JP3417299B2 - 内燃機関の機関制御量設定方法及び制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関の燃焼形
態を複数の燃焼形態間で変更する際に機関トルクが一定
に保持されるように各噴射形態に対応する燃料噴射量を
設定する内燃機関の機関制御量設定方法及び制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空燃比を理論空燃比よりもリ
ーンにするリーン燃焼を行うようにした内燃機関が提案
されている。こうした内燃機関にあっては、その燃焼形
態をリーン燃焼に通常設定し、必要に応じて空燃比を理
論空燃比にするストイキ燃焼或いは理論空燃比よりもリ
ッチにするリッチ燃焼へと変更するようにしている。ま
た特に、特開平７−３３２０７１号公報に記載される内
燃機関では、リーン燃焼を、 ・燃料噴射時期を圧縮行程に設定して点火プラグの近傍
にのみ可燃混合気を形成するようにした形態（成層燃
焼）、 ・燃料噴射時期を圧縮行程と吸気行程に分けて設定して
燃焼室内における混合気の濃度差を上記燃料噴射形態と
した場合よりも減少させるようにした形態（弱成層燃
焼）、 ・燃料噴射時期を吸気行程に設定して燃焼室内の混合気
の燃料濃度を均一にするようにした形態（均質リーン燃
焼）、といった燃料噴射方式が異なる３つの形態に更に
細分化するようにしている。

【０００３】また、こうしたリーン燃焼を行う内燃機関
では、窒素酸化物吸蔵還元触媒（以下、「ＮＯx 触媒」
と略記する）が用いられており、このＮＯx 触媒に吸蔵
されたＮＯx の量が限界量近くまで増大すると、燃料噴
射量を増量させることによって燃焼形態を強制的にリッ
チ燃焼に変更する処理、いわゆるリッチスパイク処理が
実行される。このリッチスパイク処理が行われることに
より、ＮＯx 触媒に吸蔵されているＮＯx が還元されて
放出されるため、ＮＯx 触媒における所定のＮＯx 浄化
能力を維持することができる。

【０００４】ところで、このリッチスパイク処理を上記
成層燃焼中に開始する場合、燃料噴射方式を変更するこ
となく単に圧縮行程で噴射する燃料を増大させるように
すると、点火プラグ近傍における混合気の燃料濃度が濃
くなりすぎて失火を招くこととなる。そこで、上記公報
に記載される内燃機関では、燃焼形態を「成層燃焼」、
「弱成層燃焼」、「均質リーン燃焼」と順次変更した
後、更にリッチ燃焼（均質リッチ燃焼）に変更してリッ
チスパイク処理を実行するようにしている。

【０００５】また、このようにリッチスパイク処理を実
行する場合、燃焼形態の変更時に機関トルクが一定に保
持されるように燃料噴射量や点火時期或いは燃料噴射時
期といった機関制御量を設定する必要があり、従来では
こうした各燃焼形態に対応する機関制御量を以下のよう
な手順に従って設定するようにしている。

【０００６】例えば、燃焼形態を「成層燃焼」から「均
質リッチ燃焼」にまで順次変更する場合、この「成層燃
焼」時における燃料噴射量（基本燃料噴射量）と機関回
転速度等に基づいて各燃焼形態に対応する燃料噴射量や
点火時期といった機関制御量が設定される。内燃機関を
制御する制御装置のメモリには、図１０に示すように、
この基本燃料噴射量と各燃焼形態に対応する機関制御量
との関係を定義する関数データ（関数マップ）がそれぞ
れ記憶されており、同制御装置はこれら各関数データを
参照して機関制御量を算出する。

【０００７】図１１はこうした関数データのうち燃料噴
射量に関する関数データを設定するための手順を説明す
るためのグラフであり、各実線は燃料噴射量と機関トル
クとの関係を各燃焼形態についてそれぞれ示している。
例えば、基本燃料噴射量を所定値Ｑ０とした場合、機関
トルクを一定に保持するうえで、この所定値Ｑ０に対応
する燃料噴射量は各燃焼形態についてそれぞれ「Ｑ
１」，「Ｑ２」，「Ｑ３」として設定されることとな
る。上記関数データは、こうした手順を繰り返すことに
よって設定されている。また、点火時期等の燃料噴射量
以外の機関制御量についても同様に、基本燃料噴射量に
基づいて設定されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来の設定方法において、設計変更等に伴い基本燃料
噴射量と機関トルクとの関係が変更されることがある
と、各燃焼形態に対応する燃料噴射量の関数データ全て
について変更が必要になる。例えば、図１１に二点鎖線
で示すように、基本燃料噴射量を上記所定値Ｑ０とした
場合の機関トルクが変更されると、この所定値Ｑ０に対
応した燃料噴射量をそれぞれ「Ｑ１’」，「Ｑ２’」，
「Ｑ３’」に設定し直す作業が必要となり、また燃料噴
射量以外の機関制御量についても同様の修正作業が必要
となる。

【０００９】このように、従来の機関制御量の設定方法
にあっては、基準となる燃焼形態での機関制御量と機関
トルクとの関係が変更される度に、その他の機関制御量
を設定するための各関数データを全て修正しなければな
らず、多大な修正時間を要することとなっていた。

【００１０】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は機関制御量を設定する際に用いられる
関数データの修正時間を短縮することのできる内燃機関
の機関制御量設定方法を提供することにある。

【００１１】

【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に記載した発明では、内燃機関の燃焼形態
を基準燃焼形態から１乃至複数の過渡燃焼形態を経て最
終燃焼形態へと順次変更する際に機関トルクが一定に保
持されるように過渡燃焼形態及び最終燃焼形態に対応す
る燃料噴射量を基準燃焼形態に対応する燃料噴射量を基
準として設定する内燃機関の機関制御量設定方法におい
て、基準燃焼形態から最終燃焼形態にまでそれぞれ連続
して変更される各２つの燃焼形態に対応する燃料噴射量
のうち各変更前の燃焼形態に対応する燃料噴射量を引数
とする関数として各変更後の燃焼形態に対応する燃料噴
射量を設定するようにしている。

【００１２】こうした設定方法によれば、基準燃焼形態
に対応する燃料噴射量が変更された場合でも、基準燃焼
形態に対応する燃料噴射量を引数とする関数、換言すれ
ば、同基準燃焼形態から連続して変更される過渡燃焼形
態に対応した燃料噴射量を設定するための関数のみを修
正すればよく、その他の燃焼形態に対応する燃料噴射量
を設定するための関数については修正を行う必要がなく
なる。

【００１３】また、請求項２に記載した発明では、請求
項１に記載した内燃機関の機関制御量設定方法におい
て、前記設定される燃料噴射量とは各別の機関制御量を
当該設定される燃料噴射量を引数とする関数として過渡
燃焼形態及び最終燃焼形態毎に設定するようにしてい
る。

【００１４】こうした設定方法によれば、上記作用に加
えて更に、上記各別の機関制御量を設定するための関数
についても修正が不要になる。更に、請求項３に記載し
た発明では、内燃機関の燃焼形態を基準燃焼形態から１
乃至複数の過渡燃焼形態を経て最終燃焼形態へと順次変
更する際に機関トルクが一定に保持されるように前記過
渡燃焼形態及び前記最終燃焼形態に対応する燃料噴射量
を前記基準燃焼形態に対応する燃料噴射量を基準として
設定する内燃機関の制御装置において、前記基準燃焼形
態から前記最終燃焼形態にまでそれぞれ連続して変更さ
れる各２つの燃焼形態に対応する燃料噴射量のうち各変
更前の燃焼形態に対応する燃料噴射量を引数とし、各変
更後の燃焼形態に対応する燃料噴射量を求めるため制御
マップを備えるようにしている。上記構成によれば、基
準燃焼形態に対応する機関制御量が変更された場合で
も、各燃焼形態での機関制御量を設定するための関数全
てを修正する必要がなく、一部の関数を修正するだけで
よいため、これら各関数を定義する関数データの修正時
間を短縮することができるようになり、設計変更に柔軟
に対応できる制御装置を得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の機
関制御量設定方法を４気筒ガソリンエンジンの燃料噴射
量を設定する際に適用するようにした実施形態について
図１〜８を参照して説明する。

【００１６】図１は本実施形態に係るエンジン１０等を
示す概略構成図である。エンジン１０のシリンダブロッ
ク１１内に形成された複数のシリンダ１５（図１ではそ
の一つを示す）にはピストン１３が往復動可能にそれぞ
れ設けられている。このピストン１３の上面とシリンダ
１５の内壁面及びシリンダヘッド１２の下面によって燃
焼室１７が区画形成されており、同燃焼室１７には吸気
通路１８及び排気通路１６が接続されている。

【００１７】吸気通路１８にはサージタンク２０が設け
られるとともに、その上流側にはモータ５４によってそ
の開度（スロットル開度）が調節されるスロットルバル
ブ３４が設けられている。このスロットルバルブ３４は
燃焼室１７に導入される吸入空気の量を調節する。ま
た、吸気通路１８においてサージタンク２０の下流側に
はスワールコントロールバルブ（以下、「ＳＣＶ」と略
記する）３５が設けられている。このＳＣＶ３５はその
開度（ＳＣＶ開度）がモータ５５によって調節されるこ
とにより、燃焼室１７内に発生するスワール流の強度を
調節する。

【００１８】シリンダヘッド１２には燃焼室１７内に燃
料を直接噴射するインジェクタ５０と、燃焼室１７内の
混合気に点火する点火プラグ２６とが各シリンダ１５に
対応してそれぞれ設けられている。インジェクタ５０は
燃料を断続的に噴射するための電磁弁（図示略）を内蔵
しており、この電磁弁の開閉動作に基づいて燃料噴射の
量及び時期が調節される。点火プラグ２６による点火時
期は点火コイル５３に設けられたイグナイタ５２によっ
て調節される。

【００１９】排気通路１６には三元触媒２２及びＮＯx
触媒２４がそれぞれ設けられており、燃焼室１７から同
排気通路１６に排出される排出ガスはこれら各触媒２
２，２４によって浄化される。排気通路１６は排気環流
（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）通路４０によ
って吸気通路１８に接続されており、排出ガスの一部
（ＥＧＲガス）はこのＥＧＲ通路４０を通じて吸気通路
１８に戻される。ＥＧＲ通路４０には、同通路４０の流
路断面積を調節するＥＧＲ弁４１が設けられており、上
記ＥＧＲガスの量（ＥＧＲ量）はこのＥＧＲ弁４１の開
度（ＥＧＲ開度）に応じて調節される。

【００２０】サージタンク２０には圧力通路４２を介し
てブレーキブースタ４４が接続されている。ブレーキブ
ースタ４４にはスロットルバルブ３４の開度に応じてサ
ージタンク２０内に発生する負圧が圧力通路４２を通じ
て供給される。ブレーキブースタ４４はこのように供給
される負圧を蓄圧し、その蓄圧された負圧の大きさに応
じてブレーキペダル（図示略）の踏込力を軽減するため
の補助力を発生する。

【００２１】吸気通路１８においてスロットルバルブ３
４の近傍にはアクセルセンサ６２が設けられている。こ
のアクセルセンサ６２は運転者によって操作されるアク
セルペダル４６とワイヤ（図示略）により連結されてお
り、このアクセルペダル４６の踏込量、即ちアクセル開
度ＡＣＣＰに応じた検出信号を出力する。

【００２２】ピストン１３の往復動に伴って回転するク
ランクシャフト１４の近傍にはクランクセンサ６４が設
けられ、また、このクランクシャフト１４の回転と同期
して回転するカムシャフト３０の近傍にはカムセンサ６
６が設けられている。これら各センサ６４，６６はクラ
ンクシャフト１４の回転角、即ちクランク角ＣＡと、同
クランクシャフト１４の回転速度、即ち機関回転速度Ｎ
Ｅとに応じた検出信号を出力する。

【００２３】サージタンク２０には吸気圧センサ６７が
設けられており、同吸気圧センサ６７は吸気通路１８内
における吸入空気の圧力、即ち吸気圧ＰＭの大きさに応
じた検出信号を出力する。

【００２４】ブレーキブースタ４４には圧力センサ６８
が取り付けられており、同圧力センサ６８はブレーキブ
ースタ４４に蓄圧された負圧（作動用負圧ＢＰ）の大き
さに応じた検出信号を出力する。

【００２５】これら各種センサ６２〜６８の検出信号は
エンジン１０の電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と略記
する）６０に入力される。ＥＣＵ６０はこれら検出信号
に基づいてアクセル開度ＡＣＣＰ、クランク角ＣＡ、機
関回転速度ＮＥ、吸気圧ＰＭ、作動用負圧ＢＰをそれぞ
れ検出する。ＥＣＵ６０はこれら各検出値に基づいてイ
ンジェクタ５０の電磁弁、イグナイタ５２、モータ５
４，５５、ＥＧＲ弁４１を駆動することにより、燃料噴
射量、燃料噴射時期、点火時期、スロットル開度、ＳＣ
Ｖ開度、ＥＧＲ開度等を機関運転状態に適合するように
制御する。ＥＣＵ６０はこうした各種制御を所定の手順
に基づいて実行するための制御プログラムや関数データ
が予め記憶されたメモリ６１を備えている。

【００２６】本実施形態におけるエンジン１０は、その
燃焼形態が空燃比又は燃料噴射方式が異なる以下の５つ
のモードの間で変更されるようになっている。［成層燃
焼］ 燃焼形態として「成層燃焼」が選択されると、燃
料は圧縮行程で噴射されるようになる。従って、点火時
において点火プラグ２６近傍の混合気のみが部分的に点
火可能なリッチな状態となる。また、混合気の平均的な
空燃比（Ａ／Ｆ）は理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．５）よ
りもリーン（Ａ／Ｆ＝２５〜５０）に設定される。

【００２７】［弱成層燃焼］ 燃焼形態として「弱成層
燃焼」が選択されると、燃料は吸気行程と圧縮行程との
２回に分割して噴射されるようになり、空燃比は理論空
燃比よりもリーン（Ａ／Ｆ＝２０〜３０）に設定され
る。また、この「弱成層燃焼」では、一部の燃料が吸気
行程において噴射されるため、点火時における燃焼室１
７内の空燃比の差は上記「成層燃焼」と比較して小さく
なる。

【００２８】［均質リーン燃焼］ 燃焼形態として「均
質リーン燃焼」が選択されると、燃料は吸気行程で噴射
されるようになる。この「均質リーン燃焼」では、吸気
行程で全ての燃料が噴射されるため、点火時における燃
焼室１７内の空燃比は均一になる。また、その空燃比は
理論空燃比よりもリーン（Ａ／Ｆ＝１５〜２３）に設定
される。

【００２９】［均質ストイキ燃焼］ 燃焼形態として
「均質ストイキ燃焼」が選択されると、燃料は吸気行程
で噴射されるようになり、空燃比は理論空燃比近傍に設
定される。

【００３０】［均質リッチ燃焼］ 燃焼形態として「均
質リッチ燃焼」が選択されると、燃料は吸気行程で噴射
されるようになり、空燃比は理論空燃比よりもリッチ
（Ａ／Ｆ＝１１〜１３）に設定される。

【００３１】こうした燃焼形態の決定は、機関運転状態
やＮＯx 触媒２４のＮＯx 吸蔵量ＱＮＯ等に基づいてＥ
ＣＵ６０により行われる。以下、こうしたＥＣＵ６０に
よる燃焼形態の決定手順について説明する。

【００３２】図２は「燃焼形態決定ルーチン」の処理を
示すフローチャートである。この「燃焼形態決定ルーチ
ン」はＥＣＵ６０による所定クランク角ＣＡ毎の割込処
理として実行される。

【００３３】ＥＣＵ６０は、ステップ１１０において、
機関回転速度ＮＥと基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢに基づい
て今回の制御周期における基本燃焼モードＦＭＯＤＥＢ
を決定する。尚、上記基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢは、本
ルーチンとは別の処理ルーチンにおいてアクセル開度Ａ
ＣＣＰ及び機関回転速度ＮＥに基づき算出されるもので
ある。

【００３４】また、この基本燃焼モードＦＭＯＤＥＢ
は、前述した燃焼形態に関する各モードのうち現在の機
関運転状態に最も適合するモードを判断するためのパラ
メータである。例えば、この基本燃焼モードＦＭＯＤＥ
Ｂが「０」である場合には、燃焼形態として上記「成層
燃焼」が選択される。同様に、基本燃焼モードＦＭＯＤ
ＥＢが「４」である場合には燃焼形態として「弱成層燃
焼」が選択され、「８」である場合には「均質リーン燃
焼」、「１１」である場合には「均質リッチ燃焼」、そ
して、「１２」である場合には「均質ストイキ燃焼」が
それぞれ選択される。

【００３５】ＥＣＵ６０のメモリ６１には、この基本燃
焼モードＦＭＯＤＥＢの値と機関回転速度ＮＥ及び基本
燃料噴射量ＱＩＮＪＢとの関係を定義する関数データが
記憶されている。図３はこの関数データを概略的に示す
関数マップである。

【００３６】例えば、機関回転速度ＮＥ及び基本燃料噴
射量ＱＩＮＪＢが同図に示す一点鎖線に沿って点Ａに示
す状態から点Ｂに示す状態にまで変化する場合、基本燃
焼モードＦＭＯＤＥＢは「０」から「４」、「８」、
「１２」と順に変化し、燃焼形態はこの基本燃焼モード
ＦＭＯＤＥＢの変化に伴って「成層燃焼」から「弱成層
燃焼」及び「均質リーン燃焼」を経て「均質ストイキ燃
焼」へと順に変更されることとなる。

【００３７】次に、ステップ１１２において、ＥＣＵ６
０は、リッチスパイク処理を実行する必要があるか否か
を判断する。ここでリッチスパイク処理を実行する必要
があると判断される条件としては、 ・本ルーチンとは別の処理ルーチンにおいて算出される
ＮＯx 触媒２４のＮＯx吸蔵量ＱＮＯがＮＯx 触媒２４
の限界吸蔵量近くにまで増大していると判断されるこ
と、 ・リッチスパイク処理が既に開始されており、同処理が
未だ終了していないこと、を挙げることができる。

【００３８】このステップ１１２においてリッチスパイ
ク処理を実行する必要があると判断された場合、ＥＣＵ
６０は、燃焼形態を現在のモードから「均質リッチ燃
焼」へと強制的に切り換えるべくステップ１１４におい
て実燃焼モードＦＭＯＤＥを変更する。この実燃焼モー
ドＦＭＯＤＥは実際の燃焼形態を決定するためのもので
ある。

【００３９】例えば、基本燃焼モードＦＭＯＤＥＢが
「０」であり燃焼形態として「成層燃焼」が選択されて
いるときにリッチスパイク処理が開始されると、実燃焼
モードＦＭＯＤＥは「０→４→８→１１」と変更され、
所定時間が経過すると逆に「１１→８→４→０」と変更
されることとなる。

【００４０】このように実燃焼モードＦＭＯＤＥが変更
されることにより燃焼形態は「成層燃焼」から「弱成層
燃焼」及び「均質リーン燃焼」を経て「均質リッチ燃
焼」に変更され、所定時間が経過すると「均質リッチ燃
焼」から「均質リーン燃焼」及び「弱成層燃焼」を経て
再び「成層燃焼」へと変更されることとなる。

【００４１】或いは、基本燃焼モードＦＭＯＤＥＢが
「４」であり燃焼形態として「弱成層燃焼」が選択され
ているときにリッチスパイク処理が開始されると、実燃
焼モードＦＭＯＤＥは「４→８→１１→８→４」と順に
変更され、燃焼形態は「弱成層燃焼」から「均質リーン
燃焼」を経て「均質リッチ燃焼」に変更された後、再
び、「均質リーン燃焼」を経て「弱成層燃焼」へと変更
される。

【００４２】そして、このリッチスパイク処理は燃焼形
態がリッチスパイク処理開始時におけるモードに戻され
た時点で終了する。一方、ステップ１１２においてリッ
チスパイク処理を実行する必要がないと判断された場
合、ＥＣＵ６０は、ステップ１１６において基本燃焼モ
ードＦＭＯＤＥＢを実燃焼モードＦＭＯＤＥとして設定
する。従って、燃焼形態は機関運転状態（機関回転速度
ＮＥ及び基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢ）に最も適合するモ
ードに設定されることとなる。

【００４３】上記ステップ１１４，１１６の各処理を実
行した後、ＥＣＵ６０は本ルーチンの処理を一旦終了す
る。尚、基本燃焼モードＦＭＯＤＥＢが「１２」に設定
され、燃焼形態として「均質ストイキ燃焼」が選択され
ている場合には、本ルーチンとは別の処理ルーチンにお
いて機関回転速度ＮＥ及び吸気圧ＰＭに基づき基本燃料
噴射量ＱＩＮＪＢが算出される。また、燃焼形態として
「均質ストイキ燃焼」が選択されている場合にはリッチ
スパイク処理は実行されず、従って、基本燃焼モードＦ
ＭＯＤＥＢが「０」、「４」、「８」のいずれかに設定
されているときにリッチスパイク処理が実行される。

【００４４】次にリッチスパイク処理中における燃料噴
射量の設定手順について説明する。図４及び図５は「燃
料噴射量算出ルーチン」における各処理を示すフローチ
ャートである。この「燃料噴射量算出ルーチン」はＥＣ
Ｕ６０による所定クランク角ＣＡ毎の割込処理として実
行され、インジェクタ５０から燃焼室１７内に噴射され
る燃料の総量（最終燃料噴射量ＱＩＮＪ）が算出され
る。

【００４５】このルーチンにおいて、 ・ステップ２００，２０２においていずれも肯定判断さ
れる場合 ・ステップ２００において否定判断され、ステップ２２
０，２２２においていずれも肯定判断される場合 ・ステップ２００，２２０においていずれも否定判断さ
れ、ステップ２４０において肯定判断される場合 はいずれも、基本燃焼モードＦＭＯＤＥＢと実燃焼モー
ドＦＭＯＤＥが一致しており、リッチスパイク処理が開
始されていないため、ＥＣＵ６０は基本燃料噴射量ＱＩ
ＮＪＢを最終燃料噴射量ＱＩＮＪとして設定した後、本
ルーチンの処理を一旦終了する。

【００４６】これに対して、ステップ２００において基
本燃焼モードＦＭＯＤＥＢが「０」であると判断された
後、ステップ２０２において実燃焼モードＦＭＯＤＥが
「４」，「８」，「１１」のいずれかに設定されている
と判断された場合、ＥＣＵ６０はステップ２０６におい
て、トルク修正係数ＴＫＩＮＪを算出するとともに、こ
のトルク修正係数ＴＫＩＮＪと基本燃料噴射量ＱＩＮＪ
Ｂとに基づいて過渡燃料噴射量ＴＱＩＮＪを算出する。

【００４７】このトルク修正係数ＴＫＩＮＪは、燃焼形
態が変更される際に機関トルクが一定に保持されるよう
に、変更後の燃焼形態における燃料噴射量を増量或いは
減量補正するための係数であり、燃焼形態を変更する前
の燃料噴射量に対する変更後の燃料噴射量の比として設
定されるものである。また、過渡燃料噴射量ＴＱＩＮＪ
は、基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢやトルク修正係数ＴＫＩ
ＮＪ等に基づいて最終燃料噴射量ＱＩＮＪを算出する過
程で一時的に設定される値である。

【００４８】ＥＣＵ６０のメモリ６１には、機関回転速
度ＮＥ及び基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢを引数とし、トル
ク修正係数ＴＫＩＮＪを返り値とする関数ＫＩＮＪ０４
を図６（ａ）に示すような関数マップとして表現したデ
ータが記憶されている。

【００４９】この関数ＫＩＮＪ０４は「成層燃焼」から
「弱成層燃焼」へと燃焼形態が変更される際に機関トル
クが一定に保持されるように、「成層燃焼」に対応した
燃料噴射量と「弱成層燃焼」に対応した燃料噴射量との
関係を予め実験等によって定義したものである。以下、
この関数ＫＩＮＪ０４を表現する関数マップの作成手順
について説明する。

【００５０】まず、図７に示すように、機関回転速度Ｎ
Ｅを所定値ＮＥ１としたときの燃料噴射量と機関トルク
との関係が、燃焼形態を「成層燃焼」、「弱成層燃焼」
とした場合についてそれぞれ実験により求められる。同
図より明らかなように、「成層燃焼」において燃料噴射
量が所定値Ｑ０１に設定されているときに、機関トルク
を一定に保持したまま燃焼形態を「弱成層燃焼」へと変
更するには、燃料噴射量を所定値Ｑ４１に変更する必要
がある。従って、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥ１、
「成層燃焼」における基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢが所定
値Ｑ０１であるときの関数ＫＩＮＪ０４の返り値ＴＫＩ
ＮＪ（＝ＫＩＮＪ０４（ＮＥ１，Ｑ０１））は、 Ｑ４１／Ｑ０１ として設定されることとなる。

【００５１】同様に、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥ
１、「成層燃焼」における基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢが
所定値Ｑ０２であるときの関数ＫＩＮＪ０４の返り値Ｔ
ＫＩＮＪは（Ｑ４２／Ｑ０２）として設定されることと
なる。

【００５２】こうした手順を燃料噴射量及び機関回転速
度ＮＥを変更して行うことにより上記関数マップを作成
することができる。ＥＣＵ６０はステップ２０６におい
て、この関数マップを用いることにより、機関回転速度
ＮＥ及び基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢに対応するトルク修
正係数ＴＫＩＮＪを算出する。

【００５３】更に、ＥＣＵ６０はステップ２０６におい
て、基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢにトルク修正係数ＴＫＩ
ＮＪを乗算し、その乗算後の値を過渡燃料噴射量ＴＱＩ
ＮＪとして設定する。

【００５４】次に、ＥＣＵ６０はステップ２０８におい
て、実燃焼モードＦＭＯＤＥが「４」であるか否か、即
ち燃焼形態が「弱成層燃焼」に設定されているか否かを
判断する。そして、「弱成層燃焼」に設定されていると
判断された場合、ステップ２１０において過渡燃料噴射
量ＴＱＩＮＪを最終燃料噴射量ＱＩＮＪとして設定し、
本ルーチンの処理を一旦終了する。

【００５５】一方、ステップ２０８において燃焼形態が
「弱成層燃焼」ではない旨判断された場合、ＥＣＵ６０
は処理をステップ２１２に移行する。このステップ２１
２において、ＥＣＵ６０はトルク修正係数ＴＫＩＮＪを
再度算出する。

【００５６】ＥＣＵ６０のメモリ６１には、機関回転速
度ＮＥ及過渡燃料噴射量ＴＱＩＮＪ（或いは基本燃料噴
射量ＱＩＮＪＢ）を引数とし、トルク修正係数ＴＫＩＮ
Ｊを返り値とする関数ＫＩＮＪ４８を図６（ｂ）に示す
ような関数マップとして表現したデータが記憶されてい
る。

【００５７】この関数ＫＩＮＪ４８は「弱成層燃焼」か
ら「均質リーン燃焼」へと燃焼形態が変更される際に機
関トルクが一定に保持されるように「弱成層燃焼」に対
応した燃料噴射量と「均質リーン燃焼」に対応した燃料
噴射量との関係を予め実験等によって定義したものであ
る。

【００５８】この関数ＫＩＮＪ４８を表現する関数マッ
プは、燃焼形態を「弱成層燃焼」、「均質リーン燃焼」
とした場合についての燃料噴射量と機関トルクとの関係
を実験により求めた後、上記関数ＫＩＮＪ０４の関数マ
ップと同様の作成手順に従って作成することができる。
即ち、図８に示すように、機関回転速度ＮＥを所定値Ｎ
Ｅ１としたときの燃料噴射量と機関トルクとの関係が、
燃焼形態を「弱成層燃焼」、「均質リーン燃焼」とした
場合についてそれぞれ実験により求められる。そして、
例えば、「弱成層燃焼」において燃料噴射量が所定値Ｑ
４０に設定されているときに、機関トルクを一定に保持
したまま燃焼形態を「均質リーン燃焼」へと変更するに
は、燃料噴射量を所定値Ｑ８０に変更する必要がある。
従って、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥ１、「弱成層燃
焼」における過渡燃料噴射量ＴＱＩＮＪが所定値Ｑ４０
であるときの関数ＫＩＮＪ４８の返り値ＴＫＩＮＪ（＝
ＫＩＮＪ４８（ＮＥ１，Ｑ４０））は、 Ｑ８０／Ｑ４０ として設定されることとなる。こうした手順を燃料噴射
量及び機関回転速度ＮＥを変更して行うことにより関数
ＫＩＮＪ４８についての関数マップを作成することがで
きる。

【００５９】ＥＣＵ６０は、ステップ２１２においてこ
の関数マップを用いることにより、機関回転速度ＮＥ及
び過渡燃料噴射量ＴＱＩＮＪに対応するトルク修正係数
ＴＫＩＮＪを算出する。更に、ＥＣＵ６０は現在の過渡
燃料噴射量ＴＱＩＮＪに対してトルク修正係数ＴＫＩＮ
Ｊを乗算し、その乗算後の値を新たな過渡燃料噴射量Ｔ
ＱＩＮＪとして設定する。

【００６０】次に、ＥＣＵ６０はステップ２１４におい
て、実燃焼モードＦＭＯＤＥが「８」であるか否か、即
ち燃焼形態が「均質リーン燃焼」に設定されているか否
かを判断する。そして、「均質リーン燃焼」に設定され
ていると判断された場合、ステップ２１６において過渡
燃料噴射量ＴＱＩＮＪを最終燃料噴射量ＱＩＮＪとして
設定し、本ルーチンの処理を一旦終了する。

【００６１】一方、ステップ２１４において燃焼形態が
「均質リーン燃焼」ではない旨判断された場合、即ち燃
焼形態が「均質リッチ燃焼」に設定されている場合、Ｅ
ＣＵ６０は処理をステップ２１８に移行する。このステ
ップ２１８において、ＥＣＵ６０はトルク修正係数ＴＫ
ＩＮＪを再度算出する。

【００６２】ＥＣＵ６０のメモリ６１には、上記関数Ｋ
ＩＮＪ４８の関数マップと同様、機関回転速度ＮＥ及過
渡燃料噴射量ＴＱＩＮＪ（或いは基本燃料噴射量ＱＩＮ
ＪＢ）を引数とし、トルク修正係数ＴＫＩＮＪを返り値
とする関数ＫＩＮＪ８Ｒを図６（ｃ）に示すような関数
マップとして表現したデータが記憶されている。

【００６３】この関数ＫＩＮＪ８Ｒは「均質リーン燃
焼」から「均質リッチ燃焼」へと燃焼形態が変更される
際に機関トルクが一定に保持されるように「均質リーン
燃焼」に対応した燃料噴射量と「均質リッチ燃焼」に対
応した燃料噴射量との関係を予め実験等によって定義し
たものである。この関数ＫＩＮＪ８Ｒを表現する関数マ
ップは、燃焼形態を「弱成層燃焼」、「均質リーン燃
焼」とした場合についての燃料噴射量と機関トルクとの
関係を実験により求めた後、上記各関数ＫＩＮＪ０４，
ＫＩＮＪ４８の関数マップと同様の作成手順に従って作
成することができる。

【００６４】ＥＣＵ６０はステップ２１８において、こ
の関数マップを用いることにより、機関回転速度ＮＥ及
び過渡燃料噴射量ＴＱＩＮＪに対応するトルク修正係数
ＴＫＩＮＪを算出する。更に、ＥＣＵ６０は現在の過渡
燃料噴射量ＴＱＩＮＪに対してトルク修正係数ＴＫＩＮ
Ｊを乗算し、その乗算後の値を新たな過渡燃料噴射量Ｔ
ＱＩＮＪとして設定する。

【００６５】次に、ステップ２００において基本燃焼モ
ードＦＭＯＤＥＢが「０」ではないと判断された場合、
ＥＣＵ６０は図５に示すステップ２２０において更に基
本燃焼モードＦＭＯＤＥＢが「４」であるか否かを判断
する。ここで否定判断された場合、ＥＣＵ６０は、ステ
ップ２２６において、関数ＫＩＮＪ４８の関数マップを
用いて機関回転速度ＮＥ及び基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢ
に対応するトルク修正係数ＴＫＩＮＪを算出した後、基
本燃料噴射量ＱＩＮＪＢにこのトルク修正係数ＴＫＩＮ
Ｊを乗算し、その乗算後の値を過渡燃料噴射量ＴＱＩＮ
Ｊとして設定する。

【００６６】そして、ＥＣＵ６０はステップ２２８にお
いて実燃焼モードＦＭＯＤＥが「８」であるか否かを判
断し、肯定判断された場合にはステップ２３０において
過渡燃料噴射量ＴＱＩＮＪを最終燃料噴射量ＱＩＮＪと
して設定した後、本ルーチンの処理を一旦終了する。

【００６７】一方、ステップ２２８において否定判断さ
れた場合、換言すれば現在の燃焼形態が「均質リッチ燃
焼」に設定されている場合、ＥＣＵ６０はステップ２３
２において前述したステップ２１８と同様の処理を実行
して最終燃料噴射量ＱＩＮＪを算出した後、本ルーチン
の処理を一旦終了する。

【００６８】従って、燃焼形態として「弱成層燃焼」が
選択されているときにリッチスパイク処理が開始され、
同燃焼形態が「均質リーン燃焼」に変更される場合に
は、最終燃料噴射量ＱＩＮＪを算出する過程で上記関数
ＫＩＮＪ０４の関数マップは使用されず、関数ＫＩＮＪ
４８，ＫＩＮＪ８Ｒの各関数マップのみが使用されるこ
ととなる。

【００６９】ステップ２２０において基本燃焼モードＦ
ＭＯＤＥＢが「４」ではないと判断された場合、即ち同
基本燃焼モードＦＭＯＤＥＢが「８」である場合、ＥＣ
Ｕ６０はステップ２４０において実燃焼モードＦＭＯＤ
Ｅが「８」であるか否かを判断する。ここで否定判断さ
れた場合、ＥＣＵ６０は、ステップ２４４において、関
数ＫＩＮＪ８Ｒの関数マップを用いて機関回転速度ＮＥ
及び基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢに対応するトルク修正係
数ＴＫＩＮＪを算出した後、基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢ
にこのトルク修正係数ＴＫＩＮＪを乗算し、その乗算後
の値を過渡燃料噴射量ＴＱＩＮＪとして設定する。その
後、ＥＣＵ６０は本ルーチンの処理を一旦終了する。

【００７０】従って、燃焼形態として「均質リーン燃
焼」が選択されているときにリッチスパイク処理が開始
され同燃焼形態が「均質リッチ燃焼」に変更される場合
には、最終燃料噴射量ＱＩＮＪを算出する過程で上記各
関数ＫＩＮＪ０４，ＫＩＮＪ４８の関数マップは使用さ
れず、関数ＫＩＮＪ８Ｒの関数マップのみが使用される
こととなる。

【００７１】以上説明した各処理により「弱成層燃
焼」、「均質リーン燃焼」、「均質リッチ燃焼」にそれ
ぞれ対応した最終燃料噴射量ＱＩＮＪを算出した後、Ｅ
ＣＵ６０は本ルーチンとは別の処理ルーチンにおいて、
このようにして算出された最終燃料噴射量ＱＩＮＪと機
関回転速度ＮＥとに基づいて、各燃焼形態に対応した各
種機関制御量、即ち点火時期、燃料噴射時期、スロット
ル開度、ＳＣＶ開度、及びＥＧＲ開度をそれぞれ算出す
る。ＥＣＵ６０のメモリ６１には、図９（ａ）〜（ｃ）
に示すように、各燃焼形態毎に、これら各種制御量と機
関回転速度ＮＥ及び最終燃料噴射量ＱＩＮＪとの関係を
定義する関数マップが記憶されており、ＥＣＵ６０はこ
の各関数マップを参照して上記各種機関制御量を算出す
る。

【００７２】以上説明したように、本実施形態では、
「成層燃焼」から「弱成層燃焼」及び「均質リーン燃
焼」を経て「均質リッチ燃焼」へと燃焼形態を変更する
際に機関トルクが一定に保持されるように、「成層燃
焼」に対応する燃料噴射量を引数とする関数ＫＩＮＪ０
４を用いて「弱成層燃焼」に対応する燃料噴射量を、こ
の「弱成層燃焼」に対応する燃料噴射量を引数とする関
数ＫＩＮＪ４８を用いて「均質リーン燃焼」に対応する
燃料噴射量を、更に「均質リーン燃焼」に対応する燃料
噴射量を引数とする関数ＫＩＮＪ８Ｒを用いて「均質リ
ッチ燃焼」に対応する燃料噴射量をそれぞれ算出するよ
うにしている。

【００７３】即ち、本実施形態では、燃焼形態の変更時
における機関トルクを一定に保持するために、燃焼形態
の変更後における燃料噴射量を変更前の燃料噴射量を基
準として相対的に関係付けるようにしている。

【００７４】（１）従って、本実施形態によれば、基本
燃料噴射量ＱＩＮＪＢと機関トルクとの関係が変更され
た場合でも、上記関数ＫＩＮＪ０４の関数マップのみを
修正すればよく、その他の関数ＫＩＮＪ４８，ＫＩＮＪ
８Ｒの関数マップについては修正を行う必要がないた
め、これら関数マップについての修正時間を大幅に短縮
することができる、基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢと機関ト
ルクとの関係が変更されるような設計変更に対しても柔
軟に対応することができるようになる。

【００７５】更に、本実施形態では、以上のように各燃
焼形態に対応してそれぞれ算出された最終燃料噴射量Ｑ
ＩＮＪに基づいて点火時期、燃料噴射時期、スロットル
開度、ＳＣＶ開度、及びＥＧＲ開度といった各種機関制
御量を算出するようにしている。

【００７６】（２）従って、本実施形態によれば、基本
燃料噴射量ＱＩＮＪＢに基づいてこれら各種機関制御量
を算出するようにした場合とは異なり、基本燃料噴射量
ＱＩＮＪＢと機関トルクとの関係が変更された場合で
も、機関制御量を設定するための関数マップを修正する
必要がないため、燃料噴射量を設定するための関数マッ
プと同様、これら関数マップについても修正時間を大幅
に短縮することができるようになる。

【００７７】尚、以上説明した実施形態は次のように構
成を変更して実施することもできる。 ・上記実施形態では、リッチスパイク処理の実行中にお
ける燃料噴射量の設定手順について説明したが、例え
ば、前述したブレーキブースタ４４の作動用負圧ＢＰを
確保するための処理（以下、「負圧確保処理」という）
の実行中においても燃焼形態が「均質ストイキ燃焼」或
いは「均質リッチ燃焼」へと強制的に変更されるため、
こうした負圧確保処理の実行中における燃料噴射量につ
いても本実施形態と同様の手順に従って設定することが
できる。

【００７８】・上記実施形態では、燃焼形態を変更する
前における燃焼噴射量（基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢ或い
は過渡燃料噴射量ＴＱＩＮＪ）に基づいてトルク修正係
数ＴＫＩＮＪを一旦算出し、そのトルク修正係数ＴＫＩ
ＮＪに基づいて変更後の燃料噴射量（最終燃料噴射量Ｑ
ＩＮＪ）を算出するようにしたが、このトルク修正係数
ＴＫＩＮＪを算出する手順を省略し、変更前の燃料噴射
量から変更後の燃料噴射量を直接求めるようにしてもよ
い。

【００７９】

【００８０】

【００８１】

【００８２】

【発明の効果】本発明によれば、基準燃焼形態に対応す
る燃料噴射量が変更された場合でも、各燃焼形態での燃
料噴射量を設定するための関数全てを修正する必要がな
く、一部の関数を修正するだけでよいため、これら各関
数を定義する関数データの修正時間を短縮することがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジン及びその周辺構成を示す概略構成図。

【図２】燃焼形態の決定手順を説明するためのフローチ
ャート。

【図３】基本燃料噴射量及び機関回転速度と燃焼モード
と関係を示すグラフ。

【図４】燃料噴射量の算出手順を説明するためのフロー
チャート。

【図５】燃料噴射量の算出手順を説明するためのフロー
チャート。

【図６】トルク修正係数を算出するための関数マップの
概念図。

【図７】トルク修正係数の設定手順を説明するためのグ
ラフ。

【図８】トルク修正係数の設定手順を説明するためのグ
ラフ。

【図９】機関制御量を算出するための関数マップの概念
図。

【図１０】従来における機関制御量の算出手順を示す概
念図。

【図１１】従来における燃料噴射量の設定手順を説明す
るためのグラフ。

【符号の説明】

１０…エンジン、１１…シリンダブロック、１２…シリ
ンダヘッド、１３…ピストン、１４…クランクシャフ
ト、１５…シリンダ、１６…排気通路、１７…燃焼室、
１８…吸気通路、２０…サージタンク、２２…三元触
媒、２４…ＮＯx 触媒、２６…点火プラグ、３０…カム
シャフト、３４…スロットルバルブ、３５…スワールコ
ントロールバルブ、４０…ＥＧＲ通路、４１…ＥＧＲ
弁、４２…圧力通路、４４…ブレーキブースタ、４６…
アクセルペダル、５０…インジェクタ、５２…イグナイ
タ、５３…点火コイル、５４…モータ、５５…モータ、
６０…ＥＣＵ、６１…メモリ、６２…アクセルセンサ、
６４…クランクセンサ、６６…カムセンサ、６７…吸気
圧センサ、６８…圧力センサ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４Ａ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃焼形態を基準燃焼形態から
   １乃至複数の過渡燃焼形態を経て最終燃焼形態へと順次
   変更する際に機関トルクが一定に保持されるように前記
   過渡燃焼形態及び前記最終燃焼形態に対応する燃料噴射
   量を前記基準燃焼形態に対応する燃料噴射量を基準とし
   て設定する内燃機関の機関制御量設定方法において、 前記基準燃焼形態から前記最終燃焼形態にまでそれぞれ
   連続して変更される各２つの燃焼形態に対応する燃料噴
   射量のうち各変更前の燃焼形態に対応する燃料噴射量を
   引数とする関数として各変更後の燃焼形態に対応する燃
   料噴射量を設定することを特徴とする内燃機関の機関制
   御量設定方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した内燃機関の機関制御
   量設定方法において、 前記設定される燃料噴射量とは各別の機関制御量を当該
   設定される燃料噴射量を引数とする関数として前記過渡
   燃焼形態及び前記最終燃焼形態毎に設定することを特徴
   とする内燃機関の機関制御量設定方法。
3. 【請求項３】 内燃機関の燃焼形態を基準燃焼形態から
   １乃至複数の過渡燃焼形態を経て最終燃焼形態へと順次
   変更する際に機関トルクが一定に保持されるように前記
   過渡燃焼形態及び前記最終燃焼形態に対応する燃料噴射
   量を前記基準燃焼形態に対応する燃料噴射量を基準とし
   て設定する内燃機関の制御装置において、 前記基準燃焼形態から前記最終燃焼形態にまでそれぞれ
   連続して変更される各２つの燃焼形態に対応する燃料噴
   射量のうち各変更前の燃焼形態に対応する燃料噴射量を
   引数とし、各変更後の燃焼形態に対応する燃料噴射量を
   求めるための制御マップを備えることを特徴とする内燃
   機関の制御装置。