JP2013256893A - 内燃機関の運転制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射手段と、燃料を吸気ポート内に噴射する吸気ポート燃料噴射手段とを有する内燃機関の冷態始動時に触媒昇温運転を実施しながら、良好な燃焼を図りつつ燃費を向上可能な内燃機関の運転制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン１のＥＣＵ６１は、筒内燃料噴射手段２３から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する筒内燃料噴射制御手段７１と、吸気ポート燃料噴射手段８３から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する吸気ポート燃料噴射制御手段８５と、エンジン１の冷却水の水温Ｗ又は触媒昇温運転の運転開始からの経過時間Ｔに応じて、ＭＰＩ比率ＲＡを初期設定値のＭＰＩ比率ＲＡ１よりも増加させる燃料噴射割合制御手段８７と、を備える。
【選択図】 図２
【解決手段】エンジン１のＥＣＵ６１は、筒内燃料噴射手段２３から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する筒内燃料噴射制御手段７１と、吸気ポート燃料噴射手段８３から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する吸気ポート燃料噴射制御手段８５と、エンジン１の冷却水の水温Ｗ又は触媒昇温運転の運転開始からの経過時間Ｔに応じて、ＭＰＩ比率ＲＡを初期設定値のＭＰＩ比率ＲＡ１よりも増加させる燃料噴射割合制御手段８７と、を備える。
【選択図】 図２
Description
本発明は、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射手段及び燃料を吸気ポート内に燃料を噴射する吸気ポート燃料噴射手段を備えた内燃機関であって、冷態始動時に触媒昇温運転を行う内燃機関の運転制御装置に関する。
一般的に、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射手段及び燃料を吸気ポート内に噴射する吸気ポート燃料噴射手段を備えた自動車の内燃機関が知られている。この内燃機関では、冷態始動時、即ち常温に近い状態での始動時は、排ガスを浄化する触媒を早期に活性温度まで昇温させることを目的として触媒昇温運転が行われる。触媒昇温運転では、膨張〜吸気工程で吸気ポート燃料噴射手段から燃料を吸気ポート内に噴射するとともに、圧縮行程後半に筒内燃料噴射手段から燃料を燃焼室内に噴射して、空燃比が理論空燃比若しくは理論空燃比よりもややリーンとなる混合気とし、燃焼させる（例えば、特許文献１）。これにより、始動時の燃焼を安定させることができる。このため、点火時期の遅角量を大きく設定することができる。点火時期の遅角量を大きく設定することにより排ガス温度を高めることができ、触媒を速やかに昇温させることが可能となる。
触媒昇温運転を実施すると、内燃機関が時間の経過とともに昇温する。この内燃機関の燃焼室内に噴射された燃料の気化性等は内燃機関の温度によって異なるため、触媒昇温運転中に燃料の噴射量、噴射時期等の運転条件を一定にすることは、不必要な燃料を噴射し続けることとなる。したがって、燃費が悪くなるという問題点があった。
また、筒内燃料噴射手段からの燃料の噴射割合が多くなると、点火装置周辺に形成される成層部分の空燃比がリッチとなり、燃焼が悪化してスモークが発生したり、ＰＮ（パティキュレートナンバー）が増加したりする。
また、筒内燃料噴射手段からの燃料の噴射割合が多くなると、点火装置周辺に形成される成層部分の空燃比がリッチとなり、燃焼が悪化してスモークが発生したり、ＰＮ（パティキュレートナンバー）が増加したりする。
そこで、本発明は、このような問題を解決するものであって、冷態始動時に触媒昇温運転を実施しながら、良好な燃焼を図りつつ燃費を向上可能な内燃機関の運転制御装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決する本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、
排ガス通路に設けられて排ガスを浄化する触媒と、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射手段と、燃料を吸気ポート内に噴射する吸気ポート燃料噴射手段とを有する内燃機関であって、冷態始動時に前記内燃機関の圧縮行程で前記筒内燃料噴射手段より前記燃焼室内に燃料を噴射して空燃比を理論空燃比或いは理論空燃比よりもリーンとした触媒昇温運転を行う内燃機関の運転制御装置において、
前記筒内燃料噴射手段から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する筒内燃料噴射制御手段と、
前記吸気ポート燃料噴射手段から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する吸気ポート燃料噴射制御手段と、
前記内燃機関を冷却する冷却水の温度又は前記触媒昇温運転の運転開始からの経過時間に応じて、前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を始動時の初期設定値の割合よりも増加させる燃料噴射割合制御手段と、を備えることを特徴とする。
排ガス通路に設けられて排ガスを浄化する触媒と、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射手段と、燃料を吸気ポート内に噴射する吸気ポート燃料噴射手段とを有する内燃機関であって、冷態始動時に前記内燃機関の圧縮行程で前記筒内燃料噴射手段より前記燃焼室内に燃料を噴射して空燃比を理論空燃比或いは理論空燃比よりもリーンとした触媒昇温運転を行う内燃機関の運転制御装置において、
前記筒内燃料噴射手段から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する筒内燃料噴射制御手段と、
前記吸気ポート燃料噴射手段から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する吸気ポート燃料噴射制御手段と、
前記内燃機関を冷却する冷却水の温度又は前記触媒昇温運転の運転開始からの経過時間に応じて、前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を始動時の初期設定値の割合よりも増加させる燃料噴射割合制御手段と、を備えることを特徴とする。
上記内燃機関の運転制御装置によれば、燃料噴射割合制御手段を備えて、触媒昇温運転の際に、冷却水の温度又は触媒昇温運転の運転開始からの経過時間に応じて、吸気ポート燃料噴射手段からの燃料噴射量の割合を増加させることで、昇温された吸気ポート内で効率良く気化された燃料を燃焼室へ供給することができる。即ち、時間の経過による吸気ポートの昇温によって燃料の気化が促進され、燃焼効率が良くなり燃費を向上させることができる。
また、吸気ポートに噴射された燃料は、吸気ポート内の空気中に均一に拡散することとなる。この状態で吸気バルブが開弁することで、燃料が均一に拡散された空気を燃焼室内に供給できるため、良好な燃焼を得ることができる。そして、吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させることで、燃料が均一に拡散された空気量の割合が増加するため、安定燃焼を得るとともに、排出ガス中の有害成分を低減することができる。
また、吸気ポートに噴射された燃料は、吸気ポート内の空気中に均一に拡散することとなる。この状態で吸気バルブが開弁することで、燃料が均一に拡散された空気を燃焼室内に供給できるため、良好な燃焼を得ることができる。そして、吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させることで、燃料が均一に拡散された空気量の割合が増加するため、安定燃焼を得るとともに、排出ガス中の有害成分を低減することができる。
また、前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させる制御を、前記冷却水が所定温度又は前記触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に実施するとよい。
このように、冷却水が所定温度又は触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に、筒内燃料噴射手段の噴射量に対する吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させる制御を実施することによって、始動時直後に燃焼が不安定となって、失火等により内燃機関が停止することを防止できる。
また、前記吸気ポート燃料噴射制御手段は、前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射時期を始動時の初期設定値の噴射角度よりも進角させる制御を実施するとよい。
このように、吸気ポート燃料噴射制御手段を備えて、吸気ポート燃料噴射手段の燃料の噴射時期が早くなることで、吸気ポート内に存在する時間が長くなる。これにより、燃料が気化する時間が長くなるため、燃料の気化が促進され、良好な燃焼を得て燃費の向上を図るとともに、排出ガス中の有害成分を低減することができる。
また、前記燃料噴射割合制御手段は、前記筒内燃料噴射手段の噴射量を始動時の初期設定値の噴射量よりも低減することで、前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させるとよい。
このように、燃料噴射割合制御手段により、筒内燃料噴射手段の噴射量を始動時の初期設定値の噴射量よりも低減することで、吸気ポート燃料噴射手段の噴射量を相対的に増加させることができる。これにより、空燃比をリーン化させて燃費を向上させることができる。
本発明によれば、冷態始動時に触媒昇温運転を実施しながら、良好な燃焼を図りつつ燃費を向上可能な内燃機関の運転制御装置を提供することができる。
以下、本発明に係る内燃機関の運転制御装置について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
＜第一実施形態＞
＜内燃機関及び制御装置の構成＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の概略構成図である。図１に示すように、内燃機関（以下、エンジン１という）は４サイクル機関であって、火花点火式で、且つ、燃焼室２内に燃料を直接噴射可能に構成されている。
＜内燃機関及び制御装置の構成＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の概略構成図である。図１に示すように、内燃機関（以下、エンジン１という）は４サイクル機関であって、火花点火式で、且つ、燃焼室２内に燃料を直接噴射可能に構成されている。
エンジン１のシリンダヘッド３には、吸気バルブ５で開閉される吸気ポート７及び排気バルブ９で開閉される排気ポート１１が形成されている。吸気ポート７、排気ポート１１には、それぞれ吸気流路１３及び排気流路１５が接続されている。
また、吸気バルブ５及び排気バルブ９の開閉タイミングをそれぞれ可変調整可能な吸気バルブタイミング調整装置１７、排気バルブタイミング調整装置１９が設けられている。吸気バルブタイミング調整装置１７及び排気バルブタイミング調整装置１９は、例えば、図示しないタイミングベルトを介してクランクシャフト３３に連結されるタイミングプーリに対する吸気カム軸及び排気カム軸の位相を調整し、吸気バルブ５及び排気バルブ９の開閉タイミングをそれぞれ連続的に調整するようになっている。
また、シリンダヘッド３には、燃焼室２内に直接、燃料を噴射する筒内燃料噴射手段２３が設けられている。本実施形態では、筒内燃料噴射手段２３として、燃料噴射弁を用いた。筒内燃料噴射手段２３は、燃料タンク２４内のフィードポンプ２５の吐出側に設けた高圧ポンプ２７に接続されている。燃料は、高圧ポンプ２７で増圧され高圧燃料として筒内燃料噴射手段２３から噴射される。
さらに、シリンダヘッド３には、吸気ポート７内へ燃料を噴射する吸気ポート燃料噴射手段８３が設けられている。吸気ポート燃料噴射手段８３は、フィードポンプ２５を介して燃料タンクに接続されている。燃料タンク内の燃料は、フィードポンプ２５により圧送される燃料がそのまま吸気ポート燃料噴射手段８３から噴射される。
さらに、シリンダヘッド３には、吸気ポート７内へ燃料を噴射する吸気ポート燃料噴射手段８３が設けられている。吸気ポート燃料噴射手段８３は、フィードポンプ２５を介して燃料タンクに接続されている。燃料タンク内の燃料は、フィードポンプ２５により圧送される燃料がそのまま吸気ポート燃料噴射手段８３から噴射される。
シリンダヘッド３の各気筒の燃焼室２の頂部中央には、点火装置２９が設けられている。本実施形態では、点火装置２９として点火プラグを用いた。
また、シリンダブロック４には、エンジン１の冷却水の水温を検出する冷却水温度センサ３１、クランクシャフト３３の回転に同期してクランク角情報を出力するクランク角センサ３５が設けられている。クランク角センサ３５からのクランク角情報は、後述するＥＣＵ６１に入力されて、エンジン回転数の算出、燃料噴射時期の制御、点火時期の制御等に用いられる。さらに、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ（図示しない）が設けられている。
また、シリンダブロック４には、エンジン１の冷却水の水温を検出する冷却水温度センサ３１、クランクシャフト３３の回転に同期してクランク角情報を出力するクランク角センサ３５が設けられている。クランク角センサ３５からのクランク角情報は、後述するＥＣＵ６１に入力されて、エンジン回転数の算出、燃料噴射時期の制御、点火時期の制御等に用いられる。さらに、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ（図示しない）が設けられている。
また、シリンダブロック４内にはピストン３７が往復可能に収められている。このピストン３７がコンロッド３９を介してクランクシャフト３３に連結されている。そして、エンジン１は、点火装置２９の点火、ピストン３７の往復、筒内燃料噴射手段２３及び吸気ポート燃料噴射手段８３からの燃料噴射、吸気バルブ５及び排気バルブ９の開閉等の動作から４サイクル運転を形成して、ピストン３７で得られる動力がクランクシャフト３３から出力される。
エンジン１の吸気流路１３には、電子スロットル４１、フローセンサ４３及びエアクリーナ４５が設けられている。
また、排気流路１５の下流には、排ガス浄化装置４７が設けられている。排ガス浄化装置４７は、排気ガス中の有害成分（ＣＯ、未燃ＨＣ、ＮＯｘ等）を浄化する装置であり、三元触媒４９を内包した構造になっている。なお、触媒の種類には限定はなく、ＮＯｘ触媒等にも適用可能である。
排ガス浄化装置４７の上流側には、排ガス中に含まれる酸素の濃度を検出する酸素濃度センサ５１が設けられている。排ガス中に含まれる酸素量は、理論空燃比（以下、ストイキオという）を境としてその出力が大きく変化する特性を有している。
排ガス浄化装置４７の上流側には、排ガス中に含まれる酸素の濃度を検出する酸素濃度センサ５１が設けられている。排ガス中に含まれる酸素量は、理論空燃比（以下、ストイキオという）を境としてその出力が大きく変化する特性を有している。
さらに、エンジン１を制御するためのＥＣＵ６１（運転制御装置に相当）が備えられている。ＥＣＵ６１は、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を備えている。
図２は、第一実施形態に係るＥＣＵ６１及び当該ＥＣＵ６１に関連する機器の構成ブロック図である。
図２に示すように、ＥＣＵ６１は、タイマーカウンタ６３と、回転数制御手段６５と、バルブタイミング制御手段６７と、点火時期制御手段６９と、筒内燃料噴射制御手段７１と、吸気ポート燃料噴射制御手段８５と、燃料噴射割合制御手段８７と、を備えている。
図２に示すように、ＥＣＵ６１は、タイマーカウンタ６３と、回転数制御手段６５と、バルブタイミング制御手段６７と、点火時期制御手段６９と、筒内燃料噴射制御手段７１と、吸気ポート燃料噴射制御手段８５と、燃料噴射割合制御手段８７と、を備えている。
タイマーカウンタ６３は、圧縮スライトリーン運転（触媒昇温運転に相当）の運転開始からの経過時間を計測した経過時間情報を回転数制御手段６５、バルブタイミング制御手段６７、点火時期制御手段６９及び筒内燃料噴射制御手段７１、吸気ポート燃料噴射制御手段８５、燃料噴射割合制御手段８７等に出力する。なお、本明細書では、ストイキオ或いはストイキオよりも若干リーンなスライトリーン空燃比（Ａ／Ｆ＝１５〜１６）としつつ圧縮行程で燃料を噴射する運転を圧縮スライトリーン運転という（以下、圧縮Ｓ／Ｌ運転という）。
回転数制御手段６５は、クランク角センサ３５から入力されたクランク角情報に基づいてエンジン１の回転数を算出する。また、回転数制御手段６５は、タイマーカウンタ６３から入力された経過時間情報、及び冷却水温度センサ３１、アクセルポジションセンサ、フローセンサ４３、クランク角センサ３５等からの検出情報に基づいて、エンジン１の回転数を制御する。回転数制御手段６５は、電子スロットル４１の開弁角度及び燃料の噴射量をＲＯＭ等のメモリに格納されたマップに基づいて算出し、その後、電子スロットル４１の開弁角度を制御するとともに、燃料噴射量情報を筒内燃料噴射制御手段７１及び吸気ポート燃料噴射制御手段８５に出力する。
バルブタイミング制御手段６７は、タイマーカウンタ６３から入力された経過時間情報、クランク角センサ３５からの検出情報、予め設定された圧縮Ｓ／Ｌ運転の経過時間と吸気バルブ５の開閉角との関係を示すマップ、及び予め設定された圧縮Ｓ／Ｌ運転の経過時間と排気バルブ９の開閉角との関係を示すマップ等に基づいて、吸気バルブ５及び排気バルブ９の開閉時期をそれぞれ算出する。これらのマップは、予めＲＯＭ等のメモリに格納されている。
バルブタイミング制御手段６７は、算出した吸気バルブ５及び排気バルブ９の開閉時期情報をそれぞれ吸気バルブタイミング調整装置１７及び排気バルブタイミング調整装置１９に出力する。吸気バルブタイミング調整装置１７及び排気バルブタイミング調整装置１９は、バルブタイミング制御手段６７から入力された吸気バルブ５及び排気バルブ９の開閉時期情報に基づいて、それぞれ吸気バルブ５及び排気バルブ９を開閉させる。
点火時期制御手段６９は、クランク角センサ３５から入力されたクランク角情報及びタイマーカウンタ６３から入力された経過時間情報等に基づいて、点火時期を制御する。
燃料噴射割合制御手段８７は、回転数制御手段６５から入力された燃料噴射量、酸素濃度センサ５１から入力された検出情報、クランク角センサ３５から入力されたクランク角情報等に基づいて、筒内燃料噴射手段２３の噴射量に対する吸気ポート燃料噴射手段８３の噴射量の割合を算出するとともに、筒内燃料噴射手段２３、吸気ポート燃料噴射手段８３の噴射量をそれぞれ算出する。その後、燃料噴射割合制御手段８７は、算出した筒内燃料噴射手段２３、吸気ポート燃料噴射手段８３の噴射量情報をそれぞれ筒内燃料噴射制御手段７１、吸気ポート燃料噴射制御手段８５に出力する。
吸気ポート燃料噴射制御手段８５は、入力された燃料噴射量情報及びクランク角情報等に基づいて、吸気ポート燃料噴射手段８３の燃料噴射量及び噴射時期を制御する。
また、筒内燃料噴射制御手段７１は、入力された燃料噴射量情報及びクランク角情報等に基づいて、筒内燃料噴射手段２３の燃料噴射量及び噴射時期を制御する。
本実施形態に係るＥＣＵ６１には、エンジン１の運転状態に応じて、筒内燃料噴射手段２３と吸気ポート燃料噴射手段８３とを噴き分ける通常モードが設定されている。この通常モードは、極低負荷時、低中負荷時及び高負荷時における３種類の噴射モードから構成されている。
具体的には、極低負荷時に、吸気ポート燃料噴射手段８３のみから膨張行程で低圧燃料を噴射する噴射モードを有している。
また、低中負荷時に、筒内燃料噴射手段２３と吸気ポート燃料噴射手段８３とに分けた分割噴射モードで負荷に応じて噴射割合を燃料噴射割合制御手段８７により変えながら膨張行程〜吸気行程で吸気ポート燃料噴射手段８３から燃料を噴射し、吸気行程〜圧縮行程で筒内燃料噴射手段２３から燃料を噴射する噴射モードを有している。
そして、高負荷時に、筒内燃料噴射手段２３のみから排気行程〜吸気行程で高圧燃料を噴射する噴射モードを有している。
これらの噴射モードは、ＥＣＵ６１によって、予めＲＯＭ等のメモリに格納されたエンジン１の運転領域のマップにしたがって選択される。
具体的には、極低負荷時に、吸気ポート燃料噴射手段８３のみから膨張行程で低圧燃料を噴射する噴射モードを有している。
また、低中負荷時に、筒内燃料噴射手段２３と吸気ポート燃料噴射手段８３とに分けた分割噴射モードで負荷に応じて噴射割合を燃料噴射割合制御手段８７により変えながら膨張行程〜吸気行程で吸気ポート燃料噴射手段８３から燃料を噴射し、吸気行程〜圧縮行程で筒内燃料噴射手段２３から燃料を噴射する噴射モードを有している。
そして、高負荷時に、筒内燃料噴射手段２３のみから排気行程〜吸気行程で高圧燃料を噴射する噴射モードを有している。
これらの噴射モードは、ＥＣＵ６１によって、予めＲＯＭ等のメモリに格納されたエンジン１の運転領域のマップにしたがって選択される。
本実施形態においてＥＣＵ６１は、圧縮Ｓ／Ｌ運転を実施する際に上記分割噴射モードを選択する。ＥＣＵ６１が圧縮Ｓ／Ｌ運転を選択すると、燃料噴射割合制御手段８７によって空燃比がストイキオ或いはストイキオよりも若干リーンとなるように、筒内燃料噴射制御手段７１及び吸気ポート燃料噴射手段８５の噴射時期及び噴射量が設定される。
圧縮Ｓ／Ｌ運転は、エンジン１の冷態始動直後に、冷態の触媒を早期に活性温度まで昇温させるために用いられる。圧縮Ｓ／Ｌ運転では、エンジン１の冷態始動直後に筒内燃料噴射手段２３及び吸気ポート燃料噴射手段８３から燃料を噴射する。この噴射により空燃比が圧縮行程でストイキオ或いはストイキオよりも若干リーンとすることにより行われる。この空燃比の運転は、燃焼が極めて安定するため、圧縮Ｓ／Ｌ運転のときは、点火時期制御手段６９により点火時期を通常よりも遅らせて、限界まで遅角（リタード）させるという、特に排ガスの温度を高める設定もなされている。これにより、触媒が活性温度に達するまでの時間を短縮することができる。この圧縮Ｓ／Ｌ運転の実施のために、ＥＣＵ６１は、イグニッションスイッチの始動情報、冷却水の水温情報等、圧縮Ｓ／Ｌ運転に必要な各種情報を上述した各種センサから入力させている。
圧縮Ｓ／Ｌ運転を開始するとＥＣＵ６１に設けられたタイマーカウンタ６３により運転開始からの経過時間が計測される。そして、経過時間が上記経過時間情報として出力される。
圧縮Ｓ／Ｌ運転を開始するとＥＣＵ６１に設けられたタイマーカウンタ６３により運転開始からの経過時間が計測される。そして、経過時間が上記経過時間情報として出力される。
＜制御フロー＞
次に、圧縮Ｓ／Ｌ運転時に係る制御フローについて、図３〜図５を用いて説明する。
次に、圧縮Ｓ／Ｌ運転時に係る制御フローについて、図３〜図５を用いて説明する。
まず、図３に示すように、エンジン１のイグニッションスイッチをＯＮ操作してエンジン１を始動させると、ＥＣＵ６１がエンジン１の始動を検出する（ステップＳ１）。
続いて、エンジン１の冷却水の水温Ｗ、エンジン回転数Ｎｅ、筒内燃料噴射手段２３の燃料噴射時期ＩＴ、吸気ポート燃料噴射手段８３の燃料噴射時期ＭＰＩＴ、燃料噴射比率（以下、ＭＰＩ比率ＲＡという）、空燃比Ａ／Ｆを算出する（ステップＳ２）。
なお、本明細書では、ＭＰＩ比率ＲＡを、筒内燃料噴射手段２３からの燃料噴射量に対する吸気ポート燃料噴射手段８３からの燃料噴射量の割合とする。
なお、本明細書では、ＭＰＩ比率ＲＡを、筒内燃料噴射手段２３からの燃料噴射量に対する吸気ポート燃料噴射手段８３からの燃料噴射量の割合とする。
冷却水の水温Ｗは、冷却水温度センサ３１にて検出される。冷却水温度センサ３１にて計測された水温Ｗの水温情報（以下、単に水温Ｗという）は、冷却水温度センサ３１からＥＣＵ６１に入力される。
また、エンジン回転数Ｎｅは、クランク角センサ３５から入力されたクランク角情報に基づいて算出される。
始動直後の筒内燃料噴射手段２３及び吸気ポート燃料噴射手段８３の燃料噴射時期ＩＴ及びＭＰＩＴは、それぞれ圧縮Ｓ／Ｌ運転領域の各マップにしたがって設定されており、筒内燃料噴射制御手段７１及び吸気ポート燃料噴射制御手段８５は、当該各マップを読み込むことにより燃料噴射時期ＩＴ及びＭＰＩＴを算出する。
また、始動直後のＭＰＩ比率ＲＡ及び空燃比Ａ／Ｆは、それぞれ圧縮Ｓ／Ｌ運転領域の各マップにしたがって設定されており、燃料噴射割合制御手段８７は、当該各マップを読み込むことによりＭＰＩ比率ＲＡ及び空燃比Ａ／Ｆを算出する。
また、始動直後のＭＰＩ比率ＲＡ及び空燃比Ａ／Ｆは、それぞれ圧縮Ｓ／Ｌ運転領域の各マップにしたがって設定されており、燃料噴射割合制御手段８７は、当該各マップを読み込むことによりＭＰＩ比率ＲＡ及び空燃比Ａ／Ｆを算出する。
次に、ＥＣＵ６１は、冷却水温度センサ３１から入力された水温Ｗが、予め設定された閾値Ｗｔｈ以下か否かを判定する（ステップＳ３）。本実施形態では、閾値Ｗｔｈを、例えば５０℃としたが、この値に限定されるものではない。
冷却水の水温Ｗが、閾値Ｗｔｈよりも大きい場合には、触媒は十分に暖められているとして、通常の制御運転を実施する（ステップＳ４）。
冷却水の水温Ｗが、閾値Ｗｔｈよりも大きい場合には、触媒は十分に暖められているとして、通常の制御運転を実施する（ステップＳ４）。
一方、冷却水の水温Ｗが、閾値Ｗｔｈ以下の場合には、エンジン１が既に圧縮Ｓ／Ｌ運転状態か否かを判定する（ステップＳ５）。
エンジン１が圧縮Ｓ／Ｌ運転状態で無い場合は、圧縮Ｓ／Ｌ運転を開始する（ステップＳ６）。
圧縮Ｓ／Ｌ運転を開始するとともに、筒内燃料噴射制御手段７１、吸気ポート燃料噴射制御手段８５、燃料噴射割合制御手段８７は、それぞれ筒内燃料噴射手段２３の燃料噴射時期ＩＴ、吸気ポート燃料噴射手段８３の燃料噴射時期ＭＰＩＴ、ＭＰＩ比率ＲＡ、空燃比Ａ／Ｆについて、冷態始動時のアイドル運転用に予め設定された初期設定値の燃料噴射時期ＩＴ１、燃料噴射時期ＭＰＩＴ１、ＭＰＩ比率ＲＡ１、空燃比Ａ／Ｆ１に設定する。
エンジン１が圧縮Ｓ／Ｌ運転状態で無い場合は、圧縮Ｓ／Ｌ運転を開始する（ステップＳ６）。
圧縮Ｓ／Ｌ運転を開始するとともに、筒内燃料噴射制御手段７１、吸気ポート燃料噴射制御手段８５、燃料噴射割合制御手段８７は、それぞれ筒内燃料噴射手段２３の燃料噴射時期ＩＴ、吸気ポート燃料噴射手段８３の燃料噴射時期ＭＰＩＴ、ＭＰＩ比率ＲＡ、空燃比Ａ／Ｆについて、冷態始動時のアイドル運転用に予め設定された初期設定値の燃料噴射時期ＩＴ１、燃料噴射時期ＭＰＩＴ１、ＭＰＩ比率ＲＡ１、空燃比Ａ／Ｆ１に設定する。
圧縮Ｓ／Ｌ運転を開始したら、燃料噴射時期ＩＴ１、燃料噴射時期ＭＰＩＴ１、ＭＰＩ比率ＲＡ１、及び空燃比Ａ／Ｆ１を一定に保持する（例えば、図５（Ａ）〜図５（Ｅ）参照）。
また、図５（Ｇ）に示すように、圧縮Ｓ／Ｌ運転を開始するとともに、タイマーカウンタ６３は、当該タイマーカウンタ６３の値を０（ゼロ）にリセットして、圧縮Ｓ／Ｌ運転の経過時間の計測を開始する。
圧縮Ｓ／Ｌ運転開始後、図５（Ｆ）に示すように、時間の経過とともに水温Ｗは徐々に上昇する。
また、図５（Ｇ）に示すように、圧縮Ｓ／Ｌ運転を開始するとともに、タイマーカウンタ６３は、当該タイマーカウンタ６３の値を０（ゼロ）にリセットして、圧縮Ｓ／Ｌ運転の経過時間の計測を開始する。
圧縮Ｓ／Ｌ運転開始後、図５（Ｆ）に示すように、時間の経過とともに水温Ｗは徐々に上昇する。
冷態始動時のように触媒温度が低く排ガス浄化装置４７の浄化能力が低いときには、空燃比Ａ／Ｆは燃焼が悪化しない範囲で極力リーン化したほうが未燃ＨＣの低減に効果がある。筒内燃料噴射手段２３の噴射時期は、吸気行程噴射よりも圧縮行程噴射のほうが成層燃焼のため燃焼が早く、燃焼安定性に優れており、ドライバビリティも良好となる。加えて、圧縮Ｓ／Ｌ運転時には、空燃比をストイキオ或いはストイキオよりも若干リーン寄りのスライトリーン空燃比に制御して圧縮行程噴射を行う。この場合には、局部的に極めて燃料濃度の濃いリッチ領域と燃料濃度の薄いリーン領域とが燃焼室２内に形成される。そして、リッチ領域では局部的に酸素が不足するために不完全燃焼（例えば、Ｃ８Ｈ１８＋Ｏ２→ＣＯ＋Ｈ２）が生起されて比較的多量のＣＯ、Ｈ２が発生し、リーン領域では燃焼に寄与しないＯ２が余剰Ｏ２として多く存在することになる。
したがって、圧縮Ｓ／Ｌ運転を実施することにより、反応性に富むＣＯ、Ｈ２と余剰Ｏ２とを排気流路１５を経て排ガス浄化装置４７へ同時供給することができ、排気流路１５及び排ガス浄化装置４７内での酸化反応によるＣＯ、Ｈ２とＯ２との反応熱によって排ガス浄化装置４７（三元触媒４９）の昇温が図られることになる。
したがって、圧縮Ｓ／Ｌ運転を実施することにより、反応性に富むＣＯ、Ｈ２と余剰Ｏ２とを排気流路１５を経て排ガス浄化装置４７へ同時供給することができ、排気流路１５及び排ガス浄化装置４７内での酸化反応によるＣＯ、Ｈ２とＯ２との反応熱によって排ガス浄化装置４７（三元触媒４９）の昇温が図られることになる。
ところで、図３に示すように、ステップＳ５にて、エンジン１が既に圧縮Ｓ／Ｌ運転状態の場合は、当該圧縮Ｓ／Ｌ運転を継続して、後述するステップＳ７を実施する。
次に、ステップ７では、タイマーカウンタ６３にて圧縮Ｓ／Ｌ運転の運転開始からの経過時間を計測する。タイマーカウンタ６３により計測された経過時間情報（以下、経過時間Ｔという）は、タイマーカウンタ６３から回転数制御手段６５、バルブタイミング制御手段６７、点火時期制御手段６９、筒内燃料噴射制御手段７１、吸気ポート燃料噴射制御手段８５及び燃料噴射割合制御手段８７に出力される。
ＥＣＵ６１は、タイマーカウンタ６３により計測された経過時間Ｔが、予め設定された所定時間Ｔｔｈ１以上か否かを判定する（ステップＳ８）。
所定時間Ｔｔｈ１は、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば１０秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Ｔが、所定時間Ｔｔｈ１未満の場合には、そのまま圧縮Ｓ／Ｌ運転を継続する。そして、再び、ステップＳ２を実施する。
所定時間Ｔｔｈ１は、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば１０秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Ｔが、所定時間Ｔｔｈ１未満の場合には、そのまま圧縮Ｓ／Ｌ運転を継続する。そして、再び、ステップＳ２を実施する。
一方、経過時間Ｔが所定時間Ｔｔｈ１以上の場合には、経過時間Ｔが予め設定された所定時間Ｔｅｎｄ未満か否かを判定する（ステップＳ９）。
所定時間Ｔｅｎｄは、予め実験等により設定された圧縮Ｓ／Ｌ運転の運転時間である。即ち、所定時間Ｔｅｎｄを経過したら、圧縮Ｓ／Ｌ運転を終了する。本実施形態では、所定時間Ｔｅｎｄを、例えば９０秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Ｔが、所定時間Ｔｅｎｄ以上の場合には、圧縮Ｓ／Ｌ運転が充分に実施されて触媒が暖められたとして、ステップＳ４にて通常制御を実施する。
所定時間Ｔｅｎｄは、予め実験等により設定された圧縮Ｓ／Ｌ運転の運転時間である。即ち、所定時間Ｔｅｎｄを経過したら、圧縮Ｓ／Ｌ運転を終了する。本実施形態では、所定時間Ｔｅｎｄを、例えば９０秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Ｔが、所定時間Ｔｅｎｄ以上の場合には、圧縮Ｓ／Ｌ運転が充分に実施されて触媒が暖められたとして、ステップＳ４にて通常制御を実施する。
一方、経過時間Ｔが所定時間Ｔｅｎｄ未満の場合には、運転制御その１を実施する（ステップＳ３０）。
運転制御その１では、図４に示すように、ＥＣＵ６１は、タイマーカウンタ６３により計測された経過時間Ｔから所定時間Ｔｔｈ１を減算して時間差分ΔＴを算出するとともに、当該時間差分ΔＴが、予め設定された時間差分ΔＴｔｈ未満か否かを判定する（ステップＳ３１）。
時間差分ΔＴｔｈは、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば１０秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
時間差分ΔＴが、時間差分ΔＴｔｈ未満の場合には、後述するステップＳ３２を実施する。
運転制御その１では、図４に示すように、ＥＣＵ６１は、タイマーカウンタ６３により計測された経過時間Ｔから所定時間Ｔｔｈ１を減算して時間差分ΔＴを算出するとともに、当該時間差分ΔＴが、予め設定された時間差分ΔＴｔｈ未満か否かを判定する（ステップＳ３１）。
時間差分ΔＴｔｈは、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば１０秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
時間差分ΔＴが、時間差分ΔＴｔｈ未満の場合には、後述するステップＳ３２を実施する。
次に、ステップＳ３２では、燃料噴射割合制御手段８７は、ステップＳ２で算出されたＭＰＩ比率ＲＡが、予め設定された閾値ＲＡｔｈ未満か否かを判定する。閾値ＲＡｔｈは、予め実験等により設定された値である。
そして、ＭＰＩ比率ＲＡが、閾値ＲＡｔｈ未満の場合に、燃料噴射割合制御手段８７は、現在のＭＰＩ比率ＲＡに所定値ｅを加算して新たなＭＰＩ比率ＲＡを算出する（ステップＳ３３）。続いて、新たなＭＰＩ比率ＲＡとなるように、吸気ポート燃料噴射手段８３及び筒内燃料噴射手段２３の各噴射量を決定する。
具体的には、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、吸気ポート燃料噴射手段８３からの噴射量を増加させるとともに、筒内燃料噴射手段２３からの噴射量を減少させて新たなＭＰＩ比率ＲＡとする。このとき、吸気ポート燃料噴射手段８３からの噴射量は増加するが、筒内燃料噴射手段２３からの噴射量は減少するため、空燃比Ａ／Ｆは変化しない。その後、ステップＳ２を実施する。
一方、ステップＳ３２にて、ステップＳ２で算出されたＭＰＩ比率ＲＡが、閾値ＲＡｔｈ以上の場合は、ＭＰＩ比率ＲＡを変化させることなく、再びステップＳ２を実施する。即ち、ＭＰＩ比率ＲＡは、閾値ＲＡｔｈよりも大きくならないように設定されている。
具体的には、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、吸気ポート燃料噴射手段８３からの噴射量を増加させるとともに、筒内燃料噴射手段２３からの噴射量を減少させて新たなＭＰＩ比率ＲＡとする。このとき、吸気ポート燃料噴射手段８３からの噴射量は増加するが、筒内燃料噴射手段２３からの噴射量は減少するため、空燃比Ａ／Ｆは変化しない。その後、ステップＳ２を実施する。
一方、ステップＳ３２にて、ステップＳ２で算出されたＭＰＩ比率ＲＡが、閾値ＲＡｔｈ以上の場合は、ＭＰＩ比率ＲＡを変化させることなく、再びステップＳ２を実施する。即ち、ＭＰＩ比率ＲＡは、閾値ＲＡｔｈよりも大きくならないように設定されている。
ステップＳ３１にて、時間差分ΔＴが、時間差分ΔＴｔｈ以上の場合には、ステップＳ３４を実施する。
ステップＳ３４では、燃料噴射割合制御手段８７は、ステップＳ２にて算出された空燃比Ａ／Ｆが、予め設定された閾値Ａ／Ｆｔｈ未満か否かを判定する。閾値Ａ／Ｆｔｈは、予め実験等により設定された値である。
ステップＳ３４では、燃料噴射割合制御手段８７は、ステップＳ２にて算出された空燃比Ａ／Ｆが、予め設定された閾値Ａ／Ｆｔｈ未満か否かを判定する。閾値Ａ／Ｆｔｈは、予め実験等により設定された値である。
そして、空燃比Ａ／Ｆが、閾値Ａ／Ｆｔｈ未満の場合に、燃料噴射割合制御手段８７は、現在の空燃比Ａ／Ｆに所定値ｆを加算して新たな空燃比Ａ／Ｆを算出する（ステップＳ３５）。続いて、図５（Ｂ）〜図５（Ｄ）に示すように、吸気ポート燃料噴射手段８３の噴射量をそのままで、筒内燃料噴射手段２３の噴射量を減少させて空燃比Ａ／Ｆをリーン化させる。その後、後述するステップＳ３６を実施する。
一方、ステップＳ３４にて空燃比Ａ／Ｆが、閾値Ａ／Ｆｔｈ以上の場合は、空燃比Ａ／Ｆをリーン化させることなくそのまま保持する。即ち、空燃比Ａ／Ｆは、閾値ＦＡｔｈよりもリーンにならないように設定されている。その後、後述するステップＳ３６を実施する。
一方、ステップＳ３４にて空燃比Ａ／Ｆが、閾値Ａ／Ｆｔｈ以上の場合は、空燃比Ａ／Ｆをリーン化させることなくそのまま保持する。即ち、空燃比Ａ／Ｆは、閾値ＦＡｔｈよりもリーンにならないように設定されている。その後、後述するステップＳ３６を実施する。
ステップＳ３６では、吸気ポート燃料噴射制御手段８５は、ステップＳ２にて算出された燃料噴射時期ＭＰＩＴが予め設定された閾値ＭＰＩＴｔｈよりも大きいか否かを判定する。閾値ＭＰＩＴｔｈは、予め実験等により設定された値である。
そして、燃料噴射時期ＭＰＩＴが、閾値ＭＰＩＴｔｈよりも大きい（遅角している）場合に、吸気ポート燃料噴射制御手段８５は、現在の燃料噴射時期ＭＰＩＴから所定値ｇを減算して（進角して）新たな燃料噴射時期ＭＰＩＴを算出する。続いて、図５（Ｅ）に示すように、吸気ポート燃料噴射手段８３の噴射時期を新たな燃料噴射時期ＭＰＩＴに進角させる（ステップＳ３７）。その後、再びステップＳ２を実施する。
一方、ステップＳ３６にて燃料噴射時期ＭＰＩＴが、閾値ＭＰＩＴｔｈ以下の場合は、燃料噴射時期ＭＰＩＴを進角させることなく、そのまま燃料噴射時期ＭＰＩＴを保持する。即ち、燃料噴射時期ＭＰＩＴは、閾値ＭＰＩＴｔｈよりも進角しないように設定されている。その後、ステップＳ２を実施する。
一方、ステップＳ３６にて燃料噴射時期ＭＰＩＴが、閾値ＭＰＩＴｔｈ以下の場合は、燃料噴射時期ＭＰＩＴを進角させることなく、そのまま燃料噴射時期ＭＰＩＴを保持する。即ち、燃料噴射時期ＭＰＩＴは、閾値ＭＰＩＴｔｈよりも進角しないように設定されている。その後、ステップＳ２を実施する。
＜効果＞
上述した第一実施形態によれば、筒内燃料噴射制御手段７１、吸気ポート燃料噴射制御手段８５及び燃料噴射割合制御手段８７を備えて、圧縮Ｓ／Ｌ運転の所定時間Ｔｔｈ１経過後に、吸気ポート燃料噴射手段８３の噴射量を増加（即ちＭＰＩ比率ＲＡを増加）させることで、昇温された吸気ポート７内で効率良く気化された燃料を燃焼室２へ供給することができる。即ち、時間の経過による吸気ポート７の昇温によって燃料の気化が促進され、燃焼効率が良くなり燃費を向上させることができる。
上述した第一実施形態によれば、筒内燃料噴射制御手段７１、吸気ポート燃料噴射制御手段８５及び燃料噴射割合制御手段８７を備えて、圧縮Ｓ／Ｌ運転の所定時間Ｔｔｈ１経過後に、吸気ポート燃料噴射手段８３の噴射量を増加（即ちＭＰＩ比率ＲＡを増加）させることで、昇温された吸気ポート７内で効率良く気化された燃料を燃焼室２へ供給することができる。即ち、時間の経過による吸気ポート７の昇温によって燃料の気化が促進され、燃焼効率が良くなり燃費を向上させることができる。
また、吸気ポート７に噴射された燃料は、吸気ポート７内の空気中に均一に拡散することとなる。この状態で吸気バルブ５が開弁することで、燃料が均一に拡散された空気を燃焼室２内に供給できるため、良好な燃焼を得ることができる。そして、吸気ポート燃料噴射手段８３の噴射量の割合を増加させることで、燃料が均一に拡散された空気量の割合が増加するため、安定燃焼を得るとともに、排出ガス中の有害成分を低減することができる。
そして、筒内燃料噴射手段２３の噴射量を冷態始動時の噴射量よりも低減させた場合には、吸気ポート燃料噴射手段８３の噴射量を相対的に増加させることができる。これにより、空燃比Ａ／Ｆがリーン化して良好な燃焼を得ることができる。さらに、燃料の全体供給量を増加させることなく、良好な燃焼を安定して得ることができるため、燃費を向上させることができる。
また、圧縮Ｓ／Ｌ運転の所定時間Ｔｔｈ１経過後に、吸気ポート燃料噴射手段８３の燃料噴射時期ＭＰＩＴを進角させることによって、良好な燃焼を得て排出ガスを昇温することができる。
さらに、圧縮Ｓ／Ｌ運転が所定時間Ｔｔｈ１に達してから、運転制御その１を実施するので、始動直後に燃焼が不安定となって、失火等によりエンジン１が停止することを防止できる。
＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、上述した第一実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
第二実施形態の運転制御は、圧縮Ｓ／Ｌ運転が所定時間Ｔｔｈ１経過すると、後述する運転制御その２を実施し、圧縮Ｓ／Ｌ運転が所定時間Ｔｔｈ２（＞Ｔｔｈ１）経過すると、後述する運転制御その３を更に実施し、圧縮Ｓ／Ｌ運転が所定時間Ｔｔｈ３（＞Ｔｔｈ２）経過すると、第一実施形態と同様に、運転制御その１を更に実施するものである。
運転制御その２及び運転制御その３については、以下で説明する。
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、上述した第一実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
第二実施形態の運転制御は、圧縮Ｓ／Ｌ運転が所定時間Ｔｔｈ１経過すると、後述する運転制御その２を実施し、圧縮Ｓ／Ｌ運転が所定時間Ｔｔｈ２（＞Ｔｔｈ１）経過すると、後述する運転制御その３を更に実施し、圧縮Ｓ／Ｌ運転が所定時間Ｔｔｈ３（＞Ｔｔｈ２）経過すると、第一実施形態と同様に、運転制御その１を更に実施するものである。
運転制御その２及び運転制御その３については、以下で説明する。
＜制御フロー＞
本実施形態に係る圧縮Ｓ／Ｌ運転時に係る制御フローについて、図６〜図１４を用いて説明する。
本実施形態に係る圧縮Ｓ／Ｌ運転時に係る制御フローについて、図６〜図１４を用いて説明する。
まず、図６に示すように、エンジン１のイグニッションスイッチをＯＮ操作してエンジン１を始動させる（ステップＳ１）。
そして、冷却水の水温Ｗ、エンジン回転数Ｎｅ、バルブオーバーラップ角ＶＯＬ、点火時期ＳＡ、筒内燃料噴射手段２３の燃料噴射時期ＩＴ、吸気ポート燃料噴射手段８３の燃料噴射時期ＭＰＩＴ、ＭＰＩ比率ＲＡ、空燃比Ａ／Ｆを算出する（ステップＳ２´）。
エンジン始動直後の吸気バルブ５及び排気バルブ９の開閉時期は、それぞれ予め設定されたエンジン１の運転領域のマップに基づいて算出された設定値となっている。バルブタイミング制御手段６７は、吸気バルブ５及び排気バルブ９の開閉時期の設定値に基づいて、図８に示すように、吸気バルブ開弁時期Ｉｎから排気バルブ閉止時期Ｏｕｔまでのバルブオーバーラップ角ＶＯＬを算出する。
点火時期制御手段６９及び筒内燃料噴射制御手段７１は、それぞれ予め設定されたエンジン１の運転領域の各マップに基づいて点火時期ＳＡ及び燃料噴射時期ＩＴを算出する。
次に、第一実施形態と同様に、ステップＳ３からステップＳ９までを実施する。
なお、ステップＳ６において、圧縮Ｓ／Ｌ運転を開始する際は、回転数制御手段６５、バルブタイミング制御手段６７、点火時期制御手段６９は、それぞれエンジン回転数Ｎｅ、バルブオーバーラップ角ＶＯＬ（吸気バルブ開弁時期Ｉｎ及び排気バルブ閉止時期Ｏｕｔから算出）、点火時期ＳＡについて、冷態始動時のアイドル運転用に予め設定された初期設定値のエンジン回転数Ｎｅ１、バルブオーバーラップ角ＶＯＬ１（吸気バルブ開弁時期Ｉｎ１及び排気バルブ閉止時期Ｏｕｔ１から算出）、点火時期ＳＡ１に設定する。
なお、ステップＳ６において、圧縮Ｓ／Ｌ運転を開始する際は、回転数制御手段６５、バルブタイミング制御手段６７、点火時期制御手段６９は、それぞれエンジン回転数Ｎｅ、バルブオーバーラップ角ＶＯＬ（吸気バルブ開弁時期Ｉｎ及び排気バルブ閉止時期Ｏｕｔから算出）、点火時期ＳＡについて、冷態始動時のアイドル運転用に予め設定された初期設定値のエンジン回転数Ｎｅ１、バルブオーバーラップ角ＶＯＬ１（吸気バルブ開弁時期Ｉｎ１及び排気バルブ閉止時期Ｏｕｔ１から算出）、点火時期ＳＡ１に設定する。
次に、ステップＳ９において、経過時間Ｔが、所定時間Ｔｅｎｄ以上の場合には、第一実施形態と同様に、続いてステップＳ４を実施する。
一方、経過時間Ｔが所定時間Ｔｅｎｄ未満の場合には、運転制御その２を実施する（ステップＳ１０）。
運転制御その２では、図７に示すように、回転数制御手段６５は、ステップＳ２´にて算出されたエンジン回転数Ｎｅが予め設定された閾値Ｎｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１）。閾値Ｎｔｈは、予め実験等により設定された値である。
一方、経過時間Ｔが所定時間Ｔｅｎｄ未満の場合には、運転制御その２を実施する（ステップＳ１０）。
運転制御その２では、図７に示すように、回転数制御手段６５は、ステップＳ２´にて算出されたエンジン回転数Ｎｅが予め設定された閾値Ｎｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１）。閾値Ｎｔｈは、予め実験等により設定された値である。
そして、エンジン回転数Ｎｅが、閾値Ｎｔｈよりも大きい場合に、回転数制御手段６５は、現在のエンジン回転数Ｎｅから所定値ａを減算して新たなエンジン回転数Ｎｅを算出する。続いて、エンジン１の回転を新たなエンジン回転数Ｎｅに低下させる（ステップＳ１２、図９（Ａ）参照）。その後、後述するステップＳ１３を実施する。
一方、ステップ２´にて算出されたエンジン回転数Ｎｅが、閾値Ｎｔｈ以下の場合は、エンジン回転数Ｎｅを低下させることなく、続いてステップＳ１３を実施する。即ち、エンジン回転数Ｎｅは、閾値Ｎｔｈよりも低下しないように設定されている。
一方、ステップ２´にて算出されたエンジン回転数Ｎｅが、閾値Ｎｔｈ以下の場合は、エンジン回転数Ｎｅを低下させることなく、続いてステップＳ１３を実施する。即ち、エンジン回転数Ｎｅは、閾値Ｎｔｈよりも低下しないように設定されている。
ステップＳ１３では、バルブタイミング制御手段６７は、ステップＳ２´にて算出されたバルブオーバーラップ角ＶＯＬが予め設定された閾値ＶＯＬｔｈ未満か否かを判定する（ステップＳ１３）。
バルブオーバーラップ角ＶＯＬが、閾値ＶＯＬｔｈ未満の場合に、バルブタイミング制御手段６７は、バルブオーバーラップ角ＶＯＬに所定値ｂを加算して新たなバルブオーバーラップ角ＶＯＬを算出するとともに、バルブオーバーラップを新たなバルブオーバーラップ角ＶＯＬとする（ステップＳ１４）。具体的には、図９（Ｃ）及び図９（Ｄ）に示すように、吸気バルブ開弁時期Ｉｎを進角させるとともに、排気バルブ閉止時期Ｏｕｔを遅角させる。本実施形態では、吸気バルブ開弁時期Ｉｎの進角角度、排気バルブ閉止時期Ｏｕｔの遅角角度を、例えばｂ／２ずつとした。なお、吸気バルブ開弁時期Ｉｎの進角角度と排気バルブ閉止時期Ｏｕｔの遅角角度を同じ値にすることに限定されるものではなく異なる値としてもよい。例えば、吸気バルブ開弁時期Ｉｎの進角角度、排気バルブ閉止時期Ｏｕｔの遅角角度をそれぞれｂ／３、２ｂ／３としてもよい。
バルブオーバーラップ角ＶＯＬを増加させると、内部ＥＧＲ量が増加して燃焼が不安定になる。このとき、ＥＣＵ６１は安定燃焼、即ちエンジン回転の安定制御のために、電子スロットル４１の開度を大きくすることで、空気（Ｏ２）を燃焼室２に供給するように作動する。これにより、吸気量が増加して、その結果、排出ガス量も増加することとなる。
ステップＳ１２にてエンジン回転数Ｎｅを低下させることで、排出ガス量を低下させることとなるが、ステップＳ１４にてバルブオーバーラップ角ＶＯＬを増加させることで排出ガス量を増加させる。これによって、排出ガス量の大幅な低下を抑制することができる（図９（Ｂ）参照）。
ドライバビリティを考慮して水温Ｗが高くなるにつれてエンジン回転数Ｎｅを低下させることに伴って、排出ガス量の低下をバルブオーバーラップ角ＶＯＬの増加によって抑制できるため、冷態始動時の排ガス浄化装置４７（三元触媒４９）の昇温効果を保持できる。
ドライバビリティを考慮して水温Ｗが高くなるにつれてエンジン回転数Ｎｅを低下させることに伴って、排出ガス量の低下をバルブオーバーラップ角ＶＯＬの増加によって抑制できるため、冷態始動時の排ガス浄化装置４７（三元触媒４９）の昇温効果を保持できる。
なお、本実施形態では、ステップＳ１４において、吸気バルブ開弁時期Ｉｎ、排気バルブ閉止時期Ｏｕｔを共に移動させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、吸気バルブ開弁時期Ｉｎ、排気バルブ閉止時期Ｏｕｔの何れか一方のみを移動させてもよい。
ステップＳ１４の後に、後述するステップＳ１５（図６参照）を実施する。
ステップＳ１４の後に、後述するステップＳ１５（図６参照）を実施する。
一方、ステップＳ１３において、バルブオーバーラップ角ＶＯＬが、閾値ＶＯＬｔｈ以上の場合は、バルブオーバーラップ角ＶＯＬを増加させることなく、ステップＳ１５を実施する。即ち、バルブオーバーラップ角ＶＯＬは、閾値ＶＯＬｔｈよりも大きくならないように設定されている。
ステップＳ１５では、ＥＣＵ６１は、タイマーカウンタ６３から入力された経過時間Ｔが、予め設定された所定時間Ｔｔｈ２以上か否かを判定する。
所定時間Ｔｔｈ２は、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば２０秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Ｔが、所定時間Ｔｔｈ２未満の場合には、再び、ステップＳ２´を実施する。
一方、経過時間Ｔが、所定時間Ｔｔｈ２以上の場合には、運転制御その３を更に実施する（ステップＳ２０）。
所定時間Ｔｔｈ２は、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば２０秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Ｔが、所定時間Ｔｔｈ２未満の場合には、再び、ステップＳ２´を実施する。
一方、経過時間Ｔが、所定時間Ｔｔｈ２以上の場合には、運転制御その３を更に実施する（ステップＳ２０）。
運転制御その３では、図１０に示すように、点火時期制御手段６９は、ステップＳ２´にて算出された点火時期ＳＡが、予め設定された閾値ＳＡｔｈよりも大きい（遅角している）か否かを判定する（ステップＳ２１）。閾値ＳＡｔｈは、予め実験等により設定された値である。
そして、点火時期ＳＡが、閾値ＳＡｔｈよりも大きい場合に、点火時期制御手段６９は、現在の点火時期ＳＡから所定値ｃを減算して（進角して）新たな点火時期ＳＡを算出する。続いて、図８及び図９（Ｅ）に示すように、点火時期を新たな点火時期ＳＡに進角させる（ステップＳ２２）。その後、後述するステップＳ２３を実施する。
一方、ステップＳ２１にて、ステップＳ２´にて算出された点火時期ＳＡが、閾値ＳＡｔｈ以下の場合は、点火時期ＳＡを進角させることなく、続いてステップＳ２３を実施する。即ち、点火時期ＳＡは、閾値ＳＡｔｈよりも進角しないように設定されている。
一方、ステップＳ２１にて、ステップＳ２´にて算出された点火時期ＳＡが、閾値ＳＡｔｈ以下の場合は、点火時期ＳＡを進角させることなく、続いてステップＳ２３を実施する。即ち、点火時期ＳＡは、閾値ＳＡｔｈよりも進角しないように設定されている。
ステップＳ２３では、筒内燃料噴射制御手段７１は、ステップＳ２´にて算出された燃料噴射時期ＩＴが、予め設定された閾値ＩＴｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２３）。閾値ＩＴｔｈは、予め実験等により設定された値である。
そして、燃料噴射時期ＩＴが、閾値ＩＴｔｈよりも大きい（遅角している）場合に、筒内燃料噴射制御手段７１は、現在の燃料噴射時期ＩＴから所定値ｄを減算して（進角して）新たな燃料噴射時期ＩＴを算出する。続いて、図８及び図９（Ｆ）に示すように、燃料噴射時期を新たな燃料噴射時期ＩＴに進角させる（ステップＳ２４）。その後、ステップＳ２５を実施する。
一方、ステップＳ２３にて、ステップＳ２´にて算出された燃料噴射時期ＩＴが、閾値ＩＴｔｈ以下の場合は、燃料噴射時期ＩＴを進角させることなく、続いてステップＳ２５を実施する。即ち、燃料噴射時期ＩＴは、閾値ＩＴｔｈよりも進角しないように設定されている。
一方、ステップＳ２３にて、ステップＳ２´にて算出された燃料噴射時期ＩＴが、閾値ＩＴｔｈ以下の場合は、燃料噴射時期ＩＴを進角させることなく、続いてステップＳ２５を実施する。即ち、燃料噴射時期ＩＴは、閾値ＩＴｔｈよりも進角しないように設定されている。
ステップＳ２５では、回転数制御手段６５は、経過時間Ｔが、予め設定された所定時間Ｔｔｈ３以上か否かを判定する。
所定時間Ｔｔｈ３は、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば３０秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Ｔが、所定時間Ｔｔｈ３未満の場合には、再び、ステップＳ２´を実施する。
一方、経過時間Ｔが、所定時間Ｔｔｈ３以上の場合には、図９（Ｇ）〜図９（Ｋ）に示すように、運転制御その１を更に実施する（ステップＳ３０）。運転制御その１の制御内容は、第一実施形態と同様である。
所定時間Ｔｔｈ３は、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば３０秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Ｔが、所定時間Ｔｔｈ３未満の場合には、再び、ステップＳ２´を実施する。
一方、経過時間Ｔが、所定時間Ｔｔｈ３以上の場合には、図９（Ｇ）〜図９（Ｋ）に示すように、運転制御その１を更に実施する（ステップＳ３０）。運転制御その１の制御内容は、第一実施形態と同様である。
＜効果＞
上述した第二実施形態によれば、回転数制御手段６５を備え、圧縮Ｓ／Ｌ運転の所定時間Ｔｔｈ１経過後に、エンジン回転数Ｎｅを減少させることによって、冷態始動時におけるドライバビリティを向上させることができる。
上述した第二実施形態によれば、回転数制御手段６５を備え、圧縮Ｓ／Ｌ運転の所定時間Ｔｔｈ１経過後に、エンジン回転数Ｎｅを減少させることによって、冷態始動時におけるドライバビリティを向上させることができる。
また、バルブタイミング制御手段６７を備えており、圧縮Ｓ／Ｌ運転の所定時間Ｔｔｈ１経過後に、吸気バルブ５及び排気バルブ９のうち少なくとも何れか一方の開閉時期を変更して吸気バルブ５と排気バルブ９とのバルブオーバーラップ角ＶＯＬを増加させることによって、排出ガス量の低下を抑制できる。したがって、排ガス浄化装置４７（三元触媒４９）を速やかに昇温させることができる。
さらに、筒内燃料噴射制御手段７１を備え、圧縮Ｓ／Ｌ運転の所定時間Ｔｔｈ２経過後に、燃料噴射時期ＩＴを進角させることで燃費を向上させることができる。
また、点火時期制御手段６９を備えており、圧縮Ｓ／Ｌ運転の所定時間Ｔｔｈ２経過後に、点火時期ＳＡを進角させることで良好な燃焼を得て触媒を昇温させるとともに、燃費を向上させることができる。
また、点火時期制御手段６９を備えており、圧縮Ｓ／Ｌ運転の所定時間Ｔｔｈ２経過後に、点火時期ＳＡを進角させることで良好な燃焼を得て触媒を昇温させるとともに、燃費を向上させることができる。
また、所定時間Ｔｔｈ１経過後に、運転制御その２を実施するため、エンジン回転数Ｎｅの減少によるドライバビリティを確実に向上させることができるとともに、始動時に失火等によりエンジン１が停止することを防止できる。
そして、所定時間Ｔｔｈ２経過後に、運転制御その３を更に実施するため、始動時のエンジン回転数Ｎｅを安定保持しつつ排ガス浄化装置４７の昇温を燃費良く効率的に行う事ができる。
さらに、所定時間Ｔｔｈ３経過後に、運転制御その１を更に実施するため、始動時のエンジン回転数Ｎｅを安定保持しつつ燃費を向上させることができる。
そして、所定時間Ｔｔｈ２経過後に、運転制御その３を更に実施するため、始動時のエンジン回転数Ｎｅを安定保持しつつ排ガス浄化装置４７の昇温を燃費良く効率的に行う事ができる。
さらに、所定時間Ｔｔｈ３経過後に、運転制御その１を更に実施するため、始動時のエンジン回転数Ｎｅを安定保持しつつ燃費を向上させることができる。
なお、本実施形態においても、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態では、ステップＳ１２にて、現在のエンジン回転数Ｎｅから所定値ａを減算して新たなエンジン回転数Ｎｅを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図１１に示すように、予め実験等により取得された水温Ｗとエンジン回転数Ｎｅとの関係を示すマップに基づいて新たなエンジン回転数Ｎｅを算出してもよい。
また、本実施形態では、ステップＳ２２にて、現在の点火時期ＳＡから所定値ｃを減算して新たな点火時期ＳＡを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ステップＳ２´にて算出した冷却水の水温Ｗ及びエンジン回転数Ｎｅに基づいて図１２に示す体積効率のマップから体積効率Ｖを算出し、その後、図１３に示す体積効率と点火時期との関係を示すマップから、当該体積効率Ｖに対応する点火時期ＳＡを算出して新たな点火時期ＳＡとしてもよい。なお、体積効率のマップ、及び体積効率と点火時期との関係を示すマップは、予めＲＯＭ等のメモリに格納されている。
また、本実施形態では、ステップＳ２４にて、現在の燃料噴射時期ＩＴから所定値ｄを減算して新たな燃料噴射時期ＩＴを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ステップＳ２´にて算出した冷却水の水温Ｗ及びエンジン回転数Ｎｅに基づいて図１４に示す噴射時期のマップから噴射角を算出して新たな燃料噴射時期ＩＴとしてもよい。なお、噴射時期のマップは、予めＲＯＭ等のメモリに格納されている。
なお、本明細書では、説明を省略したが、圧縮Ｓ／Ｌ運転が所定時間Ｔｈ１経過した後、運転制御その１、その２及びその３をほぼ同時に実施することとしてもよい。
なお、上述した各実施形態において、圧縮Ｓ／Ｌ運転が所定時間Ｔｔｈ１や所定時間Ｔｔｈ２や所定時間Ｔｔｈ３を経過した後で、運転制御その１、その２、その３を実施する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、水温Ｗが所定温度Ｗｔｈ１、所定温度Ｗｔｈ２、所定温度Ｗｔｈ３以上となった後で、運転制御その１、その２、その３を実施することとしてもよい。
冷態始動時に触媒昇温運転を行う内燃機関で排ガス温度を短時間で昇温させる場合に適用できる。
１ エンジン
２ 燃焼室
３ シリンダヘッド
４ シリンダブロック
５ 吸気バルブ
７ 吸気ポート
９ 排気バルブ
１１ 排気ポート
１３ 吸気流路
１５ 排気流路
１７ 吸気バルブタイミング調整装置
１９ 排気バルブタイミング調整装置
２３ 筒内燃料噴射手段
２４ 燃料タンク
２５ フィードポンプ
２７ 高圧ポンプ
２９ 点火装置
３１ 冷却水温度センサ
３３ クランクシャフト
３５ クランク角センサ
３７ ピストン
３９ コンロッド
４１ 電子スロットル
４３ フローセンサ
４５ エアクリーナ
４７ 排ガス浄化装置
４９ 三元触媒
５１ 酸素濃度センサ
６１ ＥＣＵ
６３ タイマーカウンタ
６５ 回転数制御手段
６７ バルブタイミング制御手段
６９ 点火時期制御手段
７１ 筒内燃料噴射制御手段
８３ 吸気ポート燃料噴射手段
８５ 吸気ポート燃料噴射制御手段
８７ 燃料噴射割合制御手段
２ 燃焼室
３ シリンダヘッド
４ シリンダブロック
５ 吸気バルブ
７ 吸気ポート
９ 排気バルブ
１１ 排気ポート
１３ 吸気流路
１５ 排気流路
１７ 吸気バルブタイミング調整装置
１９ 排気バルブタイミング調整装置
２３ 筒内燃料噴射手段
２４ 燃料タンク
２５ フィードポンプ
２７ 高圧ポンプ
２９ 点火装置
３１ 冷却水温度センサ
３３ クランクシャフト
３５ クランク角センサ
３７ ピストン
３９ コンロッド
４１ 電子スロットル
４３ フローセンサ
４５ エアクリーナ
４７ 排ガス浄化装置
４９ 三元触媒
５１ 酸素濃度センサ
６１ ＥＣＵ
６３ タイマーカウンタ
６５ 回転数制御手段
６７ バルブタイミング制御手段
６９ 点火時期制御手段
７１ 筒内燃料噴射制御手段
８３ 吸気ポート燃料噴射手段
８５ 吸気ポート燃料噴射制御手段
８７ 燃料噴射割合制御手段
Claims (4)
- 排ガス通路に設けられて排ガスを浄化する触媒と、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射手段と、燃料を吸気ポート内に噴射する吸気ポート燃料噴射手段とを有する内燃機関であって、冷態始動時に前記内燃機関の圧縮行程で前記筒内燃料噴射手段より前記燃焼室内に燃料を噴射して空燃比を理論空燃比或いは理論空燃比よりもリーンとした触媒昇温運転を行う内燃機関の運転制御装置において、
前記筒内燃料噴射手段から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する筒内燃料噴射制御手段と、
前記吸気ポート燃料噴射手段から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する吸気ポート燃料噴射制御手段と、
前記内燃機関を冷却する冷却水の温度又は前記触媒昇温運転の運転開始からの経過時間に応じて、前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を始動時の初期設定値の割合よりも増加させる燃料噴射割合制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 - 前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させる制御を、前記冷却水が所定温度又は前記触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に実施することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の運転制御装置。
- 前記吸気ポート燃料噴射制御手段は、前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射時期を始動時の初期設定値の噴射角度よりも進角させる制御を実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の運転制御装置。
- 前記燃料噴射割合制御手段は、前記筒内燃料噴射手段の噴射量を始動時の初期設定値の噴射量よりも低減することで、前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の運転制御装置。
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|---|---|---|---|
| JP2012132983A JP5896292B2 (ja) | 2012-06-12 | 2012-06-12 | 内燃機関の運転制御装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108798924A (zh) * | 2017-04-28 | 2018-11-13 | 丰田自动车株式会社 | 用于内燃发动机的控制器 |
| JP7047597B2 (ja) | 2018-05-25 | 2022-04-05 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005337102A (ja) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Nippon Soken Inc | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
| JP2008025502A (ja) * | 2006-07-24 | 2008-02-07 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
| JP2011202568A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
-
2012
- 2012-06-12 JP JP2012132983A patent/JP5896292B2/ja active Active
Patent Citations (3)
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| JP7004132B2 (ja) | 2017-04-28 | 2022-01-21 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP7047597B2 (ja) | 2018-05-25 | 2022-04-05 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
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