JP3905217B2 - 内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通常の自動車用エンジンなどに用いられる燃料噴射制御装置において、気筒内に燃料を直接噴射してエンジン発生トルクを制御する筒内噴射式燃料制御装置に関し、特に燃焼性の低減を抑制しつつブレーキ圧を確保することのできる内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用エンジンなどに用いられる内燃機関においては、燃料噴射用のインジェクタが吸気管のインテークマニホールド内に設置されており、吸入空気とともに燃料を気筒内に供給するようになっている。
図１０は吸気管内にインジェクタを設けた従来の内燃機関の燃料制御装置を示す構成図である。
【０００３】
図１０において、内燃機関の本体となるエンジン１は、複数の気筒により構成されている。ここでは、簡略化のために１つの気筒のみが示されている。
エンジン１の燃焼室には、吸気管１ａおよび排気管１ｂが連通されており、エンジン１の一端には、クランク軸１ｃが連結されている。
【０００４】
吸気管１ａは、エンジン１に吸入空気および燃料を供給し、排気管１ｂは、エンジン１内で燃焼後の排気ガスを排出する。また、クランク軸１ｃはエンジン１と連動して回転する。エンジン１の外周部に配設された冷却水１ｄは、エンジン１を冷却する。
【０００５】
吸気管１ａの吸入口に設けられたエアフローセンサ２は、エンジン１に吸入される空気量情報として吸気量Ｑａを計測する。
吸気管１ａ内に設けられたスロットル弁３は、運転者が操作するアクセルペダル（図示せず）と連動して開閉動作し、エンジン１の吸気量Ｑａを調節する。
【０００６】
スロットル弁３に設けられたスロットル開度センサ４は、スロットル弁３の開閉位置すなわちスロットル開度θを検出する。
クランク軸１ｃに関連して設けられたクランク角センサ５は、クランク軸１ｃの回転に同期したパルス信号すなわちクランク角信号ＳＧＴを出力する。クランク角信号ＳＧＴは、エンジン１の回転速度情報およびクランク軸１ｃの角度位置情報を示している。
【０００７】
冷却水１ｄの水温Ｔｗを検出する水温センサ６は、エンジン１の暖機状態を検出する手段として機能する。
排気管１ｂに設けられたＯ₂センサ７は、エンジン１から排気管１ｂ内に排出される排気ガスの酸素濃度Ｄｏを検出する。
【０００８】
マイクロコンピュータからなる制御回路８は、エンジン１の周辺各部に装着された各種センサからの検出情報（Ｑａ、θ、ＳＧＴ、Ｔｗ、Ｄｏなど）を取り込み、運転状態に応じて各種アクチュエータ（後述する点火プラグおよびインジェクタ）に対する駆動制御信号を出力し、エンジン１の各気筒毎に各種シーケンス駆動制御（点火時期制御および燃料噴射制御）を行う。これにより、エンジン１は、所望の点火タイミングおよび空燃比で燃焼駆動される。
【０００９】
エンジン１の気筒内の燃焼室に設けられた点火プラグ９は、制御回路８からの点火制御信号Ｐにより駆動される。
バイパス通路ＢＰは、スロットル弁３をバイパスするように吸気管１ａに設けられている。
【００１０】
バイパス通路ＢＰに設けられたエアバイパスバルブ１０は、制御回路８からのバイパス制御信号Ｂにより駆動され、バイパス通路ＢＰを開閉してスロットル弁３をバイパスする空気量（バイパス吸気量）Ｑｂを調節し、走行時のトルク制御およびアイドリング運転時（スロットル弁３の全閉時）のエンジン回転数制御を行う。
【００１１】
インジェクタ１１は、吸気管１ａの下流位置のインテークマニホールドに装着されており、制御回路８からの噴射制御信号Ｊにより駆動されて、エンジン１内に燃料を供給する。
【００１２】
吸気管１ａと排気管１ｂとを連通するＥＧＲ（排ガス還流）管ＥＰは、有害なＮＯｘ低減の目的でエンジン１から排出された排気ガスを再び燃焼室に戻して再燃焼させる。
ＥＧＲ管ＥＰに設けられたＥＧＲバルブ１２は、制御回路８からのＥＧＲ制御信号Ｅにより駆動され、排気管１ｂから吸気管１ａに還流されるＥＧＲ制御量（以下、単に「ＥＧＲ量」ともいう）を制御する。
【００１３】
エンジン１のカム軸に装着された気筒識別センサ１３は、エンジン１の吸気弁の動作に同期して、燃焼気筒を識別するための気筒識別信号ＳＧＣを制御回路８に出力する。
【００１４】
吸気管１ａのインテークマニホールドに連通されたチェックバルブ１５は、吸気管１ａ内の吸気圧Ｐｉの下限値（負圧）をブレーキ圧ＰＢとして保持する。
チェックバルブ１５に連通されたマスタバック１６は、ブレーキ圧ＰＢを所定の負圧状態で貯蔵する。
【００１５】
チェックバルブ１５およびマスタバック１６は、ブレーキ圧倍増装置と称されるブレーキ圧生成手段を構成しており、エンジン１の吸気圧（インマニ圧）Ｐｉに基づいて負圧のブレーキ圧ＰＢを生成し、ブレーキ圧ＰＢを動力源としてブレーキ機構（図示せず）を作動させ、運転者のブレーキ操作力をアシストする。
【００１６】
すなわち、運転者がブレーキ操作を行うためにアクセルから足を離すと、スロットル弁３が閉じてエンジン１への吸気量が減少し、吸気圧Ｐｉが負圧のブレーキ動力源として貯蔵され、ブレーキ機構（以下、単に「ブレーキ」という）が作動する。
【００１７】
このとき、ブレーキの動力源となるブレーキ圧ＰＢは、エンジン１の吸気圧Ｐｉが用いられており、アイドル運転時およびブレーキ操作などで吸気圧Ｐｉが負圧（たとえば、後述する最小値Ｐ０）となった運転状態において、チェックバルブ１５を通過してマスタバック１６貯蔵される。
【００１８】
一方、通常の走行時などの吸気圧Ｐｉが高い運転状態においては、チェックバルブ１５が介在されているので、負圧が逆流しない構造となっている。
したがって、通常、ブレーキ圧ＰＢ（負圧）は、ブレーキがオン操作されなければ消費されることがなく、最大でも吸気圧Ｐｉ以下の圧力値に保持される。
【００１９】
各種センサ２、４〜７および１３から出力される検出信号Ｑａ、θ、ＳＧＴ、Ｔｗ、ＤｏおよびＳＧＣは、制御回路８に入力される。各種アクチュエータ９〜１２は、制御回路８から出力される制御信号Ｐ、Ｂ、ＪおよびＥにより駆動される。
【００２０】
図１０のように構成された従来装置において、制御回路８から噴射制御信号Ｊが出力されると、噴射制御信号Ｊの駆動パルス幅に応じてインジェクタ１１が駆動され、噴射制御信号Ｊに応じた量の燃料が吸気管１ａ内に噴射される。
【００２１】
しかし、このように気筒外部で燃料噴射した場合、燃料が実際にエンジン１の気筒内に吸入される前に、燃料の一部が吸気管１ａの内壁やエンジン１の吸気弁に付着してしまう。このような付着燃料は、特に燃料が気化しにくい低温時（始動運転時）や早い燃料量応答が要求される過渡運転時において発生し易く、排気ガスの有害成分に大きな影響を与えることになる。
【００２２】
そこで、従来より、エンジン気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射式燃料制御装置が提案されている。
このような筒内噴射式燃料制御装置は、理想的なエンジンとして注目されており、一般的な自動車用ガソリンエンジンに用いた場合、以下の（１）〜（４）の効果がある。
【００２３】
（１）排気ガスの有毒ガス排出量の低減効果
燃焼室内の点火プラグ９（図１０参照）の近傍に燃料が直接噴射されるので、燃料の輸送遅れなどを考慮せずに空燃比を希薄（リーン）化することができ、有害なＨＣガスおよびＣＯガスの排出量を低減することができる。
【００２４】
（２）燃費の低減効果
点火タイミングに合わせて、点火直前に燃料が噴射されるので、点火時に点火プラグ９の周辺に可燃燃料が形成されて、燃料を含む混合気の分布が不均一性となることから、成層燃焼が可能となる。したがって、エンジン１の気筒内に吸入される空気量と燃料供給量との見かけ上の供給空燃比を大幅に希薄（リーン）化することができる。
【００２５】
また、成層燃焼の実現により、ＥＧＲ（排気ガス還流）を大量に導入しても燃焼を悪化させる影響が少なくなるうえ、吸気量Ｑａを増大可能なことからポンピングロスも低減し、燃費の向上を実現することができる。
【００２６】
（３）エンジン１の出力増大効果
点火プラグ９の周辺に混合気が集中することから、ノッキングの原因となるエンドガス（点火プラグ９から離れた領域の混合気）が少なくなるので、上記の成層燃焼により、耐ノック性が向上し、エンジン１の圧縮比を大きくすることができる。
【００２７】
また、気筒内で燃料が気化することから、気化燃料が気筒内の吸入空気から気化熱を奪うので、吸入空気密度が上昇して体積効率が上昇し、エンジン１の出力を増大させることができる。
【００２８】
（４）ドライバビリティの向上効果
気筒内に燃料が直接噴射されるので、図１０の装置と比べた場合、燃料を供給してから、燃料を燃焼させてエンジン１の出力が発生するまでの時間遅れが短く、運転者の要求に対し応答性の高いエンジンを実現することができる。
【００２９】
なお、筒内噴射式燃料制御装置においては、圧縮行程時に微少な燃料を供給して超希薄成層燃焼によりエミッションおよび燃費を向上させるリーンモードと、吸気行程時に所要量の燃料を供給して通常の均一混合燃焼により出力を向上させるストイキ（リッチ）モードとが存在する。
【００３０】
圧縮行程噴射（リーン運転）モードにおいては、吸気行程噴射（ストイキ運転）モードに比べてリーン側で運転させるために、或るスロットル開度θ（アクセル開度）に対して増大された吸気量Ｑａをエンジン１に供給する必要がある。したがって、通常では運転者のアクセル操作のみで制御されていた吸気量Ｑａを、別の系統で増量制御する必要がある。
【００３１】
図１１はたとえば特開昭６２−１８６０３４号公報に記載された従来の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置を示す構成図であり、前述と同様の構成要素については、同一符号を付してここでは詳述しない。
この場合、エンジントルクの変動を抑制するために、燃料圧力変化に応じて燃料噴射量を補正した燃料制御装置を示している。
【００３２】
図１１において、制御回路８Ａは、たとえば燃料供給量および噴射タイミングを演算し、演算結果に応じて噴射制御信号Ｊを出力し、吸気行程中および圧縮行程中の少なくとも一方でインジェクタ１１Ａを駆動して燃料を噴射する。このとき、気筒識別信号ＳＧＣに基づいて制御対象気筒を識別することにより、エンジン１の各気筒毎に個別にインジェクタ１１Ａを制御する。
【００３３】
インジェクタ１１Ａは、吸気管１ａ内ではなく、エンジン１の気筒の燃焼室内に直接装着されており、吸気行程または圧縮行程の短期間に高圧燃料を噴射するために、高速且つ高圧仕様に設計されている。
【００３４】
制御回路８Ａとインジェクタ１１Ａとの間に挿入されたインジェクタドライバ１４は、制御回路８Ａからの噴射制御信号Ｊを高速且つ高圧仕様の噴射制御信号Ｋに変換してインジェクタ１１Ａを駆動する。
【００３５】
インジェクタドライバ１４は、制御回路８Ａからの噴射制御信号Ｊに応答して電力増幅された大電力の噴射制御信号Ｋを出力することにより、気筒内の圧力に打ち勝つ圧力で燃料を噴射する。
【００３６】
また、エアバイパスバルブ１０Ａは、スロットル弁３が全閉されるアイドリング運転時でのエンジン回転数の制御に加え、走行時を含むリーン運転時のトルク制御を目的として、前述よりもバイパス吸気量Ｑｂの制御範囲が大きく設定されている。
【００３７】
図１１の装置は、図１０の装置と比べて、インジェクタ１１Ａが吸気管１ａ内でなくエンジン１の気筒内に直接取り付けられている点、インジェクタ１１Ａが吸気行程中または圧縮行程中の短期間に高圧の気筒内に燃料を噴射するために高速且つ高圧仕様になっている点、高速且つ高圧仕様のインジェクタ１１Ａを駆動するインジェクタドライバ１４が設けられている点とが異なる。
【００３８】
以下、図１１に示した従来の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置の動作について説明する。
前述のように、筒内噴射式装置においては、点火直前に気筒に燃料を供給（圧縮行程噴射）する層状燃焼（超リーン）モードによる制御が行われており、制御空燃比Ａ／Ｆは、超リーン側の３０以上に制御されている。しかし、実際の燃焼部分での空燃比は、理論空燃比（１４．７）の近傍である。
【００３９】
したがって、図１０の従来装置におけるリーン燃焼（吸入空気および燃料を均一混合後に空燃比２０程度で燃焼させる吸気行程噴射モード）とは異なり、空燃比１６の近傍（ＮＯｘが多く排出される）で運転されることになる。そこで、大量のＥＧＲ量を導入して、ＮＯｘの排出を抑制している。
【００４０】
このように、図１１の筒内噴射式燃料制御装置においては、燃料噴射および点火タイミングの微妙な制御により実現している層状燃焼と、エンジン１の燃焼悪化を招き易いＥＧＲ大量導入とを組み合わせることにより、圧縮行程噴射でのリーン燃焼を実行している。
【００４１】
一方、加速時などの高いエンジン出力が要求される制御モードにおいては、吸気行程噴射でのストイキ（リッチ）燃焼により、図１０の装置と同様に、均一混合燃焼を実行している。
【００４２】
通常、運転状態が圧縮行程噴射（超リーン燃焼）状態から吸気行程噴射（リッチ運転）状態に移行する場合、空燃比およびＥＧＲ量のみならず、燃料噴射タイミングおよび点火時期が補正される。また、このとき、燃料をリーンからリッチに切り替えることによるトルク変動（出力上昇）を抑制するために、エアバイパスバルブ１０Ａを制御して吸気量Ｑａを減少させている。
【００４３】
このように、制御モードが圧縮行程噴射（リーン）モードから吸気行程噴射（リッチ）モードに切り替わる場合には、燃焼状態の変化にともなって、多数の制御パラメータが同時に切り替わることになる。
【００４４】
多数の制御パラメータが同時に切り替われば、各コンポーネントの性能のバラツキや経年変化、運転時の環境条件の変化、または、燃料状態の違いなどにより、層状燃焼から均一混合燃焼にスムーズに切り替わらず、不安定な燃焼が行われ、制御モードを切り替えたときのエンジン１の振動および回転変動となって現れる場合が存在する。
【００４５】
一方、圧縮行程で燃料を供給して超希薄成層燃焼させるリーンモードにおいては、エンジン１の出力が燃料供給量と相関するので、エンジン１に外部負荷が加わってエンジン回転数が低下した場合には、空燃比Ａ／Ｆをリッチ化することにより回転変動を抑制することができる。
【００４６】
また、従来エンジンにおいては、たとえば、点火時期を補正することにより回転変動を抑制することも提案されているが、圧縮行程噴射モードでは、点火時期を変更すると、燃料噴射時期との位相関係が変化するので燃焼状態が変化してしまう。したがって、点火時期による補正が困難なため、燃料補正により回転変動の抑制を実現している。
【００４７】
図１２は図１１に示した従来の筒内噴射式燃料制御装置による制御モード判定動作を示すフローチャートであり、図１３および図１４は各制御モード（リーンモードおよびリッチモード）における制御パラメータ（空燃比および点火時期）のマップ演算値の一例を示す説明図である。
図１３および図１４において、横軸はエンジン回転数Ｎｅ、縦軸はエンジントルクＴｅである。
【００４８】
図１３はリーンモード用のエンジン回転数Ｎｅ１およびエンジントルクＴｅ１に対して、リーン用の各パラメータ（空燃比Ａ／Ｆ１および点火時期Ｐｔ１）がマップ演算された場合を示している。
また、図１４はストイキ（リッチ）モード用のエンジン回転数Ｎｅ２およびエンジントルクＴｅ２に対して、ストイキ用の各パラメータ（空燃比Ａ／Ｆ２および点火時期Ｐｔ２）がマップ演算された場合を示している。
【００４９】
図１２の処理は、周知のように、クランク角信号ＳＧＴ（所定のクランク角位置）に同期して実行される。
通常、制御回路８Ａは、運転状態情報となる各種センサ信号θ、ＳＧＴ、ＱａおよびＴｗなどを読み込み、運転状態に基づく制御モード（リッチまたはストイキ）を設定し、制御モードに応じたパラメータを決定している。
【００５０】
上記通常動作中の処理を示す図１２において、制御回路８Ａは、まず、制御モードの判定処理を実行し、アクセルがオフされている（踏み込まれていない状態）か否かを判定する（ステップＳ１）。
【００５１】
もし、アクセルがオフ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、現在の制御モードが強制ストイキモードか否かを判定し（ステップＳ２）、もし、強制ストイキモードでない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、さらに、ブレーキがオンされている（踏み込まれている）か否かを判定する（ステップＳ３）。
【００５２】
もし、ブレーキがオン（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ストイキモードをセットするとともに強制ストイキフラグをセットし（ステップＳ４）、次の制御量算出処理（ステップＳ７）に進む。
【００５３】
一方、ステップＳ１において、アクセルがオン（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、強制ストイキフラグをクリアして（ステップＳ５）、制御モード判定処理（ステップＳ６）を実行した後に制御量算出処理（ステップＳ７）に進む。
【００５４】
また、ステップＳ２において、強制ストイキモードである（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ブレーキのオン判定（ステップＳ３）を実行せずに、ストイキモード設定処理（ステップＳ４）に進む。
さらに、ステップＳ３において、ブレーキがオフ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、制御モード判定処理（ステップＳ６）に進む。
【００５５】
制御量算出処理（ステップＳ７）においては、まず、現在の制御モードがストイキモードか否かを判定する（ステップＳ８）。
もし、ストイキモードでない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、リーンモードと見なせるので、たとえば図１３のように、リーン（圧縮行程噴射）モード用の空燃比Ａ／Ｆ１および点火時期Ｐｔ１を算出し（ステップＳ９）、図１２の処理を抜け出る。
【００５６】
なお、ステップＳ９においては、リーン用の点火時期Ｐｔ１および噴射タイミングを算出するとともに、空燃比Ａ／Ｆをリーン化するために、ＥＧＲ管ＥＰ内のＥＧＲバルブ１２を開放して排気管１ｂから吸気管１ａにＥＧＲ量ＥＧＲ１を導入し、バイパス通路ＢＰ内のエアバイパスバルブ１０を開放して、エンジン１に対してバイパス吸気量Ｑｂ１を大量に導入する。
【００５７】
一方、ステップＳ８において、ストイキモードである（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、たとえば図１４のように、ストイキ（吸気行程噴射）モード用の空燃比Ａ／Ｆ２および点火時期Ｐｔ２を算出し（ステップＳ１０）、図１２の処理を抜け出る。
【００５８】
また、ステップＳ１０においては、ストイキ用の点火時期Ｐｔ２および噴射タイミングを算出するとともに、空燃比Ａ／Ｆをリッチ化するために、ＥＧＲバルブ１２を閉成して排気管１ｂから吸気管１ａへのＥＧＲ量をカットし、エアバイパスバルブ１０を閉成してバイパス吸気量Ｑｂをカットする。
【００５９】
図１５は図１１に示した従来の筒内噴射式燃料制御装置の動作例を具体的に示すタイミングチャートである。
図１５において、横軸は時間ｔであり、初期のアイドル状態から、時刻ｔ１にアクセルがオン操作され、各時刻ｔ２〜ｔ５にブレーキが繰り返しオン操作される場合が示されている。
【００６０】
図１５のように、ブレーキ圧ＰＢは、スロットル弁３（図１１参照）が全閉されたアイドル状態において、アイドル時での最小値Ｐ０に保持されている。
このとき、エンジン１の吸気量はバイパス通路により制御される。
【００６１】
次に、アイドル状態からアクセルがオンされた時刻ｔ１の直後においては、エンジン１の出力を十分に確保するために、ストイキ制御モードが選択される。
このとき、吸気圧Ｐｉ（一点鎖線参照）は急上昇するが、チェックバルブ１５の作用により、ブレーキ圧ＰＢ（実線参照）は最小値Ｐ０に維持される。
【００６２】
また、アクセルをオンした後に、吸気圧ＰｉがＰｉ１（ブレーキオフ時のストイキ圧力）まで上昇して平衡状態になると、制御モードは、ストイキモードからリーンモードに切り替えられる。このとき、リーンモード時の吸気量の増大により、吸気圧Ｐｉは、さらに上昇して、Ｐｉ２（ブレーキオフ時のリーン圧力）に達した時点で平衡状態となる。
【００６３】
その後、時刻ｔ２において、アクセルがオフされてブレーキがオンされると、スロットル弁３の閉成により吸気圧ＰｉがＰｉ３（ブレーキオン時のリーン圧力）まで減少するとともに、ブレーキ圧ＰＢの消費により、ブレーキ圧ＰＢは上昇（負圧量が減少）する。
【００６４】
すなわち、ブレーキがオン操作される時刻ｔ２〜ｔ４毎に、ブレーキ圧ＰＢは、最小値Ｐ０から、順次、ＰＢ３、ＰＢ４、ＰＢ５へと上昇していく。
そして、ブレーキ圧ＰＢが動力源として機能するための上限値（閾値）ＰＴＨを越えた後（時刻ｔ４の直後）の時刻ｔ５においては、ブレーキ圧ＰＢが吸気圧Ｐｉ３と一致し、ブレーキ操作力のアシスト作用が得られなくなる。
【００６５】
ところで、圧縮行程噴射モードにおいては、吸気行程噴射モードでの運転状態よりもリーン状態で運転させるために、運転者が吸気行程噴射モードでの操作量と同じスロットル（アクセル）開度に操作した場合でも、エンジン１への吸気量を増大させる必要があるので、吸気圧Ｐｉ（インマニ圧）が高くなっている。
【００６６】
このように吸気圧が高い状態においては、エンジン１の吸気損失（ポンピングロス）が小さいことから、エンジン１に対する負荷トルクが小さくなるので、燃費の面から見れば有利である。
【００６７】
したがって、筒内噴射式エンジンにおいては、上述したように超リーン状態での運転が可能なので、運転者がブレーキ操作のためにアクセルから足を離しても、吸気量を低減させずにリーン状態の運転を継続して燃費を向上させている。
【００６８】
しかしながら、上記リーン運転においては、ブレーキ操作時に十分なブレーキ圧ＰＢ（負圧の動力源）が確保されない状況が発生し易く、特に、ポンピングブレーキ操作などにより、マスタバック１６に貯蔵されたブレーキ圧ＰＢが使用されてしまった場合には、ブレーキ性能の低下を招くことになる。
【００６９】
このような問題は、たとえば、スロットル弁がなく構造的に負圧の吸気圧が存在しないディーゼルエンジンにおいても当然起こり得るが、ディーゼルエンジンの場合には、ブレーキ圧を専用に確保するための負圧ポンプを用いることにより解決している。
【００７０】
しかし、筒内噴射式エンジンにおいては、前述のように、圧縮行程（リーン運転）時に燃料を供給して、超希薄成層燃焼用として吸気量を制御しているので、リーン運転中に負圧の吸気圧Ｐｉを確保することは困難である。
そこで、ブレーキ制御用の負圧の吸気圧が必要な場合には、吸気行程時に燃料を供給して吸気量を絞り、通常の均一混合燃焼（ストイキ）運転を行うことによって吸気管１ａの負圧を確保することも考えられる。
【００７１】
図１６はブレーキがオン操作される時刻ｔ２〜ｔ５毎に、制御モードをリーンモードからストイキモードに切り替えた場合の動作を示すタイミングチャートである。
この場合、ブレーキ圧ＰＢは、ストイキモード時に、アイドル時の最小値Ｐ０よりもわずかに高いストイキ圧力ＰＳに収束し、ストイキ圧力ＰＳは、エンジン１の回転数が高いほど低い圧力値となる。
【００７２】
図１６において、エンジン１の制御モードは、ブレーキ操作時刻ｔ２〜ｔ５毎に、リーンモードからストイキモードに切り替えられる。
このとき、ストイキモードにおいて、バイパス吸気量Ｑｂのカット（図１２内のステップＳ１０）によりエンジン１への吸気量Ｑａが低減されるので、ブレーキ圧ＰＢの負圧が確保される。
【００７３】
したがって、図１６内の一点鎖線のように、吸気圧Ｐｉが上限値Ｐｉ２以下に保持され、ブレーキ圧ＰＢ（実線参照）が上限値ＰＢ１１以下に保持されるので、ブレーキ力のアシスト能力がダウンすることはない。
【００７４】
しかし、ブレーキ操作毎に圧縮行程噴射（リーン運転）状態から吸気行程噴射（ストイキ運転）状態に切り替えて負圧を確保し、圧縮行程噴射（リーン運転）状態と吸気行程噴射（ストイキ運転）状態とを頻繁に繰り返すことは、燃焼上好ましくなく、ドライバビリティの悪化を引き起こす可能性もある。
【００７５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置は以上のように、ブレーキ圧ＰＢ（負圧）の確保を考慮していないので、リーンモードにおいてブレーキ圧ＰＢが上昇してしまい、ブレーキ性能の低下を招くという問題点があった。
【００７６】
また、リーン運転中に通常のストイキ（リッチ）運転に単純に切り替えてブレーキ圧ＰＢを確保しようとすると、圧縮行程噴射と吸気行程噴射とが頻繁に繰り返されて燃焼性を損なうことになり、ドライバビリティの悪化を引き起こすという問題点があった。
【００７７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、トルク変動を抑制するために制御モードが複雑で微妙な筒内噴射対応エンジンにおいて、燃焼性の低減を抑制しつつブレーキ性能を確保することのできる内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置を得ることを目的とする。
【００７８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置は、内燃機関の運転状態を示す情報を出力する各種センサと、内燃機関の各気筒内に直接燃料を噴射するインジェクタと、内燃機関の吸気量を決定するためのバルブを有する吸気管と、運転状態に基づいて各気筒内への燃料供給量および吸気量を演算するとともに、運転状態に基づいてインジェクタを圧縮行程噴射のリーンモードまたは吸気行程噴射のストイキモードで駆動制御する制御部と、内燃機関の吸気圧に基づいて負圧のブレーキ圧を生成するブレーキ圧生成手段と、ブレーキ圧を動力源として作動するブレーキ機構とを備えた内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置であって、各種センサは、内燃機関の吸気量に相当する情報を出力する吸気量センサと、内燃機関の回転速度およびクランク角度に相当する情報を出力するクランク角センサと、ブレーキ圧を検出する圧力センサとを含み、制御部は、ブレーキ圧を許容上限値に相当する所定値と比較して、ブレーキ圧の負圧不足状態を判定する負圧不足判定手段を含み、ブレーキ圧が所定値以上であって負圧不足状態が判定されたことに応答して、インジェクタを強制ストイキモードに設定し、ブレーキ圧が所定値よりも低くなって負圧が復帰し、且つブレーキ機構がオフ操作された場合には、強制ストイキモードをクリアし、強制ストイキモードにおいては、運転状態に応じた制御モードにかかわらず、内燃機関を吸気行程噴射のストイキモードで制御することにより、吸気量を低減してブレーキ圧を所定値よりも低い負圧量に保持させるものである。
【００８０】
また、この発明に係る内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置は、内燃機関の運転状態を示す情報を出力する各種センサと、内燃機関の各気筒内に直接燃料を噴射するインジェクタと、内燃機関の各気筒内に設けられた点火プラグと、内燃機関の吸気量を決定するためのバルブを有する吸気管と、内燃機関の吸気管から排気管へのＥＧＲ制御量を調整するＥＧＲバルブと、運転状態に基づいて、インジェクタおよび点火プラグの制御タイミングならびに吸気量およびＥＧＲ制御量を演算するとともに、運転状態に基づいてインジェクタを圧縮行程噴射のリーンモードまたは吸気行程噴射のストイキモードで駆動制御する制御部と、内燃機関の吸気圧に基づいて負圧のブレーキ圧を生成するブレーキ圧生成手段と、ブレーキ圧を動力源として作動するブレーキ機構とを備えた内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置であって、各種センサは、内燃機関の吸気量に相当する情報を出力する吸気量センサと、内燃機関の回転速度およびクランク角度に相当する情報を出力するクランク角センサと、ブレーキ圧を検出する圧力センサとを含み、制御部は、ブレーキ圧の負圧不足に対する補償条件の成否を判定するブレーキ圧補償判定手段を含み、内燃機関の制御モードが圧縮行程噴射のリーンモードの場合に補償条件が成立すれば、内燃機関の空燃比が圧縮行程噴射のリーンモードでの空燃比と吸気行程噴射のストイキモードでの空燃比との中間値となるようにインジェクタを補正リーンモードで制御することにより、吸気量を低減してブレーキ圧の負圧低減を補償させるものである。
【００８１】
また、この発明に係る内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置によるブレーキ圧補償判定手段は、ブレーキ機構の操作状態に基づいて補償条件の成立を判定するものである。
また、この発明に係る内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置によるブレーキ圧補償判定手段は、ブレーキ圧に基づいて補償条件の成立を判定するものである。
また、この発明に係る内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置によるブレーキ圧補償判定手段は、ブレーキ機構の操作状態およびブレーキ圧に基づいて補償条件の成立を判定するものである。
また、この発明に係る内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置による制御部は、補正リーンモードにおいて、内燃機関を吸気行程噴射モードで制御するものである。
【００８２】
また、この発明に係る内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置による制御部は、ブレーキ機構がオン状態で、且つブレーキ圧の不足分が許容上限値に相当する所定値以上を示す場合には、空燃比をリッチ化して内燃機関を吸気行程噴射のストイキモードで制御するものである。
【００８３】
また、この発明に係る内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置による制御部は、補正リーンモードにおいて、ブレーキ圧の不足分が許容上限値に相当する所定値以上を示す場合には、ＥＧＲ制御量を減量補正するものである。
【００８４】
また、この発明に係る内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置による制御部は、補正リーンモードにおいて、所定時間以上継続してブレーキ圧の不足分が所定値以上を示す場合には、空燃比をリッチ化して内燃機関を吸気行程噴射のストイキモードで制御するものである。
【００８７】
また、この発明に係る内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置による制御部は、ブレーキ圧の不足分が所定値以上の場合に、ブレーキ圧の不足分を所定値よりも大きい第２の所定値と比較し、ブレーキ圧の不足分が第２の所定値以上を示す場合には、空燃比をリッチ化して内燃機関を吸気行程噴射のストイキモードで制御するものである。
【００８８】
また、この発明に係る内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置による制御部は、補正リーンモードにおいて、所定時間以上継続してブレーキ圧の不足分が所定値以上を示す場合には、空燃比をリッチ化して内燃機関を吸気行程噴射のストイキモードで制御するものである。
【００８９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を示す構成図であり、図１において、前述（図１１参照）と同様の構成については、同一符号を付して詳述を省略する。また、制御回路８Ｂは、前述の制御回路８Ａに対応している。
【００９０】
この場合、制御回路８Ｂに関連する各種センサとしては、前述の吸気量センサ２およびクランク角センサ５などに加えて、ブレーキ圧ＢＰを検出する圧力センサ１７およびブレーキスイッチ（図示せず）などが設けられている。
【００９１】
圧力センサ１７は、チェックバルブ１５およびマスタバック１６からなるブレーキ圧倍増装置に設けられており、ブレーキを作動させるための負圧状態を示すブレーキ圧ＰＢを検出して制御回路８Ｂに入力する。
【００９２】
制御回路８Ｂは、ブレーキ圧ＢＰが許容上限値に相当する所定値ＰＴＨ１以上を示す場合に、エンジン１への吸気量Ｑａを低減するとともに、燃料供給量を増大（空燃比をリッチ化）してエンジン１をストイキモードで制御し、ブレーキ圧ＰＢを所定値ＰＴＨ１よりも低い負圧量に保持するようになっている。
【００９３】
次に、図２のフローチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１の制御モード判定動作について説明する。
図２において、各ステップＳ３、Ｓ７〜Ｓ１０は前述（図１２参照）と同様の処理ステップである。
【００９４】
通常、制御回路８Ｂは、前述と同様に、要求トルクが高い場合（加速運転時など）にはストイキ（吸気行程噴射）モードでエンジン１を制御し、要求トルクの低い場合（軽負荷運転時）にはリーン（圧縮行程噴射）モードでエンジン１を制御している。
【００９５】
図２において、制御回路８Ｂは、まず、圧力センサ１７からのブレーキ圧ＰＢを読み込み、ブレーキ圧ＰＢが所定値ＰＴＨ１（許容上限値）以上か否かに基づいて、ブレーキ圧（負圧）が不足状態か否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００９６】
もし、ＰＢ≧ＰＴＨ１であって、ブレーキ圧ＰＢが不足している（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、制御モードを、負圧のブレーキ圧ＰＢを確保するための強制ストイキモードに設定し（ステップＳ１２）、ステップＳ１４に進む。
【００９７】
一方、ＰＢ＜ＰＴＨ１であって、ブレーキ圧ＰＢが許容上限値よりも負圧側にある（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、続いて、ブレーキのオン状態を判定する（ステップＳ３）。
【００９８】
もし、ブレーキがオンされていない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、強制ストイキモードをクリアして（ステップＳ１３）、ステップＳ１４に進み、ブレーキがオンされた（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、直ちにステップＳ１４に進む。
【００９９】
ステップＳ１４においては、現在の制御モードが強制ストイキモードか否かを判定し、もし、強制ストイキモード（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ストイキモードを示すフラグをセットし（ステップＳ１５）、制御量の算出処理（ステップＳ７）に進む。
【０１００】
一方、ステップＳ１４において、強制ストイキモードでない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、現在の制御モードを判定し（ステップＳ１６）、ステップＳ７に進む。
以下、前述と同様の処理ステップＳ８〜Ｓ１０が実行されて、図２のルーチンを抜け出る。
【０１０１】
すなわち、強制ストイキモードでなければ、従来通り、運転状態に応じてリーン用のパラメータ処理（ステップＳ９）またはストイキ用のパラメータ処理（ステップＳ１０）が実行される。また、強制ストイキモードであれば、運転状態にかかわらずストイキ用の処理（ステップＳ１０）が実行される。
【０１０２】
次に、図３のタイミングチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１による具体的な動作について説明する。
図３は図２の処理ルーチンに基づくシーケンス動作を示しており、前述（図１５および図１６参照）と同様に、アクセルおよびブレーキのオンオフ操作（時刻ｔ１〜ｔ５）に関連した制御モード、ならびに吸気圧Ｐｉおよびブレーキ圧ＰＢの時間変化を示している。
【０１０３】
まず、図３内の時刻ｔ１において、アクセルがオンされると、前述と同様に、エンジン１の制御モードは、アイドルモードからストイキ（吸気行程噴射）モードとなり、続いて、リーン（圧縮行程噴射）モードに切り替えられる。
【０１０４】
次に、ブレーキがオン（時刻ｔ２〜ｔ５参照）されると、ブレーキ圧ＰＢは、負圧成分が消費されて正圧側に上昇する。このとき、ブレーキ圧ＰＢの不足状態（ＰＢ≧ＰＴＨ１）が判定されると、エンジン１の制御モードは、リーンモードからストイキモードに切り替えられる。
【０１０５】
たとえば、最初のブレーキオン操作時刻ｔ２においては、ブレーキ圧ＰＢが十分低いリーン圧力Ｐ０に保持されているので、オン期間中にわたって所定値ＰＴＨ１よりも低い状態が維持される。したがって、制御モードは、リーンモードのままで、切り替えられることがない。
【０１０６】
このとき、吸気圧Ｐｉは、ブレーキのオン操作により、ブレーキオフ時のリーン圧力Ｐｉ２よりも負圧側の圧力Ｐｉ４（ブレーキオン時のリーン圧力）まで低下し、ブレーキ圧ＰＢは、リーン圧力Ｐｉ４と一致して平衡状態となる。
その後、ブレーキがオフされると、ブレーキ圧ＰＢはＰｉ４に保持され、吸気圧Ｐｉは、再びリーン圧力Ｐｉ２まで上昇する。
【０１０７】
一方、次のブレーキオン時刻ｔ３においてブレーキ圧ＰＢが上昇し、時刻ｔ３の直後の時刻ｔ３１において、ＰＢ≧ＰＴＨ１が判定された場合には、制御モードは、リーンモードからストイキモードに切り替えられる。
これにより、吸気圧Ｐｉがブレーキオン時のストイキ圧力ＰＳまで低下するので、ブレーキ圧ＰＢは、吸気圧Ｐｉに追従してストイキ圧力ＰＳ（＜ＰＴＨ１）まで低下し、ＰＢ＜ＰＴＨ１を満たす十分な負圧状態になる。
【０１０８】
このとき、ＰＢ＜ＰＴＨ１を満たした時点で、制御モードをストイキモードからリーンモードに復帰させてもよいが、前述のように、制御モードを頻繁に切り替えることは燃焼性の悪化を招くので、ブレーキがオフされた時刻ｔ３２でリーンモードに復帰させる。
【０１０９】
以下、時刻ｔ４においてブレーキがオンされた場合には、ブレーキ圧ＰＢが所定値ＰＴＨ１に達しないので、制御モードはリーンモードのままである。
また、時刻ｔ５においてブレーキがオンされた場合には、ブレーキ圧ＰＢが所定値ＰＴＨ１に達した時刻ｔ５１において、制御モードがリーンモードからストイキモードに切り替えられ、ブレーキがオフされた時刻ｔ５２でリーンモードに復帰される。
【０１１０】
このように、リーンモード中であって、吸気量Ｑａが多く吸気圧Ｐｉの負圧量が小さい状態において、ブレーキ負圧が消費（ブレーキがオン）されても、ブレーキ操作に直ちに応動することなく、ブレーキ負圧が明らかに不足した時点でストイキモードに設定される。
【０１１１】
したがって、制御モードの切り替え頻度を抑制することができ、燃焼性および燃費の悪化を招くことなく、常にブレーキ圧ＰＢ（ブレーキ性能）を確保することができる。
また、圧力センサ１７を追加することのみで、特別な回路および装置の追加を必要としないので、大きなコストアップを招くこともない。
【０１１２】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、ブレーキ圧ＰＢが所定値ＰＴＨ１以上（負圧不足）の場合に、直ちに制御モードを強制的にストイキモードに設定したが、前述のように、リーンモードおよびストイキモードの頻繁な繰り返しは燃焼性の悪化を招くので、強制ストイキモードへの切り替え制御をできるだけ回避することが望ましい。
【０１１３】
そこで、ブレーキのオン操作によってブレーキ圧（負圧）が不足した場合に、リーンモードであればリーンモードを継続した状態で補正リーンモードとし、ＥＧＲ量および吸気量Ｑａを低減して空燃比Ａ／Ｆ３をリッチ化するとともに、空燃比Ａ／Ｆに応じて３点火時期Ｐｔおよび噴射タイミングを遅角側に補正制御してもよい。ＥＧＲ量および吸気量Ｑａは、ＥＧＲバルブ１２およびエアバイパスバルブ１０Ａの制御量により調整される。
【０１１４】
以下、ブレーキオン時（負圧不足時）に上記補正リーンモードとして、制御モードを切り替えることなく負圧を確保したこの発明の実施の形態２について説明する。
この場合、制御装置の全体構成は図１に示した通りであり、制御回路８Ｂ内の動作プログラムが一部変更されていればよい。
【０１１５】
すなわち、制御回路８Ｂは、ブレーキがオフ状態（負圧不足なし）の場合には、通常の運転状態に応じたモードでエンジン１を制御し、ブレーキがオン（負圧不足）状態でリーンモード制御中の場合には、負圧のブレーキ圧ＰＢを確保するためにＥＧＲ量および吸気量Ｑａを低減し、吸気量低減による出力トルクの不足分を空燃比Ａ／Ｆのリッチ化で補償する。また、空燃比Ａ／Ｆに応じて点火時期Ｐｔおよび噴射タイミングの遅角化などの制御パラメータ補正を行う。
【０１１６】
具体的には、ブレーキがオン（負圧不足）状態で且つブレーキ圧ＰＢの負圧側の不足分が所定値（許容上限値に相当する）よりも小さい場合には、上記補正リーンモードとし、ブレーキ圧ＰＢの不足分が所定値以上の場合には、燃料供給量を増大（空燃比をリッチ化）して強制的にストイキモードとして、確実にブレーキ圧ＰＢの負圧量を確保する。
【０１１７】
以下、図１および図４〜図６を参照しながら、この発明の実施の形態２の動作について説明する。
図４はこの発明の実施の形態２による制御回路８Ｂの制御モード判定動作を示すフローチャートであり、各ステップＳ３、Ｓ７〜Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１６は前述（図２および図１２参照）と同様の処理ステップである。
【０１１８】
また、図５および図６はリーンモードおよび補正リーンモード（後述する）における各制御パラメータ（ＥＧＲ量およびバイパス吸気量Ｑｂ）のマップ演算値の一例を示す説明図である。
【０１１９】
図５はリーンモード用のエンジン回転数Ｎｅ１およびエンジントルクＴｅ１に対して、リーン用のＥＧＲ量ＥＧＲ１およびバイパス吸気量Ｑｂ１がマップ演算された場合を示している。
また、図６は補正リーンモード用のエンジン回転数Ｎｅ３およびエンジントルクＴｅ３に対して、補正リーンモード用のＥＧＲ量ＥＧＲ３およびバイパス吸気量Ｑｂ３がマップ演算された場合を示している。
【０１２０】
図４において、制御回路８Ｂ（図１参照）は、まず、ブレーキがオンされたか否かを判定する（ステップＳ３）。
もし、オンされていない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ブレーキ圧ＰＢ（負圧）が消費されない状態なので、強制モード（リーンモードまたは補正リーンモード）の状態をクリアし（ステップＳ２１）、制御モードを判定（ステップＳ１６）した後、制御量算出処理（ステップＳ７）に進む。
【０１２１】
一方、ステップＳ３において、ブレーキがオンされた（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、続いて、ブレーキ圧ＰＢの不足分が大きい（許容上限値に相当する所定値以上）か否かを判定する（ステップＳ２２）。
実際には、前述（図２）のステップＳ１１と同様に、ブレーキ圧ＰＢが所定値以上の場合に負圧不足分が大きいと判定する。
【０１２２】
もし、ブレーキ圧ＰＢの不足分が大きい（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、補正リーンモードでは負圧不足分を補償しきれないものと見なし、制御モードを強制ストイキモードに設定して（ステップＳ１２）、ステップＳ７に進む。
【０１２３】
一方、ステップＳ２２において、ブレーキ圧ＰＢの不足分が所定値よりも小さい（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、現在の制御モードを判定して（ステップＳ１６Ａ）、リーンモードか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【０１２４】
もし、現在の制御モードがリーンモードである（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、制御モードを補正リーンモードに設定して（ステップＳ２４）、ステップＳ７に進む。また、現在の制御モードがリーンモードでない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、直ちにステップＳ７に進む。
【０１２５】
以下、前述と同様に、現在の制御モードがストイキモードか否かを判定し（ステップＳ８）、もし、ストイキモードである（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、たとえば図１４のように、ストイキ用のパラメータを決定して（ステップＳ１０）、図４の処理ルーチンを抜け出る。
【０１２６】
一方、ステップＳ８において、現在の制御モードがストイキモードでない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、続いて、現在の制御モードが補正リーンモードか否かを判定する（ステップＳ２５）。
【０１２７】
もし、現在の制御モードが補正リーンモードでない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、たとえば図５および前述の図１３のように、リーン用のパラメータを決定する（ステップＳ９）。
【０１２８】
一方、ステップＳ２５において、補正リーンモードである（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、たとえば図６のように、補正リーン用のパラメータ（ＥＧＲ量ＥＧＲ３およびバイパス吸気量Ｑｂ３）を決定して（ステップＳ２６）、図４の処理ルーチンを抜け出る。
【０１２９】
補正リーンモード用のパラメータ算出処理（ステップＳ２６）においては、補正リーン用の空燃比Ａ／Ｆ３、ＥＧＲ量ＥＧＲ３、点火時期Ｐｔ３および噴射タイミングが算出され、燃料供給モードが圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードに切り替えられる。
【０１３０】
補正リーン用の空燃比Ａ／Ｆ３は、リーン用の空燃比Ａ／Ｆ１とストイキ用の空燃比Ａ／Ｆ２との中間値からなり、補正リーン用のＥＧＲ量ＥＧＲ３は、リーン用（大量）のＥＧＲ量ＥＧＲ１よりも低減されており、補正リーン用の点火時期Ｐｔ３および噴射タイミングは、リーン用の各タイミングよりも遅角補正されている。
【０１３１】
これにより、リーンモード時にブレーキ圧の負圧不足が所定レベル以下であれば、補正リーンモードによりリーンモードを継続しつつ吸気量Ｑａを低減して、ブレーキ圧ＰＢの負圧を確保するとともに、吸気量低減時のトルク不足分を空燃比Ａ／Ｆ３のリッチ化などの制御パラメータ補正により補償する。
【０１３２】
図７は上記動作による時間変化を具体的に示すタイミングチャートであり、図３のタイミングチャートに対応している。以下、図７を参照しながら、この発明の実施の形態２の動作例を説明する。
【０１３３】
ここでは、ブレーキオン（時刻ｔ２）後の補正リーンモードにより、ＥＧＲ量をＥＧＲ１からＥＧＲ３に低減して、吸気圧をＰｉ２からＰｉ５に低下させるとともに、空燃比をＡ／Ｆ１からＡ／Ｆ３にリッチ化した場合を示している。
【０１３４】
また、補正リーンモード制御中に、ブレーキ圧ＰＢが十分に復帰せずに漸増した場合に、負圧不足分が所定値（許容上限値に相当する）以上を示した時刻ｔ５からＥＧＲ量を減量補正し、ブレーキ圧ＰＢの負圧を確保した状態を示している。
なお、燃料の噴射タイミングは、点火時期Ｐｔに相関するので図示を省略し、代表的に点火時期Ｐｔのみの変化を示している。
【０１３５】
図７中の時刻ｔ２において、リーンモード中にブレーキがオンされると、上述した補正リーンモードとなり、ＥＧＲ量ＥＧＲ３および空燃比Ａ／Ｆ３が設定される。
【０１３６】
たとえば、ストイキ用のＥＧＲ量（＝０％）、および、リーン用のＥＧＲ量ＥＧＲ１（＝３０％）に対して、補正リーン用のＥＧＲ量ＥＧＲ３を「１０％」程度に設定する。
【０１３７】
また、ストイキ用の空燃比Ａ／Ｆ２（＝１４．７）、および、リーン用の空燃比Ａ／Ｆ１（＝３５）に対して、補正リーン用の空燃比Ａ／Ｆ３を「２５」程度に設定する。
【０１３８】
このとき、吸気圧Ｐｉ５は、ストイキモード時の吸気圧Ｐｉ４（図３参照）とリーンモード時の吸気圧Ｐｉ３（図１５参照）との中間値となる。
また、点火時期Ｐｔの補正量ΔＰｔは、空燃比Ａ／Ｆの補正量ΔＡ／Ｆに相関するので、空燃比Ａ／Ｆの減少（リッチ化）に応じて遅角補正される。また、これにともなって、噴射タイミング（図示せず）も遅角補正される。
【０１３９】
このように補償リーンモードを実行することにより、吸気圧Ｐｉが低減されてブレーキ圧ＰＢの負圧が確保される。
しかし、図７に示すように、補正リーンモード中に吸気圧Ｐｉが漸増して、ブレーキ圧ＰＢの不足分が所定値以上となった場合には、ＥＧＲ量を減量補正して負圧を確保する。
【０１４０】
このように、ブレーキオン時に補正リーンモードを実行することにより、制御モードの切り替え頻度が確実に抑制されるので、燃焼性および燃費などの悪化をさらに防止することができる。
また、補償リーンモードで負圧不足を補償しきれない場合には、ＥＧＲ量の減量補正または強制ストイキモードへの移行によって確実に負圧不足を回避することができる。
【０１４１】
たとえば、圧縮行程噴射（リーンモード）において、燃焼的にリッチ化が困難な場合、または、ブレーキのオン継続中のブレーキ力の急激な変化を抑制したい場合には、ＥＧＲ量を低減する。このとき、点火時期および噴射タイミングを補正して、ブレーキ作動時のフィーリングを向上してもよい。
さらに、ＥＧＲ量の減量補正によっても負圧不足が解消されない場合には、強制ストイキモードを実行することもできる。
【０１４２】
なお、補正リーンモードにより確実に負圧不足が解消されると見なされる場合には、ＥＧＲ量の減量補正や強制ストイキモードへの移行は不要となる。
また、ＥＧＲ量の減量補正または強制ストイキモードへの移行のいずれかによって確実に負圧不足が解消されると見なされる場合には、いずれか一方は不要となる。
【０１４３】
また、補正リーンモードにおいて負圧不足分と所定値とを比較し、補正リーンモード中の負圧不足を判定したが、補正リーンモードにおいて、所定時間以上継続してブレーキ圧の不足分が所定値以上を示す場合に負圧不足を判定してもよい。
さらに、補正リーンモード中に圧縮行程噴射モードを用いたが、エンジン１の出力トルクを確実に補償するために吸気行程噴射モードを用いてもよい。
【０１４４】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２では、ブレーキ圧の負圧不足状態をブレーキのオン操作により判定したが、所定値との比較に基づいて実際にブレーキ圧の不足を判定してもよい。
【０１４５】
以下、所定値との比較により負圧不足状態を判定するようにしたこの発明の実施の形態３について説明する。
図８はこの発明の実施の形態３による制御回路８Ｂの処理動作を示すフローチャートであり、前述と同様の処理ステップには同一符号を付して詳述を省略する。
【０１４６】
図８において、ステップＳ３１およびＳ３２は、前述（図４）のステップＳ３およびＳ２２にそれぞれ対応する。
この場合、ブレーキ圧ＰＢの不足分を所定値（許容上限値）と比較し（ステップＳ３１）、負圧不足分が所定値以上の場合にさらに第２の所定値と比較すること（ステップＳ３２）のみが前述と異なる。
【０１４７】
まず、制御回路８Ｂは、ブレーキ圧ＰＢの負圧不足分を所定値（許容上限値）と比較して負圧不足か否かを判定し（ステップＳ３１）、負圧不足でない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、強制モードクリアステップＳ２１に進む。
【０１４８】
また、ステップＳ３１において、負圧不足（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、続いて、負圧不足分を上記所定値よりも大きい第２の所定値と比較し、負圧不足分が第２の所定値以上か否かを判定する（ステップＳ３２）。
【０１４９】
もし、負圧不足分が第２の所定値以上（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、強制ストイキモード（ステップＳ１２）に進み、負圧不足分が第２の所定値よりも小さい（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、現在の制御モードを判定し（ステップＳ１６Ａ、Ｓ２３）、リーンモードであれば補正リーンモード（ステップＳ２４）に進む。
【０１５０】
以下、前述と同様に、制御モードに応じたパラメータ演算（ステップＳ９、Ｓ１０またはＳ２６）が実行される。
この場合も、ブレーキ圧ＰＢの不足分が大きく第２の所定値以上の場合には、補正リーンモード（ステップＳ２４）で負圧不足を補償することができないものと見なし、強制ストイキモード（ステップＳ１２）で制御することになる。
【０１５１】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３では、ブレーキ負圧不足の大きい状態を第２の所定値との比較（ステップＳ３２）により判定したが、補正リーンモード制御中に負圧不足（不足分が所定値以上）の状態が所定時間以上継続した場合に、負圧不足の大きい状態を判定してもよい。
【０１５２】
以下、負圧不足の継続状態から負圧不足の大きい状態を判定するようにしたこの発明の実施の形態４について説明する。
図９はこの発明の実施の形態４による制御回路８Ｂの処理動作を示すフローチャートであり、前述と同様の処理ステップには同一符号を付して詳述を省略する。また、図９において、ステップＳ４２は前述（図８）のステップＳ３２に対応する。
【０１５３】
この場合、制御回路８Ｂは、ブレーキ圧ＰＢの負圧不足状態を判定し（ステップＳ３１）、現在の制御モードがリーンモードと判定し（ステップＳ１６Ａ、Ｓ２３）、補正リーンモード（ステップＳ２４、Ｓ２６）を実行中に、ステップＳ２４に続いて、負圧不足状態が所定時間継続したか否かを判定する（ステップＳ４２）。
【０１５４】
もし、ブレーキ圧ＰＢの不足（不足分が所定値以上）の状態が所定時間以上継続した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、補正リーンモード（ステップＳ２４）で負圧不足を補償することができないものと見なし、強制ストイキモード（ステップＳ１２）に進む。
以下、前述と同様に、制御モードに応じたパラメータ演算（ステップＳ９、Ｓ１０またはＳ２６）が実行される。
【０１５５】
この場合も、負圧不足時に制御モードを直ちにストイキに移行させずに、補正リーンモードで燃焼可能な空燃比領域まで吸気量Ｑａを低減し、ブレーキ圧ＰＢを確保しているので、燃焼性の悪化を損なうことなくブレーキ性能（負圧）を確保することができる。
【０１５６】
また、エンジン１の運転性能を制御回路８Ｂ側で改善することができるので、特別な構成要素を追加する必要はなく、前述と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。
【０１５７】
なお、補正リーンモード時の燃料噴射を圧縮行程噴射としたが、吸気行程噴射としてもよい。
また、補正リーンモード（ステップＳ２４）のみで負圧補償が十分と見なされる場合には、ステップＳ４２およびＳ１２を不要とすることができる。
【０１５８】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、内燃機関の運転状態を示す情報を出力する各種センサと、内燃機関の各気筒内に直接燃料を噴射するインジェクタと、内燃機関の各気筒内に設けられた点火プラグと、内燃機関の吸気量を決定するためのバルブを有する吸気管と、内燃機関の吸気管から排気管へのＥＧＲ制御量を調整するＥＧＲバルブと、運転状態に基づいて、インジェクタおよび点火プラグの制御タイミングならびに吸気量およびＥＧＲ制御量を演算するとともに、運転状態に基づいてインジェクタを圧縮行程噴射のリーンモードまたは吸気行程噴射のストイキモードで駆動制御する制御部と、内燃機関の吸気圧に基づいて負圧のブレーキ圧を生成するブレーキ圧生成手段と、ブレーキ圧を動力源として作動するブレーキ機構とを備えた内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置であって、各種センサは、内燃機関の吸気量に相当する情報を出力する吸気量センサと、内燃機関の回転速度およびクランク角度に相当する情報を出力するクランク角センサと、ブレーキ圧を検出する圧力センサとを含み、制御部は、ブレーキ圧の負圧不足に対する補償条件の成否を判定するブレーキ圧補償判定手段を含み、内燃機関の制御モードが圧縮行程噴射のリーンモードの場合に補償条件が成立すれば、内燃機関の空燃比が圧縮行程噴射のリーンモードでの空燃比と吸気行程噴射のストイキモードでの空燃比との中間値となるようにインジェクタを補正リーンモードで制御することにより、吸気量を低減してブレーキ圧の負圧低減を補償させるようにしたので、制御モードの切り替え動作が抑制され、特別な回路装置を追加することなく、燃焼性および燃費の悪化を抑制しつつブレーキ負圧を確保した内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置が得られる効果がある。
【０１６０】
また、この発明の請求項２によれば、内燃機関の運転状態を示す情報を出力する各種センサと、内燃機関の各気筒内に直接燃料を噴射するインジェクタと、内燃機関の各気筒内に設けられた点火プラグと、内燃機関の吸気量を決定するためのバルブを有する吸気管と、内燃機関の吸気管から排気管へのＥＧＲ制御量を調整するＥＧＲバルブと、運転状態に基づいて、インジェクタおよび点火プラグの制御タイミングならびに吸気量およびＥＧＲ制御量を演算するとともに、運転状態に基づいてインジェクタを圧縮行程噴射のリーンモードまたは吸気行程噴射のストイキモードで駆動制御する制御部と、内燃機関の吸気圧に基づいて負圧のブレーキ圧を生成するブレーキ圧生成手段と、ブレーキ圧を動力源として作動するブレーキ機構とを備えた内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置であって、各種センサは、内燃機関の吸気量に相当する情報を出力する吸気量センサと、内燃機関の回転速度およびクランク角度に相当する情報を出力するクランク角センサと、ブレーキ圧を検出する圧力センサとを含み、制御部は、ブレーキ圧の負圧不足に対する補償条件の成否を判定するブレーキ圧補償判定手段を含み、内燃機関の制御モードが圧縮行程噴射のリーンモードの場合に補償条件が成立すれば、内燃機関の空燃比が圧縮行程噴射のリーンモードでの空燃比と吸気行程噴射のストイキモードでの空燃比との中間値となるようにインジェクタを補正リーンモードで制御することにより、吸気量を低減してブレーキ圧の負圧低減を補償させるようにしたので、特別な回路装置を追加することなく、燃焼性および燃費の悪化を抑制しつつブレーキ負圧を確保した内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置が得られる効果がある。
【０１６１】
また、この発明の請求項３によれば、請求項２において、ブレーキ圧補償判定手段は、ブレーキ機構の操作状態に基づいて補償条件の成立を判定するので、さらにブレーキ負圧を確保した内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置が得られる効果がある。
また、この発明の請求項４によれば、請求項２において、ブレーキ圧補償判定手段は、ブレーキ圧に基づいて補償条件の成立を判定するので、さらにブレーキ負圧を確保した内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置が得られる効果がある。
また、この発明の請求項５によれば、請求項２において、ブレーキ圧補償判定手段は、ブレーキ機構の操作状態およびブレーキ圧に基づいて補償条件の成立を判定するので、さらにブレーキ負圧を確保した内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置が得られる効果がある。
また、この発明の請求項６によれば、請求項２において、制御部は、補正リーンモードにおいて、内燃機関を吸気行程噴射モードで制御するようにしたので、さらにブレーキ負圧を確保した内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置が得られる効果がある。
【０１６２】
また、この発明の請求項７によれば、請求項５において、制御部は、ブレーキ機構がオン状態で、且つブレーキ圧の不足分が許容上限値に相当する所定値以上を示す場合には、燃料供給量をリッチ化して内燃機関をストイキモードで制御するようにしたので、制御モードの切り替え動作を抑制して燃焼性および燃費の悪化を抑制するとともに、ブレーキ負圧を確実に確保することのできる内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置が得られる効果がある。
【０１６３】
また、この発明の請求項８によれば、請求項４において、制御部は、補正リーンモードにおいて、ブレーキ圧の不足分が許容上限値に相当する所定値以上を示す場合には、ＥＧＲ制御量を減量補正するようにしたので、燃焼性および燃費の悪化を抑制するとともに、ブレーキ負圧を確実に確保することのできる内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置が得られる効果がある。
【０１６４】
また、この発明の請求項９によれば、請求項４において、制御部は、補正リーンモードにおいて、所定時間以上継続してブレーキ圧の不足分が所定値以上を示す場合には、空燃比をリッチ化して内燃機関を吸気行程噴射のストイキモードで制御するようにしたので、燃焼性および燃費の悪化を抑制するとともに、ブレーキ負圧を確実に確保することのできる内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置が得られる効果がある。
【０１６７】
また、この発明の請求項１０によれば、請求項８において、制御部は、ブレーキ圧の不足分が所定値以上の場合に、ブレーキ圧の不足分を所定値よりも大きい第２の所定値と比較し、ブレーキ圧の不足分が第２の所定値以上を示す場合には、空燃比をリッチ化して内燃機関を吸気行程噴射のストイキモードで制御するようにしたので、燃焼性および燃費の悪化を抑制するとともに、ブレーキ負圧を確実に確保することのできる内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置が得られる効果がある。
【０１６８】
また、この発明の請求項１１によれば、請求項８において、制御部は、補正リーンモードにおいて、所定時間以上継続してブレーキ圧の不足分が所定値以上を示す場合には、空燃比をリッチ化して内燃機関を吸気行程噴射のストイキモードで制御するようにしたので、燃焼性および燃費の悪化を抑制するとともに、ブレーキ負圧を確実に確保することのできる内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による制御動作を示すフローチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態１による具体的な動作例を示すタイミングチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態２による制御動作を示すフローチャートである。
【図５】 図４内のステップＳ９により演算される制御パラメータの二次元マップを示す説明図である。
【図６】 図４内のステップＳ２６により演算される制御パラメータの二次元マップを示す説明図である。
【図７】 この発明の実施の形態２による具体的な動作例を示すタイミングチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態３による制御動作を示すフローチャートである。
【図９】 この発明の実施の形態４による制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】 吸気管内への燃料噴射方式による従来の内燃機関の燃料制御装置を示す構成図である。
【図１１】 一般的な内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置を示す構成図である。
【図１２】 従来の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置による制御動作を示すフローチャートである。
【図１３】 図１２内のステップＳ９により演算される制御パラメータの二次元マップを示す説明図である。
【図１４】 図１２内のステップＳ１０により演算される制御パラメータの二次元マップを示す説明図である。
【図１５】 従来の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置による具体的な動作例を示すタイミングチャートである。
【図１６】 従来の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置による他の動作例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン（内燃機関）、１ａ 吸気管、１ｂ 排気管、２ エアフローセンサ（吸気量センサ）、３ スロットル弁、５ クランク角センサ、８Ｂ 制御回路（制御部）、９ 点火プラグ、１０Ａ エアバイパスバルブ、１１Ａ インジェクタ、１２ ＥＧＲバルブ、１５ チェックバルブ、１６ マスタバック、１７ 圧力センサ、Ａ／Ｆ、Ａ／Ｆ１〜Ａ／Ｆ３ 空燃比、ＢＰ バイパス通路、ＥＰ ＥＧＲ管、ＥＧＲ、ＥＧＲ１、ＥＧＲ３ ＥＧＲ量（ＥＧＲ制御量）、Ｊ、Ｋ 噴射制御信号、Ｐ 点火制御信号、Ｐｔ 点火時期、ＰＢ ブレーキ圧、ＰＴＨ１ 所定値、Ｑａ 吸気量、ＳＧＴ クランク角信号、ｔ２〜ｔ５ ブレーキオン時刻、Ｓ３ ブレーキのオンを判定するステップ、Ｓ９ リーン用のパラメータを演算するステップ、Ｓ１０ ストイキ用のパラメータを演算するステップ、Ｓ１１、Ｓ３１ ブレーキ圧の不足を判定するステップ、Ｓ１２ 強制ストイキモードに設定するステップ、Ｓ１３ 強制ストイキモードをクリアするステップ、Ｓ１６、Ｓ１６Ａ 制御モードを判定するステップ、Ｓ２１ 強制モードをクリアするステップ、Ｓ２２、Ｓ３２ 負圧不足が大きいことを判定するステップ、Ｓ２３ リーンモード中であることを判定するステップ、Ｓ２４ 補正リーンモードに設定するステップ、Ｓ２６ 補正リーン用のパラメータを演算するステップ、Ｓ４２ 負圧不足状態の継続時間を判定するステップ。

Claims (11)

1. 内燃機関の運転状態を示す情報を出力する各種センサと、
   前記内燃機関の各気筒内に直接燃料を噴射するインジェクタと、
   前記内燃機関の吸気量を決定するためのバルブを有する吸気管と、
   前記運転状態に基づいて前記各気筒内への燃料供給量および吸気量を演算するとともに、前記運転状態に基づいて前記インジェクタを圧縮行程噴射のリーンモードまたは吸気行程噴射のストイキモードで駆動制御する制御部と、
   前記内燃機関の吸気圧に基づいて負圧のブレーキ圧を生成するブレーキ圧生成手段と、
   前記ブレーキ圧を動力源として作動するブレーキ機構と
   を備えた内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置であって、
   前記各種センサは、
   前記内燃機関の吸気量に相当する情報を出力する吸気量センサと、
   前記内燃機関の回転速度およびクランク角度に相当する情報を出力するクランク角センサと、
   前記ブレーキ圧を検出する圧力センサとを含み、
   前記制御部は、
   前記ブレーキ圧を許容上限値に相当する所定値と比較して、前記ブレーキ圧の負圧不足状態を判定する負圧不足判定手段を含み、
   前記ブレーキ圧が前記所定値以上であって前記負圧不足状態が判定されたことに応答して、前記インジェクタを強制ストイキモードに設定し、
   前記ブレーキ圧が前記所定値よりも低くなって前記負圧が復帰し、且つ前記ブレーキ機構がオフ操作された場合には、前記強制ストイキモードをクリアし、
   前記強制ストイキモードにおいては、前記運転状態に応じた制御モードにかかわらず、前記内燃機関を前記吸気行程噴射のストイキモードで制御することにより、前記吸気量を低減して前記ブレーキ圧を前記所定値よりも低い負圧量に保持させることを特徴とする内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置。
2. 内燃機関の運転状態を示す情報を出力する各種センサと、
   前記内燃機関の各気筒内に直接燃料を噴射するインジェクタと、
   前記内燃機関の各気筒内に設けられた点火プラグと、
   前記内燃機関の吸気量を決定するためのバルブを有する吸気管と、
   前記内燃機関の吸気管から排気管へのＥＧＲ制御量を調整するＥＧＲバルブと、
   前記運転状態に基づいて、前記インジェクタおよび前記点火プラグの制御タイミングならびに前記吸気量および前記ＥＧＲ制御量を演算するとともに、前記運転状態に基づいて前記インジェクタを圧縮行程噴射のリーンモードまたは吸気行程噴射のストイキモードで駆動制御する制御部と、
   前記内燃機関の吸気圧に基づいて負圧のブレーキ圧を生成するブレーキ圧生成手段と、
   前記ブレーキ圧を動力源として作動するブレーキ機構と
   を備えた内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置であって、
   前記各種センサは、
   前記内燃機関の吸気量に相当する情報を出力する吸気量センサと、
   前記内燃機関の回転速度およびクランク角度に相当する情報を出力するクランク角センサと、
   前記ブレーキ圧を検出する圧力センサとを含み、
   前記制御部は、
   前記ブレーキ圧の負圧不足に対する補償条件の成否を判定するブレーキ圧補償判定手段を含み、
   前記内燃機関の制御モードが前記圧縮行程噴射のリーンモードの場合に前記補償条件が成立すれば、前記内燃機関の空燃比が前記圧縮行程噴射のリーンモードでの空燃比と前記吸気行程噴射のストイキモードでの空燃比との中間値となるように前記インジェクタを補正リーンモードで制御することにより、前記吸気量を低減して前記ブレーキ圧の負圧低減 を補償させることを特徴とする内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置。
3. 前記ブレーキ圧補償判定手段は、前記ブレーキ機構の操作状態に基づいて前記補償条件の成立を判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置。
4. 前記ブレーキ圧補償判定手段は、前記ブレーキ圧に基づいて前記補償条件の成立を判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置。
5. 前記ブレーキ圧補償判定手段は、前記ブレーキ機構の操作状態および前記ブレーキ圧に基づいて前記補償条件の成立を判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置。
6. 前記制御部は、前記補正リーンモードにおいて、前記内燃機関を吸気行程噴射モードで制御することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置。
7. 前記制御部は、前記ブレーキ機構がオン状態で、且つ前記ブレーキ圧の不足分が許容上限値に相当する所定値以上を示す場合には、前記空燃比をリッチ化して前記内燃機関を前記吸気行程噴射のストイキモードで制御することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置。
8. 前記制御部は、前記補正リーンモードにおいて、前記ブレーキ圧の不足分が許容上限値に相当する所定値以上を示す場合には、前記ＥＧＲ制御量を減量補正することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置。
9. 前記制御部は、前記補正リーンモードにおいて、所定時間以上継続して前記ブレーキ圧の不足分が所定値以上を示す場合には、前記空燃比をリッチ化して前記内燃機関を前記吸気行程噴射のストイキモードで制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置。
10. 前記制御部は、前記ブレーキ圧の不足分が前記所定値以上の場合に、前記ブレーキ圧の不足分を前記所定値よりも大きい第２の所定値と比較し、前記ブレーキ圧の不足分が前記第２の所定値以上を示す場合には、前記空燃比をリッチ化して前記内燃機関を前記吸気行程噴射のストイキモードで制御することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置。
11. 前記制御部は、前記補正リーンモードにおいて、所定時間以上継続して前記ブレーキ圧の不足分が所定値以上を示す場合には、前記空燃比をリッチ化して前記内燃機関を前記吸気行程噴射のストイキモードで制御することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置。

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