JP3680492B2

JP3680492B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP3680492B2
Application number: JP14491997A
Authority: JP
Inventors: 祐樹中島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2017-06-03
Also published as: US5937822A; EP0882878A3; EP0882878A2; KR19990006587A; DE69822702D1; KR100284794B1; JPH10331686A; DE69822702T2; EP0882878B1

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し、特に成層燃焼と均質燃焼とを運転状態に応じて切り換える機関における該燃焼切換時の燃料噴射制御に関する。
【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し、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プラグ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，排気浄化性能を大きく改善した技術が開発されている。
【０００３】
但し、該成層燃焼を行なう内燃機関でも、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は、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（均質燃焼用に燃料を吸気通路に噴射する燃料噴射弁を備えるものを含む) 、均質燃焼を行なう必要があり、したがって、成層燃焼と均質燃焼とを運転状態に応じて切り換えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の、燃料噴射時期の切換によって成層燃焼−均質燃焼を切換可能な機関においては、成層燃焼と均質燃焼とで燃料噴射時期が大きく異なるため、燃焼状態の切換判定が行なわれてから直ぐに切換後の燃焼状態に対応した燃料噴射を実行すると、例えば、均質燃焼から成層燃焼への切換の場合、ある気筒の均質燃焼の燃料噴射時期と成層燃焼の燃料噴射時期との間に切換判定がきたときは、該気筒には既に均質燃焼の燃料噴射を終えた後、更に、成層燃焼の噴射時期で燃料噴射が行なわれてしまうため、混合気がオーバーリッチとなってしまう。逆に、成層燃焼から均質燃焼への切換の場合は、均質燃焼の燃料噴射時期を燃料噴射を行なわないまま経過した後に均質燃焼への切換判定があり、その後成層燃焼の燃料噴射時期がきても切換判定の結果に従って成層燃焼用の燃料噴射が実行されないこととなるため、実質的に失火状態となってしまい、全気筒平均の混合比がオーバーリーンとなってしまう。
【０００５】
以上の点に鑑み、燃焼状態の切換判定と各燃焼状態での燃料噴射時期とに基づいて燃料噴射方式を変更するようにしたものが提案されている（特公平７−９９１０５号公報参照) 。
しかし、上記のものでは、前記燃焼の切換判定と燃料噴射量（パルス幅) の演算が終了するまでの間に、燃料噴射時期がきてしまった場合には、該燃料噴射時期に要求される燃料を噴射できなくなってしまう場合がある。一般に、前記燃焼の切換判定と燃料噴射量の演算は、時間同期で行なわれ、噴射時期のカウントはクランク角度同期で進められ、クランク角度同期の方に優先権があるため、燃料噴射量演算中に噴射時期が来てしまった場合は、上記のように要求に応じた燃料噴射を行なえない。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、燃焼状態の切換に応じて、速やかな切換を満たしつつ、適正な燃料噴射が行なわれるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、図１に示すように、
燃料噴射時期を変更することにより、燃焼状態を成層燃焼と均質燃焼とに切換可能な内燃機関の制御装置において、
機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
検出された機関の運転状態に基づいて燃焼状態を切り換えるべき状態を判定した後、該切換前の目標当量比から切換後の目標当量比への変化を遅らせる位相遅れ補正を行い、該位相遅れ補正された目標当量比を所定のしきい値と比較することにより機関トルクを一定に保持しつつ燃焼状態が切換可能な切換時期を決定し、該結果に基づいて実際の燃焼状態を選択する燃焼状態選択手段と、
前記燃焼状態選択手段により実際の燃焼状態の切換選択が行われた後に、選択された燃焼状態に応じた燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、
前記燃焼状態選択手段により選択された燃焼状態が成層燃焼から均質燃焼に切り換えられたとき、成層燃焼より早い均質燃焼の燃料噴射時期までに、均質燃焼に応じた燃料噴射量の演算が終了した気筒から、該均質燃焼に応じた燃料噴射を開始させ、該燃料噴射量の演算が終了していない気筒については、切換前に演算された成層燃焼に応じた燃料噴射量を用いて成層燃焼に応じた燃料噴射を実行させる噴射切換制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【０００８】
このようにすれば、燃焼選択手段により選択された燃焼状態が成層燃焼から均質燃焼に切り換えられた場合は、吸気行程で開始される均質燃焼の燃料噴射時期までに該均質燃焼の燃料噴射量の演算が終了した気筒から均質燃焼に移行されるため、該演算が終了して均質燃焼の噴射時期に均質燃焼の燃料噴射量を噴射することが可能な気筒から均質燃焼への移行が行なわれ、一方、該均質燃焼の燃料噴射量の演算が終了していない気筒は切換前に演算された成層燃焼用の燃料噴射量に基づいて成層燃焼の噴射時期に燃料が噴射されて成層燃焼を継続する構成としたため、均質燃焼の噴射時期後に燃料噴射量の演算が行なわれる場合は勿論のこと、燃料噴射量の演算途中で均質燃焼の噴射時期が来るものについても、成層燃焼が行なわれるので、同一気筒に対して燃焼の抜けがなく、オーバーリーンを確実に防止できる。
【０００９】
さらに、燃焼選択手段における燃焼選択の構成により、以下のような効果が得られる。
目標当量比がステップ的に変化した場合、燃料噴射量については速やかに当量比の変化に追従させることができるが、吸入空気量についてはスロットル弁の動作遅れや吸気系容積による遅れが大きいため、当量比をステップ的に変化させると大きなトルク変化を発生してしまう。また、成層燃焼と均質燃焼とでは当量比でオーバーラップしている領域が限られており、安定した燃焼を維持しつつ実際の燃焼状態を切り換えるには前記のオーバーラップ領域で行う必要がある。
そこで、前記燃焼選択手段が、目標当量比の変化に遅れ補正を行い、前記燃焼状態の切換が可能なオーバーラップ領域において、機関トルクを一定に保持しつつ燃焼状態を切り換えるように燃焼状態の選択を行なうことにより、実際の燃焼を安定した状態で切り換えることができる。
また、請求項２に係る発明は、
前記噴射切換制御手段は、前記燃焼状態選択手段により選択された燃焼状態が均質燃焼から成層燃焼に切り換えられた場合に、均質燃焼に応じた燃料噴射時期までに、成層燃焼の燃料噴射量の演算が終了している気筒については、該燃料噴射量を用いて成層燃焼に応じた燃料噴射を実行させることを特徴とする。
【００１０】
一方、均質燃焼から成層燃焼に切り換える場合は、均質燃焼に応じた燃料噴射時期までに切換後の成層燃焼の燃料噴射量の演算が終了している気筒については、成層燃焼させることが可能なので、均質燃焼を停止させて成層燃焼を開始させるが、そうでない気筒については、演算の途中で均質燃焼の噴射時期が来た気筒については、該噴射時期に燃料噴射して均質燃焼を実行させ、また、均質燃焼を既に終了している気筒については成層燃焼を停止させることにより、同一気筒について二重噴射が防止され、オーバーリッチを確実に防止できる。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、
前記噴射切換制御手段は、前記燃焼状態選択手段により選択された燃焼状態が均質燃焼から成層燃焼に切り換えられた場合に、均質燃焼に応じた燃料噴射時期までに、成層燃焼への選択が終了している気筒については、該燃料噴射量を用いて成層燃焼に応じた燃料噴射を実行させることを特徴とする。
【００１２】
通常は、均質燃焼の噴射時期が来た直後に成層燃焼用の燃料噴射量を演算すれば、該演算は成層燃焼用の噴射時期までに終了すると考えられるので、均質燃焼の噴射時期までに成層燃焼への切換の判定しただけで、成層燃焼への切換を行なっても問題がなく、より早く成層燃焼への切換を開始できる。
また、請求項４に係る発明は、
前記噴射切換手段は、前記燃焼状態選択手段により選択された燃焼状態が成層燃焼から均質燃焼に切り換えられた場合に、該均質燃焼に応じた燃料噴射量の演算中に均質燃焼に応じた燃料噴射時期がきたときは、該演算が終了するまで燃料噴射開始を遅らせることを特徴とする。
【００１３】
このようにすれば、均質燃焼の本来の噴射時期までに均質燃焼の燃料噴射量の演算が終了していない場合でも、演算終了まで噴射時期を遅らせることによって均質燃焼をいち早く開始させることができる。
【００１５】
また、請求項５に係る発明は、前記燃料噴射量演算手段は、前記運転状態検出手段に基づいて燃焼状態に応じた燃焼効率を算出し、該燃焼効率に基づいて燃焼状態を機関トルク一定に保持しつつ切り換えるように燃料噴射量を演算することを特徴とする。
【００１６】
成層燃焼と均質燃焼とでは燃焼効率が異なり、前記安定した燃焼での切換が可能な当量比領域では均質燃焼の方が燃焼効率が高い。そこで、該燃焼効率の相違に基づいて、燃料噴射量を補正することにより、機関トルクを一定に維持しつつ燃焼状態を切り換えることが可能となる。
また、請求項６に係る発明は、前記燃焼状態に応じた燃料噴射時期が、前記運転状態検出手段によって検出された機関の運転状態に基づいて可変に設定されることを特徴とする。
【００１７】
機関の回転速度や負荷等で決まる運転状態によって燃料噴射時期を可変に設定することにより、運転状態により適正にマッチングした混合気状態を形成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施形態のシステム構成を示す。
アクセル操作量センサ１は、ドライバによって踏み込まれたアクセルペダルの踏込み量を、検出する。
【００１９】
機関回転速度検出手段としてのクランク角センサ２は、単位クランク角毎のポジション信号及び気筒行程位相差毎の基準信号を発生し、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、あるいは前記基準信号発生周期を計測することにより、機関回転速度Ｎｅを検出できる。
エアフローメータ３は、機関４への単位時間当りの吸入空気量を検出する。
【００２０】
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、低・中負荷領域では、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成層燃焼を行い、高負荷領域では燃焼室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均質燃焼を行なうことができるようになっている。
【００２１】
また、内燃機関４の吸気通路８には、スロットル弁９が介装され、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、点火時期を設定して該点火時期で前記点火栓７を点火させる制御を行う。
【００２２】
次に、前記コントロールユニット11により実行される燃料噴射制御を、図３〜図９の各フローチャートに従って説明する。
図３は、燃料噴射量演算のフローを示す。このフローは、所定時間例えば10ｍｓｅｃ毎に実行される。
ステップ１では、均質燃焼への要求があるか否かを判定する。つまり、いずれの燃焼状態を選択するかの機能であるから燃焼状態選択手段を構成する。具体的には、まず、機関の運転状態，基本的には機関の回転速度と負荷とに基づき、その他冷却水温度等を考慮して成層燃焼，均質燃焼のいずれの燃焼状態とすべきかと、該燃焼状態も含めて運転状態に応じた目標当量比をマップからの検索等により求める。次に、成層燃焼と均質燃焼との切換を含む運転状態の変化により、切換前後の目標当量比が変化したときは、該目標当量比にステップ的に変化させようとしても、吸入空気量の変化にスロットル弁の動作遅れや吸気系容積による遅れを生じるため、該遅れに合わせるように目標当量比の変化に位相遅れ補正を施し、目標当量比と共に機関トルクを滑らかに変化させる。一方、成層燃焼と均質燃焼との間で切換を行なう場合は、両燃焼状態で共に安定した燃焼が確保できる当量比の共通な領域で切換を行なう必要があり、したがって、前記位相遅れ補正した目標当量比を、前記燃焼状態が切換可能な領域に設定された当量比しきい値と比較し、該しきい値以上のときは均質燃焼，しきい値未満のときは、成層燃焼というように切り換えて選択する
ステップ１で均質燃焼が選択されたときはステップ２へ進み、均質燃焼に応じた燃料噴射量ＣＴＩＨを演算する。ここで、該燃料噴射量ＣＴＩＨは、以下のように算出される。まず、機関の回転速度Ｎｅ，前記エアフロメータによって検出される実際の吸入空気量Ｑから基準当量比（通常理論空燃比相当値＝１) に換算した場合の基本燃料噴射量Ｔｐを算出する（Ｔｐ＝ｋ・Ｑ／Ｎｅ；ｋは定数) 。これを前記位相遅れ補正された目標当量比ＴＦＢＹＡＤ，水温等の補正係数ＴＨＯＳ，燃焼効率補正係数ＩＴＡＦ，バッテリ電圧補正係数Ｔｓで補正して次式のように算出される。
【００２３】
ＣＴＩＨ＝Ｔｐ・ＴＦＢＹＡＤ・ＴＨＯＳ・ＩＴＡＦＨ＋Ｔｓ
ここで、前記燃焼効率補正係数は、燃焼効率が目標当量比やＥＧＲ率によって変化するので、これらをパラメータとして求められ、かつ、成層燃焼と均質燃焼とでは異なるので均質燃焼用と成層燃焼用とで別個のマップを用意し、この場合は均質燃焼用のマップから検索した値ＩＴＡＦＨが求められる。このように燃焼効率が燃焼状態に応じて異なるために、選択された各燃焼状態毎に燃料噴射量を演算する必要がある。なお、本実施の形態では、選択された燃焼状態だけの燃料噴射量を演算する構成であるため、前記従来例のように常時成層燃焼と均質燃焼との燃料噴射量を演算するものに比較して演算負荷を減少できる。
【００２４】
ステップ３では、上記ようにして演算された燃料噴射量ＣＴＩＨを、次回燃料噴射される気筒ｎの均質燃焼用の燃料噴射量ＴＩＳＥＴＨｎとしてセットする。
ステップ４では、前記均質燃焼の燃料噴射量ＣＴＩＨの演算を終了したことを示すためＣＴＩＨ演算終了フラグをセットする。
ステップ５では、各気筒の所定クランク角位置で出力される信号ＲＥＦの中で特定の気筒からの基準信号ＲＥＦから次回燃料噴射が行なわれる気筒の噴射時期までのクランク角度ＴＩＴＭを検索する。
【００２５】
一方、ステップ１で均質燃焼の要求がなく、つまり成層燃焼が選択されたときは、ステップ６へ進んで成層燃焼に応じた燃料噴射量ＣＴＩＳを均質燃焼の場合と同様にして演算する。但し、前記したように燃焼効率補正係数は成層燃焼用のマップから検索した値ＩＴＡＦＳを用いる。
ステップ７では、前記燃料噴射量ＣＴＩＳを対応する気筒の成層燃焼用の燃料噴射量ＴＩＳＥＴＳｎとしてセットする。
【００２６】
ステップ８では、均質燃焼用の燃料噴射量ＣＴＩＨの演算が終了していないことを示すようにＣＴＩＨ演算終了フラグをリセットする。
次いでステップ５へ進み、次回燃料噴射が行なわれる気筒の噴射時期までのクランク角度ＴＩＴＭを検索する。
図４は、燃料噴射時期（Ｉ／Ｔ) の基本設定フローを示し、前記信号ＲＥＦ入力毎に実行され、ステップ11では均質燃焼に応じた吸気行程での燃料噴射時期を設定し、ステップ12では成層行程に応じた圧縮行程でのに燃料噴射時期を設定する。
【００２７】
図５は、前記均質燃焼用燃料噴射時期設定のサブルーチンのフローを示す。
ステップ21では、均質燃焼用の燃料噴射時期ＴＩＴＭＨを、前記基準信号ＲＥＦからのクランク角度として、燃料噴射量ＣＴＩＨ，機関回転速度Ｎｅをパラメータとするマップから検索する。
ステップ22では、前記基準信号ＲＥＦから噴射時期に至るまでにカウントされる信号ＲＥＦ数ＩＮＪＯＦＨを、ＲＥＦＨカウンタにセットする。
【００２８】
ステップ23では、前記ＲＥＦカウンタでカウントされる最後の信号ＲＥＦから均質燃焼の燃料噴射時期までのクランク角度ＡＮＧＴＭＨを、単位クランク角度（例えば１度) 毎にカウントするＰＯＳＨカウンタにセットする。
図６は、前記成層燃焼用燃料噴射時期設定のサブルーチンのフローを示す。
ステップ31では、成層燃焼用の燃料噴射時期ＴＩＴＭＳを、前記基準信号ＲＥＦからのクランク角度として、燃料噴射量ＣＴＩＳ，機関回転速度Ｎｅをパラメータとするマップから検索する。
【００２９】
ステップ32では、前記基準信号ＲＥＦから噴射時期に至るまでにカウントされる信号ＲＥＦ数ＩＮＪＯＦＳを、ＲＥＦＳカウンタにセットする。
ステップ33では、前記ＲＥＦカウンタでカウントされる最後の信号ＲＥＦから成層燃焼の燃料噴射時期までのクランク角度ＡＮＧＴＭＳを、ＰＯＳＳカウンタにセットする。
【００３０】
図７は、各燃焼状態の噴射開始時期を計測するフローを示し、該フローは前記単位クランク角度（１度) 毎に実行される。
ステップ41では、前記ＰＯＳＨカウンタ及びＰＯＳＳカウンタにセットされた前記クランク角度ＡＮＧＴＭＨ及びＡＮＧＴＭＳがそれぞれデクリメントされ、
ステップ42では、前記ＡＮＧＴＭＨの値が０になったか否かを判定する。
【００３１】
０になったときは、均質燃焼に応じた燃料噴射時期に達したときであるので、ステップ43へ進んで均質燃焼用の燃料噴射制御を実行する。
ステップ42でＡＮＧＴＭＨの値が０にならないときは、ステップ44へ進み、同様に前記ＡＮＧＴＭＳの値が０になったか否かを判定し、０になったときは、ステップ45へ進んで成層燃焼用の燃料噴射制御を実行する。
【００３２】
図８は、前記均質燃焼用の燃料噴射制御のフローを示す。
ステップ51では、前記均質燃焼用の燃料噴射量ＣＩＴＨの演算が終了しているか否かを前記ＣＩＴＨ演算終了フラグの値によって判定する。
そして、前記燃料噴射量ＣＩＴＨの演算が終了していると判定された場合は、ステップ52へ進んで対応する気筒ｎの成層燃焼に応じた燃料噴射量ＴＩＳＥＴＳｎの値を０にリセットして成層燃焼を停止させる。
【００３３】
ステップ53では、前記均質燃焼に応じた燃料噴射量ＴＩＳＥＴＨｎを読み込む。
ステップ54では、前記燃料噴射量ＴＩＳＥＴＨｎ（パルス幅) に応じた燃料噴射弁の通電時間を計測するカウンタにストアする。
ステップ55では、該気筒ｎの燃料噴射弁の通電が開始され、前記ＴＩＳＥＴＨｎに対応する量の燃料が噴射され、均質燃焼が実行される。
【００３４】
このようにしてステップ56で、前記燃料噴射弁がカウンタにストアされた時間通電されて均質燃焼用の燃料噴射が実行されたことを示す均質噴射実行フラグがセットされる。
また、ステップ51で均質燃焼用の燃料噴射時期までに該均質燃焼用の燃料噴射量ＣＩＴＨの演算が終了していない（演算途中を含む) と判定された場合は、ステップ57へ進み、対応する気筒ｎの均質燃焼用の燃料噴射量ＴＩＳＥＴＨｎを０にリセットする。これにより、成層燃焼から均質燃焼に切り換えられた場合でも、均質燃焼用の燃料噴射量の演算が終了しない間に均質燃焼用の噴射時期が来てしまった気筒については、まだ、燃料噴射量が演算されていないので均質燃焼への切換が停止される。また、前記したように、均質燃焼から成層燃焼に切り換えられた場合も同一の判定としているので、この場合は、均質燃焼を継続することなく、後述するように成層燃焼に直ちに切り換えられる。
【００３５】
図９は、成層燃焼用の燃料噴射制御のフローを示す。
ステップ61では、前記均質燃焼が実行されたか否かを、均質噴射フラグの値で判定し、実行されたと判定された場合は、ステップ62へ進んで対応する気筒ｎの成層燃焼用の燃料噴射量ＴＩＳＥＴＳｎの値を０にリセットする。すなわち、均質燃焼用の燃料噴射が実行されているので、成層燃焼の実行を停止し、二重噴射による混合気のリッチ化を防止する。
【００３６】
また、ステップ61で均質燃焼が実行されていないと判定された場合は、対応する気筒ｎの成層燃焼用の燃料噴射量ＴＩＳＥＴＳｎが既に演算されているはずであるので、ステップ63へ進んで該演算値を成層燃焼用の燃料噴射量ＴＩＳＥＴＳｎを読み込む。
ステップ64では、前記読み込まれた燃料噴射量ＴＩＳＥＴＳｎを、燃料噴射弁の通電時間を計測するカウンタにストアする。
【００３７】
ステップ65では、該気筒ｎの燃料噴射弁の通電が開始され、ＴＩＳＥＴＳｎに対応する量の燃料が噴射され、成層燃焼が実行される。
以上の状態を図10，図11のタイムチャートに従って説明する。図10は成層燃焼から均質燃焼への切換時の様子を示す。
まず、機関の運転状態に基づいて成層燃焼から均質燃焼への切換の要求があると（▲１▼参照) 、その直後に信号ＲＥＦがきたときに均質燃焼用の噴射時期のカウントが開始されて切換準備がなされる（▲２▼参照) 。一方、燃料噴射量については位相遅れ補正させた目標当量比ＴＦＢＹＡＤに基づいて機関トルク一定で切換が行なわれるように実際の切換選択の判定が行なわれてから（▲３▼参照) 、最新の運転状態に基づいた均質燃焼用の燃料噴射量ＴＩＳＥＴＨｎが演算される（▲４▼参照) 。また、成層噴射量演算終了フラグはリセットされる（▲４▼’参照) 。
【００３８】
そして、該均質燃焼用の燃料噴射量ＴＩＳＥＴＨｎの演算が終了してから、該均質燃焼用の燃料噴射時期が来た気筒（図では♯１気筒) から該均質燃焼用の燃料噴射を行なって均質燃焼に移行させ（▲５▼参照) 、均質燃焼実行フラグをセットした後（▲５▼’参照) 、成層燃焼用の燃料噴射はＴＩＳＥＴＳｎ＝０として停止させて（▲６▼参照) 、二重噴射を防止することができる。
【００３９】
一方、均質燃焼の燃料噴射時期に間に合わなかった気筒については、切換前に演算された成層燃焼用の燃料噴射量が成層燃焼用の燃料噴射時期に燃料噴射され、また、演算の途中で均質燃焼の噴射時期が来た場合にも、該均質燃焼用の燃料噴射は実行されず、同様の成層燃焼が実行されるので、噴射の抜けを確実に防止できる。
【００４０】
次に、均質燃焼から成層燃焼へ切り換える場合の様子を図11に基づいて説明する。
前記同様位相遅れ補正された目標当量比ＴＦＢＹＡに基づいて燃焼状態の切換判定が行なわれると（▲３▼’参照) 、成層燃料噴射量演算終了フラグをセットし（▲４▼”参照) 、成層燃焼用の燃料噴射量ＴＩＳＥＴＳｎの演算が終了した気筒から成層燃焼用の燃料噴射が実行されて成層燃焼に移行する構成であり（▲６▼’参照) 、成層燃焼の燃料噴射量の演算途中で均質燃焼の燃料噴射時期が来た場合には、図３のフローチャートのステップ８で均質燃焼演算終了フラグがリセットされる前に均質燃焼に移行する構成であるため、二重噴射が防止されると共に、燃料噴射の抜けが防止される。
【００４１】
但し、通常は成層燃焼の演算を終了してから該成層燃焼の噴射時期までに余裕がある場合が多いので、成層燃焼の判定のみを均質燃焼の噴射時期までに得られただけで成層燃焼に移行する構成としてもよい。この場合は、図３のステップ８をステップ６の前に移動すればよい。
また、別の実施の形態として、成層燃焼から均質燃焼に切り換える場合は、切換判定後、均質燃焼に応じた燃料噴射量を演算されている途中で均質燃焼の噴射時期が来た場合には、前記実施の形態では当該気筒では成層燃焼を実行する構成としたが、該燃料噴射量の演算が終了するのを待って、均質燃焼に応じた燃料噴射を開始させる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成・機能を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施の形態のシステム構成を示す図。
【図３】燃料噴射量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図４】同上の実施の形態の各燃焼状態の噴射時期設定のメインルーチンを示すフローチャート。
【図５】同上の均質燃焼状態の噴射時期設定のサブルーチンを示すフローチャート。
【図６】同じく、成層燃焼状態の噴射時期設定のサブルーチンを示すフローチャート。
【図７】同上の各燃焼状態の噴射時期計測のメインルーチンを示すフローチャート。
【図８】同上の実施形態の均質用噴射制御を示すフローチャート。
【図９】同じく成層用噴射制御を示すフローチャート。
同上の実施の形態の各フラグと目標当量比、および目標空燃比の変化を示すタイムチャート。
【図１０】同上の実施の形態の成層燃焼から均質燃焼へ移行するときの各種状態を示すタイムチャート。
【図１１】同上の実施の形態の均質燃焼から成層燃焼へ移行するときの各種状態を示すタイムチャート。
【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
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

Claims

燃料噴射時期を変更することにより、燃焼状態を成層燃焼と均質燃焼とに切換可能な内燃機関の制御装置において、
機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
検出された機関の運転状態に基づいて燃焼状態を切り換えるべき状態を判定した後、該切換前の目標当量比から切換後の目標当量比への変化を遅らせる位相遅れ補正を行い、該位相遅れ補正された目標当量比を所定のしきい値と比較することにより機関トルクを一定に保持しつつ燃焼状態が切換可能な切換時期を決定し、該結果に基づいて実際の燃焼状態を選択する燃焼状態選択手段と、
前記燃焼状態選択手段により実際の燃焼状態の切換選択が行われた後に、選択された燃焼状態に応じた燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、
前記燃焼状態選択手段により選択された燃焼状態が成層燃焼から均質燃焼に切り換えられたとき、成層燃焼より早い均質燃焼の燃料噴射時期までに、均質燃焼に応じた燃料噴射量の演算が終了した気筒から、該均質燃焼に応じた燃料噴射を開始させ、該燃料噴射量の演算が終了していない気筒については、切換前に演算された成層燃焼に応じた燃料噴射量を用いて成層燃焼に応じた燃料噴射を実行させる噴射切換制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記噴射切換制御手段は、前記燃焼状態選択手段により選択された燃焼状態が均質燃焼から成層燃焼に切り換えられた場合に、均質燃焼に応じた燃料噴射時期までに、成層燃焼の燃料噴射量の演算が終了している気筒については、該燃料噴射量を用いて成層燃焼に応じた燃料噴射を実行させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記噴射切換制御手段は、前記燃焼状態選択手段により選択された燃焼状態が均質燃焼から成層燃焼に切り換えられた場合に、均質燃焼に応じた燃料噴射時期までに、成層燃焼への選択が終了している気筒については、該燃料噴射量を用いて成層燃焼に応じた燃料噴射を実行させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記噴射切換手段は、前記燃焼状態選択手段により選択された燃焼状態が成層燃焼から均質燃焼に切り換えられた場合に、該均質燃焼に応じた燃料噴射量の演算中に均質燃焼に応じた燃料噴射時期がきたときは、該演算が終了するまで燃料噴射開始を遅らせることを特徴とする請求項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。
前記燃料噴射量演算手段は、前記運転状態検出手段に基づいて燃焼状態に応じた燃焼効率を算出し、該燃焼効率に基づいて燃焼状態を機関トルク一定に保持しつつ切り換えるように燃料噴射量を演算することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
前記燃焼状態に応じた燃料噴射時期が、前記運転状態検出手段によって検出された機関の運転状態に基づいて可変に設定されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。