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JP3175535B2 - 内燃エンジンのアイドル回転数制御装置 - Google Patents

内燃エンジンのアイドル回転数制御装置

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JP3175535B2
JP3175535B2 JP14123095A JP14123095A JP3175535B2 JP 3175535 B2 JP3175535 B2 JP 3175535B2 JP 14123095 A JP14123095 A JP 14123095A JP 14123095 A JP14123095 A JP 14123095A JP 3175535 B2 JP3175535 B2 JP 3175535B2
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Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃エンジンのアイド
ル回転数制御装置に関し、特にアイドル時に吸気系に排
気ガスを再循環させる装置を備える内燃エンジンや、筒
内に燃料を直接噴射供給する内燃エンジンに好適なアイ
ドル回転数制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車等に搭載される燃料噴射火
花点火式内燃エンジンから排出される有害ガス成分の低
減やエンジンの燃費の向上等を図るため、旧来の吸気管
噴射型のものに代えて燃焼室に直接燃料を噴射する筒内
噴射型のものを採用したエンジン（以下、筒内噴射ガソ
リンエンジン）が種々提案されている。
【０００３】筒内噴射ガソリンエンジンは、点火プラグ
の周囲やピストンに設けたキャビティ内に局所的に理論
空燃比に近い空燃比の混合気を供給することにより、全
体として燃料希薄（リーン）な空燃比でも着火が可能と
なり、ＣＯやＨＣの排出量が減少すると共に、アイドル
運転時や定常走行時の燃費を大幅に向上させることがで
きるという長所を有している。更に、筒内噴射ガソリン
エンジンは、燃料噴射量を増減させる際に、吸気管によ
る移送遅れがないため、加減速レスポンスも非常によく
なるという利点を有している。しかしながら、高負荷に
は燃料噴射量が増えて点火プラグ近傍が燃料過濃（リッ
チ）になり、全体空燃比（平均空燃比ともいう）を理論
空燃比側に近づけると所謂リッチ失火が生じ、安定した
作動領域が狭いという欠点を有している。これは、燃料
噴射弁の単位時間当たりの噴射量や噴射方向を可変にす
ることが難しいために、点火プラグ近傍の局所的空燃比
をエンジン作動域の全域に亘って最適値に保つことが困
難である、等に起因する。
【０００４】このような欠点を解決するために、負荷に
応じて適切なタイミングで燃料噴射を行うと共に、燃焼
室の形状をこれに合わせて設計したものもが、例えば、
特開平５−７９３７０号公報に提案されている。より詳
しくは、負荷に応じ、圧縮行程時に燃料を噴射させる後
期噴射モードと、吸気行程時に燃料噴射を行う前期噴射
モードとに切り換える方法が提案されている。この従来
提案の筒内噴射ガソリンエンジンは、低中負荷運転時に
は、圧縮行程末期や吸気行程の初期にキャビティ内に燃
料を噴射し、点火プラグの周囲やキャビティ内に局所的
に理論空燃比に近い空燃比の混合気を形成させる。これ
により、全体としてリーンな空燃比でも着火が可能とな
り、ＣＯやＨＣの排出量が減少すると共に、アイドル運
転時や定常走行時の燃費が大幅に向上する。また、高負
荷運転時には、吸気行程中にキャビティ外に燃料を噴射
し、燃焼室内に均一な空燃比の混合気を形成させる。こ
れにより、吸気管噴射型のものと同等量の燃料を燃焼さ
せることが可能となり、発進・加速時時に要求される出
力が確保される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の提案の筒内噴射
ガソリンエンジンを用いると、後期噴射モードと前期噴
射モードとを切り換えることによって、後期噴射モード
では、全体空燃比を極めて大きい値、例えば２５〜４０
に設定することも可能であり、スロットル弁をバイパス
する通路から大量の新気を供給したり、排気ガスを大量
に再循環させること（以下、ＥＧＲという）によって、
アイドル等の低負荷運転時におけるリーン燃焼を可能に
し、有害排気ガス成分の排出量の低減と燃費向上を図る
ことが可能になる。また、新気吸入空気量やＥＧＲ量を
一定に保ち、失火が生じない範囲内で燃料噴射量を調節
することにより、全体空燃比を適宜な値に設定すること
ができるし、逆に、燃料噴射量を一定に保ち、新気吸入
空気量やＥＧＲ量を変化させても全体空燃比を適宜な値
に設定することができ、吸入空気量等の変化に関わら
ず、燃料噴射量を調節することによって出力調整を行う
ことも可能になる。
【０００６】すなわち、後期噴射リーンモードによりア
イドル運転時のエンジン制御を行うと、排気ガス特性の
向上や燃費特性の向上が得られるばかりではなく、吸入
空気量を調節せずに燃料噴射量を調整することによって
アイドル運転時のエンジン回転数を制御することも可能
であり、燃料を直接燃焼室に噴射するために応答性の優
れた回転数制御が実現できる。
【０００７】しかしながら、後期噴射リーンモードによ
り燃料噴射量を増減させてアイドル運転時のエンジン回
転数制御を行う場合、負荷の増大に伴って燃焼室に噴射
させる燃料量が増加して失火限界に近づくとエンジンの
回転が安定しなかったり、スモーク発生の虞が生じる。
従って、空燃比をリッチ失火の虞がある所定値以下に設
定することはできないという問題がある。そこで、燃料
噴射量の増加により空燃比が所定値に到達すると、一旦
燃料噴射量の増加を停止させ、バイパス空気量を増加さ
せた後、再び噴射量を増加させればよいが、バイパス通
路に設けたバイパスバルブの弁開度が全開になると、そ
れ以上のバイパス空気量の増加は期待できなくなる。
【０００８】バイパス空気量を増加させず、燃料供給量
の増減でアイドル運転時のエンジン回転数を制御する方
法は、吸気管噴射型のエンジンでも実現可能である。す
なわち、所謂リニア空燃比センサによって実際の空燃比
を監視したり、回転変動を監視することにより、空燃比
を理論空燃比よりリーン側の値、例えば２２〜２４に設
定することができる、所謂リーンバーンエンジンでも実
現の可能性がある。このリーンバーンエンジンでも、ス
ロットル弁をバイパスする通路から大量の新気を供給し
たり、排気ガスを大量に再循環させることによって、排
気ガス特性や燃費特性の向上が図られている。
【０００９】このようなリーンバーンエンジンや筒内噴
射エンジンで燃料噴射量を調整することによってアイド
ル回転数制御を行う場合、バイパス空気量を調整するこ
とによってアイドル回転数制御を行う場合に比較して、
応答性の優れた制御ができる一方、アイドル負荷変動に
対して制御幅が狭いという問題がある。本発明は、上述
した問題を解決する過程においてなされたもので、排気
ガスをアイドル運転時に吸気系に再循環させるエンジン
において、アイドル時の負荷変動幅が大きくても回転数
制御を可能なものとし、これらのエンジンの排気ガス特
性や燃費がよいという特徴をいかんなく発揮させるよう
に図った内燃エンジンのアイドル回転数制御装置を提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そこで、請求項１の本発
明では、吸気系に排気ガスを再循環させる排気還流手段
と、空燃比を調整する空燃比調整手段とを備えた内燃エ
ンジンのアイドル回転数制御装置において、排気還流手
段が再循環させる排気ガス循環量を調節する排気ガス量
調節手段と、目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段
と、アイドル運転時の吸入空気量を調節する吸気量調節
手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、
該回転数検出手段が検出したエンジン回転数と目標アイ
ドル回転数を比較し、比較結果に基づいてエンジンの負
荷状態を検出または予測する負荷検出手段と、前記負荷
検出手段が検出または予測したエンジンの負荷状態に応
じて前記排気ガス量調節手段、目標空燃比設定手段およ
び吸気量調節手段の少なくとも一つの手段を選択する選
択手段とを備え、該選択手段によって選択された少なく
とも一つの手段によってアイドル回転数を制御すること
を特徴とする、内燃エンジンのアイドル回転数制御装置
が提供される。
【００１１】請求項２の発明では、吸気系に排気ガスを
再循環させる排気還流手段と、空燃比を調整する空燃比
調整手段とを備えた内燃エンジンのアイドル回転数制御
装置において、排気還流手段が再循環させる排気ガス循
環量を調節する排気ガス量調節手段と、目標空燃比を設
定する目標空燃比設定手段と、アイドル運転時の吸入空
気量を調節する吸気量調節手段と、作動時にエンジンに
所定の大きさの負荷を掛ける負荷装置と、該負荷装置の
作動状態を検出する作動検出手段と、該作動検出手段が
検出した負荷装置の作動状態に基づきエンジンの負荷状
態を検出または予測する負荷検出手段と、前記負荷検出
手段が検出または予測したエンジンの負荷状態に応じて
前記排気ガス量調節手段、目標空燃比設定手段および吸
気量調節手段の少なくとも一つの手段を選択する選択手
段とを備え、選択手段によって選択された少なくとも一
つの手段によってアイドル回転数を制御することを特徴
とする。
【００１２】前記選択手段は、前記負荷検出手段が検出
したエンジン負荷変化に基づくエンジン回転数の制御が
前記目標空燃比設定手段のみによって制御可能な範囲に
あるとき、該目標空燃比設定手段を優先して選択するも
のが好ましい（請求項３）。
【００１３】この場合、前記目標空燃比設定手段は、エ
ンジンの負荷状態に応じて目標空燃比を設定し、設定し
た目標空燃比が所定値に到達したとき、前記選択手段
は、前記吸気量調節手段を選択し、該吸気量調節手段に
よって吸入空気量を調節させるようにしてもよい（請求
項４）。そして、前記吸気量調節手段によって所定量だ
け吸入空気量を調節し、前記目標空燃比設定手段は、調
節された所定量の吸入空気量に応じて目標空燃比を変更
するようにすることができ（請求項５）、エンジンの負
荷が増加し、前記目標空燃比設定手段によって設定され
た目標空燃比が所定下限値に到達し、且つ、前記吸気量
調節手段によって調節される吸入空気量が調節可能な最
大値に到達し、前記目標空燃比設定手段および吸気量調
節手段によってアイドル回転数の制御可能な範囲を超え
たとき、前記選択手段は、前記排気ガス量調節手段を選
択し、該排気ガス量調節手段によってアイドル回転数を
制御するようにしてもよい（請求項６）。
【００１４】また、請求項７の発明では、前記吸気量調
節手段は、エンジンの負荷の増加に伴って吸入空気量を
増加させ、該吸気量調節手段によって調節される吸入空
気量が所定値に到達したとき、前記選択手段は、前記排
気ガス量調節手段を選択し、該排気ガス量調節手段によ
って排ガス循環量を減少させる。この場合、前記吸気量
調節手段によって調節される吸入空気量が所定値に到達
したとき、前記選択手段は、前記吸気量調節手段と排気
ガス量調節手段を選択し、前記吸気量調節手段によって
吸入空気量を増加させると共に、該排気ガス量調節手段
によって排ガス循環量を減少させることもできる（請求
項９）。
【００１５】請求項８の発明では、前記吸気量調節手段
によって調節される吸入空気量が調節可能な最大値に到
達したとき、前記選択手段は、前記排気ガス量調節手段
を選択し、該排気ガス量調節手段によって排ガス循環量
を減少させる。請求項１０の発明では、前記目標空燃比
設定手段は、エンジンの負荷に応じて目標空燃比を設定
し、設定した目標空燃比が所定値に到達したとき、前記
選択手段は、前記吸気量調節手段と前記排気ガス量調節
手段を選択し、前記吸気量調節手段によって吸入空気量
を増加させると共に、該排気ガス量調節手段によって排
ガス循環量を減少させる。
【００１６】請求項１１の発明は、前記負荷検出手段
が、エンジンの負荷が第１の負荷から第２の負荷に変化
したことを検出したとき、前記選択手段は、前記目標空
燃比設定手段と吸気量調節手段を選択し、前記目標空燃
比設定手段は、目標空燃比を、前記第１の負荷に対応す
る値から前記第２の負荷に対応する値に向かって変化さ
せると共に、前記吸気量調節手段は、吸入空気量を、前
記第１の負荷に対応する値から前記第２の負荷に対応す
る値に向かって変化させる。
【００１７】更に、請求項１２の発明は、前記負荷検出
手段が、エンジンの負荷が第１の負荷から第２の負荷に
変化したことを検出したとき、前記選択手段は、前記目
標空燃比設定手段、吸気量調節手段および排気ガス量調
節手段を選択し、前記目標空燃比設定手段は、目標空燃
比を前記第１の負荷に対応する値から前記第２の負荷に
対応する値に向かって変化させ、前記吸気量調節手段
は、吸入空気量を、前記第１の負荷に対応する値から前
記第２の負荷に対応する値に向かって変化させ、前記排
気ガス量調節手段は、排ガス再循環量を、前記第１の負
荷に対応する値から前記第２の負荷に対応する値に向か
って変化させる。
【００１８】本発明は、前記目標空燃比の所定下限値
を、空燃比２０以上の値に設定するエンジンに好適に適
用され（請求項１３）、また、燃焼室に直接燃料を噴射
する筒内噴射型火花点火式内燃エンジンに好適に適用さ
れる（請求項１４）。この筒内噴射型火花点火式内燃エ
ンジンでは、燃料噴射が主として圧縮行程で行われるこ
とが好ましい（請求項１５）。
【００１９】
【作用】アイドル運転時に排気ガス量調節手段によって
排気ガス循環量を調節すると、調整した分新気吸入空気
量が増減し、この増減した新気吸入空気量に対して空燃
比調整手段によって空燃比を調整することによってエン
ジン出力が増減してアイドル回転数が制御されることに
なる。
【００２０】このアイドル回転数制御方法を、燃料供給
量と吸入空気量との調整によるアイドル回転数制御と組
み合わせると、種々の組み合わせのものが実現でき、請
求項１の発明では、エンジン回転数を検出する回転数検
出手段を設け、負荷検出手段によってエンジン回転数と
目標アイドル回転数を比較して、比較結果に基づいてエ
ンジンの負荷状態を検出または予測させ、請求項２の発
明では、負荷装置の作動状態を検出する作動検出手段を
設け、この作動検出手段が検出した負荷装置の作動状態
に基づき負荷検出手段によってエンジンの負荷状態を検
出または予測させ、選択手段によってエンジンの負荷状
態に応じて排気ガス量調節手段、目標空燃比設定手段お
よび吸気量調節手段の少なくとも一つの手段を選択させ
る。
【００２１】そして、吸入空気量や排気ガス循環量の調
整によるアイドル回転数の制御は、吸入空気や排気ガス
の増減にタイムラグが生じるので、負荷検出手段が検出
したエンジン負荷変化に基づくエンジン回転数の制御が
前記目標空燃比設定手段のみによって制御可能な範囲に
あるとき、タイムラグの少ない、目標空燃比設定手段を
優先して選択しこれによって応答性の優れたアイドル回
転数制御を行わせる（請求項３）。
【００２２】空燃比を燃料希薄側に設定するとき、三元
触媒等による窒素酸化物の浄化効果が低いので、排気ガ
スの再循環によって窒素酸化物の低減が図られ、このよ
うな場合には、排気ガスの再循環によるアイドル回転数
の制御は、空燃比の調整、吸入空気量の調整による制御
が不能になった場合に選択して、窒素酸化物排出量への
影響を最少限に抑える。従って、この場合、目標空燃比
設定手段は、エンジンの負荷に応じて目標空燃比を設定
してアイドル回転数の制御を行い、設定した目標空燃比
が所定値に到達したとき、次に、吸気量調節手段を優先
して選択させる（請求項４）。そして、前記吸気量調節
手段によって所定量だけ吸入空気量を増加または減少さ
せるような場合には、燃料供給量を一定にしたまま、目
標空燃比設定手段に、調節された所定量の吸入空気量に
応じて目標空燃比を変更し、再び目標空燃比設定手段に
よって目標空燃比を調節しながらアイドル回転数制御を
実行させることができる（請求項５）。
【００２３】そして、エンジンの負荷が増加し、目標空
燃比設定手段によって設定された目標空燃比が所定下限
値に到達し、且つ、吸気量調節手段によって調節される
吸入空気量が調節可能な最大値に到達し、目標空燃比設
定手段および吸気量調節手段によってアイドル回転数の
制御可能な範囲を超えたとき、選択手段は、最後に排気
ガス量調節手段を選択し、該排気ガス量調節手段によっ
てアイドル回転数の制御を行わせる（請求項６）。
【００２４】予測されるエンジンの負荷の変化が大であ
る場合には、目標空燃比設定手段によって、目標空燃比
を、負荷変化前の第１の負荷に対応する値から負荷変化
後の第２の負荷に対応する値に向かって変化させると共
に、吸気量調節手段によって、吸入空気量を、前記第１
の負荷に対応する値から前記第２の負荷に対応する値に
向かって変化させ、或いは更に、排気ガス量調節手段に
よって、排ガス再循環量を、前記第１の負荷に対応する
値から前記第２の負荷に対応する値に向かって変化さ
せ、制御応答性の向上が図られる。
【００２５】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例を
詳細に説明する。図１は本発明を適用したエンジン制御
装置の一実施例を示す概略構成図であり、図２は実施例
に係る筒内噴射ガソリンエンジンの縦断面図である。こ
れらの図において、１は自動車用の筒内噴射型直列４気
筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンと記す）であ
り、燃焼室を始め吸気装置やＥＧＲ装置等が筒内噴射専
用に設計されている。
【００２６】本実施例の場合、エンジン１のシリンダヘ
ッド２には、各気筒毎に点火プラグ３と共に電磁式の燃
料噴射弁４も取り付けられており、燃焼室５内に直接燃
料が噴射されるようになっている。また、シリンダ６内
を摺動して往復動するピストン７の頂面には、上死点近
傍で燃料噴射弁４からの燃料噴霧が到達する位置に、半
球状のキャビティ８が形成されている（図２）。また、
このエンジン１の理論圧縮比は、吸気管噴射型のものに
比べ、高く（本実施例では、１２程度）設定されてい
る。動弁機構としてはＤＯＨＣ４弁式が採用されてお
り、シリンダヘッド２の上部には、吸排気弁９，１０を
それぞれ駆動するべく、吸気側カムシャフト１１と排気
側カムシャフト１２とが回転自在に保持されている。
【００２７】シリンダヘッド２には、両カムシャフト１
１，１２の間を抜けるようにして、略直立方向に吸気ポ
ート１３が形成されており、この吸気ポート１３を通過
した吸気流が燃焼室５内で後述する逆タンブル流を発生
させるようになっている。一方、排気ポート１４につい
ては、通常のエンジンと同様に略水平方向に形成されて
いるが、斜めに大径のＥＧＲポート１５（図２には図示
せず）が分岐している。図中、１６は冷却水温ＴW を検
出する水温センサであり、１７は各気筒の所定のクラン
ク位置（本実施例では、５°BTDCおよび７５°BTDC）で
クランク角信号ＳＧＴを出力するクランク角センサであ
り、１９は点火プラグ３に高電圧を出力する点火コイル
である。尚、クランクシャフトの半分の回転数で回転す
るカムシャフト等には、気筒判別信号ＳＧＣを出力する
気筒判別センサ（図示せず）が取り付けられ、クランク
角信号ＳＧＴがどの気筒のものか判別される。
【００２８】図２に示したように、吸気ポート１３に
は、サージタンク２０を有する吸気マニホールド２１を
介して、エアクリーナ２２，スロットルボディ２３，ス
テッパモータ式のＩＳＣＶ（アイドルスピードコントロ
ールバルブ）２４を具えた吸気管２５が接続している。
更に、吸気管２５には、スロットルボディ２３を迂回し
て吸気マニホールド２１に吸入気を導入する、大径のエ
アバイパスパイプ２６が併設されており、その管路には
リニアソレノイド式で大型のＡＢＶ（エアバイパスバル
ブ）２７が設けられている。尚、エアバイパスパイプ２
６は、吸気管２５に準ずる流路面積を有しており、ＡＢ
Ｖ２７の全開時にはエンジン１の低中速域で要求される
量の吸入気が流通可能となっている。一方、ＩＳＣＶ２
４は、ＡＢＶ２７より小さい流路面積を有しており、吸
入空気量を精度よく調整する場合にはＩＳＣＶ２４を使
用する。
【００２９】スロットルボディ２３には、流路を開閉す
るバタフライ式のスロットルバルブ２８と共に、スロッ
トルバルブ２８の開度θTHを検出するスロットルセンサ
２９と、全閉状態を検出するアイドルスイッチ３０とが
備えられている。図中、３１は吸気管圧力Ｐb を検出す
るブースト圧（ＭＡＰ：Manifold Absolute Pressure）
センサであり、サージタンク２０に接続している。
【００３０】一方、排気ポート１４には、Ｏ2 センサ４
０が取付けられた排気マニホールド４１を介して、三元
触媒４２や図示しないマフラー等を具えた排気管４３が
接続している。また、ＥＧＲポート１５は、大径のＥＧ
Ｒパイプ４４を介して、スロットルバルブ２８の下流、
且つ、吸気マニホールド２１の上流に接続されており、
その管路にはステッパモータ式のＥＧＲバルブ４５が設
けられている。
【００３１】燃料タンク５０は、図示しない車体後部に
設置されている。そして、燃料タンク５０に貯留された
燃料は、電動式の低圧燃料ポンプ５１に吸い上げられ、
低圧フィードパイプ５２を介して、エンジン１側に送給
される。低圧フィードパイプ５２内の燃圧は、リターン
パイプ５３の管路に介装された第１燃圧レギュレータ５
４により、比較的低圧（本実施例では、3.0kg/mm2 。以
下、低燃圧と記す）に調圧される。エンジン１側に送給
された燃料は、シリンダヘッド２に取り付けられた高圧
燃料ポンプ５５により、高圧フィードパイプ５６とデリ
バリパイプ５７とを介して、各燃料噴射弁４に送給され
る。本実施例の場合、高圧燃料ポンプ５５は斜板アキシ
ャルピストン式であり、排気側カムシャフト１２により
駆動され、エンジン１のアイドル運転時にも50 kg/mm2
以上の吐出圧を発生する。デリバリパイプ５７内の燃圧
は、リターンパイプ５８の管路に介装された第２燃圧レ
ギュレータ５９により、比較的高圧（本実施例では、50
kg/mm2 。以下、高燃圧と記す）に調圧される。図中、
６０は第２燃圧レギュレータ５９に取付けられた電磁式
の燃圧切換弁であり、オン状態で燃料をリリーフして、
デリバリパイプ５７内の燃圧を所定値（例えば、3.0kg/
mm2 ）に低下させる。また、６１は高圧燃料ポンプ５５
の潤滑や冷却等を行った燃料を燃料タンク５０に還流さ
せるリターンパイプである。
【００３２】車室内には、ＥＣＵ（電子制御ユニット）
７０が設置されており、このＥＣＵ７０には図示しない
入出力装置，制御プログラムや制御マップ等の記憶に供
される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性ＲＡＭ
等），中央処理装置（ＣＰＵ），タイマカウンタ等が具
えられ、エンジン１の総合的な制御を行っている。ＥＣ
Ｕ７０の入力側には、作動時にエンジン１の負荷となる
エアコン装置、パワーステアリング装置、自動変速装置
等の作動状況を検出するスイッチ類、すなわち、エアコ
ンスイッチ（Ａ／Ｃ・ＳＷ）３３、パワーステアリング
スイッチ（Ｐ／Ｓ・ＳＷ）３４、インヒビタスイッチ
（ＩＮＨ・ＳＷ）３５等が夫々接続され、各検出信号を
ＥＣＵ７０に供給している。尚、ＥＣＵ７０には、上述
した各種のセンサ類やスイッチ類の他に、図示しない多
数のスイッチやセンサ類が入力側に接続されており、出
力側にも各種警告灯や機器類等が接続されている。
【００３３】ＥＣＵ７０は、上述した各種センサ類及び
スイッチ類からの入力信号に基づき、燃料噴射モードや
燃料噴射量を始めとして、点火時期やＥＧＲガスの導入
量等を決定し、燃料噴射弁４、点火コイル１９，ＥＧＲ
バルブ４５等を駆動制御する。次に、エンジン制御の基
本的な流れを簡単に説明する。
【００３４】冷機時において、運転者がイグニッション
キーをオン操作すると、ＥＣＵ７０は、低圧燃料ポンプ
５１と燃圧切換弁６０をオンにして、燃料噴射弁４に低
燃圧の燃料を供給する。これは、エンジン１の停止時や
クランキング時には、高圧燃料ポンプ５５が全く、ある
いは不完全にしか作動しないため、低圧燃料ポンプ５１
の吐出圧と燃料噴射弁４の開弁時間とに基づいて燃料噴
射量を決定せざるを得ないためである。次に、運転者が
イグニッションキーをスタート操作すると、図示しない
セルモータによりエンジン１がクランキングされ、同時
にＥＣＵ７０による燃料噴射制御が開始される。この時
点では、ＥＣＵ７０は、前期噴射モードを選択し、比較
的リッチな空燃比となるように燃料を噴射する。これ
は、冷機時には燃料の気化率が低いため、後期噴射モー
ド（すなわち、圧縮行程）で噴射を行った場合、失火や
未燃燃料（ＨＣ）の排出が避けられないためである。ま
た、ＥＣＵ７０は、始動時にはＡＢＶ２７を閉鎖するた
め、燃焼室５への吸入空気はスロットルバルブ２８の隙
間やＩＳＣＶ２４から供給される。尚、ＩＳＣＶ２４と
ＡＢＶ２７とはＥＣＵ７０により一元管理されており、
スロットルバルブ２８を迂回する吸入空気（バイパスエ
ア）の必要導入量に応じてそれぞれの開弁量が決定され
る。
【００３５】始動が完了してエンジン１がアイドル運転
を開始すると、高圧燃料ポンプ５５が定格の吐出作動を
始めるため、ＥＣＵ７０は、燃圧切換弁６０をオフにし
て燃料噴射弁４に高燃圧の燃料を供給する。この際に
は、当然のことながら、高燃圧と燃料噴射弁４の開弁時
間とに基づいて燃料噴射量が決定される。そして、冷却
水温ＴW が所定値に上昇するまでは、ＥＣＵ７０は、始
動時と同様に前期噴射モードを選択して燃料を噴射する
と共に、ＡＢＶ２７も継続して閉鎖する。また、エアコ
ン等の補機類の負荷の増減に応じたアイドル回転数の制
御は、吸気管噴射型と同様にＩＳＣＶ２４（必要に応じ
てＡＢＶ２７も開弁される）によって行われる。更に、
所定サイクルが経過してＯ2 センサ４０が活性温度に達
すると、ＥＣＵ７０は、Ｏ2 センサ４０の出力電圧に応
じて空燃比フィードバック制御を開始し、有害排出ガス
成分を三元触媒４２により浄化させる。このように、冷
機時においては、吸気管噴射型と略同様の燃料噴射制御
が行われるが、吸気管１３の壁面への燃料滴の付着等が
ないため、制御の応答性や精度は高くなる。
【００３６】エンジン１の暖機が終了すると、ＥＣＵ７
０は、吸気管圧力Ｐb やスロットル開度θTH等から得た
筒内有効圧（目標平均有効圧）Ｐe とエンジン回転速度
Ｎeとに基づき、図３の燃料噴射制御マップから現在の
燃料噴射制御領域を検索し、燃料噴射モードと燃料噴射
量とを決定して燃料噴射弁４を駆動する他、ＡＢＶ２７
やＥＧＲバルブ４５の開弁制御等も行う。
【００３７】例えば、アイドル運転時等の低負荷・低回
転運転時には図３中の後期噴射リーン域となるため、Ｅ
ＣＵ７０は、後期噴射モード（これを後期リーンモード
ともいう）を選択すると共にＡＢＶ２７及びＥＧＲバル
ブ４０を運転状態に応じて開弁し、リーンな空燃比（本
実施例では、20〜40程度）となるように燃料を噴射す
る。この時点では燃料の気化率が上昇すると共に、図４
に示したように吸気ポート１３から流入した吸気流が矢
印で示す逆タンブル流８０を形成するため、燃料噴霧８
１がピストン７のキャビティ８内に保存される。その結
果、点火時点において点火プラグ３の周囲には理論空燃
比近傍の混合気が形成されることになり、全体として極
めてリーンな空燃比（例えば、全体空燃比で40程度）で
も着火が可能となる。これにより、ＣＯやＨＣの排出が
極く少量になると共に、排気ガスの還流によってＮＯｘ
の排出量も低く抑えられる。そして、ＡＢＶ２７及びＥ
ＧＲバルブ４０を開弁することによるポンピングロスの
低減も相俟って燃費が大幅に向上する。そして、負荷の
増減に応じたアイドル回転数の制御は、主とし燃料噴射
量を増減させることにより行うため、制御応答性も非常
に高くなる。なお、後期噴射モードによるアイドル回転
数制御の詳細については後述する。
【００３８】また、低中速での走行時は、その負荷状態
やエンジン回転速度Ｎe に応じて、図３中の前期噴射リ
ーン域あるいはストイキオフィードバック域となるた
め、ＥＣＵ７０は、前期噴射モードを選択すると共に、
所定の空燃比となるように燃料を噴射する。すなわち、
前期噴射リーンモードでは、比較的リーンな空燃比（本
実施例では、20〜23程度）となるようにＡＢＶ２７の開
弁量と燃料噴射量とを制御し、Ｓ−Ｆ／Ｂモードでは、
ＡＢＶ２７を閉鎖して、Ｏ2 センサ４０の出力電圧に応
じて空燃比フィードバック制御を行う。この場合も、図
５に示したように吸気ポート１３から流入した吸気流が
逆タンブル流８０を形成するため、燃料噴射開示時期又
は終了時期を調整することにより前期噴射リーン域にお
いても、逆タンブルによる乱れ効果でリーンな空燃比で
も着火が可能となる。尚、ＥＣＵ７０は、この制御領域
でもＥＧＲバルブ４５を開弁し、燃焼室５内に適量のＥ
ＧＲガスを導入することにより、リーンな空燃比におい
て発生するＮＯX が大幅に低減する。また、Ｓ−Ｆ／Ｂ
域では、比較的高い圧縮比により大きな出力が得られる
と共に、有害排出ガス成分が三元触媒４２により浄化さ
れる。
【００３９】そして、急加速時や高速走行時は図３中の
オープンループ制御域となるため、ＥＣＵ７０は、前期
噴射モードを選択すると共にＡＢＶ２７を閉鎖し、スロ
ットル開度θTHやエンジン回転速度Ｎe 等に応じて、比
較的リッチな空燃比となるように燃料を噴射する。この
際には、圧縮比が高いことや吸気流が逆タンブル流８０
を形成することの他、吸気ポート１３が燃焼室５に対し
て略直立しているため、慣性効果によっても高い出力が
得られる。
【００４０】更に、中高速走行中の惰行運転時は図３中
の燃料カット域となるため、ＥＣＵ７０は、燃料噴射を
完全に停止する。これにより、燃費が向上すると同時
に、有害排出ガス成分の排出量も低減される。尚、燃料
カットは、エンジン回転速度Ｎe が復帰回転速度より低
下した場合や、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場
合には即座に中止される。
【００４１】なお、燃料噴射量やＥＧＲバルブ４５の弁
開度Ｌegr 等は、各気筒の所定クランク角位置が検出さ
れる毎に、以下のようにして演算される。先ず、燃料噴
射弁４の開弁時間Ｔinj に関連する各種変数値の演算の
説明から始めると、ＥＣＵ７０は、前述した記憶装置に
予め記憶されている目標平均有効圧マップから、スロッ
トルセンサ２９及びクランク角センサ１７によって検出
されるスロットル弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに
応じた目標平均有効圧Ｐｅを算出する。目標平均有効圧
マップには、スロットル弁開度θthとエンジン回転数Ｎ
ｅとに応じた、運転者が要求する出力に対応する目標平
均有効圧Ｐeij がマッピングされてＥＣＵ７０の記憶装
置に記憶されている。これらの各データは、目標平均有
効圧情報としてエンジンの台上試験でデータが収集し易
い、例えば正味平均有効圧を用いて、実験的に設定され
た値である。ＥＣＵ７０はこのマップから例えば公知の
４点補間法等により、検出されたスロットル弁開度θth
とエンジン回転数Ｎｅとに応じた最適の目標平均有効圧
Ｐｅを算出する。
【００４２】次いで、ＥＣＵ７０は上述のようにして設
定した目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応
じて体積効率Ｅｖ値を算出する。この算出も後期リーン
モード制御用に準備された体積効率マップが使用され、
この体積効率マップ値も、目標平均有効圧Ｐｅとエンジ
ン回転数Ｎｅとに応じて予め実験的に設定され、前述し
た記憶装置に記憶されている。
【００４３】上述のようにして求めた体積効率Ｅｖは、
次式(F1)に適用され、燃料噴射弁４の開弁時間Ｔinj が
演算される。 Ｔinj ＝Ｋ* Ｐb*Ｅｖ* Ｋaf*(Ｋwt* Ｋat*...)*Ｋg ＋ＴDEC ...(F1) ここに、Ｔ２は、エンジン運転状態に応じて設定される
空燃比補正係数であり、Ｓ−Ｆ／Ｂモード制御時には、
Ｏ2 センサ４０の出力電圧に応じて設定され、他のモー
ドにおいてもそのモードに最適な値に設定される。後期
リーンモード制御時には次式(F2)により設定される。
【００４４】 Ｋaf＝（ストイキオ空燃比）／目標空燃比Ｔ２ ...(F2) 目標空燃比Ｔ２については、後述する。Ｐb は、ブース
ト圧センサ３１によって検出される吸気管圧力（吸気通
路内圧力）であり、Ｋwt、Ｋat... 等はエンジン水温Ｔ
w 、大気温度Ｔat、大気圧力Ｔap等に応じて設定される
各種補正係数である。Ｋg は、噴射弁４のゲイン補正係
数、ＴDEC は、無効時間補正値であり、目標平均有効圧
Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて設定される。Ｋ
は、燃料量を開弁時間に変換する変換係数であり、定数
である。
【００４５】このように算出した開弁時間Ｔinj は、所
定のタイミングで燃料噴射弁４を駆動するインジェクタ
駆動回路（図示せず）に送られる。次に、ＥＣＵ７０
は、前述した目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅ
とに応じ、当該制御モードに好適な噴射終了時期Ｔend
を設定している。後期リーンモードにおける燃料噴射の
噴射終了時期を遅らせると、噴射された燃料噴霧が十分
に蒸発するための期間が確保されず、黒煙の発生を招
く。逆に早や過ぎると噴射された燃料が筒壁に衝突する
等により最適混合気が形成されず失火を招く虞がある。
この噴射終了時期Ｔend は、制御モード毎に、あるいは
ＥＧＲ等の有無に応じてそれぞれ予め実験的に最適値に
設定されてマッピングされている。目標平均有効圧Ｐｅ
等に応じて設定された噴射終了時期Ｔend は、更にエン
ジン水温等による補正が行われて前述のインジェクタ駆
動回路に供給される。インジェクタ駆動回路では、供給
された噴射終了時期Ｔend と開弁時間Ｔinj とに基づい
て噴射開始時期を演算し、演算した噴射開始時期になる
と噴射すべき気筒の燃料噴射弁４に開弁時間Ｔinj に応
じた期間に亘って駆動信号を出力する。
【００４６】ＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｌegr は、排気
ガスを再循環させるべき運転モード毎に、また、変速装
置の選択位置（ＤレンジかＮレンジ）等に応じて複数枚
のＥＧＲ弁開度マップが予め準備されている。弁開度Ｌ
egr の算出においても、前述した目標平均有効圧Ｐｅと
エンジン回転数Ｎｅとに応じた弁開度Ｌegr が、後期リ
ーンモード用マップから算出される。このようにして算
出された弁開度Ｌegrは、エンジン水温補正等の補正を
行った後、ＥＧＲ駆動回路（図示せず）に供給され、弁
開度Ｌegr に対応する弁駆動信号をＥＧＲバルブ４５に
出力するように構成されている。
【００４７】次に、本発明に係わるアイドル回転数制御
の制御手順について以下に詳細に説明する。図６は、エ
ンジン１の各気筒の所定クランク角位置が検出される毎
に実行されるアイドル回転数制御ルーチンのフローチャ
ートを示し、ＥＣＵ７０は、先ず、ステップＳ１０にお
いてエンジン１が後期噴射リーン域で運転すべき状態に
あるか否を判別し、判別結果が否定（Ｎ）の場合には、
ステップＳ１２を実行して前期噴射モードによる回転数
制御を行う。この前期噴射モードによる回転数制御は前
述したように、冷却水温ＴW が所定値に上昇していない
ような場合に実施され、この場合の回転数制御方法は、
特に限定されるものではないが、通常の制御方法、例え
ば目標空燃比を一定値（通常理論空燃比）に設定し、目
標アイドル回転数と実回転数との偏差に応じてＩＳＣＶ
２４（必要があればＡＢＶ２７も）を適宜開閉してバイ
パス空気量を調整し、必要に応じて点火時期も調整して
エンジン回転数Ｎｅを目標アイドル回転数近傍に制御す
る。
【００４８】ステップＳ１０の判別結果が肯定（Ｙ）の
場合には、ステップＳ１４以下を実行して本発明による
後期噴射モードでのアイドル回転数制御を行う。先ず、
ステップＳ１４およびステップＳ１６において、見込み
負荷の変化を判別する。見込み負荷は、作動時にエンジ
ンに所定の大きさの負荷を掛ける負荷装置の負荷を意味
し、例えば空調装置、パワーステアリング装置、自動変
速装置等がこの見込み負荷に該当する。これらの負荷の
作動状態は、エアコンスイッチ（Ａ／Ｃ・ＳＷ）３３，
パワーステアリングスイッチ（Ｐ／Ｓ・ＳＥ）３４，イ
ンヒビタスイッチ（ＩＮＨ・ＳＷ）３５のオン・オフ状
態によってそれぞれ検出される。
【００４９】ステップＳ１４およびステップＳ１６にお
いて、今回ループにおいて、負荷装置による負荷の変動
が検出されない場合には、これらのステップでの判別結
果はいずれも否定（Ｎ）となり、ステップＳ２０に進
み、後述する回転制御禁止タイマ値が０であるかを判別
した後、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、
次式(F3)に基づき、今回ループで検出、或いは予測され
るエンジン１の負荷値（以下、仮想負荷値という）Ｐe'
が演算される。
【００５０】 今回仮想負荷値Ｐe'＝前回仮想負荷値Ｐe'＋Ｔ１（Ｎｅ）...(F3) ここに、Ｔ１（Ｎｅ）は、クランク角センサ１７が検出
する実エンジン回転数Ｎｅと目標アイドル回転数ＮIDと
を比較し、比較結果に基づいて設定される仮想負荷補正
値である。図７は、検出されたエンジン回転数Ｎｅと、
この回転数Ｎｅに応じて設定される補正値Ｔ１（Ｎｅ）
との関係を示し、実エンジン回転数（アイドル回転数）
Ｎｅが目標回転数ＮIDを中心とする不感帯域内（ＮID±
ΔＮ）の値である場合には補正値Ｔ１（Ｎｅ）は値０に
設定され、実アイドル回転数Ｎｅがこの不感帯を外れて
目標回転数ＮIDより高い場合には、負の補正値が、低い
場合には正の補正値がそれぞれ設定される。
【００５１】この補正値Ｔ１（Ｎｅ）の設定方法には上
述の方法以外にも種々考えられ、例えば、検出されるエ
ンジン回転数Ｎｅの時間変化を検出し、回転数の時間変
化率に応じた補正値を加味するようにしてもよい。この
ような補正は、エンジン回転数に基づき、エンジンの負
荷状態の変化を予測していることになる。なお、アイド
ル時のエンジン回転数の変動は、後述する負荷装置の作
動によるものを除くと、種々の原因が考えられ、例え
ば、エンジン水温や油温の影響、大気温度、圧力の影
響、燃料噴射弁の噴射量のバラツキ、エンジン性能の経
時的な劣化等があげられるが、これらはアイドル時のエ
ンジン負荷状態（仮想負荷状態）の変化として捉えるこ
とができる。
【００５２】一方、負荷装置による負荷の変動が検出さ
れた場合の仮想負荷値Ｐe'の設定の方法を説明すると、
上述したエアコンスイッチ（Ａ／Ｃ・ＳＷ）３３，パワ
ーステアリングスイッチ（Ｐ／Ｓ・ＳＥ）３４，インヒ
ビタスイッチ（ＩＮＨ・ＳＷ）３５の何れか一つがオフ
からオンに変化し、ステップＳ１４の判別結果が肯定の
場合、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１５に進み、今回仮想
負荷Ｐe'を次式(F4)によって演算する。
【００５３】 今回仮想負荷値Ｐe'＝前回仮想負荷値Ｐe'＋ＰLORD ...(F4) ここに、ＰLORDは、今回オンになった負荷装置に対して
予め設定されている値に設定され、めったに起こりえな
い事象であるが、２つ以上の負荷装置が同時にオフから
オンに変化した場合には、それらの装置の各負荷を加算
した値に設定される。上式右辺のＰe'値は前回ループで
設定された前回仮想負荷値である。
【００５４】一方、ステップＳ１６では、見込み負荷が
オンからオフに変化したか否かを判別する。この場合に
も、何れかの負荷装置がオンからオフに変化した場合、
負荷の変化があったと判別してステップＳ１７に進み、
検出または予測される今回仮想負荷値Ｐe'を次式(F5)に
よって演算する。 今回仮想負荷値Ｐe'＝前回仮想負荷値Ｐe'−ＰLORD ...(F5) ここに、ＰLORDは、今回オフになった負荷装置に対して
予め設定されている値に設定され、この場合にもめった
に起こりえない事象であるが、２つ以上の負荷装置が同
時にオンからオフに変化した場合には、それらの装置の
各負荷を加算した値に設定される。
【００５５】このように負荷装置の作動に変化があった
場合には、上述のようにして仮想負荷値Ｐe'を演算し、
ステップＳ１８に進んで回転制御禁止タイマのカウント
値ＣＮＴを所定値ＸＣ１にセットし、後述するステップ
Ｓ２６に進む。この回転制御禁止タイマは、アイドル回
転数を所定期間（上述の所定値ＸＣ１に対応する期間で
あり、例えば、1.5 秒間）に亘ってエンジン回転数のフ
ィードバック制御を禁止し、オープンループで制御する
ためのもので、その間、前述したステップＳ２４の実行
を禁止する。すなわち、負荷装置の負荷の変動が検出さ
れる毎に、検出時点で回転制御禁止タイマがセットさ
れ、その後の当該ルーチンの実行時には、ステップＳ２
０においてこの回転制御禁止タイマのカウント値ＣＮＴ
が０であるか否かが判別される。カウント値ＣＮＴが０
でなければ上述した回転制御禁止期間が未だ経過してい
ないことを意味する。このような場合にはＥＣＵ７０は
ステップＳ２２に進み、タイマのカンウト値ＣＮＴを値
１だけカウントダウンさせ、ステップＳ２６に進む。す
なわち、カウント値ＣＮＴが０でなければ上述したステ
ップＳ２４をスキップしてステップＳ２６に進むことに
なるので、この間、エンジン回転数のフィードバック制
御が禁止されることになる。
【００５６】上述のようにして仮想負荷値Ｐe'が設定さ
れると、ＥＣＵ７０はステップＳ２６を実行し、仮想負
荷値Ｐe'に応じて目標空燃比Ｔ２（Ｐe') 、バイパスバ
ルブの弁開度（バイパス吸入空気量に対応し、バイパス
開度ともいう）Ｔ３（Ｐe')、およびＥＧＲバルブ４５
の弁開度（排気ガス循環量）Ｔ４（Ｐe') を演算する。
なお、実施例では、実際にはＡＢＶ２７とＩＳＣＶ２４
とによってバイパス吸入空気量が一体制御されており、
Ｔ３（Ｐe'）の演算値に応じてこれらのバルブの一方ま
たは両者が開閉弁制御されているが、以下の説明では、
バイパス吸入空気量を調節するバルブとして、代表して
ＡＢＶ２７によって説明してある。
【００５７】図８は、アイドル仮想負荷値Ｐe'と、この
仮想負荷値Ｐe'に応じて設定されるＴ２（Ｐe') 、Ｔ３
（Ｐe') 、Ｔ４（Ｐe') との関係の一例を示しており、
仮想負荷値Ｐe'が０である場合（例えば、エンジン回転
数Ｎｅが目標回転数ＮID近傍の不感帯内の範囲に留まっ
ており、負荷装置も全て不作動である場合）には、目標
空燃比目標空燃比Ｔ２（Ｐe') は、図８(a) に示される
通常設定点に設定され、本実施例では例えば空燃比３５
に設定されている。
【００５８】エンジン回転数Ｎｅが目標回転数ＮIDの不
感帯から外れて低下したり、負荷装置が作動すると、仮
想負荷値Ｐe'が増大し、それに伴って目標空燃比Ｔ２
（Ｐe') は、通常設定点での値（３５）より小さい値に
設定されることになる。いま、仮想負荷値Ｐe'が図８
(c) で示す値Ｐe1より小である場合には、バイパス開度
は一定に保持され、ＥＧＲバルブ４５の弁開度も一定に
保持される。そして、目標空燃比だけを調整してこの値
Ｔ２を仮想負荷値Ｐe'に応じた値に設定する。すなわ
ち、仮想負荷値Ｐe'が値Ｐe1以下の負荷範囲では、燃料
噴射量の調節だけでアイドル回転数制御が可能な範囲で
あり、こような場合には、制御パラメータとして目標空
燃比が優先して選択され、バイパス開度およびＥＧＲ弁
開度は、後期リーンモード制御に好適な一定開度値に保
持され、燃料噴射量の増減だけでエンジン出力の調節が
行われる。
【００５９】筒内噴射型エンジンでは燃焼室５内に直接
燃料が噴射されるために、燃料噴射量の変化は出力変化
として逸早く現れるが、バイパス吸入空気量やＥＧＲ量
の変化にはタイムラグがあり、エンジン回転数制御の応
答性の点からは燃料噴射量によってエンジン回転数を調
節した方が好ましい。従って、目標空燃比の調節でエン
ジン回転数の制御が可能である場合には、この制御が優
先される。また、ＥＧＲ量を減らすとその分パイバス吸
入空気量を増加させることができるが、後期リーンモー
ドで空燃比を燃料希薄側の極めて大きな値（空燃比２０
以上）の場合には、前述した三元触媒４２によるＮＯｘ
浄化作用の効果は殆ど期待できないため、ＮＯｘ排出量
に悪影響を与えないためには、ＥＧＲを行っていた方が
好ましい。従って、エンジン回転数制御のために制御す
るパラメータとしては、目標空燃比を先ず変化させ、こ
のパラメータにより制御不能になった場合には、次にバ
イパス吸入空気量を変化させ、最後に。ＥＧＲ量を変化
させるように優先順位を設定し、この順序でパラメータ
値を設定することが好ましい。
【００６０】なお、後期リーンモードでは、圧縮行程に
おいて燃料噴霧が前述した逆タンブル流に乗って点火プ
ラグに到達した最適時点に火花点火を行うように制御さ
れている。このため、本実施例のエンジンでは、従来の
ように、点火時期の調整によってアイドル回転数制御を
行うことはできない。そこで、回転数変動によって仮想
負荷値Ｐe'が、値Ｐe1以下の値（図８(a) のp0作動点)
から値Ｐe1を超え、例えば値Ｐe2（図８(a) のp2作動
点) まで徐々に増加する場合を想定すると、その間、Ｅ
ＣＵ７０は、次のようにして各パラメータ値を設定して
エンジン１を制御する。
【００６１】先ず、作動点p0から仮想負荷値Ｐe'が値Ｐ
e1に対応する作動点までは、目標空燃比は作動点p0に対
応する値から下限値に変化させられる。空燃比の下限値
は、後期リーンモードで燃料噴射した場合、前述したリ
ッチ失火に関連して設定された下限許容値であり、この
下限値は例えば空燃比で２０に設定される。目標空燃比
値Ｔ２がこの下限値に到達すると、ＥＣＵ７０は燃料噴
射量を一旦この下限値で設定した値に保持し、ＡＢＶ２
７を所定量だけ開弁してバイパス吸入空気量を開弁した
分だけ増加させる。このとき、ＥＣＵ７０は、バイパス
吸入空気量の増分に応じて実際の空燃比は増加するの
で、その値（図８(a) のp1作動点に対応する値) に目標
空燃比を書き換える。
【００６２】目標空燃比が書き換えられ、バイパス吸入
空気量が安定すると、再び目標空燃比を調節することに
よってエンジン回転数制御が可能になるので、ＥＣＵ７
０は、仮想負荷値Ｐe'の増加に伴って目標空燃比Ｔ２を
増加させ、仮想負荷値Ｐe'が値Ｐe2になる作動点p2で
は、その作動点p2に対応する値に設定する。この間、バ
イパス開度Ｔ３は、p1作動点からP2作動点に至るまで、
一定値に保持されることになる。なお、ＥＧＲバルブ４
５は、図８(c) のp0作動点からp2作動点の間に示すよう
に一定弁開度に保持されている。
【００６３】仮想負荷値Ｐe'が更に増加して、値Ｐe3に
達した時点でＡＢＶ２７は調節可能な全開値まで開弁さ
れる。従って、仮想負荷値Ｐe'が値Ｐe3から値Ｐe4まで
変化する間は、目標空燃比Ｔ２の調節でエンジン出力の
制御が可能であるが、仮想負荷値Ｐe'が値Ｐe4に到達し
た時点で目標空燃比Ｔ２は所定の下限値に到達するため
に、それ以上仮想負荷値Ｐe'が増加すると目標空燃比Ｔ
２はその下限値に保持される。そして、仮想負荷値Ｐe'
が値Ｐe4に到達した時点からはＥＧＲバルブ４５の弁開
度Ｔ４を、仮想負荷値Ｐe'に応じた値に閉弁させる。こ
の間、ＥＧＲ量が減少して、新気吸入空気量が増加する
一方で目標空燃比が一定に保持されることから燃料噴射
量が増加し、エンジン出力が増加してアイドル回転数が
目標値に保持されることになる。
【００６４】なお、図８の太破線で示すように、仮想負
荷値Ｐe'の増加方向と減少方向で異なる作動線を使用
し、ヒステリシス特性を与えて制御の安定化を図るよう
にされている。上述したパラメータ値の設定方法には本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形態様が考えら
れる。図９に示す各種パラメータ値の設定方法は、負荷
装置の作動により見込み負荷が大きく変化する場合に好
適な制御方法である。
【００６５】例えば、エアコンスイッチ（Ａ／Ｃ・Ｓ
Ｗ）３３がオンとなり、仮想負荷値Ｐe'が作動点p10 か
ら作動点p11 に急変した場合には、ＥＣＵ７０は、図８
で示した作動線を辿って目標空燃比Ｔ２やバイパス開度
Ｔ３を変化させるのではなく、図９(a),(b) の矢印で示
すように、２つのパラメータ値を目標とする値に向けて
同時に変化させるのがよく制御の応答性が高められる。
【００６６】また、更に大きな仮想負荷値Ｐe'の急変が
あって、作動点が作動点p12 から作動点p13 に急変した
場合には、ＥＣＵ７０は、図９(a),(b),(c) の矢印で示
すように、３つのパラメータ値を、目標とする値に向け
て同時に変化させるようにしてもよい。更に、上述の実
施例では、ＥＧＲバルブ４５によるエンジン回転数制御
は、排気ガス特性の影響を考慮してバイパス開度Ｔ３が
調整可能な最大値に到達した後で開始するようにしたが
（図８に示す仮想負荷値Ｐe'が値Ｐe4を超えた時点以
降）、場合によっては、図８(c) に太一点鎖線で示すよ
うに、例えばＡＢＶ２７のバイパス開度が所定値（例え
ば、仮想負荷値Ｐe4に対応する値）に到達した時点から
仮想負荷値Ｐe'が増加するに伴って、バイパス開度Ｔ３
とＥＧＲバルブ４５の弁開度Ｔ４とを同時に調節するよ
うにしてもよい。
【００６７】上述の実施例では、本発明を筒内噴射火花
点火式内燃エンジンに適用し、そのエンジンの後期噴射
リーンモードによりアイドル回転数制御が行われたが、
本発明はこの実施例に限定されず、アイドル回転数制御
時に排気ガスを還流させることができるエンジンであれ
ば適用可能であり、例えば、吸気管噴射型のリーンバー
ンエンジンによりアイドル回転数を制御する場合にも適
用することでできる。
【００６８】
【発明の効果】本発明の内燃エンジンのアイドル回転数
制御装置は、排気還流手段が再循環させる排気ガス循環
量を調節する排気ガス量調節手段と、目標空燃比を設定
する目標空燃比設定手段と、アイドル運転時の吸入空気
量を調節する吸気量調節手段とを設け、これらの少なく
とも一つの手段によってアイドル回転数を制御すること
ができる。すなわち、請求項１の発明では、エンジン回
転数を検出する回転数検出手段を設け、負荷検出手段に
よってエンジン回転数と目標アイドル回転数を比較し
て、比較結果に基づいてエンジンの負荷状態を検出また
は予測させ、請求項２の発明では、負荷装置の作動状態
を検出する作動検出手段を設け、この作動検出手段が検
出した負荷装置の作動状態に基づき負荷検出手段によっ
てエンジンの負荷状態を検出または予測させ、選択手段
によってこのように検出または予測されたエンジンの負
荷状態に応じて排気ガス量調節手段、目標空燃比設定手
段および吸気量調節手段の少なくとも一つの手段を選択
させ、選択された少なくとも一つの手段によってアイド
ル回転数を制御するようにしたので、排気ガスをアイド
ル運転時に吸気系に再循環させるエンジン、特にリーン
バーンエンジンや筒内噴射型火花点火式内燃エンジンに
おいて、アイドル時の負荷変動幅が大きくても安定して
エンジン回転数の制御を行うことができる。
【００６９】そして、選択手段は、負荷検出手段が検出
したエンジン負荷変化に基づくエンジン回転数の制御が
前記目標空燃比設定手段のみによって制御可能な範囲に
あるとき、該目標空燃比設定手段を優先して選択するよ
うに構成し、目標空燃比設定手段によって設定された目
標空燃比が所定下限値に到達し、且つ、吸気量調節手段
によって調節される吸入空気量が調節可能な最大値に到
達し、目標空燃比設定手段および吸気量調節手段によっ
てアイドル回転数の制御可能な範囲を超えたとき、選択
手段は、排気ガス量調節手段を選択し、該排気ガス量調
節手段によってアイドル回転数を制御するようにしたの
で、また、別の態様では、吸気量調節手段は、エンジン
の負荷の増加に伴って吸入空気量を増加させ、該吸気量
調節手段によって調節される吸入空気量が所定値に到達
したとき、選択手段は、排気ガス量調節手段を選択し、
該排気ガス量調節手段によって排ガス循環量を減少させ
るようにしたので、排気ガスの再循環を出来る限り維持
させた状態でアイドル回転数制御を行うことが出来、こ
れによって、特にリーンバーンエンジンや筒内噴射火花
点火式内燃エンジンにおいて、排気ガス特性や燃費がよ
いという特徴をいかんなく発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジン制御装置の一実施例を示
す概略構成図である。
【図２】実施例に係る筒内噴射ガソリンエンジンの縦断
面図である。
【図３】エンジン筒内平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数
Ｎｅとに応じて規定され、後期噴射リーン運転域、前期
噴射リーン運転域、前期噴射ストイキオフィードバック
運転域等を示す、実施例に係る燃料噴射制御マップであ
る。
【図４】実施例における後期噴射モード時の燃料噴射形
態を示す説明図である。
【図５】実施例における前期噴射モード時の燃料噴射形
態を示す説明図である。
【図６】各気筒の所定クランク角位置を検出する毎に実
行され、アイドル時のエンジンの負荷状態に応じて目標
空燃比、バイパス弁開度、ＥＧＲ弁開度を設定してエン
ジン回転数を制御する手順を説明するフローチャートで
ある。
【図７】アイドル時のエンジン回転数Ｎｅと、それによ
って設定される仮想負荷値Ｔ１（Ｎｅ）との関係の一例
を示すグラフである。
【図８】仮想負荷値Ｐe'と、それに応じて設定される目
標空燃比Ｔ２、バイパス弁開度Ｔ３、ＥＧＲ弁開度Ｔ４
との関係の一例を示すグラフである。
【図９】仮想負荷値Ｐe'と、それに応じて設定される目
標空燃比Ｔ２、バイパス弁開度Ｔ３、ＥＧＲ弁開度Ｔ４
との関係の変形例を示すグラフである。
【符号の説明】
１ エンジン ４ 燃料噴射弁 ５ 燃焼室 １７ クランク角センサ（負荷検出手段） ２４ ＩＳＣＶ（吸気量調節手段） ２５ 吸気管 ２６ エアバイパスパイプ ２７ ＡＢＶ（吸気量調節手段） ２８ スロットルバルブ ２９ スロットルセンサ ３１ ブースト圧センサ ３３ エアコンスイッチ（負荷検出手段） ４４ ＥＧＲパイプ（排気還流手段） ４５ ＥＧＲバルブ（排気ガス調節手段） ７０ ＥＣＵ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−186038（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−140021（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−312402（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−312411（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 395 F02D 21/08

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吸気系に排気ガスを再循環させる排気還
    流手段と、空燃比を調整する空燃比調整手段とを備えた
    内燃エンジンのアイドル回転数制御装置において、 前記排気還流手段が再循環させる排気ガス循環量を調節
    する排気ガス量調節手段と、 目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、 アイドル運転時の吸入空気量を調節する吸気量調節手段
    と、 エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、 該回転数検出手段が検出したエンジン回転数と目標アイ
    ドル回転数を比較し、比較結果に基づいてエンジンの負
    荷状態を検出または予測する負荷検出手段と、 前記負荷検出手段が検出または予測したエンジンの負荷
    状態に応じて前記排気ガス量調節手段、目標空燃比設定
    手段および吸気量調節手段の少なくとも一つの手段を選
    択する選択手段とを備え、 該選択手段によって選択された少なくとも一つの手段に
    よって アイドル回転数を制御することを特徴とする、内
    燃エンジンのアイドル回転数制御装置。
  2. 【請求項２】 吸気系に排気ガスを再循環させる排気還
    流手段と、空燃比を調整する空燃比調整手段とを備えた
    内燃エンジンのアイドル回転数制御装置において、 前記排気還流手段が再循環させる排気ガス循環量を調節
    する排気ガス量調節手段と、 目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、 アイドル運転時の吸入空気量を調節する吸気量調節手段
    と、作動時にエンジンに所定の大きさの負荷を掛ける負荷装
    置と、 該負荷装置の作動状態を検出する作動検出手段と、 該作動検出手段が検出した負荷装置の作動状態に基づき
    エンジンの負荷状態を検出または予測する負荷検出手段
    と、 前記負荷検出手段が検出または予測したエンジンの負荷
    状態に応じて前記排気ガス量調節手段、目標空燃比設定
    手段および吸気量調節手段の少なくとも一つの手段を選
    択する選択手段とを備え、 該選択手段によって選択された少なくとも一つの手段に
    よってアイドル回転数を制御することを特徴とする、内
    燃エンジンのアイドル回転数制御装置。
  3. 【請求項３】 前記選択手段は、前記負荷検出手段が検
    出したエンジン負荷変化に基づくエンジン回転数の制御
    が前記目標空燃比設定手段のみによって制御可能な範囲
    にあるとき、該目標空燃比設定手段を優先して選択する
    ことを特徴とする、請求項１または２記載の内燃エンジ
    ンのアイドル回転数制御装置。
  4. 【請求項４】 前記目標空燃比設定手段は、エンジンの
    負荷に応じて目標空燃比を設定し、設定した目標空燃比
    が所定値に到達したとき、前記選択手段は、前記吸気量
    調節手段を選択し、該吸気量調節手段によって吸入空気
    量を調節させることを特徴とする、請求項１ないし３記
    載の内燃エンジンのアイドル回転数制御装置。
  5. 【請求項５】 前記吸気量調節手段によって所定量だけ
    吸入空気量を増加または減少させ、前記目標空燃比設定
    手段は、調節された所定量の吸入空気量に応じて目標空
    燃比を変更することを特徴とする、請求項４記載の内燃
    エンジンのアイドル回転数制御装置。
  6. 【請求項６】 エンジンの負荷が増加し、前記目標空燃
    比設定手段によって設定された目標空燃比が所定下限値
    に到達し、且つ、前記吸気量調節手段によって調節され
    る吸入空気量が調節可能な最大値に到達し、前記目標空
    燃比設定手段および吸気量調節手段によってアイドル回
    転数の制御可能な範囲を超えたとき、前記選択手段は、
    前記排気ガス量調節手段を選択し、該排気ガス量調節手
    段によってアイドル回転数を制御することを特徴とす
    る、請求項３ないし５の何れかに記載の内燃エンジンの
    アイドル回転数制御装置。
  7. 【請求項７】 前記吸気量調節手段は、エンジンの負荷
    の増加に伴って吸入空気量を増加させ、該吸気量調節手
    段によって調節される吸入空気量が所定値に到達したと
    き、前記選択手段は、前記排気ガス量調節手段を選択
    し、該排気ガス量調節手段によって排ガス循環量を減少
    させることを特徴とする、請求項４記載の内燃エンジン
    のアイドル回転数制御装置。
  8. 【請求項８】 前記吸気量調節手段によって調節される
    吸入空気量が調節可能な最大値に到達したとき、前記選
    択手段は、前記排気ガス量調節手段を選択し、該排気ガ
    ス量調節手段によって排ガス循環量を減少させることを
    特徴とする、請求項４記載の内燃エンジンのアイドル回
    転数制御装置。
  9. 【請求項９】 前記吸気量調節手段によって調節される
    吸入空気量が所定値に到達したとき、前記選択手段は、
    前記吸気量調節手段と排気ガス量調節手段を選択し、前
    記吸気量調節手段によって吸入空気量を増加させると共
    に、該排気ガス量調節手段によって排ガス循環量を減少
    させることを特徴とする、請求項７記載の内燃エンジン
    のアイドル回転数制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記目標空燃比設定手段は、エンジン
    の負荷に応じて目標空燃比を設定し、設定した目標空燃
    比が所定値に到達したとき、前記選択手段は、前記吸気
    量調節手段と前記排気ガス量調節手段を選択し、前記吸
    気量調節手段によって吸入空気量を増加させると共に、
    該排気ガス量調節手段によって排ガス循環量を減少させ
    ることを特徴とする、請求項３記載の内燃エンジンのア
    イドル回転数制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記負荷検出手段が、エンジンの負荷
    が第１の負荷から第２の負荷に変化したことを検出した
    とき、前記選択手段は、前記目標空燃比設定手段と吸気
    量調節手段を選択し、前記目標空燃比設定手段は、目標
    空燃比を、前記第１の負荷に対応する値から前記第２の
    負荷に対応する値に向かって変化させると共に、前記吸
    気量調節手段は、吸入空気量を、前記第１の負荷に対応
    する値から前記第２の負荷に対応する値に向かって変化
    させることを特徴とする、請求項１または２記載の内燃
    エンジンのアイドル回転数制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記負荷検出手段が、エンジンの負荷
    が第１の負荷から第２の負荷に変化したことを検出した
    とき、前記選択手段は、前記目標空燃比設定手段、吸気
    量調節手段および排気ガス量調節手段を選択し、前記目
    標空燃比設定手段は、目標空燃比を前記第１の負荷に対
    応する値から前記第２の負荷に対応する値に向かって変
    化させ、前記吸気量調節手段は、吸入空気量を、前記第
    １の負荷に対応する値から前記第２の負荷に対応する値
    に向かって変化させ、前記排気ガス量調節手段は、排ガ
    ス再循環量を、前記第１の負荷に対応する値から前記第
    ２の負荷に対応する値に向かって変化させることを特徴
    とする、請求項１または２記載の内燃エンジンのアイド
    ル回転数制御装置。
  13. 【請求項１３】 前記目標空燃比の所定下限値は、空燃
    比２０以上の値に設定されることを特徴とする、請求項
    １ないし１２の何れかに記載の内燃エンジンのアイドル
    回転数制御装置。
  14. 【請求項１４】 前記内燃エンジンは、燃焼室に直接燃
    料を噴射する筒内噴射型火花点火式内燃エンジンである
    ことを特徴とする、請求項１ないし１３の何れかに記載
    の内燃エンジンのアイドル回転数制御装置。
  15. 【請求項１５】 燃料噴射が主として圧縮行程で行われ
    ることを特徴とする、請求項１４記載の内燃エンジンの
    アイドル回転数制御装置。
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