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JP2000227037A - 筒内噴射式内燃機関の制御装置 - Google Patents

筒内噴射式内燃機関の制御装置

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Publication number
JP2000227037A
JP2000227037A JP11028766A JP2876699A JP2000227037A JP 2000227037 A JP2000227037 A JP 2000227037A JP 11028766 A JP11028766 A JP 11028766A JP 2876699 A JP2876699 A JP 2876699A JP 2000227037 A JP2000227037 A JP 2000227037A
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JP
Japan
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target
fuel ratio
control
air
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11028766A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiichi Enoki
圭一 榎木
Yasushi Ouchi
裕史 大内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP11028766A priority Critical patent/JP2000227037A/ja
Priority to US09/359,778 priority patent/US6240894B1/en
Priority to DE19937096A priority patent/DE19937096B4/de
Publication of JP2000227037A publication Critical patent/JP2000227037A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排ガスや燃費および燃焼状態を向上させた筒
内噴射式内燃機関の制御装置を得る。 【解決手段】 気筒内に直接燃料を噴射する手段１３
と、点火装置８〜１１と、吸気量Ｑａを調整する手段７
と、運転状態に応じて燃料噴射弁点火装置および吸気量
調整手段を制御する制御手段１２Ａとを備え、制御手段
は、エンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度αに応じて
燃焼モードＭを決定する手段４１と、Ｎｅ、αおよび燃
焼モードＭに応じた目標空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）を設定する
手段４７、５０と、Ａ／Ｆ（ｎ）に応じた目標燃料噴射
量Ｊｏを演算する手段５１と、α、Ｑａ、ＪｏとＮｅと
に基づいて燃焼モードＭに応じた燃料噴射弁および点火
装置に対する制御パラメータを演算する手段５２とを含
み、過渡運転時、吸気系機械的ばらつき発生時にも、燃
料噴射時期および点火時期を最適値に精度よく設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、気筒内に直接燃
料を噴射して火花点火により燃料を着火させる筒内噴射
式内燃機関の制御装置に関し、特に排ガス中の有害成分
の低減および燃焼状態（ドライバビリティ）の向上を実
現した筒内噴射式内燃機関の制御装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、吸気管内で燃料を噴射して均一
な混合気を気筒内に導入する火花点火式の内燃機関（エ
ンジン）においては、比較的大きい出力トルクが得られ
るものの、空燃比（Ａ／Ｆ）に対する変動も大きいた
め、トルク制御が容易でないという問題がある。
【０００３】従来の吸気管内噴射式内燃機関において
は、空燃比がほぼ一定であり、スロットル開度と発生ト
ルクとの関係が一義的に決定され、点火時期などの燃焼
パラメータは吸気量に応じて一義的に設定されていた。
しかしながら、筒内噴射式内燃機関においては、同じス
ロットル開度でも空燃比によって発生トルクが異なるの
で、スロットル開度および空燃比を制御して、負荷およ
び空燃比などに応じて燃焼パラメータ（点火時期や噴射
時期）を最適に設定する必要がある。
【０００４】図２３は一般的な筒内噴射式内燃機関の制
御装置を概略的に示す構成図である。図２３において、
内燃機関の本体すなわちエンジン１には、吸入空気を導
入するための吸気管１ａと、燃焼後の排ガスを導出する
ための排気管１ｂが設けられている。
【０００５】吸気管１ａの上流側には、矢印のようにエ
ンジン１に導入される吸気量Ｑａを検出するためのエア
フローセンサ２が設けられている。また、吸気管１ａ内
には、吸気量Ｑａを調節するためのスロットル弁３が設
けられており、スロットル弁３には、スロットル開度θ
を検出するためのスロットルセンサ４が設けられてい
る。
【０００６】吸気管１ａの下流側すなわちエンジン１の
直前の上流側には、サージタンク５が設けられている。
排気管１ｂ内には、リニアＯ２センサからなる空燃比セ
ンサ６が設けられている。空燃比センサ６は、排気管１
ｂ内の実際の空燃比Ｆとして、たとえば、１０〜５０の
範囲の空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する。
【０００７】スロットル弁３には、スロットル開度θを
調整するためのスロットルアクチュエータ７（吸気量調
整手段）が設けられている。スロットルアクチュエータ
７は、たとえばステッパモータを含み、スロットル弁３
を回転駆動して、吸気管１ａを通過する吸気量Ｑａを調
整する。
【０００８】エンジン１には、各気筒毎に点火プラグ８
が設けられており、各点火プラグ８は、各気筒の燃焼室
内で放電火花を発生させる。配電器９は、点火タイミン
グに同期させて、各点火プラグ８に放電用の高圧電圧を
分配供給する。
【０００９】点火コイル１０は、トランス回路を含み、
通電遮断されることにより、点火用の放電電圧を発生し
て配電器９に供給する。イグナイタ１１は、パワートラ
ンジスタからなり、各気筒の点火時期に合わせて点火コ
イル１０を通電遮断させる。
【００１０】点火プラグ８、配電器９、点火コイル１０
およびイグナイタ１１は、エンジン１の各気筒内の燃料
を着火させるための点火装置を構成している。
【００１１】エンジン１を制御するＥＣＵ（電子式制御
ユニット）１２は、マイクロコンピュータを含み、各種
センサの検出情報（エンジン１の運転状態）に基づい
て、エンジン１の燃焼制御に関する各種アクチュエータ
の制御パラメータを演算し、制御パラメータに応じた駆
動信号を出力する。
【００１２】制御パラメータとしては、スロットルアク
チュエータ７に対する吸気量制御信号Ａ、イグナイタ１
１（点火装置）に対する点火信号Ｇ、燃料噴射弁（イン
ジェクタ）１３に対する燃料噴射信号Ｊ、ＥＧＲ（排ガ
ス還流）調整弁１７に対するＥＧＲ制御信号Ｅおよびス
ワールアクチュエータ（スワール速度調整手段）１９に
対するスワール制御信号Ｂなどが含まれる。
【００１３】エンジン１の各気筒内には、燃焼室内に直
接燃料を噴射するためのインジェクタ１３が設けられて
いる。エンジン１により回転駆動されるクランク軸に
は、クランク角信号ＣＡを出力するクランク角センサ１
４が取り付けられている。
【００１４】運転者により操作されるアクセルペダル
（図示せず）には、アクセル開度αを検出するアクセル
開度センサ１５が設けられている。クランク角信号ＣＡ
およびアクセル開度αは、他のセンサ信号と同様にＥＣ
Ｕ１２に入力される。
【００１５】図示されない他の各種センサとしては、エ
ンジン１の吸気圧を検出する吸気圧センサ、吸気温を検
出する吸気温センサおよびエンジン１の冷却水温を検出
する水温センサなどが設けられる。吸気圧センサは、た
とえばエンジン１の停止時において、大気圧センサとし
ても機能する。
【００１６】また、エンジン１の燃焼制御を行うための
図示されない他のアクチュエータとしては、吸気管１ａ
のバイパス通路に設けられたＩＳＣ（アイドルスピード
制御）弁を開閉するＩＳＣアクチュエータなどがあげら
れる。
【００１７】クランク角センサ１４は、エンジン回転数
Ｎｅ（回転情報）に対応したパルス信号をクランク角信
号ＣＡとして出力し、周知のように回転センサとしても
機能する。また、クランク角信号ＣＡのパルスは、複数
のエンジン気筒の各基準クランク角に対応したエッジを
有し、各基準クランク角はエンジン１の制御タイミング
の演算に用いられる。
【００１８】排気管１ｂとサージタンク５との間には、
排ガスの一部を吸気管１ａに環流するためのＥＧＲ通路
１６が設けられており、ＥＧＲ通路１６には、ＥＧＲ量
を調整するためのステッパモータ式のＥＧＲ調整弁１７
（ＥＧＲ調整手段）が設けられている。
【００１９】また、サージタンク５の下流側には、各気
筒毎に２分割された吸気ポートが設けられ、一方の吸気
ポートには、それぞれ、気筒内にスワール（渦流）を発
生させるためのスワール弁（以下、「ＳＣＶ」という）
１８が設けられている。
【００２０】ＳＣＶ１８は、ステッパモータ式のスワー
ルアクチュエータ１９により駆動されて角度（開度）が
調整され、気筒内のスワール速度を調整する。ＳＣＶ１
８およびスワールアクチュエータ１９は、気筒内のスワ
ール速度を調整するためのスワール速度調整手段を構成
している。
【００２１】車載のバッテリ２０は、イグニッションス
イッチ２１を介して、ＥＣＵ１２に給電を行う。
【００２２】図２４は図２３内のＥＣＵ１２の具体的構
成例を示すブロック図である。図２４において、ＥＣＵ
１２は、マイクロコンピュータ１００と、第１入力イン
ターフェース回路１０１と、第２入力インターフェース
回路１０２と、出力インターフェース回路１０４と、電
源回路１０５とを備えている。
【００２３】第１入力インターフェース回路１０１は、
クランク角信号ＣＡを波形整形して割り込み信号とし、
マイクロコンピュータ１００に入力する。第２入力イン
ターフェース回路１０２は、他のセンサ信号（吸気量Ｑ
ａ、スロットル開度θ、空燃比Ｆ、アクセル開度αな
ど）を取り込み、マイクロコンピュータ１００に入力す
る。
【００２４】出力インターフェース回路１０４は、各種
アクチュエータ駆動信号（吸気量制御信号Ａ、燃料噴射
信号Ｊおよび点火信号Ｇなど）を増幅して、スロットル
アクチュエータ７、イグナイタ１１およびインジェクタ
１３などに出力する。電源回路１０５は、バッテリ２０
からの電力をマイクロコンピュータ１００に供給する。
【００２５】マイクロコンピュータ１００は、ＣＰＵ２
００と、カウンタ２０１と、タイマ２０２と、Ａ／Ｄ変
換器２０３と、ＲＡＭ２０５と、ＲＯＭ２０６と、出力
ポート２０７と、コモンバス２０８とを備えている。
【００２６】ＣＰＵ２００は、運転状態（アクセル開度
α、クランク角信号ＣＡなど）に基づき、所定のプログ
ラムにしたがってスロットルアクチュエータ７およびイ
ンジェクタ１３の制御量などを算出する。
【００２７】フリーランニングのカウンタ２０１は、ク
ランク角信号ＣＡからエンジン１の回転周期を計測し、
タイマ２０２は、種々の制御時間を計時する。Ａ／Ｄ変
換器２０３は、各種センサからのアナログ入力信号をデ
ィジタル信号に変換して、ＣＰＵ２００に入力する。
【００２８】ＲＡＭ２０５は、ＣＰＵ２００のワークメ
モリとして使用され、ＲＯＭ２０６には、ＣＰＵ２００
の種々の動作プログラムが記憶されている。出力ポート
２０７は、種々の制御信号（燃料噴射信号Ｊ、点火信号
Ｇなど）を出力する。コモンバス２０８は、マイクロコ
ンピュータ１００内の各要素２０１〜２０７をＣＰＵ２
００に結合している。
【００２９】次に、図２３および図２４のように構成さ
れた従来の筒内噴射式内燃機関の制御装置の動作につい
て説明する。エンジン１の運転制御中において、ＥＣＵ
１２には、各種センサからの運転状態（センサ信号）が
入力されている。
【００３０】ＥＣＵ１２にクランク角信号ＣＡが入力さ
れると、クランク角信号ＣＡのパルスエッジに応答し
て、第１入力インターフェース回路１０１から割り込み
信号が発生する。
【００３１】これにより、ＣＰＵ２００は、カウンタ２
０１の値を読み取り、今回と前回のカウンタ値の差から
エンジン１の回転周期を算出してＲＡＭ２０５に記憶さ
せ、クランク角信号ＣＡの示す所定クランク角期間の計
測時間から、エンジン回転数Ｎｅを算出する。
【００３２】また、第２入力インターフェース回路１０
２は、アクセル開度αなどのアナログセンサ信号を取り
込み、Ａ／Ｄ変換器２０３を介してＣＰＵ２００に入力
する。
【００３３】ＣＰＵ２００内の制御パラメータ演算手段
は、運転状態に基づいて各種の制御パラメータを演算
し、制御パラメータに応じた駆動信号を出力ポート２０
７および出力インターフェース回路１０４を介して各ア
クチュエータに出力する。
【００３４】たとえば、ＥＣＵ１２内のＣＰＵ２００
は、アクセル開度αに応じた目標スロットル開度θｏを
演算し、目標スロットル開度θｏに対応した吸気量制御
信号Ａを出力する。これにより、スロットルアクチュエ
ータ７は、スロットル弁３の開度θが目標スロットル開
度θｏと一致するように駆動される。
【００３５】また、ＣＰＵ２００は、目標燃料噴射量を
演算し、目標燃料噴射量に対応した燃料噴射信号Ｊを出
力する。これにより、インジェクタ１３は、燃料噴射量
（駆動時間）が目標燃料噴射量と一致するパルス幅で且
つクランク角信号ＣＡに基づく所定タイミングで駆動さ
れ、エンジン１の各気筒内に燃料を直接噴射させる。
【００３６】さらに、ＣＰＵ２００は、目標点火時期を
演算し、目標点火時期に対応した点火信号Ｇを出力し、
燃料噴射タイミングと同期した所定の点火タイミングで
イグナイタ１１を駆動する。
【００３７】これにより、点火コイル１０は、点火信号
Ｇに同期して通電遮断され、配電器９を介して点火プラ
グ１３に高電圧を印加し、点火プラグ１３を所定タイミ
ングで放電させて点火火花を発生させる。
【００３８】こうして、エンジン１の各気筒内に所定量
の燃料を噴射し、且つ噴射された燃料を含む混合気を所
定タイミングで着火することにより、エンジン１は、最
適に動作することができる。
【００３９】一般に、ＥＣＵ２００は、たとえば特開平
８−３１２４３３号公報に参照されるように、トルクに
比例した目標平均有効圧Ｐｅを演算し、目標平均有効圧
Ｐｅに基づいて、燃焼パラメータ（空燃比Ａ、燃料噴射
時期（燃料噴射終了時期）、および点火時期）を設定し
ている。
【００４０】この場合、目標平均有効圧Ｐｅを仮想的な
エンジン負荷情報として燃焼パラメータを演算している
が、目標平均有効圧Ｐｅの演算のために遅れが生じる場
合があり、実負荷と一致しないので、制御誤差が生じて
燃費の悪化や排ガス中の有害成分の増大を招くおそれが
あった。
【００４１】特に、加減速中の過渡運転状態において
は、スロットルアクチュエータ７により電子的に制御さ
れるスロットル弁３の動作遅れや、吸気管１ａへの空気
の充填遅れなどにより、アクセル開度αと実際の気筒内
への吸気量Ｑａとの間に誤差が生じて、上記燃焼用の制
御パラメータが最適値から逸脱してしまい、排ガスおよ
び燃費が悪化する。
【００４２】また、エンジン１の吸気系（吸気管１ａを
含む）の機械的構造のばらつきなどにより、定常運転時
においても、吸気量などにバラツキが生じて、エンジン
負荷がマッチング時と異なり、上記燃焼用の制御パラメ
ータが最適値から逸脱するおそれがある。
【００４３】同様に、上記公報（特開平８−３１２４３
３号）に参照される従来装置においては、エンジン回転
数Ｎｅおよび目標平均有効圧Ｐｅを用いてエンジン１の
燃焼モードを決定し、燃焼モードに応じた制御パラメー
タを演算している。
【００４４】運転状態に応じて切り換られる複数の燃焼
モードとしては、圧縮行程噴射により層状の混合気を生
成してリーン燃焼を実現する層状リーン燃焼モードと、
吸気行程噴射により均質な混合気を生成してリーン燃焼
を実現する吸気リーン燃焼モードと、ストイキフィード
バック制御を行うストイキ燃焼モードと、理論空燃比よ
りもリッチな空燃比で運転するオープンループモードと
がある。
【００４５】しかしながら、目標平均有効圧Ｐｅの演算
遅れにより、上述と同様に、制御誤差が生じるおそれが
ある。特にリーン燃焼モードにおいて、エンジン１が冷
機状態であって冷却水温が所定値よりも低い場合や、寒
冷地であって吸気温が極低温の場合、または、高地であ
って大気圧が低い場合（燃焼条件が悪い）には、リーン
燃焼状態が悪化してエンジン運転状態が不安定になる。
【００４６】また、燃焼モードの切換時においては、燃
焼モード切換によるポンピングロスや冷却損失などのト
ルク損失の変化に適合させて燃料噴射時期（燃料噴射終
了時期）や点火時期を制御することができないので、ト
ルクショックを引き起こすおそれがある。さらに、上記
トルクショックを防止しようとすると、ＥＣＵ１２にお
ける燃焼モードの切換制御が複雑になってしまう。
【００４７】同様に、上記公報（特開平８−３１２４３
３号）に参照される従来装置においては、ＥＧＲ調整弁
１７の開度を目標平均有効圧Ｐｅに基づいて演算制御し
ているので、演算遅れが発生するうえ演算が複雑にな
る。
【００４８】また、目標平均有効圧Ｐｅの演算遅れが発
生することから、ＥＧＲ量がエンジン負荷に見合った値
に制御されず、個々のスロットル弁３のばらつきや環境
変化などにより、ＥＧＲ量が最適値から逸脱するおそれ
がある。
【００４９】また、ＳＣＶ１８およびスワールアクチュ
エータ１９の制御に関しては、たとえば特開平５−７９
３３７号公報に参照されるように、ＥＣＵ２００は、ア
クセル開度αのみに応じてエンジン負荷領域を３区分
し、各エンジン負荷領域に応じてスワール開度（ＳＣＶ
１８の制御角度）を設定している。
【００５０】しかしながら、必ずしも空燃比や負荷に応
じた最適なスワール速度が得られないので、同様に燃焼
状態が悪化するおそれがある。
【００５１】
【発明が解決しようとする課題】従来の筒内噴射式内燃
機関の制御装置は以上のように、目標平均有効圧Ｐｅに
基づいて各種の制御パラメータ（目標空燃比、燃料噴射
時期および点火時期）を制御しているので、特に過渡運
転において、目標平均有効圧Ｐｅの演算遅れに起因して
制御誤差が生じ、排ガスや燃費が悪化するという問題点
があった。
【００５２】また、エンジン１の定常運転時において
も、吸気系の機械的構造のばらつきなどに起因して制御
パラメータが最適値から逸脱し、制御誤差が生じて排ガ
スや燃費が悪化するという問題点があった。
【００５３】また、目標平均有効圧Ｐｅを用いてエンジ
ン１の燃焼モードを決定し、燃焼モードに応じた制御パ
ラメータを演算しているので、特にリーン燃焼モードに
おいて、エンジン１の環境条件が悪化している場合に、
目標平均有効圧Ｐｅの演算遅れに起因してリーン燃焼状
態が悪化し、エンジン運転状態が不安定になるという問
題点があった。
【００５４】また、燃焼モードの切換時において、燃焼
モード切換によるポンピングロスや冷却損失などのトル
ク損失の変化に適合させて燃料噴射時期（燃料噴射終了
時期）や点火時期を制御していないので、トルクショッ
クを引き起こすおそれがあるうえ、トルクショックを防
止しようとすると、燃焼モードの切換制御が複雑になる
という問題点があった。
【００５５】また、目標平均有効圧Ｐｅに基づいてＥＧ
Ｒ調整弁１７の開度を演算制御しているので、ＥＧＲ開
度（ＥＧＲ量）の演算遅れが発生するうえ、ＥＧＲ開度
の演算そのものが複雑になるという問題点があった。
【００５６】また、ＥＧＲ開度の演算遅れが発生するこ
とから、ＥＧＲ量がエンジン負荷に見合った値に制御さ
れないので、スロットル弁３の機械的ばらつきや環境変
化などによりＥＧＲ制御量が最適値から逸脱し、排ガス
中のＮＯｘを十分に除去することができず、排ガスの悪
化を招くという問題点があった。
【００５７】さらに、従来の筒内噴射式内燃機関の制御
装置は、アクセル開度αに応じて区分されたエンジン負
荷領域毎にスワール速度（ＳＣＶ１８の角度）を制御し
ているので、空燃比や負荷によっては、必ずしも最適な
スワール速度が得られず、最適な燃焼状態が得られない
という問題点があった。
【００５８】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、排ガス中の有害成分の低減およ
び燃焼状態（ドライバビリティ）の向上を実現した筒内
噴射式内燃機関の制御装置を得ることを目的とする。
【００５９】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る筒内噴射式内燃機関の制御装置は、内燃機関の複数の
気筒内に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁と、各気
筒内の燃料を着火させるための点火装置と、内燃機関に
供給される吸気量を調整するための吸気量調整手段と、
内燃機関の運転状態を検出するための各種センサと、運
転状態に応じて燃料噴射弁、点火装置および吸気量調整
手段を制御する制御手段とを備え、各種センサは、少な
くともエンジン回転数、アクセル開度および吸気量を検
出し、制御手段は、エンジン回転数およびアクセル開度
に応じて複数の燃焼モードを決定する燃焼モード決定手
段と、エンジン回転数およびアクセル開度に基づいて、
燃焼モードに応じた目標空燃比を設定する目標空燃比設
定手段と、目標空燃比に応じた目標燃料噴射量を演算す
る目標燃料噴射量演算手段と、アクセル開度、吸気量お
よび目標燃料噴射量の少なくとも１つとエンジン回転数
とに基づいて、燃焼モードに応じた燃料噴射弁および点
火装置に対する制御パラメータを演算する制御パラメー
タ演算手段とを含むものである。
【００６０】また、この発明の請求項２に係る筒内噴射
式内燃機関の制御装置は、請求項１において、制御パラ
メータ演算手段は、燃料噴射弁に対する制御パラメータ
として、燃料噴射弁の駆動終了時期を演算するものであ
る。
【００６１】また、この発明の請求項３に係る筒内噴射
式内燃機関の制御装置は、請求項１または請求項２にお
いて、目標空燃比設定手段は、吸気量の変化挙動に追従
するように目標空燃比に対してフィルタ処理を行うため
のフィルタ手段を含むものである。
【００６２】また、この発明の請求項４に係る筒内噴射
式内燃機関の制御装置は、請求項１から請求項３までの
いずれかにおいて、各種センサは、内燃機関の冷却水
温、大気圧および吸気温を検出し、燃焼モード決定手段
は、エンジン回転数およびアクセル開度に加えて、冷却
水温、大気圧および吸気温の少なくとも１つに基づいて
燃焼モードを決定するものである。
【００６３】また、この発明の請求項５に係る筒内噴射
式内燃機関の制御装置は、請求項１から請求項４までの
いずれかにおいて、燃焼モード決定手段は、冷却水温が
エンジンの冷機状態を示す場合、大気圧が高所を示す場
合および吸気温が寒冷地を示す場合の少なくとも１つの
場合に応答して、燃焼モードをストイキフィードバック
モードまたはオープンループモードに決定するものであ
る。
【００６４】また、この発明の請求項６に係る筒内噴射
式内燃機関の制御装置は、請求項１から請求項５までの
いずれかにおいて、制御手段は、燃焼モードの切換時に
おいて、内燃機関の空燃比が所定空燃比に達するまで
は、燃料噴射弁および点火装置の少なくとも一方に対す
る制御パラメータの切換制御を遅延させるものである。
【００６５】また、この発明の請求項７に係る筒内噴射
式内燃機関の制御装置は、請求項６において、目標空燃
比設定手段は、吸気量の変化挙動に追従するように目標
空燃比に対してフィルタ処理を行うためのフィルタ手段
を含み、制御手段は、内燃機関の空燃比として、目標空
燃比設定手段により設定された目標空燃比を用いるもの
である。
【００６６】また、この発明の請求項８に係る筒内噴射
式内燃機関の制御装置は、請求項６において、各種セン
サは、内燃機関の排気管内の空燃比を検出し、制御手段
は、内燃機関の空燃比として、排気管内の空燃比を用い
るものである。
【００６７】また、この発明の請求項９に係る筒内噴射
式内燃機関の制御装置は、請求項１から請求項８までの
いずれかにおいて、内燃機関の排気ガスの一部を環流す
るＥＧＲ量を調整するためのＥＧＲ調整手段を備え、制
御手段は、アクセル開度、吸気量および目標燃料噴射量
の少なくとも１つとエンジン回転数とに基づいて、燃焼
モードに応じたＥＧＲ調整手段に対する制御パラメータ
を演算し、ＥＧＲ量を制御するものである。
【００６８】また、この発明の請求項１０に係る筒内噴
射式内燃機関の制御装置は、請求項１から請求項９まで
のいずれかにおいて、気筒内にスワールを発生させるた
めのスワール弁と、スワール弁を駆動して気筒内のスワ
ール速度を調整するためのスワール速度調整手段とを備
え、制御パラメータ演算手段は、アクセル開度、吸気量
および目標燃料噴射量の少なくとも１つとエンジン回転
数とに基づいて、燃焼モードに応じたスワール速度調整
手段に対する制御パラメータを演算し、スワール速度を
制御するものである。
【００６９】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図について説明する。図１はこの発明の
実施の形態１によるＥＣＵ１２Ａ（制御手段）を示す機
能ブロック図であり、前述（図２３参照）と同様のもの
については、同一符号を付して詳述を省略する。
【００７０】図１において、図示されない構成は、図２
３に示した通りである。また、ＥＣＵ１２Ａ内の概略構
成は、前述（図２４参照）と同様であり、ＣＰＵ２００
内の制御プログラムの一部が異なるのみである。
【００７１】この場合、各種センサとして、前述のセン
サに加えて、冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ３１
と、大気圧Ｐａを検出する大気圧センサ３２と、吸気温
Ｔａを検出する吸気温センサ３２とが設けられている。
なお、スロットルセンサ４および空燃比センサ６は、図
面の煩雑さを避けるために省略されている。
【００７２】ＥＣＵ１２Ａは、燃焼モード決定手段４１
と、一次遅れフィルタ４２と、充填効率検出手段４３
と、目標スロットル開度マップ４４と、目標ＥＧＲ開度
マップ４５と、目標ＳＣＶ開度マップ４６と、目標空燃
比マップ４７と、目標燃料噴射終了時期マップ４８と、
目標点火時期マップ４９と、目標空燃比フィルタ５０
と、目標燃料噴射量演算手段５１と、制御パラメータ演
算手段５２とを備えている。
【００７３】なお、図１において、各マップ４４〜４９
は、便宜的に制御パラメータ演算手段５２から切り離さ
れているが、実際には、制御パラメータ演算手段５２内
に含まれているものとする。また、目標空燃比マップ４
７および目標空燃比フィルタ５０は、目標空燃比設定手
段を構成している。
【００７４】燃焼モード決定手段４１は、冷却水温Ｔ
ｗ、大気圧Ｐａ、吸気温Ｔａ、クランク角信号ＣＡ（エ
ンジン回転数Ｎｅ）およびアクセル開度αに応じて、複
数の燃焼モードＭ（フラグ値）を決定する。
【００７５】燃焼モード決定手段４１は、もっぱらエン
ジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度αに応じて燃焼モー
ドＭを決定し、冷却水温Ｔｗ、大気圧Ｐａおよび吸気温
Ｔａが燃焼条件の悪化を示す場合に、燃焼モードＭを補
正する。
【００７６】すなわち、燃焼モード決定手段４１は、冷
却水温Ｔｗがエンジン１の冷機状態（所定温度Ｔｗｒ以
下）を示す場合、大気圧Ｐａが高所（所定圧力Ｐａｒ以
下）を示す場合、および吸気温Ｔａが寒冷地（所定温度
Ｔａｒ以下）を示す場合の少なくとも１つの場合に応答
して、燃焼モードＭを、リーン燃焼モードではなく、ス
トイキフィードバックモードまたはオープンループモー
ドに決定する。
【００７７】一次遅れフィルタ４２は、エアフローセン
サ２により検出される吸気量Ｑａに対して一次遅れフィ
ルタ処理を施す。充填効率検出手段４３は、一次遅れフ
ィルタ処理された吸気量Ｑａと、クランク角信号ＣＡ
（エンジン回転数Ｎｅ）とを用いて、気筒内に実際に供
給された吸気量を充填効率ＥＣとして検出する。
【００７８】各種の制御パラメータを演算するための各
マップ４４〜４９は、それぞれ、燃焼モードＭの数だけ
あらかじめ準備されており、燃焼モードＭに応じたマッ
プが選択される。
【００７９】各マップ４４〜４７においては、横軸がエ
ンジン回転数Ｎｅ、縦軸がアクセル開度αであり、燃焼
モードＭに応じたマップ中から、エンジン回転数Ｎｅお
よびアクセル開度αに基づいて２次元マップデータが抽
出される。
【００８０】また、各マップ４８および４９において
は、横軸がエンジン回転数Ｎｅ、縦軸が充填効率ＥＣ
（吸気量Ｑａに相当）であり、燃焼モードＭに応じたマ
ップ中から、エンジン回転数Ｎｅおよび充填効率ＥＣに
基づいて２次元マップデータが抽出される。
【００８１】すなわち、目標スロットル開度マップ４４
は目標スロットル開度θｏを求め、目標ＥＧＲ開度マッ
プ４５は目標ＥＧＲ開度Ｅｏを求め、目標ＳＣＶ開度マ
ップ４６は目標ＳＣＶ開度Ｂｏを求め、目標空燃比マッ
プ４７は目標空燃比Ａ／Ｆｏを求め、目標燃料噴射終了
時期マップ４８は目標燃料噴射終了時期Ｊｅを求め、目
標点火時期マップ４９は目標点火時期Ｇｏを求める。
【００８２】このうち、目標空燃比Ａ／Ｆｏは、目標空
燃比フィルタ５０を介して目標燃料噴射量演算手段５１
に入力される。目標空燃比フィルタ５０は、アクセル開
度αの変動時の吸気量Ｑａの変化挙動に追従するよう
に、目標空燃比Ａ／Ｆｏに対してフィルタ処理を行う。
【００８３】目標燃料噴射量演算手段５１は、フィルタ
処理後の目標空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）および充填効率ＥＣ
（吸気量Ｑａ）に基づいて目標燃料噴射量Ｊｏ（目標燃
料噴射時間に対応）を演算する。目標燃料噴射量Ｊｏ
は、各マップ４４〜４９から抽出されたデータととも
に、制御パラメータ演算手段５２に入力される。
【００８４】制御パラメータ演算手段５２は、運転状態
および運転状態に応じた各データから、スロットルアク
チュエータ７に対する吸気量制御信号Ａ、イグナイタ１
１に対する点火信号Ｇ、インジェクタ１３に対する燃料
噴射信号Ｊ、ＥＧＲ調整弁１７に対するＥＧＲ制御信号
Ｅ、スワールアクチュエータ１９に対するスワール制御
信号Ｂを出力する。
【００８５】制御パラメータ演算手段５２は、アクセル
開度α、充填効率ＥＣ（吸気量Ｑａに対応）および目標
燃料噴射量Ｊｏの少なくとも１つとエンジン回転数Ｎｅ
とに基づいて、燃焼モードＭに応じた燃焼用の制御パラ
メータ（燃料噴射信号Ｊおよび点火信号Ｇなど）を演算
する。
【００８６】このとき、制御パラメータ演算手段５２
は、インジェクタ１３の燃料噴射信号Ｊとして、目標燃
料噴射終了時期Ｊｅに基づく駆動終了時期を演算する。
【００８７】また、制御パラメータ演算手段５２は、ア
クセル開度α、充填効率ＥＣおよび目標燃料噴射量Ｊｏ
の少なくとも１つとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、
燃焼モードＭに応じたＥＧＲ制御信号Ｅを演算し、ＥＧ
Ｒ量を制御する。
【００８８】また、制御パラメータ演算手段５２は、ア
クセル開度α、充填効率ＥＣおよび目標燃料噴射量Ｊｏ
の少なくとも１つとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、
燃焼モードＭに応じたスワール制御信号Ｂを演算し、ス
ワール速度を制御する。
【００８９】次に、図２３とともに、図２〜図１０のフ
ローチャート、図１１の説明図および図１２のタイミン
グチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実
施の形態１の動作について説明する。図２は燃焼モード
決定手段４１による燃焼モードＭの決定処理ルーチン、
図３〜図１０は燃焼用の制御パラメータを決定するため
の処理ルーチンである。
【００９０】図３〜図６は制御パラメータ演算手段５２
による燃焼モードＭに応じたマップ選択ルーチンであ
り、図３は目標スロットル開度マップ４４における選択
動作、図４は目標ＥＧＲ開度マップ４５における選択動
作、図５は目標ＳＣＶ開度マップ４６における選択動
作、図６は目標空燃比マップ４７における選択動作を示
す。
【００９１】図７は一次遅れフィルタ４２および充填効
率検出手段４３による処理ルーチン、図８は目標燃料噴
射量演算手段５１による処理ルーチンである。図９およ
び図１０は制御パラメータ演算手段５２による燃焼モー
ドＭに応じたマップ選択処理ルーチンであり、図９は目
標燃料噴射終了時期マップ４８における選択動作、図１
０は目標点火時期マップにおける選択動作を示す。
【００９２】図１１はエンジン回転数Ｎｅおよびアクセ
ル開度αに応じて決定される各燃焼モードＭの領域を示
す説明図、図１２は燃焼モードＭの切換時の各制御パラ
メータおよびエンジン出力トルクの変動を示すタイミン
グチャートである。
【００９３】図１１のように、筒内噴射式エンジンの燃
焼モードＭは、アクセル開度αおよびエンジン回転数Ｎ
ｅに応じたマップにより設定される。図１１において
は、通常環境状態（常温および常圧時）で設定された燃
焼モードマップを示している。
【００９４】たとえば、筒内噴射式ガソリンエンジンの
燃焼モードＭは、アクセル開度αおよびエンジン回転数
Ｎｅの小さい低負荷および低回転域においては、圧縮行
程噴射による層状リーンモードに設定される。
【００９５】また、アクセル開度αおよびエンジン回転
数Ｎｅがわずかに大きい領域においては、吸気行程噴射
による均質リーンモードに設定される。また、アクセル
開度αおよびエンジン回転数Ｎｅが比較的大きい領域に
おいては、吸気行程噴射によるストイキ（空燃比）フィ
ードバックモードに設定される。
【００９６】また、アクセル開度αおよびエンジン回転
数Ｎｅがさらに大きい高負荷および高回転域において
は、空燃比（Ａ／Ｆ）のフィードバック制御を解除して
オープンループとする。さらに、エンジン回転数Ｎｅが
大きく且つアクセル開度αが小さい場合には、強制減速
用の燃料カットモードとなる。
【００９７】なお、低負荷および低回転域においては、
リーン燃焼モードを選択して、空燃比を２０〜５０程度
の大きな値に設定し、ポンピングロスや冷却損失を低減
することにより、燃費を大幅に改善することができる。
【００９８】一方、高負荷および高回転域においては、
空燃比を理論空燃比よりもリッチな出力空燃比とするこ
とにより、燃費低減および高出力を両立させることがで
きる。
【００９９】ところで、エンジン１が冷機状態の場合、
車両走行環境が高地などで大気圧が低い場合、または、
走行環境が寒冷地であって吸気温が低い場合には、リー
ン燃焼が不安定になり易い。
【０１００】したがって、燃焼モード決定手段４１は、
上記のように燃焼条件が悪化した場合には、燃焼モード
Ｍとしてリーン燃焼モード以外（たとえば、ストイキフ
ィードバックモード）を選択し、エンジン１の燃焼安定
化を優先させるようになっている。
【０１０１】また、筒内噴射式ガソリンエンジンは、燃
焼用の制御パラメータの設定自由度が高いので、目標ス
ロットル開度マップ４４、目標ＥＧＲ開度マップ４５、
目標ＳＣＶ開度マップ４６、目標空燃比マップ４７、目
標燃料噴射終了時期マップ４８および目標点火時期マッ
プ４９は、複数の燃焼モードＭ毎に設定されている。
【０１０２】図１のように、あらかじめＥＣＵ１２Ａ内
に複数枚のマップデータを記憶させておき、たとえば、
アクセル開度αおよびエンジン回転数Ｎｅに応じて制御
パラメータを設定することにより、所定のエンジン出力
トルクを得ることができる。なお、各燃焼モードＭにお
ける制御パラメータのマップ値は、定常運転において燃
費や排ガスがベストとなる値に設定されている。
【０１０３】図２において、燃焼モード決定手段４１
は、まず、冷却水温Ｔｗが所定温度Ｔｗｒ（エンジン１
の暖機温度）以上か否かを判定する（ステップＳ１）。
もし、エンジン１が暖機状態であって、Ｔｗ≧Ｔｗｒ
（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、続いて、大気圧
Ｐａが所定圧力Ｐａｒ（低地の大気圧）以上か否かを判
定する（ステップＳ２）。
【０１０４】もし、車両が低地を走行中であって、Ｐａ
≧Ｐａｒ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、続い
て、吸気温Ｔａが所定温度Ｔａｒ（通常環境温度）以上
か否かを判定する（ステップＳ３）。
【０１０５】もし、車両の外気温度が通常温度であっ
て、Ｔａ≧Ｔａｒ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれ
ば、車両環境が通常の燃焼条件を満たしているので、燃
焼モード決定手段４１は、アクセル開度αおよびエンジ
ン回転数Ｎｅに基づいて燃焼モードＭを選択し（ステッ
プＳ４）、図２のルーチンを終了する。
【０１０６】一方、ステップＳ１〜Ｓ３のいずれかにお
いて、Ｔｗ＜Ｔｗｒ、Ｐａ＜Ｐａｒ、または、Ｔａ＜Ｔ
ａｒ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、車両環境が燃
焼条件の悪化状態を示しているので、燃焼モード決定手
段４１は、アクセル開度αおよびエンジン回転数Ｎｅに
基づいて、リーン燃焼モードを除く燃焼モードＭを選択
し（ステップＳ５）、図２のルーチンを終了する。
【０１０７】図３において、制御パラメータ演算手段５
２は、まず、燃焼モードＭ（マップ値）に基づいて、目
標スロットル開度マップ４４内から１枚のマップを選択
する（ステップＳ１１）。続いて、選択されたマップ内
から、アクセル開度αおよびエンジン回転数Ｎｅに基づ
いて、目標スロットル開度θｏを参照して抽出する（ス
テップＳ１２）。
【０１０８】最後に、吸気量制御信号Ａをスロットルア
クチュエータ７に出力して、スロットル開度θを目標ス
ロットル開度θｏに制御し（ステップＳ１３）、図３の
ルーチンを終了する。
【０１０９】図４において、制御パラメータ演算手段５
２は、まず、燃焼モードＭに基づいて、目標ＥＧＲ開度
マップ４５内から１枚のマップを選択する（ステップＳ
２１）。続いて、選択されたマップ内から、アクセル開
度αおよびエンジン回転数Ｎｅに基づいて、目標ＥＧＲ
開度Ｅｏを参照して抽出する（ステップＳ２２）。
【０１１０】最後に、ＥＧＲ制御信号をＥＧＲ調整弁１
７に出力して、ＥＧＲ弁１７の開度を目標ＥＧＲ開度Ｅ
ｏに制御し（ステップＳ２３）、図４のルーチンを終了
する。
【０１１１】図５において、制御パラメータ演算手段５
２は、まず、燃焼モードＭに基づいて、目標ＳＣＶ開度
マップ４６内から１枚のマップを選択する（ステップＳ
３１）。続いて、選択されたマップ内から、アクセル開
度αおよびエンジン回転数Ｎｅに基づいて、目標ＳＣＶ
開度Ｂｏを参照して抽出する（ステップＳ３２）。
【０１１２】最後に、スワール制御信号Ｂをスワールア
クチュエータ１９に出力して、ＳＣＶ１８の開度を目標
ＳＣＶ開度Ｂｏに制御して（ステップＳ３３）、図５の
ルーチンを終了する。
【０１１３】図６において、制御パラメータ演算手段５
２は、まず、燃焼モードＭに基づいて、目標空燃比マッ
プ４７内から１枚のマップを選択する（ステップＳ４
１）。続いて、選択されたマップ内から、アクセル開度
αおよびエンジン回転数Ｎｅに基づいて、目標空燃比Ａ
／Ｆｏを参照して抽出する（ステップＳ４２）。
【０１１４】次に、目標空燃比フィルタ５０は、目標空
燃比Ａ／Ｆｏに対して、以下の（１）式のようにフィル
タ処理を行い、フィルタ処理後の目標空燃比Ａ／Ｆ
（ｎ）を求める（ステップＳ４３）。
【０１１５】 Ａ／Ｆ（ｎ）＝Ｋ・Ａ／Ｆ（ｎ−１）＋（Ｋ−１）・Ａ／Ｆｏ（ｎ）…（１）
【０１１６】（１）式において、Ｋ（＜１）はフィルタ
係数、Ａ／Ｆ（ｎ−１）は前回のフィルタ処理後の目標
空燃比、Ａ／Ｆｏ（ｎ）は今回抽出された目標空燃比で
ある。
【０１１７】最後に、（１）式により算出されたフィル
タ処理後の目標空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）を設定し（ステップ
Ｓ４３）、図６のルーチンを終了する。
【０１１８】図７において、一次遅れフィルタ４２は、
まず、クランク角信号ＣＡのパルスエッジに同期して、
エンジン１のクランク軸の半回転毎に、エアフローセン
サ２からの吸気量Ｑａを検出する（ステップＳ５１）。
【０１１９】続いて、一次遅れフィルタ４２は、吸気量
Ｑａに対して、吸気管１ａを通過するときの遅れに相当
する一次遅れフィルタ処理を行う（ステップＳ５２）。
最後に、充填効率検出手段４３は、フィルタ処理後の吸
気量とエンジン回転数Ｎｅとから、充填効率ＥＣを検出
し（ステップＳ５３）、図７のルーチンを終了する。
【０１２０】図８において、目標燃料噴射量演算手段５
１は、充填効率ＥＣとフィルタ処理後の目標空燃比Ａ／
Ｆ（ｎ）とに基づいて、目標燃料噴射量Ｊｏを演算する
（ステップＳ６１）。続いて、制御パラメータ演算手段
５２は、目標燃料噴射量Ｊｏに応じた燃料噴射信号Ｊを
設定し（ステップＳ６２）、図８のルーチンを終了す
る。
【０１２１】図９において、制御パラメータ演算手段５
２は、まず、燃焼モードＭに基づいて、目標燃料噴射終
了時期マップ４８内から１枚のマップを選択する（ステ
ップＳ７１）。続いて、選択されたマップ内から、充填
効率ＥＣおよびエンジン回転数Ｎｅに基づいて、目標燃
料噴射終了時期Ｊｅを参照して抽出する（ステップＳ７
２）。
【０１２２】最後に、目標燃料噴射量Ｊｏおよび目標燃
料噴射終了時期Ｊｅに応じた燃料噴射信号Ｊをインジェ
クタ１３に出力して、各気筒の燃料噴射量が目標燃料噴
射量Ｊｏとなり且つ燃料噴射時期（燃料噴射終了時期）
が目標燃料噴射終了時期Ｊｅとなるように、燃料噴射終
了時期を設定し（ステップＳ７３）、図９のルーチンを
終了する。
【０１２３】図１０において、制御パラメータ演算手段
５２は、まず、燃焼モードＭに基づいて、目標点火時期
マップ４９内から１枚のマップを選択する（ステップＳ
８１）。続いて、選択されたマップ内から、充填効率Ｅ
Ｃおよびエンジン回転数Ｎｅに基づいて、目標点火時期
Ｇｏを参照して抽出する（ステップＳ８２）。
【０１２４】最後に、目標点火時期Ｇｏに応じた点火信
号Ｇをイグナイタ１１に出力して、各気筒の点火時期が
目標点火時期Ｇｏとなるように点火時期を設定し（ステ
ップＳ８３）、図１０のルーチンを終了する。
【０１２５】このように、燃焼モードに応じて、充填効
率ＥＣおよびエンジン回転数Ｎｅから、燃焼用の制御パ
ラメータ（燃料噴射終了時期および点火時期）が設定さ
れる。また、フィルタ処理後の目標空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）
は、充填効率ＥＣを考慮したフィルタ処理により、実質
的に充填効率ＥＣに応じて演算される。
【０１２６】したがって、目標空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）、目
標燃料噴射終了時期Ｊｅおよび目標点火時期Ｇｏは、気
筒内の充填効率ＥＣの変化に応じて制御されるので、過
渡運転条件においても最適値から逸脱することがなく、
燃費を軽減し且つ排ガスを低減させることができる。
【０１２７】また、燃料噴射信号Ｊおよび点火信号Ｇ
（燃料噴射終了時期および点火時期）は、気筒内の充填
効率ＥＣに応じて制御されるので、吸気管系の機械的構
造にばらつきが生じても、最適値に精度よく制御するこ
とができる。
【０１２８】したがって、筒内噴射式ガソリンエンジン
のいかなる運転状態においても、燃焼用の制御パラメー
タを最適に設定することができ、燃費を軽減して排ガス
を低減させることができる。
【０１２９】次に、燃焼モードＭを切り換えたときの制
御動作について説明する。図１２は各制御パラメータお
よびトルクの時間変化を模式的に示しており、時刻ｔ１
に燃焼モードＭがＳ−Ｆ／Ｂ（ストイキフィードバッ
ク）モードから層状リーンモードに切り換えられた場合
を示している。
【０１３０】まず、燃焼モードＭの切換わり時刻ｔ１と
同時に、目標スロットル開度θｏが変更されるととも
に、充填効率ＥＣが増加する。このとき、充填効率ＥＣ
の変化挙動は、吸気管１ａ内で蓄圧遅れが生じることに
より、図１２のように一次遅れを有して徐々に増加す
る。
【０１３１】また、ポンピングロスは、吸気管内圧力に
相関するので、切換時刻ｔ１の近傍において、ポンピン
グロス減少などによるトルク増分△Ｔｐは、充填効率Ｅ
Ｃの変化挙動にほぼ一致する。
【０１３２】したがって、目標燃料噴射量演算手段５１
は、充填効率ＥＣの変化挙動に応じた目標空燃比Ａ／Ｆ
（ｎ）に基づいて目標燃料噴射量Ｊｏを減少させ、図１
２のように、目標燃料噴射量Ｊｏの減少によるトルク減
少分△Ｔｑを変化させる。
【０１３３】これにより、燃焼モードＭの切換時刻ｔ１
の前後において、トルク変動ΔＴｐｑ（＝ΔＴｐ−ΔＴ
ｑ）を零に制御することができ、燃焼モード切換時のト
ルクショックを低減させることができる。
【０１３４】なお、燃焼モードＭが層状リーンからＳ−
Ｆ／Ｂ（ストイキフィードバック）モードに切り換えら
れた場合は、図１２の波形を逆極性にした波形にしたが
う動作となる。
【０１３５】したがって、加減速中などの過渡運転状態
においても、エンジン回転数Ｎｅおよび吸気量Ｑａに基
づいて、制御パラメータ（燃料噴射時期および点火時
期）を最適値に精度よく設定し、排ガス状態や燃費を向
上させることができる。
【０１３６】また、吸気量Ｑａの変化に応じて目標空燃
比Ａ／Ｆ（ｎ）を制御するように、目標空燃比フィルタ
５０を設けたので、過渡運転状態においても、実際の負
荷状態に応じて精度よく空燃比を制御することができ
る。
【０１３７】また、エンジン１の冷却水温Ｔｗが低い場
合や、高地で大気圧Ｐａが低い場合および寒冷地で吸気
温Ｔａが極低温の場合などのように、リーン燃焼が不安
定となる条件下においては、リーン燃焼モード以外の燃
焼モードＭ（Ｓ−Ｆ／Ｂモード）を選択するので、エン
ジン１の燃焼状態を安定化させ、ドライバビリティを向
上して排ガスを低減させることができる。
【０１３８】また、制御パラメータ演算手段５２は、ア
クセル開度αおよびエンジン回転数Ｎｅに応じた目標Ｅ
ＧＲ開度Ｅｏに基づいて、ＥＧＲ調整弁１７を制御する
ので、実際の負荷に対して応答よく且つ最適にＥＧＲ量
を制御することができるうえ、制御処理内容を簡素化す
ることができる。
【０１３９】さらに、制御パラメータ演算手段５２は、
アクセル開度αおよびエンジン回転数Ｎｅに応じた目標
ＳＣＶ開度Ｂｏに基づいて、ＳＣＶ１８を制御するの
で、実際の負荷に対して適正に且つ精度よくスワール速
度を制御することができる。
【０１４０】実施の形態２．なお、上記実施の形態１で
は、燃焼モード切換時の目標燃料噴射終了時期Ｊｅおよ
び目標点火時期Ｇｏの切換タイミングについて言及しな
かったが、トルクショックを低減させるために、燃焼モ
ードＭの切換タイミングから遅延させて切り換えること
が望ましい。
【０１４１】以下、目標燃料噴射終了時期Ｊｅおよび目
標点火時期Ｇｏの切換タイミングを燃焼モード切換タイ
ミングから遅延させたこの発明の実施の形態２を図につ
いて説明する。
【０１４２】この場合、ＥＣＵ１２Ａ内の制御パラメー
タ演算手段５２は、燃焼モードＭの切換時において、エ
ンジン１の空燃比が所定空燃比に達するまでは、燃料噴
射信号Ｊおよび点火信号Ｇに少なくとも一方に関するマ
ップデータの切換制御を遅延させるようになっている。
【０１４３】このとき、制御パラメータ演算手段５２
は、目標燃料噴射終了時期Ｊｅおよび目標点火時期Ｇｏ
の切換タイミングを決定するための空燃比として、ＥＣ
Ｕ１２Ａ内でマップ演算される目標空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）
を用いてもよく、または、排気管１ｂ（図２３参照）内
で検出される実際の空燃比Ｆを用いてもよい。
【０１４４】図１３はこの発明の実施の形態２による燃
焼モード切換時の処理動作を示すフローチャートであ
り、図１４はこの発明の実施の形態２による各制御パラ
メータの変化挙動を模式的に示すタイミングチャートで
ある。
【０１４５】なお、この発明の実施の形態２の機能ブロ
ック構成は、図１に示した通りであり、目標燃料噴射終
了時期マップ４８および目標点火時期マップ４９におけ
る燃焼モードＭに応じたマップ選択処理動作が異なるの
みである。
【０１４６】図１４内の時刻ｔ１において、Ｓ−Ｆ／Ｂ
モードから層状リーンモードへの燃焼モードＭの切換が
開始されると、制御パラメータ演算手段５２は、図１３
のルーチンにしたがって、燃焼用の制御パラメータ（目
標燃料噴射終了時期Ｊｅおよび目標点火時期Ｇｏ）を設
定する。
【０１４７】図１３において、まず、フィルタ処理後の
目標空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）と燃焼モード切換判定用の所定
空燃比Ａ／Ｆｒとを比較し、目標空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）が
所定空燃比Ａ／Ｆｒ以上か否かを判定する（ステップＳ
９１）。
【０１４８】燃焼モードＭの切換後においては、図１４
のように、充填効率ＥＣおよび目標空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）
は、吸気量Ｑａの増大に応じて、一次遅れをもって徐々
に増大する。
【０１４９】したがって、目標空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）は、
時刻ｔ１において、ストイキフィードバック値（１４．
７）から層状リーン値（３０程度）に向かって徐々に増
大する。
【０１５０】図１３内のステップＳ９１において、も
し、Ａ／Ｆ（ｎ）＜Ａ／Ｆｒ（すなわち、ＮＯ）と判定
されれば、目標空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）が所定空燃比Ａ／Ｆ
ｒに達していないので、制御パラメータ演算手段５２
は、燃焼モードＭの切換前の目標燃料噴射終了時期マッ
プ４８および目標点火時期マップ４９を参照する。
【０１５１】そして、燃焼モードＭの切換前のマップか
ら目標燃料噴射終了時期Ｊｅおよび目標点火時期Ｇｏを
設定し（ステップＳ９２、Ｓ９３）、図１３の処理ルー
チンを終了する。
【０１５２】一方、ステップＳ９１において、Ａ／Ｆ
（ｎ）≧Ａ／Ｆｒ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれ
ば、目標空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）が所定空燃比Ａ／Ｆｒに達
しているので、制御パラメータ演算手段５２は、燃焼モ
ード切換後の各マップから目標燃料噴射終了時期Ｊｅお
よび目標点火時期Ｇｏを設定し（ステップＳ９４、Ｓ９
５）、図１３の処理ルーチンを終了する。。
【０１５３】これにより、図１４内のように、目標空燃
比Ａ／Ｆ（ｎ）が所定空燃比Ａ／Ｆｒに達した時刻ｔ２
において、目標燃料噴射終了時期Ｊｅおよび目標点火時
期Ｇｏは、切換後の燃焼モードＭ（層状リーン）に対応
した値に切り換えられる。
【０１５４】すなわち、燃焼モードＭの切換前後で安定
燃焼させるための空燃比領域を考慮して、噴射時期制御
および点火時期制御に対して適用される燃焼モードは、
エンジン１の実際の空燃比が所定空燃比Ａ／Ｆｒに達し
た時点ｔ２で切り換えられることになる。
【０１５５】他のマップ４４〜４６の制御パラメータ
は、燃料噴射時期や点火時期の制御に比べて応答が遅い
ことから、燃焼モードＭの切換と同時に変更されるの
で、図１４のように、目標スロットル開度θｏ、目標Ｅ
ＧＲ開度Ｅｏおよび目標ＳＣＶ開度Ｂｏは、時刻ｔ１に
おいて、ステップ的に直ちに切り換えられる。
【０１５６】なお、目標空燃比マップ４７で設定される
目標空燃比Ａ／Ｆｏは、ステップ的に変更されるが、目
標空燃比Ａ／Ｆｏに対してフィルタ処理を施す目標空燃
比フィルタ５０が設けられているので、フィルタ処理後
の目標空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）は、図１４のように、充填効
率ＥＣの変化挙動に一致して徐々に変更される。
【０１５７】こうして、目標燃料噴射終了時期Ｊｅおよ
び目標点火時期Ｇｏは、目標空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）が所定
空燃比Ａ／Ｆｒに達するまでは、Ｓ−Ｆ／Ｂモード用の
マップにより設定され、所定空燃比Ａ／Ｆｒに達した後
は、層状リーン用のマップにより設定される。
【０１５８】このように、燃焼モードＭの切換時におい
て、燃料噴射終了時期および点火時期に対して遅延させ
るという簡素な制御処理を施すことにより、排ガスの悪
化などを招くことなく、燃焼モードＭの切換時のトルク
ショックを低減させることができる。
【０１５９】また、過渡運転状態においても、エンジン
吸気系の機械的構造にばらつきなどが生じても、エンジ
ン回転数Ｎｅおよび吸気量Ｑａに基づいて、制御パラメ
ータ（燃料噴射時期および点火時期）を最適値に精度よ
く設定することができるので、排ガスや燃費を向上させ
ることができる。
【０１６０】以上の作用効果は、燃焼モードＭが層状リ
ーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードに切り換えられた場合
においても同様に得られる。
【０１６１】実施の形態３．なお、上記実施の形態２で
は、目標空燃比フィルタ５０でフィルタ処理された目標
空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）を用いて、燃焼モード切換時の制御
パラメータ切換時刻ｔ２を決定したが、空燃比センサ６
（図２３参照）により実際に検出される排気管１ｂ内の
空燃比Ｆを用いてもよい。
【０１６２】図１５は実際の空燃比Ｆを用いて燃焼モー
ド切換時の制御パラメータ切換タイミングを決定したこ
の発明の実施の形態３による燃焼モード切換時の処理動
作を示すフローチャートである。図１５において、Ｓ９
２〜Ｓ９５は、前述（図１３参照）と同様のステップで
ある。
【０１６３】図１５において、制御パラメータ演算手段
５２は、燃焼モードＭの切換に応答して、排気管１ｂに
取り付けられたリニア形式の空燃比センサ６から検出さ
れる実際の空燃比Ｆを読み込み（ステップＳ９０）、空
燃比Ｆが所定空燃比Ａ／Ｆｒ以上であるか否かを判定す
る（ステップＳ９１Ａ）。
【０１６４】もし、Ａ／Ｆ（ｎ）＜Ａ／Ｆｒ（すなわ
ち、ＮＯ）と判定されれば、切換前のマップに基づく制
御パラメータ設定ステップＳ９２およびＳ９３に進み、
Ａ／Ｆ（ｎ）≧Ａ／Ｆｒ（すなわち、ＹＥＳ）と判定さ
れれば、切換後のマップに基づく制御パラメータ設定ス
テップＳ９４およびＳ９５に進み、図１５の処理ルーチ
ンを終了する。
【０１６５】このように、排気管１ｂ内で検出される実
際の空燃比Ｆを用いて、噴射終了時期と点火時期の燃焼
モード切換判定を行うことにより、ＥＣＵ１２Ａ内の目
標空燃比フィルタ５０を削除することができる。
【０１６６】実施の形態４．なお、上記実施の形態１で
は、目標燃料噴射終了時期Ｊｅおよび目標点火時期Ｇｏ
を、充填効率ＥＣに基づいてマップ演算したが、目標燃
料噴射量Ｊｏに基づいてマップ演算してもよい。
【０１６７】以下、燃焼用の制御パラメータを目標燃料
噴射量Ｊｏに基づいてマップ演算したこの発明の実施の
形態４を図について説明する。図１６はこの発明の実施
の形態４によるＥＣＵ１２Ｂ（制御手段）を示す機能ブ
ロック図であり、前述（図１参照）と同様のものについ
ては、同一符号を付して詳述を省略する。
【０１６８】また、図１７および図１８はこの発明の実
施の形態４による制御パラメータ設定処理動作を示すフ
ローチャートであり、Ｓ７１〜Ｓ７３およびＳ８１〜Ｓ
８３は、それぞれ前述（図９および図１０参照）の各ス
テップに対応している。
【０１６９】図１６〜図１８において、目標噴射終了時
期Ｊｅおよび目標点火時期Ｇｏの設定処理の一部（符号
「Ｂ」を付して示す）のみが前述（図１、図９、図１
０）と異なる。
【０１７０】この場合、ＥＣＵ１２Ｂ内の目標燃料噴射
終了時期マップ４８Ｂおよび目標点火時期マップ４９Ｂ
は、目標燃料噴射量演算手段５１からの目標燃料噴射量
Ｊｏを取り込み、目標燃料噴射量Ｊｏおよびエンジン回
転数Ｎｅに基づいて、目標燃料噴射終了時期Ｊｅおよび
目標点火時期Ｇｏを設定する。
【０１７１】すなわち、図１７において、制御パラメー
タ演算手段５２は、燃焼モードＭに応じて目標燃料噴射
終了時期マップ４８Ｂを選択し（ステップＳ７１）、選
択されたマップから、目標燃料噴射量Ｊｏおよびエンジ
ン回転数Ｎｅに基づいて、目標燃料噴射終了時期Ｊｅを
参照し（ステップＳ７２Ｂ）、燃料噴射終了時期を設定
する（ステップＳ７３）。
【０１７２】また、図１８において、制御パラメータ演
算手段５２は、燃焼モードＭに応じて目標点火時期マッ
プ４９Ｂを選択し（ステップＳ８１）、選択されたマッ
プから、目標燃料噴射量Ｊｏおよびエンジン回転数Ｎｅ
に基づいて、目標点火時期Ｇｏを参照し（ステップＳ８
２Ｂ）、点火時期を設定する（ステップ８３）。
【０１７３】この場合も、前述と同様の作用効果を奏す
ることは言うまでもない。なお、上記ステップＳ７２Ｂ
およびＳ８２Ｂで用いられる目標燃料噴射量Ｊｏは、燃
料噴射信号Ｊによるインジェクタ１３の駆動パルス幅に
相当するので、目標燃料噴射量Ｊｏとして燃料噴射信号
Ｊのパルス幅を用いてもよい。
【０１７４】実施の形態５．なお、上記実施の形態１で
は、目標ＥＧＲ開度Ｅｏをアクセル開度αに基づいてマ
ップ演算したが、実際の吸気量Ｑａに相当する充填効率
ＥＣに基づいてマップ演算してもよい。以下、目標ＥＧ
Ｒ開度Ｅｏを充填効率ＥＣに基づいてマップ演算したこ
の発明の実施の形態５を図について説明する。
【０１７５】図１９はこの発明の実施の形態５による目
標ＥＧＲ開度Ｅｏの設定処理動作を示すフローチャート
であり、Ｓ２１〜Ｓ２３は前述（図４参照）の各ステッ
プに対応している。図１９において、目標ＥＧＲ開度Ｅ
ｏの設定ステップＳ２２Ｃのみが前述と異なる。
【０１７６】すなわち、制御パラメータ演算手段５２
は、図１９内のステップＳ２２Ｃにおいて、燃焼モード
Ｍに応じて選択されたマップから、充填効率ＥＣおよび
エンジン回転数Ｎｅに基づいて目標ＥＧＲ開度Ｅｏを設
定する。
【０１７７】このように、充填効率ＥＣ（吸気量Ｑａ）
およびエンジン回転数Ｎｅに基づいてＥＧＲ調整弁１７
を制御することにより、前述と同様に、実際のエンジン
負荷に対して応答よく且つ最適にＥＧＲ量を制御するこ
とができ、制御処理内容も簡素化することができる。
【０１７８】実施の形態６．なお、上記実施の形態５で
は、目標ＥＧＲ開度Ｅｏを充填効率ＥＣに基づいてマッ
プ演算したが、目標燃料噴射量Ｊｏに基づいてマップ演
算してもよい。以下、目標ＥＧＲ開度Ｅｏを目標燃料噴
射量Ｊｏに基づいてマップ演算したこの発明の実施の形
態６を図について説明する。
【０１７９】図２０はこの発明の実施の形態６による目
標ＥＧＲ開度Ｅｏの設定処理動作を示すフローチャート
であり、図２０において、目標ＥＧＲ開度Ｅｏの設定ス
テップＳ２２Ｄのみが前述（図１９参照）と異なる。
【０１８０】すなわち、制御パラメータ演算手段５２
は、図２０内のステップＳ２２Ｄにおいて、燃焼モード
Ｍに応じて選択されたマップから、目標燃料噴射量Ｊｏ
およびエンジン回転数Ｎｅに基づいて目標ＥＧＲ開度Ｅ
ｏを設定する。
【０１８１】このように、目標燃料噴射量Ｊｏおよびエ
ンジン回転数Ｎｅに基づいてＥＧＲ調整弁１７（図２３
参照）を制御することにより、前述と同様の作用効果を
奏することができる。
【０１８２】実施の形態７．なお、上記実施の形態１で
は、目標ＳＣＶ開度Ｂｏをアクセル開度αに基づいてマ
ップ演算したが、充填効率ＥＣ（吸気量Ｑａ）に基づい
てマップ演算してもよい。
【０１８３】図２１は目標ＳＣＶ開度Ｂｏを充填効率Ｅ
Ｃに基づいてマップ演算したこの発明の実施の形態７に
よる処理動作を示すフローチャートであり、Ｓ３１〜Ｓ
３３は前述（図５参照）の各ステップに対応している。
図２１において、目標ＳＣＶ開度Ｂｏの設定ステップＳ
３２Ｅのみが前述と異なる。
【０１８４】すなわち、制御パラメータ演算手段５２
は、図２１内のステップＳ３２Ｅにおいて、燃焼モード
Ｍに応じて選択されたマップから、充填効率ＥＣおよび
エンジン回転数Ｎｅに基づいて目標ＳＣＶ開度Ｂｏを設
定する。
【０１８５】このように、充填効率ＥＣ（吸気量Ｑａ）
およびエンジン回転数Ｎｅに基づいてＳＣＶ１８（図２
３参照）を制御することにより、実際のエンジン負荷に
対して適正に且つ精度よくスワール速度を制御すること
ができるので、前述と同様の作用効果を奏することがで
きる。
【０１８６】実施の形態８．なお、上記実施の形態７で
は、目標ＳＣＶ開度Ｂｏを充填効率ＥＣに基づいてマッ
プ演算したが、目標燃料噴射量Ｊｏに基づいてマップ演
算してもよい。
【０１８７】図２２は目標ＳＣＶ開度Ｂｏを目標燃料噴
射量Ｊｏに基づいてマップ演算したこの発明の実施の形
態８による目標ＳＣＶ開度Ｂｏの設定処理動作を示すフ
ローチャートであり、図２２において、目標ＳＣＶ開度
Ｂｏの設定ステップＳ３２Ｆのみが前述（図２１参照）
と異なる。
【０１８８】すなわち、制御パラメータ演算手段５２
は、図２２内のステップＳ３２Ｆにおいて、燃焼モード
Ｍに応じて選択されたマップから、目標燃料噴射量Ｊｏ
およびエンジン回転数Ｎｅに基づいて目標ＳＣＶ開度Ｂ
ｏを設定する。
【０１８９】このように、目標燃料噴射量Ｊｏおよびエ
ンジン回転数Ｎｅに基づいてＥＧＲ調整弁１７（図２３
参照）を制御することにより、前述と同様の作用効果を
奏することができる。
【０１９０】
【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、内燃機関の複数の気筒内に直接燃料を噴射するため
の燃料噴射弁と、各気筒内の燃料を着火させるための点
火装置と、内燃機関に供給される吸気量を調整するため
の吸気量調整手段と、内燃機関の運転状態を検出するた
めの各種センサと、運転状態に応じて燃料噴射弁、点火
装置および吸気量調整手段を制御する制御手段とを備
え、各種センサは、少なくともエンジン回転数、アクセ
ル開度および吸気量を検出し、制御手段は、エンジン回
転数およびアクセル開度に応じて複数の燃焼モードを決
定する燃焼モード決定手段と、エンジン回転数およびア
クセル開度に基づいて、燃焼モードに応じた目標空燃比
を設定する目標空燃比設定手段と、目標空燃比に応じた
目標燃料噴射量を演算する目標燃料噴射量演算手段と、
アクセル開度、吸気量および目標燃料噴射量の少なくと
も１つとエンジン回転数とに基づいて、燃焼モードに応
じた燃料噴射弁および点火装置に対する制御パラメータ
を演算する制御パラメータ演算手段とを含み、過渡運転
状態においても、また、エンジン吸気系の機械的構造に
ばらつきなどが生じても、制御パラメータ（燃料噴射時
期および点火時期）を最適値に精度よく設定できるよう
にしたので、排ガスや燃費および燃焼状態を向上させた
筒内噴射式内燃機関の制御装置が得られる効果がある。
【０１９１】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、制御パラメータ演算手段は、燃料噴射弁
に対する制御パラメータとして、燃料噴射弁の駆動終了
時期を演算するようにしたので、排ガス中の有害成分の
低減および燃焼状態の向上を実現した筒内噴射式内燃機
関の制御装置が得られる効果がある。
【０１９２】また、この発明の請求項３によれば、請求
項１または請求項２において、目標空燃比設定手段は、
吸気量の変化挙動に追従するように目標空燃比に対して
フィルタ処理を行うためのフィルタ手段を含み、過渡運
転状態において実際の負荷状態に応じて精度よく空燃比
を制御するようにしたので、排ガス中の有害成分の低減
および燃焼状態の向上を実現した筒内噴射式内燃機関の
制御装置が得られる効果がある。
【０１９３】また、この発明の請求項４によれば、請求
項１から請求項３までのいずれかにおいて、各種センサ
は、内燃機関の冷却水温、大気圧および吸気温を検出
し、燃焼モード決定手段は、エンジン回転数およびアク
セル開度に加えて、冷却水温、大気圧および吸気温の少
なくとも１つに基づいて燃焼モードを決定し、リーン燃
焼が不安定となる条件下でも燃焼状態を安定化させるよ
うにしたので、排ガス中の有害成分の低減および燃焼状
態の向上を実現した筒内噴射式内燃機関の制御装置が得
られる効果がある。
【０１９４】また、この発明の請求項５によれば、請求
項１から請求項４までのいずれかにおいて、燃焼モード
決定手段は、冷却水温がエンジンの冷機状態を示す場
合、大気圧が高所を示す場合および吸気温が寒冷地を示
す場合の少なくとも１つの場合に応答して、燃焼モード
をストイキフィードバックモードまたはオープンループ
モードに決定し、冷却水温、大気圧または吸気温が低い
場合に燃焼状態を安定化させるようにしたので、排ガス
中の有害成分の低減および燃焼状態の向上を実現した筒
内噴射式内燃機関の制御装置が得られる効果がある。
【０１９５】また、この発明の請求項６によれば、請求
項１から請求項５までのいずれかにおいて、制御手段
は、燃焼モードの切換時において、内燃機関の空燃比が
所定空燃比に達するまでは、燃料噴射弁および点火装置
の少なくとも一方に対する制御パラメータの切換制御を
遅延させるようにしたので、排ガスの悪化を招くことな
く、トルクショックを低減させた筒内噴射式内燃機関の
制御装置が得られる効果がある。
【０１９６】また、この発明の請求項７によれば、請求
項６において、目標空燃比設定手段は、吸気量の変化挙
動に追従するように目標空燃比に対してフィルタ処理を
行うためのフィルタ手段を含み、制御手段は、内燃機関
の空燃比として、目標空燃比設定手段により設定された
目標空燃比を用いるようにしたので、排ガスの悪化を招
くことなく、トルクショックを低減させた筒内噴射式内
燃機関の制御装置が得られる効果がある。
【０１９７】また、この発明の請求項８によれば、請求
項６において、各種センサは、内燃機関の排気管内の空
燃比を検出し、制御手段は、内燃機関の空燃比として、
排気管内の空燃比を用いるようにしたので、目標空燃比
フィルタを用いずに、排ガスの悪化を招くことなく、ト
ルクショックを低減させた筒内噴射式内燃機関の制御装
置が得られる効果がある。
【０１９８】また、この発明の請求項９によれば、請求
項１から請求項８までのいずれかにおいて、内燃機関の
排気ガスの一部を環流するＥＧＲ量を調整するためのＥ
ＧＲ調整手段を備え、制御手段は、アクセル開度、吸気
量および目標燃料噴射量の少なくとも１つとエンジン回
転数とに基づいて、燃焼モードに応じたＥＧＲ調整手段
に対する制御パラメータを演算し、ＥＧＲ量を制御する
ようにしたので、制御処理内容を簡素化するとともに、
実際の負荷状態に対して応答よく且つ最適にＥＧＲ量を
制御することができ、排ガス中の有害成分の低減および
燃焼状態の向上を実現した筒内噴射式内燃機関の制御装
置が得られる効果がある。
【０１９９】また、この発明の請求項１０によれば、請
求項１から請求項９までのいずれかにおいて、気筒内に
スワールを発生させるためのスワール弁と、スワール弁
を駆動して気筒内のスワール速度を調整するためのスワ
ール速度調整手段とを備え、制御パラメータ演算手段
は、アクセル開度、吸気量および目標燃料噴射量の少な
くとも１つとエンジン回転数とに基づいて、燃焼モード
に応じたスワール速度調整手段に対する制御パラメータ
を演算し、スワール速度を制御するようにしたので、実
際の負荷状態に対して適正に且つ精度よくスワール速度
を制御することができ、排ガス中の有害成分の低減およ
び燃焼状態の向上を実現した筒内噴射式内燃機関の制御
装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による制御手段を示
す機能ブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による燃焼モードの
選択処理動作を示すフローチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態１による目標スロット
ル開度の設定処理動作を示すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態１による目標ＥＧＲ開
度の設定処理動作を示すフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態１による目標ＳＣＶ開
度の設定処理動作を示すフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態１による目標空燃比の
設定処理動作を示すフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態１による充填効率の検
出処理動作を示すフローチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態１による目標燃料噴射
量の演算処理動作を示すフローチャートである。
【図９】 この発明の実施の形態１による目標燃料噴射
終了時期の設定処理動作を示すフローチャートである。
【図１０】 この発明の実施の形態１による目標点火時
期の設定処理動作を示すフローチャートである。
【図１１】 この発明の実施の形態１による燃焼モード
の設定領域を示す説明図である。
【図１２】 この発明の実施の形態１による燃焼モード
の切換時の動作を示すタイミングチャートである。
【図１３】 この発明の実施の形態２による燃焼モード
の切換時の目標燃料噴射終了時期および目標点火時期の
マップ切換処理動作を示すフローチャートである。
【図１４】 この発明の実施の形態２による燃焼モード
の切換時の目標燃料噴射終了時期および目標点火時期の
マップ切換処理動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】 この発明の実施の形態３による燃焼モード
の切換時の目標燃料噴射終了時期および目標点火時期の
マップ切換処理動作を示すフローチャートである。
【図１６】 この発明の実施の形態４による制御手段を
示す機能ブロック図である。
【図１７】 この発明の実施の形態４による目標燃料噴
射終了時期の設定処理動作を示すフローチャートであ
る。
【図１８】 この発明の実施の形態４による目標点火時
期の設定処理動作を示すフローチャートである。
【図１９】 この発明の実施の形態５による目標ＥＧＲ
開度の設定処理動作を示すフローチャートである。
【図２０】 この発明の実施の形態６による目標ＥＧＲ
開度の設定処理動作を示すフローチャートである。
【図２１】 この発明の実施の形態７による目標ＳＣＶ
開度の設定処理動作を示すフローチャートである。
【図２２】 この発明の実施の形態８による目標ＳＣＶ
開度の設定処理動作を示すフローチャートである。
【図２３】 一般的な筒内噴射式内燃機関の制御装置を
示す構成図である。
【図２４】 一般的な筒内噴射式内燃機関の制御装置の
ＥＣＵ内の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ エンジン、１ａ 吸気管、１ｂ 排気管、２ エア
フローセンサ、３ スロットル弁、４ スロットルセン
サ、６ 空燃比センサ、７ スロットルアクチュエータ
（吸気量調整手段）、８ 点火プラグ、１０ 点火コイ
ル、１１ イグナイタ、１２Ａ、１２Ｂ ＥＣＵ（制御
手段）、１３ インジェクタ（燃料噴射弁）、１４ ク
ランク角センサ、１５ アクセル開度センサ、１６ Ｅ
ＧＲ通路、１７ ＥＧＲ調整弁（ＥＧＲ調整手段）、１
８ ＳＣＶ（スワール弁）、１９スワールアクチュエー
タ（スワール速度調整手段）、３１ 水温センサ、３２
大気圧センサ、３３ 吸気温センサ、４１ 燃焼モード
決定手段、４２ 一次遅れフィルタ、４３ 充填効率検
出手段、４４ 目標スロットル開度マップ、４５ 目標
ＥＧＲマップ、４６ 目標ＳＣＶマップ、４７ 目標空
燃比マップ、４８、４８Ｂ 目標燃料噴射終了時期マッ
プ、４９、４９Ｂ 目標点火時期マップ、５０ 目標空
燃比フィルタ（フィルタ手段）、５１ 目標燃料噴射量
演算手段、５２ 制御パラメータ演算手段、Ａ／Ｆｏ
目標空燃比、Ａ／Ｆ（ｎ） フィルタ処理後の目標空燃
比、Ａ／Ｆｒ 所定空燃比、Ｂｏ 目標ＳＣＶ開度、Ｅ
Ｃ 充填効率、Ｅｏ 目標ＥＧＲ開度、Ｆ 空燃比、Ｇ
点火信号、Ｇｏ 目標点火時期、Ｊ 燃料噴射信号、
Ｊｅ 目標燃料噴射終了時期、Ｊｏ 目標燃料噴射量、
Ｍ 燃焼モード、Ｎｅ エンジン回転数、Ｐａ 大気
圧、Ｑａ 吸気量、Ｔａ 吸気温、Ｔｗ 冷却水温、α
アクセル開度、θ スロットル開度、θｏ 目標スロ
ットル開度、Ｓ１〜Ｓ３ 燃焼条件の悪化を判定するス
テップ、Ｓ４、Ｓ５ 燃焼モードを選択するステップ、
Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１、Ｓ４１、Ｓ７１、Ｓ８１ 燃
焼モードに応じてマップを選択するステップ、Ｓ１２、
Ｓ２２、Ｓ２２Ｃ、Ｓ２２Ｄ、Ｓ３２、Ｓ３２Ｅ、Ｓ３
２Ｆ、Ｓ４２、Ｓ７２、Ｓ８２、Ｓ７２Ｂ、Ｓ８２Ｂ
運転状態に応じたマップ値を抽出するステップ、Ｓ９０
空燃比センサの検出値を読み込むステップ、Ｓ９１、
Ｓ９１Ａ エンジン空燃比を所定空燃比と比較するステ
ップ、Ｓ９２、Ｓ９３ 燃焼モード切換前のマップから
制御パラメータを設定するステップ、Ｓ９４、Ｓ９５
燃焼モード切換後のマップから制御パラメータを設定す
るステップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G022 AA07 AA08 AA10 BA01 CA04 CA05 CA06 CA09 CA10 EA01 EA07 FA06 GA05 GA06 GA08 GA09 GA11 3G301 HA04 HA13 HA16 HA17 JA02 JA04 JA12 JA14 JA21 KA08 KA09 KA12 KA16 KA24 KA28 KB05 LA00 LA03 LA04 LA05 LB04 LC04 MA01 MA11 MA24 NA08 NB07 NC04 ND02 ND12 ND15 NE15 NE21 PA01Z PA07Z PA09Z PA10Z PA11A PA11Z PB03Z PC02A PD04A PD04Z PD15A PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の複数の気筒内に直接燃料を噴
    射するための燃料噴射弁と、 前記各気筒内の燃料を着火させるための点火装置と、 前記内燃機関に供給される吸気量を調整するための吸気
    量調整手段と、 前記内燃機関の運転状態を検出するための各種センサ
    と、 前記運転状態に応じて前記燃料噴射弁、前記点火装置お
    よび前記吸気量調整手段を制御する制御手段とを備えた
    筒内噴射式内燃機関の制御装置において、 前記各種センサは、少なくともエンジン回転数、アクセ
    ル開度および吸気量を検出し、 前記制御手段は、 前記エンジン回転数および前記アクセル開度に応じて複
    数の燃焼モードを決定する燃焼モード決定手段と、 前記エンジン回転数および前記アクセル開度に基づい
    て、前記燃焼モードに応じた目標空燃比を設定する目標
    空燃比設定手段と、 前記目標空燃比に応じた目標燃料噴射量を演算する目標
    燃料噴射量演算手段と、 前記アクセル開度、前記吸気量および前記目標燃料噴射
    量の少なくとも１つと前記エンジン回転数とに基づい
    て、前記燃焼モードに応じた前記燃料噴射弁および前記
    点火装置に対する制御パラメータを演算する制御パラメ
    ータ演算手段とを含むことを特徴とする筒内噴射式内燃
    機関の制御装置。
  2. 【請求項２】 前記制御パラメータ演算手段は、前記燃
    料噴射弁に対する制御パラメータとして、前記燃料噴射
    弁の駆動終了時期を演算することを特徴とする請求項１
    に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
  3. 【請求項３】 前記目標空燃比設定手段は、前記吸気量
    の変化挙動に追従するように前記目標空燃比に対してフ
    ィルタ処理を行うためのフィルタ手段を含むことを特徴
    とする請求項１または請求項２に記載の筒内噴射式内燃
    機関の制御装置。
  4. 【請求項４】 前記各種センサは、前記内燃機関の冷却
    水温、大気圧および吸気温を検出し、 前記燃焼モード決定手段は、前記エンジン回転数および
    前記アクセル開度に加えて、前記冷却水温、前記大気圧
    および吸気温の少なくとも１つに基づいて前記燃焼モー
    ドを決定することを特徴とする請求項１から請求項３ま
    でのいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
  5. 【請求項５】 前記燃焼モード決定手段は、前記冷却水
    温が前記エンジンの冷機状態を示す場合、前記大気圧が
    高所を示す場合および前記吸気温が寒冷地を示す場合の
    少なくとも１つの場合に応答して、前記燃焼モードをス
    トイキフィードバックモードまたはオープンループモー
    ドに決定することを特徴とする請求項４に記載の筒内噴
    射式内燃機関の制御装置。
  6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記燃焼モードの切換
    時において、前記内燃機関の空燃比が所定空燃比に達す
    るまでは、前記燃料噴射弁および前記点火装置の少なく
    とも一方に対する制御パラメータの切換制御を遅延させ
    ることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれ
    かに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
  7. 【請求項７】 前記目標空燃比設定手段は、前記吸気量
    の変化挙動に追従するように前記目標空燃比に対してフ
    ィルタ処理を行うためのフィルタ手段を含み、 前記制御手段は、前記内燃機関の空燃比として、前記目
    標空燃比設定手段により設定された目標空燃比を用いる
    ことを特徴とする請求項６に記載の筒内噴射式内燃機関
    の制御装置。
  8. 【請求項８】 前記各種センサは、前記内燃機関の排気
    管内の空燃比を検出し、 前記制御手段は、前記内燃機関の空燃比として、前記排
    気管内の空燃比を用いることを特徴とする請求項６に記
    載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
  9. 【請求項９】 前記内燃機関の排気ガスの一部を環流す
    るＥＧＲ量を調整するためのＥＧＲ調整手段を備え、 前記制御手段は、前記アクセル開度、前記吸気量および
    前記目標燃料噴射量の少なくとも１つと前記エンジン回
    転数とに基づいて、前記燃焼モードに応じた前記ＥＧＲ
    調整手段に対する制御パラメータを演算し、前記ＥＧＲ
    量を制御することを特徴とする請求項１から請求項８ま
    でのいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記気筒内にスワールを発生させるた
    めのスワール弁と、 前記スワール弁を駆動して前記気筒内のスワール速度を
    調整するためのスワール速度調整手段とを備え、 前記制御パラメータ演算手段は、前記アクセル開度、前
    記吸気量および前記目標燃料噴射量の少なくとも１つと
    前記エンジン回転数とに基づいて、前記燃焼モードに応
    じた前記スワール速度調整手段に対する制御パラメータ
    を演算し、前記スワール速度を制御することを特徴とす
    る請求項１から請求項９までのいずれかに記載の筒内噴
    射式内燃機関の制御装置。
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