JP3500021B2 - 成層燃焼内燃機関のアイドル回転数制御装置 - 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、成層燃焼を行いう
る内燃機関のアイドル回転数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、例えば特開平４−３７０３４３号公報に開示された
ものが知られている。この技術では、運転条件により成
層燃焼又は均質燃焼のいずれかの燃焼方式が採用され、
少なくとも低・中負荷時には成層燃焼の燃料噴射及び点
火が制御され、高負荷時には均質燃焼の燃料噴射及び点
火が制御される。そして、エンジンのアイドリング時に
は、冷却水温に応じて燃料噴射量のみが増減制御され
る。このような技術により、低負荷時の成層燃焼が良好
に保たれるとともに、冷間時の暖機の促進が図られてい
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、アイドリング時において、成層燃
焼が行われた場合に、エンジンの燃焼状態が悪くなる場
合が生じうる。かかる場合において、成層燃焼によるア
イドル回転数の制御、つまり、燃料噴射量の増減制御が
行われた場合には、燃焼が不安定となってしまうおそれ
があった。

【０００６】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、成層燃焼を行いうる内燃機関
のアイドル回転数制御装置において、アイドリング時の
燃焼が不安定となってしまうのを防止することのできる
成層燃焼内燃機関のアイドル回転数制御装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【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、成層燃焼及び均
質燃焼を行いうる内燃機関の運転状態を検出する運転状
態検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づ
き、制御量を算出し、その制御量に基づいて前記内燃機
関のアイドリング時の回転数を制御する制御手段とを備
えた成層燃焼内燃機関のアイドル回転数制御装置であっ
て、前記制御手段は、前記運転状態検出手段の検出結果
に基づき、前記内燃機関の燃焼状態を成層燃焼とするか
均質燃焼とするかを判断する燃焼状態判断手段と、前記
燃焼状態判断手段により判断された燃焼状態が成層燃焼
状態の場合には、前記制御量を前記内燃機関に供給され
る燃料量を制御するものとして算出し、その燃料量の制
御を通じて前記内燃機関のアイドリング時の回転数を制
御する成層アイドル制御手段と、前記燃焼状態判断手段
により判断された燃焼状態が均質燃焼状態の場合には、
前記制御量を前記内燃機関の吸入吸気量を制御するもの
として算出し、その吸入空気量の制御を通じて前記内燃
機関のアイドリング時の回転数を制御する均質アイドル
制御手段とを備え、前記成層アイドル制御手段及び前記
均質アイドル制御手段は、前記各制御量の算出に際し
て、それら制御量をそれぞれ無次元化することにより、
その算出処理の一部を共有化するものであることをその
要旨としている。

【０００８】また、請求項２に記載の発明においては、
請求項１に記載の成層燃焼内燃機関のアイドル回転数制
御装置において、前記制御量は次回の制御時に反映され
るべき学習値であることをその要旨としている。

【０００９】さらに、請求項３に記載の発明では、請求
項１又は２に記載の成層燃焼内燃機関のアイドル回転数
制御装置において、前記吸入空気量を調整するための手
段は、前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル
弁及び該スロットル弁を開閉するためのアクチュエータ
よりなる電子制御式スロットル機構、並びに吸気通路に
設けられたスロットル弁をバイパスするバイパス吸気通
路に設けられたアイドルスピードコントロールバルブ及
び該バルブを開閉するためのアクチュエータよりなるＩ
ＳＣ機構のうち少なくとも１つによって構成されている
ことをその要旨としている。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】（作用） 上記請求項１に記載の発明によれば、成層燃焼及び均質
燃焼を行いうる内燃機関の運転状態が運転状態検出手段
により検出される。そして、その検出結果に基づき、制
御手段では、制御量が算出され、その制御量に基づいて
内燃機関のアイドリング時の回転数が制御される。

【００１５】さて、本発明では、運転状態検出手段の検
出結果に基づき、内燃機関の燃焼状態を成層燃焼とする
か均質燃焼とするかが、燃焼状態判断手段により判断さ
れる。そして、判断された燃焼状態が均質燃焼状態であ
るとき、均質アイドル制御手段により、前記制御量が内
燃機関の吸入空気量を制御するものとして算出され、そ
の制御量に基づいて内燃機関のアイドリング時の回転数
が制御される。

【００１６】従って、内燃機関の燃焼状態が悪い場合に
は、均質燃焼状態でのアイドル回転数制御が行われるこ
とととなる。そのため、燃焼状態の安定化が図られう
る。更に、一般的な内燃機関（均質燃焼のみを行う内燃
機関）と同じく、吸入空気量が制御されることでアイド
ル回転数が制御されることとなり、燃焼状態のより一層
の安定化が図られる。

【００１７】一方、燃焼状態判断手段により判断された
燃焼状態が成層燃焼状態の場合には、成層アイドル制御
手段により、前記制御量が内燃機関に供給される燃料量
を制御するものとして算出され、その燃料量の制御に基
づいて内燃機関のアイドリング時の回転数が制御され
る。ここでは、前記成層アイドル制御手段による前記制
御量を、前記内燃機関に供給される燃料量とすること
で、成層燃焼を維持しつつアイドル回転数の制御を行う
ことができ、ひいては燃費の向上が図られうる。

【００１８】更に、前記制御量の算出に際して、同制御
量を無次元化することにより、その算出処理の一部を共
有化するようにしているため、制御構造の簡素化を図る
ことができるようにもなる。

【００１９】請求項２に記載の発明では、前記制御量を
次回の制御時に反映されるべき学習値としているため、
請求項１に記載の発明の作用に加えて、次回のアイドル
回転数制御が行われる際に、燃焼状態のいかんにかかわ
ず、適切かつ安定したアイドル回転を確保することがで
きるようになる。

【００２０】また、請求項１又は２に記載した成層燃焼
内燃機関のアイドル回転数制御装置において、吸入空気
量を調整するための具体的な手段としては、請求項３に
記載した発明によるように、内燃機関の吸気通路に設け
られたスロットル弁及び該スロットル弁を開閉するため
のアクチュエータよりなる電子制御式スロットル機構
や、吸気通路に設けられたスロットル弁をバイパスする
バイパス吸気通路に設けられたアイドルスピードコント
ロールバルブ及び該バルブを開閉するためのアクチュエ
ータよりなるＩＳＣ機構を採用することができる。

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明における成層燃焼内
燃機関のアイドル回転数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。

【００２４】図１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アイドル回転数制御装置を
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２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。

【００２５】図２に示すように、第１吸気ポート７ａは
ヘリカル型吸気ポートからなり、第２吸気ポート７ｂ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。

【００２６】図１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、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「ＥＣＵ」という）３０からの
出力信号に基づいて制御される。

【００２７】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、別途のステップモータ２２によって開閉される
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ＥＣＵ３
０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１５
ｂ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Ｔ
Ａ）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。

【００２８】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の途中に設けられた排気ガス循環弁と
してのＥＧＲバルブ５３とを含んでいる。ＥＧＲ通路５
２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、弁体及びステップモー
タ（いずれも図示せず）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５
３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が調
整されるのである。

【００２９】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、制御手段、燃焼
状態判断手段、均質アイドル制御手段及び成層アイドル
制御手段が構成されている。

【００３０】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
アクセルセンサ２６Ａが接続され、該アクセルセンサ２
６Ａ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、Ａ／Ｄ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２６
Ｂ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。

【００３１】また、上死点センサ２７は気筒１ａの例え
ば１番気筒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２７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）。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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、運転状態検出手段が構成さ
れている。

【００３６】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及びＥＧＲバルブ５３等を好適に制御する。

【００３７】次に、上記構成を備えた成層燃焼エンジン
のアイドル回転数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３は、本実施の形態
におけるアイドル回転数制御を行うに際し、学習値（均
質燃焼用学習値ＤＪＤＧ及び成層燃焼用学習値ＴＪＤ
Ｇ）を算出するための「学習値算出ルーチン」を示すフ
ローチャートであって、ＥＣＵ３０により、例えば、所
定クランク角毎の割り込みで実行される。なお、このル
ーチンで算出された学習値（均質燃焼用学習値ＤＪＤＧ
及び成層燃焼用学習値ＴＪＤＧ）は、別途後述するルー
チンにおいて、最終的なアイドリング時の制御量ＤＣＡ
Ｌの算出に反映される。また、別途のルーチンにおい
て、ＥＣＵ３０は、上記各センサ等２５〜２９，６１，
６２からの信号に基づき、成層燃焼を実行するか、均質
燃焼を実行するのかを判断し、その判断結果に応じて燃
焼状態を制御する。例えば、始動時等において、冷却水
温ＴＨＷが所定温度よりも低い場合には、燃料の霧化が
さほど良くないため、均質燃焼を実行する。また、低・
中回転数、低・中負荷の場合には、成層燃焼を実行す
る。さらに、高回転数、高負荷の場合には、均質燃焼を
実行する。

【００３８】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、学習条件が成
立しているか否かを判断する。ここで、学習条件として
は、現在アイドリング状態にあること、エンジン回転数
ＮＥが大きく変動していないこと、その他の外乱がない
こと等が挙げられる。そして、学習条件が成立していな
い場合には、その後の処理を一旦終了する。これに対
し、学習条件が成立している場合には、ステップ１０２
へ移行する。

【００３９】ステップ１０２においては、現在の学習値
ｔＤＧを算出する。ここで、この現在の学習値ｔＤＧと
いうのは、上記制御量ＤＣＡＬと同様、無次元のパラメ
ータであって、例えば所定の基準量（例えば無負荷時の
燃料噴射量、或いはスロットル開度）に対する割合でも
って表される値である。すなわち、現在成層燃焼での運
転が実行されている場合には、アイドル回転数の制御
は、直接燃料噴射量が制御されることにより行われてい
るため、そのときのフィードバック制御時の目標燃料噴
射量（単位は［ｍｍ³ ／ｓｔ］）がどれだけであるかに
基づいて、現在の学習値ｔＤＧが算出される。一方、現
在均質燃焼での運転が実行されている場合には、アイド
ル回転数の制御は、スロットル弁２３の開閉制御により
吸入空気量が制御されることによって行われているた
め、そのときのフィードバック制御時の目標スロットル
開度（単位は［°］）がどれだけであるかに基づいて、
現在の学習値ｔＤＧが算出される。

【００４０】次に、ステップ１０３においては、現在均
質燃焼での運転がなされているか否かを判断する。そし
て、均質燃焼での運転がなされている場合には、ステッ
プ１０４へ移行する。ステップ１０４においては、今回
算出された現在の学習値ｔＤＧを均質燃焼用学習値ＤＪ
ＤＧとして設定し、その後の処理を一旦終了する。

【００４１】また、現在均質燃焼での運転がなされてい
ない場合には、ステップ１０５において、今回算出され
た現在の学習値ｔＤＧを成層燃焼用学習値ＴＪＤＧとし
て設定し、その後の処理を一旦終了する。

【００４２】このように、上記「学習値算出ルーチン」
においては、そのとどきの燃焼状態に応じて、現在の学
習値ｔＤＧが、それぞれ均質燃焼用学習値ＤＪＤＧ又は
成層燃焼用学習値ＴＪＤＧとして設定される。

【００４３】次に、上記のように算出され設定された学
習値（均質燃焼用学習値ＤＪＤＧ及び成層燃焼用学習値
ＴＪＤＧ）をどのように反映するのかについて説明す
る。すなわち、図４は、本実施の形態におけるアイドル
回転数制御を行うに際し、学習値（均質燃焼用学習値Ｄ
ＪＤＧ及び成層燃焼用学習値ＴＪＤＧ）を用いて最終的
なアイドリング時の制御量ＤＣＡＬを算出し、それによ
りアイドル回転数制御を行う「学習値反映処理ルーチ
ン」を示すフローチャートであって、ＥＣＵ３０によ
り、例えば、所定クランク角毎の割り込みで実行され
る。

【００４４】処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ
３０は、まずステップ２０１において、現在が始動時で
あるか否かを判断する。ここで、始動時には、良好な燃
焼、良好なエンジン始動性を確保するため、均質燃焼で
の運転が行われる。このため、現在が始動時である場合
には、後述するステップ２０４へ移行する。これに対
し、現在が始動時でない場合には、ステップ２０２へ移
行する。

【００４５】ステップ２０２においては、現在、成層燃
焼が要求されているか否かを判断する。そして、成層燃
焼が要求されれいる場合には、ステップ２０３へ移行す
る。ステップ２０３においては、現在設定されている成
層燃焼用学習値ＴＪＤＧを学習値ＤＧとして設定する。
そして、ステップ２０５へ移行する。

【００４６】また、ステップ２０２においては、現在、
成層燃焼が要求されていない場合には、均質燃焼が要求
されているものとして、ステップ２０１で肯定判定され
た場合と同様、ステップ２０４へ移行する。ステップ２
０４においては、現在設定されている均質燃焼用学習値
ＤＪＤＧを学習値ＤＧとして設定する。そして、ステッ
プ２０５へ移行する。

【００４７】ステップ２０３又はステップ２０４から移
行して、ステップ２０５においては、今回設定された学
習値ＤＧに基づき、制御量ＤＣＡＬを算出し、設定す
る。すなわち、今回設定された学習値ＤＧに対し、別途
算出された補正項（水温補正項ＤＴＨＷ、始動時補正項
ＤＳＴＡ、トルコン補正項ＤＥ、エアコン補正項ＤＡ
Ｃ、パワステ補正項ＤＰＳ等）を加算した値を、新たな
制御量ＤＣＡＬとして設定するのである。なお、これら
の補正項は、成層燃焼が行われているか、均質燃焼が行
われているかにかかわらず、定められる値である。そし
て、ＥＣＵ３０はその後の処理を一旦終了する。

【００４８】このように、上記「学習値反映処理ルーチ
ン」においては、そのときの燃焼状態に応じて、均質燃
焼用学習値ＤＪＤＧ又は成層燃焼用学習値ＴＪＤＧが学
習値ＤＧとして設定され、それによりアイドリング時の
制御量ＤＣＡＬが設定される。また、このように設定さ
れた制御量ＤＣＡＬは、それぞれの燃焼状態に応じて次
のようにしてアイドル回転数制御に反映される。すなわ
ち、現在成層燃焼での運転が実行されている場合には、
上述のとおり、アイドル回転数の制御は、燃料噴射量が
制御されることにより行われる。従って、そのときの燃
料噴射量ＱＦｉｓｃは次式（１）により設定される。

【００４９】 ＱＦｉｓｃ＝ＤＣＡＬ×Ｋｆ−α …（１） 但し、Ｋｆは単位換算係数［ｍｍ³ ／ｓｔ／％］、αは
オフセット量。また、現在均質燃焼での運転が実行され
ている場合には、上述のとおり、アイドル回転数の制御
は、スロットル弁２３の開閉制御により吸入空気量が制
御されることによって行われる。従って、そのときのス
ロットル開度ＱＡｉｓｃは次式（２）により設定され
る。

【００５０】 ＱＡｉｓｃ＝ＤＣＡＬ×Ｋａ−β …（２） 但し、Ｋａは単位換算係数［°／％］、βはオフセット
量。次に、本実施の形態の作用及び効果について説明す
る。

【００５１】（イ）本実施の形態では、成層燃焼を行う
エンジン１のアイドル回転数制御において、エンジン１
の運転状態によって、成層燃焼でのアイドル回転数制
御、つまり、燃料噴射量を制御することによりアイドル
回転数制御を行うのではなく、均質燃焼でのアイドル回
転数制御、つまり、スロットル弁２３の開度を制御する
ことにより吸入空気量の制御が行われる。そのため、燃
焼状態の安定化を図ることができる。

【００５２】（ロ）また、本実施の形態では、成層燃焼
状態が設定された場合には、成層燃焼でのアイドル回転
数制御が行われる。このため、エンジン１に供給される
燃料噴射量の制御により、成層燃焼を維持しつつアイド
ル回転数の制御を行うことができ、ひいては燃費の向上
を図ることができる。

【００５３】（ハ）さらに、本実施の形態では、燃焼状
態が異なるアイドル回転数の制御に際し、制御量ＤＣＡ
Ｌという概念を用いることとした。この制御量ＤＣＡＬ
は、均質燃焼状態か否かに関わりなく無次元のパラメー
タとして共有化されたものである。従って、１つのロジ
ックでもって、燃料噴射弁１１、ステップモータ２２と
いった異なる制御対象に対する制御が可能となり、制御
の著しい簡素化を図ることができる。

【００５４】（ニ）また、単に、成層燃焼時の制御量Ｄ
ＣＡＬをそのまま均質燃焼時に用いた場合、或いは均質
燃焼時の制御量ＤＣＡＬをそのまま成層燃焼時に用いた
場合には、それぞれ制御対象が異なるため、燃料噴射量
或いは吸入空気量が要求される量と異なったものとなっ
てしまう場合がある。かかる場合には、エンジン回転数
のオーバーシュート、アンダーシュート等が懸念される
が、本実施の形態では、制御量ＤＣＡＬの算出、すなわ
ち、学習値ＤＧを使用するに際し、均質燃焼用学習値Ｄ
ＪＤＧ又は成層燃焼用学習値ＴＪＤＧをそのときの燃焼
状態に応じて使い分けて用いることとした。

【００５５】このため、図５に示すように、個々の燃料
噴射弁１１、ステップモータ２２の機能上の相違によ
り、燃料噴射弁１１と、ステップモータ２２との間で両
者の特性が対応しない場合であっても、均質燃焼用学習
値ＤＪＤＧ又は成層燃焼用学習値ＴＪＤＧをそれぞれ用
いることで、予定した通りの燃料噴射量或いは吸入空気
量を確保することができる。その結果、制御性の低下を
損なうのを抑制することができる。

【００５６】（ホ）加えて、本実施の形態では、制御量
ＤＣＡＬの算出に際しては、次回の制御時に反映される
べき学習値ＤＧを採用することとした。このため、次回
のアイドル回転数制御が行われる際に、燃焼状態のいか
んにかかわず、適切かつ安定したアイドル回転数を確保
することができる。

【００５７】（ヘ）さらにまた、本実施の形態では、吸
入空気量を調整するための手段として、スロットル弁２
３及びステップモータ２２よりなる電子制御式スロット
ル機構を採用することとした。このため、従って、アイ
ドル回転数を制御するための別途のアクチュエータを特
に設ける必要がなく、コストの上昇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。 （１）上記実施の形態では、スロットル弁２３及びステ
ップモータ２２よりなる電子制御式スロットル機構を採
用することで吸入空気量を調整することとした。これに
対し、吸気通路に設けられたスロットル弁２３をバイパ
スするバイパス吸気通路に設けられたアイドルスピード
コントロールバルブ及び該バルブを開閉するためのアク
チュエータよりなるＩＳＣ機構によって吸入空気量を調
整することとしてもよい。

【００５９】（２）上記実施の形態では、筒内噴射式の
エンジン１に本発明を具体化するようにしたが、いわゆ
る一般的な成層燃焼、或いは弱成層燃焼を行うタイプの
ものに具体化してもよい。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。

【００６０】（３）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。

【００６１】（４）上記実施の形態における補正項を考
慮しない制御内容としても差し支えない。

【００６２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
成層燃焼及び均質燃焼を行いうる内燃機関のアイドル回
転数制御装置において、アイドリング時の燃焼が不安定
となってしまうのを防止することができるとともに、そ
の制御構造の簡素化を図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】一実施の形態における成層燃焼エンジンのアイ
ドル回転数制御装置を示す概略構成図である。

【図２】エンジンの気筒部分を拡大して示す断面図であ
る。

【図３】ＥＣＵにより実行される「学習値算出ルーチ
ン」を示すフローチャートである。

【図４】ＥＣＵにより実行される「学習値反映処理ルー
チン」を示すフローチャートである。

【図５】異なる燃焼状態における制御量の挙動の一例を
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、１１…燃料噴射弁、２
２…ステップモータ、２３…スロットル弁、２５…運転
状態検出手段を構成するスロットルセンサ、２６Ａ…運
転状態検出手段を構成するアクセルセンサ、２６Ｂ…運
転状態検出手段を構成する全閉スイッチ、２７…運転状
態検出手段を構成する上死点センサ、２８…運転状態検
出手段を構成するクランク角センサ、２９…運転状態検
出手段を構成するスワールコントロールバルブセンサ、
３０…制御手段、燃焼状態判断手段、均質アイドル制御
手段、成層アイドル制御手段を構成するＥＣＵ、６１…
運転状態検出手段を構成する吸気圧センサ、６２…運転
状態検出手段を構成する水温センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−321747（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−170559（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−93924（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−67051（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−242451（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成層燃焼及び均質燃焼を行いうる内燃機
   関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、制御量を算
   出し、その制御量に基づいて前記内燃機関のアイドリン
   グ時の回転数を制御する制御手段とを備えた成層燃焼内
   燃機関のアイドル回転数制御装置であって、前記制御手段は、 前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機
   関の燃焼状態を成層燃焼とするか均質燃焼とするかを判
   断する燃焼状態判断手段と、 前記燃焼状態判断手段により判断された燃焼状態が成層
   燃焼状態の場合には、前記制御量を前記内燃機関に供給
   される燃料量を制御するものとして算出し、その燃料量
   の制御を通じて前記内燃機関のアイドリング時の回転数
   を制御する成層アイドル制御手段と、 前記燃焼状態判断手段により判断された燃焼状態が均質
   燃焼状態の場合には、前記制御量を前記内燃機関の吸入
   吸気量を制御するものとして算出し、その吸入空気量の
   制御を通じて前記内燃機関のアイドリング時の回転数を
   制御する均質アイドル制御手段とを備え、 前記成層アイドル制御手段及び前記均質アイドル制御手
   段は、前記各制御量の算出に際して、それら制御量をそ
   れぞれ無次元化することにより、その算出処理の一部を
   共有化するものであることを特徴とする成層燃焼内燃機
   関のアイドル回転数制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御量は次回の制御時に反映される
   べき学習値であることを特徴とする請求項１記載の成層
   燃焼内燃機関のアイドル回転数制御装置。
3. 【請求項３】 前記吸入空気量を調整するための手段
   は、前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁
   及び該スロットル弁を開閉するためのアクチュエータよ
   りなる電子制御式スロットル機構、並びに吸気通路に設
   けられたスロットル弁をバイパスするバイパス吸気通路
   に設けられたアイドルスピードコントロールバルブ及び
   該バルブを開閉するためのアクチュエータよりなるＩＳ
   Ｃ機構のうち少なくとも１つによって構成されているこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の成層燃焼内燃機
   関のアイドル回転数制御装置。