(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロックアップ機構付きのトルクコンバータを介して自動変速機に連結されるエンジンと、
前記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運転条件に応じて切り換え制御する燃焼切り換え手段と、
所定の減速運転状態において前記燃料噴射弁による燃料噴射を停止させる減速燃料カット手段と、
加速に伴って前記減速燃料カット手段により燃料噴射を停止させる条件を脱し、かつ、燃料噴射の再開が前記成層燃焼にて行われ、かつ、前記トルクコンバータがロックアップ状態であるときに、燃料カットを継続させて、燃料噴射の再開を、トルクの立ち上がり応答を前記均質燃焼にて燃料噴射が再開される場合と同等にできる所定期間だけ強制的に遅延させる噴射再開遅延手段と、
を備えて構成されたことを特徴とする直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記噴射再開遅延手段が、前記燃料噴射を停止させる条件を脱してから所定回数だけ噴射タイミングが計数されるまでの期間だけ、燃料カットを継続させて、燃料噴射の再開を強制的に遅延させることを特徴とする請求項１記載の直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置に関し、詳しくは、成層燃焼と均質燃焼とに切り換えられ、かつ、減速運転時に所謂減速燃料カットが行われるよう構成されたエンジンにおいて、燃料カット状態から燃料噴射を再開させるときの燃料噴射制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両用のガソリンエンジンとして、燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁を備え、低・中負荷領域では、燃料を圧縮行程で噴射することにより点火栓付近のみに可燃混合気を層状に生成して成層燃焼を行い、これにより、空燃比を大幅にリーンとした燃焼を可能として燃費，排気性状を大きく改善する一方、所定以上の高負荷領域では、限られたシリンダ容積で要求トルクを確保するために、燃料を吸気行程で噴射して均質に混合した混合気を形成して均質燃焼を行わせる構成とした直噴ガソリンエンジンが開発されている。
【０００３】
また、従来から、燃費向上策として、スロットル弁が全閉でかつエンジン回転速度が所定速度以上である減速運転状態において、エンジンへの燃料噴射を停止させる所謂減速燃料カットが行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記減速燃料カット状態でスロットル弁が開操作（加速）されて、燃料噴射を再開させるときに、成層燃焼（圧縮行程噴射）にて燃料噴射を再開させるか、又は、均質燃焼（吸気行程噴射）にて燃料噴射を再開させるかによって、図５（図５（Ａ）の点線示の特性及び図５に（Ｂ）の特性）に示すように、トルクの立ち上がり応答が異なり、これにより、燃料噴射再開時の燃焼方式によって加速感に相違が生じたり、加速ショックを招く可能性があった。
【０００５】
即ち、均質燃焼では、点火時期から比較的遠い吸気行程において燃料噴射を行わせる必要があるため、例えば図６に示すように、再開条件成立時にまだ圧縮行程に入っていない気筒（図６の＃４気筒）があっても、当該気筒に対して燃料噴射して燃焼させることができないのに対し、成層燃焼の場合には、圧縮行程で燃料噴射を行わせるから、前記気筒（図６の＃４気筒）に対して燃料噴射を行わせて燃焼させることが可能であり、結果的に、成層燃焼の方が１気筒分だけ早く燃焼させることができる。従って、燃料噴射の再開を成層燃焼で行わせる場合の方が均質燃焼時に比べてトルクの立ち上がり応答が速くなり、また、成層燃焼の場合には、立ち上がり応答が速いために、車両前後方向のショック（加速ショック）を発生させる可能性があったものである（図５参照）。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、減速燃料カット状態からの燃料噴射の再開が、成層燃焼，均質燃焼のいずれで行われても略同等の運転性が得られ、かつ、加速ショックの発生を回避できる直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明は、ロックアップ機構付きのトルクコンバータを介して自動変速機に連結される直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置であって、図１に示すように構成される。
【０００８】
図１において、燃料噴射弁は、エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する。また、燃焼切り換え手段は、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運転条件に応じて切り換え制御する。
【０００９】
一方、減速燃料カット手段は、所定の減速運転状態において前記燃料噴射弁による燃料噴射を停止させる。
【００１０】
ここで、噴射再開遅延手段は、加速に伴って前記減速燃料カット手段により燃料噴射を停止させる条件を脱し、かつ、燃料噴射の再開が前記成層燃焼にて行われ、かつ、前記トルクコンバータがロックアップ状態であるときに、燃料カットを継続させて、燃料噴射の再開を、トルクの立ち上がり応答を前記均質燃焼にて燃料噴射が再開される場合と同等にできる所定期間だけ強制的に遅延させる。
【００１１】
かかる構成によると、減速運転で燃料カット状態に入った後、加速（スロットル弁の開操作）に伴って燃料噴射を再開させる場合であって、該燃料噴射の再開が、圧縮行程で噴射させる成層燃焼にて行われ、かつ、トルクコンバータがロックアップ状態である場合には、燃料カットを継続させ、燃料噴射の再開を、トルクの立ち上がり応答を均質燃焼にて燃料噴射が再開される場合と同等にできる所定期間だけ強制的に遅延させる。
【００１３】
請求項２記載の発明では、前記噴射再開遅延手段が、前記燃料噴射を停止させる条件を脱してから所定回数だけ噴射タイミングが計数されるまでの期間だけ、燃料カットを継続させて、燃料噴射の再開を強制的に遅延させる構成とした。
【００１４】
かかる構成によると、加速に伴って燃料噴射を再開させる場合であって、燃料噴射の再開が成層燃焼にて行われ、かつ、トルクコンバータがロックアップ状態である場合には、再開条件の成立後に、圧縮行程での噴射タイミングになっても燃料噴射弁による燃料噴射を行わせない処理を所定回数だけ繰り返し、再開条件の成立後の所定数番目の噴射タイミングになってから燃料噴射を行わせる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、減速燃料カットからの燃料噴射の再開が成層燃焼にて行われ、かつ、トルクコンバータがロックアップ状態であるときに、燃料カットを継続させて燃料噴射の再開を遅延させることで、トルクの立ち上がり応答を均質燃焼で燃料噴射を再開させる場合と同等にでき、また、加速ショックの発生を抑制できるという効果がある。
【００１８】
請求項２記載の発明によると、所定噴射回数だけ燃料カットを継続させて燃料噴射の再開を遅延させることで、トルクの立ち上がり応答を精度良く制御できるという効果がある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
【００２１】
図２は、実施の形態における直噴ガソリンエンジンを示す図である。
【００２２】
尚、図２に示す直噴ガソリンエンジンは車両用のエンジンであって、ロックアップ機構付きのトルクコンバータを介して無段自動変速機に連結されるものとする。
【００２３】
図２において、エンジン１には、エアクリーナ２を通過した空気が、アクセルペダルに連動して図示省略したモータによって開閉されるスロットル弁３で計量され、吸気弁４を介してシリンダ内に吸引される。
【００２４】
尚、前記スロットル弁３が、モータ等のアクチュエータによって開閉駆動される構成であって、アクセル開度の検出結果等から前記アクチュエータを制御して、スロットル弁３の開度を目標開度に駆動する構成であっても良い。
【００２５】
電磁式の燃料噴射弁５は各気筒毎に設けられ、各燃焼室内に直接燃料（ガソリン）を噴射する構成であり、該燃料噴射弁５から噴射された燃料によってシリンダ内に混合気が形成される。
【００２６】
前記混合気は、点火プラグ６による火花点火によって着火燃焼し、燃焼排気は、排気弁７を介してシリンダ内から排出され、触媒８で浄化された後に大気中に放出される。
【００２７】
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10は、前記燃料噴射弁５による燃料噴射及び点火プラグ６による点火を制御するものであり、前記コントロールユニット10には各種のセンサからの信号が入力される。
【００２８】
前記各種センサとして、エンジン１の吸入空気流量を検出するエアフローメータ11、排気中の酸素濃度に感応して排気空燃比を検出する酸素センサ15，前記スロットル弁３の全閉位置でＯＮとなるアイドルスイッチ16、冷却水温度を検出する水温センサ17が設けられている。
【００２９】
また、単位クランク角度毎のポジション信号ＰＯＳを出力するクランク角センサ12が設けられると共に、カム軸に軸支されたシグナルプレートから各気筒の行程位相差に相当する角度（例えば４気筒エンジンで180 °ＣＡ）毎に気筒判別情報が付与されたリファレンス信号ＲＥＦを出力するカムセンサ18が設けられている。
【００３０】
ここで、所定時間内におけるポジション信号ＰＯＳの発生数や、前記リファレンス信号ＲＥＦの発生周期を計測することで、エンジン回転速度Ｎｅが検出される。
【００３１】
前記コントロールユニット10は、エンジン負荷，エンジン回転速度，冷却水温度，始動後時間などの運転状態に基づいて、目標空燃比を設定すると共に、吸気行程噴射による均質燃焼と圧縮行程噴射による成層燃焼とのいずれか一方を選択し、前記燃料噴射弁５における燃料噴射量及び噴射時期を制御する（燃焼切り換え手段）。
【００３２】
また、前記コントロールユニット10は、スロットル弁３が全閉（アイドルスイッチ16がＯＮ）で、かつ、エンジン回転速度Ｎｅが所定のカット開始速度以上である所定の減速運転状態において、前記燃料噴射弁５による燃料噴射の停止を開始し、スロットル３が開かれるか（アイドルスイッチ16がＯＦＦ）、又は、エンジン回転速度Ｎｅが所定のリカバー回転速度以下になると、燃料噴射を再開させる、減速燃料カット制御を行う（減速燃料カット手段）。尚、上記スロットル開度，エンジン回転速度Ｎｅの他に車速を判定条件に加えたり、前記カット開始速度やリカバー回転速度を、エアコンのＯＮ・ＯＦＦや冷却水温度等に応じて変更する構成であっても良い。
【００３３】
ここで、前記コントロールユニット10は、図３及び図４のフローチャートに示すようにして、前記減速燃料カット状態からの燃料噴射の再開を制御するようになっている。
【００３４】
図３のフローチャートは、燃料噴射を再開させるときの制御モードを選択するためのルーチンを示し、所定時間（例えば10ms) 毎に実行されるものとする。
【００３５】
まず、Ｓ１では、減速燃料カット（Ｆ／Ｃ）中であるか否かを判別する。
【００３６】
そして、減速燃料カット中であるときには、Ｓ２へ進み、エンジン回転速度Ｎｅの降下速度（所定時間前の回転速度−最新の回転速度）が所定速度以上であるか否かによって、急減速状態であるか否かを判別する。尚、急減速状態は、車両の速度の降下速度で判定しても良い。
【００３７】
急減速運転条件であるときには、全気筒で燃料噴射を一斉に再開させるべく、Ｓ３へ進んで、燃料カットの再開制御（Ｆ／Ｃリカバー制御）として、全気筒Ｆ／Ｃリカバー制御を選択する。この時は、燃料を吸気行程で噴射して均質に混合気を形成して均質燃焼を行わせる。
【００３８】
一方、エンジン回転速度Ｎｅの降下速度が所定速度未満であって、急減速運転状態でないときには、Ｓ４へ進み、アイドルスイッチ16のＯＮ・ＯＦＦを判別する。
【００３９】
そして、アイドルスイッチ16がＯＮであって、スロットル弁３が全閉に保持されているときには、Ｓ５へ進み、アイドルスイッチ16のＯＦＦ以外の燃料噴射再開条件（Ｆ／Ｃリカバー条件）が成立しているか否かを判別し、Ｆ／Ｃリカバー条件が成立しているときには、Ｓ６へ進み、Ｆ／Ｃリカバー制御として、半気筒Ｆ／Ｃリカバー制御を選択する。前記Ｆ／Ｃリカバーは、車両の速度が所定値以下のときに実行される。
【００４０】
前記半気筒Ｆ／Ｃリカバー制御とは、リカバー条件が成立してからまず半数気筒だけで燃料噴射を行わせ、その後、全気筒で燃料噴射を再開させるものであり、前記半数気筒だけで燃料噴射を行わせる期間を可変に制御する構成であっても良い。
【００４１】
Ｓ５でＦ／Ｃリカバー条件が成立していないと判別されると、本ルーチンをそのまま終了させることで、燃料カット状態を継続させる。
【００４２】
また、Ｓ４で、アイドルスイッチ16がＯＦＦ（スロットル弁３の開状態）であると判別され、加速に伴って燃料噴射を再開すべきであると判断されるときには、Ｓ７へ進んで、トルクコンバータがロックアップ状態（機械的直結状態）であるか否かを判別する。
【００４３】
ロックアップ状態でないときには、燃料噴射の再開によってエンジントルクが急変したとしても、トルクコンバータの緩衝作用によって加速ショックの発生は抑制されることになるので、Ｓ６へ進んで、前記半気筒Ｆ／Ｃリカバー制御を選択する。尚、半気筒Ｆ／Ｃリカバーにおいては、アクセルペダルの踏み込み代とエンジン回転速度とに基づいて求められる必要トルクが所定値よりも小さいときには、圧縮行程にて燃料を噴射させるように噴射時期が設定され、それ以外では、吸気行程にて燃料を噴射させるように噴射時期が設定される。
【００４４】
ロックアップ状態であるときには、エンジントルクの急変がそのまま加速ショックに結び付くことになるので、更に、Ｓ８へ進んで、燃料噴射の再開が成層燃焼にて行われることになるか否かを判別する。
【００４５】
ここで、燃料噴射の再開が、均質燃焼（吸気行程噴射）で行われると判断されたときには、燃料噴射の再開によるトルクの立ち上がり応答が成層燃焼に比べて比較的遅いので、Ｓ６へ進んで、通常に前記半気筒Ｆ／Ｃリカバー制御を選択する。
【００４６】
一方、燃料噴射の再開が、成層燃焼（圧縮行程噴射）で行われると判断されたときには、均質燃焼に比べてトルクの立ち上がり応答が速く、また、これによって加速ショックを招く可能性があるので、Ｓ９へ進み、トルクの立ち上がり応答を均質燃焼時と同等にするための成層時Ｆ／Ｃリカバー制御を選択する。
【００４７】
図４のフローチャートは、燃料噴射の再開時における燃料噴射量の設定ルーチンを示し、噴射開始タイミング毎に実行されるものとする。
【００４８】
Ｓ11では、燃料噴射を行わせる気筒を判別する。
【００４９】
Ｓ12では、成層時Ｆ／Ｃリカバー制御が選択されているか否かを判別する。
【００５０】
そして、成層時Ｆ／Ｃリカバー制御が選択されていない場合には、Ｓ13へ進み、半気筒Ｆ／Ｃリカバー制御が選択されているか否かを判別する。
【００５１】
半気筒Ｆ／Ｃリカバー制御が選択されている場合には、Ｓ14へ進み、半気筒Ｆ／Ｃリカバー期間内であるか否か、即ち、半数気筒だけで燃料噴射を行わせる期間内であるか否かを判別する。
【００５２】
ここで、半気筒Ｆ／Ｃリカバー期間内であると判別されると、Ｓ15へ進み、今回判別された気筒が燃料カットを行う気筒（燃料噴射を行わせる半数気筒以外のいずれかの気筒）であるか否かを判別し、カット気筒であるときには、Ｓ16へ進んで、燃料噴射量Ｔｉに０をセットして、これを出力レジスタにセットする。
【００５３】
一方、半気筒Ｆ／Ｃリカバー制御が選択されていないとき、半気筒Ｆ／Ｃリカバー制御が選択されたが半気筒Ｆ／Ｃリカバー期間を経過したとき、半気筒Ｆ／Ｃリカバー期間内であるが燃料噴射を行わせる気筒であるときには、Ｓ17へ進んで、燃料噴射量Ｔｉにそのときの空気量，目標当量比等に応じて演算された気筒別の燃料噴射量Ｔiin をセットし、これを出力レジスタにセットする。
【００５４】
前記出力レジスタにセットされた燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス幅の噴射パルス信号が、前記燃料噴射弁５に対して出力されるが、前記燃料噴射量Ｔｉに０がセットされていれば、燃料噴射は行われないことになる。
【００５５】
また、Ｓ12で成層時Ｆ／Ｃリカバー制御が選択されていると判別されたときには、Ｓ18へ進み、予め記憶された所定値SRFCCYL （例えば３）と、燃料噴射量Ｔｉに０をセットした回数（燃料カットを継続させた気筒数；噴射タイミングの回数）を示すカウンタＡ（初期値＝０）とを比較する。
【００５６】
そして、前記カウンタＡが所定値SRFCCYL 未満であるときには、Ｓ19へ進み、燃料噴射量Ｔｉに０をセットして、これを出力レジスタにセットする。即ち、スロットル弁３が開かれてリカバー条件が成立しても、成層燃焼にて燃料噴射が再開されるときには、前記カウンタＡが所定値SRFCCYL 以上になるまでの期間は燃料カットを継続させ、燃料噴射の再開を前記期間だけ遅延させるものである（噴射再開遅延手段）。
【００５７】
これにより、トルクの立ち上がり応答が良い成層燃焼（圧縮行程噴射）での燃料噴射の再開時と、成層燃焼に比べてトルクの立ち上がり応答が遅れる均質燃焼（吸気行程噴射）での燃料噴射の再開時とで、略同等のトルク応答を得ることが可能となり、また、成層燃焼で燃料噴射を再開させるときの加速ショックの発生を抑制できる（図５参照）。
【００５８】
Ｓ19で燃料噴射量Ｔｉに０をセットすると、次のＳ20では、前記カウンタＡを１アップさせる。
【００５９】
そして、前記カウントアップの結果、カウンタＡが所定値SRFCCYL 以上になったことが前記Ｓ19で判別されると、Ｓ21へ進んで前記カウンタＡを０リセットして成層時Ｆ／Ｃリカバー制御を終了し、Ｓ17へ進んで、燃料噴射量Ｔｉに気筒別の燃料噴射量Ｔiin をセットし、これを出力レジスタにセットすることで、燃料噴射を再開させる。
【００６０】
尚、上記では、前記所定値SRFCCYL を固定値としたが、例えば、アイドルスイッチ16がＯＦＦになったタイミング（加速判定のタイミング）と、噴射開始タイミングとの相関から、前記所定値SRFCCYL を可変に設定する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る燃料噴射制御装置の構成ブロック図。
【図２】実施形態における直噴ガソリンエンジンを示すシステム図。
【図３】実施形態において燃料噴射再開時の制御を選択するルーチンを示すフローチャート。
【図４】実施形態における噴射再開制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】実施形態の効果及び従来の問題点を説明するためのタイムチャート。
【図６】燃料噴射の再開時における噴射タイミングの様子を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１    エンジン
３    スロットル弁
５    燃料噴射弁
６    点火プラグ
10    コントロールユニット
11    エアフローメータ
12    クランク角センサ
16    スロットルセンサ
17    水温センサ
18    カムセンサ
【図１】
0004326611.tif 000002
【図２】
0004326611.tif 000003
【図３】
0004326611.tif 000004
【図４】
0004326611.tif 000005
【図５】
0004326611.tif 000006
【図６】
0004326611.tif 000007