JPH04228856A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】吸気管内圧力と機関回転数に基づいて点
火時期が記述された２次元マップが電子制御ユニットの
ＲＯＭ内に予め記憶され、このマップに基づいて点火時
期が線形補間法によって計算される内燃機関の制御装置
が公知である（特公昭６１−２５９１０号公報参照）。 この制御装置では、例えば検出された機関回転数が、マ
ップ上に記述されている互いに隣接する記述機関回転数
の間の機関回転数である場合、検出された機関回転数に
おける点火時期を計算するには、互いに隣接する記述機
関回転数における各点火時期から比例計算によって計算
するようにしている。

【０００３】また、応答性の速い制御部、例えば燃料噴
射制御部、点火時期制御部と、応答性の遅い制御部、例
えば吸入空気量制御部、排気ガス再循環（以下「ＥＧＲ
」という）量制御部とを備えた内燃機関が知られている
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが前者の制御装
置では、点火時期が不連続に変化する場合においては、
検出された機関回転数における点火時期を従来のような
線形補間法によって計算しようとすると、検出された機
関回転数において、点火時期が不連続に変化する吸気管
内圧力を特定することができないために、補間計算され
た点火時期が検出された機関回転数の理想的な点火時期
からずれてしまうという問題がある。

【０００５】この対策として、不連続点における吸気管
圧力を記述しようとすると、不連続点における吸気管圧
力は機関回転数によって変化するために、マップ上に記
述される吸気管圧力の数が大幅に増大し、従ってマップ
上の格子点の数が大幅に増大する。この結果、電子制御
ユニットのメモリ容量を大幅に増大しなければならない
という問題を生ずる。

【０００６】一方、後者の内燃機関では、負荷が変化す
る際には、燃料噴射制御および点火時期制御に対して吸
入空気量制御およびＥＧＲ量制御が遅れ、トルクの低下
および排気エミッションの悪化等の問題を生ずる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明によれば、内燃機関の運転を制御する応答性の
速い第１の制御部と応答性の遅い第２の制御部とを有す
る内燃機関において、機関運転状態を制御する機関制御
値が不連続点を有すると共に不連続点に対応する機関負
荷が機関回転数により変化する場合において、機関負荷
の代りに用いると共に機関回転数が変化しても不連続点
を示す位置が一定となるような負荷代用値を求め、第１
および第２の制御部を負荷代用値に基づいて制御せしめ
、機関負荷が変化する場合に第１の制御部を第２の制御
部に遅れて制御せしめるようにしている。

【０００８】

【作用】機関負荷の代りに負荷代用値を用いると、機関
回転数が変化しても不連続点に対応する負荷代用値が一
定となる。すなわち、負荷代用値を用いることによって
、１点で全ての機関回転数に対応する不連続点を表わす
ことができる。また、機関負荷が変化する場合には、第
１の制御部を第２の制御部に遅れて制御せしめる。

【０００９】

【実施例】図１は４気筒ガソリン機関の全体図である。 図１を参照すると、１はシリンダブロック、２はシリン
ダヘッド、３はピストン、４はシリンダ室、５は吸気管
、６は排気管を夫々示す。吸気管５にはリンクレススロ
ットル弁７が配置される。このスロットル弁７はステッ
プモータ８によって開閉制御せしめられ、アイドル運転
時以外および減速運転時以外においてはほぼ全開状態と
される。燃料噴射弁９の先端はシリンダ室４まで延び、
シリンダ室４内に燃料を直接噴射することができる。各
気筒の燃料噴射弁９は、各燃料噴射弁９に共通の蓄圧室
１０に接続され、この蓄圧室１０は燃料ポンプ１１によ
ってほぼ一定圧力の高圧燃料で満たされている。点火栓
１２はディストリビュータ１３を介してイグナイタ１４
に接続される。吸気管５と排気管６はＥＧＲ通路１５に
よって接続され、ＥＧＲ通路１５の途中にはＥＧＲガス
量を制御するためのＥＧＲ制御弁１６が配置されている
。

【００１０】電子制御ユニット３０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス３１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具
備する。機関回転数を検出するためのクランク角センサ
２５はディストリビュータ１３に内蔵され、クランク角
センサ２５の出力信号は入力ポート３５に入力される。 図示しないアクセルペダルの踏込み量を検出するための
アクセル開度センサ２７はＡＤ変換器３８を介して入力
ポート３５に接続される。

【００１１】一方、出力ポート３６は各駆動回路３９，
　４０，　４１，４２を介して夫々燃料噴射弁９、イグ
ナイタ１４、ＥＧＲ制御弁１６、ステップモータ８に接
続される。図２は燃料噴射弁９の側面断面図を示す。図
２を参照すると、４０はノズル５０内に挿入されたニー
ドル、４１は加圧ロッド、４２は可動プランジャ、４３
はばね収容室４４内に配置されかつニードル４０を下方
に向けて押圧する圧縮ばね、４５は加圧ピストン、４６
はピエゾ圧電素子、４７は可動プランジャ４２の頂部と
ピストン４５間に形成されかつ燃料で満たされた加圧室
、４８はニードル加圧室を夫々示す。ニードル加圧室４
８は燃料通路４９を介して蓄圧室１０（図１参照）に連
結され、従って蓄圧室１０内の高圧燃料が燃料通路４９
を介してニードル加圧室４８内に供給される。ピエゾ圧
電素子４６に電荷がチャージされるとピエゾ圧電素子４
６が伸長し、それによって加圧室４７内の燃料圧が高め
られる。その結果、可動プランジャ４２が下方に押圧さ
れ、ノズル口５３は、ニードル４０によって閉弁状態に
保持される。一方、ピエゾ圧電素子４６にチャージされ
た電荷がディスチャージされるとピエゾ圧電素子４６が
収縮し、加圧室４７内の燃料圧が低下する。その結果、
可動プランジャ４２が上昇するためにニードル４０が上
昇し、ノズル口５３から燃料が噴射される。

【００１２】図３は機関の縦断面図を示す。図３を参照
すると、６３はピストン３の頂面に形成された略円筒状
凹部である。点火栓１２はシリンダ室に臨んでシリンダ
ヘッド２のほぼ中央部に取り付けられる。図面には示さ
ないがシリンダヘッド２内には吸気ポートおよび排気ポ
ートが形成され、これら吸気ポートおよび排気ポートの
シリンダ室４内への開口部には夫々吸気弁および排気弁
が配置される。燃料噴射弁９はスワール型の燃料噴射弁
であり、広がり角が大きく貫徹力の弱い噴霧状の燃料を
噴射する。燃料噴射弁９は、斜め下方を指向して、シリ
ンダ室４の頂部に配置され、点火栓１２近傍に向かって
燃料噴射するように配置される。また、燃料噴射弁９の
燃料噴射方向および燃料噴射時期は、噴射燃料がピスト
ン３頂部に形成された凹部６３を指向するように決めら
れる。

【００１３】本実施例の内燃機関は機関運転状態に応じ
た燃料噴射量を吸気行程と圧縮行程とに分割噴射可能な
筒内直接噴射式火花点火機関であって、図４には所定の
機関回転数における吸気行程燃料噴射量と圧縮行程燃料
噴射量の割合を示す。図４を参照すると、横軸はアクセ
ル開度θＡ（機関負荷を表わす）を示し縦軸は燃料噴射
量Ｑを示している。アクセル開度がアイドル開度θＩ　
から中負荷開度θＭ　までは、圧縮行程においてだけ燃
料が噴射され、圧縮行程における燃料噴射量（以下「圧
縮行程燃料噴射量」という）はアイドル燃料噴射量ＱＩ
Ｄから中負荷燃料噴射量ＱＭ　まで漸次増大せしめられ
る。アクセル開度が中負荷開度θＭ　を越えると、圧縮
行程燃料噴射量はＱＭ　からＱＤ　まで急激に減少せし
められると共に吸気行程における燃料噴射量（以下「吸
気行程燃料噴射量」という）はＱＰまで急激に増大せし
められる。ＱＭ　は中負荷付近の燃料噴射量であり、Ｑ
Ｄ　とＱＰ　との和として次式で示される。

【００１４】ＱＭ　＝ＱＤ　＋ＱＰ　 ここで、ＱＤ　は点火栓１２により着火可能な混合気を
形成し得る最小限の圧縮行程燃料噴射量でありアイドル
燃料噴射量ＱＩＤより少量である。また、ＱＰ　は吸気
行程において噴射された燃料がシリンダ室内４に均質に
拡散した際に点火栓１２による着火火炎が伝播可能な最
小限の吸気行程燃料噴射量である。アクセル開度が中負
荷開度θＭ　から高負荷開度θＨ　までは燃料噴射量を
圧縮行程と吸気行程とに分割して噴射し、圧縮行程燃料
噴射量はアクセル開度によらずＱＤ　で一定とし、吸気
行程燃料噴射量はアクセル開度の増大に伴なって増大せ
しめる。

【００１５】アクセル開度が高負荷開度θＨ　を越えて
全開θＷ　までのごく高負荷時においては、燃料噴射量
が多いため吸気行程噴射によって形成されるシリンダ室
内の予混合気の濃度が着火に十分なほど濃いため、着火
のための圧縮行程噴射をやめて、要求燃料噴射量の全量
を吸気行程において噴射することとしている。高負荷開
度θＨ　における燃料噴射量ＱＨ　はシリンダ室内に燃
料が均質に拡散した場合にも点火栓により着火可能な均
質混合気を形成可能な最小限吸気行程燃料噴射量である
。

【００１６】中負荷付近（中負荷開度θＭ　）より低い
負荷領域においては、図３に示されるように、圧縮行程
後期に圧縮行程噴射が実行され、燃料噴射弁９から点火
栓１２およびピストン３頂面の凹部６３を指向して燃料
が噴射される。この噴射燃料は貫徹力が弱く、またシリ
ンダ室内の圧力が高くかつ空気流動が弱いため、噴射燃
料は点火栓１２付近の領域Ｆに偏在する。この領域Ｆ内
の燃料分布は不均一であり、リッチな混合気層から空気
層まで変化するため、領域Ｆ内には最も燃焼し易い理論
空燃比付近の可燃混合気層が存在する。従って点火栓１
２付近の可燃混合気層が容易に着火され、この着火火炎
が不均一混合気層全体に伝播して燃焼が完了する。この
ように、中負荷より低い低負荷領域においては、圧縮行
程後期に点火栓１２付近に燃料を噴射し、これによって
点火栓１２付近に可燃混合気層を形成し、斯くして良好
な着火および燃焼が得られることとなる。

【００１７】一方、中負荷付近（中負荷開度θＭ　）よ
り高い負荷領域においては、図５に示されるように、吸
気行程初期（図５（ａ））に吸気行程噴射が実行され、
燃料噴射弁９から点火栓１２およびピストン３頂面の凹
部６３を指向して燃料が噴射される。この噴射燃料は、
広がり角が大きく貫徹力の弱い噴霧状の燃料であり、噴
射燃料の一部はシリンダ室４内に浮遊し、他は凹部６３
に衝突する。これらの噴射燃料は、吸気ポートからシリ
ンダ室４内に流入する吸入空気によって生ずるシリンダ
室４内の乱れＴによってシリンダ室４内に拡散され、吸
気行程から圧縮行程に至る間に予混合気Ｐが形成される
（図５（ｂ））。この予混合気Ｐの空燃比は、着火火炎
が伝播できる程度の空燃比である。尚、図５（ｂ）の状
態では噴射状態の中心軸線の延長がシリンダ壁に指向し
ているため、噴射燃料の貫徹力が強い場合には噴霧の一
部が直接シリンダ壁に付着するおそれがある。本実施例
では比較的貫徹力の弱い噴霧を行なっているため特に問
題はないが、本発明の実施例ではこの期間を無噴霧期間
とすることにより、燃料のシリンダ壁面への付着防止効
果を高めている。続いて圧縮行程後期（図５（ｃ））に
圧縮行程噴射が実行され、燃料噴射弁９から点火栓１２
近傍およびピストン３頂面の凹部６３を指向して燃料が
噴射される。この噴射燃料は元々点火栓１２に指向して
いるうえ貫徹力が弱く、またシリンダ室４内の圧力が大
きいため、噴射燃料は点火栓１２付近の領域Ｆに偏在す
る。この領域Ｆ内の燃料分布も不均一であり、リッチな
混合気層から空気層まで変化するため、この領域Ｆ内に
は最も燃焼し易い理論空燃比付近の可燃混合気層が存在
する。従って点火栓１２付近の可燃混合気層が着火され
ると、不均一混合気領域Ｆを中心に燃焼が進行する（図
５（ｄ））。この燃焼過程では体積膨張した燃焼ガスＢ
の周辺から順次、予混合気Ｐに火炎が伝播し燃焼が完了
する。このように、中負荷および高負荷領域においては
、吸気行程初期において燃料を噴射することにより火炎
伝播用の混合気をシリンダ室４内全体に形成と共に、圧
縮行程後期において燃料を噴射することにより点火栓１
２近傍に比較的濃い混合気を形成して着火および火炎核
形成用の混合気を形成する。斯くして良好な着火と空気
利用率の高い燃焼が得られる。特に中負荷運転時におい
ては、従来の機関のように吸気行程、または圧縮行程前
半に要求噴射量の全量を噴射すると、噴射燃料はシリン
ダ室４内全体に拡散してしまうため、シリンダ室４内に
形成される混合気は過薄となり、着火および燃焼が困難
になるという問題がある。また一方、中負荷運転時にお
いて要求噴射量の全量を圧縮行程後期において噴射する
と、多量のスモークが発生したり、空気利用率を高める
ことができず十分な高出力を得ることができないという
問題がある。本実施例では、前述のように中負荷運転時
においては吸気行程と圧縮行程とに分割噴射することに
より、良好な着火と、空気利用率の高い燃焼により高出
力が得られるのである。

【００１８】また、中負荷付近においては、吸気行程で
噴射された燃料により形成される均質混合気は、着火可
能な空燃比より薄い火炎伝播可能な程度の空燃比でよく
、希薄燃焼により燃費を向上することができる。このよ
うな筒内直接噴射式火花点火機関では低中負荷運転域で
は気筒内の混合気を成層化して、非常に希薄な混合気の
燃焼を可能としているため、機関制御値、例えば圧縮行
程および吸気行程燃料噴射量および噴射時期、さらに点
火時期の夫々の適正値は狭い範囲内に限定され、このた
め機関運転状態に応じて計算される機関制御値の要求値
から少しずれただけで機関制御値の適正値からはずれて
しまい、着火が悪化して失火が発生したり、あるいは良
好な燃焼が得られないために黒煙を発生したりするおそ
れがある。

【００１９】ところが、図４に示されるθＭ　，　θＨ
　，　ＱＤ　、およびＱＭ　は、機関回転数の変化によ
って変化するために、各機関回転数毎に図４のようなマ
ップをもたせる必要がある。以下に圧縮行程燃料噴射量
を求める場合について説明する。図６には機関回転数Ｎ
ｅ　とアクセル開度θＡの２次元マップとして与えられ
る圧縮行程燃料噴射量ＱＩ２を示しており、マップ上の
隣り合う記述機関回転数ＮｅａおよびＮｅｂについて示
している。

【００２０】図６を参照すると、記述機関回転数Ｎｅｂ
においては、アクセル開度の増大に伴なって圧縮行程燃
料噴射量はＱＩｂからＱＭｂまで漸次増大し、アクセル
開度θＭｂにおいて不連続に変化してＱＤｂまでいっき
に減少する。アクセル開度θＭｂからθＨｂまでは圧縮
行程燃料噴射量はＱＤｂで一定であり、アクセル開度θ
Ｈｂにおいて再び不連続に変化して０になる。アクセル
開度がθＨｂ以上では圧縮行程燃料噴射量は０である。

【００２１】ところがこのように不連続位置（例えばア
クセル開度θＭｂおよびθＨｂ）をマップ上に記述する
には、圧縮行程燃料噴射量ＱＭｂに対応するアクセル開
度θＭｂと圧縮行程燃料噴射量ＱＤｂに対応するアクセ
ル開度（θＭｂより少しだけ大きい開度）を記述する必
要がある。すなわち１つの不連続位置に対して２つのア
クセル開度、すなわちθＭｂとθＭｂより少しだけ大き
いアクセル開度をマップ上に追加記述する必要があり、
本実施例のように２つの不連続位置が存在する場合には
４つのアクセル開度をマップ上に追加記述する必要があ
る。これは１つの記述機関回転数についてであって、記
述機関回転数がｎ個あり不連続位置が重複しない場合に
は、マップ上に記述されるアクセル開度の数は４・ｎ個
だけ増大されなければならず、従ってマップ上の格子点
の数は（４・ｎ）・ｎ個、すなわち４・ｎ２　個だけ増
大させなけれぱならない。この結果、電子制御ユニット
３０（図１参照）のＲＯＭ　２２のメモリ容量を大幅に
増大しなければならないという問題がある。特に本実施
例のように機関制御用の電子制御ユニット３０ではメモ
リ容量を大幅に増大させるということは困難である。

【００２２】記述機関回転数Ｎｅａにおいては、記述機
関回転数Ｎｅｂの場合とほぼ同様に変化するが、全域に
わたって圧縮行程燃料噴射量はＮｅｂの場合より少量で
あり、また２つの不連続位置はθＭａおよびθＨａと高
負荷側に変化する。ところでマップ記述機関回転数Ｎｅ
ａとＮｅｂの中間の機関回転数Ｎｅｃにおいて機関が要
求する理想的な圧縮行程燃料噴射量は図中破線で示され
るようになり、不連続位置はθＭｃおよびθＨｃにずれ
る。

【００２３】ところがこのようなマップ値の読み取りに
おいて従来から行なわれているいわゆる線形補間法を用
いると、図７において破線で示すように理想的な圧縮行
程燃料噴射量からずれることとなる。例えばアクセル開
度θＭｂとθＭａの間における機関回転数Ｎｅｃの圧縮
行程燃料噴射量ＱＣｃを線形補間法で求めると次式のよ
うになる。

【００２４】

【数１】

【００２５】このように不連続位置がある場合に従来の
ような線形補間法で圧縮行程燃料噴射量を計算すると、
アクセル開度θＭｂからθＭａ間およびθＨｂからθＨ
ａ間において、図６に示す理想的な圧縮行程燃料噴射量
から大きくずれてしまい、着火性が悪化して失火を発生
したり、あるいは燃焼が悪化して黒煙を発生したりする
という問題がある。

【００２６】以上の問題は吸気行程燃料噴射量、吸気行
程および圧縮行程燃料時期、点火時期についても同様で
ある。特に本実施例のような筒内直接噴射式火花点火機
関では、前述のように圧縮行程および吸気行程燃料噴射
量および噴射時期、さらに点火時期の夫々の適正値は狭
い範囲内に限定されるため機関運転状態に応じて計算さ
れる要求値から少しずれただけでも適正値からずれて燃
焼が悪化する等の問題がある。

【００２７】これは機関回転数Ｎｅｃにおける圧縮行程
燃料噴射量を補間計算する際に機関回転数Ｎｅｃにおけ
る不連続位置を計算していないためである。従ってマッ
プ記述回転数ＮｅａおよびＮｅｂの夫々の２つの不連続
位置におけるアクセル開度θＭａおよびθＭｂ，　θＨ
ａおよびθＨｂから機関回転数Ｎｅｃにおける２つの不
連続位置θＭｃおよびθＨｃ（図６参照）を線形補間に
よって計算し、機関回転数Ｎｅｃにおける圧縮行程燃料
噴射量を補間計算することによって図６の破線で示すよ
うな理想的な補間値が得られる。

【００２８】図８には圧縮行程燃料噴射量を計算するた
めのルーチンを示す。このルーチンは一定時間毎の割込
みによって実行される。図８を参照すると、まずステッ
プ８０において機関回転数の１次元マップ（図９参照）
に基づいて機関回転数Ｎｅｃにおける不連続位置のアク
セル開度θＭｃおよびθＨｃ、傾きＲＭｃ，　ＲＫｃ，
　ＲＨｃが線形補間によって計算される。図９を参照す
ると、不連続位置におけるアクセル開度θＭ　およびθ
Ｈ　、傾きＲＭ　，　ＲＫ　，　ＲＨ　が各マップ記述
回転数Ｎｅ　に対して記述され、マップとしてＲＯＭ　
３２（図１参照）内に予め記憶されている。 機関回転数Ｎｅｃにおける第１および第２不連続位置の
アクセル開度θＭｃおよびθＨｃが図９のマップに基づ
いて線形補間によって計算され、不連続位置が特定され
る。傾きＲＭ　，ＲＫ　，　ＲＨ　は、図１０に示され
るアクセル開度と負荷代用値ＩＱとの関係を示す直接の
傾きを示しており、夫々アクセル開度がθＩ　からθＭ
　における直線の傾き、θＭ　からθＨ　における直線
の傾き、およびθＨ　以上における直線の傾きを示して
いる。アクセル開度がθＩからθＭ　に増大するに伴な
って負荷代用値ＩＱは０からＩＱＭ　まで直線的に増大
する。θＭ　は機関回転数に応じてθＭａ，　θＭｂの
ように変化し、傾きＲＭ　も機関回転数に応じてＲＭａ
，　ＲＭｂのように変化する。ＩＱＭ　は機関回転数に
よって変化せず、常に一定である。アクセル開度がθＭ
　を越えるとＩＱはＩＱＭ　からＩＱＭ　＋ΔＩＱに不
連続的に変化する。ΔＩＱは後述する圧縮行程燃料噴射
量を求めるためのマップにおける負荷代用値ＩＱの分割
間隔である。θＭ　＜θ≦θＨ　においてはアクセル開
度の増大に伴なってマップ読み取り変数ＩＱはＩＱＭ　
＋ΔＩＱからＩＱＨ　まで直線的に増大する。θＨ　は
機関回転数に応じてθＨａ，　θＨｂのように変化し、
傾きＲＫ　も機関回転数に応じてＲＫａ，　ＲＫｂのよ
うに変化する。ＩＱＭ　＋ΔＩＱおよびＩＱＨ　は機関
回転数によって変化せず、常に一定である。アクセル開
度がθＨ　を越えるとＩＱはＩＱＨ　からＩＱＨ　＋Δ
ＩＱに不連続的に変化する。θ＞θＨ　においてはアク
セル開度の増大に伴なってマップ読み取り変数ＩＱはＩ
ＱＨ　＋ΔＩＱからＩＱｍａｘ　まで直線的に変化する
。傾きＲＨ　は機関回転数に応じてＲＨａ，　ＲＨｂの
ように変化する。

【００２９】以上のように、アクセル開度によって表わ
される不連続位置は例えばθＭａ，　θＭｂのように機
関回転数の変化によって変化するが、負荷代用値ＩＱに
よって表わされる不連続位置、例えばＩＱＭ　は機関回
転数の変化によって変化しない。従って、マップ上でＩ
ＱＭ　，　ＩＱＭ　＋ΔＩＱ，　ＩＱＨ　、およびＩＱ
Ｈ　＋ΔＩＱの４つを記述することによって全ての機関
回転数に対して不連続位置を記述することができる。（
記述機関回転数がｎ個あるとすると、マップ上の格子点
の数は４ｎだけ増えるが、従来に比べて１／ｎとなる。 ）このため、不連続位置を記述するためにメモリ容量が
大幅に増大するということを防止することができ、機関
制御用の電子制御ユニットで十分に対応することができ
る。また負荷代用値ＩＱは、アクセル開度がいかなる開
度であってもＩＱＭ　とＩＱＭ　＋ΔＩＱの間の値、お
よびＩＱＨ　とＩＱＨ　＋ΔＩＱの間の値をとることは
ない。

【００３０】再び図８を参照すると、ステップ８１にお
いてアクセル開度θＡが第１の不連続位置におけるアク
セル開度θＭｃ以下か否か判定される。θＡ≦θＭｃと
判定された場合にはステップ８２に進み負荷代用値ＩＱ
が次式により計算される。 ＩＱ＝ＲＭｃ・θＡ これによってθがアイドル開度θＩ　から第１の不連続
位置であるθＭｃまで変化するとマップ読み取り変数は
０からＩＱＭ　まで直線的に変化する。

【００３１】一方、ステップ８１においてθＡ＞θＭｃ
と判定されるとステップ８３に進みθＡ≦θＨｃか否か
判定される。θＡ≦θＨｃと判定された場合、すなわち
θＭｃ＜θＡ≦θＨｃの場合にはステップ８４に進み負
荷代用値ＩＱが次式により計算される。 ＩＱ＝ＩＱＭ　＋ΔＩＱ＋ＲＫＣ・（θＡ−θＭｃ）こ
れによってθＡが第１の不連続位置であるθＭｃから第
２の不連続位置であるθＨｃまで変化するとマップ読み
取り変数はＩＱＭ　＋ΔＩＱからＩＱＨ　まで直線的に
変化する。

【００３２】ステップ８３においてθＡ＞θＨｃと判定
されるとステップ８５に進み負荷代用値ＩＱが次式によ
り計算される。 ＩＱ＝ＩＱＨ　＋ΔＩＱ＋ＲＨＣ・（θＡ−θＨＣ）こ
れによってθＡが第２の不連続位置であるθＨＣから全
開位置θＷ　まで変化すると負荷代用値はＩＱＨ　＋Δ
ＩＱからＩＱｍａｘ　まで直線的に変化する。

【００３３】次いでステップ８６では機関回転数Ｎｅ　
および負荷代用値ＩＱの２次元マップ（図１１参照）か
ら圧縮行程燃料噴射量が線形補間によって計算される。 図１２には図１１に示すマップによって与えられる圧縮
行程燃料噴射量ＱＩ２を示している。図１２を参照する
と、記述機関回転数ＮｅａおよびＮｅｂにおいてはＩＱ
が０からＩＱＭ　に増大するにつれて圧縮行程燃料噴射
量がＱＩａからＱＭａに、ＱＩｂからＱＭｂに夫々直線
的に増大する。不連続位置ＩＱＭ　およびＩＱＭ　＋Δ
ＩＱは機関回転数によらず常に一定である。ＩＱは図８
に示すルーチンのステップ８１からステップ８５によっ
て計算されるためθＡがいかなる値をとってもＩＱはＩ
ＱＭ　とＩＱＭ　＋ΔＩＱの間の値をとることができな
い（図１０参照）　。従ってＩＱがＩＱＭ　とＩＱＭ　
＋ΔＩＱで、すなわちアクセル開度θＭ　で圧縮行程燃
料噴射量がＱＭｂからＱＤｂに、あるいはＱＭａからＱ
Ｄａに不連続に変化することになる。ＩＱがＩＱＭ　＋
ΔＩＱとＩＱＨ　の間にある場合には圧縮行程燃料噴射
量は一定であり、記述機関回転数がＮｅａおよびＮｅｂ
の場合夫々ＱＤａおよびＱＤｂである。不連続位置ＩＱ
Ｈ　およびＩＱＨ　＋ΔＩＱも機関回転数によらず常に
一定であり、前述と同様にθがいかなる値をとってもＩ
ＱはＩＱＨ　とＩＱＨ　＋ΔＩＱの間の値をとることが
できない（図１０参照）。従ってＩＱがＩＱＨ　とＩＱ
Ｈ　＋ΔＩＱですなわちアクセル開度θＨ　で圧縮行程
燃料噴射量がＱＤｂから０に、あるいはＱＤａから０に
不連続に変化することになる。ＩＱがＩＱＨ　＋ΔＩＱ
より大きい場合には圧縮行程燃料噴射量は０である。

【００３４】このようにＮｅ　とＩＱに基づく２次元マ
ップから線形補間によって計算される圧縮行程燃料噴射
量は、例えば図６の破線で示されるＮｅｃのようになり
、機関運転状態に応じた理想的な圧縮行程燃料噴射量か
らずれることがないため、良好な着火および燃焼を行な
うことができる。また、負荷代用値ＩＱを用いることに
よって不連続位置は機関回転数によって変化しないため
に、メモリ容量が大幅に増大するということを防止する
ことができ、機関制御用の電子制御ユニットで十分対応
することができる。

【００３５】なお、ここでは圧縮行程燃料噴射量を求め
る場合について説明したが、吸気行程燃料噴射量、圧縮
行程および吸気行程燃料噴射時期、および点火時期につ
いても本発明を適用することができる。ところで、第１
の制御部による制御、例えば、燃料噴射制御および点火
時期制御等は応答が速く、負荷の変化にほぼ追従するが
、第２の制御部による制御、例えば、吸入空気量制御お
よびＥＧＲ量制御等は応答が遅く、負荷の変化に遅延し
て応答する（図１３参照）。すなわち、吸入空気量制御
およびＥＧＲ量制御では、スロットル弁およびＥＧＲ弁
の駆動の遅延に加えて空気およびＥＧＲガスの流れの遅
れがある。従って負荷が変化する際には、燃料噴射制御
および点火時期制御に対して吸入空気量制御およびＥＧ
Ｒ量制御が遅れ、トルクの低下および排気エミッション
の悪化等の問題を生ずる。

【００３６】そこで第１の実施例では、負荷を示す目標
負荷代用値ＲＩＱに基づいて目標スロットル弁開度θＲ
ＴＨ　と目標ＥＧＲ弁開度θＲＥＧＲを求めて、これら
に基づいて夫々スロットル弁開度およびＥＧＲ弁開度を
制御すると共に、目標負荷代用値ＲＩＱに遅延して目標
負荷代用値ＲＩＱに除々に近付く負荷代用値ＩＱｉ　に
基づいて吸気行程噴射時期ＡＩ１、圧縮行程噴射時期Ａ
Ｉ２、吸気行程燃料噴射量ＱＩ１、圧縮行程燃料噴射量
ＱＩ２、および点火時期θＳＰＫ　を求めて、これらに
基づいて夫々燃料噴射制御および点火時期制御を実行し
ている。すなわち、応答の速い燃料噴射制御および点火
時期制御を応答の遅い吸入空気量制御およびＥＧＲ量制
御に遅れて制御せしめることによって、燃料噴射制御お
よび点火時期制御を吸入空気量制御およびＥＧＲ制御に
同期せしめることができる（図１４参照）。この結果、
トルクの低下および排気エミッションの悪化を防止する
ことができる。

【００３７】図１５および図１６には第１の実施例を実
行するためのルーチンを示す。このルーチンは一定時間
毎に実行される。図１５および図１６を参照すると、ま
ずステップ１００　においてアクセル開度θＡおよび機
関回転数Ｎｅ　が読込まれる。次いでステップ１０１　
では、アクセル開度θＡと機関回転数Ｎｅ　とのマップ
から目標総噴射量ＲＱが計算される。ステップ１０２　
では機関回転数Ｎｅ　と目標総噴射量ＲＱのマップから
目標負荷代用値ＲＩＱが計算される。ステップ１０３　
では、機関回転数Ｎｅ　と目標負荷代用値ＲＩＱとに基
づいてＮＥとＩＱのマップから目標スロットルと弁開度
θＲＴＨ　および目標ＥＧＲ弁開度θＲＥＧＲが計算さ
れる。従ってＲＩＱが変化するとθＲＴＨ　およびθＲ
ＥＧＲはすぐに変化する。ステップ１０４　では目標ス
ロットル弁開度θＲＴＨ　および目標ＥＧＲ弁開度θＲ
ＥＧＲが出力され、これに基づいて図示しない他のルー
チンにおいてスロットル弁開度およびＥＧＲ弁開度が制
御される。 ステップ１０５　では前回１０ｍｓｅｃ．　経過と判定
されたときから１０ｍｓｅｃ．　経過したか否か判定さ
れる。否定判定されると本ルーチンを終了し、肯定判定
されるとステップ１０６　に進む。すなわち、１０ｍｓ
ｅｃ．　毎にステップ１０６　以下に進むことになる。 ステップ１０６　では遅延係数ＫがθＲＴＨ　，　θＲ
ＥＧＲ、およびＮｅ　のマップから係算される。ここで
Ｋは１より小さい正の数である。ステップ１０７　では
目標負荷代用値ＲＩＱと前回の負荷代用値ＩＱｉ−１と
の偏差ＤＩＱが計算される。ステップ１０８　では、今
回の負荷代用値ＩＱｉ　が次式から計算される。

【００３８】ＩＱｉ　＝ＩＱｉ−１　＋Ｋ・ＤＩＱ前述
のように遅延係数Ｋは１より小さい正の数であるから、
ＩＱｉ　は目標負荷代用値ＲＩＱに除々に近づいていく
。この近づき度合い（すなわち遅延度）は遅延係数Ｋに
依存して変化し、この遅延係数は前述のように機関運転
状態に応じて変化するため、機関運転状態に応じて最適
に遅延度を変化せしめることができる。ステップ１０９
　ではＮｅ　とＩＱｉ　に基づいてＮｅ　とＩＱのマッ
プから、総噴射量ＱＡＬＬ、吸気行程噴射時期ＡＩ１、
圧縮行程噴射時期ＡＩ２、圧縮行程燃料噴射量ＱＩ２、
および点火時期θＳＰＫ　が計算される。また、吸気行
程燃料噴射量ＱＩ１が次式から計算される。

【００３９】ＱＩ１＝ＱＡＬＬ−ＱＩ２ステップ１１０
　ではＡＩ１，　ＡＩ２，　ＱＩ１，　ＱＩ２，　θＳ
ＰＫ　が出力され、これらに基づいて図示しない他のル
ーチンにおいて燃料噴射および点火が実行される。次に
第２の実施例について説明する。第２の実施例では、第
１の実施例と同様に、目標スロットル弁開度θＲＴＨ　
と目標ＥＧＲ弁開度θＲＥＧＲが目標負荷代用値ＲＩＱ
に基づいて計算され、θＲＴＨ　およびθＲＥＧＲに基
づいてスロットル弁開度およびＥＧＲ弁開度が制御せし
められる。一方、実際のスロットル弁開度θＴＨまたは
実際のＥＧＲ弁開度θＥＧＲ　から求められる負荷代用
値ＩＱに基づいてＡＩ１，　ＡＩ２，　ＱＩ１，　ＱＩ
２，　θＳＰＫ　を求めて、これらに基づいて燃料噴射
制御および点火制御を実行している。すなわち、ここで
求められる負荷代用値にはスロットル弁またはＥＧＲ弁
の作動遅れがすでに含まれており、このＩＱに基づいて
燃料噴射制御および点火制御を行なっているため、応答
の速い燃料噴射制御および点火制御を応答の遅い吸入空
気量制御およびＥＧＲ量制御に遅れて制御せしめること
ができる。従って、第１の実施例と同様の効果を奏する
ことができる。

【００４０】なお、スロットル弁の作動とＥＧＲ弁の作
動ではＥＧＲ弁の作動の方が応答が遅いため、ＥＧＲ弁
が作動せしめられるときにはＥＧＲ弁開度θＥＧＲ　に
基づいて負荷代用値ＩＱを求め、ＥＧＲ弁が作動せしめ
られないときにはスロットル弁開度θＴＨに基づいて負
荷代用値ＩＱを求めるようにしている。図１を参照する
と、ＥＧＲ弁１６の開度を検出するためのＥＧＲ弁開度
センサ２８はＡＤ変換器４３を介して入力ポート３５に
接続される。一方、スロットル弁７の開度を検出するた
めのスロットル弁開度センサ２９はＡＤ変換器４４を介
して入力ポート３５に接続される。

【００４１】図１７には第２の実施例を実行するための
ルーチンを示す。このルーチンは一定時間毎に実行され
る。このルーチンにおいて、図１５に示すルーチンと同
一のステップについては同一のステップ番号を付してそ
の説明を省略する。ステップ１２０　ではアクセル開度
θＡ、機関回転数Ｎｅ　、スロットル弁開度θＴＨ、お
よびＥＧＲ弁開度θＥＧＲ　が読込まれる。ステップ１
２１　ではＥＧＲ弁開度θＥＧＲ　が目標ＥＧＲ弁開度
θＲＥＧＲに等しいか否か判定される。θＥＧＲ　がθ
ＲＥＧＲに等しくない場合、すなわちＥＧＲ弁が制御さ
れている場合には、ステップ１２２　に進み、機関回転
数Ｎｅ　およびＥＧＲ弁開度θＥＧＲ　がのマップから
負荷代用値ＩＱが計算される。一方、θＥＧＲ　がθＲ
ＥＧＲに等しい場合、すなわち、ＥＧＲ弁が制御されて
いない場合には、ステップ１２３　に進み、機関回転数
Ｎｅ　およびスロットル弁開度θＴＨのマップから負荷
代用値ＩＱが計算される。ステップ１２４　ではＮｅ　
とＩＱのマップから、ＱＡＬＬ，　ＡＩ１，　ＡＩ２，
　ＱＩ２，　θＳＰＫ　が計算され、また次式よりＱＩ
１が計算される。

【００４２】ＱＩ１＝ＱＡＬＬ−ＱＩ２次に第３の実施
例について説明する。第３の実施例は第１の実施例と第
２の実施例の組合わせである。図１８および図１９には
第３の実施例を実行するためのルーチンを示す。このル
ーチンは一定時間毎に実行される。ステップ１２３　ま
では図１７のルーチンと同様である。ステップ１０５　
以下は図１５および図１６のルーチンとほぼ同様であり
、ステップ１０６　以下は１０ｍｓｅｃ．　毎に実行さ
れる。ステップ１３０　では、ステップ１２２　または
ステップ１２３　で求められた負荷代用値ＩＱと前回の
負荷代用値ＩＱｉ−１　との偏差ＤＩＱが計算される。 ステップ１０８　ではＩＱｉ　が除々に負荷代用値ＩＱ
に近付けられる。

【００４３】第３の実施例においても第１の実施例と同
様の効果を得ることができる。

【００４４】

【発明の効果】１つの点で全ての機関回転数に対応する
不連続点を表わすことができるため、不連続点を記述す
るために記憶容量が大幅に増大するということを防止で
き、機関制御値が不連続に変化する場合においても、機
関制御値を常に理想的な機関制御値とすることができる
。

【００４５】また、機関負荷が変化する場合には第１の
制御部を第２の制御部に遅れて制御せしめるため、第１
の制御部による制御と第２の制御部による制御を同期せ
しめることができ、これによってトルクの低下および排
気エミッションの悪化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】４気筒ガソリン機関の全体図である。

【図２】燃料噴射弁の縦断面図である。

【図３】内燃機関の縦断面図である。

【図４】圧縮行程噴射と吸気行程噴射の制御パターンを
示す線図である。

【図５】吸気行程および圧縮行程噴射を実行するときの
動作を説明する図である。

【図６】機関回転数とアクセル開度の２次元マップとし
て与えられる圧縮行程燃料噴射量を示す線図である。

【図７】機関回転数とアクセル開度の２次元マップとし
て与えられる圧縮行程燃料噴射量を示す線図において、
従来の線形補間を示す線図である。

【図８】圧縮行程燃料噴射量を計算するためのフローチ
ャートである。

【図９】機関回転数に基づくθＭ　，　θＨ　，　ＲＭ
　，　ＲＫ　，　ＲＨ　の１次元マップである。

【図１０】アクセル開度と負荷代用値との関係を示す線
図である。

【図１１】機関回転数と負荷代用値の２次元マップを示
す図である。

【図１２】負荷代用値と圧縮行程燃料噴射量との関係を
示す線図である。

【図１３】従来の負荷、燃料噴射量、吸入空気量、トル
クの変化を示す線図である。

【図１４】本発明の一実施例の負荷、燃料噴射量、吸入
空気量、トルクの変化を示す線図である。

【図１５】機関を制御するための第１の実施例のフロー
チャートである。

【図１６】機関を制御するための第１の実施例のフロー
チャートである。

【図１７】機関を制御するための第２の実施例のフロー
チャートである。

【図１８】機関を制御するための第３の実施例のフロー
チャートである。

【図１９】機関を制御するための第３の実施例のフロー
チャートである。

【符号の説明】

７…スロットル弁 ９…燃料噴射弁 １２…点火栓 １６…ＥＧＲ制御弁 ３０…電子制御ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内燃機関の運転を制御する応答性の速
   い第１の制御部と応答性の遅い第２の制御部とを有する
   内燃機関において、機関運転状態を制御する機関制御値
   が不連続点を有すると共に該不連続点に対応する機関負
   荷が機関回転数により変化する場合において、機関負荷
   の代りに用いると共に機関回転数が変化しても前記不連
   続点を示す位置が一定となるような負荷代用値を求め、
   前記第１および第２の制御部を前記負荷代用値に基づい
   て制御せしめ、機関負荷が変化する場合に前記第１の制
   御部を前記第２の制御部に遅れて制御せしめるようにし
   た内燃機関の制御装置。