JP2001098991A - 火花点火式直噴エンジンの燃料制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低負荷低回転側の領域（イ）で成層燃焼状態
で運転される一方、それ以外の領域では均一燃焼状態で
運転される火花点火式直噴エンジン１において、インジ
ェクタ１２の流量特性を微小流量特性を含めて正確に修
正し得るよう、燃料噴射量ばらつきを、開弁時間の極く
短いときを含めて正確に学習する。 【解決手段】 エンジン１が成層燃焼領域（イ）でアイ
ドル運転状態のときに強制的に吸気行程分割噴射とし、
かつ分割噴射における噴射時間間隔Δｔを所定時間間隔
Δｔ0以上とするとともに、燃料噴射量をＯ2センサ３０
からの信号に基づいて略理論空燃比になるようにフィー
ドバック制御しながら、フィードバック補正値cfbに基
づいて、燃料噴射量ばらつきを学習する。エンジン１が
均一燃焼領域（ハ）にあるときには、噴射時間間隔Δｔ
が所定時間間隔Δｔ0以上になるときにのみ、同様の学
習制御を行う。

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
うにした火花点火式直噴エンジンに関し、特に該燃料噴
射弁の個体差等に起因する噴射量のばらつき（偏差状
態）を学習する学習制御の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、一般的なガソリンエンジンの
燃料制御システムでは、エンジンの運転状態に応じて、
気筒への吸入空気量や燃料噴射弁による燃料噴射量を調
整して、混合気の空燃比を制御するようにしている。そ
して、燃料噴射弁の個体差や運転環境の変化等の種々の
要因によって制御性が低下することを回避するために、
エンジンの排気通路にＯ2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。また、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を学習し、その
学習結果を基本的な燃料制御に反映させるという技術が
あり、このようにすれば、前記の空燃比制御の過渡応答
性を高めることができるとともに、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も向上させることが
できる。

【０００３】ところで、高圧の燃焼室に燃料を直接噴射
するようにした直噴エンジンでは、吸気ポートに燃料を
噴射するようにしたポート噴射式のものに比べて、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、直噴エンジンで
は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、燃料噴射量を確保するために燃料噴射弁の噴孔を
大きくせざるを得ず、このことによっても噴射量のばら
つきが大きくなりやすい。このように、直噴エンジンは
燃料噴射弁の個体差による噴射量ばらつきが大きくなる
傾向があるので、前記のよう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提案されている（例えば、特開平５
−２１４９９９号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
直噴エンジンは、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お
り、この成層燃焼状態では、燃焼室の平均的な空燃比を
極めてリーンな状態にして、燃費をかなり低減すること
ができる一方、このように空燃比がリーンな状態ではＯ
2センサにより空燃比状態を高精度に検出することはで
きないので、前記のような空燃比のフィードバック制御
は行えず、また、燃料噴射量が少ないときの、即ち燃料
噴射弁の開弁時間が短いときの燃料噴射量のばらつきを
実際に学習することはできない。

【０００５】しかも、上述の如く燃料噴射弁の噴孔を大
径化した直噴エンジン用の燃料噴射弁では、一般的に、
開弁時間の極く短いときの微小流量特性がそれ以外のと
きの代表的な流量特性とは異なっており（図８のマップ
Ｍ参照）、その上に、該微小流量特性については燃料噴
射弁の個体差による相違が著しく大きいという特徴があ
る。

【０００６】つまり、直噴エンジンでは、運転頻度の高
い成層燃焼領域において燃料噴射量のばらつきが特に大
きくなることがあるにもかかわらず、その状態での正確
な学習制御は行えないという問題があり、従って、この
成層燃焼領域における燃費やエミッションに関して、大
幅な改善の余地が残されている。

【０００７】このような問題について、エンジンが前記
成層燃焼領域にあるときでも、燃料噴射量のばらつきを
学習するときだけは均一燃焼状態に切換えて、Ｏ2セン
サによる検出精度の高い理論空燃比状態で運転するとと
もに、できるだけ燃料噴射弁の開弁時間を短くさせるた
めに、燃料を２回に分けて噴射させるようにすることが
考えられる。

【０００８】しかしながら、前記のように燃料を２分割
して噴射させるようにすると、そのことによって燃料噴
射量が大きく変動するという新しい問題のあることが判
明した。例えば、図１２に示す実験データによれば、燃
料噴射弁を比較的短い時間間隔で２回、噴射作動させた
とき、２回目の噴射作動による燃料噴射量が非常に大き
く変動する不安定な状態になる。これは、燃料噴射弁
の１回目の噴射作動によって燃料圧力が大きく変動し、
この圧力変動が収束しないうちに２回目の噴射作動が開
始されることで、燃料噴射量が変動する、燃料噴射弁
の１回目の噴射作動時に芯弁が燃料により冷却されて、
瞬間的に収縮し、このことにより２回目の噴射作動によ
る燃料噴射量が変動する、というような理由によると考
えられる。いずれにしても、このように不安定な状態で
は、燃料噴射量のばらつきを正確に学習することはでき
ない。

【０００９】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、直噴エンジンの主に成
層燃焼領域における燃料噴射制御の手順に工夫を凝ら
し、燃料噴射弁による燃料噴射量のばらつきを、開弁時
間が極く短いときを含めて、正確に学習できるようにす
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成すべ
く、本発明の第１の解決手段では、エンジンが成層燃焼
領域にあるときでも、燃料噴射量の偏差状態を学習する
ときには、略理論空燃比の均一燃焼状態になるよう、燃
料を主として気筒の吸気行程で噴射させるとともに、そ
のときの燃料噴射弁の噴射作動を複数回に分割し、かつ
１回目及び２回目の噴射作動の間の噴射時間間隔を所定
時間間隔以上に設定するようにした。

【００１１】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２内燃焼室６に燃料を直
接、噴射供給する燃料噴射弁１２を備え、該燃料噴射弁
１２による燃料の噴射量及び噴射時期を制御するように
した燃料制御装置Ａを前提とする。そして、エンジン１
が所定の運転状態にあるときに、前記燃料噴射弁１２に
より燃料を気筒の吸気行程ないし圧縮行程初期の期間に
複数回に分割して噴射させる分割噴射制御手段４０ａ
と、前記燃焼室６の空燃比状態を検出する空燃比検出手
段３００と、該空燃比検出手段３００による検出結果に
基づいて、燃料噴射弁１２による実際の燃料噴射量の目
標値からの偏差状態を学習する学習制御手段４０ｂと、
前記分割噴射制御手段４０ａにより燃料の分割噴射制御
が行われるときであって、かつ前記学習制御手段４０ｂ
により燃料噴射量の偏差状態を学習するときに、燃料噴
射弁１２による１回目の噴射作動の終了から２回目の噴
射作動の開始までの噴射時間間隔が所定時間間隔以上に
なるように、該１回目及び２回目の噴射作動の開始時期
をそれぞれ設定する噴射時期設定手段４０ｃとを設ける
構成とする。尚、前記気筒の圧縮行程初期の期間という
のは、例えば気筒の圧縮行程で吸気バルブが閉じるまで
の期間である。

【００１２】前記の構成により、エンジン１が所定運転
状態にあって、燃料噴射弁１２により燃料が気筒２の吸
気行程ないし圧縮行程初期の期間に複数回に分割して噴
射されるときに、学習制御手段４０ｂにより、空燃比検
出手段３００による検出値に基づいて、実際の燃料噴射
量のばらつき（偏差状態）が学習される。すなわち、エ
ンジン１を略理論空燃比で運転しながら、燃料を分割し
て噴射させることによって、燃料噴射弁１２の開弁時間
が相対的に短いときの燃料噴射量ばらつきを精度良く学
習することが可能になる。

【００１３】しかも、この際、燃料噴射弁１２の１回目
及び２回目の噴射作動の開始時期thtinj1,thtinj2を、
それぞれ、該１回目の噴射作動の終了から２回目の噴射
作動の開始までの噴射時間間隔Δｔが所定時間間隔以上
になるように設定することで、該２回目の噴射作動時の
燃料噴射量の変動を低減して、学習精度の低下を防止す
ることができる。そして、そのように燃料噴射量ばらつ
きを正確に学習することができれば、この学習結果に基
づいて燃料噴射量を補正することで、フィードバック制
御の行えない成層燃焼領域においても燃料噴射量のばら
つきを解消して、燃費やエミッションを大幅に低減する
ことが可能になる。尚、前記図１において噴射時期設定
手段４０ｃによる燃料噴射弁１２の噴射開始時期の設定
方法を模式的に示しているが、この模式図において「オ
ン」と記しているのは燃料噴射弁１２の開弁に対応し、
一方、「オフ」と記しているのは燃料噴射弁１２の閉弁
に対応している。

【００１４】請求項２の発明では、エンジンの気筒内燃
焼室への吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を設
け、学習制御手段は、前記吸入空気量検出手段による検
出値に基づいて燃料噴射量の偏差状態を学習するものと
する。こうすることで、エンジンの気筒内燃焼室の空燃
比状態と吸入空気量とに基づいて、実際の燃料噴射量を
精度良く求めることができるので、燃料噴射量のばらつ
きを高精度に学習できる。

【００１５】請求項３の発明では、分割噴射制御手段
は、エンジンがアイドル運転状態にあって、かつ学習制
御手段により燃料噴射量の偏差状態を学習するときに、
燃料噴射弁による燃料の分割噴射制御を行うものとし、
前記分割噴射制御手段により燃料の分割噴射制御を行う
ときに、エンジン回転数を略一定回転数に保持する回転
数保持手段を設ける構成とする。

【００１６】この構成では、エンジンがアイドル運転状
態にあるときに、燃料の分割噴射制御を行うことで、燃
料噴射弁の開弁時間が極く短いときの燃料噴射量ばらつ
きを学習することができ、これにより、燃料噴射弁の微
小流量特性を正確に把握して、エンジンが成層燃焼領域
でアイドル運転状態になっているときでも、燃料噴射制
御の精度を向上させることができる。また、その学習の
ときに、例えば外部負荷がオンオフされたり、エンジン
水温が変化しても、回転数保持手段によりエンジン回転
数が略一定回転数に保持されるので、学習時のエンジン
の運転状態の変化を抑制して、学習精度をさらに向上で
きる。

【００１７】請求項４の発明では、請求項３の発明にお
ける回転数保持手段は、点火時期が所定の最適点火時期
ないしその近傍よりも遅角側に設定されているときに、
点火時期を補正することによりエンジン回転数を保持す
るものとする。このことで、エンジンの点火時期を最適
点火時期よりも遅角側の範囲で進角又は遅角させること
により、燃料噴射量や燃焼室の空燃比状態を変化させる
ことなく、エンジン回転数を略一定回転数に保持するこ
とができる。

【００１８】請求項５の発明では、請求項３の発明にお
ける回転数保持手段を、点火時期が所定の最適点火時期
ないしその近傍に設定されているときには、燃料噴射量
を補正することによりエンジン回転数を保持するものと
する。このことで、エンジンの点火時期が最適点火時期
ないしその近傍に設定されているときには、事実上、点
火時期を進角補正することはできないので、このような
場合には燃料噴射量を増大又は減少することにより、エ
ンジン回転数を略一定回転数に保持することができる。

【００１９】請求項６の発明では、所定時間間隔は、燃
料噴射弁の１回目の噴射作動の終了から該噴射作動に起
因する燃料噴射量の変動が略収束するまでの時間間隔と
し、請求項７の発明では、具体的に、前記時間間隔を略
２．９ミリ秒とする。

【００２０】こうすることで、燃料噴射弁の１回目の噴
射作動による燃料圧力の変動や芯弁の収縮等に起因する
燃料噴射量の変動が概ね収束した後に、２回目の噴射作
動が行われるので、燃料噴射量の変動による悪影響を排
除して、請求項１の発明による作用効果を十分に得るこ
とができる。

【００２１】請求項８の発明では、請求項６における噴
射時期設定手段は、燃料噴射弁による１回目及び２回目
の噴射作動の開始時期を、学習制御手段による学習時に
は噴射時間間隔が略一定時間になるように設定する一
方、学習時以外は噴射時間間隔がエンジンの運転状態に
応じて変化するように設定するものとする。

【００２２】こうすることで、燃料噴射ばらつきの学習
時以外は、エンジン回転数や燃料噴射量等の変化に応じ
て、燃料噴霧と吸気との混合を促進できるように燃料噴
射の時期を設定して、燃費性能等を十分に高めることが
できる一方、学習時には分割噴射における噴射時間間隔
を略一定に固定することで、２回目の噴射作動による燃
料噴射量の変動を解消して、学習精度を可及的に高める
ことができる。

【００２３】請求項９の発明では、請求項８の発明にお
いて、エンジンが定常運転状態にあって、かつ学習制御
手段により燃料噴射量の偏差状態を学習するときに、エ
ンジンの出力トルクが略一定値になるように、点火時期
を制御する点火時期制御手段を設けるものとする。

【００２４】すなわち、エンジンが定常運転状態にある
ときに、燃料噴射量ばらつきの学習時と非学習時との切
替に伴い噴射時間間隔が変わっても、そのことによるト
ルク変動を防止することができる。

【００２５】次に、本発明の第２の解決手段では、吸気
行程分割噴射を行うときであって、かつその１回目及び
２回目の噴射作動の間の噴射時間間隔が所定時間間隔以
上になるときにのみ、燃料噴射量の偏差状態を学習する
ようにした。

【００２６】すなわち、請求項１０の発明は、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
を備え、該燃料噴射弁による燃料の噴射量及び噴射時期
を制御するようにした燃料制御装置を前提とし、前記燃
焼室の空燃比状態を検出する空燃比検出手段と、エンジ
ンが所定の運転状態にあるときに、前記燃料噴射弁によ
り燃料を気筒の吸気行程ないし圧縮行程初期の期間に複
数回に分割して噴射させる分割噴射制御手段と、該分割
噴射制御手段により燃料の分割噴射制御が行われるとき
であって、かつ、燃料噴射弁による１回目の噴射作動の
終了から２回目の噴射作動の開始までの噴射時間間隔が
所定時間間隔以上になるときに、前記空燃比検出手段か
らの信号に基づいて、燃料噴射弁による実際の燃料噴射
量の目標値からの偏差状態を学習する学習制御手段とを
設ける構成とする。

【００２７】この構成によれば、燃料噴射弁による分割
噴射の噴射時間間隔が所定時間間隔以上のときにのみ、
学習制御手段により燃料噴射量の偏差状態が学習される
ので、請求項１の発明と同じく２回目の噴射作動時の燃
料噴射量の変動が十分に小さい状態で、燃料噴射量ばら
つきを精度良く学習することができる。

【００２８】次に、本発明の第３の解決手段では、吸気
行程分割噴射を行うときに、燃料噴射量の偏差状態を学
習するとともに、該燃料噴射弁の１回目及び２回目の噴
射作動の間の噴射時間間隔が所定時間間隔以上のときに
は、そうでないときに比べて、学習結果に大きな重み付
けをするようにした。

【００２９】すなわち、請求項１１の発明は、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
を備え、該燃料噴射弁による燃料の噴射量及び噴射時期
を制御するようにした燃料制御装置を前提とする。そし
て、前記燃焼室の空燃比状態を検出する空燃比検出手段
と、エンジンが所定の運転状態にあるときに、前記燃料
噴射弁により燃料を気筒の吸気行程ないし圧縮行程初期
の期間に複数回に分割して噴射させる分割噴射制御手段
と、該分割噴射制御手段により燃料の分割噴射制御が行
われるときに、前記空燃比検出手段からの信号に基づい
て、燃料噴射弁による実際の燃料噴射量の目標値からの
偏差状態を学習する学習制御手段とを設け、この学習制
御手段を、燃料噴射弁による１回目の噴射作動の終了か
ら２回目の噴射作動の開始までの噴射時間間隔が所定時
間間隔以上のときの学習値に、該噴射時間間隔が所定時
間間隔未満のときよりも大きな重み付けをする構成とす
る。

【００３０】この構成によれば、請求項１０の発明と同
じく、燃料噴射弁による分割噴射の噴射時間間隔が所定
時間間隔以上のときに、学習制御手段により燃料噴射量
の偏差状態を正確に学習することができるとともに、該
噴射時間間隔が所定時間間隔未満であっても学習制御手
段による学習を行うことで、エンジン運転中の学習頻度
を高めることができる。しかも、学習の信頼性に応じて
学習値に重み付けをすることで、学習精度の低下を最小
限度に抑制できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】（全体構成）図２は本発明の実施
形態に係る火花点火式直噴エンジンの燃料制御装置Ａの
全体構成を示し、１は車両に搭載された多気筒ガソリン
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）が直列に設けられたシリンダブ
ロック３と、このシリンダブロック３上に配置されたシ
リンダヘッド４とを有し、該各気筒２内にピストン５が
図の上下方向に往復動可能に嵌挿されていて、そのピス
トン５の頂面とシリンダヘッド４の底面との間の気筒２
内に燃焼室６が区画されている。一方、前記ピストン５
よりも下方のシリンダブロック３内にはクランク軸７が
回転自在に支持されていて、このクランク軸７及びピス
トン５がコネクティングロッドにより駆動連結されてい
る。また、クランク軸７の一端側にはその回転角度を検
出する電磁式のクランク角センサ８が配設されており、
さらに、シリンダブロック３内のウオータジャケットに
臨んで、冷却水温度（エンジン水温）を検出する水温セ
ンサ９が配設されている。

【００３２】前記各気筒２毎の燃焼室６上方のシリンダ
ヘッド４内には、点火回路１０に接続された点火プラグ
１１が燃焼室６の上部に臨むように取り付けられる一
方、燃焼室６の周縁部には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）１２が取り付けられてい
る。すなわち、図３にも示すように、シリンダヘッド３
の底面には各気筒２毎に２つの傾斜面からなる凹陥部が
形成され、この各傾斜面に吸気及び排気ポート１３，１
４がそれぞれ２つずつ開口していて、その各開口端を開
閉するように吸気及び排気バルブ１５，１５，…が配設
されている。前記吸気ポート１３，１３はそれぞれ燃焼
室６から斜め上方に向かって直線的に延びて、エンジン
１の一側面（図２の左側面）に開口しており、一方、前
記排気ポート１４，１４はそれぞれ略水平に延びて、エ
ンジン１の他側面（図２の右側面）に開口している。

【００３３】また、前記インジェクタ１２は、２つの吸
気ポート１３，１３に挟まれるようにその下方に配置さ
れている。このインジェクタ１２の先端側噴孔は２つの
吸気バルブ１５，１５の傘部に近接して燃焼室６の周縁
部に臨み、該燃焼室６に側方から燃料を噴射するように
なっている。一方、インジェクタ１２は全気筒に共通の
燃料供給通路１７を介して高圧燃料ポンプ１８に接続さ
れており、この高圧燃料ポンプ１８と図外の高圧プレッ
シャレギュレータとによって燃料を適正な圧力状態に調
節しながら、インジェクタ１２に供給するようになって
いる。また、前記燃料供給通路１７には、燃料圧力（燃
圧）を検出するための燃圧センサ１９が設けられてい
る。そして、前記インジェクタ１２により燃料が気筒２
の圧縮行程中期以降に噴射されると、その燃料噴霧はピ
ストン５の頂面に形成された長円状のキャビティ５ａに
トラップされて、点火プラグ１１付近に相対的に濃い混
合気の層が形成される。一方、前記インジェクタ１２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６に拡散して吸気と混合されて、略均一な
混合気が形成される。

【００３４】前記図２に示すように、エンジン１の一側
面には、吸気ポート１３に連通するように吸気通路２０
が接続されている。この吸気通路２０は、エンジン１の
燃焼室６に対し図外のエアクリーナで濾過した吸気を供
給するものであり、その上流側から下流側に向かって順
に、燃焼室６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２１（吸入空気量検出手段）
と、吸気通路２０を絞る電気式スロットル弁２２と、サ
ージタンク２３とがそれぞれ配設されている。前記電気
式スロットル弁２２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、電動モータにより駆動され
て開閉するようになっている。さらに、前記スロットル
弁２２の開度を検出するスロットル開度センサ２４と、
該スロットル弁２２よりも下流の吸気の圧力状態を検出
するための吸気圧センサ２５とがそれぞれ配設されてい
る。

【００３５】また、前記サージタンク２３よりも下流側
の吸気通路２０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８，８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２６が設けられてい
る。このスワール制御弁２６は図３にも示すようにバタ
フライバルブからなるもので、アクチュエータにより駆
動されて開閉される。そして、このスワール制御弁２６
が閉じられると、吸気は殆どが他方の分岐路のみから燃
焼室６に流入して、この燃焼室６に強いスワールが生成
される一方、スワール制御弁２６が開くに連れて、両方
の分岐路から吸気が吸い込まれるようになり、吸気のタ
ンブル成分が強まるとともに、スワール成分が弱まるよ
うになっている、前記エンジン１の他側面には、燃焼室
６から燃焼ガス（排気）を排出する排気通路２８が接続
されている。この排気通路２８の上流端部は、各気筒２
毎に分岐して排気ポート１４に連通する排気マニホルド
２９からなり、該排気マニホルド２９の集合部には排気
中の酸素濃度を検出するＯ2センサ３０が配設されてい
る。このＯ2センサ３０は排気中の酸素濃度に基づいて
空燃比を検出するための空燃比検出手段に対応し、この
実施形態では、図９に例示するように、理論空燃比を境
に出力がステップ状に反転するいわゆるラムダセンサが
用いられているが、これに限らず、理論空燃比を含む広
い範囲で酸素濃度に応じたリニアな出力の得られるいわ
ゆるリニアセンサを用いることも可能である。

【００３６】また、前記排気マニホルド２９の集合部に
は排気管３１の上流端が接続されており、この排気管３
１の下流端には排気を浄化するための触媒３２が接続さ
れている。この触媒３２は、排気中の酸素濃度が高い
（例えば４％以上の）酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸収す
る一方、酸素濃度の低下によって吸収したＮＯｘを放出
しかつ還元浄化するＮＯｘ吸収還元タイプのもので、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。

【００３７】さらに、前記排気管３１の上流側には、排
気通路２８を流れる排気の一部を吸気系に還流させるＥ
ＧＲ通路３３の上流端が分岐接続されている。このＥＧ
Ｒ通路３３の下流端は前記スロットル弁２２とサージタ
ンク２３との間の吸気通路２０に接続され、その近傍に
は開度調節可能な電気式のＥＧＲ弁３４が配設されてい
て、ＥＧＲ通路３３による排気の還流量を調節するよう
になっている。

【００３８】前記点火プラグ１１の点火回路１０、イン
ジェクタ１２、電気式スロットル弁２２の駆動モータ、
スワール制御弁２６のアクチュエータ、電気式ＥＧＲ弁
３４のアクチュエータ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、少なくとも、
前記クランク角センサ８、水温センサ９、エアフローセ
ンサ２１、スロットル開度センサ２４、吸気圧センサ２
５及びＯ2センサ３０の各出力信号が入力されており、
加えて、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３５の出力信号と、図示しな
いが、吸気温度を検出する吸気温センサ、大気圧を検出
する大気圧センサ等の各出力信号とが入力されている。

【００３９】（エンジン制御の概要）前記ＥＣＵ４０
は、エンジン出力に関係する制御パラメータとして、イ
ンジェクタ１２による燃料噴射量及び噴射時期、スロッ
トル弁２２により調節される吸入空気量、スワール制御
弁２６により調節される吸気スワール強さ、ＥＧＲ弁３
４により調節される排気の還流割合等をそれぞれエンジ
ン１の運転状態に応じて制御するものである。これによ
り、エンジン１はその運転状態に応じてインジェクタ１
２による燃料噴射の形態が切替えられて、異なる燃焼状
態（運転モード）で運転される。

【００４０】すなわち、例えば図４に示すように、エン
ジン１の温間時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、図５（ａ）に示すように、インジ
ェクタ１２により燃料を気筒２の圧縮行程中期以降に一
括して噴射させて、点火プラグ１１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２２の開度を大きくするとともに、
後述の如く多量の排気を還流させるようにしており、こ
のときの燃焼室６の平均的な空燃比は非常にリーンな状
態（例えばＡ/Ｆ＝３０くらい）になる。尚、前記図５
は、エンジンの燃料噴射時期、即ちインジェクタ１２の
噴射作動を模式的に示したタイムチャート図であるが、
同図において「オン」と記しているのは、インジェクタ
１２の芯弁がリフトして噴孔から燃料の噴射される開弁
状態に対応し、一方、「オフ」と記しているのは、イン
ジェクタ１２の芯弁により噴孔が閉ざされている閉弁状
態に対応している。

【００４１】一方、前記領域（イ）以外の運転領域
（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）は全て均一燃焼領域とされて
おり、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、インジェクタ１
２により燃料を気筒２の吸気行程で噴射させて吸気と十
分に混合し、燃焼室６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。この均一燃焼領域のうちの
領域（ロ）（ハ）（ニ）では、燃焼室６における混合気
の空燃比が略理論空燃比（Ａ/Ｆ＝１４．７、λ＝１）
になるように、燃料噴射量やスロットル開度等を制御し
ており（以下、ストイキオモードという）、そのうちの
相対的に中負荷中回転の領域（ハ）では、同図（ｂ）に
示すように、インジェクタ１２により燃料を吸気行程前
期ないし中期の期間に２分割して噴射させるようにして
いる。これにより、燃料噴霧は燃焼室６への吸気流速の
速い期間に十分に拡散しかつ吸気と混合されて、良好な
均一燃焼状態になり、燃費やエミッションの低減が図ら
れる。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（ホ）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）に制御して、
高負荷に対応した大出力が得られるようにしている（以
下、エンリッチモードという）。尚、前記領域（ハ）に
おける燃料の分割噴射は、気筒２の吸気行程から圧縮行
程初期の期間に行うようにしてもよい。

【００４２】また、前記各運転モードにおいて、インジ
ェクタ１２による燃料の噴射時期（開弁時期）をエンジ
ン１の運転状態に応じて変更設定するようにしている。
例えば成層燃焼モードでは、気筒２の圧縮行程で噴射し
た燃料の気化霧化のための時間を確保しながら、この燃
料噴霧が点火プラグ１１付近を中心に適切に成層化され
るように、燃料噴射時期を主に燃料噴射量やエンジン回
転数に応じて設定する。一方、ストイキオモードやエン
リッチモードで燃料を一括して噴射する場合には、燃料
の気化霧化や拡散、及び吸気との混合を効率良く促進す
るために、その燃料の噴射を吸気行程の中期頃までに終
了させることが好ましいので、そうなるように、燃料噴
射時期を主として燃料噴射量に応じて設定する。また、
燃料を２分割して噴射させる場合には、前記のような条
件の他にインジェクタ１２の１回目の噴射作動を終了し
てから２回目の噴射作動を開始するまでの噴射時間間隔
Δｔを適切に設定することが好ましいので、このことも
考慮して、インジェクタ１２の１回目及び２回目の開弁
時期をそれぞれ設定するようにしている。

【００４３】さらに、同図に斜線を入れて示す領域で
は、ＥＧＲ弁３４を開弁させて、ＥＧＲ通路３３により
排気の一部を吸気通路２０に還流させるようにしてお
り、このことで、排気の還流により燃焼室６の熱容量を
増大させて、燃焼に伴うＮＯｘの発生を抑制することが
できる。特に領域（ハ）では、燃料の分割噴射によって
燃料と吸気との混合を促進して燃焼安定性を向上させて
いるので、比較的エンジン負荷の高い状態であっても、
十分な量の排気を還流させることができる。尚、エンジ
ン冷間時には、燃焼安定性を確保するためにエンジン１
の全ての運転領域を均一燃焼領域としている。

【００４４】（燃料噴射制御）上述の如く、この実施形
態ではエンジン１の運転状態に応じて運転モードを切換
えるとともに、インジェクタ１２により噴射した燃料の
燃焼状態が燃費性能や排気清浄化の両立という観点から
最適なものになるように、燃料噴射時期を変更するよう
にしている。以下に、エンジン１の基本的な燃料噴射制
御の処理手順を具体的に図６に示すフローチャート図に
沿って説明する。

【００４５】まず、スタート後のステップＳＡ１におい
て、クランク角センサ８、水温センサ９，燃圧センサ１
９，エアフローセンサ２１、吸気圧センサ２５、アクセ
ル開度センサ３５等の各種センサ信号を受け入れるとと
もに、ＥＣＵ４０のメモリから各種データを入力する。
続いて、ステップＳＡ２において、クランク角センサ８
からの出力に基づいて演算されるエンジン回転数neとエ
アフローセンサ２１からの出力とに基づいて、吸気充填
効率ceを演算する。続いて、ステップＳＡ３において、
エンジン１の目標負荷Piobjを演算する。この目標負荷P
iobjは、図７（ａ）に示すように、アクセル開度accと
エンジン回転数neとに対応する値が予め実験的に決定さ
れて、ＥＣＵ４０のメモリにマップとして記憶されてお
り、このマップから読み出されるようになっている。

【００４６】続いて、ステップＳＡ４では、前記ステッ
プＳＡ３で求めた目標負荷Piobjとエンジン回転数neと
に基づいて、図７（ｂ）に示すようにエンジン１の運転
モードを目標負荷Piobjとエンジン回転数neとに対応づ
けて設定したマップから成層燃焼領域であるかどうか判
定する。この判定結果がＹＥＳであれば、ステップＳＡ
５に進んでエンジン１の目標空燃比afwを演算し、続い
て、ステップＳＡ６において燃料噴射時期thtinj、即ち
インジェクタ１２の開弁開始時期を演算して、ステップ
ＳＡ１１に進む。ここで、前記目標空燃比及び燃料噴射
時期の値は、それぞれ、図７（ｃ），（ｄ）に示すよう
に、目標負荷Piobjとエンジン回転数neとに対応する最
適な値が予め実験的に決定され、ＥＣＵ４０のメモリに
マップとして記憶されていて、このマップから読み出さ
れるようになっている。つまり、成層燃焼状態ではエン
ジン１の目標負荷Piobjに応じて燃料噴射量が決定され
る。

【００４７】一方、前記ステップＳＡ４において、成層
燃焼領域でないＮＯと判定されれば、続くステップＳＡ
７，ＳＡ８において、それぞれ目標空燃比afwと気筒２
の吸気行程における燃料噴射時期thtinj1,thtinj2とを
演算する。この目標空燃比及び燃料噴射時期の値も、図
７（ｅ），（ｆ）にそれぞれ示すように、吸気充填効率
ceとエンジン回転数neとに対応する最適な値が予め実験
的に決定され、ＥＣＵ４０のメモリにマップとして記憶
されていて、このマップから読み出されるようになって
いる。つまり、均一燃焼状態では気筒２の実際の吸気充
填効率ceに応じて燃料噴射量が決定される。また、前記
燃料噴射時期thtinj1，thtinj2は、領域（ロ）（ニ）に
対応する運転状態では、１回目の燃料噴射時期thtinj1
だけが設定され、また、領域（ハ）に対応する運転状態
では、１回目及び２回目の両方の燃料噴射時期thtinj1,
thtinj2が設定される。

【００４８】前記ステップＳＡ８に続くステップＳＡ９
では、Ｏ2センサ３０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３０が正確に作動する状態になっていて、か
つエンジン１の運転モードがストイキオモード（領域
（ロ）（ハ）（ニ））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ＳＡ１０
に進み、Ｏ2センサ３０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ＳＡ１１に進む。一方、エンジン水温が低いか或いは
エンリッチモードであれば、フィードバック条件は成立
していないＮＯと判定し、そのままで（cfb＝０）でス
テップＳＡ１１に進む。

【００４９】前記ステップＳＡ６、ステップＳＡ９又は
ステップＳＡ１０に続いて、ステップＳＡ１１では、前
記のように求めた目標空燃比afwになるように、主とし
てその目標空燃比afwと吸気充填効率ceとに基づいて、
目標燃料噴射量qiを演算する。

【００５０】 qi ＝ KGKF ×（ce/afw）× cdpf × (1+cfb+ctotal) 前記演算式における右辺第１項のKGKFは従来周知の流量
変換係数であり、第３項のcdpfは燃圧や気筒内圧に応じ
た補正係数であり、第４項のctotalはエンジン水温等の
各種運転条件に応じた補正値である。このフローでは、
前記のようにエンジン１が領域（ロ）（ハ）（ニ）にあ
るときに、Ｏ2センサ３０からの出力に基づいてフィー
ドバック補正値cfbが演算され、前記の演算式により燃
料噴射量がフィードバック制御される。一方、成層燃焼
領域（イ）では、cfb＝０となるので、燃料噴射量の制
御はフィードフォワード制御になる。

【００５１】そして、このステップＳＡ１１では、気筒
２の吸気行程で燃料を２分割して噴射させる場合（領域
（ハ））には、前記のように演算した目標燃料噴射量qi
を略等分して、それぞれ１回目及び２回目の目標燃料噴
射量qi1,qi2とする。尚、エンジン１の運転状態に応じ
て前記１回目及び２回目の目標燃料噴射量の分割比率を
変更し、例えば、所定の運転状態において噴射時間間隔
Δｔを十分に長く確保できるように、１回目の目標燃料
噴射量qi1を２回目よりも少なく設定するようにしても
よい。

【００５２】前記ステップＳＡ１１に続いて、ステップ
ＳＡ１２では、前記の演算した目標噴射量qi1,qi2に基
づき、例えば図８に実線で示すようなインジェクタ１２
の流量特性マップＭに従って、噴射パルス幅Tiを演算す
る。そして、続くステップＳＡ１３では、クランク角セ
ンサ８からの信号に基づいて、１回目及び２回目の噴射
時期thtinj1,thtinj2をそれぞれ判定し、噴射時期にな
れば、インジェクタ１２に噴射パルスTiを出力して燃料
噴射を実行させ、しかる後にリターンする。

【００５３】前記図６に示すフローのステップＳＡ７〜
ＳＡ１３の各ステップの処理手順は、エンジン１が均一
燃焼状態の領域（ハ）にあるときに、インジェクタ１２
により燃料を気筒２の吸気行程で２回に分割して噴射さ
せる分割噴射制御手段４０ａに対応している。

【００５４】（フィードバック補正値の演算）次に、前
記図６のステップＳＡ１０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９〜図１１に沿って具体
的に説明する。

【００５５】まず、エンジン１の排気通路２８に配設さ
れたＯ2センサ３０の出力（起電力）は、例えば図９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（例えば、略０．５％）になっているときに基準
値Ｅ1になるが、それよりも空燃比がリッチになれば急
増する一方、それよりもリーンになれば急減する。そこ
で、図１０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Ｏ2センサ３０から
の出力Ｅを基準値Ｅ1と比較し、Ｅ＞Ｅ1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の前回値から相対的に大きい比例制御
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の前回値から相対的に
小さい積分制御ゲインＣIを減算して、その今回値を算
出する。

【００５６】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の前回値に比例制
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の前回値に積分制御ゲインＣI
を加算する。

【００５７】つまり、図１１に示すように、排気の空燃
比がリッチ側で、Ｏ2センサ３０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１２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６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。

【００５８】（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１２の個体差等による燃料噴
射量のばらつきを補正するために、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Ｍを補正
するようにした学習補正制御の手順にある。

【００５９】すなわち、前記インジェクタ１２の流量特
性は、前記図８のマップＭ，Ｍ′に示すように、噴射パ
ルス幅が極く小さいとき（Ti＜Ti*）の微小流量特性が
それ以外のとき（Ti≧Ti*）の代表的な流量特性とは異
なっている。この代表的な流量特性は、噴射パルス幅Ti
の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。一方、微小流量
特性は個々のインジェクタ１２によって大きく相違する
ものであるが、１つのインジェクタ１２については十分
な再現性が得られる。

【００６０】このようなインジェクタ１２による燃料噴
射量の制御精度を高めるためには、噴射パルス幅Tiと燃
料噴射量ｑとがリニアな対応関係を示す範囲ｂ，ｃ，
ｄ，ｅにおいて、実際の燃料噴射量のばらつきを学習し
て、インジェクタ１２の代表的な流量特性を正確に把握
するとともに、微小流量特性に対応する噴射パルス幅Ti
の極く小さい範囲ａについても、実際の燃料噴射量のば
らつきを学習する必要がある。

【００６１】そこで、この実施形態では、エンジン１が
本来的に吸気行程分割噴射を行う領域（ハ）にあるとき
（図４の領域マップにおける範囲ｃ，ｄ）、及び吸気行
程一括噴射を行う領域（ロ）（ニ）にあるとき（同じく
範囲ｅ）に、それぞれＯ2センサ３０からの信号に基づ
いて、燃料噴射量のばらつきを学習するとともに、エン
ジン１がアイドル運転状態になっているときに、強制的
に吸気行程一括噴射として、範囲ｂについての学習を、
また、このときに２分割噴射とすることで、範囲ａにつ
いての学習をそれぞれ行うようにしている。特に、この
範囲ａについては、前記のようにインジェクタ１２の個
体差によるばらつきの大きいところなので、学習を行う
必要性が高い。

【００６２】しかし、前記範囲ａ，ｃ，ｄのようにイン
ジェクタ１２により燃料を２回に分割して噴射させると
きに、その噴射作動の間の噴射時間間隔Δｔが短くなる
と、２回目の噴射作動によって噴射される燃料の量が大
きく変動する不安定な状態になり、このときの燃料噴射
量ばらつきの学習結果が著しく信頼性を欠くものになる
ことがある。特に、範囲ｃのようなエンジン１の高回転
側では、同じクランク角間隔に対応する時間間隔が相対
的に短くなるので、このような現象の起きる可能性が極
めて高い。また、斯かる不具合の起きる原因としては、
例えば、インジェクタ１２の内部では１回目の噴射作動
に伴い燃料圧力が瞬間的に大きく低下し、このときに発
生した圧力波が燃料供給通路１７内を伝播して燃料供給
系統を加振することによって、インジェクタ１２に供給
される燃料圧力が大きく変動することによると考えられ
る。

【００６３】例えば、本実施形態のエンジン１と同様の
燃焼室構造を有するガソリンエンジンを用いて行った実
験データを図１２に示す。この実験ではエンジン回転数
を１５００ｒｐｍ又は３０００ｒｐｍのいずれかに維持
する一方で、１回目の燃料噴射量、エンジン水温、点火
タイミング等を種々変更しながら実際の燃料噴射量の目
標値からの偏差量を計測している。この計測値には実験
に使用したインジェクタの固体ばらつきや計測の誤差が
含まれることを考慮すれば、インジェクタ１２の２回目
の噴射作動による燃料噴射量の偏差量は、噴射時間間隔
Δｔが所定の時間間隔Δｔ0（図例では２．９ミリ秒）
になるまではかなり大きく変動するが、一方、噴射時間
間隔Δｔが前記所定時間間隔Δｔ0以上になれば、速や
かに収束に向かうということができる。

【００６４】そして、前記のように燃料噴射量が大きく
変動すると、インジェクタ１２の個体差等による燃料噴
射量のばらつきを精度良く学習することは困難なので、
この実施形態の燃料制御装置Ａでは、上述の如き試験結
果に基づき、本発明の特徴部分として、インジェクタ１
２により燃料を２回に分割して噴射させるときであっ
て、かつ該インジェクタ１２による燃料噴射量ばらつき
を学習するときには、前記１回目及び２回目の噴射作動
の開始時期をその間の噴射時間間隔Δｔが所定時間間隔
以上になるようにそれぞれ設定することとした。

【００６５】次に、燃料噴射量の学習制御の処理手順を
図１３〜図１５に基づいて説明する。まず、図１３に示
すフローのスタート後のステップＳＣ１において、クラ
ンク角センサ８、エアフローセンサ２１、Ｏ2センサ３
０、アクセル開度センサ３５等の各種センサ信号を受け
入れるとともに、ＥＣＵ４０のメモリから各種データを
入力する。続いて、ステップＳＣ２では、アクセル開度
acc及びエンジン回転数neに基づいて、エンジン１がア
イドル運転状態であるかどうか判定する。この判定がＮ
Ｏであれば、図１５に示すフローのステップＳＤ１に進
む一方、判定がＹＥＳであればステップＳＣ３に進み、
今度は学習判定フラグFlrnがオフ状態かどうか判定す
る。この学習判定フラグFlrnは、エンジン１がアイドル
運転状態になっているときの、即ち範囲ａ，ｂのについ
ての学習が完了したことを示すもので、この判定結果が
ＮＯでフラグがオン状態になっていれば（Flrn＝１）、
既に学習は完了したと判定して、そのままでリターンす
る一方、判定結果がＹＥＳでフラグFlrnがオフ状態にな
っていれば（Flrn＝０）、学習はまだ完了していないと
判定し、ステップＳＣ４に進む。

【００６６】このステップＳＣ４では、今度は学習の準
備ができていることを示す学習準備フラグFprpがオン状
態かどうか判定し、この判定結果がＮＯであれば後述の
ステップＳＣ１８に進む一方、判定結果がＹＥＳであれ
ば、学習準備ができたと判定して、以下のステップＳＣ
５〜ＳＣ８，ＳＣ１４〜ＳＣ１７において、範囲ａ及び
範囲ｂについての学習をそれぞれ実行する。すなわち、
まずステップＳＣ５において、フラグFbがオフ状態かど
うか判定する。このフラグFbは、燃料噴射量ｑと噴射パ
ルス幅Tiとがリニアな対応関係を示す範囲において噴射
パルス幅Tiが最も小さい範囲ｂ（図８参照）について、
燃料噴射量ばらつきの学習が完了したことを示すもので
ある。この判定結果がＮＯでフラグがオン状態になって
いれば（Fb＝１）、範囲ｂについては既に学習済みなの
で、ステップＳＣ１４に進んで、範囲ａについての学習
制御を行う一方、判定結果がＹＥＳでフラグFｂがオフ
状態になっていれば（Fb＝０）、範囲ｂについての学習
もまだなので、ステップＳＣ６に進む。

【００６７】このステップＳＣ６では、本来、成層燃焼
状態とされるエンジン１の運転モードを強制的に均一燃
焼モードに変更し、燃焼室６の空燃比が略理論空燃比に
なるように気筒２の吸気行程で燃料を一括して噴射させ
るとともに（吸気一括噴射に設定）、Ｏ2センサ３０か
らの信号に基づいて燃料噴射量のフィードバック制御を
行わせる。そして、この状態で、続くステップＳＣ７に
おいて、そのフィードバック制御に用いるフィードバッ
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し、続くステップＳＣ８で、
フラグFbをオン状態にする（Fb←１）。すなわち、燃料
噴射量の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、燃料噴射量のばらつきを示
す学習値として、所定サイクル分の平均値cfb#aveを求
める。この平均値cfb#aveはインジェクタ１２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、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いことになる。

【００６８】続いて、ステップＳＣ９において、クラン
ク角センサ８からの信号に基づいて求められるエンジン
回転数neと所定のアイドル回転数との回転数偏差を演算
し、続くステップＳＣ１０において、その回転数偏差に
基づいて、エンジン回転数neが前記アイドル回転数にな
るように点火時期を進角又は遅角させる点火時期制御を
行う。すなわち、図１４に示すように、燃焼室６の空燃
比が略理論空燃比（１４．７）になっているときに、点
火時期をＭＢＴよりも遅角側で進角又は遅角補正するこ
とにより、エンジン１の出力トルクを調節して、エンジ
ン回転数neをアイドル回転数に保持することができる。
尚、同図に示すＭＢＴとは、エンジン１の機械的な効率
が最高になる周知の最適点火時期に対応する最小進角値
（Minimum Advance for the Best Torque）のことであ
り、一般的に、エンジンの点火時期は失火等の著しい燃
焼状態の悪化を防止するために、ＭＢＴよりも遅角側に
設定される。

【００６９】そして、ステップＳＣ１１において、前記
のように補正した結果として点火時期がＭＢＴないしそ
の近傍にあるかどうか判定し、この判定結果がＹＥＳで
あればステップＳＣ１２に進んで、学習準備フラグFprp
をオフ状態にする一方（Fprp←０）、判定結果がＮＯで
点火時期がＭＢＴよりも遅角側にあれば、ステップＳＣ
１３に進んで、学習準備フラグFprpをオン状態にして
（Fprp←１）、しかる後にリターンする。つまり、点火
時期がＭＢＴないしその近傍になく、言い換えるとＭＢ
Ｔよりも所定以上、遅角側に設定されていれば、学習準
備ができたと判定する。

【００７０】一方、前記ステップＳＣ５において、フラ
グFb＝１であり、範囲ｂについては既に学習済みと判定
して進んだステップＳＣ１４では、エンジン１の運転モ
ードを強制的に均一燃焼モードに変更するとともに、イ
ンジェクタ１２の微小流量特性に対応する範囲ａについ
ての学習を行うために、気筒２の吸気行程で燃料を２回
に分割して噴射させるようにする（吸気分割噴射に設
定）。この際、前記図１２に示すように燃料噴射量が大
きく変動することを回避するために、ステップＳＣ１５
において、インジェクタ１２の１回目及び２回目の噴射
時期thtinj1,thtinj2は、噴射時間間隔Δｔが所定時間
間隔Δｔ0以上になるようにそれぞれ設定し（Δｔ≧Δ
ｔ0）、この状態で、Ｏ2センサ３０からの信号に基づい
て燃料噴射量のフィードバック制御を行わせる。

【００７１】続いて、ステップＳＣ１６において、前記
ステップＳＣ７と同様にフィードバック補正値cfbに基
づいて燃料噴射量の偏差状態を学習し、続くステップＳ
Ｃ１７では、学習判定フラグFlrnをオン状態にした後
（Flrn←１）、前記ステップＳＣ９〜ＳＣ１３に進ん
で、エンジン回転数neをアイドル回転数に保持するよう
に点火時期制御を行い、しかる後にリターンする。

【００７２】つまり、エンジン１がアイドル運転状態に
あって、範囲ａ，ｂのいずれかにおける学習が済んでお
らず、かつ学習の準備ができていれば、成層燃焼状態に
なっているエンジン１を強制的に理論空燃比での均一燃
焼状態に切換えるとともに、Ｏ2センサ３０からの信号
に基づいてフィードバック制御を行わせて、そのフィー
ドバック補正値cfbに基づいて、燃料噴射量のばらつき
を学習するようにしている。

【００７３】これに対し、前記ステップＳＣ４におい
て、学習の準備ができていないと判定されたとき、即
ち、点火時期がＭＢＴ近傍にあって、学習準備フラグFp
rpがオフ状態にされているときには（Fprp＝０）、ステ
ップＳＣ１８に進んで、まず、エンジン１の運転モード
を強制的に均一燃焼モードに変更する。続いて、ステッ
プＳＣ１９において、電気式スロットル弁２２の駆動モ
ータに制御信号を出力して、スロットル開度を増大させ
ることにより、エンジン１の出力トルクが高まるように
吸入空気量を増大させる。こうすることで、続くステッ
プＳＣ９，ＳＣ１０の点火時期制御によって、吸入空気
量の増大による出力トルクの増大を相殺するように点火
時期が遅角側に補正される。このようにして学習の準備
がなされると、続くステップＳＣ１１でＮＯと判定さ
れ、続くステップＳＣ１３において学習準備フラグFprp
がオン状態にされる（Fprp＝１）。尚、前記のように点
火時期を遅角させるために、吸入空気量を増大させて、
エンジン１の出力トルクを高めるのではなく、インジェ
クタ１２による燃料噴射量を増大させるようにしてもよ
い。

【００７４】また、前記ステップＳＣ２においてエンジ
ン１がアイドル運転状態でないＮＯと判定されたときに
は、図１５に示すフローのステップＳＤ１に進んで、エ
ンジン１が均一燃焼モードの領域（ハ）で運転されてい
るかどうか、つまり、本来、吸気行程分割噴射とする運
転領域かどうか判定する。この判定がＮＯであれば、ス
テップＳＤ６に進む一方、判定がＹＥＳであればステッ
プＳＤ２に進み、このときのインジェクタ１２の１回目
及び２回目の噴射作動の開始時期thtinj1,thtinj2（分
割噴射時期）を読み込む。そして、続くステップＳＤ３
において、前記分割噴射時期thtinj1,thtinj2に基づい
て噴射時間間隔Δｔを演算する。

【００７５】続いて、ステップＳＤ４において、前記の
演算した噴射時間間隔Δｔが所定時間間隔Δｔ0以上か
どうか判定し、この判定結果がＹＥＳならば、ステップ
ＳＤ５に進んで、前記ステップＳＣ７，ＳＣ１４と同様
にフィードバック補正値cfbに基づいて燃料噴射量ばら
つきを学習し、しかる後にリターンする。一方、前記の
判定結果がＮＯならば、学習制御は行わずにリターンす
る。つまり、エンジン１が領域（ハ）で運転されてい
て、本来的に吸気分割噴射が行われるときであって、分
割噴射の噴射時間間隔Δｔが十分に長いときにのみ、燃
料噴射量ばらつきを学習する。これにより、噴射パルス
幅Tiが中程度（範囲ｃ）又は大きいとき（範囲ｄ）につ
いての燃料噴射量ばらつきを正確に学習することができ
る。

【００７６】さらに、前記ステップＳＤ１において領域
（ハ）ではないＮＯと判定されて進んだステップＳＤ６
では、今度は領域（ロ）又は（ニ）にあるかどうか判定
する。この判定がＹＥＳであれば、前記ステップＳＤ５
に進んで、範囲ｅについての学習制御を行う。すなわ
ち、吸気行程一括噴射が行われる運転領域において、噴
射パルス幅Tiが最大のときの燃料噴射量ばらつきを学習
する。

【００７７】そして、上述の如く、インジェクタ１２の
微小流量特性に対応する範囲ａ、及び該インジェクタ１
２の代表的な流量特性に対応する範囲ｂ，ｃ，ｄ，ｅに
ついてそれぞれ学習を完了すれば、その学習値であるフ
ィードバック補正値の平均値cfb#aveに基づいて、イン
ジェクタ１２の流量特性マップＭを修正する。すなわ
ち、例えば前記各範囲ａ〜ｅにおける学習値に対しその
信頼度に応じた所定の重み付け係数を乗算し、その乗算
した値を、図８に実線で示す修正前の流量特性Ｍに対し
て各範囲ａ〜ｅ毎に、同図に三角印で示すようにプロッ
トする。そして、範囲ｂ〜ｅについてプロットした各点
に対し、例えば最小二乗法により直線的な対応関係を定
めるとともに、範囲ａについてプロットした点も含め
て、同図に破線で示すように新しい流量特性Ｍ′を得
る。このようにして、インジェクタ１２の微小流量特性
を含む流量特性を正確な学習結果に基づいて正確に修正
することができ、これにより、成層燃焼領域を含むエン
ジン１の広い運転領域に亘って燃料噴射制御の精度を高
めて、燃費性能等を向上させることができる。

【００７８】尚、上述の如く、燃料噴射制御におけるフ
ィードバック補正値cfbを所定サイクルに亘って求め、
その平均値cfb#aveに基づいてインジェクタ１２の流量
特性を修正する他に、Ｏ２センサ３０からの出力信号と
エアフローセンサ２１からの出力信号とに基づいて、実
際の燃料噴射量を直接的に演算し、この演算値と目標燃
料噴射量qiとの偏差を燃料噴射量ばらつきの学習値とす
るようにしてもよい。

【００７９】前記図１３に示すフローのステップＳＣ１
４は、エンジン１がアイドル運転状態にあって、学習制
御手段４０ｂにより学習を行うときに、強制的に吸気行
程分割噴射に切換えて、インジェクタ１２により燃料を
気筒の吸気行程での期間に２回に分割して噴射させる分
割噴射制御手段４０ａに対応している。また、ステップ
ＳＣ１６は、Ｏ2センサ３０による検出結果に基づい
て、インジェクタ１２による実際の燃料噴射量のばらつ
き（偏差状態）を学習する学習制御手段４０ｂに対応し
ており、この学習制御手段４０ｂは、空燃比のフィード
バック制御のために演算されたフィードバック補正値cf
bの平均値cfb#aveを学習値とするように構成されてい
る。

【００８０】また、前記フローのステップＳＣ１５は、
前記分割噴射制御手段４０ａにより燃料の分割噴射制御
が行われるときであって、かつ前記学習制御手段４０ｂ
により燃料噴射量の偏差状態を学習するときに、インジ
ェクタ１２による１回目の噴射作動の終了から２回目の
噴射作動の開始までの噴射時間間隔Δｔが所定時間間隔
Δｔ0以上になるように、その１回目及び２回目の噴射
時期thtinj1,thtinj2（噴射作動の開始時期）をそれぞ
れ設定する噴射時期設定手段４０ｃに対応している。

【００８１】さらに、前記フローのステップＳＣ９〜Ｓ
Ｃ１３は、前記分割噴射制御手段１０ａにより吸気行程
分割噴射となるようにインジェクタ１２の作動制御が行
われるとき、点火時期がＭＢＴ（最適点火時期）ないし
その近傍よりも遅角側に設定されていれば、該点火時期
の補正によってエンジン回転数neを略一定回転数に保持
する回転数保持手段４０ｄに対応している。

【００８２】また、前記図１５に示すフローのステップ
ＳＤ１〜ＳＤ５は、エンジン１が領域（ハ）で運転され
ていて、インジェクタ１２により燃料が気筒の吸気行程
で２分割噴射されるときであって、かつ該インジェクタ
１２による１回目の噴射作動の終了から２回目の噴射作
動の開始までの噴射時間間隔Δｔが所定時間間隔Δｔ0
以上になるときに、燃料噴射量ばらつきを学習する学習
制御手段４０ｄに対応している。

【００８３】したがって、この実施形態に係る火花点火
式直噴エンジンの燃料制御装置Ａによれば、エンジン１
がストイキオモードになる領域（ロ）（ハ）（ニ）にお
いて、それぞれ、Ｏ2センサ３０からの信号に基づいて
燃料噴射量をフィードバック制御しながら、フィードバ
ック補正値cfbに基づいて、例えばインジェクタ１２の
個体差等に起因する燃料噴射量のばらつきを正確に学習
することができる。

【００８４】また、エンジン１がアイドル運転状態にあ
るときには、インジェクタ１２により燃料を気筒２の吸
気行程で噴射させて、本来は成層燃焼状態になるはずの
エンジン１を強制的にストイキオモードで運転させ、こ
の状態で、前記と同様に燃料噴射量をフィードバック制
御しながら、燃料噴射量のばらつきを正確に学習する。
さらに、アイドル運転状態ではインジェクタ１２により
燃料を気筒２の吸気行程で２分割して噴射させること
で、インジェクタ１２の噴射パルス幅Tiが極く短いとき
の燃料噴射量ばらつきも正確に学習できる。

【００８５】そして、そのように燃料噴射量ばらつきを
正確に学習することができれば、この学習結果に基づい
て、インジェクタ１２の流量特性を微小流量特性も含め
て正確に修正することができ、これにより、フィードバ
ック制御を行うストイキオモードの領域（ロ）（ハ）
（ニ）はもとより、フィードバック制御の行えない成層
燃焼領域（イ）やエンリッチモードの領域（ホ）におい
ても、燃料噴射量の制御精度を高めて、燃費やエミッシ
ョンを大幅に低減することができる。特に、インジェク
タ１２の特性に起因して燃料噴射量ばらつきの大きくな
りやすいエンジン１のアイドル運転状態で、燃料噴射量
のばらつきを解消することができる。

【００８６】しかも、前記アイドル運転状態では、燃料
を２分割して噴射させるときに、インジェクタ１２の１
回目及び２回目の噴射作動の開始時期thtinj1,thtinj2
を、それぞれ、該１回目の噴射作動の終了から２回目の
噴射作動の開始までの噴射時間間隔Δｔが所定時間間隔
Δｔ0以上になるように設定するようにしているので、
上述の如く、インジェクタ１２の１回目の噴射作動によ
り燃料圧力が変動したり、芯弁が収縮したりしても、そ
の後の２回目の噴射作動による燃料噴射量の変動を十分
に小さくして、その変動による学習精度の低下を回避で
きる。

【００８７】さらに、前記燃料噴射ばらつきの学習時
に、例えば、エアコンディショナのコンプレッサ等の外
部負荷がオンオフされたり、エンジン水温が変化して
も、エンジン回転数neが略一定に保持されるように回転
数保持手段４０ｄにより、点火時期や吸入空気量が制御
されることで、学習時のエンジン１の運転状態の変化を
抑制して、学習精度をさらに向上させることができる。
特に、前記のように点火時期を制御してエンジン回転数
neを保持することができれば、燃料噴射量や燃焼室の空
燃比状態を変化させることがないので、そのことによっ
ても学習精度を向上できる。

【００８８】また、エンジン１がストイキオモードの領
域（ハ）にあって、本来、インジェクタ１２により燃料
を２分割して噴射させるときには、その分割噴射におけ
る噴射時間間隔Δｔが所定時間間隔Δｔ0以上のときに
のみ、燃料噴射量ばらつきを学習するようにしているの
で、このときも前記のアイドル運転状態のときと同じ
く、燃料噴射量の変動が十分に小さい状態で、燃料噴射
量ばらつきを精度良く学習することができる。

【００８９】（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、前記実施形態では、
図１５のフローに示すように、エンジン１がストイキオ
モードの領域（ハ）にあって、かつ噴射時間間隔Δｔが
所定時間間隔Δｔ0よりも小さいときには、燃料噴射量
の変動による悪影響を避けるために学習制御を行わない
ようにしているが、これに限らず、このようなときには
噴射時間間隔ΔｔがΔｔ0以上になるように、噴射時期t
htinj1,thtinj2を補正した上で、学習制御を行うように
してもよい。

【００９０】具体的には、図１６に示すフローのステッ
プＳＤ４において、噴射時間間隔Δｔが所定時間間隔Δ
ｔ0よりも小さいＮＯと判定されたとき、ステップＳＤ
１０に進んで、噴射時間間隔Δｔが噴射時間間隔Δｔが
Δｔ0以上になるように、分割噴射時期thtinj1,thtinj2
を設定し直す。続いて、ステップＳＤ１１において燃料
噴射ばらつきを学習し、続くステップＳＤ１２では、エ
ンジン１の出力トルクが略一定になるように点火時期を
補正制御し、しかる後にリターンする。この点火時期の
制御により、エンジン１が定常運転状態にあるときに、
燃料噴射量ばらつきを学習するために噴射時間間隔Δｔ
を変更しても、そのことによるエンジン１の出力トルク
の変動を防止できる。

【００９１】前記フローのステップＳＤ１０は、インジ
ェクタ１２による１回目及び２回目の噴射作動の開始時
期thtinj1,thtinj2を、燃料噴射量ばらつきの学習時に
は噴射時間間隔Δｔが所定時間間隔Δｔ0以上になるよ
うに設定する噴射時期設定手段４０ｃに対応しており、
ステップＳＤ１１は学習制御手段４０ｂに対応してお
り、また、ステップＳＤ１２は、エンジン１が定常運転
状態にあって、かつ燃料噴射量ばらつきを学習するとき
に、エンジン１の出力トルクが略一定値になるように、
点火時期を制御する点火時期制御手段４０ｅに対応して
いる。

【００９２】これとは別に、図１７のフローチャート図
に示すように、エンジン１がストイキオモードの領域
（ハ）にあるときに、噴射時間間隔Δｔに拘わらずに学
習制御を行うとともに、そのときの学習結果に対して、
噴射時間間隔Δｔが所定時間間隔Δｔ0以上のときにそ
うでないときよりも大きな重み付けをするようにしても
よい。すなわち、同図のステップＳＤ４において、噴射
時間間隔Δｔが所定時間間隔Δｔ0よりも小さいＮＯと
判定されたとき、ステップＳＤ２０に進んで、フィード
バック補正値の平均値cfb#aveを学習値として演算する
学習制御を行うとともに、この学習値に１よりも小さな
重み付け係数を乗算することにより、噴射時間間隔Δｔ
が所定時間間隔Δｔ0以上のときの学習値に比べて、相
対的に重み付けを小さくするようにすればよい。

【００９３】このようにすれば、噴射時間間隔Δｔが所
定時間間隔Δｔ0以上のときに、燃料噴射量ばらつきを
正確に学習できるとともに、そうでないときでも学習を
行うことで、学習頻度を高めることができる。しかも、
噴射時間間隔Δｔが所定時間間隔Δｔ0よりも小さいと
きには、燃料噴射量の変動によって学習値の信頼性が低
くなるが、このような学習値の信頼性に応じて重み付け
をすることによって、全体としての学習精度の低下を最
小限度に抑えることができる。

【００９４】さらに、上述の各実施形態の如く、インジ
ェクタ１２により燃料を気筒２の吸気行程で２回に分割
して噴射させるときに、１回目及び２回目の噴射作動の
間の噴射時間間隔Δｔを所定時間間隔Δｔ0以上の一定
値に固定するようにしてもよい。このようにすれば、前
記インジェクタ１２の２回目の噴射作動による燃料噴射
量の変動を解消できるので、学習精度を可及的に高める
ことができる。

【００９５】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１の発明
に係る火花点火式直噴エンジンの燃料制御装置による
と、所定運転状態でエンジンを略理論空燃比で運転しな
がら、燃料噴射弁により燃料を気筒の吸気行程等で複数
回に分割して噴射させ、この状態で、学習制御手段によ
り燃料噴射量の偏差状態を学習することにより、燃料噴
射弁の開弁時間が相対的に短いときの燃料噴射量ばらつ
きを精度良く学習することができる。しかも、燃料噴射
弁の１回目及び２回目の噴射作動の開始時期をそれぞ
れ、該噴射作動の間の噴射時間間隔が所定時間間隔以上
になるように設定することで、燃料噴射量の変動を低減
して、十分な学習精度を確保することができる。そし
て、その正確な学習結果に基づいて燃料噴射量を補正す
ることで、フィードバック制御の行えない運転領域にお
いても燃料噴射量のばらつきを解消して、燃費やエミッ
ションを大幅に低減することができる。

【００９６】請求項２の発明によると、エンジンの気筒
内燃焼室の空燃比状態と吸入空気量とに基づいて実際の
燃料噴射量を精度良く求めることで、燃料噴射量のばら
つきを高精度に学習できる。

【００９７】請求項３の発明によると、エンジンのアイ
ドル運転状態で分割噴射制御を行いながら、燃料噴射弁
の開弁時間が極く短いときの燃料噴射量ばらつきを学習
することにより、燃料噴射弁の微小流量特性を正確に把
握することができる。しかも、その学習時に回転数保持
手段によりエンジン回転数を保持することで、外部負荷
のオンオフ等によるエンジンの運転状態の変化を抑制し
て、学習精度をさらに向上できる。

【００９８】請求項４の発明によると、請求項３の発明
における回転数保持手段を、点火時期を優先的に補正す
るものとすることにより、燃料噴射量や燃焼室の空燃比
状態を変化させることなく、エンジン回転数を略一定回
転数に保持することができ、よって、学習精度を更に向
上できる。

【００９９】請求項５の発明によると、点火時期を事実
上、進角補正できないときでも、エンジン回転数を略一
定回転数に保持することができる。

【０１００】請求項６及び請求項７の発明によると、燃
料噴射弁の２回目の噴射作動による燃料噴射量の変動に
よる悪影響を排除して、請求項１の発明による効果を十
分に得ることができる。

【０１０１】請求項８の発明によると、燃料噴射ばらつ
きの学習時に分割噴射における噴射時間間隔を略一定に
固定することにより、燃料噴射量の変動を解消して、学
習精度を可及的に高めることができる。

【０１０２】請求項９の発明によると、燃料噴射量ばら
つきの学習を開始又は終了するときのトルク変動を防止
できる。

【０１０３】また、請求項１０の発明に係る火花点火式
直噴エンジンの燃料制御装置によると、燃料噴射弁によ
る１回目及び２回目の噴射作動の間の噴射時間間隔が所
定時間間隔以上になるときにのみ、燃料噴射量の偏差状
態を学習することによて、請求項１の発明と同様に、燃
料噴射量の変動が十分に小さい状態で、燃料噴射量ばら
つきを高精度に学習できる。

【０１０４】さらに、請求項１１の発明に係る火花点火
式直噴エンジンの燃料制御装置によると、燃料噴射量の
偏差状態を噴射時間間隔が所定時間間隔よりも小さいと
きでも学習することにより、学習頻度を高めることがで
きる上に、学習の信頼性に応じて重み付けをすること
で、学習精度の低下を最小限に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概略構成を示す図である。

【図２】本発明の実施形態に係る火花点火式直噴エンジ
ンの燃料制御装置の全体構成図である。

【図３】エンジンの気筒内燃焼室の概略構造を示す斜視
図である。

【図４】エンジンの成層燃焼モード、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制御マップ
の一例を示す図である。

【図５】エンジンの燃料噴射時期を示すタイムチャート
図である。

【図６】燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート
図である。

【図７】燃料噴射制御に用いる各種の制御マップを示し
た説明図である。

【図８】インジェクタ流量特性マップとその学習補正の
方法を示す説明図である。

【図９】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１０】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１１】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１２】燃料噴射弁の１回目の噴射作動に起因して２
回目の噴射作動による燃料噴射量が変動する様子を、噴
射時間間隔に対応づけて示した実験データのグラフ図で
ある。

【図１３】エンジンがアイドル運転状態のときの学習制
御の処理手順を示すフローチャート図である。

【図１４】エンジンの運転空燃比と出力トルクとの対応
関係を、点火時期の変更に対応づけて示した説明図であ
る。

【図１５】エンジンが均一燃焼領域にあるときの学習制
御の処理手順を示すフローチャート図である。

【図１６】インジェクタの噴射時期を噴射時間間隔が長
くなるように補正するようにした他の実施形態に係る図
１５相当図である。

【図１７】噴射時間間隔が短いときの学習値に相対的に
小さい重み付けをするようにした他の実施形態に係る図
１５相当図である。

【符号の説明】

Ａ 火花点火式直噴エンジンの燃料制御装置 １ エンジン ２ 気筒 ５ ピストン ６ 燃焼室 １２ インジェクタ（燃料噴射弁） ３０ Ｏ2センサ（空燃比検出手段） ４０ コントロールユニット（ＥＣＵ） ４０ａ 分割噴射制御手段 ４０ｂ 学習制御手段 ４０ｃ 噴射時期設定手段 ４０ｄ 回転数保持手段 ４０ｅ 点火時期制御手段

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/14 ３３０ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３３０Ａ 41/18 41/18 Ｄ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ ３０１Ｈ 45/00 ３４０ 45/00 ３４０Ｄ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｋ Ｂ (72)発明者 荒木 啓二 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） 3G022 AA00 AA07 AA08 AA10 CA00 CA03 EA00 EA07 EA08 FA04 GA01 GA05 GA06 GA07 GA08 GA09 GA11 3G084 AA00 BA02 BA09 BA13 BA15 BA17 DA02 DA04 DA10 DA11 DA21 EB12 EB17 FA00 FA01 FA02 FA07 FA10 FA11 FA20 FA29 FA33 FA38 3G301 HA01 HA04 HA13 HA16 HA17 JA02 JA04 JA17 JA21 KA07 LA00 LA03 LA05 LB04 MA01 MA12 MA18 MA26 NA00 ND01 ND21 NE23 PA01Z PA04Z PA07Z PA09Z PA10Z PA11Z PB03A PB03Z PB08Z PD03A PD03Z PE01A PE01Z PE03Z PE06Z PE08Z PF03Z

Claims (11)

【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を備え、該燃料噴射弁による燃
   料の噴射量及び噴射時期を制御するようにした火花点火
   式直噴エンジンの燃料制御装置において、 エンジンが所定の運転状態にあるときに、前記燃料噴射
   弁により燃料を気筒の吸気行程ないし圧縮行程初期の期
   間に複数回に分割して噴射させる分割噴射制御手段と、 前記燃焼室の空燃比状態を検出する空燃比検出手段と、 前記空燃比検出手段による検出結果に基づいて、燃料噴
   射弁による実際の燃料噴射量の目標値からの偏差状態を
   学習する学習制御手段と、 前記分割噴射制御手段により燃料の分割噴射制御が行わ
   れるときであって、かつ前記学習制御手段により燃料噴
   射量の偏差状態を学習するときに、燃料噴射弁による１
   回目の噴射作動の終了から２回目の噴射作動の開始まで
   の噴射時間間隔が所定時間間隔以上になるように、該１
   回目及び２回目の噴射作動の開始時期をそれぞれ設定す
   る噴射時期設定手段とが設けられていることを特徴とす
   る火花点火式直噴エンジンの燃料制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 エンジンの気筒内燃焼室への吸入空気量を検出する吸入
   空気量検出手段が設けられ、 学習制御手段は、前記吸入空気量検出手段による検出値
   に基づいて燃料噴射量の偏差状態を学習するように構成
   されていることを特徴とする火花点火式直噴エンジンの
   燃料制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 分割噴射制御手段は、エンジンがアイドル運転状態にあ
   って、かつ学習制御手段により燃料噴射量の偏差状態を
   学習するときに、燃料噴射弁による燃料の分割噴射制御
   を行うものであり、 前記分割噴射制御手段により燃料の分割噴射制御を行う
   ときに、エンジン回転数を略一定回転数に保持する回転
   数保持手段が設けられていることを特徴とする火花点火
   式直噴エンジンの燃料制御装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、 回転数保持手段は、点火時期が所定の最適点火時期ない
   しその近傍よりも遅角側に設定されているときには、点
   火時期を補正することによりエンジン回転数を保持する
   ように構成されていることを特徴とする火花点火式直噴
   エンジンの燃料制御装置。
5. 【請求項５】 請求項３において、 回転数保持手段は、点火時期が所定の最適点火時期ない
   しその近傍に設定されているときには、燃料噴射量を補
   正することによりエンジン回転数を保持するように構成
   されていることを特徴とする火花点火式直噴エンジンの
   燃料制御装置。
6. 【請求項６】 請求項１において、 所定時間間隔は、燃料噴射弁の１回目の噴射作動の終了
   から該噴射作動に起因する燃料噴射量の変動が略収束す
   るまでの時間間隔であることを特徴とする火花点火式直
   噴エンジンの燃料制御装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、 所定時間間隔は、略２．９ミリ秒であることを特徴とす
   る火花点火式直噴エンジンの燃料制御装置。
8. 【請求項８】 請求項６において、 噴射時期設定手段は、燃料噴射弁による１回目及び２回
   目の噴射作動の開始時期を、学習制御手段による学習時
   には噴射時間間隔が略一定時間になるように設定する一
   方、学習時以外は噴射時間間隔がエンジンの運転状態に
   応じて変化するように設定するものであることを特徴と
   する火花点火式直噴エンジンの燃料制御装置。
9. 【請求項９】 請求項８において、 エンジンが定常運転状態にあって、かつ学習制御手段に
   より燃料噴射量の偏差状態を学習するときに、エンジン
   の出力トルクが略一定値になるように、点火時期を制御
   する点火時期制御手段が設けられていることを特徴とす
   る火花点火式直噴エンジンの燃料制御装置。
10. 【請求項１０】 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を備え、該燃料噴射弁によ
    る燃料の噴射量及び噴射時期を制御するようにした燃料
    制御装置において、 前記燃焼室の空燃比状態を検出する空燃比検出手段と、 エンジンが所定の運転状態にあるときに、前記燃料噴射
    弁により燃料を気筒の吸気行程ないし圧縮行程初期の期
    間に複数回に分割して噴射させる分割噴射制御手段と、 前記分割噴射制御手段により燃料の分割噴射制御が行わ
    れるときであって、かつ、燃料噴射弁による１回目の噴
    射作動の終了から２回目の噴射作動の開始までの噴射時
    間間隔が所定時間間隔以上になるときに、前記空燃比検
    出手段からの信号に基づいて、燃料噴射弁による実際の
    燃料噴射量の目標値からの偏差状態を学習する学習制御
    手段とが設けられていることを特徴とする火花点火式直
    噴エンジンの燃料制御装置。
11. 【請求項１１】 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を備え、該燃料噴射弁によ
    る燃料の噴射量及び噴射時期を制御するようにした燃料
    制御装置において、 前記燃焼室の空燃比状態を検出する空燃比検出手段と、 エンジンが所定の運転状態にあるときに、前記燃料噴射
    弁により燃料を気筒の吸気行程ないし圧縮行程初期の期
    間に複数回に分割して噴射させる分割噴射制御手段と、 前記分割噴射制御手段により燃料の分割噴射制御が行わ
    れるときに、前記空燃比検出手段からの信号に基づい
    て、燃料噴射弁による実際の燃料噴射量の目標値からの
    偏差状態を学習する学習制御手段とが設けられ、 前記学習制御手段は、燃料噴射弁による１回目の噴射作
    動の終了から２回目の噴射作動の開始までの噴射時間間
    隔が所定時間間隔以上のときの学習値に、該噴射時間間
    隔が所定時間間隔未満のときよりも大きな重み付けをす
    るように構成されていることを特徴とする火花点火式直
    噴エンジンの燃料制御装置。