JP2751637B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
内燃機関の制御装置Info
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の制御装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】吸気管内圧力と機関回転数に基づいて点
火時期が記述された２次元マップが電子制御ユニットの
ＲＯＭ内に予め記憶され、このマップに基づいて点火時
期が線形補間法によって計算される内燃機関の制御装置
が公知である（特公昭61-25910号公報参照）。この制御
装置では、例えば検出された機関回転数が、マップ上に
記述されている互いに隣接する記述機関回転数の間の機
関回転数である場合、検出された機関回転数における点
火時期を計算するには、互いに隣接する記述機関回転数
における各点火時期から比例計算によって計算するよう
にしている。
火時期が記述された２次元マップが電子制御ユニットの
ＲＯＭ内に予め記憶され、このマップに基づいて点火時
期が線形補間法によって計算される内燃機関の制御装置
が公知である（特公昭61-25910号公報参照）。この制御
装置では、例えば検出された機関回転数が、マップ上に
記述されている互いに隣接する記述機関回転数の間の機
関回転数である場合、検出された機関回転数における点
火時期を計算するには、互いに隣接する記述機関回転数
における各点火時期から比例計算によって計算するよう
にしている。
【０００３】また、応答性の速い制御部、例えば燃料噴
射制御部、点火時期制御部と、応答性の遅い制御部、例
えば吸入空気量制御部、排気ガス再循環（以下「ＥＧ
Ｒ」という）量制御部とを備えた内燃機関が知られてい
る。
射制御部、点火時期制御部と、応答性の遅い制御部、例
えば吸入空気量制御部、排気ガス再循環（以下「ＥＧ
Ｒ」という）量制御部とを備えた内燃機関が知られてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが前者の制御装
置では、点火時期が不連続に変化する場合においては、
検出された機関回転数における点火時期を従来のような
線形補間法によって計算しようとすると、検出された機
関回転数において、点火時期が不連続に変化する吸気管
内圧力を特定することができないために、補間計算され
た点火時期が検出された機関回転数の理想的な点火時期
からずれてしまうという問題がある。
置では、点火時期が不連続に変化する場合においては、
検出された機関回転数における点火時期を従来のような
線形補間法によって計算しようとすると、検出された機
関回転数において、点火時期が不連続に変化する吸気管
内圧力を特定することができないために、補間計算され
た点火時期が検出された機関回転数の理想的な点火時期
からずれてしまうという問題がある。
【０００５】この対策として、不連続点における吸気管
圧力を記述しようとすると、不連続点における吸気管圧
力は機関回転数によって変化するために、マップ上に記
述される吸気管圧力の数が大幅に増大し、従ってマップ
上の格子点の数が大幅に増大する。この結果、電子制御
ユニットのメモリ容量を大幅に増大しなければならない
という問題を生ずる。
圧力を記述しようとすると、不連続点における吸気管圧
力は機関回転数によって変化するために、マップ上に記
述される吸気管圧力の数が大幅に増大し、従ってマップ
上の格子点の数が大幅に増大する。この結果、電子制御
ユニットのメモリ容量を大幅に増大しなければならない
という問題を生ずる。
【０００６】一方、後者の内燃機関では、負荷が変化す
る際には、燃料噴射制御および点火時期制御に対して吸
入空気量制御およびＥＧＲ量制御が遅れ、トルクの低下
および排気エミッションの悪化等の問題を生ずる。
る際には、燃料噴射制御および点火時期制御に対して吸
入空気量制御およびＥＧＲ量制御が遅れ、トルクの低下
および排気エミッションの悪化等の問題を生ずる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明によれば、内燃機関の運転を制御する応答性の
速い第１の制御部と応答性の遅い第２の制御部とを有す
る内燃機関において、機関運転状態を制御する機関制御
値が不連続点を有すると共に不連続点に対応する機関負
荷が機関回転数により変化する場合において、機関負荷
の代りに用いると共に機関回転数が変化しても不連続点
を示す位置が一定となるような負荷代用値を求め、第１
および第２の制御部を負荷代用値に基づいて制御せし
め、機関負荷が変化する場合に第１の制御部を第２の制
御部に遅れて制御せしめるようにしている。
め本発明によれば、内燃機関の運転を制御する応答性の
速い第１の制御部と応答性の遅い第２の制御部とを有す
る内燃機関において、機関運転状態を制御する機関制御
値が不連続点を有すると共に不連続点に対応する機関負
荷が機関回転数により変化する場合において、機関負荷
の代りに用いると共に機関回転数が変化しても不連続点
を示す位置が一定となるような負荷代用値を求め、第１
および第２の制御部を負荷代用値に基づいて制御せし
め、機関負荷が変化する場合に第１の制御部を第２の制
御部に遅れて制御せしめるようにしている。
【０００８】
【作用】機関負荷の代りに負荷代用値を用いると、機関
回転数が変化しても不連続点に対応する負荷代用値が一
定となる。すなわち、負荷代用値を用いることによっ
て、１点で全ての機関回転数に対応する不連続点を表わ
すことができる。また、機関負荷が変化する場合には、
第１の制御部を第２の制御部に遅れて制御せしめる。
回転数が変化しても不連続点に対応する負荷代用値が一
定となる。すなわち、負荷代用値を用いることによっ
て、１点で全ての機関回転数に対応する不連続点を表わ
すことができる。また、機関負荷が変化する場合には、
第１の制御部を第２の制御部に遅れて制御せしめる。
【０００９】
【実施例】図１は４気筒ガソリン機関の全体図である。
図１を参照すると、１はシリンダブロック、２はシリン
ダヘッド、３はピストン、４はシリンダ室、５は吸気
管、６は排気管を夫々示す。吸気管５にはリンクレスス
ロットル弁７が配置される。このスロットル弁７はステ
ップモータ８によって開閉制御せしめられ、アイドル運
転時以外および減速運転時以外においてはほぼ全開状態
とされる。燃料噴射弁９の先端はシリンダ室４まで延
び、シリンダ室４内に燃料を直接噴射することができ
る。各気筒の燃料噴射弁９は、各燃料噴射弁９に共通の
蓄圧室10に接続され、この蓄圧室10は燃料ポンプ11によ
ってほぼ一定圧力の高圧燃料で満たされている。点火栓
12はディストリビュータ13を介してイグナイタ14に接続
される。吸気管５と排気管６はＥＧＲ通路15によって接
続され、ＥＧＲ通路15の途中にはＥＧＲガス量を制御す
るためのＥＧＲ制御弁16が配置されている。
図１を参照すると、１はシリンダブロック、２はシリン
ダヘッド、３はピストン、４はシリンダ室、５は吸気
管、６は排気管を夫々示す。吸気管５にはリンクレスス
ロットル弁７が配置される。このスロットル弁７はステ
ップモータ８によって開閉制御せしめられ、アイドル運
転時以外および減速運転時以外においてはほぼ全開状態
とされる。燃料噴射弁９の先端はシリンダ室４まで延
び、シリンダ室４内に燃料を直接噴射することができ
る。各気筒の燃料噴射弁９は、各燃料噴射弁９に共通の
蓄圧室10に接続され、この蓄圧室10は燃料ポンプ11によ
ってほぼ一定圧力の高圧燃料で満たされている。点火栓
12はディストリビュータ13を介してイグナイタ14に接続
される。吸気管５と排気管６はＥＧＲ通路15によって接
続され、ＥＧＲ通路15の途中にはＥＧＲガス量を制御す
るためのＥＧＲ制御弁16が配置されている。
【００１０】電子制御ユニット30はディジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス31によって相互に接続され
たROM(リードオンリメモリ）32、RAM(ランダムアクセス
メモリ）33、CPU(マイクロプロセッサ）34、入力ポート
35および出力ポート36を具備する。機関回転数を検出す
るためのクランク角センサ25はディストリビュータ13に
内蔵され、クランク角センサ25の出力信号は入力ポート
35に入力される。図示しないアクセルペダルの踏込み量
を検出するためのアクセル開度センサ27はＡＤ変換器38
を介して入力ポート35に接続される。
ータからなり、双方向性バス31によって相互に接続され
たROM(リードオンリメモリ）32、RAM(ランダムアクセス
メモリ）33、CPU(マイクロプロセッサ）34、入力ポート
35および出力ポート36を具備する。機関回転数を検出す
るためのクランク角センサ25はディストリビュータ13に
内蔵され、クランク角センサ25の出力信号は入力ポート
35に入力される。図示しないアクセルペダルの踏込み量
を検出するためのアクセル開度センサ27はＡＤ変換器38
を介して入力ポート35に接続される。
【００１１】一方、出力ポート36は各駆動回路39, 40,
41,42を介して夫々燃料噴射弁９、イグナイタ14、ＥＧ
Ｒ制御弁16、ステップモータ８に接続される。図２は燃
料噴射弁９の側面断面図を示す。図２を参照すると、40
はノズル50内に挿入されたニードル、41は加圧ロッド、
42は可動プランジャ、43はばね収容室44内に配置されか
つニードル40を下方に向けて押圧する圧縮ばね、45は加
圧ピストン、46はピエゾ圧電素子、47は可動プランジャ
42の頂部とピストン45間に形成されかつ燃料で満たされ
た加圧室、48はニードル加圧室を夫々示す。ニードル加
圧室48は燃料通路49を介して蓄圧室10（図１参照）に連
結され、従って蓄圧室10内の高圧燃料が燃料通路49を介
してニードル加圧室48内に供給される。ピエゾ圧電素子
46に電荷がチャージされるとピエゾ圧電素子46が伸長
し、それによって加圧室47内の燃料圧が高められる。そ
の結果、可動プランジャ42が下方に押圧され、ノズル口
53は、ニードル40によって閉弁状態に保持される。一
方、ピエゾ圧電素子46にチャージされた電荷がディスチ
ャージされるとピエゾ圧電素子46が収縮し、加圧室47内
の燃料圧が低下する。その結果、可動プランジャ42が上
昇するためにニードル40が上昇し、ノズル口53から燃料
が噴射される。
41,42を介して夫々燃料噴射弁９、イグナイタ14、ＥＧ
Ｒ制御弁16、ステップモータ８に接続される。図２は燃
料噴射弁９の側面断面図を示す。図２を参照すると、40
はノズル50内に挿入されたニードル、41は加圧ロッド、
42は可動プランジャ、43はばね収容室44内に配置されか
つニードル40を下方に向けて押圧する圧縮ばね、45は加
圧ピストン、46はピエゾ圧電素子、47は可動プランジャ
42の頂部とピストン45間に形成されかつ燃料で満たされ
た加圧室、48はニードル加圧室を夫々示す。ニードル加
圧室48は燃料通路49を介して蓄圧室10（図１参照）に連
結され、従って蓄圧室10内の高圧燃料が燃料通路49を介
してニードル加圧室48内に供給される。ピエゾ圧電素子
46に電荷がチャージされるとピエゾ圧電素子46が伸長
し、それによって加圧室47内の燃料圧が高められる。そ
の結果、可動プランジャ42が下方に押圧され、ノズル口
53は、ニードル40によって閉弁状態に保持される。一
方、ピエゾ圧電素子46にチャージされた電荷がディスチ
ャージされるとピエゾ圧電素子46が収縮し、加圧室47内
の燃料圧が低下する。その結果、可動プランジャ42が上
昇するためにニードル40が上昇し、ノズル口53から燃料
が噴射される。
【００１２】図３は機関の縦断面図を示す。図３を参照
すると、63はピストン３の頂面に形成された略円筒状凹
部である。点火栓12はシリンダ室に臨んでシリンダヘッ
ド２のほぼ中央部に取り付けられる。図面には示さない
がシリンダヘッド２内には吸気ポートおよび排気ポート
が形成され、これら吸気ポートおよび排気ポートのシリ
ンダ室４内への開口部には夫々吸気弁および排気弁が配
置される。燃料噴射弁９はスワール型の燃料噴射弁であ
り、広がり角が大きく貫徹力の弱い噴霧状の燃料を噴射
する。燃料噴射弁９は、斜め下方を指向して、シリンダ
室４の頂部に配置され、点火栓12近傍に向かって燃料噴
射するように配置される。また、燃料噴射弁９の燃料噴
射方向および燃料噴射時期は、噴射燃料がピストン３頂
部に形成された凹部63を指向するように決められる。
すると、63はピストン３の頂面に形成された略円筒状凹
部である。点火栓12はシリンダ室に臨んでシリンダヘッ
ド２のほぼ中央部に取り付けられる。図面には示さない
がシリンダヘッド２内には吸気ポートおよび排気ポート
が形成され、これら吸気ポートおよび排気ポートのシリ
ンダ室４内への開口部には夫々吸気弁および排気弁が配
置される。燃料噴射弁９はスワール型の燃料噴射弁であ
り、広がり角が大きく貫徹力の弱い噴霧状の燃料を噴射
する。燃料噴射弁９は、斜め下方を指向して、シリンダ
室４の頂部に配置され、点火栓12近傍に向かって燃料噴
射するように配置される。また、燃料噴射弁９の燃料噴
射方向および燃料噴射時期は、噴射燃料がピストン３頂
部に形成された凹部63を指向するように決められる。
【００１３】本実施例の内燃機関は機関運転状態に応じ
た燃料噴射量を吸気行程と圧縮行程とに分割噴射可能な
筒内直接噴射式火花点火機関であって、図４には所定の
機関回転数における吸気行程燃料噴射量と圧縮行程燃料
噴射量の割合を示す。図４を参照すると、横軸はアクセ
ル開度θＡ（機関負荷を表わす）を示し縦軸は燃料噴射
量Ｑを示している。アクセル開度がアイドル開度θI か
ら中負荷開度θM までは、圧縮行程においてだけ燃料が
噴射され、圧縮行程における燃料噴射量（以下「圧縮行
程燃料噴射量」という）はアイドル燃料噴射量ＱIDから
中負荷燃料噴射量ＱM まで漸次増大せしめられる。アク
セル開度が中負荷開度θM を越えると、圧縮行程燃料噴
射量はＱM からＱD まで急激に減少せしめられると共に
吸気行程における燃料噴射量（以下「吸気行程燃料噴射
量」という）はＱPまで急激に増大せしめられる。ＱM
は中負荷付近の燃料噴射量であり、ＱD とＱP との和と
して次式で示される。
た燃料噴射量を吸気行程と圧縮行程とに分割噴射可能な
筒内直接噴射式火花点火機関であって、図４には所定の
機関回転数における吸気行程燃料噴射量と圧縮行程燃料
噴射量の割合を示す。図４を参照すると、横軸はアクセ
ル開度θＡ（機関負荷を表わす）を示し縦軸は燃料噴射
量Ｑを示している。アクセル開度がアイドル開度θI か
ら中負荷開度θM までは、圧縮行程においてだけ燃料が
噴射され、圧縮行程における燃料噴射量（以下「圧縮行
程燃料噴射量」という）はアイドル燃料噴射量ＱIDから
中負荷燃料噴射量ＱM まで漸次増大せしめられる。アク
セル開度が中負荷開度θM を越えると、圧縮行程燃料噴
射量はＱM からＱD まで急激に減少せしめられると共に
吸気行程における燃料噴射量（以下「吸気行程燃料噴射
量」という）はＱPまで急激に増大せしめられる。ＱM
は中負荷付近の燃料噴射量であり、ＱD とＱP との和と
して次式で示される。
【００１４】ＱM ＝ＱD ＋ＱP ここで、ＱD は点火栓12により着火可能な混合気を形成
し得る最小限の圧縮行程燃料噴射量でありアイドル燃料
噴射量ＱIDより少量である。また、ＱP は吸気行程にお
いて噴射された燃料がシリンダ室内４に均質に拡散した
際に点火栓12による着火火炎が伝播可能な最小限の吸気
行程燃料噴射量である。アクセル開度が中負荷開度θM
から高負荷開度θH までは燃料噴射量を圧縮行程と吸気
行程とに分割して噴射し、圧縮行程燃料噴射量はアクセ
ル開度によらずＱD で一定とし、吸気行程燃料噴射量は
アクセル開度の増大に伴なって増大せしめる。
し得る最小限の圧縮行程燃料噴射量でありアイドル燃料
噴射量ＱIDより少量である。また、ＱP は吸気行程にお
いて噴射された燃料がシリンダ室内４に均質に拡散した
際に点火栓12による着火火炎が伝播可能な最小限の吸気
行程燃料噴射量である。アクセル開度が中負荷開度θM
から高負荷開度θH までは燃料噴射量を圧縮行程と吸気
行程とに分割して噴射し、圧縮行程燃料噴射量はアクセ
ル開度によらずＱD で一定とし、吸気行程燃料噴射量は
アクセル開度の増大に伴なって増大せしめる。
【００１５】アクセル開度が高負荷開度θH を越えて全
開θW までのごく高負荷時においては、燃料噴射量が多
いため吸気行程噴射によって形成されるシリンダ室内の
予混合気の濃度が着火に十分なほど濃いため、着火のた
めの圧縮行程噴射をやめて、要求燃料噴射量の全量を吸
気行程において噴射することとしている。高負荷開度θ
H における燃料噴射量ＱH はシリンダ室内に燃料が均質
に拡散した場合にも点火栓により着火可能な均質混合気
を形成可能な最小限吸気行程燃料噴射量である。
開θW までのごく高負荷時においては、燃料噴射量が多
いため吸気行程噴射によって形成されるシリンダ室内の
予混合気の濃度が着火に十分なほど濃いため、着火のた
めの圧縮行程噴射をやめて、要求燃料噴射量の全量を吸
気行程において噴射することとしている。高負荷開度θ
H における燃料噴射量ＱH はシリンダ室内に燃料が均質
に拡散した場合にも点火栓により着火可能な均質混合気
を形成可能な最小限吸気行程燃料噴射量である。
【００１６】中負荷付近（中負荷開度θM ）より低い負
荷領域においては、図３に示されるように、圧縮行程後
期に圧縮行程噴射が実行され、燃料噴射弁９から点火栓
12およびピストン３頂面の凹部63を指向して燃料が噴射
される。この噴射燃料は貫徹力が弱く、またシリンダ室
内の圧力が高くかつ空気流動が弱いため、噴射燃料は点
火栓12付近の領域Ｆに偏在する。この領域Ｆ内の燃料分
布は不均一であり、リッチな混合気層から空気層まで変
化するため、領域Ｆ内には最も燃焼し易い理論空燃比付
近の可燃混合気層が存在する。従って点火栓12付近の可
燃混合気層が容易に着火され、この着火火炎が不均一混
合気層全体に伝播して燃焼が完了する。このように、中
負荷より低い低負荷領域においては、圧縮行程後期に点
火栓12付近に燃料を噴射し、これによって点火栓12付近
に可燃混合気層を形成し、斯くして良好な着火および燃
焼が得られることとなる。
荷領域においては、図３に示されるように、圧縮行程後
期に圧縮行程噴射が実行され、燃料噴射弁９から点火栓
12およびピストン３頂面の凹部63を指向して燃料が噴射
される。この噴射燃料は貫徹力が弱く、またシリンダ室
内の圧力が高くかつ空気流動が弱いため、噴射燃料は点
火栓12付近の領域Ｆに偏在する。この領域Ｆ内の燃料分
布は不均一であり、リッチな混合気層から空気層まで変
化するため、領域Ｆ内には最も燃焼し易い理論空燃比付
近の可燃混合気層が存在する。従って点火栓12付近の可
燃混合気層が容易に着火され、この着火火炎が不均一混
合気層全体に伝播して燃焼が完了する。このように、中
負荷より低い低負荷領域においては、圧縮行程後期に点
火栓12付近に燃料を噴射し、これによって点火栓12付近
に可燃混合気層を形成し、斯くして良好な着火および燃
焼が得られることとなる。
【００１７】一方、中負荷付近（中負荷開度θM ）より
高い負荷領域においては、図５に示されるように、吸気
行程初期（図５（ａ))に吸気行程噴射が実行され、燃料
噴射弁９から点火栓12およびピストン３頂面の凹部63を
指向して燃料が噴射される。この噴射燃料は、広がり角
が大きく貫徹力の弱い噴霧状の燃料であり、噴射燃料の
一部はシリンダ室４内に浮遊し、他は凹部63に衝突す
る。これらの噴射燃料は、吸気ポートからシリンダ室４
内に流入する吸入空気によって生ずるシリンダ室４内の
乱れＴによってシリンダ室４内に拡散され、吸気行程か
ら圧縮行程に至る間に予混合気Ｐが形成される（図５
（ｂ))。この予混合気Ｐの空燃比は、着火火炎が伝播で
きる程度の空燃比である。尚、図５（ｂ）の状態では噴
射状態の中心軸線の延長がシリンダ壁に指向しているた
め、噴射燃料の貫徹力が強い場合には噴霧の一部が直接
シリンダ壁に付着するおそれがある。本実施例では比較
的貫徹力の弱い噴霧を行なっているため特に問題はない
が、本発明の実施例ではこの期間を無噴霧期間とするこ
とにより、燃料のシリンダ壁面への付着防止効果を高め
ている。続いて圧縮行程後期（図５（ｃ))に圧縮行程噴
射が実行され、燃料噴射弁９から点火栓12近傍およびピ
ストン３頂面の凹部63を指向して燃料が噴射される。こ
の噴射燃料は元々点火栓12に指向しているうえ貫徹力が
弱く、またシリンダ室４内の圧力が大きいため、噴射燃
料は点火栓12付近の領域Ｆに偏在する。この領域Ｆ内の
燃料分布も不均一であり、リッチな混合気層から空気層
まで変化するため、この領域Ｆ内には最も燃焼し易い理
論空燃比付近の可燃混合気層が存在する。従って点火栓
12付近の可燃混合気層が着火されると、不均一混合気領
域Ｆを中心に燃焼が進行する（図５（ｄ))。この燃焼過
程では体積膨張した燃焼ガスＢの周辺から順次、予混合
気Ｐに火炎が伝播し燃焼が完了する。このように、中負
荷および高負荷領域においては、吸気行程初期において
燃料を噴射することにより火炎伝播用の混合気をシリン
ダ室４内全体に形成と共に、圧縮行程後期において燃料
を噴射することにより点火栓12近傍に比較的濃い混合気
を形成して着火および火炎核形成用の混合気を形成す
る。斯くして良好な着火と空気利用率の高い燃焼が得ら
れる。特に中負荷運転時においては、従来の機関のよう
に吸気行程、または圧縮行程前半に要求噴射量の全量を
噴射すると、噴射燃料はシリンダ室４内全体に拡散して
しまうため、シリンダ室４内に形成される混合気は過薄
となり、着火および燃焼が困難になるという問題があ
る。また一方、中負荷運転時において要求噴射量の全量
を圧縮行程後期において噴射すると、多量のスモークが
発生したり、空気利用率を高めることができず十分な高
出力を得ることができないという問題がある。本実施例
では、前述のように中負荷運転時においては吸気行程と
圧縮行程とに分割噴射することにより、良好な着火と、
空気利用率の高い燃焼により高出力が得られるのであ
る。
高い負荷領域においては、図５に示されるように、吸気
行程初期（図５（ａ))に吸気行程噴射が実行され、燃料
噴射弁９から点火栓12およびピストン３頂面の凹部63を
指向して燃料が噴射される。この噴射燃料は、広がり角
が大きく貫徹力の弱い噴霧状の燃料であり、噴射燃料の
一部はシリンダ室４内に浮遊し、他は凹部63に衝突す
る。これらの噴射燃料は、吸気ポートからシリンダ室４
内に流入する吸入空気によって生ずるシリンダ室４内の
乱れＴによってシリンダ室４内に拡散され、吸気行程か
ら圧縮行程に至る間に予混合気Ｐが形成される（図５
（ｂ))。この予混合気Ｐの空燃比は、着火火炎が伝播で
きる程度の空燃比である。尚、図５（ｂ）の状態では噴
射状態の中心軸線の延長がシリンダ壁に指向しているた
め、噴射燃料の貫徹力が強い場合には噴霧の一部が直接
シリンダ壁に付着するおそれがある。本実施例では比較
的貫徹力の弱い噴霧を行なっているため特に問題はない
が、本発明の実施例ではこの期間を無噴霧期間とするこ
とにより、燃料のシリンダ壁面への付着防止効果を高め
ている。続いて圧縮行程後期（図５（ｃ))に圧縮行程噴
射が実行され、燃料噴射弁９から点火栓12近傍およびピ
ストン３頂面の凹部63を指向して燃料が噴射される。こ
の噴射燃料は元々点火栓12に指向しているうえ貫徹力が
弱く、またシリンダ室４内の圧力が大きいため、噴射燃
料は点火栓12付近の領域Ｆに偏在する。この領域Ｆ内の
燃料分布も不均一であり、リッチな混合気層から空気層
まで変化するため、この領域Ｆ内には最も燃焼し易い理
論空燃比付近の可燃混合気層が存在する。従って点火栓
12付近の可燃混合気層が着火されると、不均一混合気領
域Ｆを中心に燃焼が進行する（図５（ｄ))。この燃焼過
程では体積膨張した燃焼ガスＢの周辺から順次、予混合
気Ｐに火炎が伝播し燃焼が完了する。このように、中負
荷および高負荷領域においては、吸気行程初期において
燃料を噴射することにより火炎伝播用の混合気をシリン
ダ室４内全体に形成と共に、圧縮行程後期において燃料
を噴射することにより点火栓12近傍に比較的濃い混合気
を形成して着火および火炎核形成用の混合気を形成す
る。斯くして良好な着火と空気利用率の高い燃焼が得ら
れる。特に中負荷運転時においては、従来の機関のよう
に吸気行程、または圧縮行程前半に要求噴射量の全量を
噴射すると、噴射燃料はシリンダ室４内全体に拡散して
しまうため、シリンダ室４内に形成される混合気は過薄
となり、着火および燃焼が困難になるという問題があ
る。また一方、中負荷運転時において要求噴射量の全量
を圧縮行程後期において噴射すると、多量のスモークが
発生したり、空気利用率を高めることができず十分な高
出力を得ることができないという問題がある。本実施例
では、前述のように中負荷運転時においては吸気行程と
圧縮行程とに分割噴射することにより、良好な着火と、
空気利用率の高い燃焼により高出力が得られるのであ
る。
【００１８】また、中負荷付近においては、吸気行程で
噴射された燃料により形成される均質混合気は、着火可
能な空燃比より薄い火炎伝播可能な程度の空燃比でよ
く、希薄燃焼により燃費を向上することができる。この
ような筒内直接噴射式火花点火機関では低中負荷運転域
では気筒内の混合気を成層化して、非常に希薄な混合気
の燃焼を可能としているため、機関制御値、例えば圧縮
行程および吸気行程燃料噴射量および噴射時期、さらに
点火時期の夫々の適正値は狭い範囲内に限定され、この
ため機関運転状態に応じて計算される機関制御値の要求
値から少しずれただけで機関制御値の適正値からはずれ
てしまい、着火が悪化して失火が発生したり、あるいは
良好な燃焼が得られないために黒煙を発生したりするお
それがある。
噴射された燃料により形成される均質混合気は、着火可
能な空燃比より薄い火炎伝播可能な程度の空燃比でよ
く、希薄燃焼により燃費を向上することができる。この
ような筒内直接噴射式火花点火機関では低中負荷運転域
では気筒内の混合気を成層化して、非常に希薄な混合気
の燃焼を可能としているため、機関制御値、例えば圧縮
行程および吸気行程燃料噴射量および噴射時期、さらに
点火時期の夫々の適正値は狭い範囲内に限定され、この
ため機関運転状態に応じて計算される機関制御値の要求
値から少しずれただけで機関制御値の適正値からはずれ
てしまい、着火が悪化して失火が発生したり、あるいは
良好な燃焼が得られないために黒煙を発生したりするお
それがある。
【００１９】ところが、図４に示されるθM , θH , Ｑ
D 、およびＱM は、機関回転数の変化によって変化する
ために、各機関回転数毎に図４のようなマップをもたせ
る必要がある。以下に圧縮行程燃料噴射量を求める場合
について説明する。図６には機関回転数Ｎe とアクセル
開度θＡの２次元マップとして与えられる圧縮行程燃料
噴射量QI２を示しており、マップ上の隣り合う記述機関
回転数ＮeaおよびＮebについて示している。
D 、およびＱM は、機関回転数の変化によって変化する
ために、各機関回転数毎に図４のようなマップをもたせ
る必要がある。以下に圧縮行程燃料噴射量を求める場合
について説明する。図６には機関回転数Ｎe とアクセル
開度θＡの２次元マップとして与えられる圧縮行程燃料
噴射量QI２を示しており、マップ上の隣り合う記述機関
回転数ＮeaおよびＮebについて示している。
【００２０】図６を参照すると、記述機関回転数Ｎebに
おいては、アクセル開度の増大に伴なって圧縮行程燃料
噴射量はＱIbからＱMbまで漸次増大し、アクセル開度θ
Mbにおいて不連続に変化してＱDbまでいっきに減少す
る。アクセル開度θMbからθHbまでは圧縮行程燃料噴射
量はＱDbで一定であり、アクセル開度θHbにおいて再び
不連続に変化して０になる。アクセル開度がθHb以上で
は圧縮行程燃料噴射量は０である。
おいては、アクセル開度の増大に伴なって圧縮行程燃料
噴射量はＱIbからＱMbまで漸次増大し、アクセル開度θ
Mbにおいて不連続に変化してＱDbまでいっきに減少す
る。アクセル開度θMbからθHbまでは圧縮行程燃料噴射
量はＱDbで一定であり、アクセル開度θHbにおいて再び
不連続に変化して０になる。アクセル開度がθHb以上で
は圧縮行程燃料噴射量は０である。
【００２１】ところがこのように不連続位置（例えばア
クセル開度θMbおよびθHb）をマップ上に記述するに
は、圧縮行程燃料噴射量ＱMbに対応するアクセル開度θ
Mbと圧縮行程燃料噴射量ＱDbに対応するアクセル開度
（θMbより少しだけ大きい開度）を記述する必要があ
る。すなわち１つの不連続位置に対して２つのアクセル
開度、すなわちθMbとθMbより少しだけ大きいアクセル
開度をマップ上に追加記述する必要があり、本実施例の
ように２つの不連続位置が存在する場合には４つのアク
セル開度をマップ上に追加記述する必要がある。これは
１つの記述機関回転数についてであって、記述機関回転
数がｎ個あり不連続位置が重複しない場合には、マップ
上に記述されるアクセル開度の数は４・ｎ個だけ増大さ
れなければならず、従ってマップ上の格子点の数は（４
・ｎ）・ｎ個、すなわち４・ｎ2 個だけ増大させなけれ
ぱならない。この結果、電子制御ユニット30（図１参
照）のROM 22のメモリ容量を大幅に増大しなければなら
ないという問題がある。特に本実施例のように機関制御
用の電子制御ユニット30ではメモリ容量を大幅に増大さ
せるということは困難である。
クセル開度θMbおよびθHb）をマップ上に記述するに
は、圧縮行程燃料噴射量ＱMbに対応するアクセル開度θ
Mbと圧縮行程燃料噴射量ＱDbに対応するアクセル開度
（θMbより少しだけ大きい開度）を記述する必要があ
る。すなわち１つの不連続位置に対して２つのアクセル
開度、すなわちθMbとθMbより少しだけ大きいアクセル
開度をマップ上に追加記述する必要があり、本実施例の
ように２つの不連続位置が存在する場合には４つのアク
セル開度をマップ上に追加記述する必要がある。これは
１つの記述機関回転数についてであって、記述機関回転
数がｎ個あり不連続位置が重複しない場合には、マップ
上に記述されるアクセル開度の数は４・ｎ個だけ増大さ
れなければならず、従ってマップ上の格子点の数は（４
・ｎ）・ｎ個、すなわち４・ｎ2 個だけ増大させなけれ
ぱならない。この結果、電子制御ユニット30（図１参
照）のROM 22のメモリ容量を大幅に増大しなければなら
ないという問題がある。特に本実施例のように機関制御
用の電子制御ユニット30ではメモリ容量を大幅に増大さ
せるということは困難である。
【００２２】記述機関回転数Ｎeaにおいては、記述機関
回転数Ｎebの場合とほぼ同様に変化するが、全域にわた
って圧縮行程燃料噴射量はＮebの場合より少量であり、
また２つの不連続位置はθMaおよびθHaと高負荷側に変
化する。ところでマップ記述機関回転数ＮeaとＮebの中
間の機関回転数Ｎecにおいて機関が要求する理想的な圧
縮行程燃料噴射量は図中破線で示されるようになり、不
連続位置はθMcおよびθHcにずれる。
回転数Ｎebの場合とほぼ同様に変化するが、全域にわた
って圧縮行程燃料噴射量はＮebの場合より少量であり、
また２つの不連続位置はθMaおよびθHaと高負荷側に変
化する。ところでマップ記述機関回転数ＮeaとＮebの中
間の機関回転数Ｎecにおいて機関が要求する理想的な圧
縮行程燃料噴射量は図中破線で示されるようになり、不
連続位置はθMcおよびθHcにずれる。
【００２３】ところがこのようなマップ値の読み取りに
おいて従来から行なわれているいわゆる線形補間法を用
いると、図７において破線で示すように理想的な圧縮行
程燃料噴射量からずれることとなる。例えばアクセル開
度θMbとθMaの間における機関回転数Ｎecの圧縮行程燃
料噴射量ＱCcを線形補間法で求めると次式のようにな
る。
おいて従来から行なわれているいわゆる線形補間法を用
いると、図７において破線で示すように理想的な圧縮行
程燃料噴射量からずれることとなる。例えばアクセル開
度θMbとθMaの間における機関回転数Ｎecの圧縮行程燃
料噴射量ＱCcを線形補間法で求めると次式のようにな
る。
【００２４】
【数１】
【００２５】このように不連続位置がある場合に従来の
ような線形補間法で圧縮行程燃料噴射量を計算すると、
アクセル開度θMbからθMa間およびθHbからθHa間にお
いて、図６に示す理想的な圧縮行程燃料噴射量から大き
くずれてしまい、着火性が悪化して失火を発生したり、
あるいは燃焼が悪化して黒煙を発生したりするという問
題がある。
ような線形補間法で圧縮行程燃料噴射量を計算すると、
アクセル開度θMbからθMa間およびθHbからθHa間にお
いて、図６に示す理想的な圧縮行程燃料噴射量から大き
くずれてしまい、着火性が悪化して失火を発生したり、
あるいは燃焼が悪化して黒煙を発生したりするという問
題がある。
【００２６】以上の問題は吸気行程燃料噴射量、吸気行
程および圧縮行程燃料時期、点火時期についても同様で
ある。特に本実施例のような筒内直接噴射式火花点火機
関では、前述のように圧縮行程および吸気行程燃料噴射
量および噴射時期、さらに点火時期の夫々の適正値は狭
い範囲内に限定されるため機関運転状態に応じて計算さ
れる要求値から少しずれただけでも適正値からずれて燃
焼が悪化する等の問題がある。
程および圧縮行程燃料時期、点火時期についても同様で
ある。特に本実施例のような筒内直接噴射式火花点火機
関では、前述のように圧縮行程および吸気行程燃料噴射
量および噴射時期、さらに点火時期の夫々の適正値は狭
い範囲内に限定されるため機関運転状態に応じて計算さ
れる要求値から少しずれただけでも適正値からずれて燃
焼が悪化する等の問題がある。
【００２７】これは機関回転数Ｎecにおける圧縮行程燃
料噴射量を補間計算する際に機関回転数Ｎecにおける不
連続位置を計算していないためである。従ってマップ記
述回転数ＮeaおよびＮebの夫々の２つの不連続位置にお
けるアクセル開度θMaおよびθMb, θHaおよびθHbから
機関回転数Ｎecにおける２つの不連続位置θMcおよびθ
Hc（図６参照）を線形補間によって計算し、機関回転数
Ｎecにおける圧縮行程燃料噴射量を補間計算することに
よって図６の破線で示すような理想的な補間値が得られ
る。
料噴射量を補間計算する際に機関回転数Ｎecにおける不
連続位置を計算していないためである。従ってマップ記
述回転数ＮeaおよびＮebの夫々の２つの不連続位置にお
けるアクセル開度θMaおよびθMb, θHaおよびθHbから
機関回転数Ｎecにおける２つの不連続位置θMcおよびθ
Hc（図６参照）を線形補間によって計算し、機関回転数
Ｎecにおける圧縮行程燃料噴射量を補間計算することに
よって図６の破線で示すような理想的な補間値が得られ
る。
【００２８】図８には圧縮行程燃料噴射量を計算するた
めのルーチンを示す。このルーチンは一定時間毎の割込
みによって実行される。図８を参照すると、まずステッ
プ80において機関回転数の１次元マップ（図９参照）に
基づいて機関回転数Ｎecにおける不連続位置のアクセル
開度θMcおよびθHc、傾きＲMc, ＲKc, ＲHcが線形補間
によって計算される。図９を参照すると、不連続位置に
おけるアクセル開度θM およびθH 、傾きＲM , ＲK ,
ＲH が各マップ記述回転数Ｎe に対して記述され、マッ
プとしてROM 32（図１参照）内に予め記憶されている。
機関回転数Ｎecにおける第１および第２不連続位置のア
クセル開度θMcおよびθHcが図９のマップに基づいて線
形補間によって計算され、不連続位置が特定される。傾
きＲM ，ＲK , ＲH は、図10に示されるアクセル開度と
負荷代用値ＩＱとの関係を示す直接の傾きを示してお
り、夫々アクセル開度がθI からθM における直線の傾
き、θM からθH における直線の傾き、およびθH 以上
における直線の傾きを示している。アクセル開度がθI
からθM に増大するに伴なって負荷代用値ＩＱは０から
ＩＱM まで直線的に増大する。θM は機関回転数に応じ
てθMa, θMbのように変化し、傾きＲM も機関回転数に
応じてＲ Ma, ＲMbのように変化する。ＩＱM は機関回転
数によって変化せず、常に一定である。アクセル開度が
θM を越えるとＩＱはＩＱM からＩＱM ＋ΔＩＱに不連
続的に変化する。ΔＩＱは後述する圧縮行程燃料噴射量
を求めるためのマップにおける負荷代用値ＩＱの分割間
隔である。θM ＜θ≦θH においてはアクセル開度の増
大に伴なってマップ読み取り変数ＩＱはＩＱM ＋ΔＩＱ
からＩＱH まで直線的に増大する。θH は機関回転数に
応じてθHa, θHbのように変化し、傾きＲK も機関回転
数に応じてＲKa, ＲKbのように変化する。ＩＱM ＋ΔＩ
ＱおよびＩＱ H は機関回転数によって変化せず、常に一
定である。アクセル開度がθH を越えるとＩＱはＩＱH
からＩＱH ＋ΔＩＱに不連続的に変化する。θ＞θH に
おいてはアクセル開度の増大に伴なってマップ読み取り
変数ＩＱはＩＱH ＋ΔＩＱからＩＱmax まで直線的に変
化する。傾きＲH は機関回転数に応じてＲHa, ＲHbのよ
うに変化する。
めのルーチンを示す。このルーチンは一定時間毎の割込
みによって実行される。図８を参照すると、まずステッ
プ80において機関回転数の１次元マップ（図９参照）に
基づいて機関回転数Ｎecにおける不連続位置のアクセル
開度θMcおよびθHc、傾きＲMc, ＲKc, ＲHcが線形補間
によって計算される。図９を参照すると、不連続位置に
おけるアクセル開度θM およびθH 、傾きＲM , ＲK ,
ＲH が各マップ記述回転数Ｎe に対して記述され、マッ
プとしてROM 32（図１参照）内に予め記憶されている。
機関回転数Ｎecにおける第１および第２不連続位置のア
クセル開度θMcおよびθHcが図９のマップに基づいて線
形補間によって計算され、不連続位置が特定される。傾
きＲM ，ＲK , ＲH は、図10に示されるアクセル開度と
負荷代用値ＩＱとの関係を示す直接の傾きを示してお
り、夫々アクセル開度がθI からθM における直線の傾
き、θM からθH における直線の傾き、およびθH 以上
における直線の傾きを示している。アクセル開度がθI
からθM に増大するに伴なって負荷代用値ＩＱは０から
ＩＱM まで直線的に増大する。θM は機関回転数に応じ
てθMa, θMbのように変化し、傾きＲM も機関回転数に
応じてＲ Ma, ＲMbのように変化する。ＩＱM は機関回転
数によって変化せず、常に一定である。アクセル開度が
θM を越えるとＩＱはＩＱM からＩＱM ＋ΔＩＱに不連
続的に変化する。ΔＩＱは後述する圧縮行程燃料噴射量
を求めるためのマップにおける負荷代用値ＩＱの分割間
隔である。θM ＜θ≦θH においてはアクセル開度の増
大に伴なってマップ読み取り変数ＩＱはＩＱM ＋ΔＩＱ
からＩＱH まで直線的に増大する。θH は機関回転数に
応じてθHa, θHbのように変化し、傾きＲK も機関回転
数に応じてＲKa, ＲKbのように変化する。ＩＱM ＋ΔＩ
ＱおよびＩＱ H は機関回転数によって変化せず、常に一
定である。アクセル開度がθH を越えるとＩＱはＩＱH
からＩＱH ＋ΔＩＱに不連続的に変化する。θ＞θH に
おいてはアクセル開度の増大に伴なってマップ読み取り
変数ＩＱはＩＱH ＋ΔＩＱからＩＱmax まで直線的に変
化する。傾きＲH は機関回転数に応じてＲHa, ＲHbのよ
うに変化する。
【００２９】以上のように、アクセル開度によって表わ
される不連続位置は例えばθMa, θ Mbのように機関回転
数の変化によって変化するが、負荷代用値ＩＱによって
表わされる不連続位置、例えばＩＱM は機関回転数の変
化によって変化しない。従って、マップ上でＩＱM , Ｉ
ＱM ＋ΔＩＱ, ＩＱH 、およびＩＱH ＋ΔＩＱの４つを
記述することによって全ての機関回転数に対して不連続
位置を記述することができる。（記述機関回転数がｎ個
あるとすると、マップ上の格子点の数は４ｎだけ増える
が、従来に比べて１／ｎとなる。）このため、不連続位
置を記述するためにメモリ容量が大幅に増大するという
ことを防止することができ、機関制御用の電子制御ユニ
ットで十分に対応することができる。また負荷代用値Ｉ
Ｑは、アクセル開度がいかなる開度であってもＩＱM と
ＩＱM ＋ΔＩＱの間の値、およびＩＱH とＩＱH ＋ΔＩ
Ｑの間の値をとることはない。
される不連続位置は例えばθMa, θ Mbのように機関回転
数の変化によって変化するが、負荷代用値ＩＱによって
表わされる不連続位置、例えばＩＱM は機関回転数の変
化によって変化しない。従って、マップ上でＩＱM , Ｉ
ＱM ＋ΔＩＱ, ＩＱH 、およびＩＱH ＋ΔＩＱの４つを
記述することによって全ての機関回転数に対して不連続
位置を記述することができる。（記述機関回転数がｎ個
あるとすると、マップ上の格子点の数は４ｎだけ増える
が、従来に比べて１／ｎとなる。）このため、不連続位
置を記述するためにメモリ容量が大幅に増大するという
ことを防止することができ、機関制御用の電子制御ユニ
ットで十分に対応することができる。また負荷代用値Ｉ
Ｑは、アクセル開度がいかなる開度であってもＩＱM と
ＩＱM ＋ΔＩＱの間の値、およびＩＱH とＩＱH ＋ΔＩ
Ｑの間の値をとることはない。
【００３０】再び図８を参照すると、ステップ81におい
てアクセル開度θＡが第１の不連続位置におけるアクセ
ル開度θMc以下か否か判定される。θＡ≦θMcと判定さ
れた場合にはステップ82に進み負荷代用値ＩＱが次式に
より計算される。 ＩＱ＝ＲMc・θＡ これによってθがアイドル開度θI から第１の不連続位
置であるθMcまで変化するとマップ読み取り変数は０か
らＩＱM まで直線的に変化する。
てアクセル開度θＡが第１の不連続位置におけるアクセ
ル開度θMc以下か否か判定される。θＡ≦θMcと判定さ
れた場合にはステップ82に進み負荷代用値ＩＱが次式に
より計算される。 ＩＱ＝ＲMc・θＡ これによってθがアイドル開度θI から第１の不連続位
置であるθMcまで変化するとマップ読み取り変数は０か
らＩＱM まで直線的に変化する。
【００３１】一方、ステップ81においてθＡ＞θMcと判
定されるとステップ83に進みθＡ≦θHcか否か判定され
る。θＡ≦θHcと判定された場合、すなわちθMc＜θＡ
≦θ Hcの場合にはステップ84に進み負荷代用値ＩＱが次
式により計算される。 ＩＱ＝ＩＱM ＋ΔＩＱ＋ＲKC・（θＡ−θMc） これによってθＡが第１の不連続位置であるθMcから第
２の不連続位置であるθ Hcまで変化するとマップ読み取
り変数はＩＱM ＋ΔＩＱからＩＱH まで直線的に変化す
る。
定されるとステップ83に進みθＡ≦θHcか否か判定され
る。θＡ≦θHcと判定された場合、すなわちθMc＜θＡ
≦θ Hcの場合にはステップ84に進み負荷代用値ＩＱが次
式により計算される。 ＩＱ＝ＩＱM ＋ΔＩＱ＋ＲKC・（θＡ−θMc） これによってθＡが第１の不連続位置であるθMcから第
２の不連続位置であるθ Hcまで変化するとマップ読み取
り変数はＩＱM ＋ΔＩＱからＩＱH まで直線的に変化す
る。
【００３２】ステップ83においてθＡ＞θHcと判定され
るとステップ85に進み負荷代用値ＩＱが次式により計算
される。 ＩＱ＝ＩＱH ＋ΔＩＱ＋ＲHC・（θＡ−θHC） これによってθＡが第２の不連続位置であるθHCから全
開位置θW まで変化すると負荷代用値はＩＱH ＋ΔＩＱ
からＩＱmax まで直線的に変化する。
るとステップ85に進み負荷代用値ＩＱが次式により計算
される。 ＩＱ＝ＩＱH ＋ΔＩＱ＋ＲHC・（θＡ−θHC） これによってθＡが第２の不連続位置であるθHCから全
開位置θW まで変化すると負荷代用値はＩＱH ＋ΔＩＱ
からＩＱmax まで直線的に変化する。
【００３３】次いでステップ86では機関回転数Ｎe およ
び負荷代用値ＩＱの２次元マップ（図11参照）から圧縮
行程燃料噴射量が線形補間によって計算される。図12に
は図11に示すマップによって与えられる圧縮行程燃料噴
射量QI２を示している。図12を参照すると、記述機関回
転数ＮeaおよびＮebにおいてはＩＱが０からＩＱM に増
大するにつれて圧縮行程燃料噴射量がＱIaからＱMaに、
ＱIbからＱMbに夫々直線的に増大する。不連続位置ＩＱ
M およびＩＱM ＋ΔＩＱは機関回転数によらず常に一定
である。ＩＱは図８に示すルーチンのステップ81からス
テップ85によって計算されるためθＡがいかなる値をと
ってもＩＱはＩＱM とＩＱ M ＋ΔＩＱの間の値をとるこ
とができない（図10参照) 。従ってＩＱがＩＱM とＩＱ
M ＋ΔＩＱで、すなわちアクセル開度θM で圧縮行程燃
料噴射量がＱMbからＱDbに、あるいはＱMaからＱDaに不
連続に変化することになる。ＩＱがＩＱM ＋ΔＩＱとＩ
ＱH の間にある場合には圧縮行程燃料噴射量は一定であ
り、記述機関回転数がＮeaおよびＮebの場合夫々ＱDaお
よびＱDbである。不連続位置ＩＱH およびＩＱH ＋ΔＩ
Ｑも機関回転数によらず常に一定であり、前述と同様に
θがいかなる値をとってもＩＱはＩＱH とＩＱH ＋ΔＩ
Ｑの間の値をとることができない（図10参照）。従って
ＩＱがＩＱH とＩＱH ＋ΔＩＱですなわちアクセル開度
θH で圧縮行程燃料噴射量がＱDbから０に、あるいはＱ
Daから０に不連続に変化することになる。ＩＱがＩＱH
＋ΔＩＱより大きい場合には圧縮行程燃料噴射量は０で
ある。
び負荷代用値ＩＱの２次元マップ（図11参照）から圧縮
行程燃料噴射量が線形補間によって計算される。図12に
は図11に示すマップによって与えられる圧縮行程燃料噴
射量QI２を示している。図12を参照すると、記述機関回
転数ＮeaおよびＮebにおいてはＩＱが０からＩＱM に増
大するにつれて圧縮行程燃料噴射量がＱIaからＱMaに、
ＱIbからＱMbに夫々直線的に増大する。不連続位置ＩＱ
M およびＩＱM ＋ΔＩＱは機関回転数によらず常に一定
である。ＩＱは図８に示すルーチンのステップ81からス
テップ85によって計算されるためθＡがいかなる値をと
ってもＩＱはＩＱM とＩＱ M ＋ΔＩＱの間の値をとるこ
とができない（図10参照) 。従ってＩＱがＩＱM とＩＱ
M ＋ΔＩＱで、すなわちアクセル開度θM で圧縮行程燃
料噴射量がＱMbからＱDbに、あるいはＱMaからＱDaに不
連続に変化することになる。ＩＱがＩＱM ＋ΔＩＱとＩ
ＱH の間にある場合には圧縮行程燃料噴射量は一定であ
り、記述機関回転数がＮeaおよびＮebの場合夫々ＱDaお
よびＱDbである。不連続位置ＩＱH およびＩＱH ＋ΔＩ
Ｑも機関回転数によらず常に一定であり、前述と同様に
θがいかなる値をとってもＩＱはＩＱH とＩＱH ＋ΔＩ
Ｑの間の値をとることができない（図10参照）。従って
ＩＱがＩＱH とＩＱH ＋ΔＩＱですなわちアクセル開度
θH で圧縮行程燃料噴射量がＱDbから０に、あるいはＱ
Daから０に不連続に変化することになる。ＩＱがＩＱH
＋ΔＩＱより大きい場合には圧縮行程燃料噴射量は０で
ある。
【００３４】このようにＮe とＩＱに基づく２次元マッ
プから線形補間によって計算される圧縮行程燃料噴射量
は、例えば図６の破線で示されるＮecのようになり、機
関運転状態に応じた理想的な圧縮行程燃料噴射量からず
れることがないため、良好な着火および燃焼を行なうこ
とができる。また、負荷代用値ＩＱを用いることによっ
て不連続位置は機関回転数によって変化しないために、
メモリ容量が大幅に増大するということを防止すること
ができ、機関制御用の電子制御ユニットで十分対応する
ことができる。
プから線形補間によって計算される圧縮行程燃料噴射量
は、例えば図６の破線で示されるＮecのようになり、機
関運転状態に応じた理想的な圧縮行程燃料噴射量からず
れることがないため、良好な着火および燃焼を行なうこ
とができる。また、負荷代用値ＩＱを用いることによっ
て不連続位置は機関回転数によって変化しないために、
メモリ容量が大幅に増大するということを防止すること
ができ、機関制御用の電子制御ユニットで十分対応する
ことができる。
【００３５】なお、ここでは圧縮行程燃料噴射量を求め
る場合について説明したが、吸気行程燃料噴射量、圧縮
行程および吸気行程燃料噴射時期、および点火時期につ
いても本発明を適用することができる。ところで、第１
の制御部による制御、例えば、燃料噴射制御および点火
時期制御等は応答が速く、負荷の変化にほぼ追従する
が、第２の制御部による制御、例えば、吸入空気量制御
およびＥＧＲ量制御等は応答が遅く、負荷の変化に遅延
して応答する（図13参照）。すなわち、吸入空気量制御
およびＥＧＲ量制御では、スロットル弁およびＥＧＲ弁
の駆動の遅延に加えて空気およびＥＧＲガスの流れの遅
れがある。従って負荷が変化する際には、燃料噴射制御
および点火時期制御に対して吸入空気量制御およびＥＧ
Ｒ量制御が遅れ、トルクの低下および排気エミッション
の悪化等の問題を生ずる。
る場合について説明したが、吸気行程燃料噴射量、圧縮
行程および吸気行程燃料噴射時期、および点火時期につ
いても本発明を適用することができる。ところで、第１
の制御部による制御、例えば、燃料噴射制御および点火
時期制御等は応答が速く、負荷の変化にほぼ追従する
が、第２の制御部による制御、例えば、吸入空気量制御
およびＥＧＲ量制御等は応答が遅く、負荷の変化に遅延
して応答する（図13参照）。すなわち、吸入空気量制御
およびＥＧＲ量制御では、スロットル弁およびＥＧＲ弁
の駆動の遅延に加えて空気およびＥＧＲガスの流れの遅
れがある。従って負荷が変化する際には、燃料噴射制御
および点火時期制御に対して吸入空気量制御およびＥＧ
Ｒ量制御が遅れ、トルクの低下および排気エミッション
の悪化等の問題を生ずる。
【００３６】そこで第１の実施例では、負荷を示す目標
負荷代用値ＲＩＱに基づいて目標スロットル弁開度θRT
H と目標ＥＧＲ弁開度θREGRを求めて、これらに基づい
て夫々スロットル弁開度およびＥＧＲ弁開度を制御する
と共に、目標負荷代用値ＲＩＱに遅延して目標負荷代用
値ＲＩＱに除々に近付く負荷代用値ＩＱi に基づいて吸
気行程噴射時期AI１、圧縮行程噴射時期AI２、吸気行程
燃料噴射量QI１、圧縮行程燃料噴射量QI２、および点火
時期θSPK を求めて、これらに基づいて夫々燃料噴射制
御および点火時期制御を実行している。すなわち、応答
の速い燃料噴射制御および点火時期制御を応答の遅い吸
入空気量制御およびＥＧＲ量制御に遅れて制御せしめる
ことによって、燃料噴射制御および点火時期制御を吸入
空気量制御およびＥＧＲ制御に同期せしめることができ
る（図14参照）。この結果、トルクの低下および排気エ
ミッションの悪化を防止することができる。
負荷代用値ＲＩＱに基づいて目標スロットル弁開度θRT
H と目標ＥＧＲ弁開度θREGRを求めて、これらに基づい
て夫々スロットル弁開度およびＥＧＲ弁開度を制御する
と共に、目標負荷代用値ＲＩＱに遅延して目標負荷代用
値ＲＩＱに除々に近付く負荷代用値ＩＱi に基づいて吸
気行程噴射時期AI１、圧縮行程噴射時期AI２、吸気行程
燃料噴射量QI１、圧縮行程燃料噴射量QI２、および点火
時期θSPK を求めて、これらに基づいて夫々燃料噴射制
御および点火時期制御を実行している。すなわち、応答
の速い燃料噴射制御および点火時期制御を応答の遅い吸
入空気量制御およびＥＧＲ量制御に遅れて制御せしめる
ことによって、燃料噴射制御および点火時期制御を吸入
空気量制御およびＥＧＲ制御に同期せしめることができ
る（図14参照）。この結果、トルクの低下および排気エ
ミッションの悪化を防止することができる。
【００３７】図15および図16には第１の実施例を実行す
るためのルーチンを示す。このルーチンは一定時間毎に
実行される。図15および図16を参照すると、まずステッ
プ100 においてアクセル開度θＡおよび機関回転数Ｎe
が読込まれる。次いでステップ101 では、アクセル開度
θＡと機関回転数Ｎe とのマップから目標総噴射量ＲＱ
が計算される。ステップ102 では機関回転数Ｎe と目標
総噴射量ＲＱのマップから目標負荷代用値ＲＩＱが計算
される。ステップ103 では、機関回転数Ｎe と目標負荷
代用値ＲＩＱとに基づいてＮＥとＩＱのマップから目標
スロットルと弁開度θRTH および目標ＥＧＲ弁開度θRE
GRが計算される。従ってＲＩＱが変化するとθRTH およ
びθREGRはすぐに変化する。ステップ104 では目標スロ
ットル弁開度θRTH および目標ＥＧＲ弁開度θREGRが出
力され、これに基づいて図示しない他のルーチンにおい
てスロットル弁開度およびＥＧＲ弁開度が制御される。
ステップ105 では前回10msec. 経過と判定されたときか
ら10msec. 経過したか否か判定される。否定判定される
と本ルーチンを終了し、肯定判定されるとステップ106
に進む。すなわち、10msec. 毎にステップ106 以下に進
むことになる。ステップ106 では遅延係数ＫがθRTH ,
θREGR、およびＮe のマップから係算される。ここでＫ
は１より小さい正の数である。ステップ107 では目標負
荷代用値ＲＩＱと前回の負荷代用値ＩＱi-1との偏差Ｄ
ＩＱが計算される。ステップ108 では、今回の負荷代用
値ＩＱi が次式から計算される。
るためのルーチンを示す。このルーチンは一定時間毎に
実行される。図15および図16を参照すると、まずステッ
プ100 においてアクセル開度θＡおよび機関回転数Ｎe
が読込まれる。次いでステップ101 では、アクセル開度
θＡと機関回転数Ｎe とのマップから目標総噴射量ＲＱ
が計算される。ステップ102 では機関回転数Ｎe と目標
総噴射量ＲＱのマップから目標負荷代用値ＲＩＱが計算
される。ステップ103 では、機関回転数Ｎe と目標負荷
代用値ＲＩＱとに基づいてＮＥとＩＱのマップから目標
スロットルと弁開度θRTH および目標ＥＧＲ弁開度θRE
GRが計算される。従ってＲＩＱが変化するとθRTH およ
びθREGRはすぐに変化する。ステップ104 では目標スロ
ットル弁開度θRTH および目標ＥＧＲ弁開度θREGRが出
力され、これに基づいて図示しない他のルーチンにおい
てスロットル弁開度およびＥＧＲ弁開度が制御される。
ステップ105 では前回10msec. 経過と判定されたときか
ら10msec. 経過したか否か判定される。否定判定される
と本ルーチンを終了し、肯定判定されるとステップ106
に進む。すなわち、10msec. 毎にステップ106 以下に進
むことになる。ステップ106 では遅延係数ＫがθRTH ,
θREGR、およびＮe のマップから係算される。ここでＫ
は１より小さい正の数である。ステップ107 では目標負
荷代用値ＲＩＱと前回の負荷代用値ＩＱi-1との偏差Ｄ
ＩＱが計算される。ステップ108 では、今回の負荷代用
値ＩＱi が次式から計算される。
【００３８】ＩＱi ＝ＩＱi-1 ＋Ｋ・ＤＩＱ 前述のように遅延係数Ｋは１より小さい正の数であるか
ら、ＩＱi は目標負荷代用値ＲＩＱに除々に近づいてい
く。この近づき度合い（すなわち遅延度）は遅延係数Ｋ
に依存して変化し、この遅延係数は前述のように機関運
転状態に応じて変化するため、機関運転状態に応じて最
適に遅延度を変化せしめることができる。ステップ109
ではＮe とＩＱi に基づいてＮe とＩＱのマップから、
総噴射量QALL、吸気行程噴射時期AI１、圧縮行程噴射時
期AI２、圧縮行程燃料噴射量QI２、および点火時期θSP
K が計算される。また、吸気行程燃料噴射量QI１が次式
から計算される。
ら、ＩＱi は目標負荷代用値ＲＩＱに除々に近づいてい
く。この近づき度合い（すなわち遅延度）は遅延係数Ｋ
に依存して変化し、この遅延係数は前述のように機関運
転状態に応じて変化するため、機関運転状態に応じて最
適に遅延度を変化せしめることができる。ステップ109
ではＮe とＩＱi に基づいてＮe とＩＱのマップから、
総噴射量QALL、吸気行程噴射時期AI１、圧縮行程噴射時
期AI２、圧縮行程燃料噴射量QI２、および点火時期θSP
K が計算される。また、吸気行程燃料噴射量QI１が次式
から計算される。
【００３９】QI１＝QALL−QI２ ステップ110 ではAI１, AI２, QI１, QI２, θSPK が出
力され、これらに基づいて図示しない他のルーチンにお
いて燃料噴射および点火が実行される。次に第２の実施
例について説明する。第２の実施例では、第１の実施例
と同様に、目標スロットル弁開度θRTH と目標ＥＧＲ弁
開度θREGRが目標負荷代用値ＲＩＱに基づいて計算さ
れ、θRTH およびθREGRに基づいてスロットル弁開度お
よびＥＧＲ弁開度が制御せしめられる。一方、実際のス
ロットル弁開度θTHまたは実際のＥＧＲ弁開度θEGR か
ら求められる負荷代用値ＩＱに基づいてAI１, AI２, QI
１, QI２, θSPK を求めて、これらに基づいて燃料噴射
制御および点火制御を実行している。すなわち、ここで
求められる負荷代用値にはスロットル弁またはＥＧＲ弁
の作動遅れがすでに含まれており、このＩＱに基づいて
燃料噴射制御および点火制御を行なっているため、応答
の速い燃料噴射制御および点火制御を応答の遅い吸入空
気量制御およびＥＧＲ量制御に遅れて制御せしめること
ができる。従って、第１の実施例と同様の効果を奏する
ことができる。
力され、これらに基づいて図示しない他のルーチンにお
いて燃料噴射および点火が実行される。次に第２の実施
例について説明する。第２の実施例では、第１の実施例
と同様に、目標スロットル弁開度θRTH と目標ＥＧＲ弁
開度θREGRが目標負荷代用値ＲＩＱに基づいて計算さ
れ、θRTH およびθREGRに基づいてスロットル弁開度お
よびＥＧＲ弁開度が制御せしめられる。一方、実際のス
ロットル弁開度θTHまたは実際のＥＧＲ弁開度θEGR か
ら求められる負荷代用値ＩＱに基づいてAI１, AI２, QI
１, QI２, θSPK を求めて、これらに基づいて燃料噴射
制御および点火制御を実行している。すなわち、ここで
求められる負荷代用値にはスロットル弁またはＥＧＲ弁
の作動遅れがすでに含まれており、このＩＱに基づいて
燃料噴射制御および点火制御を行なっているため、応答
の速い燃料噴射制御および点火制御を応答の遅い吸入空
気量制御およびＥＧＲ量制御に遅れて制御せしめること
ができる。従って、第１の実施例と同様の効果を奏する
ことができる。
【００４０】なお、スロットル弁の作動とＥＧＲ弁の作
動ではＥＧＲ弁の作動の方が応答が遅いため、ＥＧＲ弁
が作動せしめられるときにはＥＧＲ弁開度θEGR に基づ
いて負荷代用値ＩＱを求め、ＥＧＲ弁が作動せしめられ
ないときにはスロットル弁開度θTHに基づいて負荷代用
値ＩＱを求めるようにしている。図１を参照すると、Ｅ
ＧＲ弁16の開度を検出するためのＥＧＲ弁開度センサ28
はＡＤ変換器43を介して入力ポート35に接続される。一
方、スロットル弁７の開度を検出するためのスロットル
弁開度センサ29はＡＤ変換器44を介して入力ポート35に
接続される。
動ではＥＧＲ弁の作動の方が応答が遅いため、ＥＧＲ弁
が作動せしめられるときにはＥＧＲ弁開度θEGR に基づ
いて負荷代用値ＩＱを求め、ＥＧＲ弁が作動せしめられ
ないときにはスロットル弁開度θTHに基づいて負荷代用
値ＩＱを求めるようにしている。図１を参照すると、Ｅ
ＧＲ弁16の開度を検出するためのＥＧＲ弁開度センサ28
はＡＤ変換器43を介して入力ポート35に接続される。一
方、スロットル弁７の開度を検出するためのスロットル
弁開度センサ29はＡＤ変換器44を介して入力ポート35に
接続される。
【００４１】図17には第２の実施例を実行するためのル
ーチンを示す。このルーチンは一定時間毎に実行され
る。このルーチンにおいて、図15に示すルーチンと同一
のステップについては同一のステップ番号を付してその
説明を省略する。ステップ120 ではアクセル開度θＡ、
機関回転数Ｎe 、スロットル弁開度θTH、およびＥＧＲ
弁開度θEGR が読込まれる。ステップ121 ではＥＧＲ弁
開度θEGR が目標ＥＧＲ弁開度θREGRに等しいか否か判
定される。θEGR がθREGRに等しくない場合、すなわち
ＥＧＲ弁が制御されている場合には、ステップ122 に進
み、機関回転数Ｎe およびＥＧＲ弁開度θEGR がのマッ
プから負荷代用値ＩＱが計算される。一方、θEGR がθ
REGRに等しい場合、すなわち、ＥＧＲ弁が制御されてい
ない場合には、ステップ123 に進み、機関回転数Ｎe お
よびスロットル弁開度θTHのマップから負荷代用値ＩＱ
が計算される。ステップ124 ではＮe とＩＱのマップか
ら、QALL, AI１, AI２, QI２, θSPK が計算され、また
次式よりQI１が計算される。
ーチンを示す。このルーチンは一定時間毎に実行され
る。このルーチンにおいて、図15に示すルーチンと同一
のステップについては同一のステップ番号を付してその
説明を省略する。ステップ120 ではアクセル開度θＡ、
機関回転数Ｎe 、スロットル弁開度θTH、およびＥＧＲ
弁開度θEGR が読込まれる。ステップ121 ではＥＧＲ弁
開度θEGR が目標ＥＧＲ弁開度θREGRに等しいか否か判
定される。θEGR がθREGRに等しくない場合、すなわち
ＥＧＲ弁が制御されている場合には、ステップ122 に進
み、機関回転数Ｎe およびＥＧＲ弁開度θEGR がのマッ
プから負荷代用値ＩＱが計算される。一方、θEGR がθ
REGRに等しい場合、すなわち、ＥＧＲ弁が制御されてい
ない場合には、ステップ123 に進み、機関回転数Ｎe お
よびスロットル弁開度θTHのマップから負荷代用値ＩＱ
が計算される。ステップ124 ではＮe とＩＱのマップか
ら、QALL, AI１, AI２, QI２, θSPK が計算され、また
次式よりQI１が計算される。
【００４２】QI１＝QALL−QI２ 次に第３の実施例について説明する。第３の実施例は第
１の実施例と第２の実施例の組合わせである。図18およ
び図19には第３の実施例を実行するためのルーチンを示
す。このルーチンは一定時間毎に実行される。ステップ
123 までは図17のルーチンと同様である。ステップ105
以下は図15および図16のルーチンとほぼ同様であり、ス
テップ106 以下は10msec. 毎に実行される。ステップ13
0 では、ステップ122 またはステップ123 で求められた
負荷代用値ＩＱと前回の負荷代用値ＩＱi-1 との偏差Ｄ
ＩＱが計算される。ステップ108 ではＩＱi が除々に負
荷代用値ＩＱに近付けられる。
１の実施例と第２の実施例の組合わせである。図18およ
び図19には第３の実施例を実行するためのルーチンを示
す。このルーチンは一定時間毎に実行される。ステップ
123 までは図17のルーチンと同様である。ステップ105
以下は図15および図16のルーチンとほぼ同様であり、ス
テップ106 以下は10msec. 毎に実行される。ステップ13
0 では、ステップ122 またはステップ123 で求められた
負荷代用値ＩＱと前回の負荷代用値ＩＱi-1 との偏差Ｄ
ＩＱが計算される。ステップ108 ではＩＱi が除々に負
荷代用値ＩＱに近付けられる。
【００４３】第３の実施例においても第１の実施例と同
様の効果を得ることができる。
様の効果を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】１つの点で全ての機関回転数に対応する
不連続点を表わすことができるため、不連続点を記述す
るために記憶容量が大幅に増大するということを防止で
き、機関制御値が不連続に変化する場合においても、機
関制御値を常に理想的な機関制御値とすることができ
る。
不連続点を表わすことができるため、不連続点を記述す
るために記憶容量が大幅に増大するということを防止で
き、機関制御値が不連続に変化する場合においても、機
関制御値を常に理想的な機関制御値とすることができ
る。
【００４５】また、機関負荷が変化する場合には第１の
制御部を第２の制御部に遅れて制御せしめるため、第１
の制御部による制御と第２の制御部による制御を同期せ
しめることができ、これによってトルクの低下および排
気エミッションの悪化を防止することができる。
制御部を第２の制御部に遅れて制御せしめるため、第１
の制御部による制御と第２の制御部による制御を同期せ
しめることができ、これによってトルクの低下および排
気エミッションの悪化を防止することができる。
【図１】４気筒ガソリン機関の全体図である。
【図２】燃料噴射弁の縦断面図である。
【図３】内燃機関の縦断面図である。
【図４】圧縮行程噴射と吸気行程噴射の制御パターンを
示す線図である。
示す線図である。
【図５】吸気行程および圧縮行程噴射を実行するときの
動作を説明する図である。
動作を説明する図である。
【図６】機関回転数とアクセル開度の２次元マップとし
て与えられる圧縮行程燃料噴射量を示す線図である。
て与えられる圧縮行程燃料噴射量を示す線図である。
【図７】機関回転数とアクセル開度の２次元マップとし
て与えられる圧縮行程燃料噴射量を示す線図において、
従来の線形補間を示す線図である。
て与えられる圧縮行程燃料噴射量を示す線図において、
従来の線形補間を示す線図である。
【図８】圧縮行程燃料噴射量を計算するためのフローチ
ャートである。
ャートである。
【図９】機関回転数に基づくθM , θH , ＲM , ＲK ,
ＲH の１次元マップである。
ＲH の１次元マップである。
【図10】アクセル開度と負荷代用値との関係を示す線図
である。
である。
【図11】機関回転数と負荷代用値の２次元マップを示す
図である。
図である。
【図12】負荷代用値と圧縮行程燃料噴射量との関係を示
す線図である。
す線図である。
【図13】従来の負荷、燃料噴射量、吸入空気量、トルク
の変化を示す線図である。
の変化を示す線図である。
【図14】本発明の一実施例の負荷、燃料噴射量、吸入空
気量、トルクの変化を示す線図である。
気量、トルクの変化を示す線図である。
【図15】機関を制御するための第１の実施例のフローチ
ャートである。
ャートである。
【図16】機関を制御するための第１の実施例のフローチ
ャートである。
ャートである。
【図17】機関を制御するための第２の実施例のフローチ
ャートである。
ャートである。
【図18】機関を制御するための第３の実施例のフローチ
ャートである。
ャートである。
【図19】機関を制御するための第３の実施例のフローチ
ャートである。
ャートである。
【符号の説明】 ７…スロットル弁 ９…燃料噴射弁 12…点火栓 16…ＥＧＲ制御弁 30…電子制御ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02D 45/00
Claims (1)
- 【請求項１】 内燃機関の運転を制御する応答性の速い
第１の制御部と応答性の遅い第２の制御部とを有する内
燃機関において、機関運転状態を制御する機関制御値が
不連続点を有すると共に該不連続点に対応する機関負荷
が機関回転数により変化する場合において、機関負荷の
代りに用いると共に機関回転数が変化しても前記不連続
点を示す位置が一定となるような負荷代用値を求め、前
記第１および第２の制御部を前記負荷代用値に基づいて
制御せしめ、機関負荷が変化する場合に前記第１の制御
部を前記第２の制御部に遅れて制御せしめるようにした
内燃機関の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40789790A JP2751637B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40789790A JP2751637B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 内燃機関の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04228856A JPH04228856A (ja) | 1992-08-18 |
| JP2751637B2 true JP2751637B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=18517423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40789790A Expired - Lifetime JP2751637B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 内燃機関の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2751637B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3233039B2 (ja) * | 1996-08-28 | 2001-11-26 | 三菱自動車工業株式会社 | 筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置 |
| JPH10227239A (ja) * | 1997-02-13 | 1998-08-25 | Mazda Motor Corp | エンジンの制御装置 |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP40789790A patent/JP2751637B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04228856A (ja) | 1992-08-18 |
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