JP2002038994A

JP2002038994A - 直噴火花点火式内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2002038994A
Application number: JP2000224029A
Authority: JP
Inventors: Takao Yonetani; 孝雄米谷; Iwao Yoshida; 岩雄吉田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2002-02-06
Anticipated expiration: 2020-07-25
Also published as: JP3812301B2

Abstract

(57)【要約】【課題】直噴火花点火式内燃機関において、成層ストイ
キ燃焼を高頻度で遂行させて、ＨＣ、ＮＯｘ等の排出を
抑制しつつ排気浄化触媒の活性化を促進する効果を十分
に発揮させる。【解決手段】排気浄化触媒が活性化するまでの間、吸気
行程中の燃料噴射により燃焼室内全体にストイキよりも
リーンな均質混合気を形成し、かつ、圧縮行程中の燃料
噴射により点火栓周りにストイキよりもリッチな混合気
を層状に形成して燃焼させる成層ストイキ燃焼形態で燃
焼させる。燃料噴射を１回で行なう通常の燃焼から成層
ストイキ燃焼形態に切り換えるときに、燃圧を低下させ
てから上記分割した燃料噴射を行なって燃焼を切り換え
るようにした。これにより、分割された各噴射パルス幅
が燃料噴射量とリニアリティを有する大きさに確保さ
れ、安定した噴射量制御により良好な成層ストイキ燃焼
が行なえる頻度を高めることができる。

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し、特に燃焼制御によってＨＣ,
ＮＯｘ等の排出を抑制しつつ排気浄化触媒の昇温活性を
促進させる技術に関する。

【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、特開平２−１６９８３４号公報参照）。

【０００３】また、同上の直噴火花点火式内燃機関にお
いて、排気浄化触媒の昇温活性化促進のため、燃料を吸
気行程と圧縮行程とで分割して噴射することにより、点
火栓周りにストイキ（理論空燃比）若しくはストイキよ
りリッチな空燃比の成層混合気を形成し、その外側にス
トイキよりリーンな空燃比の混合気を形成して、燃焼さ
せるようにしたものがある（特開平１０−２１２９８７
号参照）。

【０００４】即ち、点火栓周りの比較的リッチな混合気
の初期燃焼で燃焼速度を早めつつ、リーン混合気による
主燃焼へ移行させることにより、点火時期のリタードを
可能とし、最後に点火栓付近で余剰燃料による後燃えを
発生させることなどによって、ＨＣ,ＮＯｘ等の排出を
抑制しつつ排気温度を上昇させて、排気浄化触媒の活性
化促進を図っている。以下、このようにして形成された
混合気の燃焼を成層ストイキ燃焼と称して説明する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に吸気行程と圧縮行程とに分割して燃料噴射するもので
は、分割された各燃料噴射期間（噴射パルス幅）が短く
なるが、燃料噴射弁は、噴射パルス幅が短い低流量域で
噴射パルス幅に対する燃料噴射量のリニアリティが低下
し、要求どおりの燃料噴射量が得られず、安定した燃焼
性を確保することができないという問題がある（図１８
参照）。

【０００６】このため、前記従来例では、前記分割燃料
噴射による成層ストイキ燃焼を行なう条件として、噴射
パルス幅のリニアリティを確保できる下限値以上とする
ことで対処していた。しかし、本来エミッション低減、
排気浄化触媒の早期活性が要求されるファーストアイド
ル域でこそ前記成層ストイキ燃焼を行ないたい要求があ
るにも関わらず、該ファーストアイドル域は機関の回転
速度、負荷が低い領域であるため、燃料噴射量が少な
く、分割噴射を行なうと、噴射パルス幅のリニアリティ
を確保できず、成層ストイキ燃焼を行なうことが実質的
に困難であった。このため、始動からの成層ストイキ燃
焼によるＨＣ,ＮＯｘ等の低減及び触媒の早期活性化時
間を短縮することが阻害されてきた。

【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、前記成層ストイキ燃焼を良好に遂行
させて、ＨＣ,ＮＯｘ等の排出を抑制しつつ排気浄化触
媒の活性化促進効果を十分に発揮できるようにした直噴
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、機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給する燃
料噴射弁を備えた直噴火花点火式内燃機関において、機
関の排気通路に配設された排気浄化触媒の昇温が要求さ
れ、かつ、機関が低回転・低負荷状態のときに、前記燃
料噴射弁から吸気行程と圧縮行程とに分割して燃料噴射
を行なって、点火栓周りに空燃比がストイキ若しくはス
トイキよりリッチな混合気を形成するとともに、その外
側に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成し、か
つ、前記燃料噴射弁への燃料供給圧力を減少補正するこ
とを特徴とする。

【０００９】請求項1に係る発明によると、排気浄化触
媒の昇温が要求され、かつ、機関が低回転・低負荷状態
のときに、圧縮行程での燃料噴射によって点火栓周りに
ストイキ若しくはストイキよりリッチな成層混合気が形
成され、その外側に吸気行程での燃料噴射によって、ス
トイキよりリーンな混合気が形成され、前記成層混合気
の主燃焼によって生成された不完全燃焼物（ＣＯ）が、
その外側の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、ＨＣ，ＮＯｘ等を
低減できると共に排気温度が上昇し排気浄化触媒が活性
化される。

【００１０】そして、前記燃焼（成層ストイキ燃焼）を
行なうときは、燃料噴射弁への燃料供給圧力（以下燃圧
という）を減少補正することにより、分割された各燃料
噴射における噴射パルス幅を増大することができ、噴射
パルス幅に対する噴射量のリニアリティを確保でき良好
な噴射量制御を行えるので、該成層ストイキ燃焼を実行
できる頻度を高めることができ、該成層ストイキ燃焼に
よるＨＣ，ＮＯｘ等の低減と排気浄化触媒の活性化を十
分に促進することができる。

【００１１】また、請求項２に係る発明は、前記分割燃
料噴射を、アイドル状態であることを条件として実行す
ることを特徴とする。請求項２に係る発明によると、ア
イドル状態を条件として分割した燃料噴射を行って成層
ストイキ燃焼を行なうことにより、運転性と排気浄化触
媒の活性化促進とを両立することができる。

【００１２】ただし、排気浄化触媒の活性化促進をより
重視する場合は、アイドル状態以外の低負荷・低回転状
態でも分割燃料噴射を行って成層ストイキ燃焼を行なわ
せてもよい。また、請求項３に係る発明は、前記分割燃
料噴射が許可された後、前記燃料噴射弁への燃料供給圧
力が分割燃料噴射に見合った低圧値まで減少されるのを
待って、該分割燃料噴射を実行することを特徴とする。

【００１３】請求項３に係る発明によると、燃圧が分割
燃料噴射に見合った低圧値まで減少するのを待って、良
好な噴射量精度を確保してから分割燃料噴射を行なって
成層ストイキ燃焼を行なうので、安定した燃焼性を確保
することができる。また、請求項４に係る発明は、前記
燃料供給圧力が分割燃料噴射に見合った低圧値まで減少
後、非分割燃料噴射から分割燃料噴射への切り換えに応
じた点火時期制御を行いつつ、分割燃料噴射に切り換え
ることを特徴とする請求項４に係る発明によると、前記
燃圧の低下を待つことで噴射量精度は確保されるが、非
分割燃料噴射から分割燃料噴射への切り換えによる燃焼
の切り換えで、切り換え前後の要求点火時期が異なり、
また、切り換え過渡時の運転性を安定させる要求があ
る。

【００１４】そこで、該燃焼の切り換えに応じた点火時
期制御を行いつつ、分割燃料噴射に切り換えて燃焼を切
り換えることで、切り換え過渡時および切り換え後の要
求性能を満たすことができる。また、請求項５に係る発
明は、前記非分割燃料噴射から分割燃料噴射への切り換
えに応じた点火時期制御は、所定の遅角量分徐々に遅角
した後、分割燃料噴射への切り換えと同時に所定量進角
させてトルク段差を抑制し、その後分割燃料噴射による
燃焼に応じた点火時期まで徐々に遅角する制御であるこ
とを特徴とする。

【００１５】請求項５に係る発明によると、前記分割燃
料噴射による成層ストイキ燃焼の前後の燃焼は、一般に
吸気行程での燃料噴射による均質燃焼であり、該均質燃
焼から熱効率が低い成層ストイキ燃焼へ切り換えるとき
は、点火時期を徐々に遅角させて十分な進角代を確保し
た後、燃焼の切り換えと同時に、一気に点火時期を進角
させる。これにより、燃焼切換時のトルク低下を抑制す
る。

【００１６】また、該燃焼切換時のトルク段差を抑制し
た後は、分割燃料噴射による成層ストイキ燃焼において
点火時期を遅角することで、排気昇温効果を高めて触媒
活性化をより促進することができる。また、請求項６に
係る発明は、前記分割燃料噴射の終了後、前記燃料供給
圧力の減少補正を停止し、燃料供給圧力を非分割燃料噴
射に見合った高圧値に増大することを特徴とする。

【００１７】請求項６に係る発明によると、分割燃料噴
射を終了して非分割燃料噴射を行なうときは、燃圧を高
圧値に増大して戻す。これにより、燃料噴射弁の単位噴
射パルス幅当たりの燃料噴射量を増大できるので、高回
転・高負荷状態での燃料噴射量を確保することができ
る。また、請求項７に係る発明は、前記分割燃料噴射が
不許可とされた後、分割燃料噴射から非分割燃料噴射へ
の切り換えに応じた点火時期制御を行ってから、燃料供
給圧力を前記高圧値に増大すると同時に非分割燃料噴射
に切り換えることを特徴とする。

【００１８】請求項７に係る発明によると、既述したよ
うに、燃料噴射の分割,非分割による燃焼の切り換え
で、切り換え前後の要求点火時期が異なり、また、切り
換え過渡時の運転性を安定させる要求がある。また、分
割燃料噴射による燃焼時は、良好な燃焼を確保するた
め、燃圧が低圧に維持されている必要がある。

【００１９】そこで、分割燃料噴射から非分割燃料噴射
への切換による燃焼の切り換えに応じた点火時期制御を
行いつつ、燃圧を高めると同時に非分割燃料噴射に切り
換えて燃焼を切り換えることで、切り換え過渡時および
切り換え後の運転性を良好に維持することができる。ま
た、請求項８に係る発明は、前記分割燃料噴射から非分
割燃料噴射への切り換えに応じた点火時期制御は、所定
量分徐々に進角した後、非分割燃料噴射への切り換えと
同時に所定量遅角させてトルク段差を抑制し、その後非
分割燃料噴射による燃焼に応じた点火時期まで徐々に進
角する制御であることを特徴とする。

【００２０】請求項８に係る発明によると、成層ストイ
キ燃焼から非分割燃料噴射による均質燃焼へ切り換える
ときは、点火時期を徐々に進角させて十分な遅角代を確
保した後、燃焼の切り換えと同時に、一気に点火時期を
遅角させる。これにより、燃焼切換時のトルク増大を抑
制する。

【００２１】また、該燃焼切換時のトルク段差を抑制し
た後、均質燃焼に適した点火時期（通常ＭＢＴ）まで徐
々に進角することで燃費などを良好に維持することがで
きる。また、請求項９に係る発明は、空燃比を検出する
センサを備え、該センサの活性を前記分割燃料噴射の許
可条件の１つとし、該分割燃料噴射の実行中は、前記セ
ンサの検出値に基づいて燃焼室全体の混合気がストイキ
となるように燃料噴射量をフィードバック制御すること
を特徴とする。

【００２２】請求項９に係る発明によると、成層ストイ
キ燃焼時に高精度なストイキ制御を行なえ、排気浄化触
媒の昇温効率を最良とすることができる。また、触媒が
完全に活性化される前からある程度の浄化機能が発揮さ
れるので、高精度にストイキ制御することで、触媒によ
る排気浄化も高められる。

【００２３】

【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。本発明の実施形態のシ
ステム構成を示す図１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。

【００２４】燃料タンク２１内の燃料は、電動式の低圧
燃料ポンプ２２によって吸引され、該低圧燃料ポンプ２
２から吐出された低圧燃料は、燃料フィルタ２３を介し
て機関駆動される高圧燃料ポンプ２４に供給される。前
記低圧燃料ポンプ２２による高圧燃料ポンプ２４に対す
る燃料の供給圧は、高圧燃料ポンプ２４の上流側から前
記燃料タンク２１に戻るリターン通路２５に介装された
低圧プレッシャレギュレータ２６によって所定の低圧に
調整される。

【００２５】前記低圧プレッシャレギュレータ２６は、
燃圧が目標の低圧よりも高いときに前記リターン通路２
５を開いて燃料を燃料タンク２１に戻すことで、燃圧を
所定の低圧に調整するものである。一方、前記高圧燃料
ポンプ２４から吐出されて燃料噴射弁５に供給される燃
圧は、高圧プレッシャレギュレータ２７によって所定の
高圧に調整される。

【００２６】前記高圧プレッシャレギュレータ２７は、
後述するコントロールユニット５０からの制御信号に応
じて、前記高圧燃料ポンプ２４の下流側の燃料を低圧側
に戻す通路２８の開口面積を連続的に変化させるもので
あり、コントロールユニット５０は、燃圧センサ２９で
検出される燃圧（燃料噴射弁５への燃料供給圧力）が目
標の高圧になるように、前記制御信号を高圧プレッシャ
レギュレータ２７に出力する。

【００２７】前記燃料噴射弁５は、前記コントロールユ
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、前記高圧プレッシャレギュレータ２７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。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
（点火プラグ）６が、各気筒に設けられている。

【００２８】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、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Ｃ
Ｏ，ＨＣの酸化を行う酸化触媒、或いは理論空燃比近傍
において三元機能は発揮し、リーン空燃比において排気
中のＮＯｘをトラップし、ストイキ乃至リッチ空燃比に
なったときにトラップしたＮＯｘを還元放出するＮＯｘ
トラップ触媒等を用いることができる。

【００２９】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。ここでは、下流側酸素センサ１
０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。

【００３０】ところで、空燃比センサ８は、排気浄化触
媒９の排気上流側に設けられ、かつ熱容量も小さいの
で、排気浄化触媒９に比べれば、活性化速度は極めて速
い。また、空燃比センサ８を電熱ヒータ等により強制的
に昇温（活性化）させることもできるから、成層ストイ
キ燃焼中（排気浄化触媒９の暖機過程中）に、当該空燃
比センサ８の検出結果に基づく空燃比フィードバック制
御を行なうことは可能である。

【００３１】そこで、本実施の形態では、始動後直ちに
空燃比センサ８を活性化させて、後述する成層ストイキ
燃焼時に、燃焼室全体の空燃比がストイキとなるよう
に、空燃比センサ８の検出値に基づいて、フィードバッ
ク制御する。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。

【００３２】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。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。

【００３３】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。前記各種センサ
類からの検出信号は、ＣＰＵ，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５
０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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】具体的には、例えば、図２及び図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。

【００３７】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。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。

【００３８】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。
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４（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。

【００３９】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、該触媒
９の温度をセンサを設けて検出し、あるいは、機関の運
転履歴から該触媒９の温度を推定して、判断することが
できる。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１５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、該燃焼に応じた点火時期制御と燃圧制御を行
って本フローを終了する。

【００４０】ステップ６では、前記成層ストイキ燃焼の
許可条件が成立しているか否かを判定する。具体的に
は、下記、の条件が共に成立しているとき、成層ス
トイキ燃焼が許可される。空燃比センサ８が活性化していること（完爆から所定
時間が経過していることで代替してもよい）。

【００４１】アイドルスイッチがＯＮであること。そして、前記成層ストイキ燃焼の許可条件が成立したと
判定された場合は、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。

【００４２】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、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。ステップ７では、
実際の成層ストイキ燃焼への切り換えに先立ち、燃圧を
成層ストイキ燃焼を行なうのに要求される燃圧に切り換
える制御を行なう。すなわち、成層ストイキ燃焼では吸
気行程と圧縮行程とに分割して燃料噴射するので、各噴
射のパルス幅が燃料噴射量に対してリニアリティを確保
できる大きさ以上となるように、１回で噴射する場合に
比較して燃圧を減少するように切換制御する。

【００４３】上記燃圧切換制御の詳細なルーチンを、図
５に示したフローチャートに従って説明する。ステップ
１０１では、上記成層ストイキ燃焼用の目標燃圧を算出
する。図６に示すように、分割燃料噴射される成層スト
イキ燃焼時は、非分割燃料噴射による従来燃焼時と同等
の燃圧では分割された各噴射パルス幅に対する噴射量の
リニアリティを確保することが難しく、燃圧を共用でき
ない。そこで、目標燃圧を従来燃焼における燃圧より減
少補正して設定する。これにより、分割された各噴射パ
ルス幅を増大できるので、噴射パルス幅に対する噴射量
のリニアリティを確保することができ、良好な成層スト
イキ燃焼を行なうことができる。なお、図６に示すよう
に、機関回転速度の増大に応じて噴射可能期間が短縮す
るので、機関回転速度に基づいて目標燃圧を可変に設定
するようにしてもよい。

【００４４】ステップ１０２では、上記成層ストイキ燃
焼用の目標燃圧に減少補正する制御が実行される。具体
的には、前記高圧プレッシャレギュレータ２７のリター
ン通路へのリターン流量を増大（開弁デューティを増
大）することにより設定燃圧を減少補正し、燃圧センサ
２９の検出値が目標燃圧となるようにフィードバック制
御する。詳細には、図７に示すように、目標燃圧を中心
として前後所定値分ずつ幅を持たせた不感帯燃圧を設定
し、実際の燃圧（検出値）が該不感帯に入ったところ
で、フィードバック制御を停止し、前記不感帯より大き
な幅を有した上下限値を超えたときフィードバック制御
を再開する。このように、不感帯及び再開時のヒステリ
シスを持たせることで、制御のハンチングを防止して燃
圧を安定させることができる。

【００４５】ステップ１０３では、上記フィードバック
制御における補正更新が無くなって収束したかを判定
し、収束したと判定されたときは、ステップ１０４で所
定のディレイ時間の経過を待って、ステップ１０５で成
層ストイキ燃焼を実行する燃圧に切り換わったと判断す
る。図２に戻って、上記のように燃圧が成層ストイキ燃
焼用の燃圧に切り換わったと判断された後、ステップ８
では、前記均質燃焼から成層ストイキ燃焼へ切り換えに
応じた点火時期制御を行いつつ成層ストイキ燃焼へ切り
換え、ステップ９で成層ストイキ燃焼を実行する。

【００４６】図８は、前記均質燃焼から成層ストイキ燃
焼への切換時の制御を示すサブルーチンである。均質燃
焼から成層ストイキ燃焼に切り換える場合は、熱効率が
低い成層ストイキ燃焼への切換時のトルク低下を無くす
ためにトルクを増大補正する必要があるが、現在の均質
燃焼では、点火時期は、所定の燃費（或いは機関安定
性）を達成できるように、ＭＢＴ（最大トルク発生点火
時期）に制御されているので、そのままではトルクを増
大補正するための点火時期の進角補正代がない。

【００４７】そこで、まず、ステップ１１１で、燃焼切
換時のトルク増大補正が可能な進角代を確保できるまで
点火時期を徐々に遅角する補正を行なう。詳細には、機
関回転速度と負荷（基本燃料噴射量Ｔｐ等）などに基づ
いて、前記進角補正代を確保できる目標遅角点火時期を
マップからの検索等で算出し、該目標遅角点火時期とな
るまで所定の遅角割合で徐々に遅角していく（図９
［Ａ］→［Ｂ］）。

【００４８】そして、ステップ１１２で前記目標遅角点
火時期に達したと判定されたときに、ステップ１１３へ
進んで、燃焼を均質燃焼から成層ストイキ燃焼に切り換
える。具体的には、燃料噴射弁５から燃料噴射を吸気行
程噴射から吸気行程噴射及び圧縮行程噴射（分割噴射）
に切り換えて、成層ストイキ燃焼に切り換える。さら
に、前記燃焼切換と同時に前記遅角補正開始からの総遅
角補正量分を０として、点火時期を前記遅角補正開始前
のＭＢＴに戻す（図９［Ｂ］→［Ｃ］）。即ち、前記総
遅角補正量分を一気に進角方向に補正することにより、
燃焼切換時のトルク段差（図９のａ）の発生を解消す
る。これにより、安定した運転性を確保できる。

【００４９】ステップ１１４では、該切換後の成層スト
イキ燃焼における最適な目標点火時期まで徐々に遅角す
る制御を行なう。なお、前記成層ストイキ燃焼での目標
点火時期は、例えば、機関安定限界（運転性）内で最大
限遅角させるようになっており、これにより、最大限排
気温度を上昇させることができる（図９［Ｃ］→
［Ｄ］）。

【００５０】このようにすれば、始動用の均質燃焼から
排気温度上昇用の成層ストイキ燃焼への切換過渡時のト
ルク段差を解消しながら、切換後は成層ストイキ燃焼に
よる触媒活性化促進を最大限促進することができる。図
１０は、上記成層ストイキ燃焼とそれ以外の燃焼時との
最終的な目標点火時期を切り換え設定するルーチンのフ
ローチャートを示す。

【００５１】ステップ５１では、成層ストイキ燃焼中で
あるか否かを判断する。当該判断は、図２のフローチャ
ートにおけるステップ６で成層ストイキ燃焼への移行が
許可されたことなど（例えば成層ストイキ燃焼移行許可
フラグのセット状態など）に基づいて判断することがで
きる。ＹＥＳであればステップ５２へ進み、ＮＯであれ
ばステップ５３へ進む。

【００５２】ステップ５２では、ステップ５２中に示す
ような点火時期リタード設定用マップを参照して、点火
時期を設定する。なお、点火時期リタード設定用マップ
中の↓印の位置が、成層ストイキ燃焼中における点火時
期の設定時期を示している。即ち、本実施形態において
は、成層ストイキ燃焼中は、点火時期をＭＢＴ（燃費最
良点）に制御せず、機関安定限界（運転性）内で最大限
遅角（リタード）させるようになっている。

【００５３】一方、ステップ５３では、ステップ５３中
に示すような従来点火時期設定用マップを参照して、点
火時期を設定する。即ち、成層ストイキ燃焼中でなく、
従来の燃焼形態であるので、所定の燃費（或いは機関安
定性）を達成できるように、点火時期を従来の燃焼形態
に応じたＭＢＴに制御する。ところで、成層ストイキ燃
焼によれば、点火時期をＭＢＴとしても、従来の燃焼形
態のＭＢＴに対して点火時期を遅角でき、かつ、機関安
定性をも向上させることができるので（点火時期リータ
ド設定用マップ参照）、機関安定性と排気温度上昇とを
高レベルで両立させることができるものであるが、本実
施形態のように、成層ストイキ燃焼中に、点火時期を機
関安定限界（運転性）内で最大限遅角（リタード）させ
るようにすれば、最大限排気温度を上昇させることがで
きることになる。

【００５４】なお、従来の燃焼形態と同等の機関安定性
を達成する程度に点火時期を遅角させても良く、この場
合でも、成層ストイキ燃焼によれば、従来に対して点火
時期を大幅に遅角できるから、従来に対して排気温度の
上昇効果は大きなものとできる。次に、上記のようにし
て切り換えられる成層ストイキ燃焼の燃焼制御につい
て、詳細に説明する。

【００５５】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４（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４（Ａ）参照｝、燃焼させる
（図１１参照）。

【００５６】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。

【００５７】また、各混合気層の空燃比を上記のような
範囲とすれば、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
設定することもできる（本実施形態では、理論空燃比に
フィードバック制御する）。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（図１２、図１３参照）。

【００５８】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,ＮＯｘ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。

【００５９】図３に戻って、排気温度上昇用の成層スト
イキ燃焼に切り換え後、ステップ10では、ステップ５と
同様の手法により、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
１１へ進む。ＮＯであれば、ステップ９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。

【００６０】ステップ１１では、排気浄化触媒９の活性
化により、成層ストイキ燃焼から従来と同様の燃焼形態
での燃焼への切り換えが許可されるが、まず、該燃焼の
切り換えに応じた点火時期制御を開始する。該点火時期
制御は前記成層ストイキ燃焼への切り換え時の制御と
は、全く逆に制御する。すなわち、燃焼切り換え時のト
ルク増大を抑制するため、燃焼切り換え時に点火時期を
遅角制御するための遅角代を確保するため徐々に進角さ
せる。

【００６１】そして、ステップ１２で所定の進角量分進
角されたかを判定し、進角されたと判定されたときは、
実際に燃焼を切り換えるためステップ１３へ進む。ステ
ップ１３で、前記遅角量分と同一の進角量分を一気に進
角させる点火時期制御と、燃圧を切り換え後の燃焼に見
合った燃圧に増大する制御とを同時に行なって、ステッ
プ１４で燃料噴射を１回で行なう（非分割燃料噴射）従
来の燃焼に切り換え、その後、点火時期は切り換え後の
燃焼に見合った最適点火時期（ＭＢＴ）まで徐々に進角
制御される。

【００６２】これにより、燃焼切り換え時のトルク段差
を抑制しつつ十分な燃圧に増大されて燃焼を切り換える
ことができる。以上の均質燃焼から成層ストイキ燃焼、
成層ストイキ燃焼から均質燃焼への切換時の一連の制御
時における各状態の変化の様子を図１４に示す。ところ
で、前記成層ストイキ燃焼は、燃料の供給を、吸気行程
噴射と、圧縮行程噴射と、で行なわせるが、具体的に
は、例えば、以下に説明するようにして各行程での燃料
噴射量と噴射時期（噴射タイミング）が設定されるよう
になっている。

【００６３】成層ストイキ燃焼を行なわない場合には、
燃料噴射量は、従来同様、概略以下のようにして設定さ
れる。エアフローメータ３からの電圧信号から求められ
る吸入空気流量Ｑａと、クランク角センサ１１からの信
号から求められる機関回転速度Ｎｅとから基本燃料噴射
パルス幅（基本燃料噴射量に相当）Ｔｐｔ＝ｃ×Ｑａ／
Ｎｅ（ｃは定数）を演算すると共に、低水温時に機関安
定性等のためにリッチ側に補正する水温補正係数Ｋｗ
や、始動及び始動後増量補正係数Ｋasや、空燃比フィー
ドバック補正係数ＬＡＭＤ、目標空燃比補正係数Ｚ等に
より、有効燃料噴射パルス幅ＣＴＩ＝Ｔｐｔ×（１＋Ｋ
ｗ＋Ｋas＋・・・）×ＬＡＭＤ×Ｚ＋Ｔｓを演算する。
Ｔｓは、電圧補正分である。上記空燃比フィードバック
補正係数ＬＡＭＤは、排気浄化触媒９の上流側に設けら
れた空燃比センサ８の空燃比検出結果に基づいて比例積
分（ＰＩ）制御等により増減されるもので、これに基づ
きコントロールユニット５０では燃料噴射量Ｔｐｔを補
正し、燃焼用混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバ
ック制御することができるようになっている。なお、当
該空燃比フィードバック制御を行なわない場合には、該
ＬＡＭＤは所定値（例えば１．０）にクランプ（固定）
されるようになっている。

【００６４】そして、成層ストイキ燃焼を行なう場合に
は、前記燃料噴射パルス幅ＣＴＩのうち、所定の割合分
｛ＣＴＩＨ＝ＣＴＩ×Ｋｓｐ；Ｋｓｐは分担率（比）或
いは分割比｝を吸気行程で噴射し、残り分｛ＣＴＩＳ＝
ＣＴＩ×（１−Ｋｓｐ）｝を圧縮行程で噴射する。な
お、この分割比Ｋｓｐは固定値であっても良いが、運転
状態に応じて可変設定できるようにするのが好ましい。
なお、具体的には、既述したように、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
程中の燃料噴射量とし、残りの略５０％乃至略１０％の
燃料重量が圧縮行程中の燃料噴射量となるように、分割
（分担）比（或いは率）Ｋｓｐを設定することが好まし
い。

【００６５】また、吸気行程中の燃料噴射量と、圧縮行
程中の燃料噴射量と、の分割（分担）比（或いは率）Ｋ
ｓｐは、吸気行程中に燃焼室内に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
設定することもできる。

【００６６】ところで、吸気行程噴射の燃料噴射時期
は、図１５のタイミングチャートに示すように、機関回
転速度Ｎｅと燃料噴射パルス幅ＣＴＩＨとから定まる噴
射時期ＴＩＴＭＨ（図１５中のマップＡ参照）に制御さ
れるようになっている。そして、圧縮行程噴射の燃料噴
射時期は、図１５のタイミングチャートに示すように、
機関回転速度Ｎｅと燃料噴射パルス幅ＣＴＩＳとから定
まる噴射時期ＴＩＴＭＳ（図１５中のマップＢ参照）に
制御されるようになっている。この噴射時期ＴＩＴＭＳ
は、成層リーン燃焼を行う際の噴射時期よりも進角側に
設定されている。

【００６７】ここで、本実施形態に係る燃料噴射量と燃
料噴射時期の制御の一例を示した図１６のフローチャー
トについて説明する。ステップ３１では、例えば、上述
した方法で、燃料噴射パルス幅ＣＴＩを演算する。ここ
で、本実施形態では既述したように成層ストイキ燃焼で
も可能な限り速やかに空燃比センサ８の検出値に基づく
空燃比フィードバック制御を行なう。該空燃比フィード
バック制御については、後述する。

【００６８】ステップ３２では、噴射分割比Ｋｓｐ
（ｔ）を、次式に従って演算する。例えば、Ｋｓｐ（ｔ）＝Ｋｓｐ（ｔ−１）−ｄＫｓｐ但し、Ｋｓｐ（０）＝１、Ｋｓｐ（ｔ）≧Ｋｓｐ０、Ｋ
ｓｐ（ｔ）は今回値、Ｋｓｐ（ｔ−１）は前回値。ｔ
は、所定時間毎に行なわれる本ルーチンの実行回数（１
以上）である。

【００６９】これにより、噴射分割比Ｋｓｐ（ｔ）は、
成層ストイキ燃焼移行許可後に、”１”から単位時間毎
（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に、ｄＫｓｐずつＫｓｐ０ま
で変化されることになる。ステップ３３では、吸気行程
噴射の燃料噴射パルス幅ＣＴＩＨを、次式に従い演算す
る。

【００７０】ＣＴＩＨ＝ＣＴＩ×Ｋｓｐ（ｔ）ステップ３４では、圧縮行程噴射の燃料噴射パルス幅Ｃ
ＴＩＳを、次式に従い演算する。ＣＴＩＳ＝ＣＴＩ×｛１−Ｋｓｐ（ｔ）｝ステップ３５では、ステップ３３、３４で設定されたパ
ルス幅で噴射可能か否かを判断する。即ち、低流量域で
は、燃料噴射弁５の噴射特性がリニアにならない領域
（パルス幅と実噴射量とが一義的に定まらない領域）が
存在するため、燃料噴射量制御に誤差が生じ、燃焼安定
性（運転性）、排気性能、燃費性能等を悪化させる惧れ
があるので、このような事態を回避するための処理ステ
ップである。

【００７１】具体的には、リニアな特性が良好に得られ
る最小噴射パルス幅ＴＩＭＩＮと、各噴射パルス幅ＣＴ
ＩＨ、ＣＴＩＳと、を比較することでなされる。即ち、
ＣＴＩＨ≧ＴＩＭＩＮ、且つ、ＣＴＩＳ≧ＴＩＭＩＮで
あるか否かを判断する。ＹＥＳであれば、ステップ３６
へ進む。ＮＯであれば、ステップ３９へ進む。

【００７２】ステップ３６では、ステップ３３、３４で
設定されたパルス幅ＣＴＩＨ、ＣＴＩＳを、最終的なパ
ルス幅ＣＴＩＨ、ＣＴＩＳとして決定する。ステップ３
７では、吸気行程噴射、圧縮行程噴射での各燃料噴射時
期ＴＩＴＭＨ、ＴＩＴＭＳを決定する。即ち、吸気行程
噴射の燃料噴射時期ＴＩＴＭＨを、次式に従い演算す
る。

【００７３】ＴＩＴＭＨ＝ｆ（ＣＴＩＨ，Ｎｅ）圧縮行程噴射の燃料噴射時期ＴＩＴＭＳを、次式に従い
演算する。ＴＩＴＭＳ＝ｆ（ＣＴＩＳ，Ｎｅ）なお、具体的には、図１５中に示したマップＡ，Ｂ等を
検索することで決定することができる。

【００７４】つづくステップ３８では、上記で決定され
た各パルス幅、各燃料噴射時期に対応した駆動パルス信
号を燃料噴射弁５に送信し、吸気行程中と圧縮行程中の
それぞれにおいて、所定量に調量された燃料を、所定時
期に、燃焼室内に直接噴射供給し、本フローを終了す
る。なお、上記ステップ３５で、ＮＯ（ステップ３３、
３４で設定されたパルス幅では噴射できない）と判断さ
れた場合は、ステップ３９へ進むことになるが、当該ス
テップ３９では、以下の条件を満たすか否かを判断す
る。

【００７５】即ち、ＣＴＩＨ≧ＴＩＭＩＮ、且つ、ＣＴ
ＩＳ＜ＴＩＭＩＮであるか否かを判断する。ＹＥＳであ
れば、ステップ４０へ進み、ＮＯであればステップ４１
へ進む。ステップ４０では、ＣＴＩＳ＜ＴＩＭＩＮであ
るので、良好な噴射特性を達成できないとして、ＣＴＩ
Ｓを最小噴射パルス幅（噴射量）ＴＩＭＩＮにセットし
て最小流量を確保する一方で、トータル燃料噴射量合わ
せを行なう。

【００７６】即ち、ＣＴＩＨ＝ＣＴＩ−ＣＴＩＳＣＴＩＳ＝ＴＩＭＩＮなる処理を行い、各噴射パルス幅ＣＴＩＨ、ＣＴＩＳを
決定する。そして、ステップ３７、３８へ進み、各噴射
時期を決定し、燃料噴射を行なわせる。

【００７７】一方、ステップ４１では、以下の条件を満
たすか否かを判断する。即ち、ＣＴＩＨ＜ＴＩＭＩＮ、
且つ、ＣＴＩＳ≧ＴＩＭＩＮであるか否かを判断する。
ＹＥＳであれば、ステップ４２へ進み、ＮＯであればス
テップ４３へ進む。

【００７８】ステップ４２では、ＣＴＩＨ＜ＴＩＭＩＮ
であるので、良好な噴射特性を達成できないとして、Ｃ
ＴＩＨを最小噴射パルス幅（噴射量）ＴＩＭＩＮにセッ
トして最小流量を確保する一方で、トータル燃料噴射量
合わせを行なう。即ち、ＣＴＩＨ＝ＴＩＭＩＮＣＴＩＳ＝ＣＴＩ−ＣＴＩＨなる処理を行い、各噴射パルス幅ＣＴＩＨ、ＣＴＩＳを
決定する。

【００７９】そして、ステップ３７、３８へ進み、各噴
射時期を決定し、燃料噴射を行なわせる。なお、ステッ
プ４３では、ＣＴＩＨ＜ＴＩＭＩＮ、且つ、ＣＴＩＳ＜
ＴＩＭＩＮであると判断し、吸気行程と圧縮行程の双方
で燃料噴射を行なうと、良好な噴射特性を達成できない
と判断し、ステップ４４へ進み、吸気行程噴射を禁止
し、圧縮行程噴射のみを行なわせる。

【００８０】即ち、ステップ４４では、ＣＴＩＨ＝０ＣＴＩＳ＝ＣＴＩなる処理を行なう。そして、ステップ３７、３８へ進
み、吸気行程噴射に対応した噴射時期を決定し、吸気行
程噴射のみで燃料噴射を行なわせる。

【００８１】なお、点火時期については、例えば、所謂
ＭＢＴ（Minimum Spark Advance ofBest Torque）に制
御することができるものである。ここで、本発明にかか
る構成として、成層ストイキ燃焼では燃圧を減少補正す
る構成としたので、吸気行程噴射及び圧縮行程噴射での
燃料噴射量が共に最小燃料噴射量ＴＩＭＩＮを下回る頻
度を大幅に減少させ、成層ストイキ燃焼が実行される頻
度を大幅に増大することができるので、ＨＣ，ＮＯｘの
発生を抑制しつつ排気浄化触媒の早期活性化を十分に促
進することができる。

【００８２】また、本実施形態では、図２のステップ６
での成層ストイキ燃焼許可条件として、空燃比センサ８
が活性化されたことを条件として設定し、成層ストイ
キ燃焼中は必ず空燃比フィードバック制御を行なうよう
にしたが、成層ストイキ燃焼中に空燃比センサ８の活性
を判定して空燃比フィードバック制御に移行するように
することもできる。このようにした実施形態について、
図１７のフローチャートに従って説明する。

【００８３】ステップ６１では、成層ストイキ燃焼にお
いて、λコントロール（空燃比フィードバック制御）を
許可するか否かを判断する。当該判断は、従来同様の手
法を用いることができ、例えば、空燃比センサ８が活性
化したか否かに基づいて判断することができる。具体的
には、例えば、空燃比センサ８の出力変化の様子や、機
関水温、機関始動後経過時間等に基づいて判断すること
が可能である。

【００８４】ＹＥＳであればステップ６２へ進み、ＮＯ
であればステップ６４へ進む。ステップ６２では、従来
同様の方法で、空燃比フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を
開始する。具体的には、例えば、排気浄化触媒９の上流
側に設けられた空燃比センサ８の空燃比検出結果に基づ
いて、実際の空燃比とストイキ（理論空燃比）との偏差
を求め、該偏差を縮小するように、比例積分（ＰＩ）制
御等により空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＤを設
定する。

【００８５】つづくステップ６３では、ステップ６２の
空燃比フィードバック制御で得られたＬＡＭＤを、燃料
噴射パルス幅ＣＴＩの演算に反映させる。その後は、前
記図１６のフローチャートによって、各行程での燃料噴
射パルス幅ＣＴＩＨ，ＣＴＩＳ、噴射時期ＴＩＴＭＨ，
ＴＩＴＭＳを設定し、燃料噴射を行なわせる。

【００８６】一方、ステップ６４では、λコントロール
が許可されない場合であるので、第１の実施形態と同
様、空燃比オープン（フィードフォワード）制御を実行
するべく、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＤを所
定値（例えば１．０）にクランプして、燃料噴射パルス
幅ＣＴＩを演算する。その後は、図１６のフローチャー
トによって、各行程での燃料噴射パルス幅ＣＴＩＨ，Ｃ
ＴＩＳ、噴射時期ＴＩＴＭＨ，ＴＩＴＭＳを設定し、燃
料噴射を行なわせる。

【００８７】また、同じく図２のステップ６での成層ス
トイキ燃焼許可条件として、アイドル状態であることを
条件として設定したため、運転の安定性も確保される
が、アイドル以外の低回転・低負荷状態も含めた運転状
態を許可条件とすることもできる。例えば、ファースト
アイドル時は水温が低いため、極低回転・負荷時より燃
料噴射量が大きいので、該燃料噴射量に相当するような
アクセル操作量までは、成層ストイキ燃焼を行なわせ
て、触媒活性化をより促進させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るシステム構成図。

【図２】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（前段）。

【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（後段）。

【図４】（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。

【図５】同上実施形態における成層ストイキ燃焼への切
換時の燃圧切換制御ルーチンを示すフローチャート。

【図６】燃焼形態による適正燃圧の相違を示す図。

【図７】同上実施形態における燃圧フィードバック制御
の様子を示すタイムチャート。

【図８】同上実施形態における成層ストイキ燃焼への切
換時の点火時期制御ルーチンを示すフローチャート。

【図９】燃焼形態による適正点火時期の相違を示す図。

【図１０】同上実施形態における燃焼形態に応じた最終
の目標点火時期の切換制御ルーチンを示すフローチャー
ト。

【図１１】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１２】本発明にかかる成層ストイキ燃焼による暖機
特性改善効果（排気温度の変化の様子）を説明するため
のタイミングチャート（その１）。

【図１３】本発明にかかる成層ストイキ燃焼による暖機
特性改善効果（排気成分の変化の様子）を説明するため
のタイミングチャート（その２）。

【図１４】同上実施形態における燃焼切換時の一連の制
御中の各状態変化の様子を示すタイムチャート。

【図１５】同上実施形態における吸気行程噴射と圧縮行
程噴射の噴射時期及び点火時期を説明するためのタイミ
ングチャート。

【図１６】同上実施形態における吸気行程噴射と圧縮行
程噴射の噴射パルス幅及び噴射時期を設定するためのフ
ローチャート。

【図１７】本発明の第２の実施形態において行われる空
燃比フィードバック制御（λコントロール）を行う場合
の制御を説明するためのフローチャート。

【図１８】燃料噴射弁の噴射パルス幅と噴射量との関係
を示す図。

【符号の説明】

１内燃機関２吸気通路３エアフローメータ４スロットル弁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 13 スロットルセンサ 14 スロットル弁制御装置 27 高圧プレッシャレギュレータ 29 燃圧センサ 50 コントロールユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 41/14 ３３０Ｆ０２Ｄ 41/14 ３３０Ａ 41/34 41/34 Ｆ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ３０１Ｊ３０１Ｈ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｂ３２４３２４Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 ＥＦターム(参考） 3G022 AA07 CA02 CA03 DA01 DA02 DA04 EA07 GA00 GA01 GA06 GA08 3G084 BA09 BA13 BA14 BA15 BA17 CA02 CA03 DA10 EA11 EB09 EB12 FA00 FA07 FA10 FA26 FA29 FA38 3G301 HA04 JA21 KA05 KA07 LB06 MA01 MA11 MA18 MA26 MA27 NC04 ND02 NE13 NE14 NE15 PA11Z PD02Z PE03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給する
燃料噴射弁を備えた直噴火花点火式内燃機関において、機関の排気通路に配設された排気浄化触媒の昇温が要求
され、かつ、機関が低回転・低負荷状態のときに、前記
燃料噴射弁から吸気行程と圧縮行程とに分割して燃料噴
射を行なって、点火栓周りに空燃比がストイキ若しくは
ストイキよりリッチな混合気を形成するとともに、その
外側に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成し、
かつ、前記燃料噴射弁への燃料供給圧力を減少補正する
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】前記分割燃料噴射を、アイドル状態である
ことを条件として実行することを特徴とする請求項１に
記載の直噴火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項３】前記分割燃料噴射が許可された後、前記燃
料噴射弁への燃料供給圧力が分割燃料噴射に見合った低
圧値まで減少されるのを待って、該分割燃料噴射を実行
す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】前記燃料供給圧力が分割燃料噴射に見合っ
た低圧値まで減少後、非分割燃料噴射から分割燃料噴射
への切り換えに応じた点火時期制御を行いつつ、分割燃
料噴射に切り換えることを特徴とする請求項３に記載の
直噴火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項５】前記非分割燃料噴射から分割燃料噴射への
切り換えに応じた点火時期制御は、所定の遅角量分徐々
に遅角した後、分割燃料噴射への切り換えと同時に所定
量進角させてトルク段差を抑制し、その後分割燃料噴射
による燃焼に応じた点火時期まで徐々に遅角する制御で
あることを特徴とする請求項４に記載の直噴火花点火式
内燃機関の制御装置。
【請求項６】前記分割燃料噴射の終了後、前記燃料供給
圧力の減少補正を停止し、燃料供給圧力を非分割燃料噴
射に見合った高圧値に増大することを特徴とする請求項
１〜請求項５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７】前記分割燃料噴射が不許可とされた後、分
割燃料噴射から非分割燃料噴射への切り換えに応じた点
火時期制御を行ってから、燃料供給圧力を前記高圧値に
増大すると同時に非分割燃料噴射に切り換えることを特
徴とする請求項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】前記分割燃料噴射から非分割燃料噴射への
切り換えに応じた点火時期制御は、所定量分徐々に進角
した後、非分割燃料噴射への切り換えと同時に所定量遅
角させてトルク段差を抑制し、その後非分割燃料噴射に
よる燃焼に応じた点火時期まで徐々に進角する制御であ
ることを特徴とする請求項７に記載の直噴火花点火式内
燃機関の制御装置。
【請求項９】空燃比を検出するセンサを備え、該センサ
の活性を前記分割燃料噴射の許可条件の１つとし、該分
割燃料噴射の実行中は、前記センサの検出値に基づいて
燃焼室全体の混合気がストイキとなるように燃料噴射量
をフィードバック制御することを特徴とする請求項１〜
請求項８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。