(57)【要約】【課題】燃焼変動を抑制できる火花点火内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】気筒１２内と吸気ポート２０とに燃料噴射弁１７，２２を配置し、少なくとも一部の運転領域では前記両方の燃料噴射弁１７，２２から燃料を噴射する火花点火内燃機関１１の制御装置において、燃焼変動が所定以上のときには、予め決められた気筒１２内と吸気ポート２０との燃料噴射割合に対して気筒１２内の燃料噴射割合を小さくし、吸気ポート２０の燃料噴射割合を大きくするように調整する。燃焼変動が大きくなった場合に、特性変化の影響が少なく、混合気の均質化を図りやすい燃料噴射弁２２からの燃料噴射割合を大きくすることで、混合気が均質化され、燃焼変動が抑制される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内と吸気ポートとに燃料噴射弁を配置し、少なくとも一部の運転領域では前記両方の燃料噴射弁から燃料を噴射する火花点火内燃機関の制御装置において、
燃焼変動が所定以上のときには、予め決められた前記筒内と前記吸気ポートとの燃料噴射割合に対して前記筒内の燃料噴射割合を小さくし、前記吸気ポートの燃料噴射割合を大きくするように調整することを特徴とする火花点火内燃機関の制御装置。
【請求項２】
リーン運転条件のときには、スロットル開度を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の火花点火内燃機関の制御装置。
【請求項３】
排気ガス再循環装置を併用した均質運転条件のときには、再循環ガスの流量を調整するための弁開度を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の火花点火内燃機関の制御装置。
【請求項４】
排気ガス再循環装置を併用した均質運転条件のときには、更にスロットル開度を小さくすることを特徴とする請求項３に記載の火花点火内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、火花点火内燃機関の制御装置に関し、更に詳しくは、燃焼変動を抑制できる火花点火内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成層燃焼と均質燃焼をともに良好に維持するために、筒内と吸気ポートとに燃料噴射弁を配置した火花点火内燃機関の制御装置であって、当該内燃機関の運転状態に基づいて筒内噴射と吸気ポート噴射の噴射割合を変更する技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の火花点火内燃機関の制御装置は、筒内噴射弁におけるデポジットの堆積や燃焼ガスからの受熱による噴射特性の変化により燃料噴射量がばらついたり、あるいは、噴射された燃料の気化時間の不足等により混合気が十分に均質にならず燃焼が悪化することにより、燃焼変動を起こす場合があるという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃焼変動を抑制できる火花点火内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項１に係る火花点火内燃機関の制御装置は、筒内と吸気ポートとに燃料噴射弁を配置し、少なくとも一部の運転領域では前記両方の燃料噴射弁から燃料を噴射する火花点火内燃機関の制御装置において、燃焼変動が所定以上のときには、予め決められた前記筒内と前記吸気ポートとの燃料噴射割合に対して前記筒内の燃料噴射割合を小さくし、前記吸気ポートの燃料噴射割合を大きくするように調整することを特徴とするものである。
【０００７】
したがって、この発明によれば、内燃機関の燃焼変動が大きくなった場合に、特性変化の影響が少なく、混合気の均質化を図りやすい吸気ポート噴射弁からの燃料噴射割合を大きくすることで、混合気が均質化され、燃焼変動が抑制される。
【０００８】
また、この発明の請求項２に係る火花点火内燃機関の制御装置は、請求項１に記載の発明において、リーン運転条件のときには、スロットル開度を小さくすることを特徴とするものである。
【０００９】
したがって、この発明によれば、空気と燃料の混合比率Ａ／Ｆをリッチ側に持っていくことで火炎伝播が良好となり、燃焼変動が抑制される。
【００１０】
また、この発明の請求項３に係る火花点火内燃機関の制御装置は、請求項１に記載の発明において、排気ガス再循環装置を併用した均質運転条件のときには、再循環ガスの流量を調整するための弁開度を小さくすることを特徴とするものである。
【００１１】
したがって、この発明によれば、再循環ガスの量（ＥＧＲガス量）を減らすことで、燃焼変動が抑制される。
【００１２】
また、この発明の請求項４に係る火花点火内燃機関の制御装置は、請求項３に記載の発明において、排気ガス再循環装置を併用した均質運転条件のときには、更にスロットル開度を小さくすることを特徴とするものである。
【００１３】
したがって、この発明によれば、再循環ガスの量（ＥＧＲガス量）が減り、更に空気と燃料の混合比率Ａ／Ｆをリッチ側に持っていくことで火炎伝播が良好となり、燃焼変動が抑制される。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係る火花点火内燃機関の制御装置（請求項１）によれば、内燃機関の燃焼変動が大きくなった場合に、特性変化の影響が少なく、混合気の均質化を図りやすい吸気ポート噴射弁からの燃料噴射割合を大きくすることで、混合気を均質化でき、燃焼変動を抑制することができる。
【００１５】
また、この発明に係る火花点火内燃機関の制御装置（請求項２）によれば、空気と燃料の混合比率Ａ／Ｆをリッチ側に持っていくことで火炎伝播が良好となり、燃焼変動を抑制することができる。
【００１６】
また、この発明に係る火花点火内燃機関の制御装置（請求項３）によれば、再循環ガスの量（ＥＧＲガス量）を減らすことで、燃焼変動を抑制することができる。
【００１７】
また、この発明に係る火花点火内燃機関の制御装置（請求項４）によれば、再循環ガスの量（ＥＧＲガス量）が減り、更に空気と燃料の混合比率Ａ／Ｆをリッチ側に持っていくことで火炎伝播が良好となり、燃焼変動が抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、この発明に係る火花点火内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１９】
図１は、この発明の実施例１に係る火花点火内燃機関の制御装置を示す模式図である。以下、４サイクルの筒内噴射式の内燃機関を例にして説明する。図１に示すように、内燃機関１１は、その気筒１２内にピストン１３を備えている。このピストン１３は、内燃機関１１の出力軸であるクランクシャフト１５にコンロッド１４を介して連結され、このコンロッド１４によりピストン１３の往復運動がクランクシャフト１５の回転に変換されるようになっている。
【００２０】
また、燃焼室１６には、所定の高圧燃料を気筒１２内に直接噴射するための筒内噴射弁（燃料噴射弁）１７が設けられている。また、燃焼室１６には、混合気に点火する点火プラグ１８が設けられている。この点火プラグ１８による混合気への点火タイミングは、イグナイタ１９によって調整される。
【００２１】
なお、ピストン１３の上面は、筒内噴射弁１７から噴射された燃料により層状の混合気を形成させるとともに、この混合気を点火タイミングにおいて点火プラグ１８付近に到達させるのに適した形状に形成されている。
【００２２】
また、燃焼室１６には、吸気ポート２０および排気ポート２１が連通しており、それぞれ吸気弁２０ａ、排気弁２１ａが設けられている。また、吸気ポート２０には、吸気ポート２０内に燃料を噴射する吸気ポート噴射弁（燃料噴射弁）２２や、アクセルペダル（図
示せず）と連動して吸入空気量を調整するスロットルバルブ２０ｂが設けられている。
【００２３】
また、この装置には、内燃機関１１の運転状態を検出する手段として、クランクシャフト１５のクランク角および機関回転速度を検出するためのクランクセンサ３１や、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量を検出するためのアクセルセンサ３２、スロットルバルブ２０ｂの開度を検出するためのスロットル開度センサ２０ｃ、筒内圧を検出するための筒内圧センサ２５等が設けられている。
【００２４】
また、この装置には、図示しない排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）が設けられている。再循環ガスの流量を調整するＥＧＲ弁（図示せず）の開度は、ＥＧＲ弁開度センサ（図示せず）によって検出されるようになっている。
【００２５】
電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、上記クランクセンサ３１、アクセルセンサ３２、スロットル開度センサ２０ｃ、筒内圧センサ２５、ＥＧＲ弁開度センサ等の各出力信号を検出し、内燃機関１１の運転状態を演算して、吸気弁２０ａ、排気弁２１ａ、筒内噴射弁１７、吸気ポート噴射弁２２、点火プラグ１８等を駆動制御するようになっている。
【００２６】
また、電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、内燃機関１１の運転状態に応じて燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼とで切り替える。たとえば、内燃機関１１の運転状態が高回転高負荷領域にあるときは均質燃焼運転を行い、低回転低負荷運転領域にあるときは成層燃焼運転を行う。このように燃焼方式を切り替えるのは、高出力が要求される高回転高負荷時には、混合気の空燃比をリッチ側の値にして機関出力を高め、あまり高出力を必要としない低回転低負荷時には空燃比をリーン側の値にして燃費の向上を図るためである。
【００２７】
なお、成層燃焼運転時には、電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、筒内噴射弁１７を開弁駆動して燃料を圧縮行程中に燃焼室１６内に噴射させる。こうした燃料噴射により燃焼室１６内に形成される混合気は、その空燃比が均質燃焼運転時の空燃比よりもリーン側の値に設定される。また、噴射された燃料は、点火プラグ１８の周囲に集められるので、混合気全体の平均空燃比は上記リーン側であっても着火性に適したものとなっている。
【００２８】
一方、均質燃焼運転時には、電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、基本的に吸気ポート噴射弁２２を開弁駆動して、燃料を吸気行程中に吸気ポート２０に噴射させる。こうした燃料噴射に基づき燃焼室１６内に形成される混合気は、その空燃比が理論空燃比もしくは理論空燃比よりもリッチ側の値に設定される。更に、本装置では、均質燃焼運転時において、筒内噴射弁１７を開弁駆動して燃焼室１６内への燃料噴射を併せ行うことで、筒内噴射弁１７を冷却するようにしている。
【００２９】
つぎに燃料噴射制御について図２に基づいて説明する。ここで、図２は、燃料噴射制御を示すフローチャートである。
【００３０】
この制御の趣旨は、筒内噴射弁１７を使用した運転モードにおいて、内燃機関１１の燃焼変動（トルク変動）が規定の値よりも大きくなった場合に、筒内噴射弁１７による筒内噴射の割合を徐々に少なくし、その分を吸気ポート噴射弁２２による吸気ポート噴射に振り替えていくことで、燃焼変動（トルク変動）を抑制し、規定値以下に収めようとするものである。
【００３１】
すなわち、図２に示すように、たとえば筒内圧センサ２５によって検出され、電子制御装置（ＥＣＵ）３０によって算出された燃焼変動値Ｔｆが、許容される燃焼変動の規定値Ｔｒよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１０）。燃焼変動値Ｔｆが規定値Ｔｒよりも小さいならば（ステップＳ１０肯定）、制御を終了する。この規定値Ｔｒは、たとえ
ば機関回転数や負荷に応じたマップとして予め定めておき、電子制御装置（ＥＣＵ）３０内に格納しておくことができる。
【００３２】
一方、燃焼変動値Ｔｆが規定値Ｔｒよりも大きいならば（ステップＳ１０否定）、つぎのステップＳ１１に移行する。このステップＳ１１では、吸気ポート噴射弁２２による吸気ポート噴射量ＱＰと筒内噴射弁１７による筒内噴射量ＱＤとの合計である総噴射量Ｑall（＝ＱＰ＋ＱＤ）を一定とし、所定の噴射変化量ΔＱだけ筒内噴射量ＱＤを減少させる（ＱＤｎ＝ＱＤｏ−ΔＱ）とともに、同時にその噴射変化量ΔＱだけ吸気ポート噴射量ＱＰを増加させる（ＱＰｎ＝ＱＰｏ＋ΔＱ）。ここで、Ｐ，Ｄに付した添え字は、ｎが「新」、ｏが「旧」を意味している。
【００３３】
なお、噴射変化量ΔＱは、予めマップ等により最適値が定義され、電子制御装置（ＥＣＵ）３０内に格納しておくことができる。また、噴射変化量ΔＱは、内燃機関１１の運転条件（たとえば、回転数や負荷）により変化させたものを用いてもよい。
【００３４】
また、トルクのばらつきを抑制し等トルクとなるように、吸気ポート噴射量ＱＰの計算式（ＱＰｎ＝ＱＰｏ＋ΔＱ）のΔＱに、所定の適合値（たとえば、回転数や負荷から予め等トルクとなるように算出された適合値）を乗じ、これを用いて制御することもできる。
【００３５】
そして、上記制御は、燃焼変動値Ｔｆが規定値Ｔｒよりも小さくなるまで続けられる（ステップＳ１２）。なお、上記制御は、筒内噴射弁１７を使用した運転モードであれば、種々の運転モードにおいて適用できる。
【００３６】
以上のように、この実施例１に係る火花点火内燃機関の制御装置によれば、内燃機関１１の燃焼変動が大きくなった場合に、特性変化の影響が少なく、混合気の均質化を図りやすい吸気ポート噴射弁２２からの燃料噴射割合を大きくすることで、混合気が均質化され、燃焼変動を抑制することができる。
【００３７】
なお、上記実施例１においては、燃焼変動値Ｔｆを筒内圧センサ２５による検出値に基づいて算出するものとして説明したが、これに限定されず、たとえば筒内圧センサ２５を設けずに、クランクセンサ３１により機関回転速度の変動として検出し、これに基づいて燃焼変動値Ｔｆを算出してもよい。
【実施例２】
【００３８】
本実施例２は、上記実施例１の制御に加え、図１に示す内燃機関１１がリーン運転条件のときには、スロットルバルブ２０ｂの開度を小さく制御するようにしたものである。すなわち、空気と燃料の混合比率Ａ／Ｆをリッチ側に持っていくことで火炎伝播が良好となり、燃焼変動を抑制することができる。
【実施例３】
【００３９】
本実施例３は、上記実施例１の制御に加え、図１に示す内燃機関１１が排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）を併用した均質運転条件のときには、空気と燃料の混合比率Ａ／Ｆをストイキで保持し、再循環ガスの流量を調整するためのＥＧＲ弁の開度（図示せず）を小さく制御するようにしたものである。すなわち、再循環ガスの量（ＥＧＲガス量）を減らすことで、燃焼変動を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、この発明に係る火花点火内燃機関の制御装置は、筒内と吸気ポートとに燃料噴射弁を配置し、少なくとも一部の運転領域では前記両方の燃料噴射弁から燃料を噴射する火花点火内燃機関に有用であり、特に、燃焼変動を抑制したい内燃機関に適してい
る。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施例１に係る火花点火内燃機関の制御装置を示す模式図である。
【図２】燃料噴射制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１１  内燃機関
１２  気筒
１６  燃焼室
１７  筒内噴射弁（燃料噴射弁）
２０  吸気ポート
２０ａ  吸気弁
２０ｂ  スロットルバルブ
２１  排気ポート
２１ａ  排気弁
２２  吸気ポート噴射弁（燃料噴射弁）
２５  筒内圧センサ
３０  電子制御装置（ＥＣＵ）
Ｔｆ  燃焼変動値
Ｔｒ  規定値
Ｑall  総噴射量
ＱＰ  ポート噴射量
ＱＤ  筒内噴射量
ΔＱ  噴射変化量
【図１】
2005083277.tif 000003
【図２】
2005083277.tif 000004