JP2003227381A - 筒内噴射式内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】排気性状の悪化や黒煙の発生を極力抑えつつ、
燃焼状態の悪化に起因する機関回転速度の不安定化を好
適に抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供す
る。 【解決手段】内燃機関１０の電子制御装置４０は、混合
気の空燃比を理論空燃比に一致させるべく燃料噴射量を
フィードバック制御する。このフィードバック制御に際
して、電子制御装置４０は、フィードバック補正係数に
基づいて空燃比と理論空燃比との一時的な乖離傾向を補
償するとともに、空燃比学習値に基づいてそれら空燃比
の定常的な乖離傾向を補償する。電子制御装置４０は、
機関始動後における所定期間において機関燃焼状態の悪
化を検出した場合、空燃比学習値が燃料噴射量を減量補
正するものとして学習されていることを条件に、その空
燃比学習値に基づく燃料噴射量の減量補正を制限する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃料噴射弁から
燃焼室内に燃料を直接噴射供給するようにした筒内噴射
式内燃機関の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃料噴射弁から噴射された燃
料は、燃焼室等の熱によりその霧化が促進され、吸気通
路を通じて導入される吸入空気と適度に混合された後に
燃焼に供される。ところが、機関冷間始動時にあって
は、燃焼室の温度が上昇しておらず、こうした燃料の霧
化が不十分のまま燃焼が行われることがある。このよう
な場合には、機関燃焼状態の悪化に起因する機関回転速
度の落ち込みや変動等、その不安定化が発生し、それに
伴ってストールの発生を招くおそれもある。また、こう
した傾向は、機関燃料として揮発性の低い、いわゆる重
質燃料が使用されている場合に一層顕著なものとなる。

【０００３】そこで従来では、特開平１１−５０８９３
号公報に記載されるように、機関始動直後に燃焼状態が
悪化している旨判定されるときには、燃料噴射量を一時
的に増量して燃焼に供される燃料量を極力多く確保する
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように燃料噴射量
を増量して燃焼に供される燃料量を極力多く確保するこ
とにより、燃焼状態が悪化についてはこれを抑制するこ
とができるようになる。

【０００５】但し、上記従来の技術にみられるように、
燃焼状態が悪化している旨判定されるときに燃料噴射量
を常に増量するようにした場合には、シリンダ壁面やピ
ストン頂面に霧化しないまま付着する壁面付着燃料の量
が増大し、これがその後の燃焼時に未燃成分として排出
されるようになる。このため、排気性状の悪化や黒煙の
発生が避けきれないものとなる。

【０００６】特に、燃焼室内に燃料を直接噴射するよう
にした筒内噴射式の内燃機関にあっては、吸気ポートに
燃料を噴射するようにした吸気ポート噴射式の内燃機関
と比較して噴射燃料の霧化が促進され難く、また機関始
動時における壁面付着燃料の割合も多くなる。従って、
上述したような排気性状の悪化の生じる傾向も一層顕著
になる。

【０００７】この発明は、こうした従来の実情に鑑みて
なされたものであり、その目的は、排気性状の悪化や黒
煙の発生を極力抑えつつ、燃焼状態の悪化に起因する機
関回転速度の不安定化を好適に抑制することのできる内
燃機関の制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段及びその作用効果について以下に記載する。請求
項１に記載の発明は、筒内噴射式内燃機関の制御装置に
おいて、機関燃焼状態を監視する監視手段と、該監視手
段により機関始動後の所定期間における機関燃焼状態が
悪化している旨判定されるときに燃料噴射圧を増大させ
る機関制御量変更手段とを備えるようにしている。

【０００９】上記構成によれば、機関始動後の所定期間
において機関燃焼状態が悪化している旨判定される場合
に、燃料噴射圧を増大させられて燃料がより微粒化され
た状態で燃料噴射弁から噴射されるようになる。その結
果、噴射燃料はその霧化が促進されるようになり、排気
性状の悪化や黒煙の発生を極力抑えつつ、燃焼状態の悪
化に起因する機関回転速度の不安定化を好適に抑制する
ことができるようになる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、筒内噴射式内燃
機関の制御装置において、機関燃焼状態を監視する監視
手段と、該監視手段により機関始動後の所定期間におけ
る機関燃焼状態が悪化している旨判定されるときに燃料
噴射時期を進角させる機関制御量変更手段と備えるよう
にしている。

【００１１】上記構成によれば、機関始動後の所定期間
において機関燃焼状態が悪化している旨判定される場合
に、燃料噴射時期が進角側の時期に変更されることによ
り、燃料が噴射されてからその燃料が燃焼に供されるま
での期間がより長く確保されるようになる。その結果、
噴射燃料はその霧化が促進されるようになり、排気性状
の悪化や黒煙の発生を極力抑えつつ、燃焼状態の悪化に
起因する機関回転速度の不安定化を好適に抑制すること
ができるようになる。

【００１２】また、こうした機関始動後の所定期間にお
ける機関燃焼状態の悪化については、請求項３に記載の
発明によるように、機関アイドル時の目標機関回転速度
に対する実機関回転速度の低下量に基づいてこれを判定
するようにしたり、或いは請求項５に記載の発明による
ように、機関回転速度の変動量に基づいてこれを判定す
るようにするのが望ましい。そして、請求項３に記載の
発明では更に、請求項４に記載の発明によるように、機
関制御量変更手段は機関アイドル時の目標機関回転速度
に対する実際の機関回転速度の低下量に基づいて燃料噴
射圧を増大させる際の増大量又は燃料噴射時期を進角さ
せる際の進角量を設定する、といった構成を採用するこ
とができる。また、請求項５に記載の発明では更に、請
求項６に記載の発明によるように、機関制御量変更手段
は機関回転速度の変動量に基づいて燃料噴射圧を増大さ
せる際の増大量又は燃料噴射時期を進角させる際の進角
量を設定する、といった構成を採用することができる。
これら請求項４又は請求項６に記載の各構成によれば、
燃料噴射圧の増大圧や燃料噴射時期の進角量を機関燃焼
状態の悪化程度に応じた適切なものとすることができる
ようになる。

【００１３】例えば、吸気行程中に燃料が噴射される場
合に、その燃料噴射時期を過度に進角させると、燃料噴
射弁の噴孔と機関ピストンの頂面とが近接した状態で燃
料が噴射されるようになる。その結果、噴射燃料はピス
トン頂面に直接衝突し、また同ピストン頂面に衝突した
噴射燃料が更に燃焼室の側壁に向けて跳ね返ることによ
り、ピストン頂面や燃焼室側壁に多量の燃料が付着する
ようになる。このようにピストン頂面や燃焼室の側壁に
付着した燃料はその後に霧化されるものの、こうした燃
料の付着に起因して燃焼室の側壁に存在する潤滑油が希
釈されるようになり、同潤滑油の消費量を増大させてし
まうなどの不都合が生じる。その他、ピストン頂面で跳
ね返った噴射燃料が液状のまま多量に点火プラグに付着
することにより、そのくすぶりの発生を招くおそれもあ
る。また、燃料噴射圧を過度に増大させた場合において
も、噴射燃料の貫徹力が上昇するのに伴って壁面付着量
が増大するために、やはりこうした潤滑油の希釈やその
消費量の増大等が無視できないものとなる。

【００１４】請求項４又は請求項６に記載の各構成によ
れば、燃料噴射時期の進角量や燃料噴射圧の増大圧を機
関燃焼状態の悪化程度に応じた適切なものとすることが
できるため、こうした不都合にも対処可能となる。

【００１５】請求項７に記載の発明は、機関燃焼状態を
監視する監視手段と、内燃機関の実空燃比を所定の目標
空燃比に一致させるべく燃料噴射量をフィードバック制
御する空燃比制御手段と、実空燃比と目標空燃比との間
の乖離を補償するための空燃比学習値をそれら各空燃比
の乖離傾向に基づいて学習するとともに、該学習される
空燃比学習値に基づいて燃料噴射量を増減補正する噴射
量補正手段と、前記監視手段により機関始動後の所定期
間における機関燃焼状態が悪化している旨判定され、且
つ、実空燃比が目標空燃比よりもリッチ側に乖離するの
を補償すべく燃料噴射量を減量補正するものとして前記
空燃比学習値が学習されていることを実行条件として、
前記噴射量補正手段による燃料噴射量の減量補正に制限
を加える補正制限手段とを備えるようにしている。

【００１６】また、請求項８に記載の発明は、請求項１
乃至６のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装
置において、内燃機関の実空燃比を所定の目標空燃比に
一致させるべく燃料噴射量をフィードバック制御する空
燃比制御手段と、実空燃比と目標空燃比との間の乖離を
補償するための空燃比学習値をそれら各空燃比の乖離傾
向に基づいて学習するとともに、該学習される空燃比学
習値に基づいて燃料噴射量を増減補正する噴射量補正手
段と、前記監視手段により機関始動後の所定期間におけ
る機関燃焼状態が悪化している旨判定され、且つ、実空
燃比が目標空燃比よりもリッチ側に乖離するのを補償す
べく燃料噴射量を減量補正するものとして前記空燃比学
習値が学習されていることを実行条件として、前記噴射
量補正手段による燃料噴射量の減量補正に制限を加える
補正制限手段とを更に備えるようにしている。

【００１７】請求項７又は請求項８に記載の発明では、
内燃機関の実空燃比を所定の目標空燃比に一致させるべ
く燃料噴射量がフィードバック制御される。そして、こ
のフィードバック制御に際しては、実空燃比と所定の目
標空燃比との間の乖離傾向を補償するための空燃比学習
値がその乖離傾向に基づいて学習され、更にその空燃比
学習値に基づいて燃料噴射量が増減補正される。例え
ば、実空燃比が所定の目標空燃比に対してリッチ側に乖
離する傾向がある場合、その傾向を補償すべく空燃比学
習値に基づいて燃料噴射量が減量補正される。一方、実
空燃比が所定の目標空燃比に対してリーン側に乖離する
傾向がある場合、その傾向を補償すべく空燃比学習値に
基づいて燃料噴射量が増量補正される。

【００１８】ここで上記空燃比学習値の学習は通常、機
関始動から十分に時間が経過し、燃焼室温度の上昇に伴
って燃焼状態が安定したときに実行されるが、このとき
に学習される実空燃比と所定の目標空燃比との間の乖離
傾向が機関始動時における実際の乖離傾向と一致しない
ことがある。即ち、重質燃料のように揮発性の低い燃料
にあっては、機関始動時等、燃焼室温度の低いときにそ
の霧化が著しく悪化する傾向があるため、実空燃比と所
定の目標空燃比との間の乖離傾向がリッチ傾向にあって
空燃比学習値が燃料噴射量を減量補正するものとして学
習されているにも関わらず、実際には機関始動時の乖離
傾向がリッチ傾向を有していなかったり、或いは逆にリ
ーン傾向であるような状況が発生し得る。従って、この
ような状況下に上記燃料噴射量の減量補正を機関始動に
際して一律に実行するようにすると、不必要な燃料噴射
量の減量が行われて燃焼に供される燃料の量が更に減少
してしまう場合がある。そして、このような場合には、
燃焼状態の悪化に起因する機関回転速度の不安定化が避
けきれなくなり、ひいてはこの機関回転速度の不安定化
に伴うストールの発生を招くこととなる。

【００１９】そこで、請求項７又は請求項８に記載の発
明では、機関始動後の所定期間における機関燃焼状態が
悪化している旨判定され、且つ、実空燃比が所定の目標
空燃比よりもリッチ側に乖離する傾向にあるのを補償す
べく空燃比学習値が燃料噴射量を減量補正するものとし
て学習されているときには、空燃比学習値に基づく燃料
噴射量の減量補正に制限を加えるようにしている。こう
した制限を行うことにより、燃焼状態の悪化に起因する
機関回転速度の不安定化を好適に抑制することができる
ようになる。また、本来減量補正がなされるところその
減量補正に制限を加えるようにしているため、燃焼状態
の悪化時に単に燃料噴射量を一律に増量させるようにし
た構成とは異なり、過度な燃料噴射量の増量がなされる
ことがない。従って、排気性状の悪化や黒煙の発生につ
いてもこれらを極力抑えることができるようになる。

【００２０】また、請求項７に記載の発明にあっては、
請求項９や請求項１１に記載の各発明によるように、機
関始動後の所定期間における機関燃焼状態の悪化を、機
関アイドル時の目標機関回転速度に対する実機関回転速
度の低下量や機関回転速度の変動量に基づいて判定す
る、といった構成を採用することができる。

【００２１】このように構成した場合には更に、請求項
１０や請求項１２に記載の発明によるように、空燃比学
習値に基づく燃料噴射量の減量補正を制限するに際して
その制限度合を前記機関回転速度の低下量や変動量に基
づいて設定するようにするのが望ましい。こうした構成
によれば、上記制限度合を機関燃焼状態の悪化程度に応
じた適切なものとすることができるようになる。

【００２２】請求項１３に記載の発明は、請求項７乃至
１２のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置
において、前記補正制限手段は前記実行条件の成立に基
づいて前記減量補正の制限を開始したときは、その後に
同実行条件が不成立となっても該制限をその開始から所
定期間が経過するまで継続して実行するものであるとし
ている。

【００２３】同構成によれば、燃焼状態の悪化に起因す
る機関回転速度の不安定化抑制についてこれをより確実
なものとすることができるようになる。請求項１４に記
載の発明は、請求項１３に記載の筒内噴射式内燃機関の
制御装置において、前記補正制限手段は機関始動からの
吸入空気量積算値を監視し、前記減量補正の制限が行わ
れる前記所定期間を前記監視される吸入空気量積算値が
所定の閾値に達するまでの期間として設定するものであ
るとしている。

【００２４】機関始動からの吸入空気量積算値は燃焼室
で発生する燃焼熱の総量と相関が高く、またこの燃焼熱
の総量は燃焼室の温度上昇量と相関が高い。一方、燃焼
室が温度上昇することにより、噴射燃料の霧化が促進さ
れるようになる。このため、機関始動からの吸入空気量
積算値が増大して所定の閾値に達したことをもって、燃
焼状態の悪化を招かない程度に噴射燃料の霧化が促進さ
れる状態に移行した旨判断することができる。従って、
請求項１４に記載の発明によれば、燃焼状態の悪化を招
かない程度に噴射燃料の霧化が促進される状態になるま
で前記減量補正の制限が行われるようになり、不必要な
燃料噴射量の減量補正に起因する燃焼状態の悪化、これ
に起因する機関回転速度の不安定化を好適に抑制するこ
とができるようになる。

【００２５】請求項１５に記載の発明は、請求項７乃至
１４のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置
において、前記補正制限手段は前記減量補正の制限を時
間の経過に伴って徐々に緩和するものであるとしてい
る。

【００２６】また、請求項１６に記載の発明は、請求項
１５に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
前記補正制限手段は前記減量補正の制限に際し、その制
限度合を機関始動からの吸入空気量積算値に基づいて設
定することにより、該制限を時間の経過に伴って徐々に
緩和するものであるとしている。

【００２７】燃焼室内において燃料の燃焼が行われるこ
とにより同燃焼室の温度は徐々に上昇し、その温度上昇
に伴って噴射燃料の霧化も徐々に促進されるようにな
る。そして、噴射燃料の霧化が促進されることにより前
記減量補正に対して制限を加える必要性も徐々に低下す
るようになる。

【００２８】上記請求項１５又は請求項１６に記載の各
発明によれば、このように前記減量補正に対して制限を
加える必要性が徐々に低下するのに合わせて、同制限が
徐々に緩和されるようになるため、こうした前記減量補
正に対する制限を好適に行うことができるようになる。
特に、請求項１６に記載の発明によれば、上記制限を徐
々に緩和する際の緩和量を噴射燃料の霧化促進の程度に
見合う適切なものに設定することができるようになるた
め、同制限を一層効果的に行うことができるようにな
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
を具体化した第１の実施形態について説明する。

【００３０】図１は、内燃機関１０及びその制御装置の
概略構成を示している。同図１に示されるように、内燃
機関１０はシリンダヘッド１１と、複数のシリンダ１２
（図１ではその一つのみを図示）が形成されたシリンダ
ブロック１３とを備えている。各シリンダ１２内にはピ
ストン１４が往復動可能に設けられている。このピスト
ン１４と、シリンダ１２の内壁及びシリンダヘッド１１
とによって燃焼室１５が形成されている。

【００３１】シリンダヘッド１１には、この燃焼室１５
内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２０と、燃焼室１５
内の混合気に点火する点火プラグ２２とが各気筒に対応
してそれぞれ設けられている。また、ピストン１４の頂
面にはキャビティ１６が形成されている。圧縮行程噴射
時において燃料噴射弁２０から噴射された燃料は、この
キャビティ１６の内壁に衝突し、点火プラグ２２の近傍
に向けて跳ね返る。これにより、点火プラグ２２の近傍
に燃料濃度の高い燃料噴霧を偏在させて成層燃焼を行う
ことができるようになる。

【００３２】燃料噴射弁２０は供給通路５０を介してデ
リバリパイプ５１に接続されており、同パイプ５１から
燃料が供給される。このデリバリパイプ５１には内燃機
関１０のカムシャフト１７によって駆動される機関駆動
式の高圧ポンプ５２が接続されている。燃料タンク５４
の燃料は、電動式のフィードポンプ５３によってこの高
圧ポンプ５２に圧送され、更に同高圧ポンプ５２によっ
て高圧に加圧された後、デリバリパイプ５１に供給され
る。燃料噴射弁２０からはこのデリバリパイプ５１内の
燃料圧力と略等しい圧力をもって燃料が噴射される。ま
た、高圧ポンプ５２における燃料圧送量の調量を通じて
デリバリパイプ５１内の燃料圧力、即ち燃料噴射弁２０
の燃料噴射圧が調節される。

【００３３】内燃機関１０には、機関運転状態等を検出
するための各種センサが設けられている。クランクシャ
フト（図示略）の近傍には、クランクシャフトの回転速
度（機関回転速度）とその回転位相（クランク角）とを
検出するためのクランク角センサ３０とが設けられてい
る。また、カムシャフト１７の近傍には、カムシャフト
１７の回転位相（カム角）を検出するカム角センサ３１
が設けられている。更に、アクセルペダル（図示略）の
近傍にはその踏込量（アクセル開度）を検出するアクセ
ルセンサ３２が設けられ、吸気通路１８には吸入空気量
を検出する吸入空気量センサ３６が設けられている。

【００３４】また、シリンダブロック１３には、内燃機
関１０の冷却水の温度（機関冷却水温）を検出する水温
センサ３３が設けられている。更に、デリバリパイプ５
１には、その内部の燃料圧力、即ち燃料噴射圧を検出す
る燃圧センサ３４が設けられている。その他、排気通路
１９には排気の酸素濃度に応じた電圧信号を出力する酸
素センサ３５が取り付けられている。

【００３５】これら各センサ３０〜３６の検出信号はい
ずれも、内燃機関１０の電子制御装置４０に取り込まれ
る。この電子制御装置４０は、各種制御プログラムや演
算用マップ、制御の実行に際して算出されるデータ等を
記憶保持するメモリ４１を備えている。電子制御装置４
０は、上記各センサ３０〜３６等、各種センサからの検
出信号に基づいて燃料噴射弁２０、点火プラグ２２、高
圧ポンプ５２等を駆動することにより、燃焼形態にかか
る制御や燃料噴射制御、並びに点火時期等、各種機関制
御を実行する。

【００３６】例えば、電子制御装置４０は、機関回転速
度及び基本燃料噴射量とに基づき定まる機関運転状態に
応じて燃料噴射弁２０の燃料噴射時期等を変更すること
により、内燃機関１０の燃焼形態を成層燃焼、弱成層燃
焼、及び均質燃焼との間で切り替える制御を実行する。

【００３７】即ち、図２に示されるように、機関回転速
度ＮＥ及び基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥに基づき定まる機
関運転状態が成層燃焼を実行すべき領域（成層燃焼領
域）にあるときには、燃料噴射時期が各気筒の圧縮行程
後期に設定されるとともに、空燃比が理論空燃比よりも
リーン側に設定される。この成層燃焼時には、点火プラ
グ２２の近傍にのみ燃料濃度の濃い混合気が偏在した状
態で燃焼が行われるようになる。尚、上記基本燃料噴射
量ＱＢＡＳＥは、機関回転速度ＮＥ及びアクセル開度Ａ
ＣＣＰに基づいて算出される。

【００３８】一方、機関運転状態が均質燃焼を実行すべ
き領域（均質燃焼領域）にあるときには、燃料噴射時期
が各気筒の吸気行程に設定される。その結果、噴射燃料
と吸入空気との混合時間が確保され、噴射燃料と吸入空
気とが十分に混ざり合った略均質な状態で燃焼が行われ
るようになる。この均質燃焼では、空燃比が、その目標
値である理論空燃比或いは同理論空燃比よりもリッチに
なるように機関運転状態に応じて適宜設定される。

【００３９】また一方、機関運転状態が弱成層燃焼を実
行すべき領域（弱成層燃焼領域）にあるときには、燃料
噴射時期が各気筒の吸気行程と圧縮行程とに設定され
る。その結果、燃料は２段階に分割して噴射されるよう
になり、成層燃焼時よりも成層度合が低下した均質燃焼
に近い状態で燃焼が行われるようになる。この弱成層燃
焼では、空燃比が理論空燃比よりもリーン側に設定され
る。

【００４０】因みに、機関始動から所定時間が経過して
燃焼室１５の温度が上昇するまでの期間では、機関燃焼
形態が均質燃焼に設定される。機関始動後の所定期間に
おいては、燃焼室１５の温度が比較的低く、従って噴射
燃料の霧化が不十分なことに起因する燃焼状態の悪化が
生じ易い。このため、機関始動後の所定期間では、均質
燃焼を実行して燃料噴射時期を成層燃焼時よりも早める
ことにより、噴射燃料と吸入空気との混合時間を確保し
て噴射燃料の霧化を極力促進させるようにしている。こ
のように均質燃焼が行われることにより、成層燃焼時と
比較して燃料の霧化が促進され、機関燃焼状態の安定化
が図られるようになる。

【００４１】ところが、例えば内燃機関１０の燃料とし
て揮発性の低い重質燃料が使用されることがあると、均
質燃焼を実行するようにしていても噴射燃料の霧化が未
だ不十分となる場合がある。このような場合、機関燃焼
状態の悪化に起因する機関回転速度の落ち込みや変動
等、その不安定化が発生し、それに伴うストールの発生
を招くことが懸念される。また、こうした重質燃料の使
用を考慮して燃料噴射時期を予め進角側の時期に設定し
ておくようにした場合には、燃料噴射弁２０の噴孔とピ
ストン１４の頂面とが近接した状態で燃料が噴射される
ようになる。その結果、上述したように、潤滑油の希釈
やその消費量の増大、更には点火プラグのくすぶりを招
く懸念がある。

【００４２】そこで、本実施形態にかかる制御装置で
は、こうした機関燃焼状態の悪化が発生したときに、燃
料噴射圧を増大させて噴射燃料の霧化を促進させること
により、機関燃焼状態の悪化に起因する機関回転速度の
不安定化を抑制するようにしている。

【００４３】以下、こうした機関始動に際して行われる
燃料噴射圧制御について図３及び図４を併せ参照して説
明する。図３は、この燃料噴射圧制御の実行手順を示す
フローチャートである。このフローチャートに示される
一連の処理は、電子制御装置４０により所定の周期をも
って繰り返し実行される。また、図４の実線は機関始動
時における機関回転速度ＮＥ等の推移例を示すタイミン
グチャートである。

【００４４】同図３に示されるように、この一連の処理
では、現在、機関始動後の所定期間、即ち噴射燃料の霧
化が不十分なことに起因して燃焼状態が悪化し、機関回
転速度の不安定化が生じ得る期間（以下、「燃焼不安定
期間」という）であるか否かが判定される（ステップ１
００）。

【００４５】この判定処理では、まず機関回転速度ＮＥ
が所定回転速度ＮＥＳＴ以上（例えば４５０ｒｐｍ以
上）にまで上昇したことに基づいて、内燃機関１０の始
動完了時期、即ち、内燃機関１０が自立運転可能な状態
に移行した時期（図４のタイミングｔ１）が検出され
る。更に、この始動完了時期からの吸入空気量の積算値
ＱＵＭが算出される。そして、この吸入空気量積算値Ｑ
ＳＵＭが所定量ＱＳＵＭＫ未満であることに基づいて内
燃機関１０が上記燃焼不安定期間（図４のタイミングｔ
１〜ｔ５の期間）にある旨判定される。尚、この判定を
行う際の閾値となる上記所定量ＱＳＵＭＫは、仮に重質
燃料が使用されている場合であっても、混合気の燃焼を
通じて、噴射燃料の不十分な霧化による燃焼状態の悪化
が生じなくなる程度にまで燃焼室１５を温度上昇させる
ことのできる値に設定されている。

【００４６】この判定処理を通じて内燃機関１０が燃焼
不安定期間にある旨判定された場合には（ステップ１０
０：ＹＥＳ）、更に機関回転速度が不安定状態にあるか
否かが判定される（ステップ１１０）。この処理では、
具体的にはまず、機関アイドル時の目標機関回転速度Ｎ
ＥＴＲＧ（例えば７００〜１１００ｒｐｍ）に対する機
関回転速度ＮＥの低下量ΔＮＥ（＝ＮＥＴＲＧ−ＮＥ）
が検出される。そして、この低下量ΔＮＥが所定量以上
であることに基づいて、燃焼状態の悪化に起因した機関
回転速度の不安定化が生じている旨の検出がなされる。
尚、内燃機関１０の燃焼状態が良好であっても、機関始
動が完了した時期から機関回転速度ＮＥが上記目標機関
回転速度ＮＥＴＲＧに上昇するまでには所定の時間を要
する。このため、機関始動完了時（図４のタイミングｔ
１）から所定時間が経過するとき（図４のタイミングｔ
２）まで待ち、それ以降に機関回転速度が不安定状態に
ある旨の検出が行われる。

【００４７】この処理を通じて機関回転速度が不安定状
態にある旨の検出がなされると（ステップ１１０：ＹＥ
Ｓ）、次に高圧ポンプ５２の燃料圧送量を増大させるこ
とにより燃料噴射圧を高めるための処理が実行される
（ステップ１２０及びステップ１３０）。この処理では
まず、機関回転速度の不安定度に基づいて燃料噴射圧の
増大量ＤＰが算出される（ステップ１２０）。

【００４８】具体的には、機関回転速度ＮＥの低下量Δ
ＮＥに基づき、同低下量ΔＮＥが大きいときほど機関回
転速度の不安定度が大きいものとして上記増大量ＤＰが
より大きな値に設定される。即ち、機関回転速度の不安
定度が大きいときほど、燃料圧送量の増大を通じて燃料
噴射圧が高められるようになる。尚、この低下量ΔＮＥ
が負の値である期間、即ち実際の機関回転速度ＮＥが機
関アイドル時の目標機関回転速度ＮＥＴＲＧを上回って
いる期間（図４のタイミングｔ２〜ｔ３の期間）では、
このように燃料噴射圧を高める必要がないものとして燃
料噴射圧の増大量ＤＰは「０」に設定される。

【００４９】このようにして燃料噴射圧の増大量ＤＰが
算出された後、この増大量ＤＰに基づいて高圧ポンプ５
２の燃料圧送量が制御される（ステップ１３０）。具体
的には、機関回転速度ＮＥ、基本燃料噴射量ＱＢＡＳ
Ｅ、機関冷却水温ＴＨＷ等々の機関運転状態に基づいて
設定される燃料噴射圧の基本値ＰＢＡＳＥに対して上記
増大量ＤＰが加算され、その加算値が燃料噴射圧の最終
的な目標値ＰＦＩＮ（＝ＰＢＡＳＥ＋ＤＰ）に設定され
る。そして、燃圧センサ３４により検出される燃料圧が
この目標値ＰＦＩＮと一致するように、高圧ポンプ５２
の燃料圧送量が電子制御装置４０によりフィードバック
制御される。こうした燃料圧送量にかかるフィードバッ
ク制御が実行された後、この一連の処理は一旦終了され
る。また一方、内燃機関１０が始動後における燃焼不安
定期間にない旨判定された場合（ステップ１００：Ｎ
Ｏ）や、機関回転速度ＮＥの不安定状態が検出されない
場合（ステップ１１０：ＮＯ）も処理が一旦終了され
る。

【００５０】こうした処理が行われることにより、図４
に実線に示されるように、機関始動に伴って一旦吹き上
がった機関回転速度ＮＥがその後、噴射燃料の霧化が不
十分であることに起因して機関アイドル時の目標機関回
転速度ＮＥＴＲＧ以下にまで低下しても、その低下量Δ
ＮＥに応じた増大量ＤＰをもって燃料噴射圧が高められ
るようになる。そして、こうした燃料噴射圧の増大を通
じて噴射燃料の微粒化が図られ、その霧化が促進される
ため、噴射燃料のうち燃焼に実際に寄与する量が増大す
るようになる。その結果、燃焼状態の改善が図られ、低
下していた機関回転速度ＮＥは徐々に上昇して機関アイ
ドル時の目標機関回転速度ＮＥＴＲＧに収束するように
なる（図４のタイミングｔ３〜ｔ４）。

【００５１】また一方、噴射燃料の揮発性が極めて低
く、燃焼室１５の温度も上昇していないために、その霧
化が殆ど期待できないような場合もある。そして、この
ような場合には、例えば図４に一点鎖線で示されるよう
に、機関始動に際して機関回転速度ＮＥの吹き上がりが
殆ど発生せず、同回転速度ＮＥが目標機関回転速度ＮＥ
ＴＲＧを大きく下回る値に収束しようとする傾向を示す
ようになる。しかしながら、このような場合であって
も、始動完了時期（図４のタイミングｔ１’）から所定
時間が経過した時点（図４のタイミングｔ２’）で、燃
料噴射圧が大きく高められる。従って、燃焼状態の改善
が図られ、機関回転速度ＮＥは速やかに上昇して機関ア
イドル時の目標機関回転速度ＮＥＴＲＧに収束するよう
になる。

【００５２】また、燃料噴射圧の増大を通じて燃焼状態
を改善するようにしているため、例えばこうした改善を
単に燃料噴射量の増大によって行うようにした場合とは
異なり、排気性状の悪化や黒煙の発生についてこれらを
極力抑制することができる。

【００５３】以上説明したように、本実施形態にかかる
内燃機関の制御装置によれば、以下の作用効果が奏せら
れるようになる。・燃料噴射圧の増大による機関燃焼状
態の改善を通じて、排気性状の悪化や黒煙の発生を極力
抑えつつ、燃焼状態の悪化に起因する機関回転速度の不
安定化を好適に抑制することができるようになる。

【００５４】・また、機関回転速度の低下量に基づいて
同低下量が大きいときほど燃料噴射圧の増大量を大きく
設定するようにしたため、同増大量を機関燃焼状態の悪
化程度に応じた適切なものとすることができる。従っ
て、潤滑油の希釈やその消費量の増大、点火プラグのく
すぶりを極力回避しつつ、機関燃焼状態の改善を図るこ
とができるようになる。

【００５５】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態について説明する。第１の実施形態にかかる制
御装置では、機関燃焼状態の改善を図るために燃料噴射
圧を高めるようにしたが、本実施形態にかかる装置で
は、こうした燃料噴射圧制御に替えて燃料噴射時期を進
角側の時期に変更する制御を行うようにしている点が第
１の実施形態のものと相違している。尚、制御装置及び
内燃機関１０の構成については第１の実施形態において
示したものと同一であるため、それらの説明については
割愛する。

【００５６】図５は、この燃料噴射時期制御の手順を示
すフローチャートである。尚、同図５に示す各処理のう
ち、先に示した図３のフローチャートと同じステップ番
号を付したものについては同図３に示すものと同様の処
理が行われるため、それらの説明については割愛する。

【００５７】この一連の処理において、内燃機関１０が
上記燃焼不安定期間にあり（ステップ１００：ＹＥ
Ｓ）、且つ、機関回転速度ＮＥの不安定状態が検出され
ると（ステップ１１０：ＹＥＳ）、次に燃料噴射時期を
進角側の時期に変更するための処理が実行される（ステ
ップ１２５及びステップ１３５）。

【００５８】この処理ではまず、機関回転速度の不安定
度に基づいて燃料噴射時期の進角量ＤＡが算出される
（ステップ１２５）。具体的には、機関回転速度ＮＥの
低下量ΔＮＥに基づき、同低下量ΔＮＥが大きいときほ
ど機関回転速度の不安定度が大きいものとして上記進角
量ＤＡがより大きな値に設定される。即ち、機関回転速
度の不安定度が大きいときほど、燃料噴射時期が早めら
れるようになる。尚、この低下量ΔＮＥが負の値（＝Ｎ
ＥＴＲＧ−ＮＥ＜０）である期間、即ち実際の機関回転
速度ＮＥが機関アイドル時の目標機関回転速度ＮＥＴＲ
Ｇを上回っている期間では、このように燃料噴射時期を
早める必要がないものとして燃料噴射時期の進角量ＤＡ
は「０」に設定される。

【００５９】このようにして燃料噴射時期の進角量ＤＡ
が算出された後、この進角量ＤＡに基づいて燃料噴射時
期が制御される（ステップ１３５）。具体的には、機関
回転速度ＮＥ、基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥ、機関冷却水
温ＴＨＷ等々の機関運転状態に基づいて設定される基本
燃料噴射時期ＡＢＡＳＥよりも上記進角量ＤＡだけ進角
側の時期が最終燃料噴射時期ＡＩＮＪとして設定され
る。このようにして最終燃料噴射時期ＡＩＮＪが算出さ
れ、同最終燃料噴射時期ＡＩＮＪに基づく燃料噴射制御
が実行された後、この一連の処理は一旦終了される。

【００６０】このように本実施形態にかかる装置では、
機関燃焼状態の悪化が検出されるときに燃料噴射時期を
進角側の時期に変更し、より早い時期に燃料の噴射を開
始するようにしている。これにより、燃料が噴射されて
からその燃料が燃焼に供されるまでの期間がより長く確
保され、噴射燃料の霧化が促進されるようになる。その
結果、本実施形態にかかる装置においても、第１の実施
形態に準じた作用効果を得ることができるようになる。

【００６１】即ち、本実施形態にかかる装置によれば、 ・燃料噴射時期を早めることによる機関燃焼状態の改善
を通じて、排気性状の悪化や黒煙の発生を極力抑えつ
つ、燃焼状態の悪化に起因する機関回転速度の不安定化
を好適に抑制することができるようになる。

【００６２】・また、機関回転速度の低下量に基づいて
同低下量が大きいときほど燃料噴射時期の進角量を大き
く設定するようにしたため、同進角量を機関燃焼状態の
悪化程度に応じた適切なものとすることができる。従っ
て、潤滑油の希釈やその消費量の増大、点火プラグのく
すぶりを極力回避しつつ、機関燃焼状態の改善を図るこ
とができるようになる。

【００６３】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態について説明する。一般に、空燃比フィードバ
ック制御では、排気性状の悪化を抑制すべく混合気の実
空燃比が理論空燃比と一致するように燃料噴射量が制御
される。また、この空燃比は、例えば燃料噴射弁の有す
る噴射特性の固体差等に応じて理論空燃比よりもリッチ
側に或いはリーン側に定常的に乖離する傾向を有する場
合がある。このため、空燃比フィードバック制御では、
この定常的な乖離傾向を空燃比学習値として学習し、い
わゆるフィードバック補正係数に基づく補正とは別に、
燃料噴射量をこの空燃比学習値に基づいて増減補正する
ようにしている。こうした燃料噴射量の補正が行われる
ことにより、実空燃比と理論空燃比との間に定常的な乖
離傾向がある場合でもこれを好適に補償することができ
るようになる。

【００６４】ここで、こうした空燃比学習値に基づく燃
料噴射量の減量補正を機関始動に際して一律に実行する
ようにすると、上述したように、燃焼状態の悪化に起因
して機関回転速度の不安定化が生じ、ひいてはこの不安
定化に伴うストールの発生を招く懸念がある。

【００６５】そこで、本実施形態では、機関始動後の所
定期間において機関燃焼状態の悪化が判定され、且つ、
空燃比学習値が燃料噴射量を減量補正するものとして学
習されているときには、機関始動後の所定期間における
上記空燃比学習値に基づく減量補正に制限を加えるよう
にしている。

【００６６】以下、本実施形態にかかる制御装置により
行われる空燃比フィードバック制御の概要と、上記燃料
噴射量補正の制限処理について説明する。尚、制御装置
及び内燃機関１０の構成については第１の実施形態にお
いて示したものと同一であるため、それらの説明につい
ては割愛する。

【００６７】図６は、燃料噴射量の制御手順を示すフロ
ーチャートである。このフローチャートに示される一連
の処理は電子制御装置４０により所定の周期をもって繰
り返し実行される。

【００６８】この一連の処理では、まず、アクセル開度
ＡＣＣＰ、機関回転速度ＮＥ、機関冷却水温ＴＨＷ等、
現在の機関運転状態を示す各パラメータが読み込まれる
（ステップ２００）。そして、これら各パラメータに基
づいて基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥが算出される（ステッ
プ２１０）。次に、補正制限フラグＸＵＮＳＴが「０」
であるか否かが判断される（ステップ２２０）。この補
正制限フラグＸＵＮＳＴは、 （条件１）内燃機関１０が上記燃焼不安定期間にある。

【００６９】（条件２）機関回転速度の不安定状態が検
出されている。 （条件３）実空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に乖離
するのを補償すべく、上記空燃比学習値ＫＧが燃料噴射
量を減量補正するものとして学習されている。

【００７０】といった条件が全て成立しているときに
「１」に設定され、これら条件の少なくとも一つが成立
していないときには「０」に設定される。尚、この補正
制限フラグＸＵＮＳＴを設定する際の詳細な処理手順に
ついては後述する。

【００７１】そして、この補正制限フラグＸＵＮＳＴが
「０」に設定されている場合には（ステップ２２０：Ｙ
ＥＳ）、以下の演算式に基づいて最終燃料噴射量ＱＩＮ
Ｊが算出される（ステップ２３０）。

【００７２】ＱＩＮＪ←ＱＢＡＳＥ｛１＋（ＦＡＦ−
１．０）＋（ＫＧ−１．０）｝Ｋ１＋Ｋ２ （Ｋ１，Ｋ２：補正係数） 上式において、「ＦＡＦ」は理論空燃比に対する実空燃
比の一時的な乖離を補償するためのフィードバック補正
係数である。

【００７３】一方、補正制限フラグＸＵＮＳＴが「１」
に設定されている場合、即ち先の各条件１〜３が全て成
立し、上述した空燃比学習値ＫＧに基づく燃料噴射量の
減量補正に際して、その補正度合を制限する必要がある
場合（ステップ２２０：ＮＯ）、空燃比学習値ＫＧがそ
の制限時に対応した値ＫＧＳ（以下、「制限用空燃比学
習値ＫＧＳ」という）に設定される（ステップ２２
５）。そして、このように設定された空燃比学習値ＫＧ
（＝ＫＧＳ）に基づいて最終燃料噴射量ＱＩＮＪが算出
される。尚、この制限用空燃比学習値ＫＧＳの算出手順
については後述する。

【００７４】このようにして最終燃料噴射量ＱＩＮＪが
算出されると、この一連の処理は一旦終了される。次
に、上記フィードバック補正係数ＦＡＦの算出手順につ
いて図７及び図８を参照して説明する。図８はこの算出
手順を示すフローチャートであり、同フローチャートに
示される一連の処理は電子制御装置４０により所定の周
期をもって繰り返し実行される。

【００７５】この一連の処理では、まず、空燃比フィー
ドバック制御を行う条件が成立しているか否かが判断さ
れる（ステップ３００）。ここで、この空燃比フィード
バック制御の実行条件としては、例えば、 （条件１）機関始動時でない （条件２）燃料カットが行われていない （条件３）機関冷却水温ＴＨＷが所定温度ＴＨＷ１以上 （条件４）酸素センサ３５の活性化処理が完了している を挙げることができる。

【００７６】これら各条件１〜４のうち少なくとも一つ
が成立していないときには、空燃比フィードバック制御
の実行条件が成立していないと判断される（ステップ３
００：ＮＯ）。そして、この場合、上記フィードバック
補正係数ＦＡＦが「１．０」に設定され（ステップ３４
０）、この一連の処理が一旦終了される。従って、この
場合には、フィードバック補正係数ＦＡＦに基づく燃料
噴射量のフィードバック制御は行われない。

【００７７】一方、上記各条件１〜４が全て成立して空
燃比フィードバック制御の実行が許可される場合（ステ
ップ３００：ＹＥＳ）、酸素センサ３５の出力電圧Ｖｏ
ｘが所定の基準電圧Ｖｒよりも小さいか否かが判定され
る（ステップ３０２）。

【００７８】ここで出力電圧Ｖｏｘが上記基準電圧Ｖｒ
未満である場合（ステップ３０２：ＹＥＳ）、空燃比が
理論空燃比よりもリーンであるとして、空燃比識別フラ
グＸＯＸが「０」に設定される（ステップ３１０）。

【００７９】次に、空燃比識別フラグＸＯＸの値と同空
燃比識別フラグＸＯＸの前制御周期における値ＸＯＸＯ
（以下、単に「前回値ＸＯＸＯ」という）とが比較され
る（ステップ３１２）。これらが一致している場合には
（ステップ３１２：ＹＥＳ）、空燃比が理論空燃比より
もリーン側の値にある状態が継続しているものと判断さ
れる。そして、この場合には、上記フィードバック補正
係数ＦＡＦに所定の積分量ａ（ａ＞０）が加算され、そ
の加算値（＝ＦＡＦ＋ａ）が新たなフィードバック補正
係数ＦＡＦとして設定される（ステップ３１４）。

【００８０】一方、空燃比識別フラグＸＯＸの値がその
前回値ＸＯＸＯと異なっている場合（ステップ３１２：
ＮＯ）、空燃比が理論空燃比を基準としてこれよりもリ
ッチ側の値からリーン側の値に反転したものと判断され
る。そして、この場合には、フィードバック補正係数Ｆ
ＡＦに所定のスキップ量Ａ（Ａ＞０）が加算され、その
加算値（＝ＦＡＦ＋Ａ）が新たなフィードバック補正係
数ＦＡＦとして設定される（ステップ３１６）。尚、こ
のスキップ量Ａは先の積分量ａと比較して十分に大きな
値に設定されている。

【００８１】これに対して酸素センサ３５の出力電圧Ｖ
ｏｘが上記基準電圧Ｖｒ以上である場合（ステップ３０
２：ＮＯ）、空燃比が理論空燃比よりもリッチであると
して、空燃比識別フラグＸＯＸが「１」に設定される
（ステップ３２０）。

【００８２】次に、空燃比識別フラグＸＯＸの値とその
前回値ＸＯＸＯとが比較される（ステップ３２２）。そ
して、これらが一致している場合には（ステップ３２
２：ＹＥＳ）、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側にあ
る状態が継続しているものと判断される。そして、この
場合には、フィードバック補正係数ＦＡＦから所定の積
分量ｂ（ｂ＞０）が減算され、その減算値（＝ＦＡＦ−
ｂ）が新たなフィードバック補正係数ＦＡＦとして設定
される（ステップ３２４）。

【００８３】一方、空燃比識別フラグＸＯＸの値がその
前回値ＸＯＸＯと異なっている場合（ステップ３２２：
ＮＯ）、空燃比が理論空燃比を基準としてこれよりもリ
ーン側の値からリッチ側の値に反転したものと判断され
る。そして、この場合には、フィードバック補正係数Ｆ
ＡＦから所定のスキップ量Ｂ（Ｂ＞０）が減算され、そ
の減算値（＝ＦＡＦ−Ｂ）が新たなフィードバック補正
係数ＦＡＦとして設定される（ステップ３２６）。尚、
このスキップ量Ｂは先の積分量ｂと比較して十分に大き
な値に設定されている。

【００８４】そして、このステップ３２６、或いは先の
ステップ３１６の処理を実行した後、次に空燃比学習処
理、即ち上記空燃比学習値ＫＧの算出が行われる（ステ
ップ３３０）。その後、次回の処理に備えて現在の空燃
比識別フラグＸＯＸが前回値ＸＯＸＯとして記憶され
（ステップ３３２）、この一連の処理が一旦終了され
る。

【００８５】図７は、こうした空燃比フィードバック制
御を通じて算出されるフィードバック補正係数ＦＡＦの
推移例を示している。同図７に示されるように、フィー
ドバック補正係数ＦＡＦは、酸素センサ３５の出力電圧
Ｖｏｘが上記基準電圧Ｖｒを跨いで変化するとき（スキ
ップタイミング）には、比較的大きく変化するように上
記各スキップ量Ａ，Ｂに基づいて増減操作される。一
方、酸素センサ３５の出力電圧Ｖｏｘが上記基準電圧Ｖ
ｒを跨いで変化したときから再び同基準電圧Ｖｒを跨い
で変化するときまでの期間（積分期間）では、比較的徐
々に変化するように上記積分量ａ，ｂに基づいて増減操
作される。

【００８６】ここで、実空燃比と理論空燃比とが定常的
に乖離する傾向を有していない場合には、フィードバッ
ク補正係数ＦＡＦはその基準値である「１．０」を中心
としてその近傍で変動するようになる。従って、フィー
ドバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶは略「１．
０」と等しくなる。一方、例えば燃料噴射弁２０におけ
る噴射特性の固体差に起因して実空燃比が理論空燃比か
らリッチ側或いはリーン側に定常的に乖離する傾向があ
る場合、フィードバック補正係数ＦＡＦはその基準値で
ある「１．０」とは異なる値を中心としてその近傍で変
動するようになる。従って、フィードバック補正係数Ｆ
ＡＦの平均値ＦＡＦＡＶは、その乖離傾向に応じて
「１．０」とは異なる値に収束するようになる。このた
め、このフィードバック補正係数ＦＡＦの基準値（＝
「１．０」）とその平均値ＦＡＦＡＶとの間の乖離に基
づいて実空燃比と理論空燃比との定常的な乖離傾向を監
視することができる。先のステップ３３０にかかる処理
では、この定常的な乖離傾向を監視するためパラメータ
として空燃比学習値ＫＧが算出される。

【００８７】次に、この空燃比学習値ＫＧの算出処理に
ついて図９のフローチャートを参照して説明する。この
フローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置
４０により所定の周期をもって繰り返し実行される。

【００８８】この一連の処理では、まず、空燃比学習処
理の実行条件が成立しているか否かが判断される（ステ
ップ３３０２）。この実行条件としては、例えば内燃機
関１０が完全暖機状態にあること等が挙げられる。そし
て、この空燃比学習処理の実行条件が成立していない場
合には（ステップ３３０２：ＮＯ）、この一連の処理は
一旦終了される。

【００８９】一方、空燃比学習処理の実行条件が成立し
ている場合には（ステップ３３０２：ＹＥＳ）、以下の
演算式に従ってフィードバック補正係数ＦＡＦの平均値
ＦＡＦＡＶが算出される（ステップ３３０４）。

【００９０】ＦＡＦＡＶ←（ＦＡＦＢ＋ＦＡＦ）／２ 上式において「ＦＡＦＢ」は前回のスキップ処理、即ち
各スキップ量Ａ，Ｂに基づく増減操作がなされたときの
フィードバック補正係数ＦＡＦの値である。即ち、ここ
では、酸素センサ３５の出力電圧Ｖｏｘが上記基準電圧
Ｖｒを跨いで変化したときのフィードバック補正係数Ｆ
ＡＦの値ＦＡＦＢと、その後再び出力電圧Ｖｏｘが上記
基準電圧Ｖｒを跨いで変化したときのフィードバック補
正係数ＦＡＦの値との相加平均が上記平均値ＦＡＦＡＶ
として算出される。

【００９１】このようにしてフィードバック補正係数Ｆ
ＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが算出された後、次回の算出処
理に備えて現在のフィードバック補正係数ＦＡＦが前回
のスキップ処理実行時における値ＦＡＦＢとして記憶さ
れる（ステップ３３０６）。

【００９２】次に、フィードバック補正係数ＦＡＦの平
均値ＦＡＦＡＶと所定値α，β（β＞１．０＞α）との
比較が行われる（ステップ３３０８，３３１０）。そし
て、フィードバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶ
が所定値α未満である場合（ステップ３３０８：ＹＥ
Ｓ）には、実空燃比が理論空燃比に対してリッチ側に乖
離する傾向があると判断され、この乖離傾向を補償すべ
く空燃比学習値ＫＧがより小さい値になるように学習さ
れる。即ち、現在の空燃比学習値ＫＧから所定値γが減
算され、その減算値（ＫＧ−γ）が新たな空燃比学習値
ＫＧとして設定される（ステップ３３１４）。

【００９３】一方、フィードバック補正係数ＦＡＦの平
均値ＦＡＦＡＶが所定値β以上である場合（ステップ３
３１０：ＮＯ）には、実空燃比が理論空燃比に対してリ
ーン側に乖離する傾向があると判断され、この乖離傾向
を補償すべく空燃比学習値ＫＧがより大きな値になるよ
うに学習される。即ち、現在の空燃比学習値ＫＧに所定
値γが加算され、その加算値（ＫＧ＋γ）が新たな空燃
比学習値ＫＧとして設定される（ステップ３３１２）。
このステップ３３１２或いは先のステップ３３１４にお
いて空燃比学習値ＫＧの更新が行われた後、この一連の
処理は一旦終了される。

【００９４】これに対して、フィードバック補正係数Ｆ
ＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが所定値α以上であり且つ所定
値β未満である場合には、同平均値ＦＡＦＡＶがその基
準値「１．０」の近傍で変動しており、実空燃比が理論
空燃比から乖離する傾向はないと判断される。そしてこ
の場合には、上記空燃比学習値ＫＧの更新が行われるこ
となく、この一連の処理は一旦終了される。

【００９５】次に、図１０及び図１１を参照して補正制
限フラグＸＵＮＳＴの設定手順、並びに制限用空燃比学
習値ＫＧＳの設定手順について説明する。図１０は、こ
れらの設定手順を示すフローチャートであり、同フロー
チャートに示される一連の処理は電子制御装置４０によ
り所定の周期をもって繰り返し実行される。また、図１
１は機関回転速度ＮＥ、補正制限フラグＸＵＮＳＴ、並
びに制限用空燃比学習値ＫＧＳの絶対値についてそれら
の推移例を示すタイミングチャートである。

【００９６】図１０のフローチャートに示される一連の
処理では、まず、補正制限フラグＸＵＮＳＴが「０」に
設定されているか否かが判断される（ステップ４０
２）。ここで、補正制限フラグＸＵＮＳＴが「０」に設
定されている場合（ステップ４０２：ＹＥＳ）、図３の
フローチャートに示すステップ１００，１１０の各処理
と同様の処理が行われる。即ち、内燃機関１０が前記燃
焼不安定期間にあるか否か（ステップ４０４）、並びに
機関回転速度が不安定状態にあるか否かがそれぞれ判定
される（ステップ４０６）。

【００９７】そして、内燃機関１０が燃焼不安定期間に
あり、且つ、機関回転速度が不安定状態にある旨判定さ
れた場合（ステップ４０４，４０６：ＹＥＳ）、更に空
燃比学習値ＫＧが「１．０」未満にあるか否か、換言す
れば、空燃比学習値ＫＧが燃料噴射量を減量補正するも
のとして学習されているか否かが判断される（ステップ
４０８）。ここで、空燃比学習値ＫＧが「１．０」未満
にある旨判断された場合（ステップ４０８：ＹＥＳ）、
更に吸入空気量積算値ＱＳＵＭが前記所定量ＱＳＵＭＫ
未満であるか否かが判断される（ステップ４１０）。

【００９８】この吸入空気量積算値ＱＳＵＭが所定量Ｑ
ＳＵＭＫ未満である場合（ステップ４１０：ＹＥＳ）、
補正制限フラグＸＵＮＳＴが「１」に設定され（ステッ
プ４１２）、その後、以下の演算式に従って制限用空燃
比学習値ＫＧＳが算出される（図１２のタイミングｔ１
以降）。

【００９９】ＫＧＳ←ＫＧ（ＱＳＵＭ／ＱＳＵＭＫ） 上式から明らかなように、制限用空燃比学習値ＫＧＳは
吸入空気量積算値ＱＳＵＭの増大に応じてその絶対値が
より大きな値に設定され、燃料噴射量の減量補正を制限
する際の制限度合が低下させられるようになる（図１２
のタイミングｔ１〜ｔ２の期間）。また、ステップ４０
４〜４０８の各処理において否定判定された場合の他
（ステップ４０４，４０６，４０８：ＮＯ）、吸入空気
量積算値ＱＳＵＭが上記所定量ＱＳＵＭＫ以上にまで増
大した場合には（ステップ４１０：ＮＯ）、補正制限フ
ラグＸＵＮＳＴが「０」に設定される（図１２のタイミ
ングｔ２）。即ちこの場合には、燃料噴射量の減量補正
にかかる制限は行われないようになる。

【０１００】このように吸入空気量積算値ＱＳＵＭの増
大に応じて上記減量補正の制限度合を低下させるように
し、また同吸入空気量積算値ＱＳＵＭが上記所定量ＱＳ
ＵＭＫ以上にまで増大した場合に燃料噴射量の減量補正
にかかる制限を終了するようにしているのは以下の理由
による。

【０１０１】吸入空気量積算値ＱＳＵＭは機関始動後に
燃焼室１５で発生する燃焼熱の総量と相関が高く、また
この燃焼熱の総量は燃焼室１５の温度上昇量と相関が高
い。一方、燃焼室１５が温度上昇することにより、噴射
燃料の霧化が促進されるようになる。このため、機関始
動からの吸入空気量積算値ＱＳＵＭが増大して所定の閾
値（ここでは上記所定量ＱＳＵＭＫ）に達したことをも
って、燃焼状態の悪化を招かない程度に噴射燃料の霧化
が促進される状態に移行した旨判断することができる。

【０１０２】また、この吸入空気量積算値ＱＳＵＭの増
大に伴って燃焼室１５の温度は徐々に上昇し、その温度
上昇に伴って噴射燃料の霧化も徐々に促進されるように
なるため、燃料噴射量の減量補正に対して制限を加える
必要性も徐々に低下するようになる。

【０１０３】そこで、本実施形態にかかる装置では、吸
入空気量積算値ＱＳＵＭの増大に伴って上記減量補正に
制限を加える必要性が徐々に低下するのに合わせるべ
く、同吸入空気量積算値ＱＳＵＭに基づいて制限用空燃
比学習値ＫＧＳを設定するようにしている。また、吸入
空気量積算値ＱＳＵＭが上記所定量ＱＳＵＭＫ以上にま
で増大したときには上記減量補正に制限を加える必要性
がないと判断して同制限を終了するようにしている（図
１２のタイミングｔ２以降）。

【０１０４】一方、先のステップ４０２において、補正
制限フラグＸＵＮＳＴが「０」に設定されている場合に
は（ステップ４０２：ＮＯ）、ステップ４０４〜４０８
の各判断は行われず、処理はステップ４１０に移行され
る。即ち、一旦、上記減量補正に対する制限処理が開始
されると、先のステップ４０４〜４０８に示される各条
件が成立していない場合であっても、その制限処理は吸
入空気量積算値ＱＳＵＭが上記所定量ＱＳＵＭＫに達す
るようになるまで継続して実行されるようになる。

【０１０５】以上説明した本実施形態にかかる装置によ
れば以下に示す作用効果を奏することができるようにな
る。 ・機関始動後の所定期間における機関燃焼状態が悪化し
ている旨判定され、且つ、空燃比学習値ＫＧが燃料噴射
量を減量補正するものとして学習されているときには、
この空燃比学習値ＫＧに基づく燃料噴射量の減量補正に
制限を加えるようにした。こうした制限を行うことによ
り、燃焼状態の悪化に起因する機関回転速度の不安定化
を好適に抑制することができるようになる。また、本来
減量補正がなされるところその減量補正に制限を加える
ようにしているため、燃焼状態の悪化時に単に燃料噴射
量を一律に増量させるようにした構成とは異なり、過度
な燃料噴射量の増量がなされることがない。従って、排
気性状の悪化や黒煙の発生についてもこれらを極力抑え
ることができるようになる。

【０１０６】・こうした減量補正にかかる制限を一旦開
始した後は、吸入空気量積算値ＱＳＵＭが上記所定量Ｑ
ＳＵＭＫに達するようになるまで期間、その制限を継続
して実行するようにしている。従って、燃焼状態の悪化
に起因する機関回転速度の不安定化抑制についてこれを
より確実なものとすることができるようになる。

【０１０７】・また、機関始動からの吸入空気量積算値
ＱＳＵＭを監視し、前記減量補正にかかる制限を継続す
る所定期間をこの監視される吸入空気量積算値ＱＳＵＭ
が所定量ＱＳＵＭＫに達するまでの期間として設定する
ようにしている。このため、燃焼状態の悪化を招かない
程度に噴射燃料の霧化が促進される状態になるまで前記
減量補正の制限が確実に行われるようになり、不必要な
燃料噴射量の減量補正に起因する燃焼状態の悪化、これ
に起因する機関回転速度の不安定化を好適に抑制するこ
とができるようになる。

【０１０８】・更に、制限用空燃比学習値ＫＧＳの設定
に際し、これを吸入空気量積算値ＱＳＵＭに基づいて設
定することにより、前記減量補正を制限する際の制限度
合を時間の経過に伴って徐々に緩和するようにしてい
る。このため、前記制限を徐々に緩和する際の緩和量を
噴射燃料の霧化促進の程度に見合う適切なものに設定す
ることができ、前記減量補正に対して制限を加える必要
性が徐々に低下するのに合わせて同制限を好適に行うこ
とができるようになる。

【０１０９】以上説明した各実施形態は以下のようにそ
の制御手順等を変更して実施することもできる。 ・上記各実施形態では、機関アイドル時の目標機関回転
速度に対する機関回転速度の低下量に基づいて機関燃焼
状態の悪化を検出するようにしたが、例えば、機関始動
後における機関回転速度の変動量に基づいてこれを検出
するようにしてもよい。また、この場合、上記機関回転
速度の変動量については、例えばこれを機関始動後にお
ける機関回転速度の最大値及び最小値の差、或いは機関
始動後における機関回転速度の変動速度として検出する
ことができる。

【０１１０】・更に、こうした機関回転速度の変動量
と、上記機関回転速度の低下量とを総合的に判断して、
こうした機関燃焼状態の悪化を検出するようにしてもよ
い。 ・その他、機関回転速度を監視する方法以外にも、例え
ば燃焼室１５の燃焼圧を検出する燃焼圧センサを別途設
けるようにし、これにより検出される燃焼圧に基づいて
機関燃焼状態の悪化を検出するようにしてもよい。

【０１１１】・機関燃焼状態の悪化が検出されるとき
に、第１の実施形態にかかる装置では燃料噴射圧を変更
するようにし、また第２の実施形態にかかる装置では燃
料噴射時期を変更するようにしたが、こうした燃料噴射
圧の変更と燃料噴射時期の変更とを併せて行うようにし
てもよい。更に、このように構成した場合において、第
３の実施形態に示したような燃料噴射量の減量補正にか
かる制限処理を併せて行うようにすることもできる。

【０１１２】・第１、第２の各実施形態では、燃料噴射
圧の増大量や燃料噴射時期の進角量を機関回転速度の低
下量に基づいて可変設定するようにしたが、これら燃料
噴射圧増大量や燃料噴射時期進角量を一定値として設定
することもできる。

【０１１３】・第３の実施形態にかかる装置では、燃料
噴射量の減量補正を制限するに際し、その制限度合を基
本的には吸入空気量積算値ＱＳＵＭに基づいて設定する
ようにしたが、例えばこの制限度合を機関始動後におけ
る機関回転速度の低下量や変動量に基づいて設定するよ
うにしてもよい。このように構成すれば、記制限度合を
機関燃焼状態の悪化程度に応じた適切なものとすること
ができるようになる。

【０１１４】・その他、上記制限度合を機関始動後から
の経過時間に基づいて設定するようにしてもよい。 ・また、上記制限度合を設定するに際して吸気温度或い
は外気温度を参照し、同温度が低いときほど制限度合を
緩和する際の速度を低下させるようにしてもよい。この
ように構成すれば、吸気温度や外気温度が低く、燃焼室
１５の温度上昇が遅くなるような状況にあっても、これ
に対処することができるようになる。

【０１１５】・更に、内燃機関１０が上述した燃焼不安
定期間にある場合に、噴射燃料の霧化が促進されず、燃
焼に供される燃料の量が低下すると、空燃比がリーン傾
向を示すようになる。このように空燃比がリーン傾向に
あると、混合気の燃焼が緩慢になってその燃焼速度が低
下するようになる。そして、このような場合には、図１
２に示されるように、最大燃焼圧力が発生する時期が遅
角側の時期にずれるようになる。その結果、ピストン位
置が本来の位置よりも下がったときに燃焼圧力が最大値
をとるようになり、機関出力の低下が避けきれないもの
となる。そこで、上記各実施形態において、燃料噴射
圧、燃料噴射時期の変更処理や燃料噴射量減量補正の制
限処理に加えて、点火時期を進角側の時期に変更する処
理を併せて行うようにし、こうした機関出力の低下を抑
制するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関及びその制御装置を示す概略構成図。

【図２】機関運転状態とそれに対応する機関燃焼形態と
の関係を示す説明図。

【図３】燃料噴射圧を制御する際の処理手順を示すフロ
ーチャート。

【図４】機関回転速度及び燃料噴射圧増大量の推移例を
示すタイミングチャート。

【図５】燃料噴射時期を制御する際の処理手順を示すフ
ローチャート。

【図６】燃料噴射量を制御する際の処理手順を示すフロ
ーチャート。

【図７】空燃比フィードバック補正係数の推移例を示す
タイミングチャート。

【図８】空燃比フィードバック補正係数の算出手順を示
すフローチャート。

【図９】空燃比学習値の算出手順を示すフローチャー
ト。

【図１０】空燃比学習値を補正する際の手順を示すフロ
ーチャート。

【図１１】機関回転速度及び空燃比学習値等の推移例を
示すタイミングチャート。

【図１２】燃焼圧力の推移例を示すタイミングチャー
ト。

【符号の説明】

１０…内燃機関、１１…シリンダヘッド、１２…シリン
ダ、１３…シリンダブロック、１４…ピストン、１５…
燃焼室、１６…キャビティ、１７…カムシャフト、１８
…吸気通路、１９…排気通路、２０…燃料噴射弁、３０
…クランク角センサ、３１…カム角センサ、３２…アク
セルセンサ、３３…水温センサ、３４…燃圧センサ、３
５…酸素センサ、３６…吸入空気量センサ、４０…電子
制御装置、４１…メモリ、５０…供給通路、５１…デリ
バリパイプ、５２…高圧ポンプ、５３…フィードポン
プ、５４…燃料タンク。

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/22 ３３５ Ｆ０２Ｄ 41/22 ３３５Ａ ３４５ ３４５ 41/34 41/34 Ｆ Ｌ 45/00 ３６８ 45/00 ３６８Ｚ Ｆターム(参考） 3G084 AA05 BA03 BA09 BA13 BA15 CA01 CA03 DA10 DA11 DA27 DA28 DA34 EB17 EB22 FA00 FA07 FA10 FA20 FA24 FA29 FA33 FA38 3G301 HA04 HA21 JA04 JA21 JA23 JA24 JA26 JA28 JB09 JB10 KA01 KA07 LB04 LB06 MA01 MA11 MA18 ND01 ND21 NE01 NE11 NE13 NE15 PA01Z PB08Z PD02Z PE00Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関燃焼状態を監視する監視手段と、 該監視手段により機関始動後の所定期間における機関燃
   焼状態が悪化している旨判定されるときに燃料噴射圧を
   増大させる機関制御量変更手段とを備える筒内噴射式内
   燃機関の制御装置。
2. 【請求項２】機関燃焼状態を監視する監視手段と、 該監視手段により機関始動後の所定期間における機関燃
   焼状態が悪化している旨判定されるときに燃料噴射時期
   を進角させる機関制御量変更手段とを備える筒内噴射式
   内燃機関の制御装置。
3. 【請求項３】前記監視手段は機関アイドル時の目標機関
   回転速度に対する実機関回転速度の低下量に基づいて機
   関燃焼状態が悪化している旨判定する請求項１又は２に
   記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
4. 【請求項４】前記機関制御量変更手段は実機関回転速度
   の低下量に基づいて燃料噴射圧を増大させる際の増大量
   又は燃料噴射時期を進角させる際の進角量を設定する請
   求項３に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
5. 【請求項５】前記監視手段は実機関回転速度の変動量に
   基づいて機関燃焼状態が悪化している旨判定する請求項
   １又は２に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
6. 【請求項６】前記機関制御量変更手段は実機関回転速度
   の変動量に基づいて燃料噴射圧を増大させる際の増大量
   又は燃料噴射時期を進角させる際の進角量を設定する請
   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】機関燃焼状態を監視する監視手段と、 内燃機関の実空燃比を所定の目標空燃比に一致させるべ
   く燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比制御手段
   と、 実空燃比と目標空燃比との間の乖離を補償するための空
   燃比学習値をそれら各空燃比の乖離傾向に基づいて学習
   するとともに、該学習される空燃比学習値に基づいて燃
   料噴射量を増減補正する噴射量補正手段と、 前記監視手段により機関始動後の所定期間における機関
   燃焼状態が悪化している旨判定され、且つ、実空燃比が
   目標空燃比よりもリッチ側に乖離するのを補償すべく燃
   料噴射量を減量補正するものとして前記空燃比学習値が
   学習されていることを実行条件として、前記噴射量補正
   手段による燃料噴射量の減量補正に制限を加える補正制
   限手段とを備える筒内噴射式内燃機関の制御装置。
8. 【請求項８】 内燃機関の実空燃比を所定の目標空燃比
   に一致させるべく燃料噴射量をフィードバック制御する
   空燃比制御手段と、 実空燃比と目標空燃比との間の乖離を補償するための空
   燃比学習値をそれら各空燃比の乖離傾向に基づいて学習
   するとともに、該学習される空燃比学習値に基づいて燃
   料噴射量を増減補正する噴射量補正手段と、 前記監視手段により機関始動後の所定期間における機関
   燃焼状態が悪化している旨判定され、且つ、実空燃比が
   目標空燃比よりもリッチ側に乖離するのを補償すべく燃
   料噴射量を減量補正するものとして前記空燃比学習値が
   学習されていることを実行条件として、前記噴射量補正
   手段による燃料噴射量の減量補正に制限を加える補正制
   限手段とを更に備える請求項１乃至６のいずれかに記載
   の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
9. 【請求項９】前記監視手段は機関アイドル時の目標機関
   回転速度に対する実機関回転速度の低下量に基づいて機
   関燃焼状態が悪化している旨判定する請求項７に記載の
   筒内噴射式内燃機関の制御装置。
10. 【請求項１０】前記補正制限手段は前記減量補正を制限
    するに際してその制限度合を実機関回転速度の低下量に
    基づいて設定する請求項９に記載の筒内噴射式内燃機関
    の制御装置。
11. 【請求項１１】前記監視手段は実機関回転速度の変動量
    に基づいて機関燃焼状態が悪化している旨判定する請求
    項７に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
12. 【請求項１２】前記補正制限手段は前記減量補正を制限
    するに際してその制限度合を実機関回転速度の変動量に
    基づいて設定する請求項１１に記載の筒内噴射式内燃機
    関の制御装置。
13. 【請求項１３】請求項７乃至１２のいずれかに記載の筒
    内噴射式内燃機関の制御装置において、 前記補正制限手段は前記実行条件の成立に基づいて前記
    減量補正の制限を開始したときは、その後に同実行条件
    が不成立となっても該制限をその開始から所定期間が経
    過するまで継続して実行する筒内噴射式内燃機関の制御
    装置。
14. 【請求項１４】請求項１３に記載の筒内噴射式内燃機関
    の制御装置において、 前記補正制限手段は機関始動からの吸入空気量積算値を
    監視し、前記減量補正の制限が行われる前記所定期間を
    前記監視される吸入空気量積算値が所定の閾値に達する
    までの期間として設定する筒内噴射式内燃機関の制御装
    置。
15. 【請求項１５】請求項７乃至１４のいずれかに記載の筒
    内噴射式内燃機関の制御装置において、 前記補正制限手段は前記減量補正の制限を時間の経過に
    伴って徐々に緩和する筒内噴射式内燃機関の制御装置。
16. 【請求項１６】請求項１５に記載の筒内噴射式内燃機関
    の制御装置において、 前記補正制限手段は前記減量補正の制限に際し、その制
    限度合を機関始動からの吸入空気量積算値に基づいて設
    定することにより、該制限を時間の経過に伴って徐々に
    緩和する筒内噴射式内燃機関の制御装置。