JP2000227041A - 筒内噴射式エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖機後の低負荷域で成層燃焼モードとし、燃
料噴射量をエアフローセンサ出力に基づいてオープン制
御するとともに、高負荷域ではＯ2センサ出力に基づい
てフィードバック制御を行う一方、未暖機時には低負荷
域でもフィードバック制御を行うようにした筒内噴射式
エンジン１において、インジェクタ７の噴射量ばらつき
を学習する機会を大幅に増やして、その流量特性Ｍ２を
早期にかつ有効に補正できるようにする。 【解決手段】 エンジン未暖機時と暖機後のストイキオ
モードで、それぞれフィードバック補正値cfbの平均値c
fb_aveを噴射量偏差として学習する（ＳＣ６，１４）。
アイドル運転状態で噴射パルス幅Tiの小さいときの学習
値ClrnBと、低・中負荷状態で噴射パルス幅Tiが中程度
のときの学習値ClrnCと、中・高負荷状態で噴射パルスT
i幅が大きいときの学習値ClrnCとをそれぞれ学習し（Ｓ
Ｃ８，１０，１６）、各学習値にそれぞれ信頼度に応じ
た重み付けをしながら、インジェクタ流量特性マップＭ
２を書き換える（ＳＣ１８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの気筒内
燃焼室に燃料噴射弁により燃料を直接、噴射供給するよ
うにした筒内噴射式エンジンに関し、特に燃料噴射弁の
個体差等に起因する噴射量のばらつきを学習して、その
ばらつきを解消するように前記燃料噴射弁の流量特性を
補正する学習補正に関する技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、一般に、ガソリンエンジンの
燃料噴射システムでは、エンジンの運転状態に応じて、
吸入空気量や燃料噴射弁による燃料噴射量を調整して、
空燃比を制御するようにしている。また、その燃料噴射
弁の個体差や運転環境の変化等の種々の要因により生じ
る制御性の低下を回避するために、例えば排気通路にＯ
2センサを配設し、このＯ2センサからの信号に基づいて
燃料噴射量をフィードバック補正することが行われてい
る。さらに、暖機後のエンジン運転中に前記Ｏ2センサ
からの信号に基づいて燃料噴射量のばらつき（偏差）を
学習し、その学習結果を基本的な制御に反映させること
で、空燃比制御の過渡応答性を向上させたり、フィード
バック補正を行わないときの空燃比の制御精度を高めた
りしている。

【０００３】ところで、一般に、高圧の燃焼室に燃料を
直接噴射するようにした筒内噴射式エンジンでは、吸気
ポートに燃料を噴射するようにしたポート噴射式エンジ
ンに比べて燃料の噴射圧が格段に高くなるので、必然的
に燃料噴射量のばらつきが大きくなりやすい。しかも、
燃焼室に燃料を噴射できるタイミングが限られることか
ら、前記ポート噴射式エンジンに比べて燃料を噴射でき
る時間が大幅に短くなり、これに対して燃料噴射量を十
分に確保するために燃料噴射弁の噴孔を大径化すると、
噴射量のばらつきはさらに大きくなってしまう。

【０００４】つまり、筒内噴射式エンジンは本来、燃料
噴射弁の個体差による噴射量ばらつきが大きくなりやす
いという特性を有し、空燃比の制御性の低下による燃費
悪化等の不具合が出やすい。このことから、従来、前記
のようにエンジン暖機判定後に実際に噴射量のばらつき
を学習し、その学習結果に基づいて燃料噴射弁の流量特
性を補正することが一般的に行われている（例えば、特
開平５−２１４９９９号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来例
のような筒内噴射式エンジンは、通常、低負荷側の所定
の運転領域においていわゆる成層燃焼状態で運転される
ようになっている。この成層燃焼状態では、燃焼室の平
均空燃比を極めてリーンな状態にすることができるの
で、優れた燃費低減効果が得られるものの、そのような
空燃比リーン状態では従来までのようにＯ2センサによ
り空燃比を検出することができないので、空燃比のフィ
ードバック制御は行えない。特に車両に搭載されたエン
ジンの場合には前記成層燃焼状態での運転時間が全体の
中でかなり長くなる上に、運転状態が大きく変化する過
渡状態とされることも多いので、結局、前記の如く噴射
量のばらつきを学習できる機会は極めて少ないのが実状
である。

【０００６】つまり、筒内噴射式エンジンでは、燃料噴
射弁の個体差等に起因する噴射量ばらつきを学習補正す
る必要性が極めて高いにも拘わらず、その学習の機会が
極めて少ないことから、なかなか有効な補正を行えない
という不具合がある。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、前記のように、エンジ
ンの運転空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように
オープン制御するか、又はセンサ出力に基づいてフィー
ドバック制御するかに切替えるようにした筒内噴射式エ
ンジンにおいて、通常、燃料の気化霧化性が低いエンジ
ンの未暖機状態では空燃比をあまりリーンにできないこ
とに着目し、噴射量ばらつきの学習機会を従来よりも大
幅に増やして、燃料噴差弁の流量特性を早期にかつ有効
に補正できるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成すべ
く、この発明の第１の解決手段では、エンジンの未暖機
時にも噴射量のばらつきを学習するとともに、その未暖
機時及び暖機後の両方の学習結果に基づいて燃料噴射弁
の流量特性を補正するようにした。

【０００９】具体的に、請求項１の発明では、図１に示
すように、エンジン１の気筒内燃焼室４に燃料を直接、
噴射供給する燃料噴射弁７と、前記燃焼室４の空燃比を
検出する空燃比検出手段ａと、エンジン１の暖機状態を
判定する暖機判定手段ｂとを備え、その暖機判定手段ｂ
によりエンジン１の暖機状態が判定されたときは、エン
ジン１の低負荷側の所定の第１領域で前記燃焼室４の空
燃比を、理論空燃比よりもリーンな目標値になるように
フィードフォワード制御するとともに、前記第１領域よ
りも高負荷側の第２領域では空燃比を前記目標値よりも
リッチな別の目標値になるように、前記空燃比検出手段
ａからの信号に基づいてフィードバック制御する一方、
前記暖機判定手段ｂによりエンジン１の未暖機状態が判
定されたときは、前記第１及び第２領域の両方で前記空
燃比のフィードバック制御を行うようにした筒内噴射式
エンジンの制御装置Ａを前提とする。

【００１０】そして、前記空燃比の目標値に対応する目
標燃料噴射量ｑを少なくともエンジン１の運転状態に応
じて演算する目標燃料噴射量演算手段ｃと、該目標燃料
噴射量ｑに対応する燃料噴射弁７の開弁時間Tiを該燃料
噴射弁７の流量特性に基づいて演算する開弁時間演算手
段ｄと、少なくとも、エンジン１が未暖機状態でかつ前
記第１領域にあるとき、及び暖機状態で前記第２領域に
あるときに、それぞれ前記空燃比検出手段ａからの信号
に基づいて実際の燃料噴射量の目標燃料噴射量に対する
偏差を学習する噴射量偏差学習手段ｅと、この噴射量偏
差学習手段ｅにより学習した噴射量の偏差に基づいて、
前記燃料噴射弁７の流量特性を補正する流量特性補正手
段ｆとを備える構成とする。

【００１１】前記の構成により、エンジン１の運転中に
は、目標燃料噴射量演算手段ｃにより目標燃料噴射量ｑ
が演算され、そのに対応する燃料噴射弁７の開弁時間Ti
が開弁時間演算手段ｄにより演算されて、その開弁時間
Tiだけ燃料噴射弁７が開弁作動されることで、前記目標
燃料噴射量ｑに相当する分量の燃料が実際に燃焼室４に
噴射される。ここで、未暖機状態ではエンジン１が第１
及び第２のいずれの領域にあっても、空燃比検出手段ａ
からの信号に基づいて目標燃料噴射量ｑがフィードバッ
ク補正され、燃焼室４の空燃比が目標値になるようにフ
ィードバック制御が行われる。また、少なくとも低負荷
側の第１領域において、空燃比検出手段ａからの信号に
基づいて、噴射量偏差学習手段ｅにより実際の燃料噴射
量の目標燃料噴射量に対する偏差が学習される。一方、
暖機後は高負荷側の第２領域で前記フィードバック制御
が行われ、このときにも噴射量の偏差が学習される。そ
して、エンジン１の暖機前後の両方の学習結果に基づい
て、流量特性補正手段ｆにより前記燃料噴射弁７の流量
特性が補正され、この流量特性の補正により、燃料噴射
弁７にその製作誤差等に起因する個体差があっても噴射
量のばらつきが低減される。

【００１２】このことで、エンジン暖機前には暖機後に
比べて、エンジン１が定常運転状態になることが多いの
で、未暖機時にも噴射量の偏差を学習することにより、
学習の機会を大幅に増やすことができる。しかも、燃料
噴射弁７の開弁時間が短い低負荷側の第１領域とそれよ
りも開弁時間が長い第２領域との両方で、噴射量の偏差
を学習できるので、その学習結果に基づいて燃料噴射弁
７の流量特性を正確に補正することができる。つまり、
エンジン始動後、速やかに噴射量の偏差を学習し、燃料
噴射弁の流量特性を早期にかつ十分に高精度に補正する
ことができ、よって、エンジン１の過渡応答性やフィー
ドフォワード制御時の空燃比の制御性を大幅に高めるこ
とができる。

【００１３】請求項２の発明では、空燃比検出手段は燃
焼室の空燃比が略理論空燃比近傍にあるときにのみ空燃
比を検出するものとする。このことで、エンジン暖機後
の第２領域と暖機前の第１及び第２領域とにおいて、空
燃比検出手段からの信号に基づいて、燃焼室の空燃比が
理論空燃比近傍の値になるようにフィードバック制御す
ることができる。また、前記空燃比検出手段を比較的安
価なラムダＯ2センサにより構成できる。

【００１４】請求項３の発明では、空燃比検出手段は燃
焼室の空燃比が理論空燃比を含む所定範囲（例えばＡ/
Ｆ＝１３〜１６）にあるときにのみ空燃比を検出するも
のとする。このことで、空燃比検出手段からの信号に基
づいて、燃焼室の空燃比が所定範囲内の値になるように
フィードバック制御できるので、理論空燃比近傍でのみ
フィードバック制御を行う場合に比べてフィードバック
制御を行う運転領域を拡げることができ、このことによ
り、噴射量の偏差を学習する機会をさらに増やすことが
できる。尚、前記空燃比検出手段は例えばリニアＯ2セ
ンサにより構成すればよい。

【００１５】請求項４の発明では、噴射量偏差学習手段
は、暖機判定手段によりエンジンの半暖機状態が判定さ
れたときにのみ噴射量の偏差を学習する構成とする。こ
こで、半暖機状態とは、冷間始動されたエンジンの温度
状態がある程度高くなってから暖機状態と判定されるま
での中間的な状態を言う。

【００１６】すなわち、一般に、エンジンの温度状態が
低いほど噴射された燃料の壁面付着量が多くなって、空
燃比検出手段による空燃比の検出精度が低下するので、
エンジンが半暖機状態になるまでは空燃比検出手段から
の信号に基づいて、実際の燃料噴射量を正確に検出する
ことは困難である。そこで、この発明では、噴射量偏差
の学習はエンジンの半暖機状態が判定されたときにのみ
行うことで、不正確な検出値に基づく誤った補正が行わ
れることを未然に防止できる。

【００１７】請求項５の発明では、燃料噴射弁の流量特
性は、燃料噴射弁の開弁時間に対する燃料噴射量の対応
関係を略線形の特性として表したものとする。このこと
で、燃料噴射弁の流量特性が略線形なので、この流量特
性を噴射量の偏差に基づいて容易にかつ速やかに補正で
きる。

【００１８】請求項６の発明では、流量特性補正手段
は、学習した噴射量の偏差に重み付けを加えて補正を行
うものとし、その重み付けは、暖機後の学習結果のほう
が未暖機時の学習結果よりも大きいものとする。

【００１９】すなわち、一般に、エンジンの温度状態が
低いほど、噴射された燃料の壁面付着量が多くなって、
空燃比検出手段による空燃比の検出精度が低下するの
で、噴射量の偏差の学習結果も暖機後のほうが暖機前よ
りも信頼度が高くなる。そこで、この発明では、信頼度
の高い暖機判定後の学習結果が補正内容に十分に反映さ
れるように、暖機前の学習結果よりも重みを付けて補正
を行うことで、流量特性の補正の精度をさらに高めるこ
とができる。

【００２０】請求項７の発明では、噴射量偏差学習手段
は少なくともエンジンの負荷状態が異なる複数の運転状
態で噴射量偏差を学習するものであり、流量特性補正手
段は、学習した噴射量の偏差に重み付けを加えて補正を
行うものとし、その重み付けは、高負荷状態での学習結
果のほうがそれよりも低負荷状態での学習結果よりも大
きいものとする。

【００２１】すなわち、一般に、エンジンの負荷状態が
高いほど燃料噴射量を多くする必要があるので、燃料噴
射弁の開弁時間も長くなり、そのため、燃料噴射弁の個
体差に起因する噴射量の偏差の絶対量も多くなって、そ
の学習結果の信頼度が相対的に高くなる。そこで、この
発明では、信頼度の高い高負荷状態での学習結果が補正
内容に十分に反映されるように、低負荷側での学習結果
よりも重みを付けて補正を行うことで、流量特性の補正
の精度をさらに高めることができる。

【００２２】請求項８の発明では、請求項７における重
み付けは、噴射量の偏差の学習時におけるエンジン負荷
状態に拘わらず、暖機後の学習結果のほうが未暖機時の
学習結果よりも大きいものとする。

【００２３】すなわち、前記請求項７の発明の如く、エ
ンジンの負荷状態が高いときのほうが低いときよりも噴
射量偏差の学習結果の信頼度が高くなる傾向はあるが、
そのエンジンの負荷状態に拘わらず暖機時には燃料の壁
面付着量が増えるため、学習結果の信頼度が低くなる。
そこで、この発明では、噴射量偏差の学習時におけるエ
ンジンの負荷状態に拘わらず、暖機後の学習結果への重
み付けを暖機前の学習結果よりも大きくして、流量特性
の補正の精度をより一層、高めることができる。

【００２４】請求項９の発明では、エンジンが未暖機状
態でかつアイドル運転状態になっているとき、燃料噴射
弁による燃料の噴射を開弁時間が等しくなるように２回
に分割して行わせる噴射分割手段を設け、噴射量偏差学
習手段は、学習した噴射量の偏差に重み付けを加えて補
正を行うものとし、その重み付けは前記分割噴射を行わ
ないときの学習結果のほうが分割噴射を行ったときの学
習結果よりも大きいものとする。

【００２５】すなわち、通常、エンジン運転中の燃料噴
射量が実質的に略最小になるのはアイドル運転状態なの
で、このアイドル運転状態で燃料噴射を２分割すれば、
各回の開弁時間はさらに短くなり、この状態で噴射量の
偏差を学習することにより、燃料噴射弁の流量特性を可
及的に広い範囲に亘って学習することができる。一方、
そのように開弁時間を短くすると、燃料噴射弁の動作自
体が不安定になって学習の精度はやや低下するので、こ
の発明では、分割噴射を行わないときの学習結果が分割
噴射を行ったときの学習結果よりも大きく反映されるよ
うに重み付けをして、流量特性の補正の精度をさらに高
めることができる。

【００２６】請求項１０の発明では、第１及び第２領域
はいずれもエンジンの低回転ないし中回転域にあり、前
記第１領域は低負荷ないし中負荷域にある一方、第２領
域は高負荷域にあるものとする。このことで、通常、車
両に搭載されたエンジンは低回転ないし中回転域で運転
される時間が長く、また、特に未暖機時には低負荷ない
し中負荷域で運転されることが多いので、このような運
転状態で噴射量の偏差を学習するようにすれば、学習の
機会を十分に確保できる。

【００２７】請求項１１の発明では、エンジンの排気の
一部を吸気系に還流させる排気還流手段が設けられ、噴
射量偏差学習手段は、前記排気還流手段により排気還流
が行わるときには噴射量の偏差の学習を停止する構成と
する。すなわち、排気の一部を吸気系に還流させると、
その排気流によって吸気の流れや脈動の影響が変化する
ので、このようなときに実際の燃料噴射量を空燃比検出
手段からの信号に基づいて正確に検出することは極めて
難かしい。そこで、この発明では、排気が還流されると
きには噴射量の偏差の学習を行わないようにして、不正
確な検出値に基づく誤った補正が行われることを未然に
防止できる。

【００２８】この発明の第２の解決手段では、第１の解
決手段と同じくエンジンの未暖機時にセンサ出力に基づ
いてフィードバック制御を行う運転領域においても、噴
射量ばらつきの学習を行うとともに、まず最初は学習補
正を早期に行うことを優先して、主に未暖機時の学習結
果に基づいて流量特性の補正を行う一方、学習が進むに
連れて徐々に学習補正の精度向上を優先し、主に暖機後
の学習結果に基づいて補正を行うようにした。

【００２９】具体的に、請求項１２の発明では、エンジ
ンの気筒内燃焼室に燃料を直接、噴射供給する燃料噴射
弁と、前記燃焼室の空燃比を検出する空燃比検出手段
と、エンジンの暖機状態とを判定する暖機判定手段とを
備え、その暖機判定手段によりエンジンの暖機状態が判
定されたときは、エンジンの低負荷側の所定の第１領域
で前記燃焼室の空燃比を理論空燃比よりもリーンな目標
値になるようにフィードフォワード制御するとともに、
前記第１領域よりも高負荷側の第２領域では空燃比を前
記目標値よりもリッチな別の目標値になるように、前記
空燃比検出手段からの信号に基づいてフィードバック制
御する一方、前記暖機判定手段によりエンジンの暖機状
態が判定される前は、前記第１及び第２領域の両方で前
記空燃比のフィードバック制御を行うようにした筒内噴
射式エンジンの制御装置を前提とする。

【００３０】そして、前記空燃比の目標値に対応する目
標燃料噴射量を少なくともエンジンの運転状態に応じて
演算する目標燃料噴射量演算手段と、その目標燃料噴射
量に対応する燃料噴射弁の開弁時間を該燃料噴射弁の流
量特性に基づいて演算する開弁時間演算手段と、少なく
とも、エンジンが未暖機状態でかつ前記第１領域にある
とき、及び暖機状態でかつ前記第２領域にあるときに、
それぞれ前記空燃比検出手段からの信号に基づいて実際
の燃料噴射量の目標燃料噴射量に対する偏差を学習する
噴射量偏差学習手段と、この噴射量偏差学習手段による
学習の累積回数を計数する計数手段と、前記学習の累積
回数が設定回数以下であれば、未暖機時及び暖機後にそ
れぞれ学習した噴射量の偏差に基づいて、前記燃料噴射
弁の流量特性を補正する一方、学習の累積回数が設定回
数を越えれば、暖機後の学習結果のみに基づいて補正を
行う流量特性補正手段とを備える構成とする。

【００３１】前記の構成により、噴射量偏差学習手段に
よる学習の累積回数が設定回数以下の間は、請求項１記
載の発明と同様に、流量特性補正手段により、エンジン
未暖機時及び暖機後の両方の学習結果に基づいて燃料噴
射弁の流量特性を補正することにより、学習頻度を増大
させて、燃料噴射弁の流量特性を早期にかつ十分に高精
度に補正できる。また、学習の累積回数が前記設定回数
を越えて、暖機後の学習データが十分に多くなれば、そ
の暖機後の学習結果のみに基づいて前記流量特性を補正
することで、信頼度の高い暖機後の学習結果を補正内容
に十分に反映させて、流量特性の補正精度をさらに高め
ることができる。

【００３２】また、請求項１３の発明では、エンジンの
気筒内燃焼室に燃料を直接、噴射供給する燃料噴射弁
と、前記燃焼室の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
エンジンの暖機状態とを判定する暖機判定手段とを備
え、その暖機判定手段によりエンジンの暖機状態が判定
されたときは、エンジンの低負荷側の所定の第１領域で
前記燃焼室の空燃比を理論空燃比よりもリーンな目標値
になるようにフィードフォワード制御するとともに、前
記第１領域よりも高負荷側の第２領域では空燃比を前記
目標値よりもリッチな別の目標値になるように、前記空
燃比検出手段からの信号に基づいてフィードバック制御
する一方、前記暖機判定手段によりエンジンの暖機状態
が判定される前は、前記第１及び第２領域の両方で前記
空燃比のフィードバック制御を行うようにした筒内噴射
式エンジンの制御装置を前提とする。

【００３３】そして、前記空燃比の目標値に対応する目
標燃料噴射量を少なくともエンジンの運転状態に応じて
演算する目標燃料噴射量演算手段と、その目標燃料噴射
量に対応する燃料噴射弁の開弁時間を該燃料噴射弁の流
量特性に基づいて演算する開弁時間演算手段と、少なく
とも、エンジンが未暖機状態でかつ前記第１領域にある
とき、及び暖機状態でかつ前記第２領域にあるときに、
それぞれ前記空燃比検出手段からの信号に基づいて実際
の燃料噴射量の目標燃料噴射量に対する偏差を学習する
噴射量偏差学習手段と、この噴射量偏差学習手段による
学習の累積回数を計数する計数手段と、前記学習の累積
回数が第１設定回数以下であれば、未暖機時に学習した
噴射量偏差のみに基づいて前記燃料噴射弁の流量特性を
補正し、学習の累積回数が前記第１設定回数を越えてい
て、かつその第１設定回数よりも大きな第２設定回数以
下であれば、未暖機時と暖機後の学習結果に基づいて補
正を行い、学習の累積回数が前記第２設定回数を越えれ
ば、暖機後の学習結果のみに基づいて補正を行う流量特
性補正手段とを備える構成とする。

【００３４】前記の構成により、請求項１２記載の発明
と同様に、学習頻度を増大させて燃料噴射弁の流量特性
を早期に補正できるとともに、その後、学習の累積があ
る程度増えてくれば、信頼度の高い暖機後の学習結果を
十分に反映させて、流量特性の補正精度を高めることが
できる。加えて、学習の累積が少ない間は、流量特性補
正手段により、エンジン未暖機時の学習結果のみに基づ
いて燃料噴射弁の流量特性が補正されるので、エンジン
始動後、速やかに学習頻度を増大させて、燃料噴射弁の
流量特性をさらに早期に補正することができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】（制御装置の全体構成）図２は本
発明の実施形態に係る筒内噴射式エンジンの制御装置Ａ
の全体構成を示し、１は例えば車両に搭載された多気筒
エンジンである。このエンジン１は複数の気筒２，２，
…（１つのみ図示する）を有し、各気筒２内にピストン
３が往復動可能に嵌挿されていて、そのピストン３によ
り気筒２内に燃焼室４が区画されている。この燃焼室４
の上壁における気筒軸心上の位置には、点火回路５に接
続された点火プラグ６が燃焼室４に臨むように取り付け
られている。また、前記燃焼室４の側壁部には、移動す
るピストン３と干渉しない位置に、燃焼室４に燃料を直
接噴射供給するようにインジェクタ（燃料噴射弁）７が
取り付けられている。

【００３６】前記インジェクタ７には、図示しないが、
高圧燃料ポンプ、プレッシャレギュレータ等を有する燃
料供給回路が接続されており、この燃料供給回路によっ
て燃料タンクからの燃料を適正な圧力に調整しながら、
インジェクタ７に供給するようになっている。また、そ
の燃料圧力を検出する燃圧センサ８が設けられている。
そして、前記インジェクタ７により燃料が気筒２の圧縮
行程後期に噴射されると、その燃料噴霧はピストン３の
頂面に凹設したキャビティ（図示せず）にトラップされ
て、前記点火プラグ６近傍に比較的濃い混合気の層が形
成される。一方、前記インジェクタ７により燃料が気筒
２の吸気行程で噴射されると、その燃料噴霧は燃焼室４
に拡散して吸気（空気）と混合されて、燃焼室４に均一
な混合気が形成される。

【００３７】前記燃焼室４は、図示しない吸気ポートに
より吸気弁９を介して吸気通路１０に連通されている。
この吸気通路１０は、エンジン１の燃焼室４に対しエア
クリーナ１１で濾過した吸気を供給するものであり、上
流側から下流側に向かって順に、エンジン１に吸入され
る吸入空気量を検出するホットワイヤ式エアフローセン
サ１２と、吸気通路１０を絞る電気式スロットル弁１３
と、サージタンク１４とがそれぞれ配設されている。前
記電気式スロットル弁１３は、図外のアクセルペダルに
対し機械的には連結されておらず、モータ１５により駆
動されて開閉するようになっている。さらに、前記スロ
ットル弁１３の開度を検出するスロットル開度センサ１
６と、サージタンク１４内の吸気圧を検出する吸気圧セ
ンサ１７とがそれぞれ設けられている。

【００３８】前記サージタンク１４よりも下流側の吸気
通路１０は、気筒２毎に分岐する独立通路とされてい
て、その各独立通路の下流端部がさらに２つに分岐して
それぞれ吸気ポートに連通しており、その分岐路のうち
の一方にスワール制御弁１８が設けられている。このス
ワール制御弁１８はアクチュエータ１９により駆動され
て開閉するものであり、スワール制御弁１８が閉弁する
と、吸気は他方の分岐路のみから燃焼室４に供給され
て、その燃焼室４に強い吸気スワールが生成される一
方、スワール制御弁１８が開くに連れて、吸気スワール
は弱められるようになっている。また、そのスワール制
御弁１８の開度を検出するスワール制御弁開度センサ２
０が設けられている。

【００３９】図２において２２は燃焼室４から燃焼ガス
を排出する排気通路で、この排気通路２２の上流端は気
筒２毎に分岐して、図示しない排気ポートにより排気弁
２３を介して燃焼室４に連通されている。この排気通路
２２には上流側から下流側に向かって順に、排気中の酸
素濃度を検出するＯ2センサ（空燃比検出手段）２４
と、排気を浄化する触媒２５とがそれぞれ配設されてい
る。前記Ｏ2センサ２４は、排気中の酸素濃度に基づい
て空燃比を検出するために用いられるものであり、その
出力が理論空燃比を境にステップ状に反転するいわゆる
ラムダＯ2センサが用いられている（図１５参照）。こ
のラムダＯ2センサ２４を用いることで、空燃比検出手
段を比較的安価に構成できる。

【００４０】また、前記触媒２５は、軸方向（排気の流
れ方向）に沿って互いに平行に延びる多数の貫通孔が開
口するハニカム構造のコージェライト製担体（図示せ
ず）を有し、その各貫通孔壁面に触媒層を形成したもの
である。この触媒２５には、空燃比が理論空燃比よりも
大きいリーン状態でＮＯｘを吸着する一方、空燃比が理
論空燃比近傍又はこれよりも小さいリッチ状態になる
と、吸着したＮＯｘを放出しかつ還元浄化するＮＯｘ吸
着還元タイプのものが用いられており、特に理論空燃比
近傍では、いわゆる三元触媒と同様の高い排気浄化性能
を発揮するものである。

【００４１】さらに、前記Ｏ2センサ２４よりも上流側
の排気通路２２には、ＥＧＲ通路２６の上流端が分岐接
続され、このＥＧＲ通路２６の下流端は前記スロットル
弁１３とサージタンク１４との間の吸気通路１０に接続
されていて、排気の一部を吸気系に還流させるようにな
っている。このＥＧＲ通路２６の下流端寄りには開度調
整可能な電気式のＥＧＲ弁２７が配設されており、ＥＧ
Ｒ通路２６による排気の還流量（以下ＥＧＲ量という）
を調整するようになっている。そのＥＧＲ通路２６及び
ＥＧＲ弁２７により、排気還流手段が構成されている。
また、そのＥＧＲ弁２７のリフト量を検出するリフトセ
ンサ２８が設けられている。

【００４２】前記点火プラグ６の点火回路５、インジェ
クタ７、電気式スロットル弁１３の駆動モータ１５、ス
ワール制御弁１８のアクチュエータ１９、電気式ＥＧＲ
弁２７等はコントロールユニット４０（以下、ＥＣＵと
いう）によって作動制御されるようになっている。一
方、このＥＣＵ４０には、前記エアフローセンサ１２、
スロットル開度センサ１６、吸気圧センサ１７、スワー
ル制御弁開度センサ２０、Ｏ2センサ２４及びＥＧＲ弁
２７のリフトセンサ２８の各出力信号が入力されてお
り、加えて、エンジン１の冷却水温度（エンジン水温）
を検出する水温センサ３０、吸気温度を検出する吸気温
センサ３１、大気圧を検出する大気圧センサ３２、エン
ジン回転数を検出する回転数センサ３３、及びアクセル
ペダルの開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開
度センサ３４の各出力信号が入力されている。

【００４３】（エンジン制御の概要）この実施形態に係
るエンジン１は、その運転状態に応じてインジェクタ７
による燃料噴射の形態（燃料噴射時期及び空燃比等）が
切替えられて、異なる燃焼状態で運転されるようになっ
ている。すなわち、図３（ａ）に示すように、エンジン
１の温間時（例えば、エンジン水温が４５°Ｃ以上のと
き）には、低負荷低回転側の所定領域（イ）が成層燃焼
領域とされ、インジェクタ７により圧縮行程後期に燃料
を噴射させて、点火プラグ６の近傍に混合気が偏在する
成層状態で燃焼させる燃焼モードになる。この成層燃焼
モードでは、エンジン１のポンプ損失を低減するために
スロットル弁１３の開度を大きくしており、このこと
で、燃焼室４の平均空燃比は大幅にリーンな状態（例え
ばＡ/Ｆ＝３０くらい）になる。

【００４４】一方、それ以外の運転領域（ロ）（ハ）は
均一燃焼領域とされており、インジェクタ７により吸気
行程前期に燃料を噴射させて、吸気と十分に混合して燃
焼室４に均一な混合気を形成した上で燃焼させる燃焼モ
ードになる。この均一燃焼モードにおける低負荷側の領
域（ロ）では、燃焼室４における混合気の空燃比が略理
論空燃比（Ａ/Ｆ＝１４．７）になるように、燃料噴射
量やスロットル開度等を制御する（以下、ストイキオモ
ードという）。また、均一燃焼領域における高負荷ない
し高回転側の運転領域（ハ）では、空燃比を理論空燃比
よりもリッチな状態（例えばＡ/Ｆ＝１３〜１４）にす
る（以下、エンリッチモードという）。さらに、同図
（ａ）に斜線を入れて示す領域では、ＥＧＲ通路２６に
より排気通路２２の排気の一部を吸気通路１０に還流さ
せるようにしており、このことで、燃焼室４において燃
焼に伴うＮＯｘの発生を抑制できる。

【００４５】また、同図（ｂ）に示すエンジン冷間時に
は、燃焼安定性の向上のためにエンジン１の全ての運転
領域を均一燃焼領域としており、前記温間時の運転領域
（イ）及び（ロ）を合わせたものに対応する低負荷側の
運転領域（ニ）では、エンジン１はストイキオモードで
運転される一方、前記温間時の運転領域（ハ）に対応す
る運転領域（ホ）では、エンジン１はエンリッチモード
で運転される。

【００４６】図４は前記ＥＣＵ４０におけるエンジン制
御の基本的な処理を示す機能ブロック図である。すなわ
ち、ＥＣＵ４０は、吸気温センサ３１及び大気圧センサ
３２からの信号に基づいて吸気密度状態を検出する吸気
密度状態検出手段４１を備えるとともに、回転数センサ
３３及びアクセル開度センサ３４からの信号に基づき、
さらに前記吸気密度状態を加味してエンジン１の目標負
荷を設定する目標負荷設定手段４２を備えている。

【００４７】前記目標負荷設定手段４２では、図５に示
すように、まず、仮想体積効率演算部４２ａにより、ア
クセル開度accel及びエンジン回転数neに基づいて仮想
体積効率veimgを演算する。詳しくは、予めベンチテス
ト等により、標準大気状態でかつ空燃比を理論空燃比に
保った標準運転条件下において、要求される出力性能が
得られるように、アクセル開度accel及びエンジン回転
数neと仮想体積効率veimgとの対応関係が求められ、こ
の対応関係がマップとしてＥＣＵ４０のメモリに記憶さ
れている。そして、このマップから、実際のアクセル開
度accel及びエンジン回転数neに対応する仮想体積効率v
eimgが読み込まれる。前記アクセル開度accel及びエン
ジン回転数neと仮想体積効率veimgとの対応関係は例え
ば図９に示すようになり、仮想体積効率veimgは。アク
セル開度accelが大きくなるに連れて増加し、かつエン
ジン回転数neが低いほど大きくなる。

【００４８】続いて、仮想充填効率演算部４２ｂによ
り、前記のように求めた仮想体積効率veimgに、前記吸
気密度状態検出手段４１により求められた吸気密度を加
味して、仮想充填効率ceimgを演算する。この仮想充填
効率ceimgは標準運転条件下でエンジン１に要求される
出力に見合った充填効率（吸気充填量）であるが、この
ようにして求めた仮想充填効率ceimgに対し、なまし処
理部（遅延処理手段）４２ｃにおいて次式のような一時
遅れ補正を行う。つまり、仮想充填効率ceimgに遅延処
理を施す。

【００４９】

【数１】 ceimgd ＝（１−α）×ceimg＋α×ceimgd[i-1] 但し、ceimgd[i-1] は ceimgd の前回値、αは係数（０
＜α＜１）である。

【００５０】そして、前記仮想充填効率演算部４２ｂに
より演算した仮想充填効率ceimg、又は前記なまし処理
部４２ｃにより遅延処理した仮想充填効率ceimgdに基づ
いて、目標負荷演算部４２ｄにより、それぞれの値に対
応する図示平均有効圧力（Ｐｉ）を目標負荷として演算
する。すなわち、なまし処理されていない仮想充填効率
ceimgに基づいて、第１目標負荷Piobjを、また、なまし
処理された仮想充填効率ceimgdに基づいて、第２目標負
荷Piobjdをそれぞれ演算する。

【００５１】

【数２】Piobj ＝ K1×ceimg ＋K2 Piobjd ＝ K1×ceimgd＋K2 また、前記目標負荷設定手段４２には、エンジン１のア
イドル運転中にエアコンディショナ等の外部負荷が加わ
ったときに、その外部負荷に見合う程度にエンジン出力
を高めるために、前記の目標負荷の演算に先立って仮想
充填効率ceimg,ceimgdを補正するアイドリング負荷補正
部４２ｅが設けられている。

【００５２】前記ＥＣＵ４０は、前記のように求めた第
１目標負荷Piobjとエンジン回転数neとに基づいて、基
本的な運転モードmodsを設定する運転モード設定手段４
３を備えている。すなわち、例えばエンジン温間時に
は、前記図３（ａ）に示すように、第１目標負荷Piobj
が所定の低負荷側しきい値Piobj*よりも低く、かつエン
ジン回転数neが低い運転領域（イ）では成層燃焼モード
とする一方、それ以外の運転領域（ロ、ハ）では均一燃
焼モードとし、第１目標負荷Piobj及びエンジン回転数n
eに応じて、ストイキオモードかエンリッチモードかの
いずれかとする。

【００５３】また、前記ＥＣＵ４０はエンジン出力に関
係する各種制御パラメータの値を決定するようになって
おり、具体的には、スロットル弁１３により調整される
吸入空気量、ＥＧＲ弁２７により調整されるＥＧＲ量、
スワール制御弁１８により調整される吸気スワール強
さ、インジェクタ７による燃料噴射量、噴射時期、及び
点火プラグ６による点火時期を制御パラメータとして、
これらの制御パラメータの値を第１及び第２目標負荷Pi
obj,Piobjd及びエンジン回転数neに応じて決定する。

【００５４】ここで、前記制御パラメータのうちの吸入
空気量、ＥＧＲ量及びスワール強さはそれぞれスロット
ル弁１３、ＥＧＲ弁２７及びスワール制御弁１８の作動
に対する応答性が比較的低い低速応答系なので、これら
の制御量であるスロットル開度tvoobj、ＥＧＲ弁開度、
スワール制御弁開度は第１目標負荷Piobjとエンジン回
転数neとに応じて決定する。一方、燃料噴射量、噴射時
期及び点火時期はいずれも制御信号に速やかに応答する
高速応答系のものなので、これらは遅延処理後の第２目
標負荷Piobjdとエンジン回転数neとに応じて決定する。

【００５５】（スロットル制御）具体的に、前記ＥＣＵ
４０は、前記目標負荷設定手段４２により設定された第
１目標負荷Piobjに応じて、スロットル弁１３を制御す
る手段として、第１目標空燃比設定手段４４、目標充填
効率演算手段４５及びスロットル開度演算手段４６を備
えている。前記第１目標空燃比設定手段４４は、吸入空
気量を制御するための目標空燃比afwbを上述の運転モー
ド設定手段４３により設定された運転モード別に設定す
るものであり、図１０に示すように、成層燃焼モードや
エンリッチモードでは第１目標負荷Piobjとエンジン回
転数neとに応じて、予め作成されているマップから目標
空燃比afwbを求め、また、ストイキオモードでは目標空
燃比afwbを理論空燃比とする。

【００５６】また、前記目標充填効率演算手段４５は、
第１目標負荷Piobj又はこれに対応する仮想充填効率cei
mgと前記目標空燃比afwbとに基づいて、例えば次式に従
って目標充填効率ceobjを演算する。

【００５７】

【数３】ceobj ＝ceimg×｛（afwb＋K3）/ 14.7 ｝×K4 この（数３）の演算式は、仮想充填効率ceimgから、リ
ーン状態で運転される場合の目標空燃比の空気過剰率分
（afwb/14.7）と燃費改善効果分とを加味して目標充填
効率ceobjを求めるようにしたもので、係数K3,K4はいず
れも燃費改善効果分に見合う程度に目標充填効率を減少
させるような値とされている。

【００５８】つまり、前記仮想充填効率ceimgは、エン
ジン１が標準運転条件下で運転されるときの目標負荷に
対応する値なので、リーン運転時に同等の燃料噴射量を
確保するためには前記の空気過剰率分を加味する必要が
あるが、そのようにして理論空燃比の場合と同等の燃料
噴射量を確保した場合、リーン運転時には熱効率が高く
なることからエンジン出力が高くなってしまう（これを
燃費改善効果という）。そこで、目標負荷に対応するエ
ンジン出力を得るために、前記のように空気過剰率分を
加味するほかに、燃費改善効果分も加味するようにした
ものである。

【００５９】尚、前記（数２）から、ceimg ＝（Piobj
−K2）/K1 となるので、これを前記（数３）に代入し
て、第１目標負荷Piobjから目標充填効率ceobjを求める
ようにしてもよい。

【００６０】さらに、前記スロットル開度演算手段４６
では、図６に示すように、前記のように求めた目標充填
効率ceobjを、目標体積効率演算部４６ａにより吸気密
度に応じて補正して、目標体積効率veobjを求め、この
目標体積効率veobj及びエンジン回転数neに応じてスロ
ットル開度tvoobjを演算する。その際、体積効率及びエ
ンジン回転数とスロットル開度との対応関係はＥＧＲの
有無によって異なるため、その各場合についてそれぞれ
前記の対応関係を示すマップを予め作成し、ＥＧＲ判別
部４６ｃによるＥＧＲの有無の判別結果に応じて、いず
れかのマップから目標体積効率veobj及びエンジン回転
数neに対応するスロットル開度tvoobjを読み込むように
している。

【００６１】ここで、前記体積効率及びエンジン回転数
とスロットル開度との対応関係は、例えば、ＥＧＲが行
われていない場合に図１１に実線で示すようになり、Ｅ
ＧＲが行われている場合には同図に破線で示すようにな
る。すなわち、スロットル開度tvoobjは、目標体積効率
veobjが大きいほど大きくされ、かつエンジン回転数ne
が高いほど大きくされるとともに、ＥＧＲがある場合に
はない場合よりも大きめにされる。

【００６２】尚、成層燃焼モードでは、排気の空燃比が
極めてリーンな状態になるので、ＥＧＲガス中にも既燃
ガスだけでなく空気（酸素）が多量に含まれることにな
る。そのため、ＥＧＲがある場合にはそのＥＧＲガス中
の既燃ガス体積割合を求め、その結果に応じて、スロッ
トル開度tvoobj及びＥＧＲ弁制御量を補正するようにし
ている。また、ＥＧＲ量及びスワール強さもそれぞれエ
ンジン１の運転状態に応じて、運転モードmods別に制御
されるようになっている。

【００６３】（燃料噴射制御）前記ＥＣＵ４０は、エン
ジン１の目標負荷及び運転状態に応じて目標空燃比を設
定する第２目標空燃比設定手段４７を備え、また、イン
ジェクタ７による燃料噴射を制御するための燃料噴射制
御手段として、運転モード設定手段４８、分割比設定手
段４９、噴射量演算手段５０、噴射時期設定手段５１及
び噴射制御手段５２を備えている。

【００６４】前記第２目標空燃比設定手段４７は、燃料
噴射量等の制御に用いる目標空燃比を求めるものであ
り、より具体的には図７に示すように、第２目標負荷Pi
objd又はこれに対応する仮想充填効率ceimgdと実充填効
率（吸気充填量）ceとに基づいて、演算部４７ａによ
り、主としてエンジン１の過渡運転時に用いられる目標
空燃比afw0を演算する。

【００６５】

【数４】 afw0 ＝14.7×K1×ce/｛K4×(Piobjd−K2)｝−K3 [＝14.7×ce/(K4×ceimgd)−K3] この（数４）の演算式は、理論空燃比と実充填効率ceと
第２目標負荷Piobjd（又は仮想充填効率ceimgd）と、上
述の燃費改善効果分を加味する係数K3,K4とを用いて、
実充填効率の下で目標負荷に対応するエンジントルクが
得られるような空燃比を求めるようにしたものである。

【００６６】また、設定部４７ｂにより、主としてエン
ジン１の定常運転時に用いられる目標空燃比afwbdを前
記運転モード設定手段４８により設定される運転モード
modf別に設定する。すなわち、図１３（ａ）に示すよう
に、成層燃焼モードやエンリッチモードでは、第２目標
負荷Piobjdとエンジン回転数neとに基づいて、予め作成
されているマップから目標空燃比afwbdを読み込む一
方、ストイキオモードでは、目標空燃比afwbdを理論空
燃比とする。

【００６７】そして、第１目標空燃比設定手段４４で設
定された吸入空気量制御用の目標空燃比afwbと、前記演
算部４７ａにより演算された目標空燃比afw0との偏差da
fwbを偏差演算部４７ｃにより演算して、この偏差dafwb
が大きくなるエンジン１の過渡運転時には、前記演算部
４７ａにより演算した目標空燃比afw0を最終的な目標空
燃比afwとする一方、前記偏差dafwbが小さいエンジン１
の定常運転時には、前記設定部４７ｂにより設定した目
標空燃比afwbdを最終的な目標空燃比afwとする。

【００６８】尚、第２目標空燃比設定手段４７をこのよ
うに構成しているのは、エンジン出力上の要求とエミッ
ションとを同時に満足するためであるが、より簡単な構
成としては、前記設定部４７ｂ及び偏差演算部４７ｃを
省略し、常に演算部４７ａで求めた目標空燃比afw0を燃
料噴射制御における最終的な目標空燃比afwとするよう
にしてもよい。

【００６９】前記図７において、６０は、後述の如き過
渡時の点火時期補正のための空燃比偏差dafwbd,dafw0を
演算する手段であり、運転モード設定手段４８により成
層燃焼モードやエンリッチモードが設定されるときに
は、dafwbd＝afwbd−afwを演算する一方、ストイキオモ
ードが設定されるときにはdafw0＝afw0−afwを演算する
ようになっている。

【００７０】前記運転モード設定手段４８は、高速応答
系の制御パラメータを決定するために用いる運転モード
modfを、燃料噴射量制御用の目標空燃比afw0とエンジン
回転数neとに基づいて設定する。すなわち、図１２に示
すように、前記演算部４７ａで演算された目標空燃比af
w0が成層燃焼モードの下限側基準値afw0*よりも小さく
かつ理論空燃比以上の値になる場合はストイキオモード
とし、目標空燃比afw0が理論空燃比よりも小さい所定値
afw0**になればエンリッチモードにする。反対に前記目
標空燃比afw0が下限側基準値afw0*以上であれば、成層
燃焼モードにする。この運転モードmodfの切替えにより
燃料噴射形態が切替えられて、エンジン１の運転モード
が最終的に切替えられる。尚、前記ストイキオモードと
成層燃焼モードとの間で運転モードmodfが変更されると
きに、一時的に燃料噴射を吸気行程と圧縮行程とで分割
して行うようにしてもよく、このようにすれば、燃焼状
態の急激な変化を避けることができる。

【００７１】前記分割比設定手段４９は、運転モード設
定手段４８により設定される運転モードmodfに応じて吸
気行程噴射と圧縮行程噴射との燃料の分割比を設定する
ものであり、成層燃焼モードでは吸気行程噴射割合を０
％とする一方、ストイキオモードやエンリッチモードで
は、吸気行程噴射割合を１００％とする。尚、前記の分
割噴射を行う場合には、目標空燃比afw及びエンジン回
転数neに応じて分割比を設定するようにすればよい。

【００７２】前記噴射量演算手段５０は、主に、エアフ
ローセンサ１２の出力から求めた実充填効率ceと、前記
第２目標空燃比設定手段４７により設定された目標空燃
比afwと、分割比設定手段４９により設定された噴射割
合とに基づいて、目標となる燃料噴射量と、この燃料噴
射量になるようにインジェクタ７を駆動する制御信号の
噴射パルス幅Ti（開弁時間）とを演算するようになって
いる。尚、周知の如く、実充填効率ceはエアフローセン
サ１２の出力やエンジン回転数ne等に基づいて演算され
る。

【００７３】具体的には図８に示すように、まず、前記
実充填効率ce、目標空燃比afw及び換算用の係数KGKFと
に基づいて、基本噴射量演算部５０ａにより、次式に従
って吸気行程及び圧縮行程噴射の合計の基本噴射量qbas
eを演算する。

【００７４】

【数５】qbase ＝ KGKF×ce×k/afw 但し、kは充填効率ceを補正するための補正係数であっ
て、充填効率補正部５０ｂにより、エンジン回転数neと
スロットル開度tvoobjとに基づいて予め作成されている
充填効率補正マップＭ１から読み込まれる。これは、エ
アフローセンサ出力に基づいて検出される充填効率ce
は、主に吸気通路１０における吸気脈動の影響を受けて
実際の充填効率ceとは異なる値になるので、これを補正
するための係数ｋを予めエンジンの運転状態に対応づけ
てマップとして設定したものである。

【００７５】次に、最終噴射量演算部５０ｃにより、前
記基本噴射量qbaseに対し、燃料圧力に応じた補正値cdp
fと、Ｏ2センサ２４からのフィードバック補正値cfb
と、その他の各種補正値ctotalを加味して、最終噴射量
qinjを演算し、さらに、この最終噴射量qinjと噴射割合
rqbasepとに基づいて、分割噴射量演算部５０ｄによ
り、吸気行程及び圧縮行程噴射量qinjp,qinjdをそれぞ
れ演算する。

【００７６】

【数６】qinj ＝ qbase×cdpf×(1＋cfb＋ctotal) qinjp ＝ qinj×rqbasep qinjd ＝ qinj−qinjp 尚、前記基本噴射量演算部５０ａ、充填効率補正部５０
ｂ、最終噴射量演算部５０ｃ及び分割噴射量演算部５０
ｄにより、目標空燃比afwに対応する燃料噴射量qinjp,q
injdを、少なくともエンジン１の運転状態に応じて演算
する目標燃料噴射量演算手段が構成されている。

【００７７】そして、この各噴射量qinjp,qinjdに比例
するインジェクタ７の開弁時間、即ち噴射パルス幅Ti
を、噴射パルス幅演算部（開弁時間演算手段）５０ｅに
より、予め作成されているインジェクタ流量特性マップ
Ｍ２から読み込んで、設定するようになっている。

【００７８】前記インジェクタ流量特性マップＭ２は、
例えば図１８に示すように、インジェクタ７を駆動する
制御信号の噴射パルス幅Tiと燃料噴射量ｑとの間の対応
関係を略線形の特性として表したものであり、目標とす
る燃料噴射量qinjp,qinjdに基づいて、対応する噴射パ
ルス幅Tiを読み出すために用いられる。また、詳しくは
後述するが、前記インジェクタ流量特性マップＭ２は、
Ｏ2センサ２４からのフィードバック信号に基づいて補
正されるようになっており、このことで、インジェクタ
７の個体差による噴射量のばらつきが解消される。

【００７９】また、前記噴射パルス幅Tiに基づいて実際
の燃料噴射量を逆に演算する実噴射量演算手段５５と、
この実噴射量演算手段５５により演算された燃料噴射量
とＯ2センサ２４により検出された空燃比とに基づい
て、燃焼室４の実際の充填効率cecalを演算する充填効
率演算手段５６と、その演算された充填効率cecalとエ
アフローセンサ出力に基づく充填効率ceとの比率を補正
係数ｋとして演算する補正係数演算手段５７とが設けら
れている。そして、そのように演算された補正係数ｋを
用いて、補正係数学習手段５８により前記充填効率補正
マップＭ１上の対応する値が書き換えられるようになっ
ている。このことで、エンジン１がスロットル開度及び
エンジン回転数の異なる様々な運転状態にあるときの補
正係数ｋの値が書き換えられて、充填効率補正マップＭ
１が充填効率ceの偏差の特性に応じて更新される。

【００８０】前記噴射時期設定手段５１は、燃料噴射時
期を前記運転モード設定手段４８により設定された運転
モードmodf別に設定するものであり、図１３（ｂ）に示
すように、成層燃焼モードでは第２目標負荷Piobjdとエ
ンジン回転数neとに応じて予め作成されているマップか
ら圧縮行程噴射用の噴射時期thtinjdを求める一方、均
一燃焼モードではエンジン回転数neに応じて予め設定さ
れているマップから吸気行程噴射用の噴射時期thtinjp
を求める。

【００８１】尚、演算処理の便宜上、噴射時期のデータ
としては常にthtinjd、thtinjpの両方に何らかの値を与
えるようになっていて、成層燃焼モードでは圧縮行程噴
射用の噴射時期thtinjdをマップにより与えるととも
に、吸気行程噴射用の噴射時期thtinjpには固定値をセ
ットする（但し、吸気行程噴射割合rqbasepが０％なの
で、実際には吸気行程噴射は行われない）。また、スト
イキオモードやエンリッチモードでは、吸気行程噴射用
の噴射時期thtinjpをマップにより与えるとともに、圧
縮行程噴射用の噴射時期thtinjdに固定値（例えば圧縮
行程初期の一定時期）をセットし、吸気行程噴射のみで
は燃料噴射量が不足するときに追加分の噴射のために利
用する。さらに、分割噴射を行う場合には、圧縮行程噴
射用の噴射時期thtinjdとして成層燃焼モードにおける
データを流用するとともに、目標空燃比afw及びエンジ
ン回転数neに応じて予め作成されているマップから吸気
行程噴射用の噴射時期thtinjpを求めるようにすればよ
い。

【００８２】前記噴射制御手段５２は、噴射時期設定手
段５１により設定された噴射時期に、噴射量演算手段５
０により演算された噴射パルス幅Tiに相当する時間だけ
インジェクタ７を作動させるように、該インジェクタ７
に制御信号を出力する。

【００８３】（燃料噴射制御の流れ）次に、上述の如き
燃料噴射制御の処理手順を、図１４に示すフローチャー
ト図に沿って説明する。

【００８４】まず、スタート後のステップＳＡ１におい
て、回転数センサ３３及びアクセル開度センサ３４から
の信号に基づいて、それぞれエンジン回転数neとアクセ
ル開度accelとを読み込むとともに、エアフローセンサ
１２からの信号に基づいて求められた充填効率ceを読み
込み、さらに、Ｏ2センサ２４，水温センサ３０等の各
種センサ信号を受け入れる。続くステップＳＡ２では、
運転モードmodfがストイキオモード又はエンリッチモー
ドのいずれか、即ち均一燃焼モードであるかどうか判定
し、この判定がＮＯでエンジン１が成層燃焼モードにな
っていれば、ステップＳＡ１２に進む一方、判定がＹＥ
Ｓでエンジン１が均一燃焼モードになっていれば、ステ
ップＳＡ３に進む。

【００８５】このステップＳＡ３では、Ｏ2センサ２４
からの出力信号に基づく空燃比のフィードバック制御を
行えるか（Ｆ/Ｂ条件成立か）どうか判定する。例え
ば、エンジン水温が所定温度以上でＯ2センサ２４が正
確に作動する状態になっていて、かつ運転モードmodfが
ストイキオモードになっていれば、フィードバック条件
が成立しているＹＥＳと判定してステップＳＡ４に進
み、Ｏ2センサ２４からの出力信号に基づいて燃料噴射
量のフィードバック補正値cfbを演算して、ステップＳ
Ａ５に進む。一方、エンジン水温が低いか或いは運転モ
ードmodfがエンリッチモードになっていれば、フィード
バック条件は成立していないＮＯと判定して、ステップ
ＳＡ５に進む（cfb＝０）。尚、前記ステップＳＡ４に
おけるフィードバック補正値cfbの演算手順については
後述する。

【００８６】続いて、ステップＳＡ５では、前記（数
５）に従って燃料の基本噴射量qbaseを演算する。ま
た、ステップＳＡ６では、前記（数６）に従って最終噴
射量qinjを演算し、さらに、噴射割合rqbasepに基づい
て吸気行程及び圧縮行程噴射量qinjp,qinjdをそれぞれ
演算する。すなわち、前記ストイキオモードになってい
れば、（数５）（数６）により、 qbase ＝ KGKF×ce×k/14.7 qinj ＝ qbase×cdpf×(1＋cfb＋ctotal) となり、インジェクタ７の燃料噴射量は、燃焼室４の空
燃比が理論空燃比になるように、Ｏ2センサ２４からの
信号に基づいてフィードバック制御される。

【００８７】一方、前記エンリッチモードでは、フィー
ドバック補正値cfbは零にされるので、前記（数５）
（数６）により、 qbase ＝ KGKF×ce×k/afw ：但し、afw＝13〜14 qinj ＝ qbase×cdpf×(1＋ctotal) となり、インジェクタ７の燃料噴射量はストイキオモー
ドよりも増量されて、充填効率ceに基づいてオープン制
御される。

【００８８】続いて、ステップＳＡ７では、前記ステッ
プＳＡ６で演算した吸気行程及び圧縮行程噴射量qinjp,
qinjdに比例するインジェクタ７の噴射パルス幅Tiを読
み込み、続くステップＳＡ８において、各気筒２のイン
ジェクタ７に制御信号を出力して燃料噴射を実行する。
このようにして、エンジン１がストイキオモードにあれ
ば、エアフローセンサ出力に基づいて求められる基本噴
射量qbaseをＯ2センサ出力に基づいてフィードバック補
正することで、燃焼室４の空燃比を理論空燃比になるよ
うに高精度に制御できる。また、エンリッチモードであ
れば、燃料噴射量はエアフローセンサ出力に基づいてオ
ープン制御される。

【００８９】前記ステップＳＡ８に続くステップＳＡ９
では、噴射パルス幅Tiに基づいてインジェクタ７による
燃料噴射量を逆算し、実際の燃料噴射量を精度良く求め
るとともに、この燃料噴射量とＯ2センサ出力に基づく
空燃比とから、実際の充填効率（真の充填効率）cecal
を演算する。尚、前記Ｏ2センサ２４からの信号が入力
するのはストイキオモードだけで、エンリッチモードで
はこのステップＳＡ９及び以下のステップＳＡ１０，Ｓ
Ａ１１の制御は行わない。

【００９０】続いて、ステップＳＡ１０では、エアフロ
ーセンサ出力に基づく充填効率ceを前記ステップＳＡ９
で演算した実際の充填効率cecalで除算して、この除算
した値（充填量の偏差）を、そのときのエンジン１の運
転状態に対応する補正係数ｋとする。このことで、補正
係数ｋはエンジン１の現在の運転状態に対応しかつ吸気
脈動やエアフローセンサ１２の個体差等の影響を反映し
た正確な値になる。そして、続くステップＳＡ１１にお
いて、前記の演算した補正係数ｋにより充填効率補正マ
ップＭ１上の対応する箇所を書き換えて、しかる後にリ
ターンする。

【００９１】つまり、ストイキオモードにおいては、Ｏ
2センサ２４により検出される実際の空燃比（Ａ/Ｆ＝１
４．７）と、噴射パルス幅Tiに対応する実際の燃料噴射
量とに基づいて、実際の充填効率を正確に演算すること
ができるので、この演算値cecalとエアフローセンサ出
力に基づく充填効率ceとの偏差に応じて、充填効率補正
マップＭ１上の補正係数ｋを書き換えることで、該充填
効率補正マップＭ１を、充填効率ceの偏差の特性を反映
するように更新する。

【００９２】一方、前記ステップＳＡ２で成層燃焼モー
ドであるＮＯと判定されて進んだステップＳＡ１２で
は、前記ステップＳＡ５，ＳＡ６と同様に（数５）（数
６）に従って最終噴射量qinj，qinjp，qinjdを演算し、
続くステップＳＡ１３では、ステップＳＡ７と同様にし
てインジェクタ７の噴射パルス幅Tiを読み込み、続い
て、前記ステップＳＡ８に進んで燃料噴射を実行する。
この成層燃焼モードでは、前記エンリッチモードと同様
にフィードバック補正値cfbは零にされるので、前記
（数５）（数６）により、 qbase ＝ KGKF×ce×k/afw ：但し、afw≧30 qinj ＝ qbase×cdpf×(1＋ctotal) となり、インジェクタ７の燃料噴射量は充填効率ceに基
づいてオープン制御されることになる。

【００９３】前期図１４のフローに示す制御手順がエン
ジン１のストイキオモードで繰り返し実行されることに
より、図３（ａ）（ｂ）にそれぞれ示す運転領域（ロ）
（ニ）の広い領域に亘って、補正係数ｋの値が正確な値
に書き換えられる。つまり、充填効率補正マップＭ１が
吸気脈動やエアフローセンサ１２等の個体差による影響
を反映するように更新されるので、同図（ａ）に示す成
層燃焼領域（イ）において、燃料噴射量を充填効率ceに
基づいてオープン制御するときにも、その充填効率ceを
前記マップＭ１上の補正係数ｋにより極めて正確に補正
することができ、このことで、燃焼室４における空燃比
の制御精度を大幅に向上させることができる。尚、この
成層燃焼モードでも、Ｏ2センサ２４からの信号は入力
しないので、ステップＳＡ９〜ＳＡ１１における補正係
数ｋの演算は行わない。

【００９４】前記図１４のフローにおいて、ステップＳ
Ａ５，ＳＡ１２の各ステップが基本噴射量演算部５０ａ
及び充填効率補正部５０ｂに対応し、ステップＳＡ６，
ＳＡ１２の各ステップが最終噴射量演算部５０ｃ及び分
割噴射量演算部５０ｄに対応している。また、ステップ
ＳＡ９は、実噴射量演算手段５５及び充填効率演算手段
５６に対応しており、さらに、ステップＳＡ１０が補正
係数演算手段５７に、またステップＳＡ１１が補正係数
学習手段５８にそれぞれ対応している。

【００９５】（フィードバック補正値の演算）次に、前
記図１４のステップＳＡ４におけるフィードバック補正
値cfbの演算手順について、図１５〜図１７に沿って具
体的に説明する。

【００９６】まず、エンジン１の排気通路２２に配設さ
れたＯ2センサの出力（起電力）は、図１５に示すよう
に、排気中の酸素濃度が略理論空燃比に対応する濃度に
なっているときに基準値Ｅ1になるが、それよりも濃い
場合（リッチ側）には急増する一方、それよりも薄い場
合（リーン側）には急減するようになっている。

【００９７】そこで、図１６のフローチャート図に示す
ように、まず、スタート後のステップＳＢ１においてＯ
2センサ２４からの出力Ｅを基準値Ｅ1と比較し、Ｅ＞Ｅ
1でないＮＯならばステップＳＢ５に進む一方、Ｅ＞Ｅ1
でＹＥＳであればステップＳＢ２に進む。このステップ
ＳＢ２では、今度は前回の制御サイクルにおいてセンサ
出力Ｅが基準値Ｅ1以下であったかどうか判定し、この
判定がＹＥＳであれば（Ｅ≦Ｅ1）ステップＳＢ３に進
んで、フィードバック補正値cfbの前回値から比較的大
きめの制御ゲインＣpを減算して、その今回値を算出す
る。一方、前記出力Ｅ＞Ｅ1でＮＯであれば、ステップ
ＳＢ４に進んで、フィードバック補正値cfbの前回値か
ら比較的小さめの制御ゲインＣIを減算して、その今回
値を算出する。

【００９８】一方、前記ステップＳＢ２でＥ＞Ｅ1でな
いＮＯと判定されて進んだステップＳＢ５では、前記ス
テップＳＢ２〜ＳＢ４と同様にして、空燃比フィードバ
ック補正値cfbを算出する。すなわち、前回の制御サイ
クルでセンサ出力Ｅが基準値Ｅ1よりも大きかったかど
うか判定し、この判定がＹＥＳであればステップＳＢ６
に進んで、フィードバック補正値cfbの前回値に制御ゲ
インＣpを加算して、今回値を算出する一方、Ｅ＞Ｅ1で
なかったＮＯであればステップＳＢ７に進んで、フィー
ドバック補正値cfbの前回値に制御ゲインＣIを加算す
る。

【００９９】つまり、図１７に示すように、排気の空燃
比がリッチ側で、Ｏ2センサ２４の出力Ｅが基準値Ｅ1よ
りも大きい間は、フィードバック補正値cfbから制御ゲ
インＣp，ＣIを減算してその値を減少させることで、イ
ンジェクタ７による燃料噴射量を減少補正する一方、反
対に、センサ出力Ｅが基準値Ｅ1よりも小さい間は、フ
ィードバック補正値cfbに制御ゲインＣp，ＣIを加算し
てその値を増大させることで、燃料噴射量を増大補正す
るようにしている。このことで、燃焼室４の空燃比は理
論空燃比を挟んでリッチ側及びリーン側の両側に周期的
に変化しつつ、理論空燃比近傍の値に制御される。

【０１００】（インジェクタ流量特性の学習補正）本発
明の特徴は、インジェクタ７の個体差による燃料噴射量
のばらつきを補正するために、上述のフィードバック補
正値cfbに基づいてインジェクタ流量特性マップＭ２を
補正するようにした学習補正の手順にある。

【０１０１】具体的に、前記インジェクタ７の流量特性
は、図１８のマップＭ２に示すように、噴射パルス幅Ti
が所定値Ti0以上になる広い範囲に亘って、その噴射パ
ルス幅Tiと燃料噴射量ｑとが比例する略線形の特性で表
される。そこで、噴射パルス幅Tiが小さい第１の範囲Ｂ
に対応するエンジン１のアイドル運転領域（例えば図３
（ｂ）の制御マップにおける点Ｂの近傍）と、噴射パル
ス幅Tiが中程度の大きさになる第２の範囲Ｃに対応する
低負荷ないし中負荷運転領域（例えば図３（ｂ）の制御
マップにおける点Ｃの近傍）と、噴射パルス幅Tiが大き
い第３の範囲に対応するエンジン１の中高負荷ないし高
負荷運転領域（例えば図３（ａ）の制御マップにおける
点Ｄの近傍）とのそれぞれで、フィードバック補正値cf
bに基づいて実際の燃料噴射量と目標燃料噴射量との偏
差（ずれ）を求め、その偏差に基づいて、同図に破線で
示すように流量特性を書き換えるようにしている。

【０１０２】つまり、インジェクタ７の燃料噴射量の偏
差を学習する領域は、エンジン未暖機時（冷間時）にお
いては、エンジン１の低負荷ないし中負荷域であってか
つ低回転ないし中回転域に設定されており、また、エン
ジン暖機後（温間時）においては、それよりも高負荷域
であってかつ低回転ないし中回転域に設定されている。

【０１０３】次に、前記の学習補正制御の処理手順を、
図１９に示すフローチャート図に沿って説明すると、ま
ず、スタート後のステップＳＣ１において、回転数セン
サ３３及びアクセル開度センサ３４からの信号に基づい
て、それぞれエンジン回転数neとアクセル開度accelと
を読み込むとともに、エアフローセンサ１２からの信号
に基づいて求められた充填効率ceを読み込み、さらに、
Ｏ2センサ２４，水温センサ３０等の各種センサ信号を
受け入れる。続いて、ステップＳＣ２では、エンジン水
温thwが予め設定した第２設定水温thw2（例えば４５°
Ｃ）よりも低いかどうか判定し、この判定がＮＯであれ
ば、エンジン１は暖機状態になっているので、ステップ
ＳＣ１２に進む一方、この判定がＹＥＳであれば、エン
ジン１は未暖機状態なので、ステップＳＣ３に進む。

【０１０４】このステップＳＣ３では、運転モードmodf
がストイキオモードであるかどうか判定し、この判定が
ＮＯであればステップＳＣ１７に進む一方、判定がＹＥ
Ｓでエンジン１がストイキオモードになっていれば、ス
テップＳＣ４に進み、今度は、エンジン水温thwが予め
設定した第１設定水温thw1（例えば３５°Ｃ）よりも高
いかどうか判定する。この第１設定水温thw1は、エンジ
ン１がいわゆる半暖機状態になっているかどうかの判定
基準であり、エンジン水温thwが第１設定水温thw1より
も高ければ、燃焼室４に噴射された燃料の気化霧化性は
あまり低下しないので、Ｏ2センサ出力に基づく空燃比
の検出値もある程度信頼できるものになる。従って、そ
のように半暖機状態が判定された後でのみ、以下の如く
噴射量偏差の学習を行うようにすることで、不正確な検
出値に基づく誤った補正が行われることを未然に防止で
きる。

【０１０５】そして、前記ステップＳＣ４でＮＯと判定
されればステップＳＣ１７に進む一方、判定がＹＥＳで
あればステップＳＣ５に進んで、燃料噴射量のフィード
バック制御を行う（Ｆ/Ｂ制御）。続いて、ステップＳ
Ｃ６では、前記ステップＳＣ５のフィードバック制御で
演算されたフィードバック補正値cfbに基づいて、実際
の燃料噴射量の目標燃料噴射量に対する偏差を学習す
る。すなわち、前記フィードバック制御の各サイクル毎
にフィードバック補正値cfbを記憶しておき、その所定
サイクル分の平均値cfb_aveを求める。この平均値cfb_a
veはインジェクタ７による噴射量の偏差の特性を反映し
た値であり、平均値cfb_aveが正値ならば実際の燃料噴
射量は目標燃料噴射量よりも少なくなる傾向があり、一
方、平均値cfb_aveが負値ならば実際の燃料噴射量は目
標燃料噴射量よりも多くなる傾向がある。

【０１０６】続いて、ステップＳＣ７では、エンジン１
がアイドル運転状態かどうか判定し、アイドル運転状態
でないＮＯならばステップＳＣ１０に進む一方、アイド
ル運転状態でＹＥＳであれば、ステップＳＣ８に進む。
このステップＳＣ８では、前記ステップＳＣ６で学習し
たフィードバック補正値の平均値cfb_aveを、エンジン
１のアイドル運転状態に対応する学習値、即ち噴射パル
ス幅Tiが第１の範囲Ｂにあるときの学習値ClrnBとし、
続くステップＳＣ９で、第１の範囲Ｂについての学習が
終了したことを示すフラグＦbをオンにして（Ｆb＝
１）、ステップＳＣ１７に進む。このことで、前記図１
８に示すように、噴射パルス幅Tiが小さいときの噴射量
の偏差が学習される。

【０１０７】一方、前記ステップＳＣ７でアイドル運転
状態でないＮＯと判定されて進んだステップＳＣ１０で
は、今度は、前記ステップＳＣ６で学習したフィードバ
ック補正値の平均値cfb_aveを、エンジン１の低負荷な
いし中負荷運転状態に対応する学習値、即ち噴射パルス
幅Tiが第２の範囲Ｃにあるときの学習値ClrnCとし、続
くステップＳＣ１１で、第２の範囲Ｃについての学習が
終了したことを示すフラグＦcをオンにして（Ｆc＝
１）、ステップＳＣ１７に進む。このことで、噴射パル
ス幅Tiが中程度のときの噴射量の偏差が学習される。

【０１０８】これに対し、前記ステップＳＣ２でエンジ
ン１が暖機状態になっていると判定して進んだステップ
ＳＣ１２では、ステップＳＣ３と同様に、運転モードmo
dfがストイキオモードであるかどうか判定し、この判定
がＮＯであればステップＳＣ１７に進む一方、判定がＹ
ＥＳでエンジン１がストイキオモードになっていれば、
ステップＳＣ１３に進む。このステップＳＣ１３及び続
くステップＳＣ１４では、前記ステップＳＣ５，ＳＣ６
と同様にして、燃料噴射量のフィードバック制御を行い
（Ｆ/Ｂ制御）、そのときのフィードバック補正値cfbの
平均値cfb_aveを学習する（学習制御）。

【０１０９】続いて、ステップＳＣ１５では、前記ステ
ップＳＣ１４で学習したcfbの平均値cfb_aveを、エンジ
ン１の中高負荷ないし高負荷運転状態に対応する学習
値、即ち噴射パルス幅Tiが大きい第３の範囲Ｄにあると
きの学習値ClrnDとし、続くステップＳＣ１６で、第３
の範囲Ｄについての学習が終了したことを示すフラグＦ
dをオンにして（Ｆd＝１）、ステップＳＣ１７に進む。
このことで、噴射パルス幅Tiが大きいときの噴射量の偏
差が学習される。

【０１１０】そして、前記ステップＳＣ９，ＳＣ１１，
ＳＣ１６の各ステップに続いて、ステップＳＣ１７で
は、フラグＦb，Ｆc，Ｆdが全てオンになっているかど
うか、言い換えるとエンジン未暖機時及び暖機後のそれ
ぞれで学習制御が全て終了したかどうか判定する。そし
て、この判定がＮＯであればリターンする一方、判定が
ＹＥＳであれば（Ｆb＝Ｆc＝Ｆd＝１）、ステップＳＣ
１８に進んで、前記ステップＳＣ９，ＳＣ１１，ＳＣ１
６の各ステップでそれぞれ学習した学習値ClrnB，Clrn
C，ClrnDにより、インジェクタ流量特性マップＭ２を補
正して、しかる後にリターンする。

【０１１１】このように、エンジン暖機後だけでなく未
暖機時でも噴射量の偏差を学習することで、未暖機時に
はエンジン１が定常運転状態になることが暖機後よりも
多いこともあって、その学習の機会を大幅に増やすこと
ができる。よって、エンジン始動後、速やかに噴射量の
偏差特性を学習して、インジェクタ流量特性を早期に補
正することができる。また、略線形のインジェクタ流量
特性マップＭ２に対し、噴射パルス幅Tiの異なる３つの
範囲でそれぞれ噴射量の偏差を学習しているので、その
学習結果に基づいて、前記流量特性マップＭ２を容易に
速やかにかつ正確に補正できる。

【０１１２】その際、前記３つの範囲Ｂ〜Ｄにおける学
習値はそれぞれ信頼度が異なるので、前記フローのステ
ップＳＣ１７では信頼度の高い順に重み付けをして、流
量特性マップＭ２の補正を行うようにしている。具体的
に、エンジン暖機後の学習値ClrnDは暖機前の学習値Clr
nB，ClrnCよりも信頼度が高い。これは、エンジン１の
温度状態が低いほど、燃料が燃焼室４の壁面に多く付着
して、Ｏ2センサ出力に基づく空燃比の検出精度が低下
するためである。

【０１１３】また、暖機前の学習値同士では、エンジン
１の負荷状態が高いほうの学習値ClrnCが負荷状態が低
いほうの学習値ClrnBよりも信頼度が高い。これは、負
荷状態が高く噴射パルス幅Tiが大きいほうが噴射量の偏
差の絶対量も大きくなるので、自ずと学習値の精度が高
くなるからである。

【０１１４】従って、前記ステップＳＣ１７では、例え
ば各学習値ClrnB，ClrnC，ClrnDに対し重み付け係数β
b，βc，βdをそれぞれ、 βb ＝０．２、 βc ＝０．３、 βd ＝０．５ として、この値をそれぞれ各学習値ClrnB，ClrnC，Clrn
Dに乗算し、その乗算した値を、図１８に実線で示す流
量特性の初期値に対して、同図に三角印で示すように噴
射パルス幅Tiの第１〜第３の範囲毎にプロットする。そ
して、このプロットした各点に対し例えば最小二乗法に
より直線的な対応関係を定め、この対応関係を同図に破
線で示すように新しい流量特性とする。

【０１１５】前記図１９に示すフローのステップＳＣ２
及びステップＳＣ４により、エンジン１の暖機状態を判
定する暖機判定手段６２が構成されている。

【０１１６】また、前記フローのステップＳＣ６〜ＳＣ
１１、ＳＣ１４〜ＳＣ１７の各ステップにより、暖機判
定前（冷間時）にエンジン１がアイドル運転領域にある
とき、低負荷ないし中負荷領域にあるとき、及び暖機判
定後（温間時）にエンジン１が中高負荷ないし高負荷領
域にあるときの全てで、それぞれフィードバック補正値
cfbに基づいて、インジェクタ７の燃料噴射量の偏差を
学習する噴射量偏差学習手段６４が構成されている。

【０１１７】さらに、前記フローのステップＳＣ１８に
よって、前記噴射量偏差学習手段６４によりエンジン１
の未暖機時及び暖機後でそれぞれ学習した学習値Clrn
B，ClrnC，ClrnDに基づいて、インジェクタ７の流量特
性マップＭ２を補正する流量特性補正手段６５が構成さ
れている。

【０１１８】（点火時期制御）前記ＥＣＵ４０は、エン
ジン１の点火時期を制御するための手段として、基本点
火時期及び補正値を設定する設定手段５３と、点火時期
演算手段５４とを備えている。前記設定手段５３は、前
記運転モード設定手段４８で設定された運転モードmodf
別に基本点火時期thtigbや各種の点火時期補正値を設定
するもので、具体的には図１３（ｃ）に示すように、成
層燃焼モードでは、第２目標負荷Piobjdとエンジン回転
数neとに応じて、予め作成されているマップから基本点
火時期thtigbを求めるとともに、上述の目標空燃比偏差
dafwbdに応じた補正値thtigwdを予め作成されているテ
ーブルから求める。この目標空燃比偏差dafwbdに応じた
補正は、基本点火時期thtigbが定常運転時の目標空燃比
afwbdに対応する第２目標負荷Piobjd及びエンジン回転
数neに応じて定められているのに対し、過渡時にはafw0
が最終的な目標空燃比afwとされて定常時とは空燃比の
ズレが生じるので、それに見合うように点火時期を調整
するものである。

【０１１９】また、ストイキオモードやエンリッチモー
ドでは充填効率ceとエンジン回転数neとに応じて予め作
成されているマップから基本点火時期thtigbを求めると
ともに、ＥＧＲ時の補正値thtigweを充填効率ceとエン
ジン回転数neとに応じて予め作成されているマップから
求め、前記目標空燃比偏差dafw0に応じた補正値thtigwd
及びエンジン水温thwに応じた冷間時補正値thtigwcをそ
れぞれ予め作成されているテーブルから求める。目標空
燃比偏差dafw0(＝afw0-afw)に応じた補正は、後述のよ
うに目標空燃比afw0が理論空燃比よりもリーン側の所定
値以下になったときにＮＯｘ生成量が増大する空燃比を
通ることを避けるために、最終的な目標空燃比afwが理
論空燃比とされる場合に、その空燃比の変更に見合うよ
うに点火時期を調整するものである。尚、分割噴射を行
う場合には目標空燃比afwに応じて予め作成されている
テーブルから基本点火時期を求めるようにすればよい。

【０１２０】このようにして、前記設定手段５３で設定
された基本点火時期thtigbや各種補正値に基づいて、前
記点火時期演算手段５４により、点火時期thtigが次式
のように演算される。

【０１２１】

【数７】 thtig ＝thtigb−(thtigwd＋thtigwe＋ｔｈｔｉｇｗｃ
） そして、各気筒２毎に前記点火時期ｔｈｔｉｇになる
と、点火回路５に制御信号が出力されて、点火プラグ６
により点火が行われる。

【０１２２】（実施形態の作用効果）以上のような制御
装置Ａを備えた本実施形態の筒内噴射式エンジン１で
は、その運転状態に応じて成層燃焼モード、ストイキオ
モード及びエンリッチモードのいずれかが設定され、成
層燃焼モードでは空燃比が理論空燃比よりも大幅にリー
ンな状態で成層燃焼が行われるので、燃費が大幅に改善
される。また、ストイキオモードでは、燃料噴射量をＯ
2センサ２４からの出力に基づいてフィードバック補正
することで、燃焼室４の空燃比を理論空燃比になるよう
に極めて高精度に制御することができる。さらに、エン
リッチモードでは、燃料の増量によってエンジン１の出
力を高めつつ、燃焼室４を適度に冷やすことができる。

【０１２３】また、例えば前記成層燃焼モードでは、要
求されるトルクを確保しつつ空燃比をリーンにするため
にスロットル開度を大きくして吸入空気量を増加させる
というように、運転モードや目標負荷等に基づいて吸入
空気量が制御されるとともに、燃料噴射量、噴射時期、
点火時期等が制御され、併せて、ＥＧＲ弁２７やスワー
ル制御弁１８の制御も行われるが、それらの種々の制御
パラメータはそれぞれの制御応答性等を考慮して適切に
制御される。

【０１２４】すなわち、吸入空気量の制御としては、目
標負荷等に応じて設定された吸入空気量制御用の目標空
燃比afwbに基づいて目標充填効率ceobjが求められ、さ
らに、吸気密度に応じた補正により目標体積効率veobj
が求められて、それに基づいてスロットル開度の演算が
行われる。このことで、スロットル開度の制御が精度良
く行われる。一方、第２目標空燃比設定手段４７により
目標負荷及び実充填効率等から求められる噴射量制御用
の空燃比に基づいて、運転モード設定手段４８による運
転モードの設定及び燃料噴射量、噴射時期、点火時期等
の制御が行われ、このことで、充填効率が変化するエン
ジンの過渡運転時にも、運転モードや空燃比等が適切に
制御される。

【０１２５】また、制御信号に対する応答速度が低い吸
入空気量の制御には、第１目標負荷piobjを用いる一
方、制御信号に対する応答速度が高い燃料噴射量等の制
御には、なまし処理後の仮想充填効率ceimgdに基づく第
２目標負荷piobjdを用いることで、各制御パラメータの
作動タイミングを適切に調整することができる。

【０１２６】すなわち、大部分の運転領域で空燃比が理
論空燃比とされる標準運転条件が保たれつつ、アクセル
操作量に対応してスロットル開度が変化するような一般
的なガソリンエンジンでは、例えばエンジンの加速運転
時にアクセル操作量及びそれに対応するスロットル開度
が急激に変化しても、吸入空気量の変化には遅れがあ
り、エンジン出力の変化はその吸入空気量の変化に対応
したものになる。そこで、そのような一般的なガソリン
エンジンを模擬した出力制御を行おうとすれば、なまし
処理した仮想充填効率ceimgdに基づく第２目標負荷Piob
jdを実際の目標負荷とみなすことが適当である。

【０１２７】従って、高速応答系である燃料噴射量等の
制御を実際の目標負荷とみなされる第２目標負荷Piobjd
に基づいて行うことにより、一般的なエンジンと同様の
トルク特性が得られ、良好なエンジンフィールを確保す
ることができる。一方、低速応答系であるスロットル開
度等の制御については、吸入空気量等の変化がある程度
大きな遅れを有し、その変化が緩慢になる傾向があるの
で、なまし処理をしていない仮想充填効率ceimgに基づ
く第１目標負荷Piobjに応じて、スロットル弁１３の開
度等を制御することで、制御の応答遅れを抑えることが
できる。

【０１２８】ところで、上述の如く、エンジン１を成層
燃焼モード、ストイキオモード又はエンリッチモードの
いずれかに切替えて運転する場合、成層燃焼モードやエ
ンリッチモードでは、燃料噴射量の制御をエアフローセ
ンサ等からの信号に基づくオープン制御とせざるを得な
い。その場合、吸気脈動の影響やエアフローセンサ１２
そのものの個体差等があるため、そのままでは充填効率
ceの検出精度が不十分で、空燃比の制御精度を十分に高
くすることはできなかった。また、一般に、筒内噴射式
エンジンでは、燃料の噴射圧が高いことや噴射タイミン
グが限られることから、燃料噴射弁の製作誤差等、個体
差による噴射量のばらつきが大きくなりやすいので、こ
のことによって空燃比の制御精度の低下を招く虞れがあ
った。

【０１２９】これに対し、この実施形態の制御装置Ａに
よれば、まず、図１４のフローに示す如く、エンジン１
がストイキオモードにあるときに、吸気脈動やセンサの
個体差等に起因する充填効率ceの偏差の特性を学習し、
その学習結果に基づいて充填効率補正マップＭ１を更新
することで、成層燃焼モードやエンリッチモードにおけ
るオープン制御の実行時にも、エアフローセンサ出力に
基づく充填効率ceを極めて正確な値に補正することがで
きる。

【０１３０】さらに、この発明の特徴として、図１９の
フローに示す如く、エンジン１がストイキオモードにあ
るときに、インジェクタ７の個体差等による燃料噴射量
の偏差を学習し、その学習結果に基づいてインジェクタ
流量特性マップＭ２を補正することで、燃料噴射量のば
らつきを解消することができる。

【０１３１】その際、前記噴射量偏差の学習をエンジン
暖機後だけでなく未暖機状態でも行うことで、従来例の
ようにエンジン暖機後のみに学習を行うものに比べて、
学習の機会を大幅に増やすことができる。しかも、その
学習を行う運転領域をエンジン１が低回転ないし中回転
域にあるときに設定しているので、通常、車両に搭載さ
れたエンジンは低回転ないし中回転域で運転される時間
が長いことから、学習の機会は確実に増大する。従っ
て、エンジン１の始動後、速やかに噴射量の偏差を学習
し、これに基づいてインジェクタ流量特性マップＭ２を
早期に補正することができる。

【０１３２】さらに、前記の噴射量偏差の学習を行うと
きのエンジン１の温度状態や負荷状態によって学習値Cl
rnB，ClrnC，ClrnDの信頼度が異なることから、インジ
ェクタ流量特性マップＭ２の補正における各学習値の影
響度合いが異なるように、その信頼度に応じて重み付け
をしており、このことで、インジェクタ７の流量特性の
補正の精度をさらに高めることができる。

【０１３３】つまり、この実施形態の制御装置Ａでは、
インジェクタ７の個体差等に起因する噴射量のばらつき
をエンジン始動後、速やかに学習し、その学習結果に基
づいてインジェクタ流量特性マップＭ２を早期にかつ十
分に高精度に補正することができるので、前記のように
充填効率ceの検出精度を大幅に向上できることも相まっ
て、成層燃焼モードやエンリッチモードにおけるオープ
ン制御の実行時にも空燃比の制御精度を極めて高くする
ことができ、また、フィードバック制御時の過渡応答性
も向上できる。よって、エンジン１の運転中に全体とし
て燃費改善及びエミッション低減が十分に達成される。

【０１３４】（実施形態２）図２０は本発明の実施形態
２に係る筒内噴射式エンジンの制御装置Ａを示し、この
制御装置Ａの全体構成は実施形態１のものと同じなの
で、実施形態１と同じ構成要素については同一符号を付
して、その説明は省略する。そして、この実施形態２に
おけるインジェクタ流量特性の学習補正の特徴は、暖機
前のエンジン１がアイドル運転状態になっているとき
に、インジェクタ７による燃料の噴射を開弁時間が等し
くなるように２回に分割して行わせ、その状態でも噴射
量の偏差を学習するようにしたことにある。

【０１３５】具体的には、まず、前記図２０に示すフロ
ーのステップＳＤ１〜ＳＤ４において、前期実施形態１
のフローにおけるステップＳＣ１〜ＳＣ４（図１９参
照）と同じ処理を行い、そのステップＳＤ４でエンジン
水温thwが第１設定水温thw1よりも大きいＹＥＳと判定
されて進んだステップＳＤ５において、エンジン１がア
イドル運転状態かどうか判定する。そして、この判定が
ＮＯであればステップＳＤ１６に進んで、このステップ
ＳＤ１６〜ＳＤ１９の各ステップにおいて、前期実施形
態１のフローにおけるステップＳＣ５，ＳＣ６，ＳＣ１
０，ＳＣ１１の各ステップと同じ処理を行い、ステップ
ＳＤ２６に進む。

【０１３６】一方、前記ステップＳＤ５の判定がＹＥＳ
でエンジン１がアイドル運転状態になっていれば、ステ
ップＳＤ６に進み、今度は、フラグＦa，Ｆbの値を判別
する。このフラグＦaは分割噴射実行時における学習が
終了したことを示すものであり、最初はＦa＝Ｆb＝０な
のでＮＯと判定して、ステップＳＤ７に進む。このステ
ップＳＤ７〜ＳＤ１０の各ステップでは、前期実施形態
１のフローにおけるステップＳＣ５，ＳＣ６，ＳＣ８，
ＳＣ９の各ステップと同じ処理を行い、ステップＳＤ２
６に進む。

【０１３７】そして、そのようにしてエンジン１のアイ
ドル運転状態における学習値ClrnBの学習が終了してい
れば、前記ステップＳＤ６における判定はＹＥＳになる
ので（Ｆa＝０かつＦb＝１）、この場合はステップＳＤ
１１に進んで、インジェクタ７により、開弁時間が等し
くなるように２分割で燃料噴射を実行する。続いて、ス
テップＳＤ１２〜ＳＤ１４では、前記ステップＳＤ７〜
ＳＤ９と同様に、フィードバック補正値cfbに基づいて
噴射量の偏差を反映する学習値ClrnAを学習し、続くス
テップＳＤ１５で、アイドル運転時の分割噴射による学
習が終了したことを示すフラグＦaをオンにして（Ｆa＝
１）、ステップＳＤ２６に進む。

【０１３８】つまり、インジェクタ７の噴射パルス幅Ti
を第１の範囲Ｂに対応する大きさのさらに半分にして、
図１８に示す所定値Ti0よりも短くさせているとき（図
１８にＡとして仮想線で示す）についても、噴射量の偏
差を学習できる。

【０１３９】また、前記ステップＳＤ２でエンジン１が
暖機状態になっていると判定して進んだステップＳＤ２
０では、運転モードmodfがストイキオモードであるかど
うか判定し、この判定がＮＯならばステップＳＤ２６に
進む一方、判定がＹＥＳならばステップＳＤ２１に進ん
で、ＥＧＲ通路２６によって排気の一部が吸気通路１０
に還流されているか否か判別する。そして、この判別が
ＹＥＳで排気が還流されていればステップＳＤ２６に進
む一方、判別がＮＯで排気が還流されていなければ、ス
テップＳＤ２２に進んで、このステップＳＤ２２〜ＳＤ
２５の各ステップでは、前期実施形態１のフローにおけ
るステップＳＣ１３〜ＳＣ１６の各ステップと同じ処理
を行う。

【０１４０】つまり、エンジン暖機後は実施形態１と同
様に中高負荷ないし高負荷域でかつ低回転ないし中回転
の領域で、噴射パルス幅Tiの大きい第３の範囲Ｄに対応
する学習値ClrnDを学習するが、排気の還流が行われる
ときにはＯ2センサ２４による空燃比の検出が不正確に
なるので、このときには学習を行わないようにしてい
る。

【０１４１】そして、前記ステップＳＤ１０，ＳＤ１
５，ＳＤ１９，ＳＤ２５の各ステップに続いて、ステッ
プＳＤ２６では、フラグＦa，Ｆb，Ｆc，Ｆdが全てオン
になっているかどうか判定して、この判定がＮＯであれ
ばリターンする一方、判定がＹＥＳであれば（Ｆa＝Ｆb
＝Ｆc＝Ｆd＝１）、ステップＳＤ２７に進んで、前記ス
テップＳＤ１０，ＳＤ１５，ＳＤ１９，ＳＤ２５の各ス
テップでそれぞれ学習した学習値ClrnA，ClrnB，Clrn
C，ClrnDにより、インジェクタ流量特性マップＭ２を補
正して、しかる後にリターンする。また、その際、各学
習値には前期実施形態１と同様に重み付けをし、特に学
習値ClrnAは学習値ClrnBよりも信頼度が低いので、最も
小さい重み付けをする。例えば、重み付け係数は、βa
＝０．１、βb＝０．２、βc＝０．３、βd＝０．４と
なる。

【０１４２】前記図２０のフローに示すステップＳＤ
２、ＳＤ４により暖機判定手段６２が構成されている。
また、ステップＳＤ７〜ＳＤ１０，ＳＤ１２〜ＳＤ１
９、ＳＤ２２〜ＳＤ２６の各ステップにより、噴射量偏
差学習手段６４が構成され、さらに、テップＳＤ２７に
よって流量特性補正手段６５が構成されている。

【０１４３】また、前記フローのステップＳＤ６，ＳＤ
１１により、暖機判定前のエンジン１がアイドル運転状
態になっているとき、インジェクタ７による燃料の噴射
を開弁時間が等しくなるように２回に分割して行わせる
噴射分割手段６６が構成されている。そして、前記噴射
量偏差学習手段６４は、前記噴射分割制御手段により燃
料噴射の分割を行うときと行わないときとの両方で噴射
量の偏差を学習するようになっており、また、前記流量
特性補正手段６５は、前記分割噴射を行わないときの学
習値ClrnBの重み付けを、分割噴射を行ったときの学習
値ClrnAよりも大きくするようになっている。

【０１４４】したがって、この実施形態２によれば、実
施形態１と同様の作用効果が得られ、エンジン１の過渡
応答性やオープン制御時の空燃比の制御性の向上によっ
て、燃費改善及びエミッション低減が十分に達成でき
る。また、未暖機時のアイドル運転状態で燃料噴射を２
分割して行い、そのときの噴射量の偏差を学習すること
で、インジェクタ７の噴射パルス幅Tiが極めて小さいと
ころまで、即ち、インジェクタ７の流量特性を可及的に
広い範囲に亘って学習することができる。このことで、
エンジン暖機後のアイドル運転状態のように、エンジン
１が成層燃焼モードで運転されていて、燃料噴射量が特
に少ないときであっても、インジェクタ７の噴射ばらつ
きを解消することができる。

【０１４５】（他の実施形態）尚、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その他の種々の実施形態
を包含するものである。すなわち、前期各実施形態で
は、エンジン未暖機時におけるアイドル運転状態及び低
負荷ないし中負荷運転状態と、暖機後における中高負荷
ないし高負荷運転状態とで、それぞれフィードバック補
正値cfbに基づいて噴射量の偏差を学習し、その全ての
学習値ClrnA，ClrnB，…に基づいて、インジェクタ流量
特性マップＭ２を補正するようにしているが、これに限
るものではない。すなわち、例えばエンジン暖機前後の
それぞれで１つずつ学習値が得られた後に、暖機前後の
両方の学習結果に基づいて、インジェクタ流量特性マッ
プＭ２を補正するようにしてもよい。

【０１４６】また、前記各実施形態において、噴射量の
偏差を学習した回数を計数する計数手段を設け、その計
数された学習の累積回数が設定回数以下で少ない間は、
未暖機時及び暖機後の両方の学習結果に基づいて、イン
ジェクタ流量特性マップＭ２を補正する一方、しばらく
して学習の累積が多くなれば、暖機後の学習結果のみに
基づいて補正を行うようにしてもよい。このようにする
と、信頼度の高い暖機後の学習結果が増えれば、その暖
機後の学習結果を補正内容に十分に反映させて、インジ
ェクタ７の流量特性をさらに高精度に補正できる。ま
た、反対にエンジン始動後の最初の期間だけは、エンジ
ン未暖機時の学習結果のみに基づいて補正を行うように
してもよく、このようにすれば、エンジン始動後、直ち
にインジェクタ７の流量特性を学習することができるの
で、学習頻度の増大によって前記流量特性の補正を最大
限に早く行える。

【０１４７】また、前記各実施形態では、空燃比検出手
段としてラムダＯ2センサ２４を用いているが、これに
代えて、排気の空燃比が理論空燃比を含む所定範囲内に
あるときに、その空燃比に対応するリニアな出力が得ら
れるようないわゆるリニアＯ2センサを用いてもよい。
この場合、排気の空燃比がリニアＯ2センサにより十分
に高い検出精度を得られるような所定範囲（例えばＡ/
Ｆ＝１３〜１６）にあるときにフィードバック制御を行
えるので、前期実施形態で言えば、例えばエンリッチモ
ードまでフィードバック制御領域を拡大することがで
き、よって、インジェクタ７による燃料噴射量の偏差を
学習する機会をより一層、増やすことができる。

【０１４８】

【発明の効果】以上説明した如く、請求項１の発明によ
れば、エンジン暖機後に低負荷側の第１領域で燃料噴射
量をフィードフォワード制御するとともに、それよりも
高負荷側の第２領域では空燃比検出手段からの信号に基
づいてフィードバック制御を行う一方、未暖機時には前
記第１及び第２領域でフィードバック制御を行うように
した筒内噴射式エンジン１において、未暖機時に少なく
とも前記第１領域で噴射量偏差学習手段により、実際の
燃料噴射量の目標燃料噴射量に対する偏差を学習する一
方、暖機後は第２領域で前記噴射量の偏差を学習して、
それらの両方の学習結果に基づいて、流量特性補正手段
により前記燃料噴射弁の流量特性を補正するようにした
ので、噴射量の偏差を学習する機会を大幅に増やすこと
ができ、しかも、燃料噴射弁の開弁時間が短い低負荷側
の第１領域とそれよりも開弁時間が長い第２領域との両
方で、噴射量の偏差を学習できるので、その学習結果に
基づいて燃料噴射弁の流量特性を正確に補正することが
できる。このことで、エンジン始動後、速やかに噴射量
の偏差を学習し、燃料噴射弁の流量特性を早期にかつ十
分に高精度に補正することができ、よって、エンジンの
過渡応答性やフィードフォワード制御時の空燃比の制御
性を大幅に高めることができる。

【０１４９】請求項２の発明によると、比較的安価なラ
ムダＯ2センサを用いて、燃焼室の空燃比が理論空燃比
近傍の値になるようにフィードバック制御できる。

【０１５０】請求項３の発明によると、理論空燃比近傍
だけでなくより広い運転領域でフィードバック制御を行
うことができるので、噴射量偏差の学習の機会をさらに
増やすことができる。

【０１５１】請求項４の発明によると、噴射量の偏差の
学習をエンジンが半暖機状態になった後で行うことで、
低温時に空燃比の検出精度が低下することに起因する誤
った補正を未然に防止できる。

【０１５２】請求項５の発明によると、燃料噴射弁の流
量特性は略線形なので、噴射量の偏差に基づいて容易に
かつ速やかに補正できる。

【０１５３】請求項６の発明によると、暖機後の学習結
果の重み付けを未暖機時の学習結果よりも大きくするこ
とで、信頼度の高い学習結果を補正内容に十分に反映さ
せて、補正の精度をさらに高めることができる。

【０１５４】請求項７の発明によると、高負荷状態での
学習結果の重み付けを低負荷側での学習結果よりも大き
くすることで、信頼度の高い学習結果を補正内容に十分
に反映させて、補正の精度をさらに高めることができ
る。また、請求項８の発明によると、請求項６及び請求
項７の発明による効果を併せて得られる。

【０１５５】請求項９の発明によると、未暖機時のエン
ジンがアイドル運転状態になっているときに、燃料噴射
を２分割して噴射量の偏差を学習することで、燃料噴射
弁の流量特性を開弁時間が極めて短いところまで、可及
的に広い範囲に亘って学習できる。

【０１５６】請求項１０の発明によると、車両に搭載さ
れたエンジンの運転頻度が高い領域で噴射量の偏差を学
習するようにして、学習の機会を十分に確保できる。

【０１５７】請求項１１の発明では、排気還流手段によ
り排気の一部が吸気系に還流されるときには噴射量の偏
差の学習を停止することで、その排気還流により空燃比
の検出精度が低下しても、そのことに起因する誤った補
正を未然に防止できる。

【０１５８】また、請求項１２の発明によれば、噴射量
偏差学習手段による学習の累積が比較的少ない間、請求
項１記載の発明と同様の作用効果が得られる上に、学習
の累積が増えれば、信頼度の高い暖機判定後の学習結果
を補正内容に十分に反映させて、流量特性の補正精度を
さらに高めることができる。

【０１５９】また、請求項１３の発明によれば、前記請
求項１２の発明と同様の作用効果が得られる上に、学習
の累積が少ない間は未暖機時の学習結果のみに基づいて
補正を行うことで、流量特性の補正をさらに早期に行え
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す説明図である。

【図２】本発明に係るエンジンの制御装置の実施形態を
示す概略構成図である。

【図３】エンジン温間時の成層燃焼モード、ストイキオ
モード及びエンリチモードの各運転領域を設定したマッ
プ（ａ）と、冷間時のストイキオモード及びエンリチモ
ードの各運転領域を設定したマップ（ｂ）を示す図であ
る。

【図４】ＥＣＵの機能ブロック図である。

【図５】図４における目標負荷設定手段の具体的構成を
示す機能ブロック図である。

【図６】図４におけるスロットル開度演算手段の具体的
構成を示す機能ブロック図である。

【図７】図４における第２目標空燃比設定手段の具体的
構成を示す機能ブロック図である。

【図８】図４における噴射量演算手段の具体的構成を示
す機能ブロック図である。

【図９】アクセル操作量及びエンジン回転数と仮想体積
効率との対応関係を示す図である。

【図１０】吸入空気量制御用の目標空燃比を運転モード
別に設定したマップを示す図である。

【図１１】目標体積効率とスロットル開度との対応関係
を示す図である。

【図１２】燃料噴射量等の演算に用いる運転モードの設
定を示す図である。

【図１３】燃料噴射量等制御用の目標空燃比（ａ）、噴
射時期（ｂ）及び点火時期（ｃ）を、それぞれ運転モー
ド別に設定したマップを示す図である。

【図１４】燃料噴射制御の概略手順と補正係数ｋの学習
手順とを示すフローチャート図である。

【図１５】空燃比の変化に対するＯ2センサの出力特性
を示す図である。

【図１６】フィードバック補正値の演算手順を示すフロ
ーチャート図である。

【図１７】フィードバック制御時のフィードバック補正
値の変化とＯ2センサ出力とを対応づけて示すタイムチ
ャート図である。

【図１８】インジェクタ流量特性マップの具体例を示す
図である。

【図１９】インジェクタ流量特性の学習補正の処理手順
を示すフローチャート図である。

【図２０】実施形態２に係る図１９相当図である。

【符号の説明】

Ａ 筒内噴射式エンジンの制御装置 Ｍ２ インジェクタ流量特性 １ エンジン ２ 気筒 ４ 燃焼室 ７ インジェクタ（燃料噴射弁） ２４ Ｏ2センサ（空燃比検出手段） ２６ ＥＧＲ通路（排気還流手段） ２７ ＥＧＲ弁（排気還流手段） ４０ コントロールユニット（ＥＣＵ） ５０ 噴射量演算手段 ５０ａ 前記基本噴射量演算部（目標燃料噴射量演算
手段） ５０ｂ 充填効率補正部（目標燃料噴射量演算手段） ５０ｃ 最終噴射量演算部（目標燃料噴射量演算手
段） ５０ｄ 分割噴射量演算部（目標燃料噴射量演算手
段） ５０ｅ 噴射パルス幅演算部（開弁時間演算手段） ６２ 暖機判定手段 ６４ 噴射量偏差学習手段 ６５ 流量特性補正手段 ６６ 噴射分割手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鐵野 雅之 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G301 HA01 HA04 HA13 HA16 JA14 JA17 KA05 KA07 KA08 KA09 KA23 KA24 LA00 LA03 LA05 LB04 MA11 MA26 NA00 ND01 ND21 ND24 ND29 ND42 NE13 NE15 PA04Z PA07Z PA09Z PA10Z PA11Z PB03Z PB08Z PD03A PD03Z PD15Z PE01Z PE08Z PF03Z

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの気筒内燃焼室に燃料を直接、
   噴射供給する燃料噴射弁と、 前記燃焼室の空燃比を検出する空燃比検出手段と、 エンジンの暖機状態とを判定する暖機判定手段とを備
   え、 前記暖機判定手段によりエンジンの暖機状態が判定され
   たときは、エンジンの低負荷側の所定の第１領域で前記
   燃焼室の空燃比を理論空燃比よりもリーンな目標値にな
   るようにフィードフォワード制御するとともに、前記第
   １領域よりも高負荷側の第２領域では空燃比を前記目標
   値よりもリッチな別の目標値になるように、前記空燃比
   検出手段からの信号に基づいてフィードバック制御する
   一方、 前記暖機判定手段によりエンジンの未暖機状態が判定さ
   れたときは、前記第１及び第２領域の両方で前記空燃比
   のフィードバック制御を行うようにした筒内噴射式エン
   ジンの制御装置において、 前記空燃比の目標値に対応する目標燃料噴射量を少なく
   ともエンジンの運転状態に応じて演算する目標燃料噴射
   量演算手段と、 前記目標燃料噴射量に対応する燃料噴射弁の開弁時間を
   該燃料噴射弁の流量特性に基づいて演算する開弁時間演
   算手段と、 少なくとも、エンジンが未暖機状態でかつ前記第１領域
   にあるとき、及び暖機状態でかつ前記第２領域にあると
   きに、それぞれ前記空燃比検出手段からの信号に基づい
   て実際の燃料噴射量の目標燃料噴射量に対する偏差を学
   習する噴射量偏差学習手段と、 前記噴射量偏差学習手段により学習した噴射量の偏差に
   基づいて、前記燃料噴射弁の流量特性を補正する流量特
   性補正手段とを備えていることを特徴とする筒内噴射式
   エンジンの制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 空燃比検出手段は、燃焼室の空燃比が略理論空燃比近傍
   にあるときにのみ空燃比を検出するものであることを特
   徴とする筒内噴射式エンジンの制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 空燃比検出手段は、燃焼室の空燃比が理論空燃比を含む
   所定範囲にあるときにのみ空燃比を検出するものである
   ことを特徴とする筒内噴射式エンジンの制御装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３において、 噴射量偏差学習手段は、暖機判定手段によりエンジンの
   半暖機状態が判定されたときにのみ噴射量の偏差を学習
   するように構成されていることを特徴とする筒内噴射式
   エンジンの制御装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、 燃料噴射弁の流量特性は、燃料噴射弁の開弁時間に対す
   る燃料噴射量の対応関係を略線形の特性として表したも
   のであることを特徴とする筒内噴射式エンジンの制御装
   置。
6. 【請求項６】 請求項４において、 流量特性補正手段は、学習した噴射量の偏差に重み付け
   を加えて補正を行うものであり、その重み付けは、暖機
   後の学習結果のほうが未暖機時の学習結果よりも大きい
   ことを特徴とする筒内噴射式エンジンの制御装置。
7. 【請求項７】 請求項４において、 噴射量偏差学習手段は、少なくともエンジンの負荷状態
   が異なる複数の運転状態で噴射量の偏差を学習するもの
   であり、 流量特性補正手段は、学習した噴射量の偏差に重み付け
   を加えて補正を行うものであり、その重み付けは、高負
   荷状態での学習結果のほうがそれよりも低負荷状態での
   学習結果よりも大きいことを特徴とする筒内噴射式エン
   ジンの制御装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、 重み付けは、噴射量の偏差の学習時におけるエンジン負
   荷状態に拘わらず、暖機後の学習結果のほうが未暖機時
   の学習結果よりも大きいことを特徴とする筒内噴射式エ
   ンジンの制御装置。
9. 【請求項９】 請求項４において、 エンジンが未暖機状態でかつアイドル運転状態になって
   いるとき、燃料噴射弁による燃料の噴射を開弁時間が等
   しくなるように２回に分割して行わせる噴射分割手段が
   設けられ、 噴射量偏差学習手段は、前記噴射分割制御手段により燃
   料噴射の分割を行うときと行わないときとにそれぞれ噴
   射量の偏差を学習するように構成され、 流量特性補正手段は、学習した噴射量の偏差に重み付け
   を加えて補正を行うものであり、その重み付けは前記分
   割噴射を行わないときの学習結果のほうが分割噴射を行
   ったときの学習結果よりも大きいことを特徴とする筒内
   噴射式エンジンの制御装置。
10. 【請求項１０】 請求項４において、 第１及び第２領域はいずれもエンジンの低回転ないし中
    回転域にあり、 前記第１領域は低負荷ないし中負荷域にある一方、第２
    領域は高負荷域にあることを特徴とする筒内噴射式エン
    ジンの制御装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、 エンジンの排気の一部を吸気系に還流させる排気還流手
    段が設けられ、 噴射量偏差学習手段は、前記排気還流手段により排気還
    流が行わるときには噴射量の偏差の学習を停止するよう
    に構成されていることを特徴とする筒内噴射式エンジン
    の制御装置。
12. 【請求項１２】 エンジンの気筒内燃焼室に燃料を直
    接、噴射供給する燃料噴射弁と、 前記燃焼室の空燃比を検出する空燃比検出手段と、 エンジンの暖機状態とを判定する暖機判定手段とを備
    え、 前記暖機判定手段によりエンジンの暖機状態が判定され
    たときは、エンジンの低負荷側の所定の第１領域で前記
    燃焼室の空燃比を理論空燃比よりもリーンな目標値にな
    るようにフィードフォワード制御するとともに、前記第
    １領域よりも高負荷側の第２領域では空燃比を前記目標
    値よりもリッチな別の目標値になるように、前記空燃比
    検出手段からの信号に基づいてフィードバック制御する
    一方、 前記暖機判定手段によりエンジンの暖機状態が判定され
    る前は、前記第１及び第２領域の両方で前記空燃比のフ
    ィードバック制御を行うようにした筒内噴射式エンジン
    の制御装置において、 前記空燃比の目標値に対応する目標燃料噴射量を少なく
    ともエンジンの運転状態に応じて演算する目標燃料噴射
    量演算手段と、 前記目標燃料噴射量に対応する燃料噴射弁の開弁時間を
    該燃料噴射弁の流量特性に基づいて演算する開弁時間演
    算手段と、 少なくとも、エンジンが未暖機状態でかつ前記第１領域
    にあるとき、及び暖機状態でかつ前記第２領域にあると
    きに、それぞれ前記空燃比検出手段からの信号に基づい
    て実際の燃料噴射量の目標燃料噴射量に対する偏差を学
    習する噴射量偏差学習手段と、 前記噴射量偏差学習手段による学習の累積回数を計数す
    る計数手段と、 前記学習の累積回数が設定回数以下であれば、未暖機時
    及び暖機後にそれぞれ学習した噴射量の偏差に基づい
    て、前記燃料噴射弁の流量特性を補正する一方、学習の
    累積回数が設定回数を越えれば、暖機後の学習結果のみ
    に基づいて補正を行う流量特性補正手段とを備えている
    ことを特徴とする筒内噴射式エンジンの制御装置。
13. 【請求項１３】 エンジンの気筒内燃焼室に燃料を直
    接、噴射供給する燃料噴射弁と、 前記燃焼室の空燃比を検出する空燃比検出手段と、 エンジンの暖機状態とを判定する暖機判定手段とを備
    え、 前記暖機判定手段によりエンジンの暖機状態が判定され
    たときは、エンジンの低負荷側の所定の第１領域で前記
    燃焼室の空燃比を理論空燃比よりもリーンな目標値にな
    るようにフィードフォワード制御するとともに、前記第
    １領域よりも高負荷側の第２領域では空燃比を前記目標
    値よりもリッチな別の目標値になるように、前記空燃比
    検出手段からの信号に基づいてフィードバック制御する
    一方、 前記暖機判定手段によりエンジンの暖機状態が判定され
    る前は、前記第１及び第２領域の両方で前記空燃比のフ
    ィードバック制御を行うようにした筒内噴射式エンジン
    の制御装置において、 前記空燃比の目標値に対応する目標燃料噴射量を少なく
    ともエンジンの運転状態に応じて演算する目標燃料噴射
    量演算手段と、 前記目標燃料噴射量に対応する燃料噴射弁の開弁時間を
    該燃料噴射弁の流量特性に基づいて演算する開弁時間演
    算手段と、 少なくとも、エンジンが未暖機状態でかつ前記第１領域
    にあるとき、及び暖機状態でかつ前記第２領域にあると
    きに、それぞれ前記空燃比検出手段からの信号に基づい
    て実際の燃料噴射量の目標燃料噴射量に対する偏差を学
    習する噴射量偏差学習手段と、 前記噴射量偏差学習手段による学習の累積回数を計数す
    る計数手段と、 前記学習の累積回数が第１設定回数以下であれば、未暖
    機時に学習した噴射量偏差のみに基づいて前記燃料噴射
    弁の流量特性を補正し、学習の累積回数が前記第１設定
    回数を越えていて、かつその第１設定回数よりも大きな
    第２設定回数以下であれば、未暖機時と暖機後の学習結
    果に基づいて補正を行い、学習の累積回数が前記第２設
    定回数を越えれば、暖機後の学習結果のみに基づいて補
    正を行う流量特性補正手段とを備えていることを特徴と
    する筒内噴射式エンジンの制御装置。