JPH1068376A

JPH1068376A - 希薄燃焼内燃機関

Info

Publication number: JPH1068376A
Application number: JP8227221A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Tamura; 宏記田村; Kazuchika Tajima; 一親田島; Naoki Yamazaki; 直樹山崎
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 1998-03-10
Anticipated expiration: 2016-08-28
Also published as: JP3648864B2

Abstract

(57)【要約】【課題】機関のノックを防止するためのノック学習を
行なう希薄燃焼内燃機関に関し、ストイキオ運転域とリ
ーン運転域とで学習値を更新する運転領域を変更するよ
うにして、運転モードの切換後に生じやすいノックの発
生を抑制する。【解決手段】ストイキオ運転モードとリーン運転モード
とを機関運転状態に応じて切り換えることができる希薄
燃焼内燃機関であって、ノックセンサ出力から得られる
ノックデータに基づいて機関の運転状態に対応したノッ
ク学習値を求め該ノック学習値とノックデータとから機
関のノックを抑制するように機関の点火時期を進角側又
は遅角側に調整する制御手段とを有するとともに、上記
学習値を更新する運転領域を、上記ストイキオ運転モー
ドと上記リーン運転モードとで切り換えるように構成す
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、機関のノックを防
止するためにノックセンサの出力と運転状態に対応した
ノック学習値とからノック判定を行なう希薄燃焼内燃機
関に関し、特に、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴
射内燃機関であってノック制御を行なうものに用いて好
適の、希薄燃焼内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】火花点火式内燃機関（一般には、ガソリ
ンエンジン）では、ノック（ノッキング）の発生が過度
に生じると機関の出力低下やオーバヒート等の原因とも
なり好ましくない。一方、機関の出力を効率よく発生さ
せるには、ノックが発生する直前の状態に点火時期を制
御することが好ましい。このため、ノックの発生をその
発生直前状態に制御する技術（ノック制御）が開発され
ている。

【０００３】このノック制御とは、通常、ノックセンサ
からの出力に基づいて、ノック発生が検出された場合に
は、ノックセンサ出力に基づくフィードバック制御によ
りノックが生じない方向（遅角側）に点火時期を変更
し、逆に、ノック発生が検出されない場合には、ノック
センサ出力に基づくフィードバック制御によりノックが
生じる方向（進角側）に点火時期を変更して、ノックは
発生しないがノック発生直前の状態に点火時期を制御し
ようとする技術である。

【０００４】このようなノック制御においては、オクタ
ン価やエンジンの固体差によりノックの発生状況等が異
なるため、ノックが発生しない範囲でノック発生直前の
機関の出力を効率よく発生させうる状態に極力近づける
ように、ノックセンサ出力に基づくフィードバック制御
によりエンジンの運転状態に応じて学習値を求めて、こ
の学習値を更新しながら、常に適切な点火時期が設定さ
れるようにして、ノックセンサ出力とこの学習値とに基
づいて点火時期を制御することが知られている（特開昭
６０−１６２０６３号，特開昭５９−１１３２６７号参
照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現在市販さ
れているストイキオ運転（空燃比を理論空燃比に制御す
る運転）とリーン運転（空燃比を理論空燃比よりもリー
ン側に制御する運転）とをエンジンの運転状態に応じて
切り換える希薄燃焼内燃機関において、特に、三元触媒
をそなえたものでは、リーン運転域ではＮＯｘの発生を
抑制するため、ストイキオ運転域よりも点火時期を遅角
側に設定（ノックが発生する点火時期よりも余裕をもっ
て遅角側に設定）しており、この場合、ノック制御用の
学習値を更新する運転領域を、ストイキオ運転時とリー
ン運転時とで同じ領域に設定すると、リーン運転域にお
けるノックの発生しない運転領域においても学習値が更
新されることになる。

【０００６】つまり、ストイキオ運転域とリーン運転域
とをカバーする広い領域に亘って学習値を更新すると、
リーン運転域でのノックの発生しない運転域でも学習値
が更新されて、仮にノックの発生しない運転域での運転
状態が継続した場合、点火時期が大きく進角側へ変更さ
れることになり、更新された学習値により不適切に進角
調整されるため、リーン運転域からこのリーン運転域よ
りもノックの発生し易いストイキオ運転域に運転状態が
切り換わった場合に、極めてノックが発生し易くなって
しまう。

【０００７】なお、三元触媒の代わりにリーンＮＯｘ触
媒を用いた場合、リーンＮＯｘ触媒によるリーン運転域
でもＮＯｘ浄化効率が高ければ、リーン運転域での点火
時期をストイキオ運転時よりも進角側に設定することも
可能となるため、ストイキオ運転域の方が、ノックの発
生しない運転領域が広くなる場合がある。また、希薄燃
焼内燃機関では、エンジン制御をより精度良く行なうた
めに、エンジンの負荷情報としてエアフローセンサ等の
出力から算出される体積効率Ｅｖを採用しこの体積効率
Ｅｖに基づいてノック制御が実施される場合がある。こ
の場合、ＮＯｘの浄化に関係なくリーン運転域とストイ
キオ運転域とで同一Ｅｖレベルで学習値の更新を行なう
ように更新領域を設定すると、実質的な負荷レベルがス
トイキオ運転域に比べてリーン運転域の方が低いため、
ストイキオ運転ではノックが発生する領域であってもリ
ーン運転ではノックが発生しにくい領域で学習値の更新
が行なわれてしまうことになり、適切な学習値の更新が
行なえない。

【０００８】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、ストイキオ運転域とリーン運転域とで学習値を更
新する運転領域を変更するようにして、特に、運転モー
ドの切換後に生じやすいノックの発生を抑制することが
できるようにした、希薄燃焼内燃機関を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の希薄燃焼内燃機関は、理論空燃比近傍で運転
を行なうストイキオ運転モードと、理論空燃比よりも希
薄な空燃比領域で運転を行なうリーン運転モードとを、
機関運転状態に応じて切り換えることができる火花点火
式の希薄燃焼内燃機関において、機関のノッキングを検
出するノックセンサと、該ノックセンサ出力から得られ
るノックデータと該ノックデータ又は該ノックセンサ出
力に基づいて求められるノック学習値とから機関のノッ
クを抑制するように機関の点火時期を調整する制御手段
とを有し、上記学習値を更新する運転領域を、上記スト
イキオ運転モードと上記リーン運転モードとで切り換え
るように構成されていることを特徴としている。

【００１０】請求項２記載の本発明の希薄燃焼内燃機関
は、請求項１記載の機関において、上記学習値を更新す
る運転領域が少なくとも内燃機関の負荷に応じて設定さ
れ、上記ストイキオ運転モードと上記リーン運転モード
とでノックの発生しやすい領域の狭い一方の運転モード
における上記学習値を更新する運転領域の負荷対応下限
値が該領域の広い方のモードにおける負荷対応下限値よ
りも高く設定されていることを特徴としている。

【００１１】請求項３記載の本発明の希薄燃焼内燃機関
は、請求項１又は２記載の機関において、上記内燃機関
は、吸気量又は吸気負圧データにより上記運転モードを
設定するように構成され、上記学習値を更新する運転領
域の負荷対応下限値は、上記ストイキオ運転モードにお
ける領域よりも上記リーン運転モードにおける領域の方
が高く設定されていることを特徴としている。

【００１２】請求項４記載の本発明の希薄燃焼内燃機関
は、請求項１〜３のいずれかに記載の機関において、上
記内燃機関は、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射
内燃機関であって、該内燃機関の負荷が所定負荷以上の
場合は主として吸気行程で燃料を噴射して予混合燃焼を
行ない、該内燃機関の負荷が所定負荷以下の場合は主と
して圧縮行程で燃料を噴射して層状燃焼を行なうように
構成され、上記学習値を更新する該内燃機関の負荷対応
下限値が、該所定負荷以上に設定されていることを特徴
としている。

【００１３】請求項５記載の本発明の希薄燃焼内燃機関
は、請求項１記載の機関において、上記学習値を更新す
る運転領域は、該内燃機関の負荷に応じて設定され、該
運転領域には、上記学習値を遅角側に更新する遅角領域
と、上記学習値を進角側に更新する進角領域とがそれぞ
れ設定されるとともに、該進角領域が設定される負荷対
応下限値が該遅角領域が設定される負荷対応下限値より
も低く設定されていることを特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明すると、図１〜図５は本発明の一実
施形態としての希薄燃焼内燃機関を示すもので、これら
の図に基づいて説明する。本希薄燃焼内燃機関は、図３
に示すように、吸気，圧縮，膨張，排気の各行程を一作
動サイクル中にそなえる内燃機関、即ち４サイクルエン
ジンであって、火花点火式で、且つ、燃焼室内に燃料を
直接噴射する筒内噴射エンジン（筒内噴射内燃機関）と
して構成されている。

【００１５】燃焼室１には、吸気通路２および排気通路
３が連通しうるように接続されており、吸気通路２と燃
焼室１とは吸気弁４によって連通制御されるとともに、
排気通路３と燃焼室１とは排気弁５によって連通制御さ
れるようになっている。また、吸気通路２には、上流側
から順にエアクリーナ６およびスロットル弁７が設けら
れており、排気通路３には、その上流側から順に排出ガ
ス浄化用触媒としての排出ガス浄化用触媒コンバータ９
および図示しないマフラ (消音器）が設けられている。
なお、吸気通路２には、サージタンク２ａが設けられて
いる。

【００１６】また、排出ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ
装置という）１０が配設されている。つまり、吸気通路
２のサージタンク２ａ部分と排気通路３の上流側とを接
続するように排気還流通路１０ｂが設けられており、こ
の排気還流通路１０ｂにはＥＧＲバルブ１０ａが取り付
けられている。そして、このＥＧＲバルブ１０ａによっ
て、排気通路３から吸気通路２への排出ガス（排気又は
排気ガス又は排ガスともいう）の流量を制御できるよう
になっている。なお、ＥＧＲバルブ１０ａの制御はエン
ジンの運転状態に応じて行なわれるようになっている。

【００１７】また、スロットル弁７は図示しないアクセ
ルペダルの踏込み量に応じて開度が変わり、これにより
燃焼室１内に導入される空気量が調整されるようになっ
ている。更に、１６は、アイドルスピードコントロール
バルブであり、吸気通路２のスロットル弁設置部分をバ
イパスするバイパス路１６Ａに設けられ、図示しないス
テッパモータによって開閉駆動され、主にスロットル弁
７全閉又は略全閉時におけるアイドル回転数を微調整し
ている。

【００１８】５０はエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）であ
り、吸気通路２のスロットル弁７設置部分をバイパスす
るようにスロットル弁７の上流側の吸気通路２とサージ
タンク２ａとを連通するバイパス路５０Ａに設けられ、
スロットル弁７とは別個に吸気量を調整して空燃比を調
整しうるものである。インジェクタ（燃料噴射弁）８は
気筒内の燃焼室１へ向けて燃料を直接噴射すべく、その
開口を燃焼室１に臨ませるように、配置されている。ま
た、当然ながら、このインジェクタ８は各気筒毎に設け
られており、例えば本実施形態のエンジンが直列４気筒
エンジンであるとすると、インジェクタ８は４個設けら
れていることになる。

【００１９】このような構成により、スロットル弁７の
開度に応じエアクリーナ６を通じて吸入された空気が吸
気弁４の開放により燃焼室１内に吸入され、この燃焼室
１内で、吸入された空気とインジェクタ８から直接噴射
された燃料とが混合され、燃焼室１内で点火プラグ３５
を適宜のタイミングで点火させることにより、燃焼せし
められて、エンジントルクを発生させたのち、燃焼室１
内から排出ガスとして排気通路３へ排出され、触媒コン
バータ（以下、単に触媒ともいう）９で排出ガス中のＣ
Ｏ，ＨＣ，ＮＯ_xといった有害成分を浄化されてから、
マフラで消音されて大気側へ放出されるようになってい
る。

【００２０】特に、本エンジンは、空燃比をリーン（燃
料希薄状態）にしながら節約運転を行なえるリーンバー
ンエンジン（希薄燃焼内燃機関）であり、しかも、燃焼
室１内に均一に燃料を噴射することで成立しうる予混合
燃焼と、燃焼室１内に臨んだ点火プラグ３５の周囲に噴
射燃料を偏在させることで成立しうる層状リーン燃焼と
を運転状態に応じて切り換えることができるエンジンで
ある。

【００２１】そして、本エンジンは、エンジンの運転モ
ードとして、圧縮行程で燃料噴射を行なって層状リーン
燃焼を行なう後期リーン燃焼運転モード（後期リーンモ
ード）と、吸気行程で燃料噴射を行なって予混合燃焼を
行なう前期リーン燃焼運転モード（前期リーンモー
ド），ストイキオフィードバック燃焼運転モード（スト
イキオ運転モード），オープンループ燃焼運転モード
（ストイキオ運転モード又はエンリッチ運転モード）の
４モードが設けられている。なお、各モードにおいて、
ＥＧＲを作動させる場合とＥＧＲを停止させる場合とが
設定されており、エンジンの運転状態や車両の走行状態
等に応じてこれらのモードの何れかが選択され、燃料の
供給制御が行なわれる。

【００２２】このため、図１に示すように、ＥＣＵ２３
には、各センサ空の出力により、エンジンの運転状態、
即ち、エンジンの負荷状態Ｐｅとエンジンの機関回転数
Ｎｅとが入力されるようになっており、ＥＣＵ２３に
は、運転状態検出手段１０１から入力されたエンジンの
運転状態（ここでは、Ｐｅ，Ｎｅ）に応じて、上述のよ
うな各運転モードを選択する機能（モード選択手段）１
０２が設けられている。ＥＣＵ２３では、さらに、この
選択した運転モードに基づいてやはりエンジンの運転状
態（Ｐｅ，Ｎｅ）に応じて空燃比を設定して、この設定
した空燃比に基づいて各気筒毎に設けられた燃料噴射弁
８による燃料供給を制御する機能（燃料噴射弁制御手
段）１０３が設けられている。

【００２３】一般には、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジ
ン負荷Ｐｅに対して、図３に示すような領域傾向で、エ
ンリッチ運転モード，ストイキオ運転モード，前期リー
ンモード，後期リーンモードが設定される。さて、上述
のモードのうち、後期リーンモードは、最も希薄な燃焼
（空燃比が２５〜５０程度）を実現できるが、このモー
ドでは、燃料噴射を圧縮行程後期のように極めて点火時
期に近い段階で行ない、しかも燃料を点火プラグの近傍
に集めて部分的にはリッチにし全体的にはリーンとしな
がら着火性，燃焼安定性を確保しつつ節約運転を行なう
ようにしている。

【００２４】また、前期リーンモードも希薄燃焼（空燃
比が１８〜２２程度）を実現できるが、このモードで
は、燃料噴射を後期リーンモードよりも前の吸気行程に
行ない、燃料を燃焼室内に拡散させて全体空燃比をリー
ンにしながら着火性，燃焼安定性を確保しつつある程度
の出力を確保するようにして、節約運転を行なうように
している。

【００２５】ストイキオ運転モードは、Ｏ₂ センサの出
力に基づくフィードバック制御により、空燃比をストイ
キオ又はストイキオ近傍の状態に維持しながら十分なエ
ンジン出力を効率よく得られるようにしている。このス
トイキオ運転モードは、ストイキオフィードバック運転
モードともいう。また、オープンループ燃焼運転モード
（エンリッチ）では、加速時や発進時等に十分な出力が
得られるように、オープンループ制御によりストイキオ
又はこれよりもリッチな空燃比での燃焼を行なう。

【００２６】このようにエンジンを制御するために、種
々のセンサが設けられており、これらのセンサの一部は
運転状態検出手段１０１を構成する。まず吸気通路２側
には、そのエアクリーナ配設部分に、吸入空気量をカル
マン渦情報から検出するエアフローセンサ１１，吸入空
気温度を検出する吸気温センサ１２および大気圧を検出
する大気圧センサ１３が設けられており、そのスロット
ル弁配設部分に、スロットル弁７の開度を検出するポテ
ンショメータ式のスロットルセンサ１４，アイドリング
状態を検出するアイドルスイッチ１５及びノックセンサ
３６等が設けられている。

【００２７】さらに、その他のセンサとして、エンジン
冷却水温を検出する水温センサ１９や、クランク角度を
検出するクランク角センサ２１（このクランク角センサ
２１はエンジン回転数を検出する回転数センサも兼ねて
いる）および第１気筒（基準気筒）の上死点を検出する
ＴＤＣセンサ（気筒判別センサ）２２がそれぞれ設けら
れている。そして、これらのセンサからの検出信号は、
電子制御ユニット（ＥＣＵ）２３へ入力されるようにな
っている。

【００２８】なお、ＥＣＵ２３へは、アクセルペダルの
踏込量を検出するアクセルポジションセンサ（図示略）
やバッテリの電圧を検出するバッテリセンサ（図示略）
からの電圧信号や始動時を検出するクランキングスイッ
チ〔あるいはイグニッションスイッチ（キースイッ
チ）〕（図示略）からの信号も入力されるようになって
いる。

【００２９】そして、本エンジンでは、このような種々
のセンサ等からの入力データに基づいて各種制御を行な
うが、特に、図１に示すように、ＥＣＵ２３内にノック
制御を行なう機能〔ノック制御用の点火時期制御手段
（単に、制御手段ともいう）〕１０４が設けられてい
る。この制御手段１０４では、図１，図２に示すように
ノックセンサ３６から出力されるノックデータ（検出情
報）ΘＫ（ｔ）に基づいて、エンジンの運転状態に応じ
たノック学習値Ｋを求めこのノック学習値Ｋとノックデ
ータΘＫ（ｔ）とにより基本点火時期ＳＴを補正するこ
とで、機関のノックを抑制しながら出力を得られるよう
に機関の点火時期を進角側又は遅角側に調整する。

【００３０】ところで、本機関では、エンジンの運転状
態を、エンジン回転数Ｎｅと、エンジンの負荷情報とし
てエアフローセンサ等の出力から算出される体積効率Ｅ
ｖとから規定して、エンジンの運転状態を、図４に示す
ように、エンジン回転数Ｎｅ及び体積効率Ｅｖでそれぞ
れ区画されて形成された複数のマトリックス領域（図４
中で縦横の破線で区切られた領域）毎に、ノック学習値
Ｋを更新する。体積効率Ｅｖを採用するのは、エンジン
制御をより精度良く行なうためにである。

【００３１】なお、ノック制御は、主要な運転モード
（ストイキオ運転モード，前期リーンモード，後期リー
ンモード）のうちで、吸気リーン運転時（前期リーンモ
ード時）と吸気ストイキオ運転時（ストイキオ運転モー
ド時）とで行ない、圧縮リーン運転時（後期リーンモー
ド時）には行なわない。これは、圧縮リーン運転時に
は、点火タイミングが制限され極めて安定した燃焼が行
なわれるためノックを招くおそれがないのでノック制御
を行なわないのである。また、ストイキオ運転モードと
吸気リーンモードでは、エアフローセンサ等の出力から
算出される体積効率Ｅｖとエンジン回転数Ｎｅとから基
本点火時期ＳＴ２を設定するのに対して、圧縮リーンモ
ードでは、スロットル開度θthとエンジン回転速度Ｎｅ
とから求められた目標エンジン負荷Ｐｅとエンジン回転
数Ｎｅとから基本点火時期ＳＴ１を設定するようになっ
ている。

【００３２】また、ノック制御を行なうモードのうち、
ストイキオ運転時と吸気リーン運転時とでは、基本とな
る点火時期（基本点火時期）ＳＴ２自体が異なるように
設定されている。つまり、触媒９が三元触媒であれば、
リーン運転域ではＮＯｘの発生を抑制するため、点火時
期を余裕をもって遅角側に設定しているが、ストイキオ
運転域ではこのような処理は行なっていない。

【００３３】したがって、吸気リーン運転域では、ノッ
クは起こりにくく、このような点火時期を余裕を持って
遅角側に設定した状況下でストイキオ運転時と同じ運転
領域で学習値Ｋを更新するように設定した場合、吸気リ
ーン運転域のノックの発生しない領域で継続的に運転が
行なわれた場合、進角側に学習値Ｋが更新されることに
なる。このため、吸気リーン運転域ではノックは起こら
なくても、点火時期を余裕を持って遅角側に設定されて
いないストイキオ運転域に切り換わったら、点火時期Ｓ
Ｔが大幅に進角側へ調整されることになり、極めてノッ
クを生じやすくなる。

【００３４】そこで、このような吸気リーン運転域での
学習値Ｋの更新にかかる不具合を回避すべく、吸気リー
ン運転域での学習値Ｋの更新領域を制限するようにして
いる。つまり、エンジン負荷が比較的高い場合はストイ
キオ運転域と同様に吸気リーン運転域でもノックを生じ
やすい状況にあるため（即ち、この場合はＮＯｘ低減を
勘案して設定した点火時期がノック発生限界に近づくた
め）、エンジン負荷が比較的高い所定領域以上であれば
学習値Ｋの更新領域として適切である。一方、ストイキ
オ運転域では、エンジン負荷が比較的低い場合からノッ
クを生じやすい状況にあるため、エンジン負荷が比較的
低い所定領域以上であれば学習値Ｋの更新領域として適
切である。

【００３５】また、遅角側へ点火時期を補正するのは、
ノックが発生した場合にこのノックを抑制しようにとす
る場合であり、一方、進角側へ点火時期を補正するの
は、ノックが発生しないためむしろノックが発生し易い
進角側へ補正することでノック発生限界遅角まで良好な
燃焼状態を実現して出力を得ようとするためである。進
角側への補正はノックを発生しやすくする補正とも言え
る。したがって、点火時期を積極的に進角側に補正する
と運転状態の変化によりノックが頻繁に発生し易くなっ
てしまいドライバビリティの悪化等の問題が生じること
から、遅角側へ補正する学習値の更新は、進角側へ補正
する学習値の更新よりも優先的に行なうように設定すべ
きである。

【００３６】本機関では、遅角側へ点火時期を補正する
学習値の更新は、エンジン負荷が比較的低い領域から行
ない、進角側へ点火時期を補正する学習値の更新は、こ
の遅角側への補正の場合よりも比較的高いエンジン負荷
領域で行なうように設定している。即ち、進角側へ学習
値を補正する更新領域を遅角側へ学習値を補正する更新
領域よりも狭くすることである。

【００３７】特に、本機関では、エンジン負荷に対応す
る量として体積効率Ｅｖを設定しており、図４に示すよ
うに、ストイキオ運転域では、体積効率Ｅｖのレベルが
比較的低い体積効率Ｅｖ１１以上の領域では、遅角側へ
点火時期を補正する学習値の更新を行なうように、学習
値の更新領域が設定され、進角側へ点火時期を補正する
学習値の更新については、遅角側への学習値の更新領域
の下限値Ｅｖ１１よりも高い体積効率Ｅｖ０１（Ｅｖ０
１＞Ｅｖ１１）以上の領域で行なうように、学習値の更
新領域が設定されている。

【００３８】また、吸気リーン運転域では、体積効率Ｅ
ｖのレベルが比較的高い体積効率Ｅｖ１２以上の領域
で、遅角側へ点火時期を補正する学習値の更新を常に行
なうように、学習値の更新領域が設定され、進角側へ点
火時期を補正する学習値の更新については、遅角側への
学習値の更新領域の下限値Ｅｖ１２よりも高い体積効率
Ｅｖ０２（Ｅｖ０２＞Ｅｖ１２）以上の領域で行なうよ
うに、学習値の更新領域が設定されている。

【００３９】なお、同一運転モードでは、進角側への学
習値の更新領域の下限値が遅角側への学習値の更新領域
の下限値よりも高い負荷領域に設定されていればよいの
で、ストイキオ運転時の進角側への学習値更新領域の下
限値が吸気リーン運転時の遅角側への学習値更新領域の
下限値よりも高くなるように設定してもよい。本発明の
一実施形態としての希薄燃焼内燃機関は、上述のように
構成されているので、例えば図５に示すようにして、ノ
ック制御に関する点火時期制御が行なわれる。

【００４０】つまり、まず、スロットル開度θthとエン
ジン回転速度Ｎｅとから求められた目標エンジン負荷Ｐ
ｅと、エアフローセンサ等の出力から算出される体積効
率Ｅｖと、エンジン回転数Ｎｅとを読み込む（ステップ
Ｓ１０）。そして、圧縮リーンモードか否かを判定して
（ステップＳ２０）、圧縮リーンモードならば、目標エ
ンジン負荷Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとから基本点火時
期ＳＴ１を設定し（ステップＳ１８０）、ノック制御は
行なわないで、この基本点火時期ＳＴ１を点火時期ＳＴ
に設定して（ステップＳ１９０）、点火時期ＳＴに応じ
て点火時期信号を出力して点火プラグ３５の作動を制御
する（ステップＳ１７０）。

【００４１】一方、圧縮リーンモードでなければ、吸気
リーンモード又はストイキオモードとなるが、この場合
は、まず、体積効率Ｅｖとエンジン回転数Ｎｅとから基
本点火時期ＳＴ２を設定し（ステップＳ３０）、次に、
ノックセンサ出力にノックデータΘＫ（ｔ）を設定する
（ステップＳ４０）。このノックデータΘＫ（ｔ）は、
対応する運転領域の学習値ΘＫの更新にも用いられる
が、ノックセンサ出力が示すノック発生状態に応じてノ
ック発生傾向ならば遅角側にそうでなければ進角側に設
定される。

【００４２】ついで、ストイキオモード（ストイキオフ
ィードバックモード）か否かが判定され（ステップＳ５
０）、ストイキオモードならばステップＳ６０へ進み、
ノックデータΘＫが所定値αより大か否かを判定する。
この判定は、ノックデータΘＫが進角側へ補正するもの
か遅角側へ補正するものかを判定するものである。この
判定により、ノックデータΘＫが所定値α以下であれ
ば、進角側へ補正すべきものであり、ステップＳ７０へ
進み、体積効率Ｅｖが下限値Ｅｖ０１以上か否か、即
ち、ストイキオモードでの進角側への学習値更新領域で
あるか否かを判定する。

【００４３】体積効率Ｅｖが下限値Ｅｖ０１以上であれ
ば（ストイキオモードでの進角側への学習値更新領域で
あれば）、学習値ＫをノックデータΘＫに応じた補正量
β１だけ進角側へ更新して（ステップＳ１２０）、さら
に、ステップＳ１６０に進んで、基本点火時期ＳＴ２か
らノックデータΘＫとステップＳ１２０で進角側に更新
した学習値Ｋとに基づいて点火時期ＳＴを求めて、点火
時期ＳＴに応じて点火時期信号を出力して点火プラグ３
５の作動を制御する（ステップＳ１７０）。

【００４４】ステップＳ７０で、体積効率Ｅｖが下限値
Ｅｖ０１以上でなければ、学習値Ｋの更新は行なわない
で、ステップＳ１６０で、基本点火時期ＳＴ２からノッ
クデータΘＫと更新しない学習値Ｋとに基づいて点火時
期ＳＴを求めて、点火時期ＳＴに応じて点火時期信号を
出力して点火プラグ３５の作動を制御する（ステップＳ
１７０）。

【００４５】また、ステップＳ６０で、ノックデータΘ
Ｋが所定値αより大であれば、遅角側へ補正すべきもの
であり、ステップＳ８０へ進み、体積効率Ｅｖが下限値
Ｅｖ１１以上か否か、即ち、ストイキオモードでの遅角
側への学習値更新領域であるか否かを判定する。体積効
率Ｅｖが下限値Ｅｖ１１以上であれば（ストイキオモー
ドでの遅角側への学習値更新領域であれば）、学習値Ｋ
をノックデータΘＫに応じた補正量β２だけ遅角側へ更
新して（ステップＳ１３０）、さらに、ステップＳ１６
０に進んで、基本点火時期ＳＴ２からノックデータΘＫ
とステップＳ１３０で遅角側に更新した学習値Ｋとに基
づいて点火時期ＳＴを求めて、点火時期ＳＴに応じて点
火時期信号を出力して点火プラグ３５の作動を制御する
（ステップＳ１７０）。

【００４６】ステップＳ８０で、体積効率Ｅｖが下限値
Ｅｖ１１以上でなければ、学習値Ｋの更新は行なわない
で、ステップＳ１６０で、基本点火時期ＳＴ２からノッ
クデータΘＫと更新しない学習値Ｋとに基づいて点火時
期ＳＴを求めて、点火時期ＳＴに応じて点火時期信号を
出力して点火プラグ３５の作動を制御する（ステップＳ
１７０）。

【００４７】一方、ステップＳ５０で、ストイキオモー
ドでなければ、吸気リーンモードであり、ステップＳ９
０へ進み、ノックデータΘＫが所定値αより大か否かを
判定する。この判定は、ノックデータΘＫが進角側へ補
正するものか遅角側へ補正するものかを判定するもので
ある。この判定で、ノックデータΘＫが所定値α以下で
あれば、進角側へ補正すべきものであり、ステップＳ１
００へ進み、体積効率Ｅｖが下限値Ｅｖ０２以上か否
か、即ち、吸気リーンモードでの進角側への学習値更新
領域であるか否かを判定する。

【００４８】体積効率Ｅｖが下限値Ｅｖ０２以上であれ
ば（吸気リーンモードでの進角側への学習値更新領域で
あれば）、学習値ＫをノックデータΘＫに応じた補正量
β１だけ進角側へ更新して（ステップＳ１４０）、さら
に、ステップＳ１６０に進んで、基本点火時期ＳＴ２か
らノックデータΘＫとステップＳ１４０で進角側に更新
した学習値Ｋとに基づいて点火時期ＳＴを求めて、点火
時期ＳＴに応じて点火時期信号を出力して点火プラグ３
５の作動を制御する（ステップＳ１７０）。

【００４９】ステップＳ１００で、体積効率Ｅｖが下限
値Ｅｖ０２以上でなければ、学習値Ｋの更新は行なわな
いで、ステップＳ１６０で、基本点火時期ＳＴ２からノ
ックデータΘＫと更新しない学習値Ｋとに基づいて点火
時期ＳＴを求めて、点火時期ＳＴに応じて点火時期信号
を出力して点火プラグ３５の作動を制御する（ステップ
Ｓ１７０）。

【００５０】また、ステップＳ９０で、ノックデータΘ
Ｋが所定値α（αは最大遅角量と０との間の中間的な
値）より大であれば、遅角側へ補正すべきものであり、
ステップＳ１１０へ進み、体積効率Ｅｖが下限値Ｅｖ１
２以上か否か、即ち、吸気リーンモードでの遅角側への
学習値更新領域であるか否かを判定する。体積効率Ｅｖ
が下限値Ｅｖ１２以上であれば（ストイキオモードでの
遅角側への学習値更新領域であれば）、学習値Ｋをノッ
クデータΘＫに応じた補正量β２だけ遅角側へ更新して
（ステップＳ１５０）、さらに、ステップＳ１６０に進
んで、基本点火時期ＳＴ２からノックデータΘＫとステ
ップＳ１５０で遅角側に更新した学習値Ｋとに基づいて
点火時期ＳＴを求めて、点火時期ＳＴに応じて点火時期
信号を出力して点火プラグ３５の作動を制御する（ステ
ップＳ１７０）。

【００５１】ステップＳ１１０で、体積効率Ｅｖが下限
値Ｅｖ１２以上でなければ、学習値Ｋの更新は行なわな
いで、ステップＳ１６０で、基本点火時期ＳＴ２からノ
ックデータΘＫと更新しない学習値Ｋとに基づいて点火
時期ＳＴを求めて、点火時期ＳＴに応じて点火時期信号
を出力して点火プラグ３５の作動を制御する（ステップ
Ｓ１７０）。

【００５２】このようにして、本装置によれば、ストイ
キオモードと吸気リーンモードとで異なる学習値更新領
域を設定し、さらに、各モード毎に、遅角側と進角側と
で異なる学習値更新領域を設定しているので、学習値更
新が適切に行なわれるようになり、例えば、吸気リーン
運転域で、ＮＯｘの発生を抑制するため点火時期を余裕
を持って遅角側に設定した場合にも、吸気リーン運転域
でのノックの起こりにくい領域（低負荷領域）での学習
値更新が禁止されることになり、ノックが生じやすいス
トイキオ運転域に切り換わっても、点火時期ＳＴが大幅
に進角側へ調整されることがなく、ノックの発生を抑制
することができる。

【００５３】また、本実施形態では、遅角側への学習値
更新を進角側への学習値更新に対して優先するように設
定されているので、この点でもノックの発生を抑制する
ことができる。なお、本実施形態では、エンリッチ運転
モードでのノック制御については、特に記載してはいな
いが、ストイキオモードの場合と同様に吸気リーンモー
ドの場合よりも学習更新領域を広く設定してノック制御
を行なうようにしてもよい。

【００５４】また、本実施形態では、吸気リーンモード
で余裕を持って遅角側に点火時期を設定した場合を前提
に説明しているが、システムによっては、これが逆にな
る場合、即ち、吸気リーンモードがストイキオモードよ
りも進角側に点火時期を設定している場合があり、この
場合には、吸気リーンモードでの学習値更新領域の下限
値をより低下させ、ストイキオモードでの学習値更新領
域の下限値をより増大させて、ストイキオモードでの下
限値が吸気リーンモードでの下限値よりも高く設定する
ことが考えられる。

【００５５】また、上記実施形態では、触媒によるＮＯ
ｘ浄化効率等を考慮してリーン運転域とストイキオ運転
域とで点火時期を異ならせて設定しているが、本発明
は、吸気量又は吸気負圧データに基づいて学習値の領域
を設定した場合には、触媒によるＮＯｘ浄化に関係な
く、各運転モードにおいて最適点火時期を設定した場合
においても有効である。

【００５６】即ち、同一体積効率において実質的にリー
ン運転の方がストイキオ運転に比べて負荷レベルが小さ
いため、ストイキオ運転に対応して学習値の更新領域を
設定した場合には、リーン運転域においてノックが不発
生の領域まで学習更新領域として含まれてしまうので、
ノック学習が不適切なものになる。このため、このよう
な場合でも、リーン運転の学習値を更新する負荷対応下
限値（吸気量又は吸気負圧データの下限値）をストイキ
オ運転に比べて高く設定することが有効となるのであ
る。

【００５７】また、ノックデータΘＫが所定値αより大
か否かの判定により、進角側か遅角側かを判定している
が、この判定に関して、不感帯を設けて、例えば、α１
を正の微小値として、ΘＫ＜α−α１ならば進角側、α
＋α１＜ΘＫならば遅角側と判定するようにしてもよ
い。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜５載の
本発明の希薄燃焼内燃機関によれば、ノック学習値を更
新する運転領域を、ストイキオ運転モードとリーン運転
モードとで切り換えるように構成されているので、特
に、運転モードによってノック発生し易さが異なる場合
に運転モードの切換後に生じやすいノックの発生を抑制
することができるようになる。

【００５９】請求項３記載の本発明の希薄燃焼内燃機関
によれば、吸気量又は吸気負圧データにより運転モード
が設定されているので、同一の吸気量又は吸気負圧デー
タで実質的に負荷レベルが異なっても運転状態に応じた
運転モードの切換を確実に行なうことができ、しかも、
点火時期を遅角側に基本設定されるリーン運転モードに
おける領域をストイキオ運転モードにおける領域よりも
負荷対応下限値を高く設定することで、リーン運転モー
ドからストイキオ運転モードへの切り換わり時のノック
の発生が抑制される。

【００６０】請求項５記載の本発明の希薄燃焼内燃機関
によれば、同一運転域において、特定運転域での出力を
確保しながらノックが頻繁に発生することを抑制するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての希薄燃焼内燃機関
の要部構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態としての希薄燃焼内燃機関
を示す構成図である。

【図３】本発明の一実施形態としての希薄燃焼内燃機関
の運転モードについて説明する図である。

【図４】本発明の一実施形態としての希薄燃焼内燃機関
を説明する図である。

【図５】本発明の一実施形態としての希薄燃焼内燃機関
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１燃焼室２吸気通路３排気通路４吸気弁５排気弁６エアクリーナ７スロットル弁８インジェクタ（燃料噴射弁）９排出ガス浄化用触媒コンバータ（触媒）２ａサージタンク１０排出ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）１０ａＥＧＲバルブ１０ｂ排気還流通路１１エアフローセンサ１２吸気温センサ１３大気圧センサ１４スロットルセンサ１５アイドルスイッチ１６アイドルスピードコントロールバルブ１６Ａバイパス路２３ＥＣＵ３５点火プラグ３６ノックセンサ５０エアバイパスバルブ（ＡＢＶ）５０Ａバイパス路１０１出力運転状態検出手段１０２モード選択手段１０３燃料噴射弁制御手段１０４ノック制御用の点火時期制御手段（制御手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】理論空燃比近傍で運転を行なうストイキ
オ運転モードと、理論空燃比よりも希薄な空燃比領域で
運転を行なうリーン運転モードとを、機関運転状態に応
じて切り換えることができる火花点火式の希薄燃焼内燃
機関において、機関のノッキングを検出するノックセンサと、該ノックセンサ出力から得られるノックデータと該ノッ
クデータ又は該ノックセンサ出力に基づいて求められる
ノック学習値とから機関のノックを抑制するように機関
の点火時期を調整する制御手段とを有し、上記学習値を更新する運転領域を、上記ストイキオ運転
モードと上記リーン運転モードとで切り換えるように構
成されていることを特徴とする、希薄燃焼内燃機関。
【請求項２】上記学習値を更新する運転領域が少なく
とも内燃機関の負荷に応じて設定され、上記ストイキオ
運転モードと上記リーン運転モードとでノックの発生し
やすい領域の狭い一方の運転モードにおける上記学習値
を更新する運転領域の負荷対応下限値が該領域の広い方
のモードにおける負荷対応下限値よりも高く設定されて
いることを特徴とする、請求項１記載の希薄燃焼内燃機
関。
【請求項３】上記内燃機関は、吸気量又は吸気負圧デ
ータにより上記運転モードを設定するように構成され、上記学習値を更新する運転領域の負荷対応下限値は、上
記ストイキオ運転モードにおける領域よりも上記リーン
運転モードにおける領域の方が高く設定されていること
を特徴とする、請求項１又は２記載の希薄燃焼内燃機
関。
【請求項４】上記内燃機関は、燃焼室内に直接燃料を
噴射する筒内噴射内燃機関であって、該内燃機関の負荷
が所定負荷以上の場合は主として吸気行程で燃料を噴射
して予混合燃焼を行ない、該内燃機関の負荷が所定負荷
以下の場合は主として圧縮行程で燃料を噴射して層状燃
焼を行なうように構成され、上記学習値を更新する該内燃機関の負荷対応下限値が、
該所定負荷以上に設定されていることを特徴とする、請
求項１〜３のいずれかに記載の希薄燃焼内燃機関。
【請求項５】上記学習値を更新する運転領域は、該内
燃機関の負荷に応じて設定され、該運転領域には、上記
学習値を遅角側に更新する遅角領域と、上記学習値を進
角側に更新する進角領域とがそれぞれ設定されるととも
に、該進角領域が設定される負荷対応下限値が該遅角領
域が設定される負荷対応下限値よりも低く設定されてい
ることを特徴とする、請求項１記載の希薄燃焼内燃機
関。