JP2001098964A - 火花点火式直噴エンジンの制御装置 - Google Patents

火花点火式直噴エンジンの制御装置

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JP2001098964A
JP2001098964A JP28062499A JP28062499A JP2001098964A JP 2001098964 A JP2001098964 A JP 2001098964A JP 28062499 A JP28062499 A JP 28062499A JP 28062499 A JP28062499 A JP 28062499A JP 2001098964 A JP2001098964 A JP 2001098964A
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JP
Japan
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valve
intake
exhaust gas
amount
exhaust
Prior art date
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Pending
Application number
JP28062499A
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English (en)
Inventor
Hirobumi Nishimura
博文 西村
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D2013/0292—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation in the start-up phase, e.g. for warming-up cold engine or catalyst
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成層燃焼領域を狭めることなく、排気ガス浄
化触媒が非活性化するのを効果的に防止できるようにす
る。 【解決手段】 エンジンの低負荷低回転領域を圧縮行程
噴射の成層燃焼領域とするように燃料の噴射状態を制御
する燃料噴射制御手段を備えた火花点火式直噴エンジン
の制御装置において、排気ガス浄化触媒１１の温度を判
別する触媒温度判別手段１６と、上記成層燃焼領域で排
気ガス浄化触媒が低温状態にあることが確認された場合
に、上記吸気弁２ａと排気弁３ａとの開弁オーバラップ
量を通常時に比べて減少させるバルブタイミング可変手
段（ＶＶＴ制御手段）１９からなるオーバラップ制御手
段とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に搭載さ
れる火花点火式直噴エンジンの制御装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特公平５−８３７３０号公
報に示されるように、燃焼室内へ負荷に対応した出力制
御用の燃料を供給する燃料供給手段と、燃焼室内に配設
された着火装置と、吸気通路の開口面積をアクセル操作
とは機械的に連係せずに制御する吸気絞り手段と、排気
通路に配設された触媒装置と、排気系の温度を検出する
排気温度検出手段とを備え、少なくとも低負荷時は燃料
供給手段から着火装置の回りに偏在させるように燃料を
供給して着火させることにより層状燃焼（成層燃焼）を
行うとともに、上記吸気絞り手段によって上記燃料量に
比して吸気通路の開口面積を増大して希薄燃焼（リーン
燃焼）を行う一方、高負荷時には燃焼室内に分散して燃
料を供給して点火させることにより均一燃料を行うよう
にした層状吸気エンジンであって、上記排気温度検出手
段からの出力を受け、排気系の温度が設定値以下に低下
したときには、吸気絞り手段により吸気通路の開口面積
を減少させて吸気量を低減することにより、上記触媒装
置の過冷却を抑制して早期に触媒温度を上昇させること
が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に示されるよ
うに排気系の温度が設定値以下に低下したときに、上記
触媒装置の過冷却を抑制するするために、吸気絞り手段
により吸気通路の開口面積を減少させることにより、均
一燃焼化傾向を得るようにように構成した場合には、燃
費を効果的に向上させる目的で設けられた成層燃焼領域
が狭められて燃費が悪化する等の問題があった。
【０００４】本発明は、このような事情に鑑み、成層燃
焼領域を狭めることなく、排気ガス浄化触媒が非活性化
するのを効果的に防止できる火花点火式直噴エンジンの
制御装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
排気通路に設けられた排気ガス浄化触媒と、燃焼室内に
燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、吸気弁と排気弁との
開弁オーバラップ量を調節するオーバラップ調節手段
と、エンジンの低負荷低回転領域を圧縮行程噴射の成層
燃焼領域とするように燃料の噴射状態を制御する燃料噴
射制御手段とを備えた火花点火式直噴エンジンの制御装
置において、排気ガス浄化触媒の温度を判別する触媒温
度判別手段と、上記成層燃焼領域で排気ガス浄化触媒が
低温状態にあることが確認された場合に、上記吸気弁と
排気弁との開弁オーバラップ量を通常時に比べて低減す
るように上記オーバラップ調節手段を制御するオーバラ
ップ制御手段とを備えたものである。
【０００６】上記構成によれば、成層燃焼領域における
通常時には、吸気弁と排気弁との開弁オーバラップ量が
所定値に設定され、この開弁オーバラップ時に排気ガス
が燃焼室内に吹き戻されることにより生じる内部ＥＧＲ
効果に応じ、燃料の気化及び霧化が促進されるととも
に、ポンピングロスが低減されてエンジンの燃費及びエ
ミッションが効果的に改善されることになる。そして、
上記触媒温度判別手段により排気ガス浄化触媒が低温状
態にあることが確認された場合には、吸気弁と排気弁と
の開弁オーバラップ量が通常時よりも低減されて上記内
部ＥＧＲ効果が抑制されることにより、排気ガス温度が
上昇するため、上記排気ガス浄化触媒が非活性状態とな
ることが効果的に防止される。
【０００７】請求項２に係る発明は、上記請求項１記載
の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃
焼領域で排気ガス浄化触媒が低温状態にあることが確認
された場合に、吸気弁と排気弁との開弁オーバラップ量
を通常時に比べて低減する制御の実行時に、燃焼室内に
導入される吸気量を減少させるように制御する吸気量制
御手段を備えたものである。
【０００８】上記構成によれば、吸気弁と排気弁との開
弁オーバラップ量が通常時よりも低減されることによ
り、燃焼室内に導入される吸気量が増大する傾向が生じ
た場合には、上記吸気量制御手段によって燃焼室内に導
入される吸気量を減少させる制御が実行されることによ
り、燃焼室内の空燃比が過度にリーン化することが防止
される。また、上記開弁オーバラップ量を低減する制御
の実行時に、燃焼室内に導入される吸気量が低減される
ことにより、吸気量が過多になることに起因する排気ガ
ス温度の低下が防止されるため、上記排気ガス浄化触媒
が非活性状態となることが、さらに効果的に防止され
る。
【０００９】請求項３に係る発明は、上記請求項２記載
の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃
焼領域で排気ガス浄化触媒が低温状態にあることが確認
された場合に、吸気弁の開閉タイミングを調節すること
により、吸気弁と排気弁との開弁オーバラップ量を通常
時に比べて低減するとともに、燃焼室内に導入される吸
気量を減少させるバルブタイミング可変手段を備えたも
のである。
【００１０】上記構成によれば、成層燃焼領域で排気ガ
ス浄化触媒が低温状態にあることが確認された場合に
は、吸気弁と排気弁との開弁オーバラップ量を通常時よ
りも低減するとともに、燃焼室内に導入される吸気量を
低減するように、上記バルブタイミング可変手段によっ
て吸気弁の開閉タイミングを調節することにより、上記
排気ガス浄化触媒が非活性状態となるのを効果的に防止
することができる。
【００１１】請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３
のいずれかに記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置
において、成層燃焼領域の極低負荷時に、触媒温度が低
温状態にあることが確認された場合には、吸気行程で燃
料を噴射させるとともに、吸気弁と排気弁との開弁オー
バラップ量を通常時に比べて低減するように構成したも
のである。
【００１２】上記構成によれば、エンジンの極低負荷時
に、触媒温度が低温状態にあるために排気ガス浄化触媒
が極めて非活性化し易い状態にあることが確認された場
合には、吸気行程で燃料が噴射されて均一燃焼状態とさ
れるともに、上記吸気弁と排気弁との開弁オーバラップ
量が通常時に比べて低減されることにより、上記排気ガ
ス浄化触媒が非活性状態となることが効果的に防止され
る。
【００１３】請求項５に係る発明は、排気通路に設けら
れた排気ガス浄化触媒と、燃焼室内に燃料を直接噴射す
る燃料噴射弁と、エンジンの低負荷低回転領域を圧縮行
程噴射の成層燃焼領域とするように燃料の噴射状態を制
御する燃料噴射制御手段とを備えた火花点火式直噴エン
ジンの制御装置において、排気ガス浄化触媒の温度を判
別する触媒温度判別手段と、上記成層燃焼領域で排気ガ
ス浄化触媒が低温状態にあることが確認された場合に、
燃焼室内に導入される吸気の流速を低下させるように制
御する吸気流速制御手段とを備えたものである。
【００１４】上記構成によれば、触媒温度判別手段によ
り排気ガス浄化触媒が低温状態にあることが確認された
場合には、燃焼室内に導入される吸気の流速を低下させ
る制御が実行されることにより、燃料の燃焼速度が低下
して排気ガス温度が上昇するため、上記排気ガス浄化触
媒が非活性状態となることが効果的に防止される。
【００１５】請求項６に係る発明は、上記請求項５記載
の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、吸気通
路を開閉する吸気シャッター弁を備え、この吸気シャッ
ター弁を開方向に駆動することにより、吸気の流速を低
下させるように構成したものである。
【００１６】上記構成によれば、触媒温度判別手段によ
り排気ガス浄化触媒が低温状態にあることが確認された
場合には、上記吸気シャッター弁が開放されることによ
り、燃焼室内に導入される吸気の流速を低下させる制御
が実行されることになる。
【００１７】請求項７に係る発明は、上記請求項５また
は６記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置におい
て、吸気弁と排気弁との開弁オーバラップ量を調節する
オーバラップ調節手段と、成層燃焼領域で排気ガス浄化
触媒が低温状態にあることが確認された場合に、吸気弁
と排気弁との開弁オーバラップ量を通常時に比べて低減
するように上記オーバラップ調節手段を制御するオーバ
ラップ制御手段とを備えたものである。
【００１８】上記構成によれば、触媒温度判別手段によ
り排気ガス浄化触媒が低温状態にあることが確認された
場合には、吸気弁と排気弁との開弁オーバラップ量を通
常時に比べて低減する制御と、燃焼室内に導入される吸
気の流速を低下させる制御とが同時に実行されることに
より、排気ガス温度が効果的に上昇することになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る火花点火式
直噴エンジンの制御装置の実施形態を示している。この
エンジンの制御装置は、自動車に搭載される筒内噴射型
のガソリンエンジンのエンジン本体１に接続された吸気
通路２および排気通路３と、上記エンジン本体１の燃焼
室の頂部に設けられた点火プラグ４と、燃焼室内に燃料
を直接噴射する燃料噴射弁５とを有している。
【００２０】上記吸気通路２には、サージタンク６が設
けられるとともに、その上流側にスロットル弁７が設け
られている。このスロットル弁７は、エンジンコントロ
ールユニット（ＥＣＵ）８から出力される制御信号に応
じて作動する電気的なアクチュエータ９によって駆動さ
れることにより、燃焼室内に導入される吸気量を調節す
るように構成されている。
【００２１】上記サージタンク６の下流側には、吸気通
路２を開閉してスワールを形成する吸気シャッター弁２
１が設けられるともに、吸気ポートを開閉する吸気弁２
ａが設けられ、この吸気弁２ａの動弁機構には、吸気弁
２ａの開閉タイミングを調節することにより、後述する
ように吸気弁２ａと排気弁３ａとのオーバラップ量を調
節するバルブタイミング調節機構２ｂからなるオーバラ
ップ調節手段が設けられている。上記吸気シャッター弁
２１は、第１通路と第２通路とに分岐された吸気通路２
の第２通路側に配設され、この第２通路を閉止して第１
通路側から燃焼室内に供給される吸気の流速を増大させ
ることによりスワールを生成するように構成されてい
る。
【００２２】また、上記排気通路３には、排気ポートを
開閉する排気弁３ａと、排気ガスの空燃比を検出するＯ
2センサ１０とが配設されるとともに、エンジンの排気
マニホールドに接続された上流側排気通路３の下流側に
は、排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒１１が配設さ
れている。この排気ガス浄化触媒１１は、三元触媒によ
り構成してもよいが、暖機後に空燃比をリーンにして成
層運転を行う場合の浄化性能を高めるため、空燃比が理
論空燃比よりもリーンな条件下にある場合でも、ＮＯｘ
を効果的に浄化することができる触媒を用いることが望
ましい。
【００２３】上記エンジンには、吸気通路２内を通過す
る吸気量を検出するエアフローセンサ１２、エンジン回
転数を検出するためのクランク角センサ１３、アクセル
開度センサ１４およびエンジン水温センサ１５等の各種
センサ類が装備され、これらの検出信号がエンジンコン
トロールユニット（ＥＣＵ）８に入力されるようになっ
ている。
【００２４】このエンジンコントロールユニット８に
は、エンジンの運転状態を判別する運転状態判別手段１
６と、燃料の噴射量および噴射時期を制御する燃料噴射
制御手段１７と、排気ガス浄化触媒１１の温度状態を判
別する触媒温度判別手段１８と、上記バルブタイミング
調節機構２ｂに制御信号を出力して吸気弁２ａの開閉タ
イミングを制御するバルブタイミング可変手段（ＶＶＴ
制御手段）１９と、上記スロットル弁７の開度を調節す
る制御信号をアクチュエータ９に出力して燃焼室内に導
入される吸気量を制御する吸気量制御手段２０と、上記
吸気シャッター弁２１のアクチュエータに制御信号を出
力して吸気シャッター弁２１の開度を制御するシャッタ
ー弁制御手段２２とが設けられている。
【００２５】上記運転状態判別手段１６は、クランク角
センサ１３により検出されたエンジン回転数の検出値
と、アクセル開度センサ１４により検出されたエンジン
負荷の検出値とに基づき、エンジンが図２に示す高負荷
高低回転の均一燃焼領域Ａにあるか、低負荷低回転の成
層燃焼領域Ｂにあるかを判別し、この判別データを上記
燃料噴射制御手段１７等に出力するように構成されてい
る。
【００２６】上記燃料噴射制御手段１７は、アクセル開
度を検出するアクセル開度センサ１４によって検出され
たアクセル開度と、上記クランク角センサ１５によって
検出されたエンジン回転数とに基づき、予め設定された
マップからエンジンの目標トルクを読み出すとともに、
この目標トルクと、上記エアフローセンサ７によって検
出された実吸気量とに基づき、予め設定されたマップか
ら目標燃料噴射量を読み出し、この目標燃料噴射量に対
応した制御信号を上記燃料噴射弁５に出力するように構
成されている。
【００２７】また、上記燃料噴射制御手段１７は、運転
状態判別手段１６により判別されたエンジンの運転状態
に応じて燃料の噴射時期を制御するように構成されてい
る。すなわち、図２に示すように、エンジンの温間時
に、高負荷高回転の均一燃焼領域Ａにある場合には、上
記燃料噴射制御手段１７により吸気行程で燃料を噴射し
て均一燃焼を行わせる制御を実行し、低負荷低回転の成
層燃焼領域Ｂにある場合には、上記燃料噴射制御手段１
７により圧縮行程で燃料を噴射して成層燃焼を行わせる
制御を実行するように構成されている。
【００２８】上記触媒温度判別手段１８は、上記エンジ
ン水温センサ１５の検出信号に応じて排気ガス浄化触媒
１１の温度状態を推定することにより、この排気ガス浄
化触媒１１が、図３に示す基準温度Ｔ以下の低温である
ために非活性化し易い状態にあるか否かを判別するよう
に構成されている。なお、上記エンジン水温検出手段１
５の検出値と、エンジン始動時からの時間の経過とに基
づいて上記排気ガス浄化触媒１１の温度状態を判別し、
あるいは排気ガス浄化触媒１１の温度を直接検出するこ
とにより、その温度状態を判別するように構成してもよ
い。
【００２９】上記バルブタイミング可変手段１９は、低
負荷低回転の成層燃焼領域Ｂで、上記触媒温度判別手段
１８により排気ガス浄化触媒１１が基準温度Ｔ以下の低
温状態にあることが確認された場合に、吸気弁２ａの開
弁期間を、図４の実線で示す通常時に比べて破線で示す
ように短くすることにより、吸気弁２ａと排気弁３ａと
の開弁オーバラップ量を低減する制御を実行するオーバ
ラップ制御手段としての機能を有している。
【００３０】上記吸気量制御手段２０は、運転状態に応
じた制御信号を上記スロットル弁７のアクチュエータ９
に出力することにより、エンジンが高負荷高回転の均一
燃焼領域Ａにある場合には、スロットル開度を絞って燃
焼室内に導入される吸気量を減少させるとともに、エン
ジンが低負荷低回転の成層燃焼領域Ｂにある場合には、
スロットル開度を大きくして燃焼室内に導入される吸気
量を増大させるように構成されている。
【００３１】また、上記成層燃焼領域Ｂで排気ガス浄化
触媒１１が基準温度Ｔ以下の低温状態にあることが確認
された場合には、上記スロットル弁７の開度を減少させ
る制御信号が上記吸気量制御手段２０からスロットル弁
７のアクチュエータ９に出力されることにより、吸気弁
２ａと排気弁３ａとのオーバラップ量を通常時に比べて
低減する上記制御の実行時に、燃焼室内に導入される吸
気量を減少させるように構成されている。
【００３２】上記火花点火式直噴エンジンの制御装置に
おいて実行される制御動作を、図５に示すフローチャー
トに基づいて説明する。上記制御動作がスタートする
と、まず上記運転状態判別手段１７においてエンジンの
運転領域が図２に示す低負荷低回転の成層燃焼領域Ｂに
あるか否かを判定し（ステップＳ１）、ＮＯと判定され
て均一燃焼領域Ａにあることが確認された場合には、吸
気行程で燃料噴射を行うとともに、均一燃焼制御用の各
マップから読み出された開弁オーバラップ量、吸気量及
び吸気流速に基づいて、吸気弁２ａの開閉タイミング、
スロットル弁開度及びシャッター弁開度を制御する均一
燃焼モードの制御を実行する（ステップＳ２）。
【００３３】上記ステップＳ１でＹＥＳと判定された場
合には、上記触媒温度判別手段１８において触媒温度が
低温状態にあるか否かを判定し（ステップＳ３）、ＮＯ
と判定された場合には、圧縮行程で燃料噴射を行うとと
もに、成層燃焼制御用の各マップから読み出された開弁
オーバラップ量、吸気量及び吸気流速に基づいて、吸気
弁２ａの開閉タイミング、スロットル弁開度及びシャッ
ター弁開度を制御する通常の成層燃焼モードの制御を実
行する（ステップＳ４）。
【００３４】また、上記ステップＳ３でＹＥＳと判定さ
れてエンジンが成層燃焼領域Ｂにある状態で、排気ガス
浄化触媒１１が基準温度Ｔ以下の低温状態にあることが
確認された場合には、上記成層燃焼制御用の各マップか
ら読み出された通常時の開弁オーバラップ量を低減する
とともに、同吸気量を低減し、かつ同吸気流速を増大さ
せる方向にそれぞれ補正した補正値に基づいて、吸気弁
２ａの開閉タイミング、スロットル弁開度及びシャッタ
ー弁開度を制御する成層燃焼補正モードの制御を実行す
る（ステップＳ６）。
【００３５】上記のようにエンジンの低負荷低回転領域
を圧縮行程噴射の成層燃焼領域とするように燃料の噴射
状態を制御する燃料噴射制御手段１７を備えた火花点火
式直噴エンジンの制御装置において、上記成層燃焼領域
で排気ガス浄化触媒１１が低温状態にあることが確認さ
れた場合に、上記吸気弁２ａと排気弁３ａとの開弁オー
バラップ量を通常時に比べて低減するように構成したた
め、上記成層燃焼領域を狭めることなく、排気ガス温度
を上昇させることにより、排気ガス浄化触媒１１が非活
性状態となるのを効果的に防止することができる。
【００３６】すなわち、上記成層燃焼領域における通常
時には、吸気弁２ａと排気弁３ａとの開弁オーバラップ
量がマップから読み出された所定値に設定されることに
より、この開弁オーバラップ時に排気ガスが燃焼室内に
吹き戻されることによる内部ＥＧＲ効果に応じ、燃料の
気化及び霧化が促進されるとともに、ポンピングロスが
低減されてエンジンの燃費及びエミッションが効果的に
改善されるようになっている。
【００３７】そして、上記成層燃焼領域において、触媒
温度判別手段１６により排気ガス浄化触媒１１が低温状
態にあることが確認された場合には、吸気弁２ａと排気
弁３ａとの開弁オーバラップ量を通常時よりも低減して
上記内部ＥＧＲ効果を抑制することにより、上記成層燃
焼状態を維持しつつ、排気ガス温度を上昇させることが
できるため、上記排気ガス浄化触媒１１が非活性状態と
なるのを効果的に防止できる。また、上記のように吸気
弁２ａと排気弁３ａとの開弁オーバラップ量を通常時よ
りも低減することにより、排気通路３に導出されるＨＣ
量を増加させることができるため、このＨＣ成分を排気
通路３内で燃焼させることによって排気ガス浄化触媒１
１の温度を上昇させることができる。
【００３８】また、上記実施形態では、成層燃焼領域で
排気ガス浄化触媒１１が低温状態にあることが確認され
た場合に、吸気弁２ａと排気弁３ａとの開弁オーバラッ
プ量を通常時に比べて低減する制御の実行時に、上記吸
気量制御手段２０により燃焼室内に導入される吸気量を
減少させるように構成したため、燃焼室内の空燃比が過
度にリーン化するのを防ぐことができる。また、上記開
弁オーバラップ量を低減する制御の実行時に、燃焼室内
に導入される吸気量を減少させることにより、吸気量が
過多になることに起因する排気ガス温度の低下を防止で
きるため、上記排気ガス浄化触媒１１が非活性状態とな
るのを、さらに効果的に防止することができる。
【００３９】なお、上記実施形態では、成層燃焼領域で
排気ガス浄化触媒１１が低温状態にあることが確認され
た場合に、スロットルバルブ７の開度を調節することに
より、吸気量を減少させるようにした上記実施形態に代
え、上記バルブタイミング可変手段１９によって吸気弁
２の開弁期間を狭めるように、その開閉タイミングを調
節することにより、吸気弁２ａと排気弁３ａとの開弁オ
ーバラップ量を通常時に比べて低減する制御と、燃焼室
内に導入される吸気量を減少させる制御との両方を実行
するように構成してもよく、この場合には、簡単な構成
で上記排気ガス浄化触媒１１が非活性状態となるのを効
果的に防止できるという利点がある。
【００４０】また、アイドル運転時等の極低負荷時に、
触媒温度が低温状態にあることが確認された場合には、
吸気行程で燃料を噴射させるとともに、吸気弁２ａと排
気弁３ａとの開弁オーバラップ量を通常時に比べて低減
するように構成してもよい。すなわち、上記成層燃焼領
域において、エンジンがアイドル運転時等の極低負荷状
態にあるとともに、触媒温度が低いために排気ガス浄化
触媒１１が極めて非活性化し易い状態にあることが確認
された場合に、上記のように吸気量を低減しつつ、吸気
行程で燃料を噴射して均一燃焼状態とするともに、上記
吸気弁２ａと排気弁３ａとの開弁オーバラップ量を通常
時に比べて低減させることにより、排気ガス温度を顕著
に上昇させることができるため、上記排気ガス浄化触媒
１１が非活性状態となるのを効果的に防止することがで
きる。
【００４１】また、上記のように成層燃焼領域で排気ガ
ス浄化触媒１１が低温状態にあることが確認された場合
に、シャッター弁制御手段２２からなる吸気流速制御手
段により、吸気通路２を開閉する吸気シャッター弁２１
を開方向に駆動して燃焼室内に導入される吸気の流速を
低下させるように構成した場合においても、燃料の燃焼
速度を低下させることによって排気ガス温度を上昇させ
ることができるため、簡単な構成で上記排気ガス浄化触
媒１１が非活性状態となるのを効果的に防止することが
できる。
【００４２】特に、上記実施形態に示すように、成層燃
焼領域で排気ガス浄化触媒が低温状態にあることが確認
された場合に、上記バルブタイミング可変手段１９から
なるオーバラップ制御手段により吸気弁２ａと排気弁３
ａとの開弁オーバラップ量を通常時に比べて低減する制
御と、上記シャッター弁制御手段２２等からなる吸気流
速制御手段により燃焼室内に導入される吸気の流速を低
下させる制御とを同時に実行するように構成した場合に
は、上記開弁オーバラップ量を低減して内部ＥＧＲ効果
を低減する作用と、吸気流速を低下させて燃焼速度を低
下せる作用との相乗作用により、排気ガス温度を効果的
に上昇させることができるため、上記排気ガス浄化触媒
１１が非活性状態となるのを確実に防止できるという利
点がある。
【００４３】なお、スワール生成用の吸気シャッター弁
２１の開度を調節することにより吸気流速を制御する上
記シャッター弁制御手段２２に代え、タンブル生成用の
シャッター弁の開度を調節する制御手段等からなる吸気
流速制御手段を設け、成層燃焼領域で触媒温度が低いこ
とが確認された場合に、上記タンブル生成用のシャッタ
ー弁を開方向に駆動することにより、吸気流速を低下さ
せるように構成してもよく、あるいは各気筒毎に複数の
吸気弁を設け、これらの吸気弁をすべて開状態とする等
により、吸気流速を低下させるように構成してもよい。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、排気通
路に設けられた排気ガス浄化触媒と、燃焼室内に燃料を
直接噴射する燃料噴射弁と、吸気弁と排気弁との開弁オ
ーバラップ量を調節するオーバラップ調節手段と、エン
ジンの低負荷低回転領域を圧縮行程噴射の成層燃焼領域
とするように燃料の噴射状態を制御する燃料噴射制御手
段とを備えた火花点火式直噴エンジンの制御装置におい
て、排気ガス浄化触媒の温度を判別する触媒温度判別手
段と、上記成層燃焼領域で排気ガス浄化触媒が低温状態
にあることが確認された場合に、上記吸気弁と排気弁と
の開弁オーバラップ量を通常時に比べて低減するように
上記オーバラップ調節手段を制御するオーバラップ制御
手段とを設けたため、排気ガス浄化触媒の低温時に、上
記成層燃焼領域を狭めることなく、排気ガス温度を上昇
させることにより、上記排気ガス浄化触媒が非活性状態
となるのを効果的に防止できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る火花点火式直噴エンジンの制御装
置の実施形態を示す説明図である。
【図２】エンジンの運転領域を示すグラフである。
【図３】触媒温度と排気浄化率との対応関係を示すグラ
フである。
【図４】吸気弁と排気弁との開閉タイミングを示すタイ
ムチャートである。
【図５】上記制御装置による制御動作を示すフローチャ
ートである。
【符号の説明】
２ｂ バルブタイミング調節機構（オーバラップ調節手
段） ３ 排気通路 １１ 排気ガス浄化触媒 １６ 運転状態判別手段 １７ 燃料噴射制御手段 １８ 触媒温度判別手段 １９ バルブタイミング可変手段（オーバラップ制御手
段） ２０ 吸気量制御手段 ２１ 吸気シャッター弁 ２２ シャッター弁制御手段
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G091 AA17 AA24 AB03 AB04 BA04 CB07 DA01 EA01 EA05 EA07 EA18 FA08 FA13 FB02 FC07 3G092 AA01 AA06 AA09 AA10 AA11 DA12 DC02 DC03 DD03 EA02 FA24 GA05 GA17 HA00X HA01X HA01Z HA06X HA13X HD02X HD02Z HD05Z HE01Z HE03Z HE08Z HF08Z 3G301 HA01 HA04 HA16 HA17 HA19 JA02 KA08 KA24 LA02 LA03 LA05 LA07 LB04 NE06 NE15 PA01Z PA11Z PD02Z PD12Z PE01Z PE03Z PE08Z PE10Z PF03Z

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排気通路に設けられた排気ガス浄化触媒
    と、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、吸気
    弁と排気弁との開弁オーバラップ量を調節するオーバラ
    ップ調節手段と、エンジンの低負荷低回転領域を圧縮行
    程噴射の成層燃焼領域とするように燃料の噴射状態を制
    御する燃料噴射制御手段とを備えた火花点火式直噴エン
    ジンの制御装置において、排気ガス浄化触媒の温度を判
    別する触媒温度判別手段と、上記成層燃焼領域で排気ガ
    ス浄化触媒が低温状態にあることが確認された場合に、
    上記吸気弁と排気弁との開弁オーバラップ量を通常時に
    比べて低減するように上記オーバラップ調節手段を制御
    するオーバラップ制御手段とを備えたことを特徴とする
    火花点火式直噴エンジンの制御装置。
  2. 【請求項２】 成層燃焼領域で排気ガス浄化触媒が低温
    状態にあることが確認された場合に、吸気弁と排気弁と
    の開弁オーバラップ量を通常時に比べて低減する制御の
    実行時に、燃焼室内に導入される吸気量を減少させるよ
    うに制御する吸気量制御手段を備えたことを特徴とする
    請求項１記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置。
  3. 【請求項３】 成層燃焼領域で排気ガス浄化触媒が低温
    状態にあることが確認された場合に、吸気弁の開閉タイ
    ミングを調節することにより、吸気弁と排気弁との開弁
    オーバラップ量を通常時に比べて低減するとともに、燃
    焼室内に導入される吸気量を減少させるバルブタイミン
    グ可変手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の火
    花点火式直噴エンジンの制御装置。
  4. 【請求項４】 成層燃焼領域の極低負荷時に、触媒温度
    が低温状態にあることが確認された場合には、吸気行程
    で燃料を噴射させるとともに、吸気弁と排気弁との開弁
    オーバラップ量を通常時に比べて低減するように構成し
    たことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の火
    花点火式直噴エンジンの制御装置。
  5. 【請求項５】 排気通路に設けられた排気ガス浄化触媒
    と、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、エン
    ジンの低負荷低回転領域を圧縮行程噴射の成層燃焼領域
    とするように燃料の噴射状態を制御する燃料噴射制御手
    段とを備えた火花点火式直噴エンジンの制御装置におい
    て、排気ガス浄化触媒の温度を判別する触媒温度判別手
    段と、上記成層燃焼領域で排気ガス浄化触媒が低温状態
    にあることが確認された場合に、燃焼室内に導入される
    吸気の流速を低下させるように制御する吸気流速制御手
    段とを備えたことを特徴とする火花点火式直噴エンジン
    の制御装置。
  6. 【請求項６】 吸気通路を開閉する吸気シャッター弁を
    備え、この吸気シャッター弁を開方向に駆動することに
    より、吸気の流速を低下させるように構成したことを特
    徴とする請求項５記載の火花点火式直噴エンジンの制御
    装置。
  7. 【請求項７】 吸気弁と排気弁との開弁オーバラップ量
    を調節するオーバラップ調節手段と、成層燃焼領域で排
    気ガス浄化触媒が低温状態にあることが確認された場合
    に、吸気弁と排気弁との開弁オーバラップ量を通常時に
    比べて低減するように上記オーバラップ調節手段を制御
    するオーバラップ制御手段とを備えたことを特徴とする
    請求項５または６記載の火花点火式直噴エンジンの制御
    装置。
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