JP2004211571A

JP2004211571A - 筒内噴射内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2004211571A
Application number: JP2002380137A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamashita; 正行山下; Takashi Kawabe; 敬川辺
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】筒内噴射内燃機関の制御装置において、分割噴射モードヘの切換直後でかつ空燃比フィードバック制御中に発生し易い過渡的な未燃ＨＣの増加を効果的に防止することができるようにする。
【解決手段】筒内噴射内燃機関の制御装置において、該内燃機関の排気通路３に設けられた空燃比検出手段３ａの検出情報に基づき、空燃比が予め設定された目標空燃比となるよう燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御中に、該燃料の噴射モードを、該燃料噴射量を一括して噴射する一括噴射モードから、該燃料噴射量を複数回に分割して噴射する分割噴射モードに切り換えた場合には、該切換後の所定期間内における該フィードバック制御のゲインを、所定期間経過後よりもリーン方向に大きくする。或いは、該所定期間内における該燃料噴射弁の駆動パルス幅に対する補正係数を、上記所定期間経過後よりも開弁時間が減少する側に設定する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒内噴射火花点火式内燃機関では、筒内（シリンダ内）に燃料を直接噴射可能な燃料噴射弁（インジェクタ）が備えられており、燃料噴射モードとして、燃料噴射が圧縮行程で行なわれ希薄空燃比での層状燃焼を実現する圧縮行程噴射モードと、燃料噴射が吸気行程で行なわれ理論空燃比近傍での均質混合燃焼を実現する吸気行程噴射モードとを有し、内燃機関の運転状態に応じてこれらの燃料噴射モードが選択的に切り換えられる。
【０００３】
このように筒内噴射火花点火式内燃機関では、筒内が高圧となる圧縮行程でも燃料噴射が行なわれるため、高圧下でも確実に燃料を筒内に供給できるよう、燃料噴射弁として、比較的高い圧力で燃料を噴射しうる高圧型燃料噴射弁が採用されている。
ところが、筒内噴射火花点火式内燃機関では、上記のように吸気行程での燃料噴射も行なわれ、吸気行程では筒内が負圧となり、このような筒内圧が低い状況下で上記高圧型燃料噴射弁から燃料が高圧で噴射されると、筒内の空気抵抗が小さいために噴射燃料が直進しようとする貫徹力が強く、特にピストンが噴射燃料と干渉しない下方に位置するようなときには、噴射燃料がリンダ壁面に到達する。
【０００４】
このように燃料がシリンダ壁面に付着すると、燃焼に寄与しない燃料の割合が増大して筒内からの未燃の炭化水素（ＨＣ）の排出量が増加し、排ガス特性の悪化を招いてしまう。特に、内燃機関の冷態始動時には、排気通路に設けた排気浄化触媒が未活性のため、筒内から排出された未燃ＨＣは浄化されないまま大気へ排出されてしまうこととなる。
【０００５】
そこで、特に未燃ＨＣの発生しやすい状況下において目標空燃比に見合った１サイクル当たりの燃料量（必要燃料量）を１サイクル中で複数回に分割して噴射する分割噴射が従来より行なわれている。以下、このように分割噴射により燃料を噴射する燃料噴射モードを分割噴射モードといい、分割噴射モードに対して上記必要燃料量を一度に全量噴射する（一括噴射する）燃料噴射モードを一括噴射モードという。この分割噴射では、吸気行程において、シリンダ壁面に付着しないような量で燃料噴射（メイン噴射）が行なわれ、残りの燃料（必要燃料量から上記メイン噴射で噴射された燃料量を引いた燃料量）は例えば圧縮行程における噴射（サブ噴射）により補われるようになっており、噴射燃料がシリンダ壁面に付着することを防止し未燃ＨＣの発生を抑制するようにしている。
【０００６】
このような分割噴射は、具体的には、吸気行程噴射モードにおいて、例えばエンジン冷却水温が所定温度以下での低温運転状態になると、通常の燃料噴射（吸気行程での一括噴射）から切り換えられて所定期間行なわれる。ところが、空燃比が理論空燃比近傍となるようにＯ_２センサの検出情報に基づき空燃比制御が行なわれるストイキオフィードバック制御（以下、Ｓ−Ｆ／Ｂ制御という）中に分割噴射を行なうと、図８に示すように、燃料噴射モードの一括噴射モードから分割噴射モードへの切換直後には実空燃比がリッチ側にずれてしまう傾向にあり、この結果、排気中の未燃ＨＣ濃度が過渡的に増加してしまう。
【０００７】
なお、図８中のＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦとは、オープンループ制御により燃料噴射量ひいては空燃比の制御を行なう際に、燃料噴射量の設定値に対応するインジェクタの駆動信号のパルス幅（駆動パルス幅）の演算に使用されるものであり、目標空燃比に応じて設定されるものである。Ｏ_２センサの検出情報に基づき行なわれるＳ−Ｆ／Ｂ制御においては、このＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦは図８に示すように１に固定される。つまり、補正係数として実際に機能するのはオープンループ制御時だけである。
【０００８】
上述したように燃料噴射モードの一括噴射モードから分割噴射モードへの切換え時に過渡的に実空燃比がリッチ側にずれてしまうのは、後述するように、インジェクタに同じ幅の駆動パルス幅が出力されたとしても分割噴射モードでは一括噴射モードに較べ燃料が多めに噴射されてしまい、且つ、Ｏ_２センサが一般的に排気通路の下流部にあるため排気通路の容量分、上記Ｓ−Ｆ／Ｂ制御に応答遅れが生じるためであり、Ｓ−Ｆ／Ｂ制御が安定するまで過渡的に実空燃比がリッチ側にずれてしまうのである。
【０００９】
以下、分割噴射モードでは一括噴射モードに較べ燃料が多めに噴射されてしまう理由を説明する。
１）インジェクタは一般的に電子制御式のため燃料噴射指令が入力されてから実際に燃料噴射が開始されるまでに無駄時間Ｔ_Ｄがあり、インジェクタの駆動パルス幅は、設定燃料噴射量に見合う駆動時間に対しこの無駄時間Ｔ_Ｄ分を加算して設定される。分割噴射においては１サイクル間にインジェクタが複数回（ｎ回，ｎ≧２）駆動されることになるため、上記無駄時間Ｔ_Ｄは、通常の一括噴射での一噴射当たりの無駄時間Ｔ_Ｄ１をｎ倍して設定される（Ｔ_Ｄ＝ｎ×Ｔ_Ｄ１）。
【００１０】
しかし、実際には、サブ噴射つまり２回目以降の燃料噴射における無駄時間Ｔ_Ｄ２は、一括噴射や最初のメイン噴射における無駄時間Ｔ_Ｄ１よりも減少する傾向にあり（Ｔ_Ｄ２＜Ｔ_Ｄ１）、このため上記設定では無駄時間Ｔ_Ｄひいてはインジェクタのトータルの駆動パルス幅が必要な長さよりも大きく設定されてしまい、空燃比がリッチ側にずれてしまうのである。
【００１１】
上記無駄時間は、インジェクタの電磁コイルに電力が供給されてからこのコイルが実際に励磁されるまでに要する期間（励磁必要期間）と推測され、サブ噴射では、前回の電磁コイルの励磁（メイン噴射での電磁コイルの励磁）から比較的早期に電磁コイルが励磁されることから、上記の励磁必要期間つまり無駄時間が短縮するものと推測される。
【００１２】
２）また、インジェクタの燃料噴射時には、燃料ポンプとインジェクタとの間の燃料通路に負圧が発生し、この結果、燃圧が正圧になったり負圧になったりする脈動波が発生することとなる。分割噴射では、メイン噴射により上記脈動波が発生し、サブ噴射は上記脈動波の正圧波時（燃圧が正圧の時）に行なわれるようになる。
【００１３】
この結果、分割噴射のトータル燃料噴射量は、同一設定燃圧且つ同一燃料噴射期間（同一インジェクタ駆動パルス幅）であっても、一括噴射に較べ増加する傾向にあり、図９に示すように、インジェクタの無駄時間Ｔ_Ｄを含まない実質的な駆動パルス幅に対する燃料噴射量の特性が、吸気行程噴射モード（一括噴射モード）では、燃料終了時期が異なっても、破線，「△」と実線との組み合わせ又は一点鎖線で示すような特性となり略同じになる（同じ駆動パルス幅に対する燃料噴射量の差は１％以内）のに対し、１サイクル中に複数回（ここでは２回）の噴射を行なう分割噴射では、その燃料噴射特性は、「○」と実線との組み合わせで示すようなものとなり、吸気行程噴射時よりも空燃比がリッチ側にずれてしまう。
【００１４】
このような分割噴射時の燃料噴射量の過大を防止しうる技術としては、例えば特許文献１に開示された技術がある。この技術は、筒内噴射エンジンにおいて、同一の設定燃料噴射量に対し、分割噴射時の総インジェクタ駆動パルス幅を、通常の燃料一括噴射時のインジェクタ駆動パルス幅よりも減少させるようにしている。上記パルス幅の減少の度合いは、予め記憶されたマップに基づいて設定され、インジェクタ駆動パルス幅ひいては空燃比の制御がオープンループ制御により行なわれる。
【００１５】
【特許文献１】
特開２０００−１０４６０９号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来技術では、以下のような課題がある。
つまり、この従来技術では、その空燃比制御が、上述したようにマップに基づいて単純にインジェクタ駆動パルス幅を減少させるオープンループ制御に過ぎないため、フィードバック制御に較べ制御精度が低いという課題がある。
【００１７】
また、この制御にフィードバック制御を単純に適用しただけでは、燃料噴射のモードが一括噴射モードの場合と分割噴射モードの場合とでそのインジェクタ駆動パルス幅と実燃料噴射量との相関関係が異なることから、特に、一括噴射モードから分割噴射モードへのモード切換初期であってフィードバック制御が不安定な期間においては、実燃料噴射量が不適切になりやすい。このため、結局、分割噴射モードヘの切換直後においては上述したように空燃比がリッチ化してＨＣ排出量が一時的に増加する虞がある。
【００１８】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、分割噴射モードヘの切換直後でかつ空燃比フィードバック制御中に発生し易い過渡的な未燃ＨＣの増加を効果的に防止することができるようにした、筒内噴射内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の筒内噴射内燃機関の制御装置では、空燃比検出手段の検出情報に基づく空燃比フィードバック制御を実行中に一括噴射モードから分割噴射モードヘ切り換えた場合、切換後の所定期間内は所定期間経過後よりもフィードハック制御ゲインをリーン方向に大きくする。
【００２０】
請求項２記載の筒内噴射内燃機関の制御装置では、空燃比検出手段の検出情報に基づく空燃比フィードバック制御を実行中に一括噴射モードから分割噴射モードヘ切り換えた場合、切換後の所定期間内は所定期間経過後よりも燃料噴射弁の駆動パルス幅に対する補正係数を、開弁時間減少方向の値とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（１）第１実施形態
本制御装置がそなえられるエンジン（筒内噴射内燃機関）は、図１に示すように構成されており、燃焼室１には、吸気通路２および排気通路３が連通しうるように接続されており、吸気通路２と燃焼室１とは吸気弁４によって、排気通路３と燃焼室１とは排気弁５によって、それぞれ連通制御されるようになっている。また、吸気通路２には、エアクリーナ２ａ，吸入空気量を検出するエアフローセンサ（ＡＦＳ）２ｂ，吸入空気量を制御するスロットル弁２ｃ，このスロットル弁２ｃの開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）２ｄが設けられている。また、排気通路３には、排気中のＯ_２濃度を検出するＯ_２センサ（空燃比検出手段）３ａ，三元触媒（以下、単に触媒とも言う）６，図示しないマフラが設けられている。また、燃焼室１には、インジェクタ８が燃焼室１へ燃料を直接噴射すべくその開口を燃焼室１に臨ませるように配置されている。
【００２２】
このような構成により、スロットル弁２ｃの開度に応じエアクリーナ２ａを通じて吸入された空気が、吸気弁４の開放により燃焼室１内に吸入され、燃焼室１内のピストン上面に形成された半球状の凹部１ａにより縦渦（逆タンブル流）に生成されて、ＥＣＵ（筒内噴射内燃機関の制御装置）２０からの信号に基づいてインジェクタ８から噴射された燃料と混合されるようになっている。そして、燃焼室１内で点火プラグ７を適宜のタイミングで点火させることにより、この混合気を燃焼させてエンジントルクを発生させたのち、排気が燃焼室１内から排気通路３へ排出され、触媒６で浄化されてから、マフラで消音されて排出されるようになっている。
【００２３】
なお、このエンジンには、上述のＡＦＳ２ｂ，ＴＰＳ２ｄ，Ｏ_２センサ３ａの他に、例えば、クランクシャフト９に付設されたクランク角検出装置９ａや、シリンダブロック内のウォータジャケット１ｂ内に挿設されエンジンの冷却水温を検出する冷却水温センサ（以下、単に水温センサともいう）１ｃ等の種々のセンサが設けられており、これらのセンサからの検出情報がＥＣＵ２０へ送られるようになっている。
【００２４】
筒内噴射エンジンについてさらに説明すると、筒内噴射エンジンでは、このように燃焼室１内で吸入空気を逆タンブル流に生成することにより、点火プラグ７近傍に少量の燃料を集めて層状燃焼させ、混合気全体としては極めてリーンな空燃比での燃焼（希薄燃焼）が可能となっている。そして、筒内噴射エンジンは、燃料噴射の態様として、このようにストイキよりもリーンな空燃比（以下リーン空燃比という）下で運転を行なうとともに圧縮行程で燃料噴射を行なう圧縮リーン運転モードと、リーン空燃比下で運転を行なうとともに吸気行程で燃料噴射を行なう吸気リーン運転モードと、空燃比が理論空燃比（ストイキ）近傍となるようにＯ_２センサ３ａからの検出情報等に基づいてフィードバック制御を行なうとともに吸気行程で燃料噴射を行なうストイキ運転モードと、ストイキよりもリッチな空燃比で運転を行なうとともに吸気行程で燃料噴射を行なうリッチ運転モードとが設けられている。
【００２５】
そして、このような運転モードの選択は、ＥＣＵ２０により運転状態に応じて行なわれる。つまり、ＥＣＵ２０は、ＴＰＳ２ｄ及びクランク角検出手段９ａの検出情報に基づきエンジン負荷Ｐｅ及びエンジン回転速度Ｎｅ（運転状態）を計算し、この運転状態に応じてエンジンの運転モードを設定するようになっており、エンジン負荷Ｐｅ及びエンジン回転速度Ｎｅが大きくなるほど、圧縮リーン運転，吸気リーン運転，ストイキ運転，リッチ運転の順に運転モードを設定するようになっている。
【００２６】
そして、ＥＣＵ２０では、リーン運転モード，リッチ運転モードの時には、各運転モード毎に予め記憶されたマップを用いて、エンジン運転状態（エンジン負荷Ｐｅ及びエンジン回転速度Ｎｅ）に応じて具体的な目標空燃比を設定しこれに基づいて空燃比を制御し、ストイキ運転モードの時には、目標空燃比をストイキに設定するとともにＯ_２センサ３ａの出力に基づいて空燃比がストイキ近傍になるようにフィードバック制御（Ｓ−Ｆ／Ｂ制御）を行なうようになっている。
【００２７】
また、ＥＣＵ２０では、目標空燃比に見合った必要燃料量を噴射するためのインジェクタ駆動パルス幅Ｔを、下式（１）により設定するようになっている。
Ｔ＝Ｔ_Ｂ×（Ｋ_ＬＲＮ＋Ｋ_ＦＢ）×Ｋ_ＡＦ×Ｋ_ＥＬＳ＋Ｔ_Ｄ・・・（１）
上式（１）中のＴ_Ｂは、ＡＦＳ２ｂにより検出された空気量に対する理論燃料量に相当する基本駆動パルス幅であり、インジェクタ８に燃料噴射指令が入力されてからこのインジェクタ８により実際に燃料噴射が開始されるまでに要する無駄時間は含まれていない。また、Ｋ_ＬＲＮはエンジンの径時劣化の影響を補正するための学習補正係数，Ｋ_ＦＢはＯ_２センサ３ａの出力に基づき設定されるＡＦフィードバック補正係数（以下ＦＢ補正係数という），Ｋ_ＡＦはオープンループ制御時の目標空燃比に応じて設定される補正係数（以下ＡＦ補正係数という），Ｋ_ＥＬＳは、大気圧や吸気温度やエンジン暖機状態などに関する補正係数，Ｔ_Ｄは、インジェクタの上記無駄時間である。
【００２８】
ここで、ＦＢ補正係数Ｋ_ＦＢは、Ｓ−Ｆ／Ｂ制御のためのものである。Ｓ−Ｆ／Ｂ制御は、目標空燃比をストイキ中心にリッチ側とリーン側とに短い周期で交互に振るような制御を行なって空燃比が平均的にストイキ近傍となるようにするものであり、Ｏ_２センサ３ａの出力に基づき空燃比がリーンからリッチに反転したことが検出された直後の制御周期では、Ｆ／Ｂ係数Ｋ_ＦＢ（ｎ）が、前回の制御周期のＦ／Ｂ係数（以下、前Ｆ／Ｂ係数と言う）Ｋ_ＦＢ（ｎ−１）からフィードバックゲインＧを減算して算出され〔Ｋ_ＦＢ（ｎ）＝Ｋ_ＦＢ（ｎ−１）―Ｇ，Ｇ＞０）〕、逆に空燃比がリッチからリーンに反転したことが検出された直後の制御周期では、Ｋ_ＦＢ（ｎ−１）にゲインＧを加算して算出されるようになっている〔Ｋ_ＦＢ（ｎ）＝Ｋ_ＦＢ（ｎ−１）＋Ｇ，Ｇ＞０）〕。
【００２９】
また、ゲインＧは、予めＥＣＵ２０に記憶されたマップに基づき、エンジン回転速度Ｎｅや平均有効圧力Ｐｅなどにより設定される。ゲインＧは、空燃比をリーン化するのかリッチ化するのかで異なる設定とされ、さらに、ゲインＧは、大きな制御変化量で速やかな空燃比制御を行なうための比例ゲインと、小さな制御変化量で細やかな空燃比制御を行なうための積分ゲインとがある。
【００３０】
また、ストイキ運転以外の運転モード（圧縮リーン運転，吸気リーン運転及びリッチ運転）では空燃比の制御はオープンループ制御なので、ＦＢ補正係数Ｋ_ＦＢは１に固定され、代わりに、上述したようにＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦによりインジェクタ駆動時間Ｔの補正が行なわれる（逆にストイキ運転ではＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦは１に固定される）。
【００３１】
さて、燃料噴射が吸気行程に行なわれる吸気リーン運転モード，ストイキ運転モード及びリッチ運転モード（以下、これらをまとめて吸気噴射モードという）では、さらに、▲１▼目標空燃比に見合った１サイクル当たりの必要燃料を１サイクル中に一度の噴射で全量噴射する一括噴射モードと、▲２▼上記必要燃料を１サイクル中に複数回に分けて噴射する分割噴射モードとがある。
【００３２】
具体的には、ＥＣＵ２０では、燃料噴射モードが吸気噴射モードの場合、冷却水温Ｔｗが所定温度Ｔｗ_１（例えば５０℃）よりも低くエンジンが冷態状態にある運転状態においては、従来技術の説明として上述したように噴射燃料がシリンダ壁面に付着して排気中の未燃ＨＣ濃度が増加する虞があることから、上記インジェクタ駆動パルス幅Ｔに対応する必要燃料量Ｑ_Ｆを複数回に分割して行なう分割噴射が行なわれるようになっている。そして、図２に示すように１回目の噴射（メイン噴射）が吸気行程で行なわれ、２回目以降の噴射（サブ噴射）が圧縮行程で行なわれるようになっている。
【００３３】
メイン噴射での燃料噴射量（メイン燃料噴射量）Ｑ_Ｍは、噴射燃料がシリンダ壁面に付着しない最大量（限界燃料量）Ｑ_Ｌ１以下に設定され（Ｑ_Ｍ≦Ｑ_Ｌ１）、サブ噴射での燃料噴射量（サブ燃料噴射量）Ｑ_Ｓは、必要燃料量Ｑ_Ｆからメイン燃料噴射量Ｑ_Ｍを引いた量で設定されるようになっている（Ｑ_Ｓ＝Ｑ_Ｆ−Ｑ_Ｍ）。限界燃料量Ｑ_Ｌ１は、主としてエンジン１のシリンタボア径、インジェクタ８の取付け角度、燃料の噴霧特性などの固有値と燃料の貫徹力とに基づいて決定され、ここでは、限界燃料量Ｑ_Ｌ１は、実験などに基づき予め作成されたマップにしたがって燃料の貫徹力の相関値であるインジェクタ８の燃圧や筒内圧などに基づき設定されるようになっている。
【００３４】
なお、必要燃料量Ｑ_Ｆが限界燃料量Ｑ_Ｌ１以下であれば、メイン噴射で必要燃料量Ｑ_Ｆが全量噴射されサブ噴射は行なわれない（つまり通常の吸気行程における一括噴射となる）。また、必要燃料量Ｑ_Ｆからメイン燃料噴射量Ｑ_Ｍを引いた量がサブ噴射（２回目の噴射）における限界燃料量Ｑ_Ｌ２を越えてしまう場合には、サブ燃料噴射量Ｑ_Ｓはこの限界燃料量Ｑ_Ｌ２を超えない範囲で設定され、残りの燃料量（＝Ｑ_Ｆ−Ｑ_Ｍ−Ｑ_Ｓ）は３回目の噴射（又は４回目以降の噴射）にて噴射されることとなる。
【００３５】
従来技術の説明として上述したが、同じインジェクタ駆動パルス幅に対してサブ噴射は一括噴射や最初のメイン噴射に較べ燃料が多めに噴射されてしまう。このため、従来では、一括噴射の燃料噴射パルスと、分割噴射の総燃料噴射パルス幅（メイン噴射にかかる燃料噴射パルス幅とサブ噴射にかかる燃料噴射パルス幅との合計）とが同じであっても、一括噴射の燃料噴射量に較べ、分割噴射の総燃料噴射量（メイン燃料噴射量とサブ燃料噴射量との合計）が多めになり、このため、一括噴射モードから分割噴射モードに移行した直後は過渡的に空燃比がリッチ化し、Ｓ−Ｆ／Ｂ制御中であっても、このリッチな排気が排気通路の比較的下流にあるＯ_２センサ３ａにより検出され上記Ｓ−Ｆ／Ｂ制御が安定して行なわれるようになるまでの間、未燃ＨＣが過渡的に多く排出されてしまう。
【００３６】
そこで、本発明の大きな特徴として、ＥＣＵ２０では、インジェクタ駆動パルス幅Ｔの上記設定式（１）のＦＢ補正係数Ｋ_ＦＢの上述のフィードバックゲイン（つまり空燃比フィードバック制御のゲイン）Ｇを、燃料噴射モードを一括噴射モードから分割噴射モードへの切り替えてから、所定期間Ｐ_１については、この所定期間Ｐ_１経過後よりもリーン方向に大きく設定するようにしている（つまり、▲１▼リーン側のゲインを所定期間Ｐ_１経過後のリーン側のゲインよりも大きくする、及び／又は、リッチ側のゲインを所定期間Ｐ_１経過後のリッチ側のゲインよりも小さくするようにしている）。
【００３７】
ここでは、所定期間Ｐ_１経過後の分割噴射のゲインは、通常の吸気一括噴射時と同じ通常の設定マップに基づき設定され、また、所定期間Ｐ_１内のゲインは、この通常の設定マップとは別にＥＣＵ２０に予め記憶された分割噴射切替時用の設定マップに基づき、例えばエンジン回転速度Ｎｅや平均有効圧力Ｐｅに応じて設定されるようになっている。所定期間Ｐ_１内のゲインは、所定期間Ｐ_１経過後のゲインよりもリーン方向に大きな設定であれば固定値としても良い。
【００３８】
この分割噴射切替時用の設定マップでは、上述したようにフィードバックゲインＧが通常よりもリーン側に大きく設定されるようになっており、これにより、上記所定期間Ｐ_１については、Ｓ−Ｆ／Ｂ制御において、設定上は空燃比がストイキよりもリーン側に制御されるようになり、分割噴射によるリッチ化傾向を相殺して実空燃比をストイキ近傍に制御できるようになっている。
【００３９】
本発明の第１実施形態としての筒内噴射内燃機関の制御装置は上述したように構成されており、一括噴射から分割噴射へ切り替えが行なわれると、例えば図３のフローチャートに示すようにして制御が行なわれる。
つまり、先ずステップＡ１０で、タイマがオンされ、燃料噴射モードの一括噴射モードから分割噴射モードへの切替後の経過時間Ｐのカウントが開始される。そして、ステップＡ２０でＳ−Ｆ／Ｂ制御中か否かが判定され、Ｓ−Ｆ／Ｂ制御中であればステップＡ３０に進み、Ｓ−Ｆ／Ｂ制御中でなければ、ステップＡ６０で上記タイマがリセットされた後（上記経過時間Ｐがゼロにリセットされた後）、リターンする。なお、Ｓ−Ｆ／Ｂ制御中でない場合には上述の通りＦＢ補正係数Ｋ_ＦＢは「１」に固定設定される。
【００４０】
そして、ステップＡ３０では、上記経過時間Ｐが所定期間Ｐ_１以内であるか否かが判定され、上記経過時間Ｐが所定期間Ｐ_１を越えていれば（Ｐ＞Ｐ_１）、ステップＡ４０でフィードバックゲインＧが通常用マップに基づき設定され、ステップＡ６０で上記タイマがリセットされた後、リターンし、一方、上記経過時間Ｐが所定期間Ｐ_１以内であれば（Ｐ≦Ｐ_１）、ステップＡ５０で、フィードバックゲインＧが分割噴射用のマップに基づき、所定期間Ｐ_１以降の通常時よりもリーン側に大きく設定され、再びステップＡ２０へ戻る。
【００４１】
分割噴射では燃料が多めに噴射される傾向にあるが、図４に示すように、吸気噴射から分割噴射への切替後から所定期間Ｐ_１は、フィードバックゲインＧが分割噴射切替時用マップにより設定され通常よりもリーン方向に大きく設定される。したがって、上記の所定期間Ｐ_１は、目標空燃比が、ストイキよりもリーンな空燃比を中心にリッチ側とリーン側とに振られ、制御上は、空燃比が平均的にストイキよりリーン側になるような設定となる。
【００４２】
したがって、上記の所定期間Ｐ_１、つまり、通常のフィードバック制御が安定して行なわれるようになるまでの間は、かかる空燃比制御により、分割噴射による空燃比のリッチ化傾向が相殺されて空燃比をストイキ近傍に保持できるようになり、図４に示すように、分割噴射への切替直後に未燃ＨＣを過渡的に増加させることなく速やかに低下させることができ、また、上記の所定期間Ｐ_１経過後、つまり、通常のフィードバック制御が安定して行なわれるようになってからは、このフィードバック制御により、オープンループ制御に較べ精度良くストイキ近傍に空燃比を保持できるようになる。
【００４３】
なお、フィードバックゲインＧの設定マップを分割噴射切替時用から通常用に戻す際、フィードバックゲインＧの設定を急激に変更すると燃焼が不安定となる虞がある場合には、下式（２）に示すように、分割噴射切替時用マップから求めたフィードバックゲインＧ_１と通常用マップから求めたフィードバックゲインＧ_２とからフィードバックゲインＧを設定するとともに係数Ｌを０から１に徐々に変更するようにして、かかるフィードバックゲインＧの設定の切替を滑らかに行なうようにしても良い。
Ｇ＝（１−Ｌ）×Ｇ_１＋Ｌ×Ｇ_２・・・（２）
【００４４】
（２）第２実施形態
上記第１実施形態の制御装置（ＥＣＵ）２０では、燃料噴射パルス幅Ｔの上記設定式（１）のＦＢ補正係数Ｋ_ＦＢのゲインＧの設定を、分割噴射切替後の所定期間Ｐ_１については、上記所定期間Ｐ_１経過後よりもリーン側に設定することにより、特にこの所定期間Ｐ_１における空燃比のリッチ化傾向を相殺するようにしていた。これに対し、本発明の第２実施形態としての筒内噴射内燃機関（エンジン）の制御装置（ＥＣＵ）２０では、Ｓ−Ｆ／Ｂ制御中に分割噴射が実施される場合には、分割噴射切替後の所定期間Ｐ_１について、ゲインＧの設定を変更する代わりに上記設定式（１）のＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦの設定を変更するようにしている。
【００４５】
つまり、分割噴射切替後の所定期間Ｐ_１については、上記設定式（１）のＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦを、Ｓ−Ｆ／Ｂ制御中では通常「１」に固定設定するのを、ここでは予めＥＣＵ２０に記憶されたマップに基づきエンジン回転速度Ｎｅや平均有効圧力Ｐｅに応じて１未満に設定するようになっている。所定期間Ｐ_１内のＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦは、所定期間Ｐ_１経過後のＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦよりも小さければ（インジェクタ開弁時間を縮小する側であれば）固定値でも良い。
【００４６】
なお、上記所定期間Ｐ_１経過後の分割噴射においては、ＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦは従来通り「１」に固定設定されるようになっている。
このように、上記所定期間Ｐ_１については、インジェクタ駆動パルス幅Ｔを所定期間Ｐ_１の経過後よりも（即ちその後に行なわれる分割噴射時や一括噴射時よりも）、駆動パルス幅Ｔひいてはインジェクタ８の開弁時間を短めに設定しており、これは、上記第１実施形態と同様に、目標空燃比をリーン側に設定することと等価となり、したがって分割噴射時の噴射燃料のリッチ化傾向を相殺することができるようになっている。
この他の構成は、上記第１実施形態と同じなので説明を省略する。
【００４７】
本発明の第２実施形態としての筒内噴射内燃機関の制御装置は上述したように構成されており、分割噴射への切替が検出された後、例えば図５のフローチャートに示すようにして制御が行なわれる。
つまり、先ずステップＢ１０で、タイマがオンされ分割噴射への切替後の経過時間Ｐのカウントが開始される。そして、ステップＢ２０で運転モードがＳ−Ｆ／Ｂモードか判定され、Ｓ−Ｆ／ＢモードであればステップＢ３０に進み、Ｓ−Ｆ／Ｂモードでなければ、ステップＢ６０で上記タイマがリセットされた後リターンする。なお、運転モードがＳ−Ｆ／Ｂモードでない場合には上述の通りＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦは通常用マップに基づき設定される。
【００４８】
そして、ステップＢ３０では、上記経過時間Ｐが所定期間Ｐ_１以内であるか否かが判定され、上記経過時間Ｐが所定期間Ｐ_１を越えていれば、ステップＢ４０でＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦが通常通り「１」に設定され、ステップＢ６０で上記タイマがリセットされた後、リターンし、一方、上記経過時間Ｐが所定期間Ｐ_１以内であれば、ステップＢ５０で、ＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦが、マップに基づき上記所定期間Ｐ_１経過後よりもインジェクタ８の開弁時間が減少する側に設定され、再びステップＢ２０へ戻る。
【００４９】
この結果、図６に示すように、吸気噴射から分割噴射への切替後から所定期間Ｐ_１は、ＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦがリーン側に設定され、したがって、第１実施形態と同様に、空燃比は、設定上、ストイキよりもリーンな空燃比を中心にリッチ側とリーン側とに振られて平均的にストイキよりリーン側になるような設定で空燃比制御が行なわれるので、図示するように、第１実施形態と同様に未燃ＨＣを分割噴射への切替直後に過渡的に増加させることなく速やかに低下させることができる。また、所定期間Ｐ_１経過後は、フィードバック制御により空燃比が精度良くストイキ近傍に制御されるようになる。
なお、ここでは、ＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦを、分割噴射切替時用の設定値から通常の設定値である「１」への変更を緩やかに行なうようにして、燃焼が不安定となることを抑制するようにしている。
【００５０】
（３）その他
本発明の筒内噴射内燃機関の制御装置は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
【００５１】
例えば、第１実施形態のフィードバックゲインＧの切替制御と第２実施形態のＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦの切替制御とを併せて行なうようにしても良い。
また、第１実施形態のフィードバックゲインＧの切替制御，第２実施形態のＡＦ補正係数Ｋ_ＡＦの切替制御、又は第１実施形態の制御と第２実施形態の制御とを組み合わせた制御に加え、図７のフローチャートに示すような制御を行なうようにしても良い。
【００５２】
この制御では、先ず、ステップＣ１０で運転モードが分割噴射モードであるか否かが判定され、分割噴射モードでなければステップＣ２０で上記設定式（１）の無駄時間Ｔ_Ｄが一括噴射用の無駄時間Ｔ_Ｄ１に設定され（Ｔ_Ｄ＝Ｔ_Ｄ１）、分割噴射モードであればステップＣ３０で上記無駄時間Ｔ_Ｄが、一括噴射用の無駄時間Ｔ_Ｄ１よりも小さな分割用の無駄時間Ｔ_Ｄ２に設定される（Ｔ_Ｄ＝Ｔ_Ｄ２）。そして、ステップＣ４０において、ステップＣ２０又はステップＣ３０により設定された無駄時間Ｔ_Ｄを使用して、上記設定式（１）により燃料噴射パルス幅Ｔが演算される。
これにより分割噴射モードでのリッチ化傾向を抑制できるようになる。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の筒内噴射内燃機関の制御装置によれば、空燃比フィードバック制御を実行中に一括噴射モードから分割噴射モードヘ切り換えた場合、切換後の所定期間内は所定期間経過後よりもフィードハック制御ゲインをリーン方向に大きくするので、分割噴射モードへの切換直後かつ空燃比フィードバック制御中に発生し易い過渡的な未燃ＨＣの増加を効果的に防止することができる。
【００５４】
請求項２記載の筒内噴射内燃機関の制御装置によれば、空燃比フィードバック制御を実行中に一括噴射モードから分割噴射モードヘ切り換えた場合、切換後の所定期間内は所定期間経過後よりも燃料噴射弁の駆動パルス幅に対する補正係数を、開弁時間減少方向の値とするので、分割噴射モードヘの切換直後でかつ空燃比フィードバック制御中に発生し易い過渡的な未燃ＨＣの増加を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としての筒内噴射内燃機関の制御装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる分割燃料噴射を説明するための模式的なタイミングチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態としての筒内噴射内燃機関の制御装置の制御内容を説明するための模式的なフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態としての筒内噴射内燃機関の制御装置の作用・効果を説明するための模式的なタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態としての筒内噴射内燃機関の制御装置の制御内容を説明するための模式的なフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態としての筒内噴射内燃機関の制御装置の作用・効果を説明するための模式的なタイミングチャートである。
【図７】本発明の各実施形態の変形例の制御内容を説明するための模式的なフローチャートである。
【図８】従来の分割噴射について説明するための模式的なタイミングチャートである。
【図９】従来の分割噴射について説明するための図であって、インジェクタ駆動パルス幅に対する一括噴射と分割噴射とのそれぞれの燃料噴射量特性を示す模式図である。
【符号の説明】
１燃焼室
３排気通路
３ａＯ_２センサ（空燃比検出手段）
８インジェクタ（燃料噴射弁）
２０ＥＣＵ（筒内噴射内燃機関の制御装置）

Claims

内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射内燃機関の制御装置において、
該内燃機関の排気通路に設けられた空燃比検出手段の検出情報に基づき空燃比が予め設定された目標空燃比となるよう燃料噴射量を制御する、空燃比フィードバック制御中に、
該燃料の噴射モードを、該燃料噴射量を一括して噴射する一括噴射モードから、該燃料噴射量を複数回に分割して噴射する分割噴射モードに切り換えた場合には、
該切換後の所定期間内における該フィードバック制御のゲインを、所定期間経過後よりもリーン方向に大きくする
ことを特徴とする、筒内噴射内燃機関の制御装置
内燃機関の燃焼室に噴射口を臨ませた燃料噴射弁により該燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射内燃機関の制御装置において、
該内燃機関の排気通路に設けられた空燃比検出手段の検出情報に基づき空燃比が予め設定された目標空燃比となるよう燃料噴射量を制御する、空燃比フィードバック制御中に、
該燃料の噴射モードを、該燃料噴射量を一括して噴射する一括噴射モードから、該燃料噴射量を複数回に分割して噴射する分割噴射モードに切り換えた場合には、
該切換後の所定期間内における該燃料噴射弁の駆動パルス幅に対する補正係数を、上記所定期間経過後よりも開弁時間が減少する側に設定する
ことを特徴とする、筒内噴射内燃機関の制御装置。