JP3266000B2

JP3266000B2 - 筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP3266000B2
Application number: JP22413796A
Authority: JP
Inventors: 均加村; 健二郎幡山; 宏記田村; 淳良小島; 勝彦宮本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 2002-03-18
Anticipated expiration: 2016-08-26
Also published as: JPH1061478A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射型火花点
火式内燃エンジンの制御装置に係り、詳しくは、圧縮行
程及び吸気行程で燃料噴射可能な筒内噴射型火花点火式
内燃エンジンのアイドル回転速度制御技術に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】近年、車両に搭載される火花点火
式内燃エンジンにおいて、有害排出ガス成分の低減や燃
費の向上等を図るため、旧来の吸気管噴射型に代えて燃
焼室に直接燃料を噴射する筒内噴射型のガソリンエンジ
ンが種々提案されている。筒内噴射型のガソリンエンジ
ンでは、例えば、燃料噴射弁からピストン頂部に設けた
キャビティ内に燃料を噴射することで、点火時点におい
て点火プラグの周囲に理論空燃比に近い空燃比の混合気
を生成させている。これにより、全体に希薄な空燃比で
も着火が可能となり、ＣＯやＨＣの排出量が減少すると
共に、アイドル運転時や低負荷走行時の燃費を大幅に向
上させることができるようにされている。

【０００３】また、このようなガソリンエンジンでは、
エンジンの運転状態、つまりエンジン負荷に応じて圧縮
行程噴射モード（後期噴射モード）と吸気行程噴射モー
ド（前期噴射モード）とを切り換えるようにしている。
これにより、低負荷運転時には、圧縮行程中に燃料を噴
射し、点火プラグの周囲やキャビティ内に理論空燃比に
近い空燃比の混合気を形成させることができ、これによ
り、全体として希薄な空燃比でも良好な着火を実現でき
る。一方、中高負荷運転時には、吸気行程中に燃料を噴
射し、燃焼室内に均一な空燃比の混合気を形成させるこ
とができ、これにより、吸気管噴射型のものと同様に、
多量の燃料を燃焼させて加速時や高速走行時に要求され
る出力を確保することが可能とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この筒内噴
射型のガソリンエンジンにおいても、通常の吸気管噴射
型の内燃エンジンと同様にして、アイドル運転時におい
てアイドル回転速度を安定したものに維持すべくアイド
ル回転速度制御を行うようにしている。通常、このアイ
ドル回転速度制御では、主としてアイドルスピードコン
トローラとして機能するエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）
の開度制御、つまりバルブ位置制御を行って吸入空気量
を補正するようにしている。これにより、アイドル回転
速度に変動があった場合でも、アイドル回転速度を常に
安定したものにすることができる。

【０００５】ところが、上記のようにエアバイパスバル
ブのバルブ位置の制御を行っても、エアバイパスバルブ
の経時変化等により、バルブ位置制御量に応じた目標と
する吸入空気量（目標吸入空気量）と実際の吸入空気量
（実吸入空気量）とが一致しない場合がある。従って、
上記経時変化等による吸入空気量のずれを防止すること
を目的としてバルブ位置の学習補正制御を行うようにし
ている。

【０００６】しかしながら、筒内噴射型のガソリンエン
ジンでは、アイドル運転は、例えばエンジン温度に応じ
て吸気行程噴射モードでもまた圧縮行程噴射モードでも
行われる。通常、吸気行程噴射モードである場合と圧縮
行程噴射モードである場合とでは、アイドル運転時の吸
気圧力の違いから吸入空気量が異なっている。このこと
から、吸気行程噴射モードでの学習と圧縮行程噴射モー
ドでの学習を一緒に行おうとしても、互いの学習値間に
は差があるため適正な学習を行うことが困難となってい
る。

【０００７】また、各燃料噴射モード毎に別々の学習値
を持つものにおいて、学習の回数の少ない燃料噴射モー
ドにあっては、学習値が実際の運転状態に適したものと
ならず、該燃料噴射モードでの運転時のアイドル回転速
度が不安定となり、ドライバビリティが悪化する虞があ
る。本発明は、上述した事情に基づきなされたもので、
その目的とするところは、燃料噴射モードに拘わらずア
イドル回転速度の学習制御をより適正に実施可能な筒内
噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１の発明では、燃料噴射モードを運転状態に
応じて主として吸気行程において燃料噴射を行う吸気行
程噴射モードと、主として圧縮行程において燃料噴射を
行う圧縮行程噴射モードとに切換え可能な筒内噴射型火
花点火式内燃エンジンの制御装置において、前記内燃エ
ンジンのアイドル運転状態を検出するアイドル状態検出
手段と、燃焼室に供給される吸入空気量を作動位置の調
節により調整する吸気量調整手段と、前記吸気量調整手
段により調整されて前記燃焼室に供給される実吸入空気
量を検出する吸気量検出手段と、前記アイドル運転状態
が検出されるとき、運転状態に応じて設定された目標吸
入空気量と前記吸気量検出手段からの実吸入空気量情報
との差に基づいて前記各燃料噴射モード毎に前記作動位
置の学習を行う作動位置学習手段とを備えたことを特徴
としている。

【０００９】従って、アイドル運転状態のときには、運
転状態に応じて設定された目標吸入空気量と吸気量検出
手段からの実吸入空気量情報との差に基づいて各燃料噴
射モード毎、つまり吸気行程噴射モード及び圧縮行程噴
射モード毎に吸気量調整手段の作動位置の学習が行われ
る。即ち、吸気行程噴射モードと圧縮行程噴射モードで
は吸気圧力が異なるために吸気流量に差があり、故に学
習を一緒に行おうとすると一側の燃料噴射モードでは良
好である一方、他側ではアイドル回転速度が不安定にな
る等の不具合を生じるのであるが、このように各燃料噴
射モード毎に学習を行うことで、上記不具合もなく、燃
料噴射モードに拘わらず常に良好なアイドル運転状態が
実現される。

【００１０】また、請求項２の発明では、前記作動位置
学習手段は、前記吸気行程噴射モード及び圧縮行程噴射
モードのいずれか一側の燃料噴射モード時に学習を行う
一側作動位置学習手段と他側の燃料噴射モード時に学習
を行う他側作動位置学習手段とからなり、少なくとも前
記一側作動位置学習手段は、該一側作動位置学習手段の
学習結果を所定変換率で変換操作することにより、前記
他側の燃料噴射モード時の学習結果をも更新することを
特徴としている。

【００１１】従って、少なくとも、吸気行程噴射モード
及び圧縮行程噴射モードのいずれか一側の燃料噴射モー
ドにあるときには、一側作動位置学習手段により学習が
行われるが、このとき、さらに、一側作動位置学習手段
の学習結果が所定変換率で変換操作され、他側の燃料噴
射モード時の学習値が併せて良好に更新される。これに
より、他側の燃料噴射モードにおいて学習の機会が少な
い場合であっても学習の機会が増えることになり、一側
とともに他側の学習値の精度も向上する。

【００１２】また、請求項３の発明では、前記一側作動
位置学習手段は、該一側作動位置学習手段の学習結果を
第１の所定変換率で変換操作することにより前記他側の
燃料噴射モード時の学習結果をも更新する一方、前記他
側作動位置学習手段は、該他側作動位置学習手段の学習
結果を第２の所定変換率で変換操作することにより前記
一側の燃料噴射モード時の学習結果をも更新することを
特徴としている。

【００１３】従って、吸気行程噴射モード及び圧縮行程
噴射モードのいずれか一側の燃料噴射モードにあるとき
には、一側作動位置学習手段により学習が行われるとと
もに、該一側作動位置学習手段の学習結果が第１の所定
変換率で変換操作されて他側の燃料噴射モード時の学習
値が併せて良好に更新され、一方、他側の燃料噴射モー
ドにあるときには、他側作動位置学習手段により学習が
行われるとともに、該他側作動位置学習手段の学習結果
が第２の所定変換率で変換操作されて一側の燃料噴射モ
ード時の学習値が併せて良好に更新される。

【００１４】故に、第１の所定変換率或いは第２の所定
変換率を用いることにより、互いに異なる側の燃料噴射
モード時の学習値が併せて良好に更新されることにな
り、つまり、双方の燃料噴射モードにおいて学習の機会
が増えることになり、学習値の精度が共に向上する。ま
た、請求項４の発明では、前記第１の所定変換率と前記
第２の所定変換率とは互いに略逆数の関係にあることを
特徴としている。

【００１５】従って、互いに異なる側の燃料噴射モード
時の学習値が最適な変換率をもって更新されることにな
り、双方の燃料噴射モードにおける学習値の精度が極め
て良好なものとされる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
一実施形態を詳細に説明する。図１は、車両に搭載され
た本発明に係る内燃エンジンの制御装置の一実施形態を
示す概略構成図である。以下、同図に基づき、内燃エン
ジンの制御装置の構成について説明する。

【００１７】エンジン１としては、吸気行程での燃料噴
射（前期噴射モード）とともに圧縮行程での燃料噴射
（後期噴射モード）を実施可能であって、且つ希薄空燃
比、即ちリーン空燃比での燃焼が可能な、筒内噴射型直
列４気筒ガソリンエンジンが適用される。この筒内噴射
型のエンジン１では、燃焼室を始め吸気装置や排ガス再
循環（ＥＧＲ）を行うＥＧＲ装置（排ガス再循環装置）
等が筒内噴射専用に設計されており、また、容易にして
リッチ空燃比、理論空燃比（ストイキオ）ＡＦS、リー
ン空燃比での運転が実現可能とされている。

【００１８】エンジン１のシリンダヘッド２には、各気
筒毎に点火プラグ３とともに電磁式の燃料噴射弁４も取
り付けられており、燃焼室５内に燃料が直接噴射される
ようにされている。また、シリンダ６に上下摺動自在に
保持されたピストン７の頂面には、圧縮行程後期に燃料
噴射弁４からの燃料噴霧が到達する位置に、半球状の窪
み、即ちキャビティ８が形成されている。また、このエ
ンジン１の圧縮比は、吸気管噴射型のものに比べ高く
（例えば、１２程度）設定されている。動弁機構として
はＤＯＨＣ４弁式が採用されており、シリンダヘッド２
の上部には、吸排気弁９，１０をそれぞれ駆動すべく、
吸気側カムシャフト１１と排気側カムシャフト１２とが
回転自在に支持されている。

【００１９】シリンダヘッド２には、両カムシャフト１
１，１２の間を抜けるようにして、略直立方向に吸気ポ
ート１３が形成されており、この吸気ポート１３を通過
した吸気流は燃焼室５内において、通常のタンブル流と
は逆方向の逆タンブル流を発生可能とされている。一
方、排気ポート１４については、通常のエンジンと同様
に略水平方向に形成されているが、斜め下方に向け大径
の排ガス再循環ポート、即ちＥＧＲポート１５が分岐し
ている。

【００２０】図中、符号１６は冷却水温Ｔwを検出する
水温センサである。また、符号１７は各気筒の所定のク
ランク位置（例えば、５°BTDCおよび７５°BTDC）でク
ランク角信号ＳGTを出力するベーン型のクランク角セン
サであり、このクランク角センサ１７はクランク角信号
ＳGTに基づきエンジン回転速度Ｎeを検出可能とされて
いる。符号１９は点火プラグ３に高電圧を出力する点火
コイルである。なお、クランクシャフトの半分の回転数
で回転するカムシャフトには、気筒判別信号ＳGCを出力
する気筒判別センサ（図示せず）が設けられており、こ
れにより、上記クランク角信号ＳGTがどの気筒のものか
判別可能とされている。

【００２１】吸気ポート１３には、サージタンク２０を
有する吸気マニホールド２１を介して、スロットルボデ
ィ２３、吸気量補正手段として機能するステッパモータ
式の＃１ＡＢＶ（第１エアバイパスバルブ）２４、エア
フローセンサ３２及びエアクリーナ２２を備えた吸気管
２５が接続されている。吸気管２５には、スロットルボ
ディ２３を迂回して吸気マニホールド２１に吸気を行う
大径のエアバイパスパイプ２６が併設されており、その
管路にはリニアソレノイド式で大型の＃２ＡＢＶ（第２
エアバイパスバルブ）２７が設けられている。なお、エ
アバイパスパイプ２６は、吸気管２５に準ずる流路面積
を有しており、＃２ＡＢＶ２７の全開時にはエンジン１
の低中速域で要求される量の吸気が可能とされている。

【００２２】また、スロットルボディ２３には、流路を
開閉するバタフライ式のスロットルバルブ２８ととも
に、スロットルバルブ２８の開度、即ちスロットル開度
θthを検出するスロットル弁開度センサとしてのスロッ
トルポジションセンサ（以下、ＴＰＳという）２９と、
スロットルバルブ２８の全閉状態を検出してエンジン１
のアイドリング状態を検出するアイドルスイッチ（アイ
ドル状態検出手段）３０とが備えられている。なお、実
際には、ＴＰＳ２９からは、スロットル開度θthに応じ
たスロットル電圧Ｖthが出力され、このスロットル電圧
Ｖthに基づいてスロットル開度θthが認識される。

【００２３】上記エアフローセンサ３２は、吸入空気量
Ｑaを検出するものであって、例えば、カルマン渦式フ
ローセンサが使用される。このエアフローセンサ３２
は、＃１ＡＢＶ２４や＃２ＡＢＶ２７の作動に基づく吸
気量変化をも良好に検出可能とされている。なお、吸入
空気量Ｑaは、サージタンク２０にブースト圧センサを
取付け、このブースト圧センサにより検出される吸気管
圧力から求めるようにしてもよい。

【００２４】一方、排気ポート１４には、実際の空燃比
（実Ａ／Ｆ）を検出可能なＯ₂センサ４０が取付けられ
た排気マニホールド４１を介して、三元触媒４２や図示
しないマフラー等を備えた排気管４３が接続されてい
る。また、上述のＥＧＲポート１５は、大径のＥＧＲパ
イプ４４を介して、吸気マニホールド２１の上流に接続
されており、その管路にはステッパモータ式のＥＧＲバ
ルブ４５が設けられている。

【００２５】燃料タンク５０は、車両の図示しない車体
後部に設置されている。燃料タンク５０に貯留された燃
料は、電動式の低圧燃料ポンプ５１に吸い上げられ、低
圧フィードパイプ５２を介してエンジン１側に送給され
る。低圧フィードパイプ５２内の燃圧は、リターンパイ
プ５３の管路に介装された第１燃圧レギュレータ５４に
より、比較的低圧（低燃圧）に調圧される。エンジン１
側に送給された燃料は、シリンダヘッド２に取り付けら
れた高圧燃料ポンプ５５により、高圧フィードパイプ５
６とデリバリパイプ５７とを介して、各燃料噴射弁４に
送給される。

【００２６】高圧燃料ポンプ５５は、例えば斜板アキシ
ャルピストン式であり、排気側カムシャフト１２または
吸気側カムシャフト１１により駆動され、エンジン１の
アイドル運転時においても５ＭＰa〜７ＭＰa以上の吐出
圧を発生可能とされている。そして、デリバリパイプ５
７内の燃圧は、リターンパイプ５８の管路に介装された
第２燃圧レギュレータ５９により、比較的高圧（高燃
圧）に調圧される。

【００２７】図中、符号６０は第２燃圧レギュレータ５
９に取付けられた電磁式の燃圧切換弁である。この燃圧
切換弁６０は、オン状態で燃料をリリーフし、これによ
りデリバリパイプ５７内の燃圧を低燃圧に低下させるこ
とが可能である。また、符号６１は高圧燃料ポンプ５５
の潤滑や冷却等に利用された一部の燃料を燃料タンク５
０に還流させるリターンパイプである。

【００２８】車両の車室内には、入出力装置、制御プロ
グラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニ
ット）７０が設置されており、このＥＣＵ７０によっ
て、エンジン１の総合的な制御が実施される。ＥＣＵ７
０の入力側には、上述した各種センサ類が接続されてお
り、これら各種センサ類からの検出情報が入力する。Ｅ
ＣＵ７０は、これらの検出情報に基づき、燃料噴射モー
ドを始めとして、燃料噴射量、点火時期、ＥＧＲガスの
導入量等を決定し、燃料噴射弁４や点火コイル１９、Ｅ
ＧＲバルブ４５等を駆動制御する。なお、ＥＣＵ７０の
入力側には、説明を省略するが、上記各種センサ類の
他、図示しない多数のスイッチやセンサ類が接続されて
おり、一方、出力側にも図示しない各種警告灯や機器類
等が接続されている。

【００２９】次に、上記のように構成されたエンジン１
の制御装置の作用、即ち燃焼制御の概要について説明す
る。エンジン１が冷機状態にあるときには、運転者がイ
グニッションキーをオン操作すると、ＥＣＵ７０は、低
圧燃料ポンプ５１と燃圧切換弁６０をオンにして、燃料
噴射弁４に低燃圧の燃料を供給する。

【００３０】運転者がイグニッションキーをスタート操
作すると、図示しないセルモータによりエンジン１がク
ランキングされ、同時にＥＣＵ７０により燃焼制御が開
始される。この時点では、ＥＣＵ７０は、前期噴射モー
ド（即ち、吸気行程噴射モード）を選択し、比較的リッ
チな空燃比となるように燃料を噴射する。これは、冷機
時には燃料の気化率が低いため、後期噴射モード（即
ち、圧縮行程噴射モード）で噴射を行うと、失火や未燃
燃料（ＨＣ）の排出が避けられないことに基づいてい
る。また、ＥＣＵ７０は、このような始動時においては
＃２ＡＢＶ２７を閉鎖する。従って、この場合、燃焼室
５への吸気はスロットルバルブ２８の隙間や＃１ＡＢＶ
２４を介して行われる。なお、＃１ＡＢＶ２４と＃２Ａ
ＢＶ２７とは、ＥＣＵ７０により一元管理されており、
スロットルバルブ２８を迂回する吸入空気（バイパスエ
ア）の必要導入量に応じてそれぞれの開弁量が決定され
る。

【００３１】このようにしてエンジン１の始動が完了
し、エンジン１がアイドル運転を開始すると、高圧燃料
ポンプ５５が定格の吐出作動を始めることになり、ＥＣ
Ｕ７０は、燃圧切換弁６０をオフにして燃料噴射弁４に
高圧の燃料を供給する。この際、要求される燃料噴射量
は、高圧燃料ポンプ５５の吐出圧と燃料噴射弁４の開弁
時間、即ち燃料噴射時間とから得られる。

【００３２】そして、冷却水温Ｔwが所定値に上昇する
までは、ＥＣＵ７０は、始動時と同様に前期噴射モード
を選択してリッチ空燃比となるよう燃料を噴射するとと
もに、＃２ＡＢＶ２７を継続して閉鎖状態とする。エン
ジン１が暖機状態になると、ＥＣＵ７０は、ＴＰＳ２９
からのスロットル電圧Ｖthに基づくスロットル開度情報
θthから得た目標平均有効圧Ｐe、或いはエアフローセ
ンサ３２からの吸入空気量Ｑaに基づき算出される体積
効率Ｅvとエンジン回転速度Ｎeとに基づき、図２に示す
燃料噴射制御マップから燃料噴射モード領域を検索す
る。これにより、燃料噴射モードが設定される。そし
て、この燃料噴射モードに応じて燃料噴射量が決定さ
れ、燃料噴射弁４が駆動制御される。また、同時に＃２
ＡＢＶ２７やＥＧＲバルブ４５の開閉制御等も行われ
る。

【００３３】例えば、アイドル運転時や低速走行時のよ
うにエンジン１が低負荷・低回転域にあるときには、図
２に基づき燃料噴射モードは後期噴射リーンモードとさ
れ、圧縮行程において燃料噴射が実施されるとともに、
目標平均有効圧Ｐeに基づき、リーンな目標空燃比、即
ち目標Ａ／Ｆ（例えば、Ａ／Ｆ＝３０〜４０程度）とな
るよう燃料噴射量が決定される。同時に点火時期Ｓa、
ＥＧＲ量Ｌegrが設定され、これにより良好な燃焼制御
が行われる。

【００３４】なお、後期噴射リーンモードでの燃焼につ
いてより詳しく説明すると、この筒内噴射型のエンジン
１では、前述したように、ピストン７の上面にキャビテ
ィ８が形成されている。このことから、吸気ポート１３
から流入した吸気流がキャビティ８に沿い上記逆タンブ
ル流を形成するため、燃料噴射弁４から噴射された燃料
と吸入空気との混合気、即ち燃料噴霧は、点火プラグ３
近傍に良好に集約される。その結果、点火時点において
点火プラグ３の周囲には理論空燃比ＡＦSに近い混合気
が常に層状に形成されることになる。従って、この後期
噴射モードにおいては、全体としてリーン空燃比であっ
ても良好な着火性が確保される。

【００３５】また、例えば、定速走行時のようにエンジ
ン１が中負荷域にあるときには、図２に基づき燃料噴射
モードは前期噴射リーンモード或いはストイキオフィー
ドバックモードとされる。これら前期噴射リーンモー
ド、ストイキオフィードバックモードでは、燃料噴射は
吸気行程で実施される。前期噴射リーンモードでは、目
標Ａ／Ｆは、目標平均有効圧Ｐeに代えて、上記体積効
率Ｅvに基づいて、リーンな目標Ａ／Ｆ（例えば、Ａ／
Ｆ＝２０〜２３程度）となるよう燃料噴射量が決定され
る。同時に体積効率Ｅvに基づいて点火時期Ｓa、ＥＧＲ
量Ｌegrが設定され、これにより良好な燃焼制御が行わ
れる。

【００３６】一方、ストイキオフィードバックモードで
は、体積効率Ｅvに基づいて点火時期Ｓa、ＥＧＲ量Ｌeg
rが設定されることになるが、この場合には、Ｏ₂センサ
４０の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御が行
われることになり、目標Ａ／Ｆに関しては、理論空燃比
ＡＦSとなるよう制御される。また、例えば、急加速時
や高速走行時のようにエンジン１が高負荷域にあるとき
には、図２に基づき燃料噴射モードはオープンループモ
ードとされ、この場合には、前期噴射モードが選択され
て燃料噴射が吸気行程で行われるとともに、上記同様に
体積効率Ｅvに基づいて比較的リッチな空燃比となるよ
う目標Ａ／Ｆが設定される。そして、さらに点火時期Ｓ
a、ＥＧＲ量Ｌegrが設定されて、良好な燃焼制御が行わ
れる。

【００３７】なお、中高速走行中の惰行運転時等には、
燃料噴射モードは図２中に示すように燃料カットモード
となり、この場合には、燃料噴射は停止される。この燃
料カットは、エンジン回転速度Ｎeが復帰回転速度より
低下した場合や、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ
場合には即座に中止されるものである。ところで、エン
ジン１がアイドル運転状態のときには、アイドル運転の
安定化を図るため、エアコン等の補機類の負荷の増減等
に応じ、吸気管噴射型エンジンの場合と同様にして、ア
イドル回転速度の制御を行う必要がある。このアイドル
回転速度の制御では、通常、アイドル回転速度の変動に
応じて、＃１ＡＢＶ２４の開度制御、即ちバルブ位置Ｐ
objの制御を行うようにして吸入空気量の補正を行うよ
うにしている。

【００３８】しかしながら、上記のように＃１ＡＢＶ２
４のバルブ位置Ｐobjを制御しても、＃１ＡＢＶ２４の
経時変化等により、＃１ＡＢＶ２４のバルブ位置制御量
に応じた目標とする吸入空気量（以下、目標吸入空気量
という）と実際の吸入空気量（以下、実吸入空気量とい
う）とが一致しない場合がある。そこで、上記経時変化
等による吸入空気量のずれを防止し、目標吸入空気量が
実吸入空気量と良好に一致するようバルブ位置Ｐobjの
学習補正制御を行うようにしている。

【００３９】ところで、当該筒内噴射型のエンジン１で
は、アイドル運転には、上述したように、前期噴射モー
ドで行われる場合と後期噴射リーンモードで行われる場
合とがある。そして、前期噴射モードである場合と後期
噴射モードである場合とでは、アイドル運転時の吸気圧
力の違いから吸入空気量が異なっている。このように、
アイドル運転時の吸入空気量が異なっていると、前期噴
射モードの場合と後期噴射モードの場合とでバルブ位置
Ｐobjの学習制御を一緒に行うことは困難である。例え
ば、通常、前期噴射モードである場合よりも後期噴射モ
ードである場合の方が空燃比が大きく、故にアイドル運
転時の必要とする吸入空気量が多いのであるが、このと
き、後期噴射モードで求めた学習値をそのまま前期噴射
モードに適用しようとすると、バルブ位置Ｐobjの補正
量が大きすぎ、前期噴射モードにおいてアイドル回転速
度が不用意に大きくなり過ぎるのである。逆に、前期噴
射モードで求めた学習値をそのまま後期噴射モードに適
用しようとすると、この場合には、補正量が小さすぎ、
後期噴射モードにおいて殆ど学習の効果が発揮されない
のである。

【００４０】このようなことから、本発明の筒内噴射型
火花点火式内燃エンジンの制御装置では、前期噴射モー
ド及び後期噴射モードの双方でバルブ位置Ｐobjの学習
をそれぞれ行うようにしている。さらに、学習の頻度を
上げて学習値の精度を向上させるべく、一方の燃料噴射
モードでの学習値を他方の燃料噴射モードの学習に好適
に反映させるようにしている。以下、バルブ位置Ｐobj
の補正内容について説明する。なお、このバルブ位置Ｐ
objの学習は長い時間（ロングタイム）をかけて行われ
る学習であるため、以下ロングタイム学習という。

【００４１】図３を参照すると、ＥＣＵ７０が実行す
る、本発明に係るバルブ位置Ｐobjの補正制御を含むア
イドル回転速度制御ルーチンのフローチャートが示され
ており、以下、図３に基づき、アイドル回転速度制御の
制御手順について説明するとともに、＃１ＡＢＶ２４の
バルブ位置Ｐobjのロングタイム学習について説明す
る。

【００４２】図３のステップＳ１０では、アイドル条件
が成立し、エンジン１がアイドル運転状態にあるか否か
を判別する。ここでは、アイドルスイッチ３０がオン状
態でスロットルバルブ２８が全閉状態とされているか否
かを判別する。ステップＳ１０の判別結果が偽（Ｎｏ）
の場合には、何もせずに当該ルーチンを抜ける。一方、
ステップＳ１０の判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合には、
エンジン１がアイドル運転状態にあると判定でき、次に
ステップＳ１２に進む。

【００４３】ステップＳ１２では、現時点でエンジン回
転速度Ｎeフィードバック（Ｎe−Ｆ／Ｂ）中であるか否
かを判別する。Ｎe−Ｆ／Ｂ中である状況とは、つま
り、負荷変化がなく、アイドル運転状態を継続している
状態を意味している。例えば外部負荷入力があったよう
な場合には実Ｎeは上記不感帯域を外れることが多く、
このような場合はＮe−Ｆ／Ｂ中といえる。

【００４４】ステップＳ１２の判別結果が真であって、
現在Ｎe−Ｆ／Ｂ中であると判定された場合には、次に
ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、上記ロン
グタイム学習を行う条件が成立しているか否かを判別す
る。ロングタイム学習を行う条件とは、上記ステップＳ
１２の判別結果が真とされてから所定時間（例えば、５
sec）経過していることである。つまり、ステップＳ１
４では、ステップＳ１２の判別結果が真とされた後、Ｅ
ＣＵ７０のタイマカウンタが所定時間（例えば、５se
c）をカウントしたか否かを判別する。

【００４５】ステップＳ１４の判別結果が偽の場合に
は、当該ルーチンが繰り返し実行され、所定時間（例え
ば、５sec）が経過するのを待つ。一方、ステップＳ１
４の判別結果が真で、ステップＳ１２の判別結果が真と
判別されてから所定時間（例えば、５sec）が経過した
と判定された場合には、次にステップＳ１６に進む。ス
テップＳ１６では、次のステップＳ２０において値Ｎと
されるタイマＴＭの値が０であるか否かを判別する。

【００４６】ステップＳ１４の判別結果が真と判定され
た直後にあっては、後述するように、タイマＴＭの値は
初期値０とされているため、このときには、判別結果は
真であり、次にステップＳ１８に進む。ステップＳ１８
では、タイマＴＭを値Ｎとする。この値Ｎは、所定時間
ｔa（例えば、１sec）に対応した値である。詳しくは、
当該ルーチンの実行周期Ｔcと値Ｎとの積が所定時間ｔa
（例えば、１sec）となるようにして値Ｎは設定されて
いる（Ｔc・Ｎ＝ｔa）。

【００４７】次のステップＳ２０以降はロングタイム学
習を行うステップである（作動位置学習手段）。以下、
ロングタイム学習の学習手順について説明する。ステッ
プＳ２０では、燃料噴射モードが後期噴射モード、つま
り後期噴射リーンモードであるか否かを判別する。判別
結果が真で、燃料噴射モードが後期噴射リーンモードで
ある場合には、次にステップＳ２２に進む。

【００４８】ステップＳ２２では、次式(1)から後期噴
射リーンモードでのロングタイム学習値ＰLを算出する
（一側作動位置学習手段）。ＰL＝ＰL＋ＫA・ΔＰ …(1) ここに、ΔＰは、目標吸入空気量と実吸入空気量との差
に応じた補正値（リアルタイム学習値という）を意味し
ており、具体的には、＃１ＡＢＶ２４のバルブ位置制御
量から演算により求めた目標吸入空気量とエアフローセ
ンサ３２によって検出される実吸入空気量との差に応じ
て設定される値である。また、ＫAは、後期噴射リーン
モードであるときのロングタイム学習値更新ゲインであ
って、その値は、例えば、３／２５６とされる。

【００４９】つまり、この場合、ロングタイム学習値Ｐ
Lは、前回のロングタイム学習値ＰLとリアルタイム学習
値ΔＰにロングタイム学習値更新ゲインＫA（例えば、
３／２５６）を乗じた値との和として規定されるのであ
る。そして、次のステップＳ２４では、次式(2)から前
期噴射モードにおけるロングタイム学習値ＰLKを算出す
る。

【００５０】ＰLK＝ＰLK＋ＫLK・Ｋk・ΔＰ …(2) ここに、ΔＰについては上述したとおりであり、ＫK
は、前期噴射モードであるときのロングタイム学習値更
新ゲインであって、その値は、上記ＫAと同様に、例え
ば、３／２５６とされる。また、ＫLKは、後期噴射リー
ンモードであるときのリアルタイム学習値ΔＰの項を前
期噴射モードにおけるロングタイム学習値ＰLKに対応さ
せるべく変換を行う重み、即ち変換係数（第１の所定変
化率）である。

【００５１】つまり、本発明の制御装置では、燃料噴射
モードが後期噴射リーンモードである場合であっても、
後期噴射リーンモードでのロングタイム学習値ＰLのみ
ならず、変換係数ＫLKを用いることで前期噴射モードに
おけるロングタイム学習値ＰLKをも好適に更新可能にし
ているのである。なお、上記変換係数ＫLKは、後期噴射
リーンモードと前期噴射モードとの間のアイドル運転時
における上記吸入空気量の差に基づいて予め適正に設定
されている値である。また、ロングタイム学習値更新ゲ
インＫKについては、ここでは上記ロングタイム学習値
更新ゲインＫAと同様、例えば、３／２５６としている
が、必ずしもこれと一致させる必要はない。

【００５２】一方、上記ステップＳ２０の判別結果が偽
で、燃料噴射モードが前期噴射モードと判定された場合
には、次にステップＳ２６に進む。ステップＳ２６で
は、次式(3)から前期噴射モードでのロングタイム学習
値ＰLKを算出する（他側作動位置学習手段）。ＰLK＝ＰLK＋ＫK・ΔＰ …(3) ここに、ＫK及びΔＰについては上述したとおりであ
る。

【００５３】そして、次のステップＳ２８では、上記ス
テップＳ２４の場合と同様にして、次式(4)から後期噴
射リーンモードにおけるロングタイム学習値ＰLを算出
する。ＰL＝ＰL＋Ｋk・ΔＰ／ＫLK …(4) ここに、Ｋk、ΔＰ及びＫLKについては上述したとおり
である。つまり、この場合にも、上記後期噴射リーンモ
ードである場合と同様にして、燃料噴射モードが前期噴
射モードである場合であっても、前期噴射モードでのロ
ングタイム学習値ＰLKのみならず、やはり変換係数ＫLK
を用いることで後期噴射リーンモードにおけるロングタ
イム学習値ＰLをも更新するようにしているのである。
ここでは、上記後期噴射リーンモードである場合と異な
り、リアルタイム学習値ΔＰを後期噴射リーンモードに
おけるロングタイム学習値ＰLに対応させるべく、リア
ルタイム学習値ΔＰの項に上記変換係数ＫLKの逆数から
なる変換係数（第２の所定変化率）１／ＫLKを乗算する
ようにしている。

【００５４】ここで、図４を参照すると、上述したロン
グタイム学習の学習手順が模式的に示されているが、こ
のように、本発明に係るロングタイム学習では、燃料噴
射モードが前期噴射モードである場合には、自身のロン
グタイム学習値ＰLKとともに他方の後期噴射リーンモー
ドでのロングタイム学習値ＰLをも更新するようにして
おり（実線矢印）、一方、燃料噴射モードが後期噴射リ
ーンモードである場合には、自身のロングタイム学習値
ＰLとともにやはり他方の前期噴射モードでのロングタ
イム学習値ＰLKをも更新するようにしている（破線矢
印）。

【００５５】つまり、このロングタイム学習では、燃料
噴射モードが前期噴射モードであっても後期噴射リーン
モードであっても、常に前期噴射モード時のロングタイ
ム学習値ＰLKと後期噴射リーンモード時のロングタイム
学習値ＰLとを良好に更新するようにしている。従っ
て、ロングタイム学習値ＰLKとロングタイム学習値ＰL
のそれぞれの学習の機会が互いに増えることになり、ロ
ングタイム学習値ＰLK，ＰLの精度が向上することにな
る。

【００５６】図３に戻り、当該ルーチンが繰り返し実行
され、ステップＳ１４の判別結果が再び真とされた場合
には、次にステップＳ１６を実行することになる。今回
は、タイマＴＭは値０ではなく、故に、ステップＳ１６
の判別結果は偽であり、この場合には、次にステップＳ
３０に進む。ステップＳ３０ではタイマＴＭをカウント
ダウンする（ＴＭ＝ＴＭ−１）。そして、タイマＴＭの
カウントダウンが進み、再びタイマＴＭが値０となり、
ステップＳ１６の判別結果が真とされると、ステップＳ
２０以降のロングタイム学習を繰り返し実行することに
なる。つまり、ロングタイム学習は、タイマＴＭが値Ｎ
をカウントダウンする毎、即ち所定時間ｔa（例えば、
１sec）の周期でもって繰り返し実施される。

【００５７】以上のようにして、ロングタイム学習値Ｐ
L及びロングタイム学習値ＰLKがともに良好に学習され
ると、これらロングタイム学習値ＰLK，ＰLに基づいて
＃１ＡＢＶ２４のバルブ位置Ｐobjが適宜補正されるこ
とになる。以下、＃１ＡＢＶ２４のバルブ位置Ｐobjの
補正制御について説明する。ステップＳ１２の判別結果
が偽で、現在Ｎe−Ｆ／Ｂ中でなく、バルブ位置Ｐobjの
補正が必要であると判定されるような場合には、ステッ
プＳ３２において燃料噴射モードが後期噴射リーンモー
ドであるか否かを判別する。

【００５８】ステップＳ３２の判別結果が真で、燃料噴
射モードが後期噴射リーンモードと判定された場合に
は、次にステップＳ３４に進み、次式(5)に基づき、ロ
ングタイム学習値ＰLによりバルブ位置Ｐobjを補正す
る。Ｐobj＝ＰA＋ＰL …(5) ここに、ＰAは、後期噴射リーンモードにおけるアイド
ル運転時の基準バルブ位置を示している。

【００５９】一方、ステップＳ３２の判別結果が偽で、
前期噴射モードと判定された場合には、次にステップＳ
３６に進み、次式(6)に基づき、ロングタイム学習値ＰL
Kによりバルブ位置Ｐobjを補正する。Ｐobj＝ＰB＋ＰLK …(6) ここに、ＰBは、前期噴射モードにおけるアイドル運転
時の基準バルブ位置を示している。

【００６０】このようにして、バルブ位置Ｐobjが燃料
噴射モード毎に適正に補正されることになり、燃料噴射
モードが前期噴射モードであっても後期噴射リーンモー
ドであっても、＃１ＡＢＶ２４の経時変化等に拘わらず
常に目標吸入空気量と実吸入空気量とが良好に一致する
こととなる。従って、上記アイドル回転速度制御、即ち
＃１ＡＢＶ２４のバルブ位置制御が良好なものとされ、
燃料噴射モードに拘わらず常に安定したアイドル回転速
度を維持することが可能となる。

【００６１】そして、ステップＳ３８では、次回ロング
タイム学習が実施されたときの準備として上記タイマＴ
Ｍを初期値０にリセットする。以上、詳細に説明したよ
うに、本発明の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制
御装置では、前期噴射モード及び後期噴射モード（ここ
では後期噴射リーンモード）の双方についてそれぞれロ
ングタイム学習値ＰL、ロングタイム学習値ＰLKを有
し、これらを常時更新するようにしている。

【００６２】従って、前期噴射モード時及び後期噴射モ
ード時において、常にばらつきのない適正な学習値に基
づいて＃１ＡＢＶ２４のバルブ位置Ｐobjを補正し、目
標吸入空気量と実吸入空気量とを好適に一致させるよう
にできる。これにより、アイドル回転速度制御が良好な
ものとなり、燃料噴射モードに拘わらず安定したアイド
ル回転速度を保持することが可能となる。

【００６３】また、本発明の筒内噴射型火花点火式内燃
エンジンの制御装置では、前期噴射モードであってもま
た後期噴射モードであっても、変換係数ＫLK或いはその
逆数である変換係数１／ＫLKを用いることにより、互い
に他方のロングタイム学習値、つまり前期噴射モードに
あってはロングタイム学習値ＰL、後期噴射モードにあ
ってはロングタイム学習値ＰLKをも良好に更新するよう
にしている。

【００６４】従って、ロングタイム学習値ＰL及びロン
グタイム学習値ＰLKの学習の機会が増えることになり、
故に、各ロングタイム学習値ＰL，ＰLKの精度を向上さ
せることができる。これにより、＃１ＡＢＶ２４のバル
ブ位置Ｐobjを極めて適正なものとしてアイドル回転速
度制御を行うことができ、より安定したアイドル回転速
度を保持することが可能となる。

【００６５】なお、上記実施形態では、互いに他方の燃
料噴射モードでのロングタイム学習値、つまり前期噴射
モードにあってはロングタイム学習値ＰL、後期噴射モ
ードにあってはロングタイム学習値ＰLKをも更新するよ
うにしたが、これに限られず、例えば、エンジン１の冷
態時にのみアイドル運転が実施され、故に学習の機会の
少ない前期噴射モードにおけるロングタイム学習値ＰLK
についてのみ後期噴射モードにおいて学習を併せて行う
ようにしてもよい。これにより、学習の機会がたとえ少
なくても前期噴射モードにおいて良好且つ安定したアイ
ドル運転を維持することができる。

【００６６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項１
の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置によれ
ば、アイドル運転状態のときにおいて、運転状態に応じ
て設定された目標吸入空気量と吸気量検出手段からの実
吸入空気量情報との差に基づいて、各燃料噴射モード
毎、つまり吸気行程噴射モード及び圧縮行程噴射モード
毎に吸気量調整手段の作動位置の学習を行うようにでき
る。

【００６７】即ち、吸気行程噴射モードと圧縮行程噴射
モードでは吸気圧力が異なるために吸気流量に差があ
り、故に学習を一緒に行おうとすると一側の燃料噴射モ
ードでは良好である一方、他側ではアイドル回転速度が
不安定になる等の不具合を生じるのであるが、このよう
に各燃料噴射モード毎に学習を行うことで、上記不具合
を防止して燃料噴射モードに拘わらず常に良好なアイド
ル運転状態を実現することができる。

【００６８】また、請求項２の筒内噴射型火花点火式内
燃エンジンの制御装置によれば、少なくとも、吸気行程
噴射モード及び圧縮行程噴射モードのいずれか一側の燃
料噴射モードにあるときにおいて一側作動位置学習手段
により学習が行われるが、このとき、さらに、この一側
作動位置学習手段の学習結果を所定変換率で変換操作す
ることで、他側の燃料噴射モード時の学習値をも併せて
良好に更新することができる。

【００６９】従って、他側の燃料噴射モードにおいて学
習の機会が少ない場合であっても学習の機会を増やすこ
とができ、一側とともに他側の学習値の精度を向上させ
ることができる。また、請求項３の筒内噴射型火花点火
式内燃エンジンの制御装置によれば、吸気行程噴射モー
ド及び圧縮行程噴射モードのいずれか一側の燃料噴射モ
ードにあるときにおいて一側作動位置学習手段により学
習が行われるが、このとき、該一側作動位置学習手段の
学習結果を第１の所定変換率で変換操作して他側の燃料
噴射モード時の学習値を併せて良好に更新できる。ま
た、一方、他側の燃料噴射モードにあるときにおいて他
側作動位置学習手段により学習が行われるが、このと
き、該他側作動位置学習手段の学習結果を第２の所定変
換率で変換操作して一側の燃料噴射モード時の学習値を
併せて良好に更新できる。

【００７０】従って、第１の所定変換率或いは第２の所
定変換率を用いることによって互いに異なる側の燃料噴
射モード時の学習値を併せて良好に更新できることにな
り、双方の燃料噴射モードにおいて学習の機会を増やす
ようにでき、学習値の精度を共に向上させることができ
る。また、請求項４の筒内噴射型火花点火式内燃エンジ
ンの制御装置によれば、互いに異なる側の燃料噴射モー
ド時の学習値を相互に略逆数の関係を有する最適な変換
率でもって更新でき、双方の燃料噴射モードにおける学
習値の精度を極めて良好なものにすることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】筒内噴射型火花点火式内燃エンジン及びその制
御装置を示す概略構成図である。

【図２】燃料噴射モードの判定マップを示す図である。

【図３】本発明に係るアイドル回転速度制御の制御ルー
チンを示すフローチャートである。

【図４】図３中のロングタイム学習の学習手順を模式的
に示す図である。

【符号の説明】

１エンジン４燃料噴射弁２４＃１ＡＢＶ（第１エアバイパスバルブ、吸気量調
整手段）２９ＴＰＳ３０アイドルスイッチ（アイドル状態検出手段）３２エアフローセンサ（吸気量検出手段）７０電子制御ユニット（ＥＣＵ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/08 ３１５Ｆ０２Ｄ 41/08 ３１５ (72)発明者小島淳良東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者宮本勝彦東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (56)参考文献特開昭59−185840（ＪＰ，Ａ) 特開平４−66720（ＪＰ，Ａ) 特開平３−185245（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 45/00 F02B 17/00 F02D 41/02 - 41/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料噴射モードを運転状態に応じて主と
して吸気行程において燃料噴射を行う吸気行程噴射モー
ドと、主として圧縮行程において燃料噴射を行う圧縮行
程噴射モードとに切換え可能な筒内噴射型火花点火式内
燃エンジンの制御装置において、前記内燃エンジンのアイドル運転状態を検出するアイド
ル状態検出手段と、燃焼室に供給される吸入空気量を作動位置の調節により
調整する吸気量調整手段と、前記吸気量調整手段により調整されて前記燃焼室に供給
される実吸入空気量を検出する吸気量検出手段と、前記アイドル運転状態が検出されるとき、運転状態に応
じて設定された目標吸入空気量と前記吸気量検出手段か
らの実吸入空気量情報との差に基づいて前記各燃料噴射
モード毎に前記作動位置の学習を行う作動位置学習手段
と、を備えたことを特徴とする筒内噴射型火花点火式内燃エ
ンジンの制御装置。
【請求項２】前記作動位置学習手段は、前記吸気行程
噴射モード及び圧縮行程噴射モードのいずれか一側の燃
料噴射モード時に学習を行う一側作動位置学習手段と他
側の燃料噴射モード時に学習を行う他側作動位置学習手
段とからなり、少なくとも前記一側作動位置学習手段は、該一側作動位
置学習手段の学習結果を所定変換率で変換操作すること
により、前記他側の燃料噴射モード時の学習結果をも更
新することを特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型火
花点火式内燃エンジンの制御装置。
【請求項３】前記一側作動位置学習手段は、該一側作
動位置学習手段の学習結果を第１の所定変換率で変換操
作することにより前記他側の燃料噴射モード時の学習結
果をも更新する一方、前記他側作動位置学習手段は、該他側作動位置学習手段
の学習結果を第２の所定変換率で変換操作することによ
り前記一側の燃料噴射モード時の学習結果をも更新する
ことを特徴とする、請求項２記載の筒内噴射型火花点火
式内燃エンジンの制御装置。
【請求項４】前記第１の所定変換率と前記第２の所定
変換率とは互いに略逆数の関係にあることを特徴とす
る、請求項３記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジン
の制御装置。