JP4357685B2

JP4357685B2 - 直噴エンジン制御装置

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Publication number: JP4357685B2
Application number: JP2000016522A
Authority: JP
Inventors: 樹志中島; 公孝斎藤
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JP2001207894A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はターボ過給器付きの直噴エンジンの制御に関し特に燃焼性能の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、車両等の動力用のガソリンエンジンの分野でも、ディーゼルエンジンのように燃焼室壁を貫通して設けられたインジェクタから燃焼室内に直接、燃料を噴射する直噴エンジンが実用化されている。直噴エンジンでは、例えば圧縮行程にインジェクタからピストン頂部に設けたキャビティに向けて燃料を噴射することで、その点火時期に点火プラグの周囲に理論空燃比に近い空燃比の混合気を生成している。これにより全体に希薄な空燃比であっても確実な着火が可能となり、ＣＯやＨＣの排出量を減少させ、またアイドル運転時や低負荷走行時における燃費を大幅に向上させることができる。しかも燃料噴射量を増減させる際にも通常のエンジンのような吸気通路における輸送時間に起因する燃料の移送遅れがないので機関速度の加減速応答性を高めることができる。
【０００３】
このように、直噴エンジンはいわゆるリーン燃焼に好適な構造を有するものであるが、より燃焼性能を向上すべくターボ過給器を搭載して筒内吸気量を増大し、燃費改善につながるリーン燃焼領域をより高負荷域まで拡大するようにしたものがある。
【０００４】
一方、直噴エンジンに付設される直噴エンジン制御装置においては、燃料噴射や吸気制御等、直噴エンジンの各部の制御について種々の試みがなされている。
【０００５】
例えば、直噴エンジンでは燃焼室内に燃料を直接噴射するので、要求燃料噴射が増大する高負荷運転時に点火プラグの近傍の空燃比がオーバーリッチとなって失火が生じるおそれがある。このような問題を解決すべく、例えば特開平５−７９３７０号公報や特開平７−１０２９７６号公報には、負荷に応じて圧縮行程において燃料噴射を行う圧縮行程噴射モード（後期噴射モード）と吸気行程において燃料噴射を行う吸気行程噴射モード（前期噴射モード）とを切り替えることが提唱されている。
【０００６】
具体的には燃料噴射量の少ない低負荷運転時には圧縮行程中に深皿部や凹状溝からなるキャビティ内に燃料を噴射することで点火プラグの周囲に理論空燃比に近い空燃比の混合気を局所的に形成し（後期噴射モード）、燃料噴射量の多い高負荷走行時には吸気行程中にキャビティ外に燃料を噴射することで燃焼室内の全域にわたって均一な空燃比の混合気を形成し吸気管噴射型のエンジンと同様に多量の燃料を燃焼させるようにしている（前期噴射モード）。また、中負荷走行時には全体必要燃料噴射量のうちの一定量を前期噴射モードで噴射し前期噴射モードで着火に不足する分を後期噴射モードで噴射している。
【０００７】
また、インジェクタの開弁時期すなわち噴射時期は要求燃料噴射量と燃圧とに基づいて設定されたインジェクタの開弁時間に基づいて吸気行程や圧縮行程中に燃料の噴射が終了する範囲内で決定されるが、特に圧縮行程噴射モードでは時期によっては点火時点におけるキャビティ内の燃料が確実に気化せず不完全燃焼となるおそれがある。このような問題を解決すべく、燃料の気化に要する時間やその噴霧の拡散に要する時間等を考慮した上で上記噴射時期を決定している。例えば、特開平１１−１４１１１５号公報には、燃料の気化速度や噴霧の拡散速度はその雰囲気温度、具体的には筒内温度の影響を受けて変化し、燃料の層状度は筒内温度の影響をあまり受けないことに着目し、機関温度に応じて噴射時期を算出し、点火時点における燃料の気化状態や噴霧の拡散状態を最適化させることが提唱されている。
【０００８】
具体的には、気化率が噴射時期で大きく変化する高温時には、燃料噴射時期を、燃料気化率がある程度確保されかつ層状度があまり低下しない範囲に設定し、気化率があまり噴射時期に依存しない低温時には、燃料噴射時期を遅角することでその分、燃料層状度を上げ燃焼の安定を図っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の筒内雰囲気温度による燃料の気化性、燃料の噴射〜点火までのインターバル時間に応じた噴霧の拡散程度以外にも、筒内雰囲気圧により噴霧の貫通力、筒内ガス流速により噴霧の拡散度合いが変化して混合気形成に影響を及ぼす。例えば、過給圧が上昇すると筒内吸入空気量が増大するため、圧縮行程における所定のクランク角度での筒内圧力を上昇させることとなり、噴霧の貫通力が低下して点火プラグへの混合気到達時間が遅れ、ひいては点火時期に点火プラグ周りに最適な混合気場が形成されないおそれがある。その上、過給圧が上昇すると筒内に流入するガス流速が増大するため、噴霧の拡散が促進して筒内混合気の層状度が低下し、燃焼変動が悪化する。ひいてはリーン燃焼そのものの成立が困難になるおそれがある。
【００１０】
ターボ過給器を搭載した直噴エンジンでは、上記筒内雰囲気圧を規定する、筒内に吸入される空気の圧力（以下、吸気圧）が幅広く変化するので、特に一般にターボラグと呼ばれる過給遅れが発生したときに燃焼室における混合気場が最適なものから大きく外れ燃焼状態が悪化するおそれがある。
【００１１】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、ターボラグ等があっても適正な混合気形成を行うことができる直噴エンジン制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、ターボ過給器を有し燃焼室内にインジェクタから燃料を直接噴射して点火プラグにより燃料と空気の混合気に着火する直噴エンジンに付設され、圧縮行程に燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードを設定可能な直噴エンジン制御装置に次の構成を具備せしめる。燃焼室の直上流位置で吸気通路に設けられ吸気圧を検出する吸気圧センサと、直噴エンジンの加速度を検出する加速度検出手段と、圧縮行程噴射モードによる成層燃焼が選択されている時に上記加速度が予め設定した所定値を上回ると燃料噴射の噴射時期を上記吸気圧に基づいて補正せしめる噴射時期補正手段とを具備せしめる。
【００１３】
一定以上の加速状態にあるとターボラグが発生し、そのことに基因して、加速が実質的にないとみなせる運転域に比して筒内圧等の筒内状態が変化する。上記噴射時期の補正により、噴射燃料の状態と上記変化した筒内状態とが整合して燃焼室内に適正な混合気場を形成することができる。
【００１４】
しかも、吸気圧を直接検出しているので、ターボ過給器の個体差や経年変化を吸収することができる。
また、圧縮行程噴射による燃料の燃焼は特に筒内雰囲気の影響を受けやすく、圧縮行程に燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードを設定可能とした直噴エンジン制御装置に適用すると、特に好適である。
【００１５】
請求項２記載の発明では、請求項１の発明の構成において、上記噴射時期補正手段は、上記吸気圧に基づいて算出される筒内吸入空気量が小さいほど上記噴射時期を遅角するように設定する。
【００１６】
ターボラグにより、加速が実質的にないとみなせる運転域に比して吸気圧が相対的に低くなり、燃料噴霧のペネトレーションが過剰となる。これにより燃料噴射から混合気の点火プラグ到達までの時間が短くなる。この時間の短縮分が噴射時期の遅角化により相殺され、燃焼室内に適正な混合気場が形成される。
【００１７】
請求項３記載の発明では、ターボ過給器を有し燃焼室内にインジェクタから燃料を直接噴射して点火プラグにより燃料と空気の混合気に着火する直噴エンジンに付設され、圧縮行程に燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードを設定可能な直噴エンジン制御装置に次の構成を具備せしめる。燃焼室の直上流位置で吸気通路に設けられ吸気圧を検出する吸気圧センサと、直噴エンジンの加速度を検出する加速度検出手段と、圧縮行程噴射モードによる成層燃焼が選択されている時に上記加速度が予め設定した所定値を上回ると燃料噴射の燃圧を上記吸気圧に基づいて補正せしめる燃圧補正手段とを具備せしめる。
【００１８】
一定以上の加速状態にあるとターボラグが発生し、そのことに基因して、加速が実質的にないとみなせる運転域に比して筒内圧等の筒内状態が変化する。上記燃圧の補正により、噴射燃料の状態と上記変化した筒内状態とが整合して燃焼室内に適正な混合気場を形成することができる。
【００１９】
しかも、吸気圧を直接検出しているので、ターボ過給器の個体差や経年変化を吸収することができる。
【００２０】
請求項４記載の発明では、請求項３の発明の構成において、上記燃圧補正手段は、上記吸気圧に基づいて算出される筒内吸入空気量が小さいほど上記燃圧を低圧とするように設定する。
【００２１】
ターボラグにより、加速が実質的にないとみなせる運転域に比して吸気圧が相対的に低くなり、これは、燃料噴霧のペネトレーションを強化する方向に作用する。この燃料噴霧ペネトレーションの強化作用が、燃圧の低圧化による燃料噴霧ペネトレーションの弱化作用と相殺され、燃焼室内に適正な混合気場が形成される。
【００２６】
請求項５記載の発明では、請求項１ないし４の発明の構成において、上記加速度が予め設定した所定値を上回るとスロットル開度を上記吸気圧に基づいて算出される定常状態値からの過給遅れ量が大きいほど開側に補正せしめるスロットル開度補正手段を具備せしめる。
【００２７】
ターボラグに基因した筒内吸入空気量の不足を抑制することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に本発明の直噴エンジン制御装置を付設した直噴エンジンを示す。本直噴エンジンは以下の説明において車両の動力用のエンジンとして説明する。直噴エンジンはシリンダブロック１１に形成されたシリンダ１１１内にピストン１３が摺動自在に保持され、ピストン１３の上方には、シリンダヘッド１２で画成される内側に燃焼室１００が形成されている。燃焼室１００において燃料と空気との混合気の燃焼が行われ、その爆発力によりピストン１３が上下往復動しクランクシャフトを回転駆動せしめる。ピストン１３の頂面には図示しない凹所が形成されキャビティとしてある。混合気への点火はシリンダヘッド１２を貫通し燃焼室１００内に突出して設けられた点火プラグ４により行われる。
【００３２】
混合気を構成する空気の供給は、吸気通路２１により行われる。また、燃焼室１００からの排気は排気通路２２により行われる。シリンダヘッド１２には、吸気通路２１と燃焼室１００との間の連通と遮断とを切り換える吸気バルブ２０１、排気通路２２と燃焼室１００との間の連通と遮断とを切り換える排気バルブ２０２が取り付けられている。
【００３３】
吸気通路２１内にはフラップ状のスロットルバルブ２０５が設けられ、その開度に応じて吸気通路２１内の空気量を調整する。
【００３４】
また、本エンジンにはターボ過給器２０４が設けられ、吸気圧を排気エネルギーに応じた過給圧に高めている。
【００３５】
混合気を構成する燃料の供給は、シリンダヘッド１２を貫通して設けられたインジェクタ３１により行われ、その先端ノズル部から燃焼室１００内に直接に燃料が噴射される。
【００３６】
インジェクタ３１への燃料供給は、燃料タンク３４からの燃料が燃料ポンプ３３により昇圧しデリバリパイプ３２を介してインジェクタ３１に供給されることで行われる。デリバリバルブ３２内の圧力すなわち燃圧は、燃料ポンプ３３の吐出量の制御で調整自在としてある。
【００３７】
また、直噴エンジン制御装置は、噴射時期補正手段、燃圧補正手段およびスロットル開度補正手段であるエンジンコンロールコンピュータ５とこれに入力するセンサ類６１，６２，６３，６４等で構成され、燃料噴射制御、吸気制御、点火制御等の制御を行う。エンジンコントロールコンピュータ５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなる一般的な構成のもので、上記センサ類６１〜６４からの検出信号等から知られる運転状態に基づいて、上記インジェクタ３１、スロットルバルブ２０５、点火プラグ４、燃料ポンプ３３等に制御信号を出力する。
【００３８】
上記センサ類６１〜６４について説明する。加速度検出手段であるアクセルペダル６１からは、これを運転者が踏み込むと、その踏み込み量（アクセル開度）が知られる。クランク角センサ６２からはクランク角信号が入力しクランク角が知られる。冷却水温センサ６３からはエンジンの冷却水の温度が知られる。
【００３９】
また、吸気圧センサ６４は吸気通路２１のサージタンク２０３に設けられ、サージタンク２０３内の圧力を吸気圧として検出するようになっている。このように吸気圧センサ６４を圧力脈動のないサージタンク２０３に設けることで正確に筒内に吸入される空気の圧力を検出することができる。また、その他に、エンジンコントロールコンピュータ５には、エンジンの制御用として知られる一般的なセンサ信号が入力している。
【００４０】
図２はエンジンコントロールコンピュータ５における制御内容を示し、ここでは燃料噴射時期等の設定手順を示しており、燃料噴射制御および吸気制御を中心に説明する。先ず、電源投入によって処理が開始され、図示しないイニシャル処理によりすべてのメモリ、レジスタ、ポートのイニシャライズが実行される。以後の処理は所定時間ごとに繰り返し実行される時間同期ルーチンである。
【００４１】
まずステップＳ１０１にて上記センサ類６１〜６４等からの出力信号に基づいてエンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＶＡ、吸気圧ＰＭ、冷却水温度ＴＨＷ等を取り込む。
【００４２】
ステップＳ１０２では上記エンジン回転数ＮＥ等から運転状態を判定し、運転状態に応じて最適な燃焼方式を決定する。燃焼方式の決定方法としては、図３に示すように、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＶＡを入力とする二次元マップにしたがい圧縮行程において噴射される燃料による成層燃焼または吸気行程において噴射される燃料による均質燃焼のいずれかを選択する。以下、本発明の特徴部分である成層燃焼が選択されたとして説明する。
【００４３】
続いて上記運転状態に基づいて燃料噴射量ＱF 、基本噴射時期ＴB 、基本噴射圧ＰB 、基本スロットル開度ＴhB、を算出する。ここで、基本噴射時期ＴB 、基本噴射圧ＰB 、基本スロットル開度ＴhBは、図４に示すように、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱF を入力とする二次元マップにより設定する。
【００４４】
ステップＳ１０３では、アクセル開度ＶＡの時間変化量に基づいて現在の運転状態が加速状態か否かを判定する。すなわちＶＡi をアクセル開度の今回算出値、ＶＡi-1 を前回算出値として（ＶＡi −ＶＡi-1 ）が、予め設定した所定値Ｋ以上であれば加速状態と判定し、ステップＳ１０４に進む。加速が大きいほどターボラグによる混合気形成への影響は大きいので、要求される燃焼状態の質が高いほど所定値Ｋは小さな値に設定することになる。
【００４５】
ステップＳ１０４では、エンジン回転数ＮＥと吸気圧ＰＭとに基づいて筒内吸入空気量Ｑair を算出する。一般に、吸気圧ＰＭが低いほど、筒内吸入空気量Ｑairは小さくなる。算出は、エンジンの定常運転のもとで計測した筒内吸入空気量から作成したデータマップから補間算出する。
【００４６】
続くステップＳ１０５は燃料噴射時期補正手段、燃圧補正手段としての作動を示す手順で、上記ステップＳ１０４にて吸気圧ＰＭに基づいて算出された筒内吸入空気量Ｑair 、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱF から筒内吸入空気量ベースにて噴射時期Ｔair 、噴射圧Ｐair を算出する。噴射時期Ｔair 、噴射圧Ｐair は、図４のデータマップにより説明すると、エンジンが定常状態の場合は、ステップＳ１０２にて算出されたアクセル開度ベースにて算出した基本噴射時期ＴB 、基本噴射圧ＰB と一致する。一方、加速時には、筒内吸入空気量Ｑair が小さいほど（吸気圧ＰＭが低いほど）、噴射時期の等燃料噴射量ＱF 線は全体的に遅角側へ移動するように与えられる。また、筒内吸入空気量Ｑair が小さいほど（吸気圧ＰＭが低いほど）燃圧の等燃料噴射量ＱF 線は全体的に低圧側へ移動するように与えられる。
【００４７】
続くステップＳ１０６はスロットル開度補正手段としての作動を示す手順で、ステップＳ１０２にて検出された吸気圧ＰＭと、現在のエンジン回転数ＮＥ、スロットル開度Ｔhi-1より算出される定常状態の吸気圧ＰＭs （＝ｆ（ＮＥ，Ｔhi-1））とより、過給圧の上昇遅れ量である過給遅れ量（ＰＭs −ＰＭ）を算出し、過給遅れ量（ＰＭs −ＰＭ）に応じてスロットル開度の補正量Ｔhcを算出する。ここで、補正量は過給遅れ量が大きいほど（吸気圧ＰＭが低いほど）開弁側に設定される。これにより吸入空気量が燃料噴射量ＱF に応じた適正値に補正されることとなる。次いでステップＳ１０７に進む。
【００４８】
なお、ステップＳ１０３で（ＶＡi −ＶＡi-1 ）＜Ｋであれば実質的に加速のない定常運転状態と判定しステップＳ１０８で噴射時期Ｔair を基本噴射時期ＴB 値とし、燃圧Ｐair を基本燃圧ＰB とし、スロットル開度補正量Ｔhcを０としてステップＳ１０７に進む。
【００４９】
ステップＳ１０７では最終噴射時期ＴF 、最終燃圧ＰF 、最終スロットル開度ＴhFを算出する。最終噴射時期ＴF の算出は基本噴射時期ＴB と筒内吸気量ベース噴射時期Ｔair のうち遅角側の値をとるもので、加速状態と判定された場合は最終噴射時期ＴF は筒内吸気量ベース噴射時期Ｔair 値となり、定常状態と判定された場合は、最終噴射時期ＴF は基本噴射時期ＴB 値となる。また、最終燃圧ＰF の算出は基本燃圧ＰB と筒内吸気量ベース燃圧Ｐair のうち低圧側の値をとるもので、加速状態と判定された場合は最終噴射時期ＰF は筒内吸気量ベース燃圧Ｐair 値となり、定常状態と判定された場合は、最終燃圧ＰF は基本燃圧ＰB 値となる。
【００５０】
また、最終スロットル開度ＴhFの算出は基本スロットル開度ＴhBに補正量Ｔhcを加算する。したがって、最終スロットル開度ＴhFは加速状態と判定された場合は基本スロットル開度ＴhBよりも補正量Ｔhc分開弁した値となり、定常状態と判断された場合は基本スロットル開度ＴhBとなる。
【００５１】
これら最終噴射時期ＴF 、最終燃圧ＰF 、最終スロットル開度ＴhFを算出すると本フローは終了する。
【００５２】
さて、加速時においては定常状態に対し過給圧の上昇に遅れが生じる（ターボラグ）ため、吸気圧さらには筒内吸入空気量が定常状態値よりも低下する。これは、燃料噴射時における筒内圧力の低下をまねき、燃料噴霧のペネトレーションを強化する方向に作用するから、筒内圧力を決定する筒内吸入空気量Ｑair が小さいほど、すなわちターボラグによる筒内吸入空気量Ｑair の定常状態値からの低下量が大きいほど、上記のごとく噴射時期、燃圧を、遅角側、低圧側に補正することで、次の効果を奏する。すなわち、噴射時期を遅角側に補正し噴射から点火時点までのインターバルを短くすることで、燃料噴霧のペネトレーションの過剰による混合気の点火プラグ４への到達タイミングが早くなり過ぎないようにする。また、燃圧を低圧側に補正することで、その燃料噴霧ペネトレーションの弱化作用と、吸気圧の定常状態値からの相対的な低下による燃料噴霧ペネトレーション強化作用とが相殺される。しかも、筒内吸気量ベース噴射時期Ｔair ，筒内吸気量ベース燃圧Ｐair を算出するための筒内吸入空気量Ｑair は、吸気圧センサ６４により検出された吸気圧ＰＭに基づいて算出される（ステップＳ１０４）ので、ターボラグ等の影響を受けることなく高精度な値が得られる。しかして、加速時のターボラグ発生時にも混合気の点火プラグ４への到達タイミングが適正化し、適正な混合気場が形成され、ターボラグによる燃焼の悪化を防止することができる。
【００５３】
また、定常状態の吸気圧ＰＭsと吸気圧ＰＭとの差である過給遅れ量（ＰＭs −ＰＭ）に応じてスロットル開度を開弁補正することで、ターボラグによる筒内吸入空気量の低下を緩和し、燃焼への影響を抑制することができる。
【００５４】
なお、上記説明では、圧縮行程噴射における制御について述べたが、吸気行程噴射時においても、燃料噴射、吸気について同様な補正を加えることで、筒内吸入空気量変化の影響を低減することができる。但し、加速時に生じる吸入行程噴射における特有の筒内吸入空気量低下の影響として、噴霧ペネトレーション強化によりピストンキャビティあるいはシリンダライナに噴霧が衝突して付着し、燃焼に有効に提供されない燃料が生じるということがあり、傾向としては噴射時期を進角すればキャビティ内への付着が生じ、噴射時期を遅角させればライナ側への付着が生じることとなる。したがって噴射時期の補正は、基本噴射時期に応じて進角、遅角の補正方向を設定するのがよい。
【００５５】
また、本実施形態では噴射時期補正と燃圧補正とは、それぞれが上記のごとく混合気の点火プラグ４への到達タイミングを適正化する作用をするので、噴射時期補正と燃圧補正とのうちいずれか一方のみを行う構成とすることもできる。
【００５６】
また、吸気圧センサ６４の設置位置はサージタンク２０３ではなく要求される混合気の点火プラグ４への到達タイミングの精度に応じて、吸気圧を反映した圧力値が得られる場所であれば、吸気通路２１のうち燃焼室１００の直上流部の任意位置とすることができる。
【００５７】
また、燃圧は燃料ポンプ３３の吐出量の設定により調整するようになっているが、例えば、デリバリパイプ３２内の燃料の一部を開度調整可能な調圧用の弁を介して燃料タンク３４にリリーフすることで、上記調圧用弁の開度に応じて所定の圧力に調整するのもよい。
【００５８】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態になる直噴エンジン制御装置について説明する。第１実施形態においてエンジンコントロールコンピュータにおける制御ソフトウェアを別のものに代えたもので、ハード構成については図１中の番号を付して説明する。
【００５９】
図５は本実施形態におけるエンジンコントロールコンピュータ５における燃料噴射制御および吸気制御を示すもので、電源投入により処理が開始され、図示しないイニシャル制御が第１実施形態と同様に実行された後、先ずステップＳ２０１でセンサ類６１〜６４信号等の運転状態検出信号を読み込み、続いてステップＳ２０２で第１実施形態と同様に（ステップＳ１０３参照）加速判定を行う。
【００６０】
ステップＳ２０２にて加速状態と判定された場合は強制的に圧縮行程噴射モードによる成層燃焼と決定する（ステップＳ２０３）。
【００６１】
ステップＳ２０４では燃料噴射量Ｑ、噴射時期Ｔ、燃圧Ｐ、基本スロットル開度ＴhBを算出する。ここでの算出は、第１実施形態のステップＳ１０２における基本燃料噴射量ＱB 、基本噴射時期ＴB 、基本燃圧ＰB 、基本スロットル開度ＴhBの算出と同様である。
【００６２】
ステップＳ２０５では、スロットル開度の補正量Ｔhc' を算出する。ここで、スロットル開度補正量Ｔhc' はステップＳ２０４にて算出された噴射量Ｑおよびエンジン回転数ＮＥに対して与えられ、上記燃料噴射量Ｑが燃焼可能なリーン限界までスロットル開度が開側補正される。後述する膨張行程において追加して噴射される燃料の燃焼に十分な量の空気を供するためである。
【００６３】
ステップＳ２０６は膨張行程噴射指令手段としての手順で、膨張行程噴射の条件すなわち燃料噴射量Ｑ2 および噴射時期Ｔ2 を設定する。膨張行程噴射は、膨張行程において燃料を噴射し、圧縮行程噴射により噴射された燃料による主燃焼の火炎を火種として再度燃焼を発生させるための燃料噴射であり、燃料噴射量Ｑ2 および噴射時期Ｔ2 はエンジン回転数ＮＥと圧縮行程噴射量Ｑを入力とする二次元マップにしたがい算出する。ここで、燃料噴射量Ｑ2 は、補正後のスロットル開度（ステップＳ２０５）に対応した増加した筒内吸入空気量を考慮して、排気通路２２から排出される排気ガスからスモーク発生を回避し得る上限量となるようにするのが望ましい。また、噴射時期Ｔ2 は主燃焼の火炎を火種とすることが可能な上記主燃焼が継続中の時期であってエンジン出力に寄与しない燃焼となるように設定する。
【００６４】
ステップＳ２０７では、上記スロットル開度に補正量Ｔhc' を加算し最終スロットル開度として出力する。
【００６５】
ステップＳ２０２にて加速状態でないと判定された場合は、運転状態に応じて圧縮行程噴射モードによる成層燃焼か吸気行程噴射モードによる均質燃焼のいずれかを選択する（ステップＳ２０８）。加速状態でない場合の制御は第１実施形態の定常燃焼と同様である。
【００６６】
以上の制御により、加速時には成層燃焼としかつ燃焼可能なリーン限界まで筒内吸入空気量を増大することで、圧縮工程の希薄燃焼においてエンジン出力を確保しつつ、十分な量の空気を残存させる。さらに圧縮工程での主燃焼に引き続き、筒内に空気が残存する状態にて、膨張行程噴射による燃料により燃焼を継続することで排気温度を上昇させる。しかして、ターボ過給器２０４への入力エネルギー上昇によりターボ回転の立ち上がりを向上させ、ターボラグ時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の直噴エンジン制御装置を付設した直噴エンジンの要部の構成を示す図である。
【図２】上記直噴エンジン制御装置における制御内容を示すフローチャートである。
【図３】上記直噴エンジン制御装置における制御内容を示す第１のデータマップである。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は上記直噴エンジン制御装置における制御内容を示す第２、第３、第４のデータマップである。
【図５】本発明の第２の直噴エンジン制御装置における制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００燃焼室
２１吸気通路
２２排気通路
２０１吸気バルブ
２０２排気バルブ
２０３サージタンク
２０４ターボ過給器
２０５スロットルバルブ
３１インジェクタ
５エンジンコントロールコンピュータ
６１アクセル
６２クランク角センサ
６３冷却水温センサ
６４吸気圧センサ

Claims

ターボ過給器を有し燃焼室内にインジェクタから燃料を直接噴射して点火プラグにより燃料と空気の混合気に着火する直噴エンジンに付設され該直噴エンジンの運転状態に基づいて燃料噴射制御および吸気制御を含む直噴エンジン各部の制御を行い、圧縮行程に燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードを設定可能な直噴エンジン制御装置であって、燃焼室の直上流位置で吸気通路に設けられ吸気圧を検出する吸気圧センサと、直噴エンジンの加速度を検出する加速度検出手段と、圧縮行程噴射モードによる成層燃焼が選択されている時に上記加速度が予め設定した所定値を上回ると燃料噴射の噴射時期を上記吸気圧に基づいて補正せしめる噴射時期補正手段とを具備せしめたことを特徴とする直噴エンジン制御装置。
請求項１記載の直噴エンジン制御装置において、上記噴射時期補正手段は、上記吸気圧に基づいて算出される筒内吸入空気量が小さいほど上記噴射時期を遅角するように設定した直噴エンジン制御装置。
ターボ過給器を有し燃焼室内にインジェクタから燃料を直接噴射して点火プラグにより燃料と空気の混合気に着火する直噴エンジンに付設され該直噴エンジンの運転状態に基づいて燃料噴射制御および吸気制御を含む直噴エンジン各部の制御を行い、圧縮行程に燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードを設定可能な直噴エンジン制御装置であって、燃焼室の直上流位置で吸気通路に設けられ吸気圧を検出する吸気圧センサと、直噴エンジンの加速度を検出する加速度検出手段と、圧縮行程噴射モードによる成層燃焼が選択されている時に上記加速度が予め設定した所定値を上回ると燃料噴射の燃圧を上記吸気圧に基づいて補正せしめる燃圧補正手段とを具備せしめたことを特徴とする直噴エンジン制御装置。
請求項３記載の直噴エンジン制御装置において、上記燃圧補正手段は、上記吸気圧に基づいて算出される筒内吸入空気量が小さいほど上記燃圧を低圧とするように設定した直噴エンジン制御装置。
請求項１ないし４いずれか記載の直噴エンジン制御装置において、上記加速度が予め設定した所定値を上回るとスロットル開度を、上記吸気圧に基づいて算出される定常状態値からの過給遅れ量が大きいほど開側に補正せしめるスロットル開度補正手段を具備せしめた直噴エンジン制御装置。