JP3183202B2 - 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の気筒内
に燃料を直接的に噴射しうる筒内噴射式内燃機関の燃料
噴射量制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的に使用されているエンジン
においては、燃料噴射弁からの燃料は吸気ポートに噴射
され、燃焼室には予め燃料と空気との均質混合気が供給
される。かかるエンジンでは、アクセル操作に連動する
スロットル弁によって吸気通路が開閉され、この開閉に
より、エンジンの燃焼室に供給される吸入空気量（結果
的には燃料と空気とが均質に混合された気体の量）が調
整され、もってエンジン出力が制御される。

【０００３】しかし、上記のいわゆる均質燃焼による技
術では、スロットル弁の絞り動作に伴って大きな吸気負
圧が発生し、ポンピングロスが大きくなって効率は低く
なる。これに対し、スロットル弁の絞りを小とし、燃焼
室に直接燃料を供給することにより、点火プラグの近傍
に可燃混合気を存在させ、当該部分の空燃比を高めて、
着火性を向上するようにしたいわゆる「成層燃焼」とい
う技術が知られている。かかる技術においては、エンジ
ンの低負荷時には、噴射された燃料が、点火プラグ周り
に偏在供給されるとともに、スロットル弁がほぼ全開に
開かれて成層燃焼が実行される。これにより、ポンピン
グロスの低減が図られ、燃費の向上が図られる。

【０００４】上記の如く成層燃焼を行いうる技術とし
て、例えば特公平６−３９９２３号公報に開示されたも
のが知られている。この技術では、燃焼室内に直接的に
燃料が噴射されるとともに（筒内噴射式）、電子制御式
のスロットル弁が適宜制御されることにより、成層燃焼
が実行される。すなわち、低・中負荷及び低・中回転領
域においては、スロットル絞りを抑え、可燃混合気を点
火プラグの近傍に存在させることにより成層燃焼が実行
される。また、高負荷・高回転領域においては、上記成
層燃焼に代えて、均質燃焼が実行される。このため、そ
のときどきの負荷・回転に応じた燃焼が実行されること
となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来公
報に記載された技術においては、次に記すような問題が
生じうる。すなわち、燃焼状態が成層燃焼の場合には、
アクセル開度とエンジン回転数とから必要な燃料噴射量
が求められ、その燃料噴射量に基づいて、噴射時期、点
火時期、電子制御式のスロットル弁の開度、ＥＧＲバル
ブの開度、スワールコントロールバルブの開度等が決定
される。このような方式では、まず燃料噴射量が決定さ
れ、かつ、その決定された燃料が、燃料噴射弁から直接
的に気筒内に噴射される。このため、上記方式は、トル
クの応答性に優れるものとなりうる。

【０００６】しかしながら、このように負荷（アクセル
開度ＡＣＣＰ）の変動に応じて燃料噴射が速やかに切換
わるのに対し、気流の状態が切換わるのにはかなりの時
間がかかってしまう。つまり、図８に示すように、その
ときどきの運転状態において要求される吸気の状態（例
えばスロットル開度による吸入空気量、スワールコント
ロールバルブの開度によるスワール強さ、ＥＧＲバルブ
の開度によるＥＧＲ量）に対し、実際の吸気の状態が同
等となるまでには遅れが生じてしまう。そのため、吸気
の状態、ひいては実際上の燃焼が上記燃料噴射量の変化
に追従することができず、その結果として、空燃比がオ
ーバーリッチ、又はオーバーリーンとなってしまい、オ
ーバーリッチやオーバーリーンによる失火を起こしてし
まうおそれがあった。

【０００７】また、特にＥＧＲ機構を搭載したエンジン
においては、さらに次のような問題が生じうる。すなわ
ち、成層燃焼が行われる場合には多量のＥＧＲガスが導
入されるのが一般的である。従って、上記遅れにより、
ＥＧＲガスが多すぎた場合には、火炎伝播性が悪化し、
失火が起こってしまうおそれがあった。また逆に、ＥＧ
Ｒガスが少なすぎた場合には、窒素酸化物（ＮＯｘ）の
増大が起こってしまうおそれがあった。

【０００８】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、筒内噴射を行いうる内燃機関
の燃料噴射量制御装置において、負荷が変動した場合
に、吸気の状態の追従遅れによる燃焼の悪化を防止し、
もって燃焼悪化に伴う不具合の発生を抑制することので
きる筒内噴射式内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明においては、図１に示すよう
に、ＥＧＲ機構を備える内燃機関Ｍ１の気筒内に燃料を
直接的に噴射しうる燃料噴射手段Ｍ２と、前記内燃機関
Ｍ１の気筒内に導入される空気の流量を調整するための
吸気量調整手段Ｍ３と、前記吸気量調整手段Ｍ３を作動
させるためのアクチュエータＭ４と、前記内燃機関Ｍ１
の負荷を検出する負荷検出手段Ｍ５と、少なくとも前記
負荷検出手段Ｍ５の検出結果に基づき、第１の燃料噴射
量を算出する第１の燃料噴射量算出手段Ｍ６と、前記第
１の燃料噴射量算出手段Ｍ６により算出された第１の燃
料噴射量に基づき、前記アクチュエータＭ４の制御量を
算出するとともに、その算出結果に基づき、前記アクチ
ュエータＭ４を制御するアクチュエータ制御手段Ｍ７
と、前記第１の燃料噴射量算出手段Ｍ６により算出され
た第１の燃料噴射量をなまし演算するとともに、前記負
荷検出手段Ｍ５により検出される負荷の変動量に応じて
補正することにより、該第１の燃料噴射量よりも遅れて
変動する第２の燃料噴射量を算出する第２の燃料噴射量
算出手段Ｍ８と、前記第２の燃料噴射量算出手段Ｍ８の
算出結果に基づき、前記燃料噴射手段Ｍ２を制御して、
実際に噴射される燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御
手段Ｍ９とを備えたことをその要旨としている。

【００１０】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射量制御装置に
おいて、前記負荷検出手段Ｍ５はアクセルペダルの開度
を前記負荷として検出するものであることをその要旨と
している。

【００１１】さらに、請求項３に記載の発明では、請求
項１又は２に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射量制
御装置において、前記第２の燃料噴射量算出手段Ｍ８の
算出結果に基づいて前記燃料噴射手段Ｍ２の燃料噴射時
期を制御する燃料噴射時期制御手段を更に備えることを
その要旨としている。

【００１２】併せて、請求項４に記載の発明では、請求
項１から３のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の燃
料噴射量制御装置において、前記第２の燃料噴射量算出
手段Ｍ８の算出結果に基づいて前記内燃機関Ｍ１の点火
時期を制御する点火時期制御手段を更に備えることをそ
の要旨としている。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】（作用）上記請求項１に記載の発明によれ
ば、図１に示すように、燃料噴射手段Ｍ２によって、内
燃機関Ｍ１の気筒内に燃料が直接的に噴射されうる。ま
た、吸気量調整手段Ｍ３はアクチュエータＭ４によって
作動し、その作動により、内燃機関Ｍ１の気筒内に導入
される空気の流量が調整される。さらに、負荷検出手段
Ｍ５により内燃機関Ｍ１の負荷が検出され、少なくとも
負荷検出手段Ｍ５の検出結果に基づき、第１の燃料噴射
量算出手段Ｍ６では、第１の燃料噴射量が算出される。
そして、算出された第１の燃料噴射量に基づき、アクチ
ュエータＭ４の制御量が算出され、その算出結果に基づ
き、アクチュエータ制御手段Ｍ７では、前記アクチュエ
ータＭ４が制御される。これにより、吸気量調整手段Ｍ
３が制御され、ひいては内燃機関Ｍ１の気筒内に導入さ
れる空気の流量が制御される。

【００１８】また、第２の燃料噴射量算出手段Ｍ８で
は、第１の燃料噴射量算出手段Ｍ６により算出された第
１の燃料噴射量がなまし演算されるとともに、負荷検出
手段Ｍ５により検出される負荷の変動量に応じて補正さ
れることにより、該第１の燃料噴射量よりも遅れて変動
する第２の燃料噴射量が算出される。そして、燃料噴射
量制御手段Ｍ９によって、第２の燃料噴射量に基づき、
燃料噴射手段Ｍ２が制御され、実際に噴射される燃料噴
射量が制御される。

【００１９】ここで、アクチュエータＭ４、つまり、吸
気量調整手段Ｍ３が制御されることによって制御される
空気の流量の変動は、燃料噴射手段Ｍ２が制御されるこ
とによって制御される燃料噴射量の変動に対して遅れが
ちとなる。これに対し、本発明では、第１の燃料噴射量
をなまし演算することにより、その遅れに合わせるよう
にして第２の燃料噴射量が別途算出され、その第２の燃
料噴射量に基づいて燃料噴射量が制御されることとな
る。このため、負荷が変動した場合において、実際の空
気の流量の変動と実際の燃料噴射量の変動との間のずれ
が解消されることとなる。従って、燃焼状態の悪化が抑
制されうる。

【００２０】

【００２１】さらに、前記第２の燃料噴射量算出手段Ｍ
８によって、負荷検出手段Ｍ５により検出された負荷の
変動量に応じて第１の燃料噴射量が補正される。ここ
で、排気ガス還流機構（ＥＧＲ機構）が設けられた内燃
機関Ｍ１の場合には、負荷の変化が排気ガス還流量、ひ
いては空気の流量に影響するのであるが、本発明によれ
ば、負荷の変動量に応じて第１の燃料噴射量が補正され
るため、負荷の変動による排気ガス還流量の変動遅れへ
の影響も解消されうる。

【００２２】併せて、請求項２に記載の発明によれば、
請求項１に記載の発明の作用に加えて、アクセルペダル
の開度を前記負荷として検出するようにしているため、
内燃機関Ｍ１に加わる負荷が適正に検出できるととも
に、負荷に応じた適正な燃料噴射量の算出が可能とな
る。

【００２３】

【００２４】また、請求項３に記載の発明によれば、請
求項１又は２に記載の発明の作用に加えて、さらに、燃
料噴射時期制御手段によって、前記第２の燃料噴射量算
出手段Ｍ８の算出結果に基づき燃料噴射手段Ｍ２が制御
されて、実際に噴射される燃料噴射時期が制御される。
このため、噴射量のみならず、噴射時期についても空気
の流量の変動の遅れに合わせて制御することが可能とな
る。従って、負荷が変動した場合において、実際の空気
の流量の変動と実際の燃料噴射時期の変動との間のずれ
が解消されることとなる。そのため、より一層燃焼状態
の悪化が抑制されうる。

【００２５】さらに、請求項４に記載の発明によれば、
請求項１から３のいずれかに記載の発明の作用に加え
て、さらに、点火時期制御手段によって、前記第２の燃
料噴射量算出手段Ｍ８の算出結果に基づき内燃機関Ｍ１
に設けられた点火手段が制御されて、点火時期が制御さ
れる。このため、噴射量のみならず、点火時期について
も空気の流量の変動の遅れに合わせて制御することが可
能となる。従って、負荷が変動した場合において、実際
の空気の流量の変動と実際の点火時期の変動との間のず
れが解消されることとなる。そのため、より一層燃焼状
態の悪化が抑制されうる。

【００２６】

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明における筒内噴射式
内燃機関の燃料噴射量制御装置を具体化した一実施の形
態を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００２８】図２は本実施の形態において、車両に搭載
された筒内噴射式エンジンの燃料噴射量制御装置を示す
概略構成図である。内燃機関としてのエンジン１は、例
えば４つの気筒１ａを具備し、これら各気筒１ａの燃焼
室構造が図３に示されている。これらの図に示すよう
に、エンジン１はシリンダブロック２内にピストンを備
えており、当該ピストンはシリンダブロック２内で往復
運動する。シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッ
ド４が設けられ、前記ピストンとシリンダヘッド４との
間には燃焼室５が形成されている。また、本実施の形態
では、１気筒１ａあたり、４つの弁が配置されており、
図中において、符号６ａとして第１吸気弁、６ｂとして
第２吸気弁、７ａとして第１吸気ポート、７ｂとして第
２吸気ポート、８として一対の排気弁、９として一対の
排気ポートがそれぞれ示されている。

【００２９】図３に示すように、第１の吸気ポート７ａ
はヘリカル型吸気ポートからなり、第２の吸気ポート７
ｂはほぼ真っ直ぐに延びるストレートポートからなる。
また、シリンダヘッド４の内壁面の中央部には、点火手
段としての点火プラグ１０が配設されている。この点火
プラグ１０には、図示しないディストリビュータを介し
てイグナイタ１２からの高電圧が印加されるようになっ
ている。そして、この点火プラグ１０の点火タイミング
は、イグナイタ１２からの高電圧の出力タイミングによ
り決定される。さらに、第１吸気弁６ａ及び第２吸気弁
６ｂ近傍のシリンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射
手段としての燃料噴射弁１１が配置されている。すなわ
ち、本実施の形態においては、燃料噴射弁１１からの燃
料は、直接的に気筒１ａ内に噴射されるようになってお
り、均質燃焼のみならず、いわゆる成層燃焼も行われる
ようになっている。

【００３０】図２に示すように、各気筒１ａの第１吸気
ポート７ａ及び第２吸気ポート７ｂは、それぞれ各吸気
マニホルド１５内に形成された第１吸気路１５ａ及び第
２吸気路１５ｂを介してサージタンク１６内に連結され
ている。各第２吸気通路１５ｂ内にはそれぞれ吸気量調
整手段を構成するスワールコントロールバルブ１７が配
置されている。これらのスワールコントロールバルブ１
７は共通のシャフト１８を介して、アクチュエータとし
てのステップモータ１９に連結されている。このステッ
プモータ１９は、後述する電子制御装置（以下単に「Ｅ
ＣＵ」という）３０からの出力信号に基づいて制御され
る。

【００３１】前記サージタンク１６は、吸気ダクト２０
を介してエアクリーナ２１に連結され、吸気ダクト２０
内には、アクチュエータとしての別途のステップモータ
２２によって開閉され、吸気量調整手段を構成するスロ
ットル弁２３が配設されている。つまり、本実施の形態
のスロットル弁２３はいわゆる電子制御式のものであ
り、基本的には、ステップモータ２２が前記ＥＣＵ３０
からの出力信号に基づいて駆動されることにより、スロ
ットル弁２３が開閉制御される。そして、このスロット
ル弁２３の開閉により、吸気ダクト２０を通過して燃焼
室５内に導入される吸入空気量が調節されるようになっ
ている。本実施の形態では、吸気ダクト２０、サージタ
ンク１６並びに第１吸気路１５ａ及び第２吸気路１５ｂ
等により、吸気通路が構成されている。また、スロット
ル弁２３の近傍には、その開度（スロットル開度ＴＡ）
を検出するためのスロットルセンサ２５が設けられてい
る。なお、前記各気筒の排気ポート９には排気マニホル
ド１４が接続されている。そして、燃焼後の排気ガスは
当該排気マニホルド１４を介して図示しない排気ダクト
へ排出されるようになっている。本実施の形態では、排
気マニホルド１４及び排気ダクトにより排気通路が構成
されている。

【００３２】さらに、本実施の形態では、公知の排気ガ
ス循環（ＥＧＲ）装置５１が設けられている。このＥＧ
Ｒ装置５１は、排気ガス循環通路としてのＥＧＲ通路５
２と、同通路５２の途中に設けられ、吸気量調整手段を
構成する排気ガス循環弁（ＥＧＲバルブ５３）とを含ん
でいる。ＥＧＲ通路５２は、スロットル弁２３の下流側
の吸気ダクト２０と、排気ダクトとの間を連通するよう
設けられている。また、ＥＧＲバルブ５３は、弁座、弁
体及びアクチュエータとしてのステップモータ５４を内
蔵しており、これらによりＥＧＲ機構が構成されてい
る。ＥＧＲバルブ５３の開度は、ステップモータ５４が
弁体を弁座に対して断続的に変位させることにより、変
動する。そして、ＥＧＲバルブ５３が開くことにより、
排気ダクトへ排出された排気ガスの一部がＥＧＲ通路５
２へと流れる。その排気ガスは、ＥＧＲバルブ５３を介
して吸気ダクト２０へ流れる。すなわち、排気ガスの一
部がＥＧＲ装置５１によって吸入混合気中に再循環す
る。このとき、ＥＧＲバルブ５３の開度が調節されるこ
とにより、排気ガスの再循環量（ＥＧＲ量）が調整され
るのである。

【００３３】さて、上述したＥＣＵ３０は、デジタルコ
ンピュータからなっており、双方向性バス３１を介して
相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３
２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３３、マイクロプロ
セッサからなるＣＰＵ（中央処理装置）３４、入力ポー
ト３５及び出力ポート３６を具備している。本実施の形
態においては、当該ＥＣＵ３０により、第１の燃料噴射
量算出手段、アクチュエータ制御手段、第２の燃料噴射
量算出手段、燃料噴射量制御手段、燃料噴射時期制御手
段及び点火時期制御手段が構成されている。

【００３４】前記アクセルペダル２４には、当該アクセ
ルペダル２４の踏込み量に比例した出力電圧を発生する
負荷検出手段としてのアクセルセンサ２６Ａが接続さ
れ、該アクセルセンサ２６Ａにより負荷に相当するアク
セル開度ＡＣＣＰが検出される。当該アクセルセンサ２
６Ａの出力電圧は、ＡＤ変換器３７を介して入力ポート
３５に入力される。また、同じくアクセルペダル２４に
は、アクセルペダル２４の踏込み量が「０」であること
を検出するための全閉スイッチ２６Ｂが設けられてい
る。すなわち、この全閉スイッチ２６Ｂは、アクセルペ
ダル２４の踏込み量が「０」である場合に全閉信号とし
て「１」の信号を、そうでない場合には「０」の信号を
発生する。そして、該全閉スイッチ２６Ｂの出力電圧も
入力ポート３５に入力されるようになっている。

【００３５】また、上死点センサ２７は例えば１番気筒
１ａが吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、
この出力パルスが入力ポート３５に入力される。クラン
ク角センサ２８は例えばクランクシャフトが３０°ＣＡ
回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入
力ポートに入力される。ＣＰＵ３４では上死点センサ２
７の出力パルスとクランク角センサ２８の出力パルスか
らエンジン回転数ＮＥが算出される（読み込まれる）。

【００３６】さらに、前記シャフト１８の回転角度は、
スワールコントロールバルブセンサ２９により検出さ
れ、これによりスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）
１７の開度（ＳＣＶ開度）が検出されるようになってい
る。そして、スワールコントロールバルブセンサ２９の
出力はＡ／Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力
される。

【００３７】併せて、前記スロットルセンサ２５によ
り、スロットル開度ＴＡが検出される。このスロットル
センサ２５の出力はＡ／Ｄ変換器３７を介して入力ポー
ト３５に入力される。

【００３８】加えて、本実施の形態では、サージタンク
１６内の圧力（吸気圧ＰＩＭ）を検出する吸気圧センサ
６１が設けられている。さらに、エンジン１の冷却水の
温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する水温センサ６２が設
けられている。これら両センサ６１，６２の出力もＡ／
Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力されるよう
になっている。

【００３９】本実施の形態において、これらスロットル
センサ２５、アクセルセンサ２６Ａ、全閉スイッチ２６
Ｂ、上死点センサ２７、クランク角センサ２８、スワー
ルコントロールバルブセンサ２９、吸気圧センサ６１及
び水温センサ６２等により、運転状態が検出される。

【００４０】一方、出力ポート３６は、対応する駆動回
路３８を介して各燃料噴射弁１１、各ステップモータ１
９，２２、イグナイタ１２及びＥＧＲバルブ５３（ステ
ップモータ）に接続されている。そして、ＥＣＵ３０は
各センサ等２５〜２９，６１，６２からの信号に基づ
き、ＲＯＭ３３内に格納された制御プログラムに従い、
燃料噴射弁１１、ステップモータ１９，２２，５４及び
イグナイタ１２等を好適に制御する。

【００４１】次に、上記構成を備えた筒内噴射式エンジ
ン１の燃料噴射量制御装置における本実施の形態に係る
各種制御に関するプログラムについて、フローチャート
を参照して説明する。すなわち、図４は、筒内噴射が実
行されていることを前提としてＥＣＵ３０により実行さ
れる「燃料噴射量制御ルーチン」を示すフローチャート
であって、例えば、所定クランク角毎の割り込みで実行
される。

【００４２】処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ
３０は、先ず、ステップ１０１において、アクセルセン
サ２６Ａ、全閉スイッチ２６Ｂ、上死点センサ２７等に
より、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰを
読み込む。

【００４３】次に、ステップ１０２においては、今回読
み込んだエンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰ
に基づき、第１の燃料噴射量Ｑ２を算出する。なお、Ｅ
ＣＵ３０は、別途のルーチンにおいて、この第１の燃料
噴射量Ｑ２に基づき、目標スロットル開度、目標ＳＣＶ
開度及び目標ＥＧＲ開度を算出する。また、これととも
に、算出された各目標開度に基づいて、ステップモータ
２２，１９，５４、ひいてはスロットル弁２３、スワー
ルコントロールバルブ１７及びＥＧＲバルブ５３といっ
た吸入空気量を調整しうる各バルブを制御する。

【００４４】さらに、ステップ１０３において、ＥＣＵ
３０は、今回算出した第１の燃料噴射量Ｑ２をなまし演
算することにより、基本噴射量Ｑ１’を算出する。すな
わち、今回算出した第１の燃料噴射量Ｑ２から前回の第
２の燃料噴射量Ｑ１_i-1 を減算した値をｎで除算し、そ
の値を、前回の第２の燃料噴射量Ｑ１_i-1 に加算する。
そして、この値を基本噴射量Ｑ１’として設定するので
ある。なお、第２の燃料噴射量Ｑ１の初期値は、第１の
燃料噴射量Ｑ２に等しくなるよう設定される。

【００４５】次に、ステップ１０４において、ＥＣＵ３
０は、今回読み込んだアクセル開度ＡＣＣＰから、前回
のアクセル開度ＡＣＣＰ_i-1 を減算するとともに、その
値をアクセル偏差ΔＡＣＣＰとして設定する。

【００４６】さらに、ステップ１０５においては、今回
算出したアクセル偏差ΔＡＣＣＰに基づき、基本補正係
数ｆ’を算出するための加算項ｆ０を算出する。ここ
で、加算項ｆ０の算出に際しては、例えば図５に示すよ
うなマップが参酌される。すなわち、今回のアクセル偏
差ΔＡＣＣＰがプラス側に大きい場合（加速要求の程度
が大きい場合）には、加算項ｆ０はマイナス側に大きく
設定され、今回のアクセル偏差ΔＡＣＣＰがマイナス側
に大きい場合（減速要求の程度が大きい場合）には、加
算項ｆ０はプラス側に大きく設定される。また、今回の
アクセル偏差ΔＡＣＣＰが「０」の場合（加減速要求が
ない場合）には、加算項ｆ０は「０」に設定される。

【００４７】次に、ステップ１０６においては、前回の
補正係数ｆ_i-1 に対し、今回算出された加算項ｆ０を加
算した値を、基本補正係数ｆ’として設定する。さら
に、ステップ１０７においては、今回設定された基本補
正係数ｆ’が「０」以上であるか否かを判断する。そし
て、基本補正係数ｆ’が「０」以上の場合には、ステッ
プ１０８において、その基本補正係数ｆ’から収束項Ｃ
ｆを減算した値を、補正係数ｆとして設定する。一方、
基本補正係数ｆ’が負の値である場合には、ステップ１
０９において、その基本補正係数ｆ’に収束項Ｃｆを加
算した値を、補正係数ｆとして設定する。ここで、収束
項Ｃｆは、図６に示すように、そのときに設定されてい
る補正係数ｆの絶対値が大きいほど大きい値に設定され
る。そして、この収束項Ｃｆを場合に応じて加減算する
ことにより、補正係数ｆは経時的に「０」に収束する。

【００４８】ステップ１０８又はステップ１０９から移
行して、ステップ１１０においては、上記ステップ１０
３で算出した基本噴射量Ｑ１’に対し、今回算出した補
正係数ｆに「１」を加算した値で乗算し、その値を第２
の燃料噴射量Ｑ１として設定する。そして、ＥＣＵ３０
は、別途のルーチンにおいて、今回設定された第２の燃
料噴射量Ｑ１に基づき燃料噴射弁１１等を制御する。よ
り詳しくは、ＥＣＵ３０は、第２の燃料噴射量Ｑ１に基
づき、燃料噴射時間、燃料噴射時期、及び点火時期を算
出するとともに、その算出された燃料噴射時間及び燃料
噴射時期に基づき燃料噴射弁１１を制御し、点火時期に
基づきイグナイタ１２（点火プラグ１０）を制御する。
そして、ＥＣＵ３０はその後の処理を一旦終了する。

【００４９】次に、本実施の形態の作用及び効果につい
て説明する。 （イ）上記従来の技術で説明したように、アクセル開度
ＡＣＣＰ（負荷）に変化があった場合、筒内噴射を行い
うる本実施の形態では、燃料噴射は指令どおりに速やか
に変動するのに対し、気流の状態が切換わるのにはかな
りの時間がかかる。これに対し、本実施の形態では、第
１に、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰに
基づき、第１の燃料噴射量Ｑ２を算出し、この第１の燃
料噴射量Ｑ２に基づき、目標スロットル開度、目標ＳＣ
Ｖ開度及び目標ＥＧＲ開度を算出することとした。そし
て、当該算出された各目標開度に基づいて、ステップモ
ータ２２，１９，５４、ひいてはスロットル弁２３、ス
ワールコントロールバルブ１７及びＥＧＲバルブ５３と
いった吸入空気量を調整しうる各バルブを制御するよう
にした。

【００５０】また、第２に、図７に示すように、当該第
１の燃料噴射量Ｑ２をなまし演算することにより、それ
よりも遅れて変動する第２の燃料噴射量Ｑ１を算出する
とともに、その第２の燃料噴射量Ｑ１に基づき燃料噴射
弁１１等を制御することとした。

【００５１】従って、燃料噴射弁１１が制御されること
によって制御される燃料噴射量の変動に対して、空気の
流量の変動は遅れがちとなるのであるが、本実施の形態
では、その遅れに合わせるようにして第２の燃料噴射量
Ｑ１が別途算出され、その第２の燃料噴射量Ｑ１に基づ
いて燃料噴射等が制御されることとなる。このため、負
荷が変動した場合において、実際の空気の流量の変動と
実際の燃料噴射量の変動との間のずれが解消されること
となる。従って、負荷の変動があった場合においても最
適な空燃比を得ることができ、燃焼状態の悪化を抑制す
ることができる。その結果、燃焼状態の悪化に伴う失火
等の種々の不具合の発生を防止することができる。

【００５２】（ロ）特に、本実施の形態では、第２の燃
料噴射量Ｑ１の算出に際しては、第１の燃料噴射量Ｑ２
のなまし演算を行うこととした。従って、空気の流量の
変動の遅れに追従するようにして実際の燃料噴射量を変
動させることを、容易に行うことができる。そのため、
上述の作用効果をより確実に奏せしめることができる。

【００５３】（ハ）さらに、本実施の形態では、第２の
燃料噴射量Ｑ１の算出に際しては、単に燃料噴射量Ｑ２
のなまし演算を行うだけではなく、そのときのアクセル
開度ＡＣＣＰの変動量（アクセル偏差ΔＡＣＣＰ）に応
じて補正を行うこととした。ここで、本実施の形態の如
く、ＥＧＲ機構が設けられたエンジン１の場合には、負
荷の変化がＥＧＲ量、ひいては空気の流量に影響するの
であるが、本実施の形態によれば、その負荷の変動量に
応じた補正がなされるため、負荷の変動によるＥＧＲ量
の変動遅れへの影響も解消することができる。その結
果、より一層確実に燃焼状態の悪化を防止することがで
きる。

【００５４】特に、補正係数ｆの算出に際しては、収束
項Ｃｆという概念を用い、できるだけ速やかに補正係数
ｆを「０」に収束させるようにした。そのため、実際の
排気ダクト内の圧力（排圧）に応じた補正係数ｆ、ひい
ては第２の燃料噴射量Ｑ１を得ることができ、もって上
記の効果をより一層確実ならしめることができる。

【００５５】（ニ）併せて、本実施の形態によれば、負
荷に相当する値としてアクセル開度ＡＣＣＰを採用する
こととした。従って、エンジン１に加わる負荷を適正に
検出することができるとともに、負荷に応じた適正な第
２の燃料噴射量Ｑ１の算出を行うことができる。

【００５６】（ホ）加えて、本実施の形態によれば、第
１の燃料噴射量Ｑ２により、目標スロットル開度、目標
ＳＣＶ開度及び目標ＥＧＲ開度を算出することとした。
従って、上記（イ）に記載の作用効果を確実に奏せしめ
ることができる。

【００５７】（ヘ）また、本実施の形態では、第２の燃
料噴射量Ｑ１に基づいて、燃料噴射量（燃料噴射時間）
のみならず、燃料噴射時期、点火時期をも制御すること
ととした。噴射量のみならず、噴射時期、点火時期につ
いても空気の流量の変動の遅れに合わせて制御すること
が可能となる。従って、負荷が変動した場合において、
実際の空気の流量の変動と、実際の燃料噴射時期の変動
や点火時期の変動との間のずれが解消されることとな
る。そのため、より一層燃焼状態の悪化を抑制すること
ができる。

【００５８】尚、実施の形態は上記に限定されるもので
はなく、次のように変更してもよい。

【００５９】（１）上記実施の形態では、第１の燃料噴
射量Ｑ２をなまし演算することで第２の燃料噴射量Ｑ１
を算出するようにしたが、これに加えて、或いはこれに
代えて、第２の燃料噴射量Ｑ１を、第１の燃料噴射量Ｑ
２よりも遅れて変動する値となるような算出方法を採用
してもよい。

【００６０】（２）上記実施の形態では、アクセルセン
サ２６Ａにより検出されたアクセル開度ＡＣＣＰをエン
ジン１の負荷に相当するものとしたが、スロットル開度
（特にリンク式のスロットル弁が搭載されている場合）
をエンジン１の負荷に相当するものとしてもよい。

【００６１】（３）上記実施の形態では、直接に筒内噴
射を行いうるエンジン１に本発明を具体化するようにし
たが、例えば吸気ポート７ａ，７ｂの吸気弁６ａ，６ｂ
の傘部の裏側に向かってほぼ直接的に気筒１ａ内に噴射
するタイプのものも含まれる。また、吸気弁６ａ，６ｂ
側に燃料噴射弁が設けられてはいるが、直接シリンダボ
ア（燃焼室５）内に噴射するタイプのものも含まれる。

【００６２】（４）さらに、上記実施の形態では、内燃
機関としてガソリンエンジン１の場合に本発明を具体化
したが、その外にもディーゼルエンジン等の場合等にも
具体化できる。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
筒内噴射を行いうる内燃機関の燃料噴射量制御装置にお
いて、負荷が変動した場合に、吸気の状態の追従遅れに
よる燃焼の悪化を防止し、もって燃焼悪化に伴う不具合
の発生を抑制することができるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な概念を示す概念構成図であ
る。

【図２】一実施の形態における筒内噴射式エンジンの燃
料噴射量制御装置を示す概略構成図である。

【図３】エンジンの気筒部分を拡大して示す断面図であ
る。

【図４】ＥＣＵにより実行される「燃料噴射量制御ルー
チン」を示すフローチャートである。

【図５】アクセル偏差に対する加算項の関係を定めたマ
ップである。

【図６】基本補正係数の絶対値に対する収束項の関係を
定めたマップである。

【図７】時間の経過に対するアクセル開度、第１の燃料
噴射量及び第２の燃料噴射量の挙動の一例を示すタイミ
ングチャートである。

【図８】従来技術の不具合を説明する図であって、時間
の経過に対するアクセル開度、吸入空気量、スロットル
開度、空燃比及びＥＧＲ開度挙動の一例を示すタイミン
グチャートである。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、１０…点火手段として
の点火プラグ、１１…燃料噴射手段としての燃料噴射
弁、１７…吸気量調整手段としてのスワールコントロー
ルバルブ、１９…アクチュエータとしてのステップモー
タ、２２…アクチュエータとしてのステップモータ、２
３…吸気量調整手段としてのスロットル弁、２６Ａ…負
荷検出手段としてのアクセルセンサ、３０…第１の燃料
噴射量算出手段、アクチュエータ制御手段、第２の燃料
噴射量算出手段、燃料噴射量制御手段、燃料噴射時期制
御手段及び点火時期制御手段を構成するＥＣＵ、５３…
吸気量調整手段としてのＥＧＲバルブ、５４…アクチュ
エータとしてのステップモータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−66739（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−237243（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−228856（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−86934（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−30435（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−37788（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−501904（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/02 330 F02D 41/04 330

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＥＧＲ機構を備える内燃機関の気筒内に
   燃料を直接的に噴射しうる燃料噴射手段と、 前記内燃機関の気筒内に導入される空気の流量を調整す
   るための吸気量調整手段と、 前記吸気量調整手段を作動させるためのアクチュエータ
   と、 前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、 少なくとも前記負荷検出手段の検出結果に基づき、第１
   の燃料噴射量を算出する第１の燃料噴射量算出手段と、 前記第１の燃料噴射量算出手段により算出された第１の
   燃料噴射量に基づき、前記アクチュエータの制御量を算
   出するとともに、その算出結果に基づき、前記アクチュ
   エータを制御するアクチュエータ制御手段と、 前記第１の燃料噴射量算出手段により算出された第１の
   燃料噴射量をなまし演算するとともに、前記負荷検出手
   段により検出される負荷の変動量に応じて補正すること
   により、該第１の燃料噴射量よりも遅れて変動する第２
   の燃料噴射量を算出する第２の燃料噴射量算出手段と、 前記第２の燃料噴射量算出手段の算出結果に基づき、前
   記燃料噴射手段を制御して、実際に噴射される燃料噴射
   量を制御する燃料噴射量制御手段とを備えたことを特徴
   とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射量制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の燃
   料噴射量制御装置において、 前記負荷検出手段はアクセルペダルの開度を前記負荷と
   して検出する 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射量制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記第２の燃料噴射量算出手段の算出結
   果に基づいて前記燃料噴射手段の燃料噴射時期を制御す
   る燃料噴射時期制御手段を更に備える請求項１又は２に
   記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射量制御装置。
4. 【請求項４】 前記第２の燃料噴射量算出手段の算出結
   果に基づいて前記内燃機関の点火時期を制御する点火時
   期制御手段を更に備える請求項１から３のいずれかに記
   載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射量制御装置。