JPH1068341A - 筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置 - Google Patents

筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置

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JPH1068341A
JPH1068341A JP8226568A JP22656896A JPH1068341A JP H1068341 A JPH1068341 A JP H1068341A JP 8226568 A JP8226568 A JP 8226568A JP 22656896 A JP22656896 A JP 22656896A JP H1068341 A JPH1068341 A JP H1068341A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃エンジンの運転状態に応じ、圧縮行程中
に燃料を噴射して層状燃焼を行わせる圧縮行程噴射モー
ド制御と、吸気行程中に燃料を噴射して均一混合燃焼を
行わせる吸気行程噴射モード制御とを切り換える制御モ
ード切換時に、トルクショックを防止し、しかも燃費の
悪化を防止するようにした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】 少なくともアクセル開度情報θthに応じ
て設定したモード切換に対する目標負荷値Ｐe を状態パ
ラメータ値で補正し、モード切換前後におけるエンジン
出力変化を補償する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載される
筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの出力等を制御する
制御装置に関し、特に、エンジンに供給する燃料のオク
タン価等の性状が異なってもドライバビリティや燃費の
悪化を極力防止するようにした制御装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】近年、車両に搭載される火花点火
式内燃エンジンにおいて、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ガソリンエンジ
ンが種々提案されている。筒内噴射型のガソリンエンジ
ンでは、例えば、燃料噴射弁からピストン頂部に設けた
キャビティ内に燃料を噴射することで、点火時点におい
て点火プラグの周囲に理論空燃比に近い空燃比の混合気
を生成させている。これにより、全体に希薄な空燃比で
も着火が可能となり、ＣＯやＨＣの排出量が減少すると
共に、アイドル運転時や低負荷走行時の燃費を大幅に向
上させることができる。
【０００３】また、このようなガソリンエンジンでは、
エンジンの運転状態、つまりエンジン負荷に応じて圧縮
行程噴射モードと吸気行程噴射モードとを切り換えるよ
うにしている。このように制御モードを切り換えること
により、低負荷運転時には、主として圧縮行程中に燃料
を噴射し、点火プラグの周囲やキャビティ内に局所的に
理論空燃比に近い混合気を形成させ、全体として希薄な
空燃比でも良好な層状燃焼が可能なようにしている（こ
の制御モードを圧縮リーンモードとも云う）。圧縮行程
噴射モードでは、全体空燃比を大きく（例えば、空燃比
４０に）設定しても運転可能であるため、新気吸入空気
量や排気ガス還流量（ＥＧＲ量）を多量に筒内に供給す
ることができ、これによりポンピングロスを低減させて
燃費を著しく改善することができる。このため、圧縮行
程噴射モードで運転する領域を極力拡げて燃費の改善を
図ることが望ましい。
【０００４】一方、中高負荷運転時には、主として吸気
行程中に燃料を噴射し、燃焼室内に均一な空燃比の混合
気を形成させ、吸気管噴射型のガソリンエンジンと同様
に、多量の燃料を燃焼させて加速時や高速走行時に要求
される出力を確保するようにしている（このときの制御
モードを、理論空燃比近傍で制御する場合をストイキオ
フィードバックモード（略してＳ−ＦＢモードと記す）
と云い、理論空燃比より燃料希薄側の空燃比（例えば、
２２程度）に制御する場合を吸気リーンモードと云うこ
ともある）。
【０００５】ところで、通常の吸気管噴射型のガソリン
エンジンでは、エンジンに供給された混合気の可燃空燃
比域（希薄燃焼域）が狭いために、体積効率Ｅv が一定
であれば前述の可燃空燃比域内でほぼ一定の出力トルク
が得られ、体積効率Ｅv と出力トルクとは略一義的関係
にある。このような特性から、通常の吸気管噴射型のガ
ソリンエンジンでは、例えばエアフローセンサ出力から
得られる体積効率Ｅvを用いて目標空燃比や目標点火時
期等のエンジン制御パラメータ値を設定し、この制御パ
ラメータ値に基づいてエンジンの作動を制御している。
【０００６】しかしながら、筒内噴射ガソリンエンジン
の圧縮行程噴射モード制御では、上述したとおり、燃料
をピストン頂部のキャビティ内に噴射し、全体として層
状リーン燃焼を行わせるようにしているので、点火プラ
グの周囲にのみ可燃混合気が存在すれば正常燃焼が可能
であり、吸気管噴射型のガソリンエンジンに比べると全
体空燃比で比較して可燃空燃比範囲が著しく広い。つま
り筒内噴射ガソリンエンジンの圧縮行程噴射モード制御
では、超希薄空燃比（例えば空燃比５０）からリッチ側
可燃限界の空燃比（例えば空燃比２０）までの広い空燃
比範囲で運転が可能である。このため、体積効率の値が
同じでも目標空燃比が異なると出力トルクが大きく異な
り、燃料供給量にほぼ比例して出力トルクが得られる。
このことは筒内噴射ガソリンエンジンの圧縮行程噴射モ
ードにおいて、目標空燃比や目標点火時期等のエンジン
制御パラメータ値を設定する際に上述の体積効率Ｅv を
使用出来ないことを意味している。
【０００７】このような事情から筒内噴射ガソリンエン
ジンの圧縮行程噴射モードにおける目標空燃比や目標点
火時期等のエンジン制御パラメータ値の設定や、圧縮行
程噴射モードと吸気行程噴射モード間のモード切換判定
には、体積効率Ｅv にかえてエンジン出力を代表するパ
ラメータとして筒内有効圧Ｐe を使用することが本出願
人により提案されている。より詳しくは、アクセル開度
（スロットル開度）とエンジン回転数（回転速度）か
ら、運転者が望むエンジン出力と相関する目標筒内有効
圧（負荷値）Ｐe を求め、この目標値Ｐe に基づいて燃
料供給量（目標空燃比）や点火時期等を設定している。
【０００８】また、火花点火式のエンジンでは、点火時
期の設定が出力や燃費等を決定する重要な因子となる。
即ち、同一条件で混合気を燃焼させる場合、最大トルク
を発生する最適点火時期ＭＢＴ（Minimam spark advanc
e for Best Torque ）が一義的に存在し、これよりアド
バンス（進角）或いはリタード（遅角）させると、燃焼
圧力の有効利用が図れなくなり、出力も燃費も低下す
る。そして、オクタン価の低い燃料を使用すると、ノッ
クの発生等により上述の最適点火時期ＭＢＴより点火時
期を遅らさざるを得ず、ノックセンサ等を用いてできる
限りＭＢＴに近い時期に点火させて、出力や燃費の低下
を防止するようにしている。
【０００９】筒内噴射型火花点火式ガソリンエンジンに
おいて、上述した制御モード間の切換時には、切換ショ
ックが発生してはいけないし、制御も容易でなければな
らない。このため、制御モード間の切換時のエンジン制
御として、以下のような制御方法が本出願人により提案
されている。図１は、筒内噴射ガソリンエンジンのモー
ド切換時点における各制御モードの点火時期とトルクと
の関係を示している。個々の制御モードではそれぞれ同
一条件（空燃比等のエンジン制御パラメータ値や大気密
度等の環境パラメータ値が一定）で試験が行われてお
り、各制御モードの点火時期とトルクの関係は、このよ
うな試験を行って得たデータに基づいている。図におい
て、１点鎖線で示す曲線Ｉは圧縮リーンモードの、破線
で示す曲線IIは吸気リーンモードの、実線で示す曲線II
I はＳ−ＦＢモードの各関係を示している。図中●印は
プレミアムガソリン（以下単にプレミアムともいう）を
使用した場合の、△印はレギュラーガソリン（以下単に
レギュラーともいう）を使用した場合の、ノッキングが
生じないで最大のトルクが得られるそれぞれの点火時期
（点火時期設定点）を示している。
【００１０】圧縮リーンモードの特性曲線Ｉ上のＡ点
は、圧縮リーンモードから他のモードへ、或いは他のモ
ードから圧縮リーンモードへ切り換える時の切換判別値
ＸＰeにおいて等しいトルクが得られる点火時期を示し
ており、この点火時期は最適点火時期ＭＢＴにほぼ等し
い。圧縮リーンモードでは、図１から明らかなように、
プレミアムガソリンを使用した場合でもレギュラーガソ
リンを使用した場合でも同じクランク角位置に点火時期
が設定されている。このことは、筒内噴射ガソリンエン
ジンの圧縮リーンモードでは、混合気がピストンのキャ
ビティに沿って層状に流動しながら燃焼するために、燃
焼ガスがキャビティ壁面等で冷却され、他のモードに比
べてノッキングが生じ難い特性を有していることを意味
する。
【００１１】同様に、吸気リーンモード及びＳ−ＦＢモ
ードの各特性曲線は、プレミアムガソリンを使用した場
合に、制御モード切換時の切換ショックをなくすように
点火時期設定点Ｂ、Ｃにおいて切換判別値ＸＰe に等し
いトルクが得られるように設定している。いま、圧縮リ
ーンモードからＳ−ＦＢモードに移行させる場合、上述
した目標負荷Ｐe を用いてこの値と切換判別値ＸＰe と
を比較し、目標負荷Ｐe が切換判別値ＸＰe に到達した
時点で、圧縮リーンモードからＳ−ＦＢモードに移行さ
せる。このとき、図１の特性曲線Ｉ、III を得た運転条
件、即ち、圧縮リーンモードで設定される点火時期（Ａ
点）、空燃比（燃料量）等からＳ−ＦＢモードで設定さ
れる点火時期（Ｃ点）、空燃比（燃料量）等に移行させ
れば、発生トルクを同じに設定することができるので、
切換ショックが生じることなく制御モードを切り換える
ことができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した筒
内噴射ガソリンエンジンにおいて、圧縮行程噴射モード
と吸気行程噴射モードの切換時に、使用する燃料の性状
の相違により以下のような問題がある。燃料としてプレ
ミアムガソリンを使用すると、モード切換時に各モード
での発生トルクが同じ大きさであるので（圧縮リーンモ
ードとＳ−ＦＢモード間でモードを切り換え場合には、
図１のＡ点とＣ点のトルクが同じ）、ノッキングが生じ
ないが、レギュラーガソリンを使用した場合に、図１の
特性曲線を得た条件と同じ条件（点火時期を除く）で、
圧縮リーンモードから吸気リーンモード又はＳ−ＦＢモ
ードへ制御モードを切り換えると切換時にトルク差によ
る切換ショックが生じてしまう。吸気リーンモード及び
Ｓ−ＦＢモードで、ノッキングが生じない最良の点火時
期はそれぞれＢ1 点、Ｃ1 点となり（△印は、レギュラ
ーのノッキングの生じない最良の点火時期を示す）、燃
料としてプレミアムを使用した場合と同じ空燃比条件で
圧縮リーンモードからＳ−ＦＢモードに移行させると、
図１に示すようにΔＴa のトルク段差が生じる。同様
に、吸気リーンモードからＳ−ＦＢモードに移行する場
合には、ΔＴb のトルク段差が生じてしまう。移行時に
このようなトルク段差が生じると運転者に減速感や加速
感を与えてドライバビリティを著しく悪化させてしま
う。
【００１３】図２は、上述のトルク段差が生じる理由を
説明するためのエンジン作動図であり、エンジン回転数
を一定にしてスロットル開度θthを増方向に変化させた
場合の発生トルク（筒内有効圧Ｐe ）とスロットル開度
θthの関係を示し、実線がプレミアムガソリン、破線が
レギュラーガソリンの各作動線を示している。スロット
ル開度θthが０からθ1 までの圧縮リーンモード時に
は、レギュラーを使用してもプレミアムと同じエンジン
制御パラメータ値でノッキングが生じないため、作動特
性は両者同じになる。そして、目標負荷Ｐe が切換判別
値ＸＰe以上になると（図２のＡ時点以降）、圧縮リー
ン領域を離脱してＳ−ＦＢモード制御が開始される。こ
のモード切換時（Ａ点）には、プレミアムを使用すれば
実線で示すように切換時のトルク差が生じることなくＳ
−ＦＢモード制御に移行させることができる。一方、レ
ギュラーを使用すると、図２に破線で示すようにトルク
段差ΔＴa が生じ（Ａ点からＣ1 点間のトルク差）、Ｃ
1 点にトルクが低下した後、スロットル開度θthの増加
と共に発生トルクが増大することになる。このように、
レギュラーガソリンを使用すると、Ｓ−ＦＢモード制御
において、プレミアム使用時に比べてノック回避の点火
リタード分だけ発生トルクが減少してしまうため、切換
時のショックが発生する。
【００１４】また、ガソリンエンジンにおいては、従来
よりエンジンの個体差（製品バラツキ）や経時変化によ
りノッキングの発生状態が異なるため、ノックセンサ出
力による点火リタード制御に用いられたデータ等を累積
評価してノック学習値を求め、この学習値により点火時
期を制御することも行われている場合があるが（例えば
特開昭５９ー１１０８６２号、特開昭６１ー１５７７６
０号公報）、かかる技術を上述した噴射モード切換型筒
内噴射内燃機関に適用した場合にも燃料性状に応じた点
火時期設定を行うときと同様の不具合を生じる。
【００１５】本発明は、上述した問題を解決するために
なされたもので、使用する燃料の性状に対応させて（或
いはエンジンの個体差や経年変化によるノッキング発生
程度を一律にするように）点火時期等のノック相関パラ
メータを制御するものにおいて、制御モード切換時にお
けるトルクショックを防止又は低減し、しかも燃費の悪
化を防止するようにした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を目的とする。
【００１６】
【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の発明では、燃焼室に燃料を直接噴射する
燃料噴射弁を有し、内燃エンジンの運転状態に応じ、主
として圧縮行程中に燃料を噴射して層状燃焼を行わせる
圧縮行程噴射モード制御と、主として吸気行程中に燃料
を噴射して均一混合燃焼を行わせる吸気行程噴射モード
制御とを切り換える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、少なくとも運転者の操作に基づく
アクセル開度情報に応じて目標負荷値を設定する目標負
荷設定手段と、前記内燃エンジンに供給される燃料の性
状または前記内燃エンジン固有のノッキング発生程度に
関連する状態パラメータ値を検出するパラメータ検出手
段と、前記吸気行程噴射モード制御時に、ノッキング発
生程度と相関するエンジン出力制御用パラメータを前記
状態パラメータ値に応じて設定するエンジン出力制御用
パラメータ設定手段と、前記圧縮行程噴射モード制御と
吸気行程噴射モード制御との切換を少なくとも前記目標
負荷値に基づき実行するモード切換手段と、前記目標負
荷値に基づくモード切換に対して前記状態パラメータ値
に基づく補正を付加して切換前後におけるエンジン出力
変化を補償する切換補正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エンジンの制御装置が提供
される。
【００１７】図１において説明したとおり、モード切換
時にモード間の発生トルクが一致しない場合には切換シ
ョックが生じることになるので、切換時に発生トルクが
一致するように、燃料性状等と相関する状態パラメータ
値に基づき、モード切換に関連する補正が実行される。
尚、ノッキング発生程度と相関するエンジン出力制御用
パラメータとしては点火時期が代表的であるが、このほ
か、空燃比、圧縮比、過給圧、等も対象となる。
【００１８】請求項２では、前記モード切換手段が、前
記目標負荷値と予め設定された判別値とを比較して前記
切換を実行するとともに、前記切換補正手段が、前記目
標負荷値、判別値、及び前記圧縮行程噴射モード時にお
けるエンジン出力と相関するエンジン制御パラメータ値
のうちの少なくとも一つを前記状態パラメータ値に基づ
き補正する制御装置が提供され、請求項１における「補
正」の具体的態様が明らかにされる。即ち、請求項２に
おいては、目標負荷値、判別値、圧縮行程噴射モード時
のエンジン制御パラメータ値（例えば燃料噴射量）のう
ち一つのみを前記状態パラメータ値に基づき補正する態
様と、目標負荷値、判別値、圧縮行程噴射モード時のエ
ンジン制御パラメータ値のうちの２つを補正する態様
と、３つ全てを補正する態様が含まれる。これらの各態
様はそれぞれ簡素化と実施効果の面で折り合い点を見つ
けなければならない側面を有しているが、代表的な実施
態様としては、少なくとも圧縮行程噴射モード時のエン
ジン制御パラメータ値を状態パラメータ値で補正するも
のがあげられる。そして、圧縮行程噴射モード時のエン
ジン制御パラメータ値を状態パラメータ値で補正する態
様は、さらに詳細には、該制御パラメータ値を状態パラ
メータ値に基づき直接補正する場合と、該制御パラメー
タ値を設定するための負荷情報等の入力パラメータを前
記状態パラメータで補正し、制御パラメータを状態パラ
メータで間接的に補正する場合があり、この後者即ち間
接的補正と密接に関連する態様が請求項３に示される。
【００１９】請求項３の発明では、燃焼室に燃料を直接
噴射する燃料噴射弁を有し、内燃エンジンの運転状態に
応じ、主として圧縮行程中に燃料を噴射して層状燃焼を
行わせる圧縮行程噴射モード制御と、主として吸気行程
中に燃料を噴射して均一混合燃焼を行わせる吸気行程噴
射モード制御とを少なくとも前記内燃エンジンの負荷レ
ベルに応じて切り換える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、少なくとも運転者の操作に基
づくアクセル開度情報に応じて目標負荷値を設定する目
標負荷設定手段と、前記内燃エンジンに供給される燃料
の性状または前記内燃エンジン固有のノッキング発生程
度に関連する状態パラメータ値を検出するパラメータ検
出手段と、前記吸気行程噴射モード制御時に、ノッキン
グ発生程度と相関するエンジン出力制御用パラメータを
前記状態パラメータ値に応じて設定するエンジン出力制
御用パラメータ設定手段と、前記目標負荷値を前記状態
パラメータ値で補正する目標負荷補正手段と、前記圧縮
行程噴射モード制御と吸気行程噴射モード制御との切換
前後におけるエンジン出力変化を補償するように、前記
圧縮行程モード時に、エンジン出力と相関するエンジン
制御パラメータ値を、補正された目標負荷値に基づいて
設定する制御パラメータ値設定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エンジンの制御装置
が提供される。
【００２０】モード切換時にモード間の発生トルクが一
致しない場合には切換ショックが生じることになるの
で、切換時に発生トルクが一致するように、目標負荷値
を状態パラメータ値で補正し、補正した目標負荷値に基
づいて圧縮行程噴射モード時のエンジン制御パラメータ
値を設定することにより、例えば、圧縮行程噴射モード
から吸気行程噴射モードに移行させる際に、圧縮行程噴
射モード制御時の発生トルクを、切換時の発生トルクに
向けて徐々に変化させ、切換時には吸気行程噴射モード
制御による発生トルクと一致させることができ、切換シ
ョックの発生が防止される。
【００２１】これを、図３を参照して、レギュラーガソ
リンを用いたときの圧縮リーンモードからＳ−ＦＢモー
ドに切り換える場合を例に説明すると、切換時のモード
間の発生トルクを一致させる方法としては、例えば次の
２つの好適方法が適用できる。何れの方法も圧縮リーン
モードの発生トルクを、切換時点のＳ−ＦＢモードの発
生トルクに抑制する方法であるが、第１番目の方法は、
圧縮リーンモードの切換時の発生トルクをＣ1 点に対応
する発生トルク（Ｐec1 ）に抑制し、圧縮行程噴射モー
ド制御時の発生トルクを、状態パラメータ値で補正した
目標負荷値に基づいて制御して切換時の発生トルク（Ｐ
ec1 ）に向けて徐々に変化させ、補正しない目標負荷Ｐ
e が切換判別値ＸＰe に到達した時点で切り換える方法
である（図４参照）。このときの切換直前の圧縮リーン
モードのトルク・点火時期特性曲線は図３のＩ' で示さ
れ、Ａ1 点で点火が行われる。
【００２２】第２番目の好適方法は、圧縮リーンモード
の切換時の発生トルクは、切換判別値ＸＰe と同じ値に
設定されるが、スロットル開度θthがθ2 になるまで切
換時点を遅らせるように抑制し、圧縮行程噴射モード制
御時の発生トルクを、状態パラメータ値で補正した目標
負荷値に基づいて制御して切換時の発生トルク（ＸＰe
）に向けて徐々に変化させ、Ｓ−ＦＢモード制御によ
って、切換判別値ＸＰeと同じ値のトルクを発生させる
ことができる時点を待って切り換える方法である（図５
参照）。このときの切換直後のＳ−ＦＢモードのトルク
・点火時期特性曲線は図３のIII'で示され、Ｃ2 点で点
火が行われる。
【００２３】上記第１及び第２の好適方法は何れも切換
時のトルク段差をなくし、切換ショックを低減すること
ができるが、第２番目の方法は、燃費特性に有利な圧縮
リーンモード制御を行う領域を、トルク・スロットル開
度特性において、スロットル開度のより大きい範囲に
（θ1 からθ2 に）まで拡げることができ、燃費の改善
を図ることができる点で、第１の好適方法より優れてい
る。
【００２４】請求項４の発明は、目標負荷設定手段によ
り設定した目標負荷値と所定の判別値とを比較し、比較
結果に基づいて前記圧縮行程噴射モード制御と吸気行程
噴射モード制御とを切り換えるモード切換手段を備えて
おり、上記第１の好適方法が実現される。請求項５の発
明は、目標負荷補正手段により補正した目標負荷値と所
定の判別値とを比較し、比較結果に基づいて前記圧縮行
程噴射モード制御と吸気行程噴射モード制御とを切り換
えるモード切換手段を備えており、補正した目標負荷値
と所定の判別値とを比較することにより、制御モード切
換時点を遅らせる効果を有し、上記第２の好適方法が実
現される。
【００２５】第２の好適方法を実現させるモード切換手
段としては、請求項６の別の態様も可能である。請求項
６の発明は、状態パラメータ値に応じて判別値を補正す
る判別値補正手段を備え、モード切換手段は、目標負荷
設定手段により設定された目標負荷値と補正された判別
値とを比較し、比較結果に基づいて前記圧縮行程噴射モ
ード制御と吸気行程噴射モード制御とを切り換える。即
ち、この発明では、エンジン制御パラメータ値は、状態
パラメータ値に応じて補正した目標負荷値に基づいて設
定されるが、モード切換の判別には、補正しない目標負
荷値が使用される。
【００２６】請求項７の発明は、状態パラメータ値に応
じて前記判別値を補正する判別値補正手段を備え、前記
モード切換手段は、補正された目標負荷値と補正された
判別値とを比較し、比較結果に基づいて前記圧縮行程噴
射モード制御と吸気行程噴射モード制御とを切り換える
ことを特徴としている。レギュラーガソリン等のオクタ
ン価の低い燃料を使用する場合、圧縮行程噴射モードで
制御できる運転領域に余裕が生じるので、判別値を状態
パラメータ値に応じて補正すことによって、圧縮行程噴
射モードで制御する領域を請求項５の発明より更に拡
げ、燃費の改善がより一層図られる。
【００２７】圧縮行程噴射モード制御時の発生トルク
を、状態パラメータ値で補正した目標負荷値に基づいて
制御して切換時の発生トルクに向けて徐々に変化させる
方法も種々の態様が考えられる。しかしながら、吸気行
程噴射モードでの制御では、ノッキングが発生する領域
（ノック領域）は負荷が小さい領域には存在しないの
で、目標負荷値で判別して、ノック領域に突入した時点
から、状態パラメータ値による目標負荷値の補正を開始
することが好ましい。目標負荷は、運転者の要求トルク
を反映するものであるから、ノック領域よりも低負荷側
で補正を開始すると、運転者の要求トルクを満たすこと
ができなくなる。
【００２８】目標負荷値は、少なくとも運転者の操作に
基づくアクセル開度情報に応じて設定されるが、アクセ
ル開度情報とエンジン回転速度とに応じて設定するのが
より好ましい。アクセル開度情報は、運転者の要求する
エンジン出力に相関するものであればどのようなもので
もよく、スロットル弁の弁開度や、所謂フライ・バイ・
ワイヤ方式のエンジンではアクセルペダルの踏込量を例
示することができる。
【００２９】更に、空調装置の作動やパワーステアリン
グの作動によりエンジン負荷が加わる場合には、目標負
荷値にこれらのエンジン負荷を加算するようにしてもよ
いし、高地で運転する場合には、目標負荷値を空気密度
で補正するようにしてもよい。パラメータ検出手段は、
特に限定されないが、例えば光学的センサを用いて燃料
性状を直接検出するものでもよいし、内燃エンジンのノ
ック発生量を検出し、ノック発生量の長期的傾向から使
用している燃料の性状を間接的に検出する燃料性状検出
手段でもよい。
【００３０】目標負荷値や判別値を状態パラメータ値で
補正する方法としては特に限定されないが、状態パラメ
ータ値に応じて補正値をマップから読み出し、この補正
値を目標負荷値や判別値に乗算又は加算してもよい。エ
ンジン制御パラメータとしては、目標空燃比、燃料噴射
時期、点火時期、目標排気還流量、スロットル弁をバイ
パスする通路に配設されたバイパス弁の開度、すなわち
目標バイパス空気流量等が含まれる。
【００３１】制御パラメータ値設定手段が設定するエン
ジン制御パラメータ値には、さらにエンジン水温補正、
エンジン劣化に伴う学習補正等を行っても良いことは勿
論のことである。吸気行程噴射モードにおけるエンジン
制御パラメータ値の設定には、運転者の要求出力と略一
義的に相関し、しかも直接計測が可能である体積効率Ｅ
v 、充填効率ηv 、単位吸気行程当たりの吸入空気流量
Ａ／Ｎ、ブースト圧Ｐb 等の何れかを用いることが好ま
しい。また、圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モード
間の切換判別には、運転者の操作に基づくアクセル開度
情報に応じて設定される目標負荷値を用いることが好ま
しいが、特にこれに限定されるものではない。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を実施例１〜３により詳細に説明する。尚、
実施例１〜３は、ソフトウエアとしての制御手順が異な
るだけで、ハードウエア構成は共通するので、先ずハー
ドウエア構成について説明する。図６は、車両に搭載さ
れた本発明に係る筒内噴射ガソリン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り、図７は同筒内噴
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５
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。
【００３３】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内を摺動して往復動
するピストン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（図７）。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。
【００３４】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７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。
【００３５】ノックセンサ３８は、エンジン１の本体
（シリンダブロック）所定位置に取り付けられており、
当該エンジン１のノッキングを感知する。尚、ノッキン
グセンサ３８は、エンジン１複数の気筒の内の１つの気
筒に取り付けても良く、或いは各気筒毎に取り付けても
良い。図６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
ータ式のアイドルスピードコントロールバルブ（以下、
アイドル調整弁という）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２
３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エアバイパス
バルブ（ＡＢＶ弁という）２７が設けられている。尚、
エアバイパスパイプ２６は、吸気管２５に準ずる流路面
積を有しており、ＡＢＶ弁２７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。一方、アイドル調整弁２４は、ＡＢＶ弁２７より
小さい流路面積を有しており、吸入空気量を精度よく調
整する場合にはアイドル調整弁２４を使用する。
【００３６】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弁２８と共に、スロットル
開度θthを検出することでアクセル開度情報を検出する
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。また、エアクリーナ
２２の内部には、吸気密度を求めるための大気圧センサ
３１、吸気温センサ３２が配設されており、大気圧Ｐa
、吸気温度Ｔa に対応する信号を出力する。更に、吸
気管２５の入口近傍には、カルマン渦式のエアフローセ
ンサ３３が配設されており、一吸気行程当たりの体積空
気流量Ｑa に比例した渦発生信号を出力する。
【００３７】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、スロットル弁２８の下流、且
つ、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ＥＧＲ弁４５が設けられ
ている。
【００３８】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、3.0kgf/cm2 。
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 kgf/c
m2 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 kgf/cm2 。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、3.0kgf/cm2 ）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。
【００３９】車室内には、ＥＣＵ（電子制御ユニット）
７０が設置されており、このＥＣＵ７０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，不揮発性ＲＡＭ
等），中央処理装置（ＣＰＵ），タイマカウンタ等が具
えられ、エンジン１の総合的な制御を行っている。ＥＣ
Ｕ７０の入力側には、作動時にエンジン１の負荷となる
エアコン装置、パワーステアリング装置、自動変速装置
等の作動状況を検出するスイッチ類、すなわち、エアコ
ンスイッチ（Ａ／Ｃ・ＳＷ）３４、パワーステアリング
スイッチ（Ｐ／Ｓ・ＳＷ）３５、インヒビタスイッチ
（ＩＮＨ・ＳＷ）３６等が夫々接続され、各検出信号を
ＥＣＵ７０に供給している。尚、ＥＣＵ７０には、上述
した各種のセンサ類やスイッチ類の他に、図示しない多
数のスイッチやセンサ類が入力側に接続されており、出
力側にも各種警告灯や機器類等が接続されている。
【００４０】ＥＣＵ７０は、上述した各種センサ類及び
スイッチ類からの入力信号に基づき、燃料噴射モードや
燃料噴射量を始めとして、燃料噴射終了時期、点火時期
やＥＧＲガスの導入量等を決定し、燃料噴射弁４、点火
コイル１９，ＥＧＲ弁４５等を駆動制御する。次に、エ
ンジン制御の基本的な流れを簡単に説明する。
【００４１】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、吸気行程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、圧縮行程噴
射モード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ＡＢＶ弁２７を閉鎖するため、燃焼室５
への吸入空気はスロットル弁２８の隙間やアイドル調整
弁２４から供給される。尚、アイドル調整弁２４とＡＢ
Ｖ弁２７とはＥＣＵ７０により一元管理されており、ス
ロットル弁２８を迂回する吸入空気（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。
【００４２】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
動時と同様に吸気行程噴射モードを選択して燃料を噴射
すると共に、ＡＢＶ弁２７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アイドル調整弁２４
（必要に応じてＡＢＶ弁２７も開弁される）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。
【００４３】エンジン１の暖機が終了すると、ＥＣＵ７
０は、スロットル開度θth等から得た目標筒内有効圧
（目標負荷）Ｐe とエンジン回転数（回転速度）Ｎe と
に基づき、図８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、ＡＢＶ弁２７やＥ
ＧＲ弁４５の開弁制御等も行う。
【００４４】例えば、アイドル運転時等の低負荷・低回
転運転時には図８中斜線で示す圧縮行程噴射リーン域と
なるため、ＥＣＵ７０は、圧縮行程噴射モードを選択す
ると共にＡＢＶ弁２７及びＥＧＲ弁４０を運転状態に応
じて開弁し、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９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８
０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、全体として極めてリーンな空燃比（例
えば、全体空燃比で50程度）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、
排気ガスの還流によってＮＯx の排出量も低く抑えられ
る。そして、ＡＢＶ弁２７及びＥＧＲ弁４０を開弁する
ことによる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。
【００４５】尚、圧縮行程噴射モードにおいては、噴射
弁４から噴射された燃料噴霧が前述した逆タンブル流に
乗って、点火プラグ３に到達しなければならないし、到
達して点火時点までに燃料が蒸発して点火容易な混合気
が形成されていなければならない。平均空燃比が２０以
下になると点火プラグ３近傍において局所的にオーバリ
ッチな混合気が生成されて所謂リッチ失火が生じる一
方、４０以上になると希薄限界を超えてやはり失火（所
謂リーン失火）が生じ易くなる。このため、後述するよ
うに燃料噴射開始及び終了のタイミングや点火のタイミ
ングが正確に制御されると共に、平均空燃比が２０〜４
０の範囲になるように設定され、この範囲を超える場合
には、後述する吸気行程噴射モードに切り換えられる。
【００４６】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８中の吸気行程噴射モ
ードによるリーン域あるいはストイキオフィードバック
域（理論空燃比フィードバック制御域）となるため、Ｅ
ＣＵ７０は、吸気行程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、吸
気行程噴射モードのリーン域では、比較的リーンな空燃
比（例えば、２０〜２３程度）となるようにＡＢＶ弁２
７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（Ｓ−ＦＢ域）では、ＡＢＶ弁２７とＥＧＲ
弁４５とを開閉制御すると共に（但し、ＥＧＲ弁４５を
開閉制御するのは、ストイキオフィードバック域の特定
の領域のみで行われる）、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。図１０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、燃料噴射開始時期又は終了時
期を調整することにより吸気行程噴射モードのリーン域
（吸気リーン域）においても、逆タンブルによる乱れの
効果でリーンな空燃比でも着火が可能となる。尚、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。
【００４７】そして、急加速時や高速走行時は図８中の
オープンループ制御域となるため、ＥＣＵ７０は、吸気
行程噴射モードを選択すると共にＡＢＶ弁２７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。
【００４８】更に、中高速走行中の惰行運転時は図８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。 （実施例１）次に、本発明の第１の実施例に係わり、圧
縮行程噴射モードと吸気行程噴射モード間の切換制御や
燃料性状を考慮した目標平均有効圧（目標負荷）Ｐe に
よって設定されるエンジン制御パラメータ値、すなわ
ち、燃料噴射弁４の開弁時間Ｔinj 、燃料噴射終了時期
Ｔend 、点火時期Ｔig、ＥＧＲ弁４５の開弁量Ｌegr 等
の設定手順を説明する。
【００４９】図１１ないし図１３に示すフローチャート
は、各種エンジン制御パラメータ値の設定手順を示し、
クランク角センサ１７からクランク角信号が出力される
毎にＥＣＵ７０によって割り込み実行される。ＥＣＵ７
０は、先ず図１１のステップＳ１０において各種エンジ
ン状態量、例えばエアフローセンサ３３が検出する一吸
気行程当たりの吸入空気量（体積空気流量）Ｑa 、スロ
ットルセンサ２９が検出するスロットル開度θth、大気
圧センサ３１が検出する大気圧Ｐa 、吸気温センサ３２
が検出する吸気温度Ｔa 、クランク角センサ１７からの
クランク角信号発生時間間隔から検出されるエンジン回
転数（回転速度）Ｎe 、エアコンスイッチ３３が検出す
る空調装置の作動状態、ノックセンサ３８の出力信号等
を読み込む。
【００５０】次いでＥＣＵ７０は、前述した記憶装置に
予め記憶されている目標平均有効圧マップから、スロッ
トルセンサ２９及びクランク角センサ１７によって検出
されるスロットル開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応
じた目標平均有効圧ＰeBを演算する（ステップＳ１
２）。図１４は、目標平均有効圧マップの概略構成を示
し、スロットル弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応
じた、運転者が要求する出力に対応する目標平均有効圧
ＰeBijがマッピングされてＥＣＵ７０の記憶装置に記憶
されている。これらの各データは、目標平均有効圧情報
としてエンジンの台上試験でデータが収集し易い、例え
ば正味平均有効圧を用いて、実験的に設定された値であ
る。ＥＣＵ７０はこのマップから例えば公知の４点補間
法等により、検出されたスロットル弁開度θthとエンジ
ン回転数Ｎｅとに応じた最適の目標平均有効圧ＰeBを演
算する。
【００５１】なお、この実施例では、目標負荷情報とし
て正味平均有効圧Ｐｅを用いたが、エンジンの台上試験
でのデータの収集に特に差し障りがなければ種々のもの
を用いることができ、図示平均有効圧力や正味出力等で
あってもよい。次にステップＳ１４に進み、目標平均有
効圧ＰeBに補機補正を加えて目的とする目標平均有効圧
Ｐeを求める。
【００５２】 Ｐe ＝ＰeB＋ΔＰe ……(M1) ＥＣＵ７０の記憶装置には、作動時にエンジン１の機械
的、電気的な負荷となる種々の負荷装置（補機装置）、
例えばエアコン装置、パワーステアリング装置、変速装
置等のための出力補正マップを備えており、これらの負
荷装置の作動を検出するスイッチ３４〜３６からのオン
信号により出力補正マップからエンジン回転数Ｎｅに応
じた目標平均有効圧補正値ΔＰe が出力される。この補
正値ΔＰe をステップＳ１２で得られた目標平均有効圧
ＰeBに加算して、補機装置による補正が行われる。尚、
このようにして算出された目標平均有効圧Ｐｅは、適宜
フィルタリング処理を行ってノイズ成分の除去、制御の
安定等を図るようにしてもよい。
【００５３】ステップＳ１６では、体積効率Ｅv が演算
される。この体積効率Ｅv は、エアフロセンサ３３から
検出される吸入空気流量（体積流量）Ｑa を燃焼室５の
容積で除することで簡単に演算することができる。次
に、ステップＳ１８において環境パラメータ値である吸
気密度γを演算する。吸気密度γは、ボイル・シャルル
の公知の演算式により吸気温度Ｔa と大気圧Ｐa から容
易に演算することができる。そして、ステップＳ２０に
おいて求めた体積効率Ｅv と吸気密度γとから充填効率
ηv を次式により演算する。
【００５４】 ηv ＝γ×Ｅv ……(M2) 次に、ＥＣＵ７０は、図１２のステップＳ２２及びＳ２
４において、目標平均有効圧Ｐｅの吸気密度補正を行
う。ここで、目標平均有効圧Ｐｅに対して吸気密度補正
を行う理由について説明する。筒内噴射ガソリンエンジ
ンの圧縮行程噴射モードにおいて、筒内で安定した層状
燃焼を得る燃料噴射時期と点火時期とには密接な関係が
あり、これらのエンジン制御パラメータ値を最適値に設
定する必要がある。図１５は、吸気圧力をパラメータと
して噴射時期（噴射終了時期）と点火時期とにより安定
燃焼が得られる領域を示している（空燃比一定：３
０）。図１５中実線で示す安定燃焼領域は、標準大気圧
下での実験により得られたもので、噴射時期を遅角する
とそれに略対応して点火時期も遅角させる必要があるこ
とを示している。エンジンの個体差を考慮すると標準大
気圧条件では図中Ｓ0 点で示す噴射時期及び点火時期が
それぞれの最適時期となる。従って、各目標空燃比毎に
得られる最適噴射時期と最適点火時期を予め実験的に求
めておき、それらを基に負荷値Ｐe から目標空燃比、目
標噴射時期、目標点火時期、目標ＥＧＲ量（排気還流
量）等を設定するようにしている。
【００５５】しかしながら、図１５に示すように標準大
気圧Ｐ0 より低い吸気圧力Ｐ1 , Ｐ2 （Ｐ0 ＞Ｐ1 ＞Ｐ
2 ）においては、吸気圧力が低下するに従って安定燃焼
領域が遅角側に縮退しており、標準大気圧Ｐ0 で設定し
た最適噴射時期、最適点火時期（Ｓ0 点）は最早吸気圧
力Ｐ1,Ｐ2 では最適値ではなく、二点鎖線で示す吸気圧
力Ｐ2 条件下では安定燃焼をさせることが出来ない。こ
のように吸気圧力（吸気密度）が減少するに従って安定
燃焼領域が狭くなる理由は、以下のように考えられる。
【００５６】吸気密度が減少するに従って筒内での気体
の流動速度が増大し、これに伴い噴射弁から点火プラグ
周囲へ燃料が到達するに要する時間が短縮される。この
ため、ピストンが適切位置まで上昇したときに点火プラ
グ近傍に燃料が到達するように、吸気密度が高い状態で
の噴射弁からの燃料到達時間を考慮して噴射時期を設定
した場合には、この噴射時期で低吸気密度下で噴射を行
うと、ピストンが適切位置まで上昇する以前に燃料が点
火プラグ近傍に到達してしまうことになり、点火プラグ
近傍に燃料が集中せず（即ち筒内で燃料が分散してしま
い）、十分な層状化が図れず、着火が困難となる虞があ
り、このため、吸気密度が低いときには、その分噴射時
期を遅く設定する必要がある。そして、噴射時期を遅く
設定した場合には、燃焼安定化を図る燃料霧化時間を考
慮すると、その分点火時期も遅らせる必要がある。従っ
て、吸気密度が低い状態では、特に進角側での安定燃焼
領域が噴射時期、点火時期とも狭くなっている。
【００５７】また、目標負荷値Ｐe から目標空燃比を設
定し、この空燃比とエンジンに導入される新気空気量
（質量流量）とに基づいて供給燃料量を設定する場合に
は、吸気密度の低下に伴い新気空気量が低下するため、
その分燃料供給量が減少する。燃料供給量が少なくなる
と、燃料が点火プラグ近傍に集中する期間も短くなり、
その分安定燃焼が可能な噴射時期範囲も狭くなることに
なる。また、燃料供給量が減少すると、（噴射終了時期
が一定と仮定して）燃料噴射開始時期が変化し、燃料の
点火プラグ近傍への到達時間が遅れ、その分点火時期を
遅くする必要が生じる場合がある。
【００５８】そこで、高地等におけるエンジン運転時に
大気圧や吸気温度等、吸気密度と相関する環境パラメー
タ値が標準大気のそれと大きく乖離しても層状燃焼が安
定確実に行えるように、以下のような知見に基づき吸気
密度補正を行う。図１５の実線で示す安定燃焼領域は、
前述した通り標準大気条件で運転した場合の実験結果に
基づくものであり、このとき筒内有効圧は略一定値Ｐe0
であり、そのときの最適燃料噴射時期及び最適点火時期
は点Ｓ0 である。図１５の破線で示される安定燃焼領域
は、吸気圧力Ｐ1 の条件で得られた実験結果に基づくも
のであるが、このときの吸気流量を標準大気圧状態に換
算した場合に得られる筒内有効圧は値Ｐe1となる。この
ように吸気流量を標準大気圧状態に換算し、筒内有効圧
Ｐe1において安定燃焼領域となる点火時期及び燃料噴射
時期を求めたものと見なすことができ、そのときの最適
燃料噴射時期及び最適点火時期は点Ｓ1 で得られる。同
様にして、図１５の二点鎖線で示される安定燃焼領域
は、吸気圧力Ｐ2 の条件で得られた実験結果に基づくも
のであるが、このときの吸気流量を標準大気圧状態に換
算した場合に得られる筒内有効圧は値Ｐe2となる。この
ように吸気流量を標準大気圧状態に換算し、筒内有効圧
Ｐe2となる安定燃焼領域となる点火時期及び燃料噴射時
期を求めたものと見なすことができ、そのときの最適燃
料噴射時期及び最適点火時期は点Ｓ2 で得られる。
【００５９】そこで、吸気圧力を種々に変化させ、ある
いは吸気量を種々に絞って筒内有効圧一定、空燃比一定
の条件を作り、このような条件下でそれぞれの安定燃焼
領域を求めると、図１６に示すような類似の結果が得ら
れる。図１６の実線は標準大気圧状態で吸気を絞り、筒
内有効圧が略値Ｐe1であるものの安定燃焼領域、破線
は、図１５の吸気圧力Ｐ1 で得られた安定燃焼領域（こ
のときの筒内有効圧は略値Ｐe1である）、二点鎖線は、
吸気圧力Ｐ3 （Ｐ0 >Ｐ3 >Ｐ1 ）下で吸気を絞り、筒内
有効圧が略値Ｐe1であるものの安定燃焼領域を示してい
る。
【００６０】図１６をから明らかなように、吸気流量を
標準大気圧状態に換算して得られる筒内有効圧が略一定
の場合には、吸気圧力（大気圧力）が異なっても安定燃
焼領域は略一致し、最適噴射時期及び最適点火時期は何
れも点Ｓ1 で与えられるこが判る。このような知見に基
づき、筒内有効圧が一定の場合には噴射時期及び点火時
期をほぼ同じ値に設定してもよいと考えられることか
ら、エンジン制御パラメータを設定する目標負荷値を、
吸気密度に相関する環境パラメータ値で補正し、このよ
うに補正した目標負荷値を用いてエンジン制御パラメー
タを設定すると、安定した層状燃焼を行わせることがで
きた。
【００６１】具体的には、ＥＣＵ７０は、図１２のステ
ップＳ２２において、目標平均有効圧ＰeBを大気補正す
るための補正係数値（標準大気状態に対する低減係数
値）Ｋatを次式(M3)より演算する。 Ｋat＝α×γ ……(M3) ここにαは、定数であり、吸気密度が標準状態のそれに
対してより小さい値をとる場合には、補正係数値Ｋatは
値１に対してより小さい値に設定される。
【００６２】このようにして求めた補正係数値Ｋatは、
ステップＳ２２において次式(M4)に適用されて、目標平
均有効圧ＰeBを大気補正する。 Ｐea＝Ｋat×ＰeB＋ΔＰe ……(M4) 目標平均有効圧Ｐeaの添字a は大気（ambient atmosphe
re）補正されていることを示す。大気補正を要するのは
式(M1)中、スロットル弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅ
とに応じて設定した値ＰeBだけ（吸入空気量に関連する
項だけ）であり、補機補正値であるΔＰe には補正係数
値Ｋatを乗算する必要はない。エアコン等の補機装置
は、それらの装置を駆動するに必要なエンジントルク
は、平地であっても高地であっても大きな変わりがない
からである。
【００６３】次に、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２６ない
しＳ３２において目標平均有効圧に対して燃料性状によ
る補正（オクタン価補正）を行う。尚、この実施例で基
準とするガソリン燃料は、プレミアムガソリン（例えば
オクタン価９８）とレギュラーガソリン（例えばオクタ
ン価９０）であり、これらの基準燃料の性状に対し、使
用する燃料がこれらの中間の性状を示す場合には、後述
するノック学習値により当該使用燃料の補正値が求めら
れる。
【００６４】先ず、ステップＳ２６において、レギュラ
ー差値ｄＰ0 を求める。このレギュラー差値ｄＰ0 は、
プレミアムガソリンとレギュラーガソリンを使用し同じ
条件でエンジンを作動させた場合の発生トルク差であ
り、図１７に示すように、スロットル開度θthとプレミ
アムの特性曲線（ＫL ＝１）から目標平均有効圧Ｐe'が
求められ、次いで求めた目標平均有効圧Ｐe'とエンジン
回転数Ｎe からレギュラー差値ｄＰ0 が求められる。実
際には、前述した記憶装置にマップとして記憶されてお
り、上述したスロットル開度検出値θth、エンジン回転
数Ｎe 等により読み出される。
【００６５】尚、図５及び図１７から明らかなように、
オクタン価補正は、吸気行程噴射モードにおいて、レギ
ュラーガソリンを使用した場合に実際にノッキングが生
じるのは、目標平均有効圧Ｐe が値Ｐenck以上の領域
（スロットル開度θthで値θ0以上の領域）であり、ス
ロットル開度θthが値θ0 以下の場合には、レギュラー
差値ｄＰ0 は値０に設定され、実質的にオクタン価補正
はされない。
【００６６】次に、ＥＣＵ７０は、ノックセンサ３８の
出力信号に基づいてノックリタード量ＫＫ及び状態パラ
メータ値としてのノック学習値ＫＬを演算する（ステッ
プＳ２８）。ノックリタード量ＫＫは、その時々のノッ
ク発生状態（ノック強度）を表し、ノック学習値ＫＬ
は、長期運転中に演算されたノックリタード量ＫＫに基
づいて算出され、使用する燃料のノック発生傾向、即ち
使用燃料の性状（オクタン価等）に対応した値が得られ
るので、ノック学習値ＫＬが求まれば、この値から使用
する燃料の性状を検出することができる。このようにし
て燃料性状を検出する方法は、例えば、特開平１−１０
０３４９号公報、特開昭６０ー１０４７７７号公報等に
開示されているので、詳細な説明は省略する。
【００６７】ノック学習値ＫL が求まると、次式(N1)か
ら、オクタン価補正値ｄＰを演算する（ステップＳ３
０）。 ｄＰ＝ｄＰ0 ×（ＫL98 −ＫL ）／（ＫL98 −ＫL90 ）……(N1) ここに、ＫL98,ＫL90 は、それぞれプレミアム、レギュ
ラーを使用したときのノック学習値（固定値）であり、
この実施例では、前者は値１に、後者は値０に設定され
ている。
【００６８】次に、ステップＳ３２に進み、以下の式(N
2),(N3)により目標平均有効圧値のオクタン価補正を行
う。 Ｐeao＝ＰeaーｄＰ ……(N2) Ｐeo＝Ｐe ーｄＰ ……(N3) ここに補正された目標平均有効圧Ｐeao、Ｐeoの添字o
は、オクタン価（octanenumber ）補正されていること
を示す。
【００６９】ステップＳ３４では、吸気行程噴射モード
或いは圧縮行程噴射モードの何れでエンジンを制御すべ
きかを判別するための判別閾値ＸＰe をエンジン回転数
Ｎeに応じて設定する。図８に斜線で示す圧縮行程噴射
リーン域と吸気行程噴射域を区切る境界線は、判別閾値
ＸＰe とＮe との関係を示すものでありこの関係から判
別閾値ＸＰe を求めることが出来る。
【００７０】そして、図１３のステップＳ３６及びステ
ップＳ３８において、圧縮行程噴射モードで制御すべき
か否かを判別する。ステップＳ３６では設定した判別閾
値ＸＰe とステップＳ３２において式(N3)で求めた、オ
クタン価補正された目標平均有効圧Ｐeoとが比較され、
目標平均有効圧Ｐeoが判別閾値ＸＰe より小であるか否
かが判別される。ステップＳ３８では、暖機が未だ完了
していない運転状態等、圧縮行程噴射モードによる制御
を禁止すべき運転状態であるか否かが判別される。
【００７１】ステップＳ３６において、判別閾値ＸＰe
と比較される目標平均有効圧データとして吸気密度補正
されたＰeao を用いなかった理由は、Ｐeao を用いると
圧縮行程噴射リーン域が異常に拡大され、スモーク等が
発生する虞があることによる。目標平均有効圧Ｐeoが判
別閾値ＸＰe 以上でステップＳ３６の判別結果が否定
（Ｎｏ）の場合、或いは圧縮行程噴射モードの制御を禁
止すべ運転状態にあり、ステップＳ３８の判別結果が肯
定（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ４４に進み、吸気行
程噴射モードによる各種エンジン制御パラメータ値の演
算が行われる一方、ステップＳ３６の判別結果が肯定、
かつステップＳ３８の判別結果が否定の場合にはステッ
プＳ４０に進み、圧縮行程噴射モードによる各種エンジ
ン制御パラメータ値の演算が行われる。
【００７２】先ず、吸気行程噴射モードによる各種エン
ジン制御パラメータ値の演算について説明すると、ステ
ップＳ４４では、充填効率ηv とエンジン回転数Ｎe と
に応じて燃料噴射終了時期Ｔend 、点火時期Ｔig、目標
空燃比ＡＦ、ＥＧＲ量（ＥＧＲ弁４５の開弁量Ｌegr ）
を設定する。吸気行程噴射モードでは、前述したとお
り、筒内に流入する空気量に応じて略一義的に出力を決
定し得るので、この実施例では体積効率Ｅv に吸気密度
補正をした充填効率ηv が使用される。充填効率ηv と
エンジン回転数Ｎe とに応じてエンジン制御パラメータ
値を設定する方法としては、ステップＳ１２の目標平均
有効圧ＰeBの演算と同様にマップから充填効率ηv とエ
ンジン回転数Ｎe とに応じて適宜値を読み出すようにす
ればよい。この実施例では、体積効率Ｅv に代え、吸気
密度γで補正された充填効率ηv を用いてエンジン制御
パラメータ値を設定するので、高地等の吸気密度の低い
大気条件下でも吸気密度に応じた最適のエンジン制御パ
ラメータ値を設定することができる。尚、ノッキング発
生程度に相関するエンジン出力制御用パラメータとして
の点火時期Ｔigについては、上述した充填効率ηv とエ
ンジン回転数Ｎe に加え、瞬時補正値であるノックリタ
ード量ＫＫ及び長期学習補正値であるノック学習値ＫＬ
により、ノック発生状況及び燃料性状に応じた最適点火
時期が設定される。即ち、ここでエンジン出力制御用パ
ラメータ設定手段としての機能が果たされる。
【００７３】しかしながら、ＡＢＶ弁２７の弁開度につ
いては、吸気行程噴射モードにおいても目標平均有効圧
Ｐeoとエンジン回転数Ｎe とにより演算される（ステッ
プＳ４６）。ＡＢＶ弁２７が全開状態にあるとき、スロ
ットル弁２８の全開時に匹敵する空気量をバイパス通路
２６を介してエンジン１に供給させることができる。従
って、出力が不足して運転者によってスロットル弁２８
が開弁されたとき、ＡＢＶ弁２７の弁開度を体積効率Ｅ
v や充填効率ηv を用いて制御すると、ＡＢＶ弁２７も
開弁方向に駆動されることになるが、僅かな開弁方向の
補正でも大量の吸気量が流れ得るので過剰な空気量が筒
内に流入して燃焼を悪化させる場合がある。燃焼が悪化
すると、出力が更に不足し、運転者はスッロトル弁２８
を更に開き、これに連動してＡＢＶ弁２７が更に開弁さ
れる、と云うように制御が発散する危険がある。そこ
で、スロットル開度θth、すなわち運転者の出力要求に
対応して設定される目標平均有効圧Ｐeoとエンジン回転
数Ｎe とによってＡＢＶ弁２７の弁開度を設定すること
によって、制御を安定させることが出来るのである。
【００７４】一方、圧縮行程噴射モードによる各種エン
ジン制御パラメータ値の演算について説明すると、ステ
ップＳ４０では、先ず、目標平均有効圧Ｐeao 、エンジ
ン回転数Ｎe 、及びノック学習値ＫL に応じて燃料噴射
終了時期Ｔend 及び点火時期Ｔigが設定される。この場
合の燃料噴射終了時期Ｔend 及び点火時期Ｔigの設定方
法も、ステップＳ１２の目標平均有効圧ＰeBの演算と同
様に３次元マップから読み出すようにすればよい。燃料
噴射終了時期Ｔend や点火時期Ｔigを設定する目標平均
有効圧Ｐeao は、ステップＳ２４において大気補正され
ているので（オクタン価補正もされている）、先に図１
６を参照して説明したように、使用するマップは標準大
気状態で求めたマップを使用すればよく、吸気密度に応
じて異なるマップからこれらの燃料噴射終了時期Ｔend
や点火時期Ｔigを読み出す必要がなくなる。従って、制
御が簡素になり、しかもマッチングのための台上試験回
数も少なくて済むという利点もある。
【００７５】次いで、ステップＳ４２において、目標平
均有効圧Ｐeoとエンジン回転数Ｎeとに応じて目標空燃
比ＡＦ、ＥＧＲ量（ＥＧＲ弁４５の開弁量Ｌegr ）及び
をＡＢＶ弁２７の弁開度を設定する。これらのエンジン
制御パラメータ値の設定には、前述したステップＳ１
４、Ｓ３２で演算され、大気補正を行っていない目標平
均有効圧Ｐeoが使用される。前述したとおり、圧縮行程
噴射モードにおいては吸気量ではエンジン出力を一義的
に決めることができず、燃料供給量に略比例してエンジ
ン出力が得られる。そして、安定した層状燃焼を確保す
るために燃料噴射終了時期Ｔend や点火時期Ｔigを最適
値に設定する必要から目標平均有効圧の大気補正を必要
とするが、目標空燃比ＡＦ、ＥＧＲ量及びをＡＢＶ弁２
７の弁開度は、層状燃焼に影響するパラメータと云うよ
りは、エンジン出力に直接関係する制御パラメータであ
るから、運転者が要求するエンジン出力を忠実に実現す
るためには、運転者の操作に基づくアクセル開度情報を
正確にこれらの制御パラメータに反映させなければなら
ない。従って、これらの制御パラメータ値を設定する目
標平均有効圧Ｐeoは、オクタン価の補正は必要とする
が、大気補正は不要であり、大気補正を行うと運転者の
意図が反映出来ず寧ろ有害となる。
【００７６】この場合の目標空燃比ＡＦ、ＥＧＲ量及び
をＡＢＶ弁２７の弁開度の設定方法も、ステップＳ１２
の目標平均有効圧ＰeBの演算と同様にマップから読み出
すようにすればよい。これらの制御パラメータ値の設定
が終わると、ステップＳ４８に進み、燃料噴射弁４の開
弁時間Ｔinjを次式(M5)により演算する。
【００７７】 Ｔinj ＝Ｋ×（Ｑa ×γ／ＡＦ）×（Ｋwt×...）×Ｋg ＋ＴDEC...(M5) ここに、Ｋwt、Ｋaf... 等はエンジン水温Ｔw 等に応じ
て設定される各種補正係数であり、エンジン運転状態に
応じて設定される。Ｋg は、噴射弁４のゲイン補正係
数、ＴDEC は、無効時間補正値であり、目標平均有効圧
Ｐeoとエンジン回転数Ｎｅとに応じて設定される。Ｋ
は、燃料量を開弁時間に変換する変換係数であり、定数
である。
【００７８】そしてステップＳ５０において、このよう
に算出した開弁時間Ｔinj と噴射終了時期Ｔend とに基
づいて決定されるタイミングで燃料噴射弁４を駆動し、
所要量の燃料を燃焼室５内に噴射供給する。また、点火
時期Ｔigに基づいて決定されるタイミングで点火プラグ
３により点火し、また、設定した所要の弁開度にＥＧＲ
弁４５及びをＡＢＶ弁２７を開閉駆動する。
【００７９】斯くして、大気補正及びオクタン価補正さ
れた目標平均有効圧Ｐeao によって最適燃料噴射終了時
期Ｔend と最適点火時期Ｔigを求めることができ、この
ような最適燃料噴射終了時期Ｔend と最適点火時期Ｔig
に依って安定な層状燃焼が確保される。又、オクタン価
補正された目標平均有効圧Ｐeoによって、切換ショック
が生じないモード切換に向けて順次目標空燃比等が演算
される。
【００８０】クランク角センサ１７からクランク角信号
が出力される毎に上述のようにしてエンジン制御パラメ
ータ値の演算が行われるが、圧縮行程噴射モードから吸
気行程噴射モードへの切換は、図５を参照して説明する
と以下のようにして行われる。スロットル弁２８が、そ
の開度θthが値θ0 まで開弁されるまでは、目標有効圧
Ｐeao,Ｐeoに対して実質的にオクタン価補正が行われな
いので、プレミアムを使用してもレギュラーを使用して
も作動線は同じになる。スロットル開度θthが値θ0 を
超えると、前記ステップＳ３２においてオクタン価補正
が実質的に開始されるので、目標平均有効圧Ｐeao,Ｐeo
は燃料性状に応じた補正値ｄＰで補正されており、その
分発生トルクはプレミアム使用時より低下し、本来モー
ド切換が行われる、スロットル開度θthが値θ1 に到達
するp1時点において図１に示されるトルク段差ΔＴa だ
け低いトルクを発生させる（レギュラー使用時）。そし
て、モード切換判別に使用される目標有効圧Ｐeoもオク
タン価補正されているために（Ｐeo＜ＸＰe ）、スロッ
トル開度θthが値θ1 を超えても圧縮リーンモードが引
き続き実行され、トルクの発生も抑制されることにな
る。スロットル開度θthが値θ2 に到達すると（p2時
点）、目標有効圧Ｐeoは判別閾値ＸＰe と等しくなり、
この時点で圧縮リーンモードからＳ−ＦＢモードに切り
換えられる。スロットル開度θthが値θ2 になるまでス
ッロトル弁２８が開弁されると、p2時点のηv はp1時点
のそれより大きくなっている。従って、モード切換直後
のＳ−ＦＢモードにおいて図３の特性曲線はIII からII
I'に移行し特性曲線III'のＣ2 点で点火することによっ
て、値ＸＰe の発生トルクが得られ、トルク段差がなく
なって切換ショックが防止される。 （実施例２）本発明の第２の実施例は、図１２のステッ
プＳ３４で設定される判別閾値ＸＰe がオクタン価補正
されることを除くと、エンジン制御パラメータ値の設定
等の制御手順は実施例１の手順と何ら変わらない。すな
わち、図１２のステップＳ３４では、オクタン価補正さ
れた判別閾値ＸＰeoがエンジン回転数Ｎe とノック学習
値ＫＬとの関数として求められる。
【００８１】判別閾値ＸＰeoを求める方法としては種々
考えられるが、実施例１で求めた判別閾値ＸＰe にオク
タン価補正を行う場合には、エンジン回転数Ｎe に応じ
て設定した判別閾値ＸＰe に対し、ノック学習値ＫL に
応じた補正値ΔＸＰを加算（図５参照）、或いは乗算し
て求めてもよい。また、マップからエンジン回転数Ｎe
とノック学習値ＫL に応じ、オクタン価補正がされた判
別閾値ＸＰeoを読み出すようにしてもよい。
【００８２】プレミアムガソリンよりオクタン価の低い
燃料を使用すると、圧縮行程噴射モード時に負荷余裕が
生じるので、実施例１の判別閾値ＸＰe に対し負荷余裕
が増えた分オクタン価補正を行うことが望ましい。オク
タン価補正がされた判別閾値ＸＰeo（＝ＸＰe ＋ΔＸ
Ｐ）を使用してモードの切換判別を行うと、燃費特性の
優れた圧縮行程噴射モードで制御される運転領域が実施
例１のそれより拡大し、燃費を改善することができる。 （実施例３）本発明の第３の実施例は、図１３のステッ
プＳ３６で判別閾値ＸＰe との比較において目標有効圧
Ｐeoに代えて、オクタン価補正されない目標有効圧Ｐe
を使用することを除くと、エンジン制御パラメータ値の
設定等の制御手順は実施例１の手順と何ら変わらない。
すなわち、実施例３では、図１３のステップＳ３６にお
いて、図１１のステップＳ１４で求めた目標有効圧Ｐe
と判別閾値ＸＰe が比較され、目標有効圧Ｐe が判別閾
値ＸＰe に到達した時点（図４のＡ1 時点）で圧縮リー
ンモードからＳ−ＦＢモードに切り換えられる。
【００８３】実施例３においても、図１３のステップＳ
４０において、大気圧補正とオクタン価補正された目標
平均有効圧Ｐeao を使用し、これとエンジン回転数Ｎe
及びノック学習値ＫL に応じて燃料噴射終了時期Ｔend
及び点火時期Ｔigが設定される。また、ステップＳ４２
において、オクタン価補正された目標平均有効圧Ｐeoを
使用して目標空燃比ＡＦ、ＥＧＲ量（ＥＧＲ弁４５の開
弁量Ｌegr ）及びをＡＢＶ弁２７の弁開度が設定され
る。従って、実施例３においても、図４に示すとおり、
スロットル弁２８が、その開度θthが値θ0 まで開弁さ
れるまでは、目標有効圧Ｐeao,Ｐeoに対して実質的にオ
クタン価補正が行われないので、プレミアムを使用して
もレギュラーを使用しても作動線は同じになる。スロッ
トル開度θthが値θ0 を超えると、オクタン価補正が実
質的に開始されるので、目標平均有効圧Ｐeao,Ｐeoは燃
料性状に応じた補正値ｄＰで補正されており、その分発
生トルクはプレミアム使用時より低下し、スロットル開
度θthが値θ1 に到達するＡ1 時点（レギュラー使用
時）において図１に示されるトルク段差ΔＴa だけ低い
トルクＰec1 を発生させる。そして、モード切換判別に
オクタン価補正されない目標有効圧Ｐe が使用されるの
で、この時点において目標有効圧Ｐe は判別閾値ＸＰe
と等しくなり、圧縮リーンモードからＳ−ＦＢモードに
切り換えられる。モード切換直前の圧縮リーンモードで
は図３の特性曲線Ｉより発生トルクの小さい曲線Ｉ' 上
のＡ1 点で点火することによって値Ｐec1 の発生トルク
を得ている。一方、モード切換直後のＳ−ＦＢモードで
は、図３の特性曲線III のＣ1 点で点火することによっ
て、値Ｐec1 の発生トルクが得られ、トルク段差がなく
なって切換ショックが防止される。
【００８４】実施例３では、実施例１や２に比較して燃
費特性に劣るが、切換ショックが防止される利点があ
る。
【００８５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に依れば、
少なくとも運転者の操作に基づくアクセル開度情報に応
じて設定した目標負荷値等を状態パラメータ値で補正
し、エンジン制御パラメータ値の設定や、モード切換判
定を行うので、圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モー
ド間のモード移行時に、切換ショックを防止または低減
することができる。特に、圧縮行程噴射モード時のエン
ジン制御パラメータ値を状態パラメータ値に基づき補正
することができ、切換前の制御モードでの発生トルク
を、切換時の発生トルクに向けて徐々に変化させ、切換
直後の制御モードが発生させるトルクと一致させること
ができる。
【００８６】そして、状態パラメータ値で補正した目標
負荷値と所定の判別値とを比較し、比較結果に基づいて
制御モードを切り換えると、燃料性状が変化した分制御
モード切換時点を遅らせる効果を有し、燃費特性の優れ
た圧縮行程噴射モードで運転する領域を拡張することが
でき、燃費を著しく改善することができる。さらに、レ
ギュラーガソリン等のオクタン価の低い燃料を使用する
場合、圧縮行程噴射モードで制御できる運転領域に余裕
が生じるので、モード切換時の所定の判別値を燃料性状
パラメータ検出値に応じて補正し、この判別値と、状態
パラメータ値に応じて補正された目標負荷値とを比較
し、比較結果に基づいて前記圧縮行程噴射モード制御と
吸気行程噴射モード制御とを切り換えるようにすると、
圧縮行程噴射モードで制御する領域を更に拡げることが
でき、燃費の改善がより一層図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】筒内噴射ガソリンエンジンの制御モード切換時
の各モードの点火時期と発生トルクとの関係を示すグラ
フである。
【図２】使用する燃料の性状の相違により制御モード切
換時に生じる不都合を説明するための、トルクとスロッ
トル開度との関係を示す作動特性図である。
【図３】本発明に係る、制御モード切換時の各モードの
点火時期と発生トルクとの関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る、トルクとスロットル開度との関
係を示す作動特性図である。
【図５】本発明に係る、別の態様の、トルクとスロット
ル開度との関係を示す作動特性図である。
【図６】本発明に係るエンジン制御装置の概略構成図で
ある。
【図７】本発明に係る筒内噴射ガソリンエンジンの縦断
面図である。
【図８】エンジン筒内平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数
Ｎｅとに応じて規定され、圧縮行程噴射リーン運転域、
吸気行程噴射リーン運転域、同ストイキオフィードバッ
ク運転域等を示すエンジン制御モードマップである。
【図９】本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃エンジ
ンの圧縮行程噴射モードにおける燃料噴射形態を示す説
明図である。
【図１０】本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃エン
ジンの吸気行程噴射モードにおける燃料噴射形態を示す
説明図である。
【図１１】目標平均有効圧Ｐｅ、目標空燃比ＡＦ，燃料
噴射終了期間Ｔend ，点火時期Ｔig、ＥＧＲ弁４５の弁
開度Ｌegr 等のエンジン制御パラメータ値を算出し、算
出したエンジン制御パラメータ値に基づいてエンジンを
制御する手順を示すクランク割込ルーチンのフローチャ
ートの一部である。
【図１２】図１１のフローチャートに続く、クランク割
込ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図１３】図１２のフローチャートに続く、クランク割
込ルーチンのフローチャートの残部である。
【図１４】スロッ１トル弁２８の弁開度θthとエンジン
回転数Ｎｅとに応じて算出される目標平均有効圧ＰeBの
算出マップの概略構成を説明するための図である。
【図１５】吸気圧力をパラメータとして噴射時期と点火
時期とにより安定燃焼が得られる領域を示す、噴射時期
・点火時期作動マップ図である。
【図１６】筒内有効圧を一定にした場合の、図１５と同
様な噴射時期・点火時期作動マップ図である。
【図１７】スロットル開度、目標負荷Ｐe'、エンジン回
転数Ｎe 等からレギュラー差値ｄＰ0 を求める手順を説
明するための線図である。
【符号の説明】
１ 内燃エンジン ４ 燃料噴射弁 ５ 燃焼室 １７ クランク角センサ ２５ 吸気管 ２６ エアバイパスパイプ ２７ ＡＢＶ弁 ２８ スロットル弁 ２９ スロットルセンサ ３１ 大気圧センサ ３２ 吸気温センサ ３８ ノックセンサ（燃料性状検出手段） ７０ ＥＣＵ（目標負荷設定手段、パラメータ検出手
段、エンジン出力制御用パラメータ設定手段、切換補正
手段、目標負荷補正手段、燃料性状検出手段、制御パラ
メータ値設定手段、制御手段、モード切換手段、判別値
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 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｂ ３０１Ｅ ３０１Ｊ 45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｇ ３１２ ３１２Ａ ３６４ ３６４Ｇ ３６４Ｋ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ 5/152 Ｄ 5/153

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を
    有し、内燃エンジンの運転状態に応じ、主として圧縮行
    程中に燃料を噴射して層状燃焼を行わせる圧縮行程噴射
    モード制御と、主として吸気行程中に燃料を噴射して均
    一混合燃焼を行わせる吸気行程噴射モード制御とを切り
    換える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、 少なくとも運転者の操作に基づくアクセル開度情報に応
    じて目標負荷値を設定する目標負荷設定手段と、 前記内燃エンジンに供給される燃料の性状または前記内
    燃エンジン固有のノッキング発生程度に関連する状態パ
    ラメータ値を検出するパラメータ検出手段と、 前記吸気行程噴射モード制御時に、ノッキング発生程度
    と相関するエンジン出力制御用パラメータを前記状態パ
    ラメータ値に応じて設定するエンジン出力制御用パラメ
    ータ設定手段と、 前記圧縮行程噴射モード制御と吸気行程噴射モード制御
    との切換を少なくとも前記目標負荷値に基づき実行する
    モード切換手段と、 前記目標負荷値に基づくモード切換に対して前記状態パ
    ラメータ値に基づく補正を付加して切換前後におけるエ
    ンジン出力変化を補償する切換補正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エンジンの制御
    装置。
  2. 【請求項２】前記モード切換手段は、前記目標負荷値と
    予め設定された判別値とを比較して前記切換を実行する
    とともに、前記切換補正手段は、前記目標負荷値、判別
    値、及び前記圧縮行程噴射モード時におけるエンジン出
    力と相関するエンジン制御パラメータ値のうちの少なく
    とも一つを前記状態パラメータ値に基づき補正すること
    を特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型火花点火式内
    燃エンジンの制御装置。
  3. 【請求項３】燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を
    有し、内燃エンジンの運転状態に応じ、主として圧縮行
    程中に燃料を噴射して層状燃焼を行わせる圧縮行程噴射
    モード制御と、主として吸気行程中に燃料を噴射して均
    一混合燃焼を行わせる吸気行程噴射モード制御とを少な
    くとも前記内燃エンジンの負荷レベルに応じて切り換え
    る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、 少なくとも運転者の操作に基づくアクセル開度情報に応
    じて目標負荷値を設定する目標負荷設定手段と、 前記内燃エンジンに供給される燃料の性状または前記内
    燃エンジン固有のノッキング発生程度に関連する状態パ
    ラメータ値を検出するパラメータ検出手段と、 前記吸気行程噴射モード制御時に、ノッキング発生程度
    と相関するエンジン出力制御用パラメータを前記状態パ
    ラメータ値に応じて設定するエンジン出力制御用パラメ
    ータ設定手段と、 前記目標負荷値を前記状態パラメータ値で補正する目標
    負荷補正手段と、 前記圧縮行程噴射モード制御と吸気行程噴射モード制御
    との切換前後におけるエンジン出力変化を補償するよう
    に、前記圧縮行程モード時に、エンジン出力と相関する
    エンジン制御パラメータ値を、補正された目標負荷値に
    基づいて設定する制御パラメータ値設定手段とを備えた
    ことを特徴とする筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの
    制御装置。
  4. 【請求項４】前記目標負荷設定手段により設定した目標
    負荷値と予め設定された判別値とを比較し、比較結果に
    基づいて前記圧縮行程噴射モード制御と吸気行程噴射モ
    ード制御とを切り換えるモード切換手段を備えたことを
    特徴とする、請求項３記載の筒内噴射型火花点火式内燃
    エンジンの制御装置。
  5. 【請求項５】前記目標負荷補正手段により補正した目標
    負荷値と予め設定された判別値とを比較し、比較結果に
    基づいて前記圧縮行程噴射モード制御と吸気行程噴射モ
    ード制御とを切り換えるモード切換手段を備えたことを
    特徴とする、請求項３記載の筒内噴射型火花点火式内燃
    エンジンの制御装置。
  6. 【請求項６】前記状態パラメータ値に応じて前記判別値
    を補正する判別値補正手段を備え、前記モード切換手段
    は、前記目標負荷設定手段により設定された目標負荷値
    と補正された判別値とを比較し、比較結果に基づいて前
    記圧縮行程噴射モード制御と吸気行程噴射モード制御と
    を切り換えることを特徴とする、請求項４記載の筒内噴
    射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
  7. 【請求項７】前記状態パラメータ値に応じて前記判別値
    を補正する判別値補正手段を備え、前記モード切換手段
    は、補正された目標負荷値と補正された判別値とを比較
    し、比較結果に基づいて前記圧縮行程噴射モード制御と
    吸気行程噴射モード制御とを切り換えることを特徴とす
    る、請求項５記載の筒内噴射型火花点火式内燃エンジン
    の制御装置。
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