(57)【要約】    【課題】  目標エンジントルク，目標当量比を得るべく、エンジンの吸入空気量，燃料供給量を制御するエンジンにおいて、均質燃焼，成層燃焼の切り換えが行われても、トルク段差が生じることを防止する。    【解決手段】  目標エンジントルクｔＴＥＯとエンジン回転速度ＮＥとに基づき、基準当量比に対応する目標吸入空気量ＴＴＰＯを演算する。一方、目標当量比ｔＤＭＬに応じて燃焼効率補正率ＩＴＡＦを記憶したテーブルとして、均質燃焼用のテーブルと成層燃焼用のテーブルとのいずれかを選択して、燃焼効率補正率ＩＴＡＦを求める。そして、前記目標吸入空気量ＴＴＰＯを前記燃焼効率補正率ＩＴＡＦで補正し、更に、目標当量比ｔＤＭＬに応じて補正して最終的な目標吸入空気量ＴＴＰ２を演算し、前記目標吸入空気量ＴＴＰ２に応じてスロットルアクチュエータを制御する。【選択図】  図３
2004162725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの運転状態に応じた目標エンジントルク及び目標当量比に対応した目標吸入空気量を演算すると共に、該目標吸入空気量を燃焼状態に応じて補正し、該補正された目標吸入空気量に基づいてエンジンの吸入空気量を制御することを特徴とするエンジンのトルク制御装置。
【請求項２】
エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、吸気行程にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射させて行う成層燃焼とが切り換え可能に構成され、前記燃焼状態に応じた目標吸入空気量の補正が、前記均質燃焼と成層燃焼とに応じた目標吸入空気量の補正であることを特徴とする請求項１記載のエンジンのトルク制御装置。
【請求項３】
アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
前記検出されたアクセル操作量及びエンジン回転速度に応じた目標エンジントルク及び基準当量比に対応する目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、
前記検出されたアクセル操作量及びエンジン回転速度に応じた目標当量比に対応して前記目標吸入空気量を前記目標当量比相当の目標吸入空気量に補正する目標当量比による補正手段と、
前記目標吸入空気量を燃焼状態に応じて補正する燃焼状態による補正手段と、前記目標当量比による補正手段及び燃焼状態による補正手段で補正された目標吸入空気量に基づいて、エンジンの吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、を含んで構成されたことを特徴とするエンジンのトルク制御装置。
【請求項４】
エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、吸気行程にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射させて行う成層燃焼とを切り換え制御する燃焼状態切り換え手段と、を備え、前記燃焼状態による補正手段が、前記燃焼状態切り換え手段によって切り換え制御される均質燃焼と成層燃焼とに応じて前記目標吸入空気量を補正することを特徴とする請求項３記載のエンジンのトルク制御装置。
【請求項５】
前記燃焼状態による補正手段が、目標当量比に応じた燃焼効率補正率のテーブルとして均質燃焼用と成層燃焼用との２つを予め記憶し、これら２つのテーブルのうちのそのときの燃焼状態に対応するテーブルから検索される燃焼効率補正率に基づいて前記目標吸入空気量を補正することを特徴とする請求項４記載のエンジンのトルク制御装置。
【請求項６】
前記燃焼状態による補正手段が、前記目標当量比に応じた燃焼効率補正率を、均質燃焼と成層燃焼とで異なるゲインにより補正し、該補正された燃焼効率補正率に基づいて前記目標吸入空気量を補正することを特徴とする請求項４記載のエンジンのトルク制御装置。
【請求項７】
前記目標吸入空気量演算手段が、目標当量比に応じたポンピングロストルクに基づき補正された目標エンジントルクに基づき目標吸入空気量を演算することを特徴する請求項３〜６のいずれか１つに記載のエンジンのトルク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのトルク制御装置に関し、詳しくは、エンジンの運転状態に応じた目標エンジントルク及び目標当量比が得るべく、エンジンの吸入空気量と燃料供給量とを制御する構成の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエンジンのトルク制御装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
このものは、目標エンジントルクとエンジン回転速度とから目標スロットル弁開度を求め、該目標スロットル弁開度に基づいてスロットルアクチュエータを制御する構成となっていた。
【特許文献１】特開昭６２−１１０５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のエンジンのトルク制御装置では、目標スロットル弁開度を目標エンジントルクとエンジン回転速度とから直接検索する構成となっているが、これは、一定の当量比 (例えば理論空燃比) に制御することを前提としており、当量比を運転状態に応じて可変に制御するエンジンにはそのまま適用できないという問題があった。
【０００４】
更に、近年、エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、吸気行程にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射させて行う成層燃焼とが運転領域に応じて切り換えられる構成の火花点火式直噴エンジンが開発されているが、かかるエンジンでは、均質燃焼時と成層燃焼時とでは同じ当量比でも発生トルクが異なるために、目標当量比に応じて空気量制御値を変更するのみでは、目標エンジントルクを精度良く得ることができず、均質燃焼と成層燃焼との切り換え時にトルク段差を生じてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、目標当量比の変更と共に、燃焼状態の切り換えが行われる前記火花点火式直噴エンジンにおいて、目標当量比及び燃焼状態の変更・切り換えがあっても、目標エンジントルクに精度良く制御できるトルク制御装置を提供し、均質燃焼と成層燃焼との間で切り換えが行われるときにトルク段差が発生することを回避できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため、請求項１記載の発明は、エンジンの運転状態に応じた目標エンジントルク及び目標当量比に対応した目標吸入空気量を演算すると共に、該目標吸入空気量を燃焼状態に応じて補正し、該補正された目標吸入空気量に基づいてエンジンの吸入空気量を制御する構成とした。
【０００７】
かかる構成によると、エンジンの運転状態に応じた目標エンジントルクを、目標当量比の下で得るべく目標吸入空気量が演算されるが、該目標吸入空気量が燃焼状態に応じて補正され、該補正された目標吸入空気量に基づいて実際の吸入空気量が制御される。
前記目標吸入空気量に応じた吸入空気量の制御は、例えば目標吸入空気量相当の目標スロットル弁開度を求め、該目標スロットル弁開度に基づいてスロットルアクチュエータを制御することで行われる。
【０００８】
一方、エンジンへの燃料供給制御は、前記当量比の混合気を形成すべく行われることになる。
請求項２記載の発明では、エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、吸気行程にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射させて行う成層燃焼とが切り換え可能に構成され、前記燃焼状態に応じた目標吸入空気量の補正が、前記均質燃焼と成層燃焼とに応じた目標吸入空気量の補正である構成とした。
【０００９】
かかる構成によると、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁により、均質燃焼又は成層燃焼を行わせることが可能であって、該均質燃焼，成層燃焼の違いによる発生トルク（燃焼効率）の違いに対応すべく、目標吸入空気量を補正する。
一方、請求項３記載の発明は、図１に示すように構成される。
【００１０】
図１において、アクセル操作量検出手段はアクセル操作量を検出し、エンジン回転速度検出手段はエンジン回転速度を検出する。
そして、目標吸入空気量演算手段は、前記検出されたアクセル操作量及びエンジン回転速度に応じた目標エンジントルク及び基準当量比に対応する目標吸入空気量を演算する。
【００１１】
また、目標当量比による補正手段は、前記検出されたアクセル操作量及びエンジン回転速度に応じた目標当量比に対応して前記目標吸入空気量を前記目標当量比相当の目標吸入空気量に補正する。
更に、燃焼状態による補正手段は、前記目標吸入空気量を燃焼状態に応じて補正する。
【００１２】
ここで、吸入空気量制御手段は、前記目標当量比による補正手段及び燃焼状態による補正手段で補正された目標吸入空気量に基づいて、エンジンの吸入空気量を制御する。
かかる構成によると、アクセル操作量及びエンジン回転速度に応じた目標エンジントルクを、基準当量比において得られる吸入空気量が、目標吸入空気量として演算される。ここで、目標当量比がアクセル操作量及びエンジン回転速度に応じて可変に制御されるので、該可変に制御される目標当量比相当の目標吸入空気量を、前記目標吸入空気量の目標当量比に応じた補正により求める。更に、同じ目標当量比であっても燃焼状態によって発生トルク（燃焼効率）が異なることに対応すべく、前記目標吸入空気量を燃焼状態に応じて補正し、該補正後の目標吸入空気量を得るべく、例えばスロットルアクチュエータの制御を行う。
【００１３】
尚、目標当量比に応じた補正を行った後に、燃焼状態に応じた補正を行う構成であっても良いし、これとは逆に、燃焼状態に応じた補正を行った後に、目標当量比に応じた補正を行う構成としても良く、更に、目標当量比に応じた補正と燃焼状態に応じた補正とが同時に行われる構成であっても良い。
請求項４記載の発明では、エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、吸気行程にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射させて行う成層燃焼とを切り換え制御する燃焼状態切り換え手段と、を備え、前記燃焼状態による補正手段が、前記燃焼状態切り換え手段によって切り換え制御される均質燃焼と成層燃焼とに応じて前記目標吸入空気量を補正する構成とした。
【００１４】
かかる構成によると、均質燃焼と、該均質燃焼よりも希薄な当量比での燃焼を可能にする成層燃焼とが切り換え制御される構成において、均質燃焼と成層燃焼とでは同じ当量比であっても発生トルク（燃焼効率）が異なることに対応して、目標吸入空気量が補正される。
請求項５記載の発明では、前記燃焼状態による補正手段が、目標当量比に応じた燃焼効率補正率のテーブルとして均質燃焼用と成層燃焼用との２つを予め記憶し、これら２つのテーブルのうちのそのときの燃焼状態に対応するテーブルから検索される燃焼効率補正率に基づいて前記目標吸入空気量を補正する構成とした。
【００１５】
かかる構成によると、目標当量比による燃焼効率の違いに基づき、目標吸入空気量を補正する構成において、前記燃焼効率補正率を記憶したテーブルとして均質燃焼用と成層燃焼用との２つが予め記憶されており、同じ目標当量比であっても、参照するテーブルによって異なる燃焼効率補正率を得て、目標吸入空気量を補正する。
【００１６】
請求項６記載の発明では、前記燃焼状態による補正手段が、前記目標当量比に応じた燃焼効率補正率を、均質燃焼と成層燃焼とで異なるゲインにより補正し、該補正された燃焼効率補正率に基づいて前記目標吸入空気量を補正する構成とした。
かかる構成によると、目標当量比に応じて燃焼状態に関わらずに同じ燃焼効率補正率が設定されるが、この目標当量比に応じた燃焼効率補正率を、均質燃焼と成層燃焼とで異なるゲインで補正して、目標吸入空気量の補正に用いるようにすることで、実質的に均質燃焼であるか成層燃焼であるかによって異なる燃焼効率補正率により目標吸入空気量が補正されるようにする。
【００１７】
請求項７記載の発明では、前記目標当量比に応じたポンピングロストルクに基づき補正された目標エンジントルクに基づき目標吸入空気量を演算する構成とした。
かかる構成によると、目標エンジントルクに目標当量比に応じて異なるポンピングロストルクが付加され、該ポンピングロストルクが付加された目標エンジントルクに基づいて目標吸入空気量が演算される。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明によると、目標エンジントルク及び目標当量比に対応した目標吸入空気量を設定して、目標当量比の可変制御に対応すると共に、燃焼状態の切り換え制御に対応すべく、燃焼状態に応じた補正を目標吸入空気量に施すので、燃焼状態による燃焼効率の違いに対応した目標吸入空気量を設定でき、以て、燃焼状態の切り換えに伴うトルク段差の発生を回避できるという効果がある。
【００１９】
請求項２記載の発明によると、成層燃焼により超希薄当量比での燃焼を可能にする直噴エンジンにおいて、目標当量比の可変制御に伴う均質燃焼，成層燃焼の切り換えに応じて目標吸入空気量が補正され、同じ当量比であっても発生トルクが異なる均質燃焼，成層燃焼の切り換えが行われても、トルク段差が発生することを回避できるという効果がある。
【００２０】
請求項３記載の発明によると、アクセル操作量とエンジン回転速度とに応じた目標エンジントルク，目標トルクが得られるように目標吸入空気量が演算される一方、前記目標吸入空気量に燃焼状態に応じた補正を施すので、燃焼状態による燃焼効率の違いに対応した目標吸入空気量を設定でき、以て、燃焼状態の切り換えに伴うトルク段差の発生を回避できるという効果がある。
【００２１】
請求項４記載の発明によると、均質燃焼と成層燃焼とが切り換え制御されることに対応して目標吸入空気量を補正することで、同じ当量比であっても発生トルクが異なる均質燃焼，成層燃焼の切り換えが行われても、トルク段差が発生することを回避できるという効果がある。
請求項５記載の発明によると、目標当量比の違いによる燃焼効率の違いに対応するための燃焼効率補正率を、成層燃焼時と均質燃焼時とで異なるテーブルから検索させることで、目標当量比及び成層，均質燃焼の違いに対応して、目標吸入空気量を燃焼効率に応じて精度良く補正できるという効果がある。
【００２２】
請求項６記載の発明によると、目標当量比の違いによる燃焼効率の違いに対応するための燃焼効率補正率を、成層燃焼時と均質燃焼時とで異なるゲインで補正することで、目標当量比及び成層，均質燃焼の違いに対応するための目標吸入空気量の補正を簡便に実行できるという効果がある。
請求項７記載の発明によると、目標当量比に応じて異なるポンピングロストルクが付加された目標エンジントルクに基づき、目標吸入空気量が演算されるので、運転者が要求する目標エンジントルクを精度良く得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を説明する。
図２は、実施形態におけるエンジンのシステム構成図である。
この図２において、アクセル操作量検出手段としてのアクセル開度センサ１は、運転者によるアクセルペダル踏込み量に相当するアクセル操作量ＡＰＳを、運転者が所望するエンジン負荷 (エンジントルク) として検出する。
【００２４】
エンジン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ＰＯＳ及び気筒間の行程位相差毎のリファレンス信号ＲＥＦを出力し、前記ポジション信号ＰＯＳの単位時間当りの発生数を計測することにより、或いは、前記リファレンス信号ＲＥＦの発生周期を計測することにより、エンジン回転速度ＮＥを検出できる。
【００２５】
エアフローメータ３は、エンジン４の吸入空気量 (単位時間当りの吸入空気量＝吸入空気流量) Ｑを検出する。
水温センサ５は、エンジン４の冷却水温度ＴＷを検出する。
エンジン４には、噴射パルス信号によって開弁駆動され燃料を燃焼室内に直接噴射する電磁式の燃料噴射弁６、燃焼室に装着されて点火を行う点火栓７が設けられ、また、エンジン４の吸気通路８には、スロットル弁９が介装される一方、該スロットル弁９をモータ等のスロットルアクチュエータで開閉駆動して目標スロットル開度に制御するスロットル弁制御装置10が備えられている。
【００２６】
前記各種センサからの検出信号は、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット11に入力され、該コントロールユニット11は、前記各種センサ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を駆動して燃料供給量（空燃比）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。
【００２７】
ここで、前記コントロールユニット11による燃料供給量制御及びスロットル開度制御の様子を、図３の制御ブロック図に基づいて説明する。
エンジントルク平衡値演算部Ａには、前記アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転速度ＮＥとが入力され、予めアクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転速度ＮＥとをパラメータとしてエンジントルク平衡値（目標エンジントルク）ｔＴＥＯを記憶したマップを参照して、エンジントルク平衡値（目標エンジントルク）ｔＴＥＯを演算する。
【００２８】
前記エンジントルク平衡値演算部Ａで演算されたエンジントルク平衡値（目標エンジントルク）ｔＴＥＯは、目標吸入空気量演算部Ｂに入力され、予めエンジントルク平衡値（目標エンジントルク）ｔＴＥＯとエンジン回転速度ＮＥとをパラメータとして目標吸入空気量ＴＴＰＯを記憶したマップを参照し、基準当量比（例えば理論空燃比）に対応する目標吸入空気量ＴＴＰＯを演算する。
【００２９】
尚、前記目標吸入空気量ＴＴＰＯとしては、１吸気行程毎の吸入空気量そのものの他、１吸気行程毎の吸入空気量に対応する基本燃料噴射量 (パルス幅) や、前記エアフローメータ３で検出される単位時間当りの吸入空気量などを用いても良い。
また、上記エンジントルク平衡値演算部Ａ及び目標吸入空気量演算部Ｂによって、本実施形態における目標吸入空気量演算手段が構成されるが、上記エンジントルク平衡値演算部Ａ及び目標吸入空気量演算部Ｂを一体化し、アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転速度ＮＥとから直接目標吸入空気量ＴＴＰＯを演算する構成であっても良い。
【００３０】
一方、目標当量比演算部Ｃにも、前記エンジントルク平衡値演算部Ａと同様に、前記アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転速度ＮＥとが入力され、予めアクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転速度ＮＥとをパラメータとして目標当量比ｔＤＭＬを記憶したマップを参照して、目標当量比ｔＤＭＬを演算する。尚、前記目標当量比ｔＤＭＬは、アクセル操作量ＡＰＳ，エンジン回転速度ＮＥの他、冷却水温度，始動後時間，車速，加速度，アイドル時の補機負荷，マスターバック負圧などをパラメータとして演算される構成であっても良い。
【００３１】
前記目標当量比演算部Ｃで演算された目標当量比ｔＤＭＬは、燃焼効率補正率演算部Ｄに入力される。前記燃焼効率補正率演算部Ｄには、前記目標当量比ｔＤＭＬの他、成層燃焼，均質燃焼のいずれが選択されているかを示す判定信号が入力される。
本実施の形態のエンジン４には、前述のように燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁６が備えられ、吸気行程にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射させて行う超希薄当量比での燃焼が可能な成層燃焼とが切り換え可能に構成され（燃焼状態切り換え手段）、前記目標当量比演算部Ｃでは、前記均質燃焼，成層燃焼の切り換え制御を前提とし、各燃焼状態における当量比制御範囲内の当量比が設定されるようにしてあり、実質的には、前記目標当量比演算部Ｃにおいて、目標当量比ｔＤＭＬの設定と共に、均質燃焼，成層燃焼のいずれを選択するかが決定されることになる。
【００３２】
前記燃焼効率補正率演算部Ｄには、予め目標当量比ｔＤＭＬに応じて燃焼効率補正率ＩＴＡＦを記憶したテーブルとして、均質燃焼用のテーブルと成層燃焼用のテーブルとの２種類が記憶されている。これは、同じ当量比であっても、成層燃焼，均質燃焼による燃焼効率の違いによって発生トルクが異なり、かつ、成層燃料と均質燃焼との切り換え制御において同じ目標当量比ｔＤＭＬに対して成層燃焼が選択される場合と均質燃焼が選択される場合があるためである（図９参照）。
【００３３】
そして、前記均質，成層燃焼の判定信号から前記２つのテーブルのうちのいずれか一方を選択し、選択した方のテーブルにおいてそのときの目標当量比ｔＤＭＬに対応する燃焼効率補正率ＩＴＡＦを検索する。
前記燃焼効率補正率ＩＴＡＦは、前記目標吸入空気量演算部Ｂで演算された目標吸入空気量ＴＴＰＯに乗算され（燃焼状態による補正手段）、該乗算補正によって得られた目標吸入空気量ＴＴＰ１が、更に、前記目標当量比ｔＤＭＬで除算され（目標当量比による補正手段）、最終的な目標吸入空気量ＴＴＰ２が設定される。
【００３４】
目標スロットル弁開度演算部Ｅには、前記目標吸入空気量ＴＴＰ２と共にエンジン回転速度ＮＥが入力され、予め目標吸入空気量ＴＴＰ２及びエンジン回転速度ＮＥをパメラメータとして目標スロットル弁開度ＴＴＰＳを記憶したマップを参照し、そのときの目標吸入空気量ＴＴＰ２，エンジン回転速度ＮＥに対応する目標スロットル弁開度ＴＴＰＳを演算する。
【００３５】
前記目標スロットル弁開度ＴＴＰＳは、前記スロットル弁制御装置10に入力され、前記目標スロットル弁開度ＴＴＰＳになるように、スロットルアクチュエータを制御することで、前記目標吸入空気量ＴＴＰ２が得られる（吸入空気量制御手段）。
一方、基本燃料供給量演算部Ｆには、エアフローメータ３で検出された実際の吸入空気量Ｑとエンジン回転速度ＮＥとが入力され、基準当量比（例えば理論空燃比）に対応する基本燃料供給量（基本噴射パルス幅）ＴＰを演算する。
【００３６】
尚、エアフローメータ３の代わりに吸気圧センサを備える場合には、前記基本燃料供給量（基本噴射パルス幅）ＴＰを、前記吸気圧センサで検出される吸気圧とエンジン回転速度ＮＥとに基づいて行わせることができ、また、スロットル弁開度とエンジン回転速度とに基づいて基本燃料供給量ＴＰを演算させることも可能である。
【００３７】
補正演算部Ｇでは、前記基本燃料供給量（基本噴射パルス幅）ＴＰを、目標当量比ｔＤＭＬやバッテリ電圧による補正分ＴＳ等で補正して、最終的な燃料供給量（燃料噴射パルス幅）ＴＩを演算する。
コントロールユニット11は、前記燃料供給量（燃料噴射パルス幅）ＴＩに相当するパルス幅の噴射パルス信号を、均質燃焼，成層燃焼に応じた噴射タイミングにおいて前記燃料噴射弁６に出力する。
【００３８】
図４のフローチャートは、上記図３の制御ブロック図に示される制御内容を示すものであり、まず、Ｓ１では、アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて目標エンジントルク（エンジントルク平衡値）ｔＴＥＯを演算する。
Ｓ２では、アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて目標当量比ｔＤＭＬを演算する。
【００３９】
Ｓ３では、前記目標エンジントルクｔＴＥＯとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて目標吸入空気量ＴＴＰＯを演算する（目標吸入空気量演算手段）。
Ｓ４では、成層燃焼状態であるか否かを判別し、成層燃焼時であれば、Ｓ５へ進み、成層燃焼用の燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演算し、成層燃焼時でないとき、即ち、均質燃焼時であれば、Ｓ６へ進んで均質燃焼用の燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演算する。
【００４０】
Ｓ７では、前記目標吸入空気量ＴＴＰＯに前記燃焼効率補正率ＩＴＡＦを乗算して、燃焼状態及び目標当量比ｔＤＭＬに応じた燃焼効率補正が施された目標吸入空気量ＴＴＰ１を演算する（燃焼状態による補正手段）。
Ｓ８では、前記目標吸入空気量ＴＴＰ１を、目標当量比ｔＤＭＬで除算して、目標当量比ｔＤＭＬ相当の目標吸入空気量ＴＴＰ２を演算する（目標当量比による補正手段）。
【００４１】
Ｓ９では、前記目標吸入空気量ＴＴＰ２とエンジン回転速度ＮＥとに基づいて目標スロットル弁開度ＴＴＰＳを演算し、これを前記スロットル弁制御装置10に出力する（吸入空気量制御手段）。
Ｓ10では、基本燃料供給量ＴＰを、そのときの吸入空気量Ｑ，エンジン回転速度ＮＥ及び基準当量比に基づいて演算し、Ｓ11では、前記基本燃料供給量ＴＰを目標当量比ｔＤＭＬ等により補正して最終的な燃料供給量ＴＩを演算する。そして、Ｓ12では、前記燃料供給量ＴＩに相当するパルス幅の噴射パルス信号を、均質，成層燃焼に応じた噴射タイミングにおいて燃料噴射弁６に出力する。
【００４２】
上記構成によると、同じ当量比であっても均質燃焼と成層燃焼とで発生トルクが異なることに対応して目標吸入空気量を補正するので、均質燃焼から成層燃焼への切り換え時にトルク段差が発生することを回避できる。
図５は第２の実施形態を示す制御ブロック図であり、図３に示した第１の実施形態に対し、以下に示す構成のみが異なる。即ち、前記目標当量比演算部Ｃで演算された目標当量比ｔＤＭＬに応じたポンピングロストルク（ポンプロストルク）ＴｐＩを演算するポンピングロストルク演算部Ｈが設けられ、該ポンピングロストルク演算部Ｈで演算されたポンピングロストルクＴｐＩが、前記エンジントルク平衡値演算部で演算されたエンジントルク平衡値（目標エンジントルク）ｔＴＥＯに加算され、該加算補正後の目標エンジントルクＴＴＣに基づき前記目標吸入空気量演算部Ｂが目標吸入空気量ＴＴＰＯを演算する構成となっている。
【００４３】
ここで、図３及び図４に示した第１の実施形態と同様にして、前記目標吸入空気量ＴＴＰＯに、目標当量比ｔＤＭＬに応じた補正と、燃焼効率補正率ＩＴＡＦによる補正とが施されることになるが、目標エンジントルクｔＴＥＯにポンピングロストルクＴｐＩが付加されるため、前記燃焼効率補正率ＩＴＡＦによる補正は、リーン燃焼によるポンピングロス低減分を差し引いた補正（例えば熱効率向上分などの補正）を行うことになる。
【００４４】
図６のフローチャートは、上記図５の制御ブロック図に示される制御内容を示すものであり、まず、Ｓ21で、エンジントルク平衡値（目標エンジントルク）ｔＴＥＯを演算し、Ｓ22では、目標当量比ｔＤＭＬを演算する。
Ｓ23では、前記目標当量比ｔＤＭＬに基づきポンピングロストルクＴｐＩを演算する。
【００４５】
Ｓ24では、前記目標エンジントルクｔＴＥＯに前記ポンピングロストルクＴｐＩを加算して、補正された目標エンジントルクＴＴＣを得る。
Ｓ25では、前記目標エンジントルクＴＴＣに基づいて目標吸入空気量ＴＴＰＯを演算する。
Ｓ26では、前記目標吸入空気量ＴＴＰＯを目標当量比ｔＤＭＬで除算して、目標当量比ｔＤＭＬ相当の目標吸入空気量ＴＴＰ１を演算する。
【００４６】
Ｓ27では、成層燃焼時であるか否かを判別し、成層燃焼時であれば、Ｓ28へ進み、成層燃焼用の燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演算し、成層燃焼時でないとき、即ち、均質燃焼時であれば、Ｓ29へ進んで均質燃焼用の燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演算する。
Ｓ30では、前記目標吸入空気量ＴＴＰ１に前記燃焼効率補正率ＩＴＡＦを乗算して、目標吸入空気量ＴＴＰ２を演算する。
【００４７】
Ｓ31では、前記目標吸入空気量ＴＴＰ２に基づいて目標スロットル弁開度ＴＴＰＳを演算し、該目標スロットル弁開度ＴＴＰＳをスロットル弁制御装置10に出力する。
一方、Ｓ41では、基本燃料供給量ＴＰを演算し、次のＳ42では、前記目標当量比ｔＤＭＬで前記基本燃料供給量ＴＰを補正して、最終的な燃料供給量ＴＩを演算する。そして、Ｓ43では、成層燃焼，均質燃焼によって異なる噴射タイミングであるか否かを判別し、噴射タイミングになったときに前記燃料供給量ＴＩに相当するパルス幅の噴射パルス信号を前記燃料噴射弁６に出力する。
【００４８】
図７は第３の実施形態を示す制御ブロック図であり、前記図３に示した第１の実施形態に対し、以下に示す構成が異なる。
即ち、燃焼効率補正率演算部Ｄが、目標当量比ｔＤＭＬのみから燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演算する構成となっている一方、前記燃焼効率補正率演算部Ｄで演算された燃焼効率補正率ＩＴＡＦを補正するゲインＧain を、均質燃焼，成層燃焼の別によって切り替える成層・均質ゲイン切り替え部Ｉが設けられている。前記成層・均質ゲイン切り替え部Ｉは、均質燃焼時にはゲイン＝１を出力し、成層燃焼時には成層用ゲインを出力するものであり、前記燃焼効率補正率演算部Ｄが均質燃焼に適合する燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演算し、成層燃焼時には、成層用ゲインで前記均質燃焼に適合する燃焼効率補正率ＩＴＡＦを補正することで、成層燃焼に見合った燃焼効率補正率ＩＴＡＦに変換されるようにしてある。
【００４９】
図８のフローチャートは、上記図７の制御ブロック図に示される制御内容を示すものであり、まず、Ｓ51で、エンジントルク平衡値（目標エンジントルク）ｔＴＥＯを演算し、Ｓ52では、目標当量比ｔＤＭＬを演算する。
Ｓ53では、目標エンジントルクｔＴＥＯに基づき目標吸入空気量ＴＴＰＯを演算する。
【００５０】
Ｓ54では、前記目標当量比ｔＤＭＬに基づき燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演算する。
Ｓ55では、成層燃焼時であるか否かを判別し、成層燃焼時であればＳ56へ進んで成層用燃焼効率ゲインを選択し、成層燃焼時でなく均質燃焼時であるときには、Ｓ57へ進んで均質用燃焼効率ゲインを選択する。
【００５１】
Ｓ58では、上記のように成層，均質燃焼の別に応じて選択されたゲインＧainに従って、前記燃焼効率補正率ＩＴＡＦを補正する。
Ｓ59では、目標吸入空気量ＴＴＰＯを、前記補正された燃焼効率補正率ＩＴＡＦ’によって補正して、目標吸入空気量ＴＴＰ１を演算する。
Ｓ60では、前記目標吸入空気量ＴＴＰ１を目標当量比ｔＤＭＬで除算して、最終的な目標吸入空気量ＴＴＰ２を演算する。
【００５２】
Ｓ61では、エンジン回転速度ＮＥと前記目標吸入空気量ＴＴＰ２とに基づき、目標スロットル弁開度ＴＴＰＳを演算し、該目標スロットル弁開度ＴＴＰＳをスロットル弁制御装置10に出力する。
また、Ｓ62では、基本燃料供給量ＴＰを、そのときの実際の吸入空気量Ｑと基準当量比とに基づいて演算し、Ｓ63では、前記基本燃料供給量ＴＰを目標当量比ｔＤＭＬ等により補正して最終的な燃料供給量ＴＩを演算する。そして、Ｓ64では、所定のタイミングで前記燃料供給量ＴＩに相当するパルス幅の噴射パルス信号を燃料噴射弁６に出力する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】請求項３に係る発明の基本構成を示すブロック図。
【図２】実施の形態におけるエンジンのシステム構成図。
【図３】第１の実施形態を示す制御ブロック図。
【図４】第１の実施形態を示すフローチャート。
【図５】第２の実施形態を示す制御ブロック図。
【図６】第２の実施形態を示すフローチャート。
【図７】第３の実施形態を示す制御ブロック図。
【図８】第３の実施形態を示すフローチャート。
【図９】成層燃焼，均質燃焼の違いによる燃費率の違いを示す線図。
【符号の説明】
【００５４】
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…エンジン，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，Ａ…エンジントルク平衡値演算部，Ｂ…目標吸入空気量演算部，Ｃ…目標当量比演算部，Ｄ…燃焼効率補正率演算部，Ｅ…目標スロットル弁開度演算部，Ｆ…基本燃料供給量演算部，Ｇ…補正演算部，Ｈ…ポンピングロストルク演算部，Ｉ…成層・均質ゲイン切り替え部
【図１】
2004162725.tif 000003
【図２】
2004162725.tif 000004
【図３】
2004162725.tif 000005
【図４】
2004162725.tif 000006
【図５】
2004162725.tif 000007
【図６】
2004162725.tif 000008
【図７】
2004162725.tif 000009
【図８】
2004162725.tif 000010
【図９】
2004162725.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月15日(2004.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの運転状態に応じて演算された目標エンジントルクとエンジンの運転状態に応じて演算された目標当量比とに基づいて目標吸入空気量を演算すると共に、該目標吸入空気量に基づいてエンジンの吸入空気量を制御するエンジンのトルク制御装置において、
燃焼状態が変わっても前記目標エンジントルクを得るように、燃焼状態毎に前記目標当量比に応じて設定された燃焼効率補正値に基づいて前記目標吸入空気量を補正することを特徴とするエンジンのトルク制御装置。
【請求項２】
エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、吸気行程にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射させて行う成層燃焼とが切り換え可能に構成され、前記燃焼状態に応じた目標吸入空気量の補正が、前記均質燃焼と成層燃焼とに応じた目標吸入空気量の補正であることを特徴とする請求項１記載のエンジンのトルク制御装置。
【請求項３】
アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
前記検出されたアクセル操作量及びエンジン回転速度に応じて演算された目標エンジントルクと、前記検出されたアクセル操作量及びエンジン回転速度に応じて演算された目標当量比と、に基づいて目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、
該目標吸入空気量に基づいて、エンジンの吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、
を含んで構成されるエンジンのトルク制御装置において、
燃焼状態が変わっても前記目標エンジントルクを得るように、燃焼状態毎に前記目標当量比に応じて設定された燃焼効率補正値に基づいて前記目標吸入空気量を補正する補正手段を設けたことを特徴とするエンジンのトルク制御装置
【請求項４】
エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、吸気行程にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射させて行う成層燃焼とを切り換え制御する燃焼状態切り換え手段と、を備え、前記補正手段が、前記燃焼状態切り換え手段によって切り換え制御される均質燃焼と成層燃焼とに応じて前記目標吸入空気量を補正することを特徴とする請求項３記載のエンジンのトルク制御装置。
【請求項５】
前記補正手段が、目標当量比に応じた燃焼効率補正値のテーブルとして均質燃焼用と成層燃焼用との２つを予め記憶し、これら２つのテーブルのうちのそのときの燃焼状態に対応するテーブルから検索される燃焼効率補正値に基づいて前記目標吸入空気量を補正することを特徴とする請求項４記載のエンジンのトルク制御装置。
【請求項６】
前記補正手段が、前記目標当量比に応じた燃焼効率補正値を、均質燃焼と成層燃焼とで異なるゲインにより補正し、該補正された燃焼効率補正値に基づいて前記目標吸入空気量を補正することを特徴とする請求項４記載のエンジンのトルク制御装置。
【請求項７】
前記目標吸入空気量演算手段が、目標当量比に応じたポンピングロストルクに基づき補正された目標エンジントルクに基づき目標吸入空気量を演算することを特徴する請求項３〜６のいずれか１つに記載のエンジンのトルク制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのトルク制御装置に関し、詳しくは、エンジンの運転状態に応じた目標エンジントルク及び目標当量比が得るべく、エンジンの吸入空気量と燃料供給量とを制御する構成の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエンジンのトルク制御装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
このものは、目標エンジントルクとエンジン回転速度とから目標スロットル弁開度を求め、該目標スロットル弁開度に基づいてスロットルアクチュエータを制御する構成となっていた。
【特許文献１】特開昭６２−１１０５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のエンジンのトルク制御装置では、目標スロットル弁開度を目標エンジントルクとエンジン回転速度とから直接検索する構成となっているが、これは、一定の当量比 (例えば理論空燃比) に制御することを前提としており、当量比を運転状態に応じて可変に制御するエンジンにはそのまま適用できないという問題があった。
【０００４】
更に、近年、エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、吸気行程にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射させて行う成層燃焼とが運転領域に応じて切り換えられる構成の火花点火式直噴エンジンが開発されているが、かかるエンジンでは、均質燃焼時と成層燃焼時とでは同じ当量比でも発生トルクが異なるために、目標当量比に応じて空気量制御値を変更するのみでは、目標エンジントルクを精度良く得ることができず、均質燃焼と成層燃焼との切り換え時にトルク段差を生じてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、目標当量比の変更と共に、燃焼状態の切り換えが行われる前記火花点火式直噴エンジンにおいて、目標当量比及び燃焼状態の変更・切り換えがあっても、目標エンジントルクに精度良く制御できるトルク制御装置を提供し、均質燃焼と成層燃焼との間で切り換えが行われるときにトルク段差が発生することを回避できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため、請求項１記載の発明は、エンジンの運転状態に応じて演算された目標エンジントルクとエンジンの運転状態に応じて演算された目標当量比とに基づいて目標吸入空気量を演算すると共に、該目標吸入空気量に基づいてエンジンの吸入空気量を制御するエンジンのトルク制御装置において、燃焼状態が変わっても前記目標エンジントルクを得るように、燃焼状態毎に前記目標当量比に応じて設定された燃焼効率補正値に基づいて前記目標吸入空気量を補正する構成とした。
【０００７】
かかる構成によると、エンジンの運転状態に応じて演算された目標エンジントルクとエンジンの運転状態に応じて演算された目標当量比とに基づいて目標吸入空気量が演算されるが、燃焼状態が変わっても前記目標エンジントルクを得るように、燃焼状態毎に前記目標当量比に応じて設定された燃焼効率補正値に基づいて前記目標吸入空気量が補正され、該補正された目標吸入空気量に基づいて実際の吸入空気量が制御される。
前記目標吸入空気量に応じた吸入空気量の制御は、例えば目標吸入空気量相当の目標スロットル弁開度を求め、該目標スロットル弁開度に基づいてスロットルアクチュエータを制御することで行われる。
【０００８】
一方、エンジンへの燃料供給制御は、前記当量比の混合気を形成すべく行われることになる。
請求項２記載の発明では、エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、吸気行程にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射させて行う成層燃焼とが切り換え可能に構成され、前記燃焼状態に応じた目標吸入空気量の補正が、前記均質燃焼と成層燃焼とに応じた目標吸入空気量の補正である構成とした。
【０００９】
かかる構成によると、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁により、均質燃焼又は成層燃焼を行わせることが可能であって、該均質燃焼，成層燃焼の違いによる発生トルク（燃焼効率）の違いに対応すべく、目標吸入空気量を補正する。
一方、請求項３記載の発明は、以下のように構成される。
【００１０】
アクセル操作量検出手段はアクセル操作量を検出し、エンジン回転速度検出手段はエンジン回転速度を検出する。
そして、目標吸入空気量演算手段は、前記検出されたアクセル操作量及びエンジン回転速度に応じて演算された目標エンジントルクと、前記検出されたアクセル操作量及びエンジン回転速度に応じて演算された目標当量比と、に基づいて目標吸入空気量を演算する。
【００１１】
そして、吸入空気量制御手段は、前記目標吸入空気量に基づいて、エンジンの吸入空気量を制御する。
ここで、補正手段は、燃焼状態が変わっても前記目標エンジントルクを得るように、燃焼状態毎に前記目標当量比に応じて設定された燃焼効率補正値に基づいて前記目標吸入空気量を補正する。
【００１２】
かかる構成によると、アクセル操作量及びエンジン回転速度に応じて演算された目標エンジントルクと、アクセル操作量及びエンジン回転速度に応じて演算された目標当量比と、に基づいて目標吸入空気量が演算される。
ここで、目標当量比による燃焼効率の違いに基づき目標吸入空気量を補正するが、同じ目標当量比であっても燃焼状態によって発生トルク（燃焼効率）が異なることに対応すべく、燃焼状態毎に燃焼効率補正値を設定して目標吸入空気量を補正する。
そして、該補正後の目標吸入空気量を得るべく、例えばスロットルアクチュエータの制御を行う。
【００１３】
請求項４記載の発明では、エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、吸気行程にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射させて行う成層燃焼とを切り換え制御する燃焼状態切り換え手段と、を備え、前記補正手段が、前記燃焼状態切り換え手段によって切り換え制御される均質燃焼と成層燃焼とに応じて前記目標吸入空気量を補正する構成とした。
【００１４】
かかる構成によると、均質燃焼と、該均質燃焼よりも希薄な当量比での燃焼を可能にする成層燃焼とが切り換え制御される構成において、均質燃焼と成層燃焼とでは同じ当量比であっても発生トルク（燃焼効率）が異なることに対応して、目標吸入空気量が補正される。
請求項５記載の発明では、前記補正手段が、目標当量比に応じた燃焼効率補正値のテーブルとして均質燃焼用と成層燃焼用との２つを予め記憶し、これら２つのテーブルのうちのそのときの燃焼状態に対応するテーブルから検索される燃焼効率補正値に基づいて前記目標吸入空気量を補正する構成とした。
【００１５】
かかる構成によると、目標当量比による燃焼効率の違いに基づき、目標吸入空気量を補正する構成において、前記燃焼効率補正値を記憶したテーブルとして均質燃焼用と成層燃焼用との２つが予め記憶されており、同じ目標当量比であっても、参照するテーブルによって異なる燃焼効率補正値を得て、目標吸入空気量を補正する。
【００１６】
請求項６記載の発明では、前記補正手段が、前記目標当量比に応じた燃焼効率補正値を、均質燃焼と成層燃焼とで異なるゲインにより補正し、該補正された燃焼効率補正値に基づいて前記目標吸入空気量を補正する構成とした。
かかる構成によると、目標当量比に応じて燃焼状態に関わらずに同じ燃焼効率補正値が設定されるが、この目標当量比に応じた燃焼効率補正値を、均質燃焼と成層燃焼とで異なるゲインで補正して、目標吸入空気量の補正に用いるようにすることで、実質的に均質燃焼であるか成層燃焼であるかによって異なる燃焼効率補正値により目標吸入空気量が補正されるようにする。
【００１７】
請求項７記載の発明では、前記目標当量比に応じたポンピングロストルクに基づき補正された目標エンジントルクに基づき目標吸入空気量を演算する構成とした。
かかる構成によると、目標エンジントルクに目標当量比に応じて異なるポンピングロストルクが付加され、該ポンピングロストルクが付加された目標エンジントルクに基づいて目標吸入空気量が演算される。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明によると、目標エンジントルク及び目標当量比に対応した目標吸入空気量を設定して、目標当量比の可変制御に対応すると共に、燃焼状態が変わっても前記目標エンジントルクを得るように、燃焼状態毎に前記目標当量比に応じて設定された燃焼効率補正値に基づいて前記目標吸入空気量を補正するので、燃焼状態による燃焼効率の違いに対応した目標吸入空気量を設定でき、以て、燃焼状態の切り換えに伴うトルク段差の発生を回避できるという効果がある。
【００１９】
請求項２記載の発明によると、成層燃焼により超希薄当量比での燃焼を可能にする直噴エンジンにおいて、目標当量比の可変制御に伴う均質燃焼，成層燃焼の切り換えに応じて目標吸入空気量が補正され、同じ当量比であっても発生トルクが異なる均質燃焼，成層燃焼の切り換えが行われても、トルク段差が発生することを回避できるという効果がある。
【００２０】
請求項３記載の発明によると、アクセル操作量及びエンジン回転速度に応じた目標エンジントルク及び目標当量比に基づいて目標吸入空気量を演算する一方、燃焼状態が変わっても前記目標エンジントルクを得るように、燃焼状態毎に前記目標当量比に応じて設定された燃焼効率補正値に基づいて前記目標吸入空気量を補正するので、燃焼状態による燃焼効率の違いに対応した目標吸入空気量を設定でき、以て、燃焼状態の切り換えに伴うトルク段差の発生を回避できるという効果がある。
【００２１】
請求項４記載の発明によると、均質燃焼と成層燃焼とが切り換え制御されることに対応して目標吸入空気量を補正することで、同じ当量比であっても発生トルクが異なる均質燃焼，成層燃焼の切り換えが行われても、トルク段差が発生することを回避できるという効果がある。
請求項５記載の発明によると、目標当量比の違いによる燃焼効率の違いに対応するための燃焼効率補正値を、成層燃焼時と均質燃焼時とで異なるテーブルから検索させることで、目標当量比及び成層，均質燃焼の違いに対応して、目標吸入空気量を燃焼効率に応じて精度良く補正できるという効果がある。
【００２２】
請求項６記載の発明によると、目標当量比の違いによる燃焼効率の違いに対応するための燃焼効率補正値を、成層燃焼時と均質燃焼時とで異なるゲインで補正することで、目標当量比及び成層，均質燃焼の違いに対応するための目標吸入空気量の補正を簡便に実行できるという効果がある。
請求項７記載の発明によると、目標当量比に応じて異なるポンピングロストルクが付加された目標エンジントルクに基づき、目標吸入空気量が演算されるので、運転者が要求する目標エンジントルクを精度良く得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を説明する。
図１は、実施形態におけるエンジンのシステム構成図である。
この図１において、アクセル操作量検出手段としてのアクセル開度センサ１は、運転者によるアクセルペダル踏込み量に相当するアクセル操作量ＡＰＳを、運転者が所望するエンジン負荷 (エンジントルク) として検出する。
【００２４】
エンジン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ＰＯＳ及び気筒間の行程位相差毎のリファレンス信号ＲＥＦを出力し、前記ポジション信号ＰＯＳの単位時間当りの発生数を計測することにより、或いは、前記リファレンス信号ＲＥＦの発生周期を計測することにより、エンジン回転速度ＮＥを検出できる。
【００２５】
エアフローメータ３は、エンジン４の吸入空気量 (単位時間当りの吸入空気量＝吸入空気流量) Ｑを検出する。
水温センサ５は、エンジン４の冷却水温度ＴＷを検出する。
エンジン４には、噴射パルス信号によって開弁駆動され燃料を燃焼室内に直接噴射する電磁式の燃料噴射弁６、燃焼室に装着されて点火を行う点火栓７が設けられ、また、エンジン４の吸気通路８には、スロットル弁９が介装される一方、該スロットル弁９をモータ等のスロットルアクチュエータで開閉駆動して目標スロットル開度に制御するスロットル弁制御装置10が備えられている。
【００２６】
前記各種センサからの検出信号は、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット11に入力され、該コントロールユニット11は、前記各種センサ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を駆動して燃料供給量（空燃比）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。
【００２７】
ここで、前記コントロールユニット11による燃料供給量制御及びスロットル開度制御の様子を、図２の制御ブロック図に基づいて説明する。
エンジントルク平衡値演算部Ａには、前記アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転速度ＮＥとが入力され、予めアクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転速度ＮＥとをパラメータとしてエンジントルク平衡値（目標エンジントルク）ｔＴＥＯを記憶したマップを参照して、エンジントルク平衡値（目標エンジントルク）ｔＴＥＯを演算する。
【００２８】
前記エンジントルク平衡値演算部Ａで演算されたエンジントルク平衡値（目標エンジントルク）ｔＴＥＯは、目標吸入空気量演算部Ｂに入力され、予めエンジントルク平衡値（目標エンジントルク）ｔＴＥＯとエンジン回転速度ＮＥとをパラメータとして目標吸入空気量ＴＴＰＯを記憶したマップを参照し、基準当量比（例えば理論空燃比）に対応する目標吸入空気量ＴＴＰＯを演算する。
【００２９】
尚、前記目標吸入空気量ＴＴＰＯとしては、１吸気行程毎の吸入空気量そのものの他、１吸気行程毎の吸入空気量に対応する基本燃料噴射量 (パルス幅) や、前記エアフローメータ３で検出される単位時間当りの吸入空気量などを用いても良い。
また、上記エンジントルク平衡値演算部Ａ及び目標吸入空気量演算部Ｂによって、本実施形態における目標吸入空気量演算手段が構成されるが、上記エンジントルク平衡値演算部Ａ及び目標吸入空気量演算部Ｂを一体化し、アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転速度ＮＥとから直接目標吸入空気量ＴＴＰＯを演算する構成であっても良い。
【００３０】
一方、目標当量比演算部Ｃにも、前記エンジントルク平衡値演算部Ａと同様に、前記アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転速度ＮＥとが入力され、予めアクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転速度ＮＥとをパラメータとして目標当量比ｔＤＭＬを記憶したマップを参照して、目標当量比ｔＤＭＬを演算する。尚、前記目標当量比ｔＤＭＬは、アクセル操作量ＡＰＳ，エンジン回転速度ＮＥの他、冷却水温度，始動後時間，車速，加速度，アイドル時の補機負荷，マスターバック負圧などをパラメータとして演算される構成であっても良い。
【００３１】
前記目標当量比演算部Ｃで演算された目標当量比ｔＤＭＬは、燃焼効率補正率演算部Ｄに入力される。前記燃焼効率補正率演算部Ｄには、前記目標当量比ｔＤＭＬの他、成層燃焼，均質燃焼のいずれが選択されているかを示す判定信号が入力される。
本実施の形態のエンジン４には、前述のように燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁６が備えられ、吸気行程にて燃料を噴射させて行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射させて行う超希薄当量比での燃焼が可能な成層燃焼とが切り換え可能に構成され（燃焼状態切り換え手段）、前記目標当量比演算部Ｃでは、前記均質燃焼，成層燃焼の切り換え制御を前提とし、各燃焼状態における当量比制御範囲内の当量比が設定されるようにしてあり、実質的には、前記目標当量比演算部Ｃにおいて、目標当量比ｔＤＭＬの設定と共に、均質燃焼，成層燃焼のいずれを選択するかが決定されることになる。
【００３２】
前記燃焼効率補正率演算部Ｄには、予め目標当量比ｔＤＭＬに応じて燃焼効率補正率（燃焼効率補正値）ＩＴＡＦを記憶したテーブルとして、均質燃焼用のテーブルと成層燃焼用のテーブルとの２種類が記憶されている。これは、同じ当量比であっても、成層燃焼，均質燃焼による燃焼効率の違いによって発生トルクが異なり、かつ、成層燃料と均質燃焼との切り換え制御において同じ目標当量比ｔＤＭＬに対して成層燃焼が選択される場合と均質燃焼が選択される場合があるためである（図８参照）。
【００３３】
そして、前記均質，成層燃焼の判定信号から前記２つのテーブルのうちのいずれか一方を選択し、選択した方のテーブルにおいてそのときの目標当量比ｔＤＭＬに対応する燃焼効率補正率ＩＴＡＦを検索する。
前記燃焼効率補正率ＩＴＡＦは、前記目標吸入空気量演算部Ｂで演算された目標吸入空気量ＴＴＰＯに乗算され（補正手段）、該乗算補正によって得られた目標吸入空気量ＴＴＰ１が、更に、前記目標当量比ｔＤＭＬで除算され（補正手段）、最終的な目標吸入空気量ＴＴＰ２が設定される。
【００３４】
目標スロットル弁開度演算部Ｅには、前記目標吸入空気量ＴＴＰ２と共にエンジン回転速度ＮＥが入力され、予め目標吸入空気量ＴＴＰ２及びエンジン回転速度ＮＥをパメラメータとして目標スロットル弁開度ＴＴＰＳを記憶したマップを参照し、そのときの目標吸入空気量ＴＴＰ２，エンジン回転速度ＮＥに対応する目標スロットル弁開度ＴＴＰＳを演算する。
【００３５】
前記目標スロットル弁開度ＴＴＰＳは、前記スロットル弁制御装置10に入力され、前記目標スロットル弁開度ＴＴＰＳになるように、スロットルアクチュエータを制御することで、前記目標吸入空気量ＴＴＰ２が得られる（吸入空気量制御手段）。
一方、基本燃料供給量演算部Ｆには、エアフローメータ３で検出された実際の吸入空気量Ｑとエンジン回転速度ＮＥとが入力され、基準当量比（例えば理論空燃比）に対応する基本燃料供給量（基本噴射パルス幅）ＴＰを演算する。
【００３６】
尚、エアフローメータ３の代わりに吸気圧センサを備える場合には、前記基本燃料供給量（基本噴射パルス幅）ＴＰを、前記吸気圧センサで検出される吸気圧とエンジン回転速度ＮＥとに基づいて行わせることができ、また、スロットル弁開度とエンジン回転速度とに基づいて基本燃料供給量ＴＰを演算させることも可能である。
【００３７】
補正演算部Ｇでは、前記基本燃料供給量（基本噴射パルス幅）ＴＰを、目標当量比ｔＤＭＬやバッテリ電圧による補正分ＴＳ等で補正して、最終的な燃料供給量（燃料噴射パルス幅）ＴＩを演算する。
コントロールユニット11は、前記燃料供給量（燃料噴射パルス幅）ＴＩに相当するパルス幅の噴射パルス信号を、均質燃焼，成層燃焼に応じた噴射タイミングにおいて前記燃料噴射弁６に出力する。
【００３８】
図３のフローチャートは、上記図２の制御ブロック図に示される制御内容を示すものであり、まず、Ｓ１では、アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて目標エンジントルク（エンジントルク平衡値）ｔＴＥＯを演算する。
Ｓ２では、アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて目標当量比ｔＤＭＬを演算する。
【００３９】
Ｓ３では、前記目標エンジントルクｔＴＥＯとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて目標吸入空気量ＴＴＰＯを演算する（目標吸入空気量演算手段）。
Ｓ４では、成層燃焼状態であるか否かを判別し、成層燃焼時であれば、Ｓ５へ進み、成層燃焼用の燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演算し、成層燃焼時でないとき、即ち、均質燃焼時であれば、Ｓ６へ進んで均質燃焼用の燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演算する。
【００４０】
Ｓ７では、前記目標吸入空気量ＴＴＰＯに前記燃焼効率補正率ＩＴＡＦを乗算して、燃焼状態及び目標当量比ｔＤＭＬに応じた燃焼効率補正が施された目標吸入空気量ＴＴＰ１を演算する（補正手段）。
Ｓ８では、前記目標吸入空気量ＴＴＰ１を、目標当量比ｔＤＭＬで除算して、目標当量比ｔＤＭＬ相当の目標吸入空気量ＴＴＰ２を演算する（補正手段）。
【００４１】
Ｓ９では、前記目標吸入空気量ＴＴＰ２とエンジン回転速度ＮＥとに基づいて目標スロットル弁開度ＴＴＰＳを演算し、これを前記スロットル弁制御装置10に出力する（吸入空気量制御手段）。
Ｓ10では、基本燃料供給量ＴＰを、そのときの吸入空気量Ｑ，エンジン回転速度ＮＥ及び基準当量比に基づいて演算し、Ｓ11では、前記基本燃料供給量ＴＰを目標当量比ｔＤＭＬ等により補正して最終的な燃料供給量ＴＩを演算する。そして、Ｓ12では、前記燃料供給量ＴＩに相当するパルス幅の噴射パルス信号を、均質，成層燃焼に応じた噴射タイミングにおいて燃料噴射弁６に出力する。
【００４２】
上記構成によると、同じ当量比であっても均質燃焼と成層燃焼とで発生トルクが異なることに対応して目標吸入空気量を補正するので、均質燃焼から成層燃焼への切り換え時にトルク段差が発生することを回避できる。
図４は第２の実施形態を示す制御ブロック図であり、図２に示した第１の実施形態に対し、以下に示す構成のみが異なる。即ち、前記目標当量比演算部Ｃで演算された目標当量比ｔＤＭＬに応じたポンピングロストルク（ポンプロストルク）ＴｐＩを演算するポンピングロストルク演算部Ｈが設けられ、該ポンピングロストルク演算部Ｈで演算されたポンピングロストルクＴｐＩが、前記エンジントルク平衡値演算部で演算されたエンジントルク平衡値（目標エンジントルク）ｔＴＥＯに加算され、該加算補正後の目標エンジントルクＴＴＣに基づき前記目標吸入空気量演算部Ｂが目標吸入空気量ＴＴＰＯを演算する構成となっている。
【００４３】
ここで、図２及び図３に示した第１の実施形態と同様にして、前記目標吸入空気量ＴＴＰＯに、目標当量比ｔＤＭＬに応じた補正と、燃焼効率補正率ＩＴＡＦによる補正とが施されることになるが、目標エンジントルクｔＴＥＯにポンピングロストルクＴｐＩが付加されるため、前記燃焼効率補正率ＩＴＡＦによる補正は、リーン燃焼によるポンピングロス低減分を差し引いた補正（例えば熱効率向上分などの補正）を行うことになる。
【００４４】
図５のフローチャートは、上記図４の制御ブロック図に示される制御内容を示すものであり、まず、Ｓ21で、エンジントルク平衡値（目標エンジントルク）ｔＴＥＯを演算し、Ｓ22では、目標当量比ｔＤＭＬを演算する。
Ｓ23では、前記目標当量比ｔＤＭＬに基づきポンピングロストルクＴｐＩを演算する。
【００４５】
Ｓ24では、前記目標エンジントルクｔＴＥＯに前記ポンピングロストルクＴｐＩを加算して、補正された目標エンジントルクＴＴＣを得る。
Ｓ25では、前記目標エンジントルクＴＴＣに基づいて目標吸入空気量ＴＴＰＯを演算する。
Ｓ26では、前記目標吸入空気量ＴＴＰＯを目標当量比ｔＤＭＬで除算して、目標当量比ｔＤＭＬ相当の目標吸入空気量ＴＴＰ１を演算する。
【００４６】
Ｓ27では、成層燃焼時であるか否かを判別し、成層燃焼時であれば、Ｓ28へ進み、成層燃焼用の燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演算し、成層燃焼時でないとき、即ち、均質燃焼時であれば、Ｓ29へ進んで均質燃焼用の燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演算する。
Ｓ30では、前記目標吸入空気量ＴＴＰ１に前記燃焼効率補正率ＩＴＡＦを乗算して、目標吸入空気量ＴＴＰ２を演算する。
【００４７】
Ｓ31では、前記目標吸入空気量ＴＴＰ２に基づいて目標スロットル弁開度ＴＴＰＳを演算し、該目標スロットル弁開度ＴＴＰＳをスロットル弁制御装置10に出力する。
一方、Ｓ41では、基本燃料供給量ＴＰを演算し、次のＳ42では、前記目標当量比ｔＤＭＬで前記基本燃料供給量ＴＰを補正して、最終的な燃料供給量ＴＩを演算する。そして、Ｓ43では、成層燃焼，均質燃焼によって異なる噴射タイミングであるか否かを判別し、噴射タイミングになったときに前記燃料供給量ＴＩに相当するパルス幅の噴射パルス信号を前記燃料噴射弁６に出力する。
【００４８】
図６は第３の実施形態を示す制御ブロック図であり、前記図２に示した第１の実施形態に対し、以下に示す構成が異なる。
即ち、燃焼効率補正率演算部Ｄが、目標当量比ｔＤＭＬのみから燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演算する構成となっている一方、前記燃焼効率補正率演算部Ｄで演算された燃焼効率補正率ＩＴＡＦを補正するゲインＧain を、均質燃焼，成層燃焼の別によって切り替える成層・均質ゲイン切り替え部Ｉが設けられている。前記成層・均質ゲイン切り替え部Ｉは、均質燃焼時にはゲイン＝１を出力し、成層燃焼時には成層用ゲインを出力するものであり、前記燃焼効率補正率演算部Ｄが均質燃焼に適合する燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演算し、成層燃焼時には、成層用ゲインで前記均質燃焼に適合する燃焼効率補正率ＩＴＡＦを補正することで、成層燃焼に見合った燃焼効率補正率ＩＴＡＦに変換されるようにしてある。
【００４９】
図７のフローチャートは、上記図６の制御ブロック図に示される制御内容を示すものであり、まず、Ｓ51で、エンジントルク平衡値（目標エンジントルク）ｔＴＥＯを演算し、Ｓ52では、目標当量比ｔＤＭＬを演算する。
Ｓ53では、目標エンジントルクｔＴＥＯに基づき目標吸入空気量ＴＴＰＯを演算する。
【００５０】
Ｓ54では、前記目標当量比ｔＤＭＬに基づき燃焼効率補正率ＩＴＡＦを演算する。
Ｓ55では、成層燃焼時であるか否かを判別し、成層燃焼時であればＳ56へ進んで成層用燃焼効率ゲインを選択し、成層燃焼時でなく均質燃焼時であるときには、Ｓ57へ進んで均質用燃焼効率ゲインを選択する。
【００５１】
Ｓ58では、上記のように成層，均質燃焼の別に応じて選択されたゲインＧainに従って、前記燃焼効率補正率ＩＴＡＦを補正する。
Ｓ59では、目標吸入空気量ＴＴＰＯを、前記補正された燃焼効率補正率ＩＴＡＦ’によって補正して、目標吸入空気量ＴＴＰ１を演算する。
Ｓ60では、前記目標吸入空気量ＴＴＰ１を目標当量比ｔＤＭＬで除算して、最終的な目標吸入空気量ＴＴＰ２を演算する。
【００５２】
Ｓ61では、エンジン回転速度ＮＥと前記目標吸入空気量ＴＴＰ２とに基づき、目標スロットル弁開度ＴＴＰＳを演算し、該目標スロットル弁開度ＴＴＰＳをスロットル弁制御装置10に出力する。
また、Ｓ62では、基本燃料供給量ＴＰを、そのときの実際の吸入空気量Ｑと基準当量比とに基づいて演算し、Ｓ63では、前記基本燃料供給量ＴＰを目標当量比ｔＤＭＬ等により補正して最終的な燃料供給量ＴＩを演算する。そして、Ｓ64では、所定のタイミングで前記燃料供給量ＴＩに相当するパルス幅の噴射パルス信号を燃料噴射弁６に出力する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施の形態におけるエンジンのシステム構成図。
【図２】第１の実施形態を示す制御ブロック図。
【図３】第１の実施形態を示すフローチャート。
【図４】第２の実施形態を示す制御ブロック図。
【図５】第２の実施形態を示すフローチャート。
【図６】第３の実施形態を示す制御ブロック図。
【図７】第３の実施形態を示すフローチャート。
【図８】成層燃焼，均質燃焼の違いによる燃費率の違いを示す線図。
【符号の説明】
【００５４】
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…エンジン，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，Ａ…エンジントルク平衡値演算部，Ｂ…目標吸入空気量演算部，Ｃ…目標当量比演算部，Ｄ…燃焼効率補正率演算部，Ｅ…目標スロットル弁開度演算部，Ｆ…基本燃料供給量演算部，Ｇ…補正演算部，Ｈ…ポンピングロストルク演算部，Ｉ…成層・均質ゲイン切り替え部
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004162725.tif 000012
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2004162725.tif 000013
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004162725.tif 000014
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004162725.tif 000015
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2004162725.tif 000016
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004162725.tif 000017
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2004162725.tif 000018
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2004162725.tif 000019
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】削除
【補正の内容】