JP2001123863A - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃焼モードが成層燃焼と均質燃焼との間で頻繁
に切り替えられることに起因して機関運転に際しての円
滑性が悪化してしまうのを抑制する。 【解決手段】電子制御装置４０は、機関負荷率及び機関
回転速度に基づいて内燃機関１０の燃焼モードを成層燃
焼と均質ストイキ燃焼との間で切替制御するとともに、
リッチスパイク処理の要求があるときに燃焼モードを均
質リッチ燃焼に設定する。また、電子制御装置４０は、
機関運転状態が燃焼モードとして成層燃焼が選択される
領域を含む所定高負荷領域にあるときにリッチスパイク
処理の実行を禁止する一方で、リッチスパイク処理の実
行中に機関運転状態が前記所定高負荷領域に移行する際
にはその禁止を無効化してリッチスパイク処理を継続し
て実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、機関運転状態に
基づいて燃焼モードを成層燃焼と均質燃焼との間で切替
制御するとともに、機関空燃比を理論空燃比よりもリッ
チに設定する要求があるときに燃焼モードを均質リッチ
燃焼に切り替えるようにした内燃機関の燃焼制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】成層燃焼等のリーン燃焼を行う内燃機関
では、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するＮＯｘ
吸蔵還元触媒がその排気系に設けられている。また、こ
うした内燃機関では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の浄化能力を
維持するために、燃焼モードを機関運転状態に基づいて
設定される成層燃焼から均質リッチ燃焼に強制的に切り
替えることにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されてい
るＮＯｘを還元する処理、いわゆるリッチスパイク処理
が行われる（例えば特開平７−３３２０７１号公報参
照）。

【０００３】ところで、こうしたリッチスパイク処理の
ように、燃焼モードを均質リッチ燃焼等の均質燃焼と成
層燃焼との間で切り替える際には、吸入空気量が急激に
変化し、その変化に伴って機関燃焼状態が悪化すること
がある。特に、こうした機関燃焼状態の悪化は、高負荷
領域ほど燃焼モードの切り替えに伴う吸入空気量の変化
が大きくなるため、一層顕著になる傾向がある。

【０００４】そこで、上記のような燃焼モードの切り替
えに伴う機関燃焼状態の悪化を極力抑えるために、例え
ば、機関運転状態が燃焼モードとして成層燃焼が選択さ
れる領域を含む所定高負荷領域にあるときには、リッチ
スパイク処理の実行を禁止するようにすることが考えら
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにリッチスパイク処理の実行を上記所定高負荷領域に
おいて一律に禁止するようにすると、機関運転状態が所
定高負荷領域内に移行したときにはリッチスパイク処理
が中断されて燃焼モードが例えば成層燃焼に切り替えら
れる一方、機関運転状態が所定高負荷領域から外れたと
きには燃焼モードが成層燃焼から再び均質リッチ燃焼に
切り替えられるようになる。その結果、成層燃焼と均質
燃焼との間における燃焼モードの切り替えが頻繁に行わ
れてしまうようになる。そして、このように燃焼モード
の切り替えが頻繁に行われると、燃焼モードを成層燃焼
に設定したときと均質燃焼に設定したときとでは機関出
力特性等が異なっているために、機関運転に際しての円
滑性の悪化が避け得ないものとなる。

【０００６】この発明はこうした従来の実情に鑑みてな
されたものであり、その目的は、燃焼モードが成層燃焼
と均質燃焼との間で頻繁に切り替えられることに起因し
て機関運転に際しての円滑性が悪化してしまうのを抑制
することのできる内燃機関の燃焼制御装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載した発明では、機関運転状態に基づ
いて燃焼モードを成層燃焼と均質燃焼との間で切替制御
するとともに、機関空燃比を理論空燃比よりもリッチに
設定する要求があるときに燃焼モードを均質リッチ燃焼
に設定する内燃機関の燃焼制御装置において、機関運転
状態が燃焼モードとして成層燃焼が選択される領域を含
む所定高負荷領域にあるときに均質リッチ燃焼の実行を
禁止する禁止手段と、均質リッチ燃焼の実行中に機関運
転状態が前記所定高負荷領域に移行する際には前記禁止
手段による禁止を無効化して均質リッチ燃焼を継続する
継続手段とを備えるようにしている。

【０００８】上記構成では、機関運転状態が所定高負荷
領域にあるときには、均質リッチ燃焼の実行を禁止する
一方で、均質リッチ燃焼の実行中に機関運転状態が変化
して上記所定高負荷領域に移行したときには、そもそも
燃焼モードの切り替えが伴わないことから、この場合に
は均質リッチ燃焼を禁止せず、そのまま継続させるよう
にしている。

【０００９】従って、燃焼モードが均質リッチ燃焼と成
層燃焼との間で切り替えられる頻度を減少させることが
でき、成層燃焼と均質燃焼との間で燃焼モードが頻繁に
切り替えられることに起因して機関運転に際しての円滑
性が悪化してしまうのを抑制することができるようにな
る。

【００１０】尚、上記均質燃焼には、機関空燃比を理論
空燃比に設定する均質ストイキ燃焼と、同機関空燃比を
理論空燃比よりもリーンに設定する均質リーン燃焼とが
含まれる。

【００１１】請求項２に記載した発明では、機関運転状
態に基づいて燃焼モードを成層燃焼と均質燃焼との間で
切替制御するとともに、機関空燃比を理論空燃比よりも
リッチに設定する要求があるときに燃焼モードを均質リ
ッチ燃焼に設定する内燃機関の燃焼制御装置において、
機関運転状態が燃焼モードとして成層燃焼が選択される
領域を含む所定高負荷領域にあるときに均質リッチ燃焼
の実行を禁止する禁止手段と、機関運転状態が前記所定
高負荷領域において燃焼モードを成層燃焼とする領域か
ら均質燃焼とする領域に移行する際には前記禁止手段に
よる禁止を無効化して燃焼モードを成層燃焼から均質リ
ッチ燃焼に切り替える切替手段とを備えるようにしてい
る。

【００１２】上記構成では、機関運転状態が所定高負荷
領域にあるときに均質リッチ燃焼の実行を禁止する一方
で、機関運転状態が上記所定高負荷領域において成層燃
焼領域から均質燃焼領域に移行したときには、仮に均質
リッチ燃焼の実行を禁止したとしても、燃焼モードは機
関運転状態に基づいて成層燃焼と均質燃焼との間で切り
替えられることになるため、この場合には均質リッチ燃
焼の実行を敢えて禁止せず、燃焼モードを成層燃焼から
均質リッチ燃焼へと切り替えるようにしている。

【００１３】その結果、成層燃焼と均質燃焼との間にお
ける燃焼モードの切り替えに関していえば、その切替頻
度は減少することになる。従って、燃焼モードが成層燃
焼と均質燃焼との間で頻繁に切り替えられることに起因
して機関運転に際しての円滑性が悪化してしまうのを抑
制することができるようになる。

【００１４】尚、上記均質燃焼には、機関空燃比を理論
空燃比に設定する均質ストイキ燃焼と、同機関空燃比を
理論空燃比よりもリーンに設定する均質リーン燃焼とが
含まれる。

【００１５】請求項３に記載した発明では、請求項２に
記載した内燃機関の燃焼制御装置において、前記切替手
段は機関排気系に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯ
ｘ吸蔵量が所定量を超えている旨判断されるときに前記
燃焼モードの切り替えを実行するものであるとしてい
る。

【００１６】上記構成では、請求項２に記載した発明の
作用効果に加えて、機関排気系に設けられたＮＯｘ吸蔵
還元触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量を超えているときに上
記燃焼モードの切り替えが実行されるようになり、必要
以上に上記燃焼モードの切り替えが実行されるのが抑制
される。

【００１７】即ち、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵量
が限界吸蔵量近傍になると機関空燃比を理論空燃比より
もリッチに設定する要求がなされるが、この要求がなさ
れる又はなされると想定されるときに、上記燃焼モード
の切り替えが実行されるようになる。こうして、上記切
替手段により必要以上に燃焼モードが成層燃焼から均質
リッチ燃焼に切り替えられるのを抑えて燃費の悪化を抑
制することができるようになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］以下、この発
明の第１の実施形態について図１〜図４を参照して説明
する。

【００１９】図１は、内燃機関１０及びその燃焼制御装
置の概略構成を示している。同図に示されるように、内
燃機関１０には、その燃焼室１２に燃料を直接噴射する
燃料噴射弁１４と、この噴射された燃料に点火する点火
プラグ１６とがそれぞれ設けられている。

【００２０】燃焼室１２に接続された吸気通路２０の途
中には、スロットルモータ２１によってその開度が調節
されるスロットル弁２２が設けられている。このスロッ
トル弁２２の開度（スロットル開度）に基づいて吸入空
気量が調量される。また、燃焼室１２に接続された排気
通路３０の途中には、三元触媒（図示略）及びＮＯｘ吸
蔵還元触媒３２が設けられている。このＮＯｘ吸蔵還元
触媒３２では、成層燃焼時において、排気中のＮＯｘが
一旦吸蔵される一方、均質リッチ燃焼時において、排気
に含まれるＨＣ及びＣＯを還元剤として還元され浄化さ
れる。

【００２１】また、本実施形態の内燃機関１０では、燃
料噴射時期、燃料噴射量、並びにスロットル開度等が適
宜制御されることにより、その燃焼モードが成層燃焼、
均質ストイキ燃焼、及び均質リッチ燃焼の間で切り替え
られる。

【００２２】例えば、燃焼モードが成層燃焼に切り替え
られると、燃料噴射時期は圧縮行程後期に設定される。
その結果、点火時において点火プラグ１６近傍に点火可
能な濃い混合気が偏在した状態となる。また、混合気の
平均的な空燃比（Ａ／Ｆ）は、燃料噴射量及びスロット
ル開度（吸入空気量）が制御されることにより、理論空
燃比（Ａ／Ｆ＝１４．５）よりもリーン（例えばＡ／Ｆ
＝２５〜５０）に設定される。

【００２３】一方、燃焼モードが均質ストイキ燃焼に切
り替えられると、燃料噴射時期は吸気行程中に設定され
る。従って、点火時での燃焼室１２内における空燃比は
略均一になる。また、この空燃比は、燃料噴射量及びス
ロットル開度（吸入空気量）が制御されることにより、
理論空燃比近傍に設定される。

【００２４】これら成層燃焼と均質ストイキ燃焼との間
における燃焼モードの切り替えは、機関負荷率及び機関
回転速度といった機関運転状態に基づいて行われてい
る。尚、上記機関負荷率は、アクセルペダル１７の踏込
量（アクセル開度）及び機関回転速度に基づいて、最大
機関負荷に対する現在の負荷割合を示すものとして求め
られる。

【００２５】図２は、燃焼モードを機関運転状態に基づ
いて切り替える際に用いられる関数マップを示してい
る。同図に示されるように、燃焼モードは、機関運転状
態（機関負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥ）が低負荷低
回転領域にあるときには成層燃焼に、機関運転状態が高
負荷高回転領域にあるときには均質ストイキ燃焼に切り
替えられる。

【００２６】また、燃焼モードが均質リッチ燃焼に切り
替えられると、燃料噴射時期は均質ストイキ燃焼時と同
様、吸気行程中に設定されるが、燃料噴射量は均質スト
イキ燃焼時よりも増量される。従って、空燃比は理論空
燃比よりもリッチ（Ａ／Ｆ＝１１〜１３）に設定され
る。

【００２７】このように燃焼モードを上記均質リッチ燃
焼に切り替える処理（リッチスパイク処理）は、ＮＯｘ
吸蔵還元触媒３２のＮＯｘ吸蔵量が同ＮＯｘ吸蔵還元触
媒３２の限界吸蔵量近傍に設定された所定量ＮＯｘmax
を超えたときに、機関運転状態がリッチスパイク処理許
可領域（図２において斜線を付した領域）にあるのを条
件として開始される。

【００２８】ここで、上記リッチスパイク処理許可領域
は、図２に示されるように、機関負荷率ＫＬが所定範囲
（ＫＬＬＯＷ≦ＫＬ≦ＫＬＨＩ）にある領域として設定
されている。

【００２９】従って、機関負荷率ＫＬがこの所定範囲に
おける最大値ＫＬＨＩを超える高負荷領域ＲＨ（同図に
おいて二点鎖線により囲まれる領域）に機関運転状態が
移行した場合には、ＮＯｘ吸蔵量が所定量ＮＯｘmax を
超えていても、リッチスパイク処理は原則として実行さ
れない。尚、この高負荷領域ＲＨには、燃焼モードが成
層燃焼に設定される成層燃焼領域と、同燃焼モードが均
質ストイキ燃焼に設定される均質ストイキ燃焼領域とが
含まれている。

【００３０】また、機関負荷率ＫＬが上記所定範囲にお
ける最小値ＫＬＬＯＷを下回る低負荷領域ＲＬに機関運
転状態が移行した場合にも同様に、ＮＯｘ吸蔵量が所定
量ＮＯｘmax を超えていても、リッチスパイク処理は実
行されない。

【００３１】因みに、この低負荷領域ＲＬにおいて、上
記のようにリッチスパイク処理の実行を禁止するように
しているのは、こうした低負荷領域ＲＬにおいては、燃
料噴射量が少なく機関燃焼状態が不安定になる傾向があ
り、リッチスパイク処理を実行して機関空燃比を理論空
燃比よりもリッチにすると、この機関燃焼状態の不安定
化が更に助長されるおそれがあるためである。

【００３２】上記のような機関運転状態に基づく燃焼モ
ードの切替制御やリッチスパイク処理は、内燃機関１０
の電子制御装置４０により実行される。この電子制御装
置４０には、機関回転速度を検出するための回転速度セ
ンサ５１、アクセル開度を検出するアクセルセンサ５
２、スロットル開度を検出するスロットルセンサ５３等
々の、機関運転状態を検出するための各種センサが接続
されている。電子制御装置４０は、上記燃焼モードの切
替制御やリッチスパイク処理を実行すべく、各種センサ
から出力される検出信号に基づいて燃料噴射時期、燃料
噴射量、並びにスロットル開度等を制御する。また、電
子制御装置４０は、これら各種制御の実行プログラム
や、その実行に際して必要となる関数データ（例えば先
の図２に示す関数マップ等）が記憶されたメモリ４２を
備えている。

【００３３】次に、本実施形態においてリッチスパイク
処理を実行又は終了する際の制御手順について説明す
る。本実施形態では、機関運転状態が前述したリッチス
パイク処理許可領域にないとき、即ち機関運転状態が上
記高負荷領域ＲＨ及び低負荷領域ＲＬのいずれかにある
ときには、リッチスパイク処理の実行を禁止する一方
で、リッチスパイク処理の実行中に機関運転状態が高負
荷領域ＲＨに移行する際に限っては、この禁止処理を無
効化し、リッチスパイク処理を継続して実行するように
している。

【００３４】図３は、こうしたリッチスパイク処理を実
行又は終了する際の詳細な制御手順を示すフローチャー
トであり、電子制御装置４０はこのフローチャートに示
す一連の処理を所定の割込周期で繰り返し実行する。

【００３５】この一連の処理に際しては、まず、リッチ
スパイク処理の要求が有るか否かが判断される（ステッ
プ１１０）。この判断に際しては、本処理とは別の処理
を通じて操作されるリッチスパイク処理要求フラグ（以
下、単に「要求フラグ」という）が参照される。

【００３６】この別の処理では、ＮＯｘ吸蔵量を評価す
るためのＮＯｘ吸蔵量カウンタが設定されており、燃焼
モードが成層燃焼に設定されている場合には、このカウ
ンタがインクリメントされ、燃焼モードが均質リッチ燃
焼に設定されている場合には、このカウンタがデクリメ
ントされる。

【００３７】そして、このＮＯｘ吸蔵量カウンタが所定
の上限判定値を超えている場合に、上記要求フラグが
「ＯＦＦ（オフ）」から「ＯＮ（オン）」に操作され、
ＮＯｘ吸蔵量カウンタが下限判定値にまで減少した場合
に、同フラグが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に操作される。
ここで、上記上限判定値は、ＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ吸蔵
還元触媒３２の限界吸蔵量近傍に設定された所定量ＮＯ
ｘmax を超えているか否かを判定するためのものであ
る。

【００３８】上記ステップ１１０における判断では、こ
の要求フラグが「ＯＮ」に設定されている場合に、リッ
チスパイク処理の要求が有ると判断される。リッチスパ
イク処理の要求が有る旨判断された場合（ステップ１１
０：ＹＥＳ）、次に機関運転状態が上記リッチスパイク
処理許可領域にあるか否かが判断される（ステップ１２
０）。この判断では、まず、そのときの機関負荷率ＫＬ
が上記所定範囲（ＫＬＬＯＷ≦ＫＬ≦ＫＬＨＩ）にある
か否かが判断される。次に、機関負荷率ＫＬがこの所定
範囲にある場合には、機関運転状態がリッチスパイク処
理許可領域にあることを示すリッチスパイク処理許可フ
ラグ（以下、単に「許可フラグ」という）が「ＯＮ」に
設定され、上記所定範囲にない場合には、同フラグが
「ＯＦＦ」に設定される。そして、この許可フラグに基
づいて機関運転状態がリッチスパイク処理許可領域にあ
るか否かが判断される。

【００３９】ここで機関運転状態が上記リッチスパイク
処理許可領域にある旨判断されると（ステップ１２０：
ＹＥＳ）、リッチスパイク処理の実行が許可され、同処
理が実行中であることを示すリッチスパイク処理実行フ
ラグ（以下、単に「実行フラグ」という）が「ＯＮ」に
設定される（ステップ１５０）。そして、このように実
行フラグが「ＯＮ」に切り替えられると、燃焼モードが
均質リッチ燃焼に設定される。

【００４０】一方、機関運転状態がリッチスパイク処理
許可領域にはない旨判断された場合、換言すれば、機関
運転状態が上記高負荷領域ＲＨ及び低負荷領域ＲＬのい
ずれかにある旨判断された場合（ステップ１２０：Ｎ
Ｏ）、次に上記実行フラグに基づいてリッチスパイク処
理が実行中であるか否かが判断される（ステップ１３
０）。ここでリッチスパイク処理が実行中である旨判断
された場合には（ステップ１３０：ＹＥＳ）、更に機関
運転状態が上記高負荷領域ＲＨにあるか否かが、機関負
荷率ＫＬと上記最大値ＫＬＨＩとの比較結果に基づいて
判断される（ステップ１４０）。

【００４１】そして、ここで機関運転状態が高負荷領域
ＲＨにある旨判断された場合（ステップ１４０：ＹＥ
Ｓ）、ステップ１５０において実行フラグが「ＯＮ」の
まま保持される。従って、機関運転状態がリッチスパイ
ク処理許可領域にない場合でも、リッチスパイク処理が
実行中であり、且つ機関運転状態が上記高負荷領域ＲＨ
にある場合には、リッチスパイク処理がそのまま継続し
て実行されることとなる。

【００４２】一方、先の各ステップ１１０，１３０，１
４０において否定判断された場合には、いずれも実行フ
ラグが「ＯＦＦ」に設定される（ステップ１６０）。従
って、リッチスパイク処理の要求が無い場合（ステップ
１１０：ＮＯ）、機関運転状態がリッチスパイク処理許
可領域になく、リッチスパイク処理の実行中でもない場
合（ステップ１３０：ＮＯ）、リッチスパイク処理の実
行中に機関運転状態が上記低負荷領域ＲＬに移行した場
合（ステップ１４０：ＮＯ）にはいずれも、リッチスパ
イク処理が開始されないか、或いは実行中のリッチスパ
イク処理が終了されるようになる。

【００４３】上記ステップ１５０或いはステップ１６０
において、実行フラグが「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」に操作
された後、一連の処理は一旦終了される。図４は、上述
した処理に基づくアクセル開度、機関負荷率ＫＬ、並び
に上記各フラグの変化態様の一例を示すタイミングチャ
ートである。

【００４４】同図に示されるように、タイミングｔ１に
おいて、要求フラグ（同図（ｃ））が「ＯＦＦ」から
「ＯＮ」に切り替えられると、そのときの機関運転状態
がリッチスパイク処理許可領域にあるため（許可フラグ
（同図（ｄ））が「ＯＮ」）、実行フラグ（同図
（ｅ））が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り替えられる。
従って、リッチスパイク処理が開始され、燃焼モードが
例えば成層燃焼から均質リッチ燃焼に切り替えられる。

【００４５】次に、アクセル開度（同図（ａ））の増大
に伴って機関負荷率ＫＬ（同図（ｂ））が上昇し、タイ
ミングｔ２において、同機関負荷率ＫＬが上記最大値Ｋ
ＬＨＩを超え、機関運転状態がリッチスパイク処理許可
領域から外れると、許可フラグが「ＯＮ」から「ＯＦ
Ｆ」に切り替えられる。

【００４６】但し、このように許可フラグが「ＯＦＦ」
に切り替えられても、実行フラグは「ＯＮ」のまま保持
され、リッチスパイク処理は継続して実行される。従っ
て、燃焼モードも均質リッチ燃焼のまま保持されるよう
になる。

【００４７】また、このように均質リッチ燃焼が行われ
ることにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２のＮＯｘ吸蔵量
が徐々に減少するようになる。そして、このようにＮＯ
ｘ吸蔵量が減少することにより、タイミングｔ３におい
て、要求フラグが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替えら
れると、実行フラグが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替
えられ、リッチスパイク処理が終了されるようになる。

【００４８】一方、こうした本実施形態とは異なり、例
えば許可フラグが「ＯＦＦ」であるときに、リッチスパ
イク処理の実行を一律に禁止するようにした場合には、
上記要求フラグ及び実行フラグは以下のように変化する
ようになる。

【００４９】即ち、この場合には、タイミングｔ１にお
いてリッチスパイク処理が開始されるものの、タイミン
グｔ２において許可フラグが「ＯＦＦ」に切り替えられ
ると、実行フラグも同時に「ＯＦＦ」に切り替えられ
（同図（ｅ）の二点鎖線参照）、リッチスパイク処理が
中断されるようになる。

【００５０】このようにリッチスパイク処理が中断され
ると、燃焼モードは均質リッチ燃焼以外のモードに切り
替えられるため、ＮＯｘ吸蔵量は再び増大するようにな
るか（成層燃焼時）、或いは殆ど変化しないようになる
（均質ストイキ燃焼時）。

【００５１】その結果、要求フラグは、タイミングｔ３
以降においても「ＯＮ」のまま保持されるようになる
（同図（ｃ）の二点鎖線参照）。次に、アクセル開度の
減少に伴って機関負荷率ＫＬが低下し、タイミングｔ４
において、許可フラグが「ＯＮ」に切り替えられると、
再び実行フラグが「ＯＮ」に切り替えられ（同図（ｅ）
の二点鎖線参照）、リッチスパイク処理が再開されるよ
うになる。そして、タイミングｔ５において、要求フラ
グが「ＯＦＦ」に切り替えられると、実行フラグが「Ｏ
ＦＦ」に切り替えられて、リッチスパイク処理が終了さ
れる。

【００５２】このように上記比較例においては、リッチ
スパイク処理が複数回にわたって行われるようになるた
め、均質リッチ燃焼と成層燃焼との間における燃焼モー
ドの切替頻度が自ずと増大し、その切り替えに伴う機関
運転の円滑性の悪化も避けきれない。

【００５３】（１）この点、本実施形態によれば、リッ
チスパイク処理の実行中に機関運転状態が変化して上記
高負荷領域ＲＨに移行したときには、そもそも燃焼モー
ドの切り替えが伴わないことから、リッチスパイク処理
の実行を禁止せず、同処理をそのまま継続するようにし
ているため、燃焼モードが均質リッチ燃焼から成層燃焼
に切り替えられる頻度を減少させることができる。従っ
て、燃焼モードが成層燃焼と均質燃焼との間で頻繁に切
り替えられることに起因して機関運転に際しての円滑性
が悪化してしまうのを抑制することができるようにな
る。

【００５４】（２）また、リッチスパイク処理が実行さ
れていなければ、機関運転状態が高負荷領域ＲＨにある
ときの同処理の実行を禁止するようにしているため、こ
の高負荷領域ＲＨにおいて燃焼モードが均質リッチ燃焼
と成層燃焼との間で切り替えられることに起因する機関
燃焼状態の悪化を抑制することができる。

【００５５】（３）更に、機関運転状態が上記低負荷領
域ＲＬにあるときには、リッチスパイク処理の実行を一
律に禁止するようにしているため、均質リッチ燃焼の実
行により機関燃焼状態の不安定化が助長されて同機関燃
焼状態が悪化するの回避することができる。

【００５６】［第２の実施形態］次に、この発明の第２
の実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中
心に図５及び図６を参照して説明する。

【００５７】本実施形態では、リッチスパイク処理の要
求が有る場合に、機関運転状態が上記高負荷領域ＲＨに
おいて成層燃焼領域から均質ストイキ燃焼領域に移行し
たときには、燃焼モードを均質ストイキ燃焼ではなく均
質リッチ燃焼に切り替え、リッチスパイク処理を実行す
るようにしている点が上記第１の実施形態と相違してい
る。

【００５８】図５は、本実施形態においてリッチスパイ
ク処理を実行又は終了する際の詳細な制御手順を示すフ
ローチャートである。以下、このフローチャートを参照
して上記制御手順について説明する。尚、この図５にお
いて、先の図３に示すフローチャートと同一の符号を付
したステップについては処理内容が同じであるため説明
を省略する。

【００５９】この一連の処理において、リッチスパイク
処理の要求が有り、機関運転状態がリッチスパイク処理
許可領域にない旨判断された場合（ステップ１１０：Ｙ
ＥＳ、ステップ１２０：ＮＯ）、次に上記高負荷領域Ｒ
Ｈにおいて機関運転状態が成層燃焼領域から均質ストイ
キ燃焼領域に切り替わるタイミングであるか否かが判断
される(ステップ１２５）。

【００６０】ここで機関運転状態が成層燃焼領域から均
質ストイキ燃焼領域に切り替わるタイミングである旨判
断された場合には（ステップ１２５：ＹＥＳ）、前記実
行フラグが「ＯＮ」に設定され、リッチスパイク処理が
開始される。一方、上記切替タイミングではない旨判断
された場合には（ステップ１２５：ＮＯ）、ステップ１
３０以降の各処理が前述した態様で実行される。

【００６１】図６は、上述した処理に基づくアクセル開
度、機関負荷率ＫＬ、並びに上記各フラグの変化態様の
一例を示すタイミングチャートである。同図に示される
ように、アクセル開度（同図（ａ））の増大に伴って機
関負荷率ＫＬ（同図（ｂ））が上昇し、タイミングｔ１
において、同機関負荷率ＫＬが上記最大値ＫＬＨＩを超
え、機関運転状態がリッチスパイク処理許可領域から外
れると、許可フラグ（同図（ｄ））が「ＯＮ」から「Ｏ
ＦＦ」に切り替えられる。

【００６２】次に、タイミングｔ２において、要求フラ
グ（同図（ｃ））が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り替え
られるが、許可フラグが「ＯＦＦ」に設定されているた
め、実行フラグ（同図（ｆ））は「ＯＦＦ」のまま保持
される。

【００６３】そして、機関負荷率ＫＬが更に上昇する
と、タイミングｔ３において、機関運転状態が成層燃焼
領域から均質ストイキ燃焼領域に切り替わり、同機関運
転状態に基づく燃焼モード（同図（ｅ））が成層燃焼か
ら均質ストイキ燃焼に変更される。しかしながらこの場
合、実行フラグも同時に「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り
替えられるため、実際の燃焼モードは、均質ストイキ燃
焼ではなく、均質リッチ燃焼に設定される。

【００６４】ここで、上記のように燃焼モードを均質リ
ッチ燃焼に切り替えるようにしても、成層燃焼と均質燃
焼（均質ストイキ燃焼及び均質リッチ燃焼）との間にお
ける燃焼モードの切り替えという点でみれば、その切替
頻度を増大させることにはならない。即ち、仮にここ
で、燃焼モードが均質リッチ燃焼に切り替えられるのを
禁止したとしても、同燃焼モードは機関運転状態に基づ
いて成層燃焼から均質ストイキ燃焼に切り替えられるか
らである。

【００６５】また、このように燃焼モードを成層燃焼か
ら均質リッチ燃焼に切り替えることにより、ＮＯｘ吸蔵
還元触媒３２のＮＯｘ吸蔵量が徐々に減少するようにな
るため、燃焼モードを機関運転状態に応じて均質ストイ
キ燃焼に切り替えるようにした場合と比較して、要求フ
ラグがより早期に「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替えら
れるようになる（タイミングｔ４）。

【００６６】このため、要求フラグが「ＯＮ」に長期間
保持されるとともに、機関運転状態がリッチスパイク処
理許可領域内とその領域外との間を行き来することによ
り、リッチスパイク処理が繰り返し実行されるのを回避
することができる。このため、燃焼モードが成層燃焼と
均質リッチ燃焼との間で切り替えられる頻度を確実に減
少させることができる。

【００６７】従って、本実施形態によれば、上記第１の
実施形態において記載した（１）〜（３）の作用効果に
加えて、 （４）成層燃焼と均質燃焼との間における燃焼モードの
切り替えについてみれば、その切替頻度を減少させるこ
とができるようになり、燃焼モードが成層燃焼と均質燃
焼との間で頻繁に切り替えられることに起因して機関運
転に際しての円滑性が悪化してしまうのを抑制すること
ができる。

【００６８】（５）また、リッチスパイク処理の要求が
有ること、即ちＮＯｘ吸蔵量が上記所定量ＮＯｘmax を
超えていることを条件に、燃焼モードを成層燃焼から均
質リッチ燃焼へと切り替えるようにしている。従って、
必要以上に燃焼モードが成層燃焼から均質リッチ燃焼に
切り替えられるのを抑えて燃費の悪化を抑制することが
できるようになる。

【００６９】以上説明した各実施形態は以下のようにそ
の構成を変更して実施することもできる。 ・上記第２の実施形態では、リッチスパイク処理の要求
が有ることを条件に、燃焼モードを成層燃焼から均質リ
ッチ燃焼に切り替え、リッチスパイク処理を実行するよ
うにしたが、例えば、機関運転状態が上記高負荷領域Ｒ
Ｈにおいて成層燃焼領域から均質ストイキ燃焼領域に移
行するときには常にリッチスパイク処理を実行するよう
にしてもよい。或いは、機関運転状態が高負荷領域ＲＨ
において成層燃焼領域から均質ストイキ燃焼領域に移行
する際、前回のリッチスパイク処理が終了してから所定
時間が経過していることを条件に、リッチスパイク処理
を実行するようにしたり、或いはＮＯｘ吸蔵量が上記所
定量ＮＯｘmax よりも小さく設定された所定量を超えて
いることを条件に、リッチスパイク処理を実行するよう
にしてもよい。

【００７０】また、このようにリッチスパイク処理を開
始した場合には、例えば、上記ＮＯｘ吸蔵量カウンタが
所定の判定値以下にまで減少したとき、或いはリッチス
パイク処理を開始してから所定時間が経過したときに、
同リッチスパイク処理を終了するようにする。

【００７１】・上記各実施形態では、リッチスパイク処
理許可領域を機関負荷率ＫＬのみにより定まる領域とし
て設定するようにしたが、同許可領域を機関負荷率ＫＬ
と機関回転速度ＮＥとに応じて定まる領域として設定す
るようにしてもよい。

【００７２】・上記各実施形態では、機関運転状態に基
づいて燃焼モードを成層燃焼と均質ストイキ燃焼との間
で切り替えるようにしたが、同燃焼モードを成層燃焼と
均質リーン燃焼との間で切り替えるようにしてもよい。

【００７３】・上記各実施形態では、ＮＯｘ吸蔵還元触
媒３２のＮＯｘ吸蔵量が限界吸蔵量近傍にまで増大した
ときにリッチスパイク処理を実行するようにしたが、例
えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２において硫化物（ＳＯ
ｘ）による被毒量が所定量を超えたとき或いは超えるも
のと想定されるときに、同リッチスパイク処理を実行す
るようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関及びその燃焼制御装置を示す概略構成
図。

【図２】機関回転速度及び機関負荷率と燃焼モードとの
関係を示す関数マップ。

【図３】第１の実施形態においてリッチスパイク処理を
実行又は終了する際の制御手順を示すフローチャート。

【図４】第１の実施形態においてリッチスパイク処理の
実行態様例を示すタイミングチャート。

【図５】第２の実施形態においてリッチスパイク処理を
実行又は終了する際の制御手順を示すフローチャート。

【図６】第２の実施形態においてリッチスパイク処理の
実行態様例を示すタイミングチャート。

【符号の説明】

１０…内燃機関、１２…燃焼室、１４…燃料噴射弁、１
６…点火プラグ、１７…アクセルペダル、２０…吸気通
路、２１…スロットルモータ、２２…スロットル弁、３
０…排気通路、３２…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、４０…電子
制御装置、４２…メモリ、５１…回転速度センサ、５２
…アクセルセンサ、５３…スロットルセンサ。

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Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関運転状態に基づいて燃焼モードを成層
   燃焼と均質燃焼との間で切替制御するとともに、機関空
   燃比を理論空燃比よりもリッチに設定する要求があると
   きに燃焼モードを均質リッチ燃焼に設定する内燃機関の
   燃焼制御装置において、 機関運転状態が燃焼モードとして成層燃焼が選択される
   領域を含む所定高負荷領域にあるときに均質リッチ燃焼
   の実行を禁止する禁止手段と、 均質リッチ燃焼の実行中に機関運転状態が前記所定高負
   荷領域に移行する際には前記禁止手段による禁止を無効
   化して均質リッチ燃焼を継続する継続手段とを備えるこ
   とを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
2. 【請求項２】機関運転状態に基づいて燃焼モードを成層
   燃焼と均質燃焼との間で切替制御するとともに、機関空
   燃比を理論空燃比よりもリッチに設定する要求があると
   きに燃焼モードを均質リッチ燃焼に設定する内燃機関の
   燃焼制御装置において、 機関運転状態が燃焼モードとして成層燃焼が選択される
   領域を含む所定高負荷領域にあるときに均質リッチ燃焼
   の実行を禁止する禁止手段と、 機関運転状態が前記所定高負荷領域において燃焼モード
   を成層燃焼とする領域から均質燃焼とする領域に移行す
   る際には前記禁止手段による禁止を無効化して燃焼モー
   ドを成層燃焼から均質リッチ燃焼に切り替える切替手段
   とを備えることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載した内燃機関の燃焼制御装
   置において、 前記切替手段は機関排気系に設けられたＮＯｘ吸蔵還元
   触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量を超えている旨判断される
   ときに前記燃焼モードの切り替えを実行するものである
   ことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。