JP2910562B2 - 内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所要の運転条件下では
理論空燃比よりも希薄側空燃比での希薄燃焼運転を行な
う希薄燃焼式内燃機関に用いて好適の、内燃機関用燃料
供給装置及び内燃機関用燃料供給方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、所要の運転条件下では理論空燃比
（ストイキオ）よりも希薄側空燃比（リーン）での希薄
燃焼運転を行なう希薄燃焼式内燃機関（所謂リーンバー
ンエンジン）が提供されている。このようなリーンバー
ンエンジンでは、希薄燃焼運転（リーンバーン運転）時
は、ＮＯｘ排出量低減のため空燃比を極力大きく（つま
り、混合気が極力希薄になるように）設定しており、そ
の空燃比の値は、混合気が安定した燃焼を行ないうる限
界（リーン限界）近くに設定されている。

【０００３】そして、このようなリーンバーン運転を行
なうことにより、ＮＯｘ排出を抑え燃費を大幅に向上さ
せることができる。ところで、リーンバーン運転を行な
うため、制御装置により燃焼状態を制御することが行な
われており、この制御において、クランク軸の角加速度
からエンジントルクを推定することが論文等で発表され
ている。

【０００４】また、例えば特開昭５８−２１７７３２号
公報には、機関の回転速度変動が小さいと燃焼状態が安
定であるとして空燃比をリーン側へ、大きいと燃焼状態
が不安定であるとして空燃比をリッチ側へ制御する技術
が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たクランク軸の角速度からエンジントルクを推定する技
術では、変化する瞬時値を用いてエンジンの状態の推定
及び制御を瞬間毎に行なうものであり、エンジントルク
Ｐｉの確率・統計的性質を考慮し、所定の期間毎に安定
した確実な制御を行なうことは考えられていない。

【０００６】また、特開昭５８−２１７７３２号公報の
技術のように、燃焼状態の安定，不安定を検出しなが
ら、よりリーンな燃焼を行なえるように制御する場合、
以下のような課題がある。すなわち、例えば燃料噴射量
の比較的多い運転領域及び燃料噴射量の比較的少ない運
転領域では、インジェクタの燃料噴射特性について線形
性を確保できない場合がある。このような場合、検出さ
れたデータは正確さを欠いており、燃焼状態の学習、即
ち回転変動の学習は正しく行なうことができず、リーン
限界燃焼を行なうための空燃比の正確な制御ができな
い。そして、燃焼限界を越えて不安定な燃焼を招いてし
まう場合も考えられる。

【０００７】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、広い運転領域で燃焼の安定性を保ちながら、
よりリーンな空燃比による燃焼限界近傍でリーン運転を
行なうことができるようにした、内燃機関用燃料供給装
置及び内燃機関用燃料供給方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の内燃機関用燃料供給装置は、燃料供給量の調
整可能な燃料供給手段と、目標とする空燃比に応じて該
燃料供給手段からの燃料供給量を設定してこの設定値に
基づいて該燃料供給手段を制御する燃料供給制御手段と
をそなえ、特定の運転領域で理論空燃比よりもリーン側
の空燃比でリーン燃焼運転を行ないうる内燃機関用燃料
供給装置において、該内燃機関の運転状態がリーン燃焼
運転領域内に規定された検出データ有効運転領域内にあ
る場合に、該内燃機関の燃焼変動状態を検出する燃焼変
動検出手段と、該燃焼変動検出手段により得られる複数
の検出データに基づいて該リーン燃焼運転時に燃焼状態
をリーン限界に近づけるための該燃料供給量の補正係数
を算出する補正係数算出手段と、該補正係数算出手段で
算出された該補正係数で該リーン燃焼運転時の該燃料供
給量を補正する補正手段とをそなえ、該内燃機関の運転
状態が該検出データ有効運転領域内から離脱するとこの
離脱前の該リーン燃焼運転時に該補正係数算出手段で算
出された該補正係数を保持する補正係数保持手段が設け
られ、該補正手段が、該内燃機関の運転状態がリーン燃
焼運転領域内であるが該検出データ有効運転領域外にあ
る場合には、該補正係数保持手段に保持された補正係数
により該リーン燃焼運転時の該燃料供給量を補正するよ
うに設定されていることを特徴としている。

【０００９】また、請求項２記載の本発明の内燃機関用
燃料供給装置は、上述の請求項１記載の構成に加えて、
該検出データ有効運転領域内が、該内燃機関の吸入空気
量と回転速度とによって規定される領域であることを特
徴としている。また、上述の請求項１又は２記載の構成
に加えて、該補正係数保持手段に保持された補正係数が
安定したリーン運転を実現しうる所定値以上にクリップ
されるように構成してもよい（態様１）。

【００１０】また、上述の請求項１又は２記載の構成に
加えて、該補正手段に、該内燃機関が該リーン燃焼運転
を離脱した後に再び該リーン燃焼運転へ復帰すると、該
補正係数保持手段に保持された補正係数により該リーン
燃焼運転時の該燃料供給量を補正する復帰時補正手段を
設けて構成してもよい（態様２）。

【００１１】また、上述の請求項１又は２記載の構成に
加えて、該内燃機関の停止時に、この機関停止前の該リ
ーン燃焼運転に該補正係数算出手段で算出された該補正
係数を保持する機関停止時補正係数保持手段を設けて構
成してもよい（態様３）。また、上述の請求項１又は２
記載の構成に加えて、該内燃機関が複数の気筒をそな
え、上記の燃焼変動検出手段，補正係数算出手段，補正
係数保持手段，補正手段を、各気筒毎に設けて構成して
もよい（態様４）。

【００１２】また、上述の請求項１又は２記載の構成に
加えて、該燃焼変動検出手段が、該内燃機関の燃焼変動
データとして該内燃機関に駆動される回転軸の角加速度
の変動値を検出する角加速度変動検出手段と、該変動値
を該内燃機関の運転状態に応じて正規化して正規化変動
値を求める正規化変動値検出手段とからなり、該正規化
変動値検出手段により得られる該正規化変動値を所定の
閾値と比較して燃焼悪化判定値を求める燃焼悪化判定値
算出手段がそなえられ、該補正係数算出手段が、該燃焼
悪化判定値が所定の基準値に近づくように該補正係数を
算出するように構成してもよい（態様５）。

【００１３】また、請求項３記載の本発明の内燃機関用
燃料供給方法は、燃料供給量の調整可能な燃料供給手段
と、目標とする空燃比に応じて該燃料供給手段からの燃
料供給量を設定してこの設定値に基づいて該燃料供給手
段を制御する燃料供給制御手段とをそなえ、特定の運転
領域で理論空燃比よりもリーン側の空燃比でリーン燃焼
運転を行ないうる内燃機関用燃料供給方法において、該
内燃機関の運転状態がリーン燃焼運転領域内に規定され
た検出データ有効運転領域内にある場合に、該内燃機関
の燃焼変動状態を検出する燃焼変動検出ステップと、該
燃焼変動検出ステップにより得られる複数の検出データ
に基づいて該リーン燃焼運転時に燃焼状態をリーン限界
に近づけるための該燃料供給量の補正係数を算出する補
正係数算出ステップと、該補正係数算出ステップで算出
された該補正係数で該リーン燃焼運転時の該燃料供給量
を補正する補正ステップとをそなえ、該内燃機関の運転
状態が該検出データ有効運転領域内から離脱するとこの
離脱前の該リーン燃焼運転時に該補正係数算出ステップ
で算出された該補正係数を保持する補正係数保持ステッ
プが設けられ、該補正ステップが、該内燃機関の運転状
態がリーン燃焼運転領域内であるが該検出データ有効運
転領域外にある場合には、該補正係数保持ステップで保
持された補正係数により該リーン燃焼運転時の該燃料供
給量を補正するように設定されていることを特徴として
いる。

【００１４】また、上述の請求項３記載の構成に加え
て、該検出データ有効運転領域内が、該内燃機関の吸入
空気量と回転速度とによって規定される領域であっても
よい（態様６）。また、上述の請求項３又は上記態様６
記載の構成に加えて、該補正係数保持ステップが、保持
する補正係数を、安定したリーン運転を実現しうる所定
値以上にクリップするように構成してもよい（態様
７）。

【００１５】また、上述の請求項３又は上記態様６記載
の構成に加えて、該補正ステップに、該内燃機関が該リ
ーン燃焼運転を離脱した後に再び該リーン燃焼運転へ復
帰すると、該補正係数保持ステップで保持された補正係
数により該リーン燃焼運転時の該燃料供給量を補正する
復帰時補正ステップを設けて構成してもよい（態様
８）。

【００１６】また、上述の請求項３又は上記態様６記載
の構成に加えて、該内燃機関の停止時に、この機関停止
前の該リーン燃焼運転に該補正係数算出ステップで算出
された該補正係数を保持する機関停止時補正係数保持ス
テップを設けて構成してもよい（態様９）。また、上述
の請求項３又は上記態様６記載の構成に加えて、該内燃
機関が複数の気筒をそなえ、上記の各ステップが、各気
筒毎に行なわれるように構成してもよい（態様１０）。

【００１７】また、上述の請求項３又は上記態様６記載
の構成に加えて、該燃焼変動検出ステップが、該内燃機
関の燃焼変動データとして該内燃機関に駆動される回転
軸の角加速度の変動値を検出する角加速度変動検出ステ
ップと、該変動値を該内燃機関の運転状態に応じて正規
化して正規化変動値を求める正規化変動値検出ステップ
とからなり、該正規化変動値検出ステップにより得られ
る該正規化変動値を所定の閾値と比較して燃焼悪化判定
値を求める燃焼悪化判定値算出ステップがそなえられ、
該補正係数算出ステップが、該燃焼悪化判定値が所定の
基準値に近づくように該補正係数を算出するように構成
してもよい（態様１１）。

【００１８】

【作用】上述の請求項１記載の本発明の内燃機関の燃焼
状態制御装置では、まず、内燃機関の運転状態がリーン
燃焼運転領域内に規定された検出データ有効運転領域内
にある場合には、燃焼変動検出手段により内燃機関の燃
焼変動状態が検出される。また、補正係数算出手段によ
り上記の燃焼変動検出手段で得られる複数の検出データ
に基づいてリーン燃焼運転時に燃焼状態をリーン限界に
近づけるための燃料供給量の補正係数が算出される。そ
して、補正手段により、上記の補正係数算出手段で算出
された補正係数でリーン燃焼運転時の燃料供給量が補正
される。

【００１９】また、内燃機関の運転状態が検出データ有
効運転領域内から離脱すると、この離脱前のリーン燃焼
運転時に補正係数算出手段で算出された補正係数が補正
係数保持手段により保持されて、内燃機関の運転状態が
リーン燃焼運転領域内であるが検出データ有効運転領域
外にある場合には、補正手段により、補正係数保持手段
に保持された補正係数でリーン燃焼運転時の燃料供給量
が補正される。

【００２０】また、上述の請求項２記載の本発明の内燃
機関燃料供給装置では、検出データ有効運転領域内が、
内燃機関の吸入空気量と回転速度とによって規定され
る。また、上述の態様１では、補正係数保持手段に保持
された補正係数が所定値以上にクリップされて、安定し
たリーン運転が実現される。

【００２１】また、上述の態様２では、補正手段に設け
られた復帰時補正手段により、内燃機関がリーン燃焼運
転を離脱した後に再びリーン燃焼運転へ復帰すると、補
正係数保持手段に保持された補正係数でリーン燃焼運転
時の燃料供給量が補正される。また、上述の態様３で
は、機関停止時補正係数保持手段により、内燃機関の停
止時には、この機関停止前のリーン燃焼運転に補正係数
算出手段で算出された補正係数が保持される。

【００２２】また、上述の態様４では、内燃機関が複数
気筒を有し、内燃機関の各気筒毎に設けられた燃焼変動
検出手段，補正係数算出手段，補正係数保持手段，補正
手段により燃料供給の補正が行なわれる。また、上述の
態様５では、角加速度変動検出手段により、内燃機関の
燃焼変動データとして内燃機関に駆動される回転軸の角
加速度の変動値が検出され、正規化変動値検出手段によ
り、変動値が内燃機関の運転状態に応じて正規化されて
正規化変動値が算出される。また、燃焼悪化判定値算出
手段により、正規化変動値検出手段で得られた正規化変
動値が所定の閾値と比較されて燃焼悪化判定値が求めら
れ、補正係数算出手段により、燃焼悪化判定値が所定の
基準値に近づくように補正係数が算出される。

【００２３】また、上述の請求項３記載の本発明の内燃
機関燃料供給方法では、まず、内燃機関の運転状態がリ
ーン燃焼運転領域内に規定された検出データ有効運転領
域内にある場合には、燃焼変動検出ステップにおいて内
燃機関の燃焼変動状態が検出される。また、補正係数算
出ステップにおいて上記の燃焼変動検出ステップで得ら
れる複数の検出データに基づいてリーン燃焼運転時に燃
焼状態をリーン限界に近づけるための燃料供給量の補正
係数が算出される。そして、補正ステップにおいて、上
記の補正係数算出ステップで算出された補正係数でリー
ン燃焼運転時の燃料供給量が補正される。

【００２４】また、内燃機関の運転状態が検出データ有
効運転領域内から離脱すると、この離脱前のリーン燃焼
運転時に補正係数算出ステップにおいて算出された補正
係数が補正係数保持ステップで保持されて、内燃機関の
運転状態がリーン燃焼運転領域内であるが検出データ有
効運転領域外にある場合には、補正ステップにより、補
正係数保持ステップに保持された補正係数でリーン燃焼
運転時の燃料供給量が補正される。

【００２５】また、上述の態様６では、検出データ有効
運転領域内が、内燃機関の吸入空気量と回転速度とによ
って規定される。また、上述の態様７では、補正係数保
持ステップにより、補正係数が所定値以上にクリップさ
れて、安定したリーン運転が実現される。

【００２６】また、上述の態様８では、補正ステップに
設けられた復帰時補正ステップにより、内燃機関がリー
ン燃焼運転を離脱した後に再びリーン燃焼運転へ復帰す
ると、補正係数保持ステップに保持された補正係数でリ
ーン燃焼運転時の燃料供給量が補正される。また、上述
の態様９では、機関停止時補正係数保持ステップによ
り、内燃機関の停止時に、この機関停止前のリーン燃焼
運転に補正係数算出ステップで算出された補正係数が保
持される。

【００２７】また、上述の態様１０では、内燃機関が複
数気筒を有し、内燃機関の各気筒毎に設けられた燃焼変
動検出ステップ，補正係数算出ステップ，補正係数保持
ステップ，補正ステップにより燃料供給の補正が行なわ
れる。また、上述の態様１１では、燃焼変動検出ステッ
プが、角加速度変動検出ステップと正規化変動値検出ス
テップとからなり、角加速度変動検出ステップで、内燃
機関の燃焼変動データとして内燃機関に駆動される回転
軸の角加速度の変動値が検出されるとともに、正規化変
動値検出ステップで、上記の変動値が内燃機関の運転状
態に応じて正規化されて、正規化変動値が求められる。
また、燃焼悪化判定値算出ステップで、正規化変動値検
出ステップにより得られる正規化変動値が所定の閾値と
比較されて、燃焼悪化判定値が求められる。そして、補
正係数算出ステップで、燃焼悪化判定値が所定の基準値
に近づくように補正係数が算出される。

【００２８】

【実施例】以下、図面により、本発明の一実施例として
の内燃機関用燃料供給装置及び内燃機関用燃料供給方法
について説明すると、図１はその装置の構成を示す模式
的な制御ブロック図、図２は本装置を有するエンジンシ
ステムの全体構成図、図３は本装置を有するエンジンシ
ステムの制御系を示すハードブロック図、図４，図５は
いずれも本装置の作動特性を説明するためのマップであ
って、図４は検出データ有効運転領域を示すマップ、図
５は検出データ有効運転領域の切り換え例を示すマッ
プ、図６はその作動特性を示すグラフであって（ａ）〜
（ｃ）はいずれも多気筒エンジンにそなえられた各イン
ジェクタの駆動時間と偏差との関係を示すグラフ、図７
は本装置の動作を説明するためのフローチャートであ
る。

【００２９】さて、本装置を装備する自動車用のエンジ
ンは、所要の運転条件下では理論空燃比（ストイキオ）
よりも希薄側空燃比（リーン）での希薄燃焼運転（リー
ンバーン運転）を行なうリーンバーンエンジンとして構
成されているが、このエンジンシステムは、図２に示す
ようになる。すなわち、この図２において、エンジン
（内燃機関）１は、その燃焼室２に通じる吸気通路３お
よび排気通路４を有しており、吸気通路３と燃焼室２と
は吸気弁５によって連通制御されるとともに、排気通路
４と燃焼室２とは排気弁６によって連通制御されるよう
になっている。

【００３０】また、吸気通路３には、その上流側から順
に、エアクリーナ７，スロットル弁８および燃料供給手
段としての電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）９が設け
られており、排気通路４には、その上流側から順に、三
元触媒１０および図示しないマフラ（消音器）が設けら
れている。なお、インジェクタ９は、エンジン１の各気
筒毎に設けられている。また、吸気通路３には、サージ
タンク３ａが設けられている。

【００３１】また、三元触媒１０は、ストイキオ運転状
態で、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを浄化するもので、公知のも
のである。さらに、スロットル弁８は、ワイヤケーブル
を介してアクセルペダル（図示せず）に連結されてお
り、このアクセルペダルの踏込み量に応じて開度を調整
されるようになっている。

【００３２】また、吸気通路３には、スロットル弁８を
バイパスする第１バイパス通路１１Ａが設けられ、この
第１バイパス通路１１Ａには、ＩＳＣ弁として機能する
ステッパモータ弁（以下、ＳＴＭ弁という）１２が介装
されている。なお、この第１バイパス通路１１Ａには、
エンジン冷却水温に応じて開度が調整されるワックスタ
イプのファーストアイドルエアバルブ１３も設けられて
おり、ＳＴＭ弁１２に併設されている。

【００３３】ここで、ＳＴＭ弁１２は、第１バイパス通
路１１Ａ中に形成された弁座部に当接しうる弁体１２ａ
と、この弁体位置を調整するためのステッパモータ（Ｉ
ＳＣ用アクチュエータ）１２ｂと、弁体を弁座部に押圧
する方向（第１バイパス通路１１Ａを塞ぐ方向）へ付勢
するバネ１２ｃとから構成されている。そして、ステッ
パモータ１２ｂにより、弁座部に対する弁体１２ａの位
置の段階的な調整（ステップ数による調整）を行なうこ
とで、弁座部と弁体１２ａとの開度つまりＳＴＭ弁１２
の開度が調整されるようになっている。

【００３４】従って、このＳＴＭ弁１２の開度を後述す
るコントローラとしての電子制御ユニット（ＥＣＵ）２
５にて制御することにより、運転者によるアクセルペダ
ルの操作とは関係なく、第１バイパス通路１１Ａを通し
て吸気をエンジン１に供給することができ、その開度を
変えることでスロットルバイパス吸気量を調整すること
ができるようになっている。

【００３５】なお、ＩＳＣ用アクチュエータとしては、
ステッパモータ１２ｂの代わりに、ＤＣモータを用いて
もよい。さらに、吸気通路３には、スロットル弁８をバ
イパスする第２バイパス通路１１Ｂが設けられ、この第
２バイパス通路１１Ｂには、エアバイパス弁１４が介装
されている。

【００３６】ここで、このエアバイパス弁１４は、第２
バイパス通路１１Ｂ中に形成された弁座部に当接しうる
弁体１４ａと、この弁体位置を調整するためのダイアフ
ラム式アクチュエータ１４ｂとから構成されており、ダ
イアフラム式アクチュエータ１４ｂのダイアフラム室に
は、スロットル弁下流側の吸気通路と連通するパイロッ
ト通路１４１が設けられており、このパイロット通路１
４１に、エアバイパス弁制御用電磁弁１４２が介装され
ている。

【００３７】従って、このエアバイパス弁制御用電磁弁
１４２の開度を後述するＥＣＵ２５にて制御することに
より、この場合も、運転者によるアクセルペダルの操作
とは関係なく、第２バイパス通路１１Ｂを通して吸気を
エンジン１に供給することができ、その開度を変えるこ
とでスロットルバイパス吸気量を調整することができる
ようになっている。なお、このエアバイパス弁制御用電
磁弁１４２は、リーンバーン運転時には開状態にされ、
それ以外で閉状態にされるのが基本動作である。

【００３８】また、排気通路４と吸気通路３との間に
は、排気を吸気系へ戻す排気再循環通路（ＥＧＲ通路）
８０が介装されていて、このＥＧＲ通路８０には、ＥＧ
Ｒ弁８１が介装されている。ここで、このＥＧＲ弁８１
は、ＥＧＲ通路８０中に形成された弁座部に当接しうる
弁体８１ａと、この弁体位置を調整するためのダイアフ
ラム式アクチュエータ８１ｂとから構成されており、ダ
イアフラム式アクチュエータ８１ｂのダイアフラム室に
は、スロットル弁下流側の吸気通路と連通するパイロッ
ト通路８２が設けられており、このパイロット通路８２
に、ＥＲＧ弁制御用電磁弁８３が介装されている。

【００３９】従って、このＥＧＲ弁制御用電磁弁８３の
開度を後述するＥＣＵ２５にて制御することにより、Ｅ
ＧＲ通路８０を通して、排気を吸気系へ戻すことができ
るようになっている。なお、図２において、１５は燃料
圧調節器で、この燃料圧調節器１５は、吸気通路３中の
負圧を受けて動作し、図示しないフュエルポンプからフ
ュエルタンクへ戻る燃料量を調節することにより、イン
ジェクタ９から噴射される燃料圧を調節するようになっ
ている。

【００４０】また、このエンジンシステムを制御するた
めに、種々のセンサが設けられている。まず、図２に示
すように、エアクリーナ７を通過した吸気が吸気通路３
内に流入する部分には、吸入空気量をカルマン渦情報か
ら検出するエアフローセンサ（吸気量センサ）１７や吸
入空気湿度パラメータ検出手段としての吸気温センサ１
８，大気圧センサ１９がそなえられている。

【００４１】この吸気温センサ１８は、エンジン１の吸
入空気の温度を検出するものである。また、吸気通路３
におけるスロットル弁８の配設部分には、スロットル弁
８の開度を検出するポテンショメータ式のスロットルポ
ジションセンサ２０のほかに、アイドルスイッチ２１が
そなえられている。

【００４２】さらに、排気通路４側には、排気ガス中の
酸素濃度（Ｏ₂ 濃度）を検出する酸素濃度センサ（以
下、単に「Ｏ₂ センサ」という）２２がそなえられるほ
か、その他のセンサとして、エンジン１用の冷却水の温
度を検出する水温センサ２３や、図３に示すクランク角
度を検出するクランク角センサ２４（このクランク角セ
ンサ２４はエンジン回転数Ｎｅを検出する回転数センサ
としての機能も兼ねている）や車速センサ３０などがそ
なえられている。

【００４３】そして、これらのセンサやスイッチからの
検出信号は、図３に示すようなＥＣＵ２５へ入力される
ようになっている。ここで、このＥＣＵ２５のハードウ
ェア構成は、図３に示すようになるが、このＥＣＵ２５
は、その主要部としてＣＰＵ（演算装置）２６をそなえ
たコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ２６に
は、吸気温センサ１８，大気圧センサ１９，スロットル
ポジションセンサ２０，Ｏ₂ センサ２２，水温センサ２
３等からの検出信号が、入力インタフェース２８および
アナログ／ディジタルコンバータ２９を介して入力され
るようになっている。

【００４４】また、ＣＰＵ２６には、エアフローセンサ
１７，アイドルスイッチ２１，クランク角センサ２４，
車速センサ３０等からの検出信号が、入力インタフェー
ス３５を介して直接入力されるようになっている。さら
に、ＣＰＵ２６は、バスラインを介して、プログラムデ
ータや固定値データのほか各種データを記憶するＲＯＭ
（記憶手段）３６や更新して順次書き替えられるＲＡＭ
３７との間でデータの授受を行なうようになっている。

【００４５】また、ＣＰＵ２６による演算の結果、ＥＣ
Ｕ２５からは、エンジン１の運転状態を制御するための
信号、例えば、燃料噴射制御信号，点火時期制御信号，
ＩＳＣ制御信号，バイパスエア制御信号，ＥＧＲ制御信
号等の各種制御信号が出力されるようになっている。こ
こで、燃料噴射制御（空燃比制御）信号は、ＣＰＵ２６
から噴射ドライバ３９を介して、インジェクタ９を駆動
させるためのインジェクタソレノイド９ａ（正確にはイ
ンジェクタソレノイド９ａ用のトランジスタ）へ出力さ
れるようになっており、点火時期制御信号は、ＣＰＵ２
６から点火ドライバ４０を介して、パワートランジスタ
４１へ出力され、このパワートランジスタ４１から点火
コイル４２を介しディストリビュータ４３により各点火
プラグ１６に順次火花を発生させるようになっている。

【００４６】また、ＩＳＣ制御信号は、ＣＰＵ２６から
ＩＳＣドライバ４４を介して、ステッパモータ１２ｂへ
出力され、バイパスエア制御信号は、ＣＰＵ２６からバ
イパスエア用ドライバ４５を介して、エアバイパス弁制
御用電磁弁１４２のソレノイド１４２ａへ出力されるよ
うになっている。さらに、ＥＧＲ制御信号は、ＣＰＵ２
６からＥＧＲドライバ４６を介して、ＥＧＲ弁制御用電
磁弁８３のソレノイド８３ａへ出力されるようになって
いる。

【００４７】さて、ここで、このエンジン１の燃料噴射
制御を行なうための機能に着目すると、図１に示すよう
に、この燃料噴射制御（インジェクタ駆動時間制御）を
行なうために、ＥＣＵ２５には、燃焼変動検出手段５０
と補正係数算出手段５１と補正手段５２とが設けられて
いる。燃焼変動検出手段５０は、エンジン１の燃焼変動
を検出する手段であって、補正係数算出手段５１では、
この燃焼変動検出手段５０からのエンジンの運転情報に
基づいて、燃料噴射時間を補正するための補正係数が設
定されるようになっている。そして、補正手段５２で
は、補正係数算出手段５１で算出された補正値を用いて
燃料噴射時間を補正するようになっている。

【００４８】以下、燃焼変動検出手段５０，補正係数算
出手段５１，補正手段５２ついて詳述すると、この燃焼
変動検出手段５０は、リーン燃焼運転時にエンジン１の
燃焼変動状態を検出するもので、エンジン１の燃焼変動
データとしてクランクシャフトの角加速度の変動値を検
出する角加速度変動検出手段５０Ａと、この変動値を内
燃機関の運転状態に応じて正規化して正規化変動値を求
める正規化変動値検出手段５０Ｂとからなっている。

【００４９】角加速度変動検出手段５０Ａでは、クラン
ク角センサ２４により角速度Ａccが検出されるようにな
っており、この角速度Ａccを平滑化（平均化）した平滑
値ＡccＡＶと、クランク角センサ２４から出力された角
加速度Ａccとの差ΔＡccを求めることにより、エンジン
１の燃焼変動状態が検出されるようになっている。すな
わち、燃焼変動検出手段５０においては、加速度変動値
ΔＡcc（ｎ）が次式により算出される。

【００５０】 ΔＡcc（ｎ）＝Ａcc（ｎ）−ＡccＡＶ（ｎ） なお、上述の（ｎ）における添字ｎは、当該周期が識別
気筒におけるｎ回目（今回）の点火動作であることを示
している。また、ＡccＡＶ（ｎ）は、次式による一次フ
ィルタ処理を行なうことにより算出される。

【００５１】ＡccＡＶ（ｎ）＝α・ＡccＡＶ（ｎ−１）
＋（１−α）・Ａcc（ｎ） ここで、αは一次フィルタ処理における更新ゲインであ
る。そして、燃焼変動検出手段５０では、正規化変動値
検出手段５０Ｂにより変動値ΔＡcc（ｎ）がエンジンの
運転状態に応じて正規化されるようになっており、正規
化変動値ＩＡＣ（ｎ）が次式により算出されるようにな
っている。

【００５２】 ＩＡＣ（ｎ）＝ΔＡcc（ｎ）・Ｋｔｅ（Ｅｖ，Ｎｅ） ここで、Ｋｔｅ（Ｅｖ，Ｎｅ）は、吸入される空気の体
積効率Ｅｖと、クランク角センサ２４等の検出信号から
算出されるエンジン回転数Ｎｅとに基づいて設定される
出力補正係数であって、ＥＣＵ２５内にそなえられた出
力補正係数特性マップ（図示省略）を用いて設定される
ようになっている。

【００５３】このように、燃焼変動検出手段５０によ
り、エンジン１の燃焼変動状態が検出されるようになっ
ている。また、補正係数算出手段５１は、燃焼変動検出
手段５０により得られる複数の検出データ（例えば上述
のΔＡcc（ｎ）やＩＡＣ（ｎ）等のデータ）に基づい
て、リーン燃焼運転時にエンジン１の燃焼状態をリーン
限界に近づけるための補正係数Ｋacを算出するものであ
る。

【００５４】補正係数算出手段５１では、まず、正規化
変動値ＩＡＣ（ｎ）と所定の閾値IACTH とを比較して燃
焼悪化判定値Ｖac（ｊ）及び燃焼悪化サイクル数Ｎdet
(ｊ)を求めるようになっている。この、燃焼悪化判定値
Ｖac（ｊ）は、正規化変動値ＩＡＣ（ｎ）が所定の閾値
IACTH を下回る悪化量を累積して求める。すなわち、燃
焼悪化判定値Ｖac（ｊ）は、次式により算出される。

【００５５】Ｖac（ｊ）＝Σ｛ＩＡＣ（ｊ）＜IACTH ｝
・｛ IACTH−ＩＡＣ（ｊ）｝ ここで、上式の｛ＩＡＣ（ｊ）＜IACTH ｝は、ＩＡＣ
（ｊ）＜IACTH が成立しているとき「１」をとり、成立
していないとき「０」をとる関数であり、正規化変動値
ＩＡＣ（ｎ）が所定の閾値IACTH を下回っているとき、
この下回った量を悪化量として累積するように構成され
ている。

【００５６】したがって、燃焼悪化判定値Ｖac（ｊ）
は、閾値 IACTHと正規化変動値ＩＡＣ（ｊ）との差を重
みとした悪化量を累積して求められ、閾値付近の数値の
影響を小さくして、悪化の状態を正確に反映しうるよう
に構成されている。なお、ｊはエンジンの気筒を示すも
のであって、例えばこのｊの付された値が気筒ナンバ等
に相当する。

【００５７】また、燃焼悪化サイクル数Ｎdet(ｊ) は、
燃焼変動検出手段５０による検出情報に基づいて各気筒
の燃焼変動状態が悪化していると判断された場合のサイ
クル数であって、設定された制御周期、例えば１２８
（あるいは２５６）サイクル中の燃焼悪化サイクル数で
あり、次式のように示される。 Ｎdet(ｊ) ＝Σ｛ＩＡＣ（ｊ）＜IACTH ｝ 次に、補正係数Ｋacの算出について詳述すると、補正係
数Ｋacは、気筒別悪化サイクル数Ｎdet(ｊ) に基づいて
各気筒毎に算出されるようになっており、この気筒別悪
化サイクル数Ｎdet(ｊ) の大きさと２つの閾値（リーン
化判定悪化サイクル数Ｎ1 及びリッチ化判定悪化サイク
ル数Ｎ2 ）とを比較して、以下の〜の３通りに場合
分けして算定されるようになっている。 Ｎdet ≧Ｎ2 のとき この場合、下式により空燃比をリッチ化に修正するよう
な補正係数Ｋacが設定されるようになっている。

【００５８】 Ｋac（ｊ）＝Ｋac（ｊ−１）＋Ｋar（Ｖac−Ｖaco ） なお、右辺のＫac（ｊ）は、番号ｊ気筒について前の演
算サイクル（ｎ−１）において算出された補正係数を示
している。 Ｎ1 ≦Ｎdet ＜Ｎ2 のとき この場合、下式により空燃比を維持する（ホールドす
る）ような補正係数Ｋacが設定されるようになってい
る。

【００５９】Ｋac（ｊ）＝Ｋac（ｊ−１） Ｎdet ＜Ｎ1 のとき この場合、下式により空燃比をリーン化に修正するよう
な補正係数Ｋacが設定されるようになっている。 Ｋac（ｊ）＝Ｋac（ｊ−１）＋Ｋal（Ｖaco −Ｖac） なお、上述の〜において、Ｋarはリッチ化ゲイン，
Ｋalはリーン化ゲイン，Ｖaco は加速度悪化積算量許容
変動値である。この加速度悪化積算量許容変動値Ｖaco
は、ＣＯＶ(Coefficient of variance) の目標値(10 ％
程度) に対応した値であり、燃焼変動目標値Ｖaco の両
側におけるΔＶacの範囲における燃料補正をしないよう
にすることにより、回転変動を有限期間（１２８サイク
ル) で評価したり、閾値以下のもので演算していること
に起因した誤差によるリミットサイクルを防止するよう
になっている。

【００６０】また、燃焼悪化判定値Ｖacは、設定された
燃焼回数、例えば１２８（あるいは２５６）サイクルご
とに更新されるようになっており、比較的長い期間を対
象とした燃焼状態の把握による制御を行なうことによ
り、統計的な特性を反映する安定した確実な制御が行な
われるようになっている。また、リッチ化補正時の（Ｖ
ac−Ｖaco ）及びリーン化補正時の（Ｖaco −Ｖac）は
演算時に下限値を０でクリップするようになっている。

【００６１】そして、上述の補正係数Ｋac（ｊ）は、上
下限値でクリップされるように構成されており、例え
ば、０．９＜Ｋac（ｊ）＜１．１の範囲内に収まるよう
に設定され、急速な補正を行なわず、徐々に補正を行な
うことにより、ショック等の発生を防止し、安定した制
御が行なわれるように構成されている。このようにし
て、補正係数算出手段５１においてリーン燃焼運転時に
エンジン１の燃焼状態をリーン限界に近づけるための補
正係数Ｋacが算出されると、次に補正手段５２において
燃料噴射時間Ｔinj が設定されるようになっている。

【００６２】つまり、燃料噴射時間Ｔinj は、 Ｔinj ＝ＴB ・Ｋac・Ｋetc ±Ｋacc/dec ＋ＴD となる。ここで、ＴB は、エアフローセンサ１７により
検出された吸入空気量情報とクランク角センサ２４から
のエンジン回転数Ｎｅ情報とから設定されるインジェク
タ９の基本駆動時間（基本パルス噴射幅）であり、ＴD
は図示しないバッテリからのバッテリ電圧に応じて駆動
時間を補正する補正駆動時間である。

【００６３】また、Ｋetc は、補正係数Ｋac以外の要素
を含んだ補正係数であり、Ｋacc/dec はエンジンの加速
・減速に応じた補正係数であって、加速時は補正係数Ｋ
accを加算し、減速時は補正係数Ｋdec を減算するよう
になっている。ところで、上述の補正係数算出手段５１
により算出された補正係数Ｋacは、下記の条件が全て成
立した場合のみ更新されるようになっている。

【００６４】Ａ．エンジン１の運転制御状態がリーン運
転状態であること。 Ｂ．アイドルスイッチ２１がＯＦＦであること。 Ｃ．エンジン１の運転状態が、図４に示す検出データ有
効運転領域（以下、これをＸゾーンという）に滞留して
いること。 ここで、Ｘゾーンとは、エンジン１の吸入空気量の体積
効率と回転速度（即ち機関の回転数）とによって規定さ
れる領域であって、以下の１〜３の条件が全て成立した
場合にエンジンの運転状態がＸゾーンであると判断する
ようになっている。

【００６５】１．エンジン回転数Ｎｅが、２つの閾値
（XXZONNEL，XXZONNEH）の範囲内にあること、即ちXXZO
NNEL≦Ｎｅ≦XXZONNEHであること。 ２．吸入空気量の体積効率Ｅｖが、２つの閾値（Ｅｖ-
L，Ｅｖ-H）の範囲内にあること、即ちＥｖ-L≦Ｅｖ≦
Ｅｖ-Hであること。 ３．変速機のシフト位置がＤレンジにあること（Ａ／Ｔ
車の場合）、又は変速機のシフト位置が３速以上である
こと（Ｍ／Ｔ車の場合）。

【００６６】そして、これらの条件が全て成立した場合
に補正係数Ｋacが更新されるようになっている。このよ
うなＸゾーンの設定について説明すると以下のようにな
る。例えば、図６において、（ａ）〜（ｃ）はいずれも
６気筒エンジンにそなえられた各インジェクタ９の駆動
時間とその流量傾きの偏差との関係を示すグラフであ
り、（ａ）〜（ｃ）は異なるサンプル例である。これら
のグラフに示すように、燃料噴射量の少ない領域や多い
領域では、インジェクタ作動の線形性が悪化する。リー
ン運転の燃焼限界制御、即ち、燃焼変動を学習しながら
これに基づいての燃焼限界制御（リーン制御）は高い精
度を要求する制御なので、インジェクタ作動の線形性が
悪いと適切に制御を行なうことが困難である。そこで、
このような領域を除いて、各インジェクタ９の偏差が±
１％以内となるような、インジェクタの線形性が確保さ
れた領域でリーン制御を行なうことにより、精度の良い
ばらつき補正（即ち、気筒毎の燃料限界制御）を適性に
行なえるようにしているのである。体積効率Ｅｖとエン
ジン回転数Ｎｅとから規定されるＸゾーンは、このイン
ジェクタの線形性の確保されるリーン制御域内に対応す
るものであり、すなわちリーン運転自体は、このＸゾー
ンよりも大きい領域で行なうがリーン限界運転を行なう
ための学習領域はＸゾーン内に限定されているのであ
る。

【００６７】ところで、体積効率Ｅｖは、エンジン１の
負荷に対応するが、このエンジン負荷は、電気系統の使
用状態により変化することがある。具体的には、エアコ
ンのオン・オフの切り換えによるエンジン負荷（即ち、
体積効率Ｅｖ）の上下変動が比較的顕著である。このた
め、本装置では、図５に示すように、エアコンのオン・
オフに応じてＸゾーンの範囲を切り換えるようになって
いる。例えば、図５では、エアコンのオン・オフに応じ
て吸入空気量の体積効率Ｅｖの上限閾値Ｅｖ-H及び下限
閾値Ｅｖ-Lの両方を変更するようになっている。

【００６８】なお、この場合、エンジン回転数Ｎｅの閾
値は変更していないが、体積効率Ｅｖの閾値の代わり
に、エアコンのオン・オフに応じてエンジン回転数Ｎｅ
の閾値を変更するようにしても良い。また、体積効率Ｅ
ｖの閾値とエンジン回転数Ｎｅとの両方を変更しても良
い。このように、エアコンのオン・オフに応じて吸入空
気量の体積効率Ｅｖの上限閾値Ｅｖ-H及び下限閾値Ｅｖ
-Lを切り換えて、Ｘゾーンの範囲を切り換えるように設
定することにより、よりきめ細かい燃焼限界制御ができ
るように構成されているのである。

【００６９】また、図１に示すように、ＥＣＵ２５に
は、補正係数保持手段５３が設けられており、この補正
係数保持手段５３により、エンジン１の運転領域がＸゾ
ーンから離脱すると、この離脱前のＸゾーン運転時の補
正係数Ｋacが保持される（メモリされる）ようになって
いる。このＸゾーン以外の場合には、エンジン１の運転
状態がリーン燃焼運転状態であって、図４に示すＸゾー
ン外にある場合も含まれ、この場合には、補正手段５２
により、補正係数保持手段５３に保持された補正係数Ｋ
acを用いてリーン燃焼運転時の燃料供給量が補正される
ようになっている。

【００７０】また、補正手段５２には、復帰時補正手段
５４が設けられており、エンジン１がリーン燃焼運転を
離脱した後に再びリーン燃焼運転へ復帰すると、補正係
数保持手段５３に保持された補正係数Ｋacによりリーン
燃焼運転時の燃料供給量を補正するようになっている。
これにより、リーン燃焼運転から通常の空燃比での運転
状態に戻った後に、再びリーン燃焼運転へ切り替わる
と、その直前のリーン燃焼運転時に学習した補正係数を
用いて燃料噴射駆動時間が再設定されるので、再び最初
から気筒間のばらつきを学習する必要がなくなり、すみ
やかにリーン運転の燃焼限界制御状態に移ることができ
るようになるのである。

【００７１】また、ＥＣＵ２５には、機関停止時補正係
数保持手段５５も設けられている。この機関停止時補正
係数保持手段５５は、エンジン１を停止させた時にリー
ン燃焼運転時の補正係数を保持するものである。これに
より、エンジン１を再始動させて、リーン燃焼運転状態
になると、機関停止時補正係数保持手段５５に保持され
た補正係数Ｋacによりリーン燃焼運転時の燃料供給量が
速やかに補正されるようになっている。

【００７２】実際には、機関停止時補正係数保持手段５
５は、補正係数保持手段５３と別個に設けられているの
ではなく、補正係数保持手段５３が機関停止時補正係数
保持手段５５として兼用されている。つまり、補正係数
保持手段５３は、バッテリバックアップにより、エンジ
ン停止時にも補正係数Ｋacをメモリし続けるようになっ
ているのである。

【００７３】したがって、エンジン１の再始動時にも、
その直前のリーン燃焼運転時に学習した補正係数を用い
て燃料噴射駆動時間が設定されるので、やはり、すみや
かにリーン運転の燃焼限界制御状態に移ることができる
ようになっている。これらの補正係数保持手段５３に保
持された補正係数Ｋacを用いる場合、安定したリーン運
転を実現するべく、補正係数保持手段５４に保持された
補正係数は、制御に用いられるときには、所定値（例え
ば１．０）以上にクリップされるようになっている。

【００７４】本発明の一実施例としての内燃機関用燃料
供給装置は上述のように構成されているので、例えば図
７のフローチャートに示すような手順で、本発明の一実
施例としての内燃機関用燃料供給方法にかかる燃料供給
量（即ち、燃料噴射駆動時間）の補正が行なわれる。ま
ず、ステップＳ１において、エンジン１がリーン運転領
域かどうかが判断される。そして、エンジン１がリーン
運転領域の場合は、次にステップＳ２に進んみ、リーン
運転領域でない場合は、リターンされる。

【００７５】ステップＳ２では、エンジン１の運転状態
が、図４に示すＸゾーン内にあるかどうかが判断され、
エンジン１の運転状態が、Ｘゾーン内にあると判断され
た場合は、次にステップＳ３に進む。また、エンジン１
の運転状態が、Ｘゾーン外の場合は、ステップＳ９に進
んでカウンタ値がＮ＝０と設定される。そして、ステッ
プＳ１０に進んで、補正係数Ｋac（ｊ）＝Ｋac（ｊ−
１）と設定された後、ステップＳ１１においてＫac
（ｊ）が所定値（ここでは１）以上にクリップされる。
次に、ステップＳ１２に進んで、このクリップされた補
正係数Ｋac（ｊ）を用いて燃料噴射時間が次式により設
定される（補正ステップ）。

【００７６】 Ｔinj ＝ＴB ・Ｋac・Ｋetc ±Ｋacc/dec ＋ＴD そして、この後ステップＳ１３に進んで、前回の補正係
数の記憶値Ｋac（ｊ−１）が今回の補正係数記憶値Ｋac
（ｊ−１）とされて、この補正係数Ｋac（ｊ−１）の値
がバッテリバックアップで記憶される。また、ステップ
Ｓ２からステップＳ３に進んだ場合は、制御周期が１２
８サイクルになったかどうか、即ち、燃焼変動の学習が
完了したかどうかが判断される。つまり、ここでは、カ
ウンタ値Ｎ＝１２８かどうかが判断されるのである。

【００７７】そして、カウンタ値Ｎが１２８に達するま
では、ステップＳ１４で、カウンタ値をＮ＝Ｎ＋１とイ
ンクリメントする。そして、ステップＳ１５でＫac
（ｊ）＝Ｋac（ｊ−１）と設定して、次にステップＳ７
に進む。カウンタ値Ｎが１２８に達したらステップＳ４
に進んで、気筒別悪化サイクル数Ｎdet ，燃焼悪化判定
値Ｖac，１２８サイクルカウンタ値Ｎのそれぞれがリセ
ットされる。

【００７８】そして、ステップＳ５（燃焼変動検出ステ
ップ）に進んで、１２８サイクル間の回転変動のデータ
により気筒別悪化サイクル数Ｎdet ，燃焼悪化判定値Ｖ
acが算出される。この燃焼変動検出ステップは、角加速
度変動検出ステップと正規化変動値検出ステップと燃焼
悪化情報量検出ステップとからなる。角加速度変動検出
ステップでは、クランク角センサ２４により角加速度Ａ
ccが検出され、この角加速度Ａccを平滑化した平滑値Ａ
ccＡＶと、クランク角センサ２４から出力された角加速
度Ａccとの差ΔＡccを求めることにより、エンジン１の
燃焼変動状態に相当する角加速度変動値ΔＡcc（ｎ）が
検出される。なお、加速度変動値ΔＡcc（ｎ）は、次式
により算出される。

【００７９】 ΔＡcc（ｎ）＝Ａcc（ｎ）−ＡccＡＶ（ｎ） ＡccＡＶ（ｎ）は、次式による一次フィルタ処理を行な
うことにより算出される。 ＡccＡＶ（ｎ）＝α・ＡccＡＶ（ｎ−１）＋（１−α）
・Ａcc（ｎ） （α：一次フィルタ処理における更新ゲイン） そして、正規化変動値検出ステップでは、変動値ΔＡcc
（ｎ）がエンジン１の運転状態に応じて正規化される。
つまり、正規化変動値ＩＡＣ（ｎ）は次式により算出さ
れる。

【００８０】 ＩＡＣ（ｎ）＝ΔＡcc（ｎ）・Ｋｔｅ（Ｅｖ，Ｎｅ） このように、燃焼変動検出ステップでは、エンジン１の
燃焼変動状態が検出されるのである。次に、燃焼悪化情
報量検出ステップにおいて、燃焼変動検出ステップによ
り得られる複数の検出データに基づいて、リーン燃焼運
転時にエンジン１の燃焼状態をリーン限界に近づけるた
めの補正係数Ｋacが算出される。

【００８１】補正係数算出ステップでは、正規化変動値
ＩＡＣ（ｎ）と所定の閾値IACTH とを比較して燃焼悪化
情報量である燃焼悪化判定値Ｖac（ｊ）及び燃焼悪化サ
イクル数Ｎdet(ｊ) が次式により算出される。 Ｖac（ｊ）＝Σ｛ＩＡＣ（ｊ）＜IACTH ｝・｛IACTH −
ＩＡＣ（ｊ）｝ Ｎdet(ｊ) ＝Σ｛ＩＡＣ（ｊ）＜IACTH ｝ 燃焼悪化判定値Ｖac（ｊ）は、閾値IACTH と正規化変動
値ＩＡＣ（ｊ）との差を重みとした悪化量を累積して求
められ、閾値付近の数値の影響を小さくして、悪化の状
態が正確に反映されることになる。

【００８２】そして、これらの気筒別悪化サイクル数Ｎ
det ，燃焼悪化判定値Ｖacに基づいてステップＳ６にお
いて補正係数Ｋac（ｊ）が算出される（補正係数算出ス
テップ）。すなわち、気筒別悪化サイクル数Ｎdet の大
きさと２つの閾値（Ｎ1 ，Ｎ2 ）とを比較して、以下の
〜の３通りに場合分けされる。 Ｎdet ≧Ｎ2 ・・・Ｋac（ｊ）＝Ｋac（ｊ−１）＋
Ｋar（Ｖac−Ｖaco ） Ｎ1 ≦Ｎdet ＜Ｎ2 ・・・Ｋac（ｊ）＝Ｋac（ｊ−
１） Ｎdet ＜Ｎ1 ・・・Ｋac（ｊ）＝Ｋac（ｊ−１）＋
Ｋal（Ｖaco −Ｖac） また、ステップＳ７では、燃料噴射時間が次式により設
定される（補正ステップ）。

【００８３】 Ｔinj ＝ＴB ・Ｋac・Ｋetc ±Ｋacc/dec ＋ＴD 次に、ステップＳ８（補正係数保持ステップ）に進ん
で、今回の補正係数記憶値Ｋac（ｊ−１）として更新さ
れた値Ｋac（ｊ）を設定し、この補正係数Ｋac（ｊ−
１）の値がバッテリバックアップで記憶される。このス
テップＳ８はエンジン停止時にも続行され、この場合ス
テップＳ８は、機関停止時補正係数保持ステップに相当
する。

【００８４】そして、この後はステップＳ１にリターン
して、再びこのルーチンを繰り返すのである。このよう
にして、燃焼悪化判定値Ｖac（ｊ），燃焼悪化サイクル
数Ｎdet(ｊ)は、設定された燃焼回数、例えば１２８
（あるいは２５６）サイクルごとに気筒毎に更新され
る。そして、比較的長い期間を対象とした燃焼状態の把
握による制御を行なうことにより、統計的な特性を反映
する安定した確実な補正が行なわれる。

【００８５】また、リッチ化補正時の（Ｖac−Ｖaco ）
及びリーン化補正時の（Ｖaco −Ｖac）は演算時に下限
値が０でクリップされる。そして、上述の補正係数Ｋac
（ｊ）は、上下限値でクリップされるように構成されて
おり、例えば、０．９＜Ｋac（ｊ）＜１．１の範囲内に
収まるように設定され、急速な補正を行なわず、徐々に
補正を行なうことにより、ショック等の発生を防止し、
安定した補正が行なわれる。

【００８６】そして、上述の補正係数算出ステップによ
り算出された補正係数Ｋacは、前記Ａ〜Ｃの３条件が全
て成立した場合のみ更新され、特に条件Ｃ、即ち、エン
ジン１の運転状態が、図４に示すＸゾーン内にあるとい
う条件により、インジェクタの線形性が保たれ、検出精
度，制御精度の良好な条件での燃焼変動データから補正
係数Ｋacが更新されので、適切な制御が行なわれること
になる。

【００８７】また、本発明では、図５に示すように、エ
アコンのオン・オフに応じてＸゾーンの範囲設定、即ち
エアコンのオン・オフに応じて吸入空気量の体積効率Ｅ
ｖの上限閾値Ｅｖ-H及び下限閾値Ｅｖ-Lを切り換えて、
Ｘゾーンの範囲を切り換えるように設定されるので、よ
りきめ細かい燃焼限界制御を行なうことができる。ま
た、補正係数保持ステップにより、エンジン１の運転領
域がＸゾーンから離脱すると、この離脱前の補正係数Ｋ
acが保持される（メモリされる）。もちろん、エンジン
の運転領域がリーン燃焼運転領域から離脱しても、同様
にこの離脱前に得られた補正係数Ｋac（ｊ）が保持され
る。

【００８８】したがって、エンジン１の運転状態がリー
ン燃焼運転状態であって、図４に示すＸゾーン外にある
場合には、補正ステップにおいて、補正係数保持ステッ
プに保持された補正係数Ｋacを用いてリーン燃焼運転時
の燃料供給量が補正される。これにより、リーン運転を
より精度良く限界制御することができる。また、エンジ
ン１がリーン燃焼運転を離脱した後に再びリーン燃焼運
転へ復帰すると、補正係数保持ステップに保持されたこ
の補正係数Ｋacに基づいてリーン燃焼運転時の燃料供給
量が補正される。

【００８９】これにより、リーン燃焼運転から通常の空
燃比での運転状態に一旦離脱した後に、再びリーン燃焼
運転へ復帰した場合、その直前のリーン燃焼運転時に学
習した補正係数を用いて燃料噴射駆動時間が再設定され
るので、再び最初から気筒間のばらつきを学習する必要
がなくなり、すみやかにリーン運転の燃焼限界制御状態
に移ることができる。

【００９０】また、機関停止時には、この補正係数保持
ステップが、機関停止時補正係数保持ステップとして機
能し、エンジン１を停止させた時にもリーン燃焼運転時
の補正係数が保持される。これにより、エンジン１を再
始動させて、リーン燃焼運転状態になると、機関停止時
補正係数保持ステップで保持された補正係数Ｋacにより
リーン燃焼運転時の燃料供給量が補正される。

【００９１】したがって、エンジン１の再始動時にも、
その直前のリーン燃焼運転時に学習した補正係数を用い
て燃料噴射駆動時間が設定されるので、やはり、すみや
かにリーン運転の燃焼限界制御状態に移ることができ
る。また、このような補正係数保持による補正の際に
は、補正係数保持ステップに保持された補正係数は、所
定値（例えば１．０）以上にクリップされるので、安定
したリーン運転が実現する。

【００９２】また、本発明によれば、以下のような効果
もある。つまり、エンジントルクの確率的特性を考慮し
た、燃焼変動の推定およびこの推定を用いた空燃比制御
を行なえるようになり、燃焼変動の統計的性質を考慮し
たエンジンの燃焼状態制御を、実時間で、また車載コン
ピュータで行なえるようになる。また、インジェクタや
吸気管形状、バルブタイミングのずれによる空燃比のば
らつきに起因した燃焼変動限界の気筒間差を確実に補正
できるようになり、各気筒のそれぞれをすべて燃焼限界
に設定できるようになり、ＮＯｘの排出を最小にするこ
とができるようになる。

【００９３】さらに、各気筒ごとの回転変動の検出およ
び制御を、１個のクランク角センサで行なえるようにな
り、低コストでより確実なリーンバーン制御を行なえる
ようになる。

【００９４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の内燃機関用燃料供給装置によれば、燃料供給量の
調整可能な燃料供給手段と、目標とする空燃比に応じて
該燃料供給手段からの燃料供給量を設定してこの設定値
に基づいて該燃料供給手段を制御する燃料供給制御手段
とをそなえ、特定の運転領域で理論空燃比よりもリーン
側の空燃比でリーン燃焼運転を行ないうる内燃機関用燃
料供給装置において、該内燃機関の運転状態がリーン燃
焼運転領域内に規定された検出データ有効運転領域内に
ある場合に、該内燃機関の燃焼変動状態を検出する燃焼
変動検出手段と、該燃焼変動検出手段により得られる複
数の検出データに基づいて該リーン燃焼運転時に燃焼状
態をリーン限界に近づけるための該燃料供給量の補正係
数を算出する補正係数算出手段と、該補正係数算出手段
で算出された該補正係数で該リーン燃焼運転時の該燃料
供給量を補正する補正手段とをそなえ、該内燃機関の運
転状態が該検出データ有効運転領域内から離脱するとこ
の離脱前の該リーン燃焼運転時に該補正係数算出手段で
算出された該補正係数を保持する補正係数保持手段が設
けられ、該補正手段が、該内燃機関の運転状態がリーン
燃焼運転領域内であるが該検出データ有効運転領域外に
ある場合には、該補正係数保持手段に保持された補正係
数により該リーン燃焼運転時の該燃料供給量を補正する
ように設定されるという構成により、燃料噴射量のばら
つきを正しく補正して、燃焼限界近傍でリーン運転を行
なうことができる。

【００９５】また、請求項２記載の本発明の内燃機関用
燃料供給装置によれば、上述の請求項１記載の構成に加
えて、該検出データ有効運転領域内が、該内燃機関の吸
入空気量と回転速度とによって規定される領域であると
いう構成により、精度の良い検出データを得ることがで
き、燃焼限界近傍でのリーン運転を安定したものとする
ことができる。

【００９６】また、上述の請求項１又は２記載の構成に
加えて、該補正係数保持手段に保持された補正係数が、
安定したリーン運転を実現しうる所定値以上にクリップ
されるように構成した場合（態様１）には、リーン運転
領域での運転が安定して、ドライバビリティを向上させ
ることができる。

【００９７】また、上述の請求項１又は２記載の構成に
加えて、該補正手段に、該内燃機関が該リーン燃焼運転
を離脱した後に再び該リーン燃焼運転へ復帰すると、該
補正係数保持手段に保持された補正係数により該リーン
燃焼運転時の該燃料供給量を補正する復帰時補正手段を
設けた場合（態様２）には、リーン燃焼運転から通常の
空燃比での運転状態に戻った後に、再びリーン燃焼運転
へ切り替わると、その直前のリーン燃焼運転時に学習し
た補正係数を用いて燃料供給量が再設定される。したが
って、再び最初から気筒間のばらつきを学習する必要が
なくなり、すみやかにリーン運転の燃焼限界制御状態に
移ることができるようになる。

【００９８】また、上述の請求項１又は２記載の構成に
加えて、該内燃機関の停止時に、この機関停止前の該リ
ーン燃焼運転に該補正係数算出手段で算出された該補正
係数を保持する機関停止時補正係数保持手段を設けた場
合（態様３）には、内燃機関の再始動時にも、すみやか
にリーン運転の燃焼限界制御状態に移ることができる。

【００９９】また、上述の請求項１又は２記載の構成に
加えて、該内燃機関が複数の気筒をそなえ、上記の燃焼
変動検出手段，補正係数算出手段，補正係数保持手段，
補正手段を、各気筒毎に設けた場合（態様４）には、各
気筒毎に燃料供給量の補正が行なわれて、きめ細かな内
燃機関の制御が行なわれる。

【０１００】また、上述の請求項１又は２記載の構成に
加えて、該燃焼変動検出手段が、該内燃機関の燃焼変動
データとして該内燃機関に駆動される回転軸の角加速度
の変動値を検出する角加速度変動検出手段と、該変動値
を該内燃機関の運転状態に応じて正規化して正規化変動
値を求める正規化変動値検出手段とからなり、該正規化
変動値検出手段により得られる該正規化変動値を所定の
閾値と比較して燃焼悪化判定値を求める燃焼悪化判定値
算出手段がそなえられ、該補正係数算出手段が、該燃焼
悪化判定値が所定の基準値に近づくように該補正係数を
算出するように構成した場合（態様５）には、内燃機関
の運転状態に対応した燃焼状態の制御を行ないうるよう
になり、リーン限界運転をより広い運転域において行な
うことができるようになるという利点がある。

【０１０１】また、請求項３記載の本発明の内燃機関用
燃料供給方法によれば、燃料供給量の調整可能な燃料供
給手段と、目標とする空燃比に応じて該燃料供給手段か
らの燃料供給量を設定してこの設定値に基づいて該燃料
供給手段を制御する燃料供給制御手段とをそなえ、特定
の運転領域で理論空燃比よりもリーン側の空燃比でリー
ン燃焼運転を行ないうる内燃機関用燃料供給方法におい
て、該内燃機関の運転状態がリーン燃焼運転領域内に規
定された検出データ有効運転領域内にある場合に、該内
燃機関の燃焼変動状態を検出する燃焼変動検出ステップ
と、該燃焼変動検出ステップにより得られる複数の検出
データに基づいて該リーン燃焼運転時に燃焼状態をリー
ン限界に近づけるための該燃料供給量の補正係数を算出
する補正係数算出ステップと、該補正係数算出ステップ
で算出された該補正係数で該リーン燃焼運転時の該燃料
供給量を補正する補正ステップとをそなえ、該内燃機関
の運転状態が該検出データ有効運転領域内から離脱する
とこの離脱前の該リーン燃焼運転時に該補正係数算出ス
テップで算出された該補正係数を保持する補正係数保持
ステップが設けられ、該補正ステップが、該内燃機関の
運転状態がリーン燃焼運転領域内であるが該検出データ
有効運転領域外にある場合には、該補正係数保持ステッ
プで保持された補正係数により該リーン燃焼運転時の該
燃料供給量を補正するように設定されるという構成によ
り、燃料噴射量のばらつきを正しく補正して、燃焼限界
近傍でリーン運転を行なうことができる。

【０１０２】また、上述の請求項３記載の構成に加え
て、該検出データ有効運転領域内が、該内燃機関の吸入
空気量と回転速度とによって規定される領域とした場合
（態様６）には、精度の良い検出データを得ることがで
き、燃焼限界近傍でのリーン運転を安定したものとする
ことができる。

【０１０３】また、上述の請求項３又は態様６の構成に
加えて、該補正係数保持ステップが、保持する補正係数
を、安定したリーン運転を実現しうる所定値以上にクリ
ップするように構成した場合（態様７）には、リーン運
転領域での運転が安定して、ドライバビリティを向上さ
せることができる。

【０１０４】また、上述の請求項３又は態様６記載の構
成に加えて、該補正ステップに、該内燃機関が該リーン
燃焼運転を離脱した後に再び該リーン燃焼運転へ復帰す
ると、該補正係数保持ステップで保持された補正係数に
より該リーン燃焼運転時の該燃料供給量を補正する復帰
時補正ステップを設けた場合（態様８）には、リーン燃
焼運転から通常の空燃比での運転状態に戻った後に、再
びリーン燃焼運転へ切り替わると、その直前のリーン燃
焼運転時に学習した補正係数を用いて燃料供給量が再設
定される。したがって、再び最初から気筒間のばらつき
を学習する必要がなくなり、すみやかにリーン運転の燃
焼限界制御状態に移ることができるようになる。

【０１０５】また、上述の請求項３又は態様６記載の構
成に加えて、該内燃機関の停止時に、この機関停止前の
該リーン燃焼運転に該補正係数算出ステップで算出され
た該補正係数を保持する機関停止時補正係数保持ステッ
プを設けた場合（態様９）には、内燃機関の再始動時に
も、すみやかにリーン運転の燃焼限界制御状態に移るこ
とができる。

【０１０６】また、上述の請求項３又は態様６記載の構
成に加えて、該内燃機関が複数の気筒をそなえ、上記の
各ステップが、各気筒毎に行なわれるように構成した場
合（態様１０）には、各気筒毎に燃料供給量の補正が行
なわれて、きめ細かな内燃機関の制御が行なわれる。ま
た、上述の請求項３又は態様６記載の構成に加えて、該
燃焼変動検出ステップが、該内燃機関の燃焼変動データ
として該内燃機関に駆動される回転軸の角加速度の変動
値を検出する角加速度変動検出ステップと、該変動値を
該内燃機関の運転状態に応じて正規化して正規化変動値
を求める正規化変動値検出ステップとからなり、該正規
化変動値検出ステップにより得られる該正規化変動値を
所定の閾値と比較して燃焼悪化判定値を求める燃焼悪化
判定値算出ステップがそなえられ、該補正係数算出ステ
ップが、該燃焼悪化判定値が所定の基準値に近づくよう
に該補正係数を算出するように構成した場合（態様１
１）には、内燃機関の運転状態に対応した燃焼状態の制
御を行ないうるようになり、リーン限界運転をより広い
運転域において行なうことができるようになるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関用燃料供給装置の構成を示す
模式的な制御ブロック図である。

【図２】本発明の内燃機関用燃料供給装置を有するエン
ジンシステムの全体構成図である。

【図３】本発明の内燃機関用燃料供給装置を有するエン
ジンシステムの制御系を示すハードブロック図である。

【図４】本発明の内燃機関用燃料供給装置の作動特性を
示すマップであって、検出データ有効運転領域を示すマ
ップである。

【図５】本発明の内燃機関用燃料供給装置の作動特性を
示すマップであって、検出データ有効運転領域の切り換
え例を示すマップである。

【図６】本発明の内燃機関用燃料供給装置の作動特性を
示すグラフであって、（ａ）〜（ｃ）はいずれも多気筒
エンジンにそなえられた各インジェクタの駆動時間と偏
差との関係を示すグラフである。

【図７】本発明の内燃機関用燃料供給装置の動作を説明
するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１ エンジン（内燃機関） ２ 燃焼室 ３ 吸気通路 ３ａ サージタンク ４ 排気通路 ５ 吸気弁 ６ 排気弁 ７ エアクリーナ ８ スロットル弁 ９ 電磁式燃料噴射弁（インジェクタ） ９ａ インジェクタソレノイド １０ 三元触媒 １１Ａ 第１バイパス通路 １１Ｂ 第２バイパス通路 １２ ステッパモータ弁（ＳＴＭ弁） １２ａ 弁体 １２ｂ ステッパモータ（ＩＳＣ用アクチュエータ） １２ｃ バネ １３ ファーストアイドルエアバルブ １４ エアバイパス弁 １４ａ 弁体 １４ｂ ダイアフラム式アクチュエータ １５ 燃料圧調節器 １６ 点火プラグ １７ エアフローセンサ（吸気量センサ） １８ 吸入空気湿度パラメータ検出手段としての吸気温
センサ １９ 大気圧センサ ２０ スロットルポジションセンサ ２１ アイドルスイッチ ２２ Ｏ₂ センサ ２３ 水温センサ ２４ クランク角センサ（エンジン回転数センサ） ２５ 空燃比制御手段としてのＥＣＵ ２６ ＣＰＵ（演算装置） ２８ 入力インタフェース ２９ アナログ／ディジタルコンバータ ３０ 車速センサ ３５ 入力インタフェース ３６ ＲＯＭ（記憶手段） ３７ ＲＡＭ ３９ 噴射ドライバ ４０ 点火ドライバ ４１ パワートランジスタ ４２ 点火コイル ４３ ディストリビュータ ４４ ＩＳＣドライバ ４５ バイパスエア用ドライバ ４６ ＥＧＲドライバ ５０ 燃焼変動検出手段 ５０Ａ 角加速度変動検出手段 ５０Ｂ 正規化変動値検出手段 ５１ 補正係数算出手段 ５２ 補正手段 ５３ 補正係数保持手段 ５４ 復帰時補正手段 ５５ 機関停止時補正係数保持手段 ８０ 排気再循環通路（ＥＧＲ通路） ８１ ＥＧＲ弁 ８１ａ 弁体 ８１ｂ ダイアフラム式アクチュエータ ８２ パイロット通路 ８３ ＥＲＧ弁制御用電磁弁 ８３ａ ソレノイド １４１ パイロット通路 １４２ エアバイパス弁制御用電磁弁 １４２ａ ソレノイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１Ｇ ３７６ ３７６Ｂ (56)参考文献 特開 平６−81699（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−237854（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−308949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−96150（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−217732（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−117291（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−321727（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−10739（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−231210（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−195353（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−188053（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−19634（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−272591（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−71356（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−207574（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−259257（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−104937（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−25952（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/04 - 45/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料供給量の調整可能な燃料供給手段
   と、目標とする空燃比に応じて該燃料供給手段からの燃
   料供給量を設定してこの設定値に基づいて該燃料供給手
   段を制御する燃料供給制御手段とをそなえ、特定の運転
   領域で理論空燃比よりもリーン側の空燃比でリーン燃焼
   運転を行ないうる内燃機関用燃料供給装置において、 該内燃機関の運転状態がリーン燃焼運転領域内に規定さ
   れた検出データ有効運転領域内にある場合に、該内燃機
   関の燃焼変動状態を検出する燃焼変動検出手段と、 該燃焼変動検出手段により得られる複数の検出データに
   基づいて該リーン燃焼運転時に燃焼状態をリーン限界に
   近づけるための該燃料供給量の補正係数を算出する補正
   係数算出手段と、 該補正係数算出手段で算出された該補正係数で該リーン
   燃焼運転時の該燃料供給量を補正する補正手段とをそな
   え、 該内燃機関の運転状態が該検出データ有効運転領域内か
   ら離脱するとこの離脱前の該リーン燃焼運転時に該補正
   係数算出手段で算出された該補正係数を保持する補正係
   数保持手段が設けられ、 該補正手段が、該内燃機関の運転状態がリーン燃焼運転
   領域内であるが該検出データ有効運転領域外にある場合
   には、該補正係数保持手段に保持された補正係数により
   該リーン燃焼運転時の該燃料供給量を補正するように設
   定されていることを特徴とする、内燃機関用燃料供給装
   置。
2. 【請求項２】 該検出データ有効運転領域内が、該内燃
   機関の吸入空気量と回転速度とによって規定される領域
   であることを特徴とする、請求項１記載の内燃機関用燃
   料供給装置。
3. 【請求項３】 燃料供給量の調整可能な燃料供給手段
   と、目標とする空燃比に応じて該燃料供給手段からの燃
   料供給量を設定してこの設定値に基づいて該燃料供給手
   段を制御する燃料供給制御手段とをそなえ、特定の運転
   領域で理論空燃比よりもリーン側の空燃比でリーン燃焼
   運転を行ないうる内燃機関用燃料供給方法において、 該内燃機関の運転状態がリーン燃焼運転領域内に規定さ
   れた検出データ有効運転領域内にある場合に、該内燃機
   関の燃焼変動状態を検出する燃焼変動検出ステップと、 該燃焼変動検出ステップにより得られる複数の検出デー
   タに基づいて該リーン燃焼運転時に燃焼状態をリーン限
   界に近づけるための該燃料供給量の補正係数を算出する
   補正係数算出ステップと、 該補正係数算出ステップで算出された該補正係数で該リ
   ーン燃焼運転時の該燃料供給量を補正する補正ステップ
   とをそなえ、 該内燃機関の運転状態が該検出データ有効運転領域内か
   ら離脱するとこの離脱前の該リーン燃焼運転時に該補正
   係数算出ステップで算出された該補正係数を保持する補
   正係数保持ステップが設けられ、 該補正ステップが、該内燃機関の運転状態がリーン燃焼
   運転領域内であるが該検出データ有効運転領域外にある
   場合には、該補正係数保持ステップで保持された補正係
   数により該リーン燃焼運転時の該燃料供給量を補正する
   ように設定されていることを特徴とする、内燃機関用燃
   料供給方法。