JP2000002131A - 成層燃焼内燃機関のアイドル回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】成層燃焼を行いうる内燃機関において、負荷が
加わった際にアイドルアップが行われることによって、
機関回転数が一時的に急増するのを抑制する。 【解決手段】エンジン１の第１吸気弁６ａ及び第２吸気
弁６ｂ近傍のシリンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴
射弁１１が配置され、燃料噴射弁１１からの燃料は、直
接的に気筒１ａ内に噴射される。吸気ダクト２０内には
ステップモータ２２によって開閉されるスロットル弁２
３が配設されている。電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、
エンジン１のアイドリング時で成層燃焼が行われている
ときに、負荷がかかった場合、燃料噴射弁１１から直接
的に供給される燃料量を増量させる。このとき、アイド
ルアップ直前の燃料噴射量に応じて、増量に補正をかけ
る。すると、直前の噴射量が多い場合における回転数の
変動の増大が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成層燃焼を行いう
る内燃機関のアイドル回転数制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的に使用されているエンジン
においては、燃料噴射弁からの燃料は吸気ポートに噴射
され、燃焼室には予め燃料と空気との均質混合気が供給
される。かかるエンジンでは、アクセル操作に連動する
スロットル弁によって吸気通路が開閉され、この開閉に
より、エンジンの燃焼室に供給される吸入空気量（結果
的には燃料と空気とが均質に混合された気体の量）が調
整され、もってエンジン出力が制御される。

【０００３】しかし、上記のいわゆる均質燃焼による技
術では、スロットル弁の絞り動作に伴って大きな吸気負
圧が発生し、ポンピングロスが大きくなって効率は低く
なる。これに対し、スロットル弁の絞りを小とし、燃焼
室に直接燃料を供給することにより、点火プラグの近傍
に可燃混合気を存在させ、当該部分の空燃比を高めて、
着火性を向上するようにしたいわゆる「成層燃焼」とい
う技術が知られている。かかる技術においては、エンジ
ンの低負荷時には、噴射された燃料が、点火プラグ周り
に偏在供給されるとともに、スロットル弁がほぼ全開に
開かれて成層燃焼が実行される。これにより、ポンピン
グロスの低減が図られ、燃費の向上が図られる。

【０００４】上記の如く成層燃焼を行いうる技術とし
て、例えば特開平４−３７０３４３号公報に開示された
ものが知られている。この技術では、運転条件により成
層燃焼又は均質燃焼のいずれかの燃焼方式が採用され、
少なくとも低・中負荷時には成層燃焼の燃料噴射及び点
火が制御され、高負荷時には均質燃焼の燃料噴射及び点
火が制御される。そして、エンジンのアイドリング時に
は、冷却水温に応じて燃料噴射量のみが増減制御され
る。このような技術により、低負荷時の成層燃焼が良好
に保たれるとともに、冷間時の暖機の促進が図られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来公
報に記載された技術においては、次に記すような問題が
生じうる。すなわち、アイドリング時においては、エア
コン等の負荷がエンジンに加わった場合には、エンジン
回転数の低下を防止するため、一般に、アイドルアップ
が行われる。ここで、均質燃焼のみを行う一般的なエン
ジンの場合には、吸入空気量を増加させることでアイド
ルアップが実行される。

【０００６】これに対し、上記従来技術において、成層
燃焼が行われている場合には、燃料噴射量を増量させる
ことで、アイドルアップが行われる。しかしながら、成
層燃焼時には、アイドルアップ開始時の燃料噴射量に応
じて、燃料量の変化が燃焼に大きく影響してしまう。例
えば、アイドルアップ開始直前の燃料噴射量が多い状態
において、噴射量が少ない場合と同等の燃料量を増量さ
せた場合には、エンジン回転数が一時的に急増してしま
う等、回転変動にばらつきが発生するおそれがあった。

【０００７】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、成層燃焼を行いうる内燃機関
のアイドル回転数制御装置において、内燃機関に負荷が
加わった際にアイドルアップが行われることによって、
機関回転数が一時的に急増してしまうのを抑制すること
のできる成層燃焼内燃機関のアイドル回転数制御装置を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明においては、図１に示すよう
に、成層燃焼を行うべく、内燃機関Ｍ１の気筒内に燃料
を供給しうる燃料噴射手段Ｍ２と、前記内燃機関Ｍ１が
アイドリング状態にあり、かつ、前記内燃機関Ｍ１の燃
焼状態が成層燃焼であるときに、前記内燃機関Ｍ１に負
荷が加えられた場合に、前記内燃機関Ｍ１の回転数の低
下を抑制するべく、前記燃料噴射手段Ｍ２から噴射され
る燃料量を増量することによりアイドルアップを行うア
イドルアップ制御手段Ｍ３とを備えた成層燃焼内燃機関
のアイドル回転数制御装置であって、前記燃料噴射手段
Ｍ２からの燃料噴射量を認識する燃料噴射量認識手段Ｍ
４と、前記アイドルアップ制御手段Ｍ３によりアイドル
アップを行う時点での前記燃料噴射量認識手段Ｍ４の認
識結果に応じて、前記アイドルアップ制御手段Ｍ３によ
る燃料量の増量を補正する増量補正手段Ｍ５とを設けた
ことをその要旨としている。

【０００９】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の成層燃焼内燃機関のアイドル回転数制御装置
において、前記アイドルアップ制御手段Ｍ３により増量
される燃料量は見込み量であることをその要旨としてい
る。

【００１０】さらに、請求項３に記載の発明では、請求
項１又は２に記載の成層燃焼内燃機関のアイドル回転数
制御装置において、前記アイドルアップを行う時点での
前記燃料噴射量認識手段Ｍ４により認識された燃料噴射
量が多い場合には、燃料噴射量が少ない場合に比較して
燃料量の増量の程度が小さいことをその要旨としてい
る。

【００１１】併せて、請求項４に記載の発明では、請求
項１から３のいずれかに記載の成層燃焼内燃機関のアイ
ドル回転数制御装置において、さらに、前記アイドルア
ップ制御手段Ｍ３による燃料量の増量が行われた後に、
前記燃料噴射量認識手段Ｍ４の認識結果に応じて、前記
燃料量を増減させることにより、前記内燃機関Ｍ１の回
転数のフィードバック制御を行うフィードバック制御手
段と、該フィードバック制御手段により前記燃料量の増
減を行う時点での前記燃料噴射量認識手段Ｍ４の認識結
果に応じて、前記フィードバック制御手段による燃料量
の増減を補正するフィードバック制御時増減補正手段と
を設けたことをその要旨としている。

【００１２】加えて、請求項５に記載の発明では、請求
項４に記載の成層燃焼内燃機関のアイドル回転数制御装
置において、前記フィードバック制御手段により前記燃
料量の増減を行う時点での前記燃料噴射量認識手段Ｍ４
により認識された燃料噴射量が多い場合には、燃料噴射
量が少ない場合に比較して燃料量の増減の程度が小さい
ことをその要旨としている。

【００１３】また、請求項６に記載の発明では、成層燃
焼を行いうる内燃機関において、アイドルアップ開始時
の燃料噴射量が多い場合には、燃料噴射量が少ない場合
に比較して燃料量の増量の程度が小さいことを特徴とす
る成層燃焼内燃機関のアイドル回転数制御装置をその要
旨としている。

【００１４】（作用）上記請求項１に記載の発明によれ
ば、図１に示すように、燃料噴射手段Ｍ２により、内燃
機関Ｍ１の気筒内に燃料が供給され、成層燃焼が行われ
うる。そして、内燃機関Ｍ１がアイドリング状態にあ
り、かつ、その燃焼状態が成層燃焼であるときに、内燃
機関Ｍ１に負荷が加えられた場合に、アイドルアップ制
御手段Ｍ３によって、燃料噴射手段Ｍ２から供給される
燃料量が増量させられ、これによりアイドルアップが行
われ、内燃機関Ｍ１の回転数の低下が抑制される。

【００１５】さて、本発明では、燃料噴射量認識手段Ｍ
４によって、燃料噴射手段Ｍ２からの燃料噴射量が認識
される。そして、増量補正手段Ｍ５では、前記アイドル
アップ制御手段Ｍ３によりアイドルアップが行われる時
点での燃料噴射量に応じて、アイドルアップ制御手段Ｍ
３による燃料量の増量が補正される。

【００１６】従って、アイドルアップが行われるそのと
きどきの燃料噴射量に応じて、回転変動がばらつかない
ような燃料量の増量が確保される。そのため、アイドル
アップに際し、回転数が一時的に急増してしまうことが
ない。

【００１７】また、請求項２に記載の発明によれば、請
求項１に記載の発明の作用に加えて、特に、前記アイド
ルアップ制御手段Ｍ３により増量される燃料量は見込み
量である。この見込み量に補正が加えられることとな
り、増量の適正化が図られうる。

【００１８】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
請求項１及び２に記載の発明の作用に加えて、前記アイ
ドルアップを行う時点での前記燃料噴射量認識手段Ｍ４
により認識された燃料噴射量が多い場合には、噴射量が
少ない場合に比較して燃料量の増量の程度が小さい。こ
こで、アイドルアップを行う時点での燃料噴射量が多い
ほど、同量増量した場合の回転数の増大の程度（回転変
動が大きくなる度合い）が大きくなる傾向になる。従っ
て、本発明により、燃料噴射量が多い場合における回転
数の増大の程度が抑制されることとなり、より一層上記
作用が確実なものとなる。

【００１９】併せて、請求項４に記載の発明によれば、
請求項１から３に記載の発明の作用に加えて、さらに、
前記アイドルアップ制御手段Ｍ３による燃料量の増量が
行われた後に、フィードバック制御手段によって、前記
燃料噴射量認識手段Ｍ４の検出結果に応じた燃料量の増
減による回転数のフィードバック制御が行われる。そし
て、フィードバック制御手段により前記燃料量の増減が
行われる時点での燃料噴射量に応じて、フィードバック
制御時増減補正手段では、前記フィードバック制御手段
による燃料量の増減量が補正される。従って、アイドル
アップ後のフィードバック制御時においても、回転変動
がばらつかないような燃料量の増減が確保される。

【００２０】加えて、請求項５に記載の発明によれば、
請求項４に記載の発明の作用に加えて、前記フィードバ
ック制御手段により燃料量の増減が行われる時点での燃
料噴射量が多い場合には、燃料噴射量が少ない場合に比
較して燃料量の増減の程度が小さい。ここで、上述した
のと同様、増減を行う時点での燃料噴射量が多いほど、
同量だけ増減量した場合の回転数の変動の程度（回転変
動が大きくなる度合い）が大きくなる傾向になる。従っ
て、本発明により、燃料噴射量が多い場合における回転
数の増減の程度が抑制されることとなり、より一層請求
項４に記載の発明の作用が確実なものとなる。

【００２１】さらにまた、請求項６に記載の発明では、
成層燃焼を行いうる内燃機関において、アイドルアップ
開始時の前記内燃機関の燃料噴射量が多い場合には、燃
料噴射量が少ない場合に比較して燃料量の増量の程度が
小さい。従って、回転変動がばらつかないような燃料量
の増量が確保される。

【００２２】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明における成層燃焼内燃機関のアイドル回転数制御装置
を具体化した第１の実施の形態を、図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２３】図２は本実施の形態において、車両に搭載
された筒内噴射式エンジンのアイドル回転数制御装置を
示す概略構成図である。内燃機関としてのエンジン１
は、例えば４つの気筒１ａを具備し、これら各気筒１ａ
の燃焼室構造が図３に示されている。これらの図に示す
ように、エンジン１はシリンダブロック２内にピストン
を備えており、当該ピストンはシリンダブロック２内で
往復運動する。シリンダブロック２の上部にはシリンダ
ヘッド４が設けられ、前記ピストンとシリンダヘッド４
との間には燃焼室５が形成されている。また、本実施の
形態では１気筒１ａあたり、４つの弁が配置されてお
り、図中において、符号６ａとして第１吸気弁、６ｂと
して第２吸気弁、７ａとして第１吸気ポート、７ｂとし
て第２吸気ポート、８として一対の排気弁、９として一
対の排気ポートがそれぞれ示されている。

【００２４】図３に示すように、第１の吸気ポート７ａ
はヘリカル型吸気ポートからなり、第２の吸気ポート７
ｂはほぼ真っ直ぐに延びるストレートポートからなる。
また、シリンダヘッド４の内壁面の中央部には、点火プ
ラグ１０が配設されている。この点火プラグ１０には、
図示しないディストリビュータを介してイグナイタ１２
からの高電圧が印加されるようになっている。そして、
この点火プラグ１０の点火タイミングは、イグナイタ１
２からの高電圧の出力タイミングにより決定される。さ
らに、第１吸気弁６ａ及び第２吸気弁６ｂ近傍のシリン
ダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置され
ている。すなわち、本実施の形態においては、燃料噴射
弁１１からの燃料は、直接的に気筒１ａ内に噴射される
ようになっており、均質燃焼のみならず、いわゆる成層
燃焼も行われるようになっている。

【００２５】図２に示すように、各気筒１ａの第１吸気
ポート７ａ及び第２吸気ポート７ｂは、それぞれ各吸気
マニホルド１５内に形成された第１吸気路１５ａ及び第
２吸気路１５ｂを介してサージタンク１６内に連結され
ている。各第２吸気通路１５ｂ内にはそれぞれスワール
コントロールバルブ１７が配置されている。これらのス
ワールコントロールバルブ１７は共通のシャフト１８を
介して、アクチュエータとしてのステップモータ１９に
連結されている。このステップモータ１９は、後述する
電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」という）３０からの
出力信号に基づいて制御される。

【００２６】前記サージタンク１６は、吸気ダクト２０
を介してエアクリーナ２１に連結され、吸気ダクト２０
内には、別途のステップモータ２２によって開閉される
スロットル弁２３が配設されている。つまり、本実施の
形態のスロットル弁２３はいわゆる電子制御式のもので
あり、基本的には、ステップモータ２２が前記ＥＣＵ３
０からの出力信号に基づいて駆動されることにより、ス
ロットル弁２３が開閉制御される。そして、このスロッ
トル弁２３の開閉により、吸気ダクト２０を通過して燃
焼室５内に導入される吸入空気量が調節されるようにな
っている。本実施の形態では、吸気ダクト２０、サージ
タンク１６並びに第１吸気路１５ａ及び第２吸気路１５
ｂ等により、吸気通路が構成されている。また、スロッ
トル弁２３の近傍には、その開度（スロットル開度Ｔ
Ａ）を検出するためのスロットルセンサ２５が設けられ
ている。なお、前記各気筒の排気ポート９には排気マニ
ホルド１４が接続されている。そして、燃焼後の排気ガ
スは当該排気マニホルド１４を介して図示しない排気ダ
クトへ排出されるようになっている。

【００２７】さらに、本実施の形態では、公知の排気ガ
ス循環（ＥＧＲ）装置５１が設けられている。このＥＧ
Ｒ装置５１は、排気ガス循環通路としてのＥＧＲ通路５
２と、同通路５２の途中に設けられた排気ガス循環弁と
してのＥＧＲバルブ５３とを含んでいる。ＥＧＲ通路５
２は、スロットル弁２３の下流側の吸気ダクト２０と、
排気ダクトとの間を連通するよう設けられている。ま
た、ＥＧＲバルブ５３は、弁座、弁体及びステップモー
タ（いずれも図示せず）を内蔵しており、これらにより
ＥＧＲ機構が構成されている。ＥＧＲバルブ５３の開度
は、ステップモータが弁体を弁座に対して断続的に変位
させることにより、変動する。そして、ＥＧＲバルブ５
３が開くことにより、排気ダクトへ排出された排気ガス
の一部がＥＧＲ通路５２へと流れる。その排気ガスは、
ＥＧＲバルブ５３を介して吸気ダクト２０へ流れる。す
なわち、排気ガスの一部がＥＧＲ装置５１によって吸入
混合気中に再循環する。このとき、ＥＧＲバルブ５３の
開度が調節されることにより、排気ガスの再循環量が調
整されるのである。

【００２８】さて、上述したＥＣＵ３０は、デジタルコ
ンピュータからなっており、双方向性バス３１を介して
相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３
２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３３、マイクロプロ
セッサからなるＣＰＵ（中央処理装置）３４、入力ポー
ト３５及び出力ポート３６を具備している。本実施の形
態においては、当該ＥＣＵ３０により、アイドルアップ
制御手段、燃料噴射量認識手段及び増量補正手段が構成
されている。

【００２９】前記アクセルペダル２４には、当該アクセ
ルペダル２４の踏込み量に比例した出力電圧を発生する
アクセルセンサ２６Ａが接続され、該アクセルセンサ２
６Ａによりアクセル開度ＡＣＣＰが検出される。当該ア
クセルセンサ２６Ａの出力電圧は、ＡＤ変換器３７を介
して入力ポート３５に入力される。また、同じくアクセ
ルペダル２４には、アクセルペダル２４の踏込み量が
「０」であることを検出するための全閉スイッチ２６Ｂ
が設けられている。すなわち、この全閉スイッチ２６Ｂ
は、アクセルペダル２４の踏込み量が「０」である場合
に全閉信号として「１」の信号を、そうでない場合には
「０」の信号を発生する。そして、該全閉スイッチ２６
Ｂの出力電圧も入力ポート３５に入力されるようになっ
ている。

【００３０】また、上死点センサ２７は例えば１番気筒
１ａが吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、
この出力パルスが入力ポート３５に入力される。クラン
ク角センサ２８は例えばクランクシャフトが３０°ＣＡ
回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入
力ポートに入力される。ＣＰＵ３４では上死点センサ２
７の出力パルスとクランク角センサ２８の出力パルスか
らエンジン回転数ＮＥが算出される（読み込まれる）。

【００３１】さらに、前記シャフト１８の回転角度は、
スワールコントロールバルブセンサ２９により検出さ
れ、これによりスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）
１７の開度が検出されるようになっている。そして、ス
ワールコントロールバルブセンサ２９の出力はＡ／Ｄ変
換器３７を介して入力ポート３５に入力される。

【００３２】併せて、前記スロットルセンサ２５によ
り、スロットル開度ＴＡが検出される。このスロットル
センサ２５の出力はＡ／Ｄ変換器３７を介して入力ポー
ト３５に入力される。

【００３３】加えて、本実施の形態では、サージタンク
１６内の圧力（吸気圧ＰＩＭ）を検出する吸気圧センサ
６１が設けられている。さらに、エンジン１の冷却水の
温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する水温センサ６２が設
けられている。これら両センサ６１，６２の出力もＡ／
Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力されるよう
になっている。

【００３４】本実施の形態において、これらスロットル
センサ２５、アクセルセンサ２６Ａ、全閉スイッチ２６
Ｂ、上死点センサ２７、クランク角センサ２８、スワー
ルコントロールバルブセンサ２９、吸気圧センサ６１及
び水温センサ６２等により、エンジン１の運転状態が検
出される。

【００３５】一方、出力ポート３６は、対応する駆動回
路３８を介して各燃料噴射弁１１、各ステップモータ１
９，２２、イグナイタ１２及びＥＧＲバルブ５３（ステ
ップモータ）に接続されている。そして、ＥＣＵ３０は
各センサ等２５〜２９，６１，６２からの信号に基づ
き、ＲＯＭ３３内に格納された制御プログラムに従い、
燃料噴射弁１１、ステップモータ１９，２２、イグナイ
タ１２及びＥＧＲバルブ５３等を好適に制御する。

【００３６】次に、上記構成を備えた成層燃焼エンジン
のアイドル回転数制御装置における本実施の形態に係る
各種制御に関するプログラムについて、フローチャート
を参照して説明する。すなわち、図４は、エンジン１の
アイドリング時において、成層燃焼が実行されているこ
とを前提としてＥＣＵ３０により実行される「アイドル
アップ制御ルーチン」を示すフローチャートであって、
例えば、所定クランク角毎の割り込みで実行される。

【００３７】処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ
３０は、先ず、ステップ１０１において、アイドルアッ
プ要求があったか否かを判断する。ここで、アイドルア
ップ要求というのは、外部負荷が加わった場合をいい、
例えば、運転者によりエアコンスイッチがオンされた場
合、パワーステアリング（パワステ）が操作された場
合、シフト位置がＮレンジからＤレンジに切換えられた
場合、その他の電気負荷が加えられた場合等が挙げられ
る。

【００３８】そして、ステップ１０１においてアイドル
アップ要求があったと判断されない場合には、アイドル
アップを行う必要がないものとして、その後の処理を一
旦終了する。

【００３９】これに対し、アイドルアップ要求があった
場合には、アイドルアップを実行するべくステップ１０
２へ移行する。ステップ１０２においては、アイドルア
ップを行う直前の最終噴射量ＱＦ（燃料噴射量）を読み
込む（認識する）。

【００４０】さらに、続くステップ１０３においては、
今回読み込んだ最終噴射量ＱＦに基づき、補正係数Ｋを
求め、設定する。ここで、この補正係数Ｋの設定に際し
ては、図５に示すようなマップが参酌される。すなわ
ち、アイドルアップを行う直前の最終噴射量ＱＦが多い
ほど（ｑ１＜ｑ２＜ｑ３＜…＜ｑｎ）、補正係数Ｋの値
は小さい値に設定される（１．０≧Ｋ１＞Ｋ２＞Ｋ３＞
…＞Ｋｎ＞０）。

【００４１】そして、ステップ１０４においては、外部
負荷に対する見込み制御量ｔＰＥに対し、今回設定され
た補正係数Ｋを乗算した値を最終的なアイドルアップ量
ＰＥとして設定する。

【００４２】さらに、ステップ１０５において、ＥＣＵ
３０は、今回算出設定した最終的なアイドルアップ量Ｐ
Ｅを最終噴射量ＱＦに反映させる。つまり、ＥＣＵ３０
は、別途算出した基本噴射量ＱＢＡＳＥに対し、上記最
終的なアイドルアップ量ＰＥを加算した値を、最終噴射
量ＱＦとして設定する。そして、その後の処理を一旦終
了する。

【００４３】このように、上記「アイドルアップ制御ル
ーチン」では、成層燃焼が行われている場合において、
アイドルアップ要求があった場合には、最終的なアイド
ルアップ量ＰＥの分だけ燃料噴射量の増量が行われる。
また、このアイドルアップ量ＰＥの算出に際しては、ア
イドルアップ直前の最終噴射量ＱＦに基づき、補正が加
えられる。なお、ここでは説明しなかったが、均質燃焼
が行われている場合において、アイドルアップ要求があ
った場合には、従来と同様、吸入空気量（本実施の形態
ではスロットル開度）が増大させられることで、アイド
ルアップが行われる。

【００４４】次に、本実施の形態の作用及び効果につい
て説明する。 （イ）本実施の形態では、エンジン１のアイドリングで
あって、かつ、そのエンジン１の燃焼状態が成層燃焼で
あるときには、エンジン１に負荷が加えられた場合に、
燃料噴射弁１１から直接的に供給される燃料量が増加さ
せられる。ここで、成層燃焼時には、そのときどきの最
終噴射量ＱＦに応じて、燃料量の変化が燃焼に大きく影
響してしまう。例えば、図８に示すように、アイドルア
ップ直前の最終噴射量ＱＦが高い状態において、低い場
合と同等の燃料量を増量させた場合には、エンジン回転
数ＮＥの変化量が増大し、エンジン回転数ＮＥが一時的
に急増してしまう。逆に、アイドルアップ直前の最終噴
射量ＱＦが多い場合には、少ない場合と同等の回転数変
動を得ようとした場合には、アイドルアップに必要な燃
料量は少ないものとなる。

【００４５】これに対し、本実施の形態では、アイドル
アップが行われる時点での最終噴射量ＱＦに応じて、補
正が加えられる。より詳しくは、図７に示すように、負
荷が加えられた時点（アイドルアップが行われる直前）
の最終噴射量ＱＦが多い場合［図７（ｂ）］には、該噴
射量ＱＦが少ない場合［図７（ａ）］に比べて、補正係
数Ｋが小さいものとなり、燃料量の増量の程度（最終的
なアイドルアップ量ＰＥ）が小さいものとなる。そし
て、このような制御を行うことで、最終噴射量ＱＦが多
い場合であっても少ない場合であっても、同等のエンジ
ン回転数ＮＥの上昇が得られる。そのため、アイドルア
ップに際し、アイドルアップ直前の最終噴射量ＱＦが多
い場合であっても、エンジン回転数ＮＥが一時的に急増
してしまうことがない。

【００４６】（ロ）また、このように、補正係数Ｋの適
正化を図ることで、アイドルアップ時のエンジン回転数
ＮＥの変化量を同一にすることができる。従って、この
場合には、当初から予定した通りの回転数ＮＥの増加を
期待することができる。

【００４７】（ハ）さらに、図６に示すように、アイド
ルアップ直前の最終噴射量ＱＦが多い場合には、最終噴
射量ＱＦが少ない場合と同等の回転数変動を得ようとし
た場合には、アイドルアップに必要な燃料量は少なくて
済む。その結果、一層の燃費の向上を図ることができ
る。

【００４８】（第２の実施の形態）次に、本発明を具体
化した第２の実施の形態について説明する。但し、本実
施の形態の構成等においては上述した第１の実施の形態
と同等であるため、同一の部材等については同一の符号
を付してその説明を省略する。そして、以下には、第１
の実施の形態との相違点を中心として説明することとす
る。

【００４９】本実施の形態では、前提としては上述した
第１の実施の形態と同様の処理を行う。すなわち、アイ
ドルアップ時においては、上記「アイドルアップ制御ル
ーチン」が行われる。これに加えて、本実施の形態で
は、アイドルアップが行われた後における、エンジン回
転数ＮＥのフィードバック制御（最終噴射量ＱＦを増減
制御することで、エンジン回転数ＮＥを目標とする回転
数に制御すること）において特徴を有している。

【００５０】すなわち、図９は、エンジン１のアイドリ
ング時において、成層燃焼が実行されていることを前提
として、さらに、上述したアイドルアップ制御が実行さ
れた後において、ＥＣＵ３０により実行される「フィー
ドバック制御ルーチン」を示すフローチャートであっ
て、例えば、所定クランク角毎の割り込みで実行され
る。

【００５１】処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ
３０は、先ず、ステップ２０１において、フィードバッ
ク制御条件が成立したか否かを判断する。ここで、フィ
ードバック制御条件というのは、例えば、アイドルアッ
プ後において、実際のエンジン回転数ＮＥが、一旦目標
回転数に達したことがあること等が挙げられる。

【００５２】そして、ステップ２０１においてフィード
バック制御条件が成立していない場合には、未だフィー
ドバック制御を行う段階にきていないものとして、その
後の処理を一旦終了する。

【００５３】これに対し、フィードバック制御条件が成
立している場合には、以後において、フィードバック制
御を実行するべくステップ２０２へ移行する。ステップ
２０２においては、現在の最終噴射量（燃料噴射量）Ｑ
Ｆを読み込む。

【００５４】さらに、続くステップ２０３においては、
今回読み込んだ最終噴射量ＱＦに基づき、補正係数βを
求め、設定する。ここで、この補正係数βの設定に際し
ては、図１０に示すようなマップが参酌される。すなわ
ち、フィードバック制御に際し制御量ＤＩを最終噴射量
ＱＦに反映する直前の最終噴射量ＱＦが多い程（α１＜
α２＜α３＜…＜αｎ）、補正係数βの値は小さい値に
設定される（１．０≧β１＞β２＞β３＞…＞βｎ＞
０）。

【００５５】そして、ステップ２０４においては、フィ
ードバック用積分定数ｔＫＤＩに対し今回設定された補
正係数βを乗算した値を、前回の制御量ＤＩ_i-1 に加算
し、その値を、今回の制御量ＤＩとして設定する。な
お、フィードバック用積分定数ｔＫＤＩは、現在のエン
ジン回転数ＮＥが目標回転数よりも小さいか否かによっ
て正の値及び負の値をとりうる。

【００５６】さらに、ステップ２０５において、ＥＣＵ
３０は、今回算出設定した制御量ＤＩを最終噴射量ＱＦ
に反映させる。そして、その後の処理を一旦終了する。
このように、上記「フィードバック制御ルーチン」で
は、フィードバック制御条件が成立した場合には、今回
の制御量ＤＩの分だけ燃料噴射量の増減が行われる。ま
た、この制御量ＤＩの設定に際しては、該制御量ＤＩを
反映する直前の最終噴射量ＱＦに基づき、補正が加えら
れる。なお、ここでは説明しなかったが、均質燃焼が行
われている場合においては、従来と同様、吸入空気量
（本実施の形態ではスロットル開度）が増減させられる
ことで、フィードバック制御が行われる。

【００５７】次に、本実施の形態の作用及び効果につい
て説明する。 （ハ）本実施の形態によれば、上述した第１の実施の形
態の作用効果に加えて、アイドルアップが行われた後
に、エンジン回転数ＮＥのフィードバック制御が燃料量
の増減によって実行される。このとき、燃料量の増減が
行われる時点での最終噴射量ＱＦに応じて、燃料量の増
減量が補正される。従って、アイドルアップ後のフィー
ドバック制御時においても回転変動がばらつかないよう
な燃料量の増減を確保することができる。

【００５８】より詳しくは、制御量ＤＩを反映させる時
点での最終噴射量ＱＦが多い場合には、該噴射量ＱＦが
少ない場合に比較して、補正係数β、ひいては燃料量の
増減の程度が小さい。ここで、上述したのと同様、増減
を行う時点での最終噴射量ＱＦが多いほど、同量だけ増
減量した場合の回転数ＮＥの変動の程度（回転変動が大
きくなる度合い）が大きくなる傾向になる。従って、本
実施の形態により、最終噴射量ＱＦが多い場合における
回転数の増減の程度が抑制されることとなり、フィード
バック制御時のエンジン回転数ＮＥの一時的な急増をも
抑制することができる。

【００５９】尚、実施の形態は上記に限定されるもので
はなく、次のように変更してもよい。 （１）上記実施の形態では説明を省略したが、負荷が軽
減（又は解除）された場合、すなわち、アイドルアップ
を解除する場合にも、最終噴射量ＱＦに応じて燃料量の
減量を補正するようにしてもよい。この場合には、エン
ジン回転数ＮＥの一時的な急減を防止することができ
る。

【００６０】（２）上記実施の形態では、均質燃焼時に
は、スロットル弁２３及びスッテップモータ２２よりな
る電子制御式スロットル機構を採用することで吸入空気
量を調整することとした。これに対し、吸気通路に設け
られたスロットル弁２３をバイパスするバイパス吸気通
路に設けられたアイドルスピードコントロールバルブ及
び該バルブを開閉するためのアクチュエータよりなるＩ
ＳＣ機構によって吸入空気量を調整することとしてもよ
い。

【００６１】（３）上記実施の形態では、筒内噴射式の
エンジン１に本発明を具体化するようにしたが、いわゆ
る一般的な成層燃焼、或いは弱成層燃焼を行うタイプの
ものに具体化してもよい。例えば吸気ポート７ａ，７ｂ
の吸気弁６ａ，６ｂの傘部の裏側に向かって噴射するタ
イプのものも含まれる。また、吸気弁６ａ，６ｂ側に燃
料噴射弁が設けられてはいるが、直接シリンダボア（燃
焼室５）内に噴射するタイプのものも含まれる。

【００６２】（４）さらに、上記実施の形態では、内燃
機関としてガソリンエンジン１の場合に本発明を具体化
したが、その外にもディーゼルエンジン等の場合等にも
具体化できる。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
成層燃焼を行いうる内燃機関のアイドル回転数制御装置
において、内燃機関に負荷が加わった際にアイドルアッ
プが行われることによって、機関回転数が一時的に急増
してしまうのを抑制することができるという優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な概念を示す概念構成図であ
る。

【図２】第１の実施の形態における成層燃焼エンジンの
アイドル回転数制御装置を示す概略構成図である。

【図３】エンジンの気筒部分を拡大して示す断面図であ
る。

【図４】ＥＣＵにより実行される「アイドルアップ制御
ルーチン」を示すフローチャートである。

【図５】アイドルアップ直前の最終噴射量に対する補正
係数の関係を示すマップである。

【図６】アイドルアップ直前の最終噴射量に対する回転
数の変化量の関係を示すグラフである。

【図７】時間の経過に対する負荷、エンジン回転数、燃
料噴射量の関係を示すタイミングチャートであって、
（ａ）はアイドルアップ直前の最終噴射量が少ない場合
の、（ａ）はアイドルアップ直前の最終噴射量が多い場
合の挙動をそれぞれ示すものである。

【図８】アイドルアップ直前の最終噴射量に対し、エン
ジン回転数を所定回転数だけ上昇させる場合のアイドル
アップに必要な燃料量の関係を示すグラフである。

【図９】ＥＣＵにより実行される「フィードバック制御
ルーチン」を示すフローチャートである。

【図１０】制御量反映直前の最終噴射量に対する補正係
数の関係を示すマップである。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、１１…燃料噴射弁、２
２…ステップモータ、２３…スロットル弁、３０…アイ
ドルアップ制御手段、燃料噴射量認識手段、増量補正手
段、フィードバック制御手段及びフィードバック制御時
増減補正手段を構成するＥＣＵ。

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Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成層燃焼を行うべく、内燃機関の気筒内
   に燃料を供給しうる燃料噴射手段と、 前記内燃機関がアイドリング状態にあり、かつ、前記内
   燃機関の燃焼状態が成層燃焼であるときに、前記内燃機
   関に負荷が加えられた場合に、前記内燃機関の回転数の
   低下を抑制するべく、前記燃料噴射手段から噴射される
   燃料量を増量することによりアイドルアップを行うアイ
   ドルアップ制御手段とを備えた成層燃焼内燃機関のアイ
   ドル回転数制御装置であって、 前記燃料噴射手段からの燃料噴射量を認識する燃料噴射
   量認識手段と、 前記アイドルアップ制御手段によりアイドルアップを行
   う時点での前記燃料噴射量認識手段の認識結果に応じ
   て、前記アイドルアップ制御手段による燃料量の増量を
   補正する増量補正手段とを設けたことを特徴とする成層
   燃焼内燃機関のアイドル回転数制御装置。
2. 【請求項２】 前記アイドルアップ制御手段により増量
   される燃料量は見込み量であることを特徴とする請求項
   １に記載の成層燃焼内燃機関のアイドル回転数制御装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の成層燃焼内燃機
   関のアイドル回転数制御装置において、 前記アイドルアップを行う時点での前記燃料噴射量認識
   手段により認識された燃料噴射量が多い場合には、燃料
   噴射量が少ない場合に比較して燃料量の増量の程度が小
   さいことを特徴とする成層燃焼内燃機関のアイドル回転
   数制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の成層
   燃焼内燃機関のアイドル回転数制御装置において、さら
   に、前記アイドルアップ制御手段による燃料量の増量が
   行われた後に、 前記燃料噴射量認識手段の認識結果に応じて、前記燃料
   量を増減させることにより、前記内燃機関の回転数のフ
   ィードバック制御を行うフィードバック制御手段と、 前記フィードバック制御手段により前記燃料量の増減を
   行う時点での前記燃料噴射量認識手段の認識結果に応じ
   て、前記フィードバック制御手段による燃料量の増減を
   補正するフィードバック制御時増減補正手段とを設けた
   ことを特徴とする成層燃焼内燃機関のアイドル回転数制
   御装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の成層燃焼内燃機関のア
   イドル回転数制御装置において、 前記フィードバック制御手段により前記燃料量の増減を
   行う時点での前記燃料噴射量認識手段により認識された
   燃料噴射量が多い場合には、燃料噴射量が少ない場合に
   比較して燃料量の増減の程度が小さいことを特徴とする
   成層燃焼内燃機関のアイドル回転数制御装置。
6. 【請求項６】 成層燃焼を行いうる内燃機関において、 アイドルアップ開始時の燃料噴射量が多い場合には、燃
   料噴射量が少ない場合に比較して燃料量の増量の程度が
   小さいことを特徴とする成層燃焼内燃機関のアイドル回
   転数制御装置。