(57)【要約】【課題】圧縮着火燃焼と火花点火燃焼の２つの燃焼方式で運転可能な内燃機関において、各燃焼方式毎に最適な燃料噴射を行う。【解決手段】本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転状態に応じて２つの燃焼方式を切り替える手段と、各気筒におけるピストンの行程の所定位置で発生される信号に応じて、各気筒毎に要求トルクを算出する手段と、火花点火燃焼の実行時には、要求トルクに基づいて燃料噴射量を算出し、燃料噴射量の最新の値を使用して燃料噴射制御を実行する手段と、圧縮着火燃焼の実行時には、要求トルクを使用して吸気弁又は排気弁の開度またはタイミングを算出し制御するとともに、開度またはタイミングの制御を行っている気筒においては、当該開度またはタイミングの算出に使用した要求トルクに基づいて算出された燃料噴射量を使用して燃料噴射制御を実行する手段と、を備える。【選択図】図１
2004300946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁及び排気弁が設けられた複数の気筒を有し、各気筒毎に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、圧縮着火燃焼と火花点火燃焼の２つの燃焼方式で運転可能な内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記２つの燃焼方式を切り替える手段と、
前記各気筒におけるピストンの行程の予め定められた位置で発生される信号に応じて、各気筒毎に要求トルクを算出する手段と、
前記火花点火燃焼の実行時には、前記要求トルクに基づいて燃料噴射量を算出し、前記燃料噴射量の最新の値を使用して前記内燃機関の燃料噴射制御を実行する手段と、
前記圧縮着火燃焼の実行時には、前記要求トルクを使用して吸気弁又は排気弁の開度またはタイミングを算出し制御するとともに、前記開度またはタイミングの制御を行っている気筒においては、当該開度またはタイミングの算出に使用した要求トルクに基づいて算出された燃料噴射量を使用して前記内燃機関の燃料噴射制御を実行する手段と、
を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記圧縮着火燃焼時には、各気筒毎の燃料噴射量を算出するように構成されている、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼の２つの燃焼方式を持つ内燃機関の制御装置に関し、より具体的にはかかる内燃機関における燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮着火燃焼と火花点火燃焼の２つの燃焼方式を備え、エンジン運転状態に応じて燃焼方式を切り替えることができる内燃機関が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
かかる内燃機関において、火花点火燃焼方式での運転時には、燃料噴射時の最新の燃料噴射量算出値を用いて燃料噴射制御を実行することで、応答性の高い制御を実現できる。一方、圧縮着火燃焼方式での運転時においては、要求トルクに基づいて燃料噴射量を算出するとともに、吸排気弁の開度とタイミングを決定し、制御を実行する。圧縮着火燃焼時には、着火時期が燃焼室内の混合気の温度に大きな影響を与えるため、上記のように吸排気弁を制御して内部ＥＧＲ（排気ガス再循環）を利用することで、混合気温度すなわち着火時期を最適に制御することができるのである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２２０４５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
圧縮着火燃焼方式と火花点火燃焼方式とでは、燃料噴射量、噴射時期、点火の有無、シリンダ内ガス温度等の状態（パラメータ）が異なる。また、燃焼方式を切り替えるときに、要求トルクを算出した後のパラメータが着火（燃焼）に影響を与えるまでの応答性はパラメータ毎に異なるので、時間応答性を考慮して各パラメータの算出時期を調整しないと、要求トルクとそれに対応するパラメータとが整合しない事態が生じ得る。例えば、ある時刻の要求トルクに基づいてバルブ開度やタイミングを決定したのにもかかわらず、燃料噴射時に最新の燃料噴射量産出地を用いたのでは、圧縮着火燃焼から火花点火燃焼への移行時、あるいは火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への移行時に、燃料噴射量とバルブ開度及びタイミングがそれぞれ異なる要求トルクに基づいて算出されたものの組合せで制御を行ってしまう場合がある。こうすると、特に圧縮着火燃焼を最適に制御できず、失火やノッキングを生じてしまうことがあるという問題が生じる。したがって、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼を切り替えるタイプの内燃機関においては、燃料噴射量の更新タイミングを燃焼方式に応じて変えることが望ましい。
【０００６】
したがって、内燃機関の運転状態に応じて燃焼方式を切り替える内燃機関において、それぞれの燃焼方式において最適な燃料噴射を実現する方法が必要とされている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一形態（請求項１）は、吸気弁及び排気弁が設けられた複数の気筒を有し、各気筒毎に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、圧縮着火燃焼と火花点火燃焼の２つの燃焼方式で運転可能な内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の運転状態に応じて前記２つの燃焼方式を切り替える手段と、前記各気筒におけるピストンの行程の予め定められた位置で発生される信号に応じて、各気筒毎に要求トルクを算出する手段と、前記火花点火燃焼の実行時には、前記要求トルクに基づいて燃料噴射量を算出し、前記燃料噴射量の最新の値を使用して前記内燃機関の燃料噴射制御を実行する手段と、前記圧縮着火燃焼の実行時には、前記要求トルクを使用して吸気弁又は排気弁の開度またはタイミングを算出し制御するとともに、前記開度またはタイミングの制御を行っている気筒においては、当該開度またはタイミングの算出に使用した要求トルクに基づいて算出された燃料噴射量を使用して前記内燃機関の燃料噴射制御を実行する手段と、を備える内燃機関の制御装置である。
【０００８】
この形態によると、火花点火燃焼時には、燃料噴射直前の内燃機関の運転状態に応じて燃料を噴射することで、応答性高く要求トルクを発生させる一方、圧縮着火燃焼時には、同一の要求トルクに基づいて吸排気弁の開度及びタイミング制御と燃料噴射を実行するので、それぞれの燃焼方式に最適な燃料噴射を行うことができる。
【０００９】
また、上記制御装置は、圧縮着火燃焼時には、各気筒毎に燃料噴射量を算出するように構成されている（請求項２）。
【００１０】
この形態によると、各気筒毎の吸排気弁制御に対応した燃料噴射量を算出しておくので、各気筒毎に最適な燃料噴射制御を実行することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態である制御装置を備えた内燃機関の概略構成図である。内燃機関（以下「エンジン」という）１は、予混合圧縮着火（Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）燃焼（以下「ＨＣＣＩ燃焼」という）と火花点火（Ｓｐａｒｋ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）燃焼（以下「ＳＩ燃焼」という）の２つの燃焼方式で運転可能な複数の気筒を有するエンジンである。
【００１３】
エンジン１は、シリンダ１ａ及びピストン１ｂを備えた直列４気筒タイプのエンジン（図１には、一気筒のみを示す）であり、ピストンとシリンダヘッドの間には燃焼室１ｃが形成されている。燃焼室１ｃには点火プラグ１８が取り付けられている。エンジン１の吸気管２には各気筒毎に燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は燃料供給ポンプ（図示せず）に接続されており、電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）５の制御の下で燃料を噴射する。燃料噴射弁６から燃料が噴射されると、エンジン１の各気筒の燃焼室１ｃに混合気が供給され、燃焼室１ｃ内で燃焼が行われ、排気管１４に排気が排出される。
【００１４】
エンジン１への燃料供給量は、ＥＣＵ５からの駆動信号により燃料噴射弁６の最終燃料噴射量ＴＯＵＴを制御することによって決定される。また、ＥＣＵ５からの駆動信号により点火プラグ１８が放電することによって、燃焼室内で混合気のＳＩ燃焼が行われる。
【００１５】
エンジン１の各気筒には、吸気・排気を行う吸気弁１７と排気弁１９とが備えられている。吸気弁１７と排気弁１９はリニア電磁弁であり、ＥＣＵ５からの駆動信号に応じて開度制御される。ＥＣＵ５は、各種センサにより検出されたエンジン回転数、吸気温、エンジン水温などに応じて吸気弁１７と排気弁１９の開閉タイミングを変化させて、運転条件に応じた最適なバルブタイミングを実現する。吸気弁１７と排気弁１９の制御により、内部排出ガス還流（ＥＧＲ）量を調節して燃焼温度を調節するとともに、排気中に含まれるＮＯｘ濃度を低下させることができる。
【００１６】
吸気管２の途中には吸気管内を流れる空気の流量を調節する吸気絞り弁（ＤＢＷ：Ｄｒｉｖｅ  Ｂｙ  Ｗｉｒｅ）３が取り付けられ、開度θＴＨを制御するためのアクチュエータ（図示せず）に連結されている。アクチュエータはＥＣＵ５に電気的に接続されており、ＥＣＵ５からの信号によって吸気絞り弁開度θＴＨ、すなわち吸気量を変化させる。吸気管２の吸気絞り弁３より下流側には、吸気圧センサ８及び吸気温センサ９が取り付けられており、それぞれ吸気官内の圧力ＰＢ及び温度ＴＡを検出して、その信号をＥＣＵ５に送る。
【００１７】
エンジン１の本体には、水温センサ１０が取り付けられており、エンジンの冷却水温ＴＷを検出してその信号をＥＣＵ５に送る。またエンジンには回転数センサ１３も取り付けられており、エンジン回転数ＮＥを検出してその信号をＥＣＵ５に送る。
【００１８】
エンジンのクランクシャフト（図示せず）にはクランク角センサが取り付けられている。クランク角センサは、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＴＤＣ信号を出力する。ＴＤＣ信号は、各シリンダにおけるピストンの吸気行程開始時の上死点位置付近の所定タイミングで発生するパルス信号であり、クランクシャフトが１８０°回転する毎に１パルスが出力される。
【００１９】
さらに、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセル開度センサ２０も設けられており、アクセル開度を検出してその信号をＥＣＵ５に送る。
【００２０】
排気管１４を通過した排気は、排気浄化装置１５に流入する。排気浄化装置１５にはＮＯｘ吸着触媒（ＬＮＣ）等が備えられる。排気浄化装置１５の上流側には、排気の広範囲の空燃比に渡ってそれに比例したレベルの出力を生成する空燃比センサ（以下、「ＬＡＦセンサ」という）１６が設けられる。このセンサの出力は、ＥＣＵ５に送られる。
【００２１】
ＥＣＵ５は、各種制御プログラムを実行するＣＰＵ５ｂ、実行時に必要なプログラムおよびデータを一時記憶して演算作業領域を提供するＲＡＭやプログラムおよびデータを格納するＲＯＭからなるメモリ５ｃ、各種センサからの入力信号を処理する入力インターフェース５ａ、及び各部に制御信号を送る出力インターフェース５ｄなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。上記の各センサの信号は、それぞれ入力インタフェース５ａでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵ５ｂに入力される。
【００２２】
ＥＣＵ５は、各センサの入力に基づいて、予め定められているマップを検索して要求トルクＰＭＥＣＭＤを算出する。要求トルクＰＭＥＣＭＤは、アクセルペダルストロークと車速により目標駆動力を演算し、これに、シフト位置やギヤ比、トルクコンバータ効率などを考慮して算出される。これについては、特開平１０−１９６４２４号公報などに記載されている。
【００２３】
続いて、要求トルクＰＭＥＣＭＤに対応した基本燃料噴射量を算出し、さらに燃料を噴射する時期を決定する。そして、燃料噴射弁６は、ＥＣＵ５からの制御信号に従って、燃料を噴射する。
【００２４】
またＥＣＵ５は、各センサの入力に基づいて、エンジン１の運転状態を判別する。そして、ＲＯＭに記憶された制御プログラム等に従って、点火プラグ８の点火の有無や点火時期、吸気絞り弁３の開度等を演算する。そして、演算結果に応じた駆動信号を出力インタフェース５ｄを介して出力し、燃料噴射弁６、点火プラグ１８、吸気絞り弁３、吸気弁１７及び排気弁１９等を制御する。これによって、エンジン１の燃焼方式をＨＣＣＩ燃焼とＳＩ燃焼の間で切り替えることができる。
【００２５】
具体的には、ＥＣＵ５内のＲＯＭに格納されたマップを参照して、エンジン１の回転数ＮＥ及び要求トルクＰＭＥＣＭＤを用いて、エンジン１の運転状態がＨＣＣＩ燃焼を行うべき領域（以下「ＨＣＣＩ燃焼領域」という）にあるか、または、ＳＩ燃料を行うべき領域（以下「ＳＩ燃焼領域」という）にあるかを判別する。このマップの例を図１０に示す。基本的には、エンジン回転数ＮＥが高く、要求トルクが高い領域をＨＣＣＩ燃焼領域とし、低温始動時や低負荷運転時、及び高負荷運転時をＳＩ燃焼領域としている。
【００２６】
次に、ＨＣＣＩ燃焼とＳＩ燃焼を切り替えたときに生ずる問題と、これを解決する本発明による制御装置について、図２を参照して具体的に説明する。
【００２７】
図２の（Ａ）は、ＳＩ燃焼実行時の燃料噴射量算出タイミングと１番気筒の行程の関係の一例を示した図である。ＳＩ燃焼においては電磁弁の開閉角は固定されているので、図示のように、各ＴＤＣパルス毎に算出される要求トルクのうち、燃料噴射時点で最新の値を用いて燃料噴射量を算出することができる。こうすることで、要求トルクに即応した燃料噴射を実現することができる。
【００２８】
一方、図２の（Ｂ）は、ＨＣＣＩ燃焼実行時の燃料噴射量算出タイミングと１番気筒の行程の関係の一例を示した図である。ＨＣＣＩ燃焼においては、一連の行程において最適の制御を行うために、吸排気弁の開閉角を要求トルクに基づいて決定しなければならない。この開閉角は、元となった要求トルクにおいて最適となるように決定されるのであるから、吸排気弁の開閉角が決定した後に要求トルクが変化したとしても、燃料噴射時の最新の要求トルクから燃料噴射量を算出するべきではない。したがって、ＨＣＣＩ燃焼においては、吸排気後に燃料の噴射が終了するまで、各気筒について燃料噴射量の更新を行わないのが望ましい。
【００２９】
本発明の制御装置においては、図２に示したようなＴＤＣパルス毎に切り替わる周期的なパラメータＣＵＣＹＬが予め設定されており、これを参照することによって、各気筒が現在どの行程にあるのかを把握できるようになっている。一例として、４気筒エンジンでは、ＣＵＣＹＬ＝０のときは１番気筒、ＣＵＣＹＬ＝１のときは３番気筒、ＣＵＣＹＬ＝２のときは４番気筒、ＣＵＣＹＬ＝３のときは２番気筒の吸気行程にそれぞれ該当する。これをまとめると、以下の表１のようになる。
【００３０】
【表１】
2004300946.tif 000003
【００３１】
続いて、上記のような制御を実行するための一実施形態について説明する。
【００３２】
まず、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＰＭＥＣＭＤから所定のマップ検索により、基本燃料噴射量ＴＩＭを算出する。次に、基本燃料噴射量ＴＩＭに対して吸入空気量等による補正を行い、各気筒毎のシリンダ要求燃料噴射量ＴＣＹＬを算出する。このルーチンはＴＤＣパルス毎に実行される。このルーチンについて、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００３３】
基本燃料噴射量ＴＩＭに基づいて、次式によりシリンダ要求燃料噴射量ＴＣＹＬを算出する（Ｓ４０）。
【００３４】
【数１】
ＴＣＹＬ＝ＫＡＦ×ＫＣＭＤ×ＫＴＴＬ×ＴＩＭ−ＫＥＶＡＣＴ×ＴＩＭ
ここで、ＫＡＦは空燃比フィードバック補正係数、ＫＣＭＤは目標空燃比、ＫＴＴＬは、吸気温ＴＡ、大気圧ＰＡ、吸気圧ＴＷに基づく燃料補正項、ＫＥＶＡＣＴはパージ分の燃料減量値である。ＫＡＦ、ＫＣＭＤ及びＫＥＶＡＣＴは、ＥＣＵ５により種々のセンサ検出値に基づいて所定のサイクルで算出される。算出されたシリンダ要求燃料噴射量ＴＣＹＬには上限リミットがかけられる。
【００３５】
続いて、どの気筒が現在吸気行程にあるかを表すパラメータＣＵＣＹＬと、各気筒毎にＳＩ燃焼中は０、ＨＣＣＩ燃焼中は１が設定されるフラグＦ＿ＨＣＴＣＹＬ［ｉ］（ｉは気筒番号）とから、各気筒について準備されているＴＣＹＬに対して、シリンダ要求燃料噴射量ＴＣＹＬの更新を実行するか否かを決定する。
【００３６】
まずＳ４２では、ＣＵＣＹＬ＝２またはＦ＿ＨＣＴＣＹＬ［１］＝０が成立するか、すなわち、１番気筒が排気行程前であるかまたは１番気筒がＳＩ燃焼であるかを判定する。
【００３７】
１番気筒がＳＩ燃焼であるときは、最新のＴＣＹＬを用いて燃料噴射すべきなので、Ｓ４６に進み、１番気筒の噴射値ＴＣＹＬ１にＳ４０で算出したＴＣＹＬを代入する。Ｆ＿ＨＣＴＣＹＬ１＝１であり１番気筒がＨＣＣＩ燃焼である場合は、最新のＴＣＹＬを用いるべきではないので、Ｓ４６をスキップする。
【００３８】
また、ＣＵＣＹＬ＝２であるときは、１番気筒がＨＣＣＩ燃焼をしている場合でも燃料噴射値を更新すべきなので、この場合のみ最新のＴＣＹＬを用いるべく、Ｓ４６において１番気筒の噴射値ＴＣＹＬ１にＳ４０で算出したＴＣＹＬを代入する（図８を参照）。
【００３９】
以下、Ｓ４８では、ＣＵＣＹＬ＝３またはＦ＿ＨＣＴＣＹＬ［３］＝０が成立するか、すなわち、３番気筒が排気行程前であるかまたは３番気筒がＳＩ燃焼であるかを判定する。Ｓ５２では、ＣＵＣＹＬ＝０またはＦ＿ＨＣＴＣＹＬ［４］＝０が成立するか、すなわち、４番気筒が排気行程前であるかまたは４番気筒がＳＩ燃焼であるかを判定する。Ｓ５６では、ＣＵＣＹＬ＝１またはＦ＿ＨＣＴＣＹＬ［２］＝０が成立するか、すなわち、２番気筒が排気行程前であるかまたは２番気筒がＳＩ燃焼であるかを判定する。
【００４０】
Ｓ４８、Ｓ５２、Ｓ５６においても上述と同様の処理を行うことによって、いずれの場合も、それぞれの気筒がＳＩ燃焼をしているときは最新の相当噴射時間ＴＣＹＬを用いるようにし、ＨＣＣＩ燃焼をしているときは、ＴＣＹＬを更新しないようにする。しかし、ＨＣＣＩ燃焼をしているときであっても所定のタイミング（すなわち排気行程前）にありＴＣＹＬを更新すべき場合のみ、最新のＴＣＹＬを用いるようにする。
【００４１】
図３のように、気筒毎にそれ専用のパラメータ（すなわち、ＴＣＹＬ１〜４）が準備される形になっているのは、圧縮着火時には、このように気筒毎に分けてＴＣＹＬを算出するようにし、火花点火時には、これら気筒毎のパラメータに燃料算出の度にどの気筒にも最新の値を入れるようにすることで（図８及び９を参照）、圧縮着火時に、各気筒毎の吸排気弁制御に対応した燃料噴射量を個別に記憶しておくことができるので、各気筒毎に最適な燃料噴射制御を行うことができる。
【００４２】
図４は、シリンダ要求燃料噴射量ＴＣＹＬに基づいて補正燃料噴射量ＴＮＥＴを算出するルーチンのフローチャートである。このルーチンは、燃料の付着や輸送遅れ等のために、燃料噴射弁から供給した燃料の全てが気筒内に供給されるわけではないので、シリンダ要求燃料噴射量からその分を減算するために実行される。このルーチンは、上記ＴＣＹＬを算出するルーチンとは別に、燃料噴射の直前に実行される。
【００４３】
まず、Ｓ６０で気筒番号ｉに０をセットし、次にＳ６２で１を加える。Ｓ６４で、次式により燃料付着量ＦＷＯＵＴを計算する。
【００４４】
【数２】
ＦＷＯＵＴ［ｉ］←ＢＦＷ×ＴＷＰ［ｉ］  ｉ：気筒番号
ここで、ＴＷＰは現在付着している燃料の量であり、ＢＦＷは付着している燃料のうち今回の燃料噴射で各気筒の燃焼室内に入ってくると推定される割合を表す。したがってＦＷＯＵＴ［ｉ］は、今回の燃料噴射で付着している燃料のうち各気筒の燃焼室内に入ってくると推定される量を表す。
【００４５】
次に、燃料カット中であるか否かを判定する（Ｓ６６）。燃料カット中であるときは、補正燃料噴射量ＴＮＥＴ［ｉ］を０にする（Ｓ６８）。
【００４６】
燃料カット中でないときは、Ｓ７０で、１番気筒か否かを判定する。初めはＹＥＳであるからＳ７２に進み、図３のＳ４６でセットされたＴＣＹＬ１からＳ６４で算出されたＦＷＯＵＴ［１］を減算して、１番気筒に対応する補正燃料噴射量ＴＮＥＴ［１］を算出する。
【００４７】
Ｓ８４で全気筒について計算が終わったかを判定する。これ以降、処理はＳ６２に戻って順に気筒番号を増分していき、２番気筒についてはＳ７６で、３番気筒についてはＳ８０で、４番気筒についてはＳ８２でそれぞれの気筒に対応する補正燃料噴射量ＴＮＥＴ［ｉ］が算出される。
【００４８】
図５は、補正燃料噴射量ＴＮＥＴに基づいて、各気筒の燃料噴射弁が実際に噴射する量である最終燃料噴射量ＴＯＵＴを算出するルーチンのフローチャートである。このルーチンは、上記ＴＮＥＴの算出後、燃料噴射の直前に実行される。
【００４９】
まずＳ９０で気筒番号ｉに０をセットする。Ｓ９２でｉを１だけ増分し、続いてＳ９４で燃料カット中か否かを判定する。燃料カット中であれば、Ｓ９６でＴＯＵＴ［ｉ］に０をセットする。燃料カット中でなければ、Ｓ９８に進み、補正値ＴＮＥＴＥＮ［ｉ］を計算する。これは、次式で行われる。
【００５０】
【数３】
ＴＮＥＴＥＮ［ｉ］←ＴＮＥＴ［ｉ］／ＡＦＷ
ここで、ＡＦＷは今回供給した燃料のうち、各気筒の燃焼室内に実際に入る割合である。従って、ＴＮＥＴＥＮ［ｉ］は、正確な量の燃料が燃焼室内に入るように補正された値である。
【００５１】
Ｓ１００で、次式によりＴＯＵＴ［ｉ］を算出する。
【００５２】
【数４】
ＴＯＵＴ［ｉ］＝ＫＴＩＣＹＬＸ［ｉ］×ＴＮＥＴＥＮ［ｉ］＋ＴＩＶＢＸ
ここで、ＫＴＩＣＹＬＸ［ｉ］は気筒別の補正値であり、ＴＩＶＢＸはインジェクタの無効時間である。これによって、気筒毎の燃料噴射弁の最終燃料噴射量ＴＯＵＴが求められる。
【００５３】
Ｓ１０２で全気筒の算出が終了したかを判定する。終了していなければ、Ｓ９９２に戻り気筒番号を増分して、同様の計算を実行する。
【００５４】
図６は、次回以降に算出が必要な気筒のＴＣＹＬを順次算出可能とするための、順次噴射処理のフローチャートである。この処理は、所定クランク角毎に実行される。各気筒毎の噴射タイミングは、エンジン回転数ＮＥ、エンジン水温ＴＷ、エンジン負荷ＰＢに基づいて、別のルーチンにおいて決定される。
【００５５】
Ｓ１１０で、値が「１」であるときエンジン１の運転状態がＨＣＣＩ燃焼であることを表すフラグＦ＿ＥＭＯＤ＝１であるかを判定する。このフラグＦ＿ＥＭＯＤは、エンジントルク、エンジン回転数等に基づいて別のルーチンで決定される。Ｆ＿ＥＭＯＤ＝１であれば、ＨＣＣＩ燃焼であるので、Ｓ１１２で、各気筒についてのパラメータＴＣＹＬ（図３のＳ４８他を参照）を更新しないようにするため、フラグＦ＿ＨＣＴＣＹＬを全ての気筒について１にセットする。これによって、既に説明したように、図３の各判断ステップ（Ｓ４８他）においてＣＵＣＹＬが所定の値にある気筒以外の気筒ではＮＯに進むことになり、ＴＣＹＬは前回値を保持し続けることになる。ＣＵＣＹＬが所定の値にある気筒では、直前に算出されたＴＣＹＬが用いられる。
【００５６】
Ｓ１１０において、Ｆ＿ＥＭＯＤ＝０、すなわちエンジン１がＳＩ燃焼を実行中である場合は、Ｓ１１４において、現在４番気筒の燃料噴射タイミングであるか否かをＣＵＣＹＬから判断する。ＹＥＳであれば、最新の最終燃料噴射量ＴＯＵＴを用いて２番気筒で燃料噴射を行えるように、フラグＦ＿ＨＣＴＣＹＬ２を０にセットして（Ｓ１１６）、ＴＯＵＴの算出の基礎となるＴＣＹＬ２が算出されるようにする。ここで、Ｆ＿ＨＣＴＣＹＬ１についても０にセットしているのは、２番気筒における燃料噴射に間に合わなかった場合でも、次の１番気筒においては、確実に最新の燃料噴射量ＴＯＵＴを用いて燃料噴射を行えるようにするためである。
【００５７】
Ｓ１１４でＮＯであれば、Ｓ１１８において２番気筒の噴射時期か否かをＣＵＣＹＬから判断する。ＹＥＳであれば、Ｓ１２０においてＦ＿ＨＣＴＣＹＬ３及びＦ＿ＨＣＴＣＹＬ１を０にセットする。１番気筒または３番気筒の噴射時期である場合についても、それぞれＳ１２４またはＳ１２６において、Ｆ＿ＨＣＴＣＹＬ４及びＦ＿ＨＣＴＣＹＬ３、またはＦ＿ＨＣＴＣＹＬ２及びＦ＿ＨＣＴＣＹＬ４が０にセットされる。
【００５８】
この順次噴射処理によって、ＳＩ燃焼への移行時には、適切な気筒から順次、最新に算出された最終噴射量ＴＯＵＴにより燃料噴射が行われるようになる。
【００５９】
ＨＣＣＩ燃焼の実行時には、図３〜５の燃料噴射量の算出と並行して、吸気弁及び排気弁の開閉の制御も必要となる。図７は、ＨＣＣＩ燃焼時に、エンジン１の各気筒において燃焼が適切に行われる内部ＥＧＲ量が得られるよう、吸気弁１７と排気弁１９のタイミングを決定するルーチンのフローチャートである。
【００６０】
Ｓ１３０で、排気弁の閉側タイミングを決定する。これは要求トルクＰＭＥＣＭＤ及びエンジン回転数ＮＥにより、目標とするＥＧＲ量の割合毎に予め準備されているマップを補間検索することによって決定される。
【００６１】
Ｓ１３２で、Ｓ１３０と同様にして、吸気弁の開側タイミングが決定される。この処理によって、ＨＣＣＩ燃焼を適切に実行するための内部ＥＧＲが実現される。
【００６２】
次に、図３〜６のフローチャートにより実行される燃料噴射を、図８、９を参照して具体的に説明する。
【００６３】
図８は、ＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に移行する時の、各気筒における燃料噴射量ＴＣＹＬの算出と燃料の噴射タイミングの関係を説明するタイミングチャートである。
【００６４】
表１に示した通り、ＣＵＣＹＬ（１４０）は各気筒の行程を知るために設定されるパラメータである。Ｆ＿ＥＭＯＤ（１４２）は、「１」のときＨＣＣＩ燃焼を、「０」のときはＳＩ燃焼を実行することを示すフラグである。Ｆ＿ＨＣＴＣＹＬ１〜４（１４４）は、図３に関して説明したように、ＴＣＹＬをＴＤＣタイミング毎に更新するか否かを設定するフラグである。
【００６５】
Ｆ＿ＨＣＴＣＹＬ１〜４の変化を示すチャート上に示される各四角形は、各気筒のシリンダ要求燃料噴射量ＴＣＹＬの算出タイミングを表す。斜線付きの四角形で表される燃料噴射タイミング（１４６）は、４気筒のうちどの気筒の燃料噴射を実行しているかを示している。但し、燃料噴射時期は、燃焼方式に応じて種々の条件に基づいて決定される。図中に黒丸で示される燃焼方式判別タイミング（１４８）は、ＴＤＣパルスに同期して行われる燃焼方式切替の判別のタイミングを表している。
【００６６】
以下、時間の経過にしたがって、各パラメータの値の変化を説明する。時刻ｔ１において、要求トルクの変化等によりＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に移行すべきと判断されると、フラグＦ＿ＥＭＯＤが０にセットされる。これによって、図６の順次噴射処理のＳ１１０でＹＥＳと判定され、Ｓ１１４、Ｓ１１８、Ｓ１２２によりどの気筒で燃料噴射が行われているかが判定される。
【００６７】
しかし、ｔ２の時点ではＨＣＣＩ燃焼を行っている気筒もあるので、全部の気筒について直ちにＴＣＹＬの最新算出値を用いるわけにはいかない。そこで、燃料噴射が行われる気筒から順にＴＣＹＬの最新算出値を用いるようにするのである。
【００６８】
時刻ｔ２は、図６に示した順次噴射処理の実行タイミングに当たり、また２番気筒の燃料噴射タイミングに当たるので、Ｓ１２０（図６）においてフラグＦ＿ＨＣＴＣＹＬ３とＦ＿ＨＣＴＣＹＬ１が０にセットされる。すると、図３のＳ４２とＳ４８においてそれぞれＹＥＳと判定されるので、時刻ｔ３において、ＴＣＹＬ１とＴＣＹＬ３には最新のＴＣＹＬが代入される。以降、ＴＣＹＬ１とＴＣＹＬ３はすべて最新のＴＣＹＬに更新される（図８のＦ＿ＨＣＴＣＹＬ３とＦ＿ＨＣＴＣＹＬ１のチャート上で、全てのサイクルにＴＣＹＬの算出を表す四角形が記載されていることにより示される）。
【００６９】
時刻ｔ２における２番気筒の燃料噴射は、それ以前のＨＣＣＩ用のＴＣＹＬ２を用いて行われる。
【００７０】
続いて時刻ｔ４は、１番気筒の燃料噴射タイミングに当たるので、Ｓ１２４（図６）においてフラグＦ＿ＨＣＴＣＹＬ３とＦ＿ＨＣＴＣＹＬ４が０にセットされる。すると、図３のＳ４８とＳ５２においてそれぞれＹＥＳと判定されるので、時刻ｔ５において、ＴＣＹＬ４についても最新のＴＣＹＬが代入される。以降、ＴＣＹＬ４はすべて最新のＴＣＹＬに更新される。
【００７１】
１番気筒の燃料噴射には、時刻ｔ３に算出されたＴＣＹＬ１を用いて算出された最終燃料噴射量ＴＯＵＴが用いられる。
【００７２】
時刻ｔ６は、３番気筒の燃料噴射タイミングに当たるので、Ｓ１２６（図６）においてフラグＦ＿ＨＣＴＣＹＬ２とＦ＿ＨＣＴＣＹＬ４が０にセットされる。すると、図３のＳ５２とＳ５６においてそれぞれＹＥＳと判定されるので、時刻ｔ７において、ＴＣＹＬ２についても最新のＴＣＹＬが代入される。以降、ＴＣＹＬ２はすべて最新のＴＣＹＬに更新される。
【００７３】
３番気筒の燃料噴射には、時刻ｔ５に算出されたＴＣＹＬ３を用いて算出された最終燃料噴射量ＴＯＵＴが用いられる。
【００７４】
以上の処理によって、時刻ｔ７以降は、全ての気筒について最新のＴＣＹＬ値を使用して燃料噴射が実行される。
【００７５】
図９は、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼に移行する時の、各気筒における燃料噴射量ＴＣＹＬの算出と燃料噴射タイミングの関係を説明するタイミングチャートである。ＣＵＣＹＬ（１５０）、Ｆ＿ＥＭＯＤ（１５２）、Ｆ＿ＨＣＴＣＹＬ１〜４（１５４）、燃料噴射タイミング（１５６）、及び燃焼方式判別タイミング（１５８）は、図８と同様である。
【００７６】
時刻ｔ９において、要求トルクの変化等によりＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼に移行すべきと判断されると、フラグＦ＿ＥＭＯＤが１にセットされる。よって、図６の順次噴射処理のＳ１１０ではＮＯと判定され、Ｓ１１２で、Ｆ＿ＨＣＴＣＹＬ１〜４がすべて１にセットされる。
【００７７】
すると、図３のＳ４２、Ｓ４８、Ｓ５２、Ｓ５６における判定は、ＣＵＣＹＬの値によってのみ行われるようになる。つまり、時刻ｔ１０以降は、ＴＣＹＬの値の更新は、各気筒において１サイクルに１回のみ実行されるようになる。
【００７８】
具体的には、時刻ｔ１０では、ＳＩ燃焼用のＴＣＹＬに基づいて２番気筒の燃料噴射が行われる。時刻ｔ１１では、ＣＵＣＹＬ＝３であり図３のＳ４８の判定のみＹＥＳとなるので、ＴＣＹＬ３にのみ最新のＴＣＹＬが代入される。その後の１番気筒の燃料噴射においては、その時点で最も最新に算出された時刻ｔ９のＴＣＹＬ１を用いて算出された最終燃料噴射量ＴＯＵＴが用いられる。
【００７９】
時刻ｔ１２で、ＣＵＣＹＬ＝０であり今度はＳ５２の判定のみＹＥＳとなるので、ＴＣＹＬ４にのみ最新のＴＣＹＬが代入される。その後の３番気筒の燃料噴射においては、その時点で最も最新に算出された時刻ｔ１１のＴＣＹＬ３を用いて算出された最終燃料噴射量ＴＯＵＴが用いられる。
【００８０】
時刻ｔ１３では、ＣＵＣＹＬ＝１であり今度はＳ５６の判定のみＹＥＳとなるので、ＴＣＹＬ２にのみ最新のＴＣＹＬが代入される。その後の４番気筒の燃料噴射においては、その時点で最も最新に算出された時刻ｔ１２のＴＣＹＬ４を用いて算出された最終燃料噴射量ＴＯＵＴが用いられる。以下同様である。
【００８１】
以上の処理によって、ＨＣＣＩ燃焼においては、要求トルクにより算出される吸排気弁の制御が終了するまではＴＣＹＬの更新を行わない（つまり、１サイクルの間は同一のＴＣＹＬを使用する）ようになるので、燃料噴射量と内部ＥＧＲとの関係が適切になり、良好な制御を実現することができる。
【００８２】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では直列４気筒エンジンについて説明したが、気筒数の異なるエンジンにも本発明を適用できる。また、本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンの制御にも適用できる。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、火花点火燃焼時には、燃料噴射直前のエンジン運転状態に応じて燃料を噴射することで、応答性高く要求トルクを発生する一方、圧縮着火燃焼時には、同一の要求トルクに対して吸排気弁の開度及びタイミング制御と燃料噴射を実行するので、それぞれの燃焼方式に最適な燃料噴射を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による内燃機関の模式図である。
【図２】ＳＩ燃焼及びＨＣＣＩ燃焼における、燃料噴射タイミングの一例を説明するためのチャートである。
【図３】シリンダ要求燃料噴射量の算出を示すフローチャートである。
【図４】補正燃料噴射量の算出を示すフローチャートである。
【図５】最終燃料噴射量の算出を示すフローチャートである。
【図６】ＳＩ／ＨＣＣＩ燃焼の切替えに伴う順次噴射処理を示すフローチャートである。
【図７】吸排気弁のタイミングの算出を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による、ＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に切り替わるときの燃料噴射量の算出と燃料噴射タイミングの関係を表すチャートである。
【図９】本発明の一実施形態による、ＳＩ燃焼からＨＣＣＩ燃焼に切り替わるときの燃料噴射量の算出と燃料噴射タイミングの関係を表すチャートである。
【図１０】ＳＩ燃焼領域とＨＣＣＩ燃焼領域を示すマップである。
【符号の説明】
１    内燃機関（エンジン）
２    吸気管
３    吸気絞り弁
５    電子制御装置（ＥＣＵ）
６    燃料噴射弁
１７    吸気弁
１８    点火プラグ
１９    排気弁
２０    アクセルペダル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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