JP3414318B2

JP3414318B2 - 内燃機関の燃焼制御装置

Info

Publication number: JP3414318B2
Application number: JP12278499A
Authority: JP
Inventors: 淳原田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2003-06-09
Anticipated expiration: 2019-04-28
Also published as: EP1048835A3; KR100358543B1; EP1048835A2; JP2000314335A; DE60004918D1; US6257198B1; KR20000071792A; DE60004918T2; EP1048835B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、機関冷却水を熱
源とするヒータを備えた車両に搭載され、成層燃焼運転
を行う内燃機関の燃焼制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、噴射燃料を機関燃焼室内に均
一に分散させて燃焼させる均質燃焼運転に加え、同噴射
燃料を機関燃焼室内の点火プラグ近傍に偏在させて燃焼
させる成層燃焼運転を行うようにした内燃機関が提案さ
れている（例えば特開平８−１８９４０５号公報参
照）。

【０００３】一般に、成層燃焼運転時には、機関燃焼室
の内壁に接触する燃焼ガスの温度が低くなり、同内壁を
通じて機関冷却水に伝達される熱量が減少するため、均
質燃焼運転時と比較して冷却損失が減少するようにな
る。更に、成層燃焼運転時には、混合気の希薄化に伴っ
てスロットルバルブが相対的に大きく開かれるようにな
るため、均質燃焼運転時と比較してポンプ損失も減少す
るようになる。

【０００４】従って、こうした冷却損失及びポンプ損失
の減少により、成層燃焼運転時には、均質燃焼運転時と
同等の機関出力を確保しつつ、燃料の消費を極力抑える
ことができるようになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように成層燃焼運
転を行う内燃機関では、その燃費の向上を図ることが可
能になる一方、これを車室暖房用の温水式ヒータを備え
た車両に搭載する場合には、以下のような問題が無視で
きないものとなる。

【０００６】即ち、成層燃焼運転時にあっては、均質燃
焼運転時と同じ機関出力を得ようとする場合、機関燃焼
室に発生する燃焼熱量が少なくなり、また、その燃焼熱
量のうち機関冷却水に伝達される割合も低下するため
に、機関冷却水の温度が均質燃焼運転時よりも低下する
ようになる。一方、温水式ヒータでは、この機関冷却水
を熱源としているため、上記のようにその温度が低下す
ると、十分な昇温能力を確保することができなくなるお
それがある。

【０００７】特に、上記公報に記載されるように、成層
燃焼運転を機関アイドル運転時等、燃料噴射量が相対的
に少なくなる機関低負荷時に行うようにした場合には、
機関燃焼室に発生する燃焼熱量が更に少なくなるため、
上記のような昇温能力に不足の生じる傾向が更に顕著に
なる。

【０００８】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、機関冷却水を熱源として利用
するヒータの昇温能力に不足が生じるのを抑制すること
のできる内燃機関の燃焼制御装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】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以下に記載する。請求
項１に記載した発明では、機関冷却水を熱源として車室
内を昇温するヒータを備えた車両に搭載され、燃焼形態
を成層燃焼として運転可能な内燃機関の燃焼制御装置に
おいて、前記ヒータが昇温能力に不足の生じる状態にあ
る旨を機関負荷が所定の判定値以下であることに基づい
て判断する判断手段と、成層燃焼時に前記ヒータが昇温
能力に不足の生じる状態にある旨判断されるとき、同成
層燃焼時よりも機関熱効率が低下するように燃焼形態を
成層燃焼よりも成層強度を弱めた亜成層燃焼に切り替え
る制御手段とを備えるようにしている。尚、上記「成層
強度」は、機関燃焼室内における混合気の燃料濃度差
（より詳細には、機関点火プラグの近傍に形成される燃
料濃度の高い混合気層と、それ以外の部分に形成される
燃料濃度の低い混合気層との間の燃料濃度差）に基づい
て定義されるものであり、この燃料濃度差が大きくなる
ほど上記成層強度は強くなる。

【００１０】上記構成によれば、成層燃焼時にヒータが
昇温能力に不足の生じる状態にある旨判断されるとき
に、成層燃焼時よりも機関熱効率が低下するように燃焼
形態が成層燃焼から切り替えられる。こうした燃焼形態
の切り替えが行われることにより、内燃機関に供給され
る燃料の燃焼熱のうち機関出力に変換される割合が低下
するようになるため、機関運転に際して成層燃焼時より
も多くの燃料が必要になる。その結果、内燃機関から機
関冷却水に伝達される熱量が増大し、その温度上昇が促
進されるようになるため、ヒータの昇温能力に不足が生
じるのを抑制することができるようになる。更に、燃焼
形態を成層燃焼よりも成層強度を弱めた亜成層燃焼に設
定するようにしているため、冷却損失及びポンプ損失の
増大に伴って機関熱効率が低下し、同機関から機関冷却
水に伝達される熱量が増大するため、同機関冷却水の温
度上昇が促進されるようになる。ここで、亜成層燃焼時
では、成層燃焼時よりも成層強度が弱められているとは
いえ、機関燃焼室内において噴射燃料を均一に分散させ
てはいないため、機関燃焼室の内壁に接触する燃焼ガス
の温度は均質燃焼時と比較して低くなり、冷却損失が大
幅に増大することはない。従って、燃費の悪化を極力抑
制することができるようになる。

【００１１】請求項２に記載した発明では、機関冷却水
を熱源として車室内を昇温するヒータを備えた車両に搭
載され、燃焼形態を成層燃焼として運転可能な内燃機関
の燃焼制御装置において、前記ヒータが昇温能力に不足
の生じる状態にある旨を機関負荷が所定の判定値以下で
あることに基づいて判断する判断手段と、成層燃焼時に
前記ヒータが昇温能力に不足の生じる状態にある旨判断
されるとき、同成層燃焼時よりも機関熱効率が低下する
ように燃焼形態を切替え、その切替えに際して前記ヒー
タの昇温能力を推定するとともに該推定される昇温能力
が低いほど前記機関熱効率を大きく低下させる制御手段
とを備えるようにしている。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】上記構成によれば、成層燃焼時にヒータが
昇温能力に不足の生じる状態にある旨判断されるとき
に、成層燃焼時よりも機関熱効率が低下するように燃焼
形態が成層燃焼から切り替えられる。こうした燃焼形態
の切り替えが行われることにより、内燃機関に供給され
る燃料の燃焼熱のうち機関出力に変換される割合が低下
するようになるため、機関運転に際して成層燃焼時より
も多くの燃料が必要になる。その結果、内燃機関から機
関冷却水に伝達される熱量が増大し、その温度上昇が促
進されるようになるため、ヒータの昇温能力に不足が生
じるのを抑制することができるようになる。また、ヒー
タの昇温能力が低いときには、機関熱効率の低下度合が
大きくなり、機関冷却水温がより大きく温度上昇するよ
うになるため、同昇温能力が速やかに高められるように
なる。一方、ヒータの昇温能力が高いときには、機関熱
効率の低下が抑えられて燃料消費量の増大も抑制される
ようになる。

【００２０】従って、機関熱効率の低下度合がヒータの
昇温能力に応じて適切に設定されるようになるため、燃
費の悪化を抑えつつ、ヒータの昇温能力に不足が生じる
のを抑制することができるようになる。

【００２１】請求項３に記載した発明では、請求項２に
記載した内燃機関の燃焼制御装置において、前記制御手
段は前記ヒータが昇温能力に不足の生じる状態にある旨
判断されるときに燃焼形態を前記成層燃焼よりも成層強
度を弱めた亜成層燃焼に設定し、該設定に際して前記ヒ
ータの昇温能力を推定するとともに該推定される昇温能
力が低いほど前記成層強度を大きく弱めることにより前
記機関熱効率を大きく低下させるものであるとしてい
る。

【００２２】上記構成によれば、ヒータの昇温能力が低
いときには、成層強度がより大きく弱められるため、機
関熱効率の低下度合が大きくなる。その結果、機関冷却
水温がより大きく温度上昇するようになり、ヒータの昇
温能力が速やかに高められるようになる。一方、ヒータ
の昇温能力が高いときには、成層強度を弱める度合が小
さくされ、機関熱効率の低下が抑えられるため、燃料消
費量の増大も抑制されるようになる。また、前述したよ
うに、亜成層燃焼時には、均質燃焼時よりも冷却損失の
増大が抑えられるようになる。

【００２３】従って、上記請求項３に記載した発明によ
れば、機関熱効率の低下度合がヒータの昇温能力に応じ
て適切に設定されるようになるため、燃費の悪化を確実
に抑えつつ、ヒータの昇温能力に不足が生じるのを抑制
することができるようになる。

【００２４】請求項４に記載した発明では、請求項２に
記載した内燃機関の燃焼制御装置において、前記制御手
段は前記ヒータが昇温能力に不足の生じる状態にある旨
判断されるときに燃焼形態を均質燃焼に設定し、該設定
に際して前記ヒータの昇温能力を推定するとともに該推
定される昇温能力が低いほど前記均質燃焼時の点火時期
を遅角させることにより前記機関熱効率を大きく低下さ
せるものであるとしている。

【００２５】上記構成によれば、ヒータの昇温能力が低
いときには、燃焼形態が均質燃焼に設定された上で更に
点火時期が遅角側の時期に設定されるため、燃焼効率が
低下し同等の機関出力を確保するためにはより多くの燃
料が必要になるとともに、冷却損失が更に大きく増大す
るようになる。従って、機関熱効率の低下度合が大きく
なり、機関冷却水温がより大きく温度上昇するため、ヒ
ータの昇温能力が速やかに高められるようになる。一
方、ヒータの昇温能力が高いときには、均質燃焼時の点
火時期が進角側の時期に設定されるため、冷却損失が減
少するようになる。その結果、機関熱効率の低下が抑え
られ、燃料消費量の増大も抑制されるようになる。

【００２６】従って、上記請求項４に記載した発明によ
れば、機関熱効率の低下度合がヒータの昇温能力に応じ
て適切に設定されるようになるため、燃費の悪化を抑え
つつ、ヒータの昇温能力に不足が生じるのを確実に抑制
することができるようになる。

【００２７】また、上記請求項２乃至４のいずれかに記
載した構成において、ヒータの昇温能力を推定する際に
は、請求項５に記載した発明のように、請求項２乃至４
のいずれかに記載した内燃機関の燃焼制御装置におい
て、前記制御手段は機関負荷が小さいほど前記昇温能力
が低いと推定するものである、といった構成や、請求項
６に記載した発明のように、請求項２乃至４のいずれか
に記載した内燃機関の燃焼制御装置において、前記制御
手段は前記昇温能力を推定するに際して車室内温度及び
外気温度並びに機関冷却水温度の少なくとも一つを参照
し、該参照される温度が低いほど前記昇温能力が低いと
推定するものである、といった構成を採用することがで
きる。

【００２８】これら請求項５又は６に記載した構成によ
れば、ヒータの昇温能力を適切に推定することができる
ようになるため、請求項２乃至４のいずれかに記載した
発明の作用効果をより確実に奏することができるように
なる。

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】請求項７に記載した発明では、請求項１乃
至６のいずれかに記載した内燃機関の燃焼制御装置にお
いて、前記判断手段は前記ヒータが昇温能力に不足の生
じる状態にある旨判断するに際して車室内温度及び外気
温度並びに機関冷却水温度の少なくとも一つが高くなる
ほど前記判定値を小さく設定するものであるとしてい
る。

【００３３】機関負荷が大きくなるほど、内燃機関に供
給される燃料量、即ち同機関において発生する燃焼熱量
が増大するため、機関冷却水の温度上昇が促進され、ヒ
ータの昇温能力が高められるようになる。また、機関冷
却水温度が高いほど、ヒータの昇温能力は高くなる。更
に、車室内温度或いは外気温度が低くなるほど、ヒータ
においてより高い昇温能力が要求されるようになる。こ
のように、機関負荷とヒータの昇温能力とは相関を有し
ているため、この機関負荷が減少すると、昇温能力もそ
れに伴って低下するようになる。従って、この機関負荷
が所定の判定値以下であるときには、ヒータが昇温能力
に不足の生じる状態にあると判断することができる。こ
こで、車室内温度或いは外気温度が高いほど、ヒータに
要求される昇温能力は低くなり、また、機関冷却水温度
が高いほど、ヒータの現状の昇温能力は高く保持されて
いることとなる。従って、車室内温度、外気温度、或い
は機関冷却水温度が高くなるほど、ヒータの昇温能力を
高める必要性は低くなる。

【００３４】この点、請求項７に記載した発明では、車
室内温度及び外気温度並びに機関冷却水温度の少なくと
も一つが高くなるほど上記判定値を小さく設定するよう
にしているため、ヒータが昇温能力に不足の生じる状態
にあることをより正確に判断することができ、燃費の悪
化を極力抑えつつ、ヒータの昇温能力に不足が生じるの
を確実に抑制することができるようになる。

【００３５】請求項８に記載した発明では、請求項１乃
至７のいずれかに記載した内燃機関の燃焼制御装置にお
いて、前記ヒータによる前記車室内の昇温要求の有無を
判断し要求無しである旨判断されるときに前記制御手段
による燃焼形態の切り替えを禁止する禁止手段を更に備
えるようにしている。

【００３６】上記構成によれば、ヒータによって車室内
を昇温する必要の無いときに機関熱効率が不必要に低下
してしまうのが回避されるようになる。従って、請求項
１乃至７のいずれかに記載した発明の作用効果に加え
て、燃費の悪化を確実に防止することができるようにな
る。

【００３７】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］以下、本発明
を車両に搭載される筒内燃料噴射式ガソリンエンジンの
燃焼制御装置に適用するようにした第１の実施形態につ
いて説明する。

【００３８】図１は、本実施形態におけるエンジン１
０、同エンジン１０の燃焼制御装置、並びに車両９０に
搭載された空調装置５０の概略構成を示している。エン
ジン１０はシリンダヘッド１１とシリンダブロック１２
とを備えている。シリンダブロック１２には複数のシリ
ンダ１３（図１ではその一つを示す）が形成されてお
り、これらシリンダ１３内には機関ピストン１５が往復
動可能に設けられている。このピストン１５と、シリン
ダ１３及びシリンダヘッド１１とによって燃焼室１４が
区画形成されている。

【００３９】シリンダヘッド１１及びシリンダブロック
１２の内部には、ウォータジャケット２０が形成されて
いる。このウォータジャケット２０内には、ウォータポ
ンプ６０の作動に基づいて機関冷却水が循環されてお
り、この機関冷却水によってシリンダヘッド１１及びシ
リンダブロック１２が冷却される。また、この冷却の際
に、機関冷却水はシリンダヘッド１１及びシリンダブロ
ック１２の熱を吸収して温度上昇する。

【００４０】シリンダヘッド１１には、燃焼室１４に通
じる吸気通路１６が形成されており、同通路１６には、
吸入空気量を調節するスロットルバルブ１７が設けられ
ている。また、吸気通路１６においてスロットルバルブ
１７の下流側には、燃焼室１４内に吸入空気によって形
成されるスワール流の強度を調節するスワールコントロ
ールバルブ１８が設けられている。これらスロットルバ
ルブ１７及びスワールコントロールバルブ１８は、スロ
ットルモータ３３及びスワールモータ３４によりそれぞ
れ開閉駆動される。上記各モータ３３，３４にそれぞれ
入力される駆動信号に基づいてスロットルバルブ１７の
開度（スロットル開度ＴＡ）及びスワールコントロール
バルブ１８の開度（スワール開度）が設定される。

【００４１】シリンダヘッド１１には、燃焼室１４内に
燃料を直接噴射するインジェクタ３２が各シリンダ１３
に対応してそれぞれ設けられている。このインジェクタ
３２には、デリバリパイプ（図示略）を通じて高圧の燃
料が供給されている。このインジェクタ３２に入力され
る駆動信号に基づいて燃料噴射量及び燃料噴射時期がそ
れぞれ設定される。

【００４２】シリンダヘッド１１には、燃焼室１４内の
混合気に着火する点火プラグ３０が設けられている。点
火プラグ３０には、点火コイル（図示略）を内蔵するイ
グナイタ３１が接続されている。このイグナイタ３１に
入力される駆動信号に基づいて点火プラグ３０の点火時
期が設定される。

【００４３】上記スロットル開度、スワール開度、噴射
量、噴射時期、点火時期等々は、いずれも電子制御装置
８０によって制御される。この電子制御装置８０は、演
算処理を実行する演算部８２、各種制御プログラムやそ
の実行に際して参照されるデータ等が記憶された記憶部
８４、上記各モータ３３，３４，インジェクタ３２、イ
グナイタ３１等々に駆動信号を出力する出力部８６、各
種センサからの信号が入力される入力部８８等々によっ
て構成されている。

【００４４】これらセンサの一部として、吸気通路１６
には、吸入空気の圧力（吸気圧ＰＭ）を検出するための
吸気圧センサ６９が設けられている。エンジン１０のク
ランクシャフト及びカムシャフト（いずれも図示略）の
近傍には、それぞれクランク角センサ７０及びカム角セ
ンサ７１が設けられている。これらセンサ７０，７１の
検出信号に基づいて、クランクシャフトの回転速度（機
関回転速度ＮＥ）とその回転位相（クランク角ＣＡ）が
検出される。

【００４５】また、シリンダブロック１２には、機関冷
却水の温度（冷却水温度ＴＨＷ）を検出するための水温
センサ７２が設けられている。アクセルペダル７８の近
傍には、その踏込量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出す
るためのアクセルセンサ７３が設けられている。

【００４６】更に、車室９２には、その内部の温度（車
室内温度ＴＨＣ）を検出するための車室温センサ７４が
設けられている。車両において外気に接触する部分に
は、外気の温度（外気温度ＴＨＡ）を検出するための外
気温センサ７５が設けられている。

【００４７】これらセンサ６９〜７５はいずれも電子制
御装置８０の入力部８８に接続されており、それらの検
出信号が同入力部８８に出力される。電子制御装置８０
は、上記各センサ６９〜７５を含む各種センサからの検
出信号に基づいて燃焼制御等、エンジン１０に係る各種
制御を実行する。

【００４８】例えば、この電子制御装置８０により実行
される燃焼制御においては、エンジン１０の燃焼形態が
以下の２つの形態に切り替えられる。［均質燃焼］燃
焼形態が均質燃焼に切り替えられると、燃料は吸気行程
中に噴射されるようになる。従って、噴射燃料は点火時
までに燃焼室１４内に均一に分散され、混合気の燃料濃
度が燃焼室１４内のどの部分においても略等しくなって
いる状態で燃焼が行われるようになる。また、混合気の
空燃比は、理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）近傍に設定
される。

【００４９】［成層燃焼］一方、燃焼形態が成層燃焼
に切り替えられると、燃料は圧縮行程中に噴射されるよ
うになる。従って、噴射燃料は点火時に燃焼室１４内の
点火プラグ３０近傍に偏在するようになり、同近傍に燃
料濃度の高い混合気の層が形成された状態で燃焼が行わ
れるようになる。また、混合気の空燃比（燃焼室１４内
の平均的な空燃比）は、理論空燃比よりも高い希薄空燃
比（Ａ／Ｆ＝２３〜５０）に設定される。

【００５０】ここで、上記均質燃焼時及び成層燃焼時に
おける、混合気の空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）、スロットル開度
ＴＡ（ｎ）、噴射時期ＡＩＮＪ（ｎ）、燃焼室１４内に
実際に噴射される燃料噴射量（最終噴射量）ＱＩＮＪＦ
（ｎ）、ポンプ損失ＬＰ（ｎ）、冷却損失ＬＣ（ｎ）
（ｎ＝０，２、ｎ＝０は成層燃焼時、ｎ＝２は均質燃焼
時の値を示す）をそれぞれ機関出力を一定として比較し
た場合、以下の各式（１ａ）〜（６ａ）に示すような関
係が成立する。尚、噴射時期ＡＩＮＪ（ｎ）に関しては
大きいほど進角側の時期であるとする。

【００５１】Ａ／Ｆ（０）＞Ａ／Ｆ（２）・・・（１ａ）ＴＡ（０）＞ＴＡ（２）・・・（２ａ）ＡＩＮＪ（０）＜ＡＩＮＪ（２）・・・（３ａ）ＱＩＮＪＦ（０）＜ＱＩＮＪＦ（２）・・・（４ａ）ＬＰ（０）＜ＬＰ（２）・・・（５ａ）ＬＣ（０）＜ＬＣ（２）・・・（６ａ）上記各式（５ａ），（６ａ）に示すように、均質燃焼時
にあっては、ポンプ損失及び冷却損失がいずれも成層燃
焼時よりも大きくなるため、同成層燃焼時よりも機関熱
効率が低下するようになる。

【００５２】次に、空調装置５０の構成についてその動
作も併せて概略的に説明する。この空調装置５０は、車
室９２内の温度を所定の温度に調節するためのものであ
り、図１に示すように、ヒータコア５１、エバポレータ
５３、ブロアファン５２等々を備えて構成されている。

【００５３】ヒータコア５１は、空調装置５０内に導入
される空気を加熱するためのものであり、その周囲に加
熱フィン（図示略）が形成された複数のパイプ（図示
略）により構成されている。これらパイプの内部は、機
関冷却水が循環する循環通路になっており、同循環通路
の導入口（図示略）はシリンダヘッド１１のウォータジ
ャケット２０に、導出口（図示略）はウォータポンプ６
０を介してシリンダブロック１２のウォータジャケット
２０にそれぞれ接続されている。従って、ウォータポン
プ６０から吐出される機関冷却水は、シリンダブロック
１２、シリンダヘッド１１を介して上記循環通路内に導
入された後、同通路から再びウォータポンプ６０に戻さ
れることとなる。

【００５４】エバポレータ５３は、空調装置５０内に導
入される空気を冷却するためのものであり、その周囲に
冷却フィン（図示略）が形成された複数のパイプ（図示
略）により構成されている。これらパイプの内部は冷媒
が循環する循環通路になっている。

【００５５】ブロアファン５２は、外気又は内気（車室
９２内の空気）を吸込通路５６を通じて空調装置５０の
内部に導入するとともに、温度調節された外気又は内気
を吹出口５８から空調風として車室９２内に送り出すた
めのものである。

【００５６】吸込通路５６には、外気が導入される状態
と内気が導入される状態とを、その位置に応じて切り替
える内外気切替用ダンパ５９が設けられている。この内
外気切替用ダンパ５９の位置の切り替えは、内外気切替
スイッチ７７の切替位置に基づいて電子制御装置８０に
より制御される。

【００５７】ブロアファン５２の作動によって空調装置
５０の内部に導入された空気（外気又は内気）は、エバ
ポレータ５３の各パイプの周囲を通過する。この際、空
気は冷却フィンにより熱を奪われて冷却される。こうし
てエバポレータ５３の各パイプの周囲を通過した空気の
一部は更に、ヒータコア５１の各パイプの周囲を通過す
る。この際、加熱フィンから熱が伝達されることにより
空気は温度上昇する。この温度上昇量は冷却水温度ＴＨ
Ｗに応じて変化し、同冷却水温度ＴＨＷが高くなるほど
大きくなる。

【００５８】また、ヒータコア５１とエバポレータ５３
との間には、エバポレータ５３を通過した空気のうち、
ヒータコア５１を通過する空気の割合をその位置に応じ
て調節する温度調節用ダンパ５７が設けられている。こ
の温度調節用ダンパ５７の位置は、温度設定スイッチ７
６の設定位置に基づいて電子制御装置８０により制御さ
れる。

【００５９】例えば、この温度設定スイッチ７６が最も
低温側の設定位置に切り替えられていると、空気がヒー
タコア５１を通過しないように温度調節用ダンパ５７の
位置が調節される。従って、エバポレータ５３を通過し
て冷却された空気がそのまま空調風として車室９２内に
送られるようになる。即ち、このように温度設定スイッ
チ７６が最も低温側の設定位置に切り替えられている場
合には、車室９２の温度調節に対してヒータコア５１に
よる加熱は全く寄与しないこととなる。

【００６０】また、温度設定スイッチ７６の設定位置が
高温側にあるほど、ヒータコア５１を通過する空気の量
が多くなるように温度調節用ダンパ５７の位置が調節さ
れる。従って、空調風の温度はより高温になり、車室９
２内における温度上昇速度が増大するようになる。

【００６１】ところで、車室９２内の温度を上昇させよ
うとする際、機関冷却水の温度が低くなっていると、空
調装置５０において十分な昇温能力を確保できなくなる
おそれがある。そこで、本実施形態では、エンジン１０
の燃焼形態を好適に制御することにより、燃焼室１４の
燃焼ガスから機関冷却水に伝達される熱量を確保して、
上記のような空調装置５０の昇温能力に不足が生じるの
回避するようにしている。

【００６２】以下、こうした本実施形態における燃焼制
御の詳細について図２〜４を併せ参照して説明する。図
２は、燃焼形態を上記均質燃焼及び成層燃焼のうちのい
ずれに設定してエンジン１０の運転を行うかを決定する
際の手順を示すフローチャートである。このフローチャ
ートに示す一連の処理（運転モード設定処理）は、電子
制御装置８０により所定のクランク角ＣＡ毎の割込処理
として繰り返し実行される。

【００６３】この運転モード設定処理の実行に際して
は、まず機関回転速度ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰが
読み込まれた後（ステップ１１０）、この機関回転速度
ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰに基づいて基本噴射量Ｑ
ＩＮＪＢが算出される（ステップ１２０）。この基本噴
射量ＱＩＮＪＢは、運転モードを成層燃焼運転としたと
きに機関回転速度ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰに応じ
た機関出力を得るのに必要となる燃料の量であり、エン
ジン１０の負荷（機関負荷）に相当するものともなって
いる。

【００６４】次に、機関回転速度ＮＥに基づいて第１の
判定値ＱＩＮＪＢａ及び第２の判定値ＱＩＮＪＢｂがそ
れぞれ設定される（ステップ１３０）。これら判定値Ｑ
ＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢｂは、運転モードを均質燃焼運
転及び成層燃焼運転のうちのいずれに設定するかを判定
するためのものである。

【００６５】特に、第２の判定値ＱＩＮＪＢｂは、空調
装置５０が昇温能力に不足の生じる状態にあるか否かを
判定するためのものでもある。基本噴射量ＱＩＮＪＢが
この第２の判定値ＱＩＮＪＢｂ以下である場合には、燃
焼室１４内に発生する燃焼熱量が少なく、機関冷却水に
伝達される熱量が少ないために、空調装置５０が昇温能
力に不足の生じる状態にあると判定することができる。

【００６６】電子制御装置８０の記憶部８４には、機関
回転速度ＮＥとこれら判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢ
ｂとの関係を定義する演算用データがそれぞれ記憶され
ており、これら演算用データに基づいて上記各判定値Ｑ
ＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢｂがそれぞれ設定される。

【００６７】図３は、この各演算用データをマップとし
て示している。同図に示すように、これら各判定値ＱＩ
ＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢｂの間には、機関回転速度ＮＥを
一定とした場合に、［ＱＩＮＪＢａ（ＮＥ）＞ＱＩＮＪ
Ｂｂ（ＮＥ）］なる関係が常に成立している。

【００６８】こうして各判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪ
Ｂｂが設定された後、これら判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩ
ＮＪＢｂと基本噴射量ＱＩＮＪＢとがそれぞれ比較され
る（ステップ１４０及びステップ１５０）。

【００６９】そして、基本噴射量ＱＩＮＪＢが第１の判
定値ＱＩＮＪＢａ以上である旨判定されると（ステップ
１４０：ＹＥＳ）、エンジン１０の運転モードが均質燃
焼運転に設定され、運転モード指示値ＦＭＯＤＥは
「２」に設定される（ステップ１８０）。この運転モー
ド指示値ＦＭＯＤＥは、本処理ルーチンとは別の処理ル
ーチンにおいて、エンジン１０の各制御量をその運転モ
ードに適合するように決定する際に用いられるものであ
る。

【００７０】また、基本噴射量ＱＩＮＪＢが第１の判定
値ＱＩＮＪＢａよりも小さく且つ第２の判定値ＱＩＮＪ
Ｂｂよりも大きい旨判定された場合（ステップ１４０：
ＮＯ、ステップ１５０：ＮＯ）には、運転モードが成層
燃焼運転に設定され、運転モード指示値ＦＭＯＤＥは
「０」に設定される（ステップ１６０）。

【００７１】一方、基本噴射量ＱＩＮＪＢが第２の判定
値ＱＩＮＪＢｂ以下である旨判定された場合（ステップ
１４０：ＮＯ、ステップ１５０：ＹＥＳ）には、空調装
置５０が昇温能力に不足の生じる状態にあると判断さ
れ、運転モードが均質燃焼運転に設定される（ステップ
１８０）。

【００７２】こうした基本噴射量ＱＩＮＪＢと各判定値
ＱＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢｂとの比較判断が行われるこ
とにより、機関回転速度ＮＥが同じ値であっても、エン
ジン１０の運転モードは基本噴射量ＱＩＮＪＢ、即ち機
関負荷に応じて異なるモードに設定される。

【００７３】例えば、図３に示すように、機関回転速度
ＮＥが同じ所定値ＮＥ１であっても、基本噴射量ＱＩＮ
ＪＢが所定値ＱＩＮＪＢ１（＞ＱＩＮＪＢａ（ＮＥ
１））である場合には、運転モードは均質燃焼運転に設
定され、基本噴射量ＱＩＮＪＢが所定値ＱＩＮＪＢ２
（ＱＩＮＪＢｂ（ＮＥ１）＜ＱＩＮＪＢ２＜ＱＩＮＪＢ
ａ（ＮＥ１））である場合には、運転モードは成層燃焼
運転に設定される。更に、基本噴射量ＱＩＮＪＢが所定
値ＱＩＮＪＢ３（＜ＱＩＮＪＢｂ（ＮＥ１））にまで減
少した場合には、運転モードは均質燃焼運転に設定され
るようになる。

【００７４】以上のようにして、エンジン１０の運転モ
ードが均質燃焼運転及び成層燃焼運転のいずれかに決定
されると、本処理ルーチンは一旦終了される。そして、
電子制御装置８０は別の処理ルーチンにおいて、上記運
転モード指示値ＦＭＯＤＥの値に基づいて各運転モード
に適合するように、エンジン１０の各種制御量を設定す
る。この際、電子制御装置８０は、設定されている運転
モード（燃焼形態）に関わらず、基本噴射量ＱＩＮＪＢ
（機関負荷）に応じた所定の機関出力が確保されるよう
に各種制御量を設定する。従って、均質燃焼運転時の最
終噴射量ＱＩＮＪＦは、成層燃焼運転時の最終噴射量Ｑ
ＩＮＪＦ、即ち基本噴射量ＱＩＮＪＢよりも常に多くな
る。

【００７５】以上説明したように、本実施形態の燃焼制
御では、基本噴射量ＱＩＮＪＢが大きい機関高負荷領域
には、運転モードが均質燃焼運転に設定される。一方、
基本噴射量ＱＩＮＪＢが少ない機関低負荷領域には、基
本的に運転モードが成層燃焼運転に設定されるものの、
アイドリング運転領域等の基本噴射量ＱＩＮＪＢが最も
少なくなる運転領域においては再び運転モードが均質燃
焼運転に設定されるようになる。

【００７６】図４は、機関運転状態（機関回転速度ＮＥ
及び基本噴射量ＱＩＮＪＢ）が図３の点Ａに示す状態か
ら点Ｂに示す状態を経て点Ｃに示す状態にまで順次変化
した場合の、燃焼ガスから機関冷却水に伝達される時間
当たりの熱量（伝達熱量）の変化を示すタイミングチャ
ートである。

【００７７】同図に示すように、機関運転状態が図３の
点Ａに示す状態から点Ｂに示す状態に移行する期間（タ
イミングｔａからタイミングｔｂまでの期間）では、燃
料噴射量の減少に伴って伝達熱量は徐々に減少する。

【００７８】その後、機関運転状態が点Ｂに示す状態
（基本噴射量ＱＩＮＪＢ＝第２の判定値ＱＩＮＪＢｂ）
に達し、運転モードが成層燃焼運転から均質燃焼運転へ
と切り替えられると（タイミングｔｂ）、この切り替え
に伴ってポンプ損失及び冷却損失が増大して機関熱効率
が低下するようになる。従って、噴射燃料の燃焼熱のう
ち機関出力に変換される割合が低下し、機関運転に際し
て成層燃焼運転時よりも多くの燃料が必要になるととも
に、冷却損失の増大に伴って機関冷却水に伝達される燃
焼熱の割合も増大する。その結果、このタイミングｔｂ
において伝達熱量が一時的に増大するようになる。

【００７９】そして、機関運転状態が図３の点Ｂに示す
状態から点Ｃに示す状態に移行する期間（タイミングｔ
ｂからタイミングｔｃまでの期間）では、燃料噴射量の
減少に伴って伝達熱量は徐々に減少するものの、同伝達
熱量は運転モードを成層燃焼運転に設定しているとき
（この場合の伝達熱量を図４に二点鎖線にて示す）より
も常に大きくなる。従って、機関冷却水の温度上昇が促
進され、空調装置５０における十分な昇温能力が確保さ
れるようになる。

【００８０】従って、本実施形態によれば、以下に列記
する作用効果を奏することができるようになる。（１）空調装置５０が昇温能力に不足の生じる状態にあ
る旨判断されるときに、成層燃焼時よりも機関熱効率が
低下するように燃焼形態を制御するようにしているた
め、機関運転に際して成層燃焼運転時よりも多くの燃料
が必要になり、燃焼室１４内の燃焼ガスから機関冷却水
に伝達される熱量が増大するようになる。従って、機関
冷却水の温度上昇が促進されるようになり、空調装置５
０の昇温能力に不足が生じるのを抑制することができる
ようになる。

【００８１】（２）特に、この際には、運転モードを均
質燃焼運転に設定するようにしているため、冷却損失の
増大に伴って燃焼室１４の内壁に接触する燃焼ガスの温
度が成層燃焼運転時と比較して大幅に高くなり、より多
くの燃焼熱が機関冷却水に伝達され、その温度上昇が更
に促進されるようになる。従って、空調装置５０におけ
る十分な昇温能力を確保することができるようになる。

【００８２】（３）また、機関冷却水に伝達される熱量
と相関の高い機関負荷（基本噴射量ＱＩＮＪＢ）を所定
の判定値（第２の判定値ＱＩＮＪＢｂ）と比較し、同機
関負荷が判定値以下であることに基づいて、空調装置５
０が昇温能力に不足の生じる状態にあることを判断して
いるため、その判断を適切なものとすることができるよ
うになる。

【００８３】［第２の実施形態］次に、本発明の第２の
実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中心
に説明する。上記第１の実施形態では、空調装置５０が
昇温能力に不足の生じる状態にあると判断されるとき
に、運転モードを均質燃焼運転に設定するようにしてい
たが、本実施形態では、同運転モードを亜成層燃焼運転
に設定することにより、空調装置５０の昇温能力を確保
するようにしている。

【００８４】まず、亜成層燃焼について上記成層燃焼及
び均質燃焼と比較して説明する。［亜成層燃焼］燃焼形態が亜成層燃焼に切り替えられ
ると、燃料は成層燃焼時と同様に圧縮行程中に噴射され
ようになる。従って、噴射燃料は点火時に燃焼室１４内
の点火プラグ３０近傍に偏在するようになる。

【００８５】但し、この亜成層燃焼時には、成層燃焼時
と比較して、スロットル開度ＴＡが小さく設定されると
ともに、燃料噴射時期が進角側の時期に設定される。従
って、吸入空気量が減少するとともに、燃焼室１４内に
おける噴射燃料の分散が促進されるようになる。

【００８６】その結果、この亜成層燃焼時にあっては、
点火プラグ３０近傍に形成される燃料濃度の高い混合気
層と、それ以外の部分に形成される燃料濃度の低い混合
気層との間の濃度差が成層燃焼時と比較して小さくな
る。換言すれば、亜成層燃焼時には成層燃焼時よりも成
層強度が弱められることとなる。

【００８７】ここで、亜成層燃焼時、成層燃焼時及び均
質燃焼時における、混合気の空燃比Ａ／Ｆ（ｎ）、スロ
ットル開度ＴＡ（ｎ）、噴射時期ＡＩＮＪ（ｎ）、燃料
噴射量ＱＩＮＪＦ（ｎ）、ポンプ損失ＬＰ（ｎ）、冷却
損失ＬＣ（ｎ）（ｎ：０，１，２、ｎ＝０は成層燃焼
時、ｎ＝１は亜成層燃焼時、ｎ＝２は均質燃焼時の値を
示す）をそれぞれ機関出力を一定として比較した場合、
以下の各式（１ｂ）〜（６ｂ）に示すような関係が成立
する。尚、噴射時期ＡＩＮＪ（ｎ）に関しては大きいほ
ど進角側の時期であるとする。

【００８８】Ａ／Ｆ（０）＞Ａ／Ｆ（１）＞Ａ／Ｆ（２）・・・（１ｂ）ＴＡ（０）＞ＴＡ（１）＞ＴＡ（２）・・・（２ｂ）ＡＩＮＪ（０）＜ＡＩＮＪ（１）＜ＡＩＮＪ（２）・・・（３ｂ）ＱＩＮＪＦ（０）＜ＱＩＮＪＦ（１）＜ＱＩＮＪＦ（２）・・・（４ｂ）ＬＰ（０）＜ＬＰ（１）＜ＬＰ（２）・・・（５ｂ）ＬＣ（０）＜ＬＣ（１）＜ＬＣ（２）・・・（６ｂ）上記各式（５ｂ），（６ｂ）に示すように、この亜成層
燃焼時にあっては、ポンプ損失及び冷却損失がいずれも
成層燃焼時よりも大きく、且つ、均質燃焼時よりも小さ
くなる。従って、亜成層燃焼時では、機関熱効率が成層
燃焼時よりも小さく、且つ、均質燃焼時よりも大きくな
る。

【００８９】次に、本実施形態における燃焼制御の詳細
について図５〜７を併せ参照して説明する。図５は、本
実施形態における運転モード設定処理の処理手順を示す
フローチャートである。この図５に示すフローチャート
において、先の図２に示すフローチャートと同じ符号を
付したステップについては処理内容が同一であるため、
その詳細な説明は省略する。

【００９０】運転モード設定処理の実行に際しては、ま
ず機関回転速度ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰが読み込
まれ、これらに基づいて基本噴射量ＱＩＮＪＢが算出さ
れる（ステップ１１０，１２０）。そして、機関回転速
度ＮＥに基づいて第１の判定値ＱＩＮＪＢａ及び第３の
判定値ＱＩＮＪＢｃがそれぞれ設定される（ステップ１
３２）。

【００９１】この第３の判定値ＱＩＮＪＢｃは、空調装
置５０が昇温能力に不足の生じる状態にあるか否かを判
定するためのものである。基本噴射量ＱＩＮＪＢが、こ
の第３の判定値ＱＩＮＪＢｃ以下である場合には、燃焼
室１４内に発生する燃焼熱量が少なく、機関冷却水に伝
達される熱量が少ないために、空調装置５０が昇温能力
に不足の生じる状態にあると判定することができる。

【００９２】記憶部８４には、機関回転速度ＮＥと各判
定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢｃとの関係を定義する演
算用データがそれぞれ記憶されており、これら演算用デ
ータに基づいて上記各判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢ
ｃが設定される。

【００９３】図７は、これら演算用データをマップとし
て示している。同図に示すように、これら各判定値ＱＩ
ＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢｃとの間には、機関回転速度ＮＥ
を一定とした場合に、［ＱＩＮＪＢａ（ＮＥ）＞ＱＩＮ
ＪＢｃ（ＮＥ）］なる関係が常に成立している。

【００９４】次に、第１の判定値ＱＩＮＪＢａ及び第３
の判定値ＱＩＮＪＢｃと基本噴射量ＱＩＮＪＢとがそれ
ぞれ比較される（ステップ１４０，１４５）。そして、
基本噴射量ＱＩＮＪＢが第１の判定値ＱＩＮＪＢａ以上
である旨判定されると（ステップ１４０：ＹＥＳ）、エ
ンジン１０の運転モードは均質燃焼運転（ＦＭＯＤＥ＝
２）に設定される（ステップ１８０）。

【００９５】また、基本噴射量ＱＩＮＪＢが第１の判定
値ＱＩＮＪＢａよりも小さく、且つ、第３の判定値ＱＩ
ＮＪＢｃよりも大きい旨判断された場合（ステップ１４
０：ＮＯ、ステップ１４５：ＮＯ）は、エンジン１０の
運転モードが成層燃焼運転（ＦＭＯＤＥ＝０）に設定さ
れる（ステップ１６０）。

【００９６】一方、基本噴射量ＱＩＮＪＢが第３の判定
値ＱＩＮＪＢｃ以下である旨判断された場合（ステップ
１４０：ＮＯ、ステップ１４５：ＹＥＳ）は、空調装置
５０が昇温能力に不足の生じる状態にあるため、エンジ
ン１０の運転モードが亜成層燃焼運転に設定され、運転
モード指示値ＦＭＯＤＥは「１」に設定される（ステッ
プ１７０）。

【００９７】以上のようにして、エンジン１０の運転モ
ードが、均質燃焼運転、成層燃焼運転、及び亜成層燃焼
運転のいずれかに設定されると、本処理ルーチンは一旦
終了される。

【００９８】そして、電子制御装置８０は、上記運転モ
ード指示値ＦＭＯＤＥの値に基づいてエンジン１０の各
種制御量を設定する。次に、こうした制御量設定の詳細
な手順について図６に示すフローチャートを参照して説
明する。このフローチャートに示す一連の処理は、電子
制御装置８０により所定のクランク角ＣＡ毎の割込処理
として繰り返し実行される。

【００９９】まず、この設定に際して、まず上記運転モ
ード指示値ＦＭＯＤＥが「０」及び「１」のいずれかで
あるか否かが判断される（ステップ２１０）。換言すれ
ば、運転モードとして成層燃焼運転（亜成層燃焼運転を
含む）及び均質燃焼運転のいずれに設定されているかが
判断される。ここで、運転モードが均質燃焼運転に設定
されていると判断されると（ステップ２１０：ＮＯ）、
均質燃焼運転に適合するように、エンジン１０の各種制
御量が設定される（ステップ２６０）。因みに、均質燃
焼運転時にあっては、機関負荷として吸気圧センサ６９
により検出される吸気圧ＰＭが用いられ、この吸気圧Ｐ
Ｍと機関回転速度ＮＥとに基づいて各制御量が設定され
る。こうして均質燃焼運転時におけるエンジン１０の各
種制御量が設定されると、本処理ルーチンは一旦終了さ
れる。

【０１００】一方、運転モードが成層燃焼運転或いは亜
成層燃焼運転に設定されている旨判断された場合（ステ
ップ２１０：ＹＥＳ）、まず、基本噴射量ＱＩＮＪＢ及
び機関回転速度ＮＥに基づいて、スロットル開度ＴＡ、
燃料の噴射時期ＡＩＮＪ及び最終噴射量ＱＩＮＪＦ（＝
基本噴射量ＱＩＮＪＢ）等々がそれぞれ成層燃焼運転に
適合する値として算出される（ステップ２２０）。

【０１０１】その後、運転モードが亜成層燃焼運転に設
定されているか否かが更に判断される（ステップ２３
０）。ここで、運転モードが亜成層燃焼運転に設定され
ていない旨判断された場合（ステップ２３０：ＮＯ）、
本処理ルーチンは一旦終了される。

【０１０２】一方、運転モードが亜成層燃焼運転に設定
されている旨判断された場合（ステップ２３０：ＹＥ
Ｓ）には、スロットル開度ＴＡ、噴射時期ＡＩＮＪ、及
び最終噴射量ＱＩＮＪＦについての補正量ＤＴＡ，ＤＡ
ＩＮＪ，ＤＱＩＮＪがそれぞれ算出される。そして、こ
れら各補正量ＤＴＡ，ＤＡＩＮＪ，ＤＱＩＮＪに基づい
て、スロットル開度ＴＡ、噴射時期ＡＩＮＪ、及び最終
噴射量ＱＩＮＪＦが補正されることにより、これら制御
量ＴＡ，ＡＩＮＪ，ＱＩＮＪＦは亜成層燃焼運転に適合
する値に設定される（ステップ２４０〜２５２）。

【０１０３】まず、基本噴射量ＱＩＮＪＢ及び機関回転
速度ＮＥに基づいてスロットル開度ＴＡの閉込量ＤＴＡ
が算出されるとともに（ステップ２４０）、現在の成層
燃焼運転に適合するスロットル開度ＴＡが、この閉込量
ＤＴＡの分だけ小さく補正される（ステップ２４２）。

【０１０４】更に、閉込量ＤＴＡに基づいて噴射時期Ａ
ＩＮＪの進角量ＤＡＩＮＪが算出される（ステップ２４
４）。この算出に際し、上記進角量ＤＡＩＮＪは閉込量
ＤＴＡが大きくなるほど大きな値として算出される。そ
して、現在の成層燃焼運転に適合する噴射時期ＡＩＮＪ
が、この進角量ＤＡＩＮＪの分だけ進角側の時期に補正
される（ステップ２４６）。

【０１０５】因みに、上記のように閉込量ＤＴＡに基づ
いて進角量ＤＡＩＮＪを算出するようにしているのは以
下の理由による。即ち、スロットル開度ＴＡが閉込量Ｄ
ＴＡに基づき小さく補正されると、吸入空気量が減少す
るため、その減少に伴って点火プラグ３０近傍に偏在す
る混合気の燃料濃度が更に高くなり、失火の発生を招く
おそれがある。また、こうした傾向は閉込量ＤＴＡが大
きくなるほど顕著になる。

【０１０６】そこで、閉込量ＤＴＡが大きくなるほど噴
射時期ＡＩＮＪをより進角側の時期に設定することによ
り、燃料が噴射されてから点火されるまでの時間を長く
して、その分散を促進させることにより、点火プラグ３
０近傍の混合気の濃度が過度に高くなるのを抑制するよ
うにしている。

【０１０７】また、こうした閉込量ＤＴＡ及び進角量Ｄ
ＡＩＮＪに基づくスロットル開度ＴＡ及び噴射時期ＡＩ
ＮＪの補正により、スロットルバルブ１７が閉じられる
とともに燃焼室１４内における噴射燃料の分散が促進さ
れるため、亜成層燃焼運転時にあっては成層燃焼運転時
よりもエンジン１０のポンプ損失及び冷却損失が増大す
るようになる。その結果、機関熱効率の低下に伴って機
関出力が低下するようになるため、亜成層燃焼運転時に
おいて成層燃焼運転時と同じ機関出力を確保するために
は、より多くの燃料が必要とされるようになる。

【０１０８】このため、こうした機関出力の低下を補う
ための噴射量増量値ＤＱＩＮＪが閉込量ＤＴＡに基づい
て算出される（ステップ２５０）。因みに、閉込量ＤＴ
Ａが大きくなるほど、機関熱効率が大きく低下するた
め、この噴射量増量値ＤＱＩＮＪは大きい値として算出
される。そして、この噴射量増量値ＤＱＩＮＪに基づい
て基本噴射量ＱＩＮＪＢが増量補正され、その補正後の
噴射量が亜成層燃焼運転時での最終噴射量ＱＩＮＪＦと
して設定された後（ステップ２５２）、本処理ルーチン
は一旦終了される。

【０１０９】以上説明したように、本実施形態の燃焼制
御では、機関低負荷運転領域において、空調装置５０が
昇温能力に不足の生じる状態にあると判断されると、運
転モードを成層燃焼運転時よりも成層強度を弱めた亜成
層燃焼運転に設定するようにしている。従って、冷却損
失及びポンプ損失の増大に伴う機関熱効率の低下によ
り、機関負荷（基本噴射量ＱＩＮＪＢ）に応じた機関出
力を確保する上で、より多くの燃料が必要とされるよう
になる。その結果、燃焼室１４内の燃焼ガスから機関冷
却水に伝達される熱量が増大し、同機関冷却水の温度上
昇が促進されるようになる。

【０１１０】また、この亜成層燃焼運転時では、成層燃
焼運転時よりも成層強度が弱められているとはいえ、燃
焼室１４の内壁に接触する燃焼ガスの温度は均質燃焼運
転時と比較して低くなり、従って冷却損失が大幅に増大
してしまうようなことはない。

【０１１１】従って、本実施形態によれば、第１の実施
形態において（１）及び（３）に記載した作用効果を奏
することができるのに加え、更に、（４）空調装置５０の昇温能力に不足が生じるのを抑制
しつつ、燃費の悪化を極力抑制することができるように
なる。

【０１１２】［第３の実施形態］次に、本発明の第３の
実施形態について上記第２の実施形態との相違点を中心
に説明する。本実施形態では、空調装置５０が昇温能力
に不足の生じる状態にあると判断されるときに、運転モ
ードを同昇温能力に基づいて亜成層燃焼運転或いは均質
燃焼運転に設定するようにしている。

【０１１３】以下、こうした本実施形態における燃焼制
御の詳細について図８及び図９を併せ参照して説明す
る。図８は、本実施形態における運転モード設定処理の
処理手順を示すフローチャートである。この図８に示す
フローチャートにおいて、先の図５に示すフローチャー
トと同じ符号を付したステップについては処理内容が同
一であるため、その詳細な説明は省略する。

【０１１４】運転モード設定処理の実行に際しては、ま
ず機関回転速度ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰに基づい
て基本噴射量ＱＩＮＪＢが算出される（ステップ１１
０，１２０）。次に、機関回転速度ＮＥに基づいて第１
の判定値ＱＩＮＪＢａ、第２の判定値ＱＩＮＪＢｂ、及
び第３の判定値ＱＩＮＪＢｃがそれぞれ設定される（ス
テップ１３４）。これら各判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩＮ
ＪＢｂ，ＱＩＮＪＢｃのうち、第１の判定値ＱＩＮＪＢ
ａ及び第３の判定値ＱＩＮＪＢｃについては、上記第２
の実施形態において説明したものと同じである。

【０１１５】また、本実施形態における第２の判定値Ｑ
ＩＮＪＢｂは、空調装置５０の昇温能力を判定するため
のものである。即ち、機関負荷（基本噴射量ＱＩＮＪ
Ｂ）が小さくなるほど、燃焼室１４内に発生する燃焼熱
量が少なくなり、機関冷却水に伝達される熱量もまた少
なくなる。従って、基本噴射量ＱＩＮＪＢが第２の判定
値ＱＩＮＪＢｂ以下であるときには、空調装置５０の昇
温能力が相対的に低いと判定することができ、同基本噴
射量ＱＩＮＪＢが第２の判定値ＱＩＮＪＢｂより大きい
ときには、同昇温能力が相対的に高いと判定することが
できる。

【０１１６】図９は、記憶部８４に記憶されている、機
関回転速度ＮＥと各判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢ
ｂ，ＱＩＮＪＢｃとの関係を定義する各演算用データを
マップとして示している。同図に示すように、これら各
判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢｂ，ＱＩＮＪＢｃの間
には、機関回転速度ＮＥを一定とした場合に、［ＱＩＮ
ＪＢａ（ＮＥ）＞ＱＩＮＪＢｃ（ＮＥ）＞ＱＩＮＪＢｂ
（ＮＥ）］なる関係が常に成立している。

【０１１７】次に、これら各判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩ
ＮＪＢｂ，ＱＩＮＪＢｃと基本噴射量ＱＩＮＪＢとがそ
れぞれ比較される（ステップ１４０，１４５，１４
７）。そして、基本噴射量ＱＩＮＪＢが第３の判定値Ｑ
ＩＮＪＢｃ以下である旨判断された場合（ステップ１４
０：ＮＯ、ステップ１４５：ＹＥＳ）は、更に基本噴射
量ＱＩＮＪＢと第２の判定値ＱＩＮＪＢｂとが比較され
る（ステップ１４７）。そして、基本噴射量ＱＩＮＪＢ
が第２の判定値ＱＩＮＪＢｂより大きい旨判断された場
合（ステップ１４７：ＮＯ）は、エンジン１０の運転モ
ードが亜成層燃焼運転に設定され、運転モード指示値Ｆ
ＭＯＤＥは「１」に設定される（ステップ１７０）。

【０１１８】一方、基本噴射量ＱＩＮＪＢが第２の判定
値ＱＩＮＪＢｂ以下である旨判断された場合（ステップ
１４７：ＹＥＳ）は、空調装置５０の昇温能力が相対的
に低く、同昇温能力が特に大きく不足する状態にあるこ
とから、エンジン１０の運転モードが均質燃焼運転に設
定され、運転モード指示値ＦＭＯＤＥが「２」に設定さ
れる（ステップ１８０）。

【０１１９】以上説明したように、本実施形態の燃焼制
御では、機関低負荷運転領域において、空調装置５０が
昇温能力に不足の生じる状態にあると判断されると、運
転モードを成層燃焼運転時よりも機関熱効率の低い亜成
層燃焼運転或いは均質燃焼運転に設定するようにし、更
に空調装置５０の昇温能力が相対的に低く、同昇温能力
が特に大きく不足する状態にあると判断されるときに
は、運転モードを機関熱効率が最も低くなる均質燃焼運
転に設定するようにしている。

【０１２０】従って、空調装置５０の昇温能力が相対的
に低いときには、機関冷却水温がより大きく温度上昇す
るようになり、同昇温能力が速やかに高められるように
なる。一方、空調装置５０の昇温能力が相対的に高いと
きには、機関熱効率の低下が抑えられて燃料消費量の増
大が抑制されるようになる。

【０１２１】その結果、本実施形態によれば、第１の実
施形態において（１）及び（３）に記載した作用効果を
奏することができるのに加え、更に、（５）機関熱効率の低下度合が空調装置５０の昇温能力
に応じて適切に設定されるようになるため、燃費の悪化
を極力抑えつつ、空調装置５０の昇温能力に不足が生じ
るのを確実に抑制することができるようになる。

【０１２２】（６）また、空調装置５０の昇温能力と高
い相関を有する機関負荷（基本噴射量ＱＩＮＪＢ）に基
づいて同昇温能力の大きさを判断するようにしているた
め、これを適切に推定することができ、上記（５）に記
載した作用効果をより確実なものとすることができるよ
うになる。

【０１２３】［第４の実施形態］次に、本発明の第４の
実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中心
に説明する。第１の実施形態では、上記第２の判定値Ｑ
ＩＮＪＢｂを機関回転速度ＮＥのみに基づいて設定する
ようにしていたが、本実施形態では、この第２の判定値
ＱＩＮＪＢｂを機関回転速度ＮＥ及び冷却水温度ＴＨＷ
に基づいて設定するようにしている。

【０１２４】以下、こうした本実施形態における燃焼制
御の詳細について図１０及び図１１並びに先に示した図
２を併せ参照して説明する。本実施形態の運転モード設
定処理では、図２のフローチャートに示す処理手順と以
下の点が異なるのみである。

【０１２５】即ち、機関回転速度ＮＥ及びアクセル開度
ＡＣＣＰに基づいて基本噴射量ＱＩＮＪＢが算出される
と（図２のステップ１２０）、図１０に示すように、ま
ず、機関回転速度ＮＥに基づいて第１の判定値ＱＩＮＪ
Ｂａが設定される（ステップ１３５）。次に、機関回転
速度ＮＥ及び冷却水温度ＴＨＷに基づいて第２の判定値
ＱＩＮＪＢｂが設定される（ステップ１３６）。

【０１２６】記憶部８４には、機関回転速度ＮＥと第１
の判定値ＱＩＮＪＢａとの関係を定義する演算用データ
の他、機関回転速度ＮＥ及び冷却水温度ＴＨＷと第２の
判定値ＱＩＮＪＢｂとの関係を定義する演算用データが
記憶されており、各判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢｂ
はこれら演算用データに基づいて設定される。

【０１２７】図１１は、上記各演算用データをマップと
して示している。同図に示すように、機関回転速度ＮＥ
を一定とした場合、第２の判定値ＱＩＮＪＢｂは冷却水
温度ＴＨＷが高くなるほど小さい値に設定される。

【０１２８】こうして各判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪ
Ｂｂが設定されると、これら判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩ
ＮＪＢｂと基本噴射量ＱＩＮＪＢとが比較され、その比
較結果に基づいて、運転モードが成層燃焼運転或いは均
質燃焼運転のいずれかに設定される（図２のステップ１
４０〜１８０）。

【０１２９】以上説明したように、本実施形態の燃焼制
御では、第２の判定値ＱＩＮＪＢｂを、冷却水温度ＴＨ
Ｗが高くなるほど小さく設定するようにしている。この
ため、この第２の判定値ＱＩＮＪＢｂを、空調装置５０
が昇温能力に不足の生じる状態にあるか否かを判定する
上で、より適切な値に設定することができるようにな
る。

【０１３０】即ち、空調装置５０の昇温能力は、現在の
機関負荷、換言すれば現在、燃焼ガスから機関冷却水に
伝達されている熱の他、それ以前に燃焼ガスから機関冷
却水に伝達された熱量によっても変化する。例えば、機
関負荷が小さく機関冷却水に現在伝達されている熱量が
少ないときであっても、それ以前に伝達された熱によっ
て冷却水温度ＴＨＷが十分に高くなっている場合には、
空調装置５０の昇温能力が確保することは可能である。
逆に、機関負荷が大きく機関冷却水に現在伝達されてい
る熱量が多いときであっても、それ以前に十分な熱が機
関冷却水に伝達されておらず、冷却水温度ＴＨＷが極め
て低いような場合には、空調装置５０の昇温能力が不足
するおそれがある。

【０１３１】従って、冷却水温度ＴＨＷに基づいて第２
の判定値ＱＩＮＪＢｂを設定することにより、上記のよ
うな冷却水温度ＴＨＷの変化に応じた昇温能力の変化を
も把握した上で、同判定値ＱＩＮＪＢｂを設定すること
ができるようになる。

【０１３２】その結果、本実施形態によれば、第１の実
施形態において（１）〜（３）に記載した作用効果に加
えて、更に、（７）空調装置５０が昇温能力に不足の生じる状態にあ
ることを正確に判断することができるようになるため、
燃費の悪化を抑えつつ、空調装置５０の昇温能力に不足
が生じるのを確実に抑制することができるようになる。

【０１３３】［第５の実施形態］次に、本発明の第５の
実施形態について上記第２の実施形態との相違点を中心
に説明する。第２の実施形態では、スロットル開度ＴＡ
の閉込量ＤＴＡを基本噴射量ＱＩＮＪＢ及び機関回転速
度ＮＥのみに基づいて設定するようにしていたが、本実
施形態では、この閉込量ＤＴＡを、基本噴射量ＱＩＮＪ
Ｂ及び機関回転速度ＮＥの他、更に冷却水温度ＴＨＷに
基づいて設定するようにしている。

【０１３４】以下、こうした本実施形態における燃焼制
御の詳細について図１２〜１４並びに先の図６を併せ参
照して説明する。本実施形態における各種制御量の設定
手順は、第２の実施形態において説明した図６のフロー
チャートに示す設定手順と以下の点が異なるのみであ
る。

【０１３５】即ち、運転モードとして亜成層燃焼運転が
選択されている旨判断された場合（図６のステップ２３
０：ＹＥＳ）、図１２に示すように、基本噴射量ＱＩＮ
ＪＢ、機関回転速度ＮＥ、及び冷却水温度ＴＨＷに基づ
いて閉込量ＤＴＡが算出される（ステップ２４１）。

【０１３６】ここで、冷却水温度ＴＨＷは、空調装置５
０の昇温能力を推定するためのものであり、同冷却水温
度ＴＨＷが低くなるほど、空調装置５０の昇温能力が低
いと推定される。

【０１３７】記憶部８４には、基本噴射量ＱＩＮＪＢ、
機関回転速度ＮＥ、並びに冷却水温度ＴＨＷと閉込量Ｄ
ＴＡとの関係を定義する演算用データが記憶されてお
り、閉込量ＤＴＡは、この演算用データに基づいて算出
される。

【０１３８】図１３は、基本噴射量ＱＩＮＪＢ及び機関
回転速度ＮＥをいずれも一定にした場合での、冷却水温
度ＴＨＷと閉込量ＤＴＡとの関係を示すグラフである。
同図に示すように、冷却水温度ＴＨＷが低いほど、換言
すれば空調装置５０の昇温能力がより低いと推定される
ほど、閉込量ＤＴＡは大きな値として算出される。

【０１３９】そして、こうして閉込量ＤＴＡが算出され
ると、その閉込量ＤＴＡに基づいてスロットル開度ＴＡ
が補正されるとともに、同閉込量ＤＴＡ等に基づいて噴
射時期ＡＩＮＪ及び最終噴射量ＱＩＮＪＦが亜成層燃焼
運転時に適合するようにそれぞれ算出される（図６のス
テップ２４２〜２５２）。

【０１４０】以上説明したように、本実施形態の燃焼制
御では、空調装置５０が昇温能力に不足の生じる状態で
あると判断されて運転モードを亜成層燃焼運転に設定す
る際に、空調装置５０の昇温能力が低いと推定されると
きほど、亜成層燃焼運転時におけるスロットル開度ＴＡ
の閉込量ＤＴＡを大きく設定するようにしている。

【０１４１】また、このように閉込量ＤＴＡが大きく設
定されるほど、噴射時期ＡＩＮＪが進角側の時期に設定
されるとともに、最終噴射量ＱＩＮＪＦが増量されるよ
うになる。その結果、空調装置５０の昇温能力が低いと
推定されるときほど、亜成層燃焼運転時における成層強
度がより大きく弱められるようになる。

【０１４２】このため、図１４に示すように、冷却水温
度ＴＨＷが低く、従って空調装置５０の昇温能力が低い
と推定されるときには、機関熱効率の低下度合が大きく
なり、機関冷却水に伝達される時間当たりの熱量が多く
なる。従って、機関冷却水温がより大きく温度上昇する
ようになり、空調装置５０の昇温能力が速やかに高めら
れるようになる。一方、冷却水温度ＴＨＷが高く、従っ
て空調装置５０の昇温能力が高いと推定されるときに
は、機関熱効率の低下が抑えられるため、機関冷却水に
伝達される熱量が少なくなり、燃料消費量の増大も抑制
されるようになる。

【０１４３】その結果、本実施形態によれば、第１の実
施形態において（１）及び（３）に記載した作用効果、
並びに第２の実施形態において（４）に記載した作用効
果に加えて、更に、（８）亜成層燃焼時の成層強度が空調装置５０の昇温能
力に応じて適切に設定されるようになるため、燃費の悪
化を抑えつつ、空調装置５０の昇温能力に不足が生じる
のを確実に抑制することができるようになる。

【０１４４】（９）また、空調装置５０の昇温能力と高
い相関を有する冷却水温度ＴＨＷに基づいて同昇温能力
を推定するようにしているため、これを適切に推定する
ことができるようになり、上記（８）に記載した作用効
果をより確実なものとすることができるようになる。

【０１４５】［第６の実施形態］次に、本発明の第６の
実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中心
に説明する。本実施形態では、基本噴射量ＱＩＮＪＢと
各判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢｂとを比較判断する
とともに、ヒータコア５１を通過した温風の温度（空気
が所定の流速をもってヒータコア５１を通過した直後の
同空気の温度）が、空調装置５０の昇温能力を十分に確
保できる所定温度より高いか否かを判断し、それら判断
結果に基づいて運転モードを設定するようにしている。

【０１４６】以下、こうした本実施形態における燃焼制
御の詳細について図１５を併せ参照して説明する。図１
５は、本実施形態における運転モード設定処理の処理手
順を示すフローチャートである。この図１５に示すフロ
ーチャートにおいて、先の図２に示すフローチャートと
同じ符号を付したステップについては処理内容が同一で
あるため、その詳細な説明は省略する。

【０１４７】この運転モード設定処理に際して、基本噴
射量ＱＩＮＪＢと各判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢｂ
とが比較される（ステップ１４０，１５０）。そして、
基本噴射量ＱＩＮＪＢが第２の判定値ＱＩＮＪＢｂ以下
である旨判断された場合（１５０：ＹＥＳ）、更にヒー
タコア５１を通過した温風の温度が所定温度（例えば５
０℃）より高いか否かが判断される（ステップ１５
５）。

【０１４８】この判断は、以下に示すような手順に従っ
て行われる。まず、内外気切替スイッチ７７の切替位置
に基づいて空調装置５０が外気導入状態にあるか或いは
内気導入状態にあるかを判断する。そして、外気導入状
態である場合には、冷却水温度ＴＨＷ及び外気温度ＴＨ
Ａに基づいて温風の温度を推定し、その推定温度が前記
所定温度より高いか否かを判断する。また、内気導入状
態である場合には、冷却水温度ＴＨＷ及び車室内温度Ｔ
ＨＣに基づいて温風の温度を推定し、その推定温度が前
記所定温度より高いか否かを判断する。

【０１４９】また、上記温風の温度は、例えば以下の各
演算式に基づいて推定することができる。（外気導入時）ＴＨＥ＝ＴＨＡ＋Ｋ１（ＴＨＷ−ＴＨＡ）＋Ｋ２・・・（７）（内気導入時）ＴＨＥ＝ＴＨＣ＋Ｋ１（ＴＨＷ−ＴＨＣ）＋Ｋ２・・・（８）ＴＨＥ：温風の温度Ｋ１，Ｋ２：定数尚、上記判断において、冷却水温度ＴＨＷは、ヒータコ
ア５１から空気に伝達される熱量の大きさと相関を有す
るパラメータとして、また、外気温度ＴＨＡ及び車室内
温度ＴＨＣは、ヒータコア５１により加熱される前の空
気の初期温度と相関を有するパラメータとしてそれぞれ
参照されている。

【０１５０】このようにして温風の温度が所定温度より
高いか否かが判断され、所定温度以下である旨判断され
た場合（ステップ１５５：ＮＯ）は、運転モードは均質
燃焼運転（ＦＭＯＤＥ＝２）に設定される（ステップ１
８０）。従って、この場合には、機関冷却水の温度上昇
が促進され、空調装置５０の速やかに昇温能力が高めら
れるようになる。

【０１５１】一方、温風の温度が所定温度より高い旨判
断された場合（ステップ１５５：ＹＥＳ）は、運転モー
ドは成層燃焼運転（ＦＭＯＤＥ＝０）に設定される（ス
テップ１６０）。従って、この場合には、均質燃焼運転
時と比較して燃料消費量の増大が抑えられるようにな
る。

【０１５２】以上説明したように、本実施形態の燃焼制
御では、基本噴射量ＱＩＮＪＢが第２の判定値ＱＩＮＪ
Ｂｂ以下である旨判断された場合に、更に温風の温度が
所定温度より高いか否かを判断し、同所定温度より高い
旨判断された場合にのみ、運転モードを均質燃焼運転に
設定するようにしている。

【０１５３】その結果、ヒータコア５１を通過した温風
の温度が高く、空調装置５０において既に十分な昇温能
力が確保されているにも拘わらず、敢えて運転モードが
均質燃焼運転に設定されてしまうことがなくなる。従っ
て、不必要な燃焼効率の低下を招くことがなくなり、同
燃焼効率の低下に伴う燃料消費量の増大も回避されるよ
うになる。

【０１５４】従って、本実施形態によれば、第１の実施
形態において（１）〜（３）に記載した作用効果に加え
て、（１０）ヒータコア５１を通過した温風の温度に基づい
て空調装置５０が昇温能力に不足の生じる状態にあるこ
とを更に正確に判断することができるため、不必要な燃
焼効率の低下を回避して燃費の悪化を極力抑制すること
ができるようになる。

【０１５５】（１１）また、上記のようにヒータコア５
１を通過した温風の温度を判断する際に、機関冷却水か
らの伝達熱量と加熱前の空気の初期温度とを参照するよ
うにしているため、同判断を極めて正確に行うことがで
き、上記（１０）に記載した作用効果を更に確実なもの
とすることができるようになる。

【０１５６】［第７の実施形態］次に、本発明の第７の
実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中心
に説明する。本実施形態では、基本噴射量ＱＩＮＪＢと
各判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢｂとを比較判断する
とともに、温度設定スイッチ７６の設定位置を判断し、
それら判断結果に基づいて運転モードを設定するように
している。

【０１５７】以下、こうした本実施形態における燃焼制
御の詳細について図１６を併せ参照して説明する。図１
６は、本実施形態における運転モード設定処理の処理手
順を示すフローチャートである。この図１６に示すフロ
ーチャートにおいて、先の図２に示すフローチャートと
同じ符号を付したステップについては処理内容が同一で
あるため、その詳細な説明は省略する。

【０１５８】この運転モード設定処理に際して、基本噴
射量ＱＩＮＪＢと各判定値ＱＩＮＪＢａ，ＱＩＮＪＢｂ
とが比較され（ステップ１４０，１５０）、基本噴射量
ＱＩＮＪＢが第２の判定値ＱＩＮＪＢｂ以下である旨判
断された場合、更に温度設定スイッチ７６が最も低温側
の設定位置（最低温位置）に切り替えられているか否か
が判断される（ステップ１５７）。

【０１５９】ここで温度設定スイッチ７６が最低温位置
に切り替えられていないと判断された場合（ステップ１
５７：ＮＯ）、運転モードは均質燃焼運転（ＦＭＯＤＥ
＝２）に設定される（ステップ１８０）。従って、この
場合には、機関冷却水の温度上昇が促進され、空調装置
５０の昇温能力が速やかに高められるようになる。

【０１６０】一方、温度設定スイッチ７６が最低温位置
に切り替えられている旨判断された場合（ステップ１５
７：ＹＥＳ）、空調装置５０による車室９２内の昇温要
求が無く、機関冷却水を温度上昇させる必要が無いこと
から、運転モードは成層燃焼運転（ＦＭＯＤＥ＝０）に
設定される（ステップ１６０）。従って、この場合に
は、均質燃焼運転時と比較して燃料消費量の増大が抑え
られるようになる。

【０１６１】以上説明したように、本実施形態の燃焼制
御では、温度設定スイッチ７６の設定位置に基づいて空
調装置５０による昇温要求の有無を判断し、要求無しと
判断された場合には、機関負荷（基本噴射量ＱＩＮＪ
Ｂ）が判定値（第２の判定値ＱＩＮＪＢｂ）以下である
場合に運転モードを均質燃焼運転に設定するのを禁止
し、同運転モードを成層燃焼運転に設定するようにして
いる。

【０１６２】従って、車室９２内を昇温する必要が無い
のにも拘わらず、運転モードがその昇温能力を確保すべ
く均質燃焼運転に設定されてしまうことがなくなる。従
って、不必要な燃焼効率の低下を招くことがなくなり、
それに伴う燃料消費量の増大も回避されるようになる。

【０１６３】従って、本実施形態によれば、第１の実施
形態において（１）〜（３）に記載した作用効果に加え
て、（１２）燃費の悪化を確実に防止することができるよう
になる。

【０１６４】［その他の実施形態］上記各実施形態は以
下のように構成を変更して実施することもできる。（イ）第１の実施形態において、基本噴射量ＱＩＮＪＢ
が第２の判定値ＱＩＮＪＢｂ以下である旨判断されて運
転モードを均質燃焼運転に設定する場合に、空調装置５
０の昇温能力を推定し、この推定される昇温能力が低い
ほど均質燃焼運転時の点火時期を相対的に遅角側の時期
に設定する。

【０１６５】上記構成によれば、空調装置５０の昇温能
力が低いときには、点火時期の遅角によって燃焼効率が
更に低下し、同等の機関出力を確保するためにはより多
くの燃料が必要になり、冷却損失が更に大きく増大する
ようになる。従って、機関熱効率の低下度合が大きくな
り、機関冷却水温がより大きく温度上昇するため、空調
装置５０の昇温能力が速やかに高められるようになる。
一方、空調装置５０の昇温能力が高いときには、点火時
期の進角によって冷却損失が減少するため、機関熱効率
の低下が抑えられ、燃料消費量の増大も抑制されるよう
になる。

【０１６６】従って、機関熱効率の低下度合が空調装置
５０の昇温能力に応じて適切に設定されるようになり、
燃費の悪化を抑えつつ、空調装置５０の昇温能力に不足
が生じるのを確実に抑制することができるようになる
尚、空調装置５０の昇温能力を推定する際には、第５の
実施形態で示したように、（ａ１）冷却水温度ＴＨＷが
低いほど昇温能力が低いと推定する、といった推定方法
の他、（ａ２）機関負荷（例えば上記基本噴射量ＱＩＮ
ＪＢ）が小さいほど昇温能力が低いと推定する、（ａ
３）車室内温度ＴＨＣ及び外気温度ＴＨＡの少なくとも
一つを参照し、その参照される温度が低いほど昇温能力
が低いと推定する、といった推定方法のいずれか採用す
ることができる。

【０１６７】（ロ）第５の実施形態において、上記（ａ
２）或いは（ａ３）に示す推定方法により空調装置５０
の昇温能力を推定するようにしてもよい。特に上記（ａ
２）に示す推定方法を採用するようにした場合には、機
関負荷（基本噴射量ＱＩＮＪＢ）が小さくなるほどスロ
ットル開度ＴＡの閉込量ＤＴＡが大きな値に設定される
ようになるため、成層燃焼運転から亜成層燃焼運転への
運転モードの切替時における閉込量ＤＴＡを相対的に小
さく設定することができる。従って、こうした運転モー
ドの切替時における機関燃焼状態の急激な変化が抑えら
れ、その変化に伴う機関出力の過渡的な変動を抑制する
ことができるようになる。

【０１６８】（ハ）第５の実施形態、或いは上記各実施
形態（イ），（ロ）では、基本噴射量ＱＩＮＪＢが第２
の判定値ＱＩＮＪＢｂ或いは第３の判定値ＱＩＮＪＢｃ
以下であるときに運転モードを均質燃焼運転或いは亜成
層燃焼運転に設定するようにしたが、冷却水温度ＴＨ
Ｗ、外気温度ＴＨＡ、車室内温度ＴＨＣの少なくとも一
つを参照し、その参照される温度が所定の判定温度以下
である場合に運転モードを均質燃焼運転或いは亜成層燃
焼運転に設定する構成としてもよい。

【０１６９】（ニ）また、第５の実施形態、或いは上記
実施形態（イ），（ロ）において、第２の判定値ＱＩＮ
ＪＢｂ或いは第３の判定値ＱＩＮＪＢｃを冷却水温度Ｔ
ＨＷ、外気温度ＴＨＡ、車室内温度ＴＨＣのいずれかが
高くなるほど小さく設定するようにしてもよい。

【０１７０】（ホ）第３の実施形態では、機関負荷とし
ての基本噴射量ＱＩＮＪＢが第３の判定値ＱＩＮＪＢｃ
以下であるときに、同基本噴射量ＱＩＮＪＢと第２の判
定値ＱＩＮＪＢｂとを比較判断し、その判断結果に基づ
いて運転モードを亜成層燃焼運転或いは均質燃焼運転に
切り替えるようにしたが、この切り替えの判断を冷却水
温度ＴＨＷ、外気温度ＴＨＡ、車室内温度ＴＨＣ等、空
調装置５０の昇温能力と相関を有するパラメータに基づ
いて行うようにしてもよい。

【０１７１】この場合には、例えば、冷却水温度ＴＨ
Ｗ、車室内温度ＴＨＣ、外気温度ＴＨＡの少なくとも一
つを参照し、その参照する温度が所定の判定温度以下で
ある場合には運転モードを均質燃焼運転に、判定温度よ
り高い場合には運転モードを亜成層燃焼運転に設定する
ようにする。

【０１７２】（ヘ）第１〜７の実施形態において、第２
の判定値ＱＩＮＪＢｂ或いは第３の判定値ＱＩＮＪＢｃ
を温度設定スイッチ７６の設定位置に基づいて可変設定
する構成を採用してもよい。この場合には、例えば、温
度設定スイッチ７６の設定位置が高温側にあるほど、第
２の判定値ＱＩＮＪＢｂ或いは第３の判定値ＱＩＮＪＢ
ｃを大きな値に設定する。

【０１７３】（ト）第１〜５の実施形態では、空調装置
５０が昇温能力に不足の生じる状態にある旨判断する
と、その判断と同時に運転モードを均質燃焼運転或いは
亜成層燃焼運転に切り替えるようにしたが、例えば、同
判断が所定時間継続されることを条件に運転モードを切
り替えるようにしてもよい。こうした構成によれば、運
転モードが頻繁に切り替えられることに起因する機関燃
焼状態の悪化を抑制することができるようになる。

【０１７４】（チ）第６の実施形態では、ヒータコア５
１を通過した温風の温度を推定するに際して、冷却水温
度ＴＨＷ、外気温度ＴＨＡ、及び車室内温度ＴＨＣを参
照するようにしたが、例えば、これら各温度ＴＨＷ，Ｔ
ＨＡ，ＴＨＣのうちの一つのみに基づいて上記温風の温
度を推定するようにしてもよい。

【０１７５】（リ）第５の実施形態、或いは上記実施形
態（イ）において、亜成層燃焼運転時の成層強度、或い
は均質燃焼運転時の点火時期の遅角量を、ヒータコア５
１を通過する温風の推定温度に基づいて可変設定するよ
うにしてもよい。この場合には、上記推定温度が低くな
るほど、成層強度を大きく弱め、或いは点火時期の遅角
量を増大させるようにする。また、こうした温風の温度
推定に際しては、第６の実施形態或いは上記実施形態
（チ）において示す推定方法を採用することができる。

【０１７６】（ヌ）第５の実施形態において、空調装置
５０が昇温能力に不足の生じる状態にある旨判断される
ときに、例えばスワール開度を調節してスワール流の強
度を弱めることにより、成層強度を低下させるようにし
てもよい。

【０１７７】（ル）第７の実施形態では、温度設定スイ
ッチ７６が最低温位置に切り替えられていることを条件
に運転モードが均質燃焼運転に設定されるのを禁止する
ようにしたが、こうした禁止処理を第２〜６の実施形態
や、上記（イ）〜（ヌ）に記載した実施形態において行
うようにし、運転モードが均質燃焼運転或いは亜成層燃
焼運転に設定されるのを禁止する構成としてもよい。

【０１７８】（オ）上記各実施形態では、空調装置５０
として車室９２の暖房機能及び冷房機能を有するものを
例に挙げたが、例えば、同装置５０は暖房機能のみを有
するものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジン、同エンジンの燃焼制御装置、及び車
両に搭載された空調装置の概略構成図。

【図２】第１の実施形態における運転モード設定処理の
処理手順を示すフローチャート。

【図３】第１の判定値及び第２の判定値の設定に用いら
れる演算用データを示すマップ。

【図４】燃焼ガスから機関冷却水に伝達される時間当た
りの熱量の変化を示すタイミングチャート。

【図５】第２の実施形態における運転モード設定処理の
処理手順を示すフローチャート。

【図６】第２の実施形態におけるエンジンの各種制御量
の設定手順を示すフローチャート。

【図７】第１の判定値及び第３の判定値の設定に用いら
れる演算用データを示すマップ。

【図８】第３の実施形態における運転モード設定処理の
処理手順を示すフローチャート。

【図９】第１〜３の各判定値の設定に用いられる演算用
データを示すマップ。

【図１０】第４の実施形態における運転モード設定処理
の処理手順を示すフローチャート。

【図１１】第１の判定値及び第２の判定値の設定に用い
られる演算用データを示すマップ。

【図１２】第５の実施形態におけるエンジンの各種制御
量の設定手順を示す示すフローチャート。

【図１３】冷却水温度とスロットル開度の閉込量との関
係を示すマップ。

【図１４】冷却水温度と燃焼ガスから機関冷却水に伝達
される時間当たりの熱量との関係を示すマップ。

【図１５】第６の実施形態における運転モード設定処理
の処理手順を示すフローチャート。

【図１６】第７の実施形態における運転モード設定処理
の処理手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

１０…エンジン、１１…シリンダヘッド、１２…シリン
ダブロック、１３…シリンダ、１４…燃焼室、１７…ス
ロットルバルブ、２０…ウォータジャケット、３０…点
火プラグ、３１…イグナイタ、３２…インジェクタ、５
０…空調装置、５１…ヒータコア、６９…吸気圧セン
サ、７０…クランク角センサ、７１…カム角センサ、７
２…水温センサ、７３…アクセルセンサ、７４…車室温
センサ、７５…外気温センサ、７６…温度設定スイッ
チ、８０…電子制御装置、８２…演算部、８４…記憶
部、９０…車両、９２…車室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/04 Ｆ０２Ｄ 41/04 ３３０ＮＦ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｂ (56)参考文献特開昭62−96746（ＪＰ，Ａ) 特開平７−324642（ＪＰ，Ａ) 特開平７−253038（ＪＰ，Ａ) 特開平11−22514（ＪＰ，Ａ) 特開平10−30468（ＪＰ，Ａ) 特開平11−107819（ＪＰ，Ａ) 特開平10−153138（ＪＰ，Ａ) 特開平11−22519（ＪＰ，Ａ) 特開平10−331704（ＪＰ，Ａ) 特開平６−93902（ＪＰ，Ａ) 特開平11−22534（ＪＰ，Ａ) 特開平10−176588（ＪＰ，Ａ) 特開平10−141115（ＪＰ，Ａ) 特開平11−93814（ＪＰ，Ａ) 特開平６−146955（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 F02P 5/15

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】機関冷却水を熱源として車室内を昇温する
ヒータを備えた車両に搭載され、燃焼形態を成層燃焼と
して運転可能な内燃機関の燃焼制御装置において、前記ヒータが昇温能力に不足の生じる状態にある旨を機
関負荷が所定の判定値以下であることに基づいて判断す
る判断手段と、成層燃焼時に前記ヒータが昇温能力に不足の生じる状態
にある旨判断されるとき、同成層燃焼時よりも機関熱効
率が低下するように燃焼形態を成層燃焼よりも成層強度
を弱めた亜成層燃焼に切替える制御手段とを備える内燃
機関の燃焼制御装置。
【請求項２】機関冷却水を熱源として車室内を昇温する
ヒータを備えた車両に搭載され、燃焼形態を成層燃焼と
して運転可能な内燃機関の燃焼制御装置において、前記ヒータが昇温能力に不足の生じる状態にある旨を機
関負荷が所定の判定値以下であることに基づいて判断す
る判断手段と、成層燃焼時に前記ヒータが昇温能力に不足の生じる状態
にある旨判断されるとき、同成層燃焼時よりも機関熱効
率が低下するように燃焼形態を切替え、その切替えに際
して前記ヒータの昇温能力を推定するとともに該推定さ
れる昇温能力が低いほど前記機関熱効率を大きく低下さ
せる制御手段とを備える内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項３】請求項２に記載した内燃機関の燃焼制御装
置において、前記制御手段は前記ヒータが昇温能力に不足の生じる状
態にある旨判断されるときに燃焼形態を前記成層燃焼よ
りも成層強度を弱めた亜成層燃焼に設定し、該設定に際
して前記ヒータの昇温能力を推定するとともに該推定さ
れる昇温能力が低いほど前記成層強度を大きく弱めるこ
とにより前記機関熱効率を大きく低下させることを特徴
とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項４】請求項２に記載した内燃機関の燃焼制御装
置において、前記制御手段は前記ヒータが昇温能力に不足の生じる状
態にある旨判断されるときに燃焼形態を均質燃焼に設定
し、該設定に際して前記ヒータの昇温能力を推定すると
ともに該推定される昇温能力が低いほど前記均質燃焼時
の点火時期を遅角させることにより前記機関熱効率を大
きく低下させることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装
置。
【請求項５】請求項２乃至４のいずれかに記載した内燃
機関の燃焼制御装置において、前記制御手段は機関負荷が小さいほど前記昇温能力が低
いと推定することを特徴とする内燃機関の燃焼制御装
置。
【請求項６】請求項２乃至４のいずれかに記載した内燃
機関の燃焼制御装置において、前記制御手段は前記昇温能力を推定するに際して車室内
温度及び外気温度並びに機関冷却水温度の少なくとも一
つを参照し、該参照される温度が低いほど前記昇温能力
が低いと推定することを特徴とする内燃機関の燃焼制御
装置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載した内燃
機関の燃焼制御装置において、前記判断手段は前記ヒータが昇温能力に不足の生じる状
態にある旨判断するに際して車室内温度及び外気温度並
びに機関冷却水温度の少なくとも一つが高くなるほど前
記判定値を小さく設定することを特徴とする内燃機関の
燃焼制御装置。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれかに記載した内燃
機関の燃焼制御装置において、前記ヒータによる前記車室内の昇温要求の有無を判断し
要求無しである旨判断されるときに前記制御手段による
燃焼形態の切り替えを禁止する禁止手段を更に備える内
燃機関の燃焼制御装置。