JP2002115588A - 筒内噴射式内燃機関の制御装置 - Google Patents

筒内噴射式内燃機関の制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成層燃焼の燃料カット復帰時に、トルク段差
によるショックを十分に低減することができ、内燃機関
のトルクを滑らかに増大させることができる筒内噴射式
内燃機関の制御装置を提供する。 【解決手段】 筒内噴射式内燃機関の制御装置は、成層
燃焼の燃料カット復帰時に、トルク補正量に基づき要求
される要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手
段と、算出された要求燃料噴射量が燃料噴射弁の噴射可
能な燃料の最低量よりも小さいときには、その最低量と
要求燃料噴射量との差に基づいて稼動気筒数を算出し、
減筒運転を実行する減筒運転実行手段とを備える。要求
燃料噴射量が最低量よりも小さくて燃料噴射弁の構造上
の制限により燃料噴射量を減量補正できない場合でも、
その減量補正分に応じて稼動気筒数が減らされ、その減
筒数に応じた燃料噴射量の減量がなされてトルクが低減
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射弁から燃
料を筒内に噴射し、噴射された燃料を点火プラグ周りに
集めて点火することにより成層燃焼を行う筒内噴射式内
燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、上記のような筒内噴射式内燃機関
においては、機関運転条件に応じたトルクが得られるよ
うに、機関運転条件に基づいてトルク補正を行うことが
なされている。こうしたトルク補正を行う機関運転条件
の一つとして燃料カット復帰時が挙げられる。この燃料
カット復帰時に燃料噴射が再開されたときのトルクの急
変によるショックを防止するためにトルク補正を行い、
トルクを徐々に増大することがなされている。そして、
こうしたトルク補正は、点火時期を遅角補正することに
より実現される。
【０００３】ところが、筒内噴射式内燃機関では、成層
燃焼時に点火時期を用いてトルク補正を行おうとする
と、成層燃焼時は混合気が点火プラグ近傍に来たタイミ
ングで点火しなければならず、点火時期を自由に変更す
ることが困難であることから、十分なトルク補正を行う
ことができない。
【０００４】そこで、特開平１１−７２０３３号公報で
は、筒内噴射式内燃機関において、燃料カット復帰時等
のようにトルク補正要求が発生したとき、成層燃焼時に
はトルク補正量に基づき燃料噴射量を減量補正すること
により、上述したトルク補正を行うことが提案されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報で提案された従来技術では、以下の問題点があった。
すなわち、燃料カット復帰時においては、燃料供給が停
止されていてトルクが発生していない状況下からトルク
（内燃機関の出力トルク）を徐々に増大することとなる
が、この場合、０付近のトルクが要求される。しかし、
燃料噴射弁の構造上の制限により、噴射可能な燃料の最
低量が決まっているため、そうした燃料噴射量の減量補
正によりトルク補正を行うのにも自ずと限界がある。こ
の結果、燃料カット復帰時にトルク段差が発生し、ショ
ックを十分に低減することができない。
【０００６】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、成層燃焼の燃料カット復帰
時に、トルク段差によるショックを十分に低減すること
ができ、内燃機関のトルクを滑らかに増大させることが
できる筒内噴射式内燃機関の制御装置を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項１に係る発明は、燃料噴射弁から燃料を筒内に噴射
し、噴射された燃料を点火プラグ周りに集めて点火する
ことにより成層燃焼を行う筒内噴射式内燃機関の制御装
置であり、燃料カット復帰時において、トルク補正量に
応じて前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を減量補
正する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、燃料カ
ット復帰時に、前記トルク補正量に基づき要求される要
求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、算
出された要求燃料噴射量が前記燃料噴射弁の噴射可能な
燃料の最低量よりも小さいときには、その最低量と要求
燃料噴射量との差に基づいて稼動気筒数を算出し、減筒
運転を実行する減筒運転実行手段とを備えることを特徴
としている。
【０００８】この発明によれば、成層燃焼の燃料カット
復帰時に、トルク補正量に基づき算出された要求燃料噴
射量が燃料噴射弁の噴射可能な燃料の最低量よりも小さ
いときには、その最低量と要求燃料噴射量との差に基づ
いて稼動気筒数を算出し、減筒運転を実行する。これに
より、要求燃料噴射量が前記最低量よりも小さくて燃料
噴射弁の構造上の制限により燃料噴射量を減量補正でき
ない場合でも、その減量補正分に応じて稼動気筒数が減
らされ、その減筒数に応じた燃料噴射量の減量がなされ
てトルクが低減される。このため、成層燃焼の燃料カッ
ト復帰時に、燃料噴射弁の構造上の制限により減量補正
によるトルク補正ができない場合でも、燃料噴射が再開
されたときのトルク（内燃機関の出力トルク）の急変が
抑制され、トルク段差が十分に抑制される。
【０００９】したがって、成層燃焼の燃料カット復帰時
に、トルク段差によるショックを十分に低減することが
でき、内燃機関のトルクを滑らかに増大させることがで
きる。
【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記成層燃焼
と、トルク補正の必要な機関運転条件で点火時期を遅角
補正する均質燃焼との間で切替え可能な筒内噴射式内燃
機関に適用されることを特徴としている。
【００１１】この発明によれば、燃料カット復帰時のト
ルク低減を、均質燃焼時には点火時期の遅角補正により
行うとともに、成層燃焼時には、前記減筒運転により燃
料噴射量の減量補正により行うことにより、いずれの燃
料形態においても、燃料カット復帰時に、トルク段差に
よるショックを十分に低減して、トルクを滑らかに増大
させることができる。
【００１２】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記要求燃料
噴射量算出手段は、前記成層燃焼の燃料カット復帰時
に、同じ機関運転状態で前記均質燃焼を行うと仮定した
場合に設定される燃料カット復帰時の点火時期遅角量
を、同遅角量と同等のトルクダウンが得られる燃料噴射
量減量に第１の換算係数で換算し、同燃料噴射量減量を
前記トルク補正量として前記要求燃料噴射量を算出する
ことを特徴としている。
【００１３】この発明によれば、成層燃焼の燃料カット
復帰時に、同じ機関運転状態で均質燃焼を行うと仮定し
た場合に設定される燃料カット復帰時の点火時期遅角量
を、同遅角量と同等のトルクダウンが得られる燃料噴射
量減量に第１の換算係数で換算することにより、トルク
補正量としての燃料噴射量減量を算出している。
【００１４】こうして、均質燃焼時の点火時期遅角量
を、成層燃焼時にその機関運転状態に応じて燃料噴射量
減量に換算する第１の換算係数のマップ等を作っておく
ことにより、均質燃焼の燃料カット復帰時に点火時期遅
角量を機関運転状態に応じた最適な値に設定するための
点火時期遅角量のマップを、均質燃焼に対して適合させ
るだけでよい。また、第１の換算係数は、成層燃焼の燃
料カット復帰時だけでなく、成層燃焼の加速時や変速時
等、トルクダウンの必要な他の機関運転条件において
も、点火時期遅角量をトルク補正量としての燃料噴射量
減量に換算するのに用いることができる。
【００１５】したがって、成層燃焼用として、トルク補
正が必要な機関運転条件毎に、燃料噴射量減量を算出す
るためのマップを個別に作る必要がない。したがって、
それらのマップを作る手間が大幅に省け、大幅な製造コ
ストの低減を図ることができる。
【００１６】請求項４に係る発明は、請求項１〜３のい
ずれか一項に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置にお
いて、前記減筒運転実行手段は、前記稼動気筒数の算出
時に、前記最低量と要求燃料噴射量との差と同等のトル
クダウンが得られる減筒数を、その差から換算する第２
の換算係数を用いることを特徴としている。
【００１７】この発明によれば、前記減筒運転を実行す
る際に、稼動気筒数を算出するのに、前記最低量と要求
燃料噴射量との差と同等のトルクダウンが得られる減筒
数を、その差から換算する第２の換算係数を用いてい
る。この換算係数を、成層燃焼の燃料カット復帰時以外
の機関運転条件でのトルク補正、例えば成層燃焼の燃料
カット開始前に行うトルク低減制御にも用いることがで
きる。
【００１８】請求項５に係る発明は、請求項１〜４のい
ずれか一項に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置にお
いて、前記減筒運転実行手段は、前記減筒運転を、稼動
気筒数を徐々に増加させて全気筒が運転される状態へ移
行させるように実行することを特徴としている。
【００１９】この発明によれば、成層燃焼の燃料カット
復帰時に、内燃機関のトルクをより滑らかに増大させる
ことができる。請求項６に係る発明は、請求項５に記載
の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記減筒運
転実行手段は、前記減筒運転を、稼動気筒数の変更に伴
うトルクの段階的な変化を滑らかにすべく、各稼動気筒
の燃料噴射量を増加させるように実行することを特徴と
している。
【００２０】この発明によれば、成層燃焼の燃料カット
復帰時に、トルク段差によるショックがより一層低減さ
れ、トルクをより滑らかに増大させることができる。請
求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記
載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記減筒
運転実行手段は、燃料カット復帰時点から予め設定され
た所定回数の点火が終了するまで或いは所定時間が経過
するまでは、前記要求燃料噴射量を小さな増加率で増大
させ、前記所定回数の点火終了後或いは前記所定時間の
経過後は、前記要求燃料噴射量を前記点火回数の終了前
或いは前記所定時間の経過前よりも大きな増加率で増大
させることを特徴としている。
【００２１】この発明によれば、要求燃料噴射量を所定
回数の点火終了後或いは前記所定時間の経過後は、それ
以前よりも大きな増加率で増大させるので、燃料カット
復帰時から通常の成層燃焼運転へ移行するまでの時間を
短縮することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る筒内噴射式内
燃機関の制御装置を筒内噴射火花点火式の自動車用エン
ジンに適用した一実施形態を図１〜図４に基づいて説明
する。
【００２３】図１に示すように、エンジン１１において
は、ピストン１２がコネクティングロッド１３を介して
クランクシャフト１４に連結され、同ピストン１２の往
復移動がコネクティングロッド１３によってクランクシ
ャフト１４の回転へと変換される。クランクシャフト１
４には、複数の突起１４ｂを備えたシグナルロータ１４
ａが取り付けられている。シグナルロータ１４ａの側方
には、クランクシャフト１４が回転する際に各突起１４
ｂに対応してパルス状の信号を出力するクランクポジシ
ョンセンサ１４ｃが設けられている。同センサ１４ｃか
らの検出信号に基づいてエンジン回転速度（以下、エン
ジン回転数という）ＮＥが求められる。
【００２４】エンジン１１の燃焼室１６には、吸気通路
３２及び排気通路３３が接続されている。吸気通路３２
と燃焼室１６との間、及び排気通路３３と燃焼室１６と
の間は、吸気バルブ１９及び排気バルブ２０の開閉駆動
によって連通・遮断される。吸気バルブ１９及び排気バ
ルブ２０の開閉駆動は、クランクシャフト１４の回転が
伝達される吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト
２２の回転によって行われる。吸気カムシャフト２１の
側方にはカムポジションセンサ２１ｂが設けられてい
る。そして、吸気カムシャフト２１の回転に伴い同シャ
フト２１に形成された突起２１ａがカムポジションセン
サ２１ｂの側方を通過する毎に、同カムポジションセン
サ２１ｂから検出信号が出力される。
【００２５】吸気通路３２において、その上流部分には
エンジン１１の吸入空気量を調整するためのスロットル
バルブ２３が設けられている。スロットルバルブ２３の
開度は、アクセルペダル２５の踏込操作に応じてスロッ
トル用モータ２４を駆動制御することによって調整され
る。アクセルペダル２５の踏み込み量（アクセル踏込量
ＡＣＣＰ）はアクセルポジションセンサ２６によって検
出される。また、吸気通路３２におけるスロットルバル
ブ２３の下流側には、吸気通路３２内の圧力（吸気圧Ｐ
Ｍ）を検出するためのバキュームセンサ３６が設けられ
ている。
【００２６】エンジン１１には、燃焼室１６内に直接燃
料を噴射供給して燃料と空気とからなる混合気を形成す
る燃料噴射弁４０と、燃焼室１６内の混合気に対し点火
を行う点火プラグ４１とが設けられている。点火プラグ
４１による混合気への点火時期が、点火プラグ４１の上
方に設けられたイグナイタ４１ａによって調整されるよ
うになっている。
【００２７】次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装
置の電気的構成について図２を参照して説明する。この
制御装置は、エンジン１１の各種制御、例えば、燃焼形
態の切替制御、スロットル開度制御、燃料噴射制御、及
び点火時期制御等を実行する電子制御ユニット（以下、
ＥＣＵという）９２を備えている。このＥＣＵ９２は、
ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５、及びバックアッ
プＲＡＭ９６等を備える算術論理演算回路として構成さ
れている。
【００２８】ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラム
や、これらのプログラムを実行する際に参照されるマッ
プ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵ９４はＲＯＭ９
３に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて
演算処理を実行する。また、ＲＡＭ９５はＣＰＵ９４で
の演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的
に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ９６はエ
ンジン１１の停止時にその記憶されたデータ等を保存す
る不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９３、ＣＰ
Ｕ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６は、バ
ス９７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回
路９８及び外部出力回路９９と接続されている。
【００２９】外部入力回路９８には、クランクポジショ
ンセンサ１４ｃ、カムポジションセンサ２１ｂ、アクセ
ルポジションセンサ２６、及びバキュームセンサ３６等
が接続されている。また、外部出力回路９９には、スロ
ットル用モータ２４、燃料噴射弁４０、及びイグナイタ
４１ａ等が接続されている。そして、ＥＣＵ９２は、点
火プラグ４１の一次コイルに通電を開始するクランク角
（通電開始時期）と一次コイルの電流を遮断するクラン
ク角（点火時期）を、イグナイタ４１ａを介して制御す
る（点火時期制御を行う）ようになっている。
【００３０】ＥＣＵ９２は、アクセル踏込量ＡＣＣＰ
（或いはアクセル開度）及びエンジン回転数ＮＥ等、機
関運転状態に基づいてエンジン１１の燃焼形態を切り替
えるための制御を実行する。
【００３１】この燃焼形態の切替制御では、例えば、機
関運転状態が高負荷高回転領域に移行すると、エンジン
１１の燃焼形態が均質燃焼に設定され、機関運転状態が
低負荷低回転領域に移行すると、その燃焼形態が成層燃
焼に設定される。
【００３２】均質燃焼を行う場合、燃料噴射時期は、例
えば吸気行程中或いは吸気行程から圧縮行程の前半まで
の期間に設定され、燃料は燃焼室１６内において吸入空
気と略均等に混合された状態で燃焼されるようになる。
【００３３】この均質燃焼時には、吸気圧ＰＭ及びエン
ジン回転数ＮＥに応じて変化する吸入空気量ＧＡ及び燃
料噴射量との比、即ち空燃比が理論空燃比となるよう
に、吸気圧ＰＭ及びエンジン回転数ＮＥに基づきマップ
等を参照して燃料噴射量（基本燃料噴射量）が算出され
る。
【００３４】具体的には、均質燃焼時には、負荷率ＫＬ
及びエンジン回転数ＮＥに基づきマップ等を参照して燃
料噴射量が算出され、この算出された燃料噴射量で燃料
噴射がなされるように燃料噴射弁４０が制御され、これ
によりエンジン１１の出力トルク（以下、単にトルクと
いう）が調整される。ここで、「負荷率」とは、エンジ
ン回転数ＮＥにおける最大負荷（発生することのできる
最大発生トルク）に対する、アクセル踏込量ＡＣＣＰや
エアコン負荷、電気負荷等から求められる要求負荷（要
求発生トルク）の比をいう。この負荷率ＫＬは、吸気圧
ＰＭ及びエンジン回転数ＮＥに基づきマップ等を参照し
て算出される。また、吸入空気量ＧＡは、スロットル開
度ＴＡに応じて調量されることから、均質燃焼時におけ
るエンジン１１の出力はスロットルバルブ２３により調
節される。
【００３５】また、均質燃焼時には、基本点火時期ＳＡ
ｂは、エンジン回転数ＮＥ及び吸入空気量ＧＡ等の機関
運転状態に基づいてマップ等を参照して算出される。ま
た、燃料カット時、燃料カット復帰時、変速時、加速時
等、トルク補正の必要な機関運転条件では、基本点火時
期ＳＡｄを遅角補正することにより、機関運転条件に応
じたトルクが得られるようにトルク補正（トルク低減制
御）を行う。すなわち、機関運転状態に応じて設定され
る基本点火時期ＳＡｂから点火時期遅角量ＳＡｄを減算
して目標点火時期を求め、同目標点火時期で点火がなさ
れるようにイグナイタ４１ａを制御する。
【００３６】一方、成層燃焼を行う場合、燃料噴射時期
は圧縮行程後期に設定され、燃料はその大部分が燃焼室
１６内の点火プラグ４１近傍に偏在した状態で燃焼され
るようになる。この成層燃焼時には、空燃比が理論空燃
比よりもリーンとなるように、燃料噴射量がアクセル踏
込量ＡＣＣＰ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて算出さ
れる。
【００３７】具体的には、成層燃焼時には、負荷率ＫＬ
及びエンジン回転数ＮＥに基づきマップ等を参照して燃
料噴射量（基本燃料噴射量ＴＡＵｂ）が算出され、この
算出された燃料噴射量で燃料噴射がなされるように燃料
噴射弁４０が制御され、これによりトルクが調整され
る。ただし、成層燃焼時には、成層燃焼時のアクセル踏
込量ＡＣＣＰで均質燃焼を行ったときの吸気圧ＰＭ（吸
入空気量）を推定する。そして、推定された吸気圧ＰＭ
（吸入空気量）を仮想吸気圧ＰＭｖ（仮想吸入空気量）
とし、同仮想吸気圧ＰＭｖ及びエンジン回転数ＮＥに基
づき上記マップを参照して負荷率ＫＬを算出する。した
がって、成層燃焼時には、アクセルペダル２５の踏み込
み操作に応じて仮想吸気圧ＰＭｖが変化することによ
り、トルクが変化するようになる。
【００３８】また、成層燃焼時には、基本点火時期ＳＡ
ｂは、機関運転状態（エンジン回転数ＮＥと、仮想吸気
圧ＰＭｖ或いは仮想吸気圧ＰＭｖに応じた仮想吸入空気
量ＧＡｖ）に基づいて設定される。そして、成層燃焼運
転中における燃料カット復帰時のトルク補正（トルク低
減制御）は、燃料噴射量を減量補正して実行される。
【００３９】また、本実施形態に係るエンジン１１で
は、エンジンブレーキ作動時のような減速中（スロット
ルバルブ２３が全閉の状態で）、エンジン回転数ＮＥが
燃料カット回転数Ｎｃ以上であるとき或いは車速が所定
車速以上であるとき、機関への燃料の供給（燃料噴射）
を停止して燃料カットを行うようになっている。そし
て、燃料カット中に、「燃料カット復帰条件」が成立す
ると、再び燃料噴射を開始する。この開始時が、「燃料
カット復帰時」である。
【００４０】「燃料カット復帰条件」は、以下の（ａ）
〜（ｃ）のいずれかの場合に成立する。 （ａ）スロットルバルブ２３が全閉で、エンジン回転数
ＮＥが燃料復帰回転数Ｎｒ以下になったとき、（ｂ）ス
ロットルバルブ２３が全閉で、車速が所定車速以下にな
ったとき、（ｃ）アクセルペダル２５が踏み込まれてス
ロットルバルブ２３が開（アクセル開度或いはアクセル
踏込量が所定値以上）になったとき。
【００４１】そして、本実施形態に係るエンジン１１で
は、均質燃焼時及び成層燃焼時における「燃料カット復
帰時」に、燃料噴射が再開されたときのトルクの急変に
よるショックを防止するためにトルク補正（トルク低減
制御）を行い、トルクを徐々に増大させるようになって
いる。
【００４２】特に、成層燃焼時の燃料カット復帰時に
は、ＥＣＵ９２は、トルク補正量に基づき要求される要
求燃料噴射量ＴＡＵを算出し、この要求燃料噴射量ＴＡ
Ｕが燃料噴射弁４０の噴射可能な燃料の最低量（以下、
最小噴射量ＴＡＵｍｉｎという）よりも小さいときに
は、その最小噴射量ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴射量ＴＡ
Ｕとの差に基づいて稼動気筒数を算出し、減筒運転を実
行する。
【００４３】次に、成層燃焼運転中にＥＣＵ９２の実行
する「成層燃焼時の燃料カット復帰処理」を、図３のフ
ローチャート及び図４に示すタイミングチャートを参照
して説明する。そのフローチャートに示される一連の処
理は、ＥＣＵ９２により所定の制御周期（所定のクラン
ク角）毎に繰り返し実行される。
【００４４】この一連の処理では、まず成層燃焼が実行
中であるか否かが判定される（ステップＳ１１０）。こ
の判定は、上述した燃焼形態の切替制御において設定さ
れるフラグ（燃焼形態が成層燃焼に設定されているか否
かを判定するフラグ）に基づき判定される。例えば、機
関運転状態が低負荷低回転領域に移行している場合に
は、成層燃焼が実行中であると判定され（ステップＳ１
１０でＹＥＳ）、ステップＳ１２０へ進む。均質燃焼が
実行中の場合には（ステップＳ１１０でＮＯ）、一連の
処理は一旦終了される。
【００４５】ステップＳ１２０に進むと、燃料カット中
に「燃料カット復帰条件」が成立したか否かが判定され
る。例えば、燃料カット中に、エンジン回転数ＮＥが燃
料復帰回転数Ｎｒ以下になると（図４のｔ１時点）、Ｅ
ＣＵ９２は、燃料カット実行フラグＸＦＣを「ＯＦＦ」
に設定し、再び燃料噴射を開始する（図４（ａ），
（ｂ），（ｆ）参照）。
【００４６】こうして燃料カット復帰条件が成立したと
判定されると（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、ステップ
Ｓ１３０へ進む。そうでない場合、即ちスロットルバル
ブ２３が全閉で、エンジン回転数ＮＥが燃料復帰回転数
Ｎｒより高い（或いは車速が所定車速をより高い）場合
には、燃料カット復帰条件が成立していないと判定され
（ステップＳ１２０でＮＯ）、一連の処理は一旦終了さ
れる。
【００４７】ステップＳ１３０に進むと、点火時期遅角
量ＳＡｄを下記の（１）式により算出する。 点火時期遅角量ＳＡｄ＝仮想基本点火時期−仮想復帰時点火時期 …（１）式 ここで、「仮想基本点火時期」は、成層燃焼時の現在の
機関運転状態で均質燃料を行うと仮定した場合に上述し
たように算出される基本点火時期である。また、「仮想
復帰時点火時期」は、成層燃焼時の現在の機関運転状態
で均質燃焼を行うと仮定した場合に算出される燃料カッ
ト復帰時の点火時期である。
【００４８】この仮想復帰時点火時期は、例えば図４
（ｃ）で示すように、燃料カット復帰時点（図４のｔ１
時点）には、Ａ点で示す値から、車速等の機関運転状態
に応じた遅角量だけ仮想基本点火時期から遅角させたＢ
点で示す値まで変化するように設定される。また、仮想
復帰時点火時期は、燃料カット復帰時点（ｔ１時点）か
ら予め設定された所定回数の点火が終了するまで或いは
エンジン回転数に応じた所定時間が経過するまで（同図
のｔ４時点まで）の間では、Ｂ点で示す値からＣ点で示
す値まで一定の変化率で遅角量が減少する（進角側へ変
化する）ように設定される。さらに、仮想復帰時点火時
期は、Ｃ点からＤ点までは、Ｂ点からＣ点までの間より
も大きな変化率で遅角量が減少するように設定される。
【００４９】したがって、上記の式（１）で算出される
点火時期遅角量ＳＡｄ（図４（ｃ）の斜線部参照）は、
燃料カット復帰時点（ｔ１時点）には機関運転状態に応
じた最大の遅角量に設定され、ｔ１時点からｔ４時点ま
での間では、一定の変化率で次第に減少するようにな
る。
【００５０】なお、図４（ｃ）のＣ点に対応するｔ４時
点は、上述したように燃料カット復帰時点（ｔ１時点）
から計数を開始した所定回数の点火が終了した時点、或
いは同復帰時から計時を開始したエンジン回転数に応じ
た所定時間が経過した時点を示している。したがって、
ｔ１時点からｔ４時点までの所定時間は、エンジン回転
数ＮＥに応じて異なる。
【００５１】こうして点火時期遅角量ＳＡｄを算出した
後、ステップＳ１４０へ進むと、点火時期遅角量ＳＡｄ
に基づき燃料噴射量減量ＴＡＵｄを下記の（２）式によ
り算出する。
【００５２】 燃料噴射量減量ＴＡＵｄ＝点火時期遅角量ＳＡｄ＊Ｋ１ …………（２）式 ここで、Ｋ１は、成層燃料の燃料カット復帰時に、同じ
機関運転状態で均質燃焼を行うと仮定した場合に設定さ
れる燃料カット復帰時の点火時期遅角量を、同遅角量と
同様のトルクダウンが得られる燃料噴射量減量ＴＡＵｄ
に換算するための換算係数（第１の換算係数）である。
【００５３】この換算係数Ｋ１は、例えば、成層燃焼と
同じ機関運転状態で均質燃焼を行うと仮定した場合に、
均質燃焼時の点火時期を５°遅角させたときと同様のト
ルクダウンを得るには、成層燃焼時には燃料噴射量を何
パーセント減量したらよいかを換算するための係数であ
る。この換算係数Ｋ１は、エンジン回転数ＮＥ及び負荷
率ＫＬ等の機関運転状態に基づきマップを参照して算出
される。したがって、換算係数Ｋ１は、機関運転状態に
応じた値に設定される。
【００５４】こうして、点火時期遅角量ＳＡｄを換算係
数Ｋ１で換算して求められる燃料噴射量減量ＴＡＵｄ
は、点火時期遅角量ＳＡｄと同様に、燃料カット復帰時
点（ｔ１時点）には機関運転状態に応じた最大値にな
り、ｔ１時点からｔ４時点までの間では、トルクを徐々
に増大させるべく一定の変化率で次第に減少するように
なる。
【００５５】次に、ステップＳ１５０へ進み、ステップ
Ｓ１４０で算出したトルク補正量としての燃料噴射量減
量ＴＡＵｄと、上述したように負荷率ＫＬ及びエンジン
回転数ＮＥに基づき算出される基本燃料噴射量ＴＡＵｂ
とから、要求燃料噴射量ＴＡＵを下記の（３）により算
出する。
【００５６】 ＴＡＵ＝ＴＡＵｂ−ＴＡＵｄ ………………………………………（３）式 こうして算出される要求燃料噴射量ＴＡＵは、例えば図
４（ｄ）で示すように、燃料カット復帰時点（ｔ１時
点）には、ａ点で示す値からｂ点で示す最小値まで最大
に減量され、ｔ１時点からｔ４時点までの間では、トル
クを徐々に増大させるべくｂ点で示す最小値からｃ点で
示す値まで一定の変化率で増加し、そして、ｃ点からｄ
点までの間では、ｂ点からｃ点までの間よりも大きな変
化率で増加するようになる。
【００５７】こうして要求燃料噴射量ＴＡＵを算出した
後、ステップＳ１６０へ進み、要求燃料噴射量ＴＡＵが
燃料噴射弁４０の最小噴射量ＴＡＵｍｉｎより小さいか
否かを判定する。
【００５８】要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴射量ＴＡＵ
ｍｉｎ以上の場合（ステップＳ１６０でＮＯ）には、ス
テップＳ１７０へ進み、全気筒運転を実行する。ここで
全気筒運転を行うのは、要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴
射量ＴＡＵｍｉｎ以上であるため、全気筒の各々に噴射
される燃料噴射量を上記の式（３）で算出される要求燃
料噴射量ＴＡＵまで減量補正することができるからであ
る。
【００５９】一方、上記ステップＳ１６０に進んだ際
に、要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴射量ＴＡＵｍｉｎよ
り小さい場合（ステップＳ１６０でＹＥＳの場合）に
は、ステップＳ１８０へ進み、減筒数Ｎｃｕｔを、最小
噴射量ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴射量ＴＡＵとの差に基
づいて下記の（４）式により算出する。
【００６０】 Ｎｃｕｔ＝（ＴＡＵｍｉｎ−ＴＡＵ）＊Ｋ２ ……………………（４）式 ここで、Ｋ２は、最小噴射量ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴
射量ＴＡＵとの差、即ち最小噴射量ＴＡＵｍｉｎ以下の
減量補正分（図４（ｄ）の斜線で示す燃料噴射量減量）
と同等のトルクダウンが得られる減筒数をその差から換
算する換算係数（第２の換算係数）である。この換算係
数Ｋ２の値は、最小噴射量ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴射
量ＴＡＵとの差及び機関運転状態に基づきマップを参照
して算出される。例えば、本実施形態の内燃機関を６気
筒のエンジンとした場合、換算係数Ｋ２は、ある機関運
転状態で、最小噴射量ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴射量Ｔ
ＡＵとの差が０〜１００ｍｓの範囲にあるときには減筒
数が１、その差が１００〜２００ｍｓの範囲にあるとき
には減筒数が２、２００〜３００ｍｓの範囲にあるとき
には減筒数が３となるような値に設定される（図４
（ｅ）参照）。全気筒数（本例では６）から減筒数を引
くと、稼動気筒数が得られる。
【００６１】こうしてステップＳ１８０で減筒数を算出
した後、ステップＳ１９０へ進み、減筒運転を実行す
る。この減筒運転では、要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴
射量ＴＡＵｍｉｎより小さいため、各気筒に噴射される
燃料噴射量を要求燃料噴射量ＴＡＵまで減量補正するこ
とができない。このため、燃料カット復帰時での稼動気
筒数を、図４（ｄ）の斜線で示す上記減量補正分と同等
の減量補正（トルクダウン）が得られるように稼動気筒
数を減らす。すなわち、図４のｔ１時点には、上記の
（４）で算出された気筒数だけ減らし、ｔ１時点〜ｔ５
時点の間では、稼動気筒数を次第に増やしていく。
【００６２】このような減筒運転を行うことにより、要
求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴射量ＴＡＵｍｉｎより小さ
く、燃料噴射弁４０の構造上の制限により図４（ｄ）の
斜線で示す上記減量補正分の燃料噴射量を減量補正でき
ない場合でも、燃料復帰時のトルクを十分に低減してか
ら、同トルクを徐々に増大させることができる。
【００６３】なお、上記一連の処理において実行される
ステップＳ１２０〜ステップＳ１５０の部分が要求燃料
噴射量算出手段に相当し、ステップＳ１６０，ステップ
Ｓ１８０及びステップＳ１９０の部分が減筒運転実行手
段に相当する。
【００６４】以上説明した本実施形態によれば、次のよ
うな作用効果を奏することができる。 （１）成層燃焼の燃料カット復帰時に、トルク補正量と
しての燃料噴射量減量ＴＡＵｂに基づき算出された要求
燃料噴射量ＴＡＵが燃料噴射弁４０の最小噴射量ＴＡＵ
ｍｉｎよりも小さいときには、その最小噴射量ＴＡＵｍ
ｉｎと要求燃料噴射量ＴＡＵとの差に基づいて稼動気筒
数を算出し、減筒運転を実行する。
【００６５】これにより、要求燃料噴射量ＴＡＵが最小
噴射量ＴＡＵｍｉｎよりも小さくて燃料噴射弁４０の構
造上の制限により燃料噴射量を減量補正できない場合で
も、その減量補正分に応じて稼動気筒数が減らされ、そ
の減筒数に応じた燃料噴射量の減量がなされてトルクが
低減される。このため、成層燃焼の燃料カット復帰時
に、燃料噴射弁４０の構造上の制限により減量補正によ
るトルク補正ができない場合でも、燃料噴射が再開され
たときのトルクの急変が抑制され、トルク段差が十分に
抑制される。
【００６６】したがって、成層燃焼の燃料カット復帰時
に、トルク段差によるショックを十分に低減することが
でき、トルクを滑らかに増大させることができる。 （２）燃料カット復帰時のトルク低減を、均質燃焼時に
は点火時期の遅角補正により行うとともに、成層燃焼時
には、上述したような減筒運転により燃料噴射量の減量
補正により行うことにより、いずれの燃料形態において
も、燃料カット復帰時に、トルク段差によるショックを
十分に低減して、トルクを滑らかに増大させることがで
きる。
【００６７】（３）成層燃焼の燃料カット復帰時に、同
じ機関運転状態で均質燃焼を行うと仮定した場合に設定
される燃料カット復帰時の点火時期遅角量ＳＡｄを、同
遅角量と同等のトルクダウンが得られる燃料噴射量減量
ＴＡＵｄに換算係数Ｋ１で換算することにより、トルク
補正量としての燃料噴射量減量ＴＡＵｄを算出し、この
燃料噴射量減量ＴＡＵｄを基本燃料噴射量ＴＡＵｂから
減算して要求燃料噴射量ＴＡＵを算出している。
【００６８】こうして、均質燃焼の点火時期遅角量ＳＡ
ｄを、成層燃焼時にその機関運転状態に応じて燃料噴射
量減量ＴＡＵｄに換算する換算係数Ｋ１のマップ等を作
っておくことにより、均質燃焼の燃料カット復帰時に点
火時期遅角量ＳＡｄが機関運転状態に応じた最適な値に
設定されように、点火時期遅角量ＳＡｄのマップを均質
燃焼に対して適合させるだけでよい。また、その換算係
数Ｋ１は、成層燃焼の燃料カット復帰時だけでなく、成
層燃焼の加速時や変速時等、トルク補正（トルクダウ
ン）の必要な他の機関運転条件においても、点火時期遅
角量ＳＡｄをトルク補正量としての燃料噴射量減量ＴＡ
Ｕｄに換算するのに用いることができる。
【００６９】したがって、成層燃焼用として、トルク補
正が必要な機関運転条件毎に、燃料噴射量減量を算出す
るためのマップを個別に作る必要がない。例えば、トル
ク補正が必要な機関運転条件がｎ種類あるとすると、均
質燃焼については点火時期遅角量ＳＡｄを設定するため
のｎ種類のマップを用意しておく。しかし、成層燃焼に
ついては、エンジン回転数や負荷等、機関運転状態に応
じて設定される換算係数Ｋ１用のマップを１つ作ってお
くだけでよく、ｎ種類の機関運転条件毎に燃料噴射量減
量ＴＡＵｄを設定するためのｎ種類のマップを作る必要
がない。したがって、それらのマップを作る手間が大幅
に省け、大幅な製造コストの低減を図ることができる。
【００７０】（４）上記ステップＳ１９０で減筒運転を
実行する際に、稼動気筒数を算出するのに、最小噴射量
ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴射量ＴＡＵとの差と同等のト
ルクダウンが得られる減筒数を、その差から換算する換
算係数Ｋ２を用いている。この換算係数Ｋ１を、燃料カ
ット開始前に行うトルク低減制御にも用いることができ
る。
【００７１】このことを図５に示すタイミングチャート
を参照して簡単に説明する。図５に示すｔ１時点に、同
図（ａ）で示すようにスロットルバルブが全閉になった
場合のように、燃料カットの実行条件が成立すると、仮
想燃料カット前点火時期は、例えば図５（ｃ）で示すよ
うに、ｔ１時点から所定時間が経過したｔ２時点には、
Ｇ点から、車速等の機関運転状態に応じた遅角量だけ仮
想基本点火時期から遅角させたＨ点まで変化し、ｔ２時
点からｔ４時点までの間では、Ｈ点からＩ点まで一定の
変化率で遅角量が減少し、さらに、ｔ４時点後はＩ点か
らＪ点まで変化するように設定される。
【００７２】また、要求燃料噴射量ＴＡＵは、図５
（ｄ）で示すように、ｔ２時点にｇ点からｈ点まで減少
し、ｔ２時点から燃料カットが開始されるｔ４時点まで
の間では、ｈ点からｉ点まで一定の変化率で減少し、さ
らに、ｔ４時点後はｉ点からｊ点まで増加する。
【００７３】ところが、要求燃料噴射量ＴＡＵが図５
（ｄ）で示すようにｋ点以下に減少すると、要求燃料噴
射量ＴＡＵが最小噴射量ＴＡＵｍｉｎよりも小さくな
り、上記実施形態の場合と同様に減量補正ができなくな
る。
【００７４】そのため、要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴
射量ＴＡＵｍｉｎに達するｔ３時点からｔ４時点までの
間では、前記換算係数Ｋ２を用いることにより、最小噴
射量ＴＡＵｍｉｎと要求燃料噴射量ＴＡＵとの差に基づ
いて稼動気筒数（減筒数）を算出し、稼動気筒数を徐々
に減らすようにする（図５（ｅ）参照）。
【００７５】これにより、成層燃焼時の燃料カット前に
おいて、要求燃料噴射量ＴＡＵが最小噴射量ＴＡＵｍｉ
ｎよりも小さくて燃料噴射弁の構造上の制限により燃料
噴射量を減量補正できない場合でも、その減量補正分に
応じて稼動気筒数が徐々に減らされ、その減筒数に応じ
た燃料噴射量の減量がなされてトルクが徐々に低減され
る。
【００７６】このようにしてトルクを十分に低減した状
態で、燃料カット実行フラグＸＦＣを「ＯＦＦ」から
「ＯＮ」に設定して燃料カットを開始することができる
（図５（ｂ），（ｅ）参照）。
【００７７】（５）図３の上記ステップＳ１９０で行う
減筒運転を、稼動気筒数を徐々に増加させて（減筒数を
徐々に減らして）全気筒が運転される状態へ移行させる
ので（図４（ｅ）参照）、成層燃焼時の燃料カット復帰
時から通常の成層燃焼運転への移行時に、トルク段差に
よるショックを十分に低減して、トルクをより滑らかに
増大させることができる。
【００７８】（６）要求燃料噴射量ＴＡＵを所定回数の
点火終了後或いは前記所定時間の経過後は（図４のｔ４
時点以降は）、それ以前（ｔ４時点前）よりも大きな増
加率で増大させるので、燃料カット復帰時から通常の成
層燃焼運転へ移行するまでの時間を短縮することができ
る。
【００７９】以上本発明の一実施形態について説明した
が、本実施形態は以下に示すようにその構成を変更して
実施することもできる。 ・上記一実施形態では、本発明を、均質燃焼及び成層燃
焼との間で切替え可能な内燃機関に適用したが、本発明
は、成層燃焼を行う全ての筒内噴射式内燃機関に適用可
能である。
【００８０】・上記一実施形態において、上記ステップ
Ｓ１９０で行う減筒運転を、稼動気筒数の変更に伴う燃
料噴射量の段階的な変化を滑らかにすべく、各稼動気筒
の燃料噴射量を増加させるようにしてもよい。
【００８１】このようにすることにより、成層燃焼時の
燃料カット復帰時に、トルク段差によるショックがより
一層低減され、トルクをより滑らかに増大させることが
できる。このような効果は、気筒数の少ないエンジンに
おいては、気筒数の大きいエンジンよりも、全気筒の燃
料噴射量の総量に対する１気筒の燃料噴射量の割合が大
きく、１気筒分の減筒によるトルク段差がより大きくな
るために、有効となる。
【００８２】・上記一実施形態では、減筒数を算出して
から稼動気筒数を算出しているが、稼動気筒数を直接算
出するようにしてもよい。 ・上記一実施形態では、要求燃料噴射量ＴＡＵが、燃料
噴射弁４０の噴射可能な燃料の最低量（最小噴射量ＴＡ
Ｕｍｉｎ）よりも小さい場合に前記減筒運転を行うよう
にしているが、要求燃料噴射量ＴＡＵが前記最低量より
も大きい値より小さくなった場合に、前記減筒運転を行
うような場合にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施形態に係る筒内噴射式内燃機関の制御
装置を適用した自動車用エンジン全体を示す概略構成
図。
【図２】 図１に示す制御装置の電気的構成を示すブロ
ック図。
【図３】 同制御装置による成層燃焼時の燃料カット復
帰処理ルーチンを示すフローチャート。
【図４】 同制御装置による成層燃焼時の燃料カット復
帰処理を示すタイミングチャート。
【図５】 同制御装置で用いる換算係数を他の機関運転
条件へ適用した例を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１１…エンジン、１４ｃ…クランクポジションセンサ、
２１ｂ…カムポジションセンサ、２６…アクセルポジシ
ョンセンサ、３６…バキュームセンサ、４０…燃料噴射
弁、４１…点火プラグ、４１ａ…イグナイタ、９２…電
子制御ユニット（ＥＣＵ）。
───────────────────────────────────────────────────── 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 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｈ ３０１Ｂ Ｆ０２Ｐ 5/145 Ｆ０２Ｐ 5/145 Ｆ Ｆターム(参考） 3G022 AA04 AA07 CA05 CA08 DA02 EA07 FA04 FB08 GA01 GA02 GA07 GA08 3G084 AA03 AA04 BA02 BA13 BA17 CA06 DA11 EA11 EB12 EB16 EC01 EC03 FA05 FA10 FA11 FA13 FA32 FA38 3G092 AA01 AA06 AA09 AA14 AB02 BA09 BB03 BB10 CA09 CB05 DE03S EA02 EA04 EA11 3G301 HA01 HA04 HA07 HA16 JA04 KA16 KA25 KA27 LB04 LC01 LC10 MA13 MA25 NA08 NB14 NB20 NC01 ND02 NE06 NE12 PA07Z PA11Z PB03Z PE04Z PF01Z PF03Z

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料噴射弁から燃料を筒内に噴射し、噴
    射された燃料を点火プラグ周りに集めて点火することに
    より成層燃焼を行う筒内噴射式内燃機関の制御装置であ
    り、燃料カット復帰時において、トルク補正量に応じて
    前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を減量補正する
    筒内噴射式内燃機関の制御装置において、 燃料カット復帰時に、前記トルク補正量に基づき要求さ
    れる要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段
    と、 算出された要求燃料噴射量が前記燃料噴射弁の噴射可能
    な燃料の最低量よりも小さいときには、その最低量と要
    求燃料噴射量との差に基づいて稼動気筒数を算出し、減
    筒運転を実行する減筒運転実行手段とを備えることを特
    徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
  2. 【請求項２】 前記成層燃焼と、トルク補正の必要な機
    関運転条件で点火時期を遅角補正する均質燃焼との間で
    切替え可能な筒内噴射式内燃機関に適用されることを特
    徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装
    置。
  3. 【請求項３】 前記要求燃料噴射量算出手段は、前記成
    層燃焼中の燃料カット復帰時に、同じ機関運転状態で前
    記均質燃焼を行うと仮定した場合に設定される燃料カッ
    ト復帰時の点火時期遅角量を、同遅角量と同等のトルク
    ダウンが得られる燃料噴射量減量に第１の換算係数で換
    算し、同燃料噴射量減量を前記トルク補正量として前記
    要求燃料噴射量を算出することを特徴とする請求項２に
    記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
  4. 【請求項４】 前記減筒運転実行手段は、前記稼動気筒
    数の算出時に、前記最低量と要求燃料噴射量との差と同
    等のトルクダウンが得られる減筒数を、その差から換算
    する第２の換算係数を用いることを特徴とする請求項１
    〜３のいずれか一項に記載の筒内噴射式内燃機関の制御
    装置。
  5. 【請求項５】 前記減筒運転実行手段は、前記減筒運転
    を、稼動気筒数を徐々に増加させて全気筒が運転される
    状態へ移行させるように実行することを特徴とする請求
    項１〜４のいずれか一項に記載の筒内噴射式内燃機関の
    制御装置。
  6. 【請求項６】 前記減筒運転実行手段は、前記減筒運転
    を、稼動気筒数の変更に伴うトルクの段階的な変化を滑
    らかにすべく、各稼動気筒の燃料噴射量を増加させるよ
    うに実行することを特徴とする請求項５に記載の筒内噴
    射式内燃機関の制御装置。
  7. 【請求項７】 前記減筒運転実行手段は、燃料カット復
    帰時点から予め設定された所定回数の点火が終了するま
    で或いは所定時間が経過するまでは、前記要求燃料噴射
    量を小さな増加率で増大させ、前記所定回数の点火終了
    後或いは前記所定時間の経過後は、前記要求燃料噴射量
    を前記点火回数の終了前或いは前記所定時間の経過前よ
    りも大きな増加率で増大させることを特徴とする請求項
    １〜６のいずれか一項に記載の筒内噴射式内燃機関の制
    御装置。
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