すなわち吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモード（Ｆ２＝１）か
ら圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードへの移行直後であれば、ＰＩ
制御に基づくＯ2−Ｆ／Ｂモードでの補正係数の更新値
ＫFB（＝１＋Ｐ＋Ｉ＋ＫLRN）からオフセット値ＫOSを
減じることによりＯ2−Ｆ／Ｂ空燃比補正係数ＫFBを求
める（ステップＳ１０）。ステップＳ６の判定結果が否
定であれば、ステップＳ８で直前周期の運転モードが圧
縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードであったか否かが判別される。こ
の結果が肯定（Ｆ２＝０）であれば、圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂ
モードが継続していることになるので、補正係数ＫFBに
は通常のＰＩ制御（１＋Ｐ＋Ｉ＋ＫLRN）が適用される
（ステップＳ１２）。―方、吸気ステップＳ８の判定結
果が否定（Ｆ２≠０）であれば、吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモー
ドまたは圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモード以外の運転モードから
圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードへの移行時点であるので、Ｏ2−
Ｆ／Ｂモードでの補正係数ＫFBはＯ2−Ｆ／Ｂ補正係数
の初期値ＫFB0からオフセット値ＫOSを減じることで設
定される（ステップＳ１4）。
モード（Ｆ１＝０）であれば、前回周期の運転モードが
吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードであったか否かが判別される
（ステップＳ６）。ステップＳ６の判別結果が肯定（Ｙ
ＥＳ）すなわち吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモード（Ｆ２＝１）か
ら圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードへの移行直後であれば、ＰＩ
制御に基づくＯ2−Ｆ／Ｂモードでの補正係数の更新値
ＫFB（＝１＋Ｐ＋Ｉ＋ＫLRN）からオフセット値ＫOSを
減じることによりＯ2−Ｆ／Ｂ空燃比補正係数ＫFBを求
める（ステップＳ１０）。ステップＳ６の判定結果が否
定であれば、ステップＳ８で直前周期の運転モードが圧
縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードであったか否かが判別される。こ
の結果が肯定（Ｆ２＝０）であれば、圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂ
モードが継続していることになるので、補正係数ＫFBに
は通常のＰＩ制御（１＋Ｐ＋Ｉ＋ＫLRN）が適用される
（ステップＳ１２）。―方、吸気ステップＳ８の判定結
果が否定（Ｆ２≠０）であれば、吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモー
ドまたは圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモード以外の運転モードから
圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードへの移行時点であるので、Ｏ2−
Ｆ／Ｂモードでの補正係数ＫFBはＯ2−Ｆ／Ｂ補正係数
の初期値ＫFB0からオフセット値ＫOSを減じることで設
定される（ステップＳ１4）。
【００３０】―方、図５に示すルーチンにおいて、ステ
ップＳ１６及びＳ１８の判定結果から、圧縮Ｏ2−Ｆ／
Ｂモードから吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードへの切り替え時
（Ｆ＝１、Ｆ２＝０）では、Ｏ2−Ｆ／Ｂモードでの補
正係数KFB（=１＋Ｐ＋Ｉ＋ＫLRN）にオフセット値ＫOS
を加えることによりＯ2−Ｆ／Ｂ空燃比補正係数ＫFBが
求められる（ステップＳ２４）。また、ステップＳ２０
で前回周期のモードがＯ2−Ｆ／Ｂモード以外と判定さ
れた場合、Ｏ2−Ｆ／Ｂモード以外の運転モードから吸
気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードへの移行時点（Ｆ１＝１、Ｆ２＝
２）となるので、Ｏ2−Ｆ／Ｂモードでの補正係数の初
期値ＫFBOがＯ2−Ｆ／Ｂ空燃比補正係数ＫFBとして設定
される（ステップＳ２８）。吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂが継続さ
れる場合（Ｆ１＝１、Ｆ２＝１）、ＫFBはＰＩ制御に基
づき更新される（ステップＳ２６）。
ップＳ１６及びＳ１８の判定結果から、圧縮Ｏ2−Ｆ／
Ｂモードから吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードへの切り替え時
（Ｆ＝１、Ｆ２＝０）では、Ｏ2−Ｆ／Ｂモードでの補
正係数KFB（=１＋Ｐ＋Ｉ＋ＫLRN）にオフセット値ＫOS
を加えることによりＯ2−Ｆ／Ｂ空燃比補正係数ＫFBが
求められる（ステップＳ２４）。また、ステップＳ２０
で前回周期のモードがＯ2−Ｆ／Ｂモード以外と判定さ
れた場合、Ｏ2−Ｆ／Ｂモード以外の運転モードから吸
気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードへの移行時点（Ｆ１＝１、Ｆ２＝
２）となるので、Ｏ2−Ｆ／Ｂモードでの補正係数の初
期値ＫFBOがＯ2−Ｆ／Ｂ空燃比補正係数ＫFBとして設定
される（ステップＳ２８）。吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂが継続さ
れる場合（Ｆ１＝１、Ｆ２＝１）、ＫFBはＰＩ制御に基
づき更新される（ステップＳ２６）。
【００３１】ここで、減算・加算の補正量Ｋosは、固定
値であっても良く、或いは、予め設定しておいたマップ
からエンジン運転状態（例えばエンジン回転数と体積効
率）に応じて求められるものでも良い。上述のように、
吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードまたはオープンループモードか
ら圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードに切換わる場合および圧縮Ｏ2
−Ｆ／Ｂモードから吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードに切換わる
場合に補正係数ＫFBを増減補正することにより、モード
切換直後の実際空燃比を新たな目標空燃比に強制的に近
づけることができ、空燃比が新たな目標空燃比に収束す
るまでの所要時間が短縮して新たな目標空燃比に基づく
空燃比フィードバック制御が早期に開始され、空燃比制
御の安定化が図られる（図６参照）。
値であっても良く、或いは、予め設定しておいたマップ
からエンジン運転状態（例えばエンジン回転数と体積効
率）に応じて求められるものでも良い。上述のように、
吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードまたはオープンループモードか
ら圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードに切換わる場合および圧縮Ｏ2
−Ｆ／Ｂモードから吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードに切換わる
場合に補正係数ＫFBを増減補正することにより、モード
切換直後の実際空燃比を新たな目標空燃比に強制的に近
づけることができ、空燃比が新たな目標空燃比に収束す
るまでの所要時間が短縮して新たな目標空燃比に基づく
空燃比フィードバック制御が早期に開始され、空燃比制
御の安定化が図られる（図６参照）。
【００３２】本発明は上記実施形態に限定されるもので
はない。例えば、エンジン運転域ひいては運転モードの
区分設定や補正係数ＫFBのオフセット調整を行うべきモ
ード切換の種別は実施形態のものに限定されない。ま
た、実施形態では、排ガス特性の向上を図るべく理論空
燃比近傍での圧縮行程噴射を触媒昇温要求に応じて行う
ようにしたが、この圧縮行程噴射を触媒昇温要求以外の
機関特性向上、例えばドライバの加速要求があり圧縮行
程噴射モードから吸気行程フィードバックモード或いは
オープンループモードに移行する際に圧縮行程Ｏ2フィ
ードバックモードを介してモード変更することによりモ
ード変更に伴うトルクショックを抑制して機関出力特性
を向上するために実施しても良い。この場合、所定条件
とは、触媒温度ではなく例えばアクセル開度やスロット
ル開度等の変化率等で表される。
はない。例えば、エンジン運転域ひいては運転モードの
区分設定や補正係数ＫFBのオフセット調整を行うべきモ
ード切換の種別は実施形態のものに限定されない。ま
た、実施形態では、排ガス特性の向上を図るべく理論空
燃比近傍での圧縮行程噴射を触媒昇温要求に応じて行う
ようにしたが、この圧縮行程噴射を触媒昇温要求以外の
機関特性向上、例えばドライバの加速要求があり圧縮行
程噴射モードから吸気行程フィードバックモード或いは
オープンループモードに移行する際に圧縮行程Ｏ2フィ
ードバックモードを介してモード変更することによりモ
ード変更に伴うトルクショックを抑制して機関出力特性
を向上するために実施しても良い。この場合、所定条件
とは、触媒温度ではなく例えばアクセル開度やスロット
ル開度等の変化率等で表される。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、理論空燃比を目標値と
した空燃比フィードバック制御を実行しつつ吸気行程中
に燃料を噴射する第１運転モードと理論空燃比近傍の所
定空燃比を目標値とした空燃比フィードバック制御を実
行しつつ圧縮行程中に燃料を噴射する第２運転モードと
を有し各運転モードを所定条件下で選択的に切り換える
ので、理論空燃比での吸気行程噴射または理論空燃比近
傍での圧縮行程噴射が選択的に行われ、噴射形態の切換
えに伴う機関特性変化の活用によって機関特性を向上で
きる。例えば、触媒昇温要求に応じて第２運転モードで
の機関運転を行うことにより、触媒温度を上昇可能であ
り、排気特性を向上できる。
した空燃比フィードバック制御を実行しつつ吸気行程中
に燃料を噴射する第１運転モードと理論空燃比近傍の所
定空燃比を目標値とした空燃比フィードバック制御を実
行しつつ圧縮行程中に燃料を噴射する第２運転モードと
を有し各運転モードを所定条件下で選択的に切り換える
ので、理論空燃比での吸気行程噴射または理論空燃比近
傍での圧縮行程噴射が選択的に行われ、噴射形態の切換
えに伴う機関特性変化の活用によって機関特性を向上で
きる。例えば、触媒昇温要求に応じて第２運転モードで
の機関運転を行うことにより、触媒温度を上昇可能であ
り、排気特性を向上できる。
【図１】本発明の―実施形態に係る筒内噴射型内燃機関
の概略図である。
の概略図である。
【図２】現行周期の運転モード判定制御ルーチンを示す
フロ―チャートである。
フロ―チャートである。
【図３】直前周期の運転モード判定制御ルーチンを示す
フロ―チャートである。
フロ―チャートである。
【図４】本実施形態の空燃比制御ルーチンの一部を示す
フロ―チャートである。
フロ―チャートである。
【図５】本実施形態の空燃比制御ルーチンの残部を示す
フロ―チャートである。
フロ―チャートである。
【図６】図４及び図５の空燃比制御ルーチンによるフィ
ードバック係数の時間経過に伴う変化を吸気Ｏ2−Ｆ／
Ｂモードから圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードへの移行前後につ
いて示す図である。
ードバック係数の時間経過に伴う変化を吸気Ｏ2−Ｆ／
Ｂモードから圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモードへの移行前後につ
いて示す図である。
【図７】Ｏ2センサ出カ、触媒表面でのＣＯ濃度及びＯ2
濃度ならびに排ガス中のＯ2濃度及びＣＯ濃度の各々と
空燃比との関係を吸気行程噴射および圧縮行程噴射のそ
れぞれについて示す図である。
濃度ならびに排ガス中のＯ2濃度及びＣＯ濃度の各々と
空燃比との関係を吸気行程噴射および圧縮行程噴射のそ
れぞれについて示す図である。
【図８】吸気Ｏ2−Ｆ／Ｂモードから圧縮Ｏ2−Ｆ／Ｂモ
ードへの移行時にフィードバック係数についての減算補
正を実施しない場合におけるフィードバック係数の時間
経過に伴う変化を示す図である。
ードへの移行時にフィードバック係数についての減算補
正を実施しない場合におけるフィードバック係数の時間
経過に伴う変化を示す図である。
１ エンジン ６ 燃料噴射弁 ２２ Ｏ2センサ ３０ 排気浄化触媒装置 ４０ 電子コントロ―ルユニット（ＥＣＵ）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年４月２０日（２０００．４．２
０）
０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】請求項３の発明において、好ましくは、運
転モードが第１運転モードから第２運転モードに切換わ
る場合に第１運転モードでの空燃比補正値を減算補正し
（図６参照）、また、第２運転モードから第１運転モー
ドに切換わる場合には第２運転モードでの空燃比補正値
を加算補正する。減算・加算の補正量は、固定値であっ
ても良く、或いは、予め設定しておいたマップから機関
運転状態（例えば機関回転数と体積効率）に応じて求め
られるものでも良い。この好適態様によれば、運転モー
ド切換時の空燃比補正値の補正が適正に行われる。請求
項４に係る発明では、運転モード設定手段により第１運
転モードが設定されると、理論空燃比を第１目標空燃比
とした空燃比フィードバック制御が行われると共に燃料
噴射弁による燃料噴射が吸気行程中に行われ、また、燃
料噴射弁による燃料供給が燃料制御手段により機関運転
状態と酸素濃度検出手段の出力とに応じて制御され、更
に、第１出力反転点において酸素濃度検出手段の出力が
リッチ空燃比を表す第１出力値とリーン空燃比を表す第
２出力値との間で変化する。また、運転モード制御手段
により第２運転モードが設定され且つ燃料制御手段によ
り第２運転モードに応じた燃料制御が行われると、噴射
モードが吸気行程噴射から圧縮行程噴射へ切り替わると
共に目標空燃比が第１目標空燃比からこれよりも燃料希
薄な第２目標空燃比へ切り替わって還元成分および余剰
酸素の排出量が増大し、また、酸素濃度検出手段の出力
が第１出力反転点よりも燃料希薄側の第２出力反転点に
おいて第１出力値と第２出力値との間で変化する。請求
項４の発明によれば、理論空燃比よりも燃料希薄な圧縮
行程噴射を行う第２運転モードでの機関運転を行うこと
により、理論空燃比での吸気行程噴射を行う第１運転モ
ードに比べて内燃機関からの還元成分および余剰酸素の
排出量を増大可能であり、例えば、排気浄化装置の触媒
の昇温に便宜である。また、第２運転モードでは、第１
運転モードにおける第１出力反転点よりも燃料希薄側の
第２出力反転点で酸素濃度検出手段の出力を反転させる
ので、第２運転モードでの第２目標空燃比を上記第２出
力反転点に相当する空燃比とすることによって、酸素濃
度検出手段の出力に応じた燃料供給制御を適正に行うこ
とができ、例えば、還元成分および余剰酸素の排出量を
適正に制御することができる。請求項５の発明では、内
燃機関が中高負荷運転状態にあるときは運転モード切換
手段により運転モードが第１運転モードに切り換えられ
て、吸気行程中に燃料噴射弁から燃料が噴射され、ま
た、空燃比検出手段により検出された排気空燃比に基づ
く空燃比フィードバック制御が理論空燃比を第１目標空
燃比として行われる一方、内燃機関が触媒昇温が要求さ
れる運転状態にあるときには運転モードが第２運転モー
ドに切り換えられて、圧縮行程中に燃料噴射が行われる
と共に、理論空燃比近傍の所定空燃比を第２目標空燃比
とした空燃比制御が実行される。請求項５の発明によれ
ば、中高負荷域において理論空燃比を目標空燃比とする
吸気行程噴射を行うことにより中高負荷域で要求される
機関出力を得ることができ、また、触媒昇温を要する機
関運転域では理論空燃比近傍の目標空燃比に基づく圧縮
行程噴射を行うことにより内燃機関からの還元成分およ
び余剰酸素の排出量を増大させて触媒を昇温させること
ができる。
転モードが第１運転モードから第２運転モードに切換わ
る場合に第１運転モードでの空燃比補正値を減算補正し
（図６参照）、また、第２運転モードから第１運転モー
ドに切換わる場合には第２運転モードでの空燃比補正値
を加算補正する。減算・加算の補正量は、固定値であっ
ても良く、或いは、予め設定しておいたマップから機関
運転状態（例えば機関回転数と体積効率）に応じて求め
られるものでも良い。この好適態様によれば、運転モー
ド切換時の空燃比補正値の補正が適正に行われる。請求
項４に係る発明では、運転モード設定手段により第１運
転モードが設定されると、理論空燃比を第１目標空燃比
とした空燃比フィードバック制御が行われると共に燃料
噴射弁による燃料噴射が吸気行程中に行われ、また、燃
料噴射弁による燃料供給が燃料制御手段により機関運転
状態と酸素濃度検出手段の出力とに応じて制御され、更
に、第１出力反転点において酸素濃度検出手段の出力が
リッチ空燃比を表す第１出力値とリーン空燃比を表す第
２出力値との間で変化する。また、運転モード制御手段
により第２運転モードが設定され且つ燃料制御手段によ
り第２運転モードに応じた燃料制御が行われると、噴射
モードが吸気行程噴射から圧縮行程噴射へ切り替わると
共に目標空燃比が第１目標空燃比からこれよりも燃料希
薄な第２目標空燃比へ切り替わって還元成分および余剰
酸素の排出量が増大し、また、酸素濃度検出手段の出力
が第１出力反転点よりも燃料希薄側の第２出力反転点に
おいて第１出力値と第２出力値との間で変化する。請求
項４の発明によれば、理論空燃比よりも燃料希薄な圧縮
行程噴射を行う第２運転モードでの機関運転を行うこと
により、理論空燃比での吸気行程噴射を行う第１運転モ
ードに比べて内燃機関からの還元成分および余剰酸素の
排出量を増大可能であり、例えば、排気浄化装置の触媒
の昇温に便宜である。また、第２運転モードでは、第１
運転モードにおける第１出力反転点よりも燃料希薄側の
第２出力反転点で酸素濃度検出手段の出力を反転させる
ので、第２運転モードでの第２目標空燃比を上記第２出
力反転点に相当する空燃比とすることによって、酸素濃
度検出手段の出力に応じた燃料供給制御を適正に行うこ
とができ、例えば、還元成分および余剰酸素の排出量を
適正に制御することができる。請求項５の発明では、内
燃機関が中高負荷運転状態にあるときは運転モード切換
手段により運転モードが第１運転モードに切り換えられ
て、吸気行程中に燃料噴射弁から燃料が噴射され、ま
た、空燃比検出手段により検出された排気空燃比に基づ
く空燃比フィードバック制御が理論空燃比を第１目標空
燃比として行われる一方、内燃機関が触媒昇温が要求さ
れる運転状態にあるときには運転モードが第２運転モー
ドに切り換えられて、圧縮行程中に燃料噴射が行われる
と共に、理論空燃比近傍の所定空燃比を第２目標空燃比
とした空燃比制御が実行される。請求項５の発明によれ
ば、中高負荷域において理論空燃比を目標空燃比とする
吸気行程噴射を行うことにより中高負荷域で要求される
機関出力を得ることができ、また、触媒昇温を要する機
関運転域では理論空燃比近傍の目標空燃比に基づく圧縮
行程噴射を行うことにより内燃機関からの還元成分およ
び余剰酸素の排出量を増大させて触媒を昇温させること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 寛明 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 田中 大 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 竹村 純 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 安東 弘光 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） 3G023 AA03 AA04 AA18 AB01 AC04 AG02 3G301 HA01 HA04 HA15 JA04 JA20 JA24 JA26 KA24 LB04 MA01 MA19 MA26 NA03 NA04 NA08 NC08 ND02 NE14 NE15 PA11Z PC02Z PD03A PD11Z PE01Z PE03Z PE08Z PF01Z
Claims (3)
- 【請求項１】 燃焼室に臨んで配された燃料噴射弁から
前記燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射型内燃機関にお
いて、 前記内燃機関の排気通路に設けられ排気空燃比を検出す
る空燃比検出手段と、理論空燃比を目標値とした空燃比
フィードバック制御を実行しつつ吸気行程中に燃料を噴
射する第１運転モードと理論空燃比近傍の所定空燃比を
目標値とした空燃比フィードバック制御を実行しつつ圧
縮行程中に燃料を噴射する第２運転モードとを有し各前
記運転モードを所定条件下で選択的に切り換える運転モ
ード切換手段とを備えることを特徴とする筒内噴射型内
燃機関。 - 【請求項２】 上記空燃比検出手段は、排ガス中の酸素
濃度に応じてリッチ空燃比を表す第１出力値とリーン空
燃比を表す第２出力値との間で出力が変化する酸素濃度
検出手段であり、各前記運転モードでの空燃比フィード
バック制御を上記酸素濃度検出手段の出力に応じて実行
することを特徴とする請求項１の筒内噴射型内燃機関。 - 【請求項３】 各前記運転モードでの空燃比フィードバ
ック制御において上記酸素濃度検出手段の出力に応じて
可変される空燃比補正値を、上記運転モードが切換わる
ときに増減補正する空燃比補正手段を備えたことを特徴
とする請求項２の筒内噴射型内燃機関。
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|---|---|---|---|
| JP12298999A JP4279398B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 筒内噴射型内燃機関 |
| EP00108961A EP1048837B1 (en) | 1999-04-28 | 2000-04-27 | In-cylinder injection type internal combustion engine |
| DE60008161T DE60008161T2 (de) | 1999-04-28 | 2000-04-27 | Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung |
| US09/559,270 US6386173B1 (en) | 1999-04-28 | 2000-04-27 | In-cylinder injection type internal combustion engine |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100566690B1 (ko) * | 2001-11-13 | 2006-04-03 | 미쓰비시 지도샤 고교(주) | 통내 분사형 불꽃 점화식 내연 기관의 배기 정화 장치 |
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| JP2002130013A (ja) * | 2000-10-23 | 2002-05-09 | Toyota Motor Corp | 筒内噴射式内燃機関の制御装置 |
| JP4214410B2 (ja) * | 2005-02-03 | 2009-01-28 | 三菱自動車工業株式会社 | 筒内噴射型火花点火式内燃機関 |
| EP1688616B1 (en) * | 2005-02-03 | 2019-01-30 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Direct-injection spark-ignition internal combustion engine |
| US7441537B2 (en) * | 2005-10-18 | 2008-10-28 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method and apparatus to control combustion in a spray-guided direct injection spark-ignited engine |
| DE102008001510B4 (de) * | 2008-04-30 | 2020-04-02 | Robert Bosch Gmbh | Steuervorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung |
| JP6507824B2 (ja) * | 2015-04-27 | 2019-05-08 | 三菱自動車工業株式会社 | エンジンの制御装置 |
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|---|---|---|---|---|
| DE3039436C3 (de) * | 1980-10-18 | 1997-12-04 | Bosch Gmbh Robert | Regeleinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem einer Brennkraftmaschine |
| JP3185602B2 (ja) | 1995-05-15 | 2001-07-11 | 三菱自動車工業株式会社 | 筒内噴射型火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置 |
| WO1998009063A1 (fr) * | 1996-08-28 | 1998-03-05 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Appareil de commande pour moteurs a combustion interne a injection de carburant dans les cylindres |
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| JP3257423B2 (ja) | 1996-12-12 | 2002-02-18 | 三菱自動車工業株式会社 | 排気昇温装置 |
| AT1922U3 (de) * | 1997-03-14 | 1998-06-25 | Avl List Gmbh | Verfahren zur einbringung von kraftstoff in den brennraum einer direkteinspritzenden otto-brennkraftmaschine |
| KR100317159B1 (ko) * | 1997-07-01 | 2002-02-19 | 하나와 요시카즈 | 내연기관용연료분사제어시스템 |
| US6161530A (en) * | 1997-07-04 | 2000-12-19 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control system for internal combustion engine |
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| US5910096A (en) * | 1997-12-22 | 1999-06-08 | Ford Global Technologies, Inc. | Temperature control system for emission device coupled to direct injection engines |
| JP3613018B2 (ja) * | 1998-08-06 | 2005-01-26 | マツダ株式会社 | 筒内噴射式エンジンの制御装置 |
| JP3285002B2 (ja) * | 1999-02-19 | 2002-05-27 | 三菱自動車工業株式会社 | 筒内噴射型内燃機関 |
-
1999
- 1999-04-28 JP JP12298999A patent/JP4279398B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-04-27 US US09/559,270 patent/US6386173B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-27 EP EP00108961A patent/EP1048837B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-27 DE DE60008161T patent/DE60008161T2/de not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100566690B1 (ko) * | 2001-11-13 | 2006-04-03 | 미쓰비시 지도샤 고교(주) | 통내 분사형 불꽃 점화식 내연 기관의 배기 정화 장치 |
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| EP1048837A3 (en) | 2002-07-17 |
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