JP4020582B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内噴射内燃機関の制御装置に関し、燃焼悪化を防いで燃費向上を企図したものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有害排出ガス成分の低減や燃費の向上等を図るため、吸気管内に燃料を噴射する吸気管噴射エンジンに代えて、燃焼室内に直接燃料を噴射する多気筒型筒内噴射エンジンが種々提案されている（例えば、特開平5-240044号公報）。多気筒型筒内噴射エンジンは、主として吸気行程で燃料噴射が行なわれる吸気行程噴射モードと、主として圧縮行程で燃料噴射が行なわれる圧縮行程噴射モードとが運転状態に応じて切換えられるようになっている。
【０００３】
多気筒型筒内噴射エンジンにおいても、吸気管噴射エンジンと同様に、運転状態によりエンジンの燃焼室への燃料の供給を停止する制御（燃料カットモード）が実施され、燃料カットモードの燃料カット開始の判定回転速度や、燃料カットモードから燃料の供給を再開して燃料復帰する燃料復帰回転速度が所定の回転速度に設定されている。また、アイドル回転速度も所定の回転速度に設定されている。これら、燃料カット開始の判定回転速度や燃料復帰回転速度及びアイドル回転速度は、変速機の形態により、即ち、手動変速機と自動変速機とによりそれぞれの回転速度が設定され、更に、エアコン等の運転のオン・オフによってもそれぞれの回転速度が設定されている。
【０００４】
例えば、手動変速機と自動変速機とのそれぞれにおいてエアコン等の運転のオン・オフに応じた燃料カット開始の判定回転速度が設定されている。また、手動変速機及び自動変速機のニュートラル時と自動変速機のドライブ時とのそれぞれにおいてエアコン等の運転のオン・オフに応じたアイドル回転速度が設定されている。このように、エンジン低回転速度側で燃料カットの開始を許容する判定回転速度や燃料復帰回転速度及びアイドル回転速度を各運転モード毎に設定することにより、変速機の形態や運転状態に応じた最適な回転速度が得られ、燃費の向上を図ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
多気筒型筒内噴射エンジンでは、運転状態により燃料カットモードを実施し、燃料カット開始の判定回転速度や燃料復帰回転速度を運転状況等に応じて細かく設定し、また、アイドル回転速度についても運転状況等に応じて細かく設定して燃費の向上を図っている。一方で、運転状態に応じて空燃比を理論空燃比よりも希薄な空燃比、即ち、リーン空燃比として運転することで燃費の向上が図られている。しかし、近年省エネルギー化の要望が益々強くなってきており、燃費の向上等を図るためになされた多気筒型筒内噴射エンジンであっても、より一層の燃費の向上が望まれてきている。
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、燃焼を悪化させることなく燃費を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の構成は、エンジン冷却水温度が所定値未満では主として吸気行程で燃料噴射が行われる吸気行程噴射モードを選択し、エンジン冷却水温度が所定値以上では吸気行程噴射モードと、主として圧縮行程で燃料噴射が行なわれる圧縮行程噴射モードとを運転状態に応じて切換える筒内噴射内燃機関であって、前記吸気行程噴射モード及び前記圧縮行程噴射モードに対してそれぞれアイドル回転速度を設定するアイドル回転速度設定手段を備え、前記アイドル回転速度設定手段では、前記圧縮行程噴射モードのアイドル回転速度が、前記吸気行程噴射モードのアイドル回転速度よりも低回転速度側に設定されていることを特徴とするものである。これにより、燃焼のよい圧縮行程噴射モードのアイドル回転速度を低回転速度側に設定することで、燃焼悪化を招くことなく燃費を向上することができる。
【０００８】
そして、実施の形態として、主として吸気行程で燃料噴射が行なわれる吸気行程噴射モードと、主として圧縮行程で燃料噴射が行なわれる圧縮行程噴射モードとを運転状態に応じて切換えると共に、運転状態に基づいて燃焼室への燃料の供給を停止する燃料カットモードを有する筒内噴射内燃機関であって、前記吸気行程噴射モード及び前記圧縮行程噴射モードに対してそれぞれ燃料カットモードから燃料復帰して前記燃料の供給を再開させる復帰回転速度を設定する復帰回転速度設定手段を備え、前記復帰回転速度設定手段では、前記圧縮行程噴射モードの復帰回転速度が、前記吸気行程噴射モードの復帰回転速度よりも低回転速度側に設定されていることを特徴とするものである。これにより、燃焼のよい圧縮行程噴射モードの復帰回転速度を低回転速度側に設定することで、燃焼悪化を招くことなく燃費を向上することができる。
【０００９】
また、他の形態として、前記筒内噴射内燃機関は複数の気筒を有する多気筒型筒内噴射内燃機関であり、前記圧縮行程噴射モードでの燃料カットモードから燃料復帰して前記燃料の供給を再開させる燃料復帰の際に、設定された復帰回転速度よりも高回転速度側の所定回転速度で、前記複数の気筒の内の一部の気筒を燃料復帰させることを特徴とするものである。これにより、燃料カットモードからの燃料復帰時にトルクショックを低減することができる。
【００１０】
また、実施の形態として、主として吸気行程で燃料噴射が行なわれる吸気行程噴射モードと、主として圧縮行程で燃料噴射が行なわれる圧縮行程噴射モードとを運転状態に応じて切換えると共に、運転状態に基づいて燃焼室への燃料の供給を停止する燃料カットモードを有する筒内噴射内燃機関であって、前記吸気行程噴射モード及び前記圧縮行程噴射モードに対してそれぞれ燃料カットを許可する下限回転速度を設定する下限回転速度設定手段を備え、前記下限回転速度設定手段では、前記圧縮行程噴射モードの下限回転速度が、前記吸気行程噴射モードの下限回転速度よりも低回転速度側に設定されていることを特徴とするものである。これにより、燃焼のよい圧縮行程噴射モードにおけるエンジン低回転速度側での燃料カットの開始を許容する下限回転速度を低回転速度側に設定することで、燃料カットをしやすくして燃費を向上することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施形態例を説明する。図示の実施形態例は、内燃機関として、燃焼室内に直接燃料を噴射するようにした多気筒型筒内噴射内燃機関を例に挙げて説明してある。図１には本発明の一実施形態例に係る制御装置を備えた多気筒型筒内噴射内燃機関の概略構成、図２には燃料噴射制御マップを示してある。
【００１２】
図１に基づいて多気筒型筒内噴射内燃機関の構成を説明する。多気筒型筒内噴射内燃機関としては、例えば、燃料を直接燃焼室に噴射する筒内噴射型直列４気筒ガソリンエンジン（筒内噴射エンジン）１が適用される。筒内噴射エンジン１は、燃焼室や吸気装置及び排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）等が筒内噴射専用に設計されている。
【００１３】
筒内噴射エンジン１のシリンダヘッド２には各気筒毎に点火プラグ３が取り付けられると共に、各気筒毎に燃料供給手段としての電磁式の燃料噴射弁４が取り付けられている。燃焼室５内には燃料噴射弁４の噴射口が開口し、ドライバ２０を介して燃料噴射弁４から噴射される燃料が燃焼室５内に直接噴射されるようになっている。筒内噴射エンジン１のシリンダ６にはピストン７が上下方向に摺動自在に支持され、ピストン７の頂面には半球状に窪んだキャビティ８が形成されている。キャビティ８により、吸気流に通常のタンブル流とは逆の逆タンブル流を発生させるようになっている。
【００１４】
シリンダヘッド２には燃焼室５を臨む吸気ポート９及び排気ポート１０が形成され、吸気ポート９は吸気弁１１の駆動によって開閉され、排気ポート１０は排気弁１２の駆動によって開閉される。シリンダヘッド２の上部には吸気側のカムシャフト１３及び排気側のカムシャフト１４が回転自在に支持され、吸気側のカムシャフト１３の回転により吸気弁１１が駆動され、排気側のカムシャフト１４の回転により排気弁１２が駆動される。排気ポート１０には大径の排気ガス再循環ポート（ＥＧＲポート）１５が斜め下方に向けて分岐している。
【００１５】
筒内噴射エンジン１のシリンダ６の近傍には冷却水温を検出する水温センサ１６が設けられている。また、各気筒の所定のクランク位置（例えば75度BTDC及び５度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１７が設けられ、クランク角センサ１７はエンジン回転速度を検出可能としている。また、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１３，１４には気筒識別信号SGC を出力する識別センサ１８が設けられ、気筒識別信号SGC によりクランク角信号SGT がどの気筒のものか識別可能とされている。尚、図中の符号で１９は点火プラグ３に高電圧を印加する点火コイルである。
【００１６】
吸気ポート９には吸気マニホールド２１を介して吸気管４０が接続され、吸気マニホールド２１にはサージタンク２２が備えられている。また、吸気管４０には、エアクリーナ２３、スロットルボデー２４、ステッパモータ式の第１エアバイパス弁２５及びエアフローセンサ２６が備えられている。エアフローセンサ２６は吸入空気量を検出するもので、例えば、カルマン渦式フローセンサが用いられている。尚、サージタンク２２にブースト圧センサを取り付け、ブースト圧センサで検出される吸気管圧力から吸入空気量を求めることもできる。
【００１７】
吸気管４０にはスロットルボデー２４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２７が設けられ、エアバイパスパイプ２７にはリニアソレノイド式の第２エアバイパス弁２８が設けられている。エアバイパスパイプ２７は吸気管４０に準ずる流路面積を有し、第２エアバイパス弁２８の全開時には筒内噴射エンジン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。
【００１８】
スロットルボデー２４には流路を開閉するバタフライ式のスロットル弁２９が設けられると共に、スロットル弁２９の開度を検出するスロットルポジションセンサ３０が備えられている。スロットル弁２９の開度を検出するスロットルポジションセンサ３０からは、スロットル弁２９の開度に応じたスロットル電圧が出力され、スロットル電圧に基づいてスロットル弁２９の開度が認識されるようになっている。また、スロットルボデー２４にはスロットル弁２９の全閉状態を検出して筒内噴射エンジン１のアイドリング状態を認識するアイドルスイッチ３１が備えられている。
【００１９】
一方、排気ポート１０には排気マニホールド３２を介して排気管３３が接続され、排気マニホールド３２にはO2センサ３４が取り付けられている。また、排気管３３には三元触媒３５及び図示しないマフラーが備えられている。また、ＥＧＲポート１５は大径のＥＧＲパイプ３６を介して吸気マニホールド２１の上流側に接続され、ＥＧＲパイプ３６にはステッパモータ式のＥＧＲ弁３７が設けられている。
【００２０】
燃料タンク４１に貯留された燃料は、電動式の低圧燃料ポンプ４２に吸い上げられ、低圧フィードパイプ４３を介して筒内噴射エンジン１側に送給される。低圧フィードパイプ４３内の燃料圧力は、リターンパイプ４４に設けられた第１燃圧レギュレータ４５により比較的低圧（低燃圧）に調圧される。筒内噴射エンジン１側に送給された燃料は、高圧燃料ポンプ４６により高圧フィードパイプ４７及びデリバリパイプ４８を介して各燃料噴射弁４に送給される。
【００２１】
高圧燃料ポンプ４６は、例えば、斜板アキシャルピストン式であり、排気側のカムシャフト１４又は吸気側のカムシャフト１３により駆動され、筒内噴射エンジン１のアイドリング運転時においても所定圧力以上の吐出圧を発生可能としている。そして、デリバリパイプ４８内の燃料圧力は、リターンパイプ４９に設けられた第２燃圧レギュレータ５０により比較的高圧（高燃圧）に調圧される。
【００２２】
第２燃圧レギュレータ５０には電磁式の燃圧切換弁５１が取り付けられ、燃圧切換弁５１はオン状態で燃料をリリーフしてデリバリパイプ４８内の燃料圧力を低燃圧に低下させることが可能である。尚、図中の符号で５２は、高圧燃料ポンプ４６の潤滑や冷却等に利用された一部の燃料を燃料タンク４１に還流させるリターンパイプである。
【００２３】
車両には制御装置としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）６１が設けられ、このＥＣＵ６１には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。ＥＣＵ６１によって筒内噴射エンジン１の総合的な制御が実施される。前述した各種センサ類の検出情報はＥＣＵ６１に入力され、ＥＣＵ６１は各種センサ類の検出情報に基づいて、燃料噴射モードや燃料噴射量を始めとして点火時期やＥＧＲガスの導入量等を決定し、燃料噴射弁４のドライバ２０や点火コイル１９、ＥＧＲ弁３７等を駆動制御する。
【００２４】
尚、ＥＣＵ６１の入力側には、前述した各種センサ類の他に、図示しない多数のスイッチ類等が接続され、また、出力側にも図示しない各種警告手段や機器類が接続されている。
【００２５】
上述した筒内噴射エンジン１では、筒内噴射エンジン１が冷機状態にある時には、運転者がイグニッションキーをオン操作すると、低圧燃料ポンプ４２と燃圧切換弁５１がオンにされて燃料噴射弁４に低燃圧の燃料が供給される。次に、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筒内噴射エンジン１がクランキングされ、同時にＥＣＵ６１による燃料噴射制御が開始される。
【００２６】
この時点では、ＥＣＵ６１は前期噴射モード（即ち、吸気行程で燃料が噴射されるモード）を選択し、比較的リッチな空燃比となるように燃料が噴射される。
【００２７】
このような始動時においては、第２エアバイパス弁２８は略全閉近傍まで閉鎖されている。従って、燃焼室５への吸気は、スロットル弁２９の隙間や第１エアバイパス弁２５を介して行われる。尚、第１エアバイパス弁２５と第２エアバイパス弁２８とはＥＣＵ６１により一元管理され、スロットル弁２９を迂回する吸入空気の必要量に応じてそれぞれの開弁量が決定される。
【００２８】
このようにして筒内噴射エンジン１の始動が完了し、筒内噴射エンジン１が所定の回転速度でアイドル運転を開始すると、高圧燃料ポンプ４６は定格の吐出作動が開始され、ＥＣＵ６１により燃圧切換弁５１がオフにされて燃料噴射弁４に高圧の燃料が供給される。この時の要求燃料噴射量は、高圧燃料ポンプ４６の吐出圧と燃料噴射弁４の開弁時間とから得られる。
【００２９】
水温センサ１６で検出される冷却水温が所定値に上昇するまでは、始動時と同様に前期噴射モードが選択されて燃料が噴射される。エアコン等の補機類の負荷の増減に応じたアイドル回転速度の制御は、第１エアバイパス弁２５によって行われる。所定サイクルが経過してO2センサ３４が活性化されると、O2センサ３４の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御が開始される。これにより、有害排気ガス成分が三元触媒３５によって良好に浄化される。
【００３０】
筒内噴射エンジン１の暖機が完了すると、ＥＣＵ６１は、スロットル弁２９の開度に応じたスロットル電圧から得た目標出力相関値、例えば、目標平均有効圧Ｐetとエンジン回転速度Neとに基づき、図２の燃料噴射マップから現在の燃料噴射領域を検索して燃料噴射モードを決定する。これにより、各燃料噴射モードでの目標空燃比に応じた燃料噴射量が決定され、この燃料噴射量に応じて燃料噴射弁４が駆動制御されると共に、点火コイル１９が駆動制御される。また、同時に第１エアバイパス弁２５と第２エアバイパス弁２８及びＥＧＲ弁３７の開閉制御も実施される。
【００３１】
アイドル運転時や低速走行時等の低負荷域では、燃料噴射領域は図２中の後期噴射リーンモードが選択される。この場合、第１エアバイパス弁２５と第２エアバイパス弁２８が制御され、リーンな空燃比となるように目標平均有効圧Ｐetに応じた目標空燃比がスロットル電圧とエンジン回転速度Neに基づき設定される。そして、目標空燃比に応じた燃料噴射量が設定され、この燃料噴射量に応じた燃料噴射を行うように燃料噴射弁４が駆動制御される。
【００３２】
また、定速走行時等の中負荷領域では、負荷状態やエンジン回転速度に応じて図２中の前期噴射リーンモード、あるいはストイキオフィードバックモードになる。前期噴射リーンモードでは、第１エアバイパス弁２５を通常のアイドルスピードコントロールバルブと同様に制御し、エアフローセンサ２６からの吸入空気量信号とエンジン回転速度に応じて目標空燃比を算出し、比較的リーンな空燃比となるように燃料噴射量が制御される。
【００３３】
ストイキオフィードバックモードでは、前期噴射リーンモードと同様に、第１エアバイパス弁２５を通常のアイドルスピードコントロールバルブと同様に制御すると共に、第２エアバイパス弁２８を全閉として出力の過剰な上昇を防止し、更に、ＥＧＲ弁３７を略全閉に制御すると共に、目標空燃比が理論空燃比となるようにO2センサ３４の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御を行い、燃料噴射量が制御される。
【００３４】
また、急加速時や高速走行時等の高負荷域では、図２中のオープンループモードとなる。この場合、第２エアバイパス弁２８を閉鎖すると共に、比較的リッチな空燃比となるようにマップから目標空燃比を設定し、この目標空燃比に応じて燃料噴射量が制御される。
【００３５】
惰性走行や停止に移行する走行でスロットル弁２９が略全閉状態にされた運転時には、図２中の燃料カットモードとなる。この場合、燃焼室５内への燃料の供給が停止される。燃料カットモードでは、エンジン回転速度Neが復帰回転速度より低下した場合は、エンジン冷態時等を除いて後期噴射リーンモード（希薄側空燃比モード）によって燃焼室５内への燃料の供給が再開（燃料復帰）される。また、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合にあっても燃料カットモードが即座に中止され、運転状態に応じた所定のモードによって燃焼室５内への燃料の供給が再開される。
【００３６】
ところで、前述したＥＣＵ６１には、前期噴射モード（吸気噴射モード）及び後期噴射モード（圧縮噴射モード）毎に燃料カットモードにおける燃料カット開始におけるエンジン回転速度、即ち、判定回転速度（下限回転速度）を設定する下限回転速度設定手段、及び、前期噴射モード及び後期噴射モード毎に燃料カットモードから燃料復帰させるエンジン回転速度、即ち、復帰回転速度を設定する復帰回転速度設定手段が備えられている。また、ＥＣＵ６１には、前期噴射モード及び後期噴射モード毎に筒内噴射エンジン１のアイドル回転速度を設定するアイドル回転速度設定手段が備えられている。
【００３７】
そして、下限回転速度設定手段で設定される判定回転速度や復帰回転速度設定手段で設定される復帰回転速度は、前期噴射モード及び後期噴射モードでそれぞれ別々に設定されている。また、アイドル回転速度設定手段で設定されるアイドル回転速度も前期噴射モード及び後期噴射モードでそれぞれ別々に設定されている。即ち、前期噴射モードに比較して応答性に優れている後期噴射モードでの判定回転速度、復帰回転速度及びアイドル回転速度が、前期噴射モードに対して低回転速度側に設定されている。また、変速機の形態により、即ち、手動変速機と自動変速機とによりそれぞれの回転速度が設定され、更に、エアコン等の運転のオン・オフによってもそれぞれの回転速度が設定されている。
【００３８】
図３に基づいて燃料カット開始の判定回転速度及び燃料の供給を再開する復帰回転速度の設定状況を説明する。図３には判定回転速度及び復帰回転速度の設定状況を表すグラフを示してある。
【００３９】
図３に示すように、燃料カットモードにおける燃料カット開始における判定回転速度（判定Ne）が前期噴射モード及び後期噴射モードでそれぞれ設定され、前期噴射モードでの判定Ne（図中一点鎖線で示す）よりも後期噴射モードでの判定Ne（図中二点鎖線で示す）が低回転速度側に設定されている。また、燃料カットモードから燃料復帰させる復帰回転速度（復帰Ne）が前期噴射モード及び後期噴射モードでそれぞれ設定され、前期噴射モードでの復帰Ne（図中一点鎖線で示す）よりも後期噴射モードでの復帰Ne（図中二点鎖線で示す）が低回転速度側に設定されている。
【００４０】
前期噴射モードでの運転時に車両がエンジン低回転速度側で減速状態、例えば、停止しようとして減速走行の運転になった場合に、図３に実線で示すように、その減速状態となった時のエンジン回転速度Neが前期噴射モードでの判定Ne（Ａ点）以上のエンジン回転速度の時に、燃料の供給が停止されて燃料カットモードが開始される。そして、燃料カットモードが開始されて、徐々にエンジン回転速度Neが低下して前期噴射モードでの復帰Ne（Ｂ点）まで低下すると、燃料の供給が再開され、エンジン回転速度Neが所定の回転速度（例えばアイドル回転状態）に維持される。尚、前期噴射モードでの運転時に車両が停止しようとして減速走行の運転になった場合に、その減速状態になった時のエンジン回転速度Neが前期噴射モードでの判定Ne（Ａ点）未満のエンジン回転速度の時には、燃料カットモードは開始されない。
【００４１】
一方、後期噴射モードでの運転時に車両がエンジン低回転速度側で減速状態、例えば、停止しようとして減速走行の運転になった場合に、図３に実線で示すように、その減速状態になった時のエンジン回転速度Neが前期噴射モードでの判定Ne（Ａ点）よりも低回転速度側の後期噴射モードでの判定Ne（Ｃ点）以上のエンジン回転速度の時に、燃料の供給が停止されて燃料カットモードが開始される。つまり、後期噴射モードでの運転時には、エンジン回転速度Neが前期噴射モードでの判定Ne（Ａ点）よりも更に低回転速度側の後期噴射モードでの判定Ne（Ｃ点）以上であれば、燃料カットモードを許容し燃料の供給を停止することになる。
【００４２】
そして、燃料カットモードが開始されて、徐々にエンジン回転速度Neが低下し、前期噴射モードでの復帰Ne（Ｂ点）を通過して、更に後期噴射モードでの復帰Ne（Ｄ点）まで低下すると、燃料の供給が再開され、エンジン回転速度Neが所定の回転速度（例えばアイドル回転状態）に維持される。尚、後期噴射モードでの運転時に車両が停止しようとして減速走行の運転になった場合に、その減速状態となった時のエンジン回転速度Neが後期噴射モードでの判定Ne（Ｃ点）未満のエンジン回転速度の時には燃料カットモードは開始されない。
【００４３】
従って、燃焼が良好で応答性がよい後期噴射モードでの運転では、燃料の供給停止及び燃料の供給開始を、前期噴射モードでの運転時に比べ低回転速度側で実施することが可能となる。その結果、エンジン回転速度の高回転側だけでなく低回転側も含めた広範囲なエンジン回転速度域で燃料の供給停止が可能となり、また、燃料の供給がより低回転速度側で開始されるため、燃料の供給停止を行なう回数が多く、或いは燃料の供給停止の期間が長くなり、燃焼悪化を招くことなく燃費の向上を図ることができる。
【００４４】
尚、ここでは燃料カットモードから燃料の供給を開始する際に、燃料カットモードに切り換わる前と同一の噴射モードに復帰する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、燃料カットモードから燃料の供給を開始する際の運転状態に応じて後期噴射モード、又は前期噴射モード等の何れの噴射モードに復帰してもよい。
【００４５】
後期噴射モードで燃料復帰を実施する場合、エンジン回転速度が復帰Neよりも高回転側の所定回転速度まで低下した段階で、すべての気筒の燃料復帰に先立って一部の気筒を燃料復帰させるようにしており、これにより、復帰Neが低回転速度側に設定されていても、トルクショックを低減することができ、後期噴射モードでの復帰Neを一層低回転速度側へ設定することが可能になる。
【００４６】
尚、図３では、後期噴射モードの判定Neと前期噴射モードの復帰Neの関係は、後期噴射モードの判定Neが高回転速度側になっているが、相互の回転速度の関係は運転状態等によって変更され得るものである。
【００４７】
次に、図４に基づいてアイドル運転時のアイドル回転速度の設定状況を説明する。図４には復帰回転速度及びアイドル回転速度の設定状況を表すグラフを示してある。
【００４８】
図４に示すように、水温に応じてアイドル回転速度（アイドルNe）が前期噴射モード及び後期噴射モードでそれぞれ設定され、前期噴射モードでのアイドルNe（図中細い一点鎖線で示す）よりも後期噴射モードでのアイドルNe（図中細い二点鎖線で示す）が低回転速度側に設定されている。また、水温に応じて復帰Neが前期噴射モード及び後期噴射モードでそれぞれ設定され、前期噴射モードでの復帰Ne（図中太い一点鎖線で示す）よりも後期噴射モードでの復帰Ne（図中太い二点鎖線で示す）が低回転速度側に設定されている。
【００４９】
従って、燃焼が良好で応答性がよい後期噴射モードでの運転時には、前期噴射モードでの運転時に比べて低回転速度側でアイドル運転が実施され、燃焼悪化を招くことなく燃費を向上させることができる。
【００５０】
通常、アイドル運転時には後期噴射モードで燃料噴射を行うようにしているので、前期噴射モードでのアイドルNeは使用されることはない。しかし、フェールセーフ時、例えば、ブレーキのマスタ負圧が減少した場合やスロットルポジションセンサ３０が故障した時等のアイドル運転時及び低水温時には、前期噴射モードで燃料噴射が行われるようになっている。このため、前期噴射モードでのアイドルNeが設定されている。
【００５１】
上述した前期噴射モード及び後期噴射モードでの判定Ne、復帰Ne及びアイドルNeは、変速機の形態により、即ち、手動変速機と自動変速機とによりそれぞれの回転速度が設定され、更に、エアコン等の運転のオン・オフによってもそれぞれの回転速度が設定されている。例えば、自動変速機を備えた車両での後期噴射モードにおけるアイドルNeは、エアコン等の運転のオン・オフによってそれぞれニュートラルレンジに比べてドライブレンジでの方が低回転速度側に設定されている。
【００５２】
上述したように、本実施形態例の制御では、燃焼が良好で応答性に優れた後期噴射モードにおける判定Ne、復帰Ne及びアイドルNeを、前期噴射モードにおける判定Ne、復帰Ne及びアイドルNeに対して低回転速度側に設定したので、後期噴射モードでの運転時に、エンジン回転速度が低い低回転速度側で燃料カットモードを実施することができると共に低いエンジン回転速度でのアイドル運転を実施することができる。このため、燃焼悪化を招くことなく燃費を向上させることができる。
【００５３】
また、後期噴射モードでの燃料復帰時には、エンジン回転速度が復帰Neまで低下する前に、一部の気筒で燃料カットから燃料復帰させるようにしたので、燃料復帰時のトルクショックを低減させることができると共に、後期噴射モードでの復帰Neを一層低回転速度側に設定することができる。
【００５４】
尚、上述した実施形態例では、内燃機関として４気筒の筒内噴射エンジン１を例に挙げて説明したが、単気筒エンジンやＶ型６気筒エンジンに本発明を適用することも可能である。
【００５５】
上述した実施形態例の内燃機関の制御装置は、燃料カットモードから燃料復帰して燃料の供給を再開させる復帰回転速度が、吸気行程噴射モード及び圧縮行程噴射モードでそれぞれ設定され、燃焼が良好で応答性のよい圧縮行程噴射モードの復帰回転速度を、吸気行程噴射モードの復帰回転速度よりも低回転速度側に設定したので、圧縮行程噴射モードでの運転時に燃料カットモードを低回転速度側で実施することができる。この結果、燃焼を悪化させることなく燃費を向上させることができる。
【００５６】
この時、設定された復帰回転速度よりも高回転速度側の所定回転速度で、複数の気筒の内の一部の気筒を燃料復帰させることで、燃料カットモードからの燃料復帰時にトルクショックを低減することができると共に、圧縮行程噴射モード時に復帰回転速度を一層低回転速度側に設定することができる。
【００５７】
また、上述した実施形態例の内燃機関の制御装置は、燃料カットモードでの燃料カットを許可する下限回転速度が、吸気行程噴射モード及び圧縮行程噴射モードでそれぞれ設定され、燃焼が良好で応答性のよい圧縮行程噴射モードの下限回転速度を、吸気行程噴射モードの下限回転速度よりも低回転速度側に設定したので、圧縮行程噴射モードでの運転時に燃料カットモードを低回転速度側で実施することができる。この結果、エンジン低回転速度側においても燃料カットモードを実施することができると共に、燃焼を悪化させることなく燃費を向上させることができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の制御装置は、エンジン冷却水温度が所定値未満では主として吸気行程で燃料噴射が行われる吸気行程噴射モードを選択し、エンジン冷却水温度が所定値以上では吸気行程噴射モードと、主として圧縮行程で燃料噴射が行なわれる圧縮行程噴射モードとを運転状態に応じて切換える筒内噴射内燃機関であって、燃焼が良好で応答性のよい圧縮行程噴射モードのアイドル回転速度を、吸気行程噴射モードのアイドル回転速度よりも低回転速度側に設定したので、圧縮行程噴射モードでの運転時に低いエンジン回転速度でのアイドル運転を実施することができる。この結果、燃焼を悪化させることなく燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係る制御装置を備えた多気筒型筒内噴射内燃機関の概略構成図。
【図２】燃料噴射制御マップ。
【図３】判定回転速度及び復帰回転速度の設定状況を表すグラフ。
【図４】復帰回転速度及びアイドル回転速度の設定状況を表すグラフ。
【符号の説明】
１ 多気筒型筒内噴射内燃機関（筒内噴射エンジン）
２ シリンダヘッド
３ 点火プラグ
４ 燃料噴射弁
５ 燃焼室
６ シリンダ
７ ピストン
８ キャビティ
９ 吸気ポート
１０ 排気ポート
１１ 吸気弁
１２ 排気弁
13,14 カムシャフト
１６ 水温センサ
１７ クランク角センサ
１８ 識別センサ
１９ 点火コイル
２０ ドライバ
２５ 第１エアバイパス弁
２８ 第２エアバイパス弁
２９ スロットル弁
４２ 低圧燃料ポンプ
４６ 高圧燃料ポンプ
６１ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内噴射内燃機関の制御装置に関し、燃焼悪化を防いで燃費向上を企図したものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有害排出ガス成分の低減や燃費の向上等を図るため、吸気管内に燃料を噴射する吸気管噴射エンジンに代えて、燃焼室内に直接燃料を噴射する多気筒型筒内噴射エンジンが種々提案されている（例えば、特開平5-240044号公報）。多気筒型筒内噴射エンジンは、主として吸気行程で燃料噴射が行なわれる吸気行程噴射モードと、主として圧縮行程で燃料噴射が行なわれる圧縮行程噴射モードとが運転状態に応じて切換えられるようになっている。
【０００３】
多気筒型筒内噴射エンジンにおいても、吸気管噴射エンジンと同様に、運転状態によりエンジンの燃焼室への燃料の供給を停止する制御（燃料カットモード）が実施され、燃料カットモードの燃料カット開始の判定回転速度や、燃料カットモードから燃料の供給を再開して燃料復帰する燃料復帰回転速度が所定の回転速度に設定されている。また、アイドル回転速度も所定の回転速度に設定されている。これら、燃料カット開始の判定回転速度や燃料復帰回転速度及びアイドル回転速度は、変速機の形態により、即ち、手動変速機と自動変速機とによりそれぞれの回転速度が設定され、更に、エアコン等の運転のオン・オフによってもそれぞれの回転速度が設定されている。
【０００４】
例えば、手動変速機と自動変速機とのそれぞれにおいてエアコン等の運転のオン・オフに応じた燃料カット開始の判定回転速度が設定されている。また、手動変速機及び自動変速機のニュートラル時と自動変速機のドライブ時とのそれぞれにおいてエアコン等の運転のオン・オフに応じたアイドル回転速度が設定されている。このように、エンジン低回転速度側で燃料カットの開始を許容する判定回転速度や燃料復帰回転速度及びアイドル回転速度を各運転モード毎に設定することにより、変速機の形態や運転状態に応じた最適な回転速度が得られ、燃費の向上を図ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
多気筒型筒内噴射エンジンでは、運転状態により燃料カットモードを実施し、燃料カット開始の判定回転速度や燃料復帰回転速度を運転状況等に応じて細かく設定し、また、アイドル回転速度についても運転状況等に応じて細かく設定して燃費の向上を図っている。一方で、運転状態に応じて空燃比を理論空燃比よりも希薄な空燃比、即ち、リーン空燃比として運転することで燃費の向上が図られている。しかし、近年省エネルギー化の要望が益々強くなってきており、燃費の向上等を図るためになされた多気筒型筒内噴射エンジンであっても、より一層の燃費の向上が望まれてきている。
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、燃焼を悪化させることなく燃費を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の構成は、エンジン冷却水温度が所定値未満では主として吸気行程で燃料噴射が行われる吸気行程噴射モードを選択し、エンジン冷却水温度が所定値以上では吸気行程噴射モードと、主として圧縮行程で燃料噴射が行なわれる圧縮行程噴射モードとを運転状態に応じて切換える筒内噴射内燃機関であって、前記吸気行程噴射モード及び前記圧縮行程噴射モードに対してそれぞれアイドル回転速度を設定するアイドル回転速度設定手段を備え、前記アイドル回転速度設定手段では、前記圧縮行程噴射モードのアイドル回転速度が、前記吸気行程噴射モードのアイドル回転速度よりも低回転速度側に設定されていることを特徴とするものである。これにより、燃焼のよい圧縮行程噴射モードのアイドル回転速度を低回転速度側に設定することで、燃焼悪化を招くことなく燃費を向上することができる。
【０００８】
そして、実施の形態として、主として吸気行程で燃料噴射が行なわれる吸気行程噴射モードと、主として圧縮行程で燃料噴射が行なわれる圧縮行程噴射モードとを運転状態に応じて切換えると共に、運転状態に基づいて燃焼室への燃料の供給を停止する燃料カットモードを有する筒内噴射内燃機関であって、前記吸気行程噴射モード及び前記圧縮行程噴射モードに対してそれぞれ燃料カットモードから燃料復帰して前記燃料の供給を再開させる復帰回転速度を設定する復帰回転速度設定手段を備え、前記復帰回転速度設定手段では、前記圧縮行程噴射モードの復帰回転速度が、前記吸気行程噴射モードの復帰回転速度よりも低回転速度側に設定されていることを特徴とするものである。これにより、燃焼のよい圧縮行程噴射モードの復帰回転速度を低回転速度側に設定することで、燃焼悪化を招くことなく燃費を向上することができる。
【０００９】
また、他の形態として、前記筒内噴射内燃機関は複数の気筒を有する多気筒型筒内噴射内燃機関であり、前記圧縮行程噴射モードでの燃料カットモードから燃料復帰して前記燃料の供給を再開させる燃料復帰の際に、設定された復帰回転速度よりも高回転速度側の所定回転速度で、前記複数の気筒の内の一部の気筒を燃料復帰させることを特徴とするものである。これにより、燃料カットモードからの燃料復帰時にトルクショックを低減することができる。
【００１０】
また、実施の形態として、主として吸気行程で燃料噴射が行なわれる吸気行程噴射モードと、主として圧縮行程で燃料噴射が行なわれる圧縮行程噴射モードとを運転状態に応じて切換えると共に、運転状態に基づいて燃焼室への燃料の供給を停止する燃料カットモードを有する筒内噴射内燃機関であって、前記吸気行程噴射モード及び前記圧縮行程噴射モードに対してそれぞれ燃料カットを許可する下限回転速度を設定する下限回転速度設定手段を備え、前記下限回転速度設定手段では、前記圧縮行程噴射モードの下限回転速度が、前記吸気行程噴射モードの下限回転速度よりも低回転速度側に設定されていることを特徴とするものである。これにより、燃焼のよい圧縮行程噴射モードにおけるエンジン低回転速度側での燃料カットの開始を許容する下限回転速度を低回転速度側に設定することで、燃料カットをしやすくして燃費を向上することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施形態例を説明する。図示の実施形態例は、内燃機関として、燃焼室内に直接燃料を噴射するようにした多気筒型筒内噴射内燃機関を例に挙げて説明してある。図１には本発明の一実施形態例に係る制御装置を備えた多気筒型筒内噴射内燃機関の概略構成、図２には燃料噴射制御マップを示してある。
【００１２】
図１に基づいて多気筒型筒内噴射内燃機関の構成を説明する。多気筒型筒内噴射内燃機関としては、例えば、燃料を直接燃焼室に噴射する筒内噴射型直列４気筒ガソリンエンジン（筒内噴射エンジン）１が適用される。筒内噴射エンジン１は、燃焼室や吸気装置及び排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）等が筒内噴射専用に設計されている。
【００１３】
筒内噴射エンジン１のシリンダヘッド２には各気筒毎に点火プラグ３が取り付けられると共に、各気筒毎に燃料供給手段としての電磁式の燃料噴射弁４が取り付けられている。燃焼室５内には燃料噴射弁４の噴射口が開口し、ドライバ２０を介して燃料噴射弁４から噴射される燃料が燃焼室５内に直接噴射されるようになっている。筒内噴射エンジン１のシリンダ６にはピストン７が上下方向に摺動自在に支持され、ピストン７の頂面には半球状に窪んだキャビティ８が形成されている。キャビティ８により、吸気流に通常のタンブル流とは逆の逆タンブル流を発生させるようになっている。
【００１４】
シリンダヘッド２には燃焼室５を臨む吸気ポート９及び排気ポート１０が形成され、吸気ポート９は吸気弁１１の駆動によって開閉され、排気ポート１０は排気弁１２の駆動によって開閉される。シリンダヘッド２の上部には吸気側のカムシャフト１３及び排気側のカムシャフト１４が回転自在に支持され、吸気側のカムシャフト１３の回転により吸気弁１１が駆動され、排気側のカムシャフト１４の回転により排気弁１２が駆動される。排気ポート１０には大径の排気ガス再循環ポート（ＥＧＲポート）１５が斜め下方に向けて分岐している。
【００１５】
筒内噴射エンジン１のシリンダ６の近傍には冷却水温を検出する水温センサ１６が設けられている。また、各気筒の所定のクランク位置（例えば75度BTDC及び５度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１７が設けられ、クランク角センサ１７はエンジン回転速度を検出可能としている。また、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１３，１４には気筒識別信号SGC を出力する識別センサ１８が設けられ、気筒識別信号SGC によりクランク角信号SGT がどの気筒のものか識別可能とされている。尚、図中の符号で１９は点火プラグ３に高電圧を印加する点火コイルである。
【００１６】
吸気ポート９には吸気マニホールド２１を介して吸気管４０が接続され、吸気マニホールド２１にはサージタンク２２が備えられている。また、吸気管４０には、エアクリーナ２３、スロットルボデー２４、ステッパモータ式の第１エアバイパス弁２５及びエアフローセンサ２６が備えられている。エアフローセンサ２６は吸入空気量を検出するもので、例えば、カルマン渦式フローセンサが用いられている。尚、サージタンク２２にブースト圧センサを取り付け、ブースト圧センサで検出される吸気管圧力から吸入空気量を求めることもできる。
【００１７】
吸気管４０にはスロットルボデー２４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２７が設けられ、エアバイパスパイプ２７にはリニアソレノイド式の第２エアバイパス弁２８が設けられている。エアバイパスパイプ２７は吸気管４０に準ずる流路面積を有し、第２エアバイパス弁２８の全開時には筒内噴射エンジン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。
【００１８】
スロットルボデー２４には流路を開閉するバタフライ式のスロットル弁２９が設けられると共に、スロットル弁２９の開度を検出するスロットルポジションセンサ３０が備えられている。スロットル弁２９の開度を検出するスロットルポジションセンサ３０からは、スロットル弁２９の開度に応じたスロットル電圧が出力され、スロットル電圧に基づいてスロットル弁２９の開度が認識されるようになっている。また、スロットルボデー２４にはスロットル弁２９の全閉状態を検出して筒内噴射エンジン１のアイドリング状態を認識するアイドルスイッチ３１が備えられている。
【００１９】
一方、排気ポート１０には排気マニホールド３２を介して排気管３３が接続され、排気マニホールド３２にはO2センサ３４が取り付けられている。また、排気管３３には三元触媒３５及び図示しないマフラーが備えられている。また、ＥＧＲポート１５は大径のＥＧＲパイプ３６を介して吸気マニホールド２１の上流側に接続され、ＥＧＲパイプ３６にはステッパモータ式のＥＧＲ弁３７が設けられている。
【００２０】
燃料タンク４１に貯留された燃料は、電動式の低圧燃料ポンプ４２に吸い上げられ、低圧フィードパイプ４３を介して筒内噴射エンジン１側に送給される。低圧フィードパイプ４３内の燃料圧力は、リターンパイプ４４に設けられた第１燃圧レギュレータ４５により比較的低圧（低燃圧）に調圧される。筒内噴射エンジン１側に送給された燃料は、高圧燃料ポンプ４６により高圧フィードパイプ４７及びデリバリパイプ４８を介して各燃料噴射弁４に送給される。
【００２１】
高圧燃料ポンプ４６は、例えば、斜板アキシャルピストン式であり、排気側のカムシャフト１４又は吸気側のカムシャフト１３により駆動され、筒内噴射エンジン１のアイドリング運転時においても所定圧力以上の吐出圧を発生可能としている。そして、デリバリパイプ４８内の燃料圧力は、リターンパイプ４９に設けられた第２燃圧レギュレータ５０により比較的高圧（高燃圧）に調圧される。
【００２２】
第２燃圧レギュレータ５０には電磁式の燃圧切換弁５１が取り付けられ、燃圧切換弁５１はオン状態で燃料をリリーフしてデリバリパイプ４８内の燃料圧力を低燃圧に低下させることが可能である。尚、図中の符号で５２は、高圧燃料ポンプ４６の潤滑や冷却等に利用された一部の燃料を燃料タンク４１に還流させるリターンパイプである。
【００２３】
車両には制御装置としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）６１が設けられ、このＥＣＵ６１には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。ＥＣＵ６１によって筒内噴射エンジン１の総合的な制御が実施される。前述した各種センサ類の検出情報はＥＣＵ６１に入力され、ＥＣＵ６１は各種センサ類の検出情報に基づいて、燃料噴射モードや燃料噴射量を始めとして点火時期やＥＧＲガスの導入量等を決定し、燃料噴射弁４のドライバ２０や点火コイル１９、ＥＧＲ弁３７等を駆動制御する。
【００２４】
尚、ＥＣＵ６１の入力側には、前述した各種センサ類の他に、図示しない多数のスイッチ類等が接続され、また、出力側にも図示しない各種警告手段や機器類が接続されている。
【００２５】
上述した筒内噴射エンジン１では、筒内噴射エンジン１が冷機状態にある時には、運転者がイグニッションキーをオン操作すると、低圧燃料ポンプ４２と燃圧切換弁５１がオンにされて燃料噴射弁４に低燃圧の燃料が供給される。次に、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筒内噴射エンジン１がクランキングされ、同時にＥＣＵ６１による燃料噴射制御が開始される。
【００２６】
この時点では、ＥＣＵ６１は前期噴射モード（即ち、吸気行程で燃料が噴射されるモード）を選択し、比較的リッチな空燃比となるように燃料が噴射される。
【００２７】
このような始動時においては、第２エアバイパス弁２８は略全閉近傍まで閉鎖されている。従って、燃焼室５への吸気は、スロットル弁２９の隙間や第１エアバイパス弁２５を介して行われる。尚、第１エアバイパス弁２５と第２エアバイパス弁２８とはＥＣＵ６１により一元管理され、スロットル弁２９を迂回する吸入空気の必要量に応じてそれぞれの開弁量が決定される。
【００２８】
このようにして筒内噴射エンジン１の始動が完了し、筒内噴射エンジン１が所定の回転速度でアイドル運転を開始すると、高圧燃料ポンプ４６は定格の吐出作動が開始され、ＥＣＵ６１により燃圧切換弁５１がオフにされて燃料噴射弁４に高圧の燃料が供給される。この時の要求燃料噴射量は、高圧燃料ポンプ４６の吐出圧と燃料噴射弁４の開弁時間とから得られる。
【００２９】
水温センサ１６で検出される冷却水温が所定値に上昇するまでは、始動時と同様に前期噴射モードが選択されて燃料が噴射される。エアコン等の補機類の負荷の増減に応じたアイドル回転速度の制御は、第１エアバイパス弁２５によって行われる。所定サイクルが経過してO2センサ３４が活性化されると、O2センサ３４の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御が開始される。これにより、有害排気ガス成分が三元触媒３５によって良好に浄化される。
【００３０】
筒内噴射エンジン１の暖機が完了すると、ＥＣＵ６１は、スロットル弁２９の開度に応じたスロットル電圧から得た目標出力相関値、例えば、目標平均有効圧Ｐetとエンジン回転速度Neとに基づき、図２の燃料噴射マップから現在の燃料噴射領域を検索して燃料噴射モードを決定する。これにより、各燃料噴射モードでの目標空燃比に応じた燃料噴射量が決定され、この燃料噴射量に応じて燃料噴射弁４が駆動制御されると共に、点火コイル１９が駆動制御される。また、同時に第１エアバイパス弁２５と第２エアバイパス弁２８及びＥＧＲ弁３７の開閉制御も実施される。
【００３１】
アイドル運転時や低速走行時等の低負荷域では、燃料噴射領域は図２中の後期噴射リーンモードが選択される。この場合、第１エアバイパス弁２５と第２エアバイパス弁２８が制御され、リーンな空燃比となるように目標平均有効圧Ｐetに応じた目標空燃比がスロットル電圧とエンジン回転速度Neに基づき設定される。そして、目標空燃比に応じた燃料噴射量が設定され、この燃料噴射量に応じた燃料噴射を行うように燃料噴射弁４が駆動制御される。
【００３２】
また、定速走行時等の中負荷領域では、負荷状態やエンジン回転速度に応じて図２中の前期噴射リーンモード、あるいはストイキオフィードバックモードになる。前期噴射リーンモードでは、第１エアバイパス弁２５を通常のアイドルスピードコントロールバルブと同様に制御し、エアフローセンサ２６からの吸入空気量信号とエンジン回転速度に応じて目標空燃比を算出し、比較的リーンな空燃比となるように燃料噴射量が制御される。
【００３３】
ストイキオフィードバックモードでは、前期噴射リーンモードと同様に、第１エアバイパス弁２５を通常のアイドルスピードコントロールバルブと同様に制御すると共に、第２エアバイパス弁２８を全閉として出力の過剰な上昇を防止し、更に、ＥＧＲ弁３７を略全閉に制御すると共に、目標空燃比が理論空燃比となるようにO2センサ３４の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御を行い、燃料噴射量が制御される。
【００３４】
また、急加速時や高速走行時等の高負荷域では、図２中のオープンループモードとなる。この場合、第２エアバイパス弁２８を閉鎖すると共に、比較的リッチな空燃比となるようにマップから目標空燃比を設定し、この目標空燃比に応じて燃料噴射量が制御される。
【００３５】
惰性走行や停止に移行する走行でスロットル弁２９が略全閉状態にされた運転時には、図２中の燃料カットモードとなる。この場合、燃焼室５内への燃料の供給が停止される。燃料カットモードでは、エンジン回転速度Neが復帰回転速度より低下した場合は、エンジン冷態時等を除いて後期噴射リーンモード（希薄側空燃比モード）によって燃焼室５内への燃料の供給が再開（燃料復帰）される。また、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合にあっても燃料カットモードが即座に中止され、運転状態に応じた所定のモードによって燃焼室５内への燃料の供給が再開される。
【００３６】
ところで、前述したＥＣＵ６１には、前期噴射モード（吸気噴射モード）及び後期噴射モード（圧縮噴射モード）毎に燃料カットモードにおける燃料カット開始におけるエンジン回転速度、即ち、判定回転速度（下限回転速度）を設定する下限回転速度設定手段、及び、前期噴射モード及び後期噴射モード毎に燃料カットモードから燃料復帰させるエンジン回転速度、即ち、復帰回転速度を設定する復帰回転速度設定手段が備えられている。また、ＥＣＵ６１には、前期噴射モード及び後期噴射モード毎に筒内噴射エンジン１のアイドル回転速度を設定するアイドル回転速度設定手段が備えられている。
【００３７】
そして、下限回転速度設定手段で設定される判定回転速度や復帰回転速度設定手段で設定される復帰回転速度は、前期噴射モード及び後期噴射モードでそれぞれ別々に設定されている。また、アイドル回転速度設定手段で設定されるアイドル回転速度も前期噴射モード及び後期噴射モードでそれぞれ別々に設定されている。即ち、前期噴射モードに比較して応答性に優れている後期噴射モードでの判定回転速度、復帰回転速度及びアイドル回転速度が、前期噴射モードに対して低回転速度側に設定されている。また、変速機の形態により、即ち、手動変速機と自動変速機とによりそれぞれの回転速度が設定され、更に、エアコン等の運転のオン・オフによってもそれぞれの回転速度が設定されている。
【００３８】
図３に基づいて燃料カット開始の判定回転速度及び燃料の供給を再開する復帰回転速度の設定状況を説明する。図３には判定回転速度及び復帰回転速度の設定状況を表すグラフを示してある。
【００３９】
図３に示すように、燃料カットモードにおける燃料カット開始における判定回転速度（判定Ne）が前期噴射モード及び後期噴射モードでそれぞれ設定され、前期噴射モードでの判定Ne（図中一点鎖線で示す）よりも後期噴射モードでの判定Ne（図中二点鎖線で示す）が低回転速度側に設定されている。また、燃料カットモードから燃料復帰させる復帰回転速度（復帰Ne）が前期噴射モード及び後期噴射モードでそれぞれ設定され、前期噴射モードでの復帰Ne（図中一点鎖線で示す）よりも後期噴射モードでの復帰Ne（図中二点鎖線で示す）が低回転速度側に設定されている。
【００４０】
前期噴射モードでの運転時に車両がエンジン低回転速度側で減速状態、例えば、停止しようとして減速走行の運転になった場合に、図３に実線で示すように、その減速状態となった時のエンジン回転速度Neが前期噴射モードでの判定Ne（Ａ点）以上のエンジン回転速度の時に、燃料の供給が停止されて燃料カットモードが開始される。そして、燃料カットモードが開始されて、徐々にエンジン回転速度Neが低下して前期噴射モードでの復帰Ne（Ｂ点）まで低下すると、燃料の供給が再開され、エンジン回転速度Neが所定の回転速度（例えばアイドル回転状態）に維持される。尚、前期噴射モードでの運転時に車両が停止しようとして減速走行の運転になった場合に、その減速状態になった時のエンジン回転速度Neが前期噴射モードでの判定Ne（Ａ点）未満のエンジン回転速度の時には、燃料カットモードは開始されない。
【００４１】
一方、後期噴射モードでの運転時に車両がエンジン低回転速度側で減速状態、例えば、停止しようとして減速走行の運転になった場合に、図３に実線で示すように、その減速状態になった時のエンジン回転速度Neが前期噴射モードでの判定Ne（Ａ点）よりも低回転速度側の後期噴射モードでの判定Ne（Ｃ点）以上のエンジン回転速度の時に、燃料の供給が停止されて燃料カットモードが開始される。つまり、後期噴射モードでの運転時には、エンジン回転速度Neが前期噴射モードでの判定Ne（Ａ点）よりも更に低回転速度側の後期噴射モードでの判定Ne（Ｃ点）以上であれば、燃料カットモードを許容し燃料の供給を停止することになる。
【００４２】
そして、燃料カットモードが開始されて、徐々にエンジン回転速度Neが低下し、前期噴射モードでの復帰Ne（Ｂ点）を通過して、更に後期噴射モードでの復帰Ne（Ｄ点）まで低下すると、燃料の供給が再開され、エンジン回転速度Neが所定の回転速度（例えばアイドル回転状態）に維持される。尚、後期噴射モードでの運転時に車両が停止しようとして減速走行の運転になった場合に、その減速状態となった時のエンジン回転速度Neが後期噴射モードでの判定Ne（Ｃ点）未満のエンジン回転速度の時には燃料カットモードは開始されない。
【００４３】
従って、燃焼が良好で応答性がよい後期噴射モードでの運転では、燃料の供給停止及び燃料の供給開始を、前期噴射モードでの運転時に比べ低回転速度側で実施することが可能となる。その結果、エンジン回転速度の高回転側だけでなく低回転側も含めた広範囲なエンジン回転速度域で燃料の供給停止が可能となり、また、燃料の供給がより低回転速度側で開始されるため、燃料の供給停止を行なう回数が多く、或いは燃料の供給停止の期間が長くなり、燃焼悪化を招くことなく燃費の向上を図ることができる。
【００４４】
尚、ここでは燃料カットモードから燃料の供給を開始する際に、燃料カットモードに切り換わる前と同一の噴射モードに復帰する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、燃料カットモードから燃料の供給を開始する際の運転状態に応じて後期噴射モード、又は前期噴射モード等の何れの噴射モードに復帰してもよい。
【００４５】
後期噴射モードで燃料復帰を実施する場合、エンジン回転速度が復帰Neよりも高回転側の所定回転速度まで低下した段階で、すべての気筒の燃料復帰に先立って一部の気筒を燃料復帰させるようにしており、これにより、復帰Neが低回転速度側に設定されていても、トルクショックを低減することができ、後期噴射モードでの復帰Neを一層低回転速度側へ設定することが可能になる。
【００４６】
尚、図３では、後期噴射モードの判定Neと前期噴射モードの復帰Neの関係は、後期噴射モードの判定Neが高回転速度側になっているが、相互の回転速度の関係は運転状態等によって変更され得るものである。
【００４７】
次に、図４に基づいてアイドル運転時のアイドル回転速度の設定状況を説明する。図４には復帰回転速度及びアイドル回転速度の設定状況を表すグラフを示してある。
【００４８】
図４に示すように、水温に応じてアイドル回転速度（アイドルNe）が前期噴射モード及び後期噴射モードでそれぞれ設定され、前期噴射モードでのアイドルNe（図中細い一点鎖線で示す）よりも後期噴射モードでのアイドルNe（図中細い二点鎖線で示す）が低回転速度側に設定されている。また、水温に応じて復帰Neが前期噴射モード及び後期噴射モードでそれぞれ設定され、前期噴射モードでの復帰Ne（図中太い一点鎖線で示す）よりも後期噴射モードでの復帰Ne（図中太い二点鎖線で示す）が低回転速度側に設定されている。
【００４９】
従って、燃焼が良好で応答性がよい後期噴射モードでの運転時には、前期噴射モードでの運転時に比べて低回転速度側でアイドル運転が実施され、燃焼悪化を招くことなく燃費を向上させることができる。
【００５０】
通常、アイドル運転時には後期噴射モードで燃料噴射を行うようにしているので、前期噴射モードでのアイドルNeは使用されることはない。しかし、フェールセーフ時、例えば、ブレーキのマスタ負圧が減少した場合やスロットルポジションセンサ３０が故障した時等のアイドル運転時及び低水温時には、前期噴射モードで燃料噴射が行われるようになっている。このため、前期噴射モードでのアイドルNeが設定されている。
【００５１】
上述した前期噴射モード及び後期噴射モードでの判定Ne、復帰Ne及びアイドルNeは、変速機の形態により、即ち、手動変速機と自動変速機とによりそれぞれの回転速度が設定され、更に、エアコン等の運転のオン・オフによってもそれぞれの回転速度が設定されている。例えば、自動変速機を備えた車両での後期噴射モードにおけるアイドルNeは、エアコン等の運転のオン・オフによってそれぞれニュートラルレンジに比べてドライブレンジでの方が低回転速度側に設定されている。
【００５２】
上述したように、本実施形態例の制御では、燃焼が良好で応答性に優れた後期噴射モードにおける判定Ne、復帰Ne及びアイドルNeを、前期噴射モードにおける判定Ne、復帰Ne及びアイドルNeに対して低回転速度側に設定したので、後期噴射モードでの運転時に、エンジン回転速度が低い低回転速度側で燃料カットモードを実施することができると共に低いエンジン回転速度でのアイドル運転を実施することができる。このため、燃焼悪化を招くことなく燃費を向上させることができる。
【００５３】
また、後期噴射モードでの燃料復帰時には、エンジン回転速度が復帰Neまで低下する前に、一部の気筒で燃料カットから燃料復帰させるようにしたので、燃料復帰時のトルクショックを低減させることができると共に、後期噴射モードでの復帰Neを一層低回転速度側に設定することができる。
【００５４】
尚、上述した実施形態例では、内燃機関として４気筒の筒内噴射エンジン１を例に挙げて説明したが、単気筒エンジンやＶ型６気筒エンジンに本発明を適用することも可能である。
【００５５】
上述した実施形態例の内燃機関の制御装置は、燃料カットモードから燃料復帰して燃料の供給を再開させる復帰回転速度が、吸気行程噴射モード及び圧縮行程噴射モードでそれぞれ設定され、燃焼が良好で応答性のよい圧縮行程噴射モードの復帰回転速度を、吸気行程噴射モードの復帰回転速度よりも低回転速度側に設定したので、圧縮行程噴射モードでの運転時に燃料カットモードを低回転速度側で実施することができる。この結果、燃焼を悪化させることなく燃費を向上させることができる。
【００５６】
この時、設定された復帰回転速度よりも高回転速度側の所定回転速度で、複数の気筒の内の一部の気筒を燃料復帰させることで、燃料カットモードからの燃料復帰時にトルクショックを低減することができると共に、圧縮行程噴射モード時に復帰回転速度を一層低回転速度側に設定することができる。
【００５７】
また、上述した実施形態例の内燃機関の制御装置は、燃料カットモードでの燃料カットを許可する下限回転速度が、吸気行程噴射モード及び圧縮行程噴射モードでそれぞれ設定され、燃焼が良好で応答性のよい圧縮行程噴射モードの下限回転速度を、吸気行程噴射モードの下限回転速度よりも低回転速度側に設定したので、圧縮行程噴射モードでの運転時に燃料カットモードを低回転速度側で実施することができる。この結果、エンジン低回転速度側においても燃料カットモードを実施することができると共に、燃焼を悪化させることなく燃費を向上させることができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の制御装置は、エンジン冷却水温度が所定値未満では主として吸気行程で燃料噴射が行われる吸気行程噴射モードを選択し、エンジン冷却水温度が所定値以上では吸気行程噴射モードと、主として圧縮行程で燃料噴射が行なわれる圧縮行程噴射モードとを運転状態に応じて切換える筒内噴射内燃機関であって、燃焼が良好で応答性のよい圧縮行程噴射モードのアイドル回転速度を、吸気行程噴射モードのアイドル回転速度よりも低回転速度側に設定したので、圧縮行程噴射モードでの運転時に低いエンジン回転速度でのアイドル運転を実施することができる。この結果、燃焼を悪化させることなく燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係る制御装置を備えた多気筒型筒内噴射内燃機関の概略構成図。
【図２】燃料噴射制御マップ。
【図３】判定回転速度及び復帰回転速度の設定状況を表すグラフ。
【図４】復帰回転速度及びアイドル回転速度の設定状況を表すグラフ。
【符号の説明】
１ 多気筒型筒内噴射内燃機関（筒内噴射エンジン）
２ シリンダヘッド
３ 点火プラグ
４ 燃料噴射弁
５ 燃焼室
６ シリンダ
７ ピストン
８ キャビティ
９ 吸気ポート
１０ 排気ポート
１１ 吸気弁
１２ 排気弁
13,14 カムシャフト
１６ 水温センサ
１７ クランク角センサ
１８ 識別センサ
１９ 点火コイル
２０ ドライバ
２５ 第１エアバイパス弁
２８ 第２エアバイパス弁
２９ スロットル弁
４２ 低圧燃料ポンプ
４６ 高圧燃料ポンプ
６１ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Claims (1)
- エンジン冷却水温度が所定値未満では主として吸気行程で燃料噴射が行われる吸気行程噴射モードを選択し、エンジン冷却水温度が所定値以上では吸気行程噴射モードと、主として圧縮行程で燃料噴射が行なわれる圧縮行程噴射モードとを運転状態に応じて切換える筒内噴射内燃機関であって、
前記吸気行程噴射モード及び前記圧縮行程噴射モードに対してそれぞれアイドル回転速度を設定するアイドル回転速度設定手段を備え、
前記アイドル回転速度設定手段では、前記圧縮行程噴射モードのアイドル回転速度が、前記吸気行程噴射モードのアイドル回転速度よりも低回転速度側に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000367963A JP4020582B2 (ja) | 1996-08-09 | 2000-12-04 | 内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| JP8-210806 | 1996-08-09 | ||
| JP21080696 | 1996-08-09 | ||
| JP2000367963A JP4020582B2 (ja) | 1996-08-09 | 2000-12-04 | 内燃機関の制御装置 |
Related Parent Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP16976897A Division JP3289653B2 (ja) | 1996-08-09 | 1997-06-26 | 内燃機関の制御装置 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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-
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