JP2001082211A

JP2001082211A - 直噴火花点火式内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2001082211A
Application number: JP26226099A
Authority: JP
Inventors: Iwao Yoshida; 岩雄吉田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-03-27
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: JP3755351B2

Abstract

(57)【要約】【課題】燃焼方式切換時のトルク段差を抑制して運転性
を向上する。【解決手段】均質燃焼と、点火栓周りにリッチな混合気
層を形成して燃焼する成層ストイキ燃焼とを切り換える
ときに、切換直前又は直後における成層ストイキ燃焼の
圧縮行程での燃料噴射時期を定常時の状態より進角補正
する。これにより、成層ストイキ燃焼の燃焼が均質燃焼
に近づけられてトルクが増大補正されるので、均質燃焼
との切換時のトルク段差が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直噴火花点火式内
燃機関の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、機関の燃焼室内に直接燃料を噴射
供給する構成とし、例えば、通常は吸気行程中に燃料噴
射して均質混合気（燃焼室内全体に均等に燃料が分散し
ている状態）で燃焼（均質燃焼）を行わせ、所定運転状
態（低回転・低負荷状態等）において、圧縮行程中に燃
料噴射し、点火栓周りに着火可能な可燃混合比の混合気
からなる層状の成層混合気を形成し、極希薄な空燃比
（リーン限界近傍の空燃比）での燃焼（成層リーン燃
焼）を行なわせるようにした内燃機関（直噴火花点火式
内燃機関）が知られている（特開昭６２−１９１６２２
号公報や特開平２−１６９８３４号公報等参照）。

【０００３】上記のような直噴火花点火式内燃機関に関
し、冷機始動から暖機過程において、点火栓周りの局所
的な空燃比をリッチとすることで局所的な空気量不足の
状態を作り、燃焼で発生する不完全燃焼物（ＣＯ）と燃
え残った燃料の一部を筒内の余剰酸素と主燃焼以降に反
応させて、排気温度を上昇させることにより、排気浄化
触媒の活性化促進を図ったものがある（特開平１０−１
６９４８８号公報参照）。

【０００４】また、本願出願人は、上記技術では着火が
不安定でひいては未燃燃料（ＨＣ）排出量が増大すると
いう課題に鑑み、点火栓周りに局所的に空燃比をリッチ
とした成層混合気を形成しつつ、通常の成層リーン燃焼
より点火時期を遅らせるなどして噴霧燃料を十分に霧化
することにより、安定した着火燃焼を行なって排気温度
上昇による排気浄化触媒の活性化を促進しつつ未燃燃料
（ＨＣ）の排出を抑制する技術を提案している（特願平
１１−４６６１２号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に排気温度を上昇させて排気浄化触媒の活性化促進を図
るため、点火栓周りに局所的に空燃比をリッチとした成
層混合気を形成して、成層燃焼を行なうようにしたもの
では、低温始動時には、まず安定した燃焼性を確保する
ため燃焼室全体に均質な混合気を形成して燃焼する均質
燃焼を行ない、次いで排気温度上昇の要求から前記点火
栓周りの空燃比を局所的にリッチとした成層燃焼を行な
い、排気浄化触媒が活性化した後、均質リーン燃焼に切
り換えられ、更に運転要求に応じて成層リーン燃焼、均
質ストイキ燃焼に切り換えられる。

【０００６】しかしながら、成層燃焼は燃料と空気とを
十分に混合させた均質燃焼に比較して熱効率が低いた
め、前記排気温度上昇用の成層燃焼とその前後の均質燃
焼とを切り換えるときにトルク段差が発生し、運転性が
損なわれてしまうという問題を生じる。

【０００７】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、排気温度上昇用の成層燃焼と、均質
燃焼との切換時におけるトルク段差の発生を抑制し、安
定した運転性が得られるようにした直噴火花点火式内燃
機関の制御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、暖機完了前の条件で、圧縮行程での燃焼室内
への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキより
リッチな混合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃焼
を行なう直噴火花点火式内燃機関であって、前記排気温
度上昇用の成層燃焼と、吸気行程のみでの燃料噴射によ
る均質燃焼とを機関運転要求に応じて切り換えるとき
に、該切り換えによるトルク段差を無くす方向に、成層
燃焼における圧縮行程での燃料噴射における噴射時期を
補正することを特徴とする。

【０００９】また、請求項2に係る発明は、図１（Ａ）
に示すように、機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給す
る燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火
栓とを備え、暖機完了前の条件で、圧縮行程での燃焼室
内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよ
りリッチな混合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃
焼を行なわせるように燃料噴射量、燃料噴射時期、点火
時期を制御する成層燃焼制御手段と、吸気行程のみでの
燃料噴射により燃焼室全体に均質な混合気を形成して燃
焼させるように燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期を
制御する均質燃焼制御手段と、前記成層燃焼制御手段に
よる成層燃焼と、均質燃焼制御手段による均質燃焼とを
機関運転要求に応じて切り換える燃焼切換手段と、前記
成層燃焼と均質燃焼との切換時に、該切換によるトルク
段差を無くす方向に成層燃焼における圧縮行程での燃料
噴射における噴射時期を補正する燃料噴射時期補正手段
を含んで構成したことを特徴とする。

【００１０】請求項1又は請求項２に係る発明によると、
排気温度を上昇させる要求があると、（成層燃焼制御手
段が、前記燃料噴射弁の燃料噴射量、燃料噴射時期及び
点火栓の点火時期を制御することにより、）点火栓周り
空燃比をストイキよりリッチな成層混合気を形成して燃
焼させる。このように、成層混合気がストイキよりリッ
チな空燃比であるため、主燃焼により不完全燃焼物（Ｃ
Ｏ）が発生し、該不完全燃焼物が主燃焼後に燃焼室内及
び排気通路内で再燃焼することにより、排気温度が上昇
し排気浄化触媒が活性化される。

【００１１】また、低温始動時又は排気浄化触媒の活性
後は、均質燃焼が要求され、（均質燃焼制御手段が、燃
料噴射量、燃料噴射時期、点火時期を制御して、燃焼室
全体に均質な混合気を形成して燃焼させる。

【００１２】そして、前記要求の切換に応じて均質燃焼
から排気温度上昇用の成層燃焼に切り換えられ、また、
該成層燃焼から均質燃焼に切り換えられるときに、（燃
料噴射時期補正手段により）該燃焼切換によるトルク段
差を無くす方向に前記成層燃焼における圧縮行程での燃
料噴射時期が補正される。

【００１３】これにより、前記燃焼切換時にトルク段差
の発生が抑制され、運転性が安定する。また、燃料噴射
時期を補正する簡易な制御でよい。また、請求項3に係
る発明は、前記成層燃焼は、吸気行程と圧縮行程とに燃
料噴射を分割して行なって、吸気行程での燃料噴射で燃
焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成
すると共に圧縮行程での燃料噴射で点火栓周りに空燃比
がストイキよりリッチな混合気を形成し、該混合気を燃
焼するものであることを特徴とする。

【００１４】吸気行程で噴射された燃料により燃焼室全
体に均質な混合気が形成され、その後圧縮行程で噴射さ
れた燃料により、点火栓周りに空燃比がストイキよりリ
ッチな成層混合気が形成される。

【００１５】請求項3に係る発明によると、前記点火栓
周りのリッチな成層混合気が主燃焼し、該主燃焼によっ
て生成された不完全燃焼物（ＣＯ）が、リーン混合気と
共に再燃焼して燃焼室の隅々にまで火炎が良好に伝播さ
れるので、燃焼室内の低温領域（クエンチングエリア）
を均質燃焼時と変わりのない小さな領域とすることがで
きる。さらに、リーン混合気が燃焼する領域の過剰な酸
素を主燃焼後も残存させる形とするので、主燃焼の終了
時点における残存酸素の温度も比較的高温となってお
り、ＣＯの再燃焼がより速やかに進行する。

【００１６】また、請求項4に係る発明は、前記排気温
度上昇用の成層燃焼から前記均質燃焼への切換時は、該
燃焼切換の要求が発生後、燃焼を切り換えるまでの間、
圧縮行程での燃料噴射時期を徐々に進角側に補正し、前
記均質燃焼から前記排気温度上昇用の成層燃焼への切換
時は、該燃焼を切換後、圧縮行程での進角側に補正され
た燃料噴射時期を徐々に遅角側に戻すことを特徴とす
る。

【００１７】請求項4に係る発明によると、排気温度上
昇用の成層燃焼から均質燃焼への切換時は、該燃焼切換
の要求が発生後、燃焼を切り換えるまでの間、圧縮行程
での燃料噴射時期が徐々に進角側に補正されることによ
り、圧縮行程で噴射される燃料と混合する燃焼室全体の
空気の割合が増大し均質化される割合が増大するので、
均質燃焼に近い燃焼に徐々に近づけられてトルクが漸増
する。このようにして、トルクを徐々に増大した後、均
質燃焼に切り換えるので、燃焼切換時のトルク段差を小
さく抑制できると共に、燃焼切換前の噴射時期変化によ
るトルク変化も緩やかとなる。

【００１８】また、均質燃焼から排気温度上昇用の成層
燃焼への切換時は、前記とは逆の経過を辿り、燃焼切換
時に圧縮行程での燃料噴射時期が進角側に補正されるこ
とにより成層燃焼でのトルクが増大して、切換前の均質
燃焼時とのトルク段差を小さく抑制できると共に、その
後徐々に遅角側に戻して本来の排気温度上昇用の成層燃
焼に適合した燃料噴射時期に近づけられるので、噴射時
期変化によるトルク変化も緩やかとなる。

【００１９】また、請求項5に係る発明は、暖機完了前
の条件で、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点
火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成
して、排気温度上昇用の成層燃焼を行なう直噴火花点火
式内燃機関であって、前記排気温度上昇用の成層燃焼
と、吸気行程のみでの燃料噴射による均質燃焼とを機関
運転要求に応じて切り換えるときに、該切り換えによる
トルク段差を無くす方向に、燃料噴射量を補正すること
を特徴とする直噴火花点火式内燃機関の制御装置。

【００２０】また、請求項6に係る発明は、図１（Ｂ）
に示すように、機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給す
る燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火
栓とを備え、暖機完了前の条件で、圧縮行程での燃焼室
内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよ
りリッチな混合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃
焼を行なわせるように燃料噴射量、燃料噴射時期、点火
時期を制御する成層燃焼制御手段と、吸気行程のみでの
燃料噴射により燃焼室全体に均質な混合気を形成して燃
焼させるように燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期を
制御する均質燃焼制御手段と、前記成層燃焼制御手段に
よる成層燃焼と、均質燃焼制御手段による均質燃焼とを
機関運転要求に応じて切り換える燃焼切換手段と、前記
成層燃焼と均質燃焼との切換時に、該切換によるトルク
段差を無くす方向に燃料噴射量を補正する燃料噴射量補
正手段を含んで構成したことを特徴とする。

【００２１】請求項５又は請求項６に係る発明による
と、既述のように、排気温度を上昇させる要求がある
と、点火栓周り空燃比をストイキよりリッチな成層混合
気を形成して燃焼させることにより、排気温度が上昇し
排気浄化触媒が活性化され、低温始動時又は排気浄化触
媒の活性後の、均質燃焼要求時は、燃焼室全体に均質な
混合気を形成して燃焼させる。

【００２２】そして、前記要求の切換に応じて均質燃焼
から排気温度上昇用の成層燃焼に切り換えられ、また、
該成層燃焼から均質燃焼に切り換えられるときに、（燃
料噴射量補正手段により）該燃焼切換によるトルク段差
を無くす方向に燃料噴射量が補正される。

【００２３】これにより、前記燃焼切換時にトルク段差
の発生が抑制され、運転性が安定する。また、燃料噴射
量を補正する簡易な制御でよい。また、請求項7に係る
発明は、前記成層燃焼は、吸気行程と圧縮行程とに燃料
噴射を分割して行なって、吸気行程での燃料噴射で燃焼
室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成す
ると共に圧縮行程での燃料噴射で点火栓周りに空燃比が
ストイキよりリッチな混合気を形成し、該混合気を燃焼
するものであることを特徴とする。

【００２４】請求項7に係る発明によると、前記請求項
３で説明したとおりの作用・効果が得られる。また、請
求項8に係る発明は、前記排気温度上昇用の成層燃焼か
ら前記均質燃焼への切換時は、該燃焼切換の要求が発生
後、燃焼を切り換えるまでの間、燃料噴射量を徐々に増
量補正し、前記均質燃焼から前記排気温度上昇用の成層
燃焼への切換時は、該燃焼を切換後、増量補正された燃
料噴射量を徐々に補正無しの状態に戻すことを特徴とす
る。

【００２５】請求項８に係る発明によると、排気温度上
昇用の成層燃焼から均質燃焼への切換時は、該燃焼切換
の要求が発生後、燃焼を切り換えるまでの間、燃料噴射
量が徐々に増量補正されることにより、トルクを徐々に
増大した後、均質燃焼に切り換えるので、燃焼切換時の
トルク段差を小さく抑制できると共に、燃焼切換前の噴
射時期変化によるトルク変化も緩やかとなる。

【００２６】また、均質燃焼から排気温度上昇用の成層
燃焼への切換時は、前記とは逆の経過を辿り、燃焼切換
時に燃料噴射量が増量補正されることにより成層燃焼で
のトルクが増大して、切換前の均質燃焼時とのトルク段
差を小さく抑制できると共に、その後徐々に燃料噴射量
を減少するので、燃料噴射量変化によるトルク変化も緩
やかとなる。

【００２７】なお、トルク段差解消のためだけであれ
ば、燃焼切換時に燃料噴射量を１回切換補正するだけで
よいが、定常状態での切換前後の（同一運転条件におけ
る）燃料噴射量を等しく設定することで、空燃比をλ＝
１（理論空燃比）等に維持して排気浄化性能を良好に維
持することができ、このような場合に、上記のように燃
料噴射量を徐々に変化させることで、切換時のトルク段
差を抑制しつつ定常時の燃料噴射量を等しくするように
制御することができる。

【００２８】また、請求項９に係る発明は、前記成層燃
焼時に増量補正される燃料噴射量は、圧縮行程時に燃料
噴射される燃料噴射量、吸気行程時に燃料噴射される燃
料噴射量、又は、吸気行程時及び圧縮行程時に燃料噴射
される燃料噴射量のいずれかであることを特徴とする。

【００２９】請求項９に係る発明によると、排気温度上
昇用の成層燃焼時に、吸気行程での燃料噴射と圧縮行程
での燃料噴射とを行なう場合には、圧縮行程時に燃料噴
射される燃料噴射量、吸気行程時に燃料噴射される燃料
噴射量、又は、吸気行程時及び圧縮行程時に燃料噴射さ
れる燃料噴射量のいずれかを増量補正することで、均質
燃焼との切換時のトルク段差を小さく抑制することがで
きる。

【００３０】また、請求項１０に係る発明は、前記排気
温度上昇用の成層燃焼から前記均質燃焼への切換時は、
燃焼を切換後、減量補正された燃料噴射量を徐々に増量
して補正無しの状態に戻し、前記均質燃焼から前記排気
温度上昇用の成層燃焼への切換時は、該燃焼切換の要求
が発生後、燃焼を切り換えるまでの間、燃料噴射量を徐
々に減量補正することを特徴とする。

【００３１】請求項１０に係る発明によると、排気温度
上昇用の成層燃焼から前記均質燃焼への切換時は、燃焼
を切換時に燃料噴射量が減量補正されてトルクが減少し
て切換前の成層燃焼とのトルクの段差を小さく抑制で
き、その後は燃料噴射量を徐々に増量して補正無しの状
態｛例えば、上記請求項８で説明した定常時の適性値
（例えばλ＝１相当値）｝に戻すことで、トルク変化を
緩やかに維持できる。

【００３２】また、均質燃焼から排気温度上昇用の成層
燃焼への切換時は、前記とは逆の経過を辿り、燃料噴射
量を徐々に減量補正した後、成層燃焼に切り換えるの
で、燃焼切換時のトルク段差を小さく抑制できると共
に、燃焼切換前の燃料噴射量変化によるトルク変化も緩
やかとなる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
添付の図面に基づいて説明する。本発明の第１の実施形
態のシステム構成を示す図２において、機関１の吸気通
路２には吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ
３及び吸入空気流量Ｑａを制御するスロットル弁４が設
けられると共に、各気筒の燃焼室に臨ませて、燃料噴射
弁５が設けられている。

【００３４】かかる燃料噴射弁５は、後述するコントロ
ールユニット５０において設定される駆動パルス信号に
よって開弁駆動され、図示しない燃料ポンプから圧送さ
れてプレッシャレギュレータ（図示せず）により所定圧
力に制御された燃料を燃焼室内に直接噴射供給すること
ができるようになっている。

【００３５】なお、燃焼室に臨んで装着されて、コント
ロールユニット５０からの点火信号に基づいて吸入混合
気に対して点火を行う点火栓６が、各気筒に設けられて
いる。

【００３６】一方、排気通路７には、排気中の特定成分
（例えば、酸素）濃度を検出することによって排気延い
ては吸入混合気の空燃比を検出する空燃比センサ８（リ
ッチ・リーン出力する酸素センサであっても良いし、空
燃比をリニアに広域に亘って検出する広域空燃比センサ
であってもよい）が設けられ、その下流側には、排気を
浄化するための排気浄化触媒９が介装されている。な
お、排気浄化触媒９としては、ストイキつまり理論空燃
比｛λ＝１、Ａ／Ｆ（空気重量／燃料重量）・１４．
７｝近傍において排気中のＣＯ，ＨＣの酸化とＮＯｘ
の還元を行って排気を浄化することができる三元触媒、
或いは排気中のＣＯ，ＨＣの酸化を行う酸化触媒等を用
いることができる。

【００３７】更に、前記排気浄化触媒９の排気下流側に
は、排気中の特定成分（例えば、酸素）濃度を検出し、
リッチ・リーン出力する下流側酸素センサ１０が設けら
れるようになっている。

【００３８】ここでは、下流側酸素センサ１０の検出値
により、空燃比センサ８の検出値に基づく空燃比フィー
ドバック制御を補正することで、空燃比センサ８の劣化
等に伴う制御誤差を抑制する等のために（所謂ダブル空
燃比センサシステム採用のために）、前記下流側酸素セ
ンサ１０を設けて構成したが、空燃比センサ８の検出値
に基づく空燃比フィードバック制御を行なわせるだけで
良い場合には、かかる下流側酸素センサ１０は省略する
ことができるものである。また、空燃比フィードバック
制御を行なわない場合には、空燃比センサ８と下流側酸
素センサ１０を共に省略することができるものである。

【００３９】なお、本実施形態においては、クランク角
センサ１１が備えられており、コントロールユニット５
０では、該クランク角センサ１１から機関回転と同期し
て出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントし
て、又は、クランク基準角信号の周期を計測して機関回
転速度Ｎｅを検出できるようになっている。

【００４０】そして、機関１の冷却ジャケットに臨んで
設けられ、冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出す
る水温センサ１２が設けられている。更に、前記スロッ
トル弁４の開度を検出するスロットルセンサ１３（アイ
ドルスイッチとしても機能させることができる）が設け
られている。

【００４１】ところで、本実施形態においては、前記ス
ロットル弁４の開度を、ＤＣモータ等のアクチュエータ
により制御することができるスロットル弁制御装置１４
が備えられている。

【００４２】当該スロットル弁制御装置１４は、運転者
のアクセルペダル操作量等に基づき演算される要求トル
クを達成できるように、コントロールユニット５０から
の駆動信号に基づき、スロットル弁４の開度を電子制御
するものとして構成することができる。

【００４３】前記各種センサ類からの検出信号は、ＣＰ
Ｕ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフ
ェース等を含んで構成されるマイクロコンピュータから
なるコントロールユニット５０へ入力され、当該コント
ロールユニット５０は、前記センサ類からの信号に基づ
いて検出される運転状態に応じて、前記スロットル弁制
御装置１４を介してスロットル弁４の開度を制御し、前
記燃料噴射弁５を駆動して燃料噴射量 (燃料供給量) を
制御し、点火時期を設定して該点火時期で前記点火栓６
を点火させる制御を行う。

【００４４】なお、例えば、所定運転状態（低・中負荷
領域など）で燃焼室内に圧縮行程で燃料噴射して、燃焼
室内の点火栓６周辺に可燃混合気を層状に形成して成層
燃焼を行なうことができる一方、他の運転状態（高負荷
領域など）では燃焼室内に吸気行程で燃料噴射して、シ
リンダ全体に略均質な混合比の混合気を形成して均質燃
焼を行なうことができるように、燃料噴射時期（噴射タ
イミング）についても、運転状態などに応じて変更可能
に構成されている。

【００４５】ところで、本実施形態に係るコントロール
ユニット５０では、始動開始から排気浄化触媒９が活性
化するまでの間における大気中へのＨＣの排出を抑制し
ながら、排気浄化触媒９の早期活性化を図るようにする
ために、キースイッチ１６など各種センサからの入力信
号を受け、例えば、以下のような制御を行なうようにな
っている。なお、本発明にかかる排気温度上昇用の成層
燃焼を行う際に燃焼室内の平均空燃比をほぼストイキと
するので、この燃焼形態を成層ストイキ燃焼と表現す
る。

【００４６】具体的には、例えば、図３に示すようなフ
ローチャートを実行するようになっている。ステップ
（図では、Ｓと記してある。以下、同様）１では、従来
同様の手法により、キースイッチ１６のイグニッション
信号がＯＮとなったか（キー位置がイグニションＯＮ位
置とされたか）否かを判断する。ＹＥＳであればステッ
プ２へ進み、ＮＯであれば本フローを終了する。

【００４７】ステップ２では、従来同様の手法により、
キースイッチ１６のスタート信号がＯＮとなったか（キ
ー位置がスタート位置とされたか）否かを判断する。即
ち、スターターモータ（図示せず）によるクランキング
要求があるか否かを判断する。

【００４８】ＹＥＳであれば、始動クランキング要求が
あるとしてステップ３へ進み、ＮＯであれば未だクラン
キング要求はないと判断して、ステップ１へリターンす
る。ステップ３では、従来同様に、スターターモータの
駆動を開始して、機関１をクランキングする。

【００４９】ステップ４では、従来同様に、始動のため
の燃料噴射｛吸気行程での直接燃料噴射、図５（Ｂ）参
照｝を行なわせて、機関１の運転（直噴均質燃焼）を行
なわせる。

【００５０】次のステップ５では、排気浄化触媒９が活
性化していないか否かを判断する。当該判断は、例え
ば、排気通路７に臨んで設けられる下流側酸素センサ１
０が活性化していないか否かを判断することで代替する
ことができる。即ち、排気浄化触媒９が活性化している
か否かは、下流側酸素センサ１０の検出値号の変化の様
子に基づいて判断することができるものである。

【００５１】また、機関水温Ｔｗ若しくは油温等を検出
して排気浄化触媒９の温度（或いは出口温度）を推定
し、その結果に基づいて排気浄化触媒９の活性化を判断
することができ、或いは直接的に排気浄化触媒９の温度
（或いは出口温度）を検出することによっても判断する
ことができる。

【００５２】触媒が活性化していなければ（ＹＥＳであ
れば）、ステップ６へ進む。一方、触媒が活性化してい
れば（ＮＯであれば）触媒活性化促進のための制御の必
要はないとしてステップ９へ進み、燃費改善等のため
に、運転状態に応じて、従来と同様の燃焼形態で燃焼を
行なわせて、本フローを終了する。

【００５３】ステップ６では、ピストン１５の温度（特
に、冠面凹部の表面温度）が所定温度（成層ストイキ燃
焼移行許可温度）以上となっているか否かを判断する。
かかる判定は、ピストン１５（特に、冠面）に埋め込ん
だサーモカップル等により直接検出することで行なうこ
とができ、或いは機関水温Ｔｗ又は油温を検出すること
でピストン（特に、冠面）温度を推定し、その結果に基
づいて行なわせることもできる。

【００５４】なお、具体的には、例えば、ピストン冠面
温度と相関のある疑似水温ＴＷＦに基づいて行なわせる
ことができ、ピストン冠面温度と相関のある疑似水温Ｔ
ＷＦを推定演算し、その結果が所定値ＴＷＦ１（成層ス
トイキ燃焼移行許可温度）に達したか否かで行なうこと
が可能である（特願平１１−４６６１２号の図６、図７
等参照）。

【００５５】ＹＥＳの場合には、後述する触媒活性化促
進等のための成層ストイキ燃焼を行なわせても良好な着
火性・燃焼性延いては機関安定性（機関運転性）等が得
られるとして、ステップ７へ進む。

【００５６】一方、ＮＯの場合には、後述する触媒活性
化促進のための成層ストイキ燃焼を行なわせると、ピス
トン冠面温度が所定より低温であるために、当該ピスト
ン冠面を利用した成層混合気の霧化・気化促進などが良
好に行なわれなくなり、以って着火性、燃焼安定性延い
ては機関安定性（機関運転性）等が低下する惧れがある
として、成層ストイキ燃焼への移行を禁止して、吸気行
程での直接燃料噴射（直噴均質燃焼）を継続すべく、ス
テップ４へリターンする。

【００５７】ステップ７では、触媒が活性化していない
場合で触媒活性化促進が必要であると共に、ピストン冠
面温度が所定温度以上であり成層混合気の生成が良好に
行なえる場合であるが、加速時等高出力を要求される運
転条件では運転性能を優先させるべく、均質燃焼を行わ
せるようにするため、図４に示すように、機関回転速度
と負荷とで決定される運転領域に応じて設定した燃焼切
換マップ等に応じて燃焼方式を決定する。そして、該マ
ップで成層ストイキ燃焼を実行する運転領域であれば、
ステップ８へ進んで、触媒活性化促進のための成層スト
イキ燃焼への移行を許可して、成層ストイキ燃焼を行な
わせる。また、運転領域で均質燃焼が設定されている場
合は、一旦成層ストイキ燃焼を開始した後であっても、
ステップ４へ進んで均質燃焼が選択される。

【００５８】ステップ８では後述するトルク段差を解消
する制御を経た後、成層ストイキ燃焼が実行される。具
体的には、例えば、１燃焼サイクル当たりの吸入空気量
で略完全燃焼させることができるトータル燃料量｛略ス
トイキ（理論空燃比）を達成するのに必要な燃料重量｝
のうち、例えば略５０％乃至略９０％の燃料重量を、吸
気行程で燃焼室内に噴射供給し、燃焼室内全体にストイ
キよりも比較的リーン（希薄）な均質混合気を形成する
と共に｛図５（Ｂ）に示す燃料噴射により形成する｝、
残りの略５０％乃至略１０％の燃料重量を、圧縮行程で
燃焼室内に噴射供給し、点火栓６周りにストイキよりも
比較的リッチな（燃料濃度の高い）混合気を層状に形成
して｛図５（Ａ）参照｝、燃焼させる（図６参照）。

【００５９】なお、当該成層ストイキ燃焼形態は、吸気
行程中に燃焼室内に（本実施形態では吸気行程噴射によ
り）形成されるストイキよりもリーンな混合気の空燃比
を１６〜２８とし、圧縮行程中の燃料噴射により点火栓
周りに形成されるストイキよりもリッチな混合気の空燃
比が９〜１３となるように、吸気行程中の燃料噴射量
と、圧縮行程中の燃料噴射量と、の分担率を設定するよ
うにしても良い。

【００６０】また、各混合気層の空燃比を上記のような
範囲としておけば、燃焼室内の平均空燃比を理論空燃比
から多少ずれた空燃比（例えば、１３．８〜１８の範
囲）に設定しても良い。

【００６１】上記のような成層ストイキ燃焼によれば、
従来の均質ストイキ燃焼と比較して排気温度を上昇させ
ることができるだけでなく、燃焼室から排気通路に排出
される未燃ＨＣ量を減少させることができる。

【００６２】即ち、成層ストイキ燃焼によれば、従来の
燃焼形態｛均質燃焼だけ、成層燃焼だけ、或いは、これ
らに対し更に追加燃料を燃焼後期以降（膨張行程以降や
排気行程中）に噴射する燃焼形態など｝で暖機を行なわ
せる場合に比べて、始動開始から排気浄化触媒９が活性
化するまでの間における大気中へのＨＣの排出を抑制し
ながら、排気浄化触媒９の早期活性化を格段に促進でき
ることになる。

【００６３】次に、ステップ９では、ステップ５と同様
にして、排気浄化触媒９が活性化したか（暖機完了か）
否かを判断する。ＹＥＳであれば、ステップ１０へ進
む。ＮＯであれば、ステップ８へリターンして、排気浄
化触媒９が活性化するまで、成層ストイキ燃焼を継続す
る。

【００６４】ステップ１０では、運転状態に応じ、所望
の排気性能、或いは燃費性能、或いは運転性能（出力性
能、安定性など）等を達成し得る燃焼形態（均質ストイ
キ燃焼、均質リーン燃焼或いは成層リーン燃焼など）へ
移行させた後、本フローを終了する。但し、排気浄化触
媒９が活性化したと判定された直後は、均質燃焼、特に
成層ストイキ燃焼とのトルク段差を小さくできるよう
に、均質ストイキ燃焼に切り換えられるようにする。

【００６５】なお、本実施形態では、成層ストイキ燃焼
の燃焼性に悪影響を与える惧れのある運転状態において
（例えば、ピストン冠面温度が所定温度より低温のとき
は）、該成層ストイキ燃焼への移行を禁止するように構
成したが、排気浄化触媒９の早期活性化を最優先したい
場合等には、このような構成を採用しなくても良いもの
である（即ち、図３のフローチャートにおけるステップ
６は省略することも可能である）。

【００６６】次に、前記成層ストイキ燃焼と、その前後
の均質燃焼との切換時にトルク段差を抑制するための本
発明に係る制御について説明する。最初に、成層ストイ
キ燃焼における圧縮行程での燃料噴射時期制御により、
トルク段差を抑制する実施の形態を説明する。

【００６７】該燃料噴射時期制御による実施の形態を、
図７のフローチャートにしたがって説明する。ステップ
１１では、現在の燃焼が均質燃焼か成層ストイキ燃焼か
を判別する。

【００６８】ステップ１１で均質燃焼と判別されたとき
は、ステップ１２へ進み、成層ストイキ燃焼が許可され
ている（図３のステップ７で成層ストイキ燃焼が選択さ
れているとき）か否かを判定する。

【００６９】そして、成層ストイキ燃焼が許可されてい
るとき、つまり、現在の均質燃焼から排気温度上昇用の
成層ストイキ燃焼への切換要求が発生しているときに
は、ステップ１３へ進み、現在の運転状態（機関回転速
度、負荷）に応じた成層ストイキ燃焼の圧縮行程での燃
料噴射時期ＩＴ０と、燃焼切換時のトルク段差抑制用の
進角補正量ＩＴＨとをマップからの検索等により算出す
る。即ち、圧縮行程での燃料噴射時期ＩＴを進角させる
ことで、該噴射燃料と混合する燃焼室内の空気量が増大
して混合気の均質化割合が増大し、均質燃焼に近づけら
れることにより、燃焼切換時のトルク段差を小さくする
ことができる。そこで、前記進角補正量ＩＴＨは、圧縮
行程での燃料噴射による成層混合気形成による成層燃焼
を確保しつつ燃焼切換時のトルク段差を十分に抑制する
ことができる値に設定する。

【００７０】ステップ１４では、燃焼を均質燃焼から成
層ストイキ燃焼に切り換える。このとき、該燃焼切換時
の成層ストイキ燃焼における圧縮行程での燃料噴射時期
ＩＴ（進角値）を、前記運転状態に応じた燃料噴射時期
ＩＴ０をトルク段差抑制用の進角補正量ＩＴＨで進角補
正した値に制御する。

【００７１】このように、均質燃焼に近づけられた成層
ストイキ燃焼が行なわれることで、燃焼切換時のトルク
段差が抑制される。次いで、ステップ１５での所定時間
経過判定毎に、ステップ１６で圧縮行程での燃料噴射時
期ＩＴを補正量ΔＩＴＨずつ遅角させていき、ステップ
１７で該燃料噴射時期ＩＴが前記運転状態に応じた燃料
噴射時期ＩＴ０となったかを判定し、該燃料噴射時期Ｉ
Ｔ０となった後は、このフローを終了し、以後は、成層
ストイキ燃焼での運転状態に応じた燃料噴射時期ＩＴの
制御を継続する。

【００７２】一方、成層ストイキ燃焼から均質燃焼への
切り換え時は、上記とは逆の経過を辿る。即ち、ステッ
プ１１で現在の燃焼が成層ストイキ燃焼と判定されたと
きは、ステップ１８へ進んで、均質燃焼が許可されてい
る（図３のステップ７で均質燃焼が選択されていると
き）か否かを判定する。

【００７３】そして、均質燃焼が許可されているとき、
つまり、現在の成層ストイキ燃焼から均質燃焼への切換
要求が発生しているときには、ステップ１９へ進み、現
在の運転状態に応じた成層ストイキ燃焼の圧縮行程での
燃料噴射時期ＩＴ０に対する燃焼切換時のトルク段差抑
制用の進角補正量ＩＴＨを算出する。

【００７４】そして、ステップ２０での所定時間経過判
定毎に、ステップ２１で圧縮行程での燃料噴射時期ＩＴ
を補正量ΔＩＴずつ進角させていき、ステップ２２で補
正量ΔＩＴの合計値ΣΔＩＴが進角補正量ＩＴＨに達し
たか、つまり、該燃料噴射時期ＩＴが前記運転状態に応
じた燃料噴射時期ＩＴ０を進角補正量ＩＴＨで補正した
値となったかを判定し、該値になったと判定されたとき
にステップ２３で燃焼を均質燃焼に切り換える。該、均
質燃焼への切換時及びその後の燃料噴射時期は、運転状
態に応じて制御される。

【００７５】このように、均質燃焼に近づけられた成層
ストイキ燃焼としてから均質燃焼に切り換えることで、
燃焼切換時のトルク段差が抑制される。図８は、前記第
１の実施形態における燃焼切換前後の燃料噴射時期の変
化の様子を示し、図において、均質燃焼から成層ストイ
キ燃焼への切換時は、図の下側から上側へ連続的に変化
し、成層ストイキ燃焼から均質燃焼への切換時は、図の
上側から下側へ連続的に変化する（以下の実施の形態に
対応した図でも同様）。

【００７６】次に、燃料噴射量制御によって、燃焼切換
時のトルク段差を抑制する実施の形態を説明する。ま
ず、成層ストイキ燃焼における圧縮行程での燃料噴射量
制御により、トルク段差を抑制する実施の形態を、図９
のフローチャートにしたがって説明する。

【００７７】ステップ３１，３２で、前記ステップ１
１，１２と同様にして、現在の燃焼が均質燃焼と判別さ
れ、成層ストイキ燃焼が許可されていると判定された時
に、ステップ３３へ進み、現在の運転状態（機関回転速
度、負荷）に応じた成層ストイキ燃焼の圧縮行程での燃
料噴射量ＣＴｉＳ０と、燃焼切換時のトルク段差抑制用
の増量補正量ＣＴｉＳＨとをマップからの検索等により
算出する。即ち、圧縮行程での燃料噴射量ＣＴｉＳを増
量してトルクを増大することで、燃焼切換時のトルク段
差を小さくすることができる。そこで、前記増量補正量
ＣＴｉＳＨは、圧縮行程での燃料噴射による成層混合気
形成による成層燃焼を確保しつつ燃焼切換時のトルク段
差を十分に抑制することができる値に設定する。

【００７８】ステップ３４では、燃焼を均質燃焼から成
層ストイキ燃焼に切り換える。このとき、該燃焼切換時
の成層ストイキ燃焼における圧縮行程での燃料噴射量Ｃ
ＴｉＳを、前記運転状態に応じた燃料噴射量ＣＴｉＳ０
をトルク段差抑制用の増量補正量ＣＴｉＳＨで増量補正
した値に制御する。

【００７９】このように、燃焼切換時にトルクを増大補
正された成層ストイキ燃焼が行なわれることで、トルク
段差が抑制される。次いで、ステップ３５での所定時間
経過判定毎に、ステップ３６で圧縮行程での燃料噴射量
ＣＴｉＳを補正量ΔＣＴｉＳずつ減量させていき、ステ
ップ３７で該燃料噴射量ＣＴｉＳが前記運転状態に応じ
た燃料噴射量ＣＴｉＳ０となったかを判定し、該燃料噴
射量ＣＴｉＳ０となった後は、成層ストイキ燃焼での運
転状態に応じた燃料噴射量ＣＴｉＳの制御を継続する。

【００８０】一方、成層ストイキ燃焼から均質燃焼への
切り換え時は、上記とは逆の経過を辿る。即ち、ステッ
プ３１で現在の燃焼が成層ストイキ燃焼と判定され、ス
テップ３８へ進んで、均質燃焼が許可されていると判定
されたときは、ステップ３９へ進み、現在の運転状態に
応じた成層ストイキ燃焼の圧縮行程での燃料噴射量ＣＴ
ｉＳ０に対する燃焼切換時のトルク段差抑制用の増量補
正量ＣＴｉＳＨを算出する。

【００８１】そして、ステップ４０での所定時間経過判
定毎に、ステップ４１で圧縮行程での燃料噴射量ＣＴｉ
Ｓを補正量ΔＣＴｉＳＨずつ増量させていき、ステップ
４２で補正量ΔＣＴｉＳＨの合計値ΣΔＣＴｉＳＨが増
量補正量ＣＴｉＳＨに達したか、つまり、該燃料噴射量
ＣＴｉＳが前記運転状態に応じた燃料噴射量ＣＴｉＳ０
を増量補正量ＣＴｉＳＨで補正した値となったかを判定
し、該値になったと判定されたときに、ステップ４３で
燃焼を均質燃焼に切り換える。該、均質燃焼への切換時
及びその後の燃料噴射量は、運転状態に応じて制御され
る。

【００８２】このように、成層ストイキ燃焼でトルクを
増大した後、均質燃焼に切り換えることで、燃焼切換時
のトルク段差が抑制される。図１０は、前記第２の実施
形態における燃焼切換前後の燃料噴射量の変化の様子を
示す。

【００８３】また、成層ストイキ燃焼における圧縮行程
での燃料噴射量の補正と共に吸気行程時の燃料噴射量も
補正することによっても、トルク段差を抑制することが
できる。図１１は、該第３の実施形態における燃焼切換
前後の燃料噴射時期の変化の様子を示す。フローチャー
トは省略するが、前記第２の実施の形態で圧縮行程での
燃料噴射量の増量補正のみで、トルク段差を抑制してい
るのを、吸気行程での燃料噴射量の増量補正と、圧縮行
程での燃料噴射量の増量補正とに振り分けて設定する構
成とすればよい。ここで、吸気行程での燃料噴射量と圧
縮行程での燃料噴射量との比（分割比）を一定に維持し
つつ各行程の増量補正量を設定する構成とすることもで
き、該増量補正による燃焼性の変化を小さくすることが
できる。

【００８４】また、成層ストイキ燃焼における吸気行程
時の燃料噴射量のみを補正することによっても、トルク
段差を抑制することができることは当然であり、このよ
うにした第４の実施の形態における燃焼切換前後の燃料
噴射量の変化の様子を、図１２に示す。

【００８５】さらに、以上は、成層ストイキ燃焼時の燃
料噴射量を増量補正することにより、トルク段差を抑制
するものについて示したが、均質燃焼での燃料噴射量を
減量補正することによってもトルク段差を抑制すること
ができる。図１３は、このようにした第５の実施の形態
における燃焼切換前後の燃料噴射時期の変化の様子を示
す。図１３において、均質燃焼から成層ストイキ燃焼へ
の切換時は、均質燃焼での運転状態に応じた燃料噴射量
から徐々に減量補正して、燃焼切換時のトルク段差相当
分まで減量した後、成層ストイキ燃焼に切り換える。該
切換時及び切換後の成層ストイキ燃焼における吸気行程
及び圧縮行程での燃料噴射量はそれぞれ運転状態に応じ
た定常時の値に制御される。

【００８６】成層ストイキ燃焼から均質燃焼への切換時
は、前記とは逆の経過を辿り、均質燃焼への切換直後に
燃料噴射量をトルク段差相当分減量した後、徐々に増量
して定常時の燃料噴射量まで増量する。

【００８７】このように、均質燃焼での燃料噴射量を減
量補正することのよっても、燃焼切換時のトルク段差を
抑制することができる。以上の実施の形態では、均質燃
焼と成層ストイキ燃焼との同一運転状態（機関回転速
度、負荷が同一）での定常状態での燃料噴射量（成層ス
トイキ燃焼では吸気行程時と圧縮行程時の合計燃料噴射
量）を、等しく制御してあり、そのために切換前又は切
換後の燃料噴射量を徐々に変化させている。これによ
り、定常状態では、各燃焼共にストイキ（λ＝１）とな
って、排気浄化触媒による排気浄化性能を良好に維持す
ることができる。ただし、トルク段差解消のためだけで
あれば、燃焼切換時に燃料噴射量を１回切換補正する
（均質燃焼から成層ストイキ燃焼への切換時に増量、成
層ストイキ燃焼から均質燃焼への切換時に減量）構成と
してもよい。

【００８８】さらに、以上の実施の形態では、成層スト
イキ燃焼として、吸気行程と圧縮行程とで２度燃料噴射
するものを示したが、本発明は、成層ストイキ燃焼で圧
縮行程のみで噴射を行ない、点火栓周りにストイキより
リッチな混合気層を形成し、その外側の燃焼室空間は空
気層とするものにも適用できる。この場合も、燃焼室内
の平均空燃比はストイキ域近傍とするのが好ましい。

【００８９】前記圧縮行程のみで燃料噴射する成層スト
イキ燃焼するものに適用した各実施の形態における燃料
噴射時期又は燃料噴射量の変化の様子を図１４（燃料噴
射時期制御）、図１５（成層ストイキ燃焼の燃料噴射量
を増量補正）、図１６（均質燃焼の燃料噴射量を減量補
正）に示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２及び請求項６に係る発明の構成を示す
ブロック図。

【図２】本発明の実施形態に係るシステム構成図。

【図３】同上実施形態における制御を説明するためのフ
ローチャート。

【図４】同上実施形態において運転領域により燃焼を切
り換えるために使用する燃焼切換マップ。

【図５】（Ａ）は、直噴圧縮行程噴射を説明するための
模式図。（Ｂ）は、直噴吸気行程噴射を説明するための
模式図。（Ｃ）は、燃料噴射時の平面図。

【図６】本発明にかかる成層ストイキ燃焼形態の燃焼室
内における混合気の形成状態を説明するための図。

【図７】第１の実施の形態にかかる燃焼切換時における
成層ストイキ燃焼の圧縮行程での燃料噴射時期補正制御
を示すフローチャート。

【図８】同上第１の実施の形態における燃料噴射時期の
変化の様子を示すタイムチャート。

【図９】第2の実施の形態にかかる燃焼切換時における
成層ストイキ燃焼の圧縮行程での燃料噴射量補正制御を
示すフローチャート。

【図10】同上第２の実施の形態における燃料噴射量の変
化の様子を示すタイムチャート。

【図11】第３の実施の形態にかかる燃焼切換時における
成層ストイキ燃焼の吸気行程及び圧縮行程での燃料噴射
量補正制御における燃料噴射量の変化の様子を示すタイ
ムチャート。

【図12】第４の実施の形態にかかる燃焼切換時における
成層ストイキ燃焼の吸気行程での燃料噴射量補正制御に
おける燃料噴射量の変化の様子を示すタイムチャート。

【図13】第5の実施の形態にかかる燃焼切換時における
均質燃焼の燃料噴射量補正制御における燃料噴射量の変
化の様子を示すタイムチャート。

【図14】第６の実施の形態にかかる燃焼切換時における
圧縮行程のみ燃料噴射する成層ストイキ燃焼の燃料噴射
時期の変化の様子を示すタイムチャート。

【図15】第７の実施の形態にかかる燃焼切換時における
圧縮行程のみ燃料噴射する成層ストイキ燃焼の燃料噴射
量の変化の様子を示すタイムチャート。

【図16】第７の実施の形態にかかる燃焼切換時における
圧縮行程のみ燃料噴射する成層ストイキ燃焼を行なうも
ので、均質燃焼の燃料噴射量の変化の様子を示すタイム
チャート。

【符号の説明】

１内燃機関５燃料噴射弁６点火栓７排気通路８空燃比センサ９排気浄化触媒 10 下流側酸素センサ 11 クランク角センサ 50 コントロールユニット

フロントページの続きＦターム(参考） 3G023 AA18 AB01 AC04 AG01 3G301 HA01 HA04 HA16 JA04 KA05 LA00 LB04 MA01 MA11 MA19 MA26 ND01 NE01 NE06 NE11 NE12 NE13 NE15 PA01Z PA11Z PD03A PD03Z PD04A PD04Z PD09A PD09Z PE01Z PE03Z PE08Z PF16Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】暖機完了前の条件で、圧縮行程での燃焼室
内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよ
りリッチな混合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃
焼を行なう直噴火花点火式内燃機関であって、前記排気温度上昇用の成層燃焼と、吸気行程のみでの燃
料噴射による均質燃焼とを機関運転要求に応じて切り換
えるときに、該切り換えによるトルク段差を無くす方向
に、成層燃焼における圧縮行程での燃料噴射における噴
射時期を補正することを特徴とする直噴火花点火式内燃
機関の制御装置。
【請求項２】機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給する
燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火栓
とを備え、暖機完了前の条件で、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴
射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混
合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃焼を行なわせ
るように燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期を制御す
る成層燃焼制御手段と、吸気行程のみでの燃料噴射により燃焼室全体に均質な混
合気を形成して燃焼させるように燃料噴射量、燃料噴射
時期、点火時期を制御する均質燃焼制御手段と、前記成層燃焼制御手段による成層燃焼と、均質燃焼制御
手段による均質燃焼とを機関運転要求に応じて切り換え
る燃焼切換手段と、前記成層燃焼と均質燃焼との切換時に、該切換によるト
ルク段差を無くす方向に成層燃焼における圧縮行程での
燃料噴射における噴射時期を補正する燃料噴射時期補正
手段を含んで構成したことを特徴とする直噴火花点火式
内燃機関の制御装置。
【請求項３】前記成層燃焼は、吸気行程と圧縮行程とに
燃料噴射を分割して行なって、吸気行程での燃料噴射で
燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形
成すると共に圧縮行程での燃料噴射で点火栓周りに空燃
比がストイキよりリッチな混合気を形成し、該混合気を
燃焼するものであることを特徴とする請求項１又は請求
項２に記載の直噴火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項４】前記排気温度上昇用の成層燃焼から前記均
質燃焼への切換時は、該燃焼切換の要求が発生後、燃焼
を切り換えるまでの間、圧縮行程での燃料噴射時期を徐
々に進角側に補正し、前記均質燃焼から前記排気温度上
昇用の成層燃焼への切換時は、該燃焼を切換後、圧縮行
程での進角側に補正された燃料噴射時期を徐々に遅角側
に戻すことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか
１つに記載の直噴火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項５】暖機完了前の条件で、圧縮行程での燃焼室
内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよ
りリッチな混合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃
焼を行なう直噴火花点火式内燃機関であって、前記排気温度上昇用の成層燃焼と、吸気行程のみでの燃
料噴射による均質燃焼とを機関運転要求に応じて切り換
えるときに、該切り換えによるトルク段差を無くす方向
に、燃料噴射量を補正することを特徴とする直噴火花点
火式内燃機関の制御装置。
【請求項６】機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給する
燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火栓
とを備え、暖機完了前の条件で、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴
射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混
合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃焼を行なわせ
るように燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期を制御す
る成層燃焼制御手段と、吸気行程のみでの燃料噴射により燃焼室全体に均質な混
合気を形成して燃焼させるように燃料噴射量、燃料噴射
時期、点火時期を制御する均質燃焼制御手段と、前記成層燃焼制御手段による成層燃焼と、均質燃焼制御
手段による均質燃焼とを機関運転要求に応じて切り換え
る燃焼切換手段と、前記成層燃焼と均質燃焼との切換時に、該切換によるト
ルク段差を無くす方向に燃料噴射量を補正する燃料噴射
量補正手段を含んで構成したことを特徴とする直噴火花
点火式内燃機関の制御装置。
【請求項７】前記成層燃焼は、吸気行程と圧縮行程とに
燃料噴射を分割して行なって、吸気行程での燃料噴射で
燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形
成すると共に圧縮行程での燃料噴射で点火栓周りに空燃
比がストイキよりリッチな混合気を形成し、該混合気を
燃焼するものであることを特徴とする請求項５又は請求
項６に記載の直噴火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項８】前記排気温度上昇用の成層燃焼から前記均
質燃焼への切換時は、該燃焼切換の要求が発生後、燃焼
を切り換えるまでの間、燃料噴射量を徐々に増量補正
し、前記均質燃焼から前記排気温度上昇用の成層燃焼へ
の切換時は、該燃焼を切換後、増量補正された燃料噴射
量を徐々に補正無しの状態に戻すことを特徴とする請求
項５〜請求項７のいずれか１つに記載の直噴火花点火式
内燃機関の制御装置。
【請求項９】前記成層燃焼時に増量補正される燃料噴射
量は、圧縮行程時に燃料噴射される燃料噴射量、吸気行
程時に燃料噴射される燃料噴射量、又は、吸気行程時及
び圧縮行程時に燃料噴射される燃料噴射量のいずれかで
あることを特徴とする請求項８に記載の直噴火花点火式
内燃機関の制御装置。
【請求項10】前記排気温度上昇用の成層燃焼から前記均
質燃焼への切換時は、燃焼を切換後、減量補正された燃
料噴射量を徐々に増量して補正無しの状態に戻し、前記
均質燃焼から前記排気温度上昇用の成層燃焼への切換時
は、該燃焼切換の要求が発生後、燃焼を切り換えるまで
の間、燃料噴射量を徐々に減量補正することを特徴とす
る請求項５〜請求項７のいずれか１つに記載の直噴火花
点火式内燃機関の制御装置。