JPH0799113B2

JPH0799113B2 - エンジンの成層燃焼制御装置

Info

Publication number: JPH0799113B2
Application number: JP28402086A
Authority: JP
Inventors: 博文山内; 博之山本; 博文西村; 克日子横奥
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPS63138119A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、燃焼室内の点火プラグ周りに可燃混合気が偏
在するよう燃焼室内を成層化して混合気の燃焼を行うエ
ンジンの成層燃焼制御装置の改良に関する。

（従来の技術）従来より、この種のエンジンの成層燃焼制御装置とし
て、例えば特開昭60−36721号公報に開示されるよう
に、エンジンの運転状態を検出し、低負荷運転時には、
燃焼室内への燃料供給量を少量とし、この燃料を燃焼室
内の点火プラグ周りに偏在させて、混合気の成層燃焼を
行うことにより、燃焼安定性を確保しながら、全体とし
て混合気の空燃比を大（リーン）にして、燃費性の向上
を図るとともに、エンジンの高負荷運転時には、上記成
層燃焼を停止すると共に、運転状態に応じた量の燃料
（可燃混合気）を燃焼室内に均一に分散させて、混合気
の均一燃焼を行うことにより、その出力の増大を確保す
るようにしたものが知られている。

そして、上記従来のものでは、混合気の成層燃焼時での
空燃比を著しく大にすべく、エンジンのスロットル弁開
度をアクセル操作部材の操作とは独立に調整可能とし、
混合気の成層燃焼時にはスロットル弁開度を全開にし
て、吸入空気量を顕著に増大させて混合気の空燃比を著
しく大にする一方、混合気の均一燃焼時では、通常通
り、スロットル弁開度をアクセル操作部材の操作量に応
じた要求開度に調整して、吸入空気量を上記アクセル操
作量に応じた量に制御している。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、上記従来の如く運転状態に応じて混合気の成
層燃焼と均一燃焼とを行う場合、均一燃焼時では、吸入
空気量に応じた燃料量が燃焼室全体に均一に分散供給さ
れて、混合気の均一燃焼が行われるものの、この均一燃
焼から成層燃焼への切換過渡時を微視的に見ると、燃焼
室への燃料供給は、該燃焼室内全体から点火プラグ周り
に偏在するよう切換られると共に、空燃比を大にすべく
スロットル弁開度が全開に調整されて、吸入空気量が顕
著に増大する状況にあり、特に混合気の均一燃焼の停止
への過渡時にスロットル弁開度の全開への操作が開始さ
れた場合には、吸入空気量の唐突な増大に伴い空燃比が
オーバリーンになって、混合気の燃焼性が低下し、特に
オーバリーンの程度が高い場合には失火を招く懸念があ
る。（尚、上記とは逆に、混合気の成層燃焼から均一燃
焼への切換過渡時、成層燃焼の停止への過渡時にスロッ
トル弁開度が閉じられて吸入空気量が急に減少しても、
燃料量は点火プラグ周りに偏在する少量であるので、オ
ーバリッチにならず、混合気の燃焼性は良好に確保され
る）。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、エンジン運転状態に応じて混合気の成層燃焼と均
一燃焼とを行う場合、均一燃焼と成層燃焼との間の燃焼
切換過渡時には、その燃焼室への燃料供給の切換とスロ
ットル弁の開度切換とを相互に関連付けることにより、
混合気の均一燃焼から成層燃焼への切換過渡時にも、ス
ロットル弁開度の全開に起因する空燃比のオーバリーン
化を防止して、混合気の燃焼性を良好に確保することに
ある。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、混合気
の成層燃焼と均一燃焼とを行うエンジン、つまり第１図
に示すように、エンジンの運転状態を検出する運転状態
検出手段34と、該運転状態検出手段34の出力を受け、エ
ンジン運転状態が低負荷運転域等の第１運転域にあると
き、燃焼室の点火プラグ周りに燃料を供給して混合気を
成層燃焼せしめる一方、エンジン運転状態が上記第１運
転域とは異なる高負荷運転域等の第２運転域にあると
き、燃焼室全体に燃料を供給して混合気を均一燃焼せし
める燃料供給手段42とを備えてなるエンジンの成層燃焼
制御装置を前提とする。そして、上記エンジンのスロッ
トル弁９の開度を調整する開度調整手段20と、上記運転
状態検出手段34の出力を受け、エンジン運転状態が上記
第１運転域にあるときスロットル弁開度を全開にする一
方、上記第２運転域にあるときアクセル操作部材の操作
量に応じた要求開度にするよう上記開度調整手段20を制
御する開度制御手段44とともに、上記均一燃焼から成層
燃焼への燃料供給の切換過渡時を検出する燃料供給切換
時検出手段45と、該燃料供給切換時検出手段45の出力を
受けて、均一燃焼から成層燃焼への燃料供給の切換後
に、上記スロットル弁９の開度が全開になるよう上記開
度制御手段44による開度調整手段20の制御を補正する補
正手段46とを備える構成としたものである。

（作用）以上の構成により、本発明では、エンジンの低負荷運転
域等の第１運転域では、燃料供給手段42により燃料が燃
焼室の点火プラグ周りに偏在供給されると共に、スロッ
トル弁９の開度がその開度制御手段44で全開に制御され
た状態で、混合気の成層燃焼が行われるので、混合気全
体としての空燃比が顕著に大になって、燃費性の向上が
効果的に図られる。

また、エンジンの高負荷運転域等の第２運転域では、燃
料供給手段42により燃料が燃焼室全体に均一に分散して
供給されるとともに、スロットル弁９の開度が開度制御
手段44でアクセル操作部材の操作量に応じた要求開度に
制御されて、この状態で混合気の均一燃焼が行われるの
で、運転者の要求に応じたエンジンの出力の増大が得ら
れる。

今、エンジン運転状態が上記第２運転域から第１運転域
に移行して、混合気の燃焼状態が均一燃焼から成層燃焼
に切換る過渡時には、燃料供給手段42による混合気の均
一燃焼から成層燃焼への燃料供給が完全に切換った後
に、スロットル弁９の開度が、補正手段46による制御の
補正により初めて全開に制御される。換言すれば、未だ
混合気の均一燃焼が続いている過渡状態では、スロット
ル弁９の開度は依然としてアクセル操作量に応じた開度
に保持されているので、空燃比のオーバリーンや失火を
招くことが無く、混合気の燃焼性は良好に確保される。
そして、その後は、成層燃焼用の燃料により混合気の成
層燃焼が良好に行われつつ、スロットル弁９の開度の全
開により混合気の空燃比が著しく大になって、燃費性の
向上が顕著に図られることになる。

（実施例）以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基いて説明
する。

第２図は本発明に係るエンジンの成層燃焼制御装置の全
体構成を示し、１はエンジン、２はエンジン１のシリン
ダ３に摺動自在に嵌挿され、頂部に凹部2aが形成された
ピストン、４は該ピストン２により容積可変に形成され
る燃焼室、５は一端がエアクリーナ６を介して大気に連
通し、他端が上記燃焼室４に開口して吸気をエンジン１
に供給するための吸気通路、７は一端が上記燃焼室４に
開口し、他端が大気に開放されて排気を排出するための
排気通路であって、上記吸気通路５のサージタンク８上
流側には、吸入空気量を制御するスロットル弁９が配設
されていると共に、該スロットル弁９及びサージタンク
８下流側には、燃料を燃焼室４内に均一に分散して噴射
供給するための均一燃焼用の燃料噴射弁10が配設されて
いる。また、燃焼室４の頂部には、ピストン２の凹部2a
に対峙して燃焼室４内の混合気に点火する点火プラグ11
と、燃焼室４内の点火プラグ11周りのみに燃料を偏在し
て噴射供給するための成層燃焼用の燃料噴射弁12とが配
設されている。尚、図中、15は吸気通路５の燃焼室４へ
の開口部に配設された吸気弁、16は排気通路７の燃焼室
４への開口部に配設された排気弁、17は排気通路７の途
中に配置された排気ガス浄化用の触媒装置である。

また、上記スロットル弁９には、該スロットル弁９の開
度を調整する開度調整手段としてのステッパモータ20が
接続されているとともに、上記均一燃焼用の燃料噴射弁
10には、該均一燃焼用の燃料噴射弁10への燃料圧力を調
整するレギュレータ21を介して燃料ポンプ22が接続さ
れ、一方、成層燃焼用の燃料噴射弁12には、該成層燃焼
用の燃料噴射弁12に燃料を供給する噴射ポンプ23が接続
されている。また、上記点火プラグ11には点火コイル24
が接続されている。

さらに、28はエンジン１の負荷状態を検出する負荷セン
サ、29はエンジン回転数を検出する回転数センサ、30は
エンジン１のクランク軸の所定角度位置（例えば所定気
筒のピストン上死点位置）により基準位置を検出するTD
Cセンサ、31はエンジン冷却水温を検出する水温セン
サ、32は吸入空気の温度を検出する吸気温センサ、33は
アクセルペダル（アクセル操作部材）のアクセル開度
（操作量）を検出するアクセルペダル開度センサであっ
て、上記負荷センサ28及び回転数センサ29により、エン
ジン１の運転状態を検出するようにした運転状態検出手
段34を構成している。

そして、上記６個のセンサ28〜33の検出信号は、各々CP
UやRAM等を内蔵するコントローラ35に入力されていて、
該コントローラ35により、上記ステッパモータ20、均一
燃焼用の燃料噴射弁10及び噴射ポンプ23並びに点火コイ
ル24が各々制御されて、スロットル弁開度、均一燃焼時
の燃料量及び成層燃焼時の燃料量並びに混合気の点火時
期が各々調整される。

次に、上記コントローラ35の作動を第３図ないし第８図
の制御フローに基いて説明する。先ず、第３図の制御フ
ローからスタートし、ステップS₁でイニシャライズした
後、ステップS₂で上記６個のセンサ28〜33（負荷、回転
数、クランク角、冷却水温、吸気温及びアクセルペダル
開度）からの各検出信号を入力し、ステップS₃でスター
タの状態によりエンジン始動時か否かを判別し、エンジ
ン始動時のYESの場合には、ステップS₄で第７図の始動
補正ルーチンに進んで、エンジン１への燃料供給及び点
火時期をエンジン始動時に対応して調整する。

また、上記ステップS₃でエンジン始動後のNOの場合に
は、定常時か加速時かを判別すべく、ステップS₅でアク
セルペダル（図示せず）の開度の変化率d θa/dtを加速
時に相当する所定値α_１と大小比較し、d θa/dt≧α_１
のYESの加速時には、特にステップS₆で加速補正ルーチ
ン（図示せず）に進んだ後、ステップS₇及びステップS₈
で負荷信号とエンジン回転数信号とに基いて第９図に示
す第１運転域（成層燃焼域）か、該第１運転域とは異な
る第２運転域（均一燃焼域（発進時を含む））か、又は
第３運転域（成層燃焼と均一燃焼との間の遷移領域）か
否かを判別し、第１運転域の場合にはステップS₉で第４
図に示す成層燃焼ルーチンに進む一方、第２運転域の場
合にはステップS₁₀で第５図に示す均一燃焼ルーチンに
進み、第３運転域の場合には、燃焼切換時のトルクショ
ックを低減する目的でステップS₁₁で第６図に示す遷移
領域ルーチンに進む。

次に、第４図の成層燃焼ルーチンを説明するに、ステッ
プS_S1で成層燃焼時間を計測すべくカウンタn₁（初期値
＝０）に「１」を加算した後、ステップS_S2で成層燃焼
域での燃料噴射時期Inj.T（ｓ）を第10図（イ）の成層
燃焼用の噴射時期マップに基いて圧縮行程後半になるよ
う算出すると共に、ステップS_S3で成層燃焼域での燃料
噴射量Ｑf（ｓ）を同図（ロ）の成層燃焼用の噴射量マ
ップに基いてアクセルペダル開度θａの増大に応じて増
量するよう算出設定する。さらに、ステップS_S4で成層
燃焼域での点火時期Ｉg.Ｔ（ｓ）を同図（ハ）の成層燃
焼用の点火時期マップに基いてアクセルペダル開度θａ
及びエンジン回転数の増大に応じて進角調整し、ステッ
プS_S5で成層燃焼域での点火期間Ｉg.Ｄr（ｓ）を同図
（ニ）の成層燃焼用の点火期間マップに基いてアクセル
ペダル開度θａの増大に応じて長くなるよう算出設定す
る。

しかる後、ステップS_S6で成層燃焼用の燃料噴射弁12か
らの燃料噴射時期が上記噴射時期Ｉnj.Ｔ（ｓ）に一致
するようセットし、更にステップS_S7でその燃料噴射量
が上記燃料噴射量Ｑf（ｓ）になるようセットすると共
に、スロットル弁９の開度が全開になるようステッパモ
ータ20を作動制御して混合気の空燃比を著しく大にする
と共にエンジン１のポンピングロスを低減した後、ステ
ップS_S8において以上で設定した点火時期Ｉg.Ｔ（ｓ）
になるのを待って、ステップS_S9で点火コイル24を作動
制御して、点火プラグ11での点火をこの点火時期Ｉg.Ｔ
（ｓ）から上記点火期間Ｉg.Ｄr（ｓ）の間続行すると
ともに、ステップS_S10で上記燃料噴射時期（Ｉnj.Ｔ
（ｓ）になるのを待って、ステップS_S11で噴射ポンプ23
の駆動により成層燃焼用の燃料噴射弁12から噴射量Ｑf
（ｓ）の燃料を燃焼室４内の点火プラグ11周りに噴射供
給する。

そして、その後は、混合気の成層燃焼に伴うカーボンの
発生に対処すべく、ステップS_S12でカウンタn₁の値を判
別し、その値n₁が点火プラグ11へのカーボン付着量の多
い所定時間α_２未満の場合には、カーボン付着量の少な
い状況であるので、直ちにリターンする一方、カーボン
付着量の多いn₁≧α_２のYESの場合には、この付着した
カーボンを混合気の均一燃焼で焼き切るべく、ステップ
S_S13で燃焼切換時間計測用のカウンタn₂（初期値＝０）
に「１」を加算した後、ステップS_S14で上記６個のセン
サ28〜33からの検出信号を入力してエンジン１の運転条
件を検出して、ステップS_S15で第５図の均一燃焼ルーチ
ンに進んで混合気の均一燃焼を開始し、その後、この強
制的な均一燃焼時間を把握すべく、ステップS_S16でカウ
ンタn₂の値を判別し、この値n₂がカーボンを焼き切るの
に十分な設定時間α_３未満（n₂＜α_３）の場合には、以
上の均一燃焼を続行し、n₂≧α_３のYESのカーボンの焼
失除去後になって初めて、リターンする。

続いて、第５図の均一燃焼ルーチンを説明するに、ステ
ップS_H1で均一燃焼域での燃料噴射時期Ｉnj.Ｔ（ｈ）を
第11図（イ）の均一燃焼用の噴射時期マップに基いて吸
気行程前半になるよう算出すると共に、ステップS_H2で
均一燃焼域での燃料噴射量Ｑf（ｈ）を同図（ロ）の均
一燃焼用の噴射量マップに基いてアクセルペダル開度θ
ａの増大に応じて増量するよう算出設定する。さらに、
ステップS_H3で均一燃焼域での点火時期Ｉg.Ｔ（ｈ）を
同図（ハ）の均一燃焼用の点火時期マップに基いてアク
セルペダル開度θａの減少及びエンジン回転数の増大に
応じて進角調整し、ステップS_H4で均一燃焼域での点火
時期Ｉg.Ｄr（ｈ）を同図（ニ）の均一燃焼用の点火期
間マップに基いてアクセルペダル開度θａの増大に応じ
て短かくなるよう算出設定する。

しかる後、ステップS_H5で、スロットル弁９の開度θt
（ｈ）を第10図のスロットル弁開度マップに基いてアク
セルペダル開度θａの増大に応じて増大するよう（始動
時では開度一定に）算出設定して、ステップS_H6でこの
スロットル弁開度θt（ｈ）になるようステッパモータ2
0を作動制御する。

そして、ステップS_H7で以上で設定した燃料噴射時期Ｉn
j.Ｔ（ｈ）になるのを待って、ステップS_H8で均一燃焼
用の燃料噴射弁10から、燃焼噴射量Ｑf（ｈ）の燃料を
吸気行程前半から燃焼室４内に噴射して、この燃料を燃
焼室４内に均一に分散して供給すると共に、ステップS
_H9で上記混合気の点火時期Ｉg.Ｔ（ｈ）になるのを待っ
て、ステップS_H10で点火コイル24を作動制御して、点火
プラグ11での点火を上記点火時期Ｉg.Ｄr（ｈ）の間続
行して、リターンする。

次に、第６図の遷移領域ルーチンを説明するに、ステッ
プS_T1で均一燃焼での燃料噴射時期Ｉnj.Ｔ（ｈ）を第11
図（イ）の均一燃焼用の噴射時期マップに基いて吸気行
程前半になるよう算出すると共に、ステップS_T2で成層
燃焼での燃料噴射時期Ｉnj.Ｔ（ｓ）を第10図（イ）の
成層燃焼用の噴射時期マップに基いて圧縮行程後半にな
るよう算出する。また、ステップS_T3及びステップS_T4で
は、均一燃焼用及び成層燃焼用の各燃焼噴射弁10,12か
らの燃料噴射量が、第13図に示す如く、この遷移領域
（第３運転域）で徐々に切換わるように、均一燃焼での
燃料噴射量Ｑf（ｈ）と成層燃焼での燃料噴射量Ｑf
（ｓ）とを各々上記第11図（ロ）及び第10図（ロ）の噴
射量マップに基いて算出した後、燃料量Ｑf（ｈ）を減
量補正すると共に、燃料量Ｑf（ｓ）を減量補正する。
さらに、この遷移領域での混合気の点火時期を均一燃焼
域での点火時期と同一時期にすべく、ステップS_T5で均
一燃焼での点火時期Ｉg.Ｔ（ｈ）を第11図（ハ）の均一
燃焼用の点火時期マップに基いて算出すると共に、ステ
ップS_T6で均一燃焼での点火期間Ｉg.Ｄr（ｈ）を同図
（ニ）の均一燃焼用の点火期間マップに基いて算出設定
し、その後、ステップS_T7でスロットル弁９の開度θt
（ｈ）を第12図のスロットル弁開度マップに基いて算出
設定して、ステップS_T8でこのスロットル弁開度θt
（ｈ）になるようステッパモータ20を作動制御する。

しかる後、ステップS_T9で成層燃焼用の燃料噴射弁12か
らの燃料噴射時期及び噴射量が各々上記成層燃焼時の燃
料噴射時期Ｉnj.Ｔ（ｓ）及び燃料噴射量Ｑf（ｓ）に一
致するよう噴射ポンプ23からの燃料吐出時期及び吐出量
をセットした後、ステップS_T10で均一燃焼での燃料噴射
時期Ｉnj.Ｔ（ｈ）になるのを待って、ステップS_T11で
燃料ポンプ22の駆動により均一燃焼用の燃料噴射弁10か
ら、燃料噴射量Ｑf（ｈ）の燃料を吸気行程前半から燃
焼室４内に噴射供給して、この燃料を燃焼室４内全体に
均一に分散供給すると共に、ステップS_T12で均一燃焼用
の点火時期Ｉg.Ｔ（ｈ）になるのを待って、ステップS
_T13で点火コイル24を作動制御して、点火プラグ11での
点火を上記点火期間Ｉg.Ｄr（ｈ）の間続行する。

その後、ステップS_T14で成層燃焼での燃料噴射時期Ｉn
j.Ｔ（ｓ）になるのを待って、ステップS_T15で吸気行程
後半ないし圧縮行程直前で噴射ポンプ23の駆動により燃
料噴射量Ｑf（ｓ）の燃料を成層燃焼用の燃料噴射弁12
から燃焼室４内の点火プラグ11周りに噴射供給して、リ
ターンする。

次に、上記第７図の始動補正ルーチンを説明するに、ス
テップS_C1でクランキング時のエンジン回転数Ｎ及びア
クセルペダル開度θaを入力した後、このクランキング
時に混合気の均一燃焼を行って始動性の向上を図るべ
く、ステップS_C2で燃料噴射時期Ｉnj.Ｔ（ｈ）を第11図
（イ）の均一燃焼用の噴射時期マップに基いて吸気行程
前半になるよう算出すると共に、ステップS_C3で燃料噴
射量Ｑf（ｈ）を同図（ロ）の均一燃焼用の噴射量マッ
プに基いて始動後の噴射量よりも増量するよう算出設定
し、さらにステップS_C4で点火時期Ｉg.Ｔ（ｈ）を同図
（ハ）の均一燃焼用の点火時期マップに基いてアクセル
ペダル開度θaの減少及びエンジン回転数の増大に応じ
て進角調整し、ステップS_C5で点火期間Ｉg.Ｄr（ｈ）を
同図（ニ）の均一燃焼用の点火期間マップに基いて始動
後の点火時期よりも短かく算出設定し、その後、ステッ
プS_C6で、スロットル弁９の開度θtを第12図のスロット
ル弁開度マップに基いて微小開度の所定値α_５に一定に
算出設定して、該スロットル弁開度θtになるようステ
ッパモータ20を作動制御する。

しかる後、ステップS_C7で以上で設定した燃料噴射時期
Ｉnj.Ｔ（ｈ）になるのを待って、ステップS_C8で均一燃
焼用の燃料噴射弁10から、燃料噴射量Ｑf（ｈ）の燃料
を吸気行程前半から燃焼室４内に噴射供給して、この燃
料を燃焼室４内に均一に分散して供給すると共に、ステ
ップS_C9で上記混合気の点火時期Ｉg.Ｔ（ｈ）になるの
を待って、ステップS_C10で点火コイル24を作動制御し
て、点火プラグ11での点火を上記点火期間Ｉg.Ｄr
（ｈ）の間続行し、その後、ステップS_C11でスタータの
位置を判別して、ON位置にあるYESのクランキング中の
場合には以上の動作を繰返して、エンジン完爆を待ち、
エンジン完爆後（NOの場合）は、その後の所定時間のあ
いだ混合気の均一燃焼を続行すべく、ステップS_C12で再
びエンジン回転数Ｎ及びアクセルペダル開度θaを入力
した後、ステップS_C13で均一燃焼の続行時間計測用のカ
ウンタn₃に「１」を加算して、ステップS_C14で上記第５
図の均一燃焼ルーチンに進んで混合気の均一燃焼を行
い、その後、ステップS_C15でカウンタn₃の値をエンジン
安定までの所定時間T₁に相当する設定値α_６と大小比較
し、n₃＜α_６の場合にはエンジンの安定を待つべく以上
の均一燃焼を続行し、n₃≧α_６のYESの所定時間T₁の経
過後は、混合気の均一燃焼から成層燃焼に移行すべくス
テップS_C16以降に進む。

そして、ステップS_C16で再びエンジン回転数Ｎ及びアク
セルペダル開度θaを入力した後、ステップS_C17で第１
運転域（成層燃焼域）か否かを判別し、該第１運転域に
ないNOの場合には、完爆直後の発進の場合を考慮して、
ステップS_C18で第２運転域（均一燃焼域）にあるときに
は、ステップS_C19で第５図の均一燃焼ルーチンに進んで
均一燃焼を行う一方、第３運転域（遷移領域）にあると
きには、ステップS_C20で第６図の遷移領域ルーチンに進
んで混合気の燃焼状態を徐々に切換える。

そして、上記ステップS_C17で通常通り第１運転域（成層
燃焼域）にある場合には、均一燃焼から成層燃焼に徐々
に切換えるべく、ステップS_C21で第６図の遷移領域ルー
チンに進んで均一燃焼用の燃料噴射弁10からの均一燃料
量Ｑf（ｈ）を漸次減量すると共に、成層燃焼用の燃料
噴射弁12からの成層燃料量Ｑf（ｓ）を漸次増量した
後、ステップS_C22で均一燃料量Ｑf（ｈ）の値を判別
し、Ｑf（ｈ）＞０の未だ均一燃料の噴射中の場合（NO
の場合）には、上記均一燃料量Ｑf（ｈ）の減量及び成
層燃料量Ｑf（ｓ）の増量動作を繰返し、Ｑf（ｈ）＝０
で均一燃料の噴射が停止すると、ステップS_C23で安全時
間計測用のカウンタn₅に「１」を加算した後、ステップ
S_C24でこの値n₅を安全時間T₂に相当する所定値α_８と大
小比較し、安全時間T₂経過後のn₅≧α_８のYESの場合に
限り、ステップS_C25で水温センサ31からの出力に基いて
エンジン冷却水温度T_Wを把握し、この冷却水温度T_Wをエ
ンジン暖機時に相当する所定温度α_９と大小比較し、T_W
≧α_９のエンジン暖機時のYESの場合には、ステップS
_C26でスロットル弁９の開度θ_Ｔを素早く全開にしてリ
ターンする一方、T_W≧α_９のエンジン冷機時には、エン
ジンストールを招かないよう、ステップS_C27で第８図に
示す冷機時補正ルーチンに進んで、リターンする。

すなわち、第８図の冷機時補正ルーチンにおいて、エン
ジン冷機時には、ステップS_W1でカウンタn₆に「１」を
加算した後、ステップS_W2でスロットル弁開度θ
_Ｔ（ｈ）から上記カウンタ値n₆に応じた微小値（α₁₀×
n₆）（α₁₀;係数）を減算し、ステップS_W3でこの開度値
θ_Ｔ（ｈ）になるようステッパモータ20を駆動して、ス
ロットル弁開度θ_Ｔ（ｈ）を徐々に開き、その後、ステ
ップS_W4でこの開度値θ_Ｔ（ｈ）が零値になるまで、つ
まり全開になるまで以上の動作を繰返して、リターンす
る。

よって、上記第３図のステップS₇〜S₁₀及び第４図の成
層燃焼ルーチンのステップS_S1〜S_S11並びに第５図の均
一燃焼ルーチンのステップS_H1〜S_H4,S_H7〜S_H10により、
運転状態検出手段34の出力を受け、エンジン運転状態が
第１運転域（成層燃焼域）にあるとき、燃焼室４内の成
層燃焼用の燃料噴射弁12から燃料を圧縮行程後半で噴射
して、該燃料を点火プラグ11周りにのみ偏在するよう供
給して、この燃料を含む混合気を成層燃焼用の点火時期
Ｉg.Ｔ（ｓ）で点火して、混合気を成層燃焼せしめる一
方、エンジン運転状態が上記第１運転域（成層燃焼域）
とは異なる第２運転域（均一燃焼域）にあるとき、吸気
通路５の均一燃焼用の燃料噴射弁10から燃料を吸気行程
前半から噴射して、該燃料を燃焼室４全体に均一に分散
するよう供給して、この燃料を含む混合気を均一燃焼用
の点火時期Ｉg.Ｔ（ｈ）で点火して、混合気を均一燃焼
せしめるようにした燃料供給手段42を構成している。

さらに、第４図の成層燃焼ルーチンのステップS_S7及び
第５図の均一燃焼ルーチンのステップS_H5,S_H6により、
エンジン運転状態が第１運転域（成層燃焼域）にあると
きにはスロットル弁開度θ_Ｔを全開にする一方、第２運
転域（均一燃焼域）にあるときにはスロットル弁開度θ
_Ｔを第12図のスロットル弁開度マップに基いてアクセル
ペダル開度θaの増減に応じた要求開度にするようステ
ッパモータ20を制御する開度制御手段44を構成してい
る。

加えて、第７図の始動補正ルーチンにおいて、ステップ
S_C15〜S_C17により、エンジン始動時における混合気の均
一燃焼制御からその後の安定時における混合気の成層燃
焼制御への移行時、つまり均一燃焼から成層燃焼への燃
料の噴射供給の切換過渡時を検出するようにした燃料供
給切換時検出手段45を構成しているとともに、ステップ
S_C21〜S_C27により、上記燃料供給切換時検出手段45の出
力を受け、均一燃焼用の燃料噴射弁10からの均一燃料量
Ｑf（ｈ）が零値なった後、つまり均一燃料から成層燃
料への供給切換が完了した後に、スロットル弁９の開度
θ_Ｔが全開になるよう、上記開度制御手段44によるステ
ッパモータ20の制御を補正するようにした補正手段46を
構成している。

したがって、上記実施例においては、エンジン始動時
（第２運転域）では、第14図に示す如く、クランキング
開始と同時にスロットル弁９の開度θ_Ｔが同図（ハ）に
示す如く、微小開度α_５に調整されると共に、吸気通路
５の均一燃焼用の燃料噴射弁10から燃料が同図（イ）に
示す如く始動補正されて多量に吸気行程の前半から燃焼
室４内に噴射供給され、このことにより燃焼室４内の全
体に燃料が均一に分散された状態で混合気の均一燃焼が
行われるので、同図（ニ）に示すエンジン回転数が素早
く上昇して直ちに完爆し、エンジン始動が容易に行われ
る。その際、均一燃焼用の燃料噴射弁10からの均一燃料
は始動増量後にアイドル運転時に必要な燃料量Q₁に調整
されると共に、成層燃焼用の燃料噴射弁12からの成層燃
料量は同図（ロ）に示す如く零値である。

そして、所定時間T₁が経過してエンジン安定状態になる
と、アイドル運転状態では、混合気の均一燃焼から成層
燃焼に切換えるべく、同図（イ）の均一燃料量が徐々に
減少すると共に、同図（ロ）の成層燃料量が徐々に増量
し、均一燃料量が零値になって燃料供給切換が完了した
時点（図中Ｃ点）、つまり成層燃料に基いて燃焼室４内
の点火プラグ11周りに偏在する可燃混合気の成層燃焼に
完全に切換ると、この時点から安全時間T₂を経過した時
点でスロットル弁９の開度θ_Ｔが初めてステッパモータ
20で全開に制御されるので、この成層燃焼時において吸
入空気量が増大して、混合気の燃焼性を良好に確保しつ
つ、混合気の空燃比が顕著に大になり、燃費性の向上が
効果的に図られる。

その際、混合気の均一燃焼から成層燃焼への切換過渡
時、未だ均一燃料の噴射供給が続く過渡状態では、スロ
ットル弁９の開度θ_Ｔは微小開度α_５に保持されてい
て、スロットル弁開度θ_Ｔの全開に伴う吸入空気量の唐
突な増大がないので、この燃焼切換の過渡時に空燃比の
オーバリーンや失火が生じることが無く、混合気の燃焼
性を良好に確保することができる。

尚、上記実施例では、成層燃焼用の燃料噴射弁12を燃焼
室４内に望むように配置したが、この成層燃焼用の燃焼
噴射弁12を吸気通路５の吸気弁15直上流に配置してもよ
いのは勿論のこと、成層燃焼用の燃焼噴射弁12又は均一
燃焼用の燃料噴射弁10で他方を兼用してもよい。その場
合、燃料噴射タイミングを早くすることで混合気の均一
燃焼を、遅くすることで混合気の成層燃焼を行うことが
できる。

また、上記実施例では、始動時での均一燃焼から成層燃
焼への燃焼切換時の場合について説明したが、その他、
高回転・高負荷から低回転・低負荷に移行する通常の場
合でも同様に適用でき、要は第２運転域（均一燃焼域）
から第１運転域（成層燃焼域）に移行する場合に適用で
きる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、エンジン運転状
態に応じて混合気の成層燃焼と均一燃焼とを行う場合、
混合気の均一燃焼から成層燃焼への燃料供給の切換過渡
時には、この燃料供給の切換が完全に終了した後に初め
てスロットル弁開度を全開にして、混合気の成層燃焼時
での混合気の空燃比を顕著に大にしたので、この燃焼切
換過渡時での吸入空気量の唐突に増大に伴う空燃比のオ
ーバリーンを防止して、混合気の燃焼性を良好に確保す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第２図
ないし第14図は本発明の実施例を示し、第２図は全体構
成図、第３図ないし第８図は各々コントローラの作動を
示すフローチャート図、第９図は第１〜第３運転域を示
す説明図、第10図（イ）〜（ニ）及び第11図（イ）〜
（ニ）並びに第12図は各々コントローラ内部に記憶する
各種マップを示す図、第13図は成層燃焼用及び均一燃焼
用の各燃料噴射弁の噴射量特性を示す図、第14図は作動
説明図である。１……エンジン、９……スロットル弁、10……均一燃焼
用の燃料噴射弁、11……点火プラグ、12……成層燃焼用
の燃料噴射弁、20……ステッパモータ、22……燃料ポン
プ、23……噴射ポンプ、28……負荷センサ、29……回転
数センサ、33……アクセルペダル開度センサ、34……運
転状態検出手段、35……コントローラ、42……燃料供給
手段、44……開度制御手段、45……燃料供給切換時検出
手段、46……補正手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 41/04 ３１０ＢＣ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの運転状態を検出する運転状態検
出手段と、該運転状態検出手段の出力を受け、エンジン
運転状態が第１運転域にあるとき、燃焼室の点火プラグ
周りに燃料を供給して混合気を成層燃焼せしめる一方、
エンジン運転状態が上記第１運転域とは異なる第２運転
域にあるとき、燃焼室全体に燃料を供給して混合気を均
一燃焼せしめる燃料供給手段とを備えてなるエンジンの
成層燃焼制御装置において、上記エンジンのスロットル
弁の開度を調整する開度調整手段と、上記運転状態検出
手段の出力を受け、エンジン運転状態が第１運転域にあ
るときスロットル弁開度を全開にする一方、上記第２運
転域にあるときアクセル操作部材の操作量に応じた要求
開度にするよう上記開度調整手段を制御する開度制御手
段と、上記均一燃焼から成層燃焼への燃料供給の切換過
度時を検出する燃料供給切換時検出手段と、該燃料供給
切換時検出手段の出力を受け、均一燃焼から成層燃焼へ
の燃料供給の切換後に上記スロットル弁の開度が全開に
なるよう上記開度制御手段による開度調整手段の制御を
補正する補正手段とを備えたことを特徴とするエンジン
の成層燃焼制御装置。