JP2000204954A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置

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JP2000204954A JP11001186A JP118699A JP2000204954A JP 2000204954 A JP2000204954 A JP 2000204954A JP 11001186 A JP11001186 A JP 11001186A JP 118699 A JP118699 A JP 118699A JP 2000204954 A JP2000204954 A JP 2000204954A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、排気ガスの浄化を図るととも
に、安定な燃焼が可能な筒内噴射内燃機関に用いる内燃
機関の制御装置を提供することにある。 【解決手段】ピストン４は、上部がフラット状のピスト
ンである。気筒１内に燃料噴射弁２から直接燃料を噴射
する。空気流動調整弁７は、タンブル空気流動の強さを
調整する。コントロールユニット１００の燃圧制御部１
１０は、空気流動調整弁７の開度を一定として、燃圧を
機関の回転数に応じて変える。ＴＣＶ開度制御部１２０
は、燃圧を一定として、空気流動調整弁７の開度を機関
の回転数に応じて変える。燃圧制御部１１０及びＴＣＶ
開度制御部１２０は、機関の回転数に応じて切り替えて
制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の制御装
置に係り、特に、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射
式内燃機関に適用するに好適な内燃機関の制御装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の気筒内に直接燃料を噴射する筒内
噴射式内燃機関においては、例えば、特開平１０−２０
５３３８号公報に記載されているように、ピストンの上
部に、窪み（キャビティ）を設け、燃料噴射弁から噴射
された燃料噴霧を点火プラグ付近へ搬送するようにして
いる。
【０００３】
【発明が解決しようする課題】しかしながら、ピストン
上部に形成されたキャビティは、深さが１５ｍｍ程度あ
るため、キャビティに噴射された燃料噴霧が、キャビテ
ィの壁面に付着し、その結果として、排気ガス中のＨＣ
が増大するという問題を有している。
【０００４】そこで、本発明者らは、ピストンの上部が
平面のフルフラット若しくは、数ｍｍ程度の浅い溝が形
成されたセミフラットようなフラット状のピストンを用
いて、燃料噴霧の付着を防止し、キャビティの役割を、
吸入空気の流動に持たせた、すなわち縦方向の空気流動
（タンブル）によって、燃料噴霧を点火プラグ周辺へ燃
料を搬送する筒内噴射内燃機関について検討を進めてき
た。しかしながら、かかる構成の筒内噴射内燃機関にお
いては、着火時において点火プラグ周辺に可燃混合気を
形成することができない場合があり、このため燃焼が不
安定となるという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、排気ガスの浄化を図ると
ともに、安定な燃焼が可能な筒内噴射内燃機関に用いる
内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、気筒内に直接燃料を噴射するとと
もに、吸気管にタンブル空気流動の強さを調整するため
の空気流動調整弁を有する筒内噴射式の内燃機関の制御
装置において、上記空気流動調整弁の開度と、上記噴射
する燃料の圧力を機関の回転数に応じて制御する制御手
段を備えるようにしたものである。かかる構成により、
筒内噴射内燃機関において、着火時において点火プラグ
周辺に可燃混合気を形成することができるようになり、
排気ガスの浄化を図るとともに、安定な燃焼を行い得る
ものとなる。
【０００７】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記気筒内に配置されるピストンは、上部がフラット状
のピストンとしたものである。
【０００８】（３）上記（１）において、好ましくは、
上記制御手段は、上記空気流動調整弁の開度を一定とし
て、上記噴射する燃料の圧力を機関の回転数に応じて変
える燃圧制御部と、上記噴射する燃料の圧力を一定とし
て、上記空気流動調整弁の開度を機関の回転数に応じて
変えるＴＣＶ開度制御部と有し、これらの燃圧制御部及
びＴＣＶ開度制御部を機関の回転数に応じて切り替えて
制御するようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図１４を用いて、本
発明の一実施形態による内燃機関の制御装置の構成につ
いて説明する。最初に、図１を用いて、本実施形態によ
る内燃機関の制御装置を用いた燃料噴射システムの全体
構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に
よる内燃機関の制御装置を用いた燃料噴射システムの全
体構成を示すシステム構成図である。
【００１０】機関は、燃焼室１内に直接燃料を噴射する
燃料噴射弁２と、燃焼室中央部に設けた点火プラグ３
と、上部が平らなフラットピストン４と、吸気バルブ５
と、吸気管６と、タンブルを形成するため吸気管６内に
設けた空気流動調整弁（以下、「ＴＶＣ」と称する）７
と、ＴＣＶ７の上流の吸気管６内に設けたスロットル弁
８とから構成される。なお、ピストン４の上部の形状
は、平面のフルフラット若しくは、数ｍｍ程度の浅い溝
が形成されたセミフラットようなフラット状のピストン
のいずれであってもよいものである。
【００１１】機関を制御するコントロールユニット１０
０には、機関回転数Ｎを示すクランク角信号，スロット
ルセンサ１０によって検出されたスロットル開度Ｔθを
示すスロットルセンサ信号，アクセルペダルの踏込量で
あるアクセル開度θを示すアクセル開度信号，燃圧セン
サ１１によって検出された燃圧信号等が入力し、また、
ＴＣＶ７の開度を変えるモータ７Ｍを駆動するＴＣＶ制
御信号，スロットル弁８の開度を変えるモータ８Ｍを駆
動するスロットル弁制御信号，燃圧調整弁１２の制御信
号等が出力する。
【００１２】燃料は、燃料タンク１３から低圧燃料ポン
プ１４および高圧燃料ポンプ１５により送り出され、燃
料噴射弁２に供給される。供給する燃圧は、燃圧調整弁
１２によって決定される。
【００１３】次に、図２を用いて、圧縮行程噴射時の燃
焼行程における気筒内の状態について説明する。図２
は、圧縮行程噴射時の燃焼行程における気筒内の状態の
説明図である。
【００１４】図中（ａ）に示すように、吸気行程では、
吸気バルブ５が開いており、経過時間とともにピストン
４が下がり、空気は吸気管６内に設けたスロットル弁お
よびＴＣＶ７を通過し燃焼室１に吸入される。ＴＣＶ７
の開度が小さい場合、燃焼室１内に形成されるタンブル
２０の強度は強くなる。
【００１５】さらに、ピストン４が下死点を通過し、図
中（ｂ）に示した圧縮行程後半に、吸気バルブ５の下に
配置する燃料噴射弁２から機関回転数と目標トルクから
計算された噴射パルス幅に基づき燃料を噴射する。噴射
された燃料噴霧２１は、タンブル２０，即ち、空気によ
り燃焼室中央部に配置する点火プラグ３方向へ搬送され
る。
【００１６】次に、図中（ｃ）に示すように、着火時に
は、点火プラグ３周辺に可燃混合気２２が形成されてお
り、火花により火炎核が生成される。さらに、図中
（ｄ）に示すように、膨張行程では、火炎が燃え広が
る。
【００１７】次に、図３を用いて、圧縮行程後半におけ
る気筒内の状態について説明する。図３は、圧縮行程後
半における気筒内の状態の説明図である。
【００１８】燃焼室１内に形成されるタンブル２０の強
度，即ち、空気の持つエネルギーＥａは、ＴＣＶ７の開
度により調整される。一方、燃料噴射弁２に供給する燃
圧は、運転条件に応じて制御されており、高負荷になる
につれて燃圧は高くなる。燃料噴射弁２から噴出された
燃料噴霧２１の持つエネルギーＥｆは、燃圧に大きく依
存する。空気の持つエネルギーＥａと燃料噴霧の持つエ
ネルギーＥｆの大小による混合気分布については、図４
及び図５を用いて説明する。
【００１９】次に、図４及び図５を用いて、エネルギー
ＥａとエネルギーＥｆに基づく圧縮行程後半における気
筒内の混合気の状態について説明する。図４は、エネル
ギーＥａ＞エネルギーＥｆの場合の気筒内の混合気の状
態の説明図であり、図５は、エネルギーＥａ＜エネルギ
ーＥｆの場合の気筒内の混合気の状態の説明図である。
【００２０】図４に示すように、空気の持つエネルギー
Ｅａ＞燃料噴霧の持つエネルギーＥｆの場合、空気の持
つエネルギーが大きいため、燃料噴霧２１は空気に押さ
えられ、燃焼室の吸気側に停滞するため、点火プラグ周
辺に可燃混合気が形成されなくなり、燃焼が不安定とな
る。一方、図５に示すように、空気の持つエネルギーＥ
ａ＜燃料噴霧の持つエネルギーＥｆの場合、噴霧の持つ
エネルギーが大きいため、燃料噴霧２１は燃焼室の排気
側まで到達する。従って、燃料は、ピストン４の表面や
燃料室１の壁面に付着するため、燃焼室１内で混合気が
偏在し、着火時に点火プラグ周辺には、可燃混合気は形
成されないため、燃焼が不安定となる。即ち、空気によ
って燃料噴霧２１をガイドする機関において、着火時に
点火プラグ周辺に可燃混合気を形成するには、運転条件
に応じて、空気の持つエネルギーＥａと燃料噴霧の持つ
エネルギーＥｆの最適化を図る必要がある。そこで、本
実施形態によるコントロールユニット１００は、Ｅａと
Ｅｆの最適化を図ることにより、点火プラグ周辺に可燃
混合気が形成し、良好な燃焼を得るようにしている。
【００２１】次に、図６を用いて、本実施形態による内
燃機関の制御装置を構成するコントロールユニットの構
成について説明する。図６は、本発明の一実施形態によ
る内燃機関の制御装置を構成するコントロールユニット
の構成を示すブロック図である。
【００２２】本実施形態によるコントロールユニット１
００は、燃圧制御部１１０と、ＴＣＶ開度制御部１２０
とを備えている。燃圧制御部１１０は、目標トルクＴ及
び機関回転数Ｎに基づいて、ＴＣＶ７の開度を変えるモ
ータ７Ｍ及び燃圧調整弁１２を制御するものであり、特
に、ＴＣＶ７の開度を一定としておき、燃圧を機関回転
数Ｎに応じて変えるものである。また、ＴＣＶ開度制御
部１２０は、目標トルクＴ，機関回転数Ｎ及び目標Ａ／
Ｆに基づいて、ＴＣＶ７の開度を変えるモータ７Ｍ及び
燃圧調整弁１２を制御するものであり、特に、燃圧を一
定としておき、ＴＣＶ７の開度を機関回転数Ｎに応じて
変えるものである。燃圧制御部１１０と、ＴＣＶ開度制
御部１２０は、機関回転数Ｎに応じて、切替部１３０に
よって切り替えられる。
【００２３】次に、図７及び図８を用いて、本実施形態
による内燃機関の制御装置を構成するコントロールユニ
ットの動作について説明する。図７及び図８は、本発明
の一実施形態による内燃機関の制御装置を構成するコン
トロールユニットの動作説明図である。ここで、図７
は、コントロールユニットによる燃圧及びＴＣＶ開度制
御の制御概念を示しており、図８は、燃圧及びＴＣＶ開
度の制御例を示している。
【００２４】図７に示すように、本実施形態におけるコ
ントロールユニット１００は、機関回転数１０００ｒｐ
ｍまでの低回転域および２５００ｒｐｍ〜３５００ｒｐ
ｍの中回転域において、ＴＣＶ開度が一定で、燃圧を制
御し、１０００ｒｐｍから２５００ｒｐｍまでの回転域
では、燃圧一定で、ＴＣＶ開度を制御する。
【００２５】即ち、１０００ｒｐｍ以下と２５００ｒｐ
ｍ〜３５００ｒｐｍ間の回転域では、ＴＣＶ開度を一定
とすることにより、タンブルの強さ（空気の持つエネル
ギーＥａ）が機関回転数Ｎが増加するに従って増加する
ので、このタンブルの強さの増加に応じて、燃料噴霧の
持つエネルギーＥｆを変化させることにより、ＥａとＥ
ｆの最適化を図っている。また、１０００ｒｐｍ〜２５
００ｒｐｍ間の回転域は、燃料噴霧の持つエネルギーＥ
ｆを一定とし、機関回転数Ｎが増加するに従って、タン
ブルの強さが増加するが、そのとき、ＴＣＶ開度を大き
くすることによって、空気の持つエネルギーＥａがほぼ
一定となるようにして、ＥａとＥｆの最適化を図ってい
る。
【００２６】ここで、図７（ａ），（ｂ）を用いて、具
体的な燃圧とＴＣＶ開度の制御例について説明する。
【００２７】図７（ａ）に示すように、燃圧は、アイド
ル回転数から１０００ｒｐｍまで、機関回転数に応じ
て、３ＭＰａから５ＭＰａまで比例的に増加させる。こ
のとき、ＴＣＶ開度は、図７（ｂ）に示すように、全閉
のままとする。また、機関回転数Ｎが１０００ｒｐｍ〜
２５００ｒｐｍまでは、図７（ａ）に示すように、燃圧
は５ＭＰａ一定とし、図７（ｂ）に示すように、ＴＣＶ
開度を全閉から全開まで、機関回転数に応じて変化させ
る。さらに、機関回転数Ｎが２５００以上では、図７
（ａ）に示すように、燃圧は、機関回転数に応じて、５
ＭＰａから比例的に増加させる。このとき、ＴＣＶ開度
は、図７（ｂ）に示すように、全開のままとする。
【００２８】このように、回転域により制御方法を決定
することによって制御ロジックが簡素化できる。また３
５００ｒｐｍ以上の高回転域はＴＣＶが全開となってお
り、吸気行程噴射の均質モードで運転する。
【００２９】次に、図９〜図１１を用いて、本実施形態
による燃圧制御部１１０の構成について説明する。図９
は、本発明の一実施形態による燃圧制御部の構成を示す
ブロック図であり、図１０は、目標ＴＣＶ開度演算部に
用いるマップの例図であり、図１１は、目標燃圧演算部
に用いるマップの例図である。
【００３０】図９に示すように、燃圧制御部１１０は、
目標ＴＣＶ開度演算部（ストイキ）１１１と、目標ＴＣ
Ｖ開度演算部（均質リーン）１１２と、目標ＴＣＶ開度
演算部（成層リーン）１１３と、切替部１１４と、目標
燃圧演算部１１５と、電圧変換部１１６とを備えてい
る。
【００３１】目標ＴＣＶ開度演算部（ストイキ）１１
１，目標ＴＣＶ開度演算部（均質リーン）１１２，目標
ＴＣＶ開度演算部（成層リーン）１１３には、目標トル
ク及び機関回転数Ｎが入力し、目標トルクＴ及び機関回
転数Ｎに応じた目標ＴＣＶ開度を出力する目標ＴＣＶ開
度マップである。なお、目標トルクＴは、機関回転数Ｎ
と、スロットル開度Ｔθによって求めることができる。
目標ＴＣＶ開度マップは、ストイキ，均質リーン，成層
リーンの３つに分けられており、切替部１１４によっ
て、ＴＣＶの目標開度を選択する。
【００３２】目標ＴＣＶ開度マップは、図１０に示すよ
うに、機関回転数Ｎが小さく，目標トルクＴが低いとＴ
ＣＶ開度は大きく、機関回転数Ｎが大きく，目標トルク
Ｔが高いとＴＣＶ開度は小さくなるようなマップであ
る。
【００３３】選択された目標ＴＣＶ開度は、ＴＣＶ７の
開度を変えるモータ７Ｍに、ＴＣＶ制御信号として出力
されるとともに、目標燃圧演算部１１５に出力される。
目標燃圧演算部１１５は、選択された目標ＴＣＶ開度と
機関回転数Ｎによって、目標燃圧マップを参照し、目標
燃圧を求める。目標燃圧マップは、図１１に示すよう
に、機関回転数Ｎが小さく，ＴＣＶ開度が大きいと燃圧
は低く、機関回転数Ｎが大きく，ＴＣＶ開度が小さいと
燃圧は高くなるものである。
【００３４】電圧変換部１１６は、目標燃圧演算部１１
５によって求められた目標燃圧を、電圧信号に変換し
て、燃圧調整弁１２に供給し、燃圧を制御する。
【００３５】次に、図１２〜図１４を用いて、本実施形
態によるＴＣＶ開度制御部１２０の構成について説明す
る。図１２に示すように、ＴＣＶ開度制御部１２０は、
目標燃圧演算部１２１と、電圧変換部１２２と、目標Ｔ
ＣＶ開度演算部（ストイキ）１２３と、目標ＴＣＶ開度
演算部（均質リーン）１２４と、目標ＴＣＶ開度演算部
（成層リーン）１２５と、切替部１１４とを備えてい
る。
【００３６】目標燃圧演算部１２１は、選択された目標
トルクＴと機関回転数Ｎによって、目標燃圧マップを参
照し、目標燃圧を求める。なお、目標トルクＴは、機関
回転数Ｎと、スロットル開度Ｔθによって求めることが
できる。目標燃圧マップは、図１３に示すように、機関
回転数Ｎが小さく，ＴＣＶ開度が大きいと燃圧は低く、
機関回転数Ｎが大きく，ＴＣＶ開度が小さいと燃圧は高
くなるものである。電圧変換部１２２は、目標燃圧演算
部１２１によって求められた目標燃圧を、電圧信号に変
換して、燃圧調整弁１２に供給し、燃圧を制御する。
【００３７】目標ＴＣＶ開度演算部（ストイキ）１２
３，目標ＴＣＶ開度演算部（均質リーン）１２４，目標
ＴＣＶ開度演算部（成層リーン）１２５には、目標燃圧
及び機関回転数Ｎが入力し、目標燃圧Ｔ及び機関回転数
Ｎに応じた目標ＴＣＶ開度を出力する目標ＴＣＶ開度マ
ップである。目標ＴＣＶ開度マップは、ストイキ，均質
リーン，成層リーンの３つに分けられており、切替部１
２６によって、目標Ａ／Ｆに応じて、目標開度を選択す
る。なお、目標Ａ／Ｆは、機関回転数ンと、トルクＴに
よって求めることができる。
【００３８】目標ＴＣＶ開度マップは、図１４に示すよ
うに、機関回転数Ｎが小さく，燃圧が低いとＴＣＶ開度
は大きく、機関回転数Ｎが大きく，燃圧が高いとＴＣＶ
開度は小さくなるようなマップである。
【００３９】選択された目標ＴＣＶ開度は、ＴＣＶ７の
開度を変えるモータ７Ｍに、ＴＣＶ制御信号として出力
される。
【００４０】なお、以上の例においては、機関回転数Ｎ
を、１０００ｒｐｍ以下，１０００ｒｐｍ〜２５００ｒ
ｐｍ及び２５００ｒｐｍ以上の３段階に分けて、それぞ
れ、燃圧制御部とＴＣＶ開度制御部を切替るようにして
いるが、３５００ｒｐｍ以下の回転域において、図７中
に破線で示すように、さらに複数段階に分けて、燃圧制
御部とＴＣＶ開度制御部を切替るようにしてもよいもの
である。また、ＴＣＶの流路面積によっては、燃圧およ
びＴＣＶ開度の制御範囲は変わるものである。
【００４１】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、機関回転数に応じて、ＴＣＶ開度一定で燃圧を制御
する燃圧制御部と、燃圧一定でＴＣＶ開度を制御するＴ
ＣＶ開度制御部を切り替えるようにしているので、フラ
ット状のピストンを用いる筒内噴射内燃機関において、
着火時において点火プラグ周辺に可燃混合気を形成する
ことができるようになり、排気ガスの浄化を図るととも
に、安定な燃焼が可能となる。
【００４２】次に、図１５及び図１６を用いて、本発明
の第２の実施形態による内燃機関の制御装置について説
明する。なお、本実施形態による内燃機関の制御装置を
用いた燃料噴射システムの全体構成は、図１に示したも
のと同様であり、本実施形態による内燃機関の制御装置
を構成するコントロールユニットの構成は、図６に示し
たように、燃圧制御部１１０とＴＣＶ開度制御部１２０
とを備えるものである。図１５及び図１６は、本発明の
第２の実施形態による内燃機関の制御装置を構成するコ
ントロールユニットの動作説明図である。ここで、図１
５は、コントロールユニットによる燃圧及びＴＣＶ開度
制御の制御概念を示しており、図１６は、燃圧及びＴＣ
Ｖ開度の制御例を示している。
【００４３】図１５に示すように、本実施形態における
コントロールユニット１００は、機関回転数１５００ｒ
ｐｍまでの低回転域において、ＴＣＶ開度が一定で、燃
圧を制御し、１５００ｒｐｍから３５００ｒｐｍまでの
回転域では、燃圧一定で、ＴＣＶ開度を制御する。
【００４４】即ち、１５００ｒｐｍ以下の回転域では、
ＴＣＶ開度を一定とすることにより、タンブルの強さ
（空気の持つエネルギーＥａ）が機関回転数Ｎが増加す
るに従って増加するので、このタンブルの強さの増加に
応じて、燃料噴霧の持つエネルギーＥｆを変化させるこ
とにより、ＥａとＥｆの最適化を図っている。また、１
５００ｒｐｍ〜３５００ｒｐｍ間の回転域は、燃料噴霧
の持つエネルギーＥｆを一定とし、機関回転数Ｎが増加
するに従って、タンブルの強さが増加するが、そのと
き、ＴＣＶ開度を大きくすることによって、空気の持つ
エネルギーＥａがほぼ一定となるようにして、ＥａとＥ
ｆの最適化を図っている。
【００４５】ここで、図１６（ａ）に示すように、燃圧
は、アイドル回転数から１５００ｒｐｍまで、機関回転
数に応じて、３ＭＰａから７ＭＰａまで比例的に増加さ
せる。このとき、ＴＣＶ開度は、図１６（ｂ）に示すよ
うに、全閉のままとする。また、機関回転数Ｎが１５０
０ｒｐｍ〜３５００ｒｐｍまでは、図１６（ａ）に示す
ように、燃圧は７ＭＰａ一定とし、図１６（ｂ）に示す
ように、ＴＣＶ開度を全閉から全開まで、機関回転数に
応じて変化させる。
【００４６】このように、回転域により制御方法を決定
することによって制御ロジックが簡素化できる。また３
５００ｒｐｍ以上の高回転域はＴＣＶが全開となってお
り、吸気行程噴射の均質モードで運転する。
【００４７】また、この方法では、高い燃圧で運転する
領域が広く、その領域において燃料噴霧の微粒化が促進
し、排気の向上に効果がある。
【００４８】次に、図１７及び図１８を用いて、本発明
の第３の実施形態による内燃機関の制御装置について説
明する。なお、本実施形態による内燃機関の制御装置を
用いた燃料噴射システムの全体構成は、図１に示したも
のと同様であり、本実施形態による内燃機関の制御装置
を構成するコントロールユニットの構成は、図６に示し
たように、燃圧制御部１１０とＴＣＶ開度制御部１２０
とを備えるものである。図１７及び図１８は、本発明の
第３の実施形態による内燃機関の制御装置を構成するコ
ントロールユニットの動作説明図である。ここで、図１
７は、コントロールユニットによる燃圧及びＴＣＶ開度
制御の制御概念を示しており、図１８は、燃圧及びＴＣ
Ｖ開度の制御例を示している。
【００４９】図１８に示すように、本実施形態における
コントロールユニット１００は、機関回転数１５００ｒ
ｐｍまでの低回転域において、燃圧が一定で、ＴＣＶ開
度を制御し、１５００ｒｐｍから３５００ｒｐｍまでの
回転域では、ＴＣＶ開度一定で、燃圧を制御する。
【００５０】即ち、１５００ｒｐｍ以下の回転域では、
燃料噴霧の持つエネルギーＥｆを一定とし、機関回転数
Ｎが増加するに従って、タンブルの強さが増加するが、
そのとき、ＴＣＶ開度を大きくすることによって、空気
の持つエネルギーＥａがほぼ一定となるようにして、Ｅ
ａとＥｆの最適化を図っている。また、１５００ｒｐｍ
〜３５００ｒｐｍ間の回転域は、ＴＣＶ開度を一定とす
ることにより、タンブルの強さ（空気の持つエネルギー
Ｅａ）が機関回転数Ｎが増加するに従って増加するの
で、このタンブルの強さの増加に応じて、燃料噴霧の持
つエネルギーＥｆを変化させることにより、ＥａとＥｆ
の最適化を図っている。
【００５１】ここで、図１８（ａ）に示すように、アイ
ドル回転数から１５００ｒｐｍまで、図１６（ａ）に示
すように、燃圧は３ＭＰａ一定とし、図１８（ｂ）に示
すように、ＴＣＶ開度を全閉から全開まで、機関回転数
に応じて変化させる。また、機関回転数Ｎが１５００ｒ
ｐｍ〜３５００ｒｐｍまでは、燃圧は、３ＭＰａから１
０ＭＰａまで比例的に増加させる。このとき、ＴＣＶ開
度は、図１８（ｂ）に示すように、全開のままとする。
【００５２】このように、回転域により制御方法を決定
することによって制御ロジックが簡素化できる。また３
５００ｒｐｍ以上の高回転域はＴＣＶが全開となってお
り、吸気行程噴射の均質モードで運転する。また、この
方法は、２０００ｒｐｍまでの低回転域において、燃圧
が低いため燃料ポンプに供給するエネルギーが少なくな
るため、燃費を向上することができる。
【００５３】なお、吸気行程と圧縮行程の２回噴射時に
おいては、吸気行程に第１回目の燃料噴射を行うことに
より、予混合気を形成し、圧縮行程の後半に第２回目の
着火用の燃料噴射を行うが、このような場合には、図
９，図１２において、目標燃圧マップにより決定される
燃圧に、圧縮行程で噴射される燃料パルス幅で補正をか
けるようにすればよいものである。従って、本発明の実
施の態様としては、２回噴射時には、圧縮行程の噴射パ
ルス幅により、燃圧を補正するものである。
【００５４】
【発明の効果】本発明によれば、筒内噴射内燃機関にお
いて、排気ガスの浄化を図るとともに、安定な燃焼が可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による内燃機関の制御装置
を用いた燃料噴射システムの全体構成を示すシステム構
成図である。
【図２】圧縮行程噴射時の燃焼行程における気筒内の状
態の説明図である。
【図３】圧縮行程後半における気筒内の状態の説明図で
ある。
【図４】エネルギーＥａ＞エネルギーＥｆの場合の気筒
内の混合気の状態の説明図である。
【図５】エネルギーＥａ＜エネルギーＥｆの場合の気筒
内の混合気の状態の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態による内燃機関の制御装置
を構成するコントロールユニットの構成を示すブロック
図である。
【図７】本発明の一実施形態による内燃機関の制御装置
を構成するコントロールユニットの動作説明図である。
【図８】本発明の一実施形態による内燃機関の制御装置
を構成するコントロールユニットの動作説明図である。
【図９】本発明の一実施形態による燃圧制御部の構成を
示すブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態による燃圧制御部の目標
ＴＣＶ開度演算部に用いるマップの例図である。
【図１１】本発明の一実施形態による燃圧制御部の目標
燃圧演算部に用いるマップの例図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるＴＣＶ開度制御部
の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の一実施形態によるＴＣＶ開度制御部
の目標燃圧演算部に用いるマップの例図である。
【図１４】本発明の一実施形態によるＴＣＶ開度制御部
の目標ＴＣＶ開度演算部に用いるマップの例図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態による内燃機関の制
御装置を構成するコントロールユニットの動作説明図で
ある。
【図１６】本発明の第２の実施形態による内燃機関の制
御装置を構成するコントロールユニットの動作説明図で
ある。
【図１７】本発明の第３の実施形態による内燃機関の制
御装置を構成するコントロールユニットの動作説明図で
ある。
【図１８】本発明の第３の実施形態による内燃機関の制
御装置を構成するコントロールユニットの動作説明図で
ある。
【符号の説明】
１…燃焼室 ２…燃料噴射弁 ３…点火プラグ ４…フラットピストン ５…吸気バルブ ６…吸気管 ７…空気流動調整弁（ＴＣＶ） ７Ｍ，８Ｍ…モータ ８…スロットル弁 １０…スロットルセンサ １１…燃圧センサ １２…圧力調整弁 １３…燃料タンク １４…低圧燃料ポンプ １５…高圧燃料ポンプ １００…コントロールユニット １１０…燃圧制御部 １２０…ＴＣＶ開度制御部
フロントページの続き (72)発明者 白石 拓也 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 中山 容子 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 助川 義寛 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 木原 裕介 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 3G301 HA01 HA04 HA17 JA21 LA03 LA05 LB04 LB06 PA11Z PB08Z PE01Z PE03Z PF03Z

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】気筒内に直接燃料を噴射するとともに、吸
    気管にタンブル空気流動の強さを調整するための空気流
    動調整弁を有する筒内噴射式の内燃機関の制御装置にお
    いて、 上記空気流動調整弁の開度と、上記噴射する燃料の圧力
    を機関の回転数に応じて制御する制御手段を備えたこと
    を特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の内燃機関の制御装置におい
    て、 上記気筒内に配置されるピストンは、上部がフラット状
    のピストンであることを特徴とする内燃機関の制御装
    置。
  3. 【請求項３】請求項１記載の内燃機関の制御装置におい
    て、 上記制御手段は、 上記空気流動調整弁の開度を一定として、上記噴射する
    燃料の圧力を機関の回転数に応じて変える燃圧制御部
    と、 上記噴射する燃料の圧力を一定として、上記空気流動調
    整弁の開度を機関の回転数に応じて変えるＴＣＶ開度制
    御部と有し、これらの燃圧制御部及びＴＣＶ開度制御部
    を機関の回転数に応じて切り替えて制御することを特徴
    とする内燃機関の制御装置。
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