内燃機関の制御装置
【課題】 層状希薄燃焼運転が可能なスプレーガイド直噴エンジンの回転変動を容易に抑制することができるようにする。
【解決手段】 燃料噴射装置により点火プラグに指向して噴射された燃料が層状希薄状態で点火プラグ近傍に存在する状態で点火プラグを点火することで層状希薄燃焼運転が可能な筒内噴射型の内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、内燃機関の回転変動を検出する回転変動検出手段２２と、層状希薄燃焼運転中に、回転変動検出手段２２によって検出された回転変動に応じて燃料噴射装置の目標燃料噴射時期と点火プラグの目標点火時期とを同時に等しく変更する燃料噴射・点火時期制御手段２３とをそなえて構成する。
【解決手段】 燃料噴射装置により点火プラグに指向して噴射された燃料が層状希薄状態で点火プラグ近傍に存在する状態で点火プラグを点火することで層状希薄燃焼運転が可能な筒内噴射型の内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、内燃機関の回転変動を検出する回転変動検出手段２２と、層状希薄燃焼運転中に、回転変動検出手段２２によって検出された回転変動に応じて燃料噴射装置の目標燃料噴射時期と点火プラグの目標点火時期とを同時に等しく変更する燃料噴射・点火時期制御手段２３とをそなえて構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、層状希薄燃焼運転が可能な筒内噴射型のガソリンエンジンが実用化されている。このような筒内噴射型のガソリンエンジンでは、一般にピストン上面に凹部を形成し、ピストンが上死点付近に位置する際に、ピストン上面の凹部へ向けて燃料を噴射できるようにインジェクタが配設され、また、ピストン上面の凹部内に点火プラグの先端が位置するように点火プラグが配設されている。
【０００３】
これにより、燃焼室内へ噴射された燃料は、点火プラグ回りにおいては空燃比が比較的リッチとなり、点火プラグから離れた箇所においては超リーンの雰囲気を形成することで、燃焼室内に層状希薄状態を形成し、この状態で点火プラグが点火することで、燃焼室全体としてはリーンな空燃比であっても安定して運転できるようになっている。
一方、上述の一般的な筒内噴射型のエンジンとは別に、スプレーガイド方式と呼ばれる筒内噴射型ガソリンエンジン（以下、「スプレーガイド直噴エンジン」という）も開発されている。
【０００４】
このスプレーガイド直噴エンジンは、燃焼室の上面に設けられた点火プラグへ向けて燃料を直接的に噴射することで、燃焼室内に層状希薄状態を形成することができる筒内噴射型のガソリンエンジンであって、例えば、以下の特許文献１においてその技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−５４２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スプレーガイド直噴エンジンは、上述のように、一般的なポート噴射型のエンジンや一般的な筒内噴射型エンジンとは技術思想が大きく異なっているため、これらの従来型のエンジンと同様の制御を実行したとしても、スプレーガイド直噴エンジンの回転変動を抑制し、安定した状態で運転することは困難である。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、層状希薄燃焼運転が可能なスプレーガイド直噴エンジンの回転変動を容易に抑制することができる、内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の制御装置（請求項１）は、燃料噴射装置から点火プラグに指向して噴射された燃料に直接点火することで層状希薄燃焼運転が可能な筒内噴射型の内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、該内燃機関の回転変動を検出する回転変動検出手段と、該層状希薄燃焼運転中に、該回転変動検出手段によって検出された回転変動に応じて該燃料噴射装置の目標燃料噴射時期と該点火プラグの目標点火時期とを同時に等しく変更する燃料噴射・点火時期制御手段とを備えて構成されていることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の本発明の内燃機関の制御装置は、請求項１記載の内容において、該燃料噴射・点火時期制御手段は、基準となる燃料噴射時期である基準燃料噴射時期と、基準となる点火時期である基準点火時期とを算出し、該回転変動検出手段によって回転変動が検出されていない場合には、該基準燃料噴射時期および該基準点火時期に従って該燃料噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御するとともに、該回転変動検出手段により回転変動が検出された場合には、該基準燃料噴射時期および該基準点火時期からそれぞれ等しく進角して該目標燃料噴射時期および該目標点火時期とし、該進角後の目標燃料噴射時期および該進角後の目標点火時期に従って概念量噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３記載の本発明の内燃機関の制御装置は、請求項１記載の内容において、該燃料噴射・点火時期制御手段は、基準となる燃料噴射時期である基準燃料噴射時期と、基準となる点火時期である基準点火時期とを算出するとともに、該基準燃料噴射時期および該基準点火時期に対し、該回転変動検出手段によって検出された回転変動に応じて、等しく補正を行なうことで該目標燃料時期および該目標点火時期を得る補正手段とをそなえ、該燃料噴射・点火時期制御手段は、該回転変動検出手段によって回転変動が検出されていない場合には、該基準燃料噴射時期および該基準点火時期に従って該燃料噴射装置および該点火プラグを制御するとともに、該回転変動検出手段により回転変動が検出された場合には、該補正手段により得られた該補正後の目標燃料噴射時期および該補正後の目標点火時期に従って該燃料噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４記載の本発明の内燃機関の制御装置は、請求項１記載の内容において、該燃料噴射・点火時期制御手段は、該回転変動検出手段により検出された回転変動が進角所定値以上の場合には該目標噴射時期および該目標点火時期を等しく進角側に補正し、該回転変動検出手段により検出された回転変動が遅角所定値以下の場合には該目標噴射時期および該目標点火時期を等しく遅角側に補正して、該燃料噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、燃料噴射装置の目標燃料噴射時期と点火プラグの目標点火時期とを同時に等しく変更することで、燃料噴射装置から点火プラグに指向して噴射された燃料が層状希薄状態で点火プラグ近傍に存在する状態で点火プラグを点火することで層状希薄燃焼運転が可能な筒内噴射型の内燃機関（いわゆる、スプレーガイド直噴エンジン）の回転変動を容易に抑制することができる。（請求項１）
また、スプレーガイド直噴エンジンに回転変動が生じていない場合には、基準燃料噴射時期および基準点火時期に従って燃料噴射装置および点火プラグを制御することで制御の簡略化を図ることができる。一方、スプレーガイド直噴エンジンに回転変動が生じた場合には、基準燃料噴射時期および基準点火時期からそれぞれ等しく進角することで得られた目標燃料噴射時期および目標点火時期に従って燃料噴射装置および点火プラグを制御することで、確実にスプレーガイド直噴エンジンの回転変動を抑制することができる。（請求項２）
また、スプレーガイド直噴エンジンに回転変動が生じていない場合には、基準燃料噴射時期および基準点火時期に従って燃料噴射装置および点火プラグを制御することで制御の簡略化を図ることができる。一方、スプレーガイド直噴エンジンに回転変動が生じた場合には、基準燃料噴射時期および基準点火時期に対して等しく補正することで得られた目標燃料噴射時期および目標点火時期に従って燃料噴射装置および点火プラグを制御することで、素早く回転変動を抑制することができる。（請求項３）
また、スプレーガイド直噴エンジンの回転変動に応じて目標燃料噴射時期および目標点火時期を等しく進角側または遅角側に補正することで、回転変動の抑制と燃費悪化の抑制をすることができる。（請求項４）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面により、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明すると、図１はスプレーガイド直噴エンジンの要部構成を示す模式的な断面図、図２はその全体構成を示す模式的なブロック図、図３はその作用を示す模式的なフローチャート、図４は点火時期と燃料噴射時期とに基づくスプレーガイド直噴エンジンの回転安定性を示すグラフである。
【００１２】
図１に示すように、スプレーガイド方式の筒内噴射型ガソリンエンジン（以下、「スプレーガイド直噴エンジン」あるいは「内燃機関」という）１０には燃焼室１１が形成され、燃焼室１１の上方には吸気ポート１２を開閉する吸気バルブ１３と排気ポート１４を開閉する排気バルブ１５とがそれぞれ設けられるとともに、吸気ポート１２と排気ポート１４との間には燃焼室１１へ突出するように点火プラグ１６が設けられている。
【００１３】
また、この燃焼室１１内の上側方には、点火プラグ１６の下端１６ａへ指向してガソリンを噴射するインジェクタ１７がそなえられ、点火プラグ１６回りにストイキに近似した雰囲気を形成するとともに点火プラグ１６から離れた箇所においてはリーンの雰囲気を形成することで、燃焼室１１内に層状希薄状態を形成することができるようになっている。
そして、このスプレーガイド直噴エンジン１０には、図２に示すように、その運転を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が設けられている。また、このＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ、メモリ、インターフェースなどがそなえられるとともに、ソフトウェアとして、目標Ｐｅ検出部２１と、回転変動検出部（回転変動検出手段）２２と、燃料噴射・点火時期制御部（燃料噴射・点火時期制御手段）２３とが備えられている。
【００１４】
このうち、目標Ｐｅ算出部２１は、アクセルペダルポジションセンサ２４によって検出されたアクセルペダルの踏み込み量Ａｃｃと、エンジン回転数センサ２５によって検出されたエンジン回転数Ｎｅとに基づいてスプレーガイド直噴エンジン１０の目標筒内圧Ｐｅを算出するものである。そして、算出された目標筒内圧Ｐｅは、噴射・点火時期制御部２３に伝達されるようになっている。
【００１５】
また、回転変動検出部２２は、エンジン回転数センサ２５から出力されるエンジン回転数Ｎｅをモニタし、エンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅが所定の閾値を超えているか否かを判断することでスプレーガイド直噴エンジン１０に回転変動が生じているか否かを判断するものである。なお、スプレーガイド直噴エンジン１０は、一般的なポート噴射型のエンジンや一般的な筒内噴射型のエンジンに比べ、回転数の変動量ΔＮｅと点火時期および燃料噴射時期との相関性が強いという特性を有している。この点については後述する。
【００１６】
燃料噴射・点火時期制御部２３は、インジェクタ１７によって燃料が噴射される目標時期（目標燃料噴射時期）と点火プラグ１６によって点火される目標時期（目標点火時期）とを設定し、設定された目標燃料噴射時期に従ってインジェクタ１７を制御するとともに、設定された目標点火時期に従って点火プラグ１６を制御するようになっている。
また、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転をしており且つスプレーガイド直噴エンジン１０に回転変動が生じていない場合、即ち、回転変動検出部２２によって検出された回転変動ΔＮｅが許容値以内（進角所定値以下）である場合、この燃料噴射・点火時期制御部２３は、目標Ｐｅ算出部２１によって算出された目標Ｐｅとエンジン回転数センサ２５によって検出されたエンジン回転数Ｎｅとを図示しないメモリに記憶された基準マップに対して適用することで、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転している場合に基準となる燃料噴射時期（基準燃料噴射時期）と、基準となる点火時期（基準点火時期）とを得ることができるようになっている。
【００１７】
そして、ここで得られた基準燃料噴射時期を目標燃料噴射時期として設定することで、基準燃料噴射時期に従ってインジェクタ１７を制御するとともに、得られた基準点火時期を目標点火時期として設定することで、基準点火時期に従って点火プラグ１６制御するようになっている。なお、上記の基準燃料噴射時期および基準点火時期を「マッチング点」という。
【００１８】
一方、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転中であり且つ回転変動検出部２２によりスプレーガイド直噴エンジン１０に回転変動が生じていると判定された場合、燃料噴射・点火時期制御部２３は、基準燃料噴射時期から５度進角させた位相角を目標燃料噴射時期とし、また、基準点火時期から５度進角させた位相角を目標点火時期とするようになっている。なお、この目標点火時期と目標燃料噴射時期との進角制御は、単位時間（例えば、０．１秒）毎に繰り返し実行されるようになっており、例えば、基準燃料噴射時期および基準点火時期から目標燃料噴射時期および目標点火時期をそれぞれ５度進角させても、依然、回転変動検出部２２がスプレーガイド直噴エンジン１０に回転変動が生じている旨の判定を行なっている場合には、目標燃料噴射時期と目標点火時期とをさらに５度ずつ進角させて回転変動を抑制するようになっている。なお、ここで、「進角」、「遅角」という表現はエンジンのクランク軸の角度を基準としたものであるが、実質的には時間と同義である。
【００１９】
つまり、目標燃料噴射時期や目標点火時期を進角させることによって、インジェクタ１７によって実際に燃料が噴射される時期および点火プラグ１６によって実際に点火される時期を早くすることが可能となり、一方、目標燃料噴射時期や目標点火時期を遅角させることによって、インジェクタ１７によって実際に燃料が噴射される時期および点火プラグ１６によって実際に点火される時期を遅くすることができるようになっている。
【００２０】
そして、この燃料噴射・点火時期制御部２３は、スプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動が抑制された（即ち、回転変動量ΔＮｅが遅角所定値以下となった）ことが回転変動検出部２２によって認められた場合には、目標点火時期および目標燃料噴射時期を１段階遅くする（即ち、５度遅角させる）ようになっており、これにより、スプレーガイド直噴エンジン１０における回転変動の発生を防止しながら極力燃費を向上することができるようになっている。
【００２１】
本実施形態に係る内燃機関の制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転している場合には、図３のステップＳ１１において、燃料噴射・点火時期制御部２３が、目標Ｐｅ算出部２１によって算出された目標Ｐｅとエンジン回転数２５センサによって検出されたエンジン回転数Ｎｅとを図示しないメモリに記憶された基準マップに対して適用することでマッチング点を得て、ここで得られたマッチング点を目標燃料噴射時期および目標点火時期として設定し、この目標燃料噴射時期および目標点火時期に従ってインジェクタ１７および点火プラグ１６を制御する。
【００２２】
そして、回転変動検出部２２が、エンジン回転数センサ２５によって検出された回転変動量ΔＮｅと所定の許容値とを比較し、変動量ΔＮｅが進角所定値以下であればリターンし（ステップＳ１２のＹｅｓルート）、変動量ΔＮｅが進角所定値を超えていればスプレーガイド直噴エンジン１０に回転変動が生じていると判定してステップＳ１３へ進む（ステップＳ１２のＮｏルート）。
【００２３】
そして、ステップＳ１３において、燃料噴射・点火時期制御部２３が、基準点火時期および基準燃料噴射時期からそれぞれ同時に５度進角させた時期（位相）を新たな目標燃料噴射時期および目標点火時期として設定し、この新たな目標燃料噴射時期および目標点火時期に従ってインジェクタ１７および点火プラグ１６を制御する。
その後、スプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動量ΔＮｅが進角所定値以下（許容内）になったとの判定が回転変動検出部２２によってなされるまで、ステップＳ１３に示す目標点火時期および目標燃料噴射時期を５度ずつ進角させる制御が続けられる（ステップＳ１４ａ）。
【００２４】
一方、スプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動量ΔＮｅが遅角所定値以下になると（ステップＳ１４ｂ）、燃料噴射・点火時期制御部２３は、点火時期および燃料噴射時期を現在の点火時期および燃料噴射時期からそれぞれ同時に５度遅角させ、できる限り燃費を向上させるように制御する。（ステップＳ１５）。
その後、ステップＳ１６において、噴射時期および点火時期が遅角されたことにより回転変動検出部２２によりスプレーガイド直噴エンジン１０に発生する回転変動量ΔＮｅが遅角所定値を超えていると、ステップＳ１４ａに戻り、一方、回転変動検出部２２によりスプレーガイド直噴エンジン１０に発生する回転変動が遅角所定値以下であると判断されると、燃料噴射・点火時期制御部２３はマッチング点に従ってインジェクタ１７および点火プラグ１６を制御する（ステップＳ１６のＹｅｓルートからリターンしたステップＳ１１）。
【００２５】
なお、本実施形態においては、遅角所定値が進角所定値より小さい値に設定され、遅角所定値＜変動量ΔＮｅ＜進角所定値という条件が成立する場合には、進角および遅角の補正を行わないようにしてハンチング等が生じないようになっているが、遅角所定値＝進角所定値としてもよい。
ここで、点火時期および燃料噴射時期とスプレーガイド直噴エンジン１０のエンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅとの関係について、図４のグラフを用いて説明する。
【００２６】
アクセルペダル開度Ａｃｃが同一であり、且つ、走行条件や積載重量など、エンジン負荷が一定であればエンジンの回転数Ｎｅの変動は理論上生じないはずであるが、実際にはエンジン回転数Ｎｅは微妙に変動しており、また、この変動量ΔＮｅは点火時期と燃料噴射時期とに相関している。なお、この点は、スプレーガイド直噴エンジン１０であっても、ポート噴射型などの一般的なエンジンであっても同様である。
【００２７】
しかしながら、スプレーガイド直噴エンジン１０の場合は、その相関性が一般的なポート噴射型のエンジンなどよりも強く、図４のグラフ中符号Ａで示す楕円形の領域に示されるように、スプレーガイド直噴エンジン１０の回転数Ｎｅが比較的安定する点火時期と燃料噴射時期との関係は略１対１となるのである。これは、スプレーガイド直噴エンジン１０が、燃料であるガソリンを点火プラグ１６に対して直接的に噴霧し、噴霧された燃料に対して着火するようになっているためである。
【００２８】
また、図４中符号Ｐ１で示す箇所は、基準となる点火時期（基準点火時期）および基準となる燃料噴射時期（基準燃料噴射時期）、即ち、上述のマッチング点である。そして、このマッチング点から、点火時期および燃料噴射時期を同時に且つ同一の割合で進角させると、燃費が低減するもののスプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動量ΔＮｅが抑制されて回転安定性が向上する。
【００２９】
一方、点火時期および燃料噴射時期を同時に且つ同一の割合で遅角させることにより、スプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動量ΔＮｅが増大して安定性が低下するものの、燃費を向上させることができる。
つまり、スプレーガイド直噴エンジン１０の点火時期と燃料噴射時期とをそれぞれ個別に制御するのではなく、点火時期と燃料噴射時期とを同時に且つ同位相早くしたり遅くしたり（即ち、等しく進角させたり遅角させたり）することで、エンジンの回転変動量ΔＮｅを抑制しながら、燃費の低減を極力抑制することができるのである。
【００３０】
上述のように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、インジェクタ１７の目標燃料噴射時期と点火プラグ１６の目標点火時期とを同時に等しく変更することで、層状希薄燃焼運転が可能なスプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動を容易に抑制することができる。
また、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転をしている場合には、原則的に、基準燃料噴射時期および基準点火時期となるように燃料噴射時期および点火時期を制御することで、燃費の向上に寄与することができる。
【００３１】
また、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転中であり且つ回転変動が生じた場合には、基準燃料噴射時期および基準点火時期から、それぞれ同一の所定角（ここでは５度）ずつ目標燃料噴射時期および目標点火時期を進角させることで、燃費の低下を極力抑制しながら確実にスプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動を抑制することができる。
【００３２】
次に、図面により、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明すると、図５はその全体構成を示すブロック図、図６はその作用を示す模式的なフローチャートである。なお、上述の第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、上述の第１実施形態を説明するのに用いた図も併せて用い、第１実施形態との相違点に重点を置いて説明する。
【００３３】
本実施形態におけるＥＣＵ３０は、図５に示すように、目標Ｐｅ算出部２１と、回転変動検出部２２と、補正量算出部３３をそなえた燃料噴射・点火時期制御部３１とから構成されている。つまり、図２を用いて説明した第１実施形態のＥＣＵ２０と異なるのは、回転変動検出部３２および燃料噴射・点火時期制御部３１が補正量算出部３３を有している点である。
【００３４】
このうち、回転変動検出部３２は、上述した第１実施形態における回転変動検出部２２と同様に、エンジン回転数センサ２５から出力されるエンジン回転数Ｎｅをモニタし、エンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅが所定の閾値を超えているか否かを判断することでスプレーガイド直噴エンジン１０に回転変動が生じているか否かを判断するようになっている。
【００３５】
そして、本実施形態におけるこの回転変動検出部３２は、スプレーガイド直噴エンジン１０に回転変動が生じている場合には、エンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅを点火・燃料噴射時期制御部３１に送信するようになっている。
また、補正量算出部３３は、基準燃料噴射時期および基準点火時期から、燃料噴射時期および点火時期をそれぞれ同位相で進角させるように設定された補正マップ（図示略）をそなえている。なお、この補正マップのマップ値は、スプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動量ΔＮｅに応じて設定されている。
【００３６】
そして、回転変動検出部３２によって検出されたエンジン回転変動量ΔＮｅをこの補正マップに適用することによって、基本点火時期および基本燃料噴射時期に対する補正値を得られるようになっている。なお、この補正値は、具体的には、基本点火時期および基本燃料噴射時期に対する遅角または進角を示す位相である。
そして、燃料噴射・点火時期制御部３１は、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転している場合には、原則的に基準燃料噴射時期および基準点火時期（即ち、マッチング点）となるように燃料噴射時期および点火時期を制御し、一方、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転中であり且つ回転変動検出部により回転変動が検出された場合には、補正マップによって得られた補正値を用いて目標燃料噴射時期および目標点火時期を補正するようになっている。
【００３７】
本実施形態に係る内燃機関の制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
まず、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転している場合には、図６に示すように、燃料噴射・点火時期制御部３１が、目標Ｐｅ算出部２１によって算出された目標Ｐｅとエンジン回転数センサ２５によって検出されたエンジン回転数Ｎｅとを図示しないメモリに記憶された基準マップに対して適用することでマッチング点を得て、ここで得られたマッチング点を目標燃料噴射時期および目標点火時期として設定し、この目標燃料噴射時期および目標点火時期に従ってインジェクタ１７および点火プラグ１６を制御する（ステップＳ２１）。
【００３８】
そして、回転変動検出部２２が、エンジン回転数センサ２５によって検出されたエンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅと所定の許容値とを比較し、許容値以下（許容内）であればリターンし（ステップＳ２２のＹｅｓルート）、エンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅが許容値を超えていれば回転変動が生じていると判断してステップＳ２３へ進む（ステップＳ２２のＮｏルート）。
【００３９】
そして、ステップＳ２３において、燃料噴射・点火時期制御部３１の補正量算出部３３が、回転変動検出部３２によって検出された回転変動量ΔＮｅに基づき、基準点火時期および基準燃料噴射時期に対する位相角（補正値）を補正マップから得る。
そして、ステップＳ２４において、基準燃料噴射時期および基準点火時期に対してステップＳ２３において得られた位相角を加味することで得られた目標燃料噴射時期および目標点火時期となるように、点火プラグ１６の点火時期とインジェクタ１７の燃料噴射時期を制御してリターンする。
【００４０】
このように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、インジェクタ１７の燃料噴射時期と点火プラグ１６の点火時期とを同時に等しい位相で変更することで、層状希薄燃焼運転が可能なスプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動を容易に抑制することができる。
また、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転をしている場合、原則的には、基準燃料噴射時期および基準点火時期となるように燃料噴射時期および点火時期を制御することで、燃費の向上に寄与することができる。
【００４１】
また、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転中であり且つ回転変動が生じた場合には、回転変動量ΔＮｅに応じて設定された補正マップから得られた補正値を加味した目標燃料噴射時期および目標点火時期となるようにインジェクタ１７および点火プラグ１６を制御することで、素早く回転変動を抑制することができる。
以上、各実施形態に係る内燃機関の制御装置を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４２】
上述の第１実施形態においては、燃料噴射・点火時期制御部２３が、目標Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて基準点火時期および基準燃料噴射時期を得るようにした場合を例にとって説明したが、目標Ｐｅに代えてアクセルペダルポジションセンサによって計測されたアクセルペダル開度Ａｃｃを直接用いるようにしてもよい。これにより、制御をより簡素化することが可能となる。
【００４３】
また、上述の第１実施形態においては、回転変動検出部２２によりスプレーガイド直噴エンジン１０で回転変動が生じていることが検出され、回転変動が抑制されるまで、燃料噴射・点火時期制御部２３が点火時期および燃料噴射時期を進角させる場合を例にとって説明したが、この進角制御には、当然、限界角度が設定してある。したがって、過剰に進角させることがないようになっている。同様に、燃費向上を図るべく、燃料噴射・点火時期制御部２３が点火時期および燃料噴射時期を遅角させる場合も、遅角限界値が予め設定してあるので、点火時期および燃料噴射時期を過剰に遅角させることがないようになっている。
【００４４】
また、上述の第１実施形態においては、回転変動検出部２３によりスプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動が検出されると、燃料噴射・点火時期制御部２３が目標燃料噴射時期および目標点火時期を１段階ずつ進角させ、その後、回転変動が抑制されると、目標燃料噴射時期および目標点火時期を１段階遅角させる場合を例にとって説明したが、目標点火時期および目標燃料噴射時期を数段階ずつ進角または遅角させるように制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置におけるスプレーガイド方式の筒内噴射型ガソリンエンジンの要部を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の全体構成を示す模式的なブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の作用を示す模式的なフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置におけるスプレーガイド方式の筒内噴射型ガソリンエンジンの点火時期および燃料噴射時期と燃費および回転安定性とを示す模式的なグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置の全体構成を示す模式的なブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置の作用を示す模式的なフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１０ スプレーガイド直噴エンジン（内燃機関）
１１ 燃焼室
１６ 点火プラグ
１７ インジェクタ（燃料噴射装置）
２１ 目標Ｐｅ算出部（目標Ｐｅ算出手段）
２２ 回転変動検出部（回転変動検出手段）
２３ 燃料噴射・点火時期制御部（燃料噴射・点火時期制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、層状希薄燃焼運転が可能な筒内噴射型のガソリンエンジンが実用化されている。このような筒内噴射型のガソリンエンジンでは、一般にピストン上面に凹部を形成し、ピストンが上死点付近に位置する際に、ピストン上面の凹部へ向けて燃料を噴射できるようにインジェクタが配設され、また、ピストン上面の凹部内に点火プラグの先端が位置するように点火プラグが配設されている。
【０００３】
これにより、燃焼室内へ噴射された燃料は、点火プラグ回りにおいては空燃比が比較的リッチとなり、点火プラグから離れた箇所においては超リーンの雰囲気を形成することで、燃焼室内に層状希薄状態を形成し、この状態で点火プラグが点火することで、燃焼室全体としてはリーンな空燃比であっても安定して運転できるようになっている。
一方、上述の一般的な筒内噴射型のエンジンとは別に、スプレーガイド方式と呼ばれる筒内噴射型ガソリンエンジン（以下、「スプレーガイド直噴エンジン」という）も開発されている。
【０００４】
このスプレーガイド直噴エンジンは、燃焼室の上面に設けられた点火プラグへ向けて燃料を直接的に噴射することで、燃焼室内に層状希薄状態を形成することができる筒内噴射型のガソリンエンジンであって、例えば、以下の特許文献１においてその技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−５４２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スプレーガイド直噴エンジンは、上述のように、一般的なポート噴射型のエンジンや一般的な筒内噴射型エンジンとは技術思想が大きく異なっているため、これらの従来型のエンジンと同様の制御を実行したとしても、スプレーガイド直噴エンジンの回転変動を抑制し、安定した状態で運転することは困難である。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、層状希薄燃焼運転が可能なスプレーガイド直噴エンジンの回転変動を容易に抑制することができる、内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の制御装置（請求項１）は、燃料噴射装置から点火プラグに指向して噴射された燃料に直接点火することで層状希薄燃焼運転が可能な筒内噴射型の内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、該内燃機関の回転変動を検出する回転変動検出手段と、該層状希薄燃焼運転中に、該回転変動検出手段によって検出された回転変動に応じて該燃料噴射装置の目標燃料噴射時期と該点火プラグの目標点火時期とを同時に等しく変更する燃料噴射・点火時期制御手段とを備えて構成されていることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の本発明の内燃機関の制御装置は、請求項１記載の内容において、該燃料噴射・点火時期制御手段は、基準となる燃料噴射時期である基準燃料噴射時期と、基準となる点火時期である基準点火時期とを算出し、該回転変動検出手段によって回転変動が検出されていない場合には、該基準燃料噴射時期および該基準点火時期に従って該燃料噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御するとともに、該回転変動検出手段により回転変動が検出された場合には、該基準燃料噴射時期および該基準点火時期からそれぞれ等しく進角して該目標燃料噴射時期および該目標点火時期とし、該進角後の目標燃料噴射時期および該進角後の目標点火時期に従って概念量噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３記載の本発明の内燃機関の制御装置は、請求項１記載の内容において、該燃料噴射・点火時期制御手段は、基準となる燃料噴射時期である基準燃料噴射時期と、基準となる点火時期である基準点火時期とを算出するとともに、該基準燃料噴射時期および該基準点火時期に対し、該回転変動検出手段によって検出された回転変動に応じて、等しく補正を行なうことで該目標燃料時期および該目標点火時期を得る補正手段とをそなえ、該燃料噴射・点火時期制御手段は、該回転変動検出手段によって回転変動が検出されていない場合には、該基準燃料噴射時期および該基準点火時期に従って該燃料噴射装置および該点火プラグを制御するとともに、該回転変動検出手段により回転変動が検出された場合には、該補正手段により得られた該補正後の目標燃料噴射時期および該補正後の目標点火時期に従って該燃料噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４記載の本発明の内燃機関の制御装置は、請求項１記載の内容において、該燃料噴射・点火時期制御手段は、該回転変動検出手段により検出された回転変動が進角所定値以上の場合には該目標噴射時期および該目標点火時期を等しく進角側に補正し、該回転変動検出手段により検出された回転変動が遅角所定値以下の場合には該目標噴射時期および該目標点火時期を等しく遅角側に補正して、該燃料噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、燃料噴射装置の目標燃料噴射時期と点火プラグの目標点火時期とを同時に等しく変更することで、燃料噴射装置から点火プラグに指向して噴射された燃料が層状希薄状態で点火プラグ近傍に存在する状態で点火プラグを点火することで層状希薄燃焼運転が可能な筒内噴射型の内燃機関（いわゆる、スプレーガイド直噴エンジン）の回転変動を容易に抑制することができる。（請求項１）
また、スプレーガイド直噴エンジンに回転変動が生じていない場合には、基準燃料噴射時期および基準点火時期に従って燃料噴射装置および点火プラグを制御することで制御の簡略化を図ることができる。一方、スプレーガイド直噴エンジンに回転変動が生じた場合には、基準燃料噴射時期および基準点火時期からそれぞれ等しく進角することで得られた目標燃料噴射時期および目標点火時期に従って燃料噴射装置および点火プラグを制御することで、確実にスプレーガイド直噴エンジンの回転変動を抑制することができる。（請求項２）
また、スプレーガイド直噴エンジンに回転変動が生じていない場合には、基準燃料噴射時期および基準点火時期に従って燃料噴射装置および点火プラグを制御することで制御の簡略化を図ることができる。一方、スプレーガイド直噴エンジンに回転変動が生じた場合には、基準燃料噴射時期および基準点火時期に対して等しく補正することで得られた目標燃料噴射時期および目標点火時期に従って燃料噴射装置および点火プラグを制御することで、素早く回転変動を抑制することができる。（請求項３）
また、スプレーガイド直噴エンジンの回転変動に応じて目標燃料噴射時期および目標点火時期を等しく進角側または遅角側に補正することで、回転変動の抑制と燃費悪化の抑制をすることができる。（請求項４）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面により、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明すると、図１はスプレーガイド直噴エンジンの要部構成を示す模式的な断面図、図２はその全体構成を示す模式的なブロック図、図３はその作用を示す模式的なフローチャート、図４は点火時期と燃料噴射時期とに基づくスプレーガイド直噴エンジンの回転安定性を示すグラフである。
【００１２】
図１に示すように、スプレーガイド方式の筒内噴射型ガソリンエンジン（以下、「スプレーガイド直噴エンジン」あるいは「内燃機関」という）１０には燃焼室１１が形成され、燃焼室１１の上方には吸気ポート１２を開閉する吸気バルブ１３と排気ポート１４を開閉する排気バルブ１５とがそれぞれ設けられるとともに、吸気ポート１２と排気ポート１４との間には燃焼室１１へ突出するように点火プラグ１６が設けられている。
【００１３】
また、この燃焼室１１内の上側方には、点火プラグ１６の下端１６ａへ指向してガソリンを噴射するインジェクタ１７がそなえられ、点火プラグ１６回りにストイキに近似した雰囲気を形成するとともに点火プラグ１６から離れた箇所においてはリーンの雰囲気を形成することで、燃焼室１１内に層状希薄状態を形成することができるようになっている。
そして、このスプレーガイド直噴エンジン１０には、図２に示すように、その運転を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が設けられている。また、このＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ、メモリ、インターフェースなどがそなえられるとともに、ソフトウェアとして、目標Ｐｅ検出部２１と、回転変動検出部（回転変動検出手段）２２と、燃料噴射・点火時期制御部（燃料噴射・点火時期制御手段）２３とが備えられている。
【００１４】
このうち、目標Ｐｅ算出部２１は、アクセルペダルポジションセンサ２４によって検出されたアクセルペダルの踏み込み量Ａｃｃと、エンジン回転数センサ２５によって検出されたエンジン回転数Ｎｅとに基づいてスプレーガイド直噴エンジン１０の目標筒内圧Ｐｅを算出するものである。そして、算出された目標筒内圧Ｐｅは、噴射・点火時期制御部２３に伝達されるようになっている。
【００１５】
また、回転変動検出部２２は、エンジン回転数センサ２５から出力されるエンジン回転数Ｎｅをモニタし、エンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅが所定の閾値を超えているか否かを判断することでスプレーガイド直噴エンジン１０に回転変動が生じているか否かを判断するものである。なお、スプレーガイド直噴エンジン１０は、一般的なポート噴射型のエンジンや一般的な筒内噴射型のエンジンに比べ、回転数の変動量ΔＮｅと点火時期および燃料噴射時期との相関性が強いという特性を有している。この点については後述する。
【００１６】
燃料噴射・点火時期制御部２３は、インジェクタ１７によって燃料が噴射される目標時期（目標燃料噴射時期）と点火プラグ１６によって点火される目標時期（目標点火時期）とを設定し、設定された目標燃料噴射時期に従ってインジェクタ１７を制御するとともに、設定された目標点火時期に従って点火プラグ１６を制御するようになっている。
また、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転をしており且つスプレーガイド直噴エンジン１０に回転変動が生じていない場合、即ち、回転変動検出部２２によって検出された回転変動ΔＮｅが許容値以内（進角所定値以下）である場合、この燃料噴射・点火時期制御部２３は、目標Ｐｅ算出部２１によって算出された目標Ｐｅとエンジン回転数センサ２５によって検出されたエンジン回転数Ｎｅとを図示しないメモリに記憶された基準マップに対して適用することで、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転している場合に基準となる燃料噴射時期（基準燃料噴射時期）と、基準となる点火時期（基準点火時期）とを得ることができるようになっている。
【００１７】
そして、ここで得られた基準燃料噴射時期を目標燃料噴射時期として設定することで、基準燃料噴射時期に従ってインジェクタ１７を制御するとともに、得られた基準点火時期を目標点火時期として設定することで、基準点火時期に従って点火プラグ１６制御するようになっている。なお、上記の基準燃料噴射時期および基準点火時期を「マッチング点」という。
【００１８】
一方、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転中であり且つ回転変動検出部２２によりスプレーガイド直噴エンジン１０に回転変動が生じていると判定された場合、燃料噴射・点火時期制御部２３は、基準燃料噴射時期から５度進角させた位相角を目標燃料噴射時期とし、また、基準点火時期から５度進角させた位相角を目標点火時期とするようになっている。なお、この目標点火時期と目標燃料噴射時期との進角制御は、単位時間（例えば、０．１秒）毎に繰り返し実行されるようになっており、例えば、基準燃料噴射時期および基準点火時期から目標燃料噴射時期および目標点火時期をそれぞれ５度進角させても、依然、回転変動検出部２２がスプレーガイド直噴エンジン１０に回転変動が生じている旨の判定を行なっている場合には、目標燃料噴射時期と目標点火時期とをさらに５度ずつ進角させて回転変動を抑制するようになっている。なお、ここで、「進角」、「遅角」という表現はエンジンのクランク軸の角度を基準としたものであるが、実質的には時間と同義である。
【００１９】
つまり、目標燃料噴射時期や目標点火時期を進角させることによって、インジェクタ１７によって実際に燃料が噴射される時期および点火プラグ１６によって実際に点火される時期を早くすることが可能となり、一方、目標燃料噴射時期や目標点火時期を遅角させることによって、インジェクタ１７によって実際に燃料が噴射される時期および点火プラグ１６によって実際に点火される時期を遅くすることができるようになっている。
【００２０】
そして、この燃料噴射・点火時期制御部２３は、スプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動が抑制された（即ち、回転変動量ΔＮｅが遅角所定値以下となった）ことが回転変動検出部２２によって認められた場合には、目標点火時期および目標燃料噴射時期を１段階遅くする（即ち、５度遅角させる）ようになっており、これにより、スプレーガイド直噴エンジン１０における回転変動の発生を防止しながら極力燃費を向上することができるようになっている。
【００２１】
本実施形態に係る内燃機関の制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転している場合には、図３のステップＳ１１において、燃料噴射・点火時期制御部２３が、目標Ｐｅ算出部２１によって算出された目標Ｐｅとエンジン回転数２５センサによって検出されたエンジン回転数Ｎｅとを図示しないメモリに記憶された基準マップに対して適用することでマッチング点を得て、ここで得られたマッチング点を目標燃料噴射時期および目標点火時期として設定し、この目標燃料噴射時期および目標点火時期に従ってインジェクタ１７および点火プラグ１６を制御する。
【００２２】
そして、回転変動検出部２２が、エンジン回転数センサ２５によって検出された回転変動量ΔＮｅと所定の許容値とを比較し、変動量ΔＮｅが進角所定値以下であればリターンし（ステップＳ１２のＹｅｓルート）、変動量ΔＮｅが進角所定値を超えていればスプレーガイド直噴エンジン１０に回転変動が生じていると判定してステップＳ１３へ進む（ステップＳ１２のＮｏルート）。
【００２３】
そして、ステップＳ１３において、燃料噴射・点火時期制御部２３が、基準点火時期および基準燃料噴射時期からそれぞれ同時に５度進角させた時期（位相）を新たな目標燃料噴射時期および目標点火時期として設定し、この新たな目標燃料噴射時期および目標点火時期に従ってインジェクタ１７および点火プラグ１６を制御する。
その後、スプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動量ΔＮｅが進角所定値以下（許容内）になったとの判定が回転変動検出部２２によってなされるまで、ステップＳ１３に示す目標点火時期および目標燃料噴射時期を５度ずつ進角させる制御が続けられる（ステップＳ１４ａ）。
【００２４】
一方、スプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動量ΔＮｅが遅角所定値以下になると（ステップＳ１４ｂ）、燃料噴射・点火時期制御部２３は、点火時期および燃料噴射時期を現在の点火時期および燃料噴射時期からそれぞれ同時に５度遅角させ、できる限り燃費を向上させるように制御する。（ステップＳ１５）。
その後、ステップＳ１６において、噴射時期および点火時期が遅角されたことにより回転変動検出部２２によりスプレーガイド直噴エンジン１０に発生する回転変動量ΔＮｅが遅角所定値を超えていると、ステップＳ１４ａに戻り、一方、回転変動検出部２２によりスプレーガイド直噴エンジン１０に発生する回転変動が遅角所定値以下であると判断されると、燃料噴射・点火時期制御部２３はマッチング点に従ってインジェクタ１７および点火プラグ１６を制御する（ステップＳ１６のＹｅｓルートからリターンしたステップＳ１１）。
【００２５】
なお、本実施形態においては、遅角所定値が進角所定値より小さい値に設定され、遅角所定値＜変動量ΔＮｅ＜進角所定値という条件が成立する場合には、進角および遅角の補正を行わないようにしてハンチング等が生じないようになっているが、遅角所定値＝進角所定値としてもよい。
ここで、点火時期および燃料噴射時期とスプレーガイド直噴エンジン１０のエンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅとの関係について、図４のグラフを用いて説明する。
【００２６】
アクセルペダル開度Ａｃｃが同一であり、且つ、走行条件や積載重量など、エンジン負荷が一定であればエンジンの回転数Ｎｅの変動は理論上生じないはずであるが、実際にはエンジン回転数Ｎｅは微妙に変動しており、また、この変動量ΔＮｅは点火時期と燃料噴射時期とに相関している。なお、この点は、スプレーガイド直噴エンジン１０であっても、ポート噴射型などの一般的なエンジンであっても同様である。
【００２７】
しかしながら、スプレーガイド直噴エンジン１０の場合は、その相関性が一般的なポート噴射型のエンジンなどよりも強く、図４のグラフ中符号Ａで示す楕円形の領域に示されるように、スプレーガイド直噴エンジン１０の回転数Ｎｅが比較的安定する点火時期と燃料噴射時期との関係は略１対１となるのである。これは、スプレーガイド直噴エンジン１０が、燃料であるガソリンを点火プラグ１６に対して直接的に噴霧し、噴霧された燃料に対して着火するようになっているためである。
【００２８】
また、図４中符号Ｐ１で示す箇所は、基準となる点火時期（基準点火時期）および基準となる燃料噴射時期（基準燃料噴射時期）、即ち、上述のマッチング点である。そして、このマッチング点から、点火時期および燃料噴射時期を同時に且つ同一の割合で進角させると、燃費が低減するもののスプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動量ΔＮｅが抑制されて回転安定性が向上する。
【００２９】
一方、点火時期および燃料噴射時期を同時に且つ同一の割合で遅角させることにより、スプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動量ΔＮｅが増大して安定性が低下するものの、燃費を向上させることができる。
つまり、スプレーガイド直噴エンジン１０の点火時期と燃料噴射時期とをそれぞれ個別に制御するのではなく、点火時期と燃料噴射時期とを同時に且つ同位相早くしたり遅くしたり（即ち、等しく進角させたり遅角させたり）することで、エンジンの回転変動量ΔＮｅを抑制しながら、燃費の低減を極力抑制することができるのである。
【００３０】
上述のように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、インジェクタ１７の目標燃料噴射時期と点火プラグ１６の目標点火時期とを同時に等しく変更することで、層状希薄燃焼運転が可能なスプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動を容易に抑制することができる。
また、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転をしている場合には、原則的に、基準燃料噴射時期および基準点火時期となるように燃料噴射時期および点火時期を制御することで、燃費の向上に寄与することができる。
【００３１】
また、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転中であり且つ回転変動が生じた場合には、基準燃料噴射時期および基準点火時期から、それぞれ同一の所定角（ここでは５度）ずつ目標燃料噴射時期および目標点火時期を進角させることで、燃費の低下を極力抑制しながら確実にスプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動を抑制することができる。
【００３２】
次に、図面により、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明すると、図５はその全体構成を示すブロック図、図６はその作用を示す模式的なフローチャートである。なお、上述の第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、上述の第１実施形態を説明するのに用いた図も併せて用い、第１実施形態との相違点に重点を置いて説明する。
【００３３】
本実施形態におけるＥＣＵ３０は、図５に示すように、目標Ｐｅ算出部２１と、回転変動検出部２２と、補正量算出部３３をそなえた燃料噴射・点火時期制御部３１とから構成されている。つまり、図２を用いて説明した第１実施形態のＥＣＵ２０と異なるのは、回転変動検出部３２および燃料噴射・点火時期制御部３１が補正量算出部３３を有している点である。
【００３４】
このうち、回転変動検出部３２は、上述した第１実施形態における回転変動検出部２２と同様に、エンジン回転数センサ２５から出力されるエンジン回転数Ｎｅをモニタし、エンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅが所定の閾値を超えているか否かを判断することでスプレーガイド直噴エンジン１０に回転変動が生じているか否かを判断するようになっている。
【００３５】
そして、本実施形態におけるこの回転変動検出部３２は、スプレーガイド直噴エンジン１０に回転変動が生じている場合には、エンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅを点火・燃料噴射時期制御部３１に送信するようになっている。
また、補正量算出部３３は、基準燃料噴射時期および基準点火時期から、燃料噴射時期および点火時期をそれぞれ同位相で進角させるように設定された補正マップ（図示略）をそなえている。なお、この補正マップのマップ値は、スプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動量ΔＮｅに応じて設定されている。
【００３６】
そして、回転変動検出部３２によって検出されたエンジン回転変動量ΔＮｅをこの補正マップに適用することによって、基本点火時期および基本燃料噴射時期に対する補正値を得られるようになっている。なお、この補正値は、具体的には、基本点火時期および基本燃料噴射時期に対する遅角または進角を示す位相である。
そして、燃料噴射・点火時期制御部３１は、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転している場合には、原則的に基準燃料噴射時期および基準点火時期（即ち、マッチング点）となるように燃料噴射時期および点火時期を制御し、一方、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転中であり且つ回転変動検出部により回転変動が検出された場合には、補正マップによって得られた補正値を用いて目標燃料噴射時期および目標点火時期を補正するようになっている。
【００３７】
本実施形態に係る内燃機関の制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
まず、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転している場合には、図６に示すように、燃料噴射・点火時期制御部３１が、目標Ｐｅ算出部２１によって算出された目標Ｐｅとエンジン回転数センサ２５によって検出されたエンジン回転数Ｎｅとを図示しないメモリに記憶された基準マップに対して適用することでマッチング点を得て、ここで得られたマッチング点を目標燃料噴射時期および目標点火時期として設定し、この目標燃料噴射時期および目標点火時期に従ってインジェクタ１７および点火プラグ１６を制御する（ステップＳ２１）。
【００３８】
そして、回転変動検出部２２が、エンジン回転数センサ２５によって検出されたエンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅと所定の許容値とを比較し、許容値以下（許容内）であればリターンし（ステップＳ２２のＹｅｓルート）、エンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅが許容値を超えていれば回転変動が生じていると判断してステップＳ２３へ進む（ステップＳ２２のＮｏルート）。
【００３９】
そして、ステップＳ２３において、燃料噴射・点火時期制御部３１の補正量算出部３３が、回転変動検出部３２によって検出された回転変動量ΔＮｅに基づき、基準点火時期および基準燃料噴射時期に対する位相角（補正値）を補正マップから得る。
そして、ステップＳ２４において、基準燃料噴射時期および基準点火時期に対してステップＳ２３において得られた位相角を加味することで得られた目標燃料噴射時期および目標点火時期となるように、点火プラグ１６の点火時期とインジェクタ１７の燃料噴射時期を制御してリターンする。
【００４０】
このように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、インジェクタ１７の燃料噴射時期と点火プラグ１６の点火時期とを同時に等しい位相で変更することで、層状希薄燃焼運転が可能なスプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動を容易に抑制することができる。
また、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転をしている場合、原則的には、基準燃料噴射時期および基準点火時期となるように燃料噴射時期および点火時期を制御することで、燃費の向上に寄与することができる。
【００４１】
また、スプレーガイド直噴エンジン１０が層状希薄燃焼運転中であり且つ回転変動が生じた場合には、回転変動量ΔＮｅに応じて設定された補正マップから得られた補正値を加味した目標燃料噴射時期および目標点火時期となるようにインジェクタ１７および点火プラグ１６を制御することで、素早く回転変動を抑制することができる。
以上、各実施形態に係る内燃機関の制御装置を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４２】
上述の第１実施形態においては、燃料噴射・点火時期制御部２３が、目標Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて基準点火時期および基準燃料噴射時期を得るようにした場合を例にとって説明したが、目標Ｐｅに代えてアクセルペダルポジションセンサによって計測されたアクセルペダル開度Ａｃｃを直接用いるようにしてもよい。これにより、制御をより簡素化することが可能となる。
【００４３】
また、上述の第１実施形態においては、回転変動検出部２２によりスプレーガイド直噴エンジン１０で回転変動が生じていることが検出され、回転変動が抑制されるまで、燃料噴射・点火時期制御部２３が点火時期および燃料噴射時期を進角させる場合を例にとって説明したが、この進角制御には、当然、限界角度が設定してある。したがって、過剰に進角させることがないようになっている。同様に、燃費向上を図るべく、燃料噴射・点火時期制御部２３が点火時期および燃料噴射時期を遅角させる場合も、遅角限界値が予め設定してあるので、点火時期および燃料噴射時期を過剰に遅角させることがないようになっている。
【００４４】
また、上述の第１実施形態においては、回転変動検出部２３によりスプレーガイド直噴エンジン１０の回転変動が検出されると、燃料噴射・点火時期制御部２３が目標燃料噴射時期および目標点火時期を１段階ずつ進角させ、その後、回転変動が抑制されると、目標燃料噴射時期および目標点火時期を１段階遅角させる場合を例にとって説明したが、目標点火時期および目標燃料噴射時期を数段階ずつ進角または遅角させるように制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置におけるスプレーガイド方式の筒内噴射型ガソリンエンジンの要部を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の全体構成を示す模式的なブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の作用を示す模式的なフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置におけるスプレーガイド方式の筒内噴射型ガソリンエンジンの点火時期および燃料噴射時期と燃費および回転安定性とを示す模式的なグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置の全体構成を示す模式的なブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置の作用を示す模式的なフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１０ スプレーガイド直噴エンジン（内燃機関）
１１ 燃焼室
１６ 点火プラグ
１７ インジェクタ（燃料噴射装置）
２１ 目標Ｐｅ算出部（目標Ｐｅ算出手段）
２２ 回転変動検出部（回転変動検出手段）
２３ 燃料噴射・点火時期制御部（燃料噴射・点火時期制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射装置から点火プラグに指向して噴射された燃料に直接点火することで層状希薄燃焼運転が可能な筒内噴射型の内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、
該内燃機関の回転変動を検出する回転変動検出手段と、
該層状希薄燃焼運転中に、該回転変動検出手段によって検出された回転変動に応じて該燃料噴射装置の目標燃料噴射時期と該点火プラグの目標点火時期とを同時に等しく変更する燃料噴射・点火時期制御手段とを備えて構成されている
ことを特徴とする、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
該燃料噴射・点火時期制御手段は、
基準となる燃料噴射時期である基準燃料噴射時期と、基準となる点火時期である基準点火時期とを算出し、
該回転変動検出手段によって回転変動が検出されていない場合には、該基準燃料噴射時期および該基準点火時期に従って該燃料噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御するとともに、該回転変動検出手段により回転変動が検出された場合には、該基準燃料噴射時期および該基準点火時期からそれぞれ等しく進角して該目標燃料噴射時期および該目標点火時期とし、該進角化後の目標燃料噴射時期および該進角後の目標点火時期に従って該燃料噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御する
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
該燃料噴射・点火時期制御手段は、
基準となる燃料噴射時期である基準燃料噴射時期と、基準となる点火時期である基準点火時期とを算出するとともに、
該基準燃料噴射時期および該基準点火時期に対し、該回転変動検出手段によって検出された回転変動に応じて、等しく補正を行なうことで該目標燃料時期および該目標点火時期を得る補正手段とをそなえ、
該燃料噴射・点火時期制御手段は、
該回転変動検出手段によって回転変動が検出されていない場合には、該基準燃料噴射時期および該基準点火時期に従って該燃料噴射装置および該点火プラグを制御するとともに、該回転変動検出手段により回転変動が検出された場合には、該補正手段により得られた該補正後の目標燃料噴射時期および該補正後の目標点火時期に従って該燃料噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御する
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
該燃料噴射・点火時期制御手段は、
該回転変動検出手段により検出された回転変動が進角所定値以上の場合には該目標噴射時期および該目標点火時期を等しく進角側に補正し、該回転変動検出手段により検出された回転変動が遅角所定値以下の場合には該目標噴射時期および該目標点火時期を等しく遅角側に補正して、該燃料噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御する
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
燃料噴射装置から点火プラグに指向して噴射された燃料に直接点火することで層状希薄燃焼運転が可能な筒内噴射型の内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、
該内燃機関の回転変動を検出する回転変動検出手段と、
該層状希薄燃焼運転中に、該回転変動検出手段によって検出された回転変動に応じて該燃料噴射装置の目標燃料噴射時期と該点火プラグの目標点火時期とを同時に等しく変更する燃料噴射・点火時期制御手段とを備えて構成されている
ことを特徴とする、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
該燃料噴射・点火時期制御手段は、
基準となる燃料噴射時期である基準燃料噴射時期と、基準となる点火時期である基準点火時期とを算出し、
該回転変動検出手段によって回転変動が検出されていない場合には、該基準燃料噴射時期および該基準点火時期に従って該燃料噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御するとともに、該回転変動検出手段により回転変動が検出された場合には、該基準燃料噴射時期および該基準点火時期からそれぞれ等しく進角して該目標燃料噴射時期および該目標点火時期とし、該進角化後の目標燃料噴射時期および該進角後の目標点火時期に従って該燃料噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御する
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
該燃料噴射・点火時期制御手段は、
基準となる燃料噴射時期である基準燃料噴射時期と、基準となる点火時期である基準点火時期とを算出するとともに、
該基準燃料噴射時期および該基準点火時期に対し、該回転変動検出手段によって検出された回転変動に応じて、等しく補正を行なうことで該目標燃料時期および該目標点火時期を得る補正手段とをそなえ、
該燃料噴射・点火時期制御手段は、
該回転変動検出手段によって回転変動が検出されていない場合には、該基準燃料噴射時期および該基準点火時期に従って該燃料噴射装置および該点火プラグを制御するとともに、該回転変動検出手段により回転変動が検出された場合には、該補正手段により得られた該補正後の目標燃料噴射時期および該補正後の目標点火時期に従って該燃料噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御する
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
該燃料噴射・点火時期制御手段は、
該回転変動検出手段により検出された回転変動が進角所定値以上の場合には該目標噴射時期および該目標点火時期を等しく進角側に補正し、該回転変動検出手段により検出された回転変動が遅角所定値以下の場合には該目標噴射時期および該目標点火時期を等しく遅角側に補正して、該燃料噴射装置および該点火プラグをそれぞれ制御する
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−７７６８８（Ｐ２００６−７７６８８Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６３２５２（Ｐ２００４−２６３２５２）
【出願日】平成１６年９月１０日（２００４．９．１０）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１０日（２００４．９．１０）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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