JPH1061470A - 希薄燃焼エンジンの吸気量制御装置 - Google Patents

希薄燃焼エンジンの吸気量制御装置

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JPH1061470A JP8223970A JP22397096A JPH1061470A JP H1061470 A JPH1061470 A JP H1061470A JP 8223970 A JP8223970 A JP 8223970A JP 22397096 A JP22397096 A JP 22397096A JP H1061470 A JPH1061470 A JP H1061470A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】希薄燃焼及び理論空燃比での燃焼を行いうるエ
ンジンにおいて、燃焼状態が変化するに際し、運転状態
にみあった燃焼を確保し、トルクショックを抑制する。 【解決手段】エンジン１の第１吸気弁６ａ及び第２吸気
弁６ｂ近傍のシリンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴
射弁１１が配置され、燃料噴射弁１１からの燃料は、直
接的に気筒１ａ内に噴射される。吸気ダクト２０内に
は、ステップモータ２２によって開閉されるスロットル
弁２３が配設される。電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、
燃焼状態が成層燃焼から均質燃焼に切換えられた場合
に、スロットル弁２３の開度を学習値に基づいて制御
し、空燃比制御を行う。このため、学習を行ったとして
もトルクに段差が生じることがない。また、均質燃焼に
おいてはフィードバック補正係数に基づいて実際の空燃
比が理論空燃比となるようスロットル開度をフィードバ
ック制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの燃焼制
御装置に係り、詳しくは、筒内噴射式内燃機関の如く、
希薄燃焼を行いうるエンジンの吸気量制御装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般的に使用されているエンジン
においては、燃料噴射弁からの燃料は吸気ポートに噴射
され、燃焼室には予め燃料と空気との均質混合気が供給
される。かかるエンジンでは、アクセル操作に連動する
スロットル弁によって吸気通路が開閉され、この開閉に
より、エンジンの燃焼室に供給される吸入空気量（結果
的には燃料と空気とが均質に混合された気体の量）が調
整され、もってエンジン出力が制御される。
【０００３】しかし、上記のいわゆる均質燃焼による技
術では、スロットル弁の絞り動作に伴って大きな吸気負
圧が発生し、ポンピングロスが大きくなって効率は低く
なる。これに対し、スロットル弁の絞りを小とし、燃焼
室に直接燃料を供給することにより、点火プラグの近傍
に可燃混合気を存在させ、当該部分の空燃比を高めて、
着火性を向上するようにしたいわゆる「成層燃焼」とい
う技術が知られている。
【０００４】かかる技術においては、エンジンの低負荷
時には、噴射された燃料が、点火プラグ周りに偏在供給
されるとともに、スロットル弁がほぼ全開に開かれて成
層燃焼が実行される。これにより、燃費の向上が図られ
るとともに、ポンピングロスの低減が図られる。一方、
エンジンの高負荷時には、アクセルペダルの操作量に応
じてスロットル弁が開閉されるとともに燃料噴射量のフ
ィードバック制御が実行される。
【０００５】また、上記「成層燃焼」の上位の概念とし
て、希薄燃焼という技術も知られている。例えば、特開
平５−１８３０３号公報に開示された技術においては、
燃料を減量することにより希薄（リーン）燃焼が実行さ
れるとともに、加速時等においては燃料をそれまでに比
べて増量せしめることにより、理論空燃比（ストイキ）
での燃焼がフィードバック制御にて実行される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記各技術
では、次に示すような問題があった。すなわち、エンジ
ンの運転状態に変化（例えば負荷の増大等）が生じた場
合、図１０に示すように、燃焼状態が成層燃焼から均質
燃焼、或いはリーンからストイキ制御に切換えられる。
ここで、上述したように、均質燃焼や、ストイキ制御に
おいては、空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量
に関してのフィードバック制御が実行される。
【０００７】しかしながら、もしも吸気量にずれが生じ
るような現象が起こった場合、例えばスロットル弁の詰
まりや、タペットクリアランスの変動等が生じ、これに
より吸気量に変動が起こった場合には、空燃比を理論空
燃比に維持しようとすると、燃料噴射量を変更する必要
が生じる。そして、そのときの燃料噴射量の変更を学習
し、次回の制御にその学習値を用いた制御をしようとし
た場合には、燃焼状態が成層燃焼から均質燃焼、或いは
リーンからストイキ制御に切換えられた際に、上記学習
により、燃料噴射量に段差が生じ、ひいては、トルクシ
ョックが発生するおそれがあった。
【０００８】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、希薄燃焼及び理論空燃
比での燃焼を行いうる希薄燃焼エンジンの吸気量制御装
置において、燃焼状態が変化するに際し、エンジンの運
転状態にみあった燃焼を確保することができるととも
に、トルクショックを抑制することのできる希薄燃焼エ
ンジンの吸気量制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明においては、図１に示すよう
に、希薄燃焼及び理論空燃比での燃焼を行うべく、エン
ジンＭ１の気筒内に燃料を供給しうる燃料噴射手段Ｍ２
と、前記エンジンＭ１へ導入される吸入空気量を調整す
るための吸気量調整手段Ｍ３と、前記エンジンＭ１の運
転状態を検出する運転状態検出手段Ｍ４と、前記運転状
態検出手段Ｍ４の検出結果に基づき、前記吸気量調整手
段Ｍ３を制御する吸気量制御手段Ｍ５とを備えた希薄燃
焼エンジンの吸気量制御装置であって、前記吸気量制御
手段Ｍ５は、燃焼状態が希薄燃焼と理論空燃比での燃焼
との間で切り換わる際に、トルクショックを抑制するべ
く学習値に基づいて前記吸気量調整手段Ｍ３を制御する
トルクショック抑制制御手段Ｍ５１と、理論空燃比での
燃焼を行う際に、実際の空燃比が理論空燃比となるよう
フィードバック補正係数に基づいて前記吸気量調整手段
Ｍ３をフィードバック制御するフィードバック制御手段
Ｍ５２とを含んでいることをその要旨としている。
【００１０】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の希薄燃焼エンジンの吸気量制御装置におい
て、前記吸気量調整手段Ｍ３は、前記エンジンＭ１の排
気通路と吸気通路とを連通する排気ガス再循環通路及び
当該排気ガス再循環通路を開閉するためのＥＧＲバルブ
を有し、前記エンジンから排出される排気の一部を当該
エンジンに取り込まれる吸気へ再循環させるためのＥＧ
Ｒ機構、吸気通路に設けられたスロットル弁及び該スロ
ットル弁を開閉するためのアクチュエータよりなる電子
制御式スロットル機構、並びに、吸気通路に設けられた
スロットル弁をバイパスするバイパス吸気通路に設けら
れたアイドルスピードコントロールバルブ及び該バルブ
を開閉するためのアクチュエータよりなるＩＳＣ機構の
うち少なくとも１つによって構成されていることをその
要旨としている。
【００１１】（作用）請求項１に記載の発明によれば、
図１に示すように、燃料噴射手段Ｍ２によって、エンジ
ンＭ１の気筒内に燃料が供給され、気筒内の燃料が燃焼
することにより、エンジンＭ１は駆動力を得る。また、
エンジンＭ１の気筒内の燃料により、希薄燃焼及び理論
空燃比での燃焼が行われうる。
【００１２】さらに、吸気量調整手段Ｍ３により、前記
エンジンＭ１へ導入される吸入空気量が調整される。そ
して、運転状態検出手段Ｍ４によってエンジンＭ１の運
転状態が検出され、その検出結果に基づき、吸気量制御
手段Ｍ５により、吸気量調整手段Ｍ３が制御される。
【００１３】さて、本発明では、吸気量制御手段Ｍ５を
構成するトルクショック抑制制御手段Ｍ５１により、燃
焼状態が希薄燃焼と理論空燃比での燃焼との間で切り換
わる際に、吸気量調整手段Ｍ３が学習値に基づいて制御
され、これによりトルクショックが抑制されうる。すな
わち、何らかの原因で吸気量に変動を来すことがあった
としても、燃料噴射量ではなく、吸気量調整手段Ｍ３、
ひいては吸気量が制御されることとなる。このため、ト
ルクに段差が生じることがない。
【００１４】また、吸気量制御手段Ｍ５を構成するフィ
ードバック制御手段Ｍ５２により、理論空燃比での燃焼
を行う際に、フィードバック補正係数に基づいて実際の
空燃比が理論空燃比となるよう前記吸気量調整手段Ｍ３
がフィードバック制御される。すなわち、燃料噴射量の
フィードバック制御により理論空燃比での燃焼が実行さ
れていた従来技術とは異なり、本発明では燃料噴射量の
フィードバック制御を行わない。このため、吸気量が増
加する際にはポンピングロスが減少し、トルクの上昇を
図ることが可能となる。また、逆に吸気量が減少する際
にはトルクの変動幅が比較的小さくて済む。
【００１５】また、請求項２に記載の発明によれば、請
求項１に記載の発明の作用に加えて、吸気量調整手段Ｍ
３が、ＥＧＲ機構、電子制御式スロットル機構及びＩＳ
Ｃ機構のうち少なくとも１つによって構成されている。
このため、上記請求項１に記載の発明の作用がより確実
に奏されることとなる。
【００１６】すなわち、ＥＧＲ機構の場合には、ＥＧＲ
バルブが開かれることによって、エンジンから排出され
る排気の一部が、排気ガス再循環通路を通ってエンジン
に取り込まれる吸気へ再循環させられ、これにより空燃
比がリッチ側に移行する。また、電子制御式スロットル
機構の場合には、アクチュエータが作動することにより
吸気通路に設けられたスロットル弁が開閉され、これに
より吸気量が調整される。さらに、ＩＳＣ機構の場合に
は、バイパス吸気通路に設けられたアイドルスピードコ
ントロールバルブがアクチュエータによって開閉され、
これにより吸気量が調整される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明における内燃機関の
燃焼制御装置を具体化した一実施の形態を図面に基づい
て詳細に説明する。
【００１８】図２は本実施の形態において、車両に搭載
された筒内噴射式エンジンの燃料噴射制御装置を示す概
略構成図である。内燃機関としてのエンジン１は、例え
ば４つの気筒１ａを具備し、これら各気筒１ａの燃焼室
構造が図３に示されている。これらの図に示すように、
エンジン１はシリンダブロック２内にピストンを備えて
おり、当該ピストンはシリンダブロック２内で往復運動
する。シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド４
が設けられ、前記ピストンとシリンダヘッド４間には燃
焼室５が形成されている。また、本実施の形態では１気
筒１ａあたり、４つの弁が配置されており、図中におい
て、符号６ａとして第１吸気弁、６ｂとして第２吸気
弁、７ａとして第１吸気ポート、７ｂとして第２吸気ポ
ート、８として一対の排気弁、９として一対の排気ポー
トがそれぞれ示されている。
【００１９】図３に示すように、第１の吸気ポート７ａ
はヘリカル型吸気ポートからなり、第２の吸気ポート７
ｂはほぼ真っ直ぐに延びるストレートポートからなる。
また、シリンダヘッド４の内壁面の中央部には、点火プ
ラグ１０が配設されている。この点火プラグ１０には、
図示しないディストリビュータを介してイグナイタ１２
からの高電圧が印加されるようになっている。そして、
この点火プラグ１０の点火タイミングは、イグナイタ１
２からの高電圧の出力タイミングにより決定される。さ
らに、第１吸気弁６ａ及び第２吸気弁６ｂ近傍のシリン
ダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射手段としての燃料
噴射弁１１が配置されている。すなわち、本実施の形態
においては、燃料噴射弁１１からの燃料は、直接的に気
筒１ａ内に噴射されるようになっている。
【００２０】図２に示すように、各気筒１ａの第１吸気
ポート７ａ及び第２吸気ポート７ｂは、それぞれ各吸気
マニホルド１５内に形成された第１吸気路１５ａ及び第
２吸気路１５ｂを介してサージタンク１６内に連結され
ている。各第２吸気通路１５ｂ内にはそれぞれスワール
コントロールバルブ１７が配置されている。これらのス
ワールコントロールバルブ１７は共通のシャフト１８を
介して例えばステップモータ１９に連結されている。こ
のステップモータ１９は、後述する電子制御装置（以下
単に「ＥＣＵ」という）３０からの出力信号に基づいて
制御される。なお、当該ステップモータ１９の代わり
に、エンジン１の吸気ポート７ａ，７ｂの負圧に応じて
制御されるものを用いてもよい。
【００２１】前記サージタンク１６は、吸気ダクト２０
を介してエアクリーナ２１に連結され、吸気ダクト２０
内には、ステップモータ２２によって開閉されるスロッ
トル弁２３が配設されている。つまり、本実施の形態の
スロットル弁２３は、いわゆる電子制御式のものであ
り、基本的には、ステップモータ２２が前記ＥＣＵ３０
からの出力信号に基づいて駆動されることにより、スロ
ットル弁２３が開閉制御される。そして、このスロット
ル弁２３の開閉により、吸気ダクト２０を通過して燃焼
室５内に導入される吸入空気量が調節されるようになっ
ている。本実施の形態では、吸気ダクト２０、サージタ
ンク１６並びに第１吸気路１５ａ及び第２吸気路１５ｂ
等により、吸気通路が構成されている。
【００２２】また、スロットル弁２３の近傍には、その
開度（スロットル開度ＴＡ）を検出するためのスロット
ルセンサ２５が設けられている。なお、前記各気筒の排
気ポート９には排気マニホルド１４が接続されている。
そして、燃焼後の排気ガスは当該排気マニホルド１４を
介して排気通路を構成する排気ダクトへ排出されるよう
になっている。
【００２３】さらに、本実施の形態では、公知の排気ガ
ス再循環（ＥＧＲ）機構５１が設けられている。このＥ
ＧＲ機構５１は、排気ガス再循環通路としてのＥＧＲ通
路５２と、同通路５２の途中に設けられたＥＧＲバルブ
５３とを含んでいる。ＥＧＲ通路５２は、スロットル弁
２３の下流側の吸気ダクト２０と、排気ダクトとの間を
連通するよう設けられている。また、ＥＧＲバルブ５３
は、弁座、弁体及びステップモータ（いずれも図示せ
ず）を内蔵している。ＥＧＲバルブ５３の開度は、ステ
ップモータが弁体を弁座に対して断続的に変位させるこ
とにより、変動する。そして、ＥＧＲバルブ５３が開く
ことにより、排気ダクトへ排出された排気ガスの一部が
ＥＧＲ通路５２へと流れる。その排気ガスは、ＥＧＲバ
ルブ５３を介して吸気ダクト２０へ流れる。すなわち、
排気ガスの一部がＥＧＲ機構５１によって吸入混合気中
に再循環する。このとき、ＥＧＲバルブ５３の開度が調
節されることにより、排気ガスの再循環量が調整される
のである。
【００２４】さて、上述したＥＣＵ３０は、デジタルコ
ンピュータからなっており、双方向性バス３１を介して
相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３
２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３３、マイクロプロ
セッサからなるＣＰＵ（中央処理装置）３４、入力ポー
ト３５及び出力ポート３６を具備している。本実施の形
態においては、当該ＥＣＵ３０により、吸気量制御手
段、トルクショック抑制制御手段、及びフィードバック
制御手段が構成されている。
【００２５】運転者により操作されるアクセルペダル２
４には、当該アクセルペダル２４の踏込み量に比例した
出力電圧を発生するアクセルセンサ２６Ａが接続され、
該アクセルセンサ２６Ａによりアクセル開度ＡＣＣＰが
検出される。当該アクセルセンサ２６Ａの出力電圧は、
ＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
また、同じくアクセルペダル２４には、アクセルペダル
２４の踏込み量が「０」であることを検出するための全
閉スイッチ２６Ｂが設けられている。すなわち、この全
閉スイッチ２６Ｂは、アクセルペダル２４の踏込み量が
「０」である場合に全閉信号として「１」の信号を、そ
うでない場合には「０」の信号を発生する。そして、該
全閉スイッチ２６Ｂの出力電圧も入力ポート３５に入力
されるようになっている。
【００２６】また、上死点センサ２７は例えば１番気筒
１ａが吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、
この出力パルスが入力ポート３５に入力される。クラン
ク角センサ２８は例えばクランクシャフトが３０°ＣＡ
回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入
力ポートに入力される。ＣＰＵ３４では上死点センサ２
７の出力パルスとクランク角センサ２８の出力パルスか
らエンジン回転数ＮＥが算出される（読み込まれる）。
【００２７】さらに、前記シャフト１８の回転角度はス
ワールコントロールバルブセンサ２９により検出され、
これによりスワールコントロールバルブ１７の開度が測
定される。そして、スワールコントロールバルブセンサ
２９の出力はＡ／Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５
に入力される。
【００２８】併せて、前記スロットルセンサ２５によ
り、スロットル開度ＴＡが検出される。このスロットル
センサ２５の出力はＡ／Ｄ変換器３７を介して入力ポー
ト３５に入力される。
【００２９】加えて、本実施の形態では、サージタンク
１６内の圧力（吸気圧ＰｉＭ）を検出する吸気圧センサ
６１が設けられている。さらに、エンジン１の冷却水の
温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する水温センサ６２が設
けられている。また、排気通路の途中の図示しない三元
触媒よりも上流側においては、排気中の酸素濃度ＯＸを
検出するための酸素センサ６３が設けられている。この
酸素センサ６３は、理論空燃比近傍で、出力電圧が急変
する特性を有している。そして、本実施の形態では、か
かる特性に基づいて空燃比Ａ／Ｆが検出されるようにな
っている。これら各センサ６１，６２，６３の出力も、
Ａ／Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される
ようになっている。
【００３０】本実施の形態において、これらスロットル
センサ２５、アクセルセンサ２６Ａ、全閉スイッチ２６
Ｂ、上死点センサ２７、クランク角センサ２８、スワー
ルコントロールバルブセンサ２９、吸気圧センサ６１、
水温センサ６２及び酸素センサ６３等により、運転状態
検出手段が構成されている。
【００３１】一方、出力ポート３６は、対応する駆動回
路３８を介して各燃料噴射弁１１、各ステップモータ１
９，２２、イグナイタ１２及びＥＧＲバルブ５３（ステ
ップモータ）に接続されている。そして、ＥＣＵ３０は
各センサ等２５〜２９，６１〜６３からの信号に基づ
き、ＲＯＭ３３内に格納された制御プログラムに従い、
燃料噴射弁１１、ステップモータ１９，２２、イグナイ
タ１２（点火プラグ１０）及びＥＧＲバルブ５３等を好
適に制御する。
【００３２】次に、上記構成を備えたエンジンの吸気量
制御装置における本実施の形態に係る各種制御に関する
プログラムについて、フローチャートを参照して説明す
る。図４，５は、本実施の形態におけるスロットル弁２
３を制御して燃焼制御を実行するための「スロットル開
度制御ルーチン」を示すフローチャートであって、所定
クランク角毎の割り込みでＥＣＵ３０により実行され
る。
【００３３】処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ
３０は先ずステップ１０１において、各種センサ等２５
〜２９，６１〜６３から、エンジン回転数ＮＥ、アクセ
ル開度ＡＣＣＰ、空燃比Ａ／Ｆ等の、そのときどきの運
転状態を示す各種検出信号を読み込む。
【００３４】次に、ステップ１０２においては、今回読
み込まれたエンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰ
等に基づき、現在が均質運転中であるか否かを判断す
る。ここで、この判断に際しては、エンジン回転数Ｎ
Ｅ、アクセル開度ＡＣＣＰに対して予め均質運転領域、
成層運転領域の定められた図示しないマップが参酌され
る。そして、現在均質運転中でないと判断した場合に
は、現在は成層燃焼を行っているものと判断して、ステ
ップ１２３へ移行する。ステップ１２３においては、成
層時のスロットル制御を実行（スロットル開度はほぼ全
開）するとともに、その後の処理を一旦終了する。
【００３５】また、現在均質運転中であると判断した場
合には、ステップ１０３へ移行する。ステップ１０３に
おいては、今回読み込んだ空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比よ
りも大きいか否かを判断する。そして、現在の空燃比Ａ
／Ｆが理論空燃比よりも大きい場合、すなわち、空燃比
Ａ／Ｆがリーン側にある場合には、ステップ１０４にお
いて、現在設定されているリッチフラグＸＲＩＣＨが
「０」であるか否かを判断する。ここで、リッチフラグ
ＸＲＩＣＨというのは、現在の空燃比Ａ／Ｆがリッチ側
にあるのかリーン側にあるのかを示すフラグであって、
空燃比Ａ／Ｆがリッチ側にある場合には「１」に、リー
ン側にある場合には「０」に設定されるものである。そ
して、リッチフラグＸＲＩＣＨが「０」の場合には、空
燃比Ａ／Ｆが前回もリーン側にあり今回の処理において
もリーン側にあるものとして、ステップ１０５におい
て、リッチ・リーン反転フラグＸＨＡＮＴＥＮを「０」
に設定する。
【００３６】一方、リッチフラグＸＲＩＣＨが「１」の
場合には、前回の処理においてはリッチ側にあったのが
今回の処理においてリーン側に反転したものとして、ス
テップ１０６へ移行する。ステップ１０６においては、
そのときのフィードバック補正係数ＦＡＦ（そのときは
極大値となっている）をリーン反転時記憶値ＦＡＦＬＯ
として設定する（図６参照）。また、これとともに、ス
テップ１０７において、リッチ・リーン反転フラグＸＨ
ＡＮＴＥＮを「１」に設定する。
【００３７】ステップ１０５又はステップ１０７から移
行してステップ１０８においては、現在の空燃比Ａ／Ｆ
はリーン側にあるため、リッチフラグＸＲＩＣＨを
「０」に設定する。また、続くステップ１０９において
は、フィードバック補正係数ＦＡＦを小さくすることで
空燃比Ａ／Ｆをリッチ側にするべく、それまでのフィー
ドバック補正係数ＦＡＦから補正項ｄｋｃを減算した値
を新たなフィードバック補正係数ＦＡＦとして設定す
る。これにより、図６に示すように、フィードバック補
正係数ＦＡＦは徐々に減少してゆく。
【００３８】一方、前記ステップ１０３において、今回
読み込んだ空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比よりも大きくない
場合、すなわち、空燃比Ａ／Ｆがリッチ側にある場合に
は、ステップ１１０へ移行する。ステップ１１０におい
ては、現在設定されているリッチフラグＸＲＩＣＨが
「１」であるか否かを判断する。そして、リッチフラグ
ＸＲＩＣＨが「１」の場合には、空燃比Ａ／Ｆが前回も
リッチ側にあり今回の処理においてもリッチ側にあるも
のとして、ステップ１１１において、リッチ・リーン反
転フラグＸＨＡＮＴＥＮを「０」に設定する。
【００３９】また、リッチフラグＸＲＩＣＨが「０」の
場合には、前回の処理においてはリーン側にあったのが
今回の処理においてリッチ側に反転したものとして、ス
テップ１１２へ移行する。ステップ１１２においては、
そのときのフィードバック補正係数ＦＡＦ（そのときは
極小値となっている）をリッチ反転時記憶値ＦＡＦＲＯ
として設定する（図６参照）。また、これとともに、ス
テップ１１３において、リッチ・リーン反転フラグＸＨ
ＡＮＴＥＮを「１」に設定する。
【００４０】ステップ１１１又はステップ１１３から移
行してステップ１１４においては、現在の空燃比Ａ／Ｆ
はリッチ側にあるため、リッチフラグＸＲＩＣＨを
「１」に設定する。また、続くステップ１１５において
は、フィードバック補正係数ＦＡＦを大きくすることで
空燃比Ａ／Ｆをリーン側にするべく、それまでのフィー
ドバック補正係数ＦＡＦに対し、補正項ｄｋｏを加算し
た値を新たなフィードバック補正係数ＦＡＦとして設定
する。これにより、図６に示すように、フィードバック
補正係数ＦＡＦは徐々に増大してゆく。
【００４１】次に、ステップ１０９又はステップ１１５
から移行して、ステップ１１６においては、リッチ・リ
ーン反転フラグＸＨＡＮＴＥＮが「１」であるか否かを
判断する。そして、リッチ・リーン反転フラグＸＨＡＮ
ＴＥＮが「０」の場合には、現在が学習を行うタイミン
グではないものとしてステップ１２１へジャンプする。
また、リッチ・リーン反転フラグＸＨＡＮＴＥＮが
「１」の場合には、学習タイミングが到来したものと判
断して、ステップ１１７へ移行する。
【００４２】ステップ１１７においては、現在設定され
ているリッチ反転時記憶値ＦＡＦＲＯ及びリーン反転時
記憶値ＦＡＦＬＯの平均値が、例えば「０．９８」より
も小さいか否かを判断する。そして、当該平均値が
「０．９８」よりも小さい場合には、ステップ１１８に
おいて、リッチ反転時記憶値ＦＡＦＲＯ及びリーン反転
時記憶値ＦＡＦＬＯの平均値を、より「１．０」に近づ
けるべく、それまでの学習値ＫＧから所定の更新量ｄＫ
Ｇｃを減算した値を新たな学習値ＫＧとして設定する。
【００４３】また、現在設定されているリッチ反転時記
憶値ＦＡＦＲＯ及びリーン反転時記憶値ＦＡＦＬＯの平
均値が、「０．９８」よりも大きい場合には、ステップ
１１９へ移行する。ステップ１１９においては、前記平
均値が、例えば「１．０２」よりも大きいか否かを判断
する。そして、当該平均値が「１．０２」よりも大きい
場合には、ステップ１２０において、リッチ反転時記憶
値ＦＡＦＲＯ及びリーン反転時記憶値ＦＡＦＬＯの平均
値を、より「１．０」に近づけるべく、それまでの学習
値ＫＧに対し所定の更新量ｄＫＧｏを加算した値を新た
な学習値ＫＧとして設定する。
【００４４】これに対し、前記平均値が「１．０２」よ
りも大きくない場合には、平均値が「０．９８」から
「１．０２」の間にあり、それまでの学習値ＫＧを更新
する必要がないものと判断して、ステップ１２１へ移行
する。
【００４５】ステップ１１６，１１８，１２０，１１９
から移行して、ステップ１２１においては、前回の目標
スロットル開度ＴＲＴに対し、現在設定されているフィ
ードバック補正係数ＦＡＦ及び学習値ＫＧを乗算した値
を新たな目標スロットル開度ＴＲＴとして設定する。ま
た、続くステップ１２２において、今回設定されている
目標スロットル開度ＴＲＴとなるよう、アクチュエータ
２２を制御してスロットル弁２３の開度を制御する（均
質時スロットル制御）。そして、ＥＣＵ３０は、その後
の処理を一旦終了する。
【００４６】このように、上記「スロットル開度制御ル
ーチン」においては、成層燃焼から均質燃焼に切り換え
られた以降は、フィードバック補正係数ＦＡＦを用いた
フィードバック制御及び学習値ＫＧを用いた学習制御
が、スロットル弁２３の開度制御に適用される。そし
て、かかる制御により、燃料噴射量ではなく、吸入空気
量が制御されることとなる。
【００４７】次に、本実施の形態の作用及び効果につい
て説明する。 （イ）本実施の形態では、図７に示すように、燃焼状態
が成層燃焼（図のＡ点）から（Ｂ点を経て）均質燃焼
（図のＣ点）に切換えられた場合には、上述したよう
に、スロットル弁２３の開度が学習値ＫＧに基づいて制
御される。より詳しくは、フィードバック補正係数ＦＡ
Ｆが「１．０」近傍の値をとるような学習制御が実行さ
れる。従って、例えばスロットル弁２３の詰まりや、タ
ペットクリアランスの変動等が生じ、これにより吸気量
に変動が起こった場合には、空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比
に維持するべく、本実施の形態では、スロットル弁２３
の開度が制御されて吸気量が制御される。そして、その
ときのスロットル開度（目標スロットル開度ＴＲＴ）の
変更が学習値ＫＧとして学習され、次回の制御において
その学習値ＫＧを用いた制御が実行される。ここで、従
来であれば、燃料噴射量の変更、学習により、燃料噴射
量に段差が生じ、ひいては、トルクショックが発生する
おそがあったのであるが、本実施の形態では、そのよう
な噴射量の制御が行われない。すなわち、図８に示すよ
うに、吸気量の制御でもって学習制御が実行されて、か
かる制御でもって上記吸気量の変動要因が吸収されう
る。このため、同図に示すように、トルクに段差が生じ
ることがない。その結果、トルクショックの発生を確実
に抑制することができる。
【００４８】（ロ）また、本実施の形態では、均質燃焼
においては理論空燃比での燃焼が行われるのであるが、
この際に、フィードバック補正係数ＦＡＦに基づいて実
際の空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比となるようスロットル開
度（目標スロットル開度ＴＲＴ）がフィードバック制御
される。すなわち、燃料噴射量のフィードバック制御に
より理論空燃比での燃焼を実行していた従来技術とは異
なり、本実施の形態では燃料噴射量のフィードバック制
御が行われない。このため、吸気量が増加する際にはポ
ンピングロスが減少し、トルクの上昇を図ることが可能
となる。また、逆に吸気量が減少する際にはトルクの変
動幅が比較的小さくて済む。
【００４９】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものではなく、例えば次の如く構成してもよい。 （１）上記実施の形態では、説明を省略したが、均質燃
焼において理論空燃比での燃焼を行う際に、図９に示す
ように、公知の積分制御及びスキップ制御を実行するよ
うにしてもよい。この場合、スキップ幅、積分量につい
てはいかなる数値を持たせてもよいが、基本スロットル
開度、或いは吸気圧ＰｉＭの関数で与えるようにしても
よい。例えば、基本スロットル開度、或いは吸気圧Ｐｉ
Ｍが大きいほど、スキップ幅、積分量を大きくするのが
望ましい。
【００５０】（２）また、前記実施の形態では、アクチ
ュエータ２２を制御することで電子制御式のスロットル
弁２３の開度を制御して、もって吸気量を制御するよう
にしたが、それ以外にもＥＧＲバルブ５３の開度を制御
することで、排気還流量（ＥＧＲ量）を制御するように
してもよい。但し、この場合には、リーン時にはＥＧＲ
バルブ５３の開度が増大するよう、リッチ時にはＥＧＲ
バルブ５３の開度が減少するような制御を行う必要があ
る。これにより、燃料噴射量を制御せずとも空燃比が制
御されることとなる。
【００５１】さらに、図示しないが、公知のＩＳＣ機構
を設けるようにし、これを制御するようにしてもよい。
すなわち、前記吸気ダクト２０に設けられたスロットル
弁２３をバイパスするバイパス吸気通路を設け、このバ
イパス吸気通路にアイドルスピードコントロールバルブ
を設け、さらに、該バルブを開閉するためのアクチュエ
ータを設ける。そして、アイドルスピードコントロール
バルブをアクチュエータによって開閉せしめ、この開度
を制御することにより、吸気量、ひいては空燃比を制御
するようにしてもよい。
【００５２】併せて、上記スロットル弁２３の開度、Ｅ
ＧＲ機構、ＩＳＣ機構の制御を適宜組み合わせるように
してもよい。 （３）上記実施の形態では、筒内噴射式のエンジン１に
本発明を具体化するようにしたが、いわゆる一般的な成
層燃焼、或いは弱成層燃焼を行うタイプのものに具体化
してもよい。例えば吸気ポート７ａ，７ｂの吸気弁６
ａ，６ｂの傘部の裏側に向かって噴射するタイプのもの
も含まれる。また、吸気弁６ａ，６ｂ側に燃料噴射弁が
設けられてはいるが、直接シリンダボア（燃焼室５）内
に噴射するタイプのものも含まれる。さらに、その上位
の概念たる希薄燃焼及びストイキ燃焼を行いうるエンジ
ンにも具体化できる。
【００５３】（４）また、上記各実施の形態では、ヘリ
カル型の吸気ポートを有し、いわゆるスワールを発生さ
せることが可能な構成としたが、かならずしもスワール
を発生しなくともよい。従って、例えば上記実施の形態
におけるスワールコントロールバルブ１７、ステップモ
ータ１９等を省略することもできる。
【００５４】（５）さらに、上記各実施の形態では、内
燃機関としてガソリンエンジン１の場合に本発明を具体
化したが、その外にもディーゼルエンジン等の場合等に
も具体化できる。
【００５５】特許請求の範囲の各請求項に記載されない
ものであって、上記実施の形態から把握できる技術的思
想について以下にその効果とともに記載する。 （ａ）上記請求項１，２に記載のエンジンの吸気量制御
装置において、前記燃料噴射手段は、エンジンの気筒内
に燃料を噴射しうるものであることを特徴とする。
【００５６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
希薄燃焼及び理論空燃比での燃焼を行いうる希薄燃焼エ
ンジンの吸気量制御装置において、燃焼状態が変化する
に際し、エンジンの運転状態にみあった燃焼を確保する
ことができるとともに、トルクショックを抑制すること
ができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的な概念を示す概念構成図であ
る。
【図２】一実施の形態におけるエンジンの吸気量制御装
置を示す概略構成図である。
【図３】エンジンの気筒部分を拡大して示す断面図であ
る。
【図４】ＥＣＵにより実行される「スロットル開度制御
ルーチン」を示すフローチャートである。
【図５】「スロットル開度制御ルーチン」を示すフロー
チャートであって図４の続きを示すものである。
【図６】時間に対するフィードバック補正係数の関係を
示すタイミングチャートである。
【図７】エンジン回転数及びトルクに対する燃焼状態の
領域を模式的に示すグラフである。
【図８】時間に対する吸気量、目標スロットル開度、ト
ルクの関係を示すタイミングチャートである。
【図９】別の実施の形態において、時間に対する目標ス
ロットル開度の関係を示すタイミングチャートである。
【図１０】従来技術において、時間に対する吸気量、ス
ロットル開度、トルクの関係を示すタイミングチャート
である。
【符号の説明】
１…エンジン、１１…燃料噴射手段としての燃料噴射
弁、２５…運転状態検出手段を構成するスロットルセン
サ、２６Ａ…運転状態検出手段を構成するアクセルセン
サ、２６Ｂ…運転状態検出手段を構成する全閉スイッ
チ、２７…運転状態検出手段を構成する上死点センサ、
２８…運転状態検出手段を構成するクランク角センサ、
２９…運転状態検出手段を構成するスワールコントロー
ルバルブセンサ、３０…吸気量制御手段、トルクショッ
ク抑制制御手段及びフィードバック制御手段を構成する
ＥＣＵ、６１…運転状態検出手段を構成する吸気圧セン
サ、６２…運転状態検出手段を構成する水温センサ、６
３…運転状態検出手段を構成する酸素センサ。
───────────────────────────────────────────────────── 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 45/00 ３６８ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｚ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 希薄燃焼及び理論空燃比での燃焼を行う
    べく、エンジンの気筒内に燃料を供給しうる燃料噴射手
    段と、 前記エンジンへ導入される吸入空気量を調整するための
    吸気量調整手段と、 前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
    と、 前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記吸気量
    調整手段を制御する吸気量制御手段とを備えた希薄燃焼
    エンジンの吸気量制御装置であって、 前記吸気量制御手段は、 燃焼状態が希薄燃焼と理論空燃比での燃焼との間で切り
    換わる際に、トルクショックを抑制するべく学習値に基
    づいて前記吸気量調整手段を制御するトルクショック抑
    制制御手段と、 理論空燃比での燃焼を行う際に、実際の空燃比が理論空
    燃比となるようフィードバック補正係数に基づいて前記
    前記吸気量調整手段をフィードバック制御するフィード
    バック制御手段とを含んでいることを特徴とする希薄燃
    焼エンジンの吸気量制御装置。
  2. 【請求項２】 前記吸気量調整手段は、 前記エンジンの排気通路と吸気通路とを連通する排気ガ
    ス再循環通路及び当該排気ガス再循環通路を開閉するた
    めのＥＧＲバルブを有し、前記エンジンから排出される
    排気の一部を当該エンジンに取り込まれる吸気へ再循環
    させるためのＥＧＲ機構、 吸気通路に設けられたスロットル弁及び該スロットル弁
    を開閉するためのアクチュエータよりなる電子制御式ス
    ロットル機構、並びに、 吸気通路に設けられたスロットル弁をバイパスするバイ
    パス吸気通路に設けられたアイドルスピードコントロー
    ルバルブ及び該バルブを開閉するためのアクチュエータ
    よりなるＩＳＣ機構のうち少なくとも１つによって構成
    されていることを特徴とする請求項１に記載の希薄燃焼
    エンジンの吸気量制御装置。
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