JP3680308B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射時期を変化させて成層燃焼と均質燃焼との切り換えを行なう内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば自動変速機の変速時等に所望の目標トルクを実現する際に、実際の機関トルクが目標トルクに収束するように吸入空気量をフィートバック制御する一方、そのときの機関トルクと目標トルクとの偏差に応じて点火時期を補正することにより、すなわち、吸入空気量制御の応答性より速いトルク制御（トルク補正）は点火時期補正で行なうことにより、目標トルクを達成するようにしたものがある（特開平５−１６３９９６号公報参照）。
一方、近年、直噴火花点火式内燃機関が注目されており、このもとでは、機関の運転条件に応じて、燃焼方式を切り換え制御、すなわち、吸気行程にて燃料を噴射することにより、燃焼室内に燃料を拡散させ均質の混合気を形成して行なう均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射することにより、点火栓周りに集中的に層状の混合気を形成して行なう成層燃焼とに切り換え制御するのが一般的である（特開平４−２４１７５４号公報参照）。
このような直噴火花点火式内燃機関において、成層燃焼時に点火時期を用いてトルク補正を行なおうとすると、成層燃焼時は混合気が点火栓近傍に来たタイミングで点火しなければならず、点火時期の操作代が少ないため、十分なトルク補正が困難で、強行すると、燃焼の悪化を生じてしまう可能性がある。一方、均質燃焼ではこのような問題はなく点火時期補正により十分なトルク補正を行なうことができ、また、点火時期補正は空燃比に影響しないため排気成分への影響が小さく排気浄化性能を良好に維持できる利点があるので、均質燃焼では主として点火時期をトルク補正用の操作量として使用するのが好ましい。
そこで、高応答のトルク制御を行なう場合、均質燃焼時には点火時期を用いて行ない、成層燃焼時には当量比を用いて行なうものが考えられる。
ところで、この方式では、高応答のトルク制御を行なっている際に燃焼の切り換え要求が発生すると、燃焼切り換えの前後で燃料噴射時期が異なるため、燃焼方式の切り換えが行なわれるタイミングと高応答トルク制御の操作量の切り換えが行なわれるタイミングが合わず、その結果、燃焼の悪化や失火、運転性の悪化が起きる、という問題がある。
この問題点は、以下、前提▲１▼〜前提▲４▼に記述した操作を行なった場合に発生するものである。
【０００３】
前提▲１▼：燃焼切り換えの判断、すなわち、燃料噴射時期切り換えの判断は所定時間周期で実行する（内燃機関の回転に同期した所定クランク角度周期で実行した場合には、高回転域では演算負荷が大きくなり、低回転域では実行間隔が大きくなり迅速な燃焼切り換えが不可能となるため。）。
前提▲２▼：高応答トルク制御の操作量の演算は、内燃機関の回転に同期した所定クランク角度周期で実行する（所定クランク角度毎にそのクランク角度間の時間を計測して回転速度を演算し、その回転速度に基づいて高応答トルク制御の操作量をその直後の燃焼に対して実行して高精度にアイドル回転速度を安定化させるため。）。
前提▲３▼：高応答トルク制御の操作量は、前記燃焼切り換えの判断結果に基づいて成層燃焼と判断された場合には当量比とし（成層燃焼では、点火時期に対する燃焼成立範囲が狭いため、点火時期によるトルク制御が不可能である。）、均質燃焼と判断された場合には点火時期とする。
前提▲４▼：燃料噴射量の演算は所定時間周期で実行する（所定クランク角度周期で実行した場合には、高回転域では演算負荷が大きくなり、低回転域では実行間隔が大きくなり吸入空気量に合った正確な燃料噴射量の演算が不可能となるため。）。
このような操作を行なった場合には、以下、問題点▲１▼〜問題点▲２▼に記述するような問題が発生する。
問題点▲１▼：成層燃焼から均質燃焼への燃焼切り換えと高応答トルク制御が同時に実行される場合に、燃焼切り換え判断後に実行される成層燃焼に対して、高応答トルク制御の操作量として点火時期の補正を行なってしまい、その結果、燃焼の悪化を生じてしまう場合がある。
問題点▲２▼：均質燃焼から成層燃焼への燃焼切り換えと高応答トルク制御が同時に実行される場合に、燃焼切り換え判断後に実行される均質燃焼に対して、高応答トルク制御の補正が行なわれない場合がある。
そこで、本出願人は、このような問題点を解決するために、燃焼方式の切り換え判断結果に基づいて高応答トルク制御の操作量の切り換え、すなわち、当量比による補正と点火時期による補正の切り換えを行なうのではなく、均質燃焼を行なうための燃料噴射が実行されてからその気筒に点火を行なうまでの期間において実行されるクランク角度周期の演算タイミングでは高応答トルク制御の操作量を点火時期とし、その他の期間において実行されるクランク角度周期の演算タイミングでは高応答トルク制御の操作量を当量比とするものを提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような手法においては、高応答トルク制御の補正値の算出は所定クランク角度周期で行ない、当量比或いは点火時期のいずれかが出力され、−方燃料噴射量の演算は所定時間周期で行なうので、以下のような問題点がある。
本発明が解決しようとする問題点▲１▼：成層燃焼から均質燃焼への燃焼切り換えと高応答トルク制御が同時に実行される場合に、均質燃焼に切り換わった直後の燃焼に対して、高応答トルク制御の補正量として当量比と点火時期の両方の補正を行なってしまい、所望のトルク制御が実行されない場合がある。
本発明が解決しようとする問題点▲２▼：均質燃焼から成層燃焼への燃焼切り換えと高応答トルク制御が同時に実行される場合に、成層燃焼に切り換わった直後の燃焼に対して高応答トルク制御の補正が実行されない場合がある。
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、前記高応答トルク制御中に均質燃焼と成層燃焼との燃焼切り換え要求が発生した場合に、高応答トルク制御の操作量として当量比と点火時期の切り換えを適切に行ない、燃焼の悪化や運転性の悪化を伴わずに、高応答トルク制御と燃焼切り換えを実行することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は以下のように構成した。
請求項１記載の発明では、燃料噴射時期を変化させて成層燃焼方式と均質燃焼方式との切り換えを行ない、かつ、吸入空気の応答性よりも速い高応答なトルク制御を行なう内燃機関の制御装置において、図１のクレーム対応図に示すように、所定時間毎に燃焼方式の切り換えを判断する燃焼方式切り換え判断手段１０１と、均質燃焼を行なうための燃料噴射を実行したことを検出する均質燃焼噴射実行検出手段１０２と、機関の回転速度に同期した所定の周期毎に、前記高応答トルク制御の操作量として当量比補正量を出力し、また、前記均質燃焼噴射実行検出手段１０２の出力に基づいて均質燃焼を行なうための燃料噴射が実行された場合には、前記高応答トルク制御の操作量として点火時期補正量も同時に出力する、高応答トルク制御操作量算出手段１０３と、所定時間毎に燃料噴射量を算出し、前記燃焼方式切り換え判断手段１０１において成層燃焼を実行すると判断された場合には、前記高応答トルク制御の当量比補正量に基づいて成層燃焼を行なうための燃料噴射量を算出し、また、前記燃焼方式切り換え判断手段１０１において均質燃焼と判断された以降に成層燃焼を行なう気筒の燃料噴射量を、前回演算した成層燃焼を行なうための燃料噴射量に対して、前記高応答トルク制御の当量比補正量の前回値と最新値との比を乗算して簡易的に算出する燃料噴射量算出手段１０４と、を備えた構成とした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図２は実施の形態を示す直噴火花点火式エンジンのシステム図である。先ず、これについて説明する。
車両に搭載されるエンジン１の各気筒の燃焼室には、エアクリーナ２から吸気通路３により、電制スロットル弁４の制御を受けて、空気が吸入される。
【０００７】
電制スロットル弁４は、コントロールユニット２０からの信号により作動するステップモータ等により開度制御される。
そして、燃焼室内に燃料（ガソリン）を直接噴射するように、電磁式の燃料噴射弁（インジェクタ）５が設けられている。
【０００８】
燃料噴射弁５は、コントロールユニット２０から機関回転速度に同期して吸気行程又は圧縮行程にて出力される噴射パルス信号によリソレノイドに通電されて開弁し、所定圧力に調圧された燃料を噴射するようになっている。そして、噴射された燃料は、吸気行程噴射の場合は燃焼室内に拡散して均質な混合気を形成し、また圧縮行程噴射の場合には点火栓６回りに集中的に層状の混合気を形成し、コントロールユニット２０からの点火信号に基づき、点火栓６により点火されて、燃焼（均質燃焼又は成層燃焼）する。尚、燃焼方式は、空燃比制御と組み合わせで、均質ストイキ燃焼、均質リーン燃焼（空燃比２０〜３０）、成層リーン燃焼（空燃比４０程度）に分けられる。
【０００９】
エンジン１からの排気は排気通路７より排出され、排気通路７には排気浄化用の触媒８が介装されている。
コントロールユニット２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェース等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種のセンサから信号が入力されている。
【００１０】
前記各種センサとしては、エンジン１のクランク軸又はカム軸回転を検出するクランク角センサ２１、２２が設けられている。これらのクランク角センサ２１、２２は気筒数をｎとすると、クランク角７２０゜／ｎ毎に、予め定めたクランク角位置（各気筒の圧縮上死点前の所定クランク角位置）で基準パルス信号ＲＥＦを出力すると共に、１〜２°毎に単位パルス信号ＰＯＳを出力するもので、基準パルス信号ＲＥＦの周期などからエンジン回転数Ｎｅを算出可能である。
【００１１】
この他、吸気通路３の電制スロットル弁４の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ２５（電制スロットル弁４の全閉位置でＯＮとなるアイドルスイッチを含む）、エンジン１の冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ２６、排気通路７にて排気空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を出力するＯ₂ センサ２７、車速ＶＳＰを検出する車速センサ２８などが設けられている。
【００１２】
ここにおいて、コントロールユニット２０は、前記各種のセンサからの信号を入力しつつ、内蔵のマイクロコンピュータにより、所定の演算処理を行なって、電制スロットル弁４によるスロットル開度、燃料噴射弁５による燃料噴射量、及び、点火栓６による点火時期制御を制御する。なお、２３はエアフローメータ、２４はアクセルペダルである。
【００１３】
以下、本発明における燃料噴射制御及び点火時期制御をフローチャートに基づいて説明する。
図３は燃焼切り換え判定及び燃料噴射量の演算のための定時ジョブであり、具体的には１０ｍｓジョブである。
Ｓ３０１では、先ず気筒番号ｎを１にセットする。
Ｓ３０２では、成層燃焼領域であるかを判断する。これは、目標当量比ＴＦＢＹＡが成層燃焼が可能な範囲にあるかどうかに基づいて判定する。成層燃焼領域にある場合にはＳ３０３〜Ｓ３０５を実行し、成層燃焼領域にない場合、すなわち、均質燃焼の領域にある場合にはＳ３０６〜Ｓ３１０を実行する。まず、成層燃焼と判断された場合に、Ｓ３０３では、燃焼切り換え判定フラグＦＳＴＲＲを１にする。
【００１４】
Ｓ３０４では、次式により、気筒ｎについて、成層燃焼を行なうための燃料噴射量、すなわち、圧縮行程に噴射を行なう燃料量（パルス幅）ＴＩＳＥＴＳｎを算出する。
ＴＩＳＥＴＳｎ＝ＴＰ×ＴＦＢＹＡ×△φ＋ＴＳ
ここで、ＴＰは後述する基本燃料噴射量、ＴＦＢＹＡは目標当量比であり、機関運転状態（Ｎｅ、ＴＰ）により設定される。△φは後述する高応答トルク制御の当量比補正量、ＴＳは無効噴射量（無効パルス幅）である。
Ｓ３０５では、均質燃焼を行なうための燃料噴射量、すなわち、吸気行程に噴射を行なう燃料量（パルス幅）ＴＩＳＥＴＨｎを０とする。
【００１５】
一方、Ｓ３０２で均質燃焼と判断された場合には、Ｓ３０６では、燃焼切り換え判定フラグＦＳＴＲＲを０にする。
Ｓ３０７では、均質燃焼を行なうための燃料噴射が行われたか否かを判別する。均質燃焼を行なうための燃料噴射が行われた場合、すなわち、気筒ｎについて、後述する均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳｎが１である場合には、Ｓ３０８に進み、均質燃焼を行なうための燃料噴射が行われていない場合、すなわち、気筒ｎについて、後述する均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳｎが０である場合には、Ｓ３０９に進む。
Ｓ３０８では、次式により、前回の成層燃焼を行なうための燃料噴射量ＴＩＳＥＴＳｎに、前回の高応答トルク制御の当量比補正量△φｎ（ｏｌｄ）と最新の当量比補正量△φの比を乗算して、最新の成層燃焼を行なうための燃料噴射量ＴＩＳＥＴＳｎ＝ＴＩＳＥＴＳｎ×△φ／△φｎ（ｏｌｄ）を算出する。
Ｓ３０９では、成層燃焼を行なうための燃料噴射量ＴＩＳＥＴＳｎを０とする。
【００１６】
Ｓ３１０では、基本燃料噴射量ＴＰに基本目標当量比ＴＦＢＹＡを乗算して、無効噴射量ＴＳを加算して、均質燃焼を行なうための燃料噴射量（パルス幅）ＴＩＳＥＴＨｎ＝ＴＰ×ＴＦＢＹＡ＋ＴＳを算出する（高応答トルク制御の当量比補正量は反映させない。）。
【００１７】
続いて、Ｓ３１１では、成層燃焼と均質燃焼との両方に共通した処理として、当量比補正値△φを、前回値として保持するための変数△φｎ（ｏｌｄ）に格納する。
【００１８】
この後、Ｓ３１２で、気筒番号ｎを１インクリメントし、Ｓ３１３で気筒番号が気筒数を超えたか否かを判定する。
気筒数を超えていない場合には、Ｓ３０１に戻って、同様の処理を繰り返す。そして、気筒数を超えた場合には、処理を終了する。
【００１９】
図４は基本燃料噴射量の演算のための定時ジョブであり、具体的には４ｍｓジョブである。
Ｓ４０１ではエアフローメータ２３により検出されるところの吸入空気流量Ｑａを読み込む。
【００２０】
Ｓ４０２では吸入空気量Ｑａと機関回転速度Ｎｅとを用いて、次式により、１燃焼あたりの吸入空気量に対応するストイキ相当の生の基本燃料噴射量（パルス幅）ＡＴＰを算出する。
ＡＴＰ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ 但し、Ｋは定数
Ｓ４０３では、次式（加重平均式）により、生の基本燃料噴射量ＡＴＰにマニホールド充填遅れ分の遅れ処理を施して、シリンダ吸入空気量に対応するストイキ相当の基本燃料噴射量（パルス幅）を算出する。
ＴＰ＝ＡＴＰ×Ｆｌｏａｄ＋ＴＰ（ｏｌｄ）×（１−Ｆｌｏａｄ）
但し、Ｆｌｏａｄは加重平均割合定数、ＴＰ（ｏｌｄ）はＴＰの前回値である。
【００２１】
図５はＲＥＦジョブであり、気筒ｎの基準クランク角信号ＲＥＦの発生に同期して実行される。
Ｓ５０１では、高応答トルク制御のトルク補正率ＰＩＰＥＲを演算する。これは、例えば、エアコンやラジエータファンなどの補機負荷に相当する量や、変速ショック低減のためのトルク減少量等のトルク補正量を△Ｔｅとして算出し、また、その時点のストイキ相当の基本燃料噴射ＴＰと基本目標当量比ＴＦＢＹＡからベースのエンジン出力トルクＴｅを算出し、これらに基づいて次式により算出する。
ＰＩＰＥＲ＝△Ｔｅ／Ｔｅ＋１００ 但し、ＰＩＰＥＲの単位は［％］
すなわち、高応答トルク制御によるトルク補正を行なわない場合には、ＰＩＰＥＲ＝１００［％］となる。
【００２２】
Ｓ５０２では、前記トルク補正率ＰＩＰＥＲに基づいて、当量比補正量△φを算出する。
これは、図６に示すような、トルク補正率から当量比補正量を算出するためのテーブルデータを予めＲＯＭに格納しておき、このテーブルデータを参照することにより算出する。尚、テーブルデータは実機のデータに基づいて定める。
【００２３】
Ｓ５０３では、均質燃焼噴射を実行したか否かを判別する。均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳｎが１である場合、すなわち、均質燃焼のための燃料噴射が実行された場合にはＳ５０４に進み、−方、均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳｎが０である場合、すなわち、均質燃焼のための燃料噴射が実行された場合にはＳ５０５に進む。
【００２４】
Ｓ５０４では、前記トルク補正率ＰＩＰＥＲに基づいて、点火時期補正率△Ａｄｖを算出する。これは、図７に示すような、トルク補正率から点火時期補正率を算出するためのテーブルデータを予めＲＯＭに格納しておき、このテーブルデータを参照することにより算出する。尚、テーブルデータは実線のデータに基づいて定める。
【００２５】
Ｓ５０５では、点火時期補正率△Ａｄｖを０とする。
つまり、Ｓ５０３〜Ｓ５０５における処理では、均質燃焼のための燃料噴射が行われた場合、すなわち、吸気行程噴射が行われた場合には、トルク補正率ＰＩＰＥＲに基づいて点火時期補正率△Ａｄｖを算出し、また、均質燃焼のための燃料噴射が行われていない場合、すなわち、吸気行程噴射が行われていない場合には、点火時期補正率△Ａｄｖを０とする。
一方、均質燃焼のための燃料噴射が行われたか否かに係わらず、Ｓ５０２において、当量比補正量△φを算出している。
【００２６】
図８は、第ｎ気筒の圧縮行程噴射を実行する際に起動するジョブである。
Ｓ６０１において、均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳｎが０である場合、すなわち、吸気行程噴射が実行されていない場合に、Ｓ６０２において前記圧縮行程噴射用の燃料噴射パルスＴＩＳＥＴＳｎ出力する。また、均質燃焼噴射実行フラグが１である場合、すなわち、吸気行程噴射が実行された場合にはそのままジョブを終了する。
【００２７】
図９は、第ｎ気筒の吸気行程噴射を実行する際に起動するジョブである。
Ｓ７０１において、燃焼切り換え判定フラグＦＳＴＲＲが０である場合、すなわち、均質燃焼と判定された場合には、Ｓ７０２において前記吸気行程噴射用の燃料噴射パルスＴＩＳＥＴＨｎを出力し、Ｓ７０３において均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳｎを１にセットする。一方、Ｓ７０１において、燃焼切り換え判定フラグＦＳＴＲＲが１である場合、すなわち、成層燃焼と判定された場合には、Ｓ７０４において均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳｎを０にクリアする。
【００２８】
図１０は、第ｎ気筒の点火を実行する際に起動するジョブである。
Ｓ８０１において、均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳｎを０にクリアする。
すなわち、均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳｎは、吸気行程噴射を実行する際に１にセットされ、その気筒に点火した際に０にクリアされる。
【００２９】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
先ず、従来の技術における問題点を図１３、図１４を用いて説明する。
図１３、図１４は、燃焼の切り換えと高応答トルク制御が同時に行われた場合に、均質燃焼を行なうための燃料噴射が実行されてからその気筒に点火を行なうまでの期間を検出し、その期間においては高応答トルク制御の操作値を点火時期とし、その他の期間においては高応答トルク制御の操作量を当量比とする制御装置における作用を示した図である。
【００３０】
図１３に示すように、成層燃焼から均質燃焼への切り換えにおいては、均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳが０から１に切り換わるとともに、ＲＥＦジョブで算出される高応答トルク制御の補正量が当量比（△φ）から点火時期（△Ａｄｖ）に切り換わる。これにより、燃焼切り換えの判断結果（ＦＳＴＲＲ）が成層から均質に切り換わった後に行われる成層燃焼、すなわち、成層燃焼▲１▼及び成層燃焼▲２▼においては当量比の補正（△φ）により高応答トルク制御が適正に行われる。しかし、成層燃焼から均質燃焼に切り換わった後の燃焼、すなわち、均質燃焼▲１▼及び均質燃焼▲２▼においては、当量比による補正と点火時期による補正が重複して行われ、燃焼の悪化や失火を招く可能性がある、という問題が発生する。
【００３１】
また、図１４に示すように、均質燃焼から成層燃焼への切り換えにおいては、均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳが１から０に切り換わるとともに、ＲＥＦジョブで算出される高応答トルク制御の補正値が点火時期（△Ａｄｖ）から当量比（△φ）に切り換わる。
これにより、燃焼切り換えの判断結果（ＦＳＴＲＲ）が均質から成層に切り換わった後に行われる均質燃焼、すなわち、均質燃焼▲１▼及び均質燃焼▲２▼においては、点火時期の補正（△Ａｄｖ）により高応答トルク制御が適正に行なわれる。しかし、均質燃焼から成層燃焼に切り換わった後の燃焼、すなわち、成層燃焼▲１▼においては圧縮行程の噴射時期の直前の１０ｍｓジョブが起動される時点で、高応答トルク制御の補正量が当量比に切り換わっていないので当量比の補正が行われず、この燃焼には高応答トルク制御が実行されない、という問題が発生する。
【００３２】
このような従来の制御方法に対して、本実施の形態の直噴火花点火式エンジンの作用を図１１、図１２に基づいて説明する。
まず、図１１に示すように、成層燃焼から均質燃焼への切り換えにおいては、均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳが０から１に切り換わるとともに、ＲＥＦジョブで算出される高応答トルク制御の点火時期補正量が０という値から、所定の計算に基づいて算出した値（△Ａｄｖ）に切り換わる。また、ＲＥＦジョブでは当量比補正量が算出され、均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳの値に係わらず、所定の計算に基づいて算出した値（△φ）が出力される。１０ｍｓジョブでは燃焼噴射パルスが計算されるが、燃焼切り換えの判断結果（ＦＳＴＲＲ）に基づいて、燃料噴射パルスの当量比補正を行なうか否かを切り換えられる。すなわち、成層燃焼と判断された場合に燃料噴射パルスの当量比補正を行なう。さらに、燃焼切り換え判断が成層燃焼から均質燃焼に切り換わった後に行われる成層燃焼の燃料噴射パルスにおいては、前回の成層燃焼での燃料噴射パルス幅に、当量比補正量の前回値と最新値の比を乗算して、簡易的に成層燃焼用の燃料噴射パルス幅を算出する。これにより、燃焼切り換え判断が成層燃焼から均質燃焼に切り換わった後に行われる成層燃焼、すなわち、成層燃焼▲１▼及び成層燃焼▲２▼においては当量比の補正による高応答トルク制御が行われ、また、成層燃焼から均質燃焼に切り換わった後の燃焼、すなわち、均質燃焼▲１▼及び均質燃焼▲２▼においては当量比の補正は行われず、点火時期の補正による高応答トルク制御が適正に行われる。
【００３３】
また、図１２に示すように、成層燃焼から均質燃焼への切り換えにおいては、均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳが１から０に切り換わるとともに、ＲＥＦジョブで算出される高応答トルク制御の点火時期補正量が所定の計算に基づいて算出した値（△Ａｄｖ）という値から、０に切り換わる。また、ＲＥＦジョブでは当量比補正量が算出され、均質燃焼噴射実行フラグＦＨＯＲＳの値に係わらず、所定の計算に基づいて算出した値（△φ）が出力される。１０ｍｓジョブでは燃焼噴射パルスが計算されるが、燃焼切り換えの判断結果（ＦＳＴＲＲ）に基づいて、燃料噴射パルスの当量比補正を行なうか否かを切り換えられる。すなわち、成層燃焼と判断された場合に燃料噴射パルスの当量比補正を行なう。これにより、燃焼切り換え判断が均質燃焼から成層燃焼に切り換わった後に行われる均質燃焼、すなわち、均質燃焼▲１▼及び均質燃焼▲２▼においては点火時期の補正による高応答トルク制御が適正に行われる。また、均質燃焼から成層燃焼に切り換わった後の燃焼、すなわち、成層燃焼▲１▼においては当量比の補正による高応答トルク制御が適正に行われる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の内燃機関の制御装置においては、成層燃焼と均質燃焼の燃焼切り換えと高応答トルク制御が同時に実行された場合に、燃焼切り換えの前後において適正に操作量の切り換えを行なうことが可能であり、すなわち、成層燃焼に対しては当量比による補正を行ない、また、均質燃焼に対しては点火時期の補正を行なうため、排気成分を悪化させるような燃焼の悪化や失火等が起きることがなく、燃焼切り換えと高応答トルク制御が同時に実現される。また、成層燃焼から均質燃焼の切り換えにおいて、均質燃焼を開始した後に、成層燃焼を行なう気筒の燃料噴射量を算出する際に、当量比補正量の前回値と最新値の比を乗算して算出することで、均質燃焼用の燃料噴射量と成層燃焼用の燃料噴射量を正規に並行して演算する場合に比べて演算負荷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の制御装置を示すクレーム対応図である。
【図２】本発明の実施の形態における直噴火花点火式エンジンのシステム構成図である。
【図３】実施の形態の直噴火花点火式エンジンの燃焼切り換え判定及び燃料噴射量の演算のための定時ジョブを説明するフローチャートである。
【図４】実施の形態の直噴火花点火式エンジンの基本燃料噴射量の演算のための定時ジョブを説明するフローチャートである。
【図５】実施の形態の直噴火花点火式エンジンのＲＥＦジョブを説明するフローチャートである。
【図６】トルク補正率から当量比補正量を算出するためのテーブルデータである。
【図７】トルク補正率から点火時期補正率を算出するためのテーブルデータである。
【図８】実施の形態の直噴火花点火式エンジンの第ｎ気筒の圧縮行程噴射を実行する際に起動するジョブを説明するフローチャートである。
【図９】実施の形態の直噴第ｎ気筒の吸気行程噴射を実行する際に起動するジョブを説明するフローチャートである。
【図１０】実施の形態の第ｎ気筒の点火を実行する際に起動するジョブを説明するフローチャートである。
【図１１】実施の形態の直噴火花点火式エンジンにおける成層燃焼から均質燃焼への切り換え時の作用を説明するタイムチャートである。
【図１２】実施の形態の直噴火花点火式エンジンにおける均質燃焼から均質燃焼への切り換え時の作用を説明するタイムチャートである。
【図１３】従来装置における成層燃焼から均質燃焼への切り換え時の作用を説明するタイムチャートである。
【図１４】従来装置における均質燃焼から成層燃焼への切り換え時の作用を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１０１ 燃焼方式切り換え手段
１０２ 均質燃焼噴射実行検出手段
１０３ 高応答トルク制御補正量算出手段
１０４ 燃料噴射量算出手段
１ エンジン
２ エアクリーナ
３ 吸気通路
４ 電制スロットル弁
５ 燃料噴射弁
６ 点火栓
７ 排気通路
８ 触媒
２０ コントロールユニット
２１ クランク角センサ
２２ クランク角センサ
２３ エアフローメータ
２４ アクセルペダル
２５ スロットルセンサ
２６ 水温センサ
２７ Ｏ₂ センサ
２８ 車速センサ

Claims (1)

1. 燃料噴射時期を変化させて成層燃焼方式と均質燃焼方式との切り換えを行ない、かつ、吸入空気の応答性よりも速い高応答なトルク制御を行なう内燃機関の制御装置において、
   所定時間毎に燃焼方式の切り換えを判断する燃焼方式切り換え判断手段と、
   均質燃焼を行なうための燃料噴射を実行したことを検出する均質燃焼噴射実行検出手段と、
   機関の回転速度に同期した所定の周期毎に、前記高応答トルク制御の操作量として当量比補正量を出力し、また、前記均質燃焼噴射実行検出手段の出力に基づいて均質燃焼を行なうための燃料噴射が実行された場合には、前記高応答トルク制御の操作量として点火時期補正量も同時に出力する、高応答トルク制御操作量算出手段と、
   所定時間毎に燃料噴射量を算出し、前記燃焼方式切り換え判断手段において成層燃焼を実行すると判断された場合には、前記高応答トルク制御の当量比補正量に基づいて成層燃焼を行なうための燃料噴射量を算出し、また、前記燃焼方式切り換え判断手段において均質燃焼と判断された以降に成層燃焼を行なう気筒の燃料噴射量を、前回演算した成層燃焼を行なうための燃料噴射量に対して、前記高応答トルク制御の当量比補正量の前回値と最新値との比を乗算して簡易的に算出する燃料噴射量算出手段と、からなることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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