(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と点火栓とを有し、所定の条件下で成層燃焼を行わせるようにした筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
検出された運転状態に基づいて前記燃料噴射弁による燃料噴射時期を設定する噴射時期設定手段と、
検出された運転状態に基づいて前記点火栓による点火時期を設定する点火時期設定手段と、
機関の燃焼安定度を検出する安定度検出手段と、
検出された安定度が所定の許容範囲よりも低下したときに、燃料噴射時期を前記設定された燃料噴射時期よりも進角側に補正するとともに点火時期を前記設定された点火時期よりも遅角側に補正するか、または、燃料噴射時期を前記設定された燃料噴射時期よりも遅角側に補正するとともに点火時期を前記設定された点火時期よりも進角側に補正するか、の２つの補正のうちいずれか一方の補正を行い、この一方の補正が行われた後の機関の燃焼安定度が所定の許容範囲よりも低く、かつ、補正後の燃焼安定度が補正前の燃焼安定度よりも低下したときには、他方の補正に切り換えて補正を行う補正手段と、
を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記補正手段による補正が行われた後の機関の燃焼安定度が所定の許容範囲よりも低く、かつ、補正後の燃焼安定度が補正前の燃焼安定度よりも低下したときに燃料噴射時期および点火時期を遅角側に補正する第２の補正手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記第２の補正手段による補正が行われた後の機関の燃焼安定度が所定の許容範囲よりも低く、かつ、補正後の燃焼安定度が補正前の燃焼安定度よりも低下したときに成層燃焼を禁止する禁止手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の筒内噴射式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】
この発明は、筒内噴射式内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の筒内噴射式内燃機関の制御装置としては、機関の運転状態すなわち、機関回転数および負荷状態に応じた点火時期設定マップを持つと共に、機関回転数および負荷状態に応じた燃料噴射時期設定マップを持ち、機関回転数と負荷状態とをモニタし、その値をもとに燃料噴射時期と点火時期とを設定することが一般に行われている（特開平４−１２５３号公報、特開平４−１８７８４０号公報参照）。
また、その時の噴射時期と点火時期の設定点は、各機関運転状態における安定領域内でかつ燃費最良点に設定することが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような筒内噴射式内燃機関の制御装置、特に燃料噴射時期を機関運転サイクル中の圧縮行程に設定する機関においては、機関の運転安定性と、燃料を噴射してから点火するまでの期間とが非常に密接な関係を持っている。
【０００４】
すなわち、図６に示すように燃料が噴射され燃料が気筒内の流動および燃料噴霧自身の運動エネルギによって点火栓近傍に導かれ、点火栓近傍の空燃比が点火可能空燃比の時に点火することが重要であり、ある機関運転状態における噴射時期と点火時期とに対して安定領域は図７に示すような領域に存在し、この領域からはずれた領域で噴射時期や点火時期を設定すると点火時の点火栓近傍の空燃比がリッチ過ぎたり、リーン過ぎたりするために機関の運転安定性が損なわれることになる。
したがって、噴射時期と点火時期とはこの安定領域内に存在するように、かつこの安定領域内の燃費最良点で設定する。
【０００５】
しかしながら、機関の運転中にある原因で燃料噴射時期から燃料噴霧が点火栓近傍に到達するまでの時間が変化すると、噴射時期と点火時期とに対する安定領域が当初に比べてずれることになる。例えば、噴射弁先端にデポジットが付着して噴射弁の噴霧角度が狭くなるような場合においては、燃料噴霧の単位時間当たりの到達距離が長くなり当初に比較して燃料噴霧の点火栓近傍への到達時間が短くなり、安定領域は図８に示すようにずれることになる。また、ピストン冠面にデポジットが付着したような場合においては、噴射された燃料がピストン冠面上のデポジットに一時的に吸着され、それから点火栓近傍に向かうため当初に比較して燃料噴霧の点火栓近傍への到達時間が長くなり、安定領域は図９に示すようにずれることになる。結果、当初の噴射時期、点火時期の設定点が安定領域から外れてしまうという問題点があった。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、筒内噴射式内燃機関の制御装置の噴射時期および点火時期の設定点を、機関の定常運転状態においてクランク角センサ信号から回転変動をモニタし、回転変動が所定値より大きくなった場合に噴射時期、点火時期を補正し常に良好な機関運転安定性を保持することで上記問題点を解決することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明では、図１のクレーム対応図に示すように、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と点火栓とを有し、所定の条件下で成層燃焼を行わせるようにした筒内噴射式内燃機関の制御装置において、機関ａの運転状態を検出する運転状態検出手段ｂと、検出された運転状態に基づいて前記燃料噴射弁による燃料噴射時期を設定する噴射時期設定手段ｃと、検出された運転状態に基づいて前記点火栓による点火時期を設定する点火時期設定手段ｄと、機関ａの燃焼安定度を検出する安定度検出手段ｅと、検出された安定度が所定の許容範囲よりも低下したときに、燃料噴射時期を前記設定された燃料噴射時期よりも進角側に補正するとともに点火時期を前記設定された点火時期よりも遅角側に補正するか、または、燃料噴射時期を前記設定された燃料噴射時期よりも遅角側に補正するとともに点火時期を前記設定された点火時期よりも進角側に補正するか、の２つの補正のうちいずれか一方の補正を行い、この一方の補正が行われた後の機関の燃焼安定度が所定の許容範囲よりも低く、かつ、補正後の燃焼安定度が補正前の燃焼安定度よりも低下したときには、他方の補正に切り換えて補正を行う補正手段ｆと、を備えて構成した。
この場合、燃料噴射時期と点火時期とに関する燃焼安定領域が機関ａの経時変化等によって変化したときにも、燃費を悪化させることなく燃焼安定性を許容範囲内に維持することができる。
また、請求項２記載の発明のように、補正手段ｆによる補正が行われた後の機関ａの燃焼安定度が所定の許容範囲よりも低く、かつ、補正後の燃焼安定度が補正前の燃焼安定度よりも低下したときに燃料噴射時期および点火時期を遅角側に補正する第２の補正手段を備えて構成するようにすれば、燃焼安定領域が大幅に変化したようなときであっても、燃費の悪化をできる限り抑制しつつ燃焼安定度を許容範囲内に維持することができる。
さらに、請求項３の発明のように、第２の補正手段による補正が行われた後の機関ａの燃焼安定度が所定の許容範囲よりも低く、かつ、補正後の燃焼安定度が補正前の燃焼安定度よりも低下したときに成層燃焼を禁止する禁止手段を備えた構成にすると良い。第２の補正手段による補正が行われても燃焼の安定性が回復しないような場合には、より燃焼安定性の得られやすい均質燃焼を行うようにする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図２は、本実施の形態のシステム構成図を示したものである。機関１には、直接、燃焼室内に燃料を供給できるように噴射弁２が設置されている。３は、点火栓である。この噴射弁２と点火栓３とは、コントロールユニット４からの信号に基づいて燃料の噴射時期と点火時期とをコントロールされている。
【０００９】
前記コントロールユニット４は、マイクロコンピュータを内蔵し、アクセル開度センサ５、クランク角センサ６、水温センサ７からの検出信号が入力され、これら検出信号に基づいて図３および図４のフローチャートに示すように、噴射弁２の噴射時期と点火栓３の点火時期とを、機関安定度を所定値内に保つように制御する。
【００１０】
次に、本実施の形態の噴射時期と点火時期の設定および補正動作を図３および図４のフローチャートに基づいて説明する。
まず、Ｓ１で機関水温Ｔｗを読み込み圧縮行程噴射域かをＳ２で判定する。圧縮行程噴射可能域であったなら、Ｓ３にて機関回転数ＮをＳ４にてアクセル開度Ａａをそれぞれ読み込む。また、Ｓ２で圧縮行程噴射可能域でなければ本ルーチンを終了する。
Ｓ５では、機関回転数Ｎとアクセル開度Ａａより噴射時期マップを検索し噴射時期初期設定値ＭＩＴを決定する。
【００１１】
次にＳ６で噴射時期補正学習値△ＨＩＴを読み込み、Ｓ７にて噴射時期ＩＴをＩＴ＝ＭＩＴ＋△ＨＩＴにて算出し決定する。Ｓ８では、機関回転数Ｎとアクセル開度Ａａより点火時期マップを検索し点火時期初期設定値ＭＡＤＶを決定する。次にＳ９で点火時期補正学習値△ＨＡＤＶを読み込み、Ｓ１０にて点火時期ＡＤＶをＡＤＶ＝ＭＡＤＶ＋△ＨＡＤＶにて算出して決定し、Ｓ１１で下限値△Ｎｍｉｎを設定値△Ｎ０とおく。Ｓ１２ではクランク角センサ６の出力により回転変動△Ｎ１を算出し、Ｓ１３で回転変動△Ｎ１が設定値△Ｎ０より大きいかを判定し設定値より大きい場合はＳ１４に進み、小さければ本ルーチンを終了する。Ｓ１４で△Ｎ１が設定値△Ｎｍａｘより大きいかを判定し、大きければＳ１５にて成層運転を禁止し、均質運転に移行し本ルーチンを終了する。小さければ噴射時期、点火時期補正モードに入る。
【００１２】
Ｓ１６で噴射時期補正係数△ＩＴ（固定値）を呼びだし、Ｓ１７にて噴射時期ＩＴを現在の噴射時期ＩＴから噴射時期補正係数△ＩＴを減算することで補正する、すなわち噴射時期ＩＴを進角側に補正することになる。Ｓ１８では、点火時期補正テーブル（ＴＡＤＶ）を検索する。この点火時期補正テーブルは、噴射時期ＩＴに対して図５に示すような特性を持っている。これは、安定領域内において等燃費線は図７に示すような感度を持っており、現噴射時期ＩＴ、点火時期ＡＤＶに補正をかける場合においては、この等燃費線に沿うように補正してやることで燃費を悪化させることが無い、このために点火時期補正テーブルは噴射時期ＩＴを補正したときに等燃費線に沿って設定点がシフトするように点火時期ＩＴを補正するように各噴射時期ＩＴに対して設定されている。よって噴射時期ＩＴを基に点火時期補正テーブルを検索しＳ１９で点火時期補正係数△ＡＤＶを読み込み、Ｓ２０で現在の点火時期ＡＤＶに点火時期補正係数△ＡＤＶを加算することで点火時期ＡＤＶを補正する。すなわち点火時期ＩＴは遅角側にシフトさせる。Ｓ２１では、クランク角センサ６で噴射時期ＩＴ、点火時期補正後の回転変動△Ｎ２を算出し、Ｓ２１’にて回転変動△Ｎ２と設定値△Ｎ０とを比較し回転変動△Ｎ２が設定値△Ｎ０より大きければＳ２２に進み小さければＳ３５に進む。Ｓ２２において先の回転変動△Ｎ１と回転変動△Ｎ２とを比較し、回転変動△Ｎ２の方が大きかったら設定点のシフト方向が逆であるので、Ｓ２３にてＦＬＧ１に１を立て、Ｓ２５にて噴射時期ＩＴに△ＩＴを加算し噴射時期ＩＴを遅角側に補正する。さらにＳ２６、Ｓ２７にてＳ１８、Ｓ１９で実施したのと同様に点火時期補正係数△ＡＤＶを読み込み、Ｓ２８にて点火時期ＡＤＶに点火時期補正係数△ＡＤＶを減算し点火時期を進角側に補正し、Ｓ３３にて回転変動△Ｎ３を算出しＳ３４に進む。Ｓ２２にて回転変動△Ｎ１の方が大きかったら、Ｓ２９に進む。
【００１３】
Ｓ２９にて噴射時期ＩＴに△ＩＴを減算し噴射時期ＩＴを進角側に補正する。さらにＳ３０、Ｓ３１にてＳ２６、Ｓ２７で実施したのと同様に点火時期補正係数△ＡＤＶを読み込み、Ｓ３２にて点火時期ＡＤＶに点火時期補正係数△ＡＤＶを加算し点火時期ＡＤＶを遅角側に補正しＳ３３に進む。
【００１４】
Ｓ３４では、回転変動△Ｎ３と設定値△Ｎ０とを比較し回転変動△Ｎ３の方が小さければＳ３５に進み、大きければＳ３７に進む。Ｓ３５では、ＦＬＧ１をクリアし、Ｓ３６では、噴射時期補正学習値△ＨＩＴにＩＴ−ＭＩＴを設定し、点火時期補正学習値△ＨＡＤＶにＡＤＶ−ＭＡＤＶを設定し、このルーチンを終了する。
【００１５】
Ｓ３７では、回転変動△Ｎ２と回転変動△Ｎ３とを比較し回転変動△Ｎ３の方が大きければ、Ｓ３８で回転変動△Ｎ２を回転変動△Ｎ３で置き換えてＳ２４でＦＬＧ１＝１であればＳ２５へ、０であればＳ２９へ進んで再度補正を繰り返す。△Ｎ３が大きければ、Ｓ３９に進む。Ｓ３９では、下限値△Ｎｍｉｎを回転変動△Ｎ２に置き換え、Ｓ４０に進みＳ４０でＦＬＧ１が１であったらＳ４１に進み、０ならばＳ４２に進む。Ｓ４１、Ｓ４２においては、図９に示すようにサーチする等燃費線を一本シフトするために、現在の噴射時期ＩＴを補正動作の一つ前の噴射時期ＩＴ、点火時期ＡＤＶ、すなわち下限値△Ｎｍｉｎを示した、噴射時期ＩＴ、点火時期ＡＤＶに設定し直すとともに、設定値△ＩＴ２および設定値△ＡＤＶ２を加算している。すなわち、噴射時期ＩＴと点火時期ＡＤＶをともに遅角させる。Ｓ４３にて回転変動△Ｎ４を算出し、Ｓ４４にて下限値△Ｎｍｉｎと回転変動△Ｎ４とを比較し、回転変動△Ｎ４が大きければＳ４５にて成層運転を中止し均質運転に移行し本ルーチンを終了する。△Ｎ４が小さければＦＬＧ１をクリアしＳ１６より補正動作を繰り返す。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の筒内噴射式内燃機関の制御装置は、安定度検出手段により検出された機関の安定度が所定の許容範囲よりも低下したときに、設定された燃料噴射時期を進角側に補正するとともに設定された点火時期を遅角側に補正し、または、設定された燃料噴射時期を遅角側に補正するとともに設定された点火時期を進角側に補正するか、の２つの補正のうちいずれか一方の補正を行い、この一方の補正が行われた後の機関の燃焼安定度が所定の許容範囲よりも低く、かつ、補正後の燃焼安定度が補正前の燃焼安定度よりも低下したときには、他方の補正に切り換えて補正を行う補正手段を備えた構成としたため、燃料噴射時期と点火時期とに関する燃焼安定領域が機関の経時変化等によって変化したときにも、燃費を悪化させることなく燃焼安定度を許容範囲内に維持することができる。
請求項２記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置は、補正後の機関の燃焼安定度が許容範囲よりも低く、かつ、補正前の燃焼安定度よりも低下した場合に、燃料噴射時期および点火時期を遅角側に補正する第２の補正手段を備えた構成としたため、燃焼安定領域が大幅に変化した場合においても、燃費の悪化をできる限り抑制しつつ燃焼安定度を許容範囲に維持することができる。
請求項３記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置は、第２の補正手段が補正した後の機関の燃焼安定度が許容範囲よりも低く、かつ、補正前の燃焼安定度よりも低下した場合に、成層燃焼を禁止する禁止手段を備えた構成としたため、第２の補正手段による補正が行われても燃焼の安定性が回復しないような場合に、成層燃焼から、より燃焼安定性の得られやすい均質燃焼に切換えることで燃焼安定度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクレーム対応図である。
【図２】実施の形態におけるシステム構成図である。
【図３】実施の形態の制御を説明するフローチャートである。
【図４】実施の形態の制御を説明するフローチャートである。
【図５】点火時期補正テーブルの特性図である。
【図６】従来の直接筒内噴射時期火花点火機関の噴射から点火までの概念図である。
【図７】噴射時期と点火時期とに対する安定領域の存在範囲を示す図である。
【図８】噴射時期と点火時期とに対する安定領域の存在範囲を示す図である。
【図９】噴射時期と点火時期とに対する安定領域の存在範囲を示す図である。
【符号の説明】
ａ  機関
ｂ  運転状態検出手段
ｃ  噴射時期設定手段
ｄ  点火時期設定手段
ｅ  安定度検出手段
ｆ  補正手段
１  機関
２  噴射弁
３  点火栓
４  コントロールユニット
５  アクセル開度センサ
６  クランク角センサ
７  水温センサ
【図１】
0003963046.tif 000002
【図２】
0003963046.tif 000003
【図３】
0003963046.tif 000004
【図４】
0003963046.tif 000005
【図５】
0003963046.tif 000006
【図６】
0003963046.tif 000007
【図７】
0003963046.tif 000008
【図８】
0003963046.tif 000009
【図９】
0003963046.tif 000010