JP2002089337A - 筒内燃料噴射式火花点火機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

筒内燃料噴射式火花点火機関の燃料噴射制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒内燃料噴射機関の蒸発燃料パージ実行時の
燃焼状態を適切に制御する。 【解決手段】 筒内燃料噴射機関１の吸気通路１０に蒸
発燃料パージ装置より燃料ペーパーを導入する。吸気通
路には吸気酸素濃度センサ３１を設けて吸気中の燃料ベ
ーパー量を検出する。ＥＣＵ３０は、検出した燃料ベー
パー量に応じて筒内燃料噴射弁１１１〜１１４の燃料噴
射量を補正するとともに、燃料噴射開始時期と燃料噴射
終了時期とを燃料ベーパー量に応じて変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射制御装置に関し、詳細には気筒内に直接燃料を噴射す
る筒内燃料噴射弁を有する機関の燃料噴射制御装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】燃料タンク内の蒸発燃料（燃料ベーパ
ー）を一旦活性炭などを収納するキャニスタに吸着さ
せ、機関運転中に活性炭に吸着された燃料ベーパーを機
関吸気通路に供給（パージ）して機関で燃焼させること
により、タンク内の燃料ベーパーの大気放出を防止する
蒸発燃料パージ装置が一般に知られている。
【０００３】燃料ベーパーのパージを行う場合、燃料ベ
ーパー量に相当する過剰な燃料が吸気とともに機関に供
給されることになるため、機関への燃料噴射量をパージ
が実行されていないときと同じ値に維持すると、機関空
燃比が変化（低下）し、機関の燃焼状態が悪化する場合
がある。このため、パージ実行時にはパージ非実行時に
比べて、供給される燃料ベーパーに相当する量だけ機関
への燃料噴射量を減量補正することが行われる。
【０００４】この種の減量補正を行う機関の例として
は、例えば特開２０００−２７７１６号公報に記載され
たものがある。同公報の機関は、気筒内に直接燃料を噴
射する筒内燃料噴射弁を備えた火花点火機関であり、各
気筒の圧縮行程に燃料噴射を行い、気筒内で圧縮され
た、燃料を含まない空気中の点火プラグ近傍にのみ可燃
空燃比の混合気層を形成する、いわゆる成層燃焼を行う
ことが可能な機関とされている。
【０００５】成層燃焼を行う機関では、成層燃焼時にパ
ージを行うと気筒内に燃料ベーパーを含む空気が供給さ
れるため、圧縮行程時にさらにその中に燃料噴射弁から
噴射された燃料を噴射すると、形成される可燃混合気層
の空燃比が低下してしまい可燃混合気層の空燃比の過度
のリッチ化が生じて燃焼が悪化する、いわゆる成層燃焼
の乱れの問題が生じるため、従来成層燃焼実行時にはパ
ージを実施できない問題があった。
【０００６】上記特開２０００−２７７１６号公報の機
関では、吸気行程時に気筒内に吸気の旋回流を形成し、
この旋回流に乗せて燃料ベーパーを気筒内に供給するよ
うにして、燃料ベーパーが気筒内の空気層または可燃混
合気層のいずれか一方の層内にのみ存在するようにする
とともに、燃料ペーパー量に応じて燃料噴射量を減量補
正することにより、上記成層燃焼の乱れの問題を低減し
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開２
０００−２７７１６号公報の機関では、燃料ベーパーを
気筒内に偏在させるとともに、燃料ベーパー量に応じて
燃料噴射量を減量補正しているものの、成層燃焼の乱れ
を完全に防止することができない問題がある。例えば、
筒内燃料噴射機関では、特に燃料噴射時期（すなわち燃
料噴射開始及び終了時期）が混合気の形成状態に大きく
影響する。このため、燃料噴射時期は、燃料噴射量や機
関回転数、負荷などに応じて最適な混合気が得られるよ
うに精密に設定されている。従って、燃料噴射量が変化
すると、他の運転状態、例えば機関回転数や負荷などが
同一であっても最適な燃料噴射時期は変わってくる。燃
料噴射量は、通常燃料噴射弁の開弁時間（噴射時間）を
変更することにより変化させるため、上記公報の機関に
おいても燃料噴射量が変化すると一応燃料噴射時期も変
化する。しかし、燃料噴射時間は通常、燃料噴射弁の開
弁時期（燃料噴射開始時期）または燃料噴射弁の閉弁時
期（燃料噴射終了時期）のいずれかを固定して、他方を
変化させることにより変化させる制御が行われる。この
ため、上記公報の装置では燃料噴射量を減量補正した場
合でも、燃料噴射開始時期または燃料噴射終了時期は固
定されており、燃料噴射量、機関運転状態から見て最適
な燃料噴射が行えない問題がある。
【０００８】上記は、成層燃焼を行う場合について説明
したが、同様な問題は吸気行程に燃料噴射を行い気筒内
に均一な混合気を形成する運転を行う場合（均一混合気
燃焼）や、吸気行程と圧縮行程との両方に分けて燃料噴
射を行い、吸気行程噴射により形成された均一な希薄混
合気中に圧縮行程で噴射した燃料を成層化させて点火プ
ラグ回りに可燃混合気層を形成する運転を行う場合（弱
成層燃焼）にも、同様な問題が生じる。すなわち、単に
燃料噴射量の変化に応じて燃料噴射開始時期または燃料
噴射終了時期の一方のみを変化させたのでは同様な問題
が生じる。
【０００９】すなわち、筒内燃料噴射式火花点火機関に
おいては、成層燃焼運転時のみならず均一混合気燃焼運
転時や弱成層燃焼運転時にも、パージを行う場合には燃
料噴射量のみを補正したのでは最適な燃焼が得られない
問題が生じるのである。また、燃料ベーパー量に応じた
燃料噴射量の補正についてみても、弱成層燃焼時には、
吸気行程燃料噴射における燃料噴射量と圧縮行程燃料噴
射における燃料噴射量とはベーパー量に応じて同一の比
率で減量補正するのが通常である。しかし、実際には吸
気行程と圧縮行程とで噴射された燃料はそれぞれ混合気
の形成態様が全く異なっているため、単にパージ実行時
に同一の比率でこれらの燃料噴射量を減量したのでは気
筒内に最適な混合気を形成することはできず、燃焼が悪
化する場合が生じる。
【００１０】本発明は上記問題に鑑み、筒内燃料噴射式
火花点火機関でパージを行う場合にも、それぞれの運転
モード（例えば、均一混合気燃焼、弱成層燃焼、成層燃
焼等）に応じて最適な燃焼状態を得るように燃料噴射を
制御可能な、燃料噴射制御装置を提供することを目的と
している。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、燃料タンク内の蒸発燃料を機関吸気通路に供給
する蒸発燃料パージ装置と、機関吸入空気中の前記蒸発
燃料量を検出するベーパー検出手段と、気筒内に直接燃
料を噴射する筒内燃料噴射弁と、機関運転状態に基づい
て前記筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量と燃料噴射開始
時期及び終了時期を設定する燃料噴射設定手段と、を備
えた筒内燃料噴射式火花点火機関の燃料噴射制御装置で
あって、前記ベーパー検出手段の検出した蒸発燃料量に
応じて各気筒の筒内燃料噴射弁からの燃料噴射開始時期
と燃料噴射終了時期との両方を変更する噴射時期補正手
段、を備えた筒内燃料噴射式火花点火機関の燃料噴射制
御装置が提供される。
【００１２】すなわち、請求項１の発明では機関吸入空
気中の燃料ベーパー量を検出するぺパー検出手段が設け
られており、吸気中の燃料ベーパー量が正確に検出され
る。また、噴射時期補正手段は検出されたベーパー量に
応じて、筒内燃焼状態が最適になるように燃料噴射時期
を補正する。この場合、例えば燃料噴射量（燃料噴射時
間）をベーパー量に応じて減量する補正を行う際には、
従来であれば燃料噴射開始時期または終了時期のいずれ
か一方を固定して他方を調節することにより燃料噴射時
間を調節していたが、本発明では、燃料噴射開始時期と
終了時期との両方を変化させて、燃料噴射を行う行程
（吸気行程か圧縮行程か）、ピストンの位置、などに対
して最適なタイミングで燃料噴射を行うようにしてい
る。すなわち、燃料ベーパー量に応じて燃料噴射量を減
量する場合には燃料噴射時間を短縮するものの、燃料噴
射開始時期と終了時期との一方を固定せず、両方を変化
させ、例えば燃料噴射開始時期を遅延させ、同時に燃料
噴射終了時期を早める操作を行う。これにより、点火時
の気筒内の混合気形成状態を最適にすることができ、筒
内の燃焼を最適化することが可能となる。また、従来は
燃料ベーパー量分だけ燃料噴射量を減量補正することに
より、燃焼空燃比をベーパーの有無にかかわらず一定に
して気筒内燃焼状態を最適な状態に近づけていたが、燃
料ベーパー量に応じて燃料噴射開始時期と終了時期とを
補正することにより、さらに良好な燃焼状態を得ること
ができるため、必ずしも燃料ベーパー量分だけ燃料を減
量する必要がなくなり、燃料噴射制御の自由度が増大す
る。
【００１３】請求項２に記載の発明によれば、前記燃料
噴射制御手段は、前記燃料噴射弁から各気筒の吸気行程
に燃料噴射を行い、気筒内に均一混合気を形成する均一
燃焼モード燃料噴射を行う、請求項１に記載の燃料噴射
制御装置が提供される。また、請求項３に記載の発明に
よれば、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射弁から
各気筒の吸気行程に燃料噴射を行い気筒内に均一混合気
を形成するとともに、各気筒の圧縮行程に燃料噴射を行
い、前記均一混合気中に空燃比の低い混合気の層を形成
する、弱成層燃焼モード燃料噴射を行う、請求項１に記
載の燃料噴射制御装置が提供される。
【００１４】さらに、請求項４に記載の発明によれば、
前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射弁から各気筒の
圧縮行程に燃料噴射を行い気筒内の空気中に可燃混合気
の層を形成する成層燃焼モード燃料噴射を行う、請求項
１に記載の燃料噴射制御装置が提供される。また、請求
項５に記載の発明によれば、前記燃料噴射制御手段は、
機関運転条件に応じて、前記燃料噴射弁から各気筒の吸
気行程に燃料噴射を行い、気筒内に均一混合気を形成す
る均一燃焼モード燃料噴射と、前記燃料噴射弁から各気
筒の吸気行程に燃料噴射を行い気筒内に均一混合気を形
成するとともに、各気筒の圧縮行程に燃料噴射を行い、
前記均一混合気中に空燃比の低い混合気の層を形成す
る、弱成層燃焼モード燃料噴射と、前記燃料噴射弁から
各気筒の圧縮行程に燃料噴射を行い気筒内の空気中に可
燃混合気の層を形成する成層燃焼モード燃料噴射と、の
うちいずれか一つを選択して燃料噴射を行う請求項１に
記載の燃料噴射制御装置が提供される。
【００１５】すなわち、請求項２から請求項５の発明で
は、請求項１の燃料ベーパー量に応じた燃料噴射タイミ
ングの補正が、均一混合気燃焼運転を行う場合、弱成層
燃焼運転を行う場合、成層燃焼運転を行う場合、および
これらの運転モードを機関運転状態に応じて切り替える
場合のいずれかに適用される。すなわち、請求項２から
請求項５の発明では、請求項１の燃料噴射タイミング制
御が、筒内燃料噴射式火花点火機関のすべての運転モー
ドのうち、いずれにも適用されることになる。このた
め、筒内燃料噴射式火花点火機関のあらゆる運転状態に
おいても蒸発燃料のパージが可能となるため、例えばキ
ャニスタ式の蒸発燃料パージ装置を使用する場合にもキ
ャニスタ内の吸着剤（例えば活性炭）の蒸発燃料吸着に
よる飽和を防止し、蒸発燃料が大気に放出されることが
防止される。
【００１６】請求項６に記載の発明によれば、燃料タン
ク内の蒸発燃料を機関吸気通路に供給する蒸発燃料パー
ジ装置と、機関吸入空気中の前記蒸発燃料量を検出する
ベーパー検出手段と、気筒内に直接燃料を噴射する筒内
燃料噴射弁と、機関運転状態に基づいて前記筒内燃料噴
射弁からの燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段
と、を備えた筒内燃料噴射式火花点火機関の燃料噴射制
御装置であって、前記燃料噴射設定手段により設定され
た燃料噴射量を、各気筒の吸気行程に燃料噴射を行い気
筒内に均一混合気を形成する吸気行程燃料噴射と、各気
筒の圧縮行程に燃料噴射を行い、前記均一混合気中に空
燃比の低い混合気の層を形成する圧縮行程燃料噴射とに
分けて気筒内に噴射する燃料噴射を行う燃料噴射制御手
段と、前記蒸発燃料量にかかわらず機関運転空燃比が同
一になるように、前記ベーパー検出手段の検出した蒸発
燃料量に応じて、前記吸気行程燃料噴射における燃料噴
射量と、前記圧縮行程燃料噴射における燃料噴射量とを
補正する燃料噴射量補正手段と、を備え、前記燃料噴射
量補正手段は、前記ベーパー検出手段により検出された
蒸発燃料量が前記吸気行程燃料噴射における燃料噴射量
より少ない場合には、前記吸気行程燃料噴射における燃
料噴射量のみを減量補正する、筒内燃料噴射式火花点火
機関の燃料噴射制御装置が提供される。
【００１７】すなわち、請求項６の発明では燃料噴射制
御手段は、全体の燃料噴射量を吸気行程燃料噴射と圧縮
行程燃料噴射とに分けて行い、吸気行程燃料噴射により
形成された均一混合気中に圧縮行程燃料噴射により可燃
混合気層を形成する、いわゆる弱成層燃料噴射を行う。
また、燃料噴射量補正手段は、機関吸気中の燃料ベーパ
ー量だけ各気筒の燃料噴射量を減量し、パージの有無に
かかわらず機関の運転空燃比が同一になるように燃料噴
射量を補正する。
【００１８】弱成層燃料噴射を行っている場合、上記燃
料噴射量補正は通常、吸気行程噴射と圧縮行程噴射との
両方の燃料噴射量を同じ割合で減量して両方の減量分の
合計を燃料ベーパー量に等しくなるようにする補正が行
われる。すなわち、合計の燃料噴射量を燃料ベーパー量
相当分（例えば１０％）だけ低減する場合には、吸気行
程燃料噴射量も圧縮行程燃料噴射量も一律に（１０％ず
つ）低減して合計燃料噴射量が燃料ベーパー量相当分だ
け低減されるようにしていた。
【００１９】しかし、吸気行程燃料噴射は気筒内に均一
な混合気を形成するためのものであり、圧縮行程燃料噴
射は気筒内に比較的濃い混合気を成層させるためのもの
である。また、燃料ベーパーは機関に吸入される吸気中
に拡散して均一な混合気の形で気筒に吸入される。この
ため、均一な混合気として気筒内に吸入される燃料ベー
パーの量を濃混合気の層を形成させるための圧縮行程燃
料噴射からも差し引いてしまうと、濃混合気層の形成に
支障が生じ燃焼が悪化する場合がある。例えば、圧縮行
程燃料噴射量からも燃料ベーパー量を差し引いた場合に
は、本来圧縮行程噴射として気筒に供給されるべき燃料
の一部が、あたかも燃料ベーパーとして均一混合気の形
で気筒に供給されたかのようになってしまい、本来点火
プラグまわりに成層化すべき燃料の一部が気筒内に均一
に拡散することになる。このため、圧縮行程燃料噴射に
より形成される混合気層の空燃比が希薄に（リーンに）
になり、燃焼が悪化する、成層燃焼の乱れの問題が生じ
るのである。
【００２０】そこで、本発明では均一な混合気の形で気
筒に吸入される燃料ベーパーを補正する際には、均一な
混合気を形成するための吸気行程燃料噴射の燃料噴射量
を優先的に減量するようにしている。すなわち、本発明
では、気筒に吸入される燃料ベーパー量が吸気行程燃料
噴射で噴射されるべき燃料量より少ない場合には、燃料
ベーパー量の補正は吸気行程燃料噴射量のみで行い、圧
縮行程燃料噴射量の補正は行わない。これにより、圧縮
行程燃料噴射時に気筒内に形成されている均一混合気の
空燃比はパージの有無にかかわらず同一となるため、成
層燃焼の乱れが生じることが防止される。
【００２１】請求項７に記載の発明によれば、前記燃料
噴射量補正手段は、前記ベーパー検出手段により検出さ
れた蒸発燃料量が前記吸気行程燃料噴射における燃料噴
射量より大きい場合には、前記吸気行程燃料噴射を中止
するとともに、前記圧縮行程燃料噴射における燃料噴射
量を減量補正する、請求項６に記載の燃料噴射制御装置
が提供される。
【００２２】すなわち、請求項７の発明では、燃料ベー
パー量が吸気行程燃料噴射で噴射されるべき燃料量より
少ない場合には請求項６の燃料噴射制御を行うととも
に、燃料ベーパー量が吸気行程燃料噴射で噴射されるべ
き燃料量より多い場合には、吸気行程燃料噴射を中止す
るとともに、圧縮行程燃料噴射で噴射されるべき燃料量
を減量補正し、全体として燃料ベーパー量に相当する量
だけ機関に供給する燃料量を低減する。これにより、成
層燃焼の乱れが最小限に抑制される。
【００２３】請求項８に記載の発明によれば、前記燃料
噴射量補正手段は、前記ベーパー検出手段により検出さ
れた蒸発燃料量が前記吸気行程燃料噴射における燃料噴
射量より大きい場合には、前記吸気行程燃料噴射におけ
る燃料噴射量を予め定めた量に設定して吸気行程燃料噴
射を行うとともに、前記圧縮行程燃料噴射における燃料
噴射量を減量補正する、請求項６に記載の燃料噴射制御
装置が提供される。
【００２４】すなわち、請求項８の発明では、燃料ベー
パー量が吸気行程燃料噴射で噴射されるべき燃料量より
少ない場合には請求項６の燃料噴射制御を行うが、燃料
ベーパー量が吸気行程燃料噴射で噴射されるべき燃料量
より多い場合にも吸気行程燃料噴射を中止することなく
予め定めた量で燃料噴射を行う。また、圧縮行程燃料噴
射の燃料噴射量は、燃料ベーパー量相当分と吸気行程燃
料噴射の噴射量とを合計した量だけ減量補正する。弱成
層燃焼では、希薄な均一混合気中に圧縮行程で噴射され
た燃料が濃混合気層を形成し、濃混合気層で着火した火
炎が希薄な均一混合気中に伝播する。このため、濃混合
気層と均一混合気との間の空燃比差があまりに大きい
と、濃混合気層から均一混合気に火炎がスムーズに伝播
しない場合が生じる。本発明では、燃料ベーパ量が多い
場合にも吸気行程燃料噴射を中止せず、燃料ベーパで形
成された均一混合気中に少量の吸気行程燃料噴射を行
い、燃料ベーパーの均一混合気中にやや空燃比の低い混
合気を形成する。
【００２５】従って、圧縮行程燃料噴射では、吸気行程
燃料噴射により形成されたやや空燃比の低い混合気中に
燃料が噴射され濃混合気層が形成されるようになり、燃
料ベーパーで形成された希薄な均一混合気と、圧縮行程
燃料噴射により形成されたリッチな混合気の層との間
に、吸気行程燃料噴射により形成されたやや空燃比の低
い（中間の空燃比の）混合気が介在するようになる。こ
のため、濃混合気層から均一混合気まで混合気の空燃比
が滑らかに変化するようになり、濃混合気から均一混合
気にスムーズに火炎が伝播するようになる。なお、この
場合、少量の吸気行程燃料噴射はできるだけ吸気行程後
半に行うようにすれば、吸気行程燃料噴射により噴射さ
れた燃料が均一混合気中に拡散しないため、均一混合気
中に中間の空燃比の混合気の塊を形成することができ、
より火炎の伝播がスムーズになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は本発明を自動車用内
燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図で
ある。図１において、１は自動車用内燃機関を示す。本
実施形態では、機関１は＃１から＃４の４つの気筒を備
えた４気筒ガソリン機関とされ、各気筒には気筒内に直
接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁１１１から１１４が設
けられている。後述するように、本実施形態の内燃機関
１は、理論空燃比より高い（リーン）空燃比から理論空
燃比より低い（リッチ）空燃比までの広い範囲の空燃比
で運転可能な機関とされている。
【００２７】また、本実施形態では＃１から＃４の気筒
は互いに点火時期が連続しない２つの気筒からなる２つ
の気筒群にグループ分けされている。（例えば、図１の
実施形態では、気筒点火順序は１−３−４−２であり、
＃１、＃４の気筒と＃２、＃３の気筒とがそれぞれ気筒
群を構成している。）また、各気筒の排気ポートは気筒
群毎に排気マニホルドに接続され、気筒群毎の排気通路
に接続されている。図１において、２１ａは＃１、＃４
気筒からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ａに
接続する排気マニホルド、２１ｂは＃２、＃４気筒から
なる気筒群の排気ポートを個別排気通路２ｂに接続する
排気マニホルドである。本実施形態では、個別排気通路
２ａ、２ｂ上には、公知の三元触媒からなるスタートキ
ャタリスト（以下「ＳＣ」と呼ぶ）５ａと５ｂがそれぞ
れ配置されている。また、個別排気通路２ａ、２ｂはＳ
Ｃ下流側で共通の排気通路２に合流している。図１に２
９ａ、２９ｂで示すのは、個別排気通路２ａ、２ｂのス
タートキャタリスト５ａ、５ｂ上流側に配置された空燃
比センサである。空燃比センサ２９ａ、２９ｂは、広い
空燃比範囲で排気空燃比に対応する電圧信号を出力する
センサで、その出力は機関１の空燃比制御に使用され
る。
【００２８】図１に１０ｂで示すのは機関各気筒の吸気
ポートを吸気通路１０に接続する吸気マニホルド、１０
ａは吸気通路１０に設けられたサージタンクである。更
に、本実施形態では吸気通路１０上にはスロットル弁１
５が設けられている。本実施形態のスロットル弁１５は
いわゆる電子制御スロットル弁とされており、ステッパ
モータ等の適宜な形式のアクチュエータ１５ａにより駆
動され後述するＥＣＵ３０からの制御信号に応じた開度
をとる。
【００２９】吸気通路１０のスロットル弁１５下流側に
は、パージ制御弁４１を介して公知の蒸発燃料パージ装
置４０が接続されている。パージ装置４０は、例えば活
性炭などの吸着剤を収納したキャニスタを備えており、
機関１の図示しない燃料タンク中の蒸発燃料をキャニス
タ内の吸着剤に吸着させる。これにより、燃料タンクか
ら大気への蒸発燃料の放散が防止される。パージ制御弁
４１は、例えばステッパモータなどの適宜な形式のアク
チュエータを備え、ＥＣＵ３０の制御信号に応じた開度
をとる。機関運転中にパージ制御弁４１が開弁される
と、パージ装置４０のキャニスタ内に吸着された燃料ベ
ーパは、パージ制御弁４１から吸気通路１０に流入し、
スロットル弁１５を通過した機関吸気と混合して均一な
混合気となり機関１の各気筒に吸入される。
【００３０】さらに、本実施形態では、吸気通路１０の
サージタンク１０ａには吸気中の酸素濃度を検出する酸
素濃度センサ３１が配置されている。酸素濃度センサ３
１は、広い濃度範囲で吸気中の酸素濃度に対応した信号
を出力するものであり、空燃比センサ２９ａ、２９ｂと
同様なタイプのものが使用される。図１に３０で示すの
は機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ
３０は、本実施形態ではＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵを備え
た公知の構成のマイクロコンピュータとされ、機関１の
点火時期制御や空燃比制御等の基本制御を行なってい
る。また、本実施形態では、ＥＣＵ３０は上記の基本制
御を行う他に、後述するように機関運転状態に応じて筒
内噴射弁１１１から１１４の燃料噴射モードを変更し機
関の運転空燃比を変更する制御を行なうとともに、更に
パージ制御弁４１の開閉を制御して蒸発燃料のパージを
行う。また、ＥＣＵ３０は、パージ実行時に吸気酸素濃
度センサ３１を用いて、吸気中の燃料ベーパー量を検出
し、この燃料ベーパー量に基づいて各気筒の燃料噴射弁
１１１から１１４の燃料噴射量、燃料噴射時期等を変更
するパージ燃料噴射制御を行う。
【００３１】上記各制御を行うため、ＥＣＵ３０の入力
ポートには、空燃比センサ２９ａ、２９ｂからスタート
キャタリスト５ａ、５ｂ入口における排気空燃比を表す
信号と、吸気酸素濃度センサ３１から吸気中の酸素濃度
を表す信号が、また、機関吸気マニホルドに設けられた
吸気圧センサ３３から機関の吸気管圧力に対応する信号
がそれぞれ入力されている。また、ＥＣＵ３０の入力ポ
ートには、機関クランク軸（図示せず）近傍に配置され
たクランク角センサ３３から機関クランク軸一定回転角
（例えば１５度毎）にクランク回転角度を表す回転角パ
ルス信号と、機関回転７２０度毎（例えば＃１気筒の圧
縮上死点毎）に基準クランク位置パルス信号とが入力さ
れている。
【００３２】更に、本実施形態では、ＥＣＵ３０の入力
ポートには機関１のアクセルペダル（図示せず）近傍に
配置したアクセル開度センサ３７から運転者のアクセル
ペダル踏込み量（アクセル開度）を表す信号が入力され
ている。ＥＣＵ３０は、所定間隔毎に吸気圧センサ３３
出力とアクセル開度センサ３７出力とをＡＤ変換して吸
気管圧力ＰＭとアクセル開度ＡＣＣＰとしてＥＣＵ３０
のＲＡＭの所定領域に格納している。また、ＥＣＵ３０
は、一定時間毎にクランク角センサ３３から入力する回
転角パルス信号の間隔に基づいて機関回転数ＮＥと、基
準クランク位置パルス信号を入力してからの回転角パル
ス信号の数に基づいてクランク角度（移送）とを算出
し、各種制御に使用する。
【００３３】ＥＣＵ３０の出力ポートは、各気筒への燃
料噴射量及び燃料噴射時期を制御するために、図示しな
い燃料噴射回路を介して各気筒の燃料噴射弁１１１から
１１４に接続されている他、スロットル弁１５のアクチ
ュエータ１５ｂに図示しない駆動回路を介して接続され
スロットル弁１５の開度を制御している。また、ＥＣＵ
３０はパージ制御弁４１のアクチュエータに図示しない
駆動回路介して接続されパージ制御弁４１開度を制御し
て、蒸発燃料のパージを行う。
【００３４】本実施形態では、ＥＣＵ３０は、機関１運
転中、運転条件に応じて機関１を以下の５つのモードの
いずれかで運転する。 リーン空燃比成層燃焼（圧縮行程１回噴射） リーン空燃比弱成層燃焼（吸気行程／圧縮行程２回
噴射） リーン空燃比均一混合気燃焼（吸気行程１回噴射） 理論空燃比均一混合気燃焼（吸気行程１回噴射） リッチ空燃比均一混合気燃焼（吸気行程１回噴射） すなわち、機関１の軽負荷運転領域では、上記モード
のリーン空燃比成層燃焼が行なわれる。機関１は気筒内
に吸入空気のスワール（旋回流）を生じさせるスワール
ポートを有する吸気弁と通常のストレートポートを有す
る吸気弁との２つの吸気弁を備えており、ストレートポ
ートに連通する吸気通路に設けられたスワールコントロ
ールバルブ（ＳＣＶ）（図示せず）の開度を調節するこ
とによりスワールポートから気筒内に流入する吸気量を
制御することが可能となっている。成層燃焼を行なう場
合には、ＳＣＶ開度は全閉とされスワールポートからの
吸気量を増大し、気筒内に強いスワールを生成させる。
また、この状態では筒内燃料噴射は各気筒の圧縮行程後
半に１回のみ行なわれ、噴射された燃料は気筒点火プラ
グ近傍に可燃混合気の層を形成する。また、この運転状
態での燃料噴射量は極めて少なく、気筒内の全体として
の空燃比は２５から３０程度もしくはそれ以上になる。
【００３５】また、上記モードの状態から負荷が増大
して低負荷運転領域になると、上記モードのリーン空
燃比弱成層燃焼が行なわれる。機関負荷が増大するにつ
れて気筒内に噴射する燃料は増量されるが、この負荷領
域では圧縮行程後半の燃料噴射に加えて、予め吸気行程
前半に燃料を噴射することにより目標量の燃料を気筒に
供給するようにしている。吸気行程前半に気筒内に噴射
された燃料は着火時までに極めてリーンな均一混合気を
生成する。圧縮行程後半ではこの極めてリーンな均一混
合気中に更に燃料が噴射され点火プラグ近傍に着火可能
な可燃混合気の層が生成される。着火時にはこの可燃混
合気層が燃焼を開始し周囲の希薄な混合気層に火炎が伝
播するため安定した燃焼が行なわれるようになる。この
状態では吸気行程と圧縮行程での噴射により供給される
燃料量はモードより増量されるが、全体としての空燃
比はやや低いリーン（例えば空燃比で２０から３０程
度）になる。
【００３６】更に機関負荷が増大すると、機関１では上
記モードのリーン空燃比均一混合気燃焼が行なわれ
る。この状態ではＳＣＶは全開とされ吸気の大部分はス
トレートポートから気筒内に流入する。また、この状態
では燃料噴射は吸気行程前半に１回のみ実行され、燃料
噴射量は上記モードより更に増量される。この状態で
気筒内に生成される均一混合気は理論空燃比に比較的近
いリーン空燃比（例えば空燃比で１５から２５程度）と
なる。
【００３７】更に機関負荷が増大して機関高負荷運転領
域になると、モードの状態から更に燃料が増量され、
上記モードの理論空燃比均一混合気運転が行なわれ
る。この状態では、気筒内には理論空燃比の均質な混合
気が生成されるようになり、機関出力が増大する。ま
た、更に機関負荷が増大して機関の全負荷運転になる
と、モードの状態から燃料噴射量が更に増量されモー
ドのリッチ空燃比均一混合気運転が行なわれる。この
状態では、気筒内に生成される均一混合気の空燃比はリ
ッチ（例えば空燃比で１２から１４程度）になる。
【００３８】本実施形態では、アクセル開度（運転者の
アクセルペダル踏込み量）と機関回転数とに応じて予め
実験等に基づいて最適な運転モード（上記から）が
設定されており、ＥＣＵ３０のＲＯＭにアクセル開度と
機関回転数とを用いた数値テーブル（マップ）として格
納してある。機関１の運転中、ＥＣＵ３０はアクセル開
度センサ３７で検出したアクセル開度と機関回転数とに
基づいて、現在上記からのいずれの運転モードを選
択すべきかを決定し、それぞれのモードに応じて燃料噴
射量、燃料噴射時期及び回数、点火時期、スロットル弁
開度、ＥＧＲ量（ＥＧＲ弁開度）等の機関の運転状態を
制御する制御量を決定する。
【００３９】また、モード（理論空燃比均一混合気燃
焼）が選択された場合には、ＥＣＵ３０は更に上記によ
り算出した燃料噴射量を、機関排気空燃比が理論空燃比
となるように空燃比センサ２９ａ、２９ｂの出力に基づ
いてフィードバック補正する空燃比制御を行なう。より
詳細には、上記からのモード（リーン空燃比燃焼）
が選択された場合、ＥＣＵ３０は上記からのモード
毎に予め準備された数値テーブルに基づいて、アクセル
開度と機関回転数とから燃料噴射量、燃料噴射時期、ス
ロットル開度、ＥＧＲ量及び点火時期等の制御量を決定
する。又、上記とのモード（理論空燃比またはリッ
チ空燃比均一混合気燃焼）が選択された場合には、ＥＣ
Ｕ３０は上記とのモード毎に予め準備された数値テ
ーブルに基づいて、スロットル弁開度と機関回転数、及
び吸気圧センサ３３で検出した吸気管圧力とに基づいて
燃料噴射量等の制御量を設定する。
【００４０】また、スロットル弁１５開度はモードか
らでは全開に近い領域でアクセル開度に応じて制御さ
れる。この領域ではアクセル開度が低下するとスロット
ル弁開度も低減されるが、スロットル弁全開相当の領域
であるためスロットル弁開度が変化しても吸気管圧力は
略一定になり、ほとんど吸気絞りは生じない。一方モー
ド、ではスロットル弁開度はアクセル開度に略等し
い開度に制御される。すなわち、アクセル開度（アクセ
ルペダル踏込み量）が０のときにはスロットル開度も０
（全閉）に、アクセル開度が１００パーセントのとき
（アクセルペダルがいっぱいに踏み込まれたとき）には
スロットル開度も１００パーセント（全開）にセットさ
れる。次に、本実施形態の蒸発燃料パージ時の燃料噴射
制御について説明する。なお、以下の説明ではパージ実
行時の燃料噴射量、燃料噴射時期と区別するために、パ
ージを実行していないときにＥＣＵ３０により設定され
る燃料噴射量、燃料噴射時期をそれぞれベース燃料噴射
量、ベース燃料噴射時期と呼ぶことにする。
【００４１】上述したように、本実施形態での燃料噴射
の形態は大別して、均一混合気形成用の吸入空気量行程
燃料噴射（モード、、）と成層化用の圧縮行程燃
料噴射（モード）との２つとなる。モードの弱成層
燃焼では、これらの両方が行われる。そこで、まず吸気
行程燃料噴射と圧縮行程燃料噴射とに要求される条件に
ついてそれぞれ説明する。
【００４２】まず、吸気行程燃料噴射では、噴射した燃
料ができるだけ気筒内に均一に拡散するようにして、均
一な混合気を気筒内に形成する必要がある。このために
は、噴射された燃料が気筒内に拡散する時間を十分にと
る必要があり、吸気行程燃料噴射はできるだけ早い時期
に（すなわち吸気行程上死点にできるだけ近い時期に）
完了することが好ましい。一方、燃料噴射実行時にピス
トンが上昇位置にあると、噴射された燃料がピストンに
付着し、均一な混合気の形成が阻害されるようになる。
このため、吸気行程燃料噴射はできるだけピストンが下
降位置にあるときに（すなわち、吸気行程下死点にでき
るだけ近い時期）に開始することが望ましい。
【００４３】つまり、吸気行程燃料噴射は、できるだけ
遅く（下死点に近い側）で開始し、できるだけ早く（上
死点に近い側）で終了することが望ましい。しかし、実
際には燃料噴射量が比較的多い場合、燃料噴射時間が長
くなるため上記の条件を完全には満たすことはできな
い。また、機関高回転時には燃料噴射量が少ない場合で
あっても燃料噴射時間に比べて吸気行程の時間が短くな
り、同様な問題が生じる。また、実際には均一な混合気
形成のためにはピストン速度も大きな影響がある。すな
わち、最適な吸気行程燃料噴射開始、終了時期は機関負
荷（すなわち、燃料噴射量（燃料噴射時間））、回転
数、噴射時のピストン速度などにより定まる。
【００４４】また、成層化のための圧縮行程燃料噴射で
は、噴射した燃料を気筒内に拡散させないで点火プラグ
回りに濃い（リッチな）混合気層を形成する必要があ
る。また、噴射により形成される濃混合気層の空燃比は
着火が容易な範囲（例えば空燃比で１３から１４程度）
になっている必要がある。圧縮行程燃料噴射で噴射した
燃料を濃混合気層として成層化させるためには、噴射開
始時期はできるだけ遅くして、噴射された燃料が点火ま
でに拡散してしまわないようにすることが望ましい。し
かし、圧縮行程燃料噴射は圧縮行程後半のピストン上昇
中に行われるため、圧縮行程燃料噴射の終了時期が遅く
なるほど噴射した燃料は拡散する前にピストン上昇によ
り圧縮されるようになり、成層化した混合気の空燃比は
低下（リッチ化）する。このため、燃料噴射時期が遅く
なると、成層化した混合気が過濃となり、着火、燃焼が
不良となる場合がある。
【００４５】従って、圧縮行程燃料噴射においても最適
な燃料噴射開始と終了の時期は機関負荷、回転数、噴射
時のピストン速度などにより変化する。このように、吸
気行程燃料噴射、圧縮行程燃料噴射ともに、最適な燃料
噴射時期は、多くの要因が影響しているため実際の機関
では理想的な噴射時期を得ることは困難である。このた
め、実際には燃料噴射時期は、機関を回転数と負荷とを
変えて実際に運転して、各運転条件（機関回転数、負
荷）の組み合わせにおいて混合気の形成状態ができるだ
け理想的な状態に近づくように設定する、いわゆる適合
化作業により決定されている。
【００４６】このため、蒸発燃料のパージにより気筒に
供給される燃料を考慮して燃料噴射量を補正するような
場合、燃料噴射開始または終了時期を固定したままで燃
料噴射量のみを補正したのでは、上記適合化により設定
した混合気形成状態が崩れてしまい、良好な燃焼が得ら
れなくなる場合が生じるのである。本実施形態では、上
記問題を解決するために、燃料ベーパー量に応じて燃料
噴射量を補正する場合には、噴射開始時期と終了時期と
の両方を変化させるようにしている。
【００４７】図２は、本実施形態の燃料噴射時期補正と
従来の燃料噴射時期補正との相違を説明する図である。
図２は、燃料噴射タイミングを示しており、横軸はクラ
ンク角（ＣＡ）で表している。図２の線Ｉはパージを実
施していない場合の燃料噴射時期（ベース燃料噴射時
期）を示している。すなわち、ベース燃料噴射時期では
燃料噴射はクランク角ＣＡ１で開始され、クランク角Ｃ
Ａ２で終了する。
【００４８】図２の線ＩＩとＩＩＩは従来の燃料噴射補
正を示しており、線ＩＩは噴射開始時期を固定している
場合、線ＩＩＩは噴射終了時期を固定している場合を示
す。すなわち、燃料噴射量（噴射時間）を燃料ベーパ量
に相当する量ＶＰだけ低減する補正を行う場合、噴射開
始時期固定（ＩＩ）では噴射終了時期をＶＰだけ早め、
噴射終了時期固定（ＩＩＩ）では噴射開始時期をＶＰだ
け遅延させる補正が行われる。
【００４９】図２の線ＩＶは、本実施形態の燃料噴射補
正を示している。図２、線ＩＶに示すように本実施形態
では噴射時間をＶＰだけ短縮する際には、時間ＶＰをＶ
Ｐ１とＶＰ２とに分割し（ＶＰ＝ＶＰ１＋ＶＰ２）、噴
射開始時期をＶＰ１だけ遅延させるとともに、噴射終了
時期をＶＰ２だけ早める操作を行う。ＶＰ１とＶＰ２の
割合は、実際の機関を用いた実験に基づいて、混合気の
形成状態ができるだけ理想的な状態に近づくように、各
回転数と負荷とに応じて設定される。これにより、燃料
ベーパ量の補正を行う場合にも燃料噴射開始時期と終了
時期とはより適切に調整され良好な燃焼が得られるよう
になる。
【００５０】以下、均一混合気燃焼と成層燃焼とにおけ
るパージ実行時の燃料噴射制御の詳細についてそれぞれ
説明する。 （１）均一混合気燃焼 １）第１の実施形態 本実施形態では、燃料噴射開始時期を基準タイミングと
した燃料噴射制御を行っている場合を例にとって説明す
る。この場合には、ＥＣＵ３０は各気筒の噴射開始時期
と噴射時間とを機関運転状態に応じて設定することによ
り燃料噴射量と燃料噴射時期とを制御している。この場
合には、従来、パージ実行時の燃料ベーパー量を補正す
るために燃料噴射量を減量する場合は、燃料噴射開始時
期は変えずに（固定したままで）燃料噴射時間のみを短
縮することにより燃料噴射量を減量していた。これに対
して、本実施形態では燃料噴射時間を変える際に、基準
タイミングとなる燃料噴射開始時期も補正（遅延）する
点が従来とは相違している。これにより、燃料噴射開始
時期と燃料噴射終了時期との両方が燃料ベーパー量に応
じて調整され最適な混合気形成状態が得られるようにな
る。
【００５１】図３は、本実施形態のパージ時燃料噴射制
御操作を説明するフローチャートである。本操作は、Ｅ
ＣＵ３０により一定クランク回転角毎に実行されるルー
チンとして行われる。図３の操作がスタートすると、ス
テップ３０１では現在機関が均一混合気燃焼モード（す
なわち前述の運転モードからのいずれか）で運転さ
れているか否かが判定され、均一混合気燃焼モードで運
転されている場合のみステップ３０３から３２１の燃料
噴射制御が行われる。なお、ステップ３０１で現在均一
混合気燃焼運転モードで運転が行われていない場合（す
なわち、機関が成層燃焼運転モードまたは弱成層燃焼運
転モードで運転されている場合）には、別途ＥＣＵ３０
により後述するそれぞれの運転モードに応じた燃料噴射
制御が行われる。
【００５２】ステップ３０３では、クランク角センサ３
３出力に基づいて算出したエンジン回転数ＮＥと負荷パ
ラメータＫＬが読み込まれる。ここで、負荷パラメータ
ＫＬとしては、リーン空燃比均一混合気燃焼（モード
）の場合にはアクセル開度センサ３７で検出したアク
セル開度ＡＣＣＰが、理論空燃比またはリッチ空燃比均
一混合気燃焼（モード、）においては吸気圧センサ
３５で検出した吸気管圧力が使用される。
【００５３】次に、ステップ３０５では吸気酸素濃度セ
ンサ３１で検出した酸素濃度に基づいてセンサー出力比
αが算出され、更に、αと現在の機関の運転空燃比とに
基づいて、センサー修正出力比Ａが算出される。センサ
ー出力比αは、パージを実行していないときの吸気酸素
濃度センサ３１出力、すなわちパージを実行していない
ときの吸気酸素濃度Ｒ０と現在（パージ実行中）の酸素
濃度センサ３１出力（現在の吸気酸素濃度）ＲＰとの比
として、α＝ＲＰ／Ｒ０として与えられる。
【００５４】吸気中に燃料ベーパがあると、吸気中の酸
素はセンサ３１上で燃料ベーパと反応して消費される。
このため、センサ３１上では燃料ベーパーとの反応に消
費されただけ酸素濃度が低下してセンサ出力はＲＰとな
る。すなわち、吸気中の酸素のうちＲ０×（１−α）に
相当する量の酸素が燃料ベーパーとの反応により消費さ
れる。ところが、センサ３１上での燃料と酸素との反応
は当量反応であるため、空気過剰率λ＝１の混合気の燃
焼に相当する。このため、例えば希薄空燃比（λ＞１）
の燃焼を行う場合には、吸気中の燃料ベーパーには（１
−α）×λの量の酸素を割り当てる必要がある。すなわ
ち、機関での燃焼室の空気過剰率λを維持するために
は、燃料噴射により供給される燃料に割り当てることの
できる酸素量はＲ０×（１−（１−α）×λ）に低下す
る。つまり、燃料ベーパーがある場合に燃焼室内のλを
同一に維持すると、燃料噴射により噴射された燃料の燃
焼に使用可能な酸素量は、吸気中に燃料ベーパーが無い
場合の酸素濃度（Ｒ０）に対して（１−（１−α）×
λ）倍に低下することになる。
【００５５】この場合、燃料噴射により噴射した燃料を
燃焼させるために利用可能な酸素量が（１−（１−α）
×λ）倍に低下するのであるから、吸気中に燃料ペーパ
が存在しても燃焼空燃比を同一に維持するためには、燃
料噴射量も酸素の低下割合と同じだけ低下させる必要が
ある。従って、パージ中の吸気酸素濃度センサ出力比が
αであった場合には、燃料噴射量を（１−（１−α）×
λ）倍に減量すればベーパーのない場合と同一の空燃比
を維持することができる。
【００５６】本実施形態では、αとλ（λ＝運転空燃比
／理論空燃比）とを用いて算出される（１−（１−α）
×λ）をセンサー修正出力比Ａとおき（Ａ＝（１−（１
−α）×λ））、ベース燃料噴射量にセンサー修正出力
比Ａを乗じることによりパージ実行時の燃料噴射量を補
正している。ステップ３０５で酸素濃度センサの修正出
力比Ａを算出後、ステップ３０７では吸気中の燃料ベー
パー濃度相当値Ｂが、Ｂ＝１−Ａ＝（１−α）×λとし
て算出される。燃料ベーパー相当値Ｂは、ベース燃料噴
射量に対する燃料噴射量の減量分の比率であり、吸気中
の燃料ベーパー濃度に対応する値となる。
【００５７】また、ステップ３０９とステップ３１０と
では、予めＥＣＵ３０のＲＯＭに格納した数値テーブル
から、ステップ３０３で読み込んだ機関回転数ＮＥと負
荷パラメータＫＬとを用いてベース燃料噴射開始時期Ｉ
ＮＪＴとベース燃料噴射量ＴＡＵとが、それぞれ算出さ
れる。ステップ３１１からステップ３１７は燃料噴射時
期補正量βの算出操作を示している。本実施形態では燃
料噴射開始時期を基準とした燃料噴射制御を行うため、
補正量βは、燃料噴射開始の遅角量（クランク角）を表
すことになる。
【００５８】噴射時期補正（遅角) 量βは、図２、線Ｉ
ＶのＶＰ１に対応するクランク角であり、燃料ベーパー
濃度相当値Ｂと機関回転数ＮＥ、機関負荷ＫＬとに応じ
て決定される。すなわち、ステップ３１１ではベーパー
補正量ＫＩＮＪＶＰが燃料ベーパー濃度相当値Ｂに基づ
いて決定される。ベーパー補正量ＫＩＮＪＶＰは燃料ベ
ーパーが存在するために短縮すべき燃料噴射時間に相当
し、図２、線ＩＶの燃料噴射短縮時間ＶＰ（＝ＶＰ１＋
ＶＰ２）に相当する。図４はＫＩＮＪＶＰとベーパー相
当量Ｂとの関係を示すグラフである。ＫＩＮＪＶＰ（燃
料噴射短縮時間）は、ベーパー相当量Ｂにほぼ比例して
増大する。
【００５９】また、ステップ３１３とステップ３１５で
は、回転数補正係数ＫＮＥ１と負荷補正係数ＫＫＬ１と
が、それぞれ機関回転数ＮＥと負荷パラメータＫＬとに
基づいて決定される。補正係数ＫＮＥ１とＫＫＬ１と
は、燃料ベーパーによる燃料噴射短縮時間ＫＩＮＪＶＰ
のうち、どの程度を燃料噴射開始遅延側（すなわち図
２、線IVのＶＰ１）に振り分けるかを決定するための係
数である。実際には、図５、図６の関係は実験に基づい
て定められる。図５、図６はそれぞれＫＮＥ１とＮＥ、
ＫＫＬ１とＫＬの関係の一例を示すグラフである。ＫＮ
Ｅ１とＫＫＬ１とは、それぞれＮＥとＫＬとが大きくな
るにつれて増大する。
【００６０】前述したように、吸気行程燃料噴射では燃
料噴射開始時期は、機関回転数が高いほど、また負荷
(燃料噴射量）が多いほど燃料噴射時間を確保するため
に進角側に設定する必要がある。しかし、この燃料噴射
開始時期は均一混合気形成の面から見ると必ずしも最適
ではない場合がある。このため、本実施形態では機関回
転数や負荷が高い場合には噴射開始時期がより遅角され
るようにして燃料噴射開始時期を最適時期に近づけるよ
うにしているのである。
【００６１】噴射開始遅角量β（β≧０）は、ステップ
３１７で、β＝ＫＩＮＪＶＰ×ＫＮＥ１×ＫＫＬ１とし
て算出される。遅角量β算出後、ステップ３１９ではベ
ース燃料噴射量（燃料噴射時間）ＴＡＵが酸素濃度セン
サ修正出力比Ａに基づいて減量補正され、実際の燃料噴
射量ＴＡＵ１が、ＴＡＵ１＝ＴＡＵ×Ａとして算出され
る。
【００６２】そして、ステップ３２１では、実際の燃料
噴射開始時期ＩＮＪＴ１が、ベース燃料噴射開始時期Ｉ
ＮＪＴを用いて、ＩＮＪＴ１＝ＩＮＪＴ＋βとして算出
される。これにより、別途実行される燃料噴射操作で
は、クランクがＩＮＪＴ１になると燃料噴射弁からの燃
料噴射が開始され、燃料噴射がＴＡＵ１( ミリ秒）だけ
継続すると燃料噴射が停止されるように燃料噴射弁の動
作が制御される。
【００６３】本実施形態では、燃料噴射開始時期ＩＮＪ
Ｔは吸気上死点後のクランク角度（ＡＴＤＣ）で表すた
め、上記により噴射開始時期は燃料ベーパー量Ｂに応じ
たクランク角度βだけ遅延される。また、燃料噴射時間
ＴＡＵも低減されているため、上記により燃料噴射終了
時期も燃料ベーパー量Ｂに応じて進角されるようにな
り、燃料噴射開始時期、燃料噴射終了時期の両方が燃料
噴射量に応じた適切な値に設定されるようになる。 ２）第２の実施形態 上記第１の実施形態では、噴射開始の遅角量βをベーパ
ー相当量Ｂから補正係数ＫＮＥ１とＫＫＬ１とを用いて
直接算出しているが、本実施形態ではベーパー相当量Ｂ
から燃料噴射開始遅延時間（ミリ秒）を算出し、この遅
延時間を遅角量β（クランク角）に換算している点が第
１の実施形態と相違している。これにより、本実施形態
ではより正確な燃料噴射開始時期の設定が可能となって
いる。
【００６４】図７は、本実施形態の燃料噴射制御操作を
説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０
により一定クランク回転角毎に実行されるルーチンとし
て行われる。図７、ステップ７０１から７０９では、図
３の操作と同様にセンサ修正出力比Ａ、ベーパー相当量
Ｂ、ベース燃料噴射開始時期ＩＮＪＴが算出される。ス
テップ７０１から７０９は、図３ステップ３０１から３
０９と同一の操作であるので説明は省略する。
【００６５】ステップ７０１から７０９を実行後、本実
施形態ではステップ７１１で、回転数ＮＥと負荷パラメ
ータＫＬとに基づいてベース燃料噴射時間ＴＡＵ（ミリ
秒）が算出される。また、ステップ７１３では、燃料噴
射時間を短縮すべき量ＴＡＵＢが、ＴＡＵＢ＝ＴＡＵ×
Ｂとして算出される。ＴＡＵＢは、図２の時間ＶＰに相
当する時間（ミリ秒）である。
【００６６】そして、ステップ７１５では短縮時間ＴＡ
ＵＢのうち、燃料噴射開始遅延に振り向けるべき割合を
表す補正係数ＫＩＮＪＴ１が、機関回転数ＮＥと負荷Ｋ
Ｌとに基づいて算出される。本実施形態では、補正係数
ＫＩＮＪＴ１は予め実験に基づいて最適な値が設定され
ており、ＮＥとＫＬとを用いた２次元数値テーブルの形
でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納されている。ステップ７１
５では、ステップ７０３で読み込んだＮＥとＫＬとの値
に基づいてこの数値テーブルから補正係数ＫＩＮＪＴ１
が決定される。
【００６７】また、ステップ７１７では、噴射開始遅延
時間（ミリ秒）をクランク回転角度に換算するための換
算係数Ｃが、現在の機関回転数ＮＥ（ＲＰＭ）に基づい
て、Ｃ＝（６０×１０００）／（ＮＥ×３６０）として
算出される。そして、ステップ７１９では、燃料噴射開
始遅延時間が、ＴＡＵＢ×ＫＩＮＪＴ１として算出さ
れ、さらに上記換算係数を用いてクランク回転角、すな
わちベース燃料噴射開始時期に対する噴射開始の遅角量
（ＣＡ）に換算される。ステップ７２１では、実際の燃
料噴射時間ＴＡＵ１が、ＴＡＵ１＝ＴＡＵ×Ａとして算
出されるとともに、実際の燃料噴射開始時期ＩＮＪＴ１
が、ＩＮＪＴ１＝ＩＮＪＴ＋βとして設定される。これ
により、第１の実施形態と同様、燃料噴射開始時期と終
了時期との両方が、燃料ベーパー量に基づいてより適切
な値に設定される。
【００６８】なお、上記第１と第２の実施形態では燃料
噴射開始時期を基準として燃料噴射制御を行う場合につ
いて説明したが、同様な制御は燃料噴射終了時期を基準
として燃料噴射制御を行う場合にも可能である。この場
合には、燃料ベーパーの存在による燃料噴射時間の短縮
分のうち、燃料噴射終了時期の進角に振り分ける分を表
す補正係数をＥＣＵ３０のＲＯＭに予め格納しておき、
図３、図７と同様な操作で燃料噴射終了時期の進角量を
算出すればよい。 （２）成層燃焼 次に、成層燃焼運転時の圧縮行程噴射のパージによる補
正について説明する。
【００６９】成層燃焼時の圧縮行程燃料噴射では、圧縮
行程中に気筒内の燃料を含まない空気中に燃料を噴射
し、リッチな混合気層を形成させるように燃料噴射時期
が設定されている。一方、成層燃焼時にパージが行われ
ると圧縮行程噴射では気筒内の燃料ベーパーを含む均一
な混合気中に燃料を噴射することになる。このため、成
層燃焼時のパージでは、燃料噴射量を減量しても、通常
と同じタイミングで燃料噴射を行うと、形成される混合
気層の空燃比がリッチ化してしまい、着火、燃焼が悪化
する場合がある。そこで、本実施形態では成層燃焼時に
パージを行う場合には圧縮行程燃料噴射の終了時期を早
めて、噴射された燃料がより拡散しやすくなるようにし
て混合気のリッチ化を防止する。 １）第３の実施形態 図８は、成層燃焼時の燃料噴射制御操作を説明するフロ
ーチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０により一定ク
ランク回転角毎に実行される。
【００７０】本実施形態では、燃料噴射終了時期を基準
として燃料噴射制御を行う場合をしめしている。また、
燃料噴射量及び燃料噴射終了時期の進角量の算出につい
ては均一混合気燃焼の場合の前述の第２の実施形態とほ
ぼ同じ考え方に基づいている。すなわち、図８、ステッ
プ８０１では、現在成層燃焼モードの機関運転が行われ
ているか否かが判定され、現在成層燃焼モードの運転が
行われている場合のみステップ８０３から８２３の圧縮
行程燃料噴射制御が行われる。なお、ステップ８０１で
現在成層燃焼モードの運転が行われていない場合（すな
わち、均一混合気燃焼モードまたは弱成層燃焼モードの
運転が行われている場合）には、別途それぞれのモード
に応じた燃料噴射制御が行われる。
【００７１】ステップ８０３では、機関回転すＮＥと前
述した負荷パラメータ（成層燃焼運転モードの場合は、
アクセル開度ＡＣＣＰ）ＫＬがよみこまれ、ステップ８
０５と８０７とでは、吸気酸素濃度センサ３１の出力か
らセンサ修正出力比Ａとベーパー相当値Ｂとが算出され
る。これらの操作は第１、第２の実施形態と同一の操作
である。
【００７２】次いで、ステップ８０９、８１１では、予
めＥＣＵ３０のＲＯＭに格納した数値テーブルから、回
転数ＮＥと負荷パラメータＫＬとを用いて成層燃焼時の
ベース燃料噴射終了時期ＩＮＪＴＦと燃料噴射時間ＴＡ
Ｕ（ミリ秒）が決定される。また、ステップ８１３では
燃料ベーパー補正のための噴射時間短縮量ＴＡＵＢ（ミ
リ秒）が、ＴＡＵＢ＝ＴＡＵ×Ｂとして算出される。
【００７３】そして、ステップ８１５では、燃料噴射時
期補正係数ＫＩＮＪＴ２が算出される。ＫＩＮＪＴ２
は、前述の第２の実施形態におけるＫＩＮＪＴ１と同じ
役割を有する補正係数であり、本実施形態では燃料噴射
時間の短縮分（図２のＶＰに相当）のうち、燃料噴射終
了時期の早期終了側（図２のＶＰ２に相当）に振り分け
る時間の割合を表している。ＫＩＮＪＴ２は、実験に基
づいて各機関回転数ＮＥと負荷ＫＬとの組み合わせ毎に
設定され、ＥＣＵ３０のＲＯＭにＮＥとＫＬとを用いた
二次元数値テーブルの形で格納されている。
【００７４】ステップ８１５で補正係数ＫＩＮＪＴ２を
算出後、ステップ８１７では噴射時間をクランク回転角
に換算する換算係数Ｃが求められ、ステップ８１９で
は、燃料噴射終了時期の進角量βが算出される。ステッ
プ８１７、８１９は図７のステップ７１７、７１９と同
様の操作である。さらに、ステップ８２１ではセンサ修
正出力比Ａと圧縮行程ベース燃料噴射量ＴＡＵとを用い
て、圧縮行程燃料噴射の実際の燃料噴射量ＴＡＵ２が、
ＴＡＵ２＝ＴＡＵ×Ａとして算出される。また、ステッ
プ８２３では、ステップ８１９で算出した燃料噴射終了
時期進角量βと、圧縮行程燃料噴射のベース噴射終了時
期ＩＮＪＴＦとを用いて、実際の燃料噴射終了時期ＩＮ
ＪＴＦ２が、ＩＮＪＴＦ２＝ＩＮＪＴＦ＋βとして算出
される。なお、圧縮行程燃料噴射終了時期ＩＮＪＴＦ
は、圧縮上死点までのクランク角（ＢＴＤＣ）で定義さ
れるため、ＩＮＪＴＦ２はベース噴射終了時期ＩＮＪＴ
Ｆに対してβだけ早まることになる。
【００７５】これにより、圧縮行程燃料噴射はクランク
角がＩＮＪＴＦ２に到達するＴＡＵ２（ミリ秒）前に開
始し、クランク角がＩＮＪＴＦ２になると終了するよう
になり、燃料噴射開始時期と終了時期との両方がより適
切な値に設定されるようになる。 ２）第４の実施形態 図９は、上記第３の実施形態とは別の圧縮行程燃料噴射
制御操作を説明するフローチャートである。
【００７６】図９のフローチャートは、ステップ９２１
で実際の燃料噴射ＴＡＵ２を、ＴＡＵ２＝ＴＡＵに設定
している点以外は図８の操作と同一である。すなわち、
本実施形態ではパージ実行時に燃料噴射終了時期を燃料
ベーパー量に応じて補正するものの、燃料噴射量は減量
補正していない。この場合には、燃料噴射時間はベース
の燃料噴射時間と変わらないため燃料噴射は全体的に早
まることになる。これにより、噴射された燃料が気筒内
に拡散しやすくなるため、燃料噴射量を減量補正しない
でも成層混合気のリッチ化が防止されるようになる。な
お、燃料噴射量を減量補正しない場合にはステップ９１
５で算出される補正係数ＫＩＮＪＴ２の値は、燃料噴射
量を燃料ベーパー量に応じて減量補正する場合補正係数
ＫＩＮＪＴ２（図８、ステップ８１５）より大きな値に
設定され、噴射終了時期の進角量βも大きくなる。 （３）弱成層燃焼 次に、弱成層燃焼（前述の運転モード）におけるパー
ジ実行時の燃料噴射制御について説明する。
【００７７】弱成層燃焼モードの運転では、均一混合気
形成のための吸気行程燃料噴射と、混合気成層化のため
の圧縮行程燃料噴射との両方が行われるため、パージ実
行時の燃料噴射時期の制御は基本的には前述した均一混
合気燃焼時の燃料噴射時期制御（吸気行程燃料噴射）と
成層燃焼時の燃料噴射時期制御（圧縮行程燃料噴射）と
の両方を行うことになる。また、燃料噴射量について
は、燃料ベーパーとして供給される燃料相当量の燃料を
吸気行程燃料噴射と圧縮行程燃料噴射との両方から減量
する。
【００７８】しかし、従来は吸気行程燃料噴射と圧縮行
程燃料噴射とを燃料ベーパー量に応じて同一の比率で減
量していたのに対して、本実施形態では吸気行程燃料噴
射量と圧縮行程燃料噴射量とを燃料ベーパー量に応じた
異なる比率で減量する点が従来の燃料噴射量補正と相違
している。すなわち、燃料ベーパーとして気筒に供給さ
れる燃料は吸気中に均一に拡散して均一な混合気を形成
している。このため、燃料ベーパーとして供給された燃
料量を補正するために圧縮行程燃料噴射量を減量してし
まうと、本来圧縮行程燃料噴射により成層化するはずで
あった燃料が均一混合気として気筒に供給されたのと同
じことになり、圧縮行程燃料噴射で形成される成層混合
気がリーン化してしまう問題が生じる。
【００７９】このため、本実施形態では燃料ベーパー量
を補正する際には、可能な限り吸気行程燃料噴射量を減
量するようにして圧縮行程燃料噴射量は減量しないよう
にし、例えば吸気行程燃料噴射量を越える量の大量の燃
料ベーパーが供給され、吸気行程燃料噴射量をゼロに低
減しても空燃比をパージを実行しない場合と同じ値に維
持できない場合に限り、圧縮行程燃料噴射量を減量する
ようにしている。これにより、圧縮行程燃料噴射により
形成される成層混合気の空燃比はパージの有無にかかわ
らず着火、燃焼に最適な値に維持されるようになり、燃
焼の悪化が防止される。 ５）第５の実施形態 図１０、図１１は、弱成層モード運転中のパージ実行時
における燃料噴射制御操作を説明するフローチャートで
ある。本操作は、ＥＣＵ３０により一定クランク回転角
毎に実行される。
【００８０】本実施形態では、吸気酸素濃度センサ３１
修正出力比Ａから算出した吸気中のベーパー相当量Ｂ
が、吸気行程燃料噴射量Ｅより少ない場合にはベーパー
相当量Ｂの全量を吸気行程燃料噴射量から差し引き、圧
縮行程燃料噴射量の減量は行わない。また、ベーパー相
当量Ｂが吸気行程燃料噴射量Ｅ以上になった場合には、
吸気行程燃料噴射を中止して、残りの過剰な燃料量（Ｂ
−Ｅ）は圧縮行程燃料噴射量を減量して調整するように
している。
【００８１】図１０、図１１の操作がスタートすると、
ステップ１００１では、現在弱成層燃焼モードの運転が
行われているか否かが判断され、現在、機関が弱成層燃
焼モードで運転されている場合にのみステップ１００３
以下の操作が行われる。なお、現在機関が弱成層燃焼モ
ード以外の運転モード（均一混合気燃焼モードまたは成
層燃焼モード）で運転されている場合には、別途前述し
た均一混合気燃焼または成層燃焼時の燃料噴射制御が実
行される。
【００８２】次いで、ステップ１００３では機関回転数
ＮＥと負荷パラメータＫＬ（この場合は、アクセル開度
ＡＣＣＰ）とが読み込まれる。そして、ステップ１００
５では、ベース合計燃料噴射量（パージが実行されてい
ないときの吸気行程燃料噴射量と圧縮行程燃料噴射量と
の合計）ＴＡＵと吸気行程噴射率Ｅとが決定される。こ
こで、吸気行程噴射率Ｅ（Ｅ≦１）はパージを実行して
いないときの、合計燃料噴射量ＴＡＵに占める吸気行程
燃料噴射量の割合（吸気行程燃料噴射量／（吸気行程燃
料噴射量＋圧縮行程燃料噴射量））である。本実施形態
では、予め機関を弱成層燃焼モードで運転し、各機関回
転数ＮＥと負荷ＫＬとの組み合わせにおける最適な合計
燃料噴射量ＴＡＵと吸気行程噴射率Ｅとの値を実験的に
求めてあり、予めＥＣＵ３０のＲＯＭにＮＥとＫＬとを
用いた二次元数値テーブルの形でそれぞれ格納してあ
る。ステップ１００５では、ステップ１００３で読み込
んだ現在の回転数ＮＥと負荷ＫＬとを用いて上記それぞ
れの数値テーブルからベース合計燃料噴射量ＴＡＵと吸
気行程噴射率Ｅとを決定する。
【００８３】また、ステップ１００７、１００９では吸
気酸素濃度センサ３１の出力からセンサ修正出力比Ａを
算出するとともに、ベーパー相当値Ｂが、Ｂ＝１−Ａと
して求められる。次いで、ステップ１０１１では現在の
吸気中の燃料ペーパー量がベース吸気行程燃料噴射量以
下の値か否かが判定される。前述したように、パージに
より機関運転空燃比が変化しないようにするためには、
合計燃料噴射量ＴＡＵをＴＡＵ×（１−Ａ）＝ＴＡＵ×
Ｂだけ減量する必要がある。すなわち、吸気中の燃料ベ
ーパー量は、ＴＡＵ×Ｂで表される。一方、ベース吸気
行程燃料噴射量はＴＡＵ×Ｅで表されるため、吸気中の
燃料ベーパー量がベース吸気行程燃料噴射量以下である
か否かは、センサ修正出力比Ａから求められるベーパー
相当量Ｂとベース吸気行程噴射率Ｅの値とを比較するこ
とにより判断できる。
【００８４】ステップ１０１１で吸気中の燃料ベーパー
量がベース吸気行程燃料噴射量以下であった場合、すな
わちＢ≦Ｅであった場合には吸気行程燃料噴射量を減量
することにより吸気中の燃料ベーパー量の全量を補正す
ることが可能である。従ってこの場合は、ステップ１０
１３から１０２５の吸気行程燃料噴射補正操作が行われ
る。
【００８５】ステップ１０１３からステップ１０２５の
吸気行程燃料噴射補正操作は、基本的に図３の均一混合
気燃焼モードにおける燃料噴射補正と同様である。すな
わち、ステップ１０１３では機関回転数ＮＥと負荷パラ
メータＫＬとを用いて予めＥＣＵ３０のＲＯＭに格納さ
れた数値テーブルに基づいてベース吸気行程燃料噴射終
了時期ＩＮＪＴ１Ｆが決定され、ステップ１０１５で
は、吸気中の燃料ベーパーの全量を吸気行程燃料噴射量
の減量により補正するために必要な吸気行程燃料噴射時
間の短縮量ＴＡＵＢ１が、ＴＡＵＢ１＝ＴＡＵ×Ｂとし
て算出される。また、ステップ１０１７では機関回転数
ＮＥと負荷ＫＬとに基づいて、ＥＣＵ３０のＲＯＭに予
め格納された数値テーブルから噴射時期の補正係数ＫＩ
ＮＪＴＦが求められる。補正係数ＫＩＮＪＴ１Ｆは、吸
気行程燃料噴射時間の短縮分のうちどれだけを噴射終了
時期を早める側に振り分けるかを定める係数であり、実
際の機関を用いた実験により各機関回転数ＮＥと負荷Ｋ
Ｌとの組み合わせについて最適な値が定められており、
ＮＥとＫＬとを用いた二次元数値テーブルの形で予めＥ
ＣＵ３０のＲＯＭに格納されている。
【００８６】次いで、ステップ１０１９では噴射時間を
クランク回転角に換算するための換算係数Ｃが現在の機
関回転数ＮＥに基づいて算出され、ステップ１０２１で
は、吸気行程燃料噴射終了時期の進角量β１（ＣＡ）
が、ＴＡＵＢ１、補正係数ＫＩＮＪＴ１Ｆ及びＣを用い
て、β１＝（ＴＡＵＢ１×ＫＩＮＪＴ１Ｆ）／Ｃとして
求められる。
【００８７】そして、ステップ１０２１では吸気中の燃
料ベーパーを補正するための実際の吸気行程燃料噴射量
（時間）ＴＡＵ１が、ＴＡＵ１＝ＴＡＵ×（Ｅ−Ｂ）と
して算出される。また、ステップ１０２５では吸気行程
燃料噴射終了時期ＩＮＪＴＦ１（ＣＡ）が、ＩＮＪＴＦ
１＝ＩＮＪＴ１Ｆ−β１として算出される。なお、吸気
工程燃料噴射終了時期ＩＮＪＴＦ１は、吸気上死点後の
クランク回転角（ＡＴＤＣ）で表されるため、上記によ
り燃料噴射終了時期はクランク角（ＣＡ）でβ１だけ進
角されることになる。
【００８８】これにより、吸気行程燃料噴射の開始と終
了時期とが燃料ベーパー量に応じて適切な値に調整され
る。なお、吸気中の燃料ベーパー量の全量を吸気行程燃
料噴射量の減量で補正可能である場合には、形成される
均一混合気の空燃比はパージの有無にかかわらず同一と
なるため、圧縮行程燃料噴射の噴射量、噴射時期の補正
は行わない。すなわち、この場合は圧縮行程燃料噴射
量、噴射時期はそれぞれベース噴射量とベース噴射時期
に設定される。
【００８９】次に、ステップ１０１１で、Ｂ＞Ｅであっ
た場合、すなわち吸気中の燃料ベーパー量が吸気行程燃
料噴射量より多い場合の補正について説明する。前述し
たように、この場合には吸気行程燃料噴射を中止し（す
なわちＴＡＵ１＝０）、それでも補正しきれない燃料ベ
ーパー量（Ｂ−Ｅ）を圧縮行程燃料噴射量の減量により
補正する。
【００９０】すなわち、ステップ１０１１でＢ＞Ｅであ
った場合には、図１１ステップ１０２７に進み、吸気行
程燃料噴射量ＴＡＵ１を、ＴＡＵ１＝０に設定して吸気
行程燃料噴射を中止する。また、ステップ１０２９で
は、機関回転数ＮＥと負荷パラメータＫＬとの値からＥ
ＣＵ３０のＲＯＭに格納した数値テーブルに基づいて圧
縮行程燃料噴射のベース燃料噴射終了時期ＩＮＪＴ２Ｆ
が決定される。
【００９１】そして、ステップ１０３１から１０４１で
は、圧縮行程燃料噴射量を（Ｂ−Ｅ）だけ減量するとと
もに、圧縮行程燃料噴射の終了時期ＩＮＪＴＦ２を燃料
噴射の削減量（Ｂ−Ｅ）と機関回転数ＮＥ、負荷ＫＬに
応じた量β２だけ進角させて設定する。ステップ１０３
１から１０４１は図８の成層燃焼時の燃料噴射補正にお
けるステップ８１３から８２３と同様の操作である。す
なわち、ステップ１０３１における（Ｂ−Ｅ）は圧縮行
程燃料噴射量の削減量であり、図８のステップ８１３に
おけるＢに相当し、ステップ１０３９におけるＴＡＵ２
＝ＴＡＵ×（（１−Ｅ）−（Ｂ−Ｅ））は図８のステッ
プ８２１におけるＴＡＵ２＝ＴＡＵ×Ａに相当する。
【００９２】これにより、燃料ベーパー量が吸気行程燃
料噴射量より多くなって圧縮行程燃料噴射の補正が必要
となった場合にも、圧縮行程燃料噴射の噴射開始時期と
終了時期とは燃料ベーパー量に応じて最適な値に設定さ
れるようになる。 ６）第６の実施形態 次に、弱成層燃焼運転におけるパージ実行時の燃料噴射
補正操作の別の実施形態について説明する。上述の第５
の実施形態では吸気中の燃料ベーパー量が吸気行程燃料
噴射量以上になった場合には吸気行程燃料噴射を中止し
ていたが、本実施形態では吸気中の燃料ベーパー量が吸
気行程燃料噴射量以上になった場合でも所定量の吸気行
程燃料噴射を行い、吸気行程で噴射した燃料量と吸気中
のベーパー量の過剰分との合計を圧縮燃料噴射量から減
量して全体の機関運転空燃比をパージの有無にかかわら
ず一定に維持するようにしている。また、この場合所定
量の吸気燃料噴射は吸気行程の後半に行い、噴射された
燃料が気筒内に均一に拡散しないようにする。この結
果、吸気行程に噴射された燃料は気筒内の燃料ベーパー
を含む均一混合気中に、均一混合気よりやや空燃比の低
い（リッチな）混合気層を形成するようになる。圧縮行
程燃料噴射では、このやや空燃比の低い混合気層中に燃
料が噴射されリッチ混合気層が形成される。これによ
り、圧縮行程燃料噴射で形成されたリッチな混合気層
と、空燃比の高い（リーンな）均一混合気との間に吸気
行程で噴射された燃料の中間空燃比の混合気層が介在す
るようになる。このため、リッチ混合気層に着火が生じ
ると、火炎は中間空燃比の層を経て極めてリーンな均一
混合気に滑らかに伝播するようになる。通常、成層燃焼
では成層化したリッチ空燃比の混合気層と筒内の均一混
合気との空燃比の差は極めて大きくなるため、リッチ空
燃比層から均一混合気層へ滑らかに火炎が伝播しにくい
場合があるが、本実施形態では、上記のように、中間空
燃比を有する混合気層をリッチ空燃比層と均一混合気層
との間に設けたため、火炎の伝播が滑らかになり弱成層
燃焼モードにおける燃焼状態を向上させることができ
る。
【００９３】上記の効果を具体的に説明する。いま、吸
気行程燃料噴射のベース燃料噴射量が０．２５グラム、
圧縮行程燃料噴射のベース燃料噴射量が０．３５グラ
ム、１サイクルにおける吸気量が２０グラムである場合
を考える。この場合、パージが実施されていない場合に
は、吸気行程燃料噴射により形成される均一混合気の空
燃比ＡＦ１は、ＡＦ１＝２０／０．２５＝８０となる。
【００９４】また、圧縮行程で噴射された燃料が気筒内
で６グラムの均一混合気と混合してリッチ空燃比混合気
層を形成すると考えると、均一混合気の空燃比は８０、
圧縮行程燃料噴射量は０．３５グラムであるので、成層
混合気の空燃比ＡＦ２は、ＡＦ２＝６／（０．３５＋６
／８０）＝１４．１となる。また気筒全体としての空燃
比ＡＦａは、ＡＦａ＝２０／（０．２５＋０．３５）＝
３３．３となる。
【００９５】すなわち、ベース状態では、点火プラグま
わりの成層混合気の空燃比ＡＦ２は１４．１、気筒中の
均一混合気の空燃比は８０となり、両者の間に比較的大
きな空燃比差が生じているため、成層混合気から均一混
合気への火炎の伝播が必ずしも滑らかにならない状態が
生じる場合があった。次にこの状態でパージが行われ、
吸気２０グラム中に０．３グラムの燃料ペーパーが含ま
れるようになったとする。この場合、前述の第５の実施
形態では、燃料噴射ベーパー量（０．３グラム）が吸気
行程燃料噴射量（０．２５グラム）を越えたため、吸気
行程燃料噴射は中止され、圧縮行程燃料噴射量は０．３
５グラムから、０．３５−（０．３−０．２５) ＝０．
３グラムに減量される。
【００９６】また、燃料ベーパーは均一な混合気として
気筒内に吸入されるため、圧縮行程燃料噴射は空燃比Ａ
Ｆ１＝２０／０．３＝６６．７の均一混合気中に噴射さ
れることになる。さらに、圧縮行程燃料噴射の噴射量が
減量された結果、圧縮行程燃料噴射で噴射される燃料が
混合する混合気の量も減少し、例えば５．１４グラムに
なったとすると、圧縮行程燃料噴射により形成される混
合気の空燃比ＡＦ２は、ＡＦ２＝５．１４／（０．３＋
５．１４／６６．７）＝１３．６となる。
【００９７】すなわち、この場合にはＡＦ１とＡＦ２と
の差はパージが無い場合に比べてやや縮小するものの依
然として大きくなっている。一方、本実施形態では、こ
の場合に所定量の吸気行程噴射を行う。例えば、吸気行
程後半に０．０５グラムの燃料噴射を行い、この燃料が
１５グラムの均一混合気と混合するとすると、空燃比Ａ
Ｆ１＝６６．７の均一混合気中に吸気行程燃料噴射によ
り空燃比ＡＦ３＝１５／（０．０５＋１５／６６．７）
＝５４．６の中間空燃比の混合気層が形成されることに
なる。また、圧縮行程での燃料噴射は、吸気行程燃料噴
射分も減量する必要があるため、第５の実施形態の場合
よりもさらに０．０５グラム低減され、０．２５グラム
となる。従って、圧縮行程燃料噴射では、０．２５グラ
ムの燃料が空燃比ＡＦ３＝５４．６の中間空燃比混合気
中に噴射される。この燃料が４．２９グラムの混合気と
混合するようにすると、圧縮行程燃料噴射により点火プ
ラグまわりに成層する混合気の空燃比ＡＦ２は、ＡＦ２
＝４．２９／（０．２５＋４．２９／５４．６）＝１
３．１となる。このため、プラグまわりの成層混合気の
空燃比はさらにリッチ化するものの、中間空燃比混合気
の空燃比ＡＦ３と成層混合気の空燃比ＡＦ１との差は第
５の実施形態の場合に比べてさらに小さくなり、成層混
合気の着火による火炎が中間空燃比混合気を経て均一混
合気に円滑に伝播するようになる。
【００９８】図１２は、本実施形態の燃料噴射制御を具
体的に説明するフローチャートである。図１２の操作
は、第５の実施形態の図１１の操作に代えて、図１０の
操作とともに実行されるものである。すなわち、本実施
形態では、図１０のステップ１０１１で吸気中の燃料ベ
ーパー量が吸気行程ベース燃料噴射量より多い（Ｂ＞
Ｅ）場合には、図１２ステップ１２０１に進み、吸気行
程燃料噴射量ＴＡＵ１を、ＴＡＵ１＝ＴＡＵ×Ｆとして
算出する。ここで、ＴＡＵは図１０ステップ１００５で
求めたベース合計燃料噴射量である。また、Ｆは本実施
形態では比較的小さな一定値（例えば０．０５から０．
１程度の値）とされる。さらに、ステップ１２０３で
は、吸気行程燃料噴射終了時期ＩＮＪＴＦ１が機関回転
数ＮＥと負荷ＫＬとに基づいて定められる。ステップ１
０１１でＢ＞Ｅである場合の吸気行程燃料噴射は、通常
の均一混合気形成のための吸気行程燃料噴射とは異な
り、噴射された燃料が均一に拡散しないようにして周囲
の混合気より低い空燃比の中間空燃比混合気層を形成す
る必要がある。このため、ステップ１０１１で設定され
る噴射終了時期ＩＮＪＴＦ１は、図１０ステップ１０２
５で設定されるＩＮＪＴＦ１とは異なり、吸気行程の後
半に設定される。本実施形態では、予め機関回転数ＮＥ
と機関負荷ＫＬとの各組み合わせに応じて、中間混合気
層形成のための最適な燃料噴射終了時期が実験に基づい
て設定され、回転数ＮＥと負荷ＫＬとをパラメータとし
て用いた二次元数値テーブルの形でＥＣＵ３０のＲＯＭ
に予め格納されている。ステップ１２０３では、図１０
ステップ１００３で読み込んだＮＥとＫＬとに基づいて
吸気行程燃料噴射の終了時期ＩＮＪＴＦ１が設定され
る。
【００９９】ステップ１２０５からステップ１２１７
は、圧縮行程燃料噴射の噴射量と噴射終了時期との設定
操作を示す。ステップ１２０５から１２１７の操作は、
ステップ１２０７とステップ１２１５とで燃料噴射量が
さらにＦだけ削減されている以外は、図１１のステップ
１０２９から１０４１の操作と同一であるため、詳細な
説明は省略する。
【０１００】上記のように、吸気中の燃料ベーパー量が
吸気行程燃料噴射量より多かった場合でも少量の燃料を
吸気行程後半に噴射することにより、パージ実行時の燃
焼状態をさらに向上させることが可能となる。
【０１０１】
【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、筒内燃
料噴射式火花点火機関でパージを行う場合にも、パージ
の有無にかかわらず運転モードに応じた最適な燃焼状態
を得る燃料噴射制御が可能となる共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実
施形態の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の燃料噴射時期の補正を説明するタイミ
ング図である。
【図３】本発明の燃料噴射制御操作の第１の実施形態を
説明するフローチャートである。
【図４】図３の制御操作に用いる係数の設定を示すグラ
フである。
【図５】図３の制御操作に用いる係数の設定を示すグラ
フである。
【図６】図３の制御操作に用いる係数の設定を示すグラ
フである。
【図７】本発明の燃料噴射制御操作の第２の実施形態を
説明するフローチャートである。
【図８】本発明の燃料噴射制御操作の第３の実施形態を
説明するフローチャートである。
【図９】本発明の燃料噴射制御操作の第４の実施形態を
説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の燃料噴射制御操作の第５の実施形態
を説明するフローチャートの一部である。
【図１１】本発明の燃料噴射制御操作の第５の実施形態
を説明するフローチャートの一部である。
【図１２】本発明の燃料噴射制御操作の第６の実施形態
を説明するフローチャートの一部である。
【符号の説明】
１…内燃機関 １０…吸気通路 ３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ） ３１…吸気酸素濃度センサ ４０…蒸発燃料パージ装置 １１１〜１１４…筒内燃料噴射弁
───────────────────────────────────────────────────── 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 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｈ ３０１Ｍ Ｆ０２Ｍ 25/08 Ｆ０２Ｍ 25/08 Ｐ ３０１ ３０１Ｕ ３０１Ｈ Ｆターム(参考） 3G044 AA05 BA08 CA11 CA13 DA08 EA13 EA42 EA43 EA50 EA64 FA05 FA08 FA10 FA18 FA20 FA27 FA29 GA02 3G084 AA03 AA04 BA13 BA15 BA21 BA27 DA04 FA00 FA10 FA29 FA33 FA38 3G301 HA01 HA04 HA06 HA14 HA16 HA17 JA03 LA03 LA05 LB04 MA14 MA18 MA26 NE06 PA07Z PB09Z PD04Z PE01Z PE03Z PF03Z

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料タンク内の蒸発燃料を機関吸気通路
    に供給する蒸発燃料パージ装置と、機関吸入空気中の前
    記蒸発燃料量を検出するベーパー検出手段と、気筒内に
    直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁と、機関運転状態に
    基づいて前記筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量と燃料噴
    射開始時期及び終了時期を設定する燃料噴射設定手段
    と、を備えた筒内燃料噴射式火花点火機関の燃料噴射制
    御装置であって、 前記ベーパー検出手段の検出した蒸発燃料量に応じて各
    気筒の筒内燃料噴射弁からの燃料噴射開始時期と燃料噴
    射終了時期との両方を変更する噴射時期補正手段、 を備えた筒内燃料噴射式火花点火機関の燃料噴射制御装
    置。
  2. 【請求項２】 前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射
    弁から各気筒の吸気行程に燃料噴射を行い、気筒内に均
    一混合気を形成する均一燃焼モード燃料噴射を行う、請
    求項１に記載の燃料噴射制御装置。
  3. 【請求項３】 前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射
    弁から各気筒の吸気行程に燃料噴射を行い気筒内に均一
    混合気を形成するとともに、各気筒の圧縮行程に燃料噴
    射を行い、前記均一混合気中に空燃比の低い混合気の層
    を形成する、弱成層燃焼モード燃料噴射を行う、請求項
    １に記載の燃料噴射制御装置。
  4. 【請求項４】 前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射
    弁から各気筒の圧縮行程に燃料噴射を行い気筒内の空気
    中に可燃混合気の層を形成する成層燃焼モード燃料噴射
    を行う、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
  5. 【請求項５】 前記燃料噴射制御手段は、機関運転条件
    に応じて、 前記燃料噴射弁から各気筒の吸気行程に燃料噴射を行
    い、気筒内に均一混合気を形成する均一燃焼モード燃料
    噴射と、 前記燃料噴射弁から各気筒の吸気行程に燃料噴射を行い
    気筒内に均一混合気を形成するとともに、各気筒の圧縮
    行程に燃料噴射を行い、前記均一混合気中に空燃比の低
    い混合気の層を形成する、弱成層燃焼モード燃料噴射
    と、 前記燃料噴射弁から各気筒の圧縮行程に燃料噴射を行い
    気筒内の空気中に可燃混合気の層を形成する成層燃焼モ
    ード燃料噴射と、 のうちいずれか一つを選択して燃料噴射を行う請求項１
    に記載の燃料噴射制御装置。
  6. 【請求項６】 燃料タンク内の蒸発燃料を機関吸気通路
    に供給する蒸発燃料パージ装置と、機関吸入空気中の前
    記蒸発燃料量を検出するベーパー検出手段と、気筒内に
    直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁と、機関運転状態に
    基づいて前記筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量を設定す
    る燃料噴射量設定手段と、を備えた筒内燃料噴射式火花
    点火機関の燃料噴射制御装置であって、 前記燃料噴射設定手段により設定された燃料噴射量を、
    各気筒の吸気行程に燃料噴射を行い気筒内に均一混合気
    を形成する吸気行程燃料噴射と、各気筒の圧縮行程に燃
    料噴射を行い、前記均一混合気中に空燃比の低い混合気
    の層を形成する圧縮行程燃料噴射とに分けて気筒内に噴
    射する燃料噴射を行う燃料噴射制御手段と、 前記蒸発燃料量にかかわらず機関運転空燃比が同一にな
    るように、前記ベーパー検出手段の検出した蒸発燃料量
    に応じて、前記吸気行程燃料噴射における燃料噴射量
    と、前記圧縮行程燃料噴射における燃料噴射量とを補正
    する燃料噴射量補正手段と、を備え、 前記燃料噴射量補正手段は、前記ベーパー検出手段によ
    り検出された蒸発燃料量が前記吸気行程燃料噴射におけ
    る燃料噴射量より少ない場合には、前記吸気行程燃料噴
    射における燃料噴射量のみを減量補正する、筒内燃料噴
    射式火花点火機関の燃料噴射制御装置。
  7. 【請求項７】 前記燃料噴射量補正手段は、前記ベーパ
    ー検出手段により検出された蒸発燃料量が前記吸気行程
    燃料噴射における燃料噴射量より大きい場合には、前記
    吸気行程燃料噴射を中止するとともに、前記圧縮行程燃
    料噴射における燃料噴射量を減量補正する、請求項６に
    記載の燃料噴射制御装置。
  8. 【請求項８】 前記燃料噴射量補正手段は、前記ベーパ
    ー検出手段により検出された蒸発燃料量が前記吸気行程
    燃料噴射における燃料噴射量より大きい場合には、前記
    吸気行程燃料噴射における燃料噴射量を予め定めた量に
    設定して吸気行程燃料噴射を行うとともに、前記圧縮行
    程燃料噴射における燃料噴射量を減量補正する、請求項
    ６に記載の燃料噴射制御装置。
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