JPH09195839A - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃焼制御装置

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JPH09195839A
JPH09195839A JP8006020A JP602096A JPH09195839A JP H09195839 A JPH09195839 A JP H09195839A JP 8006020 A JP8006020 A JP 8006020A JP 602096 A JP602096 A JP 602096A JP H09195839 A JPH09195839 A JP H09195839A
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combustion
control
intake
switching
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Zenichirou Mashiki
善一郎 益城
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • 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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Abstract

(57)【要約】 【課題】成層燃焼と均質燃焼とを切換制御可能な内燃機
関において、燃焼状態の切換時における失火の防止を図
る。 【解決手段】電子制御装置（ＥＣＵ３０）は燃焼状態識
別領域が切換えられたとき、吸気系のアクチュエータ
（ステップモータ１９，２２及びＥＧＲバルブ５３）に
ついてもこの切換に伴った制御を実行する。例えば、成
層燃焼から均質燃焼に切り換わった場合には、その均質
燃焼にみあった制御が、ステップ弁２３の開度、スワー
ルコントロールバルブ１７の開度及びＥＧＲバルブ５３
の開度について即座に実行される。これに対し、ＥＣＵ
３０は、燃料噴射制御及び点火（時期）制御についての
制御内容の切換を、上記吸気系の制御内容の切換よりも
幾分遅れて実行する。従って、吸気状態が、それぞれの
燃焼の切換に即座に追従することができないといった事
態が回避されうる。

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
御装置に係り、詳しくは、筒内噴射式内燃機関の如く、
成層燃焼を行いうる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】従来、一般的に使用されているエンジン
においては、燃料噴射弁からの燃料は吸気ポートに噴射
され、燃焼室には、予め燃料と空気との均質混合気が供
給される。かかるエンジンでは、アクセル操作に連動す
るスロットル弁によって吸気通路が開閉され、この開閉
により、エンジンの燃焼室に供給される吸入空気量（結
果的には燃料と空気とが均質に混合された気体の量）が
調整され、もってエンジン出力が制御される。
【０００３】しかし、上記のいわゆる均質燃焼による技
術では、スロットル弁の絞り動作に伴って大きな吸気負
圧が発生し、ポンピングロスが大きくなって効率は低く
なる。これに対し、スロットル弁の絞りを小とし、燃焼
室に直接燃料を供給することにより、点火プラグの近傍
には、可燃混合気を存在させ、当該部分の空燃比を高め
て、着火性を向上するようにしたいわゆる「成層燃焼」
という技術が知られている。
【０００４】例えば特開昭６０−３６７２１号公報に開
示された技術においては、燃焼室内に直接的に燃料を噴
射せしめるようにしている（筒内噴射式）。そして、低
負荷時には、点火プラグの周りに燃料を偏在せしめて供
給し着火することにより、成層燃焼を行うようにしてい
る。一方、高負荷時には燃焼室内に燃料を分散させて供
給し着火することにより均質燃焼を行うようにしてい
る。また、この技術では、燃焼室に導入された吸気にス
ワールを与えるとともに、そのスワールの強さを均質燃
焼、成層燃焼に応じて制御するようにしている。このよ
うな制御を実施することにより、燃焼騒音、ノッキング
の発生防止や、吸気効率の向上等が図られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、次に示すような問題があった。例えば、燃焼状
態が成層燃焼から均質燃焼に切換えられる場合、実際に
は燃料の噴射時期が切換えられるのであるが、このよう
に噴射を切換えても、気流の状態が切換わるのに時間が
かかってしまう。つまり、成層燃焼と均質燃焼とでは要
求される吸気の状態（例えばスロットル開度による吸気
量、スワール制御弁の開度によるスワール強さ、排気ガ
ス還流弁（ＥＧＲ弁）開度によるＥＧＲ量）がそれぞれ
異なっており、燃焼状態が成層燃焼から均質燃焼に切換
えられた際に、切換当初は吸気の状態が成層燃焼時にお
ける状態となっている。そのため、吸気の状態、ひいて
は実際上の燃焼が上記切換に追従することができず、そ
の結果として、失火を起こしてしまうおそれがあった。
【０００６】より詳しく説明すると、一般に成層燃焼で
は多量のＥＧＲガスを導入するようにしているが、この
状態で均質燃焼に切換えられた場合、ＥＧＲガスが多す
ぎることにより、火炎伝播性が悪化し、失火が起こって
しまう。
【０００７】また、一般に、成層燃焼では、適度な燃料
が点火プラグの周りにある必要があすためスワールを弱
くするようにしているが、この状態で均質燃焼に切換え
られた場合、スワールが弱すぎて失火が起こってしま
う。
【０００８】さらに、成層燃焼では、燃費を向上させる
ために電子制御式のスロットル弁の開度を極力大きく設
定しているが、この状態で均質燃焼に切換えられた場
合、空燃比がリーン限界を超えてしまい、失火が起こっ
てしまう。
【０００９】このように、成層燃焼から均質燃焼に切換
えられた場合には、吸気の状態がそれぞれの燃焼の切換
に即座に追従することができず、結果として、失火を起
こしてしまうおそれがあった。また、その逆の場合（均
質燃焼から成層燃焼に切換えられた場合）にも失火を起
こしてしまうおそれもあった。
【００１０】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、成層燃焼と均質燃焼とを切換
制御可能な内燃機関において、燃焼状態の切換時におけ
る失火の防止を図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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明においては、図１に示すよう
に、成層燃焼及び均質燃焼を行うべく、内燃機関Ｍ１の
気筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段Ｍ２と、前記内燃
機関Ｍ１の運転状態を検出する運転状態検出手段Ｍ３
と、前記運転状態検出手段Ｍ３の検出結果に基づき、現
在成層燃焼が要求されているのか均質燃焼が要求されて
いるのかを判断する要求燃焼状態判断手段Ｍ４と、前記
要求燃焼状態判断手段Ｍ４の判断結果に基づき、前記燃
料噴射手段Ｍ２を制御して、前記内燃機関Ｍ１の燃焼状
態を成層燃焼或いは均質燃焼に切換制御する燃焼制御手
段Ｍ５と、前記運転状態検出手段Ｍ３の検出結果に基づ
き、前記内燃機関Ｍ１に導入される吸気を制御する吸気
制御手段Ｍ６と、前記運転状態検出手段Ｍ３の検出結果
に基づき、前記燃料噴射手段Ｍ２からの燃料噴射を制御
する燃料噴射制御手段Ｍ７と、前記運転状態検出手段Ｍ
３の検出結果に基づき、前記内燃機関Ｍ１の点火を制御
する点火制御手段Ｍ８とを備えた内燃機関の燃焼制御装
置であって、前記燃焼制御手段Ｍ５により前記燃焼状態
が切換えられたとき、前記吸気制御手段Ｍ６による制御
内容の切換に比べて、前記燃料噴射制御手段Ｍ７による
制御内容及び前記点火制御手段Ｍ８による制御内容の切
換を遅らせて実行する切換遅延手段Ｍ９を設けたことを
その要旨としている。
【００１２】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記吸気
制御手段Ｍ６は、前記内燃機関Ｍ１の吸気通路の途中に
設けられたスロットル弁の開度、前記スロットル弁下流
の吸気通路と排気通路とを連通する排気ガス還流通路の
途中に設けられた排気ガス還流弁の開度、及び前記気筒
に導入される混合気の渦流を制御する渦流制御弁の開度
のうち少なくとも１つを制御する手段によって構成され
ていることをその要旨としている。
【００１３】さらに、請求項３に記載の発明では、請求
項１又は２に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、
前記切換遅延手段Ｍ９による切換の遅延時間は、前記燃
焼制御手段Ｍ５により前記燃焼状態が切換えられてか
ら、前記吸気制御手段Ｍ６による制御目標値に対して実
際の吸気状態がほぼ同等となるまでとすることをその要
旨としている。
【００１４】（作用）上記請求項１に記載の発明によれ
ば、図１に示すように、燃料噴射手段Ｍ２によって、内
燃機関Ｍ１の気筒内に燃料が噴射され、気筒内では成層
燃焼及び均質燃焼が行われる。運転状態検出手段Ｍ３で
は、内燃機関Ｍ１の運転状態が検出され、その検出結果
に基づき、要求燃焼状態判断手段Ｍ４では、現在成層燃
焼が要求されているのか均質燃焼が要求されているのか
が判断される。そして、その要求燃焼状態判断手段Ｍ４
の判断結果に基づき、燃焼制御手段Ｍ５によって燃料噴
射手段Ｍ２が制御されて、内燃機関Ｍ１の燃焼状態が成
層燃焼或いは均質燃焼に切換制御される。
【００１５】また、運転状態検出手段Ｍ３の検出結果に
基づき、吸気制御手段Ｍ６では、内燃機関Ｍ１に導入さ
れる吸気が制御される。さらに、運転状態検出手段Ｍ３
の検出結果に基づき、燃料噴射制御手段Ｍ７では、燃料
噴射手段Ｍ２からの燃料噴射が制御される。併せて、運
転状態検出手段Ｍ３の検出結果に基づき、点火制御手段
Ｍ８では、内燃機関Ｍ１の点火が制御される。
【００１６】そして、本発明では、前記燃焼制御手段Ｍ
５により燃焼状態が切換えられたとき、吸気制御手段Ｍ
６による制御内容の切換に比べて、燃料噴射制御手段Ｍ
７による制御内容及び点火制御手段Ｍ８による制御内容
の切換が、切換遅延手段Ｍ９によって、遅らされて実行
される。このため、燃焼制御手段Ｍ５により燃焼状態が
切換えられたとしても、その切換えられた燃焼状態（均
質燃焼又は成層燃焼）に適した吸気状態となった後に、
燃料噴射制御手段Ｍ７による制御内容及び点火制御手段
Ｍ８による制御内容の切換が行われることとなる。従っ
て、吸気状態が、それぞれの燃焼の切換に即座に追従す
ることができないといった事態が回避されうる。
【００１７】また、請求項２に記載の発明によれば、請
求項１に記載の発明の作用に加えて、吸気制御手段Ｍ６
は、内燃機関Ｍ１の吸気通路の途中に設けられたスロッ
トル弁の開度、スロットル弁下流の吸気通路と排気通路
とを連通する排気ガス還流通路の途中に設けられた排気
ガス還流弁の開度、及び前記気筒に導入される混合気の
渦流を制御する渦流制御弁の開度のうち少なくとも１つ
を制御する手段によって構成される。
【００１８】さらに、請求項３に記載の発明では、請求
項１又は２に記載の発明の作用に加えて、前記切換遅延
手段Ｍ９による切換の遅延時間は、燃焼制御手段Ｍ５に
より燃焼状態が切換えられてから、吸気制御手段Ｍ６に
よる制御目標値に対して実際の吸気状態がほぼ同等とな
るまでとされる。従って、燃焼制御手段Ｍ５により燃焼
状態が切換えられてから、その切換えられた燃焼状態
（均質燃焼又は成層燃焼）にほぼ適した吸気状態に確実
になった後に、燃料噴射制御手段Ｍ７による制御内容及
び点火制御手段Ｍ８による制御内容の切換が行われる。
従って、上記作用をより確実なものとすることができ
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）以下、本発明における内燃機関の
燃料噴射制御装置を具体化した第１の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
【００２０】図２は本実施の形態において、車両に搭載
された筒内噴射式エンジンの燃料噴射制御装置を示す概
略構成図である。内燃機関としてのエンジン１は、例え
ば４つの気筒１ａを具備し、これら各気筒１ａの燃焼室
構造が図３に示されている。これらの図に示すように、
エンジン１はシリンダブロック２内にピストンを備えて
おり、当該ピストンはシリンダブロック２内で往復運動
する。シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド４
が設けられ、前記ピストンとシリンダヘッド４間には燃
焼室５が形成されている。また、本実施の形態では１気
筒１ａあたり、４つの弁が配置されており、図中におい
て、符号６ａとして第１吸気弁、６ｂとして第２吸気
弁、７ａとして第１吸気ポート、７ｂとして第２吸気ポ
ート、８として一対の排気弁、９として一対の排気ポー
トがそれぞれ示されている。
【００２１】図３に示すように、第１の吸気ポート７ａ
はヘリカル型吸気ポートからなり、第２の吸気ポート７
ｂはほぼ真っ直ぐに延びるストレートポートからなる。
また、シリンダヘッド４の内壁面の中央部には、点火プ
ラグ１０が配設されている。さらに、第１吸気弁６ａ及
び第２吸気弁６ｂ近傍のシリンダヘッド４内壁面周辺部
には燃料噴射弁１１が配置されている。すなわち、本実
施の形態においては、燃料噴射弁１１からの燃料は、直
接的に気筒１ａ内に噴射されるようになっている。な
お、前記点火プラグ１０には、ディストリビュータ（図
示しない）にて分配される点火信号が印加される。ディ
ストリビュータはイグナイタ１２から出力される高電圧
をエンジン１のクランク角に同期して各点火プラグ１０
に分配するためのものであり、各点火プラグ１０の点火
タイミングはイグナイタ１２からの高電圧出力タイミン
グにより決定される。
【００２２】図２に示すように、各気筒１ａの第１吸気
ポート７ａ及び第２吸気ポート７ｂは、それぞれ各吸気
マニホルド１５内に形成された第１吸気路１５ａ及び第
２吸気路１５ｂを介してサージタンク１６内に連結され
ている。各第２吸気通路１５ｂ内にはそれぞれ渦流制御
弁としてのスワールコントロールバルブ１７が配置され
ている。これらのスワールコントロールバルブ１７は共
通のシャフト１８を介して例えばステップモータ１９に
連結されている。このステップモータ１９は、後述する
電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」という）３０からの
出力信号に基づいて制御される。
【００２３】また、前記サージタンク１６は、吸気ダク
ト２０を介してエアクリーナ２１に連結され、吸気ダク
ト２０内には、ステップモータ２２によって開閉される
スロットル弁２３が配設されている。つまり、本実施の
形態のスロットル弁２３はいわゆる電子制御式のもので
あり、ステップモータ２２が前記ＥＣＵ３０からの出力
信号に基づいて駆動されることにより開閉制御される。
【００２４】そして、このスロットル弁２３の開閉によ
り、吸気ダクト２０を通過して燃焼室５内に導入される
吸入空気量が調節されるようになっている。本実施の形
態では、吸気ダクト２０、サージタンク１６並びに第１
吸気路１５ａ及び第２吸気路１５ｂ等により、吸気通路
が構成されている。また、スロットル弁２３の近傍に
は、その開度（スロットル開度ＴＡ）を検出するための
スロットルセンサ２５が設けられている。なお、前記各
気筒の排気ポート９には、排気マニホルド１４が接続さ
れている。そして、燃焼後の排気ガスは当該排気マニホ
ルド１４を介して図示しない排気ダクト（これらにより
排気通路が構成されている）へ排出されるようになって
いる。
【００２５】さらに、本実施の形態では、公知の排気ガ
ス循環（ＥＧＲ）装置５１が設けられている。このＥＧ
Ｒ装置５１は、排気ガス循環通路としてのＥＧＲ通路５
２と、同通路５２の途中に設けられた排気ガス循環弁と
してのＥＧＲバルブ５３とを含んでいる。ＥＧＲ通路５
２は、スロットル弁２３の下流側の吸気ダクト２０と、
排気ダクトとの間を連通するよう設けられている。ま
た、ＥＧＲバルブ５３は、弁座、弁体及びステップモー
タ（いずれも図示せず）を内蔵している。ＥＧＲバルブ
５３の開度は、ステップモータが弁体を弁座に対して断
続的に変位させることにより、変動する。そして、ＥＧ
Ｒバルブ５３が開くことにより、排気ダクトへ排出され
た排気ガスの一部がＥＧＲ通路５２へと流れる。その排
気ガスはＥＧＲバルブ５３を介して吸気ダクト２０へ流
れる。すなわち、排気ガスの一部がＥＧＲ装置５１によ
って吸入混合気中に再循環する。このとき、ＥＧＲバル
ブ５３の開度が調節されることにより、排気ガスの再循
環量が調整されるのである。
【００２６】ところで、上述したＥＣＵ３０は、デジタ
ルコンピュータからなっており、双方向性バス３１を介
して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）３２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３３、マイク
ロプロセッサからなるＣＰＵ（中央処理装置）３４、入
力ポート３５及び出力ポート３６を具備している。本実
施の形態においては、当該ＥＣＵ３０により、要求燃焼
状態判断手段、燃焼制御手段、吸気制御手段、燃料噴射
制御手段、点火制御手段及び切換遅延手段が構成されて
いる。
【００２７】さて、前記アクセルペダル２４には、当該
アクセルペダル２４の踏込み量に比例した出力電圧を発
生するアクセルセンサ２６が接続され、該アクセルセン
サ２６によりアクセル開度ＡＣＣＰが検出される。当該
アクセルセンサ２６の出力電圧は、ＡＤ変換器３７を介
して入力ポート３５に入力される。
【００２８】また、上死点センサ２７は例えば１番気筒
１ａが吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、
この出力パルスが入力ポート３５に入力される。クラン
ク角センサ２８は例えばクランクシャフトが３０°ＣＡ
回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入
力ポートに入力される。ＣＰＵ３４では上死点センサ２
７の出力パルスとクランク角センサ２８の出力パルスか
らエンジン回転数ＮＥが算出される（読み込まれる）。
【００２９】さらに、前記シャフト１８の回転角度はス
ワールコントロールバルブセンサ２９により検出され、
これによりスワールコントロールバルブ１７の開度が測
定される。そして、スワールコントロールバルブセンサ
２９の出力はＡ／Ｄ変換器３９を介して入力ポート３５
に接続される。
【００３０】併せて、前記スロットルセンサ２５によ
り、スロットル開度ＴＡが検出される。このスロットル
センサ２５の出力はＡ／Ｄ変換器４０を介して入力ポー
ト３５に接続される。
【００３１】本実施の形態において、これらスロットル
センサ２５、アクセルセンサ２６、上死点センサ２７、
クランク角センサ２８及びスワールコントロールバルブ
センサ２９等により、運転状態検出手段が構成されてい
る。
【００３２】一方、出力ポート３６は、対応する駆動回
路３８を介して各燃料噴射弁１１、各ステップモータ１
９，２２、イグナイタ１２及びＥＧＲバルブ５３（ステ
ップモータ）に接続されている。そして、ＥＣＵ３０は
各センサ等２５〜２９からの信号に基づき、ＲＯＭ３３
内に格納された制御プログラムに従い、燃料噴射弁１
１、ステップモータ１９，２２、イグナイタ１２及びＥ
ＧＲバルブ５３等を好適に制御する。
【００３３】次に、上記構成を備えたエンジンの燃焼制
御装置における本実施の形態に係る各種制御に関するプ
ログラムについて、フローチャートを参照して説明す
る。図４は、本実施の形態におけるインジェクタ１１等
を制御して燃焼状態を切換えるに際しての「噴射・点火
遅延制御ルーチン」を示すフローチャートであって、例
えば所定クランク角毎の割り込みで実行される。
【００３４】処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ
３０は、先ず、ステップ１０１において、各種センサ２
５〜２９等よりエンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣ
ＣＰ等の各種信号を読み込む。
【００３５】次に、ステップ１０２において、今回読み
込んだエンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰ等の
各種信号に基づいて、基本噴射量Ｑｉｎｊを算出する。
この算出に際しては図示しないマップ等が参酌される。
【００３６】続いて、ステップ１０３においては、今回
読み込んだエンジン回転数ＮＥ及び今回算出された基本
噴射量Ｑｉｎｊに基づき、すなわち、現在の要求された
運転状態に基づき、燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi を決定
する。ここで、燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi というの
は、現在が成層燃焼を行うべきか、均質燃焼を行うべき
かを判断するための領域であって、例えばＭＯＤＥi ＝
「０（成層燃焼）」又は「１（均質燃焼）」のように決
定される。そして、この燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi の
設定により、上述した吸気系のアクチュエータ（ステッ
プモータ１９，２２及びＥＧＲバルブ５３）がそれぞれ
の領域に応じて適宜駆動制御される。
【００３７】さらに、ステップ１０４においては、今回
決定された燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi が、前回のルー
チン（１つ前の気筒１ａに相当）における燃焼状態識別
領域ＭＯＤＥi-1 と等しいか否かを判断する。そして、
今回の燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi が、前回の燃焼状態
識別領域ＭＯＤＥi-1 と等しくない場合には、要求され
た燃焼状態が切換わったものと判断して、ステップ１０
５へと移行する。
【００３８】ステップ１０５においては、今回燃焼状態
が切換わったものの、それが成層燃焼から均質燃焼へ切
り換わったものであるか否かを判断する。そして、成層
燃焼から均質燃焼へ切り換わったものである場合には、
ステップ１０６において、ディレーカウンタＣＤＥＬＡ
Ｙを予め定められた所定値Ｃ０に設定し、ステップ１０
７へ移行する。一方、成層燃焼から均質燃焼へ切り換わ
ったものでない、すなわち、均質燃焼から成層燃焼へ切
り換わったものである場合には、ステップ１０８におい
て、ディレーカウンタＣＤＥＬＡＹを予め定められた所
定値Ｃ１に設定し、ステップ１０７へ移行する。
【００３９】そして、ステップ１０７においては、噴射
・点火用の識別領域ＦＭＯＤＥＩiを前回の識別領域Ｆ
ＭＯＤＥＩi-1 と同じものとし、その後の制御を一旦終
了する。つまり、燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi が成層燃
焼から均質燃焼へ切り換わったとしても、噴射・点火用
の識別領域ＦＭＯＤＥＩi については、すぐには切り換
えられることがないのである。
【００４０】さて、前記ステップ１０４において、今回
の燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi が、前回の燃焼状態識別
領域ＭＯＤＥi-1 と等しい場合には、ステップ１０９へ
と移行する。
【００４１】そして、ステップ１０９においては、現在
のディレーカウンタＣＤＥＬＡＹが「０」よりも大きい
か否かを判断する。このディレーカウンタＣＤＥＬＡＹ
は、所定時間毎（例えば「４ｍｓ」毎）にカウントダウ
ンされてゆくものである。ここで、このカウントダウン
について、図５のフローチャートに従ってより詳しく説
明する。当該「カウントダウンルーチン」は例えば「４
ｍｓ」毎の定時割り込みで実行される。処理がこのルー
チンに移行すると、ステップ２０１において、ＥＣＵ３
０は、まず現在のディレーカウンタＣＤＥＬＡＹを読み
込む。次に、ステップ２０２において、今回のディレー
カウンタＣＤＥＬＡＹが「０」か否かを判断する。そし
て、今回のディレーカウンタＣＤＥＬＡＹが「０」の場
合には、カウントダウンを行うことなく、その後の処理
を一旦終了する。一方、今回のディレーカウンタＣＤＥ
ＬＡＹが「０」でない場合には、ステップ２０３におい
て、それまでのディレーカウンタＣＤＥＬＡＹから
「１」だけ減算した値を新たなディレーカウンタＣＤＥ
ＬＡＹとして設定し（カウントダウン）、その後の処理
を一旦終了する。
【００４２】さて、このように、カウントダウンされる
ディレーカウンタＣＤＥＬＡＹが、ステップ１０９にお
いて、「０」よりも大きいと判断された場合には、ステ
ップ１０７へ移行し、上述したように、噴射・点火用の
識別領域ＦＭＯＤＥＩi を前回の識別領域ＦＭＯＤＥＩ
i-1 と同じものとし、その後の制御を一旦終了する。つ
まり、ディレーカウンタＣＤＥＬＡＹが「０」よりも大
きい限りは、噴射・点火用の識別領域ＦＭＯＤＥＩi に
ついては、前回の識別領域ＦＭＯＤＥＩi-1 と同じもの
が採用される。
【００４３】一方、ステップ１０９において、ディレー
カウンタＣＤＥＬＡＹが「０」よりも大きくない、つま
り「０」であると判断された場合には、ステップ１１０
へ移行する。そして、ステップ１１０においては、噴射
・点火用の識別領域ＦＭＯＤＥＩi を今回の燃焼状態識
別領域ＭＯＤＥi に合わせるべく、切換える。そして、
その後の処理を一旦終了する。
【００４４】このように、「噴射・点火遅延制御ルーチ
ン」においては、そのときどきの運転状態に応じて決定
される燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi が切り換わったとし
ても、所定の遅延時間が経過しない限りは、噴射・点火
用の識別領域ＦＭＯＤＥＩiが切換えられることがな
く、上記遅延時間が経過した場合に、はじめて燃焼状態
識別領域ＭＯＤＥi に合わせて、噴射・点火用の識別領
域ＦＭＯＤＥＩi が切換えられるのである。これによ
り、燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi が切り換わってから幾
分遅れて噴射制御、点火制御がそれぞれの燃焼状態に応
じて切換えられることとなる。
【００４５】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi が切換えられたとき、
吸気系のアクチュエータ（ステップモータ１９，２２及
びＥＧＲバルブ５３）も、この切換に伴い、適宜駆動制
御される。つまり、例えば、成層燃焼から均質燃焼に切
り換わった場合には、その均質燃焼にみあった制御が、
ステップ弁２３の開度、スワールコントロールバルブ１
７の開度及びＥＧＲバルブ５３の開度について即座に実
行される。これに対し、燃料噴射制御及び点火（時期）
制御についての制御内容の切換は、上記吸気系の制御内
容の切換よりも幾分遅れて実行される（切換遅延手
段）。
【００４６】そして、その切換えられた燃焼状態（均質
燃焼又は成層燃焼）に適した吸気状態となった後に、燃
料噴射の制御内容及び点火の制御内容の切換が行われる
こととなる。従って、吸気状態が、それぞれの燃焼の切
換に即座に追従することができないといった事態が回避
されうる。その結果、吸気の状態が燃焼状態の切換に即
座に追従することができないことによる失火の発生を防
止することができる。
【００４７】（第２の実施の形態）次に、本発明を具体
化した第２の実施の形態について説明する。但し、本実
施の形態の構成等においては上述した第１の実施の形態
と同等であるため、同一の部材等については同一の符号
を付してその説明を省略する。そして、以下には、第１
の実施の形態との相違点を中心として説明することとす
る。
【００４８】すなわち、本実施の形態では、噴射・点火
用の識別領域ＦＭＯＤＥＩi の切換えに際し、所定時間
だけ遅延させるようにしていた第１の実施の形態とは異
なり、遅延時間を予め定めるのではなく、スワールコン
トロールバルブ１７の開度に応じて事実上可変としてい
る点で行っている。以下には、その制御内容について説
明する。
【００４９】図６は、本実施の形態において、ＥＣＵ３
０により実行される「噴射・点火遅延制御ルーチン」を
示すフローチャートであって、例えば所定クランク角毎
の割り込みで実行される。
【００５０】処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ
３０は、先ず、ステップ３０１において、各種センサ２
５〜２９等よりエンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣ
ＣＰ、スワールコントロールバルブ開度ＳＣＶＮＯＷ等
の各種信号を読み込む。次に、ステップ３０２におい
て、今回読み込んだエンジン回転数ＮＥ、アクセル開度
ＡＣＣＰ等の各種信号に基づいて、第１の実施の形態と
同様、基本噴射量Ｑｉｎｊを算出する。続いて、ステッ
プ３０３においては、今回読み込んだエンジン回転数Ｎ
Ｅ及び今回算出された基本噴射量Ｑｉｎｊに基づき、す
なわち、現在の要求された運転状態に基づき、燃焼状態
識別領域ＭＯＤＥi を決定する。
【００５１】さらに、ステップ３０４においては、今回
決定された燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi が、前回のルー
チン（１つ前の気筒１ａに相当）における燃焼状態識別
領域ＭＯＤＥi-1 と等しいか否かを判断する。そして、
今回の燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi が、前回の燃焼状態
識別領域ＭＯＤＥi-1 と等しくない場合には、要求され
た燃焼状態が切換わったものと判断して、ステップ３０
５へと移行する。
【００５２】ステップ３０５においては、とりあえずＳ
ＣＶ範囲外フラグＸＳＣＶＣＨを「１」に設定する。こ
こで、ＳＣＶ範囲外フラグＸＳＣＶＣＨというのは、ス
ワールコントロールバルブ１７の実際の開度（スワール
コントロールバルブ開度ＳＣＶＮＯＷ）が、目標開度Ｓ
ＣＶＲＥＱと等しいか或いはほぼ近傍の値をとっている
ときには「０」に設定され、大きく外れているときには
「１」に設定されるものである。当該ステップにおいて
は、要求された燃焼状態が切換わった直後であるため、
スワールコントロールバルブ開度ＳＣＶＮＯＷと、目標
開度ＳＣＶＲＥＱとの間には、比較的大きな隔たりがあ
るものと推定されるため、ＳＣＶ範囲外フラグＸＳＣＶ
ＣＨが「１」に設定されるのである。
【００５３】そして、続くステップ３０６においては、
上記第１の実施の形態（ステップ１０７）と同様、噴射
・点火用の識別領域ＦＭＯＤＥＩi を前回の識別領域Ｆ
ＭＯＤＥＩi-1 と同じものとし、その後の制御を一旦終
了する。つまり、燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi が成層燃
焼から均質燃焼へ切り換わったとしても、噴射・点火用
の識別領域ＦＭＯＤＥＩi については、すぐには切り換
えられない。
【００５４】さて、前記ステップ３０４において、今回
の燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi が、前回の燃焼状態識別
領域ＭＯＤＥi-1 と等しい場合には、ステップ３０７へ
と移行する。
【００５５】このステップ３０７においては、現在のＳ
ＣＶ範囲外フラグＸＳＣＶＣＨが「１」であるか否かを
判断する。そして、現在のＳＣＶ範囲外フラグＸＳＣＶ
ＣＨが「１」の場合には、未だスワールコントロールバ
ルブ開度ＳＣＶＮＯＷと、目標開度ＳＣＶＲＥＱとの間
には、比較的大きな隔たりがあるものと判断して、ステ
ップ３０６の処理を実行し、その後の処理を一旦終了す
る。これに対し、現在のＳＣＶ範囲外フラグＸＳＣＶＣ
Ｈが「１」でない、すなわち、「０」の場合には、スワ
ールコントロールバルブ開度ＳＣＶＮＯＷが、目標開度
ＳＣＶＲＥＱと等しくなったか或いはその近傍となった
ものと判断して、ステップ３０８へ移行する。
【００５６】そして、ステップ３０８においては、噴射
・点火用の識別領域ＦＭＯＤＥＩiを今回の燃焼状態識
別領域ＭＯＤＥi に合わせるべく、切換える。そして、
その後の処理を一旦終了する。
【００５７】このように、本実施の形態における「噴射
・点火遅延制御ルーチン」においては、そのときどきの
運転状態に応じて決定される燃焼状態識別領域ＭＯＤＥ
i が切り換わったとしても、ＳＣＶ範囲外フラグＸＳＣ
ＶＣＨが「０」、すなわち、スワールコントロールバル
ブ開度ＳＣＶＮＯＷが、目標開度ＳＣＶＲＥＱと等しく
なるか或いはその近傍とならない限りは、噴射・点火用
の識別領域ＦＭＯＤＥＩi が切換えられることがない。
そして、前記フラグＸＳＣＶＣＨが「０」となった場合
に、はじめて燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi に合わせて、
噴射・点火用の識別領域ＦＭＯＤＥＩi が切換えられる
のである。これにより、燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi が
切り換わってから幾分遅れて噴射制御、点火制御がそれ
ぞれの燃焼状態に応じて切換えられることとなる。
【００５８】なお、ＳＣＶ範囲外フラグＸＳＣＶＣＨの
「１」から「０」への設定については、次のようにして
設定される。すなわち、図７は、ＥＣＵ３０により実行
される、ＳＣＶ範囲外フラグＸＳＣＶＣＨを設定するた
めの「フラグ設定ルーチン」であって、所定時間（例え
ば「４ｍｓ」）毎の定時割り込みで実行される。処理が
このルーチンへ移行すると、ＥＣＵ３０はまずステップ
４０１において、スワールコントロールバルブ開度ＳＣ
ＶＮＯＷと、別途のルーチンで算出される目標開度ＳＣ
ＶＲＥＱとをそれぞれ読み込む。
【００５９】次に、ステップ４０２において、前記目標
開度ＳＣＶＲＥＱと、スワールコントロールバルブ開度
ＳＣＶＮＯＷとの差（絶対値）が、予め定められた所定
開度Ｃ３以下か否かを判断する。そして、目標開度ＳＣ
ＶＲＥＱと、スワールコントロールバルブ開度ＳＣＶＮ
ＯＷとの差が、所定開度Ｃ３以下の場合には、ステップ
４０３において、ＳＣＶ範囲外フラグＸＳＣＶＣＨを
「０」に設定し、その後の処理を一旦終了する。これに
対し、目標開度ＳＣＶＲＥＱと、スワールコントロール
バルブ開度ＳＣＶＮＯＷとの差が、所定開度Ｃ３よりも
大きい場合には、何らの処理をすることなくその後の処
理を一旦終了する。従って、ＳＣＶ範囲外フラグＸＳＣ
ＶＣＨが「１」に設定されているような場合には、該フ
ラグＸＳＣＶＣＨはそのまま「１」に保持されることと
なる。
【００６０】以上説明したように、本実施の形態におい
ては、燃焼状態識別領域ＭＯＤＥiが切り換わったとし
ても、ＳＣＶ範囲外フラグＸＳＣＶＣＨが「０」、すな
わち、スワールコントロールバルブ開度ＳＣＶＮＯＷ
が、目標開度ＳＣＶＲＥＱと等しくなるか或いはその近
傍とならない限りは、噴射・点火用の識別領域ＦＭＯＤ
ＥＩi が切換えられず、フラグＸＳＣＶＣＨが「０」と
なった場合に、はじめて燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi に
合わせて、噴射・点火用の識別領域ＦＭＯＤＥＩ i が切
換えられる。従って、上述した第１の実施の形態と同
様、燃焼状態識別領域ＭＯＤＥi が切り換わってから所
定時間経過した後（ＳＣＶ範囲外フラグＸＳＣＶＣＨが
「０」となった後）に、噴射制御、点火制御がそれぞれ
の燃焼状態に応じて切換えられることとなる。
【００６１】そのため、本実施の形態においても、上記
第１の実施の形態とほぼ同等の作用効果を奏することと
なる。また、本実施の形態では、遅延時間を固定値とす
るのではなく、スワールコントロールバルブ開度ＳＣＶ
ＮＯＷが、目標開度ＳＣＶＲＥＱと等しくなるか或いは
その近傍となるまで、噴射制御、点火制御をそれぞれ前
の燃焼状態に合わせるようにした。従って、上記作用効
果に加えて、燃焼状態が切換えられてから、その切換え
られた燃焼状態（均質燃焼又は成層燃焼）にほぼ適した
吸気状態に確実になった後に、燃料噴射の制御内容及び
点火の制御内容の切換が行われる。その結果、失火を防
止することができるという上記作用効果をより一層確実
なものとすることができる。
【００６２】さらに、本実施の形態における制御は、ス
ワールコントロールバルブ１７の動作があまり速くない
ような場合、或いは、各気筒１ａ個別にスワールの強度
が変えられないような場合に、特に有効なものとなる。
【００６３】尚、本発明は前記各実施の形態に限定され
るものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の
一部を適宜に変更して次のように実施することもでき
る。 （１）上記各実施の形態では、燃焼状態識別領域ＭＯＤ
Ｅi の切換に伴って、スロットル弁２３、スワールコン
トロールバルブ１７及びＥＧＲバルブ５３の開度制御を
同時に切り換えるようにしたが、個々に時間差を持たせ
て切り換えるようにしてもよい。例えば、スワールの状
態を急速に変えることができるような場合には、スロッ
トル弁２３及びＥＧＲ機構バルブ５３の開度制御を先に
切換え、その後、スワールコントロールバルブ１７の開
度制御を吸気弁６ａ，６ｂが開くタイミングと合わせる
ようにして切り換えるようにしてもよい。
【００６４】（２）上記第１の実施の形態では、ディレ
ーカウンタＣＤＥＬＡＹを予め定められた所定値Ｃ０，
Ｃ１に設定する際に、これらの値Ｃ０，Ｃ１を固定値と
したが、例えばエンジン回転数ＮＥに応じてマップ等に
基づいて可変とするようにしてもよい。
【００６５】（３）上記実施の形態では、筒内噴射式の
エンジン１に本発明を具体化するようにしたが、いわゆ
る成層燃焼、弱成層燃焼を行うタイプの内燃機関であれ
ばいかなるタイプのものに具体化してもよい。例えば吸
気ポート７ａ，７ｂの吸気弁６ａ，６ｂの傘部の裏側に
向かって噴射するタイプのものも含まれる。また、吸気
弁６ａ，６ｂ側に燃料噴射弁が設けられてはいるが、直
接シリンダボア（燃焼室５）内に噴射するタイプのもの
も含まれる。
【００６６】（４）また、上記実施の形態では、ヘリカ
ル方の吸気ポートを有し、いわゆるスワールを発生させ
ることが可能な構成としたが、かならずしもスワールを
発生しなくともよい。従って、例えば上記実施の形態に
おけるスワールコントロールバルブ１７、ステップモー
タ１９等を省略することもできる。
【００６７】また、同様に、スロットル弁２３をアクセ
ルペダル２４にリンクさせたメカ式のものとしてもよい
し、ＥＧＲ装置５３を省略する構成としてもよい。但
し、何らかの吸気系の制御対象を少なくとも１つは有し
ている必要はある。
【００６８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
成層燃焼と均質燃焼とを切換制御可能な内燃機関におい
て、燃焼状態の切換時における失火の防止を図ることが
できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的な概念構成を説明する概念構成
図である。
【図２】第１の実施の形態におけるエンジンの燃焼制御
装置を示す概略構成図である。
【図３】エンジンの気筒部分を拡大して示す断面図であ
る。
【図４】ＥＣＵにより実行される「噴射・点火遅延制御
ルーチン」を示すフローチャートである。
【図５】ＥＣＵにより実行される「カウントダウンルー
チン」を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施の形態においてＥＣＵにより実行さ
れる「噴射・点火遅延制御ルーチン」を示すフローチャ
ートである。
【図７】第２の実施の形態においてＥＣＵにより実行さ
れる「フラグ設定ルーチン」を示すフローチャートであ
る。
【符号の説明】
１…内燃機関としてのエンジン、１１燃料噴射手段とし
ての燃料噴射弁、１０…点火プラグ、１７…渦流制御弁
としてのスワールコントロールバルブ、２３…スロット
ル弁、２５…運転状態検出手段を構成するスロットルセ
ンサ、２６…運転状態検出手段を構成するアクセルセン
サ、２７…運転状態検出手段を構成する上死点センサ、
２８…運転状態検出手段を構成するクランク角センサ、
２９…運転状態検出手段を構成するスワールコントロー
ルバルブセンサ、３０…要求燃焼状態判断手段、燃焼制
御手段、吸気制御手段、燃料噴射制御手段、点火制御手
段及び切換遅延手段を構成するＥＣＵ、５２…排気ガス
還流通路としてのＥＧＲ通路、５３…排気ガス還流弁と
してのＥＧＲバルブ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 成層燃焼及び均質燃焼を行うべく、内燃
    機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、 前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
    と、 前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、現在成層燃
    焼が要求されているのか均質燃焼が要求されているのか
    を判断する要求燃焼状態判断手段と、 前記要求燃焼状態判断手段の判断結果に基づき、前記燃
    料噴射手段を制御して、前記内燃機関の燃焼状態を成層
    燃焼或いは均質燃焼に切換制御する燃焼制御手段と、 前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機
    関に導入される吸気を制御する吸気制御手段と、 前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記燃料噴
    射手段からの燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段と、 前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機
    関の点火を制御する点火制御手段とを備えた内燃機関の
    燃焼制御装置であって、 前記燃焼制御手段により前記燃焼状態が切換えられたと
    き、前記吸気制御手段による制御内容の切換に比べて、
    前記燃料噴射制御手段による制御内容及び前記点火制御
    手段による制御内容の切換を遅らせて実行する切換遅延
    手段を設けたことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装
    置。
  2. 【請求項２】 前記吸気制御手段は、前記内燃機関の吸
    気通路の途中に設けられたスロットル弁の開度、前記ス
    ロットル弁下流の吸気通路と排気通路とを連通する排気
    ガス還流通路の途中に設けられた排気ガス還流弁の開
    度、及び前記気筒に導入される混合気の渦流を制御する
    渦流制御弁の開度のうち少なくとも１つを制御する手段
    によって構成されていることを特徴とする請求項１に記
    載の内燃機関の燃焼制御装置。
  3. 【請求項３】 前記切換遅延手段による切換の遅延時間
    は、前記燃焼制御手段により前記燃焼状態が切換えられ
    てから、前記吸気制御手段による制御目標値に対して実
    際の吸気状態がほぼ同等となるまでとすることを特徴と
    する請求項１又は２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
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