JP3620179B2

JP3620179B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP3620179B2
Application number: JP31482796A
Authority: JP
Inventors: 武昭小幡; 敬介鈴木; 伸孝高橋
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: JPH10159628A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機関低負荷時には点火栓付近に混合気が偏在するように燃焼室内を成層化するとともに燃焼室内平均の空燃比を第１の空燃比に制御し、機関高負荷時には燃焼室内に均質な混合気を形成するとともに燃焼室内平均の空燃比を前記第１の空燃比よりもリッチな第２の空燃比に制御するようにした内燃機関の制御装置が公知である。
このような内燃機関の制御装置として、特開平４−３６２２２１号公報記載の技術では、機関負荷が設定負荷を越えて成層燃焼から均質燃焼に移行した場合には吸入空気量を減少すべく空気量制御を行い、実際に吸入空気量が減少するまで成層燃焼を継続して、所望の空気量まで実際の吸入空気量が減少した後に均質燃焼に切り換え、また、機関負荷が設定負荷よりも低下して均質燃焼から成層燃焼に移行した場合には吸入空気量を増大すべく空気量制御を行い、ただちに成層燃焼に切り換える手法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような内燃機関の制御装置においては、機関負荷が比較的緩やかに変化して設定負荷を越える、或いは、下回る場合には適当な手法であるが、機関負荷が大きく変化して設定負荷を越える、或いは、下回る場合には不適当である。なぜなら、機関負荷が急激に高負荷へ変化して設定負荷を越えた場合には、機関負荷の増大に伴い要求燃料噴射量も大きく増大するため、前記第２の空燃比とするためには燃料噴射量とともに吸入空気量を増大すべく空気量制御を行わなくてはならない場合があり、また、その際に吸気系の遅れのために吸入空気量の増加が遅れ、空燃比が成層燃焼が可能な空燃比よりリッチになるのでただちに均質燃焼を行わなくてはならない場合があるからである。また、機関負荷が急激に低負荷へ変化して設定負荷を下回った場合には、機関負荷の減少に伴い要求燃料噴射量も大きく減少するため、前記第１の空燃比とするためには燃料噴射量とともに吸入空気量を減少すべく空気量制御を行わなくてはならない場合があるからである。つまり、前記従来の制御装置にあっては、機関負荷の変化の大きさに応じた燃焼可能な混合気の形成ができず、所望の機関出力が得られない場合があるという問題を生ずる。
本発明の目的は、機関負荷の変化の大きさに応じて適切な混合気形成の切り換えを行い、所望の機関出力が得られるような内燃機関の制御装置を提案することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は以下のように構成した。
図１は請求項１記載の内燃機関の制御装置の構成を示した説明図である。回転速度検出手段１０１において検出した機関の回転速度と機関負荷検出手段１０２において検出した機関負荷とに基づいて、設定空燃比算出手段１０３において設定空燃比を算出し、また、要求燃料噴射量算出手段１０４において所定気筒の要求燃料噴射量を算出する。そして、供給空気量制御手段１０５において、設定空燃比となるように前記要求燃料噴射量に基づいて供給空気量の制御を行う。また、前記所定気筒の吸入空気量を推定する吸入空気量推定手段１０６と、該所定気筒の推定吸入空気量と前記要求燃料噴射量とに基づいて該所定気筒に形成される混合気の平均的な空燃比を推定する空燃比推定手段１０７を設け、前記推定空燃比に基づいて成層化混合気の形成と均質化混合気の形成の切り換えを行う混合気形成手段１０８を備えた構成とした。
【０００５】
そして、前記混合気形成手段１０８を以下のような構成とした。
前記所定気筒の推定空燃比がその運転状態において成層化混合気の燃焼が可能な第１の空燃比の範囲にある場合に成層化混合気の形成を行う手段と、前記所定気筒の推定空燃比がその運転状態において均質化混合気の燃焼が可能な第２の空燃比の範囲にある場合に均質化混合気の形成を行う手段と、前記所定気筒の推定空燃比がその運転状態において成層化混合気と均質化混合気のどちらの混合気の燃焼も可能な第３の空燃比の範囲にある場合には、その運転状態において燃料消費率の小さい方の混合気の形成を行う手段と、前記所定気筒の推定空燃比が第１の空燃比の範囲よりリーンである場合に燃料噴射量を増量して成層化混合気の形成を行う手段と、前記所定気筒の推定空燃比が第２の空燃比の範囲よりリッチである場合に燃料噴射量を減量して均質化混合気の形成を行う手段とからなる構成とした。
【０００６】
請求項２記載の発明にあっては、前記所定気筒の推定空燃比が第１の空燃比の範囲よりリーンである場合に燃料噴射量を増量して成層化混合気の形成を行う手段を、前記所定気筒の空燃比が前記第１の空燃比の範囲における最もリーンな空燃比となるように前記所定気筒の推定吸入空気量に基づいて燃料噴射量を増量して成層化混合気の形成を行う手段として構成した。
【０００７】
請求項３記載の発明にあっては、前記所定気筒の推定空燃比が第１の空燃比の範囲よりリーンである場合に燃料噴射量を増量して成層化混合気の形成を行う手段を以下のように構成した。
【０００８】
前記所定気筒の空燃比が前記第１の空燃比の範囲における最もリーンな空燃比となるように前記所定気筒の推定吸入空気量に基づいて燃料噴射量を増量して成層化混合気の形成を行う手段と、燃料噴射量の増量に伴う機関出力の増大を点火時期或いは燃料噴射時期の少なくとも一方をリタードすることによって相殺する手段とからなる構成とした。
【０００９】
請求項４記載の発明にあっては、前記所定気筒の推定空燃比が第２の空燃比の範囲よりリッチである場合に燃料噴射量を減量して均質化混合気の形成を行う手段を、前記所定気筒の空燃比が前記第２の空燃比の範囲における最もリッチな空燃比となるように前記所定気筒の推定吸入空気量に基づいて燃料噴射量を減量して均質化混合気の形成を行う手段として構成した。
【００１０】
【作用】
請求項１記載の発明にあっては、回転速度と機関負荷とに基づいて要求燃料噴射量が算出され、回転速度と機関負荷とに基づいて算出された設定空燃比となるように該要求燃料噴射量に基づいて供給空気量が制御される。そして、所定気筒の吸入空気量を推定し、該推定吸入空気量と要求燃料噴射量とに基づいて、所定気筒に形成される混合気の推定空燃比に基づいて成層化混合気と均質化混合気の切り換えが行われるので、適切な混合気形成の切り換えが可能となり、所望の機関出力が得られる。
【００１１】
そして、所定気筒の推定空燃比がその運転状態において成層化混合気の燃焼が可能な第１の空燃比の範囲にある場合には成層化混合気が形成され、所定気筒の推定空燃比がその運転状態において均質化混合気の燃焼が可能な第２の空燃比の範囲にある場合には均質化混合気の形成が行われ、所定気筒の推定空燃比がその運転状態において成層化混合気と均質化混合気のどちらの混合気の燃焼も可能な第３の空燃比の範囲にある場合には、燃料消費率の小さい方の混合気の形成が行われ、所定気筒の推定空燃比が第１の空燃比の範囲よりリーンである場合には燃料噴射量を増量して成層化混合気の形成が行われ、所定気筒の推定空燃比が第２の空燃比の範囲よりリッチである場合には燃料噴射量を減量して均質化混合気の形成が行われるので、機関負荷の変化の大きさに応じて、燃料消費率を鑑みた適切な混合気形成の切り換えが可能となる。
【００１２】
請求項２記載の発明にあっては、所定気筒の推定吸入空気量と要求燃料噴射量で形成される混合気の推定空燃比が第１の空燃比の範囲よりリーンである場合には、空燃比が該第１の空燃比の範囲における最もリーンな空燃比となるように燃料噴射量を増量して成層化混合気の形成が行われるので、安定な燃焼を確保できる範囲で所望の機関出力に近い出力を得ることが可能となる。
【００１３】
請求項３記載の発明にあっては、所定気筒の推定吸入空気量と要求燃料噴射量で形成される混合気の推定空燃比が第１の空燃比の範囲よりリーンである場合には、空燃比が該第１の空燃比の範囲における最もリーンな空燃比となるように燃料噴射量を増量して成層化混合気の形成が行われ、燃料噴射量の増量に伴う機関出力の増大を点火時期或いは燃料暁射時期の少なくとも一方をリタードすることによって相殺されるので、安定な燃焼を確保できる範囲で所望の機関出力により近い出力を得ることが可能となる。
【００１４】
請求項４記載の発明にあっては、所定気筒の推定吸入空気量と要求燃料噴射量で形成される混合気の推定空燃比が第２の空燃比の範囲よりリッチである場合には、空燃比が該第２の空燃比の範囲における最もリッチな空燃比となるように燃料噴射量を減量して均質化混合気の形成が行われるので、安定な燃焼を確保できる範囲で所望の機関出力に近い出力を得ることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図２は本発明の一実施の形態を採用した筒内直噴式内燃機関の構成を示した説明図である。３は吸気管２内の空気流量を計測するエアフローセンサ。４はスロットル弁６をバイパスして機関１に空気を供給する補助空気通路。５は補助空気通路４の空気流量を調整する補助空気制御弁であり、アクチュエータとしてステップモータ等を使用し、後述する制御回路ＥＣＵからの駆動信号によって駆動される。７はスロットル弁６をＤＣモータ等で駆動するスロットルアクチュエータであり、制御回路ＥＣＵからの駆動信号によって駆動される。本実施の形態では機関１への供給空気量をスロットルアクチュエータ７と補助空気制御弁５によって調整する構成としているが、補助空気通路４を設けずにスロットルアクチュエータ７のみで供給空気量を調整する構成としてもよいし、スロットルアクチュエータ７を設けずに補助空気制御弁５のみで供給空気量を調整する構成としてもよい。８は点火プラグ、９はインジェクタであり、制御回路ＥＣＵからの駆動信号によって駆動される。１０は空燃比センサである。また、図示していないセンサとしてクランク角センサがある。クランク角センサはクランク軸或いはこれと連動するカム軸に直接或いはギア等を関して間接的に接続され、クランク位置（クランク角度）や、これに基づき回転速度を算出する。その他、エンジン冷却水温を計測するセンサや、吸気温度を計測するセンサ、アクセル開度を計測するセンサ、車両の速度を計測するセンサなどが存在する。
【００１６】
図３はマイクロコンピュータを中心とした制御回路ＥＣＵの構成を示した説明図であり、外部との情報の入出力、種々の演算を行う。ＣＰＵは演算を実行し、ＲＯＭは後述する制御プログラムや各種データ等を記憶している。ＲＡＭはプログラム実行中に一時的に情報の記憶を行う。Ｉ／Ｏインターフェースは外部のセンサ等からの情報の入力や、外部のアクチュエータを駆動するための信号の出力を行う。
【００１７】
以下に、本発明の一実施の形態における制御法をマイクロコンピュータで実行されるプログラムのフローチャートを中心に図４〜図２０に基づいて説明する。
図４は本発明実施の形態のゼネラルフローチャートである。４０１において機関の回転速度を検出し、４０２において機関負荷の検出を行ない、４０３において設定空燃比を算出する。４０４において所定気筒の要求燃料噴射量を算出し、４０５において供給空気量の制御を行う。４０６において該所定気筒の吸入空気量を推定し、４０７において該所定気筒の空燃比を推定し、４０８において該所定気筒に混合気の形成を行って処理を終了する。
【００１８】
図５は図４において機関負荷の算出を行うステップ４０２における処理の実施の形態を示したフローチャートである。５０１において図外のアクセル開度センサの出力に基づいてアクセル開度ＡＰＳを検出して、５０２において回転速度ＮＥを読み込む。そして、５０３においてアクセル開度ＡＰＳと回転速度ＮＥとに基づいてマップ１を参照することにより目標エンジントルクｔＴＲＱを算出する。ここで、マップ１は予めその値を定めてＲＯＭに記憶させておくが、目標エンジントルクｔＴＲＱの算出はマップを用いずに数式を用いて行ってもよい。
【００１９】
図６は図４において設定空燃比の算出を行うステップ４０３における処理の実施の形態を示したフローチャートである。６０１において目標エンジントルクｔＴＲＱを読み込み、６０２において回転速度ＮＥを読み込む。そして、６０３において目標エンジントルクｔＴＲＱと回転速度ＮＥとに基づいてマップ２を参照して設定空燃比ｓＡＦを算出する。ここで、マップ２は予めその値を定めてＲＯＭに記憶させておくが、設定空燃比の算出はマップを用いずに数式を用いて行ってもよい。
【００２０】
図７は図４において要求燃料噴射量の算出を行うステップ４０４における処理の実施の形態を示したフローチャートである。７０１において目標エンジントルクｔＴＲＱを読み込み、７０２において回転速度ＮＥを読み込み、７０３において目標エンジントルクｔＴＲＱと回転速度ＮＥとに基づいてマップ３を参照して要求燃料噴射量ｂＱＦを算出する。ここで、マップ３は予めその値を定めてＲＯＭに記憶させておくが、要求燃料噴射量ｂＱＦの算出はマップを用いずに数式を用いて行ってもよい。また、要求燃料噴射量の算出には、空燃比の違いによるポンピングロスの大小を補正するような演算を加えてもよい。
【００２１】
図８は図４において供給空気量の制御を行うステップ４０５における処理の実施の形態を示したフローチャートである。８０１において要求燃料噴射量ｂＱＦを読み込み、８０２において設定空燃比ｓＡＦを読み込み、８０３において所定気筒の目標吸入空気量ｔＱＡをｔＱＡ＝ｂＱＦ×ｓＡＦとして算出する。そして、８０４において回転速度ＮＥを読み込み、８０５において目標吸入空気量ｔＱＡと回転速度ＮＥとに基づいてスロットル開度ＴＶＯを算出する。ここで、回転速度とスロットル開度とに基づいて吸入空気量を算出する方法が公知であり、スロットル開度ＴＶＯはこの方法の逆演算を行って算出する。また、他の方法を用いてスロットル開度ＴＶＯを算出してもよい。
【００２２】
図９は図４において吸入空気量の推定を行うステップ４０６における処理の実施の形態を示すフローチャートである。９０１において回転速度ＮＥを読み込み、９０２においてエアフローセンサ３の出力ＡＦＳＯＵＴを読み込み、９０３においてスロットル開度センサ出力ＴＶＯＳＯＵＴを読み込む。そして、９０４において回転速度ＮＥとエアフローセンサ３の出力ＡＦＳＯＵＴとスロットル開度センサ出力ＴＶＯＳＯＵＴとに基づいて吸気系のダイナミクスを考慮して推定吸入空気量ｅＱＡを算出する。
【００２３】
図１０は図４において空燃比の推定を行うステップ４０７における処理の実施の形態を示したフローチャートである。１００１において要求燃料噴射量ｂＱＦを読み込み、１００２において推定吸入空気量ｅＱＡを読み込み、１００３において推定空燃比ｅＡＦをｅＡＦ＝ｅＱＡ÷ｂＱＦとして算出する。
【００２４】
図１１は図４において混合気の形成を行うステップ４０８における処理の実施の形態を示すフローチャートである。
【００２５】
今、目標エンジントルクが変化して設定空燃比が、成層化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にあるＡＦ１から均質化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にあるＡＦ２と変化した場合の空燃比の推移は図１２に示すようになり、また、設定空燃比が、均質化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にあるＡＦ２から成層化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にあるＡＦ１に変化した場合の空燃比の推移は図１６に示すようになり、それぞれ目標エンジントルクｔＴＲＱの変化の大きさによって空燃比の推移の仕方が異なるが、このような空燃比の推移に基づいて以下のように混合気形成法の切り換えを行う。成層化混合気と均質化混合気のどちらの混合気も燃焼可能な空燃比の範囲（図１２のＡＦＣＨＧ付近の範囲）では、その運転状態において燃料消費率の小さい方の混合気を形成する。
【００２６】
２２０１において推定空燃比ｅＡＦがＡＦ１ＭＡＸよりリーンである場合には、２２０２において空燃比がＡＦ１ＭＡＸとなるように燃料噴射量をＱＦ＝ｅＱＡ÷ＡＦ１ＭＡＸとして要求燃料噴射量ｂＱＦより増量する。そして、２２０３において燃料噴射量の増量分△ＱＦを△ＱＦ＝ＱＦ−ｂＱＦとして算出し、２２０４において回転速度ＮＥを読み込み、２２０５において△ＱＦとＮＥとに基づいてマップ４を参照して点火時期のリタード側の補正量を算出し、２２０６において成層化混合気の形成を行う。ここで、マップ４は予めその値を定めてＲＯＭに記憶させておくが、点火時期の補正量はマップを用いずに数式を用いて行ってもよい。このようにして、推定空燃比ｅＡＦが成層化混合気の燃焼が可能な最もリーンな空燃比ＡＦ１ＭＡＸよりリーンである場合に、空燃比がＡＦ１ＭＡＸとなるように燃料噴射量を増量するとともに、点火時期をリタード側に補正して燃料噴射量の増量による機関出力の増大を相殺するようにしている。また、燃料噴射時期をリタード側に補正してもよい。
【００２７】
２２０７において、推定空燃比ｅＡＦが成層化混合気の燃焼が可能な最もリーンな空燃比ＡＦ１ＭＡＸよりリッチで、かつ、均質化混合気の燃焼が可能な最もリーンな空燃比ＡＦ２ＭＡＸよりリーンである場合には、２２０８において燃料噴射量ＱＦを要求燃料噴射量ｂＱＦとして、２２０６において成層化混合気の形成を行う。
【００２８】
２２０９において、推定空燃比ｅＡＦが均質化混合気の燃焼が可能な最もリーンな空燃比ＡＦ２ＭＡＸよりリッチで、かつ、成層化混合気の燃焼が可能な最もリッチな空燃比ＡＦ１ＭＩＮよりリーンである場合（ＡＦ２ＭＡＸ＞ｅＡＦ＞ＡＦ１ＭＩＮの場合）、すなわち、成層化混合気と均質化混合気のどちらの混合気の燃焼も可能な空燃比の範囲にある場合（図１２のＡＦＣＨＧ付近の範囲）には、２２１０において燃料噴射量ＱＦを要求燃料噴射量ｂＱＦとして、２２１１において回転速度ＮＥを読み込み、２２１２において目標エンジントルクｔＴＲＱを読み込み、２２１３においてマップ５を参照することにより、その運転状態において燃料消費率の小さい方の混合気形成法を選択する。ここで、マップ５は予め実験等で求めた特性をＲＯＭに記憶させておく。
【００２９】
２２１４において、推定空燃比ｅＡＦが成層化混合気の燃焼が可能な最もリッチな空燃比ＡＦ１ＭＩＮよりリッチで、かつ、均質化混合気の燃焼が可能な最もリッチな空燃比ＡＦ２ＭＩＮよりリーンである場合には、２２１５において燃料噴射量ＱＦを要求燃料噴射量ｂＱＦとして、２２１６において均質化混合気の形成を行う。
【００３０】
２２１７において推定空燃比ｅＡＦが均質化混合気の燃焼が可能な最もリッチな空燃比ＡＦ２ＭＩＮよりリッチである場合には、２２１８において燃料噴射量ＱＦをＱＦ＝ｅＱＡ÷ＡＦ２ＭＩＮとして算出して要求燃料噴射量ｂＱＦより減量して、２２１６において均質化混合気の形成を行う。
【００３１】
このような混合気形成法の切り換えを行うことにより、均質化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ２から成層化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ１に変化した場合に、図２０（ａ）のように目標エンジントルクの変化が非常に大きいケースでは、図１６の (3) のように空燃比が推移するが、推定空燃比ｅＡＦがＡＦ１ＭＡＸよりリーンある場合に図２０（ｄ）のように点火時期をリタードすることにより、図２０（ｅ）に示すように目標のエンジントルクが出力される。
【００３２】
また、このような混合気形成法の切り換えを行うことにより、成層化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ１から均質化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ２に変化した場合、図１３（ａ）のように目標エンジントルクの変化が比較的小さいケースでは、図１２の (1) のように空燃比が推移するので、スロットル開度及び燃料噴射量及びエンジントルクは図１３（ｂ）〜図１３（ｄ）のようになる。
【００３３】
図１４（ａ）のように目標エンジントルクの変化が比較的大きいケースでは、図１２の (2) のように空燃比が推移するので、スロットル開度及び燃料噴射量及びエンジントルクは図１４（ｂ）〜図１４（ｄ）のようになる。
【００３４】
図１５（ａ）のように目標エンジントルクの変化が非常に大きいケースでは、図１２の (3) のように空燃比が推移するので、スロットル開度及び燃料噴射量及びエンジントルクは図１５（ｂ）〜図１５（ｄ）のようになる。
【００３５】
また、均質化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ２から成層化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ１に変化した場合、図１７（ａ）のように目標エンジントルクの変化が比較的小さいケースでは、図１６の (1) のように空燃比が推移するので、スロットル開度及び燃料噴射量及びエンジントルクは図１７（ｂ）〜図１７（ｄ）のようになる。
【００３６】
図１８（ａ）のように目標エンジントルクの変化が比較的大きいケースでは、図１６の (2) のように空燃比が推移するので、スロットル開度及び燃料噴射量及びエンジントルクは図１８（ｂ）〜図１８（ｄ）のようになる。
【００３７】
図１９（ａ）のように目標エンジントルクの変化が非常に大きいケースでは、図１６の (3) のように空燃比が推移するので、スロットル開度及び燃料噴射量及びエンジントルクは図１９（ｂ）〜図１９（ｄ）のようになる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更等があっても、本発明に含まれる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、機関低負荷時の運転領域においては成層化合気の形成を行うとともに空燃比を所定の設定空燃比に制御し、機関高負荷時の運転領域においては均質化混合気の形成を行うとともに空燃比を所定の設定空燃比に制御するようにした内燃機関において、運転条件が変化した場合に、機関負荷の変化の大きさに応じた適切な混合気形成の切り換えが可能となり、所望の機関出力が得られる。特に、機関負荷の変化が比較的大きい場合において、機関出力の急激な応答を実現することができる。
【００４０】
そして、運転条件が変化した場合に、機関負荷の変化の大きさに応じた適切な混合気形成の切り換えが可能となる。
【００４１】
さらに、運転条件が変化した場合に、機関負荷の変化の大きさに応じて、燃料消費率を鑑みた適切な混合気形成の切り換えが可能となる。
【００４２】
請求項２記載の発明にあっては、機関負荷が急激に減少して所望の機関出力を発生できない状況においては、安定な燃焼を確保できる範囲で所望の機関出力に近い出力を得ることが可能となる。
【００４３】
請求項３記載の発明にあっては、機関負荷が急激に減少して所望の機関出力を発生できない状況においては、点火時期或いは燃料噴射時期の少なくとも一方をリタードすることによって、安定な燃焼を確保できる範囲で所望の機関出力により近い出力を得ることが可能となる。
【００４４】
請求項４記載の発明にあっては、機関負荷が急激に増大して所望の機関出力を発生できない状況においては、安定な燃焼を確保できる範囲で所望の機関出力に近い出力を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載の内燃機関の制御装置の構成を示した説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態を採用した筒内直噴式内燃機関の構成を示した説明図である。
【図３】マイクロコンピュータを中心とした制御回路ＥＣＵの構成を示した説明図である。
【図４】本発明実施の形態の制御を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４において機関負荷の算出を行うステップ４０２における処理の実施の形態を示したフローチャートである。
【図６】図４において設定空燃比の算出を行うステップ４０３における処理の実施の形態を示したフローチャートである。
【図７】図４において要求燃料噴射量の算出を行うステップ４０４における処理の実施の形態を示したフローチャートである。
【図８】図４において供給空気量の制御を行うステップ４０５における処理の実施の形態を示したフローチャートである。
【図９】図４において吸入空気量の推定を行うステップ４０６における処理の実施の形態を示すフローチャートである。
【図１０】図４において空燃比の推定を行うステップ４０７における処理の実施の形態を示したフローチャートである。
【図１１】図４において混合気の形成を行うステップ４０８における処理の実施の形態を示すフローチャートである。
【図１２】成層化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ１から均質化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ２に変化した場合の空燃比の推移を示す説明図である。
【図１３】成層化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ１から均質化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ２に変化した場合の目標エンジントルク、スロットル開度、燃料噴射量、エンジントルクを示す説明図である。
【図１４】成層化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ１から均質化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ２に変化した場合の目標エンジントルク、スロットル開度、燃料噴射量、エンジントルクを示す説明図である。
【図１５】成層化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ１から均質化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ２に変化した場合の目標エンジントルク、スロットル開度、燃料噴射量、エンジントルクを示す説明図である。
【図１６】均質化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ２から成層化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ１に変化した場合の空燃比の推移を示す説明図である。
【図１７】均質化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ２から成層化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ１に変化した場合の目標エンジントルク、スロットル開度、燃料噴射量、エンジントルクを示す説明図である。
【図１８】均質化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ２から成層化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ１に変化した場合の目標エンジントルク、スロットル開度、燃料噴射量、エンジントルクを示す説明図である。
【図１９】均質化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ２から成層化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ１に変化した場合の目標エンジントルク、スロットル開度、燃料噴射量、エンジントルクを示す説明図である。
【図２０】均質化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ２から成層化混合気の燃焼が可能な空燃比の範囲にある設定空燃比ＡＦ１に変化した場合の目標エンジントルク、スロットル開度、燃料噴射量、点火時期補正量、エンジントルクを示す説明図である。
【符号の説明】
１機関
２吸気管
３エアフローセンサ
４補助空気通路
５補助空気制御弁
６スロットル弁
７スロットルアクチュエータ
８点火プラグ
９インジェクタ
１０空燃比センサ

Claims

機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
機関負荷を検出する機関負荷検出手段と、
前記機関負荷と前記回転速度とに基づいて、所定気筒の要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、
前記機関負荷と前記回転速度とに基づいて、設定空燃比を算出する設定空燃比算出手段と、
前記要求燃料噴射量と前記設定空燃比とに基づいて供給空気量を制御する供給空気量制御手段と、
前記所定気筒の吸入空気量を推定する吸入空気量推定手段と、
前記要求燃料噴射量と前記推定吸入空気量とに基づいて、前記所定気筒に形成される混合気の平均的な空燃比を推定する空燃比推定手段と、
前記推定空燃比に基づいて、前記所定気筒において成層化混合気の形成と均質化混合気の形成との切り換えを行なう混合気形成手段と、を有し、
前記混合気形成手段は、
前記推定空燃比が、その運転状態において成層化混合気の燃焼が可能な第１の空燃比の範囲にある場合に成層化混合気の形成を行う手段と、
前記推定空燃比が、その運転状態において均質化混合気の燃焼が可能な第２の空燃比の範囲にある場合に均質化混合気の形成を行う手段と、
前記推定空燃比が、その運転状態において成層化混合気と均質化混合気のどちらの混合気の燃焼も可能な第３の空燃比の範囲にある場合には、その運転状態において燃料消費率の小さい方の混合気を形成する手段と、
前記推定空燃比が前記第１の空燃比の範囲よりリーンである場合に燃料噴射量を増量して成層化混合気の形成を行う手段と、
前記推定空燃比が前記第２の空燃比の範囲よりリッチである場合に燃料噴射量を減量して均質化混合気の形成を行う手段と、
からなることを特徴とした内燃機関の制御装置。
前記推定空燃比が第１の空燃比の範囲よりリーンである場合に燃料噴射量を増量して成層化混合気の形成を行う手段は、
前記推定吸入空気量に基づいて、前記第１の空燃比の範囲における最もリーンな空燃比となるように燃料噴射量を増量して成層化混合気の形成を行う手段、であることを特徴とした請求項１記載の内燃機関の制御装置。
前記推定空燃比が第１の空燃比の範囲よりリーンである場合に燃料噴射量を増量して成層化混合気の形成を行う手段は、
前記推定吸入空気量に基づいて、前記第１の空燃比の範囲における最もリーンな空燃比となるように燃料噴射量を増量して成層化混合気の形成を行う手段と、
前記燃料噴射量の増量に伴う機関出力の増大を、点火時期、或いは、燃料噴射時期の少なくとも一方をリタードすることによって相殺する手段と、
からなることを特徴とした請求項１記載の内燃機関の制御装置。
前記推定空燃比が第２の空燃比の範囲よりリッチである場合に燃料噴射量を減量して均質化混合気の形成を行う手段は、
前記推定吸入空気量に基づいて、前記第２の空燃比の範囲における最もリッチな空燃比となるように燃料噴射量を減量して均質化混合気の形成を行う手段、
であることを特徴とした請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。