JP3052778B2

JP3052778B2 - 筒内噴射型内燃機関

Info

Publication number: JP3052778B2
Application number: JP7104361A
Authority: JP
Inventors: 祐治柳川; 一雄古賀
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 2000-06-19
Anticipated expiration: 2015-06-19
Also published as: JPH08296486A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼室内に直接燃料を
噴射する筒内噴射型内燃機関に関し、特に、排気ガス浄
化用触媒の早期活性化のために燃料噴射を制御するよう
にした、筒内噴射型内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用内燃機関をはじめとして、機関
の排気ガスを浄化するために排気通路に排気ガス浄化用
触媒が設けられるが、かかる触媒は、一定の温度まで高
温に上昇して活性化しなければ、排気ガス浄化能力を発
揮できない。このため、例えば特開平４−２９５１５３
号公報には、２サイクルエンジンにおいて、機関始動直
後から触媒の暖気完了までの期間内の所要期間内で、燃
焼室内へ噴射された燃料の一部を排気通路内へ吹き抜け
るようにする技術が開示されている。

【０００３】この燃料の排気通路内への吹き抜けは、掃
気行程時期に燃料噴射Ｉｓを行なうことにより実現して
いるが、この吹き抜けた燃料が排気通路内の触媒の作用
により燃焼することにより、触媒の温度が急激に上昇す
るようになり、触媒の早期活性化を行なえるようにな
る。この結果、機関の始動後速やかに、触媒による排気
ガスの浄化、即ち、排気ガス中の有害成分（ＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘ）の排出量の抑制を行なうことができる。

【０００４】また、この技術では、上記の所定期間以外
では、燃料の排気通路内への吹き抜けを阻止するように
して、燃料吹き抜けによる燃料消費率の低下を防止する
ようにしている。上記の所定期間とは、機関の低負荷運
転時内であり、機関始動後の累積機関回転数Ｎ１が所定
値（第１の累積機関回転数）Ｎ１１に達するまでの期間
とされている。また、燃料噴射Ｉｓを行なう時間（燃料
噴射時間）ＴＡＵＳは、機関負荷Ｑ／Ｎ及び機関回転数
Ｎによらず常に一定時間に設定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
の技術では、以下のような課題がある。つまり、燃料噴
射Ｉｓが低負荷運転時のみに実行されるようになってい
るため、ドライバが機関始動直後に車両を発進させた場
合には、低負荷運転領域ではなくなるため燃料噴射Ｉｓ
が行なわれない。したがって、この場合には、燃料噴射
Ｉｓによる触媒の積極的な活性化を行なうことができ
ず、始動後速やかに排気ガスを浄化することができな
い。

【０００６】燃料噴射時間ＴＡＵＳが、常に一定時間に
設定されているが、運転条件等によっては触媒の活性化
に要する時間が長くなり、このように燃料噴射時間ＴＡ
ＵＳを一定時間としたのでは、触媒の早期活性化を実現
するのが困難な場合が考えられる。つまり、燃料噴射時
間ＴＡＵＳを機関の低負荷運転時に対応するような一定
時間に設定した場合には、高負荷運転時には掃気時間が
非常に短くなるので燃料噴射時間ＴＡＵＳだけ燃料噴射
Ｉｓを行なうのが困難になる。逆に、燃料噴射時間ＴＡ
ＵＳを機関の高負荷運転時に対応するような一定時間に
設定した場合には、最も触媒の活性化が要求される低負
荷運転時において、十分な量の燃料噴射を行なえないと
いう不具合が生じる。

【０００７】また、上述の従来技術は、燃焼室内に直接
燃料噴射を行なうような内燃機関（筒内噴射型内燃機
関）ではあるが、２サイクルエンジンに関するものであ
る。したがって、かかる従来技術を、吸気，圧縮，膨
張，排気の各行程を一作動サイクル中にそなえる４サイ
クルの筒内噴射型内燃機関へも適用するには、相応の対
策が必要になる。

【０００８】また、触媒の早期活性化のための噴射燃料
はできるだけ少量に節約して行なうようにしたい。本発
明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、４サイクル
の筒内噴射型内燃機関にも適用できて、少ない燃料噴射
により機関始動後等に排気ガス浄化用触媒を速や且つ確
実に活性化できるようにした、筒内噴射型内燃機関を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の筒内噴射型内燃機関は、排気行程中に排気ポ
ートを開放される燃焼室と、該燃焼室内に直接燃料を噴
射する燃料噴射弁と、内燃機関の運転状態を判定する運
転状態判定手段と、該運転状態判定手段の判定結果に基
づいて、該内燃機関が該内燃機関の排気系に装備された
排気ガス浄化用触媒が活性されていない運転状態にある
ときに、該燃料噴射弁を作動させて該燃焼室に追加燃料
を噴射させる燃料噴射制御手段とをそなえ、該燃料噴射
制御手段が、一作動サイクル内の該排気行程中の該排気
ポートの開放期間中に該燃料噴射弁を複数回作動させる
ことによって複数回に分けて該追加燃料を噴射させるよ
うに構成されていることを特徴としている。

【００１０】請求項２記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項１記載の構成において、該運転状態判定手
段が、該触媒の活性状態を判定する活性状態判定手段で
あって、該燃料噴射制御手段が、該活性状態判定手段に
より該触媒が不活性状態であることが判定されると該追
加燃料の噴射を行なうように構成されていることを特徴
としている。

【００１１】請求項３記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項２記載の構成において、該燃料噴射制御手
段が、該活性状態判定手段により該触媒が活性状態であ
ることが判定されたら、上記の追加燃料の噴射を終了す
るように構成されていることを特徴としている。請求項
４記載の本発明の筒内噴射型内燃機関は、請求項１〜３
のいずれかに記載の構成において、該燃料噴射制御手段
が、上記の一作動サイクル内での追加燃料噴射時間を該
機関の回転速度に対応するように設定して、この設定し
た追加燃料噴射時間に応じて該燃料噴射弁を作動させる
ように構成されていることを特徴としている。

【００１２】請求項５記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項１〜４のいずれかに記載の構成において、
該燃料噴射制御手段が、上記の一作動サイクル内での追
加燃料噴射時間を該触媒の温度状態に対応するように設
定して、この設定した追加燃料噴射時間に応じて該燃料
噴射弁を作動させるように構成されていることを特徴と
している。

【００１３】請求項６記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項１〜５のいずれかに記載の構成において、
該燃料噴射制御手段が、該追加燃料噴射時間が予め設定
された所定時間未満のときには該一作動サイクル内での
該追加燃料の噴射回数を減少させるように構成されてい
ることを特徴としている。請求項７記載の本発明の筒内
噴射型内燃機関は、請求項６記載の構成において、該燃
料噴射制御手段が、該追加燃料噴射時間が該所定時間未
満のときには該一作動サイクル内での該追加燃料の噴射
回数を１回として、該追加燃料噴射時間が該所定時間以
上のときには該一作動サイクル内での該追加燃料の噴射
回数を２回とするように構成されていることを特徴とし
ている。

【００１４】請求項８記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項６又は７記載の構成において、上記の所定
時間が、該機関の回転速度の関数として与えられること
を特徴としている。請求項９記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関は、請求項１〜６のいずれかに記載の構成にお
いて、該燃料噴射制御手段が、一作動サイクル内で該追
加燃料の噴射を複数回に分けて行なう場合、各噴射回の
噴射時間を各噴射回毎に設定するように構成されている
ことを特徴としている。

【００１５】請求項１０記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関は、請求項９記載の構成において、該燃料噴射制御
手段が、一作動サイクル内で該追加燃料の噴射を複数回
に分けて行なう場合、後の回の噴射ほど短い噴射時間に
設定するように構成されていることを特徴としている。

【００１６】

【作用】上述の請求項１記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関では、運転状態判定手段が、内燃機関が内燃機関の
排気系に装備された排気ガス浄化用触媒が活性されてい
ない運転状態にあることを判定すると、燃料噴射制御手
段が、内燃機関の膨張行程以降に燃料噴射弁を作動させ
て燃焼室に追加燃料を噴射させる。この追加燃料の噴射
は、一作動サイクル内の該排気行程中の該排気ポートの
開放期間中に該燃料噴射弁を複数回作動させることによ
り、複数回に分けて行なわれる。このようにして、追加
燃料の多くが未燃のまま排気系に送給される。

【００１７】上述の請求項２記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関では、活性状態検出手段により排気ガス浄化用
触媒が不活性状態であることが検出されると、燃料噴射
制御手段が、燃料噴射弁を作動させて燃焼室に追加燃料
を噴射させる。この追加燃料の噴射は、一作動サイクル
内の該排気行程中の該排気ポートの開放期間中に該燃料
噴射弁を複数回作動させることにより、複数回に分けて
行なわれる。

【００１８】追加燃料を噴射することにより、未燃の燃
料成分を含んだ混合気が該触媒に供給され、該混合気中
の燃料の一部は高温の排気ガスにより燃焼し、さらに、
未燃の燃料は触媒に刺激されて燃焼して、このような燃
焼熱によって触媒が昇温して速やかに活性化する。特
に、複数回に分けて追加燃料の噴射を行なうことによ
り、一回の噴射時間を短くでき、このため、燃料噴射弁
による長時間噴射で生じやすい燃料の噴射圧力の低下が
回避され、噴射燃料の霧化が確実に行なわれるようにな
って、追加燃料が無駄なく且つ速やかに燃焼するように
なる。また、追加燃料噴射を排気行程内で行なうと、通
常の燃焼室での燃焼への影響が生じにくい。

【００１９】上述の請求項３記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関では、該活性状態判定手段により該触媒が活性
状態であることが判定されたら、該燃料噴射制御手段
が、上記の追加燃料の噴射を終了する。この追加燃料の
噴射は、触媒を活性化させるためであり、触媒が活性化
したら必要ない。したがって、このように、触媒の活性
状態が判定されたら、追加燃料噴射を終了することで、
余分な追加燃料の噴射が回避される。

【００２０】上述の請求項４記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関では、該燃料噴射制御手段が、上記の一作動サ
イクル内での追加燃料噴射時間を該機関の回転速度に対
応するように設定して、この設定した追加燃料噴射時間
に応じて該燃料噴射弁を作動させるため、該機関の回転
速度が速く一作動サイクル内の該排気行程中の該排気ポ
ートの開放期間が短ければそれに応じた追加燃料噴射時
間として、一作動サイクル内での排気ポートの開放期間
中に追加燃料噴射を完了させることが可能となる。

【００２１】上述の請求項５記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関では、該燃料噴射制御手段が、上記の一作動サ
イクル内での追加燃料噴射時間を該触媒の温度状態に対
応するように設定して、この設定した追加燃料噴射時間
に応じて該燃料噴射弁を作動させるため、該触媒の温度
に応じた追加燃料噴射時間とすることで、効率よく追加
燃料噴射を行なうことができる。

【００２２】上述の請求項６記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関では、該燃料噴射制御手段が、該追加燃料噴射
時間が予め設定された所定時間未満のときには該一作動
サイクル内での該追加燃料の噴射回数を減少させるの
で、一回の燃料噴射時間を不必要に短くするようなこと
がなく、一回の噴射時間が所定の範囲内に収まるように
なり、長時間噴射で生じやすい燃料の噴射圧力の低下が
回避され、燃料の霧化が確実に促進される。

【００２３】上述の請求項７記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関では、該燃料噴射制御手段が、該追加燃料噴射
時間が該所定時間未満のときには一作動サイクル内で１
回のみ追加燃料の噴射を行ない、該追加燃料噴射時間が
該所定時間以上のときには一作動サイクル内で２回の追
加燃料の噴射を行なう。追加燃料噴射時間が所定時間よ
りも短ければ、１回の噴射でも、燃料の噴射圧力の低下
のおそれがなく、燃料が十分に霧化し、追加燃料噴射時
間が所定時間以上ならば、燃料噴射を２回に分けること
で燃料の霧化が促進される。

【００２４】上述の請求項８記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関では、上記の所定時間が、該機関の回転速度の
関数として与えられることで、一作動サイクル内での排
気ポートの開放期間が長くて追加燃料噴射時間が長けれ
ば２回噴射を行ない、一作動サイクル内での排気ポート
の開放期間が短くて追加燃料噴射時間が短ければ１回噴
射を行なうようにすることができる。

【００２５】上述の請求項９記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関では、該燃料噴射制御手段が、一作動サイクル
内で該追加燃料の噴射を複数回に分けて行なう場合、各
噴射回の噴射時間を各噴射回毎に設定するので、各噴射
回における機関内の環境に応じて、燃料の霧化や燃焼に
関して最適の噴射時間で該追加燃料の噴射を行なうこと
ができるようになる。

【００２６】上述の請求項１０記載の本発明の筒内噴射
型内燃機関では、該燃料噴射制御手段が、一作動サイク
ル内で該追加燃料の噴射を複数回に分けて行なう場合、
後の回の噴射ほど短い噴射時間に設定するので、燃料の
霧化及び燃焼が速やかで確実に行なわれる。つまり、排
気行程で排気ポートが開放すると排気ガスが流出する
が、この排気ガスは排気行程のはじめには爆発直後のた
め高温で酸素も含まれている。このため、追加燃料の噴
射量が比較的多くても燃料の霧化及び燃焼が速やかで確
実に行なわれる。

【００２７】しかし、排気行程内での時間経過とともに
排気ガス温度は低下して排気ガス中に含まれる酸素も少
なくなり、追加燃料の噴射量が多いと燃料の霧化及び燃
焼が速やかで確実には行なわれにくくなる。これに対し
て、後の回の噴射ほど短い噴射時間に設定しているの
で、追加燃料の霧化及び燃焼が速やかで確実に行なえる
ようになる。

【００２８】

【実施例】以下、図面により、本発明の実施例について
説明する。まず、図１〜図１１を参照して本発明の第１
実施例としての筒内噴射型内燃機関について説明する。
本筒内噴射型内燃機関の構成は、図３に示すようになっ
ており、吸気，圧縮，膨張，排気の各行程を一作動サイ
クル中にそなえる内燃機関、即ち４サイクルエンジンで
あって、火花点火式で、且つ、気筒内で燃料を直接噴射
する筒内噴射エンジンとして構成されている。

【００２９】燃焼室１には、吸気通路２および排気通路
３が連通しうるように接続されており、吸気通路２と燃
焼室１とは吸気弁４によって連通制御されるとともに、
排気通路３と燃焼室１とは排気弁５によって連通制御さ
れるようになっている。また、吸気通路２には、上流側
から順にエアクリーナ６およびスロットル弁７が設けら
れており、排気通路３には、その上流側から順に排気ガ
ス浄化用触媒としての排気ガス浄化用触媒コンバータ９
および図示しないマフラ (消音器）が設けられている。
なお、吸気通路２には、サージタンク２ａが設けられて
いる。

【００３０】また、スロットル弁７は図示しないアクセ
ルペダルの踏込み量に応じて開度が変わるようになって
いるほか、図示しないが、更にアイドルスピードコント
ロール用モータ（ＩＳＣモータ）によっても開閉駆動さ
れるようになっており、これによりアイドリング時にア
クセルペダルを踏まなくても、スロットル弁７の開度を
変えることができるようにもなっている。

【００３１】インジェクタ（燃料噴射弁）８は気筒内の
燃焼室１へ向けて燃料を直接噴射すべく、その開口を燃
焼室１に臨ませるように、配置されている。また、当然
ながら、このインジェクタ８は各気筒毎に設けられてお
り、例えば本実施例のエンジンが直列４気筒エンジンで
あるとすると、インジェクタ８は４個設けられているこ
とになる。

【００３２】このような構成により、スロットル弁７の
開度に応じエアクリーナ６を通じて吸入された空気が吸
気弁４の開放により燃焼室１内に吸入され、この燃焼室
１内で、吸入された空気とインジェクタ８から直接噴射
された燃料とが混合され、燃焼室１内で点火プラグ３５
を適宜のタイミングで点火させることにより、燃焼せし
められて、エンジントルクを発生させたのち、混合気
は、排ガスとして排気通路３へ排出され、触媒コンバー
タ（以下、単に触媒ともいう）９で排ガス中のＣＯ，Ｈ
Ｃ，ＮＯｘの３つの有害成分を浄化されてから、マフラ
で消音されて大気側へ放出されるようになっている。

【００３３】特に、本エンジンは、後述するように、空
燃比をリーンにしながら節約運転を行なえるエンジンで
あり、リーン運転時には、排出ガス中のＮＯｘ量が増大
するため、触媒９は、リーンＮＯｘ触媒９Ａと三元触媒
９Ｂとを組み合わせたものになっている。ところで、本
エンジンについてさらに説明すると、このエンジンは、
吸気通路２から燃焼室１内に流入した吸気流が縦渦（逆
タンブル流）を形成するように構成され、燃焼室１内
で、吸気流がこのような縦渦流を形成するので、この縦
渦流を利用しながら例えば燃焼室１の頂部中央に配設さ
れた点火プラグ３５の近傍のみに燃料を集めて、点火プ
ラグ３５から離隔した部分では極めてリーンな空燃比状
態とすることができ、点火プラグ３５の近傍のみを理論
空燃比とすることで、安定した燃焼を実現しながら、燃
料消費を抑制することができる。

【００３４】特に、このエンジンは筒内噴射エンジンで
あるため、燃料噴射の時期に規制がなく、上述の燃料の
偏在状態を実現するのに最も適したタイミングで燃料噴
射を行なうことができる。この場合の最適な燃料噴射の
タイミングとしては、空気流動の弱い圧縮行程後期であ
ることが知られている。また、このエンジンから高出力
を得る場合には、燃焼室１内全体に理論空燃比の混合気
状態にさせて燃焼を行なえばよく、この際にも、燃料の
霧化及び気化が十分に行なわれるようなタイミングで燃
料噴射を行なうことで、効率よく高出力を得ることがで
きる。この場合の最適な燃料噴射のタイミングとして
は、吸気流を利用して燃料の霧化及び気化を促進できる
ように、吸気行程の初期又は前期には燃料噴射を終える
ように設定することが知られている。

【００３５】ところで、このエンジンを制御するため
に、種々のセンサが設けられている。まず吸気通路２側
には、そのエアクリーナ配設部分に、吸入空気量をカル
マン渦情報から検出するエアフローセンサ１１，吸入空
気温度を検出する吸気温センサ１２および大気圧を検出
する大気圧センサ１３が設けられており、そのスロット
ル弁配設部分に、スロットル弁７の開度を検出するポテ
ンショメータ式のスロットルセンサ１４，アイドリング
状態を検出するアイドルスイッチ１５等が設けられてい
る。

【００３６】また、排気通路３側には、触媒９の上流側
部分に、排ガス中の酸素濃度（Ｏ₂濃度）を検出する酸
素濃度センサ１７（以下、単にＯ₂ センサ１７という）
が設けられている。さらに、その他のセンサとして、エ
ンジン冷却水温を検出する水温センサ（冷却水温度検出
手段）１９や図２に示すごとく、クランク角度を検出す
るクランク角センサ２１（このクランク角センサ２１は
エンジン回転数を検出する回転数センサも兼ねている）
および第１気筒（基準気筒）の上死点を検出するＴＤＣ
センサ（気筒判別センサ）２２がそれぞれディストリビ
ュータに設けられている。

【００３７】そして、これらのセンサからの検出信号
は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２３へ入力されるよう
になっている。なお、ＥＣＵ２３へは、アクセルペダル
の踏込量を検出するアクセルポジションセンサ２４やバ
ッテリの電圧を検出するバッテリセンサ２５からの電圧
信号や始動時を検出するクランキングスイッチ〔あるい
はイグニッションスイッチ（キースイッチ）〕２０から
の信号も入力されるようになっている。

【００３８】ところで、ＥＣＵ２３のハードウエア構成
は図２のようになるが、このＥＣＵ２３はその主要部と
してＣＰＵ２７をそなえており、このＣＰＵ２７へは、
吸気温センサ１２，大気圧センサ１３，スロットルセン
サ１４，Ｏ₂ センサ１７，水温センサ１９，アクセルポ
ジションセンサ２４およびバッテリセンサ２５からの検
出信号が入力インタフェイス２８およびアナログ／デジ
タルコンバータ３０を介して入力されるとともに、エア
フローセンサ１１，クランク角センサ２１，ＴＤＣセン
サ２２，アイドルスイッチ１５，クランキングスイッチ
２０，イグニッションスイッチ等からの検出信号が入力
インタフェイス２９を介して入力されようになってい
る。

【００３９】さらに、ＣＰＵ２７は、バスラインを介し
て、プログラムデータや固定値データを記憶するＲＯＭ
３１，更新して順次書き替えられるＲＡＭ３２，フリー
ランニングカウンタ４８およびバッテリが接続されてい
る間はその記憶内容が保持されることによってバックア
ップされたバッテリバックアップＲＡＭ（図示せず）と
の間でデータの授受を行なうようになっている。

【００４０】なお、ＲＡＭ３２内データはイグニッショ
ンスイッチをオフすると消えてリセットされるようにな
っている。また、ＣＰＵ２７で演算結果に基づく燃料噴
射制御信号は、各気筒毎の（ここでは、４つの）噴射ド
ライバ（燃料噴射弁駆動手段）３４を介して、インジェ
クタ８のソレノイド（インジェクタソレノイド）８ａ
（正確には、図４に示すようにインジェクタソレノイド
８ａ用のトランジスタ８ｂ）へ出力されるようになって
いる。

【００４１】さらに、このＥＣＵ２３を詳細に示すと、
図４のようになる。すなわち、このＥＣＵ２３は、この
図４に示すように、ＣＰＵ２７，ＲＯＭ３１，ＲＡＭ３
２および複数のポート４６を有するマイクロコンピユー
タをそなえて構成されるとともに、気筒判別用外部レジ
スタ（フリップフロップ）４７，フリーランニングカウ
ンタ４８，レジスタ４９〜５２，比較器５３〜５６およ
びＲＳフリップフロップ５７〜６０等により構成されて
いる。

【００４２】また、エアフローセンサ１１の出力信号は
ＣＰＵ２７の割込端子ＩＮＴ２に入力され、クランク角
センサ２１からのクランク位相信号は入力インタフェイ
スとしての波形整形回路で矩形波に整形されてＣＰＵ２
７の割込端子ＩＮＴ１に入力される。さらに、気筒判別
センサ２２からの気筒判別信号は入力インタフェイスと
しての波形整形回路で矩形波に整形されてレジスタ４７
に入力され、吸気温センサ１３，大気圧センサ１３，Ｏ
₂ センサ１７，水温センサ１９等からの信号は入力イン
タフェイスとしてのレベル調整回路で適当なレベルに調
整されてアナログ／デジタルコンバータ３０によりアナ
ログ／デジタル変換されて、ポート４６に入力されるよ
うになっている。

【００４３】また、インジェクタ８は弁体開閉用インジ
ェクタソレノイド８ａへの直流電源（バッテリ）による
給電がスイッチングトランジスタ８ｂによりオンオフ制
御されて開閉するようになっている。今、燃料噴射制御
（空燃比制御）に着目すると、ＣＰＵ２７で演算された
燃料噴射用制御信号がドライバ３４を介して出力され、
例えば４つのインジェクタ８を順次駆動させてゆくよう
になっている。

【００４４】そして、上述のような筒内噴射エンジンの
特徴から、このエンジンでは、燃料噴射の態様として、
リーン燃焼による運転（リーン運転）を実現するために
圧縮行程後期で燃料噴射を行なう後期噴射モードと、理
論空燃比燃焼による運転（理論空燃比運転）を実現する
ために吸気行程の初期又は前期には燃料噴射を終える前
期噴射モードとが設けられている。この理論空燃比運転
時には、供給すべき燃料量が多い場合には、排気行程の
後期又は終期から燃料噴射を始めて吸気行程の初期又は
前期にかけて燃料噴射を終える場合もある。

【００４５】また、特に、本内燃機関では、上述のよう
な通常の燃焼室内での燃焼のための燃料噴射の他に、触
媒９を活性化するために、追加燃料を噴射するようにな
っている。この追加燃料噴射は、未燃の燃料成分を含ん
だ混合気を触媒９に供給することにより、混合気中の未
燃燃料成分を触媒９により燃焼せしめて、触媒９の昇温
を行ない活性化しようとするものである。

【００４６】このため、追加燃料噴射は、内燃機関の運
転状態、特に、触媒９の活性状態に基づいて制御を行な
い、触媒９が活性していない場合（不活性時）におい
て、図５，図６に示すように、各気筒の排気行程内（具
体的には、膨張行程末期から排気行程の間）の排気弁５
の開放中に追加燃料噴射を行ない、触媒９が活性状態に
なったら終了するようになっている。

【００４７】このような燃料噴射制御（インジェクタ駆
動制御）のために、ＣＰＵ２７には、噴射モードの選択
や燃料噴射量の設定を行なう燃料噴射制御手段１０１が
設けられている。そして、燃料噴射制御手段１０１に
は、図１に示すように、触媒９の不活性時に追加燃料噴
射を行なう機能（追加燃料噴射制御手段）１０２と通常
運転時の燃料噴射制御を行なう機能（通常燃料噴射制御
手段）１０３とがそなえられ、追加燃料噴射制御手段１
０２が、排気ガス浄化にかかる本筒内噴射型内燃機関の
特徴的な構成要素になっている。

【００４８】追加燃料噴射制御手段１０２では、触媒９
の活性状態に基づいて制御を行なうため、ＣＰＵ２７に
は、触媒９の活性状態を判定する活性状態判定手段（運
転状態判定手段）１０４が設けられている。この活性状
態判定手段１０４は、触媒９の温度を検出する触媒温度
センサ（触媒温度検出手段）１０５及びエンジンの冷却
水温を検出する水温センサ（冷却水温検出手段）１９か
らの検出情報と、タイマ１０６からのタイマカウント情
報とに基づいて、触媒９の活性状態を判定するようにな
っている。

【００４９】特に、活性状態判定手段１０４には、触媒
が活性状態にあるか否かを判定する活性状態判定部１０
４Ａと、触媒が不活性状態にあるか否かを判定する不活
性状態判定部１０４Ｂとがそなえられている。活性状態
判定部１０４Ａによる判定基準と不活性状態判定部１０
４Ｂによる判定基準とは別個に設けられている。

【００５０】不活性状態判定部１０４Ｂは、追加燃料噴
射による触媒９の活性化が必要であるかを判定するため
のもので、水温センサ１９により検出されたエンジンの
冷却水温Ｔw が所定温度Ｔ₀以下なら触媒９が不活性状
態にあると判定する。活性状態判定部１０４Ａは、追加
燃料噴射を行なった際に触媒９が十分に活性化されたか
否かを判定するためのもので、触媒温度センサ１０５に
より検出された触媒９の温度Ｔemp.c/c が所定温度Ｔ₁
を越えた状態（又は、所定時間ｔ₀以上になった状態）
の継続時間ｔc/c が所定時間ｔ₀以上になったら、触媒
９が活性状態にあると判定する。

【００５１】追加燃料噴射制御手段１０２では、追加燃
料噴射を開始及び終了を指令する機能（開始終了判定
部）１０２Ａと、各サイクル内での追加燃料の噴射時間
を設定する機能（噴射時間設定部）１０２Ｂと、各サイ
クル内での追加燃料の噴射回数を制御する機能（噴射回
数制御部）１０２Ｃとがそなえられる。このうち開始終
了判定部１０２Ａでは、不活性状態判定部１０４Ｂで触
媒９が不活性状態にあると判定されると追加燃料噴射を
開始するように判定して、活性状態判定部１０４Ａで触
媒９が活性状態にあると判定されたら追加燃料噴射を終
了するように判定する。

【００５２】ところで、触媒９の活性状態は触媒温度Ｔ
emp c/c に基づいて判定することができるので、不活性
状態判定部１０４Ｂによる追加燃料噴射を開始すべきか
の判定である不活性状態の判定については、活性状態の
判定と同様に触媒温度Ｔempc/c に基づいて行なうよう
にしてもよい。また、冷却水温Ｔw は触媒温度Ｔemp c/
c にほぼ対応するので、不活性状態判定部１０４Ｂによ
る不活性状態の判定とともに、活性状態判定部１０４Ａ
による活性状態の判定にもこの冷却水温Ｔw を用いるよ
うにしてもよい。つまり、冷却水温Ｔw が高まるのは、
エンジンの始動後に十分に燃焼が行なわれてからであ
り、十分に燃焼が行なわれれば高温な排気ガスにより触
媒温度Ｔemp c/c も十分に上昇する。逆に、冷却水温Ｔ
w が低ければ、エンジン始動後にまだ十分に燃焼が行な
われていない状態であり、排気ガスによる触媒温度Ｔem
p c/c の上昇もまだ十分でないと判定することもできる
からである。

【００５３】なお、本実施例では、不活性状態の判定を
冷却水温Ｔw に基づいて行なっているが、これは、触媒
温度センサ１０５の検出範囲が触媒９の活性域の近傍と
なっていて、この活性域近傍よりも低い温度領域につい
ては、冷却水温Ｔw を用いて判定するほうが適している
ためである。もちろん、触媒温度センサ１０５の検出範
囲が触媒９の活性域近傍よりも低い温度領域まで含むよ
うに設定されていれば上述のように、不活性状態の判定
も触媒温度Ｔemp c/c に基づいて行なうことができる。

【００５４】また、追加燃料噴射の終了条件となる活性
状態の判定は、触媒温度Ｔemp c/cが所定温度Ｔ₁以上
になった状態が所定時間ｔ₀以上継続することになって
いるが、このように継続時間ｔ₀を用いて判定している
のは、触媒９が確実に活性したところで追加燃料噴射を
終了するようにしたいためである。追加燃料噴射の開始
判定後は終了判定までは追加燃料噴射を継続するが、こ
の追加燃料の噴射は、前述のように、各気筒の排気行程
（図５，図６参照）内の排気弁５の開放中に行なわれ
る。このときの追加燃料の噴射時間（一作動サイクル内
での全噴射時間）ｔ_exは、噴射時間設定部１０２Ｂで設
定されるが、この噴射時間設定部１０２Ｂでは、触媒９
の温度Ｔemp.c/c 及びエンジン回転数（エンジン回転速
度）Ｎｅに応じて設定するようになっている。例えば図
７に示すように、触媒温度Ｔemp.c/c が高いほど噴射時
間ｔ_exは短くなり、また、エンジン回転数Ｎｅが高いほ
ど噴射時間ｔ_exは短くなるように設定される。

【００５５】これは、触媒温度Ｔemp.c/c が低いほど触
媒９の活性化が必要であるため追加燃料をより多く噴射
して触媒９の活性化を促進し、逆に、触媒温度Ｔemp.c/
c が高いほど触媒９の活性化が不要になってくるため、
追加燃料の噴射を減少させようとするものである。ま
た、エンジン回転数Ｎｅが高いほど、一作動サイクルに
要する時間が短くなるため、一作動サイクルにおける排
気行程も短くなり、排気行程内において燃料噴射を行な
える時間も短くなる。したがって、エンジン回転数Ｎｅ
が高いほど追加燃料の噴射時間ｔ_exを短くしているので
ある。

【００５６】噴射回数制御部１０２Ｃでは、このように
設定された追加燃料の噴射時間ｔ_exに基づいて、一作動
サイクルの排気行程内における追加燃料の噴射回数を設
定し、噴射回数が複数回の場合には、各噴射回の噴射時
間を設定する。この実施例の噴射回数制御部１０２Ｃで
は、噴射回数を１回又は２回に設定するようになってい
る。

【００５７】つまり、噴射回数制御部１０２Ｃでは、追
加燃料の噴射時間ｔ_exを予め設定された所定時間（閾
値）ｔ₀と比較し、噴射時間ｔ_exが閾値ｔ₀未満なら噴
射回数を１回に設定し、噴射時間ｔ_exが閾値ｔ₀以上な
ら噴射回数を２回に設定するようになっている。このよ
うに、燃料を複数回（ここでは、２回）に分けて行なう
のは、以下の理由による。

【００５８】つまり、追加燃料を一度に長時間に噴射す
ると、当然一度に多量の燃料が噴射されることになり、
噴射後期で燃料圧力が低下して、噴射初期に比べて霧化
状態が悪化して、噴射燃料が均一に混ざらないおそれが
ある。この場合には、追加燃料として排気行程中に噴射
された燃料の一部が未燃のまま排出されることになり、
触媒９の昇温化，活性化のための燃料効率が低下してし
まう。もちろん、一作動サイクルの排気行程内で噴射し
たい追加燃料量がはじめから少なければ、このようなお
それはない。

【００５９】そこで、上述のような霧化状態の悪化を招
くおそれがあるほどに、一作動サイクルの排気行程内で
噴射したい追加燃料量が多い場合には、燃料噴射を開始
したら、噴射後期の燃圧低下が僅かなうちに一旦燃料噴
射を停止して、僅かなインターバルをおいて再び燃料噴
射を行なうようにしているのである。したがって、噴射
回数を判定するための閾値ｔ₀は、このような一定以上
の燃圧低下を招くおねれのある範囲を規定するように設
定されている。

【００６０】また、本実施例では、噴射回数が２回の場
合には、第１回目の噴射時間ｔ_ex1よりも第２回目の噴
射時間ｔ_ex2が短くなるように各噴射時間ｔ_ex1，ｔ
_ex2を設定するようになっている。即ち、一作動サイク
ル内の全噴射時間ｔ_exに対して、以下のように各係数
ａ，ｂ〔ただし、０＜ａ＜１，０＜ｂ＜１，ａ＋ｂ＝
１〕を乗算することで、各噴射時間ｔ_ex1，ｔ_ex2を設
定することができる。

【００６１】ｔ_ex1＝ａ・ｔ_ex ｔ_ex2＝ｂ・ｔ_ex このように、後の噴射回の方の噴射時間を短くしている
のは、以下の理由による。つまり、この排気ガスは排気
行程のはじめには爆発直後のため高温で酸素も含まれて
いる。このため、追加燃料の噴射量が比較的多くても燃
料の霧化及び燃焼が速やかで確実に行なわれる。しか
し、排気行程内での時間経過とともに、排気ガス温度は
次第に低下して排気ガス中に含まれる酸素も次第に減少
して、燃料の噴射量が多いと燃料の霧化及び燃焼を速や
かで確実に行なわせにくくなる。

【００６２】そこで、後の噴射回ほど短い噴射時間に設
定して、追加燃料の霧化及び燃焼が速やかで確実に行な
えるようにしているのである。このようにして設定され
た噴射回数及び噴射時間に応じて、追加燃料噴射は、図
５，図６に示すように、通常の燃料噴射とは別個に行な
われる。なお、図５は２回噴射の場合であり、図６は１
回噴射の場合である。

【００６３】ところで、通常燃料噴射制御手段１０３に
おける燃料噴射制御を説明すると、この通常運転時制御
手段１０３では、噴射モードは、エンジン回転数（回転
速度）Ｎｅやアクセルペダル踏込量θ_ACCに基づいてエ
ンジンの目標出力トルクＴを設定して、エンジン回転数
Ｎｅやこの目標出力トルクＴに応じて、前期噴射モード
と後期噴射モードとのいずれかのモードを選択的に設定
する。例えばエンジン回転数Ｎｅが低くて目標トルクＴ
も低い領域では後期噴射モードとし、エンジン回転数Ｎ
ｅ及び目標トルクＴのいずれかが低くなければ前期噴射
モードとするようになっている。

【００６４】燃料噴射量については、燃料噴射時間（イ
ンジェクタの駆動時間であって、実際の制御の上ではイ
ンジェクタ駆動パルス幅という）ｔ_AUとして設定される
が、前期噴射モードの場合も後期噴射モードの場合も、
機関負荷（１ストローク当たりの吸入空気量）Ｑ／Ｎｅ
と目標とする空燃比（Ａ／Ｆ、以下ＡＦとする）等に基
づいて、まず、次式によって基本駆動時間ｔ_pが算出さ
れる。

【００６５】ｔ_p＝（Ｑ／Ｎｅ）×（１／ＡＦ）×（α
_AIR／α_FUEL）×（１／Ｇ_INJ）なお、機関負荷Ｑ／Ｎｅは１ストローク当たりの吸入空
気量であり、エアフローセンサ１１で検出された吸入空
気量Ｑをエンジン回転数センサ（クランク角センサ）２
１で検出されたエンジン回転数Ｎｅで除算することで求
められる。また、α_AIRは空気密度、α_FUELは燃料密
度、Ｇ_INJはインジェクタゲインである。

【００６６】そして、燃料噴射時間ｔ_AUは、次式で算出
される。ｔ_AU＝ｔ_p×ｆ＋ｔ_D なお、ｆは各種の燃料補正係数であり、この燃料補正係
数ｆは、水温センサ１９で検出されたエンジン冷却水
温，吸気温センサ１２で検出された吸気温，大気圧セン
サ１３で検出された大気圧等に応じて設定される。ま
た、ｔ_Dはインジェクタ無駄時間（デッドタイム）であ
る。

【００６７】本発明の第１実施例としてのエンジンの排
気ガス浄化装置は、上述のように構成されているので、
例えば図８に示すように、通常燃料噴射制御及び追加燃
料噴射（排気行程燃料噴射）の判定が行なわれる。図８
に示すルーチンは、一定のクランク角毎に実行される
が、まず、通常の燃料噴射のために、ステップＡ１０〜
Ａ３０の処理を行なう。つまり、ステップＡ１０で、エ
アフローセンサ１１，回転数センサ２１で検出された吸
入空気量Ｑ，エンジン回転数Ｎｅから、機関負荷Ｑ／Ｎ
ｅ（即ち、１ストローク当たりの吸入空気量）を計算す
る。次に、ステップＡ２０で、上式に示すように、この
機関負荷Ｑ／Ｎｅに基づいて、基本駆動時間ｔ_pを計算
する。さらに、ステップＡ３０で、基本駆動時間ｔ_pに
各種の燃料補正係数Ｋの乗算等を行なって燃料噴射時間
ｔ_AUを算出する。

【００６８】そして、ステップＡ４０で、水温センサ１
９で検出されたエンジンの冷却水温Ｔw が所定温度Ｔ₀
以下か否かを判定する。ここで、冷却水温Ｔw が所定温
度Ｔ ₀以下なら、ステップＡ５０で、触媒活性化フラグ
Ｆが１か否かを判定する。この触媒活性化フラグＦは触
媒活性化のための追加燃料噴射を行なうべき場合に１と
なり、追加燃料噴射を行なう必要のない場合に０とな
り、また、初期設定時には１にセットされる。

【００６９】通常は、フラグＦは１なので、ステップＡ
５０からステップＡ６０へ進んで、後述する排気行程燃
料噴射制御（即ち、追加燃料噴射制御）を行なう。ま
た、冷却水温Ｔw が所定温度Ｔ₀以下でないならば、触
媒９が不活性状態にはないので、排気行程燃料噴射制御
（追加燃料噴射制御）は行なわない。排気行程燃料噴射
制御（追加燃料噴射制御）は、図９に示すように行なわ
れる。つまり、まず、ステップＢ１０で、追加燃料の噴
射時間ｔ_exを設定する。この追加燃料噴射時間ｔ_exは、
例えば図７に示すように触媒９の温度Ｔemp.c/c 及びエ
ンジン回転数Ｎｅに応じて設定される。ついで、ステッ
プＢ２０に進んで、追加燃料の噴射時間ｔ_exを閾値ｔ₀
と比較して判定する。

【００７０】噴射時間ｔ_exが閾値ｔ₀未満ならステップ
Ｂ３０に進んで噴射回数ｎを１に設定し、噴射時間ｔ_ex
が閾値ｔ₀以上ならステップＢ４０に進んで噴射回数ｎ
を２に設定する。噴射回数を２回に設定したら、ステッ
プＢ５０に進んで、各噴射回数の噴射時間ｔ_ex1，ｔ
_ex2を設定する。この設定は、以下の条件式を満たすよ
うにして、１回目の噴射時間ｔ_ex1よりも２回目の噴射
時間ｔ_ex2の方が短くなるように行なう。

【００７１】ｔ_ex1＞ｔ_ex2 ｔ_ex1＋ｔ_ex2＝ｔ_ex なお、噴射回数を１回に設定した場合には、噴射時間は
一作動サイクル中の全噴射時間ｔ_exとなる。このように
して、噴射回数ｎ及び各噴射時間ｔ_ex，ｔ_ex1，ｔ_ex2
が設定されたら、ついで、ステップＢ６０に進んで、触
媒温度センサ１０５で検出された触媒温度Ｔemp.c/c が
閾値Ｔ₁以上であるか否かを判定する。触媒温度Ｔemp.
c/cが閾値Ｔ₁以上でなければ、ステップＢ７０でタイ
マをリセットして、ステップＢ８０で、排気行程燃料噴
射（追加燃料噴射）を実行する。

【００７２】この追加燃料噴射は、噴射回数が２回の場
合には、図５に示すように、排気行程において、ステッ
プＢ５０で設定された各噴射回の追加燃料噴射時間ｔ
_ex1，ｔ_ex2だけ実行される。図示するように、１回目
の噴射時間ｔ_ex1よりも２回目の噴射時間ｔ_ex2の方が
短くなるように追加燃料噴射が行なわれる。そして、排
気行程での追加燃料噴射により、未燃の燃料成分を含ん
だ混合気が触媒９に供給されて、この触媒９によって燃
焼する。これにより、触媒９が次第に昇温していき、触
媒温度Ｔemp.c/c が閾値Ｔ₁以上になると、ステップＢ
６０からステップＢ９０に進んで、タイマカウントを開
始する。ついで、ステップＢ１００でタイマカウントの
値ｔc/c が閾値ｔ₀未満か否かを判定する。

【００７３】タイマカウントの開始直後は、タイマカウ
ント値ｔc/c は閾値ｔ₀未満なので、ステップＢ１００
からステップＢ８０に進んで、排気行程燃料噴射（追加
燃料噴射）を実行する。一方、タイマカウントが進ん
で、タイマカウント値ｔc/c は閾値ｔ₀以上になると、
ステップＢ１００からステップＢ１１０に進んで、フラ
グＦを０にセットして、排気行程燃料噴射（追加燃料噴
射）を終了する。

【００７４】このように、ステップＢ１１０でフラグＦ
が０にセットされると、前述の図８のステップＡ８０で
フラグＦが１にセットされるまでは、即ち、冷却水温Ｔ
w が一旦所定温度Ｔ₀を越えるまでは、図８のステップ
Ａ５０の判定によって、ステップＡ６０の排気行程燃料
噴射（追加燃料噴射）は行なわれない。勿論、冷却水温
Ｔw が所定温度Ｔ₀を越えていれば、ステップＡ４０の
判定により、排気行程燃料噴射（追加燃料噴射）は行な
われない。

【００７５】このようにして、例えば始動時にエンジン
の温度が低い場合には、触媒９の温度Ｔemp.c/c が閾値
Ｔ₁以上の状態が所定時間ｔ₀以上継続するまでは、排
気行程燃料噴射（追加燃料噴射）が実行されて、触媒９
の昇温が行なわれるので、エンジン始動後に速やか且つ
確実に、触媒９が昇温して活性化するようになる。この
ため、エンジン始動後速やかに、触媒９による排気ガス
の浄化、即ち、排気ガス中の有害成分（ＨＣ，ＣＯ，Ｎ
Ｏｘ）の排出量の抑制を行なうことができるようにな
る。

【００７６】特に、一作動サイクル中の全噴射時間ｔ_ex
が所定時間ｔ₀よりも長くなると、２回に分けて追加燃
料の噴射が行なわれるので、噴射燃料の霧化が促進され
て、追加燃料が無駄なく且つ速やかに燃焼するようにな
り、少ない追加燃料で触媒の活性化を確実に行なえる利
点がある。つまり、排気行程中の排気ポート開口時に、
シリンダ内に追加燃料を噴射すると、噴射された追加燃
料は、排気とともに排気通路を通じて触媒９へ向かい、
噴射燃料の一部は高温の排気ガスにより燃焼し、さら
に、未燃の燃料は触媒に刺激されて燃焼する。

【００７７】しかしながら、追加燃料を一度に多量に噴
射すると、燃圧が低下して、噴射初期に比べて霧化状態
が悪化して、噴射燃料が均一に混ざらないおそれがあ
る。この場合には、追加燃料として排気行程中に噴射さ
れた燃料の一部が未燃のまま排出されることになり、触
媒９の昇温化，活性化のための燃料効率が低下してしま
う。

【００７８】これに対して、本機関では、一作動サイク
ルの排気行程内で噴射したい追加燃料量が多い場合に
は、２回に分けて追加燃料の噴射を行なうので、一回の
燃料噴射時間が制限されて、燃圧低下による霧化状態の
悪化が回避され、噴射燃料が常に均一に混ざるようにな
る。このため、追加燃料として排気行程中に噴射された
燃料は触媒９に至る間又は触媒９内で確実に燃焼して、
触媒９の昇温化，活性化を高い燃料効率で効率的にしか
も確実に行なえるのである。

【００７９】また、本実施例では、噴射回数が２回の場
合に、第１回目の噴射時間ｔ_ex1よりも第２回目の噴射
時間ｔ_ex2を短くしているので、追加燃料の霧化及び燃
焼を効率よく速や且つ確実に行なえる利点もある。つま
り、排気行程のはじめには、爆発直後であり、排気ガス
は高温で酸素も含まれているため、比較的多量の燃料を
噴射してもこの燃料の霧化及び燃焼が速やかで確実に行
なわれる。そして、排気行程内での時間経過とともに、
排気ガスは、次第に温度を低下させて酸素含有量も次第
に減少するが、このときには、少なめの燃料を噴射する
ことで燃料の霧化及び燃焼を速やかで確実に行なえる。

【００８０】このようにして、排気行程内の時間経過に
応じて、変化する排気ガス特性に対して、常に、確実に
燃焼しうるだけの燃料を噴射することで、活性化を高い
燃料効率で効率的にしかも確実に、触媒９の昇温化，活
性化行なえるのである。また、装置に触媒加熱用のヒー
タ等のハード構成を追加することなく触媒９の昇温を行
なえるので、コスト増を抑制しながら触媒９の活性化を
実現できる利点もある。

【００８１】さらに、追加燃料噴射が排気行程で行なわ
れるので、追加燃料は燃焼室での燃焼にはほとんど供さ
れることなく未燃の状態で排気ガスとともに触媒９にほ
ぼ直接的に供給されるため、少ない追加燃料で触媒９の
活性を促進できる。排気行程では、燃焼室１で燃焼した
後の高温な排気ガスが流出するので、この高温な排気ガ
スとともに触媒９に供給された追加燃料は触媒９によっ
て速やかに燃焼して熱を発生するため、触媒９の活性を
より積極的に促進できる。

【００８２】また、排気行程による噴射は、特に、排気
行程の末期付近にさしかからなければ、通常の燃焼室で
の燃焼への悪影響が生じにくいため、追加燃料噴射を行
なっている場合であっても、通常の燃料噴射（即ち、排
気行程の末期から吸気行程での燃料噴射）の制御につい
ては、追加燃料噴射を行なっている場合であっても行な
っていない場合であっても、同様に行なうことができ
る。

【００８３】そして、追加燃料噴射の噴射量は、図６に
示すように、触媒温度Ｔemp.c/c が高いほど噴射時間ｔ
_exは短くなり、また、エンジン回転数Ｎｅが高いほど噴
射時間ｔ_exは短くなるように設定されるので、必要に応
じた追加燃料噴射が実現し、追加燃料噴射の無駄がな
く、触媒９の活性化も速やかに行なえる。また、エンジ
ン回転数Ｎｅが高いほど追加燃料の噴射時間を短くする
ことで、各燃焼サイクルにおける排気行程内でのみこの
追加燃料噴射を行なうことができ、上述のような排気行
程内で追加燃料噴射を行なうことによる利点を確実に得
ることができる。

【００８４】さらに、触媒９が所定温度Ｔ₁まで確実に
昇温したら、この追加燃料噴射が終了するので、触媒９
の昇温にかかる燃料消費の増加も抑制される。また、触
媒９にそなえられたリーンＮＯｘ触媒については、この
他に、次のような効果も期待できる。つまり、リーンＮ
Ｏｘ触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯ
ｘを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸
収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤をそなえ、ＮＯｘ
吸収剤のＮＯｘ吸収量が増加したら、リーン運転（空燃
比がリーン状態での運転）中にもリッチ運転（空燃比が
リッチ状態での運転）に切り替えて吸収したＮＯｘを放
出する必要がある。このように、リーン運転の途中でリ
ッチ運転に切り替えると、ドライバに違和感を与えるお
それがある。

【００８５】これに対して、本内燃機関では、通常の燃
焼のための燃料噴射に影響しないように、排気行程内で
追加燃料噴射を行なうため、例えばリーン運転を続行し
ながら追加燃料噴射によるＮＯｘを放出を行なうことが
でき、ドライバに違和感を与えないでリーンＮＯｘ触媒
の再生（ＮＯｘの放出）を行なうことができる。また、
ＮＯｘ吸収剤には、燃料や機関の潤滑油内に含まれたイ
オウが含まれているため排気ガス中にも硫酸塩等のイオ
ウ分が含まれ、このイオウ分もＮＯｘとともにＮＯｘ吸
収剤に吸収されて、この吸収されたイオウ分は、ＮＯｘ
吸収剤への流入排気ガスの空燃比を単にリッチにしても
ＮＯｘ吸収剤から放出されず、ＮＯｘ吸収剤を加熱する
ことで分解しＮＯｘ吸収剤から放出される。

【００８６】しかし、この段階では、イオウ分は例えば
酸化イオウＳＯ₃といった有害な状態なので、これを、
無害な状態にした上で放出するようにしたい。このよう
な有害なイオウ分（例えば酸化イオウＳＯ₃）は排気ガ
ス中の未燃のＨＣやＣＯによって直ちに酸化して、無害
な状態となるので、ＮＯｘ吸収剤を加熱した状態でリッ
チ運転又はストイキオ運転を行なうと、ＮＯｘ吸収剤に
吸収されたイオウ分は無害な状態となってＮＯｘ吸収剤
から放出される。

【００８７】本内燃機関では、排気行程内で追加燃料噴
射を行なうことで、リーンＮＯｘ触媒の温度をこのイオ
ウ分の分解する温度領域に制御して、更に、排気ガス中
に未燃成分を与えるようにすることができ、所要の追加
燃料噴射の制御により、リーンＮＯｘ触媒の再生（イオ
ウ分の放出）を行なうことができるのである。なお、触
媒９の活性化の判定を触媒温度Ｔemp c/c に基づいて行
なう場合には、燃料噴射制御は、図９に示すように行な
われる。

【００８８】実施例の制御との相違は、ステップＡ４２
であり、ステップＡ４２では、触媒温度センサ１０５で
検出された触媒温度Ｔemp.c/c が所定温度Ｔ₀₀以下か否
かを判定する。触媒温度Ｔemp.c/c が所定温度Ｔ₀₀以下
なら、フラグＦ＝1 の条件下で、排気行程での追加燃料
噴射を行ない。触媒温度Ｔemp.c/c が所定温度Ｔ₀₀以下
でないなら、排気行程での追加燃料噴射は行なわない。

【００８９】また、触媒９の活性化の判定を触媒温度Ｔ
emp c/c に基づいて行なう場合には、燃料噴射制御は、
図１０に示すように行なわれる。第１実施例の制御（図
８）との相違は、触媒９の不活性化の判定（ステップＡ
４２）であり、ステップＡ４２では、触媒温度センサ１
０５で検出された触媒温度Ｔemp.c/c が所定温度Ｔ₀₀以
下か否かを判定する。

【００９０】触媒温度Ｔemp.c/c が所定温度Ｔ₀₀以下な
ら、フラグＦ＝1 の条件下で排気行程での追加燃料噴射
制御ルーチン（図８）を行ない。触媒温度Ｔemp.c/c が
所定温度Ｔ₀₀以下でないなら、排気行程での追加燃料噴
射ルーチンは行なわない。なお、この判定閾値Ｔ₀₀は、
図８のステップＢ２０により用いられる活性化判定閾値
Ｔ₁よりも低い値に設定する。

【００９１】そして、不活性状態判定部１０４Ｂによる
不活性状態の判定も活性状態判定部１０４Ａによる活性
状態の判定も、いずれも冷却水温Ｔw に基づいて行なう
場合には、追加燃料噴射制御は、図１１に示すように行
なわれる。第１実施例の制御（図９）との相違は、触媒
９の活性化の判定（ステップＢ６２）であり、ステップ
Ｂ６２では、水温センサ１９で検出されたエンジンの冷
却水温Ｔｗが所定温度Ｔ₁₁以上か否かを判定する。

【００９２】冷却水温Ｔｗが所定温度Ｔ₁₁以上でないな
ら、排気行程での追加燃料噴射を行ない。冷却水温Ｔｗ
が所定温度Ｔ₁₁以上なら、タイマカウントｔc/c が所要
時間のカウントを終了した上で、排気行程での追加燃料
噴射を終了する。次に、第２実施例について説明する
と、この実施例では、最大噴射回数を３回に設定してい
る。このため、噴射回数制御部１０２Ｃでは、第１実施
例と同様に噴射時間設定部１０２Ｂで設定された一作動
サイクルの排気行程内における全噴射時間ｔ_exを、予め
設定された所定時間（閾値）ｔ₁，ｔ₂と比較して、一
作動サイクルの排気行程内における追加燃料の噴射回数
ｎを設定するようになっている。また、噴射回数制御部
１０２Ｃでは、噴射回数が複数回の場合には、各噴射回
の噴射時間についても設定するようになっている。

【００９３】閾値ｔ₁，ｔ₂は、第１実施例の閾値ｔ₀
とほぼ同様に設定される。つまり、一作動サイクルの排
気行程内で１回だけで追加燃料を噴射した場合に、燃料
の霧化状態の悪化を招くおそれがあるか否かの閾値とし
てｔ₁が設定され、さらに、一作動サイクルの排気行程
内で２回だけで追加燃料を噴射した場合に、燃料の霧化
状態の悪化を招くおそれがあるか否かの閾値としてｔ₂
（＞ｔ₁）が設定されている。

【００９４】したがって、噴射回数制御部１０２Ｃで
は、一作動サイクルの排気行程内での追加燃料時間ｔ_ex
が閾値ｔ₁よりも小さい場合（即ち、ｔ_ex＜ｔ₁）に
は、追加燃料の噴射回数ｎを１として、第１実施例にお
ける図６に示すのように燃料噴射を行ない。追加燃料時
間ｔ_exが閾値ｔ₁よりも大きいが閾値ｔ₂よりも小さい
場合（即ち、ｔ₁≦ｔ_ex＜ｔ₂）には、第１実施例にお
ける図５に示すのように燃料噴射を行ない。追加燃料の
噴射回数ｎを２とし、追加燃料時間ｔ_exが閾値ｔ₂より
も大きい場合（即ち、ｔ₂≦ｔ_ex）には、追加燃料の噴
射回数ｎを３として、図１２に示すように燃料噴射を行
なう。

【００９５】また、噴射回数制御部１０２Ｃでは、噴射
回数が複数回（２回又は３回）の場合には、第１実施例
と同様に、後の噴射回ほど噴射時間を短く設定する。つ
まり、２回噴射の場合には、第１回目の噴射時間ｔ_ex1
よりも第２回目の噴射時間ｔ _ex2が短くなるように各噴
射時間ｔ_ex1，ｔ_ex2を設定し、３回噴射の場合には、
第１回目の噴射時間ｔ_ex1よりも第２回目の噴射時間ｔ
_ex2が短く、第２回目の噴射時間ｔ_ex2よりも第３回目
の噴射時間ｔ_ex3が短くなるように各噴射時間ｔ_ex1，
ｔ_ex2，ｔ_ex3を設定する。

【００９６】例えば、一作動サイクル内の全噴射時間ｔ
_exに対して、以下のように各係数ａ，ｂ，ｃ〔ただし、
０＜ａ＜１，０＜ｂ＜１，０＜ｃ＜１，ａ＋ｂ＋ｃ＝
１〕を乗算することで、各噴射時間ｔ_ex1，ｔ_ex2，ｔ
_ex3を設定しうる。ｔ_ex1＝ａ・ｔ_ex ｔ_ex2＝ｂ・ｔ_ex ｔ_ex2＝ｃ・ｔ_ex この他の構成は、第１実施例と同様であるので、説明を
省略する。

【００９７】本発明の第２実施例としてのエンジンの排
気ガス浄化装置は、上述のように構成されているので、
通常燃料噴射制御及び追加燃料噴射（排気行程燃料噴
射）の判定は、第１実施例と同様に、図８又は図１０に
示すように行なわれる。そして、排気行程燃料噴射制御
（追加燃料噴射制御）は、図１３に示すように行なわれ
る。つまり、まず、ステップＢ１０で、追加燃料の噴射
時間ｔ_exを設定する。この追加燃料噴射時間ｔ_exは、例
えば図７に示すように触媒９の温度Ｔemp.c/c 及びエン
ジン回転数Ｎｅに応じて設定される。ついで、ステップ
Ｂ２２に進んで、追加燃料の噴射時間ｔ_exを閾値ｔ₁と
比較して判定する。

【００９８】噴射時間ｔ_exが閾値ｔ₁未満ならステップ
Ｂ３２に進んで噴射回数ｎを１に設定し、噴射時間ｔ_ex
が閾値ｔ₁以上ならステップＢ２４に進んで、追加燃料
の噴射時間ｔ_exを閾値ｔ₂と比較して判定する。ここ
で、噴射時間ｔ_exが閾値ｔ₂未満ならステップＢ４２に
進んで噴射回数ｎを２に設定し、ステップＢ５２に進ん
で、各噴射回数の噴射時間ｔ_ex1，ｔ_ex2を設定する。
この設定は、以下の条件式を満たすようにして、１回目
の噴射時間ｔ_ex1よりも２回目の噴射時間ｔ_ex2の方が
短くなるように行なう。

【００９９】ｔ_ex1＞ｔ_ex2 ｔ_ex1＋ｔ_ex2＝ｔ_ex 一方、噴射時間ｔ_exが閾値ｔ₂以上ならステップＢ４４
に進んで噴射回数ｎを３に設定し、ステップＢ５４に進
んで、各噴射回数の噴射時間ｔ_ex1，ｔ_ex2，ｔ_ex3を
設定する。この設定は、例えば以下の条件式を満たすよ
うにして、１回目の噴射時間ｔ_ex1よりも２回目の噴射
時間ｔ_ex2の方が短く、２回目の噴射時間ｔ_ex2よりも
３回目の噴射時間ｔ_ex3の方が短くなるように行なう。

【０１００】ｔ_ex1＞ｔ_ex2＞ｔ_ex3 ｔ_ex1＋ｔ_ex2＋ｔ_ex3＝ｔ_ex なお、噴射回数を１回に設定した場合には、噴射時間は
一作動サイクル中の全噴射時間ｔ_exとなる。このように
して、噴射回数ｎ及び各噴射時間ｔ_ex，ｔ_ex1，
ｔ_ex2，ｔ_ex3が設定されたら、これ以後は第１実施例
と同様な処理を行なう。

【０１０１】つまり、ステップＢ６０に進んで、触媒温
度センサ１０５で検出された触媒温度Ｔemp.c/c が閾値
Ｔ₁以上であるか否かを判定する。触媒温度Ｔemp.c/c
が閾値Ｔ₁以上でなければ、ステップＢ７０でタイマを
リセットして、ステップＢ８０で、排気行程燃料噴射
（追加燃料噴射）を実行する。この追加燃料噴射は、噴
射回数が２回の場合には、図５に示すように、排気行程
において、ステップＢ５２で設定された各噴射回の追加
燃料噴射時間ｔ_ex1，ｔ_ex2だけ実行される。図示する
ように、１回目の噴射時間ｔ_ex1よりも２回目の噴射時
間ｔ_ex2の方が短くなるように追加燃料噴射が行なわれ
る。

【０１０２】また、噴射回数が３回の場合には、図１２
に示すように、排気行程において、ステップＢ５４で設
定された各噴射回の追加燃料噴射時間ｔ_ex1，ｔ_ex2，
ｔ_ex ₃だけ実行される。図示するように、１回目の噴射
時間ｔ_ex1よりも２回目の噴射時間ｔ_ex2の方が短く、
２回目の噴射時間ｔ_ex2よりも３回目の噴射時間ｔ_ex ₃
の方が短くなるように追加燃料噴射が行なわれる。

【０１０３】そして、排気行程での追加燃料噴射によ
り、未燃の燃料成分を含んだ混合気が触媒９に供給され
て、この触媒９によって燃焼する。これにより、触媒９
が次第に昇温していき、触媒温度Ｔemp.c/c が閾値Ｔ₁
以上になると、ステップＢ６０からステップＢ９０に進
んで、タイマカウントを開始する。ついで、ステップＢ
１００でタイマカウントの値ｔc/c が閾値ｔ₀未満か否
かを判定する。

【０１０４】タイマカウントの開始直後は、タイマカウ
ント値ｔc/c は閾値ｔ₀未満なので、ステップＢ１００
からステップＢ８０に進んで、排気行程燃料噴射（追加
燃料噴射）を実行する。一方、タイマカウントが進ん
で、タイマカウント値ｔc/c は閾値ｔ₀以上になると、
ステップＢ１００からステップＢ１１０に進んで、フラ
グＦを０にセットして、排気行程燃料噴射（追加燃料噴
射）を終了する。

【０１０５】このように、ステップＢ１１０でフラグＦ
が０にセットされると、前述の図８のステップＡ８０で
フラグＦが１にセットされるまでは、即ち、冷却水温Ｔ
w が一旦所定温度Ｔ₀を越えるまでは、図８のステップ
Ａ５０の判定によって、ステップＡ６０の排気行程燃料
噴射（追加燃料噴射）は行なわれない。勿論、冷却水温
Ｔw が所定温度Ｔ₀を越えていれば、ステップＡ４０の
判定により、排気行程燃料噴射（追加燃料噴射）は行な
われない。

【０１０６】このようにして、本実施例でも、第１実施
例と同様の効果を得ることができて、特に、燃料噴射回
数を３回まで設けているため、噴射後期で燃料圧力が低
下して霧化状態の悪化を招きやすいエンジンに、このよ
うに燃料噴射回数を増加できるようにした構成を適用す
ることで、燃料の霧化及び燃焼を、より少ない追加燃料
によって効率よくしかもより速やかで確実に行なえる効
果がある。

【０１０７】なお、本筒内噴射型内燃機関では、燃料噴
射回数ｎの最大値をさらに大きな値に設定してもよく、
何れの燃料噴射回数ｎの場合でも、以下のように、追加
燃料噴射量に対応する噴射時間ｔ_exnを、後の噴射回ほ
ど、短く設定することが好ましい。ｔ_ex1＞ｔ_ex2＞ｔ_ex3＞・・・＞ｔ_ex(n-1)＞ｔ_exn また、上述の実施例では、複数噴射の場合の噴射時間の
合計を全噴射時間ｔ_exと等しく設定したが、多数回噴射
の場合により燃料効率が高まるのなら、複数噴射の場合
の噴射時間の合計を全噴射時間ｔ_exよりも少なくするこ
とも考えられ、逆に、噴射弁の特性等によっては、複数
噴射の場合の噴射時間の合計を全噴射時間ｔ_exよりも多
くすることも考えられる。

【０１０８】なお、上記の各実施例では、触媒活性化の
ための追加燃料の噴射を排気行程で行なっているが、こ
の追加燃料噴射は必ずしも排気行程に限定されるもので
はなく、膨張行程や吸気行程など、他の行程で行なって
も、触媒を早期に活性化しうる利点は得られるものであ
る。

【０１０９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の筒内噴射型内燃機関によれば、排気行程中に排気
ポートを開放される燃焼室と、該燃焼室内に直接燃料を
噴射する燃料噴射弁と、内燃機関の運転状態を判定する
運転状態判定手段と、該運転状態判定手段の判定結果に
基づいて、該内燃機関が該内燃機関の排気系に装備され
た排気ガス浄化用触媒が活性されていない運転状態にあ
るときに、該燃料噴射弁を作動させて該燃焼室に追加燃
料を噴射させる燃料噴射制御手段とをそなえ、該燃料噴
射制御手段が、一作動サイクル内の該排気行程中の該排
気ポートの開放期間中に該燃料噴射弁を複数回作動させ
ることによって複数回に分けて該追加燃料を噴射させる
ように構成されることにより、未燃燃料を排気系に送給
することができて、排気系に設置された燃料を必要とす
る要素（例えば、活性促進時の排気ガス浄化用触媒等の
燃料必要要素）に燃料を供給することができる。燃料必
要要素に供給される燃料は、燃料必要要素に供給される
までの過程又は燃料必要要素に供給されたところで燃焼
して、排気ガス浄化用触媒にあってはその燃焼熱により
触媒の活性を促進しうる効果や、排気ガス浄化用触媒を
所要の温度状態に調整しうる効果が得られる。

【０１１０】特に、複数回に分けて追加燃料の噴射が行
なわれることにより、長時間噴射で生じやすい燃料の噴
射圧力の低下が回避され、噴射燃料の霧化が促進され
て、追加燃料が無駄なく且つ速やかに燃焼するようにな
り、少ない追加燃料で燃料必要要素に供給された燃料の
燃焼を行なうことができ、燃料必要要素が触媒である場
合には、その活性化を確実に行なえる利点がある。

【０１１１】請求項２記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項１記載の構成において、該運転状態判定手
段が、該触媒の活性状態を判定する活性状態判定手段で
あって、該燃料噴射制御手段が、該活性状態判定手段に
より該触媒が不活性状態であることが判定されると該追
加燃料の噴射を行なうように構成されることにより、未
燃の燃料成分を含み触媒に供給された混合気の燃焼熱で
該触媒が昇温して速やかに活性化する。

【０１１２】特に、複数回に分けて追加燃料の噴射が行
なわれることにより、長時間噴射で生じやすい燃料の噴
射圧力の低下が回避され、噴射燃料の霧化が促進され
て、追加燃料が無駄なく且つ速やかに燃焼するようにな
り、少ない追加燃料で触媒の活性化を確実に行なえる利
点がある。また、排気行程で噴射するため、通常の燃焼
室での燃焼への影響が生じにくく、追加燃料噴射を行な
っている場合にも、追加燃料噴射を行なわない場合と同
様に、通常の燃料噴射の制御を実行することができる。

【０１１３】請求項３記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項２記載の構成において、該燃料噴射制御手
段が、該活性状態判定手段により該触媒が活性状態であ
ることが判定されたら、上記の追加燃料の噴射を終了す
るように構成されることにより、余分な追加燃料の噴射
が回避して燃料消費を抑制しながら、効率よくしかも確
実に触媒の活性化を行なえるようになる利点がある。

【０１１４】請求項４記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成において、
該燃料噴射制御手段が、上記の一作動サイクル内での追
加燃料噴射時間を該機関の回転速度に対応するように設
定して、この設定した追加燃料噴射時間に応じて該燃料
噴射弁を作動させるように構成されることにより、一作
動サイクル内での排気ポートの開放期間中に追加燃料噴
射を完了させることが可能となり、排気行程噴射による
利点、即ち、通常の燃焼室での燃焼への影響を生じない
ようにしながら触媒の活性化を確実且つ速やかに行なえ
るという利点を得ることができる。

【０１１５】請求項５記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項１〜４のいずれかに記載の構成において、
該燃料噴射制御手段が、上記の一作動サイクル内での追
加燃料噴射時間を該触媒の温度状態に対応するように設
定して、この設定した追加燃料噴射時間に応じて該燃料
噴射弁を作動させるように構成されることにより、効率
よく追加燃料噴射を行なうことができ、少ない量の追加
燃料噴射で、触媒の活性化を確実且つ速やかに行なえる
という利点を得ることができる。

【０１１６】請求項６記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項１〜５のいずれかに記載の構成において、
該燃料噴射制御手段が、該追加燃料噴射時間が予め設定
された所定時間未満のときには該一作動サイクル内での
該追加燃料の噴射回数を減少させるように構成されるこ
とにより、追加燃料噴射時の燃料の霧化を確実に促進し
ながら、少ない量の追加燃料噴射で、触媒の活性化を確
実且つ速やかに行なえるという利点を得ることができ
る。

【０１１７】請求項７記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項６記載の構成において、該燃料噴射制御手
段が、該追加燃料噴射時間が該所定時間未満のときには
該一作動サイクル内での該追加燃料の噴射回数を１回と
して、該追加燃料噴射時間が該所定時間以上のときには
該一作動サイクル内での該追加燃料の噴射回数を２回と
するように構成されることにより、簡素な制御で、追加
燃料噴射時の燃料の霧化を確実に促進しながら、少ない
量の追加燃料噴射で、触媒の活性化を確実且つ速やかに
行なえるという利点を得ることができる。

【０１１８】請求項８記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項６又は７記載の構成において、上記の所定
時間が、該機関の回転速度の関数として与えられるとい
う構成により、追加燃料噴射時の燃料の霧化を確実に促
進しながら、少ない量の追加燃料噴射で、触媒の活性化
を確実且つ速やかに行なえるという利点を得ることがで
きる。

【０１１９】請求項９記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項１〜６のいずれかに記載の構成において、
該燃料噴射制御手段が、一作動サイクル内で該追加燃料
の噴射を複数回に分けて行なう場合、各噴射回の噴射時
間を各噴射回毎に設定するように構成されることによ
り、各噴射回に最適の噴射時間で追加燃料の噴射が行な
われて、少ない量の追加燃料噴射で、触媒の活性化を確
実且つ速やかに行なえるという利点を得ることができ
る。

【０１２０】請求項１０記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関は、請求項９記載の構成において、該燃料噴射制御
手段が、一作動サイクル内で該追加燃料の噴射を複数回
に分けて行なう場合、後の回の噴射ほど短い噴射時間に
設定するように構成されることにより、少ない量の追加
燃料噴射で、燃料の霧化及び燃焼が速やかで確実に行な
いながら、触媒の活性化を確実且つ速やかに行なえると
いう利点を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての筒内噴射型内燃機
関の制御系の要部構成を模式的に示す制御ブロック図で
ある。

【図２】本発明の第１実施例としての筒内噴射型内燃機
関における制御ブロック図である。

【図３】本発明の第１実施例としての筒内噴射型内燃機
関の全体構成図である。

【図４】本発明の第１実施例としての筒内噴射型内燃機
関の制御系を示すハードブロック図である。

【図５】本発明の第１実施例としての筒内噴射型内燃機
関の追加燃料の噴射タイミングを示す図である。

【図６】本発明の第１実施例としての筒内噴射型内燃機
関の追加燃料の噴射タイミングを示す図である。

【図７】本発明の第１実施例としての筒内噴射型内燃機
関の追加燃料噴射時間の設定特性を示す図である。

【図８】本発明の第１実施例としての筒内噴射型内燃機
関の燃料噴射制御を説明するためのフローチャートであ
る。

【図９】本発明の第１実施例としての筒内噴射型内燃機
関の燃料噴射制御を説明するためのフローチャートであ
る。

【図１０】本発明の第１実施例としての筒内噴射型内燃
機関の燃料噴射制御の第１の変形例を説明するためのフ
ローチャートである。

【図１１】本発明の第１実施例としての筒内噴射型内燃
機関の燃料噴射制御の第２の変形例を説明するためのフ
ローチャートである。

【図１２】本発明の第２実施例としての筒内噴射型内燃
機関の追加燃料の噴射タイミングを示す図である。

【図１３】本発明の第２実施例としての筒内噴射型内燃
機関の燃料噴射制御を説明するためのフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１燃焼室２吸気通路２ａサージタンク３排気通路４吸気弁５排気弁６エアクリーナ７スロットル弁８インジェクタ（燃料噴射弁）８ａインジェクタソレノイド８ｂインジェクタソレノイド用スイッチングトランジ
スタ９排気ガス浄化用触媒としての排気ガス浄化用触媒コ
ンバータ９ＡリーンＮＯｘ触媒９Ｂ三元触媒１１エアフローセンサ１２吸気温センサ１３大気圧センサ１４スロットルセンサ１５アイドルスイッチ１７酸素濃度センサ（Ｏ₂ センサ）１９水温センサ（冷却水温度検出手段）２０クランキングスイッチ又はイグニッションスイッ
チ２１クランク角センサ（エンジン回転数センサ）２２ＴＤＣセンサ（気筒判別センサ）２３電子制御ユニット（ＥＣＵ）２４アクセルポジションセンサ２５バッテリセンサ２７ＣＰＵ２８，２９入力インタフェイス３０アナログ／デジタルコンバータ３１ＲＯＭ３２ＲＡＭ３４噴射ドライバ（燃料噴射弁駆動手段）３５点火プラグ４６マイクロコンピユータのポート４７気筒判別用外部レジスタ（フリップフロップ）４８フリーランニングカウンタ４９〜５２レジスタ５３〜５６比較器５７〜６０ＲＳフリップフロップ１０１燃料噴射制御手段１０２追加燃料噴射制御手段１０２Ａ開始終了判定部１０２Ｂ噴射時間設定部１０２Ｃ噴射回数制御部１０３通常燃料噴射制御手段１０４活性状態判定手段（運転状態判定手段）１０４Ａ活性状態判定部１０４Ｂ不活性状態判定部１０５触媒温度センサ（触媒温度検出手段）１０６タイマ１０７床下触媒１０８フロント触媒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 45/00 ３１２Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１２Ｎ３１２Ｒ (56)参考文献特開平４−183922（ＪＰ，Ａ) 特開平６−93902（ＪＰ，Ａ) 特開平３−271540（ＪＰ，Ａ) 特開平４−272448（ＪＰ，Ａ) 特開平８−291729（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/34 F02D 41/04 330

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】排気行程中に排気ポートを開放される燃
焼室と、該燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定手段と、該運転状態判定手段の判定結果に基づいて、該内燃機関
が該内燃機関の排気系に装備された排気ガス浄化用触媒
が活性されていない運転状態にあるときに、該燃料噴射
弁を作動させて該燃焼室に追加燃料を噴射させる燃料噴
射制御手段とをそなえ、該燃料噴射制御手段が、一作動サイクル内の膨張行程以
降に該燃料噴射弁を複数回作動させることによって複数
回に分けて該追加燃料を噴射させるように構成されてい
ることを特徴とする、筒内噴射型内燃機関。
【請求項２】該運転状態判定手段が、該触媒の活性状
態を判定する活性状態判定手段であって、該燃料噴射制御手段が、該活性状態判定手段により該触
媒が不活性状態であることが判定されると該追加燃料の
噴射を行なうように構成されていることを特徴とする、
請求項１記載の筒内噴射型内燃機関。
【請求項３】該燃料噴射制御手段が、該活性状態判定
手段により該触媒が活性状態であることが判定された
ら、上記の追加燃料の噴射を終了するように構成されて
いることを特徴とする、請求項２記載の筒内噴射型内燃
機関。
【請求項４】該燃料噴射制御手段が、上記の一作動サ
イクル内での追加燃料噴射時間を該機関の回転速度に対
応するように設定して、この設定した追加燃料噴射時間
に応じて該燃料噴射弁を作動させるように構成されてい
ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の
筒内噴射型内燃機関。
【請求項５】該燃料噴射制御手段が、上記の一作動サ
イクル内での追加燃料噴射時間を該触媒の温度状態に対
応するように設定して、この設定した追加燃料噴射時間
に応じて該燃料噴射弁を作動させるように構成されてい
ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の
筒内噴射型内燃機関。
【請求項６】該燃料噴射制御手段が、該追加燃料噴射
時間が予め設定された所定時間未満のときには該一作動
サイクル内での該追加燃料の噴射回数を減少させるよう
に構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のい
ずれかに記載の筒内噴射型内燃機関。
【請求項７】該燃料噴射制御手段が、該追加燃料噴射
時間が該所定時間未満のときには該一作動サイクル内で
の該追加燃料の噴射回数を１回として、該追加燃料噴射
時間が該所定時間以上のときには該一作動サイクル内で
の該追加燃料の噴射回数を２回とするように構成されて
いることを特徴とする、請求項６記載の筒内噴射型内燃
機関。
【請求項８】上記の所定時間が、該機関の回転速度の
関数として与えられることを特徴とする、請求項６又は
７記載の筒内噴射型内燃機関。
【請求項９】該燃料噴射制御手段が、一作動サイクル
内で該追加燃料の噴射を複数回に分けて行なう場合、各
噴射回の噴射時間を各噴射回毎に設定するように構成さ
れていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに
記載の筒内噴射型内燃機関。
【請求項１０】該燃料噴射制御手段が、一作動サイク
ル内で該追加燃料の噴射を複数回に分けて行なう場合、
後の回の噴射ほど短い噴射時間に設定するように構成さ
れていることを特徴とする、請求項９記載の筒内噴射型
内燃機関。