JP4269503B2 - 希薄燃焼エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、理論空燃比よりも希薄側の空燃比で燃料噴射を行なう燃焼モードと、理論空燃比空近傍で燃料噴射を行なう燃焼モードとをそなえた希薄燃焼エンジンに用いて好適の、希薄燃焼エンジンの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車用エンジンを始めとして、エンジンへの要求負荷が小さい場合には、空燃比をストイキよりも希薄側にしてエンジンをリーン運転して燃費を向上できるようにする希薄燃焼エンジンが開発されている。特に、筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射エンジンの場合、圧縮行程で燃料噴射を行なって適当な濃度の混合気を点火プラグの近傍のみに部分的に集めた層状燃焼が可能であり、この層状燃焼によれば燃料の着火性を確保しながら筒内全体では極めて希薄な空燃比としての運転(超リーン運転)を行なうことができ、燃費のさらなる向上が可能になる。
【0003】
また、リーン運転(特に、層状燃焼による超リーン運転)の場合、同一のエンジン出力を出すためには、ストイキ運転の場合よりも多量な吸気量が必要となるため、例えばスロットルバルブを迂回するエアバイパスバルブを設けてリーン運転時にはこのエアバイパスバルブを通じて吸気増量制御をしたり、スロットルバルブを電子制御式のもの(ETV)としてリーン運転時にはこのETVを通じて吸気増量制御をしたりする必要がある。
【0004】
このような希薄燃焼エンジンでは、エンジンの運転状態に応じてエンジンの燃焼モードを制御し、例えばエンジン出力要求が小さい(エンジン負荷が小さい)場合やエンジン回転数が低い場合には、超リーン運転を行なう超リーンモードやリーン運転を行なうリーンモードが選択され、エンジン出力要求(エンジン負荷)が大きいほどまたエンジン回転数が高いほど、空燃比をリッチ側(例えばストイキ)にする燃焼モード(例えばストイキモード等)が選択されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような従来の希薄燃焼エンジンにおけるリーンモードとこれよりもリッチ側の燃焼モード(例えばストイキモード等)とでは空燃比(A/F)が大きく異なるので、これらのモード間でのモード切換時には、切換ショックを招きやすい。そこで、このようなモード切換時には、目標空燃比(目標A/F)をテーリングさせて空燃比(A/F)が緩やかに変化するようにして、切換ショックを防ぐようにしている。
【0006】
例えば、図6はストイキモードからリーンモード(ここでは、超リーンモード)にモード切換した際のエンジン制御パラメータ及びエンジン運転状態の各変化を示すタイムチャートであり、図6中、実線は第1の例(ケース1)を示し、破線は第2の例(ケース2)を示す。
図6に示すように、A/F係数[吸気量に対して燃料噴射量(燃料噴射弁駆動時間,インジェクタパルス幅)を設定するための空燃比補正係数(A/F補正係数)]は、ストイキモードではほぼ1.0、リーンモードでは1.0よりも大幅に小さくなり、ストイキモードからリーンモードにモード切換されると、ほぼ1.0から徐々に減少させるテーリング処理が施される。このテーリング処理は、クランク角センサ信号(SGT)に同期してA/F係数を段階的に減少させるように行なう。
【0007】
電子制御スロットルバルブ(ETV)の目標開度(目標ETV開度、略して目標ETV)は、所定の時間周期で算出され、さらにこの演算周期とは異なる通信周期でETVコントローラに送られて、ETVの開度はETVコントローラを通じて所定の時間周期で調整される。ストイキモードからリーンモードにモード切換されると、これを受けて目標ETVがモード切換の直後の演算周期でステップ状に増大される。一方、ETVの実開度(実ETV開度、略して実ETV)は目標ETVの切換に対して即座に開度変化するのではなく、応答遅れをもってしかも微小時間ではあるが時間をかけて増大する。実ETVが増大すれば体積効率Evも増大するが、この体積効率Evも実ETVの増大に対して、応答遅れをもってしかも実ETVよりも緩慢に増大する。
【0008】
燃料噴射量に対応するインジェクタパルス幅(INJパルス幅)Pwは、SGT立ち下がりタイミングで算出される。このINJパルス幅Pwは、吸気量に応じたパラメータ(体積効率Ev)にA/F係数を乗算して算出するので、A/F係数が小さくなればINJパルス幅Pwは減少し、体積効率Evが増大すればINJパルス幅Pwも増大する。ストイキモードからリーンモードへの切換時において、A/F係数の減少と体積効率Evの増大とが適切なタイミングで行なわれれば、INJパルス幅Pwは緩やかに変化する。
【0009】
しかし、通常、モード切換判定が所定の周期のタイマ割り込みで行なわれるのに対して、A/F係数のテーリング開始はSGTに同期して行なわれ、目標ETVの変更は所定の周期のタイマ割り込みの指令に基づいて行なわれる。
したがって、図6に実線で示すケース1のように、モード切換判定の時点t1とその直後のSGT立ち上がりタイミングt2とが接近していると、モード切換判定のタイミング(時点t1)の直後にSGT立ち上がりタイミング(時点t2)が来てA/F係数のテーリングが開始されるが、目標ETVの変更はその後の所定周期のタイマ割り込みのタイミング(時点t3)で行なわれるという場合が生じる。このような場合には、A/F係数のテーリング開始に対して目標ETVの変更が遅すぎて、A/F係数が減少する割りに体積効率Evが増加しない状況が一時的に発生し、この間は、INJパルス幅Pwが一時期ステップ状に減少する(Pw1参照)などして、INJパルス幅Pwの減少傾向が顕著になり、エンジンの出力トルクの一時期減少を招く。
【0010】
また、図6に破線で示すケース2のように、モード切換判定の時点t1とその直後のSGT立ち上がりタイミングt2′とが離隔していると、モード切換判定のタイミング(時点t1)からやや時間を経てSGT立ち上がりタイミング(時点t2′)が来て、この時点t2′でA/F係数のテーリングが開始され、目標ETVの変更はこの時点t2′に近い時点t3で行なわれるという場合が生じる。このような場合には、A/F係数のテーリング開始に対して目標ETVの変更が早すぎて、A/F係数の減少を上回るように体積効率Evが増加してしまう状況が一時的に発生し、この間は、INJパルス幅が一時期ステップ状に増大する(Pw2照)などして、INJパルス幅Pwの増加傾向が顕著になり、エンジンの出力トルクの一時期増加を招く。
【0011】
このように、▲1▼A/F係数のテーリング制御はSGTに同期して(例えばSGT立ち上がり割り込みで)行なわれるのに対して、モード切換判定は所定周期のタイマ割り込みで行なわれるため、1行程内でのモード切換判定のタイミングがばらつくこと、及び、▲2▼目標ETVの設定がモード切換判定を受けてから所定周期のタイマで行なわれ、さらに所定周期の通信による信号の授受の後にETV制御が行なわれるために、ETVの開くタイミングがばらつくこと、が生じて、これらに起因して燃料制御の大きなばらつきを招く。この結果、エンジン出力トルクが急変動して、エンジンの運転フィーリングを損なうという課題や、自動車用エンジンにあっては走行フィーリングを損なうという課題が生じる。
【0012】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、空燃比を濃化側空燃比とする燃焼モードから希薄側空燃比とする燃焼モードへの切換時に、空燃比を徐々に切り換えるように制御する場合に、燃料制御のばらつきを抑制して、エンジン出力トルクの急変動を防止することができるようにした、希薄燃焼エンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の希薄燃焼エンジンの制御装置では、第1燃焼モードと第2燃焼モードとを運転状態に応じて切り換えることができ、第1燃焼モードでは、空燃比が理論空燃比よりも希薄側の希薄側空燃比になるように燃料噴射を行ない、第2燃焼モードでは、空燃比が該希薄側空燃比よりも濃化側の濃化側空燃比になるように燃料噴射を行なう。このとき、スロットル弁駆動手段は、空燃比が運転状態に応じて設定された目標空燃比となるようにスロットル弁を所定の時間周期で駆動する。このとき、スロットル弁制御手段は、運転状態に応じて設定された目標空燃比となるようにスロットル弁の目標開度を前記所定の時間周期よりも短い時間周期で算出し、該目標開度に応じてスロットル弁駆動手段を制御する。そして、前記第2燃焼モードから前記第1燃焼モードへの切換時には、空燃比切換手段は空燃比を徐々に切り換えるテーリング処理を行なうが、このときには、スロットル弁制御手段が、前記所定の時間周期に関らずに空燃比切換手段によるテーリング処理の開始に同期してスロットル弁を駆動するようにスロットル弁駆動手段の作動を制御する。
したがって、スロットル弁の制御を空燃比切換と対応させて行なうことができ、燃料制御のばらつきを抑制して、エンジン出力トルクの急変動を防止することができるようになる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明すると、図1〜図5は本発明の一実施形態としての希薄燃焼エンジンの制御装置を示すものである。
まず、本実施形態にかかる希薄燃焼エンジンについて説明すると、この希薄燃焼エンジンは、例えば自動車に搭載される筒内噴射エンジン(以下、直噴ガソリンエンジン又は単にエンジンともいう)であって、自動車に搭載され、図2に示すように構成されている。
【0015】
つまり、図2に示すように、エンジン1のシリンダヘッド2には、各シリンダ3毎に点火プラグ4と燃焼室5内に直接開口する燃料噴射弁6とが設けられている。シリンダ3内には、クランクシャフト7に連結されたピストン8が装備され、このピストン8の頂面には半球状に窪んだキャビティ9が形成されている。
シリンダヘッド2には、吸気弁10を介して燃焼室5と連通しうる吸気通路11、及び、排気弁12を介して燃焼室5と連通しうる排気通路13が接続されている。図示しないが、吸気ポートは燃焼室5上方に略鉛直に配設され、ピストン8の頂面のキャビティ9と協働して燃焼室5内で吸気による逆タンブル流を形成させるようになっている。
【0016】
また、シリンダ3外周のウォータジャケット15には冷却水温を検出する水温センサ16が設けられ、クランクシャフト7には所定のクランク角位置で信号を出力するクランク角センサ17が、吸気弁10,排気弁12を駆動するカムシャフト(図示略)にはカムシャフト位置に応じた気筒識別信号を出力する気筒識別センサ(図示略)が、それぞれ付設されている。クランク角信号に基づいてエンジン回転速度を算出できるので、クランク角センサ17はエンジン回転速度検出手段としても機能する。
【0017】
吸気通路11には、上流側からエアクリーナ21,吸気管22,スロットルボディ23,サージタンク24,吸気マニホールド25の順に構成され、吸気マニホールド25の下流端部に吸気ポート(図示略)が設けられている。スロットルボディ23には、燃焼室5内へ流入する空気量を調整する電子制御式スロットル弁(ETV)30がそなえられている。このETV30は、スロットル弁アクチュエータ(スロットル弁駆動手段)30aによってスロットル弁30bを電子制御するもので、このETV30の開度制御は、ETVコントローラ30cを通じて行なわれ、アクセル開度に応じた制御のみならず、アイドルスピード制御や、後述するリーン運転時の大量吸気導入の制御も行なえるようになっている。
【0018】
さらに、エアクリーナ21の直ぐ下流部分には吸入空気流量を検出するエアフローセンサ37が、スロットルボディ23にはETV30のスロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ38とETV30の全閉を検出してアイドル信号を出力するアイドルスイッチ39とがそれぞれ設けられている。
排気系は、上流側から排気ポート13を有する排気マニホールド26,排気管27の順に構成され、排気管27には排ガス浄化用の三元触媒29が介装され、排気マニホールド26には、O2センサ40が設けられている。
【0019】
さらに、アクセルペダルの踏込量(アクセルポジション)θapを検出するアクセルポジションセンサ(以下、APSという)42が設けられている。
なお、燃料供給系については図示しないが、圧力が所定の高圧力〔数十気圧(例えば2〜7MPa)程度〕に調整された燃料が燃料噴射弁6に導かれ、燃料噴射弁6から高圧燃料が噴射されるようになっている。
【0020】
そして、点火プラグ4,燃料噴射弁6,ETV30といった各エンジン制御要素の作動を制御するために、内燃機関の制御手段としての機能を有する電子制御ユニット(ECU)60がそなえられている。このECU60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なう記憶装置,中央処理装置,タイマやカウンタ等がそなえられており、前述の種々のセンサ類からの検出情報やキースイッチの位置情報等に基づいて、このECU60が、上述の各エンジン制御要素の制御を行なうようになっている。
【0021】
特に、本エンジンは、筒内噴射エンジンであり、燃料噴射を自由なタイミングで実施でき、吸気行程を中心とした燃料噴射によって均一混合させ均一燃焼を行なうほか、圧縮行程を中心とした燃料噴射によって前述の逆タンブル流を利用して層状燃焼を行なうことができる。本エンジンの運転モードとしては、O2センサ40の検出情報に基づいたフィードバック制御により空燃比を理論空燃比近傍に保持するストイキモード(第2燃焼モード)と、空燃比を理論空燃比よりもリッチにするエンリッチモード(第2燃焼モード)と、空燃比を理論空燃比よりも大幅にリーンにして上記の層状燃焼を用いて超希薄燃焼(超リーン運転)させる超リーンモード(第1燃焼モード)とが設けられている。
【0022】
超リーンモード(第1燃焼モード)では、圧縮行程で燃料噴射を行なって、前記の逆タンブル流,ピストン8の頂面のキャビティ9を利用して、噴射燃料を点火プラグ4の近傍のみに部分的に集めるとともにこれ以外の部分は主として空気のみの状態とする層状燃焼を行ない、燃料の着火性を確保しながら筒内全体では極めて希薄な空燃比として、燃費向上を図っている。
【0023】
ECU60では、予め設定されたマップに基づいて、エンジン回転速度(以下、エンジン回転数という)Ne及びエンジン負荷状態を示す平均有効圧Peの目標値(目標Pe)に応じていずれかの運転モードを選択するようになっており、エンジン回転数Neが小さく目標Peも小さい状態では層状燃焼による超リーン運転モード(圧縮リーン運転モード)を選択し、エンジン回転数Neや目標Peが増加していくと、ストイキ,エンリッチの順に運転モードを選択していく。
【0024】
なお、エンジン回転数Neはクランク角センサ17の出力信号から算出され、目標Peは、このエンジン回転数Neと、APS42で検出されたアクセルポジション(又は、スロットルポジションセンサ38で検出されたスロットル開度θth)とから算出される。
ここで、このようなエンジン制御を行なう本実施形態の希薄燃焼エンジンの制御装置について、図1を参照して説明する。
【0025】
図1に示すように、ECU60には、上述のように、エンジン運転状態から燃焼モード(運転モード)を設定する燃焼モード設定手段61と、燃焼モード設定手段61の設定及びエンジン運転状態(Ne,Pe等)に基づいて目標空燃比を設定する空燃比設定手段62と、燃焼モード設定手段61及び空燃比設定手段62の各設定ならびにエンジン運転状態(Ne,Pe等)に基づいて燃料噴射弁6,ETV30の作動を制御する燃料噴射弁制御手段63,ETV制御手段64といった各機能要素が備えられている。もちろん、これ以外に、点火プラグ4を制御する点火プラグ制御手段など他の種々のエンジン制御要素を制御する機能も備えている。
【0026】
燃焼モード設定手段61では、上述のように、エンジン運転状態、つまり、エンジン回転数Ne及び目標Peに応じて上記のいずれかの燃焼モード(運転モード)を選択するが、この燃焼モードの設定(モード切換判定)は所定の周期のタイマ割り込みで行なわれる。なお、エンジン回転数Neはエンジン回転数算出部64によりクランク角センサ17の出力信号から算出され、目標Peはこのエンジン回転数NeとAPS42で検出されたアクセルポジション(又はスロットルポジションセンサ38で検出されたスロットル開度θth)とから目標Pe算出部65によって算出される。
【0027】
また、空燃比設定手段62は、燃焼モード設定手段61により設定された燃焼モード、及び、エンジン運転状態(エンジン回転数Ne及び目標Pe)に応じて、目標空燃比を設定する。特に、燃焼モードが切り換えられると目標空燃比が大きく切り換えられるために、空燃比設定手段62には空燃比切換手段62Aとしての機能がそなえられる。この空燃比切換手段62Aでは、第2燃焼モード(例えばストイキモード)から第1燃焼モード(超リーンモード)への切換時に空燃比を徐々に切り換えるようにする、いわゆるテーリング処理を行なうようになっている。これについての詳細は後述する。なお、目標空燃比の設定や目標空燃比のテーリング処理は、クランク軸角度に応じて、具体的にはクランク角センサ17で検出された信号(SGT)に同期して(例えばSGTの立ち上がりタイミング毎に)行なわれる。
【0028】
燃料噴射弁制御手段63では、空燃比設定手段62により設定された目標空燃比(ただし、テーリング処理時には、テーリング処理用の目標空燃比)から、A/F係数[吸気量に対して燃料噴射量(燃料噴射弁駆動時間,インジェクタパルス幅)を設定するための空燃比係数]を設定し、このA/F係数と実吸気量Qとから目標燃料噴射量(インジェクタパルス幅)を設定し、燃焼モード設定手段61により設定された燃焼モード、及び、エンジン運転状態(エンジン回転数Ne,目標Pe及び吸気量Q等)に応じて、燃料噴射タイミングを設定する。この設定は、燃料噴射弁の開弁時期と閉弁時期をクランク角対応で設定することになり、これに基づいて、燃料噴射弁6を制御する。なお、このインジェクタパルス幅及び燃料噴射タイミングの設定は、クランク軸角度に応じて、具体的にはクランク角センサ17で検出された信号(SGT)に同期して(例えばSGTの立ち上がりタイミング毎に)行なわれる。また、吸気量Qはエアフローセンサ37の検出情報に基づいて吸気量算出部66によって算出される。
【0029】
ETV制御手段64では、燃焼モード設定手段61により設定された燃焼モード、空燃比設定手段62により設定された目標空燃比(ここでは、テーリング処理は無視する)、検出された実吸気量Q、及び、エンジン運転状態(エンジン回転数Ne,目標Pe及び吸気量Q等)に応じて、電子制御スロットルバルブ(ETV)30の目標開度(目標ETV開度、略して目標ETV)を設定して、この設定した目標ETV情報が通信によってETVコントローラ30cに送られて、ETVコントローラ30cでは、これに基づいてETV30のスロットル弁アクチュエータ(スロットル弁駆動手段)30aを制御する。
【0030】
なお、この設定した目標ETV情報の通信及び受信情報に基づいたETVコントローラ30cによるスロットル弁アクチュエータ30aの制御は、通常は所定の周期(時間周期)で行なわれるが、本装置では、第2燃焼モード(例えばストイキモード)から第1燃焼モード(超リーンモード)への切換時に行なう空燃比のテーリング処理時には、これらの目標ETV情報の通信,スロットル弁アクチュエータ30aの制御について、テーリング処理の開始タイミングに同期させて実行するようにしている。
【0031】
このため、ETV制御手段64では、絶えず(極めて短い周期で)各燃焼モードの目標ETVを算出しておくようになっている。なお、目標ETVの算出を極めて短い時間で行なえれば、第2燃焼モード(例えばストイキモード)から第1燃焼モード(超リーンモード)への切換判定があったら所定の周期(時間周期)に関わらずこの時点で算出される第1燃焼モードの目標ETVを用いてETVを制御し、その他の場合(テーリング処理時以外)は、通常時の目標ETV情報の通信,スロットル弁アクチュエータ30aの制御と同様に、所定の周期(時間周期)で、その時点で算出される目標ETVを用いてETVを制御することができる。
【0032】
ここで、上記のテーリング処理について説明すると、空燃比切換手段62Aでは、燃焼モードの切換に応じて空燃比設定手段62で目標空燃比がAF1からAF2へと大きく切り換えられる(この場合、急減される)と、切換直前の目標空燃比AF1を制御周期当たり微小量(A/Fテーリングゲイン)δAFずつ減少させながら、切換先の目標空燃比AF2に到達させるようにしている。この場合の制御周期は、クランク軸角度に応じたもので、例えばクランク角センサ17で検出された信号(SGT)の立ち上がりタイミング毎に、前回の周期の目標空燃比AF(n−1)から微小量δAFを減じてテーリング用の目標空燃比AF(n)[=AF(n−1)−δAF]を設定し、空燃比を漸減させるようにしている。
【0033】
目標空燃比AFに応じたA/F補正係数CAFに着目すれば、目標空燃比AFに応じたA/F補正係数CAFがCAF[S]からCAF[L]へと大きく切り換えられると、前回の周期のA/F補正係数CAF(n−1)から微小量δCAFを減じてテーリング用の目標空燃比CAF(n)[=CAF(n−1)−δCAF]を設定する。
つまり、図5に示すように、時点t01で燃焼モードが第2燃焼モード(ストイキモード)から第1燃焼モード(超リーンモード)に切り換わると、図5に実線で示すように、この直後のSGTの立ち上がりタイミング(時点t02)でテーリング処理を考慮した目標空燃比AF(n)が設定され、この目標空燃比AF(n)からA/F係数が設定され、このテーリング処理の開始(テーリング処理用目標空燃比AF(n),目標空燃比AF(n)の設定及びこの設定に基づく制御の開始)に同期するようにして、目標ETVが設定され、さらにこの目標ETV情報が通信によってETVコントローラに送られて、ETVの開度調整(スロットル弁アクチュエータ30aの制御)が行なわれるようになっている。
【0034】
なお、テーリング用の目標空燃比AFが本来の目標空燃比(燃焼モード切換時に設定した目標空燃比)AF2に達したら、換言すると、テーリング用のA/F補正係数CAF(n)が本来のA/F補正係数(燃焼モード切換時に設定したA/F補正係数)CAF[S]に達したら、目標空燃比やA/F係数のテーリング処理を終了するようにしている。
【0035】
本発明の一実施形態としての希薄燃焼エンジンの制御装置は、上述のように構成されているので、エンジン運転中には、例えば図3,図4に示すように、目標ETVの制御が行なわれる。
つまり、図3に示すように、所定の時間周期で処理されるメインルーチンにおいて燃焼モードの設定(切換)や通常時の目標ETVの制御が行なわれ、図4に示すように、SGT立ち上がり割り込みルーチンにおいて空燃比のテーリング処理時における目標ETVの制御が行なわれる。
【0036】
なお、図3,図4において、リーンモードフラッグは、運転モードとしてリーンモードが選択されたかを示すものであり、リーンモードフラッグがセットされると第1燃焼モード(リーン運転)が選択され、リーンモードフラッグがリセットされると第2燃焼モード(ストイキモード又はエンリッチモード)が選択される。また、リーンETV開度変更フラッグは、リーンモード選択時に、テーリング処理の開始タイミングに同期させてETV開度変更を実行したか否かを示すものであり、リーンモード選択時に、テーリング処理の開始タイミングに同期させてETV開度変更を実行した場合に、リーンETV開度変更フラッグがセットされ、リーンモード選択時に、テーリング処理の開始タイミングに同期させてETV開度変更を実行していない場合及びリーンモード以外の燃焼モード[第2燃焼モード(ストイキモード又はエンリッチモード)]を選択した場合に、リーンETV開度変更フラッグがリセットされる。
【0037】
メインルーチンでは、図3に示すように、まず、エンジン回転数Ne,エンジン負荷Peから各燃焼モードに応じて目標ETV開度(目標ETV)が求められる(ステップA10)。そして、エンジン回転数Ne,エンジン負荷Pe,エンジンの冷却水温等の現在のエンジン運転状態情報を取り込み(ステップA20)、現在のエンジン運転状態で第1燃焼モード[リーン運転(例えば超リーン運転)]が可能か否かを判定する(ステップA30)。
【0038】
ここで、リーン運転が可能でなければ、第2燃焼モード(ストイキモード又はエンリッチモード)を選択することになり、リーンモードフラッグをリセット状態として(ステップA40)、リーンETV開度変更フラッグをリセット状態として(ステップA50)、ストイキモード又はエンリッチモードに応じた目標ETV開度を設定しこれをETVコントローラ30aへ送信する(ステップA60)。
【0039】
一方、リーン運転が可能であれば、第1燃焼モード[リーン運転(例えば超リーン運転)]を選択することになり、リーンモードフラッグをセット状態として(ステップA70)、リーンETV開度変更フラッグがセット状態であるかを判定する(ステップA80)。リーンETV開度変更フラッグがセット状態でなければ、ステップA60に進み、第1燃焼モードではなくモード切換前の第2燃焼モード(ストイキモード又はエンリッチモード)に応じた目標ETV開度を設定しこれをETVコントローラ30aへ送信する。
【0040】
リーンETV開度変更フラッグがセット状態であれば、ステップA80からステップA90に進み、モード切換後の第1燃焼モード[リーン運転(例えば超リーン運転)]に応じた目標ETV開度(リーン目標ETV開度)を設定しこれをETVコントローラ30aへ送信する。
このような所定周期で行なわれるメインルーチン(図3)とは独立して、図4に示すSGT立ち上がり割り込みルーチンが実施される。
【0041】
このSGT立ち上がり割り込みルーチンでは、図4に示すように、リーンモードフラッグがセットされているかを判定して(ステップB10)、リーンモードフラッグがセットされていれば、ステップB20に進んで、リーンETV開度変更フラッグがリセット状態であるかを判定する。リーンETV開度変更フラッグがリセット状態であれば、ステップB20からステップB30に進み、モード切換後の第1燃焼モード[リーン運転(例えば超リーン運転)]に応じた目標ETV開度(リーン目標ETV開度)を設定しこれをETVコントローラ30aへ送信する。さらに、ステップB40に進んで、リーンETV開度変更フラッグをセットする。
【0042】
したがって、第2燃焼モード(リーンモードストイキ又はエンリッチモード)から第1燃焼モード[リーンモード(特に、超リーンモード)]への燃焼モード(A/Fモード)の切換があった場合に、図4のSGT立ち上がり割り込みルーチンのステップB40でリーンETV開度変更フラッグがセットされなければ、図3のメインルーチンのステップA90(超リーン運転等のリーン運転に応じたETV制御)は行なわれず、第2燃焼モードから第1燃焼モードへの燃焼モードの切換判定直後には、SGT立ち上がり割り込みルーチンのステップB30で始めて超リーン運転等のリーン運転(第1燃焼モード)に応じたETV制御が実施される。
【0043】
この第2燃焼モードから第1燃焼モードへの燃焼モードの切換判定直後のSGT立ち上がり割り込みでは、A/Fテーリング処理が開始されるので、第2燃焼モードから第1燃焼モードへの燃焼モードの切換に応じたETV30の制御、すなわち、燃焼モードの切換に応じて増加された目標ETV開度(リーン目標ETV開度)をETVコントローラ30aへ送信し、ETVコントローラ30aにより、ETV30の開度を増加させる制御は、A/Fテーリング処理の開始に同期して行なわれることになる。
【0044】
このようにして、本実施形態にかかる希薄燃焼エンジンの制御装置によれば、ストイキモード又はエンリッチモード(第2燃焼モード)からリーンモード(第1燃焼モード)への切換時には、図5に示すように、A/Fテーリング処理の開始に同期させて燃焼モードに応じたETV30の開作動を行なうので、A/Fテーリング処理の開始とETV30の開作動指令とが同期することになり、燃料噴射量(インジェクタパルス幅)のばらつきが低減されて、燃料制御のばらつきによるエンジン出力トルクの急変動が防止され、エンジンの運転フィーリングが良好なものになり、自動車用エンジンにあっては走行フィーリングを良好なものにできる。
【0045】
図5において、実ETV開度(実ETV),体積効率Ev,インジェクタパルス幅Pwについては実線と破線とにより示すが、これは、この実施形態でも、実ETVと体積効率Evとインジェクタパルス幅Pwとに僅かながらばらつきが生じることを示すもので、このばらつきは、ETV30の制御に通信を用いており、この通信の処理(ETV通信処理)のばらつきに起因して実ETVにばらつきが生じ、この実ETVのばらつきによって体積効率Ev,インジェクタパルス幅Pwにばらつきが生じるのである。この場合のばらつきは僅かであり、従来技術に比べるとこのばらつきは大幅に低減されている。もちろん、ETV通信処理のばらつきを低減すれば、インジェクタパルス幅Pwのばらつきも一層低減されることになる。
【0046】
なお、上述のようなA/Fテーリング処理にかかる制御は、ストイキ又はエンリッチからリーンへのモード切換であり、このようなモード切換はエンジンが定常運転になって行なわれるので、加速時(リーンからリッチ)のようにエンジン状態の変動の大きいモード切換に比べて、制御を安定して行なうのが容易であり、信頼性の高い制御を実現することができる。
【0047】
また、上述の実施形態は一例であって、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態を種々変形して実施することができる。
例えば、第1燃焼モードは、圧縮行程噴射による超リーンモードに限らず、吸気行程噴射によるリーンモードとしてもよい。
したがって、本制御装置は、筒内噴射エンジンに好適であるが、他の希薄燃焼エンジンに適用することも考えられる。
【0048】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の希薄燃焼エンジンの制御装置によれば、第2燃焼モードから第1燃焼モードへの切換時には、空燃比切換手段は空燃比を徐々に切り換えるテーリング処理を行なうようにするが、この空燃比切換手段によるテーリング処理の開始に同期してスロットル弁が駆動される。したがって、空燃比切換とスロットル弁の制御とを対応させて行なうことができ、燃料制御のばらつきを抑制して、エンジン出力トルクの急変動を防止することができるようになって、エンジンの運転フィーリングを向上させることのできる利点や、自動車用エンジンにあっては走行フィーリングを向上させることのできる利点がえられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての希薄燃焼エンジンの制御装置を示す制御ブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる希薄燃焼エンジンを示す模式的な構成図である。
【図3】本発明の一実施形態としての希薄燃焼エンジンの制御装置にかかる制御内容を示すフローチャートである。
【図4】本発明の一実施形態としての希薄燃焼エンジンの制御装置にかかる制御内容を示すフローチャートである。
【図5】本発明の一実施形態としての希薄燃焼エンジンの制御装置にかかるエンジン制御の具体例を示すタイムチャートであり、(a)は空燃比係数(A/F係数)を、(b)はETVの目標開度(目標ETV)を、(c)はETVの実開度(実ETV)を、(d)は体積効率Evを、(e)はインジェクタパルス幅(Pw)を、(f)はクランク角センサ信号(SGT)を、それぞれ示す。
【図6】従来の希薄燃焼エンジンの制御における課題を説明するタイムチャートであり、(a)は空燃比係数を、(b)はETVの目標開度を、(c)はETVの実開度を、(d)は体積効率を、(e)はインジェクタパルス幅を、(f)はクランク角センサ信号を、それぞれ示す。
【符号の説明】
1 エンジン
17 エンジン運転状態検出手段としてのクランク角センサ(エンジン回転速度検出手段)
30 電子制御スロットルバルブ(ETV)
30a スロットル弁アクチュエータ(スロットル弁駆動手段)
37 エンジン運転状態検出手段としてのエアフローセンサ
38 エンジン運転状態検出手段としてのスロットルポジションセンサ
60 ECU
61 燃焼モード設定手段
62 空燃比設定手段
62A 空燃比切換手段
63 燃料噴射弁制御手段
64 ETV制御手段
Claims (1)
- 空燃比が理論空燃比よりも希薄側の希薄側空燃比になるように燃料噴射を行なう第1燃焼モードと、空燃比が該希薄側空燃比よりも濃化側の濃化側空燃比になるように燃料噴射を行なう第2燃焼モードとを、運転状態に応じて切り換え可能な希薄燃焼エンジンの制御装置において、
スロットル弁を所定の時間周期で駆動するスロットル弁駆動手段と、
運転状態に応じて設定された目標空燃比となるように前記スロットル弁の目標開度を前記所定の時間周期よりも短い時間周期で算出し、該目標開度に応じて前記スロットル弁駆動手段を制御するスロットル弁制御手段と、
少なくとも前記第2燃焼モードから前記第1燃焼モードへのモード切換時にクランク角に同期して空燃比を徐々に切り換えるテーリング処理を行なう空燃比切換手段とをそなえ、
前記スロットル弁制御手段は、前記モード切換時には、前記所定の時間周期に関らず前記空燃比切換手段によるテーリング処理の開始に同期して前記スロットル弁を駆動するように該スロットル弁駆動手段の作動を制御する
ことを特徴とする、希薄燃焼エンジンの制御装置。
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