(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの吸入空気量Ｑを計測する手段、エンジン回転数Neを計測する手段、及び、アクセル開度を計測する手段を備える筒内噴射エンジンの制御装置であって、
該制御装置は、前記吸入空気量Ｑをエンジン回転数Neで割ってストイキ空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）となるような係数を乗じてシリンダ当たりの基本燃料噴射量Ｔｐ１を決定する手段、前記エンジン回転数Neと前記アクセル開度の二変数から基準燃料噴射量Ｔｐ２を決定する手段、アイドル時の回転制御及び／又は負荷補正のために前記基準燃料噴射量Ｔｐ２を増減させる手段、該基準燃料噴射量Ｔｐ２に目標空燃比を乗じてストイキ空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）で割って目標燃料噴射量Ｔｐ３を算出する手段、及び、該目標燃料噴射量Ｔｐ３に前記基本燃料噴射量Ｔｐ１を追従させて吸入空気量Ｑをフィードバック制御する手段、を備え、
前記基準燃料噴射量Ｔｐ２に基づくエンジンへの燃料噴射量Ｔｐの制御、及び、前記目標燃料噴射量Ｔｐ３に基づく吸入空気量Ｑの制御を、同時に、かつ各々別に行うことを特徴とする筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項２】
前記エンジンの制御装置は、エンジンの動作状態に応じて最適な点火時期・空燃比・燃料噴射タイミング・EGR率等を決定する制御パラメータをエンジン回転数とエンジン負荷とのマップで検索する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項３】
前記基準燃料噴射量Ｔｐ２を決定する手段は、検索マップによって基準燃料噴射量Ｔｐ２を算出するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項４】
前記基準燃料噴射量Ｔｐ２を決定する手段は、ストイキ時にエンジン回転数とアクセル開度で決定される運転領域の基準燃料噴射量Ｔｐ２が基本燃料噴射量Ｔｐ１と一致するように前記マップを更新する学習手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項５】
前記マップを更新する学習手段の学習条件は、エンジン冷却水温が所定値以上で、かつ、空燃比がストイキでフィードバック制御を行っている状態のときであることを特徴とする請求項４に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項６】
前記基準燃料噴射量Ｔｐ２を決定する手段は、検索テーブルによって基準燃料噴射量Ｔｐ２を算出するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項７】
前記基準燃料噴射量Ｔｐ２を決定する手段は、ストイキ時にアクセル開度で決定される負荷領域の基準燃料噴射量Ｔｐ２が基本燃料噴射量Ｔｐ１と一致するように前記テーブルを更新する手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項８】
前記吸入空気量Ｑを制御するアクチュエータは、電子制御スロットルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項９】
前記吸入空気量Ｑを制御するアクチュエータは、スロットル弁の空気通路をバイパスする通路に備えたバルブであることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１０】
制御パラメータを検索する手段は、空燃比・点火時期・燃料噴射開始タイミング・燃料噴射終了タイミング・EGR率・シリンダ内旋回流の強弱の内の１つあるいは複数のパラメータを決定するマップを備えていることを特徴とする請求項２に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１１】
前記制御パラメータのマップは、エンジン回転数軸と基準ＴＰ軸で検索するマップであり、該マップは、夫々、ストイキ用マップ、均質（弱）リーン用、成層（強）リーン用の３つのマップを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１２】
前記基準燃料噴射量Ｔｐ２を増減させる手段は、エンジン水温、エンジン負荷スイッチ等の負荷変動に基づいて目標エンジン回転数を生成する手段、及び、該目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数とに基づいて前記基準燃料噴射量Ｔｐ２の変化量を算出するアイドル回転数制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１３】
前記基準燃料噴射量Ｔｐ２を増減させる手段は、実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数より小さいときに基準燃料噴射量Ｔｐ２を増加させ、実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数より大きいときに前記基準燃料噴射量Ｔｐ２を減少させることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１４】
前記基準燃料噴射量Ｔｐ２を増減させる手段は、エンジン負荷スイッチがオンになったのを検出して、前記基準燃料噴射量Ｔｐ２を所定量増加させることを特徴とする請求項１３に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１５】
前記エンジン負荷スイッチは、エアコンスイッチ、パワーステアリングスイッチ、電気負荷（消費電流）スイッチ、電動ラジファンスイッチのいずれか一つ、もしくは、前記各スイッチの複数組合せであることを特徴とする請求項１４に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１６】
前記基準燃料噴射量Ｔｐ２を増減させる手段は、負荷スイッチがオンとなったときに、基準燃料噴射量Ｔｐ２を所定量増加させると同時に、目標回転数を所定量増加させることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内噴射エンジンの制御装置に係り、特に、電子式エンジン制御システムのアイドル時の回転数制御、及び、負荷補正制御を応答性良く行うための筒内噴射エンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の筒内噴射エンジン、例えば、特開平7-166916号公報に記載されている筒内噴射エンジンは、点火プラグ付近に生成した濃混合気に着火して火炎伝播により燃焼を進行させる成層燃焼に対応したアイドル時とオフアイドル時の切換制御技術を提案したものである。該技術は、筒内噴射エンジンの運転中、スロットルバルブがアイドリング開度以上に開いている場合には、アイドルバイパスバルブと共にバイパス通路が全閉とされ、インジェクタの燃料噴射量及び燃料噴射時期がエンジン負荷に応じ、エンジンの低中負荷領域では成層燃焼に、高負荷領域では均一燃焼に対応して制御されるものである。
【０００３】
そして、スロットルバルブがアイドリング開度となると、アイドルバイパスバルブが全開動作してバイパス通路が全開し、フルスロットル相当の吸入空気量及び体積効率が確保され、ポンプ損失が低減してエンジン回転数が上昇傾向となるが、インジェクタから噴射される燃料量がエンジン回転数の上昇を抑制するように減量補正される。即ち、前記技術は、オフアイドルからアイドルに切り替わったと判定すると吸入空気量を増加させ、ポンピングロスが低減できる分、燃料噴射量を減量補正するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記技術は、アイドルとオフアイドルの切換時における吸入空気量と燃料噴射量の制御については示されているが、アイドル時におけるエンジン水温等に基づく回転変動に対する制御、及び、自動車のエアコン等の負荷投入といった外乱に対する補正制御については考慮されておらず、前記回転変動と負荷投入に基づく吸入空気量と燃料噴射量との正確な制御ができないものである。
【０００５】
また、アイドル運転は、成層燃焼のみを想定しているために、ストイキでのアイドル運転の制御については考慮されていない。
このため、エンジンが冷えている冷機時で、成層燃焼が行えない時、あるいは、暖機後の成層燃焼時において、前記回転数変動や負荷投入が行われた場合には、安定したアイドル回転数の維持が困難となってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記の如き問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、エンジン冷機時で成層燃焼を行えない時、あるいは、暖機後の成層燃焼時において、回転数の変動と負荷投入に対して安定したアイドル回転数の制御を可能とする筒内噴射エンジンの制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明の筒内噴射エンジンの制御装置は、シリンダの吸入空気量を計測する手段、エンジン回転数を計測する手段、及び、アクセル開度を計測する手段を備えると共に、前記吸入空気量をエンジン回転数で割ってストイキ空燃比(A/F=14.7)となるような係数を乗じてシリンダ当たりの基本燃料噴射量Ｔｐ1を決定する手段、前記エンジン回転数と前記アクセル開度の二変数から基準燃料噴射量Ｔｐ2を決定する手段、及び、前記基準燃料噴射量Ｔｐ2に目標空燃比を乗じてストイキ空燃比(A/F=14.7)で割って目標燃料噴射量Ｔｐ3を算出する手段を備え、かつ、アイドル時の回転制御及び／又は負荷補正のために前記基準燃料噴射量Ｔｐ2を増減させる手段を備えていることを特徴としている。
【０００８】
そして、本発明の筒内噴射エンジンの制御装置の具体的態様としては、前記基準燃料噴射量Ｔｐ2を増減させる手段が、エンジン水温、エンジン負荷スイッチ等の負荷変動に基づいて目標エンジン回転数を生成する手段、及び、該目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数とに基づいて前記基準燃料噴射量Ｔｐ2の変化量を算出するアイドル回転数制御手段とを備え、実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数より小さいときに基準燃料噴射量Ｔｐ2を増加させ、実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数より大きいときに前記基準燃料噴射量Ｔｐ2を減少させることを特徴としている。
【０００９】
また、前記基準燃料噴射量Ｔｐ2を増減させる手段は、エンジン負荷スイッチがオンになったのを検出して、前記基準燃料噴射量Ｔｐ2を所定量増加させることを特徴とし、前記エンジン負荷スイッチは、エアコンスイッチ、パワーステアリングスイッチ、電気負荷(消費電流)スイッチ、電動ラジファンスイッチのいずれか一つ、もしくは、前記各スイッチの複数組合せであることを特徴とし、負荷スイッチがオンとなったときに、基準燃料噴射量Ｔｐ2を所定量増加させると同時に、目標回転数を所定量増加させることを特徴としている。
【００１０】
更に、前記エンジン制御装置は、前記基準燃料噴射量Ｔｐ2に基づいてエンジンへの燃料噴射量Ｔｐと吸入空気量Ｑとを同時に各別に制御することを特徴としている。
更にまた、前記エンジン制御装置は、前記基本燃料噴射量Ｔｐ1を前記目標燃料噴射量Ｔｐ3に追従させる吸入空気量をフィードバック制御する手段、及び、エンジンの動作状態に応じて最適な点火時期・空燃比・燃料噴射タイミング・EGR率等を決定する制御パラメータをエンジン回転数とエンジン負荷とのマップで検索する手段を備えたことを特徴としている。
【００１１】
前述の如く構成された本発明に係る筒内噴射エンジンの制御装置は、アイドル回転時に、エンジン水温の冷機時、あるいは、エンジン負荷スイッチ等がオンした負荷変動時に、該水温、あるいは、負荷変動に基づいて目標エンジン回転数を生成して、該目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数とに基づいて前記基準燃料噴射量Ｔｐ2の変化量を算出して、前記基準燃料噴射量Ｔｐ2を増減するようにしたので、負荷変動時であっても、最適な基準燃料噴射量Ｔｐ2を設定することができると共に、該最適な基準燃料噴射量Ｔｐ2に基づいてエンジンへの燃料噴射量Ｔｐと吸入空気量Ｑとを同時に各別に制御する構成としたので、回転数制御の速応性を高め、前記負荷変化時等にエンジン回転数の変化を少なくしてエンジン回転数の安定性を確保することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明のエンジン制御装置の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態のエンジン５０７の制御システムの全体構成を示したものである。図１において、エンジン５０７に吸入される空気は、エアクリーナ５０２の入口部５０２ａから取り入れられ、空気流量計５０３を通り、吸気流量を制御するスロットル弁５０５ａが収容されたスロットルボディ５０５を通り、コレクタ５０６に入る。該コレクタ５０６に吸入された空気は、エンジン５０７の各シリンダ５０７ｂ内に接続された各吸気管５０１に分配され、前記シリンダ５０７ｂの燃焼室５０７ｃ内に導かれる。
【００１３】
一方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク５１４から燃料ポンプ５１０により１次加圧され、さらに燃料ポンプ５１１により２次加圧され、インジェクタ５０９が配管されている燃料系に供給される。１次加圧された燃料は、燃圧レギュレータ５１２により一定の圧力（例えば３kg/cm2）に調圧され、より高い圧力に２次加圧された燃料は燃圧レギュレータ５１３により一定の圧力(例えば３０kg/m2)に調圧され、それぞれのシリンダ５０７ｂに設けられているインジェクタ５０９からシリンダ５０７ｂの中に噴射される。噴射された燃料は,点火コイル５２２で高電圧化された点火信号により点火プラグ５０８で着火される。
【００１４】
また、前記空気流量計５０３からは、吸気流量を示す信号が出力され、コントロールユニット５１５に入力されるようになっている。
更に、スロットルボディ５０５には、スロットル弁５０５ａの開度を検出するスロットルセンサ５０４が取り付けられており、その出力もコントロールユニット５１５に入力されるようになっている。
【００１５】
次に、カムシャフト軸（図示省略）に取り付けられたクランク角センサ５１６は、クランク軸５０７ｄの回転位置を表す基準角信号ＲＥＦと回転信号（回転数）検出用の角度信号ＰＯＳとを出力し、これらの信号もコントロールユニット５１５に入力されるようになっている。
排気管５１９中の触媒５２０の前に設けられたＡ／Ｆセンサ５１８は、排ガスを検出してその検出信号を出力してコントロールユニット５１５に入力するようになっている。
【００１６】
コントロールユニット５１５の主要部は、図２に示すようにＭＰＵ６０３、ＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０４およびＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ６０１等で構成し、エンジンの運転状態を検出する各種のセンサなどからの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、前記したインジェクタ５０９や点火コイル５２２に所定の制御信号を供給し、燃料供給量制御と点火時期制御とを実行するものである。
【００１７】
図３と図４は、前記のような筒内噴射エンジン５０７においてコントロールユニット５１５で実行される制御のブロック図の全体概要を示したものであり、図３と図４とで、一つの制御ブロック図が構成される。
エアフローセンサ５０３で検出した吸入空気量Qaは、フィルタ処理手段１０２でフィルタ処理を施された後、基本燃料噴射量決定手段１０３で、前記吸入空気量Qaをエンジン回転数Neで割って、空燃比がストイキ(A/F=14.7)となるような係数kを乗じて１シリンダ当たりの基本燃料噴射パルス幅、即ち、基本燃料噴射量Ｔｐ1が求められる。また、ストイキ時のみ、エアフローセンサ５０３とインジェクタ５０９の個々の特性差や経時変化により生ずる特性ずれを補正するため、基本燃料噴射量補正手段１１７で前記基本燃料噴射量Ｔｐ1とエンジン回転数Neで決まる動作点毎に、燃料噴射量に乗ずる補正係数を学習する。
【００１８】
一方、基準燃料噴射量決定手段１０１では、エンジン回転数Neとアクセル開度Accとから、基本燃料噴射量Ｔｐ1と同次元で、目標燃料噴射量Ｔｐ3の基準となる基準燃料噴射量Ｔｐ2がマップにより求められる。
基本燃料噴射量Ｔｐ1と基準燃料噴射量Ｔｐ2との関係は、アクセル開度Accとエンジン回転数Neで決まる動作点において、ストイキで運転した場合の基準燃料噴射量Ｔｐ2が基本燃料噴射量Ｔｐ1となるように、あらかじめ基準燃料噴射量Ｔｐ2の前記マップの値を設定しておく。ただし、ここでも実車でのセンサ等のばらつきに対応し、ストイキ時の基本燃料噴射量Ｔｐ1に基づき基準燃料噴射量Ｔｐ2を学習できるように、基準燃料噴射量Ｔｐ2の前記マップは書き換え可能となっている。
【００１９】
本実施形態では、エンジン５０７の制御パラメータである空燃比、点火時期、燃料噴射時期、EGR率のマップは、エンジン回転数Neと基準燃料噴射量Ｔｐ2の２変数軸で検索するようになっている。前記基準燃料噴射量Ｔｐ2は、エンジン負荷の関数として示されるものであるから、前記基準燃料噴射量Ｔｐ2の軸はエンジン負荷の軸に置き換えることができると共に、アクセル開度Ａｃｃの軸とすることもでき、更に、ストイキ時は、前記基本燃料噴射量Ｔｐ1と一致する。また、それぞれのマップは、ストイキ燃焼用、均質リーン燃焼用、成層リーン燃焼用の３枚ずつを備えている。
【００２０】
空燃比マップ（Ｉ）は、ストイキ用マップ１０４と均質リーン用マップ１０５と成層リーン用マップ１０６の３枚から構成され、点火時期マップ（II）は、ストイキ用マップ１０７と均質リーン用マップ１０８と成層リーン用マップ１０９の３枚から構成され、噴射時期マップ(III)は、ストイキ用マップ１１０と均質リーン用マップ１１１と成層リーン用マップ１１２の３枚から構成され、更に、EGR率マップ(IV)は、ストイキ用マップ１１３と均質リーン用マップ１１４と成層リーン用マップ１１５の３枚から構成されている。
【００２１】
空燃比、点火時期、燃料噴射時期、及び、EGR率の各パラメータでどのマップを使用するかは、燃焼モード切換手段１２０によって決定するが、該燃焼モード切換手段１２０での処理の詳細は、図９に基づき後述する。
エンジンの運転空燃比を決定する２要素である吸入空気量Ｑと燃料噴射量Ｔｐとは、どちらも基準燃料噴射量Ｔｐ2に基づき計算される。燃料噴射量Ｔｐは、基準燃料噴射量Ｔｐ2に基準変化量ΔTp2を加算して基準燃料噴射量Ｔｐ2'とし、それに、インジェクタ５０９の無効噴射パルス幅Tsを加え、その後、ストイキの場合のみ、基本燃料噴射量ＴＰ1で補正し、かつ、Ｏ2 F/B補正係数を乗じて燃料噴射量Ｔｐを求める。
【００２２】
一方、吸入空気量Ｑは、基準燃料噴射量Ｔｐ2に基準変化量ΔTp2を加算した基準燃料噴射量Ｔｐ2'に、目標燃料噴射量Ｔｐ3算出手段１２４で目標空燃比(例えば４０)を乗じてストイキの空燃比１４．７で割ることにより、目標空燃比Ａ／Ｆを達成するのに必要な目標燃料噴射量Ｔｐ3を算出する。但し、目標燃料噴射量Ｔｐ3は制御上、燃料噴射量の目標値でなく、吸入空気量の目標値として使われる。該目標燃料噴射量Ｔｐ3と基本燃料噴射量Ｔｐ1とを比較してスロットル開度をフィードバック制御することにより前記基本燃料噴射量Ｔｐ1を目標燃料噴射量Ｔｐ3に追従させて吸入空気量を制御することにより、所望の空燃比に合わせ込むことができる。
【００２３】
I-PD制御手段１１８は、目標燃料噴射量Ｔｐ3と基本燃料噴射量Ｔｐ1とを比較して、その偏差によりスロットル目標開度を決定するものであり、ＴＣＭ(Throttle Control Module)手段１１９は、目標開度指令を受けて、スロットル開度を制御するものである。
次に、本実施形態の主の特徴点である、図４に示されている目標回転数生成手段１２２とアイドル回転数制御手段１１６とを含む基準燃料噴射量Ｔｐ2を増減させる手段１２３について基づき詳細に説明する。
【００２４】
図４のアイドル回転数制御手段１１６の入力信号となっている目標回転数tNeは、図５の目標回転数生成手段１２２によって計算される。目標回転数生成手段１２２では、水温Twを入力としてアイドル時の基本となる回転数をテーブル３０１で求め、負荷SWによって回転数の上積み分をブロック３０２にて決定して、基本となる回転数に加えて目標回転数tNeを生成する。回転数の上積み分とは、例えば、エアコンをONしたときに、エンジン回転数を100rpm上げて回転数の安定を図るためのものである。
【００２５】
アイドル回転数制御手段１１６は、図６に示すように、前記目標回転数tNeと実エンジン回転数Neの偏差eNeをとり、この比例分・微分分・積分分でPID制御を行い、基準燃料噴射量Ｔｐ2の基準変化量ΔＴｐ2を出力して、基準燃料噴射量Ｔｐ2'に反映させるものである。偏差eNeの比例分には、ブロック２０１で得られるゲインをかけ、偏差を微分器２０３で微分したものにブロック２０２で微分ゲインをかけ、偏差を積分器２０５で積分したものにブロック２０４で積分ゲインをかける。こうして、３成分を加えて基準燃料噴射量Ｔｐ2の基準変化量ΔＴｐ2を求める。
【００２６】
負荷投入時には、回転数を上げるだけでなく、同じ回転数を維持するのにも燃料と空気を増量して発生トルクを増やす必要があるので、負荷補正分として図７のブロック図のようなアイドル回転数制御手段１１６も必要である。図７は、図６を基本としたアイドル回転数制御手段１１６であるが、ブロック４０１やブロック４０２のように負荷SWが投入されたときに燃料噴射量Ｔｐ2'を増やすような手段が設定されている。これらのブロック４０１、ブロック４０２では、負荷の重さに応じて基準燃料噴射量Ｔｐ2の基準変化量ΔＴｐ2の増分を設定しておく。
【００２７】
図８は、本実施形態の筒内噴射エンジン５０７の空燃比設定マップ（Ｉ）をあらわしたものであり、これをもとに図３のストイキ・均質リーン・成層リーンの３枚のマップに展開する。このマップをみると、アイドル領域は空燃比４０となっているが、図８のマップは、エンジン暖機時のものであり、エンジン冷機時は安定して成層リーンの燃焼はできないため、ストイキでの燃焼となり、各マップもストイキ用マップでパラメータを検索する。
【００２８】
このように燃焼モードを決定するのが図４の燃焼モード切換手段１２０であり、以下、図９により処理内容を説明する。
図９は、燃焼モード切換手段１２０の状態遷移図をあらわしたものである。エンジン５０７のスタート時は、まず、（Ａ）ストイキモードとなる。該（Ａ）ストイキモードから（Ｂ）均質モードへ移行するには、条件Ａが成立しなければならない。更に（Ｂ）均質リーンモードで運転中に条件Ｂが成立すれば、(Ｃ)成層リーンモードへ移行する。(Ｃ)成層リーンモードで運転中に条件Cが成立すれば(Ａ)ストイキモードに戻り、条件Eが成立すれば、(Ｂ)均質リーンモードに戻る。（Ｂ）均質リーンモードでは、条件Dが成立すると、(Ａ)ストイキモードに戻る。夫々の条件の例を次に示す。
【００２９】
条件A ・A1〜A3がすべて成立
A1  ストイキ空燃比マップで検索した目標A/F≧20
A2  エンジン冷却水温TWN≧40℃
A3  始動後増量係数=0
条件B ・均質リーン空燃比マップで検索した目標A/F≧30
条件C ・減速時の燃料カット条件が成立した
条件D ・均質リーン空燃比マップで検索した目標A/F≦19
条件E ・成層リーン空燃比マップで検索した目標A/F≦28
【００３０】
前記のように、図９の燃焼モード切換手段１２０により燃焼モードが決定すると、空燃比の他、点火時期、噴射時期、EGR率もそれぞれのモード用のマップで設定値を検索する。
図１０は、図３に示した基準燃料噴射量Ｔｐ2設定手段１０１のマップの一例を示したものである。基準燃料噴射量Ｔｐ2のマップは、エンジン回転数Neとアクセル開度Accの２変数で検索するマップとなっている。
【００３１】
該基準燃料噴射量Ｔｐ2のマップの設定値は、ストイキで運転した場合の基準燃料噴射量Ｔｐ2が基本燃料噴射量Ｔｐ1となるように、あらかじめ設定されている。しかし、図１１に示すように、実車でのセンサ等のばらつきがあっても、ストイキ時の基本燃料噴射量Ｔｐ1に基づき基準燃料噴射量Ｔｐ2を学習できるように、基準燃料噴射量Ｔｐ2のマップは書き換え可能となっている。
【００３２】
次に、図１２は、基準燃料噴射量Ｔｐ2をアクセル開度のテーブルとして設定した例を示したものである。ここでも、基準燃料噴射量Ｔｐ2のテーブルの設定値は、ストイキで運転した場合の基準燃料噴射量Ｔｐ2が基本燃料噴射量Ｔｐ1となるように、あらかじめ設定されている。しかし、図１３に示すように、実車でのセンサ等のばらつきがあっても、ストイキ時の基本燃料噴射量Ｔｐ1に基づき基準燃料噴射量Ｔｐ2を学習できるように、基準燃料噴射量Ｔｐ2のテーブルは書き換え可能となっている。
【００３３】
図１４は、ストイキの状態で負荷SWが投入されたときのタイムチャートを示したものである。負荷SWが投入されると、図７のブロック４０２により基準燃料噴射量Ｔｐ2'が増加され、それと同じだけ目標燃料噴射量Ｔｐ3も増加する。つまり、図１４中の基準燃料噴射量の変化量ΔＴｐ2'と目標燃料噴射量の変化量ΔＴｐ3は同じである。基準燃料噴射量Ｔｐ2'が増加したことにより噴射パルス幅Tiが増加して燃料量を増やし、同時に目標燃料噴射量Ｔｐ3が増加したことによりスロットル開度をフィードバックしながら基本燃料噴射量Ｔｐ1も増加して吸入空気量Ｑを増やす。
【００３４】
次に、図１５は、図１４のストイキの場合と対比されるリーン（成層リーンまたは均質リーン）の場合のタイムチャートを示したものである。
図１５に示すように、負荷SWが投入されると、図７のブロック４０２により基準燃料噴射量Ｔｐ2が増加される。これによって、噴射パルス幅Tiが増加して燃料量を増やすのはストイキの場合と同じである。しかし、リーンの場合、基準燃料噴射量Ｔｐ2'に目標空燃比(例えば40)をかけて、ストイキ空燃比14.7で割って目標燃料噴射量Ｔｐ3を算出するので、目標燃料噴射量Ｔｐ3は、ストイキの場合よりも大きくなる。つまり、図１５中の燃料噴射量Ｔｐ3の変化量ΔＴｐ3は、図１４中の目標燃料噴射量Ｔｐ3の変化量Ｔｐ3Δよりも空燃比の比だけ大きくなっている。目標燃料噴射量Ｔｐ3が増加した分、スロットル開度をフィードバックしながら基本燃料噴射量Ｔｐ1も追従して増加させ吸入空気量を増やす。
【００３５】
図１６は、図５に示した目標回転数生成手段１２２と図６に示したアイドル回転数制御手段１１６のソフト上の処理を示すフローチャートである。
割込み１５０１は、一定時間毎に処理をスタートさせるためのもので、例えば１０ms毎に図１６の前記処理を行うように設定される。ステップ１５０２では、エンジン冷却水温Twを読込み、ステップ１５０３では、冷却水温のテーブルで目標回転数tNeを検索する。ステップ１５０４では、エンジン回転数Neを読込み、ステップ１５０５では、目標回転数tNeとの偏差ΔNeを計算する。ステップ１５０６では、前記偏差ΔNeの比例分・積分分・微分分にゲインを乗じて、その総和を基準燃焼噴射量Ｔｐ2の基準変化量ΔＴｐ2とするPID制御の演算を行う。
【００３６】
次に、ステップ１５０７では、負荷SWのON/OFFを判定し、負荷SWが投入さていれば、ステップ１５０８へ進む。ステップ１５０８では、基準燃料噴射量Ｔｐ2の基準変化量ΔＴｐ2に負荷に応じて設定されたTp#Loadが加算されてステップ１５０９に進む。ステップ１５０７で負荷がない場合は、直接にステップ１５０９に進む。ステップ１５０９では、基準燃料噴射量Ｔｐ2に基準変化量ΔＴｐ2を加えて基準燃料噴射量Ｔｐ2'が求められる。ステップ１５１０では、前記基準燃料噴射量Ｔｐ2'に目標空燃比を乗じて、ストイキの空燃比１４．７で割ることにより目標燃料噴射量Ｔｐ3を算出してステップ１５１１でリターンする。  次に、図１７、図１８は、アイドル時のエンジン回転数制御中の各パラメータを示したものであって、図１７は、従来制御の例であり、図１８は、本実施形態の制御の一例である。
【００３７】
図１７においては、エンジン回転数が目標回転数より低下すると、スロットル開度を開き方向に制御し、その結果、吸入空気量Ｑが増える。吸入空気量Ｑが増えると、燃焼噴射パルス幅Tiが増えるので、エンジン回転数が増加に転じる。
一方、図１８に示した本実施形態を適用した制御では、エンジン回転数が目標回転数より低下すると基準燃料噴射量Ｔｐ2の基準変化量ΔＴｐ2が増えるので、燃料噴射パルス幅Tiの増加とスロットル開度の増加が同時に起こり、、エンジン回転数が早く増加に転じる。したがって、図１７の従来例よりも、回転数の落込みを少なくでき、制御の応答性が良いことから収束時間も短い。
【００３８】
図１９、図２０、図２１は、図３と図４とに記載されている本実施形態の制御ブロックを実現するための制御系のハード構成を示したものである。
図１９は、エンジンコントロールユニット５１５とＴＣＭ(Throttle Control Module)１８０１が別れた構成のもので、エンジンコントロールユニット５１５からは、ＴＣＭ１８０１に目標開度を送信する。エンジンコントロールユニット５１５では吸入空気量Qaとエンジン回転数NeからTp演算部１８０３で基本燃料噴射量Ｔｐ1を演算し、目標燃料噴射量Ｔｐ3との偏差をとり開度演算部１８０２で目標開度を求める。
【００３９】
ＴＣＭ１８０１では、スロットルセンサ５０４から得た実開度と目標開度の偏差からモータ１８０４の制御電流を電流演算部１８０５で決定し、実開度が目標開度に追従するようにフィードバック制御を行う。
図２０に示された例は、コントロールユニット５１５とＴＣＭ１８０１とが一体になったものであって、図１９に示された例と同じ機能をするものである。
【００４０】
図２１に示された例も制御系のハード構成であって、電制スロットルを使用せずに、スロットル弁５０５ａをバイパスさせる通路２００１を設け、サブバルブ２００２を制御することにより基本燃料噴射量Ｔｐ1を目標燃料噴射量Ｔｐ3になるように制御するものである。
図２２は、図２１に記載されている構成の中で、サブバルブ２００２の制御範囲の例を示したものであり、、サブバルブ２００２の流量とスロットルバルブ５０５ａとの流量の関係を示している。
【００４１】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
【００４２】
【発明の効果】
以上の記載から理解されるように、本発明の筒内噴射エンジンの制御装置は、アイドル時に、燃焼状態がストイキあるいはリーンであっても、基準燃料噴射量の変化により燃料噴射量と吸入空気量とを同時に変化させる手段を有することによって、回転数制御の速応性を高めると同時に、負荷変化時の回転数の安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の筒内噴射エンジンシステムの全体構成図。
【図２】図１の筒内噴射エンジンシステムの制御装置の内部構成図。
【図３】図１の筒内噴射エンジン制御装置の前段の制御ブロック図。
【図４】図１の筒内噴射エンジン制御装置の後段の制御ブロック図。
【図５】図１の筒内噴射エンジン制御装置の目標回転数生成手段のブロック図。
【図６】図１の筒内噴射エンジン制御装置のアイドル回転数制御手段のブロック図。
【図７】図１の筒内噴射エンジン制御装置のアイドル回転数制御手段の別のブロック図。
【図８】図１の筒内噴射エンジン制御装置の空燃比の設定例を示す図。
【図９】図１の筒内噴射エンジン制御装置の燃焼モード切換手段の状態遷移図。
【図１０】図１の筒内噴射エンジン制御装置の基準燃料噴射量Ｔｐ2設定手段の基準マップの一例を示す図。
【図１１】図１の筒内噴射エンジン制御装置の基準燃料噴射量Ｔｐ2設定手段の制御（基準マップ）ブロック図。
【図１２】図１の筒内噴射エンジン制御装置の基準燃料噴射量Ｔｐ2設定手段の基準テーブルの一例を示す図。
【図１３】図１の筒内噴射エンジン制御装置の基準燃料噴射量Ｔｐ2設定手段の制御（基準テーブル）ブロック図。
【図１４】図１の筒内噴射エンジン制御装置の制御タイムチャート(ストイキの例)。
【図１５】図１の筒内噴射エンジン制御装置の制御タイムチャート(リーンの例)。
【図１６】図１の筒内噴射エンジン制御装置の制御フローチャート。
【図１７】従来のエンジン制御装置の制御タイムチャート。
【図１８】図１の筒内噴射エンジン制御装置の制御タイムチャート。
【図１９】図１の筒内噴射エンジン制御装置の制御ハード構成の一例を示す図。
【図２０】図１の筒内噴射エンジン制御装置の制御ハード構成の他の一例を示す図。
【図２１】図１の筒内噴射エンジン制御装置の制御ハード構成の更に他の一例を示す図。
【図２２】図２１の筒内噴射エンジン制御装置の制御ハード構成のスロットルとサブバルブの流量特性を示す図。
【符号の説明】
１０１      基準燃料噴射量決定手段
１０２      フィルタ処理手段
１０３      基本燃料噴射量決定手段
１１６      アイドル回転数制御手段
１２０      燃焼モード切換え手段
１２２      目標回転数生成手段
１２３      基準燃料噴射量を増減させる手段
１２４      目標燃料噴射量算出手段
５０３      空気流量計
５０４      スロットルセンサ
５０７      エンジン
５０８      点火プラグ
５０９      インジェクタ
５１５      コントロールユニット
５１８      Ａ／Ｆセンサ
Ｉ          空燃比マップ
II          点火時期マップ
III       噴射時期マップ
IV          ＥＧＰマップ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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