JPH11182287A - 直噴火花点火式内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】成層燃焼と均質燃焼とに切り換えられる直噴火
花点火式機関と変速機とが組み合わされる車両におい
て、後退時における操作性を向上させる。 【解決手段】自動変速機のシフト位置が後退に切り換え
られてから所定時間ＤＬＲＶＯＮ経過後（Ｓ３）に成層
燃焼禁止フラグＧＰＯＳＯＫに１をセットし（Ｓ４）、
後退から他のシフト位置に切り換えられてから所定時間
ＤＬＲＶＯＦ経過後（Ｓ５）に前記成層燃焼禁止フラグ
ＧＰＯＳＯＫを０リセットする（Ｓ６）。前記成層燃焼
禁止フラグＧＰＯＳＯＫに１がセットされている状態で
は、成層燃焼を禁止し、均質燃焼に固定すると共に、目
標アイドル回転速度を増大補正する（Ｓ８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直噴火花点火式内
燃機関の燃焼制御装置に関し、特に、車両の後退時にお
ける燃焼制御技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガソリン機関等の火花点火式機関
において、燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁を
備え、低・中負荷領域では、燃料を圧縮行程で噴射する
ことにより点火栓付近のみに可燃混合気を層状に生成し
て成層燃焼を行い、これにより、空燃比を大幅にリーン
とした燃焼を可能として燃費，排気性状を大きく改善す
る一方、所定以上の高負荷領域では、限られたシリンダ
容積で要求トルクを確保するために、燃料を吸気行程で
噴射して均質に混合した混合気を形成して均質燃焼を行
わせる構成のものが開発されている。

【０００３】また、従来から、機関の吸入空気量を調整
することで、アイドル時の機関回転速度を目標アイドル
回転速度にフィードバック制御するアイドル回転フィー
ドバック制御が行われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来では、
機関と組み合わされる変速機のシフト位置に関わらず、
前記目標アイドル回転速度が一定であり、かつ、成層燃
焼の許可条件が成立すれば成層燃焼に移行できる燃焼制
御特性となっていた。しかし、例えばトルクコンバータ
式自動変速機においてシフト位置を「後退（Ｒ）」にし
て車両を微速後退させる際には、アイドル回転速度が低
いとクリープ力が不足して微妙なアクセル操作が要求さ
れるという問題があった。

【０００５】また、前記後退時のアクセル操作によっ
て、燃焼が成層燃焼から均質燃焼へ切り換えられると、
トルク段差を生じ、これによって後退時の車両操作性が
悪化してしまうという問題もあった。更に、成層燃焼状
態では、機関の吸入負圧が小さく、該吸入負圧を倍力源
とするブレーキ倍力装置の効果が抑制されるため、成層
燃焼状態で車両を微速後退させる場合には、比較的大き
なブレーキ踏力が要求されることになってしまうという
問題があった。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、成層燃焼と均質燃焼とに切り換えられる直噴火花
点火式内燃機関において、後退時の車両操作性を向上さ
せることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明では、機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴
射弁を備えると共に、機関運転条件に応じ、吸気行程に
て燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料
を噴射させて行う成層燃焼とを切り換え制御する直噴火
花点火式内燃機関の燃焼制御装置において、前記機関と
組み合わされる変速機のシフト位置が後退であるとき
に、前記成層燃焼を禁止して均質燃焼のみを行わせるよ
う構成した。

【０００８】かかる構成によると、車両の後退時には、
成層燃焼が一律に禁止され、均質燃焼に固定されること
になる。また、請求項２記載の発明は、図１に示すよう
に構成される。図１において、燃焼切り換え手段は、機
関運転条件に応じ、吸気行程にて燃料を噴射させて行う
均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射させて行う成層燃
焼とを切り換え制御する。

【０００９】また、後退検出手段は、前記機関と組み合
わされる変速機のシフト位置が後退である状態を検出す
る。そして、成層燃焼禁止手段は、後退検出手段により
前記シフト位置が後退である状態が検出されたときに、
前記燃焼切り換え手段に優先して、前記成層燃焼を禁止
し均質燃焼のみを行わせる。

【００１０】かかる構成によると、前記燃焼切り換え手
段が、前記機関運転条件に応じて成層燃焼を選択して
も、シフト位置が後退（Ｒ）であるときには、成層燃焼
禁止手段により成層燃焼が禁止され、後退時の燃焼方式
が均質燃焼に固定される。請求項３記載の発明では、前
記後退検出手段が、シフト位置の検出信号に対してヒス
テリシスを有して後退状態を検出する構成とした。

【００１１】かかる構成によると、シフト位置が後退に
切り換わっても、直ちに、成層燃焼を禁止する後退状態
として判断するのではなく、例えば後退が選択されるよ
うになってから所定時間経過後に後退状態への移行を判
断し、また、後退から別のシフト位置に切り換えられた
場合であっても、所定時間経過後に後退状態の解除を判
断する。

【００１２】請求項４記載の発明では、アイドル時の機
関回転速度を目標回転速度にフィードバック制御するア
イドル回転フィードバック手段を備えてなり、前記成層
燃焼禁止手段により成層燃焼が禁止されるときに、前記
目標回転速度を増大補正する目標回転補正手段を設ける
構成とした。かかる構成によると、後退時であって成層
燃焼が禁止されるときには、目標アイドル回転速度が増
大補正される。

【００１３】

【発明の効果】請求項１又は２記載の発明によると、後
退時に成層燃焼を禁止して均質燃焼に固定するので、後
退時に成層燃焼と均質燃焼との間での切り換えが行われ
て、トルク段差が生じることを回避でき、また、空燃比
が比較的低い均質燃焼を行わせることで、ブレーキ倍力
装置の負圧を充分に確保することができ、後退時の車両
操作性を改善できるという効果がある。

【００１４】請求項３記載の発明によると、一時的に後
退が選択される状態において成層燃焼が禁止されること
を回避でき、以て、成層燃焼の禁止措置をハンチングを
発生させることなく安定的に行わせることができるとい
う効果がある。請求項４記載の発明によると、特に自動
変速機との組み合わせにおいて後退時のクリープ力を高
めることができ、以て、微速後退を容易に行えるように
なるという効果がある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図２は、本発明の実施の形態の車両
用内燃機関のシステム構成を示す。この図２において、
アクセル操作量センサ１は、運転者によるアクセルペダ
ルの踏込み量を検出する。

【００１６】クランク角センサ２は、単位クランク角毎
のポジション信号ＰＯＳ及び各気筒の基準ピストン位置
毎（例えばＢＴＤＣ110 °ＣＡ）のリファレンス信号Ｒ
ＥＦを発生し、前記ポジション信号の単位時間当りの発
生数を計測することにより、或いは、前記リファレンス
信号の発生周期を計測することにより、機関回転速度Ｎ
ｅを検出できる。

【００１７】エアフローメータ３は、機関４の単位時間
当りの吸入空気量を検出する。水温センサ５は、機関４
の冷却水温度を検出する。機関４のシリンダ部には、燃
焼室12内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁６、燃焼室12
内で火花点火を行う点火栓７が設けられる。そして、冷
却水温度，機関回転速度，機関負荷などの機関運転条件
に応じ、燃焼室12内に圧縮行程で燃料噴射することによ
り、燃焼室12内の点火栓７周辺に可燃混合気を層状に形
成して行われる成層燃焼と、燃焼室７内に吸気行程で燃
料噴射することによりシリンダ全体に略均質な混合比の
混合気を形成して行われる均質燃焼とを切り換え制御す
るようになっている（燃焼切り換え手段）。

【００１８】即ち、図２に示す機関４は、機関運転条件
に応じて均質燃焼と成層燃焼とに切り換え制御される直
噴火花点火式内燃機関である。また、機関４の吸気通路
８には、スロットル弁９が介装されると共に、該スロッ
トル弁９開度を電子制御可能なスロットル弁制御装置10
が備えられている。前記各種センサ類からの検出信号
は、コントロールユニット11へ入力され、該コントロー
ルユニット11は、前記センサ類からの信号に基づいて検
出される運転状態に応じて前記スロットル弁制御装置10
を介してスロットル弁９の開度を制御し、前記燃料噴射
弁６を駆動して燃料噴射量 (燃料供給量) を制御し、前
記点火栓７の点火時期を制御する。

【００１９】また、前記コントロールユニット11には、
機関の運転条件を検出する前記各種センサ類からの検出
信号の他、機関４と組み合わされるトルクコンバータ式
自動変速機（図示省略）のシフト位置（セレクトレンジ
位置）が、後退（Ｒ）であるか否かを示す後退スイッチ
13（後退検出手段）からの検出信号も入力されるように
なっており、該後退スイッチ13からの検出信号に基づい
て、図３のフローチャートに示すようにして、燃焼方式
を制御する。

【００２０】図３において、まず、Ｓ１では、前記後退
スイッチ13の信号（後退ギヤ信号）に変化（ＯＮ→ＯＦ
Ｆ又はＯＦＦ→ＯＮ）があったか否かを判別する。Ｓ１
で後退スイッチ13の信号の切り換わりが判別されると、
Ｓ２へ進み、切り換わりの方向が、他のシフト位置から
後退への切り換えを示すか、或いは、後退から他のシフ
ト位置への切り換えを示すかを判別する。

【００２１】前記後退スイッチ13からの信号を入力する
コントロールユニット11においては、前記後退スイッチ
13によりシフト位置が後退であると判断されるときに、
後退判定フラグ＃ＦＲＥＶＲＳに１をセットするように
なっており、前記Ｓ２における判断は、具体的には、前
記後退判定フラグ＃ＦＲＥＶＲＳの判別によって行われ
る。

【００２２】Ｓ２で、後退判定フラグ＃ＦＲＥＶＲＳが
０から１に切り換わったと判断されたとき、即ち、他の
シフト位置から後退への切り換え時であるときには、Ｓ
３へ進み、他のシフト位置から後退への切り換えが行わ
れてからの経過時間が、予め設定された時間DLRVONを越
えるようになるまで待機させた後、Ｓ４へ進んで、成層
燃焼禁止フラグGPOSOKに１をセットする。

【００２３】尚、前記他のシフト位置から後退への切り
換えが行われてからの経過時間が、前記設定時間DLRVON
を越えるようになるまでの間に、後退から他のシフト位
置への切り換えが行われた場合には、成層燃焼禁止フラ
グGPOSOKには１がセットされず、後退が選択されている
状態が前記設定時間DLRVONを越えて継続したときにの
み、前記成層燃焼禁止フラグGPOSOKに１がセットされる
ようにしてある。

【００２４】一方、Ｓ２で後退判定フラグ＃ＦＲＥＶＲ
Ｓが１から０に切り換わったと判断されたとき、即ち、
後退から他のシフト位置への切り換え時であるときに
は、Ｓ５へ進み、後退から他のシフト位置への切り換え
が行われてからの経過時間が、予め設定された時間DLRV
OFを越えるようになるまで待機させた後、Ｓ６へ進ん
で、前記成層燃焼禁止フラグGPOSOKに０をセットする。

【００２５】尚、後退から他のシフト位置への切り換え
が行われてからの経過時間が、前記設定時間DLRVOFを越
えるようになるまでの間に、他のシフト位置から後退へ
の切り換えが行われた場合には、成層燃焼禁止フラグGP
OSOKには０がセットされず、他のシフト位置が選択され
ている状態が前記設定時間DLRVOFを越えて継続したとき
にのみ、前記成層燃焼禁止フラグGPOSOKに０がセットさ
れるようにしてある。

【００２６】従って、運転者がセレクトレバーをＰレン
ジからＤ（ドライブ）レンジに操作するときのように、
一時的に後退（Ｒ）レンジが選択される場合には、前記
フラグGPOSOKは継続的に０に保持される一方、後退が継
続的に選択されてフラグGPOSOKに１がセットされると、
一時的に他のシフト位置に切り換えられても、フラグGP
OSOKは１に保持される。即ち、シフト位置が後退である
か否かの判定にヒステリシスを有するようにしてあり、
これによって、後退位置により成層燃焼を禁止する状態
と、成層燃焼が許可される状態との間でハンチングが発
生することを防止する。

【００２７】Ｓ７では、前記成層燃焼禁止フラグGPOSOK
に１がセットされているか否かを判別する。成層燃焼禁
止フラグGPOSOKに１がセットされていると判断されたと
きには、Ｓ８へ進み、機関運転条件からは成層燃焼が許
可される状態であっても、優先して成層燃焼を禁止する
（成層燃焼禁止手段）。

【００２８】シフト位置が後退であるときには、成層燃
焼を禁止し、均質燃焼に固定させるものであり、これに
よって、後退時のアクセル操作等によって、均質燃焼と
成層燃焼との間での切り換えが行われて、トルク段差が
生じることを防止する。また、機関の吸入負圧が小さく
なる成層燃焼を禁止して、より大きな吸入負圧を確保で
きる均質燃焼を行わせることで、前記吸入負圧を倍力源
とするブレーキ倍力装置の効果を充分に得られるように
する。

【００２９】ここで、前記Ｓ８で成層燃焼の禁止と共
に、アイドル回転速度のフィードバック制御における目
標回転速度を増大補正しても良い（目標回転補正手
段）。尚、前記目標回転速度の増大補正とは、同じ非ニ
ュートラル状態であるシフト位置が前進段である場合に
比べ、後退時の目標回転速度を大きくすることを示す。
また、アイドル回転速度のフィードバック制御は、実際
の機関回転速度が目標回転速度に一致するように前記ス
ロットル弁９の開度をフィードバック制御したり、ま
た、スロットル弁９をバイパスする補助空気通路を設け
ると共に、該補助空気通路にアイドル制御弁を介装し、
実際の機関回転速度が目標回転速度に一致するように前
記アイドル制御弁の開度をフィードバック制御したりし
て行われる（アイドル回転フィードバック手段）。

【００３０】上記のようにして目標回転速度を高くし
て、後退時のアイドル回転速度を高くすれば、後退時の
クリープ力が増大して、微速後退を容易に行えることに
なる。一方、Ｓ７で、前記成層燃焼禁止フラグGPOSOKに
０がセットされていると判断されたときには、前記後退
位置による成層燃焼の禁止を解除し、機関運転条件から
成層燃焼が許可される状態であれば、成層燃焼が行われ
るようにする。

【００３１】また、後退時に成層燃焼の禁止と共に、目
標アイドル回転速度の増大補正を行っていたときには、
かかる増大補正をキャンセルし、例えばニュートラルス
イッチ，水温，エアコンなどに応じた通常の目標アイド
ル回転速度に戻すようにする。尚、機関４と組み合わさ
れる自動変速機は、有段式，無段式のいずれであっても
良い。また、成層燃焼の禁止は、手動変速機での後退時
に行わせても上記実施例同様の効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２記載の発明の基本構成ブロック図。

【図２】実施の形態における内燃機関のシステム構成
図。

【図３】実施の形態における後退時の燃焼制御を示すフ
ローチャート。

【符号の説明】

１ アクセル操作量センサ ２ クランク角センサ ３ エアフローメータ ４ 内燃機関 ５ 水温センサ ６ 燃料噴射弁 ７ 点火栓 ８ 吸気通路 ９ スロットル弁 10 スロットル弁制御装置 11 コントロールユニット 12 燃焼室 13 後退スイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料
   噴射弁を備えると共に、機関運転条件に応じ、吸気行程
   にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃
   料を噴射させて行う成層燃焼とを切り換え制御する直噴
   火花点火式内燃機関の燃焼制御装置において、 前記機関と組み合わされる変速機のシフト位置が後退で
   あるときに、前記成層燃焼を禁止して均質燃焼のみを行
   わせるよう構成されたことを特徴とする直噴火花点火式
   内燃機関の燃焼制御装置。
2. 【請求項２】機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料
   噴射弁を備えると共に、機関運転条件に応じ、吸気行程
   にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃
   料を噴射させて行う成層燃焼とを切り換え制御する燃焼
   切り換え手段を備えた直噴火花点火式内燃機関の燃焼制
   御装置において、 前記機関と組み合わされる変速機のシフト位置が後退で
   ある状態を検出する後退検出手段と、 該後退検出手段により前記シフト位置が後退である状態
   が検出されたときに、前記燃焼切り換え手段に優先し
   て、前記成層燃焼を禁止し均質燃焼のみを行わせる成層
   燃焼禁止手段と、 を設けたことを特徴とする直噴火花点火式内燃機関の燃
   焼制御装置。
3. 【請求項３】前記後退検出手段が、シフト位置の検出信
   号に対してヒステリシスを有して後退状態を検出するこ
   とを特徴とする請求項２記載の直噴火花点火式内燃機関
   の燃焼制御装置。
4. 【請求項４】アイドル時の機関回転速度を目標回転速度
   にフィードバック制御するアイドル回転フィードバック
   手段を備えてなり、前記成層燃焼禁止手段により成層燃
   焼が禁止されるときに、前記目標回転速度を増大補正す
   る目標回転補正手段を設けたことを特徴とする請求項２
   又は３に記載の直噴火花点火式内燃機関の燃焼制御装
   置。