JP3381751B2

JP3381751B2 - 内燃機関の運転制御装置

Info

Publication number: JP3381751B2
Application number: JP11577895A
Authority: JP
Inventors: 和正飯田; 勝彦宮本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-05-15
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 2003-03-04
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: JPH08312402A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等に搭載される
内燃機関の運転制御装置に係り、詳しくは制御応答性の
異なる二つの運転制御パラメータ間の時間的整合を図る
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車等に搭載される燃料噴射火
花点火式内燃機関では、有害排出ガス成分の低減や燃費
の向上等を図るため、旧来の吸気管噴射型に代えて燃焼
室に直接燃料を噴射する筒内噴射型のもの（以下、筒内
噴射ガソリンエンジン）が種々提案されている。

【０００３】筒内噴射ガソリンエンジンは、例えば、点
火プラグの周囲やピストンに設けたキャビティ内に局所
的に理論空燃比に近い空燃比の混合気を供給することに
より、全体として希薄な空燃比でも着火が可能となり、
ＣＯやＨＣの排出量が減少すると共に、アイドル運転時
や定常走行時の燃費を大幅に向上させることができると
いう長所を有している。更に、燃料噴射量を増減させる
際に、吸気管による移送遅れがないため、加減速レスポ
ンスも非常によくなるという利点を有している。ところ
が、高負荷時には燃料噴射量の増大に伴って点火プラグ
の近傍の空燃比が過濃となり、平均空燃比に近づくと失
火が生じ、安定した作動領域が狭いという欠点がある。
これは、燃料噴射弁の単位時間あたりの噴射量や噴射方
向を可変にすることが難しいために、点火プラグ近傍の
局所的空燃比をエンジンの全作動領域に亘って最適値に
保つことが困難であること等に起因する。

【０００４】このような欠点を解消するために、負荷に
応じて適切なタイミングで燃料噴射を行うと共に、燃焼
室の形状をこれに合わせて設計したもの、より詳しく
は、負荷に応じて、圧縮行程時に燃料を噴射させる後期
噴射モードと、吸気行程時に燃料を噴射させる前期噴射
モードとを切り換えるものが、例えば、特開平５−７９
３７０号公報で提案されている。このエンジンでは、低
中負荷運転時には、圧縮行程末期や吸気行程の初期にキ
ャビティ内に燃料を噴射し、点火プラグの周囲やキャビ
ティ内に理論空燃比に近い空燃比（空気と燃料との重量
比）の混合気を形成させる。これにより、全体としてリ
ーンな空燃比（例えば、20〜30）でも着火が可能とな
り、ＣＯやＨＣの排出量が減少すると共に、アイドル運
転時や定常走行時の燃費が大幅に向上する。また、高負
荷運転時には、吸気行程中にキャビティ外に燃料を噴射
し、燃焼室内に均一な空燃比の混合気を形成させる。こ
れにより、吸気管噴射型のものと同等量の燃料を燃焼さ
せることが可能となり、発進・加速時に要求される出力
が確保される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した筒内噴射ガソ
リンエンジンでは、後期噴射モード等で運転する際に、
スロットル弁を迂回して大量のバイパスエアを燃焼室に
導入する。そのため、負荷情報としては、吸気管噴射型
ガソリンエンジンのように吸入空気量や吸気管圧力を用
いることができず、通常はスロットル開度とエンジン回
転速度とから得られる目標平均有効圧が用いられる。こ
こで、平均目標有効圧（MPa ）は、エンジンの出力性能
を表す指標の一つであり、指圧線図から求められるエン
ジンの正の仕事から摩擦損失分を引いた有効仕事Ｗe を
エンジンの行程容積Ｖe で割ったもの（Ｗe ／Ｖe ）
で、これを図示平均有効圧力という。目標平均有効圧情
報は、この図示平均有効圧力の他、機械損失と熱損失と
を引いた正味平均有効圧力や正味出力が含まれる。

【０００６】ところで、エンジンの運転制御パラメータ
には、燃料噴射時期や点火時期等のように、制御応答性
の高いものがある一方で、アイドル回転数や排気ガス還
流量（ＥＧＲ量）等のように、制御応答性が低いものが
ある。これは、アイドルスピードコントロールバルブや
ＥＧＲバルブ等では、主として流体の応答遅れに起因し
て、開弁指令や閉弁指令を受けても瞬時には目標開度に
ならないためである。したがって、目標平均有効圧を負
荷情報として用いて運転制御を行った場合、制御応答性
の高い運転制御パラメータはスロットル開度等の変化に
即応して変化するが、制御応答性の低い運転制御パラメ
ータは若干遅れて変化することになる。その結果、各運
転制御パラメータ間での時間的整合がとれなくなり、有
害排出ガス成分の増加やドライバビリティの悪化等を招
く要因となっていた。

【０００７】本発明は上記状況に鑑みなされたもので、
制御応答性の異なる複数の運転制御パラメータ間の時間
的整合を図った内燃機関の運転制御装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の請求項
１では、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手
段と、この運転状態検出手段の検出結果に基づき当該内
燃機関の第１の負荷情報、及び第１の負荷情報に対して
遅れて変化する第２の負荷情報を算出する負荷情報算出
手段と、上記第１の負荷情報をフィルタ手段により遅延
処理し、遅延負荷情報として出力する遅延負荷情報出力
手段と、上記第１の負荷情報に基づき第１の運転制御パ
ラメータを求め、該第１の運転制御パラメータにより上
記内燃機関を運転制御する第１の運転制御手段と、上記
内燃機関が上記負荷情報算出手段により上記第２の負荷
情報を算出不能な第１の運転領域のときに、上記遅延負
荷情報に基づき上記第１の運転制御パラメータ以外で上
記第１の運転制御パラメータよりも制御応答性の高い第
２の運転制御パラメータを求め、上記内燃機関が上記負
荷情報算出手段により上記第２の負荷情報を算出可能な
第２の運転領域のときに、上記第２の負荷情報に基づき
上記第２の運転制御パラメータを求め、該第２の運転制
御パラメータにより上記内燃機関を上記第１の運転制御
手段と相俟って運転制御する第２の運転制御手段とを備
えたことを特徴とする内燃機関の運転制御装置を提案す
る。

【０００９】また、本発明の請求項２では、請求項１の
内燃機関の運転制御装置において、上記第１の運転制御
パラメータは、アイドル回転速度、排気ガス還流量、お
よびバイパス吸気流量のうち、少なくとも一つであるも
のを提案する。また、本発明の請求項３では、請求項１
の内燃機関の運転制御装置において、上記第２の運転制
御パラメータは、燃料噴射量、燃料噴射時期、および点
火時期のうち、少なくとも一つであるものを提案する。

【００１０】また、本発明の請求項４では、請求項１の
内燃機関の運転制御装置において、上記運転状態検出手
段は、スロットル開度検出手段を含むものを提案する。
また、本発明の請求項５では、請求項１の内燃機関の運
転制御装置において、上記運転状態検出手段は、機関回
転速度検出手段を含むものを提案する。また、本発明の
請求項６では、請求項１の内燃機関の運転制御装置にお
いて、上記負荷情報は、上記内燃機関の目標平均有効圧
情報であるものを提案する。

【００１１】また、本発明の請求項７では、請求項１の
内燃機関の運転制御装置において、上記内燃機関は、燃
焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射型火花点火式内燃
機関であるものを提案する。

【００１２】

【作用】請求項１の運転制御装置では、内燃機関に負荷
変化が生じた場合には、先ず遅延処理されていない第１
の負荷情報に基づき応答性の低い第１の運転制御パラメ
ータが求められ、次に内燃機関が負荷情報算出手段によ
り第２の負荷情報を算出不能な第１の運転領域のときに
は、フィルタ手段により遅延処理された遅延負荷情報に
基づき応答性の高い第２の運転制御パラメータが求めら
れ、内燃機関が負荷情報算出手段により第２の負荷情報
を算出可能な第２の運転領域のときには、第１の負荷情
報に対して遅れて変化する第２の負荷情報に基づき第２
の運転制御パラメータが求められる。そして、第１の運
転制御パラメータに基づいて第１の運転制御手段により
運転制御が行われ、これと相俟って第２の運転制御パラ
メータに基づいて第２の運転制御手段により運転制御が
行われる。これにより、両運転制御パラメータ間の時間
的整合を図ることが可能とされ、内燃機関の運転制御が
円滑に行われる。

【００１３】また、請求項２の運転制御装置では、内燃
機関に負荷変化が生じた場合には、第１の運転制御手段
が、遅延処理されていない負荷情報に基づき、アイドル
回転速度を制御するＩＳＣＶや、排気ガス還流量を制御
するＥＧＲバルブや、バイパス吸気流量を制御するエア
バイパスバルブを駆動する。また、請求項３の運転制御
装置では、内燃機関に負荷変化が生じた場合には、第２
の運転制御手段が、遅延負荷情報に基づき、燃料噴射量
および燃料噴射時期を制御する燃料噴射弁や点火時期を
制御するイグナイターを駆動する。

【００１４】また、請求項４の運転制御装置では、負荷
情報算出手段は、スロットル開度に基づき、内燃機関の
負荷やその増減量を算出する。また、請求項５の運転制
御装置では、負荷情報算出手段は、エンジン回転速度に
基づき、内燃機関の負荷やその増減量を算出する。ま
た、請求項６の運転制御装置では、負荷情報算出手段
は、スロットル開度やエンジン回転速度に基づき、目標
平均有効圧情報を負荷情報として算出する。

【００１５】また、請求項７の運転制御装置では、第１
の運転制御手段が負荷情報に基づきバイパス吸気流量等
を決定してＡＢＶ等を駆動する一方、第２の運転制御手
段が遅延負荷情報に基づき燃料噴射モードや燃料噴射量
等を決定して燃料噴射弁等を駆動する。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例を
詳細に説明する。図１は本発明を適用したエンジン制御
システムの一実施例を示す概略構成図であり、図２は実
施例に係る筒内噴射ガソリンエンジンの縦断面図であ
る。これらの図において、１は自動車用の筒内噴射型直
列４気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンと記
す）であり、燃焼室を始め吸気装置やＥＧＲ装置等が筒
内噴射専用に設計されている。

【００１７】本実施例の場合、エンジン１のシリンダヘ
ッド２には、各気筒毎に点火プラグ３と共に電磁式の燃
料噴射弁４も取り付けられており、燃焼室５内に直接燃
料が噴射されるようになっている。また、シリンダ６に
上下摺動自在に保持されたピストン７の頂面には、上死
点近傍で燃料噴射弁４からの燃料噴霧が到達する位置
に、半球状のキャビティ８が形成されている。また、こ
のエンジン１の理論圧縮比は、吸気管噴射型のものに比
べ、高く（本実施例では、１２程度）設定されている。
動弁機構としてはＤＯＨＣ４弁式が採用されており、シ
リンダヘッド２の上部には、吸排気弁９，１０をそれぞ
れ駆動するべく、吸気側カムシャフト１１と排気側カム
シャフト１２とが回転自在に保持されている。

【００１８】シリンダヘッド２には、両カムシャフト１
１，１２の間を抜けるようにして、略直立方向に吸気ポ
ート１３が形成されており、この吸気ポート１３を通過
した吸気流が燃焼室５内で後述する逆タンブル流を発生
させるようになっている。一方、排気ポート１４につい
ては、通常のエンジンと同様に略水平方向に形成されて
いるが、斜めに大径のＥＧＲポート１５（図２には図示
せず）が分岐している。図中、１６は冷却水温ＴW を検
出する水温センサであり、１７は各気筒の所定のクラン
ク位置（本実施例では、５°BTDCおよび75°BTDC）でク
ランク角信号ＳＧＴを出力するベーン型のクランク角セ
ンサであり、１９は点火プラグ３に高電圧を出力する点
火コイルである。尚、クランクシャフトの半分の回転数
で回転するカムシャフト等には、気筒判別信号ＳＧＣを
出力する気筒判別センサ（図示せず）が取り付けられ、
クランク角信号ＳＧＴがどの気筒のものか判別される。

【００１９】図２に示したように、吸気ポート１３に
は、サージタンク２０を有する吸気マニホールド２１を
介して、エアクリーナ２２，スロットルボディ２３，ス
テッパモータ式のＩＳＣＶ（アイドルスピードコントロ
ールバルブ）２４を具えた吸気管２５が接続している。
更に、吸気管２５には、スロットルボディ２３を迂回し
て吸気マニホールド２１に吸入気を導入する、大径のエ
アバイパスパイプ２６が併設されており、その管路には
リニアソレノイド式で大型のＡＢＶ（エアバイパスバル
ブ）２７が設けられている。尚、エアバイパスパイプ２
６は、吸気管２５に準ずる流路面積を有しており、ＡＢ
Ｖ２７の全開時にはエンジン１の低中速域で要求される
量の吸入気が流通可能となっている。尚、スロットルボ
ディ２３には、流路を開閉するバタフライ式のスロット
ルバルブ２８と共に、スロットルバルブ２８の開度θTH
を検出するスロットルセンサ２９と、全閉状態を検出す
るアイドルスイッチ３０とが備えられている。図中、３
１は吸気管圧力Ｐb を検出するブースト圧（ＭＡＰ：Ma
nifold Absolute Pressure）センサであり、サージタン
ク２０に接続している。

【００２０】一方、排気ポート１４には、Ｏ₂センサ４
０が取付けられた排気マニホールド４１を介して、三元
触媒４２や図示しないマフラー等を具えた排気管４３が
接続している。また、ＥＧＲポート１５は、大径のＥＧ
Ｒパイプ４４を介して、吸気マニホールド２１の上流に
接続されており、その管路にはステッパモータ式のＥＧ
Ｒバルブ４５が設けられている。

【００２１】燃料タンク５０は、図示しない車体後部に
設置されている。そして、燃料タンク５０に貯留された
燃料は、電動式の低圧燃料ポンプ５１に吸い上げられ、
低圧フィードパイプ５２を介して、エンジン１側に送給
される。低圧フィードパイプ５２内の燃圧は、リターン
パイプ５３の管路に介装された第１燃圧レギュレータ５
４により、比較的低圧（本実施例では、3.35 kg/mm² …
以下、低燃圧と記す）に調圧される。エンジン１側に送
給された燃料は、シリンダヘッド２に取り付けられた高
圧燃料ポンプ５５により、高圧フィードパイプ５６とデ
リバリパイプ５７とを介して、各燃料噴射弁４に送給さ
れる。本実施例の場合、高圧燃料ポンプ５５は斜板アキ
シャルピストン式であり、排気側カムシャフト１２によ
り駆動され、エンジン１のアイドル運転時にも50 kg/mm
² 以上の吐出圧を発生する。デリバリパイプ５７内の燃
圧は、リターンパイプ５８の管路に介装された第２燃圧
レギュレータ５９により、比較的高圧（本実施例では、
50 kg/mm² …以下、高燃圧と記す）に調圧される。図
中、６０は第２燃圧レギュレータ５９に取付けられた電
磁式の燃圧切換弁であり、オン状態で燃料をリリーフし
て、デリバリパイプ５７内の燃圧を所定値（例えば、3.
35 kg/mm² ）に低下させる。また、６１は高圧燃料ポン
プ５５の潤滑や冷却等を行った燃料を燃料タンク５０に
還流させるリターンパイプである。

【００２２】車室内には、図示しない入出力装置，制御
プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置
（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等），中央処理装置（Ｃ
ＰＵ），タイマカウンタ等を具えた、ＥＣＵ（エンジン
制御ユニット）７０が設置されており、エンジン１の総
合的な制御を行う。ＥＣＵ７０の入力側には、上述した
各種のセンサ類等からの検出情報が入力する。ＥＣＵ７
０は、これらの検出情報に基づき、燃料噴射モードや燃
料噴射量を始めとして、点火時期やＥＧＲガスの導入量
等を決定し、燃料噴射弁４や点火コイル１９，ＥＧＲバ
ルブ４５等を駆動制御する。尚、ＥＣＵ７０には、その
入力側に図示しない多数のスイッチやセンサ類が接続す
る一方で、出力側にも各種警告灯や機器類等が接続して
いる。

【００２３】次に、エンジン制御の基本的な流れを簡単
に説明する。冷機時において、運転者がイグニッション
キーをオン操作すると、ＥＣＵ７０は、低圧燃料ポンプ
５１と燃圧切換弁６０をオンにして、燃料噴射弁４に低
燃圧の燃料を供給する。これは、エンジン１の停止時や
クランキング時には、高圧燃料ポンプ５５が全くあるい
は不完全にしか作動しないため、低圧燃料ポンプ５１の
吐出圧と燃料噴射弁４の開弁時間とに基づいて燃料噴射
量を決定せざるを得ないためである。次に、運転者がイ
グニッションキーをスタート操作すると、図示しないセ
ルモータによりエンジン１がクランキングされ、同時に
ＥＣＵ７０による燃料噴射制御が開始される。この時点
では、ＥＣＵ７０は、前期噴射モードを選択し、比較的
リッチな空燃比となるように燃料を噴射する。これは、
冷機時には燃料の気化率が低いため、後期噴射モード
（すなわち、圧縮行程）で噴射を行った場合、失火や未
燃燃料（ＨＣ）の排出が避けられないためである。ま
た、ＥＣＵ７０は、始動時にはＡＢＶ２７を閉鎖するた
め、燃焼室５への吸入気はスロットルバルブ２８の隙間
やＩＳＣＶ２４から供給される。尚、ＩＳＣＶ２４とＡ
ＢＶ２７とは、ＥＣＵ７０により一元管理されており、
スロットルバルブ２８を迂回する吸入気（バイパスエ
ア）の必要導入量に応じてそれぞれの開弁量が決定され
る。

【００２４】始動が完了してエンジン１がアイドル運転
を開始すると、高圧燃料ポンプ５５が定格の吐出作動を
始めるため、ＥＣＵ７０は、燃圧切換弁６０をオフにし
て燃料噴射弁４に高燃圧の燃料を供給する。この際に
は、当然のことながら、高燃圧と燃料噴射弁４の開弁時
間とに基づいて燃料噴射量が決定される。そして、冷却
水温ＴW が所定値に上昇するまでは、ＥＣＵ７０は、始
動時と同様に前期噴射モードを選択して燃料を噴射する
と共に、ＡＢＶ２７も継続して閉鎖する。また、エアコ
ン等の補機類の負荷の増減に応じたアイドル回転数の制
御は、吸気管噴射型と同様にＩＳＣＶ２４によって行わ
れる。更に、所定サイクルが経過してＯ₂センサ４０が
活性温度に達すると、ＥＣＵ７０は、Ｏ₂センサ４０の
出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御を開始し、
有害排出ガス成分を三元触媒４２により浄化させる。こ
のように、冷機時においては、吸気管噴射型と略同様の
燃料噴射制御が行われるが、吸気管１３の壁面への燃料
滴の付着等がないため、制御の応答性や精度は高くな
る。

【００２５】エンジン１の暖機が終了すると、ＥＣＵ７
０は、吸気管圧力Ｐb やスロットル開度θTH等から得た
目標平均有効圧Ｐe とエンジン回転速度Ｎe とに基づ
き、図３の燃料噴射制御マップから現在の燃料噴射制御
領域を検索し、燃料噴射モードと燃料噴射量とを決定し
て燃料噴射弁４を駆動する他、ＡＢＶ２７やＥＧＲバル
ブ４５の開閉制御等も行う。

【００２６】例えば、アイドル運転時等の低負荷・低回
転域は図３中の後期噴射リーン域となるため、ＥＣＵ７
０は、後期噴射モードを選択すると共にＡＢＶ２７を開
放し、リーンな空燃比（本実施例では、20〜40程度）と
なるように燃料を噴射する。この時点では燃料の気化率
が上昇すると共に、図４に示したように吸気ポート１３
から流入した吸気流が矢印で示す逆タンブル流８０を形
成するため、燃料噴霧８１がピストン７のキャビティ８
内に保存される。その結果、点火時点において点火プラ
グ３の周囲には理論空燃比近傍の混合気が形成されるこ
とになり、全体としてリーンな空燃比でも着火が可能と
なる。これにより、ＣＯやＨＣの排出が極く少量になる
と共に、ポンピングロスの低減も相俟って燃費が大幅に
向上する。そして、負荷の増減に応じたアイドル回転数
の制御は、燃料噴射量を増減させることにより行うた
め、制御応答性も非常に高くなる。尚、平均空燃比が20
以下になると部分的にオーバリッチな混合気が生成され
て失火が生じる一方、40以上になると希薄限界を超えて
やはり失火が生じる。また、ＥＣＵ７０は、この制御領
域ではＥＧＲバルブ４５を開放し、燃焼室５内に大量
（本実施例では、30％以上）のＥＧＲガスを導入するこ
とにより、ＮＯ_Xも大幅に低減させる。

【００２７】また、低中速走行時は、その負荷状態やエ
ンジン回転速度Ｎe に応じて、図３中の前期噴射リーン
域あるいはストイキオフィードバック域となるため、Ｅ
ＣＵ７０は、前期噴射モードを選択すると共に、所定の
空燃比となるように燃料を噴射する。すなわち、前期噴
射リーン域では、比較的リーンな空燃比（本実施例で
は、20〜23程度）となるようにＡＢＶ２７の開弁量と燃
料噴射量とを制御し、ストイキオフィードバック域で
は、ＡＢＶ２７とＥＧＲバルブ４５とを開閉制御すると
共に、Ｏ₂センサ４０の出力電圧に応じて空燃比フィー
ドバック制御を行う。この場合も、図５に示したように
吸気ポート１３から流入した吸気流が逆タンブル流８０
を形成するため、前期噴射リーン域においても、逆タン
ブル流８０による乱れの効果で、リーンな空燃比でも着
火が可能となる。尚、ＥＣＵ７０は、この制御領域でも
ＥＧＲバルブ４５を開放し、燃焼室５内に適量のＥＧＲ
ガスを導入することにより、リーンな空燃比において発
生するＮＯ_Xが大幅に低減する。また、ストイキオフィ
ードバック域では、比較的高い圧縮比により大きな出力
が得られると共に、有害排出ガス成分が三元触媒４２に
より浄化される。

【００２８】そして、急加速時や高速走行時は図３中の
オープンループ制御域となるため、ＥＣＵ７０は、前期
噴射モードを選択すると共にＡＢＶ２７を閉鎖し、スロ
ットル開度θTHやエンジン回転速度Ｎe 等に応じて、比
較的リッチな空燃比となるように燃料を噴射する。この
際には、圧縮比が高いことや吸気流が逆タンブル流８０
を形成することの他、吸気ポート１３が燃焼室５に対し
て略直立しているため、慣性効果によっても高い出力が
得られる。

【００２９】更に、中高速走行中の惰行運転時は図３中
の燃料カット域となるため、ＥＣＵ７０は、燃料噴射を
完全に停止する。これにより、燃費が向上すると同時
に、有害排出ガス成分の排出量も低減される。尚、燃料
カットは、エンジン回転速度Ｎe が復帰回転速度より低
下した場合や、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場
合には即座に中止される。

【００３０】以下、本実施例における運転制御装置の処
理態様を、図６の制御ブロック図に基づき説明する。イ
グニッションキーがオンになってエンジン１が回転を始
めると、ＥＣＵ７０は、所定の制御インターバルで各種
の運転情報を読み込む。そして、スロットルセンサ２９
とクランク角センサ１７とから入力したスロットル開度
θTHとエンジン回転速度Ｎe とに基づき、第１目標平均
有効圧マップ１００から、第１の負荷情報である第１目
標平均有効圧Ｐe1を検索する一方で、ブースト圧センサ
３１とクランク角センサ１７ととから入力した吸気管圧
力Ｐb とエンジン回転速度Ｎeとに基づき、第２の負荷
情報である第２目標平均有効圧マップ１０１から、第２
の負荷情報である第２目標平均有効圧Ｐe2を検索する。
尚、第２目標平均有効圧マップ１０１は、ＥＧＲガスの
導入時と非導入時とで、２枚に分けられている。また、
第１目標平均有効圧Ｐe1には、第１目標平均有効圧マッ
プ１００から検索した値に対し、エアコンスイッチやパ
ワーステアリングスイッチ等の外部負荷情報が加算され
るが、煩雑になるためそれらの説明は省略する。

【００３１】次に、ＥＣＵ７０は、第１目標平均有効圧
Ｐe1とエンジン回転速度Ｎe とに基づき、アイドル回転
速度演算回路１０２，バイパスエア流量演算回路１０
３，ＥＧＲ流量演算回路１０４により、第１の運転制御
パラメータであるアイドル回転速度Ｎei，バイパスエア
流量ＱBA，ＥＧＲ流量ＱEGR の目標値を算出する。しか
る後、ＥＣＵ７０は、算出した目標値と現在値との偏差
が０となるように、アクチュエータであるＩＳＣＶ２４
とＡＢＶ２７とＥＧＲバルブ４５とを駆動制御するが、
第１目標平均有効圧Ｐe1の変化が大きい場合、各アクチ
ュエータ２４，２７，４５の作動速度に起因して、目標
値と現在値との偏差が０となるまでには所定の応答遅れ
が生じる。

【００３２】一方、エンジン１がストイキオフィードバ
ック域で運転されている場合（第２の運転領域）、ＥＣ
Ｕ７０は、第２目標平均有効圧Ｐe2とエンジン回転速度
Ｎeとに基づき、点火時期演算回路１０５，燃料噴射時
期演算回路１０６，燃料噴射量演算回路１０７により、
第２の運転制御パラメータである点火時期ＴIG，燃料噴
射時期Ｔinj，燃料噴射量Ｑfの目標値を算出する。しか
る後、ＥＣＵ７０は、算出した目標値と現在値との偏差
が０となるように、点火コイル１９と燃料噴射弁４とを
駆動制御すると共に、Ｏ₂センサ４０の出力電圧に応じ
て、燃料噴射量Ｑfが理論空燃比となるようにフィード
バック制御を行う。この場合、第２の運転制御パラメー
タは、第２目標平均有効圧Ｐe2の吸気の移送遅れ等によ
り、第１目標平均有効圧Ｐe1に対して遅れて変化する
が、その遅れは第１の運転制御パラメータの応答遅れと
相殺される。したがって、両運転制御パラメータに応答
性の相違があっても、制御における時間的整合性が保た
れることになる。尚、燃料噴射量や点火時期等に対して
は、水温や加減速量等に応じて種々の補正が加えられる
が、ここではその説明を省略する。

【００３３】さて、エンジン１がオープンループ域や、
前期噴射リーン域、あるいは後期噴射リーン域で運転さ
れている場合（第１の運転領域）、ＥＣＵ７０は、先ず
第１目標平均有効圧Ｐe1に遅延フィルタ１１０による遅
延処理を行い、遅延負荷情報である遅延目標平均有効圧
Ｐe1’を求める。具体的には、今回の第１目標平均有効
圧Ｐe1と前回の第１目標平均有効圧Ｐe1(n-1)とを用い
て、下式により遅延目標平均有効圧Ｐe1’を算出する
（フィルタ手段）。ここで、Ｋはフィルタ定数であり、
スロットル開度θTHとエンジン回転速度Ｎeとに基づ
き、図７のフィルタ定数マップから検索される。

【００３４】Ｐe1’＝Ｋ・Ｐe1＋（１−Ｋ）・Ｐe1(n-1) 次に、ＥＣＵ７０は、遅延目標平均有効圧Ｐe1’とエン
ジン回転速度Ｎe とに基づき、点火時期演算回路１０
５，燃料噴射時期演算回路１０６，燃料噴射量演算回路
１０７により、第２の運転制御パラメータである点火時
期ＴIG，燃料噴射時期Ｔinj ，燃料噴射量Ｑf の目標値
を算出する。しかる後、ＥＣＵ７０は、算出した目標値
と現在値との偏差が０となるように、点火コイル１９と
燃料噴射弁４とを駆動制御する。これにより、第２の運
転制御パラメータは第１目標平均有効圧Ｐe1に対して遅
れて変化するが、その遅れは第１の運転制御パラメータ
の応答遅れと相殺される。したがって、両運転制御パラ
メータに制御応答性の相違があっても、ストイキオフィ
ードバック域の場合と同様に、制御における時間的整合
性が保たれることになる。

【００３５】本実施例では、このような運転制御を行う
ようにしたため、各運転制御パラメータ間で時間的整合
がとられ、加減速等の過渡運転時においても有害排出ガ
ス成分の増加やドライバビリティの悪化等を抑えること
ができた。以上で、具体的実施例の説明を終えるが、本
発明の態様はこの実施例に限るものではない。例えば、
上記実施例は本発明を直列４気筒の筒内噴射ガソリンエ
ンジンに適用したものであるが、単気筒エンジンやＶ型
６気筒エンジン等、気筒数やその配列が異なる種々のエ
ンジンに適用してもよいし、吸気管噴射型のガソリンエ
ンジンや、メタノール等のガソリン以外の燃料を使用す
るエンジンに適用してもよい。また、第１および第２の
運転制御パラメータも、上記実施例で挙げたものに限ら
れない。更に、制御システムの具体的構成や処理の手順
については、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更する
ことが可能である。

【００３６】

【発明の効果】本発明の請求項１の運転制御装置によれ
ば、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、この運転状態検出手段の検出結果に基づき当該内燃
機関の第１の負荷情報、及び第１の負荷情報に対して遅
れて変化する第２の負荷情報を算出する負荷情報算出手
段と、上記第１の負荷情報をフィルタ手段により遅延処
理し、遅延負荷情報として出力する遅延負荷情報出力手
段と、上記第１の負荷情報に基づき第１の運転制御パラ
メータを求め、該第１の運転制御パラメータにより上記
内燃機関を運転制御する第１の運転制御手段と、上記内
燃機関が上記負荷情報算出手段により上記第２の負荷情
報を算出不能な第１の運転領域のときに、上記遅延負荷
情報に基づき上記第１の運転制御パラメータ以外で上記
第１の運転制御パラメータよりも制御応答性の高い第２
の運転制御パラメータを求め、上記内燃機関が上記負荷
情報算出手段により上記第２の負荷情報を算出可能な第
２の運転領域のときに、上記第２の負荷情報に基づき上
記第２の運転制御パラメータを求め、該第２の運転制御
パラメータにより上記内燃機関を上記第１の運転制御手
段と相俟って運転制御する第２の運転制御手段とを備え
るようにしたため、第１の運転制御パラメータの応答性
が当該第１の運転制御パラメータ以外の第２の運転制御
パラメータの応答性より低い場合でも、第１の運転領域
では、第１の負荷情報をフィルタ手段によって遅延処理
し、この遅延負荷情報に基づいて第２の運転制御パラメ
ータを求めることによって、第２の運転領域では、第２
の負荷情報に基づいて第２の運転制御パラメータを求め
ることによって、当該第２の運転制御パラメータに時間
遅れを与えることができ、これにより両運転制御パラメ
ータ間の時間的整合を図ることができ、内燃機関の運転
制御を円滑に行うことができる。

【００３７】また、請求項２によれば、請求項１の運転
制御装置において、上記第１の運転制御パラメータは、
アイドル回転速度、排気ガス還流量、およびバイパス吸
気流量のうち、少なくとも一つであるとしたため、これ
らの運転制御パラメータにアクチュエータの作動等に起
因する応答遅れがあっても、応答遅れのない第２の運転
制御パラメータとの時間的整合が図られ、内燃機関の運
転制御が円滑に行われる。

【００３８】また、請求項３によれば、請求項１の運転
制御装置において、上記第２の運転制御パラメータは、
燃料噴射量、燃料噴射時期、および点火時期のうち、少
なくとも一つであるとしたため、これらの運転制御パラ
メータに全く応答遅れが無い場合にも、応答遅れのある
第１の運転制御パラメータとの時間的整合が図られ、内
燃機関の運転制御が円滑に行われる。

【００３９】また、請求項４によれば、請求項１の運転
制御装置において、上記運転状態検出手段は、スロット
ル開度検出手段を含むとしたため、運転者のアクセルペ
ダルの踏み込み量が負荷情報に反映され、加減速レスポ
ンス等が向上する。また、請求項５によれば、請求項１
の運転制御装置において、上記運転状態検出手段は、機
関回転速度検出手段を含むとしたため、内燃機関の回転
速度が負荷情報に反映され、運転制御が適切に行われ
る。

【００４０】また、請求項６によれば、請求項１の運転
制御装置において、上記負荷情報は、上記内燃機関の目
標平均有効圧情報であるため、吸入空気量や吸気管圧力
を負荷情報として用いることができない場合にも、運転
制御を高い精度で行うことができる。また、請求項７に
よれば、請求項１の運転制御装置において、上記内燃機
関は、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射型火花点
火式内燃機関であるため、負荷情報に基づきＡＢＶやＩ
ＳＣＶを駆動する一方、遅延負荷情報に基づき燃料噴射
弁や点火装置を駆動することで、その運転制御が円滑に
行われ、有害排出ガス成分の増加やドライバビリティの
悪化等を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエンジン制御システムの一実施例
を示す概略構成図である。

【図２】実施例に係る筒内噴射ガソリンエンジンの縦断
面図である。

【図３】実施例に係る燃料噴射制御マップである。

【図４】実施例における後期噴射モード時の燃料噴射形
態を示す説明図である。

【図５】実施例における前期噴射モード時の燃料噴射形
態を示す説明図である。

【図６】運転制御装置の処理態様を示す制御ブロック図
である。

【図７】遅延処理用のフィルタ定数を設定するためのフ
ィルタ定数マップである。

【符号の説明】

１エンジン４燃料噴射弁１３吸気ポート１７クランク角センサ１９点火コイル２１吸気マニホールド２３スロットルボディ２４ＩＳＣＶ２５吸気管２６エアバイパスパイプ２７ＡＢＶ３１ブースト圧センサ４０Ｏ₂センサ４１排気マニホールド４２三元触媒４３排気管４５ＥＧＲバルブ５０燃料タンク５１低圧燃料ポンプ５５高圧燃料ポンプ５７デリバリパイプ７０ＥＣＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 43/00 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｈ３０１ＮＦ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 F02B 23/10 F02P 5/145 - 5/155

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の運転状態を検出する運転状態
検出手段と、この運転状態検出手段の検出結果に基づき当該内燃機関
の第１の負荷情報、及び第１の負荷情報に対して遅れて
変化する第２の負荷情報を算出する負荷情報算出手段
と、上記第１の負荷情報をフィルタ手段により遅延処理し、
遅延負荷情報として出力する遅延負荷情報出力手段と、上記第１の負荷情報に基づき第１の運転制御パラメータ
を求め、該第１の運転制御パラメータにより上記内燃機
関を運転制御する第１の運転制御手段と、上記内燃機関が上記負荷情報算出手段により上記第２の
負荷情報を算出不能な第１の運転領域のときに、上記遅
延負荷情報に基づき上記第１の運転制御パラメータ以外
で上記第１の運転制御パラメータよりも制御応答性の高
い第２の運転制御パラメータを求め、上記内燃機関が上
記負荷情報算出手段により上記第２の負荷情報を算出可
能な第２の運転領域のときに、上記第２の負荷情報に基
づき上記第２の運転制御パラメータを求め、該第２の運
転制御パラメータにより上記内燃機関を上記第１の運転
制御手段と相俟って運転制御する第２の運転制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の運転制御装置。
【請求項２】上記第１の運転制御パラメータは、アイ
ドル回転速度、排気ガス還流量、およびバイパス吸気流
量のうち、少なくとも一つであることを特徴とする請求
項１記載の内燃機関の運転制御装置。
【請求項３】上記第２の運転制御パラメータは、燃料
噴射量、燃料噴射時期、および点火時期のうち、少なく
とも一つであることを特徴とする請求項１記載の内燃機
関の運転制御装置。
【請求項４】上記運転状態検出手段は、スロットル開
度検出手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃
機関の運転制御装置。
【請求項５】上記運転状態検出手段は、機関回転速度
検出手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機
関の運転制御装置。
【請求項６】上記負荷情報は、上記内燃機関の目標平
均有効圧情報であることを特徴とする請求項１記載の内
燃機関の運転制御装置。
【請求項７】上記内燃機関は、燃焼室内に燃料を直接
噴射する筒内噴射型火花点火式内燃機関であることを特
徴とする請求項１記載の内燃機関の運転制御装置。