JP3514072B2

JP3514072B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP3514072B2
Application number: JP14491897A
Authority: JP
Inventors: 太容吉野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2017-06-03
Also published as: JPH10331695A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の制御装
置に関し、特に成層燃焼と均質燃焼とを運転状態に応じ
て切り換える機関における該燃焼切換時の制御に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の制御装置として、例え
ば、スロットル開度を電子制御するスロットル弁（以下
電制スロットル弁という) を備え、アクセル操作量と機
関回転速度等から機関の目標トルクを設定し、該目標ト
ルクが得られるようにスロットル開度を制御するように
したものがある（特開昭６２−１１０５３６号等参
照)。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来装置では、目標スロットル弁開度を機関の目標トルク
と機関回転速度とのみから決定する構成となっており、
空燃比を運転状態に応じて可変に制御する内燃機関には
そのままでは適用できないという問題があった。すなわ
ち、機関回転速度と機関トルクとを同一に維持しつつ空
燃比を変化させるには、スロットル弁開度及び燃料供給
量を共に変更する必要があり、例えば、空燃比がリーン
のときは、理論空燃比のときに比較して必要吸入空気量
は増大し、必要燃料供給量は減少するが、前記従来装置
では、これに対処できるものではなかった。

【０００４】そこで本願出願人は、空燃比を目標値に維
持しつつ、機関トルクを目標値に制御する技術につい
て、先に提案した（特願平８−３６９０２号) 。上記の
技術において、目標とする当量比（空燃比の逆数に比
例) が変化する場合、該目標当量比の変化に対応して必
要吸入空気量と必要燃料量とが変化するが、スロットル
弁を変化後の目標当量比に応じた目標開度に制御しても
吸入空気量は吸気系容積により遅れを生じるため該吸入
空気量の変化に遅れを生じる。このため、変化後の目標
当量比に合わせて前記吸入空気量に応じた燃料量を供給
すると、切換動作の初期に燃料量が大きく変化してトル
クに段差を発生することとなる。

【０００５】このため、上記技術では、目標当量比が吸
入空気量の遅れに合わせて遅れて変化させるように位相
遅れ補正を施している（直接目標当量比を位相遅れ補正
する他、実吸入空気量に見合って算出された燃料量を位
相遅れ補正する等の方法も開示してあるが、目標当量比
を位相遅れ補正することと等価である) 。このようにす
れば、トルクを略一定、若しくは滑らかに変化させつつ
当量比を徐々に変化させて目標値に収束させることがで
きる。

【０００６】一方、近年ガソリン機関等の火花点火式機
関において、燃料を燃焼室内に直接噴射し、低・中負荷
領域では、燃料を圧縮行程で噴射することにより点火プ
ラグ付近のみに可燃混合気を層状に生成して成層燃焼を
行い、これにより、空燃比を大幅にリーンとした燃焼を
可能として燃費，排気浄化性能を大きく改善した技術が
開発されている。

【０００７】但し、該成層燃焼を行なう内燃機関でも、
所定以上の高負荷領域では、限られたシリンダ容積で要
求トルクを確保するためには、燃料を吸気行程で噴射し
て（別途吸気ポートに燃料噴射弁を設けるものも提案さ
れている) 均質に混合した混合気を形成し、均質燃焼を
行なう必要があり、したがって、成層燃焼と均質燃焼と
を運転状態に応じて切り換えるようにしている。

【０００８】この種の成層燃焼−均質燃焼を切換可能な
機関において、運転状態（負荷) の変化に応じて目標当
量比を変化させる場合、その間のトルク変化を滑らかに
するには前記同様吸入空気量の遅れに合わせて目標当量
比に位相遅れ補正を施す必要がある。しかし、目標当量
比の変化によって成層燃焼と均質燃焼とを切り換える場
合には、単に切換前後の目標当量比に基づいて位相遅れ
補正を施して、目標当量比を滑らかに変化させただけで
は、成層燃焼と均質燃焼とが切り換わるときに、トルク
の段差を生じてしまうこととなる。これは、成層燃焼と
均質燃焼とでは燃焼効率に差があるからである。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためなさ
れたもので、成層燃焼と均質燃焼とをトルクの段差なく
滑らかに切り換えることができる内燃機関の制御装置を
提供することを目的とする。また、成層燃焼と均質燃焼
とが、最適なタイミングで確実に切り換えられる内燃機
関の制御装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、図１に示すように、燃焼室内の混合気を成層
状態と均質状態とに切り換えることにより、燃焼状態を
成層燃焼と均質燃焼とに切換可能な内燃機関の制御装置
において、機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、検出された機関の運転状態に基づいて、前記燃焼状
態の切換に応じた目標当量比の切換判定を行なう目標当
量比切換判定手段と、前記目標当量比の切換判定に基づ
いて目標当量比を移行する際に、目標当量比の変化を遅
らせるように補正する目標当量比遅れ補正手段と、前記
遅れ補正された目標当量比に基づいて、実際の燃焼状態
の切換の要否を判定する燃焼状態切換判定手段と、前記
燃焼状態切換判定手段の判定に用いる目標当量比を、前
回の該燃焼状態切換判定手段による判定結果に対応した
燃焼状態における目標当量比を仮目標当量比として用
い、該燃焼状態切換判定手段の判定結果に従って今回の
目標当量比を決定する目標当量比決定手段と、を含んで
構成したことを特徴とする。

【００１１】上記の構成において、運転状態検出手段に
よって検出される運転状態の変化により、成層燃焼と均
質燃焼との燃焼状態を切り換えるべき状態、つまり該燃
焼状態の切り換えに応じた目標当量比を切り換えるべき
状態が目標当量比切換判定手段によって判定されると、
該燃焼状態の切換に応じた目標当量比の変化に対し、目
標当量比遅れ補正手段が該目標当量比の変化を遅らせる
ように補正する。

【００１２】そして、前記遅れ補正のなされた目標当量
比に基づいて、燃焼状態切換判定手段が、成層燃焼と均
質燃焼との共通の可燃当量比領域にて実際の燃焼の切換
を行なうように、切換の要否を判定する。前記燃焼切換
判定に算しては、前回の判定結果による燃焼状態に応じ
た目標当量比が仮の目標当量比として演算され、該仮目
標当量比に基づいて今回の燃焼状態の切換判定を行い、
目標当量比決定手段が該切換判定結果に基づいて今回の
目標当量比を決定する。

【００１３】このようにすれば、成層燃焼と均質燃焼と
の共通する可燃当量比領域で、燃焼状態に応じた目標当
量比に切り換えることができ、安定した燃焼状態を維持
しつつ滑らかな切換を行なうことができる。また、請求
項２に係る発明は、前記目標当量比遅れ補正手段は、目
標当量比に対して一時遅れ補正を施すことを特徴とす
る。

【００１４】目標当量比の変化に対して燃料供給量は略
速やかに追従できるが、吸入空気量は切換目標値に対し
て吸気系の容積の影響を大きく受けて一時遅れを生じ
る。したがって、目標当量比に対して一時遅れ補正を施
すことにより、当量比を滑らかに変化させることができ
る。また、請求項３に係る発明は、前記燃焼状態切換判
定手段は、前記遅れ補正された目標当量比に前回の判定
結果に応じた燃焼状態に応じた燃焼効率に基づいて補正
した仮目標当量比に基づいて、燃焼状態の切換判定を行
なうことを特徴とする。

【００１５】成層燃焼と均質燃焼とでは共通の可燃当量
比領域で同一の当量比であっても、燃焼効率に相違があ
る。したがって、燃焼状態の切換判定に際しては、ま
ず、遅れ補正された目標当量比に前回の燃焼状態に応じ
た燃焼効率に基づいて補正した仮目標当量比を求めるこ
とにより、燃焼状態切換判定の精度を高めることができ
る。

【００１６】また、請求項４に係る発明は、前記燃焼状
態切換判定手段は、前記仮目標当量比を運転状態に応じ
て設定された当量比しきい値と比較して、燃焼状態の切
換判定を行なうことを特徴とする。燃焼状態の切換は、
そのときの運転状態によって切り換えるべき当量比のし
きい値が異なるため、該当量比のしきい値を運転状態に
応じて設定された値を用いることにより、燃焼状態の切
換判定の精度を高めることができる。

【００１７】また、請求項５に係る発明は、前記当量比
しきい値は、燃焼状態毎に設定されており、前記仮目標
当量比を前回の判定結果に応じた燃焼状態に応じた当量
比しきい値と比較して、燃焼状態の切換判定を行なうこ
とを特徴とする。既述したように、成層燃焼と均質燃焼
とでは燃焼効率が異なるため、成層燃焼から均質燃焼に
切り換えるべきときと、均質燃焼から成層燃焼に切り換
えるべきときとでは、それぞれの切換前の燃焼状態に応
じた当量比しきい値を設定すべきであるので相違する。
したがって、それぞれの燃焼状態に応じた当量比しきい
値を設定することにより、燃焼状態の切換判定の精度を
高めることができる。

【００１８】また、請求項６に係る発明は、前記目標当
量比決定手段は、前回の燃焼状態判定結果と今回の燃焼
状態判定結果が一致するときは、前記仮目標当量比を今
回の目標当量比として決定し、前記判定結果が異なった
場合は、前記遅れ補正された目標当量比に対して今回の
判定結果の燃焼状態に応じた燃焼効率に基づいて補正を
行なうことにより、今回の目標当量比を決定することを
特徴とする。

【００１９】燃焼状態判定結果が前回と今回とで変化し
なかった場合は、燃焼状態を変更しない場合であるか
ら、前回判定結果に基づいて求めた仮目標当量比を、そ
のまま今回の目標当量比として決定すればよいが、判定
結果が異なった場合は、切り換える燃焼状態に応じた燃
焼効率に基づいて目標当量比を補正することにより、切
換後燃焼状態に応じた目標当量比を求めることができ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図２は、本発明の一実施形態のシステ
ム構成を示す。アクセル操作量検出手段としてのアクセ
ル操作量センサ１は、ドライバによって踏み込まれたア
クセルペダルの踏込み量を、検出する。

【００２１】機関回転速度検出手段としてのクランク角
センサ２は、単位クランク角毎のポジション信号及び気
筒行程位相差毎の基準信号を発生し、前記ポジション信
号の単位時間当りの発生数を計測することにより、ある
いは前記基準信号発生周期を計測することにより、機関
回転速度Ｎｅを検出できる。エアフローメータ３は、機
関４への単位時間当りの吸入空気量を検出する。

【００２２】水温センサ５は、機関４の冷却水温度を検
出する。機関４のシリンダ部には、燃焼室12内に燃料を
直接噴射する燃料噴射弁６、燃焼室12内で火花点火を行
う点火栓７が設けられる。そして、低・中負荷領域で
は、燃焼室12内に圧縮行程で燃料噴射することにより、
燃焼室12内の点火栓７周辺に可燃混合気を層状に形成し
て成層燃焼を行い、高負荷領域では燃焼室７内に吸気行
程で燃料噴射することによりシリンダ全体に略均質な混
合比の混合気を形成して均質燃焼を行なうことができる
ようになっている。

【００２３】また、内燃機関４の吸気通路８には、スロ
ットル弁９が介装され、該スロットル弁９開度を電子制
御可能なスロットル弁制御装置10が備えられている。前
記各種センサ類からの検出信号は、コントロールユニッ
ト11へ入力され、該コントロールユニット11は、前記セ
ンサ類からの信号に基づいて検出される運転状態に応じ
て前記スロットル弁制御装置10を介してスロットル弁９
の開度を制御し、前記燃料噴射弁６を駆動して燃料噴射
量 (燃料供給量) を制御し、点火時期を設定して該点火
時期で前記点火栓７を点火させる制御を行う。

【００２４】図３は、本発明の一実施の形態の機能構成
を示す。基本目標当量比演算部Ａは、例えば機関回転速
度ＮＥと目標トルクｔＴｅ等の基本的な機関運転状態に
基づいて、基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢをマップからの
検索等により演算する。なお、前記目標トルクｔＴｅ
は、例えば前記アクセル操作量ＡＰＳと、機関回転速度
ＮＥとに基づいて設定される。詳細には、水温や始動後
の経過時間、車速，加速度，アイドル時の補機負荷等に
より、同一の機関運転状態でもリーン空燃比での運転の
可否が異なり、成層燃焼と均質燃焼とが切り換えられる
こともあるため、目標当量比のマップが複数設けられ
る。

【００２５】位相遅れ補正部Ｂは、前記基本目標当量比
演算部Ａによって演算された基本目標当量比ＴＦＢＹＡ
Ｂに対して、位相遅れ補正処理を行なう。これは、運転
状態等の変化による基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢの変化
に見合った目標吸入空気量になるように制御を開始して
も、スロットル弁の動作遅れや吸気系の容積により吸入
空気量の変化に遅れを生じるのに対し、燃料噴射量は殆
ど遅れなく目標当量比の変化に追従できるため、実際の
当量比が目標当量比の変化に対して遅れを生じるため、
該遅れに見合うように位相遅れ補正を行なうものであ
る。ここで、前記したように燃焼状態の切換判定に応じ
て基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢがステップ的に切り換え
られる場合も、該ステップ的な変化に対して位相遅れ補
正がなされることとなる。したがって、この位相遅れ補
正部Ｂが、目標当量比遅れ補正手段を構成する。該位相
遅れ補正は詳細には、目標当量比の変化量に見合ったス
ロットル弁の動作遅れ分と、吸気系容積に応じた少なく
とも一段の一時遅れを与えるための遅れ補正係数等を用
いて処理される。なお、一時遅れ補正として加重平均を
用いてもよい。また、簡易的には影響の大きい吸気系容
積に応じた遅れ補正のみを行なってもよい。

【００２６】燃焼効率補正率演算部Ｃは、当量比によっ
て変化する燃焼効率補正率ＩＴＡＦをマップからの検索
等により演算するが、該燃焼効率補正率ＩＴＡＦは、Ｅ
ＧＲ率ｔＥＧＲによっても変化するので、該ＥＧＲ率ｔ
ＥＧＲをパラメータとして変化させた場合の燃焼効率補
正率ＩＴＡＦについて設定してある。また、既述したよ
うに成層燃焼と均質燃焼とでは同じ当量比でも燃焼効率
が異なるので、燃焼状態に合わせて複数のマップを持た
せている。ここで、燃焼効率は、同一の燃焼状態では当
量比が増大するほど低下するため、必要燃料量の増大に
合わせて目標当量比を増大補正させるように、燃焼効率
補正率ＩＴＡＦを増大して設定してある。また、成層燃
焼と均質燃焼との共通な可燃当量比領域での同一当量比
における燃焼効率は、成層燃焼の方が低いため、燃焼状
態に応じて複数のマップが設けられており、後述するよ
うに判定された燃焼状態の判定結果に基づいて対応する
燃焼状態のマップを選択するようになっている。

【００２７】仮目標当量比演算部Ｄは、前記基本目標当
量比演算部Ａで演算され、位相遅れ補正部Ｂで位相遅れ
補正された目標当量比ＴＦＢＹＡＨと、燃焼効率補正率
演算部Ｃで演算された燃焼効率ＩＴＡＦとを乗算して、
仮目標当量比ＴＦＡＴＭＰを算出する。当量比しきい値
演算部Ｅは、成層燃焼と均質燃焼との実際の切換を判定
するため、機関回転速度ＮＥと機関の目標トルクｔＴｅ
とに基づいて前記燃焼を切り換える判定用の当量比しき
い値ＴＦＡＣＨをマップから検索する。ここで、前記マ
ップは２枚用意され、１つは、現在成層燃焼である場合
に均質燃焼に切り換えるときの当量比しきい値を設定し
たマップであり、他の１つは、現在均質燃焼である場合
に成層燃焼に切り換えるときの当量比しきい値を設定し
たマップである。前記したように、成層燃焼と均質燃焼
とでは燃焼効率が異なるため、同一の機関回転速度，ト
ルクを得る当量比が異なるため、２枚のマップが必要と
なる。

【００２８】燃焼切換判定部Ｆは、前記仮目標当量比演
算部Ｄで演算された仮目標当量比ＴＦＡＴＭＰと、当量
比しきい値演算部Ｅで演算された当量比しきい値ＴＦＡ
ＣＨとを比較し、ＴＦＡＴＭＰ＜ＴＦＡＣＨのときは、
成層燃焼を行なわせるため燃焼切換フラグ切換部Ｇの燃
焼切換フラグＦＳＴＲＲを１にセットし、ＴＦＡＴＭＰ
≧ＴＦＡＣＨのときは、均質燃焼を行なわせるため、燃
焼切換フラグＦＳＴＲを０にリセットする。

【００２９】このようにして得られた燃焼切換フラグＦ
ＳＴＲＲの値を遅延部Ｈに入力して燃焼切換フラグＦＳ
ＴＲＲの前回値ＦＳＴＲＲ(n-1) を、前記燃焼効率補正
率演算部Ｃ, 当量比しきい値演算部Ｄ、燃焼切換判定部
Ｆの他、燃焼切換終了判定部Ｉに入力する。前記燃焼切
換終了判定部Ｉは、前記基本目標当量比演算部Ａにおい
て、基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢのマップからの検索と
同時に、該基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢの変化, その他
の条件により、成層燃焼と均質燃焼とを切り換える場合
に、該切換に応じて切り換えられる目標燃焼切換フラグ
ＦＳＴＲの値を入力し、前記燃焼切換フラグＦＳＴＲＲ
の前回値ＦＳＴＲＲ(n-1) と比較して、実際の燃焼状態
が切り換わったか否かを判定する。すなわち、目標燃焼
切換フラグＦＳＴＲが均質燃焼から成層燃焼に切り換え
る場合を１, 成層燃焼から均質燃焼に切り換える場合を
０にセットするよにしておき、該目標燃焼切換フラグＦ
ＳＴＲの値と、前記実際の燃焼状態を示す燃焼切換フラ
グＦＳＴＲＲの前回値ＦＳＴＲＲ(n-1)の値（成層燃焼
のときに１, 均質燃焼のときに０) とを比較して、両者
が一致した場合には、前記燃焼切換終了判定部Ｇの燃焼
切換フラグＦＳＴＲＲの値を、前回値ＦＳＴＲＲ(n-1)
に維持する。

【００３０】目標当量比演算部Ｊは、前記燃焼切換判定
フラグＦＳＴＲＲの値に基づいて、最終的な目標当量比
ＴＦＢＹＡを演算する。ここで、前回の燃焼状態と、該
前回の燃焼状態に応じた燃焼効率補正率ＩＴＡＦを用い
て演算された仮目標当量比ＴＦＡＴＭＰと当量比しきい
値ＴＦＡＣＨとの比較により今回判定された燃焼状態と
が一致している場合は、前記仮目標当量比ＴＦＡＴＭＰ
をそのまま今回の目標当量比ＴＦＢＹＡとしてセットす
ればよい。また、今回判定された燃焼状態が前回の燃焼
状態と異なっていた場合は、今回の燃焼状態に基づいて
再度燃焼効率補正率ＩＴＡＦを算出し直し、該燃焼効率
補正率ＩＴＡＦを用いて位相遅れ補正された目標当量比
ＴＦＢＹＡＨに乗じることにより、新たに今回の目標当
量比ＴＦＢＹＡを算出する。

【００３１】このように、前回の燃焼状態の判定結果に
基づいて仮目標当量比を算出し、該仮目標当量比を、前
回燃焼状態における当量比しきい値と比較して今回の燃
焼状態を判定した後、該今回の判定結果に基づいて最終
的な目標当量比を求めるようにしたため、成層燃焼と均
質燃焼との共通する可燃当量比領域で燃焼状態に応じた
燃焼効率補正率に切り換えて目標当量比をステップ的に
切り換える構成としたため、略トルク一定の状態で燃焼
状態を切り換えることができる（図５参照) 。

【００３２】ここで、単純に前回の燃焼状態の判定結果
に基づく目標当量比を今回の目標当量比として求め、判
定結果は次回の目標当量比の演算に用いる方式とした場
合には、判定結果が切り換わり、前回の判定結果の燃焼
状態のままでは可燃当量比領域から外れてしまっている
にも関わらず、次回の演算までの間、当該前回の燃焼状
態で燃焼が継続されることとなり、この間の燃焼状態が
不安定となってしまう（図６参照) が、前記本発明に係
る方式では、このような事態を回避でき、滑らかに燃焼
を切り換えることができる。

【００３３】図４は、前記燃焼状態の切換に応じて目標
当量比を切り換えて設定するルーチンのフローチャート
を示す。図５のタイムチャートも参照しつつ、説明す
る。ステップ１では、前回判定された燃焼状態の判定結
果ＦＳＴＲＲを前回値ＦＳＴＲＲ（ｎ−１) としてセッ
トする。ステップ２では、機関の運転状態（水温の変化
等も含む) に応じた目標燃焼状態を示すフラグＦＳＴＲ
の値が、前記判定結果の前回値ＦＳＴＲＲ（ｎ−１) と
一致しているか否かを判定する。

【００３４】ステップ３では、前記判定結果の前回値Ｆ
ＳＴＲＲ（ｎ−１) の燃焼状態に応じた燃焼状態切換判
定用の当量比しきい値ＴＦＡＣＨを設定したマップを選
択する。ステップ４では、前記ステップ３で選択したマ
ップから前記当量比しきい値ＴＦＡＣＨを検索する。

【００３５】ステップ５では、前記判定結果の前回値Ｆ
ＳＴＲＲ（ｎ−１) の燃焼状態に応じた燃焼効率補正率
ＩＴＡＦを設定したマップを選択する。ステップ６で
は、前記ステップ５で選択したマップから前記燃焼効率
補正率ＩＴＡＦを検索する。ステップ７では、前記判定
結果の前回値ＦＳＴＲＲ（ｎ−１) の燃焼状態に応じた
基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢの位相遅れ補正値ＴＦＢＹ
ＡＨと燃焼効率補正率ＩＴＡＦとを乗算して、仮目標当
量比ＴＦＡＴＭＰを算出する。

【００３６】ステップ８では、前記仮目標当量比ＴＦＡ
ＴＭＰを、ステップ４で求めた当量比しきい値ＴＦＡＣ
Ｈと比較する。そして、ＴＦＡＴＭＰ＜ＴＦＡＣＨと判
定された場合には、ステップ９へ進み、燃焼切換判定フ
ラグＦＳＴＲＲを１として、燃焼状態を成層燃焼とすべ
きとする判定を下す。

【００３７】ステップ10では、前記判定結果が、前回の
結果と同じであるか否かを判定する。そして、異なる判
定結果である場合は、ステップ11へ進んで成層燃焼用の
燃焼効率補正率ＩＴＦＡを設定したマップから、該成層
燃焼に応じた燃焼効率補正率ＩＴＦＡを検索する。

【００３８】次いで、ステップ12へ進んで、前記基本目
標当量比ＴＦＢＹＡＢの位相遅れ補正値ＴＦＢＹＡＨ
と、新たに設定し直した成層燃焼用の燃焼効率補正率Ｉ
ＴＦＡとを乗算して、燃焼状態の切換に応じた目標当量
比ＴＦＢＹＡを算出する。同様に、ステップ８でＴＦＡ
ＴＭＰ≧ＴＦＡＣＨと判定された場合には、ステップ13
へ進み、燃焼切換判定フラグＦＳＴＲＲを０として、燃
焼状態を均質燃焼とすべきとする判定を下し、ステップ
14で前回と異なる判定結果と判定された場合は、ステッ
プ15で均質燃焼用の燃焼効率補正率ＩＴＦＡを設定した
マップから、該均質燃焼に応じた燃焼効率補正率ＩＴＦ
Ａを検索し、ステップ12へ進んで、前記位相遅れ補正値
ＴＦＢＹＡＨと、均質燃焼用の燃焼効率補正率ＩＴＦＡ
とを乗算して、燃焼状態の切換に応じた目標当量比ＴＦ
ＢＹＡを算出する。

【００３９】また、ステップ10又はステップ14で前回と
同一の判定結果であると判定された場合は、燃焼状態に
変化がないのでステップ７で算出した仮目標当量比ＴＦ
ＡＴＭＰをそのまま今回の目標当量比ＴＦＢＹＡとして
決定する。一方、ステップ２で目標燃焼状態を示すフラ
グＦＳＴＲの値が、前記判定結果の前回値ＦＳＴＲＲ
（ｎ−１) と一致していると判定された場合は、前回で
目標燃焼状態への切換が終了しているので、前回同様の
燃焼状態判定結果に従って燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演
算した後ステップ12へ進み、前記位相遅れ補正値ＴＦＢ
ＹＡＨと、前記燃焼効率補正率ＩＴＦＡとを乗算して、
燃焼状態に応じた目標当量比ＴＦＢＹＡを算出する。

【００４０】次に、上記の途中及び最終的に求められる
当量比を用いた吸入空気量と燃料噴射量の制御について
説明する。基準目標吸入空気量演算部Ｋには、前記アク
セル操作量ＡＰＳと機関回転速度Ｎｅ、又はこれらによ
って演算される機関の目標トルクｔＴｅと機関回転速度
Ｎｅが入力され、基準当量比として理論空燃比で得られ
る吸入空気量に相当する値として基準目標吸入空気量ｔ
ＴＰを、マップからの検索等により演算する。該基準目
標吸入空気量ｔＴＰとしては、１吸気行程毎の吸入空気
量に対応する基本燃料噴射量 (パルス幅) の他、１吸気
行程毎の吸入空気量そのもの、前記エアフローメータ３
で検出される単位時間当りの吸入空気量のいずれを用い
てもよい。

【００４１】目標吸入空気量演算部Ｌは、前記基本目標
当量比ＴＦＢＹＡＢに対応する目標吸入空気量ｔＴＰ’
を算出する。簡易的には前記基準目標吸入空気量ｔＴＰ
を基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢで除算することにより求
められるが、実際には基準当量比に対して基本目標当量
比ＴＦＢＹＡＢが異なることにより燃焼効率が異なり、
必要燃料量が異なってくるので、これに応じて予め燃焼
効率に応じた補正を施すことで、目標トルクと目標当量
比とを同時に満たす目標吸入空気量ｔＴＰ’を求めるこ
とができる。具体的には、基準目標吸入空気量ｔＴＰを
基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢで除算し、更に、基本目標
当量比ＴＦＢＹＡＢに対応する燃焼効率ＩＴＡＦで除算
することで算出される。

【００４２】目標スロットル弁開度演算部Ｍには、前記
目標吸入空気量ｔＴＰ’と内燃機関回転速度Ｎｅとが入
力され、目標スロットル弁開度ｔＴＰＳが演算される。
該目標スロットル弁開度ｔＴＰＳは、目標吸入空気量ｔ
ＴＰ’が得られるスロットル開度である。前記目標スロ
ットル弁開度ｔＴＰＳの信号は、前記スロットル弁制御
装置12に入力され、これによって該スロットル弁制御装
置12は、前記スロットル弁11を前記目標スロットル弁開
度ｔＴＰＳになるように駆動する。

【００４３】一方、基本燃料供給量演算部Ｎ１と補正演
算部Ｌ２とによって燃料供給量が演算される。基本燃料
供給量演算部Ｎ１には、前記エアフローメータ３で検出
された単位時間当りの吸入空気量Ｑと、内燃機関回転速
度Ｎｅとが入力され、それによって理論空燃比 (基準当
量比) 時における１吸気行程当りの吸入空気量に対応す
る基本燃料噴射パルス幅ＴＰが演算される。

【００４４】補正演算部Ｎ２は、前記基本燃料噴射パル
ス幅ＴＰに、前記目標当量比ＴＦＢＹＡを乗じて実効燃
料噴射パルス幅ＴＥを演算し、該実効燃料噴射パルス幅
ＴＥにバッテリ電圧に応じた無効パルス幅ＴＳを加えて
最終的な燃料噴射パルス幅ＴＩを演算する。前記燃料噴
射パルス幅ＴＩを持つ噴射パルス信号が、前記燃料噴射
弁６に出力され、該燃料噴射弁６が駆動されて目標空燃
比に対応した燃料量が噴射供給される。

【００４５】このようにすれば、前記スロットル弁開度
の制御による吸入空気量と、燃料供給量とが、それぞれ
の目標値に制御されることにより、目標当量比を維持し
て排気浄化性能等を満たしつつ、必要な目標トルクを得
て良好な運転性能を確保することができ、しかも、前記
したように成層燃焼と均質燃焼との間で燃焼状態が切り
換えられた場合にも、目標当量比を徐々に変化しつつ切
換前後のトルク変動も良好に抑制することができ、滑ら
かな運転性能を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成・機能を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施の形態のシステム構成を示す
図。

【図３】同上の実施の形態の機能構成を示すブロック
図。

【図４】同上の実施の形態の目標当量比演算ルーチンを
示すフローチャート。

【図５】同上の実施の形態の各フラグと目標当量比、お
よび目標空燃比の変化を示すタイムチャート。

【図６】同上の実施の形態の目標当量比の位相補正を示
すタイムチャート。

【符号の説明】

１アクセル操作量センサ２クランク角センサ３エアフローメータ４内燃機関５水温センサ６燃料噴射弁９スロットル弁 10 スロットル弁制御装置 11 コントロールユニット 12 燃焼室Ａ基本目標当量比演算部Ｂ位相遅れ補正部Ｃ燃焼効率補正率演算部Ｄ仮目標当量比演算部Ｅ当量比しきい値演算部Ｆ燃焼切換判定部Ｇ燃焼切換フラグ切換部Ｈ遅延部Ｉ燃焼切換終了判定部Ｊ目標当量比決定部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室内の混合気を成層状態と均質状態と
に切り換えることにより、燃焼状態を成層燃焼と均質燃
焼とに切換可能な内燃機関の制御装置において、機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、検出された機関の運転状態に基づいて、前記燃焼状態の
切換に応じた目標当量比の切換判定を行なう目標当量比
切換判定手段と、前記目標当量比の切換判定に基づいて目標当量比を移行
する際に、目標当量比の変化を遅らせるように補正する
目標当量比遅れ補正手段と、前記目標当量比遅れ補正手段によって遅れ補正し、か
つ、実際の燃焼状態に対応して設定した目標当量比を仮
目標当量比とし、該仮目標当量比に基づいて、実際の燃
焼状態の切換の要否を判定する燃焼状態切換判定手段
と、前記燃焼状態切換判定手段で切換が否と判定されたとき
は、前記仮目標当量比を今回の目標当量比とし、切換が
要と判定されたときは該切換後の燃焼に対応して設定し
なおした目標当量比を今回の目標当量比として決定する
目標当量比決定手段と、を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の制御装
置。
【請求項２】前記目標当量比遅れ補正手段は、目標当量
比に対して一時遅れ補正を施すことを特徴とする請求項
１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】前記燃焼状態切換判定手段は、前記遅れ補
正された目標当量比に前回の判定結果に応じた燃焼状態
に応じた燃焼効率に基づいて補正した仮目標当量比に基
づいて、燃焼状態の切換判定を行なうことを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】前記燃焼状態切換判定手段は、前記仮目標
当量比を運転状態に応じて設定された当量比しきい値と
比較して、燃焼状態の切換判定を行なうことを特徴とす
る請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関
の制御装置。
【請求項５】前記当量比しきい値は、燃焼状態毎に設定
されており、前記仮目標当量比を前回の判定結果に応じ
た燃焼状態に応じた当量比しきい値と比較して、燃焼状
態の切換判定を行なうことを特徴とする請求項４に記載
の内燃機関の制御装置。
【請求項６】前記目標当量比決定手段は、前回の燃焼状
態判定結果と今回の燃焼状態判定結果が一致するとき
は、前記仮目標当量比を今回の目標当量比として決定
し、前記判定結果が異なった場合は、前記遅れ補正され
た目標当量比に対して今回の判定結果の燃焼状態に応じ
た燃焼効率に基づいて補正を行なうことにより、今回の
目標当量比を決定することを特徴とする請求項１〜請求
項５のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。