JPH08312403A

JPH08312403A - 筒内噴射型火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPH08312403A
Application number: JP7115779A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Iida; 和正飯田; Katsuhiko Miyamoto; 勝彦宮本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-05-15
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】惰行運転時等に適度な減速感を運転者に与え
ると共に、燃料カット時におけるショックを軽減する筒
内噴射型火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置を提供
する。【構成】運転者がアクセルペダルを戻して惰行運転が
開始されると、ＥＣＵ７０は、現在が後期噴射モードで
あるか否かを判定する。そして、この判定がＹesであっ
た場合には、吸入空気量Ａ／Ｎと目標空燃比Ａ／Ｆobj
とから算出された第１の開弁時間Ｔinj1と、スロットル
開度θTHとエンジン回転速度Ｎe とから算出された第２
の開弁時間Ｔinj2とを比較し、短い方を開弁時間Ｔinj
として選択した後、燃料噴射弁４を開弁時間Ｔinj に基
づき駆動する。これにより、ＡＢＶ２７によりバイパス
エアが燃焼室５に導入されていても、スロットル開度θ
THが小さい場合には燃料噴射量が減少し、エンジン１の
発生するトルクＴe は低下する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等に搭載される
筒内噴射型火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置に係
り、詳しくは減速運転時に適切な燃料噴射を行う技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車等に搭載される燃料噴射火
花点火式内燃機関では、有害排出ガス成分の低減や燃費
の向上等を図るため、旧来の吸気管噴射型に代えて燃焼
室に直接燃料を噴射する筒内噴射型のもの（以下、筒内
噴射ガソリンエンジン）が種々提案されている。

【０００３】筒内噴射ガソリンエンジンは、例えば、点
火プラグの周囲やピストンに設けたキャビティ内に局所
的に理論空燃比に近い空燃比の混合気を供給することに
より、全体として希薄な空燃比でも着火が可能となり、
ＣＯやＨＣの排出量が減少すると共に、アイドル運転時
や定常走行時の燃費を大幅に向上させることができると
いう長所を有している。更に、燃料噴射量を増減させる
際に、吸気管による移送遅れがないため、加減速レスポ
ンスも非常によくなるという利点を有している。ところ
が、高負荷時には燃料噴射量の増大に伴って点火プラグ
の近傍の空燃比が過濃となり、平均空燃比に近づくと失
火が生じ、安定した作動領域が狭いという欠点がある。
これは、燃料噴射弁の単位時間あたりの噴射量や噴射方
向を可変にすることが難しいために、点火プラグ近傍の
局所的空燃比をエンジンの全作動領域に亘って最適値に
保つことが困難であること等に起因する。

【０００４】このような欠点を解消するために、負荷に
応じて適切なタイミングで燃料噴射を行うと共に、燃焼
室の形状をこれに合わせて設計したもの、より詳しく
は、負荷に応じて、圧縮行程時に燃料を噴射させる後期
噴射モードと、吸気行程時に燃料を噴射させる前期噴射
モードとを切り換えるものが、例えば、特開平５−７９
３７０号公報で提案されている。このエンジンでは、低
中負荷運転時には、圧縮行程末期や吸気行程の初期にキ
ャビティ内に燃料を噴射し、点火プラグの周囲やキャビ
ティ内に理論空燃比に近い空燃比（空気と燃料との重量
比）の混合気を形成させる。これにより、全体としてリ
ーンな空燃比（例えば、20〜30）でも着火が可能とな
り、ＣＯやＨＣの排出量が減少すると共に、アイドル運
転時や定常走行時の燃費が大幅に向上する。また、高負
荷運転時には、吸気行程中にキャビティ外に燃料を噴射
し、燃焼室内に均一な空燃比の混合気を形成させる。こ
れにより、吸気管噴射型のものと同等量の燃料を燃焼さ
せることが可能となり、発進・加速時に要求される出力
が確保される。

【０００５】一般に、筒内噴射ガソリンエンジンの吸気
系には、スロットルバルブを迂回して燃焼室にバイパス
エアを供給するべく、エアバイパスバルブが備えられて
いる。エアバイパスバルブは、エンジン制御ユニットに
制御されたアクチュエータにより開閉駆動されるが、そ
の容量は旧来からあるアイドル制御用のバイパスバルブ
より遙かに大きく設定されている。そして、リーンな空
燃比での運転（リーン運転）が行われる場合には、噴射
モードに拘わらず、このエアバイパスバルブから所定量
のバイパスエアが燃焼室に導入される。例えば、低中速
の定常走行時には、前期噴射モードでのリーン運転が行
われ、燃焼室にはスロットルバルブとエアバイパスバル
ブとを介して吸入気が導入される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】通常、吸気管噴射型エ
ンジンを搭載した車両では、定常走行時に運転者がアク
セルペダルを戻して惰行運転を始めると、スロットルバ
ルブが即座に閉鎖されて吸入空気量が急減する。する
と、吸入空気量と目標空燃比とから決定される燃料噴射
量も減少してエンジンが発生するトルクが急激に低下
し、ポンピングロスの増大も相俟って、車両にエンジン
を負荷発生源とする減速力（いわゆる、エンジンブレー
キ）が作用する。

【０００７】ところが、筒内噴射ガソリンエンジンで
は、エンジン制御ユニットが、スロットル開度等から惰
行運転状態を検出し、エアバイパスバルブに閉鎖指令を
出力しても、リニアソレノイド等のアクチュエータの作
動速度の関係により、エアバイパスバルブが全閉するま
でに所定の時間遅れが生じる。そのため、惰行運転開始
直後には、吸入空気量の減少や、それに伴うトルクの低
下は徐々にしか起こらないことになる。その結果、エン
ジンブレーキの効きが甚だ悪くなり、車両が空走するこ
とにより、運転者は意図した減速感を得られなくなる。
惰行運転時における減速感は、ドライバビリティを決定
する重要なファクターであり、これが十分に得られない
ことは大きな問題となっていた。一方、減速時に所定の
条件が満たされると、燃費の向上等を目的として燃料カ
ットが行われるが、燃料カット時にエンジンが発生して
いるトルクが大きい場合、大きなトルク変動（ショッ
ク）が生じて車体や駆動系の振動による乗心地の悪化を
招く問題もあった。

【０００８】本発明は上記状況に鑑みなされたもので、
惰行運転時等に適度な減速感を運転者に与えると共に、
燃料カット時におけるショックを軽減する筒内噴射型火
花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の請求項
１では、主として吸入行程で燃料噴射を行う前期噴射モ
ードと、主として圧縮行程で燃料噴射を行う後期噴射モ
ードとに基づき、燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を直接
噴射する筒内噴射型火花点火式内燃機関の燃料噴射制御
装置において、上記内燃機関の運転状態を検出する運転
状態検出手段と、この運転状態検出手段の検出結果に応
じて前期噴射モードと後期噴射モードとの間で切り換え
を行う噴射モード切換手段と、上記内燃機関の減速運転
状態を検出する減速運転状態検出手段と、少なくとも上
記内燃機関の吸入空気量に基づいて、上記燃料噴射弁の
第１の開弁時間を設定する第１開弁時間設定手段と、少
なくとも上記内燃機関のスロットル開度に基づいて、上
記燃料噴射弁の第２の開弁時間を設定する第２開弁時間
設定手段と、上記モード切換手段の作動状態と上記減速
運転状態検出手段の検出結果とから上記内燃機関が後期
噴射モードでかつ減速運転状態にあることを判定する
と、上記第１の開弁時間と上記第２の開弁時間とのう
ち、短い方を選択して上記燃料噴射弁に燃料噴射を行わ
せる燃料噴射弁駆動制御手段とを備えたものを提案す
る。

【００１０】また、本発明の請求項２では、請求項１の
燃料噴射制御装置において、上記内燃機関は、スロット
ル弁を迂回して吸入気を燃焼室に供給するエアバイパス
バルブを備えたものを提案する。また、本発明の請求項
３では、請求項１の燃料噴射制御装置において、上記第
２開弁時間設定手段は、少なくともスロットル弁が略全
閉状態である場合には、燃焼室内の平均空燃比が理論空
燃比より希薄側になるように上記第２の開弁時間を設定
するものを提案する。

【００１１】また、本発明の請求項４では、請求項１の
燃料噴射制御装置において、上記第１開弁時間設定手段
は、上記吸入空気量と目標空燃比とに基づいて、上記第
１の開弁時間を設定するものを提案する。また、本発明
の請求項５では、請求項１の燃料噴射制御装置におい
て、上記第２開弁時間設定手段は、上記内燃機関のスロ
ットル開度と回転速度とに基づいて、上記第２の開弁時
間を設定するものを提案する。

【００１２】

【作用】請求項１の燃料噴射制御装置では、例えば、定
常走行中に運転者がアクセルペダルを戻して惰行運転が
開始されると、噴射モード切換手段が、スロットル開度
とエンジン回転速度とに応じて、燃料噴射モードを前期
噴射モードから後期噴射モードに切り換える。その結
果、燃料噴射弁駆動制御手段は、噴射モード切換手段の
作動とスロットル開度の変化量等とに基づき、現在が後
期噴射モードでかつ内燃機関が減速運転状態にあると判
定し、第１の開弁時間と第２の開弁時間とのうち、短い
ほうを選択して燃料噴射弁に燃料噴射を行わせる。これ
により、内燃機関の発生トルクが減少し、エンジンブレ
ーキの作用が強まると共に、燃料カット時のトルク変動
が軽減される。

【００１３】また、請求項２の燃料噴射制御装置では、
例えば、減速運転時にエアバイパスバルブが全閉するま
では、スロットル開度等に基づき設定された第２の開弁
時間により燃料噴射が行われる。また、請求項３の燃料
噴射制御装置では、第２開弁時間設定手段は、例えばス
ロットル弁が略全閉時でありながら燃焼室に導入される
吸入空気量が比較的多い場合には、スロットル開度等に
基づき平均混合比が理論空燃比より希薄側になるように
第２の開弁時間を設定する。

【００１４】また、請求項４の燃料噴射制御装置では、
第１開弁時間設定手段は、スロットル開度に拘わらず、
吸入空気量と目標空燃比とから、所要の燃料噴射量が得
られるように第１の開弁時間を設定する。また、請求項
５の燃料噴射制御装置では、第２開弁時間設定手段は、
吸入空気量に拘わらず、スロットル開度とエンジン回転
速度とから、所要の燃料噴射量が得られるように第２の
開弁時間を設定する。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例を
詳細に説明する。図１は本発明を適用したエンジン制御
システムの一実施例を示す概略構成図であり、図２は実
施例に係る筒内噴射ガソリンエンジンの縦断面図であ
る。これらの図において、１は自動車用の筒内噴射型直
列４気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンと記
す）であり、燃焼室を始め吸気装置やＥＧＲ装置等が筒
内噴射専用に設計されている。

【００１６】本実施例の場合、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と共に電磁式の燃
料噴射弁４も取り付けられており、燃焼室５内に直接燃
料が噴射されるようになっている。また、シリンダ６に
上下摺動自在に保持されたピストン７の頂面には、上死
点近傍で燃料噴射弁４からの燃料噴霧が到達する位置
に、半球状のキャビティ８が形成されている。また、こ
のエンジン１の理論圧縮比は、吸気管噴射型のものに比
べ、高く（本実施例では、１２程度）設定されている。
動弁機構としてはＤＯＨＣ４弁式が採用されており、シ
リンダヘッド２の上部には、吸排気弁９，１０をそれぞ
れ駆動するべく、吸気側カムシャフト１１と排気側カム
シャフト１２とが回転自在に保持されている。

【００１７】シリンダヘッド２には、両カムシャフト１
１，１２の間を抜けるようにして、略直立方向に吸気ポ
ート１３が形成されており、この吸気ポート１３を通過
した吸気流が燃焼室５内で後述する逆タンブル流を発生
させるようになっている。一方、排気ポート１４につい
ては、通常のエンジンと同様に略水平方向に形成されて
いるが、斜めに大径のＥＧＲポート１５（図２には図示
せず）が分岐している。図中、１６は冷却水温ＴW を検
出する水温センサであり、１７は各気筒の所定のクラン
ク位置（本実施例では、５°BTDCおよび75°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
ンサであり、１９は点火プラグ３に高電圧を出力する点
火コイルである。尚、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等には、気筒判別信号ＳＧＣを
出力する気筒判別センサ（図示せず）が取り付けられ、
クランク角信号ＳＧＴがどの気筒のものか判別される。

【００１８】図２に示したように、吸気ポート１３に
は、サージタンク２０を有する吸気マニホールド２１を
介して、エアクリーナ２２，スロットルボディ２３，ス
テッパモータ式のＩＳＣＶ（アイドルスピードコントロ
ールバルブ）２４を具えた吸気管２５が接続している。
更に、吸気管２５には、スロットルボディ２３を迂回し
て吸気マニホールド２１に吸入気を導入する、大径のエ
アバイパスパイプ２６が併設されており、その管路には
リニアソレノイド式で大型のＡＢＶ（エアバイパスバル
ブ）２７が設けられている。尚、エアバイパスパイプ２
６は、吸気管２５に準ずる流路面積を有しており、ＡＢ
Ｖ２７の全開時にはエンジン１の低中速域で要求される
量の吸入気が流通可能となっている。尚、スロットルボ
ディ２３には、流路を開閉するバタフライ式のスロット
ルバルブ２８と共に、スロットルバルブ２８の開度θTH
を検出するスロットルセンサ２９と、全閉状態を検出す
るアイドルスイッチ３０とが備えられている。図中、３
１は吸気管圧力Ｐb を検出するブースト圧（ＭＡＰ：Ma
nifold Absolute Pressure）センサであり、サージタン
ク２０に接続している。

【００１９】一方、排気ポート１４には、Ｏ₂センサ４
０が取付けられた排気マニホールド４１を介して、三元
触媒４２や図示しないマフラー等を具えた排気管４３が
接続している。また、ＥＧＲポート１５は、大径のＥＧ
Ｒパイプ４４を介して、吸気マニホールド２１の上流に
接続されており、その管路にはステッパモータ式のＥＧ
Ｒバルブ４５が設けられている。

【００２０】燃料タンク５０は、図示しない車体後部に
設置されている。そして、燃料タンク５０に貯留された
燃料は、電動式の低圧燃料ポンプ５１に吸い上げられ、
低圧フィードパイプ５２を介して、エンジン１側に送給
される。低圧フィードパイプ５２内の燃圧は、リターン
パイプ５３の管路に介装された第１燃圧レギュレータ５
４により、比較的低圧（本実施例では、3.35 kg/mm² …
以下、低燃圧と記す）に調圧される。エンジン１側に送
給された燃料は、シリンダヘッド２に取り付けられた高
圧燃料ポンプ５５により、高圧フィードパイプ５６とデ
リバリパイプ５７とを介して、各燃料噴射弁４に送給さ
れる。本実施例の場合、高圧燃料ポンプ５５は斜板アキ
シャルピストン式であり、排気側カムシャフト１２によ
り駆動され、エンジン１のアイドル運転時にも50 kg/mm
² 以上の吐出圧を発生する。デリバリパイプ５７内の燃
圧は、リターンパイプ５８の管路に介装された第２燃圧
レギュレータ５９により、比較的高圧（本実施例では、
50 kg/mm² …以下、高燃圧と記す）に調圧される。図
中、６０は第２燃圧レギュレータ５９に取付けられた電
磁式の燃圧切換弁であり、オン状態で燃料をリリーフし
て、デリバリパイプ５７内の燃圧を所定値（例えば、3.
35 kg/mm² ）に低下させる。また、６１は高圧燃料ポン
プ５５の潤滑や冷却等を行った燃料を燃料タンク５０に
還流させるリターンパイプである。

【００２１】車室内には、図示しない入出力装置，制御
プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置
（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等），中央処理装置（Ｃ
ＰＵ），タイマカウンタ等を具えた、ＥＣＵ（エンジン
制御ユニット）７０が設置されており、エンジン１の総
合的な制御を行う。ＥＣＵ７０の入力側には、上述した
各種のセンサ類等からの検出情報が入力する。ＥＣＵ７
０は、これらの検出情報に基づき、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や点火コイル１９，ＥＧＲバ
ルブ４５等を駆動制御する。尚、ＥＣＵ７０には、その
入力側に図示しない多数のスイッチやセンサ類が接続す
る一方で、出力側にも各種警告灯や機器類等が接続して
いる。

【００２２】次に、エンジン制御の基本的な流れを簡単
に説明する。冷機時において、運転者がイグニッション
キーをオン操作すると、ＥＣＵ７０は、低圧燃料ポンプ
５１と燃圧切換弁６０をオンにして、燃料噴射弁４に低
燃圧の燃料を供給する。これは、エンジン１の停止時や
クランキング時には、高圧燃料ポンプ５５が全くあるい
は不完全にしか作動しないため、低圧燃料ポンプ５１の
吐出圧と燃料噴射弁４の開弁時間とに基づいて燃料噴射
量を決定せざるを得ないためである。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
ルモータによりエンジン１がクランキングされ、同時に
ＥＣＵ７０による燃料噴射制御が開始される。この時点
では、ＥＣＵ７０は、前期噴射モードを選択し、比較的
リッチな空燃比となるように燃料を噴射する。これは、
冷機時には燃料の気化率が低いため、後期噴射モード
（すなわち、圧縮行程）で噴射を行った場合、失火や未
燃燃料（ＨＣ）の排出が避けられないためである。ま
た、ＥＣＵ７０は、始動時にはＡＢＶ２７を閉鎖するた
め、燃焼室５への吸入気はスロットルバルブ２８の隙間
やＩＳＣＶ２４から供給される。尚、ＩＳＣＶ２４とＡ
ＢＶ２７とは、ＥＣＵ７０により一元管理されており、
スロットルバルブ２８を迂回する吸入気（バイパスエ
ア）の必要導入量に応じてそれぞれの開弁量が決定され
る。

【００２３】始動が完了してエンジン１がアイドル運転
を開始すると、高圧燃料ポンプ５５が定格の吐出作動を
始めるため、ＥＣＵ７０は、燃圧切換弁６０をオフにし
て燃料噴射弁４に高燃圧の燃料を供給する。この際に
は、当然のことながら、高燃圧と燃料噴射弁４の開弁時
間とに基づいて燃料噴射量が決定される。そして、冷却
水温ＴW が所定値に上昇するまでは、ＥＣＵ７０は、始
動時と同様に前期噴射モードを選択して燃料を噴射する
と共に、ＡＢＶ２７も継続して閉鎖する。また、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数の制
御は、吸気管噴射型と同様にＩＳＣＶ２４によって行わ
れる。更に、所定サイクルが経過してＯ₂センサ４０が
活性温度に達すると、ＥＣＵ７０は、Ｏ₂センサ４０の
出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御を開始し、
有害排出ガス成分を三元触媒４２により浄化させる。こ
のように、冷機時においては、吸気管噴射型と略同様の
燃料噴射制御が行われるが、吸気管１３の壁面への燃料
滴の付着等がないため、制御の応答性や精度は高くな
る。

【００２４】エンジン１の暖機が終了すると、ＥＣＵ７
０は、吸気管圧力Ｐb やスロットル開度θTH等から得た
目標平均有効圧Ｐe とエンジン回転速度Ｎe とに基づ
き、図３の燃料噴射制御マップから現在の燃料噴射制御
領域を検索し、燃料噴射モードと燃料噴射量とを決定し
て燃料噴射弁４を駆動する他、ＡＢＶ２７やＥＧＲバル
ブ４５の開閉制御等も行う。

【００２５】例えば、アイドル運転時等の低負荷・低回
転域は図３中の後期噴射リーン域となるため、ＥＣＵ７
０は、後期噴射モードを選択すると共にＡＢＶ２７を開
放し、リーンな空燃比（本実施例では、20〜40程度）と
なるように燃料を噴射する。この時点では燃料の気化率
が上昇すると共に、図４に示したように吸気ポート１３
から流入した吸気流が矢印で示す逆タンブル流８０を形
成するため、燃料噴霧８１がピストン７のキャビティ８
内に保存される。その結果、点火時点において点火プラ
グ３の周囲には理論空燃比近傍の混合気が形成されるこ
とになり、全体としてリーンな空燃比でも着火が可能と
なる。これにより、ＣＯやＨＣの排出が極く少量になる
と共に、ポンピングロスの低減も相俟って燃費が大幅に
向上する。そして、負荷の増減に応じたアイドル回転数
の制御は、燃料噴射量を増減させることにより行うた
め、制御応答性も非常に高くなる。尚、平均空燃比が20
以下になると部分的にオーバリッチな混合気が生成され
て失火が生じる一方、40以上になると希薄限界を超えて
やはり失火が生じる。また、ＥＣＵ７０は、この制御領
域ではＥＧＲバルブ４５を開放し、燃焼室５内に大量
（本実施例では、30％以上）のＥＧＲガスを導入するこ
とにより、ＮＯ_Xも大幅に低減させる。

【００２６】また、低中速走行時は、その負荷状態やエ
ンジン回転速度Ｎe に応じて、図３中の前期噴射リーン
域あるいはストイキオフィードバック域となるため、Ｅ
ＣＵ７０は、前期噴射モードを選択すると共に、所定の
空燃比となるように燃料を噴射する。すなわち、前期噴
射リーン域では、比較的リーンな空燃比（本実施例で
は、20〜23程度）となるようにＡＢＶ２７の開弁量と燃
料噴射量とを制御し、ストイキオフィードバック域で
は、ＡＢＶ２７とＥＧＲバルブ４５とを開閉制御すると
共に、Ｏ₂センサ４０の出力電圧に応じて空燃比フィー
ドバック制御を行う。この場合も、図５に示したように
吸気ポート１３から流入した吸気流が逆タンブル流８０
を形成するため、前期噴射リーン域においても、逆タン
ブル流８０による乱れの効果で、リーンな空燃比でも着
火が可能となる。尚、ＥＣＵ７０は、この制御領域でも
ＥＧＲバルブ４５を開放し、燃焼室５内に適量のＥＧＲ
ガスを導入することにより、リーンな空燃比において発
生するＮＯ_Xが大幅に低減する。また、ストイキオフィ
ードバック域では、比較的高い圧縮比により大きな出力
が得られると共に、有害排出ガス成分が三元触媒４２に
より浄化される。

【００２７】そして、急加速時や高速走行時は図３中の
オープンループ制御域となるため、ＥＣＵ７０は、前期
噴射モードを選択すると共にＡＢＶ２７を閉鎖し、スロ
ットル開度θTHやエンジン回転速度Ｎe 等に応じて、比
較的リッチな空燃比となるように燃料を噴射する。この
際には、圧縮比が高いことや吸気流が逆タンブル流８０
を形成することの他、吸気ポート１３が燃焼室５に対し
て略直立しているため、慣性効果によっても高い出力が
得られる。

【００２８】更に、中高速走行中の惰行運転時は図３中
の燃料カット域となるため、ＥＣＵ７０は、燃料噴射を
完全に停止する。これにより、燃費が向上すると同時
に、有害排出ガス成分の排出量も低減される。尚、燃料
カットは、エンジン回転速度Ｎe が復帰回転速度より低
下した場合や、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場
合には即座に中止される。

【００２９】以下、本実施例での燃料噴射制御の手順を
図６のフローチャートに基づき説明する。エンジン１の
暖機が終了すると、ＥＣＵ７０は、クランク角センサ１
７の出力信号に基づき、エンジン１の１行程毎に、図６
に示した燃料噴射制御サブルーチンを繰り返し実行す
る。このサブルーチンを開始すると、ＥＣＵ７０は、先
ずステップＳ２で各種の運転情報を読み込んだ後、ステ
ップＳ４で、吸気管圧力Ｐbやエンジン回転速度Ｎe 等
から算出した吸入空気量Ａ／Ｎと現在の運転状態に応じ
た目標空燃比Ａ／Ｆobj とに基づき、燃料噴射弁４の基
本的な開弁時間である第１の開弁時間Ｔinj1を算出す
る。次に、ＥＣＵ７０は、ステップＳ６で減速運転が開
始されたか否か、すなわち運転者が減速操作を行ったか
否かを判定する。本実施例の場合、この判定は、スロッ
トル開度θTH（％）の時間変化率θTH’（運転者がアク
セルペダルを戻す速さ）が所定の減速判定閾値θ’DC
（負の値）より小さいことをもってＹes（肯定）とな
る。そして、定常あるいは加速走行時等で、ステップＳ
６の判定がＮｏ（否定）となった場合、ＥＣＵ７０は、
ステップＳ８で加速運転が開始されたか否か、すなわち
運転者が加速操作を行ったか否かを判定する。本実施例
の場合、この判定は、スロットル開度θTH（％）の時間
変化率θTH’（運転者がアクセルペダルを踏み込む速
さ）を用い、これが所定の加速判定閾値θ’AC（正の
値）より大きいことをもってＹesとなる。尚、加速運転
開始の判定に、エンジン回転速度Ｎe の時間変化率Ｎe'
を用い、これが所定の加速判定閾値Ｎ'AC （正の値）よ
り大きいことをもってＹesとしてもよい。

【００３０】スロットル開度θTHの変化が少なく、ステ
ップＳ６，Ｓ８の判定が共にＮｏとなった場合、ＥＣＵ
７０は、ステップＳ１０で後述する減速フラグＦDEC が
１であるか否かを判定する。減速フラグＦDEC は、その
初期値が０にセットされているため、定常走行時にはこ
の判定はＮｏとなる。すると、ＥＣＵ７０は、ステップ
Ｓ１２で、第１の開弁時間Ｔinj1を燃料噴射弁４の開弁
時間Ｔinj とし、ステップＳ１４で燃料噴射弁４を開弁
時間Ｔinj に基づき駆動する。これにより、例えば前期
噴射リーン域における定常走行時には、燃焼室５内の平
均空燃比が比較的リーンな値（本実施例では20〜23）に
保たれ、燃費の向上と有害排出ガス成分の排出抑制とが
図られる。

【００３１】さて、運転者がアクセルペダルを所定の早
さで戻してステップＳ６の判定がＹesになると、ＥＣＵ
７０は、ステップＳ１６で減速フラグＦDEC を１にセッ
トした後、ステップＳ１８で現在が後期噴射モードであ
るか否かを判定する。そして、この判定がＹesであった
場合には、ステップＳ２０で、スロットル開度θTHとエ
ンジン回転速度Ｎe とに基づき、燃料噴射弁４の第２の
開弁時間Ｔinj2を算出する。次に、ＥＣＵ７０は、ステ
ップＳ２２で、ステップＳ２において算出した第１の開
弁時間Ｔinj1と第２の開弁時間Ｔinj2とを比較し、短い
方を開弁時間Ｔinj として選択した後、ステップＳ１４
で燃料噴射弁４を開弁時間Ｔinj に基づき駆動する。

【００３２】これにより、ＡＢＶ２７によりバイパスエ
アが燃焼室５に導入されていても、スロットル開度θTH
が小さい場合には燃料噴射量が減少し、エンジン１の発
生するトルクＴe は低下する。その結果、運転者が十分
な減速感を得られると共に、燃料カット時のショックも
大幅に緩和することができた。図７には、惰行運転時に
おけるエンジン制御パラメータ（スロットル開度θTH，
ＡＢＶ開度ＰABV ，吸気管圧力Ｐb ，開弁時間Ｔinj ，
トルクＴe ）の計測結果をタイムチャートにより示して
あるが、本実施例の装置（実線で示す）では、従来装置
（二点鎖線で示す）に比べて、減速開始後のトルクＴe
の低下率が大きく、かつ燃料カット時のショック（波打
ち）も殆ど発生しないことが確認された。尚、減速運転
状態であっても、ＥＣＵ７０は、エンジン回転速度Ｎe
の関係で燃料噴射制御領域が前期噴射リーン域にあって
ステップＳ１８の判定がＮｏとなった場合には、ステッ
プＳ１２に移行して第１の駆動時間Ｔinj1に基づき燃料
噴射弁４を駆動する。これは、前期噴射モードで目標空
燃比よりリーンな空燃比にした場合、有害排出ガス成分
の増加やトルク変動等の原因となる失火が生じるためで
ある。

【００３３】減速運転開始後にステップＳ６の判定がＮ
ｏとなると、ＥＣＵ７０は、ステップＳ８で加速運転が
開始されたか否かを判定する。そして、この判定がＮｏ
であれば、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０で減速フラグ
ＦDEC が１であるか否かを判定し、この判定がＹesであ
ればステップＳ１８に進んで減速運転時の燃料噴射制御
を行う。これは、運転者がアクセルペダルを戻し終わ
り、スロットル開度θTHの時間変化率θTH’が０となっ
た後も、減速運転が続いているためである。

【００３４】一方、減速運転開始後に、運転者がアクセ
ルペダルを急激に踏み込むと、加速運転が開始されてス
テップＳ８の判定がＹesになる。すると、ＥＣＵ７０
は、ステップＳ２４で減速フラグＦDEC を０にリセット
した後、ステップＳ１２で、第１の開弁時間Ｔinj1を燃
料噴射弁４の開弁時間Ｔinj とし、ステップＳ１４で燃
料噴射弁４を開弁時間Ｔinj に基づき駆動する。これに
より、急増する吸入空気量と加速運転に対応した目標空
燃比とに基づき、十分な量の燃料噴射が燃焼室５内に行
われ、加速に必要な出力が確保されるのである。

【００３５】本実施例では、このような燃料噴射制御を
行うようにしたため、従来の筒内噴射ガソリンエンジン
で問題となっていた、減速運転時における減速感の不足
や燃料カット時のショックを解消することができた。以
上で、具体的実施例の説明を終えるが、本発明の態様は
この実施例に限るものではない。例えば、上記実施例は
本発明を直列４気筒の筒内噴射ガソリンエンジンに適用
したものであるが、気筒数やその配列が異なる種々のエ
ンジンに適用してもよいし、メタノール等のガソリン以
外の燃料を使用するエンジンに適用してもよい。また、
制御システムの具体的構成や制御の手順については、本
発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であ
る。

【００３６】

【発明の効果】本発明の請求項１の燃料噴射制御装置に
よれば、主として吸入行程で燃料噴射を行う前期噴射モ
ードと、主として圧縮行程で燃料噴射を行う後期噴射モ
ードとに基づき、燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を直接
噴射する筒内噴射型火花点火式内燃機関の燃料噴射制御
装置において、上記内燃機関の運転状態を検出する運転
状態検出手段と、この運転状態検出手段の検出結果に応
じて前期噴射モードと後期噴射モードとの間で切り換え
を行う噴射モード切換手段と、上記内燃機関の減速運転
状態を検出する減速運転状態検出手段と、少なくとも上
記内燃機関の吸入空気量に基づいて、上記燃料噴射弁の
第１の開弁時間を設定する第１開弁時間設定手段と、少
なくとも上記内燃機関のスロットル開度に基づいて、上
記燃料噴射弁の第２の開弁時間を設定する第２開弁時間
設定手段と、上記モード切換手段の作動状態と上記減速
運転状態検出手段の検出結果とから上記内燃機関が後期
噴射モードでかつ減速運転状態にあることを判定する
と、上記第１の開弁時間と上記第２の開弁時間とのう
ち、短い方を選択して上記燃料噴射弁に燃料噴射を行わ
せる燃料噴射弁駆動制御手段とを備えるようにしたた
め、減速運転時における内燃機関の発生トルクが減少
し、エンジンブレーキの作用が強まると共に、燃料カッ
ト時のトルク変動が軽減され、ドライバビリティの向上
とショックの軽減とが実現される。

【００３７】また、請求項２によれば、請求項１の燃料
噴射制御装置において、上記内燃機関は、スロットル弁
を迂回して吸入気を燃焼室に供給するエアバイパスバル
ブを備えるようにしたため、減速運転時にエアバイパス
バルブが全閉するまでは、スロットル開度等に基づき設
定された第２の開弁時間により燃料噴射が行われ、内燃
機関の発生トルクが減少する。

【００３８】また、請求項３によれば、請求項１の燃料
噴射制御装置において、上記第２開弁時間設定手段は、
少なくともスロットル弁が略全閉状態である場合には、
燃焼室内の平均空燃比が理論空燃比より希薄側になるよ
うに上記第２の開弁時間を設定するようにしたため、内
燃機関の発生トルクが減少する。また、請求項４によれ
ば、請求項１の燃料噴射制御装置において、上記第１開
弁時間設定手段は、上記吸入空気量と目標空燃比とに基
づいて、上記第１の開弁時間を設定するようにしたた
め、スロットル開度に拘わらず所要の燃料噴射量が得ら
れる。

【００３９】また、請求項５によれば、請求項１の燃料
噴射制御装置において、上記第２開弁時間設定手段は、
上記内燃機関のスロットル開度と回転速度とに基づい
て、上記第２の開弁時間を設定するようにしたため、吸
入空気量に拘わらず所要の燃料噴射量が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエンジン制御システムの一実施例
を示す概略構成図である。

【図２】実施例に係る筒内噴射ガソリンエンジンの縦断
面図である。

【図３】実施例に係る燃料噴射制御マップである。

【図４】実施例における後期噴射モード時の燃料噴射形
態を示す説明図である。

【図５】実施例における前期噴射モード時の燃料噴射形
態を示す説明図である。

【図６】燃料噴射制御サブルーチンの手順を示すフロー
チャートである。

【図７】惰行運転時におけるエンジン制御パラメータの
変化を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１エンジン４燃料噴射弁１３吸気ポート１７クランク角センサ１９点火コイル２１吸気マニホールド２３スロットルボディ２４ＩＳＣＶ２５吸気管２６エアバイパスパイプ２７ＡＢＶ３１ブースト圧センサ４０Ｏ₂センサ４１排気マニホールド４２三元触媒４３排気管４５ＥＧＲバルブ５０燃料タンク５１低圧燃料ポンプ５５高圧燃料ポンプ５７デリバリパイプ７０ＥＣＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主として吸入行程で燃料噴射を行う前期
噴射モードと、主として圧縮行程で燃料噴射を行う後期
噴射モードとに基づき、燃料噴射弁から燃焼室内に燃料
を直接噴射する筒内噴射型火花点火式内燃機関の燃料噴
射制御装置において、上記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、この運転状態検出手段の検出結果に応じて前期噴射モー
ドと後期噴射モードとの間で切り換えを行う噴射モード
切換手段と、上記内燃機関の減速運転状態を検出する減速運転状態検
出手段と、少なくとも上記内燃機関の吸入空気量に基づいて、上記
燃料噴射弁の第１の開弁時間を設定する第１開弁時間設
定手段と、少なくとも上記内燃機関のスロットル開度に基づいて、
上記燃料噴射弁の第２の開弁時間を設定する第２開弁時
間設定手段と、上記モード切換手段の作動状態と上記減速運転状態検出
手段の検出結果とから上記内燃機関が後期噴射モードで
かつ減速運転状態にあることを判定すると、上記第１の
開弁時間と上記第２の開弁時間とのうち、短い方を選択
して上記燃料噴射弁に燃料噴射を行わせる燃料噴射弁駆
動制御手段とを備えたことを特徴とする筒内噴射型火花
点火式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】上記内燃機関は、スロットル弁を迂回し
て吸入気を燃焼室に供給するエアバイパスバルブを備え
たことを特徴とする請求項１記載の筒内噴射型火花点火
式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】上記第２開弁時間設定手段は、少なくと
もスロットル弁が略全閉状態である場合には、燃焼室内
の平均空燃比が理論空燃比より希薄側になるように上記
第２の開弁時間を設定することを特徴とする請求項１記
載の筒内噴射型火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装
置。
【請求項４】上記第１開弁時間設定手段は、上記吸入
空気量と目標空燃比とに基づいて、上記第１の開弁時間
を設定することを特徴とする請求項１記載の筒内噴射型
火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】上記第２開弁時間設定手段は、上記内燃
機関のスロットル開度と回転速度とに基づいて、上記第
２の開弁時間を設定することを特徴とする請求項１記載
の筒内噴射型火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置。