JP2001323834A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒温度が低いときの暖機促進等のために燃
料噴射が分割して行われるときに、運転性能等を良好に
保ちつつ、噴射パルス幅が最小許容パルス幅より小さく
なることを避けて、制御性を向上する。 【解決手段】 触媒温度が低いときに燃料噴射弁からの
燃料噴射を分割噴射とする燃料噴射制御手段３２と、噴
射パルス幅演算手段３３と、最小許容パルス幅設定手段
３５と、上記分割噴射時に噴射パルス幅が最小許容パル
ス幅より小さくなったときに噴射パルス幅を増大させる
ように補正する補正手段３６を備える。さらに、噴射パ
ルス幅の増大に対応させて吸入空気量を増大させる吸入
空気量制御手段３８と、噴射パルス幅及び吸入空気量の
増大によるトルク上昇分を相殺するように点火時期をリ
タードさせてエンジントルクを低減させる点火時期制御
手段３９を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射弁を備え
たエンジンの制御装置に関し、とくに分割噴射が行われ
ることにより噴射パルス幅が小さくされる場合の制御に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、燃焼室への燃料供給を高精度
に行うため、電磁作動の燃料噴射弁を有する電子制御式
燃料噴射装置を備えたエンジンは一般に知られており、
このエンジンにおいて燃料噴射弁を制御する制御装置
は、運転状態に応じた燃料噴射量から噴射パルス幅を換
算し、この噴射パルス幅に相当する時間だけ上記燃料噴
射弁を駆動する信号を出力するようになっている。

【０００３】ところで、上記噴射パルス幅と燃料噴射量
との対応関係を示す燃料噴射特性は、通常、図８に示す
ようになり、燃料噴射量可変範囲のうちの大部分の領域
Ｔｃでは噴射パルス幅の変化に対して燃料噴射量が直線
的（比例的）に変化するが、噴射量が極めて少ない領域
Ｔａ，Ｔｂでは、後に詳述するような理由により、噴射
パルスと燃料噴射量との関係が非直線的な特異な特性を
示す。

【０００４】従って、燃料噴射量の制御のために噴射パ
ルス幅の演算を行う場合に、噴射パルス幅と燃料噴射量
とが直線的な対応関係を示す領域Ｔｃでは一定の係数を
用いて燃料噴射量を噴射パルス幅に換算すればよいが、
噴射パルス幅が小さくなって上記の特異な特性を示す領
域Ｔａ，Ｔｂに入るような場合は、上記の直線的な対応
関係を示す領域Ｔｃにある場合と同様に換算すると誤差
が生じる。

【０００５】とくに、燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃
料を噴射する直噴エンジン等において、例えば触媒温度
が低いときに暖機促進を図る等のため、燃料噴射量から
の燃料噴射が１サイクル中に複数回に分割して行われる
ことがあるが、このように燃料噴射が分割して行われる
場合にその個々の噴射パルス幅が小さくなって、上記の
特異な特性を示す領域に入り易くなり、燃料制御精度の
低下が問題となる。

【０００６】このような問題の対策として、例えば特開
平５−９９０５１号公報に示された装置では、目標燃料
噴射量が設定値よりも大きい直線領域（噴射パルス幅と
燃料噴射量とが直線的な対応関係を示す領域）では第１
の係数を用いて燃料噴射時間（噴射パルス幅）を換算
し、目標燃料噴射量が小さい非直線領域では第２の係数
を用いて燃料噴射時間を換算するとともに、燃料噴射時
のリザーバタンク内の燃料圧低下等に基づき実噴射量を
調べて上記各係数を学習するようにしている。

【０００７】また、特公昭６２−７３７９号公報に示さ
れた装置では、噴射パルス信号の時間幅（噴射パルス
幅）が最小許容噴射パルス時間幅（噴射パルス幅と燃料
噴射量とが直線的な対応関係を示す領域の下限に相当す
るパルス幅）より小さくなる状態を検出して、この状態
にあるときは、総燃料噴射量を変えずに噴射１回分のパ
ルス幅を大きくすべく、エンジン１サイクル当りの燃料
噴射の回数を減少させるようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の特開平５−９９
０５１号公報に示された装置によると、上記の得意な特
性を示す低噴射量領域では、噴射パルス幅を換算する係
数を学習により調整したとしても、噴射パルス幅と燃料
噴射量との関係が比例的でないため噴射パルス幅を精度
良く求めることが困難である。

【０００９】また、特公昭６２−７３７９号公報に示さ
れた技術は、例えば触媒温度が低いときに分割噴射を行
うものに適用した場合、分割噴射したときの噴射パルス
幅が最小許容パルス幅より小さくなれば一括噴射に変更
して噴射回数を少なくすることとなるが、これでは分割
噴射による暖機促進等の効果が損なわれることとなる。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑み、分割噴
射を行うことが要求される運転状態にある時にその要求
を満足し、かつ、トルク変動等の運転性の悪化を防止し
つつ、噴射パルス幅が最小許容パルス幅より小さくなる
ことを避けて、制御性を向上することができるエンジン
の制御装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、運転状態に応じた燃
料噴射量から噴射パルス幅に換算し、噴射パルス幅に相
当する時間だけ上記燃料噴射弁を駆動する信号を出力す
る手段とを備えたエンジンの制御装置において、排気通
路に設けられている排気ガス浄化用の触媒の温度に関連
するパラメータを検出する温度状態検出手段と、この温
度状態検出手段による検出に基づいて触媒温度が低い状
態にあるときに上記燃料噴射弁からの燃料噴射を１サイ
クル中に複数回に分割して行わせる燃料噴射制御手段
と、燃料噴射弁固有の特性に基づいて噴射パルス幅と燃
料噴射量との対応関係が直線的となる範囲内のパルス幅
の最小値に相当する最小許容パルス幅を設定する最小許
容パルス幅設定手段と、上記触媒温度が低い状態で燃料
噴射が分割して行われている場合において噴射パルス幅
が上記最小許容パルス幅より小さくなったとき、上記噴
射パルス幅を増大させるように補正する補正手段と、上
記噴射パルス幅の増大に対応させて吸入空気量を増大さ
せる吸入空気量制御手段と、上記噴射パルス幅及び吸入
空気量の増大によるトルク上昇分を相殺するようにエン
ジントルクを低減させるトルク低減手段とを備えたもの
である。

【００１２】この構成によると、触媒温度が低い状態に
あるときに、触媒の暖機促進のために分割噴射が行われ
るが、この分割噴射時に噴射パルス幅が上記最小許容パ
ルス幅より小さくなったとき、分割噴射状態は維持され
つつ、噴射パルス幅が増大されることにより、最小許容
パルス幅より小さいパルス幅の使用が避けられ、燃料制
御精度の悪化が避けられる。しかも、噴射パルス幅の増
大に対応して吸入空気量が増大されるとともに、それに
よるトルク上昇分を相殺するようにエンジントルクが低
減されることにより、エンジントルクが適正に調整され
る。

【００１３】また、分割噴射状態が維持されるため暖機
促進効果が損なわれず、その上、噴射パルス幅の増大に
よる燃料増量分の熱量が排気温度を上昇させるため、触
媒の暖機を促進する効果がより一層高められる。

【００１４】この発明において、上記トルク低減手段は
点火時期のリタードによってトルクを低減するものであ
ること（請求項２）が好ましい。このようにすれば、エ
ンジントルクが適正に調整されるとともに、この点火時
期のリタードによっても触媒の暖機を促進する効果が高
められる。

【００１５】また、請求項３に係る発明は、燃焼室に直
接燃料を噴射する燃料噴射弁と、運転状態に応じて要求
される燃料噴射量を演算するとともにこの燃料噴射量を
噴射パルス幅に換算し、その噴射パルス幅に相当する時
間だけ上記燃料噴射弁を駆動する信号を出力する手段と
を備えたエンジンの制御装置において、エンジンの低回
転、低負荷側の特定運転領域は空燃比をリーンとしつつ
燃料噴射弁から圧縮行程で燃料を噴射させて成層燃焼を
行わせる成層燃焼領域とし、かつ、この成層燃焼領域の
うちの高回転、高負荷側の運転領域を成層分割噴射領域
として、この成層分割噴射領域では上記燃料噴射弁から
の燃料噴射を１サイクル中に複数回に分割して行わせる
燃料噴射制御手段と、燃料噴射弁固有の特性に基づいて
噴射パルス幅と燃料噴射量との対応関係が直線的となる
範囲内のパルス幅の最小値に相当する最小許容パルス幅
を設定する最小許容パルス幅設定手段と、上記成層分割
噴射領域において噴射パルス幅が最小許容パルス幅より
小さくなったとき、上記成層分割噴射領域を高回転、高
負荷側に縮小する分割噴射領域変更手段とを備えたもの
である。

【００１６】この構成によると、成層燃焼領域では圧縮
行程噴射で成層燃焼が行われることにより燃費が改善さ
れ、この成層燃焼領域のうちの成層分割噴射領域では分
割噴射により、点火プラグ付近の混合気が過濃となるこ
とが避けられて燃焼性が良好に保たれる。そして、成層
分割噴射領域において噴射パルス幅が最小許容パルス幅
より小さくなったとき、成層分割噴射領域が高回転、高
負荷側に縮小されることにより、成層分割噴射領域とそ
れ以外の成層燃焼領域との境界が適正に調整される。

【００１７】この発明においてさらに、排気通路に設け
られている排気ガス浄化用の触媒の温度に関連するパラ
メータを検出する温度状態検出手段を備え、この温度状
態検出手段による検出に基づいて触媒温度が低い状態に
あるときには上記燃料噴射弁からの燃料噴射を１サイク
ル中に複数回に分割して行わせるように燃料噴射制御手
段を構成するとともに、上記触媒温度が低い状態で燃料
噴射が分割して行われている場合において噴射パルス幅
が最小許容パルス幅より小さくなったとき、上記噴射パ
ルス幅を増大させるように補正する補正手段と、上記パ
ルス幅の増大に対応させて吸入空気量を増大させる吸入
空気量制御手段と、上記噴射パルス幅及び吸入空気量の
増加によるトルク上昇分を相殺するようにエンジントル
クを低減させるトルク低減手段とを備えること（請求項
４）が好ましい。

【００１８】このようにすると、請求項３に記載の発明
の作用、効果に加え、請求項１に記載の発明と同様の作
用、効果も得られる。

【００１９】上記最小許容パルス幅設定手段は、空燃比
を理論空燃比とするようにフィードバック制御している
状態で、吸気充填量を徐々に変化させつつ、吸気充填量
の変化とそれに対応した噴射パルス幅の変化との比率を
調べ、それに基づいて最小許容パルス幅を求めるように
なっていること（請求項５）が好ましい。このようにす
ると、燃料噴射弁の固体差などがあっても最小許容パル
ス幅が適正に求められる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態によ
る制御装置を備えたエンジンの全体構成を概略的に示し
ており、図示のエンジンは、自動車に搭載される筒内噴
射型のガソリンエンジンである。このエンジンの本体１
は、複数の気筒２を有し、各気筒２内にピストン３が装
備され、ピストン３の上方に燃焼室４が形成されてい
る。この燃焼室４に対して吸気ポート及び排気ポートが
開口し、これら吸気ポート及び排気ポートが吸気弁５及
び排気弁６によって開閉されるようになっている。

【００２１】各気筒２の燃焼室４の頂部には点火プラグ
７が装備され、そのプラグ先端が燃焼室４内に臨んでい
る。この点火プラグ７には、電子制御による点火時期の
コントロールが可能な点火回路８が接続されている。

【００２２】また、燃焼室４の側方部には、燃焼室内に
燃料を直接噴射する燃料噴射弁９が設けられている。こ
の燃料噴射弁９は、図略のニードル弁及びソレノイドを
内蔵し、後述のパルス信号が入力されることにより、そ
のパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動さ
れて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射する
ように構成されている。なお、この燃料噴射弁９には、
図外の燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が
供給され、かつ、圧縮行程での燃焼室内の圧力よりも高
い燃料圧力を与え得るように燃料供給系統が構成されて
いる。

【００２３】上記吸気ポートには吸気通路１１が接続さ
れている。この吸気通路１１には、上流側から順にエア
クリーナ１２、エアフローセンサ１３、スロットル弁１
４及びサージタンク１６が設けられている。上記スロッ
トル弁１４は、制御信号に応じて作動する電気的なアク
チュエータ１５によって駆動されることにより、燃焼室
４内に導入される吸入空気量を調節するように構成され
ている。なお、吸入空気量を調節する手段としては、上
記スロットル弁１４に加え、スロットル弁１４をバイパ
スするＩＳＣ通路１７に、電磁弁からなるＩＳＣバルブ
１８を設けておいてもよい。

【００２４】一方、上記排気ポートには排気通路２１が
接続されている。この排気通路２１には、排気ガスの空
燃比を検出するＯ₂センサ２２が配設されるとともに、
その下流に、排気ガス浄化用の触媒２３が配設されてい
る。この触媒２３は、三元触媒により構成してもよい
が、暖機後に空燃比をリーンにして成層運転を行う場合
の浄化性能を高めるため、空燃比が理論空燃比よりもリ
ーンな条件下にある場合でもＮＯｘを効果的に浄化する
ことができる触媒を用いることが望ましい。

【００２５】さらに排気通路２１と吸気通路１１との間
にＥＧＲ通路（排気還流通路）２４が設けられ、このＥ
ＧＲ通路２４には運転状態に応じてＥＧＲ量をコントロ
ールするためのＥＧＲ弁２４ａが設けられている。

【００２６】また、このエンジンには、上記エアフロー
センサ１３、Ｏ₂センサ２２の他に、運転状態を検出す
るためのエンジン回転数センサ２５及びアクセル開度セ
ンサ２６、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ
２７等の各種センサ類が装備され、これらセンサの検出
信号がコントロールユニット（ＥＣＵ）３０に入力され
るようになっている。

【００２７】図２に示すように上記コントロールユニッ
ト３０は、燃料噴射弁９の基本的な制御のために運転状
態判別手段３１、燃料噴射制御手段３２、噴射パルス幅
演算手段３３及び噴射パルス出力手段３４とを備えてい
る。さらに、後述の冷間時における分割噴射時の制御性
を高めるために最小許容パルス幅設定手段３５及び補正
手段３６を備えるとともに、後述の温間時における分割
噴射時の制御性を高めるために分割噴射領域変更手段３
７を備えている。また、吸入空気量制御手段３８及び点
火時期制御手段３９を含んでいる。

【００２８】運転状態判別手段３１は、水温センサ２７
の検出信号によってエンジン及び触媒２３の温度状態を
判別するとともに、エンジン回転数センサ２５及びアク
セル開度センサ２６等の検出信号に基づいて運転状態
（エンジン回転数及びエンジン負荷）を調べ、運転状態
がどのような運転領域にあるかを判別する。燃料噴射制
御手段３２は、運転状態判別手段３１による判別に基づ
いて燃料噴射を一括噴射とするか分割噴射（１サイクル
中に複数回に分割して行わせる噴射）とするかの選択、
及び噴射タイミングの設定を行う。また、噴射パルス幅
演算手段３３は運転状態判定手段３１による判定に基づ
いて燃料噴射量を演算し、これを噴射パルス幅に換算す
る。さらに、噴射パルス出力手段３４は、上記噴射回数
及び噴射タイミングの設定並びに噴射パルス幅の演算に
従って噴射パルスを燃料噴射弁９に対して出力する。

【００２９】とくに、触媒温度に関連するパラメータを
検出する温度状態検出手段（当実施形態では水温センサ
２７）の出力に基づき、触媒温度が低い状態にあるとき
は、大部分の運転領域で、空燃比を理論空燃比としつつ
分割噴射を行わせるように構成されている。

【００３０】具体的には、温度状態及び運転状態に応じ
た燃料噴射弁９の制御のために、予め図３に示すような
温間時用制御マップと図４に示すような冷間時用制御マ
ップとがコントロールユニット３０内のメモリ（図示せ
ず）に記憶されている。

【００３１】図３の温間時用制御マップにおいて、所定
回転数以下かつ所定負荷以下の運転領域は、空燃比をリ
ーン（空気過剰率λをλ＞１）としつつ圧縮行程で燃料
を噴射することにより成層燃焼状態とする成層燃焼領域
であり、この成層燃焼領域のうちで高回転高負荷側の所
定領域は分割噴射を行う成層分割噴射領域Ｄとされ、そ
れ以外は一括噴射を行う成層一括噴射領域Ａとされる。
また、上記所定回転数より高回転側及び上記所定負荷よ
り高負荷側の領域は、理論空燃比（λ＝１）としつつ吸
気行程で燃料を噴射することにより均一燃焼状態とする
均一燃焼領域であり、この均一燃焼領域のうちで低回転
側及び高負荷側の領域は一括噴射を行う均一一括噴射領
域Ｂとされ、中高回転で高負荷を除く領域は分割噴射を
行う均一分割噴射領域Ｃとされる。

【００３２】一方、図４の冷間時用制御マップにおい
て、高負荷域を除く大部分の運転領域は、理論空燃比
（λ＝１）としつつ燃料噴射を１サイクル中に複数回に
分割（例えば吸気行程中の噴射と圧縮行程中の噴射とに
分割）して行わせる分割噴射領域とされ、高負荷領域
は、理論空燃比（λ＝１）で吸気行程中に一括噴射を行
う一括噴射領域とされる。

【００３３】また、最小許容パルス幅設定手段３５は、
図８に示す燃料噴射弁の燃料噴射特性おいて、噴射パル
ス幅と燃料噴射量との対応関係が直線的（比例的）とな
る範囲の下限に相当するパルス幅を最小許容パルス幅と
して設定するものであり、後述のフローチャートに示す
ように、空燃比を理論空燃比とするようにフィードバッ
ク制御している状態で、吸気充填量を徐々に変化させつ
つ、吸気充填量の変化とそれに対応した噴射パルス幅の
変化との比率を調べ、それに基づいて最小許容パルス幅
を検出するようになっている。

【００３４】補正手段３６は、触媒温度が低く、かつ、
運転状態が冷間時用制御マップの分割噴射領域にあっ
て、分割噴射が行われている状態において、噴射パルス
幅演算手段３３により求められる噴射パルス幅（分割さ
れたうちの１つのパルス幅）が上記最小許容パルス幅よ
り小さくなったとき、噴射パルス幅を最小許容パルス幅
まで増大させる補正を行うようになっている。

【００３５】上記吸入空気量制御手段３８は、補正手段
３６による補正が行われているときに、噴射パルス幅の
増大に対応させて吸入空気量を増大させるようにスロッ
トル弁１４のアクチュエータ１５及びＩＳＣバルブ１８
を制御する。また、点火時期制御手段３９は、補正手段
３６による噴射パルス幅増大及びそれに応じた吸入空気
量制御手段３８による吸入空気量増大の制御が行われて
いるときに、点火時期をリタードさせるように点火回路
８を制御することにより、上記噴射パルス幅及び吸入空
気量の増大によるトルク上昇分を相殺するようにエンジ
ントルクを低減させ、トルク低減手段として機能するよ
うに構成されている。

【００３６】また、上記分割噴射領域変更手段３７は、
エンジンの温間時に運転状態が温間時用制御マップの成
層分割噴射領域Ｄにあって、分割噴射が行われている状
態において、噴射パルス幅演算手段３３により求められ
る噴射パルス幅（分割されたうちの１つのパルス幅）が
上記最小許容パルス幅より小さくなったとき、上記成層
分割噴射領域Ｄを高回転、高負荷側に縮小させるように
なっている。

【００３７】なお、上記コントロールユニット３０は、
ＥＧＲ弁２４ａの制御も行い、例えば温間時において成
層一括噴射領域Ａでは目標ＥＧＲ量を多くし、均一一括
噴射領域Ｂでは目標ＥＧＲ量を少なくするというように
運転状態に応じて目標ＥＧＲ量を設定し、その目標ＥＧ
Ｒ量となるようにＥＧＲ弁２４ａを制御するようになっ
ている。

【００３８】上記エンジンの制御装置において実行され
る制御動作を、図５〜７に示すフローチャートに基づい
て説明する。

【００３９】図５及び図６は燃料噴射等の制御のルーチ
ンである。この制御がスタートすると、先ずステップＳ
１でエンジン回転数、アクセル開度及び水温の各検出信
号が取込まれ、次にステップＳ２で水温が所定値以上か
否かが判定される。

【００４０】水温が所定値未満の冷間時（ステップＳ２
の判定がＮＯ）であれば、続いてステップＳ３で、運転
状態が図４の冷間時用制御マップ中の分割噴射領域にあ
るか否かが判定される。

【００４１】冷間時において分割噴射領域にある場合
（ステップＳ３の判定がＹＥＳ）に、基本的な制御とし
てはアクセル開度等に応じてスロットル開度が調節され
つつ、空燃比が理論空燃比（λ＝１）となるように吸入
空気量に応じた基本噴射量及びＯ₂センサ２２の出力に
応じたフィードバック補正値等から燃料噴射量が演算さ
れ、それに基づき、例えば１／２の分割比で分割噴射す
ることとしてその分割噴射の噴射パルス幅Ｔ１が求めら
れるが、ステップＳ４でこの噴射パルス幅Ｔ１が最小許
容パルス幅Ｔminより小さいか否かが判定される。そし
て、噴射パルス幅Ｔ１が最小許容パルス幅Ｔmin以上で
あれば、その噴射パルス幅Ｔ１による吸気行程噴射と圧
縮行程噴射とからなるλ＝１の分割噴射が行われる（ス
テップＳ８）。

【００４２】ステップＳ４で噴射パルス幅Ｔ１が最小許
容パルス幅Ｔminより小さいことが判定されたときは、
最小許容パルス幅Ｔminが噴射パルス幅Ｔ１と置き換え
られる（ステップＳ５）とともに、この置き換えによる
噴射パルス幅の増大に対応して吸入空気量が増大するよ
うに目標吸入空気量が算出されてスロットル開度もしく
はＩＳＣバルブ開度が補正される（ステップＳ６）。さ
らに、これらステップＳ５，Ｓ６の処理に伴う予測トル
クの増加量から、これを相殺する程度のトルク低下を生
じるように点火時期のリタード量が算出される（ステッ
プＳ７）。そして、このように噴射パルス幅、吸入空気
量及び点火時期の補正が行われつつ、λ＝１の分割噴射
（ステップＳ８）が行われる。

【００４３】なお、冷間時においてステップＳ３で分割
噴射領域でないと判定されれば、λ＝１の一括噴射で均
一燃焼運転が行われる（ステップＳ９）。

【００４４】また、上記ステップＳ２で水温が所定値以
上の温間時であることが判定されれば、図６のステップ
Ｓ１０以下の処理に移る。

【００４５】ステップＳ１０では、前回に判定した運転
状態ＤＡが直前運転状態ＤＡＯとして記憶され、次にス
テップＳ１１で、今回取込んだエンジン回転数、アクセ
ル開度等の検出信号に基づいて現在の運転状態ＤＡが改
めて判定される。そして、ステップＳ１２で現在の運転
状態ＤＡが成層一括噴射領域Ａにあるか否かが調べら
れ、成層一括噴射領域Ａにある場合には、空燃比がリー
ン（λ＞１）となるように吸入空気量及び燃料噴射量が
制御されつつ、燃料が圧縮行程で一括噴射されることに
より成層燃焼運転が行われる。

【００４６】現在の運転状態ＤＡが成層一括噴射領域Ａ
にない場合はステップＳ１４で均一一括噴射領域Ｂにあ
るか否かが調べられる。均一一括噴射領域Ｂにある場合
には、さらにステップＳ１５で直前運転状態ＤＡＯが成
層一括噴射領域Ａであったか否か、つまり成層一括噴射
領域Ａから均一一括噴射領域Ｂへの移行時か否かが調べ
られる。この移行時であれば、タイマーがセットされて
からその残り時間が０となるまでの所定時間、理論空燃
比（λ＝１）とされつつ分割噴射で均一燃焼運転が行わ
れる（ステップＳ１６〜Ｓ１８）。このようにしている
のは、成層一括噴射領域Ａから均一一括噴射領域Ｂへの
移行に伴ってＥＧＲ量が少なくされるようにＥＧＲ弁２
４ａが制御される際、応答遅れによりＥＧＲ量が過剰な
状態にある期間に燃焼性の悪化を分割噴射により補おう
とするものである。この場合の分割噴射は、吸気行程期
間内の分割噴射または吸気行程と圧縮行程との分割噴射
とされる。

【００４７】成層一括噴射領域Ａから均一一括噴射領域
Ｂへの移行時の所定時間以外で、均一一括噴射領域Ｂに
あるときは、理論空燃比（λ＝１）とされつつ吸気行程
の一括噴射で均一燃焼運転が行われる（ステップＳ１
９）。

【００４８】現在の運転状態ＤＡが成層一括噴射領域Ａ
及び均一一括噴射領域Ｂにない場合はステップＳ２０で
均一分割噴射領域Ｃにあるか否かが調べられる。均一分
割噴射領域Ｃにある場合には、理論空燃比（λ＝１）と
されつつ吸気行程期間内に分割噴射されて均一燃焼運転
が行われる（ステップＳ２１）。このようにしているの
は、吸気行程期間内に分割噴射すると燃焼速度及び燃焼
効率が高められるので、均一燃焼領域のうちの高回転域
で排気温度が高くなりすぎることを防止するのに有効だ
からである。

【００４９】現在の運転状態ＤＡが成層一括噴射領域
Ａ、均一一括噴射領域Ｂ及び均一分割噴射領域Ｃのいず
れにもない場合は、成層分割噴射領域Ｄにあることを意
味する。この場合、空燃比がリーン（λ＞１）となるよ
うに吸入空気量及び燃料噴射量が制御され、つまり吸入
空気量がある程度多くなるようにスロットル開度が制御
されるとともに、この状態で所定のリーン空燃比となる
ように燃料噴射量が演算される。そして、この燃料噴射
量に基づき、例えば１／２の分割比で分割噴射すること
としてその分割噴射の噴射パルス幅Ｔ１が求められる
が、ステップＳ２２でこの噴射パルス幅Ｔ１が最小許容
パルス幅Ｔminより小さいか否かが判定される。噴射パ
ルス幅Ｔ１が最小許容パルス幅Ｔmin以上であれば、そ
の噴射パルス幅Ｔ１により圧縮行程中期乃至後期の噴射
とそれより前の噴射とからなるλ＞１の分割噴射が行わ
れる（ステップＳ２５）。

【００５０】ステップＳ２２で噴射パルス幅Ｔ１が最小
許容パルス幅Ｔminより小さいことが判定されたとき
は、成層分割噴射領域Ｄが図３中の破線から実線へとい
うように高回転、高負荷側に縮小され（ステップＳ２
３）、その後にさらに現在の運転状態が成層分割噴射領
域Ｄにあるか否かが調べられる（ステップＳ２４）。そ
して、成層分割噴射領域ＤにあればステップＳ２３に移
行するが、上記成層分割噴射領域Ｄの縮小により運転状
態がこの領域から外れて成層一括噴射領域Ａになれば、
ステップＳ１３に移行する。

【００５１】図７は最小許容パルス幅Ｔminを検出する
ためのルーチンを示している。このルーチンの処理がス
タートすると、先ずステップＳ３１で検出処理完了フラ
ッグＦｃが「０」か否かが判定される。エンジンが始動
されてから最小許容パルス幅Ｔminの検出処理が完了す
るまではこのフラッグＦｃが「０」とされており、この
場合は続いてステップＳ３２で最小パルス幅検出フラッ
グＦｍが「１」か否かが判定される。このフラッグＦｍ
は最小許容パルス幅Ｔminの検出処理が開始されるまで
は「０」とされており、フラッグＦｍが「０」の場合
は、検出処理開始条件の判定として空燃比がλ＝１でフ
ィードバック制御されているか否か、及び充填効率Ｃｅ
が所定範囲内にあるか否かが調べられる（ステップＳ３
３，Ｓ３４）。

【００５２】ここで、上記充填効率Ｃｅはエアフローセ
ンサ１３により検出される吸入空気量とエンジン回転数
とに基づいて求められるものである。空燃比のフィード
バック制御によりλ＝１とされている状態では充填効率
Ｃｅと燃料噴射量とが一定比率となっており、このよう
な状況下で、分割噴射した場合の噴射パルス幅が図８中
に示す範囲α（噴射パルス幅と噴射量との対応関係が直
線的な対応関係を示す領域Ｔｃの下限付近の微少範囲）
内にあるときに検出処理を開始すべく、それに対応した
充填効率Ｃｅの所定範囲が検出処理開始の判定基準とさ
れる。

【００５３】検出処理開始条件が成立したときは、ステ
ップＳ３５で、空燃比のフィードバック制御によりλ＝
１とされつつ分割噴射（例えば吸気行程と圧縮行程の分
割噴射）が行われて、そのときの充填効率Ｃｅと１回分
の噴射パルス幅Ｔ１とが保持値Ｃeh，Ｔ1hとして記憶さ
れるとともに、ステップＳ３６で最小パルス幅検出フラ
ッグＦｍが「１」とされてから、リターンされる。

【００５４】こうしてフラッグＦｍが「１」とされてか
ら図７のルーチンが繰り返されるときは、ステップＳ３
２でのＹＥＳの判定に続いてステップＳ３７で充填効率
Ｃｅが基準値ＣeA以下か否かが判定される。この基準値
ＣeAは、最初はステップＳ３４で判定基準とされた所定
範囲の上限に相当する値に設定される。

【００５５】充填効率Ｃｅが基準値ＣeA以下であれば、
空燃比のフィードバック制御でλ＝１とされつつ分割噴
射が行われる一方で、ＩＳＣバルブ１８またはスロット
ル弁１４を少しだけ閉めて充填効率を下げる制御が行わ
れる（ステップＳ３８）。そして、この制御により実際
に充填効率が下がるとともに空燃比のフィードバック制
御が安定する状態となってから（ステップＳ３９）、保
持されている充填効率Ｃeh及び噴射パルス幅Ｔ1hと現在
の充填効率Ｃｅ及び噴射パルス幅Ｔ１から噴射率が算出
される。

【００５６】ここで、噴射率は（Ｃeh−Ｃｅ）／（Ｔ1h
−Ｔ１）で求められ、この噴射率の変化を調べることで
最小許容パルス幅Ｔminを検出することができる。

【００５７】このことを図８を参照しつつ具体的に説明
する。この図に示す燃料噴射特性は、燃料噴射弁９が全
開するまでに要する時間に相当する極小パルス幅領域Ｔ
ａと、燃料噴射弁９が全開してからその全開状態が安定
するまでの微小パルス幅領域Ｔｂと、全開状態が安定し
て保持される実用パルス幅領域Ｔｃとを含む。上記極小
パルス幅領域Ｔａでは噴射パルス幅に応じて燃料噴射弁
９の開度が変化することで燃料噴射量が変化するが、そ
れに続く微小パルス幅領域Ｔｂでは全開状態が安定して
保持されないために噴射パルス幅の変化に対して燃料噴
射量が変化が小さくなる。この微小パルス幅領域Ｔｂよ
りも噴射パルス幅が大きくなると、燃料噴射弁の全開状
態が安定して保持されるようになるため、実用パルス幅
領域Ｔｃでは噴射パルス幅に応じて開弁時間が変化する
ことで燃料噴射量が一定比率で変化する。

【００５８】従って、燃料噴射特性を示すラインの勾配
に対応する上記噴射率は実用パルス幅領域Ｔｃでは一定
値となるが、この実用パルス幅領域Ｔｃの下限値である
最小許容パルス幅Ｔminよりも小さい微小パルス幅領域
Ｔｂになると上記噴射率が小さくなる。

【００５９】そこで、図７のステップＳ４０に続くステ
ップＳ４１では、上記噴射率が所定値以下となったか否
かが判定される。噴射率が所定値以下になるまでは、ス
テップＳ３７での判定に用いられる充填効率Ｃｅの基準
値ＣeAが所定量ａだけ小さくされる（ステップＳ４２）
とともに、今回の充填効率Ｃｅ及び噴射パルス幅Ｔ１が
それぞれの保持値Ｃeh，Ｔ1hとされ（ステップＳ４
３）、それからリターンしてステップＳ３１以下の処理
が繰り返されることにより、充填効率が少しずつ小さく
されつつ噴射率が調べられる。そして、噴射率が所定値
以下となったとき、噴射パルス幅の保持値Ｔ1hが最小許
容パルス幅Ｔminとされ、かつ、検出処理完了フラッグ
Ｆｃが「１」とされることにより、検出処理が終了す
る。

【００６０】以上のような当実施形態の制御装置による
と、水温が所定温度より低い冷間時には、運転状態が分
割噴射領域にある場合に、理論空燃比（λ＝１）で吸気
行程と圧縮行程の分割噴射が行われる。このように制御
されると、燃焼室内に部分的にリッチな混合気が生成さ
れてその一部が後燃えする等により排気温度が上昇し、
触媒２３の暖機を促進する作用が得られる。

【００６１】このように触媒２３の暖機促進のため分割
噴射が行われるとき、噴射パルス幅演算手段３３により
演算される噴射パルス幅Ｔ１が上記最小許容パルス幅Ｔ
minよりも小さくなるときは、噴射パルス幅Ｔ１が最小
許容パルス幅Ｔminまで増大されることにより、燃料制
御誤差が生じ易い微小パルス幅領域で燃料制御が行われ
ることが避けられる。しかも、噴射パルス幅の増大に対
応して吸入空気量が増大されるとともに、燃料噴射量及
び吸入空気量の増大によるトルク上昇分を相殺するよう
に点火時期のリタードによるトルク低下が行われるた
め、エンジントルクは適正に調整される。

【００６２】そして、噴射パルス幅の増大による燃料増
量分の熱量が排気温度を上昇させて触媒２３の暖機に利
用される。さらに、点火時期のリタードも排気温度の上
昇による触媒２３の暖機に寄与する。従って、触媒２３
の暖機を促進する効果も大幅に高められることとなる。

【００６３】また、温間時には所定の成層燃焼領域で、
空燃比がリーンとされつつ圧縮行程噴射による成層燃焼
が行われることにより、燃焼効率の向上及びポンピング
ロス低減等の作用で燃費が改善される。そして、この成
層燃焼領域うちで高回転、高負荷側の成層分割噴射領域
Ｄでは空燃比がリーンとされつつ分割噴射が行われるこ
とにより、点火プラグ付近が過濃となることが避けられ
て、ある程度燃料噴射量が多い領域でも成層燃焼による
燃費改善が図られつつ、燃焼性が良好に保たれる。

【００６４】このように空燃比がリーンとされつつ分割
噴射が行われる成層分割噴射領域Ｄで噴射パルス幅Ｔ１
が上記最小許容パルス幅Ｔminよりも小さくなるとき
は、成層分割噴射領域Ｄが高回転、高負荷側に縮小され
ることにより、成層一括噴射領域Ａと成層分割噴射領域
Ｄの境界が適正に調整される。

【００６５】すなわち、成層燃焼領域のうちで成層一括
噴射領域Ａが広すぎると、そのうちの高回転、高負荷側
の領域では一括噴射による燃料が多くなることで点火プ
ラグ付近が過濃となって燃焼性が悪化し、逆に成層分割
噴射領域Ｄが広すぎると、そのうちの低回転、低負荷側
の領域では分割噴射の燃料が少なくなりすぎて燃料の制
御性が悪くなるとともに成層化が充分に達成されなくな
る。このような事態を招かないように、成層一括噴射領
域Ａと成層分割噴射領域Ｄとの境界を適正に設定するこ
とが要求されるが、燃料噴射弁の固体差等があるために
上記境界を一律に設定しておくだけでは適正な設定が困
難である。

【００６６】これに対し、当実施形態の装置では、成層
燃焼領域のうちの成層分割噴射領域Ｄが予め多少広めに
設定されていれば、そのうちの低回転、低負荷側では噴
射パルス幅Ｔ１が最小許容パルス幅Ｔminより小さくな
ることにより、前述のステップＳ２２，Ｓ２３の処理で
成層分割噴射領域Ｄが高回転、高負荷側に縮小され、成
層一括噴射領域Ａと成層分割噴射領域Ｄとの境界が適正
化されることとなる。

【００６７】また、上記最小許容パルス幅Ｔminを検出
する処理としては、図７に示すように、空燃比のフィー
ドバック制御によりλ＝１とされ、かつ分割噴射が行わ
れている状態で、充填効率Ｃｅが所定範囲内から少しず
つ小さくされつつ、噴射率の変化が調べられることによ
り、燃料噴射弁の固体差があっても、実用パルス幅領域
Ｔｃの下限値である最小許容パルス幅Ｔminが正しく検
出されることとなる。

【００６８】なお、本発明の制御装置の具体的構造は上
記実施形態に限定されず、種々変更可能である。

【００６９】例えば、触媒の温度に関連するパラメータ
を検出する温度状態検出手段として、上記実施形態では
温度センサを用いているが、触媒の温度を直接検出する
ようなものでもよく、また運転状態及び外気温度等から
触媒温度を推定するようなものでもよい。

【００７０】また、上記実施形態では触媒温度が低いと
きの分割噴射時において噴射パルス幅が最小許容パルス
幅より小さくなったときに、噴射パルス幅の増大とそれ
に対応させた吸入空気量の増大を行わせるとともに、そ
れによるトルク上昇分を相殺するため点火時期のリター
ドによってトルクを低減しているが、点火時期以外でエ
ンジントルクに関係するパラメータを制御することでト
ルクを低減するようにしてもよい。

【００７１】

【発明の効果】請求項１に係る発明によると、触媒温度
が低い状態にあるときに触媒の暖機促進のために燃料噴
射弁からの燃料噴射を分割して行わせ、この分割噴射時
に噴射パルス幅が最小許容パルス幅より小さくなったと
き、噴射パルス幅を増大し、それに対応させて吸入空気
量を増大するとともに、それによるトルク上昇分を相殺
するようにエンジントルクを低減させているため、最小
許容パルス幅より小さいパルス幅の使用を避けて燃料制
御精度の悪化を防止し、かつ、エンジントルクを適正に
調整することができる。

【００７２】しかも、分割噴射状態が維持されるととも
に、噴射パルス幅の増大による燃料増量分の熱量で排気
温度を上昇させて、触媒の暖機を促進する効果をより一
層高めることかできる。

【００７３】また、請求項３に係る発明によると、成層
燃焼領域では空燃比をリーンとしつつ燃料噴射弁から圧
縮行程で燃料を噴射させて成層燃焼を行わせ、この成層
燃焼領域のうちの高回転、高負荷側の成層分割噴射領域
では上記燃料噴射弁からの燃料噴射を分割して行わせ、
この場合に噴射パルス幅が最小許容パルス幅より小さく
なるとき、成層分割噴射領域を高回転、高負荷側に縮小
するようにしているため、成層分割噴射領域とそれ以外
の成層燃焼領域との境界を適正に調整することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるエンジン全体構造の一例を
示す概略図である。

【図２】上記エンジンにおける制御装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】温間時における燃料制御のための運転領域の設
定を示す説明図である。

【図４】冷間時における燃料制御のための運転領域の設
定を示す説明図である。

【図５】上記制御装置によって実行される制御の具体例
を示すフローチャートの一部分である。

【図６】上記制御装置によって実行される制御の具体例
を示すフローチャートの残りの部分である。

【図７】最小許容パルス幅検出のためのルーチンを示す
フローチャートである。

【図８】燃料噴射弁の噴射パルス幅と噴射量との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１ エンジン本体 ７ 点火プラグ ８ 点火回路 ９ 燃料噴射弁 １４ スロットル弁 ２３ 排気ガス浄化用の触媒 ３０ コントロールユニット ３１ 運転状態判別手段 ３２ 燃料噴射制御手段 ３３ 噴射パルス幅演算手段 ３４ 最小許容パルス幅設定手段 ３６ 補正手段 ３７ 分割噴射領域変更手段 ３８ 吸入空気量制御手段 ３９ 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 41/04 ３１５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３１５ ３２５ ３２５Ｃ 41/06 ３１０ 41/06 ３１０ ３１５ ３１５ ３３０ ３３０Ｚ ３３５ ３３５Ｚ 41/14 ３１０ 41/14 ３１０Ｃ 41/18 41/18 Ｚ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ ３０１Ｈ ３０１Ｊ ３０１Ｋ ３０１Ｌ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｑ ３１２Ｚ ３２４ ３２４ ３６０ ３６０Ｂ ３６６ ３６６Ｚ ３６８ ３６８Ｆ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｅ Ｆターム(参考） 3G022 AA06 CA02 DA02 EA07 GA05 GA08 GA10 3G065 AA04 CA13 DA04 EA02 EA08 EA11 GA05 GA09 GA10 GA46 JA04 JA09 JA11 KA02 3G084 AA04 BA05 BA06 BA13 BA15 BA17 CA03 CA04 CA09 DA04 DA15 EA07 EB09 EB12 EC01 EC05 FA00 FA07 FA10 FA20 FA29 FA33 3G301 HA01 HA04 HA16 HA18 JA00 JA03 KA08 KA09 KA24 KA25 LA00 LA01 LA04 LB04 MA11 MA18 MA26 MA27 NC04 ND02 NE23 PA01Z PD02Z PD12Z PE01Z PE08Z PF03Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、運転
   状態に応じた燃料噴射量から噴射パルス幅に換算し、噴
   射パルス幅に相当する時間だけ上記燃料噴射弁を駆動す
   る信号を出力する手段とを備えたエンジンの制御装置に
   おいて、 排気通路に設けられている排気ガス浄化用の触媒の温度
   に関連するパラメータを検出する温度状態検出手段と、 この温度状態検出手段による検出に基づいて触媒温度が
   低い状態にあるときに上記燃料噴射弁からの燃料噴射を
   １サイクル中に複数回に分割して行わせる燃料噴射制御
   手段と、 燃料噴射弁固有の特性に基づいて噴射パルス幅と燃料噴
   射量との対応関係が直線的となる範囲内のパルス幅の最
   小値に相当する最小許容パルス幅を設定する最小許容パ
   ルス幅設定手段と、 上記触媒温度が低い状態で燃料噴射が分割して行われて
   いる場合において噴射パルス幅が上記最小許容パルス幅
   より小さくなったとき、上記噴射パルス幅を増大させる
   ように補正する補正手段と、 上記噴射パルス幅の増大に対応させて吸入空気量を増大
   させる吸入空気量制御手段と、 上記噴射パルス幅及び吸入空気量の増大によるトルク上
   昇分を相殺するようにエンジントルクを低減させるトル
   ク低減手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの制
   御装置。
2. 【請求項２】 上記トルク低減手段は点火時期のリター
   ドによってトルクを低減するものであることを特徴とす
   る請求項１記載のエンジンの制御装置。
3. 【請求項３】 燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
   と、運転状態に応じて要求される燃料噴射量を演算する
   とともにこの燃料噴射量を噴射パルス幅に換算し、その
   噴射パルス幅に相当する時間だけ上記燃料噴射弁を駆動
   する信号を出力する手段とを備えたエンジンの制御装置
   において、 エンジンの低回転、低負荷側の特定運転領域は空燃比を
   リーンとしつつ燃料噴射弁から圧縮行程で燃料を噴射さ
   せて成層燃焼を行わせる成層燃焼領域とし、かつ、この
   成層燃焼領域のうちの高回転、高負荷側の運転領域を成
   層分割噴射領域として、この成層分割噴射領域では上記
   燃料噴射弁からの燃料噴射を１サイクル中に複数回に分
   割して行わせる燃料噴射制御手段と、 燃料噴射弁固有の特性に基づいて噴射パルス幅と燃料噴
   射量との対応関係が直線的となる範囲内のパルス幅の最
   小値に相当する最小許容パルス幅を設定する最小許容パ
   ルス幅設定手段と、 上記成層分割噴射領域において噴射パルス幅が最小許容
   パルス幅より小さくなったとき、上記成層分割噴射領域
   を高回転、高負荷側に縮小する分割噴射領域変更手段
   と、を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
4. 【請求項４】 排気通路に設けられている排気ガス浄化
   用の触媒の温度に関連するパラメータを検出する温度状
   態検出手段を備え、 この温度状態検出手段による検出に基づいて触媒温度が
   低い状態にあるときには上記燃料噴射弁からの燃料噴射
   を１サイクル中に複数回に分割して行わせるように燃料
   噴射制御手段を構成するとともに、 上記触媒温度が低い状態で燃料噴射が分割して行われて
   いる場合において噴射パルス幅が最小許容パルス幅より
   小さくなったとき、上記噴射パルス幅を増大させるよう
   に補正する補正手段と、 上記パルス幅の増大に対応させて吸入空気量を増大させ
   る吸入空気量制御手段と、 上記噴射パルス幅及び吸入空気量の増加によるトルク上
   昇分を相殺するようにエンジントルクを低減させるトル
   ク低減手段と、を備えたことを特徴とする請求項３記載
   のエンジンの制御装置。
5. 【請求項５】 上記最小許容パルス幅設定手段は、空燃
   比を理論空燃比とするようにフィードバック制御してい
   る状態で、吸気充填量を徐々に変化させつつ、吸気充填
   量の変化とそれに対応した噴射パルス幅の変化との比率
   を調べ、それに基づいて最小許容パルス幅を求めるよう
   になっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
   かに記載のエンジンの制御装置。