JP2004225658A - 筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関始動開始からの圧縮行程噴射時に不必要に安定化制御を実行せず、且つ圧縮行程噴射から吸気行程噴射への切換時には不安定な燃焼を安定化制御によって的確に抑制する。
【解決手段】エンジン暖機過程での圧縮行程噴射中の安定化制御については、エンジン始動開始後の経過時間が所定時間ａに達するまでの期間に、実行期間が制限される。従って、上記経過時間が所定時間ａに達した後、安定化制御による不必要な燃料噴射量の増量や点火時期の進角が実行されるのを抑制することができる。また、エンジン暖機過程で触媒昇温が完了し、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り換えられると、安定化制御が再開される。このため、吸気行程噴射時に重質燃料の使用に起因して燃焼が不安定になってエンジン回転速度が落ち込んだとき、安定化制御による燃料噴射量の増量や点火時期の進角によって燃焼の安定化が図られる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に搭載される内燃機関においては、機関始動開始後の早期に触媒を活性化して必要な排気浄化性能が得られるよう、機関始動開始後の暖機過程で排気温度を上昇させて触媒昇温を図るようにしている。こうした触媒昇温を目的とした排気温度の上昇を実現すべく、機関始動開始から触媒昇温が完了するまでの機関暖機過程において、燃料の圧縮行程噴射を行う筒内噴射式内燃機関が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ただし、筒内噴射式内燃機関で燃料として標準燃料よりも揮発性の悪い重質燃料が使用されている場合、上記機関暖機過程での圧縮行程噴射時に燃焼が悪化するおそれがある。圧縮行程噴射時には点火プラグ周りに可燃混合気を存在させた状態で点火を行うことによって燃焼が行われるが、機関暖機過程であって且つ揮発性の悪い重質燃料が用いられると、点火時の点火プラグ周りに安定した燃焼に必要な燃料濃度の混合気を存在させることが難しくなる。このため、重質燃料を使用した場合の上記機関暖機過程での圧縮行程噴射時には、燃焼が悪化して機関回転速度が落ち込み、ストールやラフアイドルを招くおそれがある。
【０００４】
こうした重質燃料の使用に起因する問題に対処するため、上記機関暖機過程で機関回転速度の落ち込みが生じたとき、燃焼を安定させる安定化制御を実行することも提案されている。この燃焼を安定させる安定化制御としては、例えば燃料噴射量を増量する制御（特許文献２参照）や、点火時期を進角させる制御（特許文献３参照）をあげることができる。
【０００５】
なお、上記燃料噴射量を増量する制御を行えば、機関暖機過程であって且つ重質燃料の使用時であっても、点火時の点火プラグ周りに存在する混合気の燃料濃度が高められることから、重質燃料の使用に起因して燃焼が悪化することは抑制される。また、機関暖機過程で触媒昇温が行われているときには、安定した燃焼を実現することよりも排気温度の上昇を優先して通常は点火時期が遅角される。こうした点火時期の遅角量が上記点火時期を進角させる制御によって小とされるため、重質燃料使用時の機関暖機過程において燃焼が悪化することは抑制される。
【０００６】
ところで、機関回転速度の落ち込みは、内燃機関に対し自動車の発進時の抵抗など何らかの外乱が加わることにより、一時的に生じる場合がある。こうした不安定な燃焼が原因ではない一時的な機関回転速度の落ち込みに基づいても、安定化制御による燃料噴射量の増量や点火時期の遅角が行われるが、このときには燃料噴射量や点火時期といった制御量が所望の機関運転を行うための最適値から外れ、燃費や排気エミッションの悪化を招くこととなる。
【０００７】
従って、機関回転速度の落ち込みに基づく安定化制御については、上記機関暖機過程において機関始動から例えば圧縮行程噴射時の燃焼が安定するまでの間に限定して行い、この圧縮行程噴射の実行途中で燃焼が安定した後は安定化制御を停止することが好ましい。このように安定化制御の実行期間を制限することで、外乱による一時的な機関回転速度の落ち込みに基づき燃料噴射量の増量や点火時期の進角が不必要に実行され、燃費や排気エミッションの悪化が生じるのを極力抑えることができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１６９４８８号公報
【特許文献２】
特開平８−４５７１号公報
【特許文献３】
特開平９−１５８７７４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記筒内噴射式内燃機関では、機関暖機過程で触媒昇温のための圧縮行程噴射が行われているとき、触媒昇温が完了することに基づき燃料噴射形態が吸気行程噴射に切り換えられることとなる。この吸気行程噴射では、燃焼室内に噴射された燃料が点火までに燃焼室内で拡散し易いことから、機関暖機過程では点火時の点火プラグ周りに存在する混合気の燃料濃度が薄くなる傾向にあり、その燃料濃度が安定した燃焼を得るのに必要なレベルに達するまでの時間が圧縮行程噴射に比べて長くなる。
【００１０】
従って、上記のように触媒昇温完了後に圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り換えられたとき、揮発性の悪い重質燃料が使用されている場合には、吸気行程噴射によって点火時の点火プラグ周りに安定した燃焼を得るのに必要な燃料濃度の混合気を存在させることが困難になる。このため、吸気行程噴射の開始後に燃焼が不安定になって機関回転速度が落ち込むことになる。
【００１１】
しかし、このように吸気行程噴射の開始後に不安定な燃焼に起因して機関回転速度が落ち込んでも、上記不安定な燃焼を抑制するための安定化制御は圧縮行程噴射中の燃焼が安定した時点で停止しているため、上記機関回転速度の落ち込みに基づいて燃料噴射量の増量や点火時期の進角を行うことはできない。このため、上記機関回転速度の落ち込みが抑制されず、その落ち込みによってラフアイドルが生じるという問題があった。
【００１２】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、機関始動開始からの圧縮行程噴射時に不必要に安定化制御を実行せず、しかも圧縮行程噴射から吸気行程噴射への切換時には不安定な燃焼を安定化制御によって的確に抑制することのできる筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、機関始動後の機関暖機過程で圧縮行程噴射を実行する筒内噴射式内燃機関に適用され、前記機関暖機過程で機関回転速度が落ち込んだときに同機関の運転制御に用いられる制御量を変更して燃焼の安定化を図る安定化制御を実行する筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置において、前記圧縮行程噴射時の前記安定化制御の実行期間を制限して同制御を前記圧縮行程噴射の実行途中で停止し、当該圧縮行程噴射から吸気行程噴射へと燃料噴射形態が切り換えられたときには前記安定化制御を再開する制御手段を備えた。
【００１４】
上記構成によれば、機関暖機過程での圧縮行程噴射時に実行される安定化制御を圧縮行程噴射による燃焼が安定したときに停止することができ、これにより圧縮行程噴射中に不必要に内燃機関の制御量が変更されるのを抑制することができる。また、上記圧縮行程噴射から吸気行程噴射へと燃料噴射形態が切り換えられたときには安定化制御が再開されるため、同吸気行程噴射時に内燃機関の使用燃料の揮発性等に起因して燃焼が不安定になり機関回転速度が落ち込んだとき、燃焼の安定化を図るための安定化制御による内燃機関の制御量の変更が行われる。このため、上記機関回転速度の落ち込みが抑制され、その落ち込みによってラフアイドルが生じるのを抑制することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記安定化制御による制御量の変更としては燃料噴射量の増量が行われることを要旨とした。
揮発性の悪い燃料が使用されているときには、機関始動後の機関暖機過程での圧縮行程噴射時に、点火時の点火プラグ周りに存在する混合気の燃料濃度が薄くなり、燃焼が悪化して機関回転速度が落ち込むことになる。上記構成によれば、機関回転速度の落ち込みに基づき安定化制御による燃料噴射量の増量が行われ、点火時の点火プラグ周りに存在する混合気の燃料濃度が薄くなることは抑制される。従って、揮発性の悪い燃料の使用に起因する燃焼の悪化を抑制し、機関回転速度の落ち込み、及びその機関回転速度の落ち込みに起因するストールやラフアイドルを抑制することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記燃料噴射量の増量分は時間経過に伴い徐々に少なくされるものとした。
燃料噴射量の増量後、機関温度が徐々に上昇してゆくと、燃焼室内における燃料の揮発性が向上し、点火時の点火プラグ周りに存在する混合気の燃料濃度が濃くなってゆく。上記構成によれば、上記燃料濃度が濃くなってゆくことに併せて燃料噴射量の増量分が徐々に少なくされるため、同燃料濃度が濃くなりすぎるのを抑制することができる。
【００１７】
請求項４記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記機関暖機過程での圧縮行程噴射時には前記内燃機関の点火時期が所定の遅角量だけ遅角側に制御され、前記安定化制御による制御量の変更としては前記遅角量が小となるよう点火時期の進角が行われることを要旨とした。
【００１８】
機関暖機過程での圧縮行程噴射時には、燃焼の安定よりも排気浄化触媒の暖機等を重視し、排気温度を上昇させるべく点火時期が所定の遅角量だけ遅角側に制御される。上記構成によれば、機関回転速度の落ち込みに基づき安定化制御によって上記遅角量が小となるよう点火時期が進角される。これにより、燃焼の安定化が図られて機関回転速度の落ち込みを抑制することができ、当該機関回転速度の落ち込みに起因するストールやラフアイドルを抑制することができる。
【００１９】
請求項５記載の発明では、請求項４記載の発明において、前記機関回転速度の落ち込みが所定レベルよりも大きいときには前記安定化制御による制御量の変更として燃料噴射量の増量と点火時期の進角との両方が行われ、前記機関回転速度の落ち込みが所定レベルよりも小さいときには前記安定化制御による制御量の変更として燃料噴射量の増量及び点火時期の進角のうち燃料噴射量の増量のみが行われることを要旨とした。
【００２０】
機関回転速度の落ち込みが小さいときには燃料噴射量の増量で同落ち込みを抑制することが可能である。上記構成によれば、機関回転速度の落ち込みが所定レベルよりも小さいときには点火時期の進角は行われないことから、不必要に点火時期の進角が行われて排気温度の上昇等が妨げられるのを抑制することができる。
【００２１】
請求項６記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、機関始動後の安定化制御の実行期間は機関始動開始時の機関温度に基づき可変とされ、再開後の安定化制御の実行期間は前記燃料噴射形態切換時の機関温度に基づき可変とされるものとした。
【００２２】
機関温度に応じて燃焼室内の燃料の揮発性は異なるため、点火時の点火プラグ周りに存在する混合気の燃料濃度が薄いことに起因する機関回転速度の落ち込みを安定化制御によって抑制する必要のある期間、即ち燃焼が不安定になる期間も機関温度によって異なるものとなる。上記構成によれば、機関温度に基づき安定化制御の実行期間を可変とすることで、当該実行期間を必要最低限の期間に設定しつつ、上記機関回転速度の落ち込みを的確に抑制することができるようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車に搭載される筒内噴射火花点火式エンジンの燃焼制御装置に具体化した一実施形態を図１〜図１０に従って説明する。
【００２４】
図１に示されるエンジン１においては、吸気通路２から燃焼室３へと空気が吸入され、この空気と燃料噴射弁４から燃焼室３内に噴射される燃料とによって形成される混合気に対し、点火プラグ５による点火が行われる。同点火プラグ５の点火時期はイグナイタ５ａによって調整される。点火プラグ５の点火により燃焼室３内の混合気が燃焼すると、そのときの燃焼エネルギによりピストン６が往復移動し、エンジン１の出力軸であるクランクシャフト９が回転する。また、燃焼後の混合気は、排気として排気通路７に送り出され、同通路７に設けられた触媒７ａによって浄化される。
【００２５】
エンジン１は自動車に搭載された電子制御装置３５を通じて運転制御される。この電子制御装置３５は、燃料噴射弁４を駆動してエンジン１の燃料噴射量や燃料噴射形態を制御するとともに、イグナイタ５ａを駆動してエンジン１の点火時期を制御する。また、電子制御装置３５には、クランクシャフト９の回転に対応した信号を出力するクランクポジションセンサ１０、及びエンジン１の冷却水温を検出する水温センサ１９といった各種センサからの検出信号が入力される。そして、クランクポジションセンサ１０の検出信号に基づきエンジン回転速度が求められ、水温センサ１９の検出信号に基づきエンジン１の冷却水温が求められる。
【００２６】
冷えた状態からのエンジン始動開始後のエンジン暖機過程では、電子制御装置３５によるエンジン１の燃料噴射形態として、圧縮行程噴射が行われる。このように圧縮行程噴射を行うのは、圧縮行程噴射によって排気温度を上昇させ、エンジン始動開始後の早期に触媒７ａを活性化して必要な排気浄化性能を得るためである。そして、エンジン１の始動開始後に触媒７ａが活性化したと判断されると、エンジン１の燃料噴射形態が圧縮行程噴射からエンジン１の暖機にとって有利な吸気行程噴射へと切り換えられる。
【００２７】
ただし、エンジン１の燃料として標準燃料よりも揮発性の悪い重質燃料が使用される場合、上記エンジン暖機過程での圧縮行程噴射時に燃焼が悪化するおそれがある。圧縮行程噴射時には点火プラグ５周りに可燃混合気を存在させた状態で点火を行うことによって燃焼が行われるが、エンジン１の暖機過程であって且つ揮発性の悪い重質燃料が用いられると、点火時の点火プラグ５周りに安定した燃焼に必要な燃料濃度の混合気を存在させることが難しくなる。即ち、点火時の点火プラグ５周りに存在する混合気の燃料濃度が安定した燃焼を得るのに必要な値よりも薄くなる。その結果、燃焼が悪化してエンジン回転速度が落ち込み、エンジン１のストールやラフアイドルに繋がることとなる。
【００２８】
こうした重質燃料の使用に起因する問題に対処するため、上記エンジン暖機過程でエンジン回転速度の落ち込みが生じたとき、燃料噴射量や点火時期といったエンジン１の運転制御に用いられる制御量を変更して燃焼の安定化を図る安定化制御が実行される。
【００２９】
安定化制御による制御量の変更として燃料噴射量を変更する場合、エンジン回転速度の落ち込みに基づき燃料噴射量が増量されることとなる。この燃料噴射量の増量により、エンジン暖機過程であって且つ重質燃料の使用時であっても、燃焼室３内での燃料の揮発量が増えて点火時の点火プラグ５周りに存在する混合気の燃料濃度が高められることから、重質燃料の使用に起因して燃焼が悪化するのを抑制することができる。
【００３０】
また、安定化制御による制御量の変更として点火時期を変更する場合、エンジン回転速度の落ち込みに基づき点火時期が進角されることとなる。エンジン暖機過程で触媒昇温（排気温度の上昇）が行われているときには、安定した燃焼を実現することよりも排気温度の上昇を優先して通常は点火時期が所定の遅角量だけ遅角される。こうした点火時期の遅角量がエンジン回転速度の落ち込みに基づく点火時期の進角によって小とされるため、重質燃料使用時のエンジン暖機過程において燃焼が悪化するのを抑制することができる。
【００３１】
次に、上記安定化制御の実行態様について、始動時制御ルーチンを示す図２のフローチャートを併せ参照して説明する。この始動時制御ルーチンは、電子制御装置３５を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【００３２】
エンジン始動開始後のエンジン暖機過程では、まず触媒昇温のための圧縮行程噴射が行われ、触媒７ａが昇温されて活性化した時点で吸気行程噴射に切り換えられる。上記安定化制御は、触媒昇温のための圧縮行程噴射時に実行されることとなる。
【００３３】
この圧縮行程噴射の実行中には、重質燃料の使用に起因するエンジン回転速度の落ち込みの他に、エンジン１に対し自動車の発進時の抵抗など何らかの外乱が加わることによる一時的なエンジン回転速度の落ち込みも生じる。こうした不安定な燃焼が原因ではない一時的なエンジン回転速度の落ち込みに基づいても、安定化制御による燃料噴射量の増量や点火時期の進角が行われるが、このときには燃料噴射量や点火時期が所望のエンジン運転を行うための最適値から外れ、燃費や排気エミッションの悪化を招くこととなる。従って、安定化制御については、上記一時的なエンジン回転速度の落ち込みに基づく不必要な燃料噴射量の増量や点火時期の進角を抑制する上で、必要最低限の期間だけ実行することが好ましい。
【００３４】
始動時制御ルーチンにおいては、エンジン始動開始時からの経過時間が所定時間ａ未満であるとき（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、安定化制御が実行されることとなる（Ｓ１０３）。ここで、所定時間ａは、エンジン始動開始後に圧縮行程噴射が行われる期間よりも短く、圧縮行程噴射による燃焼が安定化するのに必要な時間であって、例えばエンジン始動開始時のエンジン１の冷却水温に基づき算出される。こうして算出される所定時間ａは、図３（ａ）に示されるようにエンジン始動開始時の冷却水温が高くなるほど小となる。
【００３５】
上記安定化制御は、エンジン始動開始からの経過時間が所定時間ａ以上であって（Ｓ１０１：ＮＯ）、圧縮行程噴射が引き続き実行されていること（Ｓ１０２：ＮＯ）を条件に停止される。従って、安定化制御の実行期間は、エンジン暖機過程での圧縮行程噴射時にあって、エンジン始動開始からの経過時間が所定時間ａとなるまで、即ちエンジン暖機過程での圧縮行程噴射による燃焼が安定するまでの期間に制限されることとなる。このように安定化制御の実行期間を制限することで、上記外乱による一時的なエンジン回転速度の落ち込みに基づき、燃料噴射量の増量や点火時期の進角が不必要に実行され、燃費や排気エミッションの悪化が生じるのを極力抑えることができる。
【００３６】
ところで、エンジン暖機過程での圧縮行程噴射により触媒昇温が完了すると、燃料噴射形態が吸気行程噴射に切り換えられることとなる。この吸気行程噴射では、燃焼室３内に噴射された燃料が点火までに燃焼室３内で拡散し易いことから、エンジン暖機過程では点火時の点火プラグ５周りに存在する混合気の燃料濃度が薄くなる傾向にあり、その燃料濃度が安定した燃焼を得るのに必要なレベルに達する時間が圧縮行程噴射に比べて長くなる。
【００３７】
従って、上記のように触媒昇温完了後に圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り換えられたとき、揮発性の悪い重質燃料が使用されている場合には、吸気行程噴射によって点火時の点火プラグ５周りに安定した燃焼を得るのに必要な燃料濃度の混合気を存在させることが困難になる。即ち、点火時の点火プラグ５周りに存在する混合気の燃料濃度が安定した燃焼を得るのに必要な値よりも薄くなる。その結果、燃焼が悪化してエンジン回転速度が落ち込み、エンジン１のストールやラフアイドルに繋がることとなる。
【００３８】
このように吸気行程噴射の開始後に不安定な燃焼に起因してエンジン回転速度が落ち込んでも、そのときに安定化制御が行われていないならば、燃焼の安定化を意図した燃料噴射量の増量や点火時期の進角が行われないことから、上記エンジン回転速度の落ち込みを抑制することはできない。このため、始動時制御ルーチンにおいては、上記圧縮行程噴射から吸気行程噴射への切り換え時点からの経過時間が所定時間ｂ未満であるとき（Ｓ１０２：ＹＥＳ）にも、安定化制御が実行される（Ｓ１０３）。従って、圧縮行程噴射時に燃焼が安定した時点で停止された安定化制御が、圧縮行程噴射から吸気行程噴射への切り換え時点で再開される。
【００３９】
なお、この燃料噴射形態の切り換え後の安定化制御は、同切換からの経過時間が所定時間ｂ以上になったとき（Ｓ１０２：ＮＯ）に停止される。ここで、所定時間ｂは、吸気行程噴射による燃焼が安定化するのに必要な時間であって、例えば圧縮行程噴射から吸気行程噴射へと燃料噴射形態が切り換えられた時のエンジン１の冷却水温に基づき算出される。こうして算出される所定時間ｂは、図３（ｂ）に示されるように上記燃料噴射形態切換時の冷却水温が高くなるほど小となる。
【００４０】
上記のように圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り換えられたときに安定化制御を再開し、所定期間実行することで、安定化制御を必要最低限の期間だけ実行しつつ、吸気行程噴射の開始後に燃焼が不安定になってエンジン回転速度が落ち込んだとしても、それを安定化制御によって抑制することができる。このようにエンジン回転速度の落ち込みが安定化制御での燃料噴射量の増量や点火時期の進角により抑制され、上記吸気行程噴射開始後にストールやラフアイドルが生じることは抑制される。
【００４１】
次に、安定化制御の概要について、図４〜図６のタイムチャートを参照して説明する。
なお、図４（ａ）〜（ｅ）はエンジン回転速度の落ち込みが比較的小さい場合の安定化制御（以下、［安定化制御１］という）を説明するためのものであって、図５（ａ）〜（ｆ）はエンジン回転速度の落ち込みが比較的大きい場合の安定化制御（以下、［安定化制御２］という）を説明するためのものである。また、図６（ａ）〜（ｆ）は、圧縮行程噴射時にはエンジン回転速度の落ち込みがなく、吸気行程噴射への切り換え後にエンジン回転速度が落ち込む場合の安定化制御（以下、［安定化制御３］という）を説明するためのものである。これら［安定化制御１］、［安定化制御２］、及び［安定化制御３］について、それぞれ対応する図を参照しながら、以下に個別に説明する。
【００４２】
［安定化制御１］
図４に示されるように、触媒昇温のための圧縮行程噴射中であって、エンジン始動開始からの経過時間が所定時間ａに達するまでは、安定化制御が実行されることとなる。このとき、重質燃料の使用に起因してエンジン回転速度が所定値ｃ未満に落ち込むと、当該所定値ｃに対するエンジン回転速度の落ち込み量が所定値ｄ未満であるか否かに応じて、燃料噴射量の増量、或いは、燃料噴射量の増量と点火時期の進角との両方が行われる。
【００４３】
ここでは、エンジン回転速度の落ち込み量が所定値ｄ未満であるため、燃料噴射量の増量によって燃焼の安定化が図られる。このときの燃料噴射量の増量は、始動時制御ルーチン（図２）のステップＳ１０３に進む毎に電子制御装置３５を通じて実行される図８及び図９の安定化制御ルーチンによって増量値Ｘ分だけ行われる。そして、この増量値Ｘ分の燃料噴射量の増量により、圧縮行程噴射時の燃焼が安定してエンジン回転速度の落ち込みが抑制される。
【００４４】
また、燃料噴射量の増量が行われると、第１の安定化フラグＦ１が「１（安定化中）」に設定される。この第１の安定化フラグＦ１は、燃料噴射量の増量及び点火時期の遅角のうち燃料噴射量の増量のみによる燃焼の安定化が行われたか否かを判断するためのものである。第１の安定化フラグＦ１は、エンジン暖機過程での圧縮行程噴射から吸気行程噴射への切り換え時、或いはエンジン停止時にリセットされ、「０（安定化前）」に設定されることとなる。
【００４５】
上記増量値Ｘは、電子制御装置３５を通じて例えば所定クランク角度毎に実行される図１０の噴射量増量・点火時期進角ルーチンによって、エンジン温度を表すエンジン１の冷却水温が高くなって圧縮行程噴射による燃焼の安定する値に近づくほど、徐々に少なくされる。このため、燃料噴射量の増量分が例えば図４（ｄ）に実線Ｌ１で示されるように時間経過に伴い徐々に少なくされる。なお、このときの燃料噴射量の増量分（増量値Ｘ）の減少度合いは、例えばエンジン１の冷却水温に基づいて可変とされ、冷却水温が低いほど順次実線Ｌ１、二点鎖線Ｌ２、二点鎖線Ｌ３で示されるように増量値Ｘが緩やかに減衰させられる。これにより、冷却水温が圧縮行程噴射による燃焼の安定する値まで上昇したとき、燃料噴射量の増量分（増量値Ｘ）が「０」とされるようになる。
【００４６】
エンジン始動開始からの経過時間が所定時間ａに達し（タイミングＴ１）、冷却水温が圧縮行程噴射での燃焼を安定させることのできる値に達すると、安定化制御は停止される。このときから燃料噴射形態が吸気行程噴射に切り換えられる時点（タイミングＴ２）までの間は、エンジン回転速度の落ち込みに基づき燃料噴射量の増量が行われることはない。なお、エンジン始動開始からの経過時間が所定時間ａに達するまでの間にエンジン回転速度の落ち込みに基づく増量値Ｘ分の増量が行われている場合、上記経過時間が所定時間ａに達するとき及びその直後に、増量値Ｘが「０」まで減少していないことがある（二点鎖線Ｌ２）。また、燃焼形態が吸気行程噴射に切り換えられるとき及びその直後に、増量値Ｘが「０」まで減少していないこともある（二点鎖線Ｌ３）。
【００４７】
燃料噴射形態が吸気行程噴射に切り換えられると、重質燃焼の使用に起因してエンジン回転速度が所定値ｃ未満に落ち込むことがある。仮に、吸気行程噴射への切り換え時点で安定化制御が再開されないとすると、上記のようにエンジン回転速度の落ち込みが生じたとしても、燃料噴射量の増量や点火時期の進角による燃焼の安定化が図られないため、エンジン回転速度が図４（ｂ）に二点鎖線で示されるように大きく落ち込む。その結果、エンジン１のストールやラフアイドルを招くおそれがある。
【００４８】
しかし、吸気行程噴射への切り換え時点（タイミングＴ２）では、安定化制御が再開されるため、上記エンジン回転速度が所定値ｃ未満に落ち込んだとき、燃料噴射量の増量や点火時期の進角によって燃焼の安定化が図られ、上記エンジン回転速度の落ち込みを抑制することができる。従って、エンジン回転速度の落ち込みに伴い、ストールやラフアイドルが発生するのを抑制することができる。なお、再開後の安定化制御は、上記燃料噴射形態の切り換えからの経過時間が所定時間ｂ以上になるまで（タイミングＴ３）実行される。
【００４９】
図４においては、吸気行程噴射中のエンジン回転速度の落ち込み量が所定値ｄ未満である場合について示されており、燃料噴射量の増量値Ｘ分の増量のみによって燃焼の安定化が図られている。このときの増量値Ｘ分の燃料噴射量の増量も、図８及び図９の安定化制御ルーチンを通じて行われる。なお、圧縮行程噴射時に増量値Ｘ分の燃料噴射量の増量が行われており、その増量値Ｘが吸気行程噴射時の燃料噴射量の増量までに「０」に達していない場合（二点鎖線Ｌ３）には、そのときの燃料噴射量に対し更に増量値Ｘ分の増量が行われることとなる。
【００５０】
上記吸気行程噴射時に増量値Ｘ分の燃料噴射量の増量が行われると、第１の安定化フラグＦ１が「１（安定化中）」に設定される。また、このときの増量値Ｘは、図１０の噴射量増量・点火時期進角ルーチンによって、エンジン温度を表すエンジン１の冷却水温が高くなって吸気行程噴射による燃焼の安定する値に近づくほど、徐々に少なくされる。このため、燃料噴射量の増量分が例えば図４（ｄ）に実線Ｌ１で示されるように時間経過に伴い徐々に少なくされる。なお、このときの燃料噴射量の増量分（増量値Ｘ）の減少度合いも、例えばエンジン１の冷却水温に基づいて可変とされ、冷却水温が低いほど増量値Ｘが緩やかに減衰させられる。これにより、冷却水温が圧縮行程噴射の燃料噴射による燃焼の安定する値まで上昇したとき、燃料噴射量の増量分（増量値Ｘ）が「０」とされる。
【００５１】
［安定化制御２］
図５に示されるように、圧縮行程噴射での安定化制御中に、重質燃料の使用に起因して、所定値ｃに対しエンジン回転速度が所定値ｄ以上に大きく落ち込むと、燃料噴射量の増量と点火時期の進角との両方によって燃焼の安定化が図られる。このときの燃料噴射量の増量も、図８及び図９の安定化制御ルーチンによって増量値Ｘ分だけ行われる。また、点火時期については、同じく安定化制御ルーチンによって進角が開始される。即ち、圧縮行程噴射中には触媒昇温のために点火時期が例えば所定の遅角量Ｒ分だけ遅角されているが、この遅角量Ｒの減量が開始されて点火時期の進角が開始されることとなる。
【００５２】
これら燃料噴射量の増量及び点火時期の進角により、圧縮行程噴射時の燃焼が安定してエンジン回転速度の落ち込みが抑制される。また、燃料噴射量の増量及び点火時期の進角が行われると、第２の安定化フラグＦ２が「１（安定化中）」に設定される。この第２の安定化フラグＦ２は、燃料噴射量の増量と点火時期の進角との両方による燃焼の安定化が行われたか否かを判断するためのものであって、エンジン暖機過程での圧縮行程噴射から吸気行程噴射への切り換え時、或いはエンジン停止時にリセットされ、「０（安定化前）」に設定されることとなる。
【００５３】
上記増量値Ｘは、［安定化制御１］の場合と同様、図１０の噴射量増量・点火時期進角ルーチンによって徐々に少なくされる。また、遅角量Ｒについては、エンジン１の冷却水温が高くなって圧縮行程噴射による燃焼の安定する値に近づくほど、遅角量Ｒの減量分Ｚが図１０の噴射量増量・点火時期進角ルーチンによって減量値Ｙに近づくように徐々に大きくされる。このため、点火時期の遅角量Ｒが例えば図５（ｅ）に示されるように時間経過に伴い徐々に少なくされる。なお、このときの点火時期の遅角量Ｒの減少度合いは、例えばエンジン１の冷却水温に基づいて可変とされ、冷却水温が低いほど遅角量Ｒが緩やかに減衰させられる。以上のような増量値Ｘ及び遅角量Ｒの減量により、冷却水温が圧縮行程噴射による燃焼の安定する値まで上昇したとき、燃料噴射量の増量分（増量値Ｘ）が「０」とされるとともに、点火時期の遅角量Ｒの減量分Ｚが減量値Ｙと等しくされる。
【００５４】
エンジン始動開始からの経過時間が所定時間ａに達し（タイミングＴ４）、冷却水温が圧縮行程噴射での燃焼を安定させることのできる値に達すると、安定化制御は停止される。その後、触媒昇温が完了して燃料噴射形態が吸気行程噴射に切り換えられると（タイミングＴ５）、第２の安定化フラグＦ２が「０（安定化前）」に設定されるとともに、安定化制御が再開される。そして、再開後の安定化制御中にエンジン回転速度が所定値ｃ未満に落ち込み、所定値ｃに対する落ち込み量が所定値ｄよりも大きい場合には、燃料噴射量の増量値Ｘ分の増量と点火時期の遅角量Ｒの減量による進角との両方で燃焼の安定化が図られる。これにより、エンジン回転速度の落ち込みが抑制されるとともに、同落ち込みに伴うストールやラフアイドルの発生も抑制される。なお、このときの増量値Ｘ分の燃料噴射量の増量、及び点火時期の遅角量Ｒの減量開始も、図８及び図９の安定化制御ルーチンを通じて行われる。
【００５５】
上記吸気行程噴射時に増量値Ｘ分の燃料噴射量の増量、及び点火時期の遅角量Ｒの減量開始が行われると、第２の安定化フラグＦ２が「１（安定化中）」に設定される。また、このときの増量値Ｘ及び遅角量Ｒも、図１０の噴射量増量・点火時期進角ルーチンによって徐々に少なくされる。上記遅角量Ｒの減量分Ｚについては、エンジン１の冷却水温が高くなって吸気行程噴射による燃焼の安定する値に近づくほど、図１０の噴射量増量・点火時期進角ルーチンによって減量値Ｙに近づくように徐々に大きくされる。このため、点火時期の遅角量Ｒは、例えば図５（ｅ）に示されるように時間経過に伴い徐々に少なくされる。なお、このときの点火時期の遅角量Ｒの減少度合いも、例えばエンジン１の冷却水温に基づいて可変とされ、冷却水温が低いほど遅角量Ｒが緩やかに減衰させられる。以上のような増量値Ｘ及び遅角量Ｒの減量により、冷却水温が吸気行程噴射による燃焼の安定する値まで上昇したとき、燃料噴射量の増量分（増量値Ｘ）が「０」とされるとともに、点火時期の遅角量Ｒの減量分Ｚが減量値Ｙと等しくされる。
【００５６】
なお、ここでは、吸気行程噴射への切り換え後にエンジン回転速度の所定値ｃに対する落ち込み量が所定値ｄ以上である場合について説明したが、当該落ち込み量が所定値ｄ未満であるときには［安定化制御１］で説明したのと同様の制御が行われる。即ち、エンジン回転速度の落ち込みに基づき、増量値Ｘ分の燃料噴射量の増量のみによって燃焼の安定化が図られるとともに、第１の安定化フラグＦ１が「１（安定化中）」に設定される。
【００５７】
［安定化制御３］
図６に示されるように、圧縮行程噴射での安定化制御中には重質燃料の使用に起因したエンジン回転速度の落ち込みが起こらず、吸気行程噴射に切り換えられて安定化制御が再開された（タイミングＴ８）後、エンジン回転速度が所定値ｃ未満に落ち込むこともある。
【００５８】
ここで、例えばエンジン回転速度の所定値ｃに対する落ち込み量が所定値ｄ未満であれば、図６（ｄ）に示されるように［安定化制御１］の場合と同様、増量値Ｘ分の燃料噴射量の増量によって燃焼の安定化が図られる。これにより、エンジン回転速度の落ち込みが抑制されるとともに、同落ち込みに伴うストールやラフアイドルの発生も抑制される。上記のように燃料噴射量の増量が開始されると、第１の安定化フラグＦ１が「１（安定化中）」に設定される。
【００５９】
一方、エンジン回転速度の所定値ｃに対する落ち込み量が所定値ｄ以上であれば、図６（ｄ）及び（ｅ）に示されるように［安定化制御２］の場合と同様、増量値Ｘ分の燃料噴射量の増量と遅角量Ｒの減量による点火時期の進角との両方によって燃焼の安定化が図られる。これにより、エンジン回転速度の落ち込みが抑制されるとともに、同落ち込みに伴うストールやラフアイドルの発生も抑制される。上記のように燃料噴射量の増量及び点火時期の進角が開始されると、第２の安定化フラグＦ２が「１（安定化中）」に設定される。
【００６０】
次に、図２の始動時制御ルーチンのステップＳ１０３に進む毎に、電子制御装置３５を通じて実行される安定化制御ルーチンについて、図８及び図９のフローチャートを参照して説明する。
【００６１】
安定化制御ルーチンにおいては、第１の安定化フラグＦ１、及び第２の安定化フラグＦ２が共に「０（安定化前）」であること（Ｓ２０１、Ｓ２０２（図８）で共にＹＥＳ）を条件に、エンジン回転速度の落ち込みに基づき燃料噴射量の増量や点火時期の進角を行うための処理（Ｓ２０３〜Ｓ２１１（図９））に進む。
【００６２】
この処理では、エンジン回転速度が所定値ｃ未満であるとき（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、エンジン回転速度の所定値ｃに対する落ち込み量に基づき燃料噴射量の増量値Ｘが算出される（Ｓ２０４）。こうして算出される増量値Ｘは、図７（ａ）に示されるように上記落ち込み量が大となるほど大きくなる。
【００６３】
そして、上記落ち込み量が所定値ｄ未満である場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）には、第１の安定化フラグＦ１が「１（安定化中）」に設定され（Ｓ２０６）、増量値Ｘ分の燃料噴射量の増量が行われる（Ｓ２１０）。これにより燃焼の安定化が図られる。また、このときには遅角量Ｒを加味して点火時期が制御されるが（Ｓ２１１）、同遅角量Ｒが減量されることはないため、燃焼の安定化のために点火時期の進角が行われることはない。
【００６４】
また、上記落ち込み量が所定値ｄ以上である場合（Ｓ２０５：ＮＯ）には、同落ち込み量に基づき点火時期の遅角量Ｒの減量値Ｙが算出される（Ｓ２０７）。こうして算出される減量値Ｙは、図７（ｂ）に示されるように上記落ち込み量が大となるほど大きくなる。その後、遅角量Ｒの減量が開始され（Ｓ２０８）、第２の安定化フラグＦ２が「１（安定化中）」に設定される（Ｓ２０９）。従って、この場合は、増量値Ｘ分の燃料噴射量の増量が行われるとともに（Ｓ２１０）、遅角量Ｒの減量分Ｚが減量値Ｙに向けて大きくされることから、遅角量Ｒを加味した点火時期の制御（Ｓ２１１）によって点火時期の進角が行われることとなる。
【００６５】
なお、「１（安定化中）」に設定された第１の安定化フラグＦ１、又は第２の安定化フラグＦ２は、燃料噴射形態の圧縮行程噴射から吸気行程噴射への切換時（Ｓ２１２：ＹＥＳ）にリセットされ、「０（安定化前）」に設定される（Ｓ２１３）。
【００６６】
次に、噴射量増量・点火時期進角ルーチンについて、図１０のフローチャートを参照して説明する。この噴射量増量・点火時期進角ルーチンは、安定化制御ルーチンによって燃料噴射量の増量や点火時期の進角（遅角減量）が行われた後、燃料噴射量の増量及び点火時期の遅角量を減衰させるためのものである。
【００６７】
噴射量増量・点火時期進角ルーチンにおいて、第１の安定化フラグＦ１が「１（安定化中）」であるとき（Ｓ３０１：ＹＥＳ）には、増量値Ｘの減量が行われる（Ｓ３０４）。即ち、冷却水温が良好な燃焼を得るこのとの可能な値に近づくにつれて、増量値Ｘが「０」に近づくよう小さくされる。このため、続くステップＳ３０５で増量値Ｘ分の燃料噴射量の増量が行われることにより、当該増量が時間経過とともに徐々に減衰させられ、冷却水温が良好な燃焼を得ることの可能な値に達したときに「０」とされる。また、このときには遅角量Ｒを加味して点火時期が制御されるが（Ｓ３０６）、同遅角量Ｒが減量されることはないため、燃焼の安定化のために点火時期の進角が行われることはない。
【００６８】
なお、第１の安定化フラグＦ１、及び第２の安定化フラグＦ２が共に「０（安定化前）」であるときにも（Ｓ３０１、Ｓ３０２で共にＮＯ）、ステップＳ３０４〜Ｓ３０６の処理が実行される。しかし、このときにはステップＳ３０４での増量値Ｘが既に「０」であるため、ステップＳ３０５で燃料噴射量の増量が行われることはない。また、ステップＳ３０６の実行によって燃焼安定化のための点火時期の進角が行われることもない。
【００６９】
一方、第２の安定化フラグＦ２が「１（安定化中）」であるとき（Ｓ３０２：ＹＥＳ）には、遅角量Ｒの減量が行われる（Ｓ３０３）。即ち、冷却水温が良好な燃焼を得ることの可能な値に近づくにつれて、遅角量Ｒの減量分Ｚが減量値Ｙに近づくよう大きくされる。このため、続くステップＳ３０４〜Ｓ３０６の処理により、燃料噴射量の増量値Ｘ分の増量が減衰させられるとともに、点火時期の遅角量Ｒ分の遅角が減衰させられる。
【００７０】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）エンジン暖機過程での圧縮行程噴射中の安定化制御については、エンジン始動開始後の経過時間が、圧縮行程噴射による燃焼が安定化するのに必要な時間である所定時間ａに達するまでの期間に制限される。このため、上記経過時間が所定時間ａに達した後には安定化制御が停止される。従って、上記経過時間が所定時間ａに達した後、安定化制御による不必要な燃料噴射量の増量や点火時期の進角が実行されるのを抑制することができる。また、エンジン暖機過程で触媒昇温が完了し、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り換えられると、安定化制御が再開される。このため、吸気行程噴射時に重質燃料の使用に起因して燃焼が不安定になってエンジン回転速度が落ち込んだとき、安定化制御による燃料噴射量の増量や点火時期の進角によって燃焼の安定化が図られ、エンジン回転速度の落ち込みが抑制される。従って、そのエンジン回転速度の落ち込みによって、ストールやラフアイドルが生じるのを抑制することができる。
【００７１】
（２）重質燃料の使用に起因した燃焼の悪化は、燃焼室３内の燃料の揮発性が悪いことに伴い、点火時の点火プラグ５周りに存在する混合気の燃料濃度が良好な燃焼に必要な値よりも薄くなることが原因である。従って、上記燃焼の悪化に基づきエンジン回転速度が落ち込んだとき、燃料噴射量の増量を行うことで点火時の点火プラグ５周りに存在する混合気の燃料濃度が薄くなるのを的確に抑制することができる。このため、揮発性の悪い重質燃料の使用に起因する燃焼の悪化、及びそれに伴うエンジン回転速度の落ち込みを的確に抑制することができるようになる。
【００７２】
（３）上記燃料噴射量の増量については、冷却水温が燃焼を安定させることの可能な値に近づくほど減少させられるため、増量開始後の時間経過に伴い少なくなってゆく。燃料噴射量の増量後、エンジン温度（冷却水温）が徐々に上昇してゆくと、燃焼室３内における燃料の揮発性が向上し、点火時の点火プラグ５周りに存在する混合気の燃料濃度が濃くなってゆく。この燃料濃度の変化に対応して燃料噴射量の増量を少なくすることができるため、同燃料濃度が濃くなり過ぎるのを抑制することができる。
【００７３】
（４）上記点火時期の進角については、エンジン回転速度の所定値ｃに対する落ち込みが所定値ｄ以上であるときに実行される。このため、上記落ち込み量が所定値ｄ未満であるときには燃料噴射量の増量及び点火時期の進角のうち燃料噴射量の増量のみで燃焼の安定化が図られ、上記落ち込み量が所定値ｄ以上であるときには燃料噴射量の増量と点火時期の進角との両方によって燃焼の安定化が図られる。エンジン回転速度の落ち込みが小さいときには、燃料噴射量の増量のみで同落ち込みを抑制することが可能である。従って、上記のようにエンジン回転速度の落ち込み量に応じて燃焼安定化の仕方を変更することで、不必要に点火時期の進角（遅角量の減量）が行われ、排気温度（触媒温度）の上昇が妨げられるのを抑制することができるようになる。
【００７４】
（５）エンジン始動後の安定化制御の実行期間は所定時間ａが大になるほど長くなり、吸気行程噴射への切り換え時に再開される安定化制御の実行期間は所定時間ｂが大となるほど長くなる。所定時間ａはエンジン始動開始時の冷却水温に基づき可変とされ、所定時間ｂは吸気行程噴射への切り換え時の冷却水温に基づき可変とされる。燃焼室３内の燃料の揮発性は、エンジン温度（冷却水温）に応じて異なるため、点火時の点火プラグ５周りに存在する混合気の燃料濃度が薄いことに起因するエンジン回転速度の落ち込みを安定化制御によって抑制する必要のある期間、即ち燃焼が不安定になる期間もエンジン温度によって異なるものとなる。従って、上記のように所定時間ａ，ｂを冷却水温に応じて可変とすることで、安定化制御の実行期間を必要最低限の期間に設定しつつ、上記エンジン回転速度の落ち込みを的確に抑制することができるようになる。
【００７５】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・所定時間ａを冷却水温に関わらず圧縮行程噴射での燃焼の安定化が可能な時間に固定してもよい。また、所定時間ｂを冷却水温に関わらず吸気行程噴射での燃焼の安定化が可能な時間に固定してもよい。
【００７６】
・燃焼を安定させるための制御量の変更として、常に燃料噴射量の増量と点火時期の進角との両方をおこなってもよい。また、常に燃料噴射量の増量のみを行ったり、常に点火時期の進角のみを行ったりしてもよい。
【００７７】
・燃焼を安定させるための制御量の変更として、増量値Ｘ分の燃料噴射量の増量を行った後に当該増量値Ｘを減衰させたが、この減衰態様を適宜変更してもよい。
【００７８】
・燃焼を安定させるための制御量の変更として、点火時期の遅角量Ｒを減量開始した後に遅角量Ｒを減衰させて点火時期の進角を行ったが、この減衰態様を適宜変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の燃焼制御装置が適用される筒内噴射火花点火式エンジン全体を示す略図。
【図２】安定化制御の実行手順を示すフローチャート。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は冷却水温の変化に対する所定時間ａ、及び所定時間ｂの推移を示すグラフ。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は安定化制御を説明するためのタイムチャート。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は安定化制御を説明するためのタイムチャート。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は安定化制御を説明するためのタイムチャート。
【図７】（ａ）及び（ｂ）はエンジン回転速度の落ち込み量に対する増量値Ｘ及び減量値Ｙの推移を示すグラフ。
【図８】エンジン回転速度の落ち込みに基づく燃料噴射量増量や点火時期遅角量の減量（点火時期進角）の実行手順を示すフローチャート。
【図９】エンジン回転速度の落ち込みに基づく燃料噴射量増量や点火時期遅角量の減量（点火時期進角）の実行手順を示すフローチャート。
【図１０】上記燃料噴射量増量や上記点火時期遅角量の減量の減衰手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン、２…吸気通路、３…燃焼室、４…燃料噴射弁、５…点火プラグ、５ａ…イグナイタ、６…ピストン、７…排気通路、７ａ…触媒、９…クランクシャフト、１０…クランクポジションセンサ、１９…水温センサ、３５…電子制御装置（制御手段）。

Claims (6)

1. 機関始動後の機関暖機過程で圧縮行程噴射を実行する筒内噴射式内燃機関に適用され、前記機関暖機過程で機関回転速度が落ち込んだときに同機関の運転制御に用いられる制御量を変更して燃焼の安定化を図る安定化制御を実行する筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置において、
   前記圧縮行程噴射時の前記安定化制御の実行期間を制限して同制御を前記圧縮行程噴射の実行途中で停止し、当該圧縮行程噴射から吸気行程噴射へと燃料噴射形態が切り換えられたときには前記安定化制御を再開する制御手段を備える
   ことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置。
2. 前記安定化制御による制御量の変更としては燃料噴射量の増量が行われる
   請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置。
3. 前記燃料噴射量の増量分は時間経過に伴い徐々に少なくされる
   請求項２記載の筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置。
4. 前記機関暖機過程での圧縮行程噴射時には前記内燃機関の点火時期が所定の遅角量だけ遅角側に制御され、前記安定化制御による制御量の変更としては前記遅角量が小となるよう点火時期の進角が行われる
   請求項１〜３のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置。
5. 前記機関回転速度の落ち込みが所定レベルよりも大きいときには前記安定化制御による制御量の変更として燃料噴射量の増量と点火時期の進角との両方が行われ、前記機関回転速度の落ち込みが所定レベルよりも小さいときには前記安定化制御による制御量の変更として燃料噴射量の増量及び点火時期の進角のうち燃料噴射量の増量のみが行われる
   請求項４記載の筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置。
6. 機関始動後の安定化制御の実行期間は機関始動開始時の機関温度に基づき可変とされ、再開後の安定化制御の実行期間は前記燃料噴射形態切換時の機関温度に基づき可変とされる
   請求項１〜５のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置。

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