JPH11270381A

JPH11270381A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH11270381A
Application number: JP10072954A
Authority: JP
Inventors: Osamu Fukazawa; 修深沢; Naoyuki Kamiya; 直行神谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】筒内噴射エンジンのリーン運転中に一時的に
空燃比をリッチに切り換える必要が生じた時、応答性良
く空燃比をリッチ化できるようにする。【解決手段】筒内噴射エンジンのリーン運転中に空燃
比のリッチ化の要求が発生した場合には、スロットル開
度、スワールコントロール弁開度、ＥＧＲ弁開度を現在
の制御値で固定又は微少量α0 〜α2 だけ閉じ側に制御
して、吸入空気量、スワール流強度、ＥＧＲ量等の空気
系の変化を抑える。その上で、燃料噴射時期を圧縮行程
（成層燃焼）から点火時期の補正範囲が広い吸気行程
（均質燃焼）に切り換えて燃料噴射量を増量する。これ
により、混合気の空燃比は燃料噴射量の変化に応じて速
やかに変化し、リッチ化の要求に対して応答性良く空燃
比がリッチ化される。更に、リッチ化に切り換える際に
は、点火時期を遅角して、空燃比の変化に伴うトルク変
化を抑え、ドライバビリティを向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を気筒内に直
接噴射する筒内噴射式の内燃機関において、空燃比を一
時的にリーンからリッチへ切り換える時の制御方式を改
良した内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、低燃費、低排気エミッション、高
出力の特長を兼ね備えた筒内噴射エンジンの需要が急増
している。この筒内噴射エンジンは、空燃比をリーンに
して、酸素過剰状態で燃料を燃焼させるため、排気中の
ＮＯｘ量（窒素酸化物量）が増大する。この対策とし
て、筒内噴射エンジンでは、排気管にＮＯｘ吸蔵型のリ
ーンＮＯｘ触媒を設置することが多い。このリーンＮＯ
ｘ触媒は、排気中の酸素濃度が高いリーン運転中に、排
気中のＮＯｘを吸着し、空燃比がリッチに切り換えられ
て排気中の酸素濃度が低下した時に、吸着したＮＯｘを
還元浄化して放出する。従って、リーンＮＯｘ触媒のＮ
Ｏｘ浄化性能を維持するためには、リーン運転中に、時
々、リッチ運転に切り換える必要がある。

【０００３】また、ブレーキの制動力を増大させるブレ
ーキブースタは、吸気管負圧によって作動するが、リー
ン運転中は、吸気管の負圧が小さく、ブレーキブースタ
の制動倍力効果が低下するため、リーン運転中に、時
々、リッチ運転に切り換えて吸気管負圧を増加させてブ
レーキブースタ内の負圧を確保する必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、リーンＮＯ
ｘ触媒が劣化した場合やＮＯｘ排出量が非常に多い場合
には、空燃比をすばやくリッチ化して、短時間でリーン
／リッチの切換えを繰り返す必要がある。更に、ブレー
キブースタの負圧確保のためのリッチ化の途中で運転者
がブレーキ操作した時には、ブレーキブースタの負圧が
不十分であるため、十分な制動倍力効果が得られない可
能性があり、この点からも、空燃比をすばやくリッチ化
する必要がある。

【０００５】従来の空燃比制御では、空燃比をリッチ化
する際に、スロットル弁等を閉じ側に制御して筒内充填
空気量を減少させることでリッチ化するようにしている
が、このような空気系の切換えは遅れがあるため、リッ
チ化の要求に対して応答性良く空燃比をリッチ化するこ
とができないという欠点がある。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、リーンからリッチへ
の切換えを応答性良く行うことができ、リーンＮＯｘ触
媒のＮＯｘ浄化性能やブレーキ性能を向上することがで
きる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の空燃比制御装置によ
れば、空燃比制御手段は、リッチ化要求手段からリッチ
化の要求が出された時に、スロットル弁等の空気系制御
弁の開度を保持又は微少に閉じ側に制御しながら燃料噴
射時期を吸気行程に切り換え且つ燃料噴射量を増量し
て、空燃比をリーンからリッチに切り換える。ここで、
リッチとは、リーン運転時よりも混合気が濃いことを意
味し、従って、リッチに切り換える際に、理論空燃比付
近の空燃比、或はそれよりも若干薄い空燃比、理論空燃
比より濃い空燃比のいずれに切り換えても良く、要は、
リーン運転時よりも濃い空燃比に切り換えれば良い。

【０００８】本発明では、空燃比をリーンからリッチに
切り換える際に、遅れのある空気系を固定又はその変化
量を微少にして、燃料噴射量を増量することで、リッチ
に切り換える。燃料噴射量の増量は、空気系の切換えと
は異なり、応答遅れなく行うことができるので、リーン
からリッチへの切換えをすばやく行うことができ、リー
ンＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化性能やブレーキ性能を向上す
ることができる。更に、本発明では、リッチへの切換え
時に、燃料噴射時期を吸気行程に切り換えるため、燃焼
状態が成層燃焼から均質燃焼に切り換えられる。均質燃
焼では、成層燃焼よりも混合気の状態が安定するため、
点火時期の調整範囲を拡大できると共に、吸排気弁の開
閉タイミングや開閉時間の調整範囲も拡大でき、点火時
期、吸排気弁の開閉タイミングや開閉時間の制御による
内燃機関のトルク制御を容易に行うことができる。

【０００９】ところで、リッチへの切換えを急激に行う
と、内燃機関の出力トルクが急変してトルクショックが
発生し、ドライバビリティが低下する。この対策とし
て、特開平７−１６６９１３号公報に示すように、空燃
比を徐々にリッチ化したり、或は、特開平８−１８９４
０５号公報に示すように、空気系の変化の遅れに合わせ
て燃料噴射時期を遅らせることが提案されている。しか
し、これらいずれの公知技術も、リッチへの切換えに比
較的長い時間を要するため、空燃比をすばやくリッチ化
することができない。

【００１０】そこで、請求項２のように、吸気弁と排気
弁の少なくとも一方の開閉タイミング、開閉時間、点火
プラグの点火時期の少なくとも１つを制御する機関制御
手段を備えたシステムでは、前記請求項１のようにして
リッチ化の応答性を確保した上で、前記リッチ化要求手
段からリッチ化の要求が出された時にトルク補正手段に
よって前記機関制御手段をトルク減少方向に作動させて
リッチ化によるトルク変化を抑えるようにしても良い。
前述したように、リッチに切り換える際に、燃料噴射時
期を吸気行程に切り換えて均質燃焼に切り換え、それに
よって、点火時期の調整範囲や、吸排気弁の開閉タイミ
ング、開閉時間の調整範囲を拡大できるため、リッチ化
によるトルク変化に対して、広範囲のトルク補正が可能
となる。

【００１１】この場合、リッチ化によるトルク変化は、
燃料噴射量の増量が多くなるほど大きくなるため、請求
項３のように、燃料噴射量の増量分に応じてトルク補正
量を設定することが好ましい。このようにすれば、リッ
チ化によるトルク変化分を抑える適正なトルク補正量を
精度良く設定することができる。

【００１２】また、燃料噴射量の増量が実施されてか
ら、実際にトルク変化として現れるまでには、若干の時
間遅れがある。この点を考慮して、請求項４のように、
トルク補正の開始時期と終了時期をリッチ化要求による
燃料噴射量の増量開始時期と増量終了時期から所定期間
遅らせると良い。このようにすれば、トルク変化の遅れ
を考慮した、より正確なトルク補正を行うことができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】［実施形態（１）］以下、本発明
の実施形態（１）を図１乃至図３に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御系システム全体の概
略構成を説明する。筒内噴射式の内燃機関である筒内噴
射エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリ
ーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側
に、ステップモータ１４によって開度調節されるスロッ
トル弁１５（空気系制御弁）が設けられている。ステッ
プモータ１４がエンジン電子制御回路（以下「ＥＣＵ」
と表記する）１６からの出力信号に基づいて駆動される
ことで、スロットル弁１５の開度（スロットル開度）が
制御され、そのスロットル開度に応じて各気筒ヘの吸入
空気量が調節される。スロットル弁１５の近傍には、ス
ロットル開度を検出するスロットルセンサ１７が設けら
れている。

【００１４】このスロットル弁１５の下流側には、サー
ジタンク１９が設けられ、このサージタンク１９に、エ
ンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド
２０が接続されている。各気筒の吸気マニホールド２０
内には、それぞれ第１吸気路２１と第２吸気路２２が仕
切り形成され、これら第１吸気路２１と第２吸気路２２
が、エンジン１１の各気筒に形成された２つの吸気ポー
ト２３にそれぞれ連結されている。各気筒の第２吸気路
２２内には、スワールコントロール弁２４（空気系制御
弁）が配置されている。各気筒のスワールコントロール
弁２４は、共通のシャフト２５を介してステップモータ
２６に連結されている。このステップモータ２６がＥＣ
Ｕ１６からの出力信号に基づいて駆動されることで、ス
ワールコントロール弁２４の開度が制御され、その開度
に応じて各気筒内のスワール流強度が調整される。ステ
ップモータ２６には、スワールコントロール弁２４の開
度を検出するスワールコントロール弁センサ２７が取り
付けられている。

【００１５】また、エンジン１１の各気筒の上部には、
燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射弁２８が取り付け
られている。燃料タンク（図示せず）から燃料配管４５
を通して燃料デリバリパイプ２９に送られてくる燃料
は、各気筒の燃料噴射弁２８から燃焼室内に噴射され、
吸気ポート２３から導入される吸入空気と混合して混合
気が形成される。燃料デリバリパイプ２９には、燃料の
圧力を検出する燃圧センサ３０が取り付けられている。

【００１６】更に、エンジン１１のシリンダヘッドに
は、各気筒毎に点火プラグ（図示せず）が取り付けら
れ、各点火プラグが点火することで、燃焼室内の混合気
が着火する。また、気筒判別センサ３２は、特定気筒
（例えば第１気筒）が吸気上死点に達した時に出力パル
スを発生し、クランク角センサ３３は、エンジン１１の
クランクシャフトが一定クランク角（例えば３０℃Ａ）
回転する毎に出力パルスを発生する。これらの出力パル
スによって、クランク角やエンジン回転数ＮＥが検出さ
れ、気筒判別が行われる。

【００１７】一方、エンジン１１の排気ポート３５に
は、排気マニホールド３６を介して排気管３７が接続さ
れている。この排気管３７には、理論空燃比付近で排気
を浄化する三元触媒３８とＮＯｘ吸蔵型のリーンＮＯｘ
触媒３９とが直列に配置されている。このリーンＮＯｘ
触媒３９は、排気中の酸素濃度が高いリーン運転中に、
排気中のＮＯｘを吸着し、空燃比がリッチに切り換えら
れて排気中の酸素濃度が低下した時に、吸着したＮＯｘ
を還元浄化して放出する。このリーンＮＯｘ触媒３９の
下流側には、リーンＮＯｘ触媒３９から流出する排気中
のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ（図示せず）
が設置され、排気中のＮＯｘ濃度から推定したリーンＮ
Ｏｘ触媒３９のＮＯｘ吸着量が所定値より多くなった時
に、後述するようにして一時的に空燃比がリーンからリ
ッチに切り換えられる。

【００１８】また、排気管３７のうちの三元触媒３８の
上流側とサージタンク１９との間には、排気の一部を還
流させるＥＧＲ配管４０が接続され、このＥＧＲ配管４
０の途中に、ＥＧＲ量（排気還流量）を制御するＥＧＲ
弁４１（空気系制御弁）が設けられている。また、アク
セルペダル１８には、アクセル開度を検出するアクセル
センサ４２が設けられている。サージタンク１９には、
ブレーキブースタ（図示せず）が接続され、吸気管負圧
がブレーキブースタ内に導入されるようになっている。
このブレーキブースタには、内部の負圧を検出する負圧
センサ（図示せず）が取り付けられ、ブレーキブースタ
の負圧が所定値より低下した時に、後述するようにして
一時的に空燃比がリーンからリッチに切り換えられる。

【００１９】上述した各種センサの出力信号は、ＥＣＵ
１６に入力される。このＥＣＵ１６は、マイクロコンピ
ュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶
媒体）に記憶された制御プログラムに従い、各種センサ
出力に基づき、前述したステップモータ１４，２６、Ｅ
ＧＲ弁４１、燃料噴射弁２８、点火プラグの動作を制御
する。例えば、低・中負荷運転時は、空燃比がリーンと
なるように少量の燃料を圧縮行程で噴射し、点火プラグ
の周辺に部分的に濃いめの混合気を形成して成層燃焼さ
せ、筒内全体としての空燃比をリーンとする（リーン運
転）。高負荷運転時は、理論空燃比付近又はそれよりも
若干リッチとなるように燃料噴射量を増量し、燃料を吸
気行程で噴射して均質燃焼させる（リッチ運転）。

【００２０】また、ＥＣＵ１６は、図２及び図３に示す
空燃比制御用のルーチンを実行することで、エンジン運
転中に空燃比のリッチ化の要求が有るか否かを判定し、
リッチ化要求が有る場合には、一時的に空燃比をリッチ
化する。以下、各プログラムの処理内容について説明す
る。

【００２１】図２に示す空燃比制御ルーチンは、所定ク
ランク角毎又は所定時間毎又は点火毎（噴射毎）に繰り
返し実行される。本ルーチンが起動されると、まずステ
ップ１００で、リッチ化の要求が有るか否かを判定す
る。このリッチ化要求の判定は、図３に示すリッチ化要
求判定ルーチンに従って実行される。具体的には、ステ
ップ２００で、リーンＮＯｘ触媒３９のＮＯｘ吸着量が
所定値Ｌよりも多いか否かを判定し、ＮＯｘ吸着量が所
定値Ｌよりも多ければ、ステップ２０３に進み、リッチ
化要求有りと判定する。ここで、所定値Ｌは、リーンＮ
Ｏｘ触媒３９を通過した排気中のＮＯｘ濃度が所定値よ
り高くなるＮＯｘ吸着量に設定される。ＮＯｘ吸着量
は、リーンＮＯｘ触媒３９の下流側に設置したＮＯｘ濃
度センサ（図示せず）の検出値から推定したり、或は、
リーン運転時間やリーンＮＯｘ触媒３９の触媒温度（排
気温度）等の運転状態から推定しても良い。

【００２２】一方、上記ステップ２００で、リーンＮＯ
ｘ触媒３９のＮＯｘ吸着量が所定値Ｌ以下と判定された
場合には、ステップ２０１に進み、ブレーキブースタ
（図示せず）内の負圧が所定値Ｍよりも低下したか否か
を判定し、負圧が所定値Ｍよりも低下していれば、ステ
ップ２０３に進み、リッチ化要求有りと判定する。ここ
で、所定値Ｍは、ブレーキブースタの十分な制動倍力効
果が得られなくなる負圧に設定される。ブレーキブース
タ内の負圧は、ブレーキブースタに設けた負圧センサ
（図示せず）で直接検出したり、或は、ブレーキの作動
回数や運転状態から推定するようにしても良い。

【００２３】上述したステップ２００，２０１の判定が
両方とも「Ｎｏ」と判定された場合は、空燃比をリッチ
化する必要がないので、ステップ２０２に進み、リッチ
化要求無しと判定される。以上説明したリッチ化要求判
定ルーチンは、特許請求の範囲でいうリッチ化要求手段
としての役割を果たす。

【００２４】このリッチ化要求判定ルーチンを実行した
結果、リッチ化要求無しと判定された場合には、図２の
ステップ１００からステップ１０４に進み、燃料噴射弁
２８の燃料噴射時期を圧縮行程に切り換える（又は引き
続き圧縮行程に維持する）。この後、ステップ１０５
で、スロットル開度ＴＡ、スワールコントロール弁開度
ＳＣＶ、ＥＧＲ弁開度ＥＧＲ及びパージ弁開度ＰＲＧ
を、エンジン回転数ＮＥ、エンジン負荷、燃焼方式（成
層燃焼か均質燃焼か）等に応じて設定して、本ルーチン
を終了する。

【００２５】これに対し、ステップ１００で、リッチ化
要求有りと判定された場合には、ステップ１０１に進
み、空気系をそのまま保持するために、スロットル開度
ＴＡ、スワールコントロール弁開度ＳＣＶ、ＥＧＲ弁開
度ＥＧＲ及びパージ弁開度ＰＲＧを次式に示すように固
定する。ＴＡ(i) ＝ＴＡ(i-1) ＳＣＶ(i) ＝ＳＣＶ(i-1) ＥＧＲ(i) ＝ＥＧＲ(i-1) ＰＲＧ(i) ＝ＰＲＧ(i-1) ここで、(i) は今回値、(i-1) は前回値である。これに
より、気筒内に充填される空気量、気筒内の混合気のス
ワール流強度、ＥＧＲ量、パージ流量が固定される。

【００２６】そして、次のステップ１０２で、燃料噴射
弁２８の燃料噴射時期を圧縮行程から吸気行程に切り換
えた後、ステップ１０３で、燃料噴射量を増量して空燃
比をリッチに切り換えて、本ルーチンを終了する。ここ
で、リッチとは、リーン運転時よりも混合気が濃いこと
を意味し、従って、リッチに切り換える際に、理論空燃
比付近の空燃比、或はそれよりも若干薄い空燃比、理論
空燃比より濃い空燃比のいずれに切り換えても良く、要
は、リーン運転時よりも濃い空燃比に切り換えれば良
い。尚、ステップ１００〜１０３の処理が特許請求の範
囲でいう空燃比制御手段としての役割を果たす。

【００２７】以上説明した実施形態（１）によれば、燃
料噴射量の増量は、空気系の切換えとは異なり、応答遅
れなく行うことができる点に着目し、リッチ化要求に応
じて空燃比をリーンからリッチに切り換える際に、遅れ
のある空気系を固定して、燃料噴射量を増量してリッチ
に切り換えるようにしたので、リーンからリッチへの切
換えを応答性良く行うことができて、リーンＮＯｘ触媒
３９のＮＯｘ浄化性能やブレーキブースタの制動倍力効
果を向上することができる。

【００２８】尚、図２のステップ１０１の処理に代え
て、図２中の括弧内のステップ１０１ａに示すように、
スロットル開度ＴＡ、スワールコントロール弁開度ＳＣ
Ｖ、ＥＧＲ弁開度ＥＧＲ及びパージ弁開度ＰＲＧを、そ
れぞれ微少量（α0 〜α3 ）だけ閉じ側に制御するよう
にしても良い（図７中の破線参照）。この場合でも、空
気系の変化を微少に抑えることができ、空燃比を応答性
良くリッチに切り換えることができる。

【００２９】また、上記実施形態（１）では、ＮＯｘ浄
化性能やブレーキブースタの制動倍力効果を確保するた
めに、空燃比のリッチ化を要求するようにしているが、
これ以外に、例えば触媒の早期暖機、エアコン・ヒータ
能力向上等のために、空燃比のリッチ化を要求するよう
にしても良い。

【００３０】［実施形態（２）］ところで、空燃比のリ
ーンからリッチへの切換えを急激に行うと、エンジント
ルクが急変してトルクショックが発生し、ドライバビリ
ティが低下する。そこで、本発明の実施形態（２）で
は、ＥＣＵ１６によって、図４に示す空燃比制御ルーチ
ンを点火毎に実行することで、次のようにしてリッチに
切り換える時にトルク補正を行う。

【００３１】図４に示す空燃比制御ルーチンでは、ステ
ップ３００で、リッチ化要求有りと判定されると、前記
図２のステップ１０１〜１０３と同じく、空気系を保持
して燃料噴射時期を吸気行程に切り換えて均質燃焼に切
り換え、燃料噴射量を増量することで、リッチに切り換
える（ステップ３０１〜３０３）。この後、リッチ化
（燃料噴射量の増量）に伴うトルク上昇を抑えるため
に、ステップ３０４に進み、トルク補正を行う。このト
ルク補正は、点火時期を遅角してトルク上昇を抑えるよ
うにする。この際、点火時期の遅角量は、図５に示す燃
料噴射量の増量分をパラメータとするマップを検索し
て、現在の燃料噴射量の増量分に応じて設定される。図
７に破線Ａで示す点火時期のタイムチャートは、燃料噴
射量の増量分に応じて点火時期を遅角させた例を示す。

【００３２】一般に、燃料噴射量の増量分が多くなるほ
ど、トルク上昇量が大きくなり、また、点火時期の遅角
量が大きくなるほど、トルク抑制効果が大きくなるた
め、図５の点火時期の遅角量のマップの特性は、燃料噴
射量の増量分が多くなるほど、点火時期の遅角量が大き
くなるように設定されている。この点火時期の遅角量の
マップは、予め、実験データや理論式によって設定さ
れ、ＥＣＵ１６のＲＯＭに記憶されている。上記ステッ
プ３０４の処理が特許請求の範囲でいうトルク補正手段
として機能する。また、ＥＣＵ１６によって点火時期を
遅角補正する機能が特許請求の範囲でいう機関制御手段
に相当する。

【００３３】その後、リッチ化の要求が無くなると、ス
テップ３０５，３０６に進み、前記図２のステップ１０
４，１０５と同じく、圧縮行程噴射に戻して、エンジン
運転状態に応じた通常の空気系の制御に復帰し、更にス
テップ３０７で、通常の点火時期制御に戻してトルク補
正を解除し、本ルーチンを終了する。

【００３４】以上説明した実施形態（２）では、前記実
施形態（１）と同様に、リッチ化の応答性を確保した上
で、リッチ化要求が出された時に、燃料噴射量の増量分
に応じて点火時期を遅角させるので、リッチ化によるト
ルク変化を抑えることができて、ドライバビリティを向
上させることができる。また、圧縮行程噴射（成層燃
焼）時は、可燃混合気が点火プラグの周辺に偏在する短
い期間に点火する必要があるため、点火時期の補正可能
範囲が極めて狭いが、上記実施形態（２）では、吸気行
程噴射（均質燃焼）に切り換えてから点火時期を遅角補
正するので、点火時期の補正可能範囲が広がり、トルク
補正の補正幅を拡大することができ、リッチ化によるト
ルク変化に対して、広範囲のトルク補正が可能となる。

【００３５】尚、上記実施形態（２）では、リッチに切
り換える時に、点火時期を遅角補正してトルク変化を抑
えるようにしたが、吸気弁、排気弁の少なくとも一方の
開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング機構を
搭載したシステムに本発明を適用する場合には、リッチ
に切り換える時に、吸気弁、排気弁の少なくとも一方の
開閉タイミング及び／又は開閉時間（作動角）を燃料噴
射量の増量分に応じて補正することで、リッチ化による
トルク変化を抑えるようにしても良い（この場合、可変
バルブタイミング機構が特許請求の範囲でいう機関制御
手段となる）。勿論、吸排気弁の開閉タイミング及び／
又は開閉時間の補正と点火時期の遅角補正とを組み合わ
せてリッチ化によるトルク変化を抑えるようにしても良
い。また、図４のステップ３０１を図２の１０１ａに変
更しても良い。

【００３６】［実施形態（３）］ところで、燃料噴射量
の増量が実施されてから、実際にトルク変化として現れ
るまでには、若干の時間遅れがある。この点を考慮し
て、本発明の実施形態（３）では、ＥＣＵ１６によって
図６に示す空燃比制御ルーチンを点火毎に実行すること
で、トルク補正の開始時期と終了時期をリッチ化要求に
よる燃料噴射量の増量開始時期と増量終了時期から所定
期間遅らせるようにしている。

【００３７】図６の空燃比制御ルーチンでは、まずステ
ップ４００で、リッチ化要求有りと判定されると、ステ
ップ４０１で、増量解除後カウンタＣＩＮＪのカウント
値を０にリセットする。この増量解除後カウンタＣＩＮ
Ｊは、燃料噴射量の増量が解除されてからの点火回数を
カウントするカウンタであり、点火毎にカウントアップ
される。そして、ステップ４０２〜４０４に進み、前記
図２のステップ１０１〜１０３と同じく、空気系を保持
して燃料噴射時期を吸気行程に切り換えて均質燃焼に切
り換え、燃料噴射量を増量することで、リッチに切り換
える。

【００３８】この後、ステップ４０５で、トルク補正を
開始するのに適正なタイミングであるか否かを判定する
ために、増量開始後カウンタＣＳＡのカウント値が所定
点火回数ＫＣＳＡよりも大きいか否かを判定する。ここ
で、増量開始後カウンタＣＳＡは、燃料噴射量の増量が
開始されてからの点火回数をカウントするカウンタであ
り、点火毎にカウントアップされる。所定点火回数ＫＣ
ＳＡは、燃料噴射量の増量が開始されてから実際にトル
ク変化が現れるまでに要する時間を考慮して設定され
る。

【００３９】増量開始後カウンタＣＳＡのカウント値が
ＫＣＳＡ以下で、まだ、トルク補正を開始するのに適正
なタイミングでない時には、トルク補正を開始せずに、
本ルーチンを終了する。そして、増量開始後カウンタＣ
ＳＡのカウント値がＫＣＳＡを越えた時に、トルク補正
開始の適正タイミングであると判断し、ステップ４０６
に進み、前記図４のステップ３０４と同じ方法で点火時
期を遅角して、トルク補正を実行する。

【００４０】その後、本ルーチンを起動した時に、ステ
ップ４００で、リッチ化要求無しと判定されると、ステ
ップ４０７に進み、増量開始後カウンタＣＳＡのカウン
ト値を０にリセットして、ステップ４０８，４０９で、
前記図２のステップ１０４，１０５と同じく、圧縮行程
噴射に戻して、エンジン運転状態に応じた通常の空気系
の制御に復帰する。この後、ステップ４１０で、トルク
補正を解除するのに適正なタイミングであるか否かを判
定するために、増量解除後カウンタＣＩＮＪのカウント
値が所定点火回数ＫＣＳＡよりも大きいか否かを判定す
る。

【００４１】増量解除後カウンタＣＩＮＪのカウント値
がＫＣＳＡ以下で、まだ、トルク補正を解除するのに適
正なタイミングでない時には、トルク補正を解除せず、
そのままトルク補正を継続する。そして、増量解除後カ
ウンタＣＩＮＪのカウント値がＫＣＳＡを越えた時に、
トルク補正解除の適正タイミングであると判断し、ステ
ップ４１１に進み、通常の点火時期制御に戻してトルク
補正を解除し、本ルーチンを終了する。尚、図６のステ
ップ４０２を図２の１０１ａに変更しても良い。

【００４２】以上説明した空燃比制御ルーチンを実行し
た場合の一例を図７を用いて説明する。エンジン運転中
に、リッチ化要求が発生すると、スロットル開度、スワ
ールコントロール弁開度、ＥＧＲ弁開度及びパージ弁開
度を固定して、空気系の状態を保持する。その上で、燃
料噴射時期を圧縮行程（成層燃焼）から吸気行程（均質
燃焼）に切り換えて燃料噴射量を増量する。これによ
り、混合気の空燃比は燃料噴射量の変化に応じて速やか
に変化し、リッチ化の要求に対して応答性良く空燃比が
リッチ化される。その後、増量開始後カウンタＣＳＡの
カウント値がＫＣＳＡを越えた時点で、点火時期を一点
鎖線Ｂで示すように遅角する。このようにして、燃料噴
射量の増量によるトルク変化が実際に発生するタイミン
グでトルク補正を開始して、リッチへの切換えによるト
ルク変化を抑える。

【００４３】その後、空燃比のリッチ化の要求が無くな
ると、燃料噴射時期を吸気行程に切り換え、燃料噴射量
を減量して空燃比をリーンに戻すと共に、スロットル開
度、スワールコントロール弁開度、ＥＧＲ弁開度及びパ
ージ弁開度の制御を通常制御に戻す。その後、増量解除
後カウンタＣＩＮＪのカウント値がＫＣＳＡを越えた時
点で、点火時期の制御を一点鎖線Ｂで示すように通常制
御に戻し、燃料噴射量の減量によるトルク変化が実際に
発生するタイミングでトルク補正を解除して、リーンへ
の切換えによるトルク変化を抑える。

【００４４】このように、実際にトルク変化が発生する
適正なタイミングでトルク補正の開始及び解除を実施す
ることで、正確なトルク補正を実現することができ、ト
ルク変化を極めて小さく抑えることが可能となる。

【００４５】尚、上記実施形態（３）では、リッチ化に
伴うトルク補正の開始時期と終了時期を点火回数で設定
したが、例えば、クランク角、時間、噴射回数のいずれ
かで設定するようにしても良い。

【００４６】また、上記各実施形態（１）〜（３）で
は、リッチに切り換える際に、全ての空気系制御弁（ス
ロットル弁１５、スワールコントロール弁２４、ＥＧＲ
弁４１及びパージ弁）の開度を保持又は微少に閉じ側に
制御するようにしたが、燃焼状態や空燃比への影響が少
ない一部の空気系制御弁については、必ずしも、開度を
保持又は微少に閉じ側に制御しなくても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）におけるエンジン制御
系システム全体の概略構成を示す図

【図２】実施形態（１）の空燃比制御ルーチンの処理の
流れを示すフローチャート

【図３】実施形態（１）のリッチ化要求判定ルーチンの
処理の流れを示すフローチャート

【図４】本発明の実施形態（２）における空燃比制御ル
ーチンの処理の流れを示すフローチャート

【図５】燃料噴射量増量分と点火時期の遅角量との関係
を規定するマップを示す図

【図６】本発明の実施形態（３）における空燃比制御ル
ーチンの処理の流れを示すフローチャート

【図７】実施形態（２），（３）の空燃比制御ルーチン
を実行した場合の一例を示すタイムチャート

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１５…ス
ロットル弁（空気系制御弁）、１６…ＥＣＵ（空燃比制
御手段，リッチ化要求手段，トルク補正手段，機関制御
手段）、２４…スワールコントロール弁（空気系制御
弁）、２８…燃料噴射弁、３７…排気管、３９…リーン
ＮＯｘ触媒、４１…ＥＧＲ弁（空気系制御弁）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/34 Ｆ０２Ｄ 41/34 Ｅ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ａ３０１Ｅ３０１ＺＦ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気筒内に燃料を直接噴射し、リーン混合
気を燃焼させる筒内噴射式の内燃機関の空燃比制御装置
において、気筒内に空気を導入する空気系を制御するスロットル弁
等の空気系制御弁と、機関運転中に空燃比を一時的にリーンからリッチへ切り
換えるように要求するリッチ化要求手段と、前記リッチ化要求手段からリッチ化の要求が出された時
に前記空気系制御弁の開度を保持又は微少に閉じ側に制
御しながら燃料噴射時期を吸気行程に切り換え且つ燃料
噴射量を増量する空燃比制御手段とを備えていることを
特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】吸気弁と排気弁の少なくとも一方の開閉
タイミング、開閉時間、点火プラグの点火時期の少なく
とも１つを制御する機関制御手段と、前記リッチ化要求手段からリッチ化の要求が出された時
に前記機関制御手段をトルク減少方向に作動させてリッ
チ化によるトルク変動を抑えるトルク補正手段とを備え
ていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空
燃比制御装置。
【請求項３】前記トルク補正手段は、リッチ化要求に
よる燃料噴射量の増量分に応じてトルク補正量を設定す
ることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の空燃比
制御装置。
【請求項４】前記トルク補正手段は、トルク補正の開
始時期と終了時期をリッチ化要求による燃料噴射量の増
量開始時期と増量終了時期から所定期間遅らせることを
特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の空燃比制
御装置。