JPH10299536A - 筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転モードの切換時においてエンジン出力を
略一定に保持可能な筒内噴射型火花点火式内燃エンジン
の制御装置を提供する。 【解決手段】 換判定手段により燃料噴射モード（運転
モード）の切換条件が成立したことが判定されると、目
標空燃比切換制御手段により目標空燃比が切換前の燃料
噴射モードでの目標空燃比から切換後の燃料噴射モード
での目標空燃比に徐々に切換えられ、同時に、目標吸入
空気量切換制御手段によって目標空燃比の切換えに応じ
て目標吸入空気量（θTHT）が切換前の燃料噴射モード
での目標吸入空気量（θTHT1）から切換後の燃料噴射モ
ードでの目標吸入空気量（θTHT2）に徐々に切換えられ
る(S12)。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射型火花点
火式内燃エンジンの制御装置に係り、詳しくは、筒内噴
射型火花点火式内燃エンジンの運転モード切換時におけ
る燃焼制御技術に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】近年、車両に搭載されるガソリン
エンジンにおいて、燃焼室に直接燃料を噴射する構成の
筒内噴射型エンジンが種々提案されている。このような
筒内噴射型エンジンでは、運転モード（燃料噴射モー
ド）を圧縮行程で燃料噴射を行う後期噴射モードと吸気
行程で燃料噴射を行う前期噴射モードとに切換え可能と
されており、後期噴射モードでは極めて希薄な希薄空燃
比（リーン空燃比）での運転が可能である一方、前期噴
射モードにおいては希薄空燃比での運転の他、理論空燃
比（ストイキオ）或いは濃化空燃比（リッチ空燃比）の
各種運転モードでの運転が可能とされている。

【０００３】ところで、このような筒内噴射型のエンジ
ンでは、上述したように、運転モードが後期噴射モード
である場合には極めて希薄な希薄空燃比とされるため、
当該後期噴射モードから前期噴射モード（例えば、理論
空燃比運転モード）に切換える場合において、目標空燃
比を瞬時に切換後の前期噴射モードでの目標空燃比（例
えば、理論空燃比）に設定し、当該目標空燃比に応じて
スロットル弁の開度を制御したとしても、吸入空気量が
慣性等により目標空燃比に追従できず、制御遅れを招い
ていた。

【０００４】そこで、後期噴射モードから前期噴射モー
ド（例えば、理論空燃比運転モード）への切換時には、
吸入空気量については、例えばスロットル弁に並列に設
けられたバイパス通路の連通を一気に遮断し、一方、目
標空燃比については瞬時に切換えることなく徐々に変化
（テーリング）させ、これにより、吸入空気量の制御遅
れを補い、スムースなモード切換えを実現するようにし
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では、
スロットル弁としてドライブバイワイヤ（ＤＢＷ）型の
スロットル弁等が開発され実用化されており、吸入空気
量の制御性の向上が図られている。このように制御性の
向上したスロットル弁を用いる場合にあっては、後期噴
射モードから前期噴射モード（例えば、理論空燃比運転
モード）への切換時に、従来のように、目標空燃比を徐
々に変化（テーリング）させる一方でスロットル弁を一
気に閉方向に駆動して切換後の吸入空気量に対応する開
度とすると、目標空燃比と吸入空気量とに基づき演算さ
れる燃料噴射量が、目標空燃比のテーリング開始直後に
おいて吸入空気量の減少に伴い激減し、一時的にエンジ
ン出力（エンジントルク）が低下してしまう虞がある。

【０００６】通常、運転モードが後期噴射モードから前
期噴射モード（例えば、理論空燃比運転モード）へ切換
わるときには、ドライバが加速運転を望んでいる場合が
多いのであるが、このような場合において上記のような
エンジン出力の低下が起こると、加速不良を引き起こ
し、ドライバビリティの悪化に繋がり好ましいことでは
ない。

【０００７】本発明は、上述した事情に基づきなされた
もので、その目的とするところは、運転モードの切換時
においてエンジン出力を略一定に保持可能な筒内噴射型
火花点火式内燃エンジンの制御装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１の発明では、運転状態に応じ、主として圧
縮行程において燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードと、
主として吸気行程において燃料噴射を行う吸気行程噴射
モードとに切換可能であって、且つ、それぞれ異なる目
標空燃比に設定された複数の燃料噴射モード間で燃料噴
射モードを切換可能な筒内噴射型火花点火式内燃エンジ
ンの制御装置において、換判定手段により燃料噴射モー
ドの切換条件が成立したことが判定されると、目標空燃
比切換制御手段により目標空燃比が切換前の燃料噴射モ
ードでの目標空燃比から切換後の燃料噴射モードでの目
標空燃比に徐々に切換えられ、同時に、目標吸入空気量
切換制御手段によって目標空燃比の切換えに応じて目標
吸入空気量が切換前の燃料噴射モードでの目標吸入空気
量から切換後の燃料噴射モードでの目標吸入空気量に徐
々に切換えられる。そして、目標吸入空気量に基づいて
吸入空気量が調節され、当該吸入空気量と目標空燃比と
に基づいて燃料噴射量が適宜設定される。

【０００９】これにより、燃料噴射モードの切換時に
は、目標空燃比が切換後の燃料噴射モードでの目標空燃
比に向けて徐々に切換えられると同時に、目標吸入空気
量も切換後の燃料噴射モードでの目標吸入空気量に向け
て徐々に切換えられることになり、故に燃料噴射量の変
動が小さく抑えられ、筒内噴射型火花点火式内燃エンジ
ンの出力、即ちエンジントルクが好適に略一定に保持さ
れる。従って、筒内噴射型火花点火式内燃エンジンが車
両に搭載されている場合にあっては、モード切換時にお
けるドライバビリティの向上が図られる。

【００１０】また、請求項２の発明では、目標吸入空気
量は、目標空燃比切換制御手段によって切換えられる目
標空燃比に応じて徐々に切換えられることになり、燃料
噴射量の変動がより好適に小さく抑えられ、エンジント
ルクがより一層良好に略一定に保持される。また、請求
項３の発明では、加速操作速度が所定値より小であると
きには目標吸入空気量は目標空燃比の切換えに応じて徐
々に切換えられる一方、所定値以上であるときには目標
吸入空気量は目標空燃比の切換えとともに即座に切換え
られることになる。つまり、筒内噴射型火花点火式内燃
エンジンが車両に搭載された場合において、車両のドラ
イバが通常に加速する際のモード切換時にあっては、エ
ンジントルクが良好に略一定に保持されてドライバビリ
ティの向上が図られ、一方、ドライバが急加速を要求し
ているようなモード切換時にあっては、目標空燃比、目
標吸入空気量ともに即座に切換後の燃料噴射モードでの
状態とされ、ドライバビリティとともにレスポンスのよ
い加速運転が実現可能とされる。

【００１１】また、請求項４の発明では、切換判定手段
の判定後、燃料噴射モードの切換えが実際に開始される
までの間に、目標吸入空気量の切換えが目標空燃比の切
換えに応じて完了することになり、エンジントルクが略
一定に保持されてドライバビリティの向上が図られると
ともに、燃料噴射モードが速やかに切換後の状態に移行
可能とされる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
一実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る内
燃エンジンの制御装置の一実施形態を示す概略構成図で
ある。以下、同図に基づき、内燃エンジン及びその制御
装置の構成について説明する。

【００１３】エンジン本体（以下、単にエンジンとい
う）１としては、燃料噴射モード（運転モード）を切換
えることで吸気行程での燃料噴射（前期噴射モード）と
ともに圧縮行程での燃料噴射（後期噴射モード）を実施
可能な筒内噴射型火花点火式直列４気筒ガソリンエンジ
ンが適用される。この筒内噴射型のエンジン１は、希薄
空燃比、即ちリーン空燃比での燃焼が可能であって、容
易にしてリッチ空燃比、理論空燃比（ストイキオ）ＡＦ
S、リーン空燃比（希薄空燃比）の各運転モードでの運
転が実現可能とされている。

【００１４】同図に示すように、エンジン１のシリンダ
ヘッドには、各気筒毎に点火プラグ３とともに電磁式の
燃料噴射弁４が取り付けられており、これにより、燃焼
室内に燃料を直接噴射可能とされている。エンジン１の
シリンダヘッドには、各気筒毎に略直立方向に吸気ポー
トが形成されており、各吸気ポートと連通するようにし
て吸気マニホールド１０の一端がそれぞれ接続されてい
る。また、シリンダヘッドには、各気筒毎に略水平方向
に排気ポートが形成されており、各排気ポートと連通す
るようにして排気マニホールド１２の一端がそれぞれ接
続されている。

【００１５】図中符号１４は冷却水温Ｔwを検出する水
温センサである。また、符号１６は各気筒の所定のクラ
ンク位置（例えば、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、このクランク角センサ１６からのクランク角信
号ＳGTに基づいてエンジン回転速度Ｎeが検出可能とさ
れている。

【００１６】同図に示すように、点火プラグ３には高電
圧を出力する点火コイル１８が接続されている。また、
燃料噴射弁４には、燃料パイプ２０を介して燃料制御装
置２２が接続され、当該燃料制御装置２２は燃料パイプ
２４を介して燃料タンク２６に接続されている。より詳
しくは、燃料制御装置２２には、低圧燃料ポンプと高圧
燃料ポンプとが設けられており、これにより、燃料タン
ク２６内の燃料を燃料噴射弁４に対し低燃圧或いは高燃
圧で供給し、燃料噴射弁４から燃焼室内に向けて所望の
燃圧で燃料を噴射可能とされている。この際、燃料噴射
量は、高圧燃料ポンプの燃料吐出圧と燃料噴射弁４の開
弁時間、即ち後述の燃料噴射時間Ｔinjとから決定され
る。

【００１７】なお、当該筒内噴射型のエンジン１につい
ては既に公知のものとなっており、ここではエンジン本
体の詳細な構成についての説明は省略する。吸気マニホ
ールド１０には、サージタンク２８を介して、電子式吸
入空気量制御弁、即ち、ドライブバイワイヤ型のスロッ
トル弁（以下、吸入空気量調節手段であって、ＤＢＷ−
Ｔ／Ｂと略す）３０が接続されており、ＤＢＷ−Ｔ／Ｂ
３０には、吸気管５０を介してエアクリーナ５４が接続
されている。また、吸気管５０のエアクリーナ５４近傍
には、吸入空気量Ｑaを検出するエアフローセンサ５６
が設けられている。

【００１８】ＤＢＷ−Ｔ／Ｂ３０は、当該筒内噴射型の
エンジン１が後期噴射リーンモードの特に超リーン空燃
比での燃焼時に大量の吸気を必要とすることから、その
最大流路面積は通常のスロットル弁に比べて大きなもの
とされている。ＤＢＷ−Ｔ／Ｂ３０には、ステップモー
タ３２の駆動により流路を開閉するバタフライ式のスロ
ットルバルブ３４とともに、スロットルバルブ３４の開
度、即ちスロットル開度θTHを検出するスロットルポジ
ションセンサ（以下、ＴＰＳという）３６と、スロット
ルバルブ３４の略全閉状態を検出してエンジン１のアイ
ドル状態を認識するアイドルスイッチ３８等が備えられ
ている。ＴＰＳ３６からは、実際には、スロットル開度
に応じたスロットル電圧ＥTPSが出力され、このスロッ
トル電圧ＥTPSに基づいてスロットル開度θTHが認識さ
れる。

【００１９】吸気管５０には、ＤＢＷ−Ｔ／Ｂ３０をバ
イパスして吸気マニホールド１０に吸気可能なリンプホ
ームパイプ（バイパス通路）４０が併設されており、そ
の管路にはリニアソレノイド式のリンプホームバルブ４
２が介装されている。このリンプホームバルブ４２は、
例えばＤＢＷ−Ｔ／Ｂ３０が故障したような場合に開弁
し、スロットルバルブ３４が閉弁された場合であっても
一定流量の吸気が可能に構成されている。

【００２０】さらに、エンジン１の各排気ポートからは
排ガス環流ポート、即ちＥＧＲポートが分岐しており、
エンジン１のシリンダヘッドには、このＥＧＲポートと
連通するようにしてＥＧＲパイプ８０の一端が接続され
ている。また、当該ＥＧＲパイプ８０の他端は上記サー
ジタンク２８の上流部に吸気通路と連通するよう接続さ
れており、当該ＥＧＲパイプ８０の中間部にはステップ
モータ式のＥＧＲバルブ８４が介装されている。つま
り、これらＥＧＲパイプ８０とＥＧＲバルブ８４とから
ＥＧＲシステムが構成されている。

【００２１】このＥＧＲシステムは、排ガスの一部をエ
ンジン１の吸気系に環流させ、これによりエンジン１の
燃焼室内の燃焼温度を低下させ、ＮＯx排出量を低減さ
せるための装置であり、ＥＧＲバルブ８４が開弁操作さ
れることにより、その開度に応じて排ガスの一部がＥＧ
Ｒガスとしてエンジン１の吸気系に環流可能とされてい
る。

【００２２】車両の車室内には、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（ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子コントロ
ールユニット）７０が設置されており、このＥＣＵ７０
によって、エンジン１の総合的な制御が実施される。Ｅ
ＣＵ７０には、上記各種センサ類以外に、さらに、アク
セルペダル（加速操作部材）７４に接続され、アクセル
開度に応じたアクセル電圧ＥAPSを出力するアクセルポ
ジショニングセンサ（以下、加速操作速度検出手段であ
ってＡＰＳと略す）７２が接続されており、これらセン
サ類等からの情報が入力する。実際には、ＡＰＳ７２か
らはアクセル電圧ＥAPSが出力され、このアクセル電圧
ＥAPSに基づいてアクセル開度θACCが認識される。

【００２３】ＥＣＵ７０は、これらの検出情報に基づ
き、燃料噴射モードを始めとして、燃料噴射量、点火時
期、吸入空気量等を決定し、燃料噴射弁４、点火コイル
１８、燃料制御装置２２、ＤＢＷ−Ｔ／Ｂ３０のステッ
プモータ３２、ＥＧＲバルブ８４等を駆動制御する。な
お、ＥＣＵ７０の入力側には、説明を省略するが、上記
各種センサ類の他、図示しない多数のスイッチやセンサ
類が接続されており、一方、出力側には図示しない各種
機器類等も接続されている。

【００２４】以下、上記のように構成されたエンジン１
の燃焼制御について説明する。エンジン１が冷機状態に
あるときには、運転者がイグニッションキーをオン操作
すると、ＥＣＵ７０から始動用の信号が燃料制御装置２
２に供給され、燃料制御装置２２の低圧燃料ポンプの作
動により、燃料噴射弁４に低燃圧の燃料が供給される。

【００２５】そして、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、これにより燃焼制御が開始さ
れる。なお、この時点では始動用の燃焼制御を行う。詳
しくは、ここでは前期噴射モード（即ち、吸気行程噴射
モード）が選択され、ＥＣＵ７０からの信号に基づき、
空燃比が比較的リッチな空燃比となるよう燃料噴射弁４
から燃料が噴射される。

【００２６】エンジン１の始動が完了し、エンジン１が
アイドル運転を開始すると、燃料制御装置２２は、高圧
燃料ポンプの作動により、燃料噴射弁４に比較的高燃圧
の燃料を供給する。冷却水温Ｔwが所定値にまで上昇
し、エンジン１が暖機状態になると、通常の燃焼制御が
実施される。詳しくは、燃料噴射モードが図２に示す燃
料噴射モード設定マップに基づいて切換制御される。つ
まり、燃料噴射モードが、図５（ａ）に示すマップに基
づいてアクセル開度θACC及びエンジン回転速度情報Ｎe
から求まる目標平均有効圧Ｐeとエンジン回転速度情報
Ｎeとに応じて、上記後期噴射リーンモード、前期噴射
リーンモード、ストイキオフィードバックモード（以
下、Ｓ−Ｆ／Ｂモードという）、オープンループモード
（以下、Ｏ／Ｌモードという）間で切換えられるよう制
御される。ここに、後期噴射リーンモード以外は前期噴
射モードであって、前期噴射リーンモードは前期噴射モ
ードでのリーン空燃比運転モード、Ｓ−Ｆ／Ｂモードは
理論空燃比ＡＦSでの運転モード、Ｏ／Ｌモードはリッ
チ空燃比での運転モードを示している。

【００２７】例えば、アイドル運転時や低速走行時のよ
うにエンジン１が低負荷域にあるときには、燃料噴射モ
ードは後期リーンモードとされて圧縮行程において燃料
噴射が実施される。そして、一方、中高速走行時のよう
にエンジン１が中高負荷域にあるときには、燃料噴射モ
ードは前期噴射モード（前期噴射リーンモード、Ｓ−Ｆ
／Ｂモード、Ｏ／Ｌモード）とされて吸気行程において
燃料噴射が実施される。

【００２８】そして、それぞれの燃料噴射モードにおい
て、目標平均有効圧Ｐe及びエンジン回転速度情報Ｎeに
応じて、目標Ａ／Ｆ（目標空燃比）、噴射終了時期Ｔen
d、点火時期Ｔig、目標スロットル開度θTHT等の各燃焼
パラメータが設定される。例えば、図５（ｂ）には目標
スロットル開度θTHTの設定マップ（目標吸入空気量設
定手段）が示されているが、上記各燃焼パラメータは、
各燃料噴射モード毎に、当該図５（ｂ）に示すようなマ
ップに基づき設定される。

【００２９】また、目標Ａ／Ｆが設定されると、この目
標Ａ／Ｆに基づいて燃料噴射時間Ｔinjが次式(1)から設
定され、燃料噴射量が決定される（燃料噴射量設定手
段）。 Ｔinj＝ＴB・Ｋaf・ＫETC＋Ｔd …(1) ここに、ＴBは目標スロットル開度θTHTに応じて変化す
る吸入空気量Ｑa及び目標Ａ／Ｆ（例えば、理論空燃比
ＡＦS）に基づき予め設定された基本燃料噴射パルス幅
であり（ＴB＝Ｑa／ＡＦS）、Ｋafは目標Ａ／Ｆに対応
する目標Ａ／Ｆ補正係数、ＫETCは各種センサからの検
出情報、即ち運転状態に応じて設定される燃料噴射時間
Ｔinjの補正係数、例えば冷却水温Ｔwや大気温度Ｔat、
大気圧Ｔap等の積算値であり、Ｔdは無効時間補正値で
ある。なお、目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋafは目標Ａ／Ｆが理
論空燃比ＡＦSである場合は値１．０である。

【００３０】そして、このように求めた燃料噴射時間Ｔ
inj、噴射終了時期Ｔend、点火時期Ｔig、目標スロット
ル開度θTHT等に基づいて適正な燃焼が実現される。ま
た、アイドル運転時や低速走行時のように燃料噴射モー
ドが後期リーンモードとされている場合には、吸入空気
量が多くＮＯxの排出量が多くなることから、通常は、
上記ＥＧＲバルブ８４を適宜開弁してＥＧＲガスを吸気
系に導入するようにしている。一方、燃料噴射モードが
前期噴射モードとされているときには、燃焼状態の悪化
を防止するため、Ｓ−Ｆ／Ｂモードの一部を除き、ＥＧ
Ｒガスの吸気系への導入は実施しないようにしている。

【００３１】ところで、燃料噴射モードが切換わるとき
にあっては、上述したように、各燃料噴射モード毎に目
標Ａ／Ｆが異なるため、当該筒内噴射型のエンジン１に
おいてはそのモード切換時の燃焼制御が重要である。以
下、燃料噴射モード切換時の燃焼制御について説明す
る。ここでは、エンジン１が低負荷域にあり、燃料噴射
モードが後期リーンモード（後期噴射モード）からＳ−
Ｆ／Ｂモード（前期噴射モード）へ切換わる場合につい
て説明する。

【００３２】図４（ａ）に示すように、上記図２の燃料
噴射モード設定マップに基づき、燃料噴射モードの後期
リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの切換えが判定さ
れると（切換判定手段）、図４（ｂ）に示すように、目
標Ａ／Ｆ補正係数Ｋafが、先ずテーリング係数Ｋ1の傾
きをもって後期リーンモードに対応する目標Ａ／Ｆ補正
係数ＫafからＳ−Ｆ／Ｂモードに対応する目標Ａ／Ｆ補
正係数Ｋafに向けて変化する。なお、テーリング係数Ｋ
1は、燃料噴射モードの切換時において目標Ａ／Ｆを滑
らかにＳ−Ｆ／Ｂモードでの目標Ａ／Ｆ、即ち理論空燃
比ＡＦSに切換えることが可能なように運転状態に応じ
て予め設定された値である（目標空燃比切換制御手
段）。

【００３３】後期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへ
の切換判定に基づき、モード切換えが実際に開始される
と、目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋafは、一旦大きくＳ−Ｆ／Ｂ
モード側に変化した後、Ｓ−Ｆ／Ｂモードに対応する目
標Ａ／Ｆ補正係数Ｋaf（値１．０）に向けてテーリング
係数Ｋ2の傾きをもって変化する。なお、テーリング係
数Ｋ2についても、上記テーリング係数Ｋ1同様、予め燃
料噴射モードの切換時において目標Ａ／Ｆを滑らかにＳ
−Ｆ／Ｂモードでの目標Ａ／Ｆ、即ち理論空燃比ＡＦS
に切換えることが可能なように運転状態に応じて設定さ
れている（目標空燃比切換制御手段）。

【００３４】ところで、後期リーンモードでは空燃比が
極めてリーン（例えば、Ａ／Ｆ＝４０）である一方、Ｓ
−Ｆ／Ｂモードでは空燃比が理論空燃比ＡＦS（Ａ／Ｆ
＝１４．７）であるため、燃料噴射モード切換時におい
て、エンジン１の燃焼状態を良好に維持し、エンジン１
の出力変動を発生させないようにし、車両のドライバビ
リティを悪化させないようにすることが課題となる。

【００３５】エンジン１の出力変動を発生させないため
には、モード切換中、燃料噴射量を略一定に保持するの
がよく、このためには、モード切換中に目標Ａ／Ｆ補正
係数Ｋafのテーリングに応じて吸入空気量を変化させる
ようにすればよい。つまり、上式(1)中の基本燃料噴射
パルス幅ＴBは吸入空気量Ｑaに基づいて決定されるので
あるが、当該式(1)において、噴射時間Ｔinjが略一定に
保持されるよう、目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋafのテーリング
に応じて吸入空気量Ｑaを変化させればよい。

【００３６】図３を参照すると、燃料噴射モード切換時
の目標スロットル開度θTHTの制御ルーチンを示すフロ
ーチャートが示されており、以下、当該図３に基づき目
標スロットル開度θTHTの制御手順、即ち吸入空気量Ｑa
の制御手順を説明する。ステップＳ１０では、先ず、ド
ライバの加速要求状態を検出する手段として、例えば、
アクセル開度θACCの変化速度、即ちＥＣＵ７０内で演
算処理されるアクセル変化速度（加速操作速度）ΔθAC
Cが所定値αより小であるか否かの判別を行う。上述し
たように、目標平均有効圧Ｐeがアクセル開度θACCとエ
ンジン回転速度情報Ｎeとに基づいて設定され（図５
（ａ）参照）、この目標平均有効圧Ｐeに基づいて燃料
噴射モードの後期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへ
の切換えが判定されるのであるが、アクセル開度θACC
の変化速度ΔθACCが所定値α以上であるような場合に
は、ドライバが急加速を望み、後期リーンモードからＳ
−Ｆ／Ｂモードへの速やかな切換を要求していると判断
できる。

【００３７】故に、当該ステップＳ１０の判別結果が偽
（Ｎｏ）で、アクセル変化速度ΔθACCが所定値α以上
と判定される場合には、モード切換中のドライバビリテ
ィの悪化の防止に優先して、モード切換時におけるレス
ポンスの悪化を防止すべく、上記目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋ
afのテーリングを実施せずに直接Ｓ−Ｆ／Ｂモードでの
目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋaf（値１．０）に設定するように
し（別途設定）、これに伴い、次のステップＳ１６にお
いて、今回の目標スロットル開度θTHT(n)、即ち目標ス
ロットル開度θTHTを後期リーンモードでの目標スロッ
トル開度θTHT1から直接Ｓ−Ｆ／Ｂモードでの目標スロ
ットル開度θTHT2とする。つまり、目標スロットル開度
θTHTを上記図５（ｂ）のマップから求まる値に設定す
る。これにより、アクセル変化速度ΔθACCが所定値α
以上と判定される場合において、ドライバの意思に応じ
てレスポンスのよい速やかな加速が実現可能とされる。

【００３８】一方、ステップＳ１０の判別結果が真（Ｙ
ｅｓ）で、アクセル変化速度ΔθACCが所定値αより小
さい場合、つまりドライバの加速要求状態が小さい場合
には、モード切換時に発生するトルクショックによりド
ライバビリティが悪化するのを防止するため、目標Ａ／
Ｆ補正係数Ｋafのテーリングが実施される。この場合に
は、次にステップＳ１２に進む。

【００３９】ステップＳ１２では、目標Ａ／Ｆ補正係数
Ｋafのテーリングに伴い目標スロットル開度θTHTを次
式(2)に基づきテーリングさせる（目標吸入空気量切換
制御手段）。 θTHT(n)＝θTHT(nー1)−ＫT1 …(2) ここに、θTHT(n)は上記今回の目標スロットル開度を示
し、θTHT(nー1)は前回の目標スロットル開度を示し、Ｋ
T1は目標スロットル開度のテーリング係数ＫTを示す。
なお、テーリング係数ＫT1は後期リーンモードからＳ−
Ｆ／Ｂモードへのモード切換に対応して運転状態に応じ
て予め設定された値であり、より詳しくは、テーリング
係数ＫT1は、目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋafがテーリングによ
り後期リーンモードでの目標Ａ／Ｆに対応する値からＳ
−Ｆ／Ｂモードでの目標Ａ／Ｆ、即ち理論空燃比ＡＦS
に対応する値に変化するまでの間に、目標スロットル開
度θTHTが後期リーンモードでの目標スロットル開度θT
HT1からＳ−Ｆ／Ｂモードでの目標スロットル開度θTHT
2に達するよう設定されている。

【００４０】つまり、テーリング係数ＫT1は、前述した
目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋafがテーリング係数Ｋ1，Ｋ2によ
って変化する際に、当該目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋaf応じて
燃料噴射量が減少するのを防止すべく、即ち目標Ａ／Ｆ
補正係数Ｋafのテーリング中に燃料噴射量を略一定とす
るよう運転状態に応じて設定された係数である。そし
て、次のステップＳ１４では、今回の目標スロットル開
度θTHT(n)、即ち目標スロットル開度θTHTがＳ−Ｆ／
Ｂモードでの目標スロットル開度θTHT2に達したか否か
を判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には、当該ル
ーチンの実行を繰り返し、目標スロットル開度θTHTが
Ｓ−Ｆ／Ｂモードでの目標スロットル開度θTHT2となる
まで、上記ステップＳ１２を繰り返し実行する。

【００４１】このように、燃料噴射モード切換時におい
て、目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋafのテーリングに応じて目標
スロットル開度θTHTをもテーリングさせることによ
り、例えば、従来のように燃料噴射モードの切換判定と
同時に目標スロットル開度θTHTを後期リーンモードで
の開度θTHT1からＳ−Ｆ／Ｂモードでの開度θTHT2に瞬
時に切換えると、目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋafがテーリング
により徐々に変化する一方で吸入空気量Ｑaが急激に減
少し、上式(1)に基づき燃料噴射時間Ｔinj、即ち燃料噴
射量が激減され、故に、図４（ｄ）に二点鎖線で示すよ
うに、エンジントルクＴeが一旦落ち込む（低下する）
ことになるのであるが、このような燃料噴射量の減量に
よるエンジントルクＴeの落ち込みが防止され、エンジ
ントルクＴeが極めて良好に図４（ｄ）中実線で示すよ
うに略一定に保持されることになる。これにより、通
常、アイドル運転から加速運転を実施するような場合に
あっては後期リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモードへの切
換えが実施されるのであるが、このような加速運転時に
おける加速不良等が好適に防止され、ドライバビリティ
の向上が図られる。

【００４２】ところで、上述したように、燃料噴射モー
ドが後期リーンモードであるときには通常ＥＧＲガスを
吸気系に導入するようにしているが、モード切換後のＳ
−Ｆ／ＢモードでＥＧＲガスを吸気系に導入しない場合
には、モード切換えが実施されることを予め検出するよ
うにし、当該検出情報に基づいてＥＧＲガスの吸気系へ
の導入を極力モード切換判定前に中止するのがよい。例
えば、エンジン１の出力が自動変速機（図示せず）を介
して車輪（図示せず）に伝達されるような場合にあって
は、通常、アイドル運転中においてブレーキペダル（図
示せず）を操作しており、一方、アイドル運転から加速
運転に移行したときにはブレーキペダルの操作を止める
ので、当該ブレーキペダルの操作状況をブレーキスイッ
チ（図示せず）等で検出することでモード切換えの実施
を予め検出でき、この検出情報に基いてＥＧＲバルブ８
４を閉弁するようにする。

【００４３】これにより、ＥＧＲバルブ８４の閉弁後に
サージタンク２８内に残留する残留ＥＧＲガスのエンジ
ントルクＴeへの影響が極力抑えられてエンジントルク
Ｔeがより安定して略一定に保持される。故に、ドライ
バビリティのより一層の向上が図られる。ステップＳ１
４の判別結果が真（Ｙｅｓ）、つまり目標スロットル開
度θTHTがＳ−Ｆ／Ｂモードでの目標スロットル開度θT
HT2に達したと判定された場合には、もはや目標スロッ
トル開度θTHTをテーリングさせる必要はないため、次
にステップＳ１６に進み、今回の目標スロットル開度θ
THT(n)、即ち目標スロットル開度θTHTをＳ−Ｆ／Ｂモ
ードでの目標スロットル開度θTHT2に固定する。これに
より、燃料噴射モード切換時における目標スロットル開
度θTHTの制御が終了することになる。

【００４４】なお、上記実施形態では、後期リーンモー
ドからＳ−Ｆ／Ｂモードへの切換えを例に説明したが、
これに限られることなく、その他のモード切換えにおい
ても、上記同様に、目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋafのテーリン
グに応じて目標スロットル開度θTHTをもテーリングさ
せるようにするのがよい。即ち、後期リーンモードから
吸気リーンモード、吸気リーンモードから後期リーンモ
ード、吸気リーンモードからＳ−Ｆ／Ｂモード、Ｓ−Ｆ
／Ｂモードから吸気リーンモード及びＳ−Ｆ／Ｂモード
からから後期リーンモードへの切換時においても上記同
様に目標スロットル開度θTHTをテーリングさせるよう
にするのがよい。但し、Ｓ−Ｆ／ＢモードとＯ／Ｌモー
ドでのモード切換時にはモード切換えのレスポンスを優
先するのがよく、目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋafのテーリン
グ、目標スロットル開度θTHTのテーリング共に実施し
ないのがよい。

【００４５】これにより、燃料噴射モードの切換時には
常にエンジントルクＴeを良好に図４（ｄ）中実線で示
すように略一定に保持するようにでき、ドライバビリテ
ィの悪化を防止できる。なお、目標スロットル開度θTH
Tのテーリング係数ＫTは、目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋafのテ
ーリング係数に応じて各モード切換毎に予め設定されて
いる。

【００４６】また、上記実施形態では、目標スロットル
開度θTHTのテーリング係数ＫTを値ＫT1とし、目標Ａ／
Ｆ補正係数Ｋafの値Ｋ1及び値Ｋ2でのテーリングが完了
するまで目標スロットル開度θTHTをテーリングさせる
ようにしたが、図４（ｂ）に破線で示すように、目標Ａ
／Ｆ補正係数Ｋafをモード切換が実際に開始されるまで
の後期リーンモード中においてのみ値Ｋ1でテーリング
させ、モード切換が実施されたと同時にモード切換後の
Ｓ−Ｆ／Ｂモードでの目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋaf（値１．
０）に一気に変更するようにしてもよく、この場合に
は、図４（ｃ）に破線で示すように、テーリング係数Ｋ
Tを値ＫT1’とするのがよい。つまり、目標スロットル
開度θTHTのテーリングをモード切換が開始されるまで
の間、即ち燃料噴射モードが後期リーンモードであるう
ちに完了させるようにするのがよい。

【００４７】これにより、エンジントルクが略一定に保
持されてドライバビリティの向上が図られるとともに、
燃料噴射モードが速やかに切換後の状態に移行可能とな
る。なお、このようにテーリング係数ＫTを値ＫT1’と
すると、制御上は後期リーンモードでの目標スロットル
開度θTHTの変化速度が目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋafのテー
リング係数Ｋ1での変化速度よりも大きくなる。しかし
ながら、実際には、目標スロットル開度θTHTの変化に
対して吸入空気量Ｑaに若干の応答遅れがあるため、吸
入空気量Ｑaは緩やかに変化することになり、エンジン
トルクＴeは好適に略一定に保持されることになる。

【００４８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項１
の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置によれ
ば、燃料噴射モードの切換時には、目標空燃比を切換後
の燃料噴射モードでの目標空燃比に向けて徐々に切換え
ると同時に、目標吸入空気量も切換後の燃料噴射モード
での目標吸入空気量に向けて徐々に切換えることがで
き、故に、燃料噴射量の変動を小さく抑えて筒内噴射型
火花点火式内燃エンジンの出力、即ちエンジントルクを
好適に略一定に保持することができる。

【００４９】従って、筒内噴射型火花点火式内燃エンジ
ンが車両に搭載されている場合にあっては、モード切換
時のドライバビリティを向上させることができる。ま
た、請求項２の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制
御装置によれば、目標吸入空気量は、目標空燃比切換制
御手段によって切換えられる目標空燃比に応じて徐々に
切換えられるので、燃料噴射量の変動をより好適に小さ
く抑えることができ、エンジントルクをより一層良好に
略一定に保持することができる。

【００５０】また、請求項３の筒内噴射型火花点火式内
燃エンジンの制御装置によれば、加速操作速度が所定値
より小であるときには目標吸入空気量を目標空燃比の切
換えに応じて徐々に切換える一方、所定値以上であると
きには目標吸入空気量を目標空燃比の切換えとともに即
座に切換えるので、筒内噴射型火花点火式内燃エンジン
が車両に搭載された場合において、車両のドライバが通
常に加速する際のモード切換時にあっては、エンジント
ルクを良好に略一定に保持してドライバビリティの向上
を図ることができ、一方、ドライバが急加速を要求して
いるようなモード切換時にあっては、目標空燃比、目標
吸入空気量ともに即座に切換後の燃料噴射モードでの状
態にでき、ドライバビリティとともにレスポンスのよい
加速運転を実現することができる。

【００５１】また、請求項４の筒内噴射型火花点火式内
燃エンジンの制御装置によれば、切換判定手段の判定
後、燃料噴射モードの切換えが実際に開始されるまでの
間に、目標空燃比の切換えに応じて目標吸入空気量の切
換えを完了するので、エンジントルクを略一定に保持し
てドライバビリティの向上を図りながら、燃料噴射モー
ドを速やかに切換後の状態に移行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両に搭載された筒内噴射型火花点火式エンジ
ン及びその制御装置を示す概略構成図である。

【図２】燃料噴射モード設定マップを示す図である。

【図３】本発明に係る燃料噴射モード切換時の目標スロ
ットル開度θTHTの制御ルーチンを示すフローチャート
である。

【図４】燃料噴射モード切換時における、燃料噴射モー
ド、目標Ａ／Ｆ補正係数Ｋaf、目標スロットル開度θTH
T及びエンジントルクＴeの時間変化を示すタイムチャー
トであって、図３に基づく目標スロットル開度θTHTの
制御結果を示す図である。

【図５】各燃料噴射モードにおける、目標平均有効圧Ｐ
e（ａ）及び目標スロットル開度θTHT（ｂ）の設定マッ
プを示す図である。

【符号の説明】

１ エンジン １６ クランク角センサ ３０ スロットル弁（吸入空気量調節手段） ３６ ＴＰＳ ５６ エアフローセンサ ７０ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ） ７２ ＡＰＳ（加速操作速度検出手段） ７４ アクセルペダル（加速操作部材）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転状態に応じ、主として圧縮行程にお
   いて燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードと、主として吸
   気行程において燃料噴射を行う吸気行程噴射モードとに
   切換可能であって、且つ、それぞれ異なる目標空燃比に
   設定された複数の燃料噴射モード間で燃料噴射モードを
   切換可能な筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装
   置において、 燃料噴射モードに応じて目標吸入空気量を設定する目標
   吸入空気量設定手段と、 燃料噴射モードの切換条件が成立したことを判定する切
   換判定手段と、 前記燃料噴射モードの切換条件が成立したとき、前記目
   標空燃比を切換前の燃料噴射モードでの目標空燃比から
   切換後の燃料噴射モードでの目標空燃比に徐々に切換え
   る目標空燃比切換制御手段と、 前記目標空燃比切換制御手段による目標空燃比の切換え
   に応じて、前記目標吸入空気量を切換前の燃料噴射モー
   ドでの目標吸入空気量から切換後の燃料噴射モードでの
   目標吸入空気量に徐々に切換える目標吸入空気量切換制
   御手段と、 前記目標吸入空気量に基づき吸入空気量を調節する吸入
   空気量調節手段と、 前記目標空燃比と前記吸入空気量調節手段により調節さ
   れる吸入空気量とに基づき燃料噴射量を設定する燃料噴
   射量設定手段と、 を備えることを特徴とする筒内噴射型火花点火式内燃エ
   ンジンの制御装置。
2. 【請求項２】 前記目標吸入空気量切換制御手段は、前
   記目標空燃比切換制御手段によって切換えられる目標空
   燃比に応じて、前記目標吸入空気量を徐々に切換えるこ
   とを特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型火花点火式
   内燃エンジンの制御装置。
3. 【請求項３】 さらに、加速操作を行う加速操作部材
   と、該加速操作部材の加速操作速度を検出する加速操作
   速度検出手段とを備え、 前記目標吸入空気量切換制御手段は、前記加速操作速度
   が所定値より小であるときには目標吸入空気量を前記目
   標空燃比の切換えに応じて徐々に切換える一方、所定値
   以上であるときには目標吸入空気量を前記目標空燃比の
   切換えとともに即座に切換えることを特徴とする、請求
   項１または２記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジン
   の制御装置。
4. 【請求項４】 前記目標吸入空気量切換制御手段は、前
   記切換判定手段の判定後、燃料噴射モードの切換えが実
   際に開始されるまでの間に、前記目標空燃比の切換えに
   応じて目標吸入空気量の切換えを完了することを特徴と
   する、請求項１乃至３のいずれか記載の筒内噴射型火花
   点火式内燃エンジンの制御装置。