JP2000120473A - 直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置

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JP2000120473A JP10296878A JP29687898A JP2000120473A JP 2000120473 A JP2000120473 A JP 2000120473A JP 10296878 A JP10296878 A JP 10296878A JP 29687898 A JP29687898 A JP 29687898A JP 2000120473 A JP2000120473 A JP 2000120473A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】直噴ガソリンエンジンにおいて、減速燃料カッ
ト状態から燃料噴射を再開させるときに、成層燃焼，均
質燃焼のいずれであっても、同等のトルク応答性が得ら
れ、かつ、加速ショックの発生を抑制できるようにす
る。 【解決手段】減速燃料カット条件を、スロットル弁の開
操作に伴って脱し、かつ、燃料噴射を成層燃焼での圧縮
行程噴射で再開させる場合に、成層時Ｆ／Ｃリカバー制
御を選択する。前記成層時Ｆ／Ｃリカバー制御が選択さ
れたときには（Ｓ12）、噴射タイミング毎にカウントア
ップされるカウンタＡ（Ｓ20）が所定値SRFCCYL 以上に
なるまで（Ｓ18）、燃料カット状態を継続させ（Ｓ1
9）、カウンタＡが所定値SRFCCYL 以上になってから圧
縮行程での燃料噴射を開始させる（Ｓ18→Ｓ19→Ｓ1
7）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は直噴ガソリンエンジ
ンの燃料噴射制御装置に関し、詳しくは、成層燃焼と均
質燃焼とに切り換えられ、かつ、減速運転時に所謂減速
燃料カットが行われるよう構成されたエンジンにおい
て、燃料カット状態から燃料噴射を再開させるときの燃
料噴射制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、車両用のガソリンエンジンとし
て、燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁を備え、
低・中負荷領域では、燃料を圧縮行程で噴射することに
より点火栓付近のみに可燃混合気を層状に生成して成層
燃焼を行い、これにより、空燃比を大幅にリーンとした
燃焼を可能として燃費，排気性状を大きく改善する一
方、所定以上の高負荷領域では、限られたシリンダ容積
で要求トルクを確保するために、燃料を吸気行程で噴射
して均質に混合した混合気を形成して均質燃焼を行わせ
る構成とした直噴ガソリンエンジンが開発されている。
【０００３】また、従来から、燃費向上策として、スロ
ットル弁が全閉でかつエンジン回転速度が所定速度以上
である減速運転状態において、エンジンへの燃料噴射を
停止させる所謂減速燃料カットが行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記減速燃
料カット状態でスロットル弁が開操作（加速）されて、
燃料噴射を再開させるときに、成層燃焼（圧縮行程噴
射）にて燃料噴射を再開させるか、又は、均質燃焼（吸
気行程噴射）にて燃料噴射を再開させるかによって、図
５（図５（Ａ）の点線示の特性及び図５に（Ｂ）の特
性）に示すように、トルクの立ち上がり応答が異なり、
これにより、燃料噴射再開時の燃焼方式によって加速感
に相違が生じたり、加速ショックを招く可能性があっ
た。
【０００５】即ち、均質燃焼では、点火時期から比較的
遠い吸気行程において燃料噴射を行わせる必要があるた
め、例えば図６に示すように、再開条件成立時にまだ圧
縮行程に入っていない気筒（図６の＃４気筒）があって
も、当該気筒に対して燃料噴射して燃焼させることがで
きないのに対し、成層燃焼の場合には、圧縮行程で燃料
噴射を行わせるから、前記気筒（図６の＃４気筒）に対
して燃料噴射を行わせて燃焼させることが可能であり、
結果的に、成層燃焼の方が１気筒分だけ早く燃焼させる
ことができる。従って、燃料噴射の再開を成層燃焼で行
わせる場合の方が均質燃焼時に比べてトルクの立ち上が
り応答が速くなり、また、成層燃焼の場合には、立ち上
がり応答が速いために、車両前後方向のショック（加速
ショック）を発生させる可能性があったものである（図
５参照）。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、減速燃料カット状態からの燃料噴射の再開が、成
層燃焼，均質燃焼のいずれで行われても略同等の運転性
が得られ、かつ、加速ショックの発生を回避できる直噴
ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明は、図１に示すように構成される。
【０００８】図１において、燃料噴射弁は、エンジンの
燃焼室内に直接燃料を噴射する。また、燃焼切り換え手
段は、吸気行程にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、
圧縮行程にて燃料を噴射させて行う成層燃焼とを運転条
件に応じて切り換え制御する。
【０００９】一方、減速燃料カット手段は、所定の減速
運転状態において前記燃料噴射弁による燃料噴射を停止
させる。
【００１０】ここで、噴射再開遅延手段は、加速に伴っ
て前記減速燃料カット手段により燃料噴射を停止させる
条件を脱し、かつ、燃料噴射の再開が前記成層燃焼にて
行われるときに、燃料噴射の再開を強制的に所定期間だ
け遅延させる。
【００１１】かかる構成によると、減速運転で燃料カッ
ト状態に入った後、加速（スロットル弁の開操作）に伴
って燃料噴射を再開させる場合であって、該燃料噴射の
再開が、圧縮行程で噴射させる成層燃焼にて行われる場
合には、燃料噴射を停止させる条件を脱したとき、即
ち、再開条件（リカバー条件）が成立したときから所定
期間だけ燃料噴射の再開を遅延させ、前記所定期間経過
後に成層燃焼における燃料噴射を開始させる。
【００１２】尚、前記所定期間は、加速判定による再開
条件が成立したタイミングを考慮して設定されるような
固定値であっても良いし、また、燃料噴射を停止させる
条件を脱したタイミング（加速判定による再開条件が成
立したタイミング）等に応じて変更しても良い。
【００１３】請求項２記載の発明では、前記噴射再開遅
延手段が、前記燃料噴射を停止させる条件を脱してから
所定回数だけ噴射タイミングが計数されるまでの期間だ
け、燃料噴射の再開を強制的に遅延させる構成とした。
【００１４】かかる構成によると、加速に伴って燃料噴
射を再開させる場合であって、かつ、燃料噴射の再開が
成層燃焼にて行われる場合には、再開条件の成立後に、
圧縮行程での噴射タイミングになっても燃料噴射弁によ
る燃料噴射を行わせない処理を所定回数だけ繰り返し、
再開条件の成立後の所定数番目の噴射タイミングになっ
てから燃料噴射を行わせる。
【００１５】請求項３記載の発明では、前記エンジン
が、ロックアップ機構付きのトルクコンバータを介して
自動変速機に連結される構成であって、前記噴射再開遅
延手段が、前記トルクコンバータがロックアップ状態で
あるときにのみ、燃料噴射の再開を遅延させる構成とし
た。
【００１６】かかる構成によると、トルクコンバータの
ロックアップ状態、即ち、機械的に直結される状態での
み、燃料噴射の再開を遅延させる制御を実行させ、非ロ
ックアップ状態であってトルクコンバータの滑りを生じ
得る条件下では、たとえ成層燃焼が行われるときであっ
ても、カット条件を脱すると（リカバー条件が成立する
と）直ぐに燃料噴射を再開させる。
【００１７】
【発明の効果】請求項１記載の発明によると、減速燃料
カットからの燃料噴射の再開が成層燃焼にて行われると
きに、燃料噴射の再開を遅延させることで、トルクの立
ち上がり応答を均質燃焼で燃料噴射を再開させる場合と
同等にでき、また、加速ショックの発生を抑制できると
いう効果がある。
【００１８】請求項２記載の発明によると、所定噴射回
数だけ燃料噴射の再開を遅延させることで、トルクの立
ち上がり応答を精度良く制御できるという効果がある。
【００１９】請求項３記載の発明によると、トルクコン
バータが機械的に直結され、トルクの変動が車両の加速
ショックとして現れやすいときにのみ、燃料噴射の再開
を遅延させることで、無用に燃料噴射が遅延されること
を回避しつつ、加速ショックの発生を確実に抑制できる
という効果がある。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。
【００２１】図２は、実施の形態における直噴ガソリン
エンジンを示す図である。
【００２２】尚、図２に示す直噴ガソリンエンジンは車
両用のエンジンであって、ロックアップ機構付きのトル
クコンバータを介して無段自動変速機に連結されるもの
とする。
【００２３】図２において、エンジン１には、エアクリ
ーナ２を通過した空気が、アクセルペダルに連動して図
示省略したモータによって開閉されるスロットル弁３で
計量され、吸気弁４を介してシリンダ内に吸引される。
【００２４】尚、前記スロットル弁３が、モータ等のア
クチュエータによって開閉駆動される構成であって、ア
クセル開度の検出結果等から前記アクチュエータを制御
して、スロットル弁３の開度を目標開度に駆動する構成
であっても良い。
【００２５】電磁式の燃料噴射弁５は各気筒毎に設けら
れ、各燃焼室内に直接燃料（ガソリン）を噴射する構成
であり、該燃料噴射弁５から噴射された燃料によってシ
リンダ内に混合気が形成される。
【００２６】前記混合気は、点火プラグ６による火花点
火によって着火燃焼し、燃焼排気は、排気弁７を介して
シリンダ内から排出され、触媒８で浄化された後に大気
中に放出される。
【００２７】マイクロコンピュータを内蔵したコントロ
ールユニット10は、前記燃料噴射弁５による燃料噴射及
び点火プラグ６による点火を制御するものであり、前記
コントロールユニット10には各種のセンサからの信号が
入力される。
【００２８】前記各種センサとして、エンジン１の吸入
空気流量を検出するエアフローメータ11、排気中の酸素
濃度に感応して排気空燃比を検出する酸素センサ15，前
記スロットル弁３の全閉位置でＯＮとなるアイドルスイ
ッチ16、冷却水温度を検出する水温センサ17が設けられ
ている。
【００２９】また、単位クランク角度毎のポジション信
号ＰＯＳを出力するクランク角センサ12が設けられると
共に、カム軸に軸支されたシグナルプレートから各気筒
の行程位相差に相当する角度（例えば４気筒エンジンで
180 °ＣＡ）毎に気筒判別情報が付与されたリファレン
ス信号ＲＥＦを出力するカムセンサ18が設けられてい
る。
【００３０】ここで、所定時間内におけるポジション信
号ＰＯＳの発生数や、前記リファレンス信号ＲＥＦの発
生周期を計測することで、エンジン回転速度Ｎｅが検出
される。
【００３１】前記コントロールユニット10は、エンジン
負荷，エンジン回転速度，冷却水温度，始動後時間など
の運転状態に基づいて、目標空燃比を設定すると共に、
吸気行程噴射による均質燃焼と圧縮行程噴射による成層
燃焼とのいずれか一方を選択し、前記燃料噴射弁５にお
ける燃料噴射量及び噴射時期を制御する（燃焼切り換え
手段）。
【００３２】また、前記コントロールユニット10は、ス
ロットル弁３が全閉（アイドルスイッチ16がＯＮ）で、
かつ、エンジン回転速度Ｎｅが所定のカット開始速度以
上である所定の減速運転状態において、前記燃料噴射弁
５による燃料噴射の停止を開始し、スロットル３が開か
れるか（アイドルスイッチ16がＯＦＦ）、又は、エンジ
ン回転速度Ｎｅが所定のリカバー回転速度以下になる
と、燃料噴射を再開させる、減速燃料カット制御を行う
（減速燃料カット手段）。尚、上記スロットル開度，エ
ンジン回転速度Ｎｅの他に車速を判定条件に加えたり、
前記カット開始速度やリカバー回転速度を、エアコンの
ＯＮ・ＯＦＦや冷却水温度等に応じて変更する構成であ
っても良い。
【００３３】ここで、前記コントロールユニット10は、
図３及び図４のフローチャートに示すようにして、前記
減速燃料カット状態からの燃料噴射の再開を制御するよ
うになっている。
【００３４】図３のフローチャートは、燃料噴射を再開
させるときの制御モードを選択するためのルーチンを示
し、所定時間（例えば10ms) 毎に実行されるものとす
る。
【００３５】まず、Ｓ１では、減速燃料カット（Ｆ／
Ｃ）中であるか否かを判別する。
【００３６】そして、減速燃料カット中であるときに
は、Ｓ２へ進み、エンジン回転速度Ｎｅの降下速度（所
定時間前の回転速度−最新の回転速度）が所定速度以上
であるか否かによって、急減速状態であるか否かを判別
する。尚、急減速状態は、車両の速度の降下速度で判定
しても良い。
【００３７】急減速運転条件であるときには、全気筒で
燃料噴射を一斉に再開させるべく、Ｓ３へ進んで、燃料
カットの再開制御（Ｆ／Ｃリカバー制御）として、全気
筒Ｆ／Ｃリカバー制御を選択する。この時は、燃料を吸
気行程で噴射して均質に混合気を形成して均質燃焼を行
わせる。
【００３８】一方、エンジン回転速度Ｎｅの降下速度が
所定速度未満であって、急減速運転状態でないときに
は、Ｓ４へ進み、アイドルスイッチ16のＯＮ・ＯＦＦを
判別する。
【００３９】そして、アイドルスイッチ16がＯＮであっ
て、スロットル弁３が全閉に保持されているときには、
Ｓ５へ進み、アイドルスイッチ16のＯＦＦ以外の燃料噴
射再開条件（Ｆ／Ｃリカバー条件）が成立しているか否
かを判別し、Ｆ／Ｃリカバー条件が成立しているときに
は、Ｓ６へ進み、Ｆ／Ｃリカバー制御として、半気筒Ｆ
／Ｃリカバー制御を選択する。前記Ｆ／Ｃリカバーは、
車両の速度が所定値以下のときに実行される。
【００４０】前記半気筒Ｆ／Ｃリカバー制御とは、リカ
バー条件が成立してからまず半数気筒だけで燃料噴射を
行わせ、その後、全気筒で燃料噴射を再開させるもので
あり、前記半数気筒だけで燃料噴射を行わせる期間を可
変に制御する構成であっても良い。
【００４１】Ｓ５でＦ／Ｃリカバー条件が成立していな
いと判別されると、本ルーチンをそのまま終了させるこ
とで、燃料カット状態を継続させる。
【００４２】また、Ｓ４で、アイドルスイッチ16がＯＦ
Ｆ（スロットル弁３の開状態）であると判別され、加速
に伴って燃料噴射を再開すべきであると判断されるとき
には、Ｓ７へ進んで、トルクコンバータがロックアップ
状態（機械的直結状態）であるか否かを判別する。
【００４３】ロックアップ状態でないときには、燃料噴
射の再開によってエンジントルクが急変したとしても、
トルクコンバータの緩衝作用によって加速ショックの発
生は抑制されることになるので、Ｓ６へ進んで、前記半
気筒Ｆ／Ｃリカバー制御を選択する。尚、半気筒Ｆ／Ｃ
リカバーにおいては、アクセルペダルの踏み込み代とエ
ンジン回転速度とに基づいて求められる必要トルクが所
定値よりも小さいときには、圧縮行程にて燃料を噴射さ
せるように噴射時期が設定され、それ以外では、吸気行
程にて燃料を噴射させるように噴射時期が設定される。
【００４４】ロックアップ状態であるときには、エンジ
ントルクの急変がそのまま加速ショックに結び付くこと
になるので、更に、Ｓ８へ進んで、燃料噴射の再開が成
層燃焼にて行われることになるか否かを判別する。
【００４５】ここで、燃料噴射の再開が、均質燃焼（吸
気行程噴射）で行われると判断されたときには、燃料噴
射の再開によるトルクの立ち上がり応答が成層燃焼に比
べて比較的遅いので、Ｓ６へ進んで、通常に前記半気筒
Ｆ／Ｃリカバー制御を選択する。
【００４６】一方、燃料噴射の再開が、成層燃焼（圧縮
行程噴射）で行われると判断されたときには、均質燃焼
に比べてトルクの立ち上がり応答が速く、また、これに
よって加速ショックを招く可能性があるので、Ｓ９へ進
み、トルクの立ち上がり応答を均質燃焼時と同等にする
ための成層時Ｆ／Ｃリカバー制御を選択する。
【００４７】図４のフローチャートは、燃料噴射の再開
時における燃料噴射量の設定ルーチンを示し、噴射開始
タイミング毎に実行されるものとする。
【００４８】Ｓ11では、燃料噴射を行わせる気筒を判別
する。
【００４９】Ｓ12では、成層時Ｆ／Ｃリカバー制御が選
択されているか否かを判別する。
【００５０】そして、成層時Ｆ／Ｃリカバー制御が選択
されていない場合には、Ｓ13へ進み、半気筒Ｆ／Ｃリカ
バー制御が選択されているか否かを判別する。
【００５１】半気筒Ｆ／Ｃリカバー制御が選択されてい
る場合には、Ｓ14へ進み、半気筒Ｆ／Ｃリカバー期間内
であるか否か、即ち、半数気筒だけで燃料噴射を行わせ
る期間内であるか否かを判別する。
【００５２】ここで、半気筒Ｆ／Ｃリカバー期間内であ
ると判別されると、Ｓ15へ進み、今回判別された気筒が
燃料カットを行う気筒（燃料噴射を行わせる半数気筒以
外のいずれかの気筒）であるか否かを判別し、カット気
筒であるときには、Ｓ16へ進んで、燃料噴射量Ｔｉに０
をセットして、これを出力レジスタにセットする。
【００５３】一方、半気筒Ｆ／Ｃリカバー制御が選択さ
れていないとき、半気筒Ｆ／Ｃリカバー制御が選択され
たが半気筒Ｆ／Ｃリカバー期間を経過したとき、半気筒
Ｆ／Ｃリカバー期間内であるが燃料噴射を行わせる気筒
であるときには、Ｓ17へ進んで、燃料噴射量Ｔｉにその
ときの空気量，目標当量比等に応じて演算された気筒別
の燃料噴射量Ｔiin をセットし、これを出力レジスタに
セットする。
【００５４】前記出力レジスタにセットされた燃料噴射
量Ｔｉに相当するパルス幅の噴射パルス信号が、前記燃
料噴射弁５に対して出力されるが、前記燃料噴射量Ｔｉ
に０がセットされていれば、燃料噴射は行われないこと
になる。
【００５５】また、Ｓ12で成層時Ｆ／Ｃリカバー制御が
選択されていると判別されたときには、Ｓ18へ進み、予
め記憶された所定値SRFCCYL （例えば３）と、燃料噴射
量Ｔｉに０をセットした回数（燃料カットを継続させた
気筒数；噴射タイミングの回数）を示すカウンタＡ（初
期値＝０）とを比較する。
【００５６】そして、前記カウンタＡが所定値SRFCCYL
未満であるときには、Ｓ19へ進み、燃料噴射量Ｔｉに０
をセットして、これを出力レジスタにセットする。即
ち、スロットル弁３が開かれてリカバー条件が成立して
も、成層燃焼にて燃料噴射が再開されるときには、前記
カウンタＡが所定値SRFCCYL 以上になるまでの期間は燃
料カットを継続させ、燃料噴射の再開を前記期間だけ遅
延させるものである（噴射再開遅延手段）。
【００５７】これにより、トルクの立ち上がり応答が良
い成層燃焼（圧縮行程噴射）での燃料噴射の再開時と、
成層燃焼に比べてトルクの立ち上がり応答が遅れる均質
燃焼（吸気行程噴射）での燃料噴射の再開時とで、略同
等のトルク応答を得ることが可能となり、また、成層燃
焼で燃料噴射を再開させるときの加速ショックの発生を
抑制できる（図５参照）。
【００５８】Ｓ19で燃料噴射量Ｔｉに０をセットする
と、次のＳ20では、前記カウンタＡを１アップさせる。
【００５９】そして、前記カウントアップの結果、カウ
ンタＡが所定値SRFCCYL 以上になったことが前記Ｓ19で
判別されると、Ｓ21へ進んで前記カウンタＡを０リセッ
トして成層時Ｆ／Ｃリカバー制御を終了し、Ｓ17へ進ん
で、燃料噴射量Ｔｉに気筒別の燃料噴射量Ｔiin をセッ
トし、これを出力レジスタにセットすることで、燃料噴
射を再開させる。
【００６０】尚、上記では、前記所定値SRFCCYL を固定
値としたが、例えば、アイドルスイッチ16がＯＦＦにな
ったタイミング（加速判定のタイミング）と、噴射開始
タイミングとの相関から、前記所定値SRFCCYL を可変に
設定する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る燃料噴射制御装置の構成ブロッ
ク図。
【図２】実施形態における直噴ガソリンエンジンを示す
システム図。
【図３】実施形態において燃料噴射再開時の制御を選択
するルーチンを示すフローチャート。
【図４】実施形態における噴射再開制御ルーチンを示す
フローチャート。
【図５】実施形態の効果及び従来の問題点を説明するた
めのタイムチャート。
【図６】燃料噴射の再開時における噴射タイミングの様
子を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１ エンジン ３ スロットル弁 ５ 燃料噴射弁 ６ 点火プラグ 10 コントロールユニット 11 エアフローメータ 12 クランク角センサ 16 スロットルセンサ 17 水温センサ 18 カムセンサ
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 41/12 ３３０ Ｆ０２Ｄ 41/12 ３３０Ｊ 41/34 41/34 Ｆ Ｆターム(参考） 3D041 AA00 AA22 AA25 AA32 AB01 AC09 AC15 AD02 AD04 AD05 AD13 AE08 3G093 AA01 AA05 BA02 CB06 CB07 DA01 DA06 DA07 DA09 DA11 EA05 FB04 3G301 HA01 HA04 HA16 JA04 KA12 KA16 KA26 LA03 LB02 LB04 MA24 NB03 NE21 NE23 PA01Z PA11Z PD03Z PE01Z PE03Z PE08Z PF08Z

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する
    燃料噴射弁と、 吸気行程にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行
    程にて燃料を噴射させて行う成層燃焼とを運転条件に応
    じて切り換え制御する燃焼切り換え手段と、 所定の減速運転状態において前記燃料噴射弁による燃料
    噴射を停止させる減速燃料カット手段と、 加速に伴って前記減速燃料カット手段により燃料噴射を
    停止させる条件を脱し、かつ、燃料噴射の再開が前記成
    層燃焼にて行われるときに、燃料噴射の再開を強制的に
    所定期間だけ遅延させる噴射再開遅延手段と、 を備えて構成されたことを特徴とする直噴ガソリンエン
    ジンの燃料噴射制御装置。
  2. 【請求項２】前記噴射再開遅延手段が、前記燃料噴射を
    停止させる条件を脱してから所定回数だけ噴射タイミン
    グが計数されるまでの期間だけ、燃料噴射の再開を強制
    的に遅延させることを特徴とする請求項１記載の直噴ガ
    ソリンエンジンの燃料噴射制御装置。
  3. 【請求項３】前記エンジンが、ロックアップ機構付きの
    トルクコンバータを介して自動変速機に連結される構成
    であって、 前記噴射再開遅延手段が、前記トルクコンバータがロッ
    クアップ状態であるときにのみ、燃料噴射の再開を遅延
    させることを特徴とする請求項１又は２に記載の直噴ガ
    ソリンエンジンの燃料噴射制御装置。
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