JP3237553B2

JP3237553B2 - 内燃機関の燃焼制御装置

Info

Publication number: JP3237553B2
Application number: JP33833196A
Authority: JP
Inventors: 宏幸水野; 新五川▲崎▼
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 2001-12-10
Anticipated expiration: 2016-12-18
Also published as: KR100291712B1; EP0849457B1; EP0849457A3; DE69728631D1; EP0849457A2; JPH10176572A; US5954023A; KR19980064653A; DE69728631T2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼制
御装置に係り、詳しくは、筒内噴射式内燃機関の如く、
燃焼方式を切り換えうる内燃機関の燃焼制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般の車載用エンジンにおいて
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、アクセル操作に対応して作動するスロ
ットルバルブ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、スロットルバルブ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、スロットルバルブの絞りを小と
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。

【０００４】例えば特開平５−５２１４５号公報には、
燃焼室内に直接的に燃料を噴射するようにした筒内噴射
式の装置が開示されている。この装置においては、エン
ジン回転数とアクセル開度とにより求められた理論上の
値である基本燃料噴射量をエンジンの機関負荷としてお
り、その基本燃料噴射量が切換値を越えたときに、燃焼
方式を「成層燃焼」と「弱成層燃焼」とで切り換えるよ
うにしている。

【０００５】即ち、基本燃料噴射量が上記切換値を越え
て小さくなったときには、圧縮行程後期に燃料噴射を行
なって点火プラグの周りに燃料を偏在供給し、その状態
で着火がなされることにより「成層燃焼」が行われれ
る。また、基本燃料噴射量が切換値を越えて大きくなっ
たときには、吸気行程と圧縮行程後期とに燃料を分割噴
射して点火プラグの周りに偏在供給される燃料を少なく
し、その状態で点火がなされることにより「弱成層燃
焼」が行なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうしてエ
ンジン回転数とアクセル開度とに基づき基本燃料噴射量
を算出するシステムにあっては、例えば加減速時等にア
クセルの踏み込み量変化が大きくなってアクセル開度が
急激に変化すると、その求められる基本燃料噴射量の値
も急激に変化することとなる。しかし、アクセル開度が
急激に変化しても、燃焼室に吸入される空気の量は、基
本燃料噴射量の変化にみあうほど急激には変化しない。
そのため、加減速時等に、アクセル開度に基づき算出さ
れた基本燃料噴射量の分だけ燃料を噴射すると、空燃比
が適正な値からリッチ側、或いはリーン側に外れてしま
う。

【０００７】そこで従来は、急激なアクセル開度の変化
に対応して急減に変化する基本燃料噴射量を徐変処理
（いわゆるなまし補正）することにより、アクセル開度
の変化に対して緩やかに変化するなまし燃料噴射量を求
め、そのなまし燃料噴射量の分だけ燃料噴射弁から燃料
を噴射するようにしている。この場合、アクセル開度の
変化に対する吸入空気量の応答遅れに対応して、燃料噴
射弁から適切な量の燃料が噴射されるため、空燃比を適
正な値に保つことができる。

【０００８】しかしながら上記従来の装置の場合、エン
ジンの燃焼方式については、これを上記基本燃料噴射量
に基づいて切り換えるようにしているため、基本燃料噴
射量が切換値付近にあるときにアクセル開度が急激に変
化すると、なまし燃料噴射量は切換値を越えていなくて
も基本燃料量噴射量は同切換値を越えてしまう。その結
果、エンジンの燃焼方式が要求されていない燃焼方式へ
と切り換えられてしまい、噴射される燃料が燃焼方式に
対する燃料要求量よりも多くなったり少なくなったりす
るなどの不都合が生じることとなる。こうした燃料噴射
量の過多・過少が機関の出力変動や失火の発生要因とな
ることはよく知られている。

【０００９】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、いかなる場合も適切な燃焼
方式に制御することができ、ひいては燃料要求量に対し
て常に適切な量の燃料を噴射供給することのできる内燃
機関の燃焼制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、請求項１記載の発明では、図１に示すように、燃焼
方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える内燃機関
Ｍ１の気筒内に供給される燃料を噴射するための燃料噴
射手段Ｍ２と、内燃機関Ｍ１の運転状態を検出する運転
状態検出手段Ｍ３と、この検出される運転状態に基づい
て加減速時に変化量が大きくなる理論上の機関負荷を求
めるとともに、この求めた理論上の機関負荷をその変化
量が緩やかになるよう徐変処理して実際の機関負荷を算
出する実負荷算出手段Ｍ４と、この算出される実際の機
関負荷にみあった量の燃料が噴射されるよう前記燃料噴
射手段を制御するとともに、前記実際の機関負荷に基づ
き燃焼方式の切り換えを行なう燃焼制御手段Ｍ５とを備
えた。

【００１１】同構成によれば、内燃機関Ｍ１の運転状態
は、運転状態検出手段Ｍ３によって検出される。この運
転状態に基づき求められる理論上の機関負荷は加減速時
に変化量が大きくなるが、実際の機関負荷は加減速時に
理論上の機関負荷を徐変処理することにより求められる
ため変化量が緩やかになる。この徐変処理により理論上
の機関負荷と実際の機関負荷とが異なる値となっても、
その実際の機関負荷に基づいて燃焼制御手段Ｍ５が燃料
噴射手段Ｍ２を制御するとともに燃焼方式を切り換える
ため、内燃機関Ｍ１の燃焼方式は要求されている燃焼方
式へと確実に切り換えられる。従って、徐変処理により
理論上の機関負荷と実際の機関負荷とが異なる値になっ
たとしても、燃焼方式の切換時において、燃料要求量に
対して適切な量の燃料を噴射することができるようにな
る。

【００１２】

【００１３】

【００１４】請求項２記載の発明では、前記燃焼制御手
段Ｍ５は、前記実際の機関負荷が切換値を越えずに前記
理論上の機関負荷のみが同切換値を越えた場合には燃焼
方式を切り換えず、その切換値を前記実際の機関負荷が
越えたときに燃焼方式を切り換えるものとした。

【００１５】同構成によれば、実際の機関負荷が切換値
を越えない間は燃焼方式の切り換えを行なわないため、
同燃焼方式の切り換えは確実に切り換えるべき状態にな
ってから行われる。従って、内燃機関Ｍ１の燃焼方式は
要求されている燃焼方式と確実に一致し、燃料要求量に
対し燃料噴射量が過多・過少になるのを好適に防止する
ことができるようになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明における内燃機関の
燃焼制御装置を、車載用エンジンに適用した一実施形態
を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１７】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焼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＃１〜＃４を具備し、これら各気筒＃１〜＃４
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
間には燃焼室５が形成されている。また、本実施の形態
では気筒＃１〜＃４の一つ一つに、４つの弁がそれぞれ
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。

【００１８】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１
２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＃１〜＃４内に噴射
されるようになっている。

【００１９】図２に示すように、各気筒＃１〜＃４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１７は共通のシャフト
１８を介して例えばステップモータ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「ＥＣＵ」という）３０からの出力信号に基
づいて制御される。なお、当該ステップモータ１９の代
わりに、エンジン１の吸気ポート７ａ，７ｂの負圧に応
じて制御されるものを用いてもよい。

【００２０】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、ステップモータ２２によって開閉されるスロッ
トルバルブ２３が配設されている。つまり、本実施の形
態のスロットルバルブ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ＥＣ
Ｕ３０からの出力信号に基づいて駆動されることによ
り、スロットルバルブ２３が開閉制御される。そして、
このスロットルバルブ２３の開閉により、吸気ダクト２
０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。

【００２１】また、スロットルバルブ２３の近傍には、
その開度（スロットル開度）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＃１
〜＃４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を介して排気ダクト１４ａへ排出されるように
なっている。

【００２２】さらに、本実施の形態では、公知の排気ガ
ス再循環（ＥＧＲ）機構５１が設けられている。このＥ
ＧＲ機構５１は、排気ガス再循環通路としてのＥＧＲ通
路５２と、同通路５２の途中に設けられたＥＧＲバルブ
５３とを含んでいる。ＥＧＲ通路５２は、スロットルバ
ルブ２３の下流側の吸気ダクト２０と、排気ダクト１４
ａ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、弁体及びステップモータ（いずれ
も図示せず）を内蔵している。ＥＧＲバルブ５３の開度
は、ステップモータが弁体を弁座に対して断続的に変位
させることにより調節される。そして、ＥＧＲバルブ５
３が開くことにより、排気ダクト１４ａへ排出された排
気ガスの一部がＥＧＲ通路５２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機構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）が調整されるようになっている。

【００２３】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、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）３２、ＲＯ
Ｍ（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。

【００２４】スロットルバルブ２３を操作するためのア
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アクセルセンサ２６
Ａが接続され、該アクセルセンサ２６Ａによりアクセル
開度ＡＣＣＰが検出される。当該アクセルセンサ２６Ａ
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２
４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。

【００２５】また、上死点センサ２７は例えば１番気筒
＃１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）。

【００２６】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１７の開度が測
定される。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。

【００２７】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。

【００２８】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ＰＭ）を検出する吸気圧センサ６
１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）を検出する水温センサ６２が設けられて
いる。そして、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。

【００２９】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、イグナイ
タ１２（点火プラグ１０）及びＥＧＲバルブ５３の動作
を制御する。

【００３０】次に、本実施形態の燃焼制御装置による燃
焼方式切換制御について図５〜図７を参照して説明す
る。図５及び図６は実燃焼方式判定モードＭＯＤＥＩの
設定を行なうための処理ルーチンを示すフローチャート
であって、同処理ルーチンはＥＣＵ３０を通じてメイン
ルーチンにて実行される。ここで実燃焼方式判定モード
ＭＯＤＥＩとは、「成層燃焼」、「弱成層燃焼」及び
「均質燃焼」のうち、何れの燃焼方式を行なうべきか判
定するためのものであって、例えばＭＯＤＥＩ＝「０
（成層燃焼」、ＭＯＤＥＩ＝「１（弱成層燃焼）」又は
ＭＯＤＥＩ＝「２（均質燃焼）」のように決定される。
そして、この実燃焼方式判定モードＭＯＤＥＩの設定に
より、同モードＭＯＤＥＩに対応した燃焼方式となるよ
うに、燃料噴射弁１１やスワールコントロールバルブ１
７や点火システム等が駆動制御される。

【００３１】この処理ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、
ステップＳ１０１の処理として、各種センサ２５〜２９
等よりエンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰ等の
各種信号を読み込む。その後、ステップＳ１０２へ進
み、今回読み込んだエンジン回転数ＮＥやアクセル開度
ＡＣＣＰ等の各種信号に基づき、ＥＣＵ３０は図示しな
い基本燃料噴射量マップから基本燃料噴射量ＱB を算出
する。なお、本実施形態において、エンジン１の定常状
態での機関負荷（理論上の機関負荷）は、この基本燃料
噴射量ＱB によって表わされる。

【００３２】ここで、当該処理ルーチンから一旦離れ
て、基本燃料噴射量ＱB を用いてなまし（徐変）燃料噴
射量ＱI を算出するための処理ルーチンについて、図７
のフローチャートを参照して説明する。同処理ルーチン
は、ＥＣＵ３０を通じて所定クランク角毎、又は一定時
間毎の割り込みにて実行される。

【００３３】処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ
３０はステップＳ２０１において、基本燃料噴射量ＱB
をなまし補正（徐変処理）した値が、新たななまし燃料
噴射量ＱI として設定される。即ち、前回のなまし燃料
噴射量ＱI の（ｎ−１）倍したもの（ｎは定数）と、基
本燃料噴射量ＱB とを加算し、その値をｎで除算した値
をなまし燃料噴射量ＱI として設定する。そして、ＥＣ
Ｕ３０は、その後の処理を一旦終了する。なお、本実施
形態において、エンジン１の実際の機関負荷は、そのな
まし燃料噴射量ＱI によって表わされる。

【００３４】こうして基本燃料噴射量ＱB をなまし補正
することにより算出したなまし燃料噴射量ＱI は、アク
セル開度ＡＣＣＰが一定とされた状態では、基本燃料噴
射量ＱB と同じ値にされる。また、例えば加減速時にア
クセル開度ＡＣＣＰが急激に増減されて図８に実線Ｌ１
ａ，Ｌ１ｂで示すように基本燃料噴射量ＱB が大きく変
化するとき、なまし燃料噴射量ＱI は破線Ｌ２ａ，Ｌ２
ｂで示す態様で推移するようになる。即ち、なまし燃料
噴射量ＱI は基本燃料噴射量ＱB よりも緩やかに増減す
る。

【００３５】そのため、例えば加減速時にアクセル開度
ＡＣＣＰが急激に増減されたときには、なまし燃料噴射
量ＱI の分だけ燃料噴射弁１１から燃料が噴射され、そ
の噴射量がアクセル開度ＡＣＣＰの変化に対して応答が
遅れる吸入吸気量や排気還流量（ＥＧＲ量）に対応した
値とされる。従って、この場合には、吸入空気量に起因
する燃料要求量にみあった量だけ燃料噴射弁１１から燃
料が噴射されるため、加減速時においても混合気の空燃
比を適正な値に保つことができる。

【００３６】さて、説明を実燃焼方式判定モードＭＯＤ
ＥＩを算出するための処理ルーチンに戻すと、ステップ
Ｓ１０２で基本燃料噴射量ＱB が算出された後、ステッ
プＳ１０３に進む。ステップＳ１０３において、ＥＣＵ
３０は、エンジン回転数ＮＥ及び基本噴射量ＱB に基づ
き、図４に示すモード決定用マップから基本燃焼方式判
定モードＭＯＤＥＢを決定する。このモード決定用マッ
プは領域Ａ〜Ｃを備えている。そして、領域Ａと領域Ｂ
との境界上の燃料噴射量Ｑ１（切換値）は実線Ｌ３で示
す態様で推移し、領域Ｂと領域Ｃとの境界上の燃料噴射
量Ｑ２（切換値）は実線Ｌ４で示す態様で推移する。

【００３７】また、上記領域Ａ〜Ｃは基本燃焼方式判定
モードＭＯＤＥＢ又は実燃焼方式判定モードＭＯＤＥＩ
を、それぞれ「０（成層燃焼）」、「１（弱成層燃
焼）」又は「２（均質燃焼）」に設定するためのもので
ある。即ち、エンジン回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑとの関
係が領域Ａ、領域Ｂ又は領域Ｃ内にある場合には、エン
ジン１はそれぞれ「成層燃焼」、「弱成層燃焼」又は
「均質燃焼」が要求される状態となっている。そして、
エンジン回転ＮＥと基本燃料噴射量ＱB との関係が領域
Ａ、領域Ｂ又は領域Ｃにある場合、基本燃焼方式判定モ
ードＭＯＤＥＢはそれぞれ「０」、「１」又は「２」に
設定されることとなる。

【００３８】その後、ステップＳ１０４に進み、ＥＣＵ
３０は前回設定された実燃焼方式判定モードＭＯＤＥＩ
i-1 が「０（成層燃焼）」であるか否かを判断する。そ
して、「ＭＯＤＥＩi-1 ＝０」である場合にはステップ
Ｓ１０５へ進み、基本燃焼方式判定モードＭＯＤＥＢが
「０」より大きいか否かの判断を行なう。そして、「Ｍ
ＯＤＥＢ＞０」でない場合にはこの処理ルーチンを一旦
終了し、「ＭＯＤＥＢ＞０」である場合にはステップＳ
１０６に進む。

【００３９】ＥＣＵ３０は、ステップＳ１０６の処理と
して、なまし燃料噴射量ＱI が上記燃料噴射量Ｑ１以上
か否かを判断する。そして、「ＱI ≧Ｑ１」でない場合
にはこの処理ルーチンを一旦終了させ、「ＱI ≧Ｑ１」
である場合にはステップＳ１０７に進む。ステップＳ１
０７において、ＥＣＵ３０は、今回の実燃焼方式判定モ
ードＭＯＤＥＩi を「１（弱成層燃焼）」に設定する。
その結果、エンジン１の燃焼方式は、「成層燃焼」から
「弱成層燃焼」へと切り換えられる。

【００４０】なお、上記燃料噴射量ＱI は、加速時等に
アクセル開度ＡＣＣＰが急激に増大され、基本燃料噴射
量ＱB が図８に実線Ｌ１ａで示すように増加すると、破
線Ｌ２ａで示すように同基本燃料噴射量ＱB よりも小さ
い値とされる。従って、基本燃料噴射量ＱB が燃料噴射
量Ｑ１の付近に位置する状態でアクセル開度ＡＣＣＰが
急激に増加されると、「ＱB ≧Ｑ１」にはなるが「ＱI
≧Ｑ１」にはならないことがある。この場合、要求され
る燃焼方式は「成層燃焼」となる。

【００４１】本実施形態では、ステップＳ１０６の処理
により、実際の燃料噴射量であるなまし燃料噴射量ＱI
が、燃料噴射量Ｑ１を越えて大きくなるまで燃焼方式の
切り換えを行なわず、その燃料噴射量Ｑ１を越えてから
燃焼方式が「成層燃焼」から「弱成層燃焼」へ切り換え
られる。そのため、内燃機関の燃焼方式は要求されてい
る燃焼方式と確実に一致し、要求されていない燃焼方式
に切り換えられることにより、燃料噴射量が燃料要求量
に対し過多或いは過少になって失火が発生するのを好適
に防止することができるようになる。

【００４２】一方、上記ステップＳ１０４で「ＭＯＤＥ
Ｉi-１＝０」でないと判断した場合にはステップＳ１０
８へ進み、前回の実燃焼方式判定モードＭＯＤＥＩi-1
が「１（弱成層燃焼）」であるか否かを判断する。そし
て、「ＭＯＤＥＩi-１＝１」である場合にはステップＳ
１０９へ進み、基本燃焼方式判定モードＭＯＤＥＢが
「２」であるか否かを判断する。ステップＳ１０９で
「ＭＯＤＥＢ＝２」であると判断した場合にはステップ
Ｓ１１０へ進み、なまし燃料噴射量ＱI が上記燃料噴射
量Ｑ２以上か否かを判断する。そして、「ＱI ≧Ｑ２」
でない場合にはこの処理ルーチンを一旦終了させ、「Ｑ
I ≧Ｑ２」である場合にはステップＳ１１１に進む。ス
テップＳ１１１において、ＥＣＵ３０は、今回の実燃焼
方式判定モードＭＯＤＥＩi を「２（均質燃焼）」に設
定する。その結果、エンジン１の燃焼方式は、「弱成層
燃焼」から「均質燃焼」へと切り換えられる。

【００４３】なお、基本燃料噴射量ＱB が燃料噴射量Ｑ
２の付近に位置する状態でアクセル開度ＡＣＣＰが急激
に増加されると、上記と同様の理由により「ＱB ≧Ｑ
２」にはなるが「ＱI ≧Ｑ２」にはならないことがあ
る。この場合、要求される燃焼方式は「弱成層燃焼」と
なる。

【００４４】本実施形態では、ステップＳ１１０の処理
により、実際の燃料噴射量であるなまし燃料噴射量ＱI
が、燃料噴射量Ｑ２を越えて大きくなるまで燃焼方式の
切り換えを行なわず、その燃料噴射量Ｑ２を越えてから
燃焼方式が「弱成層燃焼」から「均質燃焼」へ切り換え
られる。そのため、内燃機関の燃焼方式は要求されてい
る燃焼方式と確実に一致し、要求されていない燃焼方式
に切り換えられることにより、燃料噴射量が燃料要求量
に対し過多或いは過少になって失火が発生するのを好適
に防止することができるようになる。

【００４５】また、上記ステップＳ１０９で「ＭＯＤＥ
Ｂ＝２」でないと判断した場合にはステップＳ１１２
（図６）に進み、基本燃焼方式判定モードＭＯＤＥＢが
「０」であるか否かを判断する。そして、「ＭＯＤＥＢ
＝０」でない場合にはこの処理を一旦終了させ、「ＭＯ
ＤＥＢ＝０」である場合にはスッテプＳ１１３へ進む。
ステップＳ１１３では、なまし燃料噴射量ＱI が上記燃
料噴射量Ｑ１より小さいか否かの判断をし、「ＱI ＜Ｑ
１」でない場合にはこの処理を一旦終了させる。また、
ステップＳ１１３で「ＱI ＜Ｑ１」であると判断した場
合にはステップＳ１１４へ進み、今回の実燃焼方式判定
モードＭＯＤＥＩi を「０（成層燃焼）」に設定する。
その結果、エンジン１の燃焼方式は、「弱成層燃焼」か
ら「成層燃焼」へと切り換えられる。

【００４６】なお、上記燃料噴射量ＱI は、減速時等に
アクセル開度ＡＣＣＰが急激に減少され、基本燃料噴射
量ＱB が図８に実線Ｌ１ｂで示すように減少すると、破
線Ｌ２ｂで示すように同基本燃料噴射量ＱB よりも小さ
い値とされる。従って、基本燃料噴射量ＱB が燃料噴射
量Ｑ１の付近に位置する状態でアクセル開度ＡＣＣＰが
急激に減少されると、「ＱB ＜Ｑ１」にはなるが「ＱI
＜Ｑ１」にはならないことがある。この場合、要求され
る燃焼方式は「弱成層燃焼」となる。

【００４７】本実施形態では、ステップＳ１１３の処理
により、実際の燃料噴射量であるなまし燃料噴射量ＱI
が、燃料噴射量Ｑ１を越えて小さくなるまで燃焼方式の
切り換えを行なわず、燃料噴射量Ｑ１を越えてから燃焼
方式が「弱成層燃焼」から「成層燃焼」へ切り換えられ
る。そのため、内燃機関の燃焼方式は要求されている燃
焼方式と確実に一致し、要求されていない燃焼方式に切
り換えられることにより、燃料噴射量が燃料要求量に対
し過多或いは過少になって失火が発生するのを好適に防
止することができるようになる。

【００４８】一方、ステップＳ１０８で「ＭＯＤＥＩi-
1 ＝１」でないと判断した場合にはステップＳ１１５に
進み、基本燃焼方式判定モードＭＯＤＥＢが「２」より
も小さいか否かを判断する。そして、「ＭＯＤＥＢ＜
２」でない場合にはこの処理ルーチンを一旦終了し、
「ＭＯＤＥＢ＜２」である場合にはステップＳ１１６に
進む。ステップＳ１１６では、なまし燃料噴射量ＱI が
上記燃料噴射量Ｑ２より小さいか否かの判断をし、「Ｑ
I ＜Ｑ２」でない場合にはこの処理を一旦終了させる。
また、ステップＳ１１６で「ＱI ＜Ｑ２」であると判断
した場合にはステップＳ１１７へ進み、今回の実燃焼方
式判定モードＭＯＤＥＩi を「１（弱成層燃焼）」に設
定する。その結果、エンジン１の燃焼方式は、「均質燃
焼」から「弱成層燃焼」へと切り換えられる。

【００４９】なお、基本燃料噴射量ＱB が燃料噴射量Ｑ
２の付近に位置する状態でアクセル開度ＡＣＣＰが急激
に増加されると、上記と同様の理由により「ＱB ＜Ｑ
２」にはなるが「ＱI ＜Ｑ２」にはならないことがあ
る。この場合、要求される燃焼方式は「均質燃焼」とな
る。

【００５０】本実施形態では、ステップＳ１１６の処理
により、実際の燃料噴射量であるなまし燃料噴射量ＱI
が、燃料噴射量Ｑ２を越えて小さくなるまで燃焼方式の
切り換えを行なわず、その燃料噴射量Ｑ２を越えてから
燃焼方式が「均質燃焼」から「弱成層燃焼」へ切り換え
られる。そのため、内燃機関の燃焼方式は要求されてい
る燃焼方式と確実に一致し、要求されていない燃焼方式
に切り換えられることにより、燃料噴射量が燃料要求量
に対し過多或いは過少になって失火が発生するのを好適
に防止することができるようになる。

【００５１】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、下記（ａ）及び（ｂ）に示す効果が得られるように
なる。（ａ）例えば加減速時において、なまし補正（徐変処
理）により基本燃料噴射量ＱB となまし燃料噴射量ＱI
とが異なる値になっても、そのなまし燃料噴射量ＱI に
基づいて燃焼方式が切り換えられるため、要求されてい
る燃焼方式への切り換えが確実に行われるようになる。
従って、加減速時における燃焼方式の切換時に、燃料要
求量に対し適切な量の燃料を噴射することができ、要求
燃料に対し燃料噴射量が過多・過少になって出力変動や
失火が発生するのを防止することができる。

【００５２】（ｂ）例えば加減速時において、基本燃焼
噴射量ＱB が燃料噴射量Ｑ１，Ｑ２を越えていても、な
まし燃料噴射量ＱI が燃料噴射量Ｑ１，Ｑ２を越えてい
ない間は、燃焼方式の切り換えを行なわない。そして、
同燃料噴射方式の切り換えは確実に切り換えるべき状態
になってから、即ち、なまし燃料噴射量ＱI が燃料噴射
量Ｑ１，Ｑ２を越えてから行われる。従って、内燃機関
の燃焼方式は要求されている燃焼方式と確実に一致し、
燃料要求量に対し燃料噴射量が過多・過少になるのを好
適に防止することができる。

【００５３】尚、本実施形態は、例えば以下のように変
更することもできる。（１）本実施形態では、基本燃料噴射量ＱB をなまし補
正（徐変処理）してなまし燃料噴射量ＱI を算出し、そ
のなまし燃料噴射量ＱI の分だけ燃料噴射弁１１から燃
料を噴射したが、本発明はこれに限定されない。例え
ば、吸入空気量に基づいて実燃料噴射量を算出し、その
実燃料噴射量の分だけ燃料噴射弁１１から燃料を噴射す
るようにしてもよい。このように構成した場合、加減速
時にアクセル開度ＡＣＣＰが急激に増減したとき、同ア
クセル開度ＡＣＣＰの開度変更に対し応答遅れが発生す
る吸入空気量に対応して適切な量の燃料が噴射されるこ
ととなる。そして、算出された実燃料噴射量に基づいて
燃焼方式の切り換えを行なうことにより、エンジン１の
燃焼方式を要求されている燃料方式に確実に切り換える
ことがきる。従って、この場合においても、加減速時に
燃料噴射量が燃料要求量に対して過多・過少になって出
力変動や失火が発生するのを防止することができる。

【００５４】（２）本実施形態では、筒内噴射式のエン
ジン１に本発明を適用するようにしたが、燃焼方式を
「成層燃焼」、「弱成層燃焼」又は「均質燃焼」に切り
換えることが可能な、筒内噴射式以外のタイプの内燃機
関に適用してもよい。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噴射するタイプ
のものでもよい。

【００５５】（３）本実施形態では、燃焼方式を「成層
燃焼」、「弱成層燃焼」及び「均質燃焼」の三種類の内
で切換制御を行なったが、二種類の内で切換制御を行な
うようにしてもよい。即ち、「成層燃焼」と「弱成層燃
焼」とのみで切換制御を行なったり、「弱成層燃焼」と
「均質燃焼」とのみで切換制御を行なったり、「成層燃
焼」と「均質燃焼」とのみで切換制御を行なったりして
もよい。

【００５６】（４）本実施形態では、ヘリカル型の吸気
ポートを有し、いわゆるスワールを発生させる構成とし
たが、かならずしもスワールを発生しなくともよい。従
って、例えば上記実施の形態におけるスワールコントロ
ールバルブ１７、ステップモータ１９等を省略すること
もできる。

【００５７】（５）本実施形態では、内燃機関としてガ
ソリンエンジン１に本発明を適用したが、ディーゼルエ
ンジン等その他の内燃機関に本発明を適用してもよい。

【００５８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、加減速時
において、実際の機関負荷が理論上の機関負荷と異なる
値になっても、その実際の機関負荷に基づいて燃焼方式
が切り換えられるため、内燃機関の燃焼方式は要求され
ている燃焼方式へと確実に切り換えられる。従って、燃
焼方式の切換時において燃料要求量に対して適切な量の
燃料を噴射することができ、燃料要求量に対し燃料噴射
量が過多・過少になって出力変動や失火が発生するのを
防止することができる。

【００５９】

【００６０】請求項２記載の発明によれば、実際の機関
負荷が切換値を越えない間は燃焼方式の切り換えを行な
わないため、同燃焼方式の切り換えは確実に切り換える
べき状態になってから行われる。従って、内燃機関の燃
焼方式は要求されている燃焼方式と確実に一致し、燃料
要求量に対し燃料噴射量が過多・過少になるのを好適に
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な概念を示すブロック図。

【図２】本実施形態におけるエンジンの燃焼制御装置を
示す概略ブロック図。

【図３】エンジンの気筒部分を拡大して示す断面図。

【図４】要求されている燃焼状態を判定するためのモー
ド決定用マップ。

【図５】実燃焼方式判定モードの設定ルーチンを示すフ
ローチャート。

【図６】実燃焼方式判定モードの設定ルーチンを示すフ
ローチャート。

【図７】なまし燃料噴射量の算出ルーチンを示すフロー
チャート。

【図８】例えば加減速時における基本燃料噴射量及びな
まし燃料噴射量の推移を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１…エンジン、１１…燃料噴射弁、２５…スロットルセ
ンサ、２６Ａ…アクセルセンサ、３０…電子制御装置
（ＥＣＵ）、＃１〜＃４…気筒。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−318241（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−277833（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−249651（ＪＰ，Ａ) 特開平８−312433（ＪＰ，Ａ) 特開平５−79375（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切
り換える内燃機関の気筒内に供給される燃料を噴射する
ための燃料噴射手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、この検出される運転状態に基づいて加減速時に変化量が
大きくなる理論上の機関負荷を求めるとともに、この求
めた理論上の機関負荷をその変化量が緩やかになるよう
徐変処理して実際の機関負荷を算出する実負荷算出手段
と、この算出される実際の機関負荷にみあった量の燃料が噴
射されるよう前記燃料噴射手段を制御するとともに、前
記実際の機関負荷に基づき燃焼方式の切り換えを行う燃
焼制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】前記燃焼制御手段は、前記実際の機関負荷
が切換値を越えずに前記理論上の機関負荷のみが同切換
値を越えた場合には燃焼方式を切り換えず、その切換値
を前記実際の機関負荷が越えたときに燃焼方式を切り換
えるものである請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装
置。