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JP3500936B2 - 筒内噴射エンジンの制御装置 - Google Patents

筒内噴射エンジンの制御装置

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JP3500936B2
JP3500936B2 JP32268297A JP32268297A JP3500936B2 JP 3500936 B2 JP3500936 B2 JP 3500936B2 JP 32268297 A JP32268297 A JP 32268297A JP 32268297 A JP32268297 A JP 32268297A JP 3500936 B2 JP3500936 B2 JP 3500936B2
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Japan
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combustion
egr
control device
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耕作 嶋田
武士 阿田子
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to DE19853980A priority patent/DE19853980B4/de
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Priority to US09/199,578 priority patent/US6155227A/en
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射エンジン
で希薄燃焼を実現する電子式エンジン制御システムに係
り、特に、ＥＧＲ還流を行う燃焼状態からＥＧＲ還流を
行わない燃焼状態に切換える際に、切換え時の過渡的な
目標Ａ／Ｆを修正することにより、ＥＧＲガスの切れ残
りがある期間の燃焼不安定を改善するエンジン制御装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の筒内噴射エンジンでは、たとえば
特開平7−166916 号に記載されているように成層燃焼に
対応したアイドル時とオフアイドル時の切換制御が考え
られていた。この従来技術は、オフアイドルからアイド
ルに切換わったと判定すると吸入空気量を増加させ、ポ
ンピングロスが低減できる分、燃料噴射量を減量補正す
るというものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来の
方式では、均質燃焼を行うオフアイドルと、リーンとな
る成層燃焼を行うオフアイドルの２状態の切換えについ
て述べられているものの、より燃費を向上することがで
きるＥＧＲ還流状態での成層燃焼と均質燃焼の燃焼切換
えについて考慮されていない。
【０００４】また、一般的には、成層リーン燃焼ではＥ
ＧＲに関する燃焼安定性が高く、大量にＥＧＲをかけて
も燃焼安定性を確保して燃費を向上できるが、均質リー
ン燃焼ではＥＧＲに関する燃焼安定性が低いことから、
ＥＧＲをかけないかＥＧＲ率を低くして燃焼の安定を図
っている。
【０００５】これより、ＥＧＲ還流を行う成層リーン燃
焼からＥＧＲ還流を行わない均質リーン燃焼に切換える
際に、均質リーンに切換わった直後はＥＧＲガスの切れ
残りがあるため燃焼が不安定となることがある。
【０００６】上記に鑑み本発明は、ＥＧＲ還流を行う燃
焼状態からＥＧＲ還流を行わない燃焼状態に切換える過
渡時にも燃焼安定性を確保するエンジン制御装置を実現
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、空燃比がス
トイキ(Ａ／Ｆ＝１４.７）とリーンにて運転される筒内
噴射エンジンの制御装置において、ストイキとリーン及
び成層燃焼と均質燃焼を決定する燃焼モード決定手段
と、エンジンの動作点によって目標Ａ／Ｆを算出する手
段と、目標Ａ／Ｆの位相を変える位相遅れフィルタと、
燃焼不安定領域を避ける目標Ａ／Ｆ修正手段と、燃焼切
換え時に過渡状態の燃焼不安定領域を避ける切換時目標
Ａ／Ｆ修正手段と、燃焼切換えを判定するとともに燃焼
切換え時のＥＧＲに関する信号に基づいて、燃焼切り換
え後の目標Ａ／Ｆとして前記切換時目標Ａ／Ｆ修正手段
で修正した目標Ａ／Ｆの採否を選択する目標Ａ／Ｆ選択
手段を有することを特徴とする筒内噴射エンジンの制御
装置により達成できる。
【０００８】
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるエンジン制御
装置について、図示の実施例により詳細に説明する。
【００１０】まず、図５に本発明の適用されるエンジン
システムの一例を示す。図においてエンジンが吸入する
空気はエアクリーナ５０２の入口部５０２ａから取り入
れられ、エアフローセンサ５０３を通り、吸気流量を制
御するスロットル弁５０５ａが収容されたスロットルボ
ディ５０５を通り、コレクタ５０６に入る。
【００１１】そして、ここで吸気はエンジン５０７の各
シリンダに接続された各吸気管に分配され、シリンダ内
に導かれる。また、スロットル弁５０５ａはモータ５２
６により開弁・閉弁が可能となっている。
【００１２】他方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク
５１４から燃料ポンプ５１０により１次加圧され、さら
に燃料ポンプ５１１により２次加圧され、インジェクタ
509が配管されている燃料系に供給される。１次加圧さ
れた燃料は燃圧レギュレータ５１２により一定の圧力
(例えば３kg／cm2）に調圧され、より高い圧力に２次加
圧された燃料は燃圧レギュレータ５１３により一定の圧
力(例えば７０kg／ｍ2）に調圧され、それぞれのシリン
ダに設けられているインジェクタ５０９からシリンダの
中に噴射される。噴射された燃料は点火コイル５２２で
高電圧化された点火信号により点火プラグ５０８で着火
される。
【００１３】又、上記エアフローセンサ５０３からは吸
気流量を表わす信号が出力され、コントロールユニット
５１５に入力されるようになっている。
【００１４】更に、スロットルボディにはスロットル弁
５０５ａの開度を検出するスロットルセンサ５０４が取
り付けてあり、その出力もコントロールユニット５１５
に入力されるようになっている。
【００１５】次に、５１６はカムシャフト軸に取り付け
られたクランク角センサで、クランク軸の回転位置を表
わす基準角信号ＲＥＦと回転信号（回転数）検出用の角
度信号ＰＯＳとが出力され、これらの信号もコントロー
ルユニット５１５に入力されるようになっている。
【００１６】５１８は排気管５１９中の触媒５２０前に
設けられたＡ／Ｆセンサ、５２１はアクセル開度センサ
で、これらの信号もコントロールユニット５１５に入力
されるようになっている。
【００１７】ＥＧＲバルブ（ＥＧＲ／Ｖ）５２４は排気
管５１９からＥＧＲ配管５２５により取り出した燃焼ガ
スの吸気管への還流量を制御するためのバルブであり、
コントロールユニット５１５により開口面積を増減でき
る。
【００１８】コントロールユニット５１５の主要部は、
図６に示すようにＭＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭおよびＡ／Ｄ
変換器を含むＩ／Ｏ ＬＳＩ等で構成し、エンジンの運
転状態を検出する各種のセンサなどからの信号を入力と
して取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果
として算定された各種の制御信号を出力し、上記したイ
ンジェクタ５０９や点火コイル５２２に所定の制御信号
を供給し、燃料供給量制御と点火時期制御とを実行する
ものである。
【００１９】上記のような筒内噴射エンジンにおいて、
成層燃焼および均質燃焼での安定性限界を示したのが図
２，図３である。均質燃焼ではＡ／Ｆが薄くなるほど安
定性が低くなり、成層燃焼ではＡ／Ｆが濃くなるほど安
定性が低くなる。図２，図３では燃焼安定性の指標をサ
ージトルクで表わした。一般的にはサージトルク0.08〜
０.１kgfm が安定性の許容限界である。図２のような特
性のエンジンでは全Ａ／Ｆ域でサージトルクが許容限界
内にはいっておりＡ／Ｆ１８〜２０で均質燃焼と成層燃
焼を切換えればよい。ただし、図３のような特性のエン
ジンでは均質燃焼と成層燃焼の間に燃焼不安定領域があ
り、この領域で定常はもちろん過渡でも運転しないよう
にしなければならない。
【００２０】図７に筒内噴射エンジンの動作点と均質／
成層での目標Ａ／Ｆの関係を表わした。低回転／低負荷
領域で成層リーンとし、負荷が上がるほどＡ／Ｆが濃く
なっていく。ここで、図３の特性のエンジンでの燃焼切
換えを考えると、図７のＢ点→Ｅ点に移ることになる。
【００２１】成層燃焼では燃費をより向上する手段とし
てＥＧＲガスを還流してポンピングロスと熱損失を減ら
す方法が取られるが、均質リーン燃焼ではＥＧＲに対す
る燃焼安定性が悪いためＥＧＲガスを還流させないのが
一般的である。しかし、図３の特性のエンジンでＥＧＲ
還流状態の成層燃焼からＥＧＲ非還流状態の均質燃焼に
切換えるには、燃焼不安定領域（Ａ／Ｆ＝２０〜２２）
を飛び越して瞬時に切換えなければならない。
【００２２】この燃焼切換え過渡時の軌跡を表わしたの
が図４である。
【００２３】成層燃焼のＡ点からＢ点はＥＧＲ／Ｖを開
いていてＥＧＲ還流状態にあるが、Ｂ点から均質のＣ′
点には瞬間的に切換えＥＧＲ／Ｖを閉じるが、ＥＧＲガ
スは完全には切れずＥＧＲ率は徐々に下がりながらＣ′
点からＤ′点へと移動する。このＣ′点からＤ′点、さ
らにＥ点に下がってくるまではサージトルクが大きく燃
焼不安定となってしまう。
【００２４】この燃焼切換え過渡時に燃焼不安定を起こ
させないためにはＢ点からＣ点，Ｄ点を通ってＥ点への
軌跡をたどるように切換えを行えばよい。Ｃ点はＣ′点
と同時刻の動作点を表わしているのでＥＧＲ率は同じ等
高線上にあるが、Ｃ点はＣ′点に比べてＡ／Ｆが濃いた
めサージトルクは低く抑えられている。同様にＤ点も
Ｄ′点に比べてＡ／Ｆで安定側にシフトさせているため
安定した切換えが可能である。
【００２５】以下、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ点と安定して燃
焼切換えを行うための方法を説明する。
【００２６】図１は上記のような安定した燃焼切換えを
実現するための目標Ａ／Ｆを修正する制御ブロック図を
示しており、具体的にはコントロールユニット５１５で
実行される。
【００２７】燃焼モード決定手段１０１ではアクセル開
度とエンジン回転数からストイキ／リーンの区別および
リーンの場合、均質リーンか成層リーンの区分を決定し
てフラグを出力する。目標Ａ／Ｆ算出手段１０２では前
記フラグとアクセル開度，エンジン回転数から目標Ａ／
Ｆ(ＡＦＴＡＲ１)を算出する。さらに、位相遅フィルタ
１０３では目標Ａ／Ｆに位相遅れを持たせ、空気と燃料
の位相を合わせて目標Ａ／Ｆ通りのＡ／Ｆが得られるよ
うに目標Ａ／Ｆ(ＡＦＴＡＲ２)を出力する。さらに目標
Ａ／Ｆ修正手段１０４では図３に示した燃焼不成立領域
のＡ／Ｆをとらないようにリミッタ処理を行う。切換時
目標Ａ／Ｆ修正手段１０５ではＥＧＲ還流状態の燃焼か
らＥＧＲ非還流状態の燃焼に切換える時の過渡的なＡ／
Ｆで禁止領域に入らないようにリミッタ処理を行う。目
標Ａ／Ｆ選択手段１０６では、切換時目標Ａ／Ｆ修正手
段を通したＡＦＴＡＲ４か通さないＡＦＴＡＲ３かのど
ちらかを、切換え時の状態に応じて選択する。このよう
にして最終的に目標Ａ／Ｆ（ＡＦＴＡＲ５）を得る。
【００２８】次に、図１の各ブロックについて具体的な
処理内容を詳細に説明する。
【００２９】図８は燃焼モード決定手段１０１の詳細を
表わしたものである。アクセル開度とエンジン回転数を
入力し、図８上側のリーン領域マップでリーン領域かス
トイキ領域かを判定する。リーン領域であればリーンフ
ラグＬＦＬＡＧ＝１とし、ストイキ領域であればリーン
フラグＬＦＬＡＧ＝０とする。また、リーン領域であっ
た場合、さらに、成層リーンか均質リーンかを区別す
る。図８の下側のマップで成層領域であれば成層フラグ
ＳＦＬＡＧ＝１とし、均質リーン領域であればＳＦＬＡ
Ｇ＝０とする。
【００３０】図９は図８の燃焼モード切換え手段の処理
内容をフローチャートで表わしたものである。ブロック
９０１ではアクセル開度ＡＰＳを読込み、ブロック９０
２ではエンジン回転数ＮＥを読込む。ブロック９０３で
はリーン領域マップを検索してＬＦＬＡＧを求め、判定
９０４ではＬＦＬＡＧ＝１か判定し、１であればブロッ
ク９０５に進み成層領域マップを検索してＳＦＬＡＧが
１か０か判定する。
【００３１】判定９０４でＮであった場合はストイキの
ため明らかに均質燃焼であり、ブロック９０６によりＳ
ＦＬＡＧ＝０とする。
【００３２】図１０は図１の目標Ａ／Ｆ算出手段の詳細
ブロックを表わしたものである。
【００３３】ＬＦＬＡＧ＝０でストイキの場合はブロッ
ク１００１より固定値の１４.７ を目標Ａ／Ｆとして出
力する。均質リーンの場合はブロック１００２のマップ
でエンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＰＳの値により
マップを検索して目標Ａ／Ｆを求める。成層リーンの場
合はブロック１００３のマップでエンジン回転数ＮＥと
アクセル開度ＡＰＳの値によりマップを検索して目標Ａ
／Ｆを求める。以上のようにして求めた目標Ａ／ＦをＡ
ＦＴＡＲ１として出力する。
【００３４】図１１には目標Ａ／Ｆ算出手段１０２のフ
ローチャートを示す。ブロック1101ではアクセル開度Ａ
ＰＳを読込む。ブロック１１０２ではエンジン回転数Ｎ
Ｅを読込む。判定１１０３ではＬＦＬＡＧ＝１か判定す
る。つまり、ストイキかリーンか判定する。リーンと判
定すると、さらに判定１１０４に進み、ＳＦＬＡＧ＝１
か判定する。これはリーンのなかでも均質リーンか成層
リーンか判定するという意味を持つ。成層リーンと判定
するとブロック１１０５に進み、成層リーンＡ／Ｆマッ
プより目標Ａ／Ｆを検索する。判定１１０４で均質リー
ンと判定するとブロック１１０６に進み、均質リーンＡ
／Ｆマップより目標Ａ／Ｆを検索する。また、判定１１
０３でストイキと判定するとブロック１１０７で目標Ａ
／Ｆを１４.７とする。
【００３５】次に、図１２にて位相遅フィルタ１０３の
ブロック図を説明する。
【００３６】図１２の例は入力ＡＦＴＡＲ１に対し１次
遅れを与えた信号を出力AFTAR2としているが数次の遅れ
としてもムダ時間を組み合わせてもよい。
【００３７】図１２の処理内容をフローチャートにする
と図１３のようになり、実際にコントロールユニット５
１５ではこの処理が行われる。ブロック１３０１では入
力ＡＦＴＡＲ１の今回の値であるＡＦＴＡＲ１(Ｋ)を読
込む。ブロック１３０２では出力であるＡＦＴＡＲ２の
前回処理時の値ＡＦＴＡＲ２(Ｋ−１)を読込む。さら
に、ブロック１３０３に記載の式によりＡＦＴＡＲ２
(Ｋ)を計算して更新する。このようにして求められたＡ
ＦＴＡＲ２はさらに後段の目標Ａ／Ｆ修正手段１０４に
送られて処理される。
【００３８】図１４に目標Ａ／Ｆ修正手段１０４と、切
換時目標Ａ／Ｆ修正手段１０５と、目標Ａ／Ｆ選択手段
１０６のブロック図をまとめて表わした。
【００３９】目標Ａ／Ｆ修正手段１０４のブロックは入
力のＡ／Ｆで特定の範囲だけ所定のＡ／Ｆに固定するよ
うなリミッタとなっている。切換時目標Ａ／Ｆ修正手段
105も構成は目標Ａ／Ｆ修正手段１０４と同じだが、燃
焼切換え時のみに限定して使用するリミッタのため制限
するＡ／Ｆの範囲が目標Ａ／Ｆ修正手段１０４とは違
う。
【００４０】目標Ａ／Ｆ選択手段１０６は成層→均質切
換判定１４０１と切換時ＥＧＲ状態判定１４０２と論理
積(ＡＮＤ)１４０３と延長タイマ１４０４で構成する。
成層→均質切換判定１４０１はＳＦＬＡＧにて成層／均
質を判定し、均質→成層切換え時に１をたてて論理積１
４０３に入力する。切換時ＥＧＲ状態判定１４０２はＥ
ＧＲ／Ｖ開度を読込み切換え時のＥＧＲ還流状態を把握
し、切換え時に所定量以上のＥＧＲ還流量があれば１を
たてて論理積１４０３に入力する。延長タイマは論理積
１４０３の出力が１となったときから所定時間１の出力
を延長するタイマである。延長タイマからの出力は切換
え時修正フラグＣＨＦＬＡＧであり、このフラグはＥＧ
Ｒ還流状態の成層燃焼から均質燃焼に切換えたときから
所定時間１を出力する。切換え時修正フラグが１のとき
最終目標Ａ／ＦであるAFTAR5はＡＦＴＡＲ４を選択し、
切換え時修正フラグが０のとき最終目標Ａ／ＦであるＡ
ＦＴＡＲ５はＡＦＴＡＲ３を選択する。
【００４１】図１４中の目標Ａ／Ｆ修正手段１０４と切
換時目標Ａ／Ｆ修正手段１０５と目標Ａ／Ｆ切換スイッ
チ部の処理をフローチャートにして図１５に示す。
【００４２】図１５のフローチャートについて以下説明
する。ブロック１５０２では入力であるＡＦＴＡＲ２を
読込む。ブロック１５０３では修正Ａ／Ｆ検索のテーブ
ルを検索する。その結果ＡＦＴＡＲ３を読込み、ブロッ
ク１５０５では切換え時の修正Ａ／Ｆをテーブル検索す
る。その後、判定１５０６でＣＨＦＬＡＧ＝１か判定
し、ＣＨＦＬＡＧ＝１つまりＥＧＲ還流状態からの成層
→均質切換えであると判定するとブロック１５０７で最
終Ａ／ＦであるＡＦＴＡＲ５はＡＦＴＡＲ４を選択す
る。一方、切換え状態でなければブロック１５０８で最
終Ａ／ＦであるＡＦＴＡＲ５はＡＦＴＡＲ３を選択す
る。
【００４３】次に、図１５の処理にも使う延長タイマ１
４０４の処理と切換え時修正フラグＣＨＦＬＡＧを生成
する処理について図１６のフローチャートにて説明す
る。
【００４４】まず、判定１６０２ではＣＨＴＩＭＥ(Ｋ)
＞０の判定を行い、ＮＯであればブロック１６０５でＣ
ＨＴＩＭＥ(Ｋ)＝０とし、ブロック１６０６でＣＨＦＬ
ＡＧ＝０とする。一方、判定１６０２でＹＥＳと判定す
ると、ブロック１６０３でＣＨＴＩＭＥの減算処理を行
い、ブロック１６０４でＣＨＦＬＡＧ＝１とする。その
後、判定１６０７でＳＦＬＡＧ(Ｋ−１)＝１か判定し、
判定１６０８でＳＦＬＡＧ(Ｋ)＝０か判定し、判定１６
０９でＥＧＲ／Ｖ(Ｋ)≧Ｓ１か判定し、３条件全てを満
たす場合ブロック１６１０でＣＨＴＩＭＥ(Ｋ)＝Ｔ１と
延長時間を設定する。ここで、判定１６０９のＥＧＲ／
Ｖ(Ｋ)とは現在のＥＧＲバルブ開度が所定値以上かどう
かを判定するものである。また、判定１６０７，１６０
８では前回処理時に成層で、今回処理時に均質リーンに
変化したことを判定するためのものである。
【００４５】図１４から図１６で延長時間Ｔ１は切換え
時の状態によらず一定として説明したが、ＥＧＲ還流状
態の成層からＥＧＲ非還流状態の均質リーンに切換わっ
たときのＥＧＲガス切れ残り時間は切換わり時のエンジ
ン状態によっても変化する。よって、延長時間Ｔ１をエ
ンジン状態によって最適な値とするようにした目標Ａ／
Ｆ選択手段１０６の構成を図１７，図１８に示す。
【００４６】図１７の延長時間設定手段１４０４で、延
長時間Ｔ１は切換え時のＥＧＲ／Ｖ開度の関数として、
切換え時ＥＧＲバルブ開度が大きいほど延長時間を長く
する。
【００４７】図１８の延長時間設定手段１４０４で、延
長時間Ｔ１は切換え時のＥＧＲ／Ｖ開度と吸入空気量Ｑ
Ａの関数として、切換え時ＥＧＲバルブ開度が大きいほ
ど延長時間を長く、Ｑａが小さいほど延長時間を長くす
るようになっている。
【００４８】図１９は図１７のブロック図に対応した処
理のフローチャートであり、図１６との違いは延長時間
設定部分のブロック２０１０からブロック２０１２であ
る。ブロック２０１０ではＥＧＲ／Ｖ開度を読込み、ブ
ロック２０１１ではＥＧＲ／Ｖ開度により延長時間Ｔ１
をテーブル検索する。検索した結果のＴ１をブロック２
０１２でＣＨＴＩＭＥ(Ｋ)に入力する。
【００４９】図２０は図１８のブロック図に対応した処
理のフローチャートであり、図１６との違いは延長時間
設定部分のブロック２１１０からブロック２１１３であ
る。ブロック２１１０ではＥＧＲ／Ｖ開度を読込み、ブ
ロック２１１１では吸入空気量Ｑａを読込み、ブロック
２１１２ではＥＧＲ／Ｖ開度と吸入空気量Ｑａにより延
長時間Ｔ１をマップ検索する。検索した結果のＴ１をブ
ロック２１１３でＣＨＴＩＭＥ(Ｋ)に入力する。
【００５０】以上の発明による制御装置の切換え時の各
信号の動きをチャートにして、従来例と比較し、図２１
から図２５に示す。
【００５１】図２１は従来例に近い例を示しており、本
実施例から図１の目標Ａ／Ｆ修正手段１０４と切換時目
標Ａ／Ｆ修正手段１０５と目標Ａ／Ｆ選択手段１０６の
３ブロックを抜いた場合の動作を示す。まず、時刻Ａで
燃焼状態を成層のＡ／Ｆ３０から均質リーンのＡ／Ｆ２
０に切換える。基本目標Ａ／Ｆに対し位相処理を行った
最終目標Ａ／Ｆが遅れて追従する形としており、ＥＧＲ
／Ｖ開度は基本目標Ａ／Ｆが２０に変わったと同時に閉
め始めているが、瞬時には全閉とできず、また吸気マニ
ホールド内に残ったＥＧＲガスが切れるまでは時間がか
かり、ＥＧＲ率が完全に０になるのは時刻Ｃ以降であ
る。この間、図３，図４で示した不安定領域を通るので
燃焼が不安定となり、エンジンのサージトルクが大きく
なり、車の乗り心地を悪化させる。
【００５２】図２２は従来例から本実施例に一歩近づい
た例を示しており、本実施例から図１の切換時目標Ａ／
Ｆ修正手段１０５と目標Ａ／Ｆ選択手段１０６の２ブロ
ックを抜いた場合の動作を示す。まず、時刻Ａで燃焼状
態を成層のＡ／Ｆ３０から均質リーンのＡ／Ｆ２０に切
換える。基本目標Ａ／Ｆに対し位相処理を行った最終目
標Ａ／Ｆが遅れて追従する形としており、ＥＧＲ／Ｖ開
度は基本目標Ａ／Ｆが２０に変わったと同時に閉め始め
ているが、瞬時には全閉とできず、また吸気マニホール
ド内に残ったＥＧＲガスが切れるまでは時間がかかり、
ＥＧＲ率が完全に０になるのは時刻Ｃ以降である。ただ
し、時刻Ｂ−Ｃ間は目標Ａ／Ｆ修正手段１０４によって
目標Ａ／Ｆにリミッタがかけられているので図２１の例
に比べれば燃焼は安定方向となるが、図４のＣ′点，
Ｄ′点という動作点を通っているのでサージトルクは満
足できるレベルではない。
【００５３】図２３は本実施での動作例を示している。
まず、時刻Ａで燃焼状態を成層のＡ／Ｆ３０から均質リ
ーンのＡ／Ｆ２０に切換える。基本目標Ａ／Ｆに対し位
相処理を行った最終目標Ａ／Ｆが遅れて追従する形とし
ており、ＥＧＲ／Ｖ開度は基本目標Ａ／Ｆが２０に変わ
ったと同時に閉め始めているが、瞬時には全閉とでき
ず、また吸気マニホールド内に残ったＥＧＲガスが切れ
るまでは時間がかかり、ＥＧＲ率が完全に０になるのは
時刻Ｃ以降である。ただし、時刻Ｂ−Ｃ間は目標Ａ／Ｆ
修正手段１０４と切換時目標Ａ／Ｆ修正手段１０５によ
って目標Ａ／Ｆにリミッタがかけられているので図３，
図４の不安定領域を通らず、図４のＣ点，Ｄ点を通るの
でサージトルクは許容範囲内で安定した燃焼が可能とな
る。このため燃焼切換えによる乗り心地，運転性の悪化
はない。
【００５４】図２４，図２５はストイキから均質リーン
に燃焼を切換えた場合の動作を示している。図２４は図
２１の例と同じ構成とした場合の例であり、ストイキか
ら均質リーンに移行する場合も還流ＥＧＲガスの切れ残
りがあるので燃焼不安定領域が存在する。図２５は図２
３の例と同じ構成とした場合の例であり、ストイキから
均質リーンに移行する場合にも、目標Ａ／Ｆ修正手段１
０４と切換時目標Ａ／Ｆ修正手段１０５によって目標Ａ
／Ｆにリミッタがかけられているので、切換え時に安定
した燃焼状態を維持できる。
【００５５】
【発明の効果】本発明は、筒内噴射エンジンの電子式エ
ンジン制御装置において、ＥＧＲ還流を行う燃焼状態か
らＥＧＲ還流を行わない燃焼状態に切換える際に、目標
Ａ／Ｆ修正手段と切換時目標Ａ／Ｆ修正手段と目標Ａ／
Ｆ選択手段により、切換え時の過渡的な目標Ａ／Ｆを修
正することにより、ＥＧＲガスの切れ残りがある期間の
燃焼不安定を改善する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位置実施形態をなす制御ブロックの構
成図を示す。
【図２】エンジンの均質／成層での燃焼特性の例を示
す。
【図３】エンジンの均質／成層での燃焼特性の例を示
す。
【図４】エンジンの均質／成層での燃焼特性の例を示
す。
【図５】本発明の適用される筒内噴射エンジンシステム
の一例を示す。
【図６】本発明の適用されるコントロールユニットの構
成図を示す。
【図７】空燃比の設定例を示す。
【図８】燃焼モード切換手段のブロック図を示す。
【図９】燃焼モード切換手段のフローチャートを示す。
【図１０】目標Ａ／Ｆ算出手段のブロック図を示す。
【図１１】目標Ａ／Ｆ算出手段のフローチャートを示
す。
【図１２】位相遅れフィルタのブロック図を示す。
【図１３】位相遅れフィルタのフローチャートを示す。
【図１４】目標Ａ／Ｆ修正手段と切換時目標Ａ／Ｆ修正
手段と目標Ａ／Ｆ選択手段のブロック図を示す。
【図１５】目標Ａ／Ｆ修正手段と切換時目標Ａ／Ｆ修正
手段のフローチャートを示す。
【図１６】目標Ａ／Ｆ選択手段のフローチャートを示
す。
【図１７】目標Ａ／Ｆ選択手段の別の実施例を示す。
【図１８】目標Ａ／Ｆ選択手段の別の実施例を示す。
【図１９】目標Ａ／Ｆ選択手段の別のフローチャートを
示す。
【図２０】目標Ａ／Ｆ選択手段の別のフローチャートを
示す。
【図２１】従来例の動作を表わす図を示す。
【図２２】本発明を一部適用した実施例の動作を表わす
図を示す。
【図２３】本発明を適用した実施例の動作を表わす図を
示す。
【図２４】従来例の動作を表わす図を示す。
【図２５】本発明を適用した実施例の動作を表わす図を
示す。
【符号の説明】
１０１…燃焼モード決定手段、１０２…目標Ａ／Ｆ算出
手段、１０３…位相遅フィルタ、１０４…目標Ａ／Ｆ修
正手段、１０５…切換時目標Ａ／Ｆ修正手段、１０６…
目標Ａ／Ｆ選択手段、５０８…点火プラグ、５０９…イ
ンジェクタ、５１５…コントロールユニット、５２１…
アクセル開度センサ、５２４…ＥＧＲバルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−312396（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−193496（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−200834（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−362221（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−158767（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−229941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−232340（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−138118（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 13/00 - 28/00 F02D 45/00 F02M 25/07

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空燃比がストイキ（Ａ／Ｆ＝１４．７）と
    リーンにて運転される筒内噴射エンジンの制御装置にお
    いて、ストイキとリーン及び成層燃焼と均質燃焼を決定
    する燃焼モード決定手段と、エンジンの動作点によって
    目標Ａ／Ｆを算出する手段と、目標Ａ／Ｆの位相を変え
    る位相遅れフィルタと、燃焼不安定領域を避ける目標Ａ
    ／Ｆ修正手段と、燃焼切換え時に過渡状態の燃焼不安定
    領域を避ける切換時目標Ａ／Ｆ修正手段と、燃焼切換え
    を判定するとともに燃焼切換え時のＥＧＲに関する信号
    に基づいて、燃焼切り換え後の目標Ａ／Ｆとして前記切
    換時目標Ａ／Ｆ修正手段で修正した目標Ａ／Ｆの採否を
    選択する目標Ａ／Ｆ選択手段を有することを特徴とする
    筒内噴射エンジンの制御装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載において、切換時目標Ａ／Ｆ
    修正手段はＥＧＲ還流状態の成層燃焼からＥＧＲ非還流
    状態の均質燃焼に切換える時に、所定期間は到達すべき
    均質目標Ａ／Ｆよりも濃いＡ／Ｆを目標値とすることを
    特徴とする筒内噴射エンジンの制御装置。
  3. 【請求項３】請求項１記載において、切換時目標Ａ／Ｆ
    修正手段はＥＧＲ還流状態のストイキ燃焼からＥＧＲ非
    還流状態の均質リーン燃焼に切換える時に、所定期間は
    到達すべき均質リーン目標Ａ／Ｆよりも濃いＡ／Ｆを目
    標値とすることを特徴とする筒内噴射エンジンの制御装
    置。
  4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか記載に
    おいて、目標Ａ／Ｆ選択手段は、 ＥＧＲ還流状態の成層燃焼からＥＧＲ非還流状態の均質
    燃焼に切換える時の所定期間、前記切換時目標Ａ／Ｆ修
    正手段で修正した目標Ａ／Ｆを選択することを特徴とす
    る筒内噴射エンジンの制御装置。
  5. 【請求項５】請求項１ないし請求項３のいずれか記載に
    おいて、目標Ａ／Ｆ選択手段は、 ＥＧＲ還流状態のストイキ燃焼からＥＧＲ非還流状態の
    均質リーン燃焼に切換える時の所定期間、前記切換時目
    標Ａ／Ｆ修正手段で修正した目標Ａ／Ｆを選択すること
    を特徴とする筒内噴射エンジンの制御装置。
  6. 【請求項６】請求項１記載において、前記目標Ａ／Ｆ選
    択手段における燃焼切換え時のEGRに関する信号とは、
    ＥＧＲバルブの開度とし、ＥＧＲバルブ開度が所定値以
    上のときに、前記切換時目標Ａ／Ｆ修正手段で修正した
    目標Ａ／Ｆを採用することを特徴とした筒内噴射エンジ
    ンの制御装置。
  7. 【請求項７】請求項１記載において、前記目標Ａ／Ｆ選
    択手段における燃焼切換え時のEGRに関する信号とは、
    ステップモータ式ＥＧＲバルブの開方向ステップ位置と
    し、開方向ステップ位置が所定値以上のときに、前記切
    換時目標Ａ／Ｆ修正手段で修正した目標Ａ／Ｆを採用す
    ることを特徴とした筒内噴射エンジンの制御装置。
  8. 【請求項８】請求項１記載において、前記目標Ａ／Ｆ選
    択手段における燃焼切換え時のEGRに関する信号とは、
    デューティー制御式ＥＧＲバルブのＯＮデューティー割
    合とし、ＯＮデューティー割合が所定値以上のときに、
    前記切換時目標Ａ／Ｆ修正手段で修正した目標Ａ／Ｆを
    採用することを特徴とした筒内噴射エンジンの制御装
    置。
  9. 【請求項９】請求項１記載において、前記目標Ａ／Ｆ選
    択手段は、燃焼切換えを判定と、燃焼切換え時のＥＧＲ
    条件が成立した後、所定期間、前記切換時目標Ａ／Ｆ修
    正手段で修正した目標Ａ／Ｆを採用することを特徴とし
    た筒内噴射エンジンの制御装置。
  10. 【請求項１０】請求項９記載において、前記目標Ａ／Ｆ
    選択手段において、切換時目標Ａ／Ｆ修正手段で修正し
    た目標Ａ／Ｆを採用する期間は、燃焼切換え時のＥＧＲ
    に関する信号の関数としたことを特徴とした筒内噴射エ
    ンジンの制御装置。
  11. 【請求項１１】請求項１０記載において、目標Ａ／Ｆ選
    択手段において、切換時目標Ａ／Ｆ修正手段で修正した
    目標Ａ／Ｆを採用する期間は、燃焼切換え時のＥＧＲバ
    ルブ開度の関数とし、具体的にはＥＧＲバルブ開度のテ
    ーブルとすることを特徴とした筒内噴射エンジンの制御
    装置。
  12. 【請求項１２】請求項１０記載において、目標Ａ／Ｆ選
    択手段において、切換時目標Ａ／Ｆ修正手段で修正した
    目標Ａ／Ｆを採用する期間は、ステップモータ式ＥＧＲ
    バルブの開方向ステップ位置の関数とし、具体的には開
    方向ステップ位置のテーブルとすることを特徴とした筒
    内噴射エンジンの制御装置。
  13. 【請求項１３】請求項１０記載において、目標Ａ／Ｆ選
    択手段において、切換時目標Ａ／Ｆ修正手段で修正した
    目標Ａ／Ｆを採用する期間は、デューティー制御式ＥＧ
    ＲバルブのＯＮデューティー割合の関数とし、具体的に
    はＯＮデューティー割合のテーブルとすることを特徴と
    した筒内噴射エンジンの制御装置。
  14. 【請求項１４】請求項１０記載において、目標Ａ／Ｆ選
    択手段において、切換時目標Ａ／Ｆ修正手段で修正した
    目標Ａ／Ｆを採用する期間は、燃焼切換え時のＥＧＲバ
    ルブ開度と吸入空気量Ｑａの関数とし、具体的にはＥＧ
    Ｒバルブ開度と吸入空気量Ｑａのマップとすることを特
    徴とした筒内噴射エンジンの制御装置。
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