JP2000080956A - 筒内燃料噴射エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 幅広い運転領域で安定した成層燃焼を実現で
きる筒内燃料噴射エンジンの制御装置を提供する。 【解決手段】 本発明の筒内燃料噴射エンジンの制御装
置は、筒内燃料噴射エンジンの運転条件に基づいて最適
な点火時期を算出する点火時期算出部と、最適な燃料噴
霧位置に点火できるように、前記点火時期と前記運転条
件とに基づいて燃料噴射を開始する時期を算出する燃料
噴射時期算出部とを備える。これにより、筒内燃料噴射
エンジンの運転条件に基づいて最適な点火時期を設定す
るとともに、最適な燃料噴霧位置に点火できるように点
火時期とエンジンの運転条件とに基づいて燃料噴射時期
を設定するから、いかなるエンジン回転数においても最
適な燃料噴射および点火を可能とし、幅広い運転領域で
安定した成層燃焼を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内燃料噴射エン
ジンの制御装置に関し、より詳しくは、いかなるエンジ
ン回転数においても最適な燃料噴射および点火を可能と
し、幅広い運転領域で安定した成層燃焼を実現できるよ
うに改良された筒内燃料噴射エンジンの制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、気筒内に燃料を直接噴射する筒内
燃料噴射エンジンが用いられているが、この筒内燃料噴
射エンジンの低中負荷領域においては、点火直前の圧縮
後期に燃料を噴射して点火プラグの電極近傍に濃い混合
気を形成するとともに、この濃い混合気に点火すること
により、希薄空燃比での成層燃焼を可能としている。

【０００３】一方、特開平５−７１４０５号公報には
「低速時には燃料噴射弁の開閉時期及び点火栓の点火時
期をピストンの上死点近傍に設定するとともに、電極部
が放電している間に燃料の少なくとも一部が電極部を通
過するように燃料弁の開閉時期と点火時期とを制御す
る」ことを特徴とする筒内燃料噴射式２サイクルエンジ
ンが記載されている。

【０００４】また、特開平６−２８０７２５号公報には
「気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁から噴射され
た燃料流の先端部が点火プラグ近辺に到達した時点で点
火するように点火時期を制御する点火時期制御手段を備
える」ことを特徴とする２サイクルエンジンの燃焼制御
装置が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンに
おける点火時期は、エンジン回転数が増加すれば進角さ
せるとともにエンジン回転数が低下すれば遅角させるよ
うに制御され、気筒内における燃焼の最適化を図るよう
になっている。

【０００６】しかしながら、上述した特開平５−７１４
０５号公報に記載の先行技術においては、燃料噴射時期
と点火時期とを上死点近傍に設定している。したがっ
て、この先行技術はエンジン回転数が低いときにしか適
用することができない。

【０００７】また、上述した特開平６−２８０７２５号
公報に記載の先行技術においては、気筒内に噴射された
燃料流の先端部に着火するために、燃料噴射時期に対応
させて点火時期を設定している。したがって、この先行
技術によっては、点火時期を最適化することができな
い。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述した従来技
術が有する問題点を解消し、いかなるエンジン回転数に
おいても最適な燃料噴射および点火を可能とし、幅広い
運転領域で安定した成層燃焼を実現できるように改良さ
れた筒内燃料噴射エンジンの制御装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の筒内噴射エンジンの制御装置は、筒内燃料
噴射エンジンの運転条件に基づいて最適な点火時期を算
出する点火時期算出部と、最適な燃料噴霧位置に点火で
きるように、前記点火時期と前記運転条件とに基づいて
燃料噴射を開始する時期を算出する燃料噴射時期算出部
とを備える。

【００１０】すなわち、本発明によれば、筒内燃料噴射
エンジンの運転条件に基づいて最適な点火時期を設定す
るとともに、最適な燃料噴霧位置に点火できるように点
火時期とエンジンの運転条件とに基づいて燃料噴射時期
を設定するから、いかなるエンジン回転数においても最
適な燃料噴射および点火を可能とし、幅広い運転領域で
安定した成層燃焼を実現することができる。

【００１１】また、本発明の請求項２に記載の筒内噴射
エンジンの制御装置は、前記燃料噴射時期算出部が、燃
料噴射を終了する時点と前記点火時期との間の時間差
と、前記運転条件に基づいて算出される燃料噴射時間と
に基づいて、燃料噴射を開始する時点を算出する。これ
により、本発明によれば、点火時期に対して燃料噴射時
期を正確に制御することができるから、いかなるエンジ
ン回転数においても最適な燃料噴射および点火を可能と
し、幅広い運転領域で安定した成層燃焼を実現すること
ができる。

【００１２】さらに、本発明の請求項３に記載の筒内噴
射エンジンの制御装置は、前記点火時期に点火プラグに
対して点火パルスを出力する点火パルス発生部と、燃料
噴射開始時点から燃料噴射終了時点に至る間に燃料噴射
インジェクタに対して燃料噴射パルスを出力する燃料噴
射パルス発生部と、前記筒内燃料噴射エンジンの所定の
クランク角度毎に入力するクランク角度パルスのうち、
前記点火パルスの出力直前に入力するクランク角度パル
スが示すクランク角度を点火パルス発生の実行開始クラ
ンク角度として決定する点火パルス発生実行クランク角
度決定部と、前記クランク角度パルスのうち、前記燃料
噴射パルスの出力直前に入力するクランク角度パルスが
示すクランク角度を、燃料噴射パルス発生の実行開始ク
ランク角度として決定する燃料噴射パルス発生実行クラ
ンク角度決定部と、現在のクランク角度が前記点火パル
ス発生実行クランク角度及び前記燃料噴射パルス発生実
行クランク角度にそれぞれ達したか否かを判定する実行
クランク角度判定部とをさらに備える。そして、前記点
火パルス発生実行クランク角度決定部は、前記点火パル
ス発生実行クランク角度と前記点火パルスを出力する時
点との時間差を算出する。前記燃料噴射パルス発生実行
クランク角度決定部は、前記燃料噴射パルス発生実行ク
ランク角度と前記燃料噴射パルスの出力を開始する時点
との時間差を算出する。前記燃料噴射パルス発生部は、
クランク角度が前記燃料噴射パルス発生実行クランク角
度に達したと前記実行クランク角度判定部が判定した
後、前記燃料噴射パルス発生実行クランク角度決定部が
算出した前記時間差が経過した時点で燃料噴射パルスを
発生させる。前記点火パルス発生部は、クランク角度が
前記点火パルス発生実行クランク角度に達したと前記実
行クランク角度判定部が判定した後、前記燃料噴射パル
ス発生実行クランク角度決定部が算出した前記時間差が
経過した時点で点火パルスを発生させる。

【００１３】すなわち、本発明によれば、点火パルス発
生実行クランク角度および燃料噴射パルス発生実行クラ
ンク角度をそれぞれトリガーとして、点火パルス発生お
よび燃料噴射パルス発生を実行するので、点火時期およ
び燃料噴射時期を、筒内燃料噴射エンジンのクランク角
度に対して正確に制御することができる。

【００１４】さらに、本発明の請求項４に記載の筒内燃
料噴射エンジンは、前記クランク角度パルスが発生する
時間間隔を算出してメモリに記憶するクランク角度パル
ス発生時間間隔算出部をさらに備える。そして、前記点
火パルス発生実行クランク角度決定部は、前記メモリに
記憶された最新の時間間隔に基づいて前記点火パルス発
生実行クランク角度と前記点火パルス発生時点との時間
差を算出する。前記燃料噴射パルス発生実行クランク角
度決定部は、前記メモリに記憶された最新の時間間隔に
基づいて前記燃料噴射パルス発生実行クランク角度と前
記燃料噴射パルスの出力開始時点との時間差を算出す
る。

【００１５】これにより、本発明によれば、点火パルス
発生実行クランク角度と点火パルス発生時点との時間
差、および燃料噴射パルス発生実行クランク角度と燃料
噴射パルスの出力開始時点との時間差を、直前のクラン
ク角度の変動に応じて設定することができるから、筒内
燃料噴射エンジンの回転変動が点火時期および燃料噴射
時期に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る各実施形態の
筒内噴射エンジンの制御装置を、図１乃至図１２を参照
して詳細に説明する。ここで、図１は本発明の制御装置
を適用する筒内噴射エンジンの構造の概略を説明する
図、図２は図１に示した電子制御装置の機能ブロック
図、図３はクランク角度センサの出力パルス、カム角度
センサの出力パルス、クランク角度および気筒判別結果
の関係を示すタイムチャート図、図４は図２に示した電
子制御装置の作動を説明するフローチャート図、図５は
図２に示した電子制御装置の作動を説明するフローチャ
ート図、図６は第１実施形態の制御装置の作動を示すタ
イムチャート図、図７は第２実施形態の制御装置の作動
を示すタイムチャート図、図８は第２実施形態の制御装
置の作動を示すフローチャート図、図９は第３実施形態
の制御装置の作動を示すフローチャート図、図１０は第
３実施形態の制御装置の作動を示すタイムチャート図、
図１１は第３実施形態の制御装置の作動を示すタイムチ
ャート図、図１２は第３実施形態の制御装置の作動を示
すタイムチャート図である。

【００１７】図１に符号１で示すエンジンは４サイクル
４気筒の筒内燃料噴射エンジンで、その吸気管２にエア
フローメータ及び電子制御式スロットルバルブが配設さ
れるとともに、その排気管３に触媒及びマフラーがそれ
ぞれ配設されている。また、燃料タンクから延びる高圧
燃料配管４には、燃料ポンプ，フィルタ，コモンレー
ル，レギュレータがそれぞれ配設されて燃料を加圧した
状態でエンジン１に供給するように構成されるととも
に、供給された燃料の圧力を燃料圧力センサ５によって
検出するようになっている。さらに、前記エンジン１の
クランク角度、カム角度、アクセル開度は、それぞれク
ランク角度センサ６、カム角度センサ７、アクセル開度
センサ８によって検出するようになっている。そして、
これらの各センサによって検出された情報は、図２に示
した電子制御装置１０によって処理され、エンジン１の
燃焼室内への燃料噴射及び点火を最適に行うように構成
されている。

【００１８】前記クランク角度センサ６は、図３に示し
たように、各気筒のクランク角度がそれぞれ圧縮上死点
前（ＢＴＤＣ）９７°、６５°、１０゜に至ったときに
それぞれ１つのパルスを出力するように構成されてい
る。また、前記カム角度センサ７は、第３気筒のＢＴＤ
Ｃ９７°と第１気筒のＢＴＤＣ１０°との間で３つのパ
ルスを、第４気筒のＢＴＤＣ９７°と第２気筒のＢＴＤ
Ｃ１０°との間で２つのパルスを、第１気筒のＢＴＤＣ
９７°と第４気筒のＢＴＤＣ１０°との間、及び第２気
筒のＢＴＤＣ９７°と第３気筒のＢＴＤＣ１０°との間
で１つのパルスをそれぞれ出力するように構成されてい
る。なお、前記エンジン１における各気筒の点火順序
は、第１気筒（＃１）→第３気筒（＃３）→第２気筒
（＃２）→第４気筒（＃４）となっている。

【００１９】前記電子制御装置１０は、図２に示したよ
うに、気筒判別部１１，クランク角度判定部１２，クラ
ンク角度パルス発生間隔時間算出部１３，エンジン回転
数算出部１４，アクセル開度算出部１５，燃料噴射量算
出部１６，燃料圧力算出部１７，燃料噴射パルス時間算
出部１８，燃料噴射時期算出部１９，燃料噴射パルス発
生実行クランク角度決定部２１，点火時期算出部２２，
点火パルス発生実行クランク角度決定部２３，実行クラ
ンク角度判定部２４，燃料噴射パルス発生部２５，点火
パルス発生部２７をそれぞれ有している。

【００２０】前記気筒判別部１１は，カム角度センサ７
が出力するパルスに基づいて圧縮行程にある気筒を判別
した後、クランク角度センサ６が出力するパルスをカウ
ントすることにより、以後の各時点において圧縮行程に
ある気筒を順次判別する。すなわち、図３に示すよう
に、カム角度センサ７から３つのパルスが入力したとき
は第３気筒が、２つのパルスが入力したときは第４気筒
が、一つのパルスが入力したときは第１気筒若しくは第
２気筒が、それぞれ現在の圧縮気筒である。そして、各
気筒の点火順序は、第１気筒（＃１）→第３気筒（＃
３）→第２気筒（＃２）→第４気筒（＃４）であるか
ら、直前の気筒判別結果が第４気筒であれば第１気筒、
直前の気筒判別結果が第３気筒であれば第２気筒と判別
することができる。なお、カム角度センサ７からの入力
パルスの数をカウントするために、カム角度センサ７か
らの入力パルスの直後に入力したクランク角度センサ６
からの入力パルスをトリガとして、カム角度センサ７か
ら入力したパルスのカウント数をクリアするようになっ
ている。

【００２１】前記クランク角度判定部１２は，前記気筒
判別部１１が判定した第１気筒のＢＴＤＣ９７°位置の
入力パルスを基準とし、クランク角度センサ６からの入
力パルスを順次カウントして、現在のクランク角度を判
定する。なお、第１気筒のＢＴＤＣ９７°以外の入力パ
ルスを基準として現在のクランク角度を判定することも
できる。

【００２２】前記クランク角度パルス発生間隔時間算出
部１３は、クランク角度センサ６から入力するパルスの
発生間隔時間を測定することにより、所定のクランク角
度だけクランクシャフトが回転するのに要した時間を算
出する。例えば直前の圧縮気筒のＢＴＤＣ９７°のパル
スが入力した時点から現在の圧縮気筒のＢＴＤＣ９７°
のパルスが入力するまでの時間を測定することにより、
クランクシャフトが直前に１８０度回転するのに要した
時間を算出する。なお、このクランク角度パルス発生間
隔時間算出部１３は、ＢＴＤＣ９７°のパルスが入力し
たときには、直前の圧縮気筒のＢＴＤＣ１０°のパルス
が入力した時点からの経過時間を測定し、直前のクラン
ク角度９３°分の経過時間を算出してメモリＭＴ９３に
記憶する。同様に、ＢＴＤＣ６５°のパルスが入力した
ときには、直前のＢＴＤＣ９７°のパルスが入力した時
点からの経過時間を測定し、直前のクランク角度３２°
分の経過時間を算出してメモリＭＴ３２に記憶する。ま
た、ＢＴＤＣ１０°のパルスが入力したときには、直前
のＢＴＤＣ６５°のパルスが入力した時点からの経過時
間を測定し、直前のクランク角度５５°分の経過時間を
算出してメモリＭＴ５５に記憶する。

【００２３】前記エンジン回転数算出部１４は、直前の
圧縮気筒のＢＴＤＣ９７°のパルスが入力した時点か
ら、現在の圧縮気筒のＢＴＤＣ９７°のパルスが入力し
た時点までの経過時間を測定し、直前のクランク角度１
８０°分のエンジン回転数Ｎを算出する。なお、ＢＴＤ
Ｃ９７°に限らず、ＢＴＤＣ６５°若しくはＢＴＤＣ１
０°の入力パルスを用いてエンジン回転数Ｎを算出する
こともできる。

【００２４】前記アクセル開度算出部１５は、アクセル
開度センサ８の出力電圧をＡ／Ｄ変換し、アクセルペダ
ルの踏み込み量αを算出する。

【００２５】前記燃料噴射量算出部１６は、エンジン回
転数算出部１４が算出したエンジン回転数Ｎと、アクセ
ル開度算出部１５が算出したアクセル開度αとに基づ
き、燃料噴射量マップを補間計算付きで参照し、１サイ
クル当たりの燃料噴射量ＧＦを算出する。なお、エンジ
ン始動時には、例えばエンジン水温に基づいて燃料噴射
量ＧＦを設定することができる。

【００２６】前記燃料圧力算出部１７は、高圧燃料配管
４に配設した燃料圧力センサ５の出力電圧をＡ／Ｄ変換
し、高圧燃料配管４中の燃料圧力ＦＵＰを算出する。

【００２７】前記燃料噴射パルス時間算出部１８は、燃
料圧力算出部１７で算出した燃料圧力ＦＵＰに基づいて
燃圧係数Ｋｓを算出すると共に、燃料圧力ＦＵＰに基づ
いて無駄遅れ時間Ｔｓを算出し、次いでこれらの燃圧係
数Ｋｓ及び無駄遅れ時間Ｔｓを用いて燃料噴射量ＧＦを
補正し、燃料噴射対象気筒のインジェクタ２６の開弁時
間である燃料噴射パルス時間Ｔｏｕｔを算出する。すな
わち、Ｔｏｕｔ＝Ｋｓ×ＧＦ＋Ｔｓである。

【００２８】前記燃料噴射時期算出部１９は、エンジン
回転数算出部１４が算出したエンジン回転数Ｎと、アク
セル開度算出部１５が算出したアクセル開度αとに基づ
き、燃料噴射時期マップを補間計算付きで参照し、燃料
噴射終了から点火パルス発生実行までの時間Ｔｉｊを算
出する。

【００２９】前記燃料噴射パルス発生実行クランク角度
決定部２１は、燃料噴射パルス発生実行のトリガーとな
る燃料噴射パルス発生実行クランク角度を決定するとと
もに、クランク角度パルス発生時間間隔算出部１３が算
出した直前のクランク角度１８０°分の経過時間に基づ
き、決定した燃料噴射パルス発生実行クランク角度から
燃料噴射パルス発生までの時間ＴＩＮＪを算出する。

【００３０】前記点火時期算出部２２は、エンジン回転
数算出部１４が算出したエンジン回転数Ｎと、アクセル
開度算出部１５が算出したアクセル開度αとに基づき、
点火時期マップを補間計算付きで参照して点火パルス発
生を実行するクランク角度ＡＤＶを算出する。

【００３１】前記点火パルス発生実行クランク角度決定
部２３は、点火パルス発生実行のトリガーとなる点火パ
ルス発生実行クランク角度を決定するとともに、上記ク
ランク角度パルス発生間隔時間算出部１３が算出した直
前のクランク角度１８０°分の経過時間に基づき、決定
した点火パルス発生実行クランク角度から点火パルス発
生実行までの時間ＴＡＤＶを算出する。

【００３２】前記実行クランク角度判定部２４は、上記
クランク角度判定部１２から得られる現在のクランク角
度が、上記燃料噴射パルス発生実行クランク角度決定部
２１及び上記点火パルス発生実行クランク角度決定部２
３が決定した実行クランク角度に、それぞれ達したか否
かを判定する。

【００３３】前記燃料噴射パルス発生部２５は、燃料噴
射対象気筒の噴射タイマに、燃料噴射パルス発生実行ク
ランク角度決定部２１が決定した燃料噴射パルス発生実
行クランク角度から燃料噴射パルス発生実行までの時間
ＴＩＮＪと、燃料噴射パルス時間算出部１８で算出した
燃料噴射パルス時間Ｔｏｕｔとをセットするとともに、
実行クランク角度判定部２４の判定結果がイエスとなっ
たときに噴射タイマを作動させ、インジェクタ２６に燃
料噴射パルスを出力して燃料噴射対象気筒の燃焼室内に
燃料を噴射させる。

【００３４】前記点火パルス発生部２７は、点火対象気
筒の点火タイマに、点火パルス発生実行クランク角度決
定部２３が決定した点火パルス発生実行クランク角度か
ら点火パルス発生実行までの時間ＴＡＤＶ（ＴＡＤＶ
Ｉ）をセットするとともに、実行クランク角度判定部２
４の判定結果がイエスとなったときに、点火対象気筒の
点火プラグ２８に接続された点火コイルの一時側にイグ
ナイタを介して点火パルス（ドエルカット信号）を出力
し、点火プラグ２８を点火させる。

【００３５】次に、上述した構成を有する電子制御装置
１０の作動について、各実施形態毎に詳細に説明する。

【００３６】第１実施形態 まず最初に、図４乃至図６を参照し、燃料噴射パルス発
生実行のトリガーとなる燃料噴射パルス発生実行クラン
ク角度と点火パルス発生実行のトリガーとなる点火パル
ス発生実行クランク角度とが等しい場合を例に取って、
上記電子制御装置１０の作動を説明する。

【００３７】上記電子制御装置１０の基本的な動作は、
図４及び図５に示した信号処理ルーチンにしたがって実
行される。この信号処理ルーチンは１０ｍｓ毎に実行さ
れ、先ずＳ１において、アクセル開度算出部１５が、ア
クセル開度センサ８の出力電圧をＡ／Ｄ変換してアクセ
ル開度αを算出する。その後Ｓ２において、燃料圧力算
出部１７が、燃料圧力センサ５の出力電圧をＡ／Ｄ変換
して燃料圧力ＦＵＰを算出する。次いでＳ３において、
エンジン回転数算出部１４が、クランク角度センサ１２
から出力されるクランクパルスの入力間隔に基づいて、
直前のクランク角度１８０°分のエンジン回転数Ｎを算
出する。また、このようにして得られたアクセル開度α
と燃料圧力ＦＵＰ及びエンジン回転数Ｎとに基づき、Ｓ
４において燃料噴射量算出部１６が燃料噴射量ＧＦを算
出した後、Ｓ５において燃料噴射パルス時間算出部１８
が燃料噴射パルス時間Ｔｏｕｔを算出する。さらに、Ｓ
６において、燃料噴射時期算出部１９が燃料噴射終了か
ら点火時期までの時間Ｔｉｊを算出した後、Ｓ７におい
て、点火時期算出部２２が点火時期のクランク角度ＡＤ
Ｖを算出する。

【００３８】一方、図５に示した信号処理ルーチンは、
クランク角度センサ６からパルスが入力する毎に実行さ
れる。すなわち、クランク角度センサ６及びカム角度セ
ンサ７からの入力パルスに基づき、Ｓ１１において気筒
判別部１１が現時点で圧縮行程にある気筒を判別すると
ともに、Ｓ１２においてクランク角度判定部がエンジン
１の現時点のクランク角度を判定する。さらに、ステッ
プ１３においてクランク角度パルス発生間隔時間算出部
１３が、所定のクランク角度だけクランクシャフトが回
転するのに要した時間を算出する。

【００３９】次に、本第１実施形態における制御装置の
作動の特徴部分について、図５及び図６を参照して説明
する。

【００４０】図５に示したフローチャートのＳ１４にお
いて、本第１実施形態の点火パルス発生実行クランク角
度決定部２３は、点火パルス発生実行のトリガーとなる
点火パルス発生実行クランク角度をＢＴＤＣ９７°に決
定する。同時に点火パルス発生実行クランク角度決定部
２３は、点火時期算出部２２が算出した点火時期と点火
パルス発生実行クランク角度（ＢＴＤＣ９７°）との間
のクランク角度差と、クランク角度パルス発生間隔時間
算出部１３が算出した直前のクランク角度１８０°分の
経過時間とに基づき、点火パルス発生実行クランク角度
（ＢＴＤＣ９７°）から点火実行までの時間ＴＡＤＶを
決定する。さらに点火パルス発生実行クランク角度決定
部２３は、点火パルス発生部２７の点火パルス発生タイ
マに、上記の時間ＴＡＤＶをセットする。

【００４１】また、図５に示したフローチャートのステ
ップ１５において、燃料噴射パルス発生実行クランク角
度決定部２１は、燃料噴射パルス発生実行のトリガーと
なる実行クランク角度をＢＴＤＣ９７°に決定する。同
時に燃料噴射パルス発生実行クランク角度決定部２１
は、上記の時間ＴＡＤＶから、燃料噴射時期算出部１９
が算出したＴｉｊの値と燃料噴射パルス時間算出部１８
が算出したＴｏｕｔの値とを減算することにより、燃料
噴射パルス発生実行クランク角度（ＢＴＤＣ９７°）か
ら燃料噴射パルス発生実行までの時間ＴＩＮＪを決定す
る。さらに燃料噴射パルス発生実行クランク角度決定部
２１は、燃料噴射パルス発生部２５の燃料噴射パルス発
生タイマに上記の時間ＴＩＮＪをセットする。

【００４２】さらに、図５に示したフローチャートのＳ
１６において、実行クランク角度判定部２４は、クラン
ク角度判定部１２から得られる現時点のクランク角度
が、点火パルス発生実行クランク角度及び燃料噴射パル
ス発生実行クランク角度であるＢＴＤＣ９７°に達した
か否かを判定する。そして、Ｓ１６における判定結果が
ＹＥＳの場合には、Ｓ１７において燃料噴射パルス発生
部２５が燃料噴射パルス発生タイマを作動させるととも
に、Ｓ１８において点火パルス発生部２７が点火パルス
発生タイマを作動させる。これにより、エンジン１のク
ランク角度が実行クランク角度であるＢＴＤＣ９７°に
達した後、時間ＴＩＮＪが経過すると、時間Ｔｏｕｔに
わたって燃料噴射パルス発生部２５がインジェクタ２６
に燃料噴射パルスを出力する。同時に、エンジン１のク
ランク角度が実行クランク角度であるＢＴＤＣ９７°に
達した後、時間ＴＡＤＶが経過した時点で、点火パルス
発生部２７は点火パルスを発生させる。

【００４３】すなわち、本第１実施形態の制御装置にお
いては、アクセル開度α及びエンジン回転数Ｎに応じて
点火時期を設定するとともに、この点火時期に合わせて
燃料噴射時期を設定するので、従来の限られた運転条件
を含む広範囲な運転領域で最適噴霧位置に点火できるこ
ととなり、安定した成層燃焼を得ることができる。これ
により、点火プラグのくすぶりが防止でき、さらに排気
エミッションの低減、燃費の改善もできる。さらに、燃
料噴射パルス発生部２５及び点火パルス発生部２７と
が、共にＢＴＤＣ９７°においてクランク角度センサ６
から入力するクランク角度パルスをトリガーとして同時
に作動を開始するので、燃料噴霧と点火とのタイミング
を確実に同期させることができる。

【００４４】第２実施形態 次に、図７及び図８を参照し、第２実施形態の制御装置
について説明する。

【００４５】上述した第１実施形態においては、燃料噴
射パルス発生実行クランク角度及び点火パルス発生実行
クランク角度を、共にＢＴＤＣ９７°に設定した。これ
に対して本第２実施形態においては、燃料噴射パルス発
生実行クランク角度と点火パルス発生実行クランク角度
とを異ならせている。

【００４６】すなわち、本第２実施形態においては、点
火パルス発生実行クランク角度決定部２３は、図５に示
した信号処理ルーチンのＳ１４において、点火時期算出
部２２が算出した点火時期に対応するクランク角度の直
前にクランク角度センサ６から入力するパルスのクラン
ク角度を実行クランク角度として選択する。図７及び図
８を参照して具体的に説明すると、本第２実施形態にお
いては、点火時期の直前にクランク角度センサ６から入
力するパルスのクランク角度はＢＴＤＣ１０°である。
したがって、点火パルス発生実行クランク角度決定部２
３は、点火パルス発生実行クランク角度をＢＴＤＣ１０
°と決定する。

【００４７】この点火パルス発生実行クランク角度決定
部２３の動作を、図７に示したフローチャートを参照し
て説明すると、点火パルス発生実行クランク角度決定部
２３はＳ２１において、点火時期算出部２２が算出した
点火時期のクランク角度がＢＴＤＣ１０°よりもＢＴＤ
Ｃに近いか否かを判定する。判定結果がＹＥＳの場合に
は、Ｓ２２において点火パルス発生実行クランク角度を
ＢＴＤＣ１０°に決定する。Ｓ２１における判定結果が
ＮＯの場合にはＳ２３に進み、点火時期のクランク角度
がＢＴＤＣ６５°よりもＢＴＤＣに近いか否かを判定す
る。その判定結果がＹＥＳの場合には、Ｓ２４において
点火パルス発生実行クランク角度をＢＴＤＣ６５°に決
定する。Ｓ２４における判定結果がＮＯの場合、本第２
実施形態においては、点火時期のクランク角度をＢＴＤ
Ｃ６５°に制限するとともに、Ｓ２４に戻って点火パル
ス発生実行クランク角度をＢＴＤＣ６５°に決定する。
これは、エンジン回転数が増加すれば点火時期は進角す
るが、ＢＴＤＣ６５°以上を要求するケースは殆どない
からである。

【００４８】同時に点火パルス発生実行クランク角度決
定部２３は、Ｓ２６において、点火時期算出部２２が算
出した点火時期と決定した点火実行クランク角度（本第
２実施形態においてはＢＴＤＣ１０°）との間のクラン
ク角度差と、クランク角度パルス発生間隔時間算出部１
３が算出した上記メモリＭＴ５５に記憶されている直前
のクランク角度５５°分の回転にクランクシャフトが要
した時間の値とに基づき、点火パルス発生実行クランク
角度（ＢＴＤＣ１０°）から点火パルス発生実行までの
時間ＴＡＤＶＩ（図８参照）を算出する。そして、点火
パルス発生部２７の点火パルス発生タイマに、上記の時
間ＴＡＤＶＩをセットする。なお、点火パルス発生実行
クランク角度としてＢＴＤＣ６５°が選択された場合に
は、点火パルス発生実行クランク角度決定部２３は、上
記時間ＴＡＤＶＩを算出するために上記メモリＭＴ３２
に記憶された値を用いる。同様に、点火パルス発生実行
クランク角度としてＢＴＤＣ９７°が選択される場合に
は、点火パルス発生実行クランク角度決定部２３は、上
記時間ＴＡＤＶＩを算出するために上記メモリＭＴ９３
に記憶された値を用いることができる。

【００４９】これに対して、燃料噴射パルス発生実行ク
ランク角度決定部２１は、図５に示したフローチャート
のステップ１５において、燃料噴射パルス発生実行クラ
ンク角度をＢＴＤＣ９７°に決定する。同時に、燃料噴
射パルス発生実行クランク角度決定部２１は、図７に示
したフローチャートのＳ２７において、点火時期算出部
２２が算出した点火時期と燃料噴射パルス発生実行クラ
ンク角度（ＢＴＤＣ９７°）との間のクランク角度差
と、エンジン回転数算出部１４が算出した直前のクラン
ク角度１８０°分の経過時間とに基づき、燃料噴射パル
ス発生実行クランク角度（ＢＴＤＣ９７°）から点火パ
ルス発生実行までの時間ＴＡＤＶ（図８参照）を決定す
る。さらに、燃料噴射パルス発生実行クランク角度決定
部２１はＳ２８において、上記時間ＴＡＤＶから、燃料
噴射時期算出部１９が算出したＴｉｊの値と、燃料噴射
パルス時間算出部１８が算出したＴｏｕｔの値とを減算
することにより、燃料噴射パルス発生実行クランク角度
（ＢＴＤＣ９７°）から燃料噴射パルス発生実行開始ま
での時間ＴＩＮＪを算出する。そして、この時間ＴＩＮ
Ｊを燃料燃料噴射パルス発生部２５の燃料噴射パルス発
生タイマにセットする。

【００５０】さらに、図５に示したＳ１６において、実
行クランク角度判定部２４は、クランク角度判定部１２
から得られる現時点のクランク角度が、それぞれ燃料噴
射パルス発生実行クランク角度（ＢＴＤＣ９７°）及び
点火パルス発生実行クランク角度（ＢＴＤＣ１０°）に
達したか否かを判定する。そして、クランク角度が燃料
噴射パルス発生実行クランク角度（ＢＴＤＣ９７°）に
達すると、図５に示したＳ１７において燃料燃料噴射パ
ルス発生部２５が燃料噴射パルス発生タイマを作動させ
る。また、クランク角度が点火パルス発生実行クランク
角度（ＢＴＤＣ１０°）に達すると、図５に示したＳ１
８において点火パルス発生部２７が点火パルス発生タイ
マを作動させる。

【００５１】これにより、エンジン１のクランク角度が
燃料噴射パルス発生実行クランク角度（ＢＴＤＣ９７
°）に達した後、上記の時間ＴＩＮＪが経過すると、燃
料燃料噴射パルス発生部２５は時間Ｔｏｕｔにわたって
インジェクタ２６に対して燃料噴射パルスを出力する。
また、エンジン１のクランク角度が点火実行クランク角
度（ＢＴＤＣ１０°）に達した後、上記の時間ＴＡＤＶ
Ｉが経過した時点で、点火パルス発生部２７は点火パル
スを発生させる。

【００５２】すなわち、本第２実施形態の制御装置にお
いては、アクセル開度α及びエンジン回転数Ｎに応じて
点火時期を設定するとともに、点火時期の直前にクラン
ク角度センサ６から入力するパルスのクランク角度を実
行クランク角度として点火パルス発生を実行するので、
エンジン１の回転数の変動が点火パルス発生実行に及ぼ
す影響を最小限に抑えることができる。また、点火時期
に合わせて燃料噴射時期を設定するので、第１実施形態
同様広範囲な運転領域で最適噴霧位置に点火でき、より
安定した成層燃焼を得ることができる。これにより、点
火プラグのくすぶりが防止でき、さらに排気エミッショ
ンの低減、燃費の改善もできる。

【００５３】第３実施形態 次に、図９乃至図１２を参照し、本発明に係る第３実施
形態の制御装置について説明する。

【００５４】上述した第２実施形態においては、点火時
期の直前にクランク角度センサ６から入力するパルスの
クランク角度を点火パルス発生実行クランク角度とした
が、燃料噴射パルス発生実行クランク角度はＢＴＤＣ９
７°に固定していた。これに対して本第３実施形態にお
いては、燃料噴射時期の直前にクランク角度センサ６か
ら入力するパルスのクランク角度を、燃料噴射パルス発
生実行クランク角度として決定するようになっている。

【００５５】点火パルス発生実行クランク角度の決定方
法は、図７に示した第２実施形態のフローチャート図の
Ｓ２１からＳ２６と同一であるので、ここではその説明
を省略する。

【００５６】次に、燃料噴射パルス発生実行クランク角
度の決定方法を、点火パルス発生実行クランク角度がＢ
ＴＤＣ１０°の場合を例に取って、図９乃至図１２を参
照しつつ説明する。

【００５７】まず、図７に示したフローチャート図のＳ
２６まで進んだ段階で、図９に示したフローチャート図
の先頭に分岐する。そしてＳ３０において、点火パルス
発生実行クランク角度（ＢＴＤＣ１０°）と点火時期と
間の時間ＴＡＤＶＩから、燃料噴射時期算出部１９が算
出したＴｉｊの値と燃料噴射パルス時間算出部１８が算
出したＴｏｕｔの値とを減算した値「Ｔ１」を得る。次
いで、Ｓ３１において「Ｔ１」の値が正か負かを判定
し、判定結果がＴ１＞０の場合は、図１０に示したよう
に、燃料噴射時期の直前にクランク角度センサ６から入
力するパルスのクランク角度がＢＴＤＣ１０°であるか
ら、Ｓ３２に進んで燃料噴射パルス発生実行クランク角
度をＢＴＤＣ１０°に決定する。

【００５８】同時に、Ｓ３２においてＴＡＤＶＩからＴ
ｉｊ及びＴｏｕｔを減算した値「ＴＩＮＪ」を算出する
とともに、このＴＩＮＪの値を燃料噴射パルス発生部２
５の燃料噴射タイマにセットする。これにより、エンジ
ン１のクランク角度が燃料噴射パルス発生実行クランク
角度（ＢＴＤＣ１０°）に達した後、上記の時間ＴＩＮ
Ｊが経過すると、燃料燃料噴射パルス発生部２５は時間
Ｔｏｕｔにわたってインジェクタ２６に対して燃料噴射
パルスを出力する。

【００５９】これに対して、Ｓ３１における判定結果が
ＮＯの場合は、図１１に示したように燃料噴射時期がＢ
ＴＤＣ１０°よりもＢＴＤＣ６５°側にある場合である
から、Ｓ３３において、メモリＭＴ５５に記憶されたＢ
ＴＤＣ６５°とＢＴＤＣ１０°との間の最新の時間間隔
の値からＴ１の値を減算する。この減算によって得られ
た値が正の場合は、図１１に示したように、燃料噴射時
期の直前にクランク角度センサ６から入力するパルスの
クランク角度がＢＴＤＣ６５°であるから、Ｓ３４に進
んで燃料噴射パルス発生実行クランク角度をＢＴＤＣ６
５°に決定する。

【００６０】同時に、Ｓ３４においてメモリＭＴ５５に
記憶された値からＴ１を減算して「ＴＩＮＪ」を算出す
るとともに、このＴＩＮＪの値を燃料噴射パルス発生部
２５の燃料噴射タイマにセットする。これにより、エン
ジン１のクランク角度が燃料噴射パルス発生実行クラン
ク角度であるＢＴＤＣ６５°に達した後、上記の時間Ｔ
ＩＮＪが経過すると、燃料燃料噴射パルス発生部２５は
時間Ｔｏｕｔにわたってインジェクタ２６に対して燃料
噴射パルスを出力する。

【００６１】一方、Ｓ３３における判定結果がＮＯの場
合は、図１２に示したように燃料噴射時期がＢＴＤＣ６
５°よりもＢＴＤＣ９７°側にある場合であるから、Ｓ
３５において、メモリＭＴ５５に記憶されたＢＴＤＣ６
５°とＢＴＤＣ１０°との間の最新の時間間隔の値とメ
モリＭＴ３２に記憶されたＢＴＤＣ９７°とＢＴＤＣ６
５°との間の最新の時間間隔の値とを加算した値からＴ
１の値を減算する。そして、この減算によって得られた
値が正の場合は、図１２に示したように、燃料噴射時期
の直前にクランク角度センサ６から入力するパルスのク
ランク角度がＢＴＤＣ６５°であるから、Ｓ３６に進ん
で燃料噴射パルス発生実行クランク角度をＢＴＤＣ９７
°に決定する。

【００６２】同時に、Ｓ３６においてメモリＭＴ５５に
記憶された値とメモリＭＴ３２に記憶された値とを加算
した値からＴ１を減算して「ＴＩＮＪ」を算出するとと
もに、このＴＩＮＪの値を燃料噴射パルス発生部２５の
燃料噴射タイマにセットする。これにより、エンジン１
のクランク角度が燃料噴射パルス発生実行クランク角度
であるＢＴＤＣ９７°に達した後、上記の時間ＴＩＮＪ
が経過すると、燃料燃料噴射パルス発生部２５は時間Ｔ
ｏｕｔにわたってインジェクタ２６に対して燃料噴射パ
ルスを出力する。

【００６３】他方、Ｓ３５における判定結果がＮＯの場
合には、上述した手順を繰り返すことにより、燃料噴射
時期の直前にクランク角度センサ６から入力するパルス
のクランク角度を求めて燃料噴射パルス発生実行クラン
ク角度を決定するとともに、同様に「ＴＩＮＪ」の値を
算出して燃料噴射パルス発生部２５の燃料噴射タイマに
セットすれば良い。なお、燃料噴射パルス発生実行クラ
ンク角度の最大値は、例えばＢＴＤＣ４２５°に限定す
ることが好ましい。

【００６４】すなわち、本第３実施形態の制御装置にお
いては、アクセル開度α及びエンジン回転数Ｎに応じて
点火時期を設定するとともに、点火時期の直前にクラン
ク角度センサ６から入力するパルスのクランク角度を実
行クランク角度として点火パルス発生を実行するので、
エンジン１の回転数の変動が点火パルス発生実行に及ぼ
す影響を最小限に抑えることができる。また、点火時期
に合わせて燃料噴射時期を設定するので、広範囲な運転
領域で最適噴霧位置に点火でき、より安定した成層燃焼
を得ることができる。これにより、点火プラグのくすぶ
りが防止でき、さらに排気エミッションの低減、燃費の
改善もできる。さらに、本第３実施形態の制御装置にお
いては、燃料噴射時期の直前にクランク角度センサ６か
ら入力するパルスのクランク角度を実行クランク角度と
して燃料噴射パルス発生を実行するので、エンジン１の
回転数の変動が燃料噴射パルス発生実行に及ぼす影響を
最小限に抑えることができる。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、筒内燃料噴射エンジンの運転条件に基づいて
最適な点火時期を設定するとともに、最適な燃料噴霧位
置に点火できるように点火時期とエンジンの運転条件と
に基づいて燃料噴射時期を設定するから、いかなるエン
ジン回転数においても最適な燃料噴射および点火を可能
とし、幅広い運転領域で安定した成層燃焼を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御装置を適用する筒内噴射エンジン
の構造の概略を説明する図。

【図２】図１に示した電子制御装置の機能ブロック図。

【図３】クランク角度センサの出力パルス、カム角度セ
ンサの出力パルス、クランク角度および気筒判別結果の
関係を示すタイムチャート図。

【図４】図２に示した電子制御装置の作動を説明するフ
ローチャート図。

【図５】図２に示した電子制御装置の作動を説明するフ
ローチャート図。

【図６】第１実施形態の制御装置の作動を示すタイムチ
ャート図。

【図７】第２実施形態の制御装置の作動を示すタイムチ
ャート図。

【図８】第２実施形態の制御装置の作動を示すフローチ
ャート図。

【図９】第３実施形態の制御装置の作動を示すフローチ
ャート図。

【図１０】第３実施形態の制御装置の作動を示すタイム
チャート図。

【図１１】第３実施形態の制御装置の作動を示すタイム
チャート図。

【図１２】第３実施形態の制御装置の作動を示すタイム
チャート図。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 高圧燃料配管 ３ 燃料圧力センサ ４ クランク角度センサ ５ カム角度センサ ６ アクセル開度センサ １０ 電子制御装置 １１ 気筒判別部 １２ クランク角度判別部 １３ クランク角度パルス発生間隔算出部 １４ エンジン回転数算出部 １５ アクセル開度算出部 １６ 燃料噴射量算出部 １７ 燃料圧力算出部 １８ 燃料噴射パルス時間算出部 １９ 燃料噴射時期算出部 ２１ 燃料噴射パルス発生実行クランク角度決定部 ２２ 点火時期算出部 ２３ 点火パルス発生実行クランク角度決定部 ２４ 実行クランク角度判定部 ２５ 燃料噴射パルス発生部 ２６ インジェクタ ２７ 点火パルス発生部 ２８ 点火プラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｊ Ｆターム(参考） 3G084 AA04 BA13 BA15 BA17 DA02 DA04 DA10 EA07 EB08 EC02 FA00 FA10 FA33 FA35 FA38 FA39 3G301 HA01 HA04 HA16 JA00 JA02 JA21 LA00 LA03 LB04 MA12 MA20 NC01 NE23 PB08Z PE01Z PE03Z PE05Z PE09Z PF03Z

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒内燃料噴射エンジンの運転条件に基づい
   て最適な点火時期を算出する点火時期算出部と、最適な
   燃料噴霧位置に点火できるように前記点火時期と前記運
   転条件とに基づいて燃料噴射を開始する時期を算出する
   燃料噴射時期算出部とを備えることを特徴とする筒内燃
   料噴射エンジンの制御装置。
2. 【請求項２】前記燃料噴射時期算出部は、燃料噴射を終
   了する時点と前記点火時期との間の時間差と、前記運転
   条件に基づいて算出される燃料噴射時間とに基づいて、
   燃料噴射を開始する時期を算出することを特徴とする請
   求項１に記載の筒内燃料噴射エンジンの制御装置。
3. 【請求項３】前記点火時期に点火プラグに対して点火パ
   ルスを出力する点火パルス発生部と、 燃料噴射開始時点から燃料噴射終了時点に至る間に燃料
   噴射インジェクタに対して燃料噴射パルスを出力する燃
   料噴射パルス発生部と、 前記筒内燃料噴射エンジンの所定のクランク角度毎に入
   力するクランク角度パルスのうち、前記点火パルスの出
   力直前に入力するクランク角度パルスが示すクランク角
   度を点火パルス発生の実行開始クランク角度として決定
   する点火パルス発生実行クランク角度決定部と、 前記クランク角度パルスのうち、前記燃料噴射パルスの
   出力直前に入力するクランク角度パルスが示すクランク
   角度を、燃料噴射パルス発生の実行開始クランク角度と
   して決定する燃料噴射パルス発生実行クランク角度決定
   部と、 現在のクランク角度が前記点火パルス発生実行クランク
   角度及び前記燃料噴射パルス発生実行クランク角度にそ
   れぞれ達したか否かを判定する実行クランク角度判定部
   とをさらに備え、 前記点火パルス発生実行クランク角度決定部は、前記点
   火パルス発生実行クランク角度と前記点火パルスを出力
   する時点との時間差を算出し、 前記燃料噴射パルス発生実行クランク角度決定部は、前
   記燃料噴射パルス発生実行クランク角度と前記燃料噴射
   パルスの出力を開始する時点との時間差を算出し、 前記燃料噴射パルス発生部は、クランク角度が前記燃料
   噴射パルス発生実行クランク角度に達したと前記実行ク
   ランク角度判定部が判定した後、前記燃料噴射パルス発
   生実行クランク角度決定部が算出した前記時間差が経過
   した時点で燃料噴射パルスを発生させ、 前記点火パルス発生部は、クランク角度が前記点火パル
   ス発生実行クランク角度に達したと前記実行クランク角
   度判定部が判定した後、前記燃料噴射パルス発生実行ク
   ランク角度決定部が算出した前記時間差が経過した時点
   で点火パルスを発生させる、ことを特徴とする請求項
   １，２に記載の筒内燃料噴射エンジンの制御装置。
4. 【請求項４】前記クランク角度パルスが発生する時間間
   隔を算出してメモリに記憶するクランク角度パルス発生
   時間間隔算出部をさらに備え、 前記点火パルス発生実行クランク角度決定部は、前記メ
   モリに記憶された最新の時間間隔に基づいて前記点火パ
   ルス発生実行クランク角度と前記点火パルス発生時点と
   の時間差を算出するとともに、 前記燃料噴射パルス発生実行クランク角度決定部は、前
   記メモリに記憶された最新の時間間隔に基づいて前記燃
   料噴射パルス発生実行クランク角度と前記燃料噴射パル
   スの出力開始時点との時間差を算出する、ことを特徴と
   する請求項３に記載の筒内燃料噴射エンジンの制御装
   置。