JP3552609B2 - 火花点火式直噴エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載される火花点火式直噴エンジンの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特公平５−８３７３０号公報に示されるように、燃焼室内へ負荷に対応した出力制御用の燃料を供給する燃料供給手段と、燃焼室内に配設された着火装置と、吸気通路の開口面積をアクセル操作とは機械的に連係せずに制御する吸気絞り手段と、排気通路に配設された触媒装置と、排気系の温度を検出する排気温度検出手段とを備え、少なくとも低負荷時は燃料供給手段から着火装置の回りに偏在させるように燃料を供給して着火させることにより層状燃焼（成層燃焼）を行うとともに、上記吸気絞り手段によって上記燃料量に比して吸気通路の開口面積を増大して希薄燃焼（リーン燃焼）を行う一方、高負荷時には燃焼室内に分散して燃料を供給して着火させることにより均一燃料を行うようにした層状吸気エンジンであって、上記排気温度検出手段からの出力を受け、排気系の温度が設定値以下に低下したときには、吸気絞り手段により吸気通路の開口面積を減少させて吸気量を低減することにより、上記触媒装置の過冷却を抑制して早期に触媒温度を上昇させることが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように排気温度が低いときに、吸気絞り手段により吸気通路を絞って吸気量を低減させるように構成した場合には、多量の吸気が燃焼室内に導入されることによる排気温度の低下を防止して、排気ガス浄化触媒の過冷却を抑制できるという利点を有する反面、成層燃焼領域で上記吸気量を低減させる制御が実行されると、点火プラグ回りが過度にリッチ化し易いために、燃焼性が悪化することが避けられないという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑み、成層燃焼領域で吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、燃焼性が悪化するのを効果的に防止することができる火花点火式直噴エンジンの制御装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、排気通路に設けられた排気ガス浄化触媒と、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、燃焼室内に導入される吸気量を制御する吸気量制御手段とを備え、エンジンの温間時に低負荷領域を圧縮行程噴射の成層燃焼領域とするように構成された火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃焼領域で上記吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で進角させるとともに、この進角量を、成層燃焼を持続させることが可能な範囲内に設定する燃料噴射制御手段を備えたものである。
【０００６】
上記構成によれば、例えば排気ガス温度を上昇させて排気ガス浄化触媒が非活性化するのを防止するために、成層燃焼領域で吸気量を低減させる制御が実行されたときに、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で所定量だけ進角させることにより、成層燃焼状態を持続しつつ、点火プラグ回りが過度にリッチ化するのを防止して燃焼性を良好状態に維持することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、上記請求項１記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃焼領域で吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、圧縮行程後半の期間内で燃料の噴射開始時期を進角させるように構成したものである。
【０００８】
上記構成によれば、成層燃焼領域で吸気量を低減させる上記制御の実行時に、燃料の噴射開始時期を圧縮行程後半の期間内で進角させることにより、成層燃焼状態を持続しつつ、点火プラグ回りが過度にリッチ化するのを防止して燃焼性を良好状態に維持することができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、上記請求項１また２記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃焼領域で吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、成層燃焼が持続されるように燃焼室内全体の空燃比を理論空燃比よりもリーンの状態に維持しつつ、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で進角させるように構成したものである。
【００１０】
上記構成によれば、排気ガス温度の低下を防止する等の理由により成層燃焼領域で吸気量を低減させる制御の実行時に、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で所定量だけ進角させるとともに、燃焼室内全体の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる成層燃焼状態を持続して燃費を改善しつつ、燃焼性を良好状態に維持することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３のいずれかに記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、排気ガス浄化触媒の温度を判別する触媒温度判別手段を備え、成層燃焼領域で上記触媒温度判別手段により排気ガス浄化触媒が低温状態にあることが確認された場合に、吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御を実行するように構成したものである。
【００１２】
上記構成によれば、成層燃焼領域で排気ガス浄化触媒が低温状態にあることが確認された場合に、上記吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されることにより、燃焼室内に導入される吸気量が過多になることに起因した排気ガス温度の低下が防止され、上記触媒が非活性化した状態となることが効果的に防止されることになる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、上記請求項１〜４のいずれかに記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、エンジンの運転状態を判別する運転状態判別手段を備え、成層燃焼領域で上記運転状態判別手段によりエンジンのアイドル運転状態が所定時間以上に亘って継続されたことが確認された場合に、吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御を実行するように構成したものである。
【００１４】
上記構成によれば、成層燃焼領域でエンジンのアイドル運転状態が所定時間以上に亘って継続された場合に、吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されることにより、燃焼室内に導入される吸気量が過多になることに起因した排気ガス温度の低下が防止され、上記触媒が非活性化した状態となることが効果的に防止されることになる。
【００１５】
請求項６に係る発明は、上記請求項４または５記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、エンジンの運転状態を判別する運転状態判別手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、成層燃焼領域で上記運転状態判別手段及び外気温度検出手段によりエンジンが軽負荷領域にあるとともに、外気温度が低いことが確認された場合に、吸気行程で燃料噴射を開始するように構成したものである。
【００１６】
上記構成によれば、成層燃焼領域で上記運転状態判別手段及び外気温度検出手段によりエンジンが軽負荷領域にあるとともに、外気温度が低いことが確認された場合には、排気ガス浄化触媒が低温状態となって非活性化し易い状態にあると考えられるため、吸気行程で燃料噴射を開始して均一燃焼状態とすることにより、排気ガスの温度を上昇させて上記触媒が非活性化した状態となるのを効果的に防止することができる。
【００１７】
請求項７に係る発明は、上記請求項６記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃焼領域でエンジンが軽負荷領域にあるとともに、外気温度が低いことが確認された場合に、吸気行程で燃料噴射を開始するとともに、燃焼室内全体の空燃比を略理論空燃比に設定するように構成したものである。
【００１８】
上記構成によれば、成層燃焼領域でエンジンが軽負荷領域にあるとともに、外気温度が低いことが確認されて吸気行程で燃料噴射を開始する制御が実行される際に、燃焼室内全体の空燃比を略理論空燃比となるように設定することにより、適正な燃焼状態として空燃比がリッチになることを防止しつつ、排気ガスの温度を効果的に上昇させることができる。
【００１９】
請求項８に係る発明は、上記請求項１〜７いずれかに記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、エンジンの排気マニホールドに接続された上流側排気通路の下流に排気ガス浄化触媒を配設したものである。
【００２０】
上記構成によれば、エンジンから排気ガス浄化触媒までの排気通路長が比較的長いことにより、高負荷高回転時に触媒温度が過度に上昇することが避けられ、その一方で低負荷時に触媒温度が低下し易くなるが、これに対しては吸気量の低減等で対処することが可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る火花点火式直噴エンジンの制御装置の実施形態を示している。このエンジンの制御装置は、自動車に搭載される筒内噴射型のガソリンエンジンのエンジン本体１に接続された吸気通路２および排気通路３と、上記エンジン本体１の燃焼室の頂部に設けられた点火プラグ４と、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁５とを有している。
【００２２】
上記吸気通路２には、サージタンク６が設けられるとともに、その上流側にスロットル弁７が設けられている。このスロットル弁７は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）８から出力される制御信号に応じて作動する電気的なアクチュエータ９によって駆動されることにより、吸気量を調節する吸気量調節手段としての機能を有している。
【００２３】
また、上記排気通路３には、排気ガスの空燃比を検出するＯ２センサ１０が配設されるとともに、エンジンの排気マニホールドに接続された上流側排気通路３の下流側に、排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒１１が配設されている。この排気ガス浄化触媒１１は、三元触媒により構成してもよいが、暖機後に空燃比をリーンにして成層運転を行う場合の浄化性能を高めるため、空燃比が理論空燃比よりもリーンな条件下にある場合でも、ＮＯｘを効果的に浄化することができる触媒を用いることが望ましい。
【００２４】
上記エンジンには、吸気通路２内を通過する吸気量を検出するエアフローセンサ１２、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ１３、アクセル開度センサ１４およびエンジン水温センサ１５等の各種センサ類が装備され、これらの検出信号がエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）８に入力されるようになっている。
【００２５】
このエンジンコントロールユニット８には、排気ガス浄化触媒１１の温度状態を判別する触媒温度判別手段１６と、エンジンの運転状態を判別する運転状態判別手段１７と、上記スロットル弁７の開度を制御して燃焼室内に導入される吸気量を制御する吸気量制御手段１８と、燃料の噴射量および噴射時期を制御する燃料噴射制御手段１９とが設けられている。
【００２６】
上記触媒温度判別手段１６は、例えば上記エンジン水温センサ１５の検出信号に応じて排気ガス浄化触媒１１の温度状態を推定することにより、この排気ガス浄化触媒１１が所定温度以下の低温で、非活性化し易い状態にあるか否かを判別するように構成されている。なお、上記エンジン水温センサ１５の検出値と、エンジン始動時からの時間の経過とに基づいて上記排気ガス浄化触媒１１の温度状態を判別し、あるいは排気ガス浄化触媒１１の温度を直接検出することにより、その温度状態を判別するように構成してもよい。
【００２７】
上記運転状態判別手段１７は、クランク角センサ１３により検出されたエンジン回転数の検出値と、アクセル開度センサ１４により検出されたエンジン負荷の検出値とに基づき、エンジンが図２に示す低負荷低回転の運転領域Ａにあるか、それよりも高負荷高回転の運転領域Ｂにあるかを判別し、この判別データを上記吸気量制御手段１８及び燃料噴射制御手段１９に出力するように構成されている。
【００２８】
上記吸気量制御手段１８は、後述する圧縮行程噴射の成層燃焼領域で、上記触媒温度検出手段１６により排気ガス浄化触媒１１が所定温度以下の低温状態にあることが確認された場合に、燃焼室内に導入される吸気量を、通常時よりも低減させる制御信号を上記スロットル弁７のアクチュエータ９に出力するように構成されている。
【００２９】
上記燃料噴射制御手段１９は、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１４によって検出されたアクセル開度と、上記クランク角センサ１５によって検出されたエンジン回転数とに基づき、予め設定されたマップからエンジンの目標トルクを読み出すとともに、この目標トルクと、上記エアフローセンサ７によって検出された実吸気量とに基づき、予め設定されたマップから目標燃料噴射量を読み出し、この目標燃料噴射量に対応した制御信号を上記燃料噴射弁５に出力するように構成されている。
【００３０】
また、上記燃料噴射制御手段１９は、運転状態判別手段１７により判別されたエンジンの運転状態に応じて燃料の噴射時期を制御するように構成されている。すなわち、図２に示すように、エンジンの温間時に低負荷低回転の成層燃焼領域Ａにある場合には、原則として上記燃料噴射制御手段１９により圧縮行程で燃料を一括噴射して成層燃焼を行わせる制御を実行し、高負荷低回転の均一燃焼領域Ｂにある場合には、上記燃料噴射制御手段１９により吸気行程で燃料を一括噴射して均一燃焼を行わせる制御を実行するように構成されている。
【００３１】
さらに、燃料噴射制御手段１９は、成層燃焼領域で上記触媒温度判別手段１６により排気ガス浄化触媒１１が低温状態にあることが確認されることにより、上記吸気量制御手段１８によって吸気量を低減させる制御が実行されたときに、排気ガス中の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる条件下で、燃料の噴射開始時期を圧縮行程後半の期間内、つまりＢＴＤＣ９０°からＴＤＣの範囲内で通常時よりも進角させるように構成されている。
【００３２】
上記火花点火式直噴エンジンの制御装置において実行される制御動作を、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、まず上記運転状態判別手段１７においてエンジンの運転領域が図２に示す低負荷低回転の成層燃焼領域Ａにあるか否かを判定し（ステップＳ１）、ＮＯと判定されて高負荷高回転の均一燃焼領域Ｂにあることが確認された場合には、吸気行程で燃料噴射を行う均一燃焼モードの制御を実行する（ステップＳ２）。
【００３３】
また、上記ステップＳ１でＹＥＳと判定されてエンジンの運転領域が低負荷低回転の成層燃焼領域Ａにあることが確認された場合には、上記触媒温度判別手段１６において排気ガス浄化触媒１１の温度が所定値以下の低温状態にあるか否かを判定し（ステップＳ３）、ＮＯと判定された場合には、圧縮行程で燃料噴射を行う成層燃焼モードの制御を実行する（ステップＳ４）。
【００３４】
一方、上記ステップＳ３でＹＥＳと判定され、成層燃焼領域で触媒温度が低いことが確認された場合には、上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる補正を行うとともに（ステップＳ５）、上記燃料噴射制御手段１９により燃料の噴射開始時期を圧縮行程後半の期間内で通常時よりも進角させる補正を行う（ステップＳ６）。
【００３５】
上記のようにエンジンの低負荷領域を圧縮行程噴射の成層燃焼領域とし、それよりも高負荷領域を吸気行程噴射の均一燃焼領域とするように構成された火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃焼領域で上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、上記燃料噴射制御手段１９により燃料の噴射開始時期を圧縮行程後半の期間内で進角させるように構成したため、排気ガス温度の低下を防止する等の理由により成層燃焼領域で吸気量を低減させる上記制御の実行時に、成層燃焼を持続して空燃比がリッチになることを防止しつつ、燃焼性を良好状態に維持することができる。
【００３６】
すなわち、上記のように空燃比がリッチになるのを防止して燃費を良好状態に維持するために成層燃焼状態を持続しつつ、吸気量を低減させる上記制御を実行すると、点火プラグ回りが過度にリッチ化して燃焼性が悪化し易い傾向が生じるので、このような場合に燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で所定量だけ進角させて、燃料を充分に気化及び霧化させるための時間を確保して点火プラグ回りが過度にリッチ化するのを防止することにより、燃焼性を良好状態に維持することが可能となる。
【００３７】
したがって、上記実施形態に示すように触媒温度判別手段１６において排気ガス浄化触媒１１が低温状態にあることが確認された場合に、上記成層燃焼領域で吸気量を低減させる制御を実行することにより、吸気量が過多になることに起因する排気ガス温度の低下を防止できる。このため、上記排気ガス浄化触媒１１が非活性化した状態となるのを防止して排気ガスの浄化性能を適性に維持することができる。
【００３８】
また、上記実施形態では、成層燃焼領域で吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、上記燃料噴射制御手段１９によって圧縮行程後半の期間内、つまりＢＴＤＣ９０°からＴＤＣの範囲内で燃料の噴射開始時期を進角させることにより、成層燃焼状態を持続させることができるように構成したため、燃費の改善効果が損なわれるのを防止しつつ、燃焼性を良好状態に維持することができる。
【００３９】
そして、上記のように成層燃焼領域で吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、燃焼室内全体の空燃比を理論空燃比よりもリーンに設定するように構成した場合には、成層燃焼を持続して燃焼室内全体の空燃比がリッチになることを防止することができるため、燃費及び燃焼性の双方を良好状態に維持することができる。
【００４０】
なお、上記燃料噴射開始時期の進角量は、成層燃焼状態を持続させることが可能な範囲内であれば、上記実施形態に限定されることなく、例えば圧縮行程の中期から後期までの期間、つまりＢＴＤＣ１２０°からＢＴＤＣ６０°の範囲内で燃料の噴射開始時期を進角させることにより、成層燃焼状態を持続させることができるように構成してもよい。
【００４１】
また、成層燃焼領域で上記触媒温度判別手段１６において排気ガス浄化触媒１１が低温状態にあることが確認された場合に、吸気量を低減させるように構成した上記実施形態に代え、成層燃焼領域で上記運転状態判別手段１７によりエンジンのアイドル運転状態が所定時間、例えば２分以上に亘って継続されたことが確認された場合に、上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる制御を実行するように構成してもよい。
【００４２】
このように構成した場合には、成層燃焼領域で負荷の小さいアイドル運転状態が継続されて排気ガス温度が低下することにより、排気ガス浄化触媒１１が非活性化し易い状態となったことが確認された時点で、上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる制御を実行するとともに、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で所定量だけ進角させることにより、吸気量が過多になることに起因する排気ガス温度の低下を防止して排気ガス浄化触媒１１が非活性化した状態となるのを防止しつつ、燃焼性を良好状態に維持することができる。
【００４３】
また、成層燃焼領域で上記運転状態判別手段１７によりエンジンがアンドル運転領域等の軽負荷領域にあることが確認されるとともに、外気温度を検出する外気温度検出手段により外気温度が低いことが確認された場合に、吸気行程で燃料噴射を開始する均一燃焼状態とし、それ以外の場合に、必要に応じて上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させるとともに、圧縮行程内で燃料の噴射開始時期を進角させる上記制御を実行するように構成してもよい。
【００４４】
すなわち、図４に示すように、上記運転状態判別手段１７においてエンジンの運転領域が図２に示す低負荷低回転の成層燃焼領域Ａにあるか否かを判定し（ステップＳ１１）、ＮＯと判定されて高負荷高回転の均一燃焼領域Ｂにあることが確認された場合には、吸気行程で燃料噴射を行う均一燃焼モードの制御を実行する（ステップＳ１２）。
【００４５】
また、上記ステップＳ１１でＹＥＳと判定されてエンジンの運転領域が低負荷低回転の成層燃焼領域Ａにあることが確認された場合には、エンジンがアイドル運転状態にあるか否かを判定し（ステップＳ１３）、このステップＳ１３でＹＥＳと判定された場合には、外気温度が所定値以下の低温状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００４６】
上記ステップＳ１４でＹＥＳと判定され、エンジンがアイドル運転状態にあるとともに、外気温度が低温状態にあることが確認された場合には、上記ステップＳ１２に移行して吸気行程で燃料噴射を行う均一燃焼モードの制御を実行する。
【００４７】
また、上記ステップＳ１３またはステップＳ１４のいずれかにおいてＮＯと判定された場合には、上記触媒温度判別手段１６において排気ガス浄化触媒１１の温度が所定値以下の低温状態にあるか否かを判定し（ステップＳ１５）、ＮＯと判定された場合には、圧縮行程で燃料噴射を行う成層燃焼モードの制御を実行する（ステップＳ１６）。
【００４８】
一方、上記ステップＳ１５でＹＥＳと判定され、成層燃焼領域で触媒温度が低いことが確認された場合には、上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる補正を行うとともに（ステップＳ１７）、上記燃料噴射制御手段１９により燃料の噴射開始時期を圧縮行程後半の期間内で通常時よりも進角させるように補正を行う（ステップＳ１８）。
【００４９】
上記のように成層燃焼領域で上記運転状態判別手段１７によりエンジンがアンドル運転領域等の軽負荷領域にあることが確認されるとともに、外気温度を検出する外気温度検出手段により外気温度が低いことが確認されたときに、吸気行程で燃料噴射を開始する均一燃焼状態とするように構成した場合には、排気ガスの温度を効果的に上昇させることができるため、排気ガス浄化触媒１１が低温状態となって非活性化するのを確実に防止することができる。
【００５０】
なお、上記のように成層燃焼領域でエンジンが軽負荷領域にあるとともに、外気温度が低いことが確認された場合には、吸気行程で燃料噴射を開始するとともに、燃焼室内全体の空燃比を略理論空燃比に設定するように構成することが好ましく、これによって燃焼性を適正状態として空燃比がリッチになることを防止しつつ、排気ガスの温度を効果的に上昇させることができる。
【００５１】
また、上記成層燃焼領域で上記触媒温度判別手段１６において排気ガス浄化触媒１１が低温状態にあることが確認された場合に、吸気量を低減させるように構成した上記実施形態に代え、成層燃焼領域で上記運転状態判別手段１７によりエンジンのアイドル運転状態が所定時間、例えば２分以上に亘って継続されたことが確認された場合に、上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる制御を実行するように構成してもよいことは勿論である。
【００５２】
さらに、上記実施形態に示すようにエンジンの排気マニホールドに接続された上流側排気通路３の下流に排気ガス浄化触媒１１を配設した場合には、排気通路３の上流部に排気ガス浄化触媒１１を配設した場合に比べて排気ガス温度の低下に起因して非活性化し易いという問題がある。このため、上記のように成層燃焼領域で上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で進角させるとともに、この進角量を、成層燃焼を持続させることが可能な範囲内に設定することによる効果が顕著に得られることになる。
【００５３】
なお、上記実施形態では、吸気量制御手段１８によってスロットル弁７の開度を調節することにより燃焼室内に導入される吸気量を制御するようにした例について説明したが、これに代えて吸気通路２をバイパスするバイパス通路に設けられたアイドルスピードコントロールバルブの開度を調節し、あるいはバルブタインミング調節手段（ＶＶＴ）によってバルブタイミングを調節する等により、燃焼室内に導入される吸気量を制御するように構成してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、排気通路に設けられた排気ガス浄化触媒と、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、燃焼室内に導入される吸気量を制御する吸気量制御手段とを備え、エンジンの低負荷領域を圧縮行程噴射の成層燃焼領域とし、それよりも高負荷領域を吸気行程噴射の均一燃焼領域とするように構成された火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃焼領域で上記吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で進角させるとともに、この進角量を、成層燃焼を持続させることが可能な範囲内に設定する燃料噴射制御手段を設けたため、排気ガス温度の低下を防止する等の理由により成層燃焼領域で吸気量を低減させる制御の実行時に、成層燃焼を持続して空燃比がリッチになることを防止しつつ、燃焼性を良好状態に維持できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る火花点火式直噴エンジンの制御装置の実施形態を示す説明図である。
【図２】エンジンの運転領域を示すグラフである。
【図３】上記制御装置による制御動作を示すフローチャートである。
【図４】上記制御装置による制御動作の別の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３ 排気通路
１０ Ｏ２センサ
１１ 排気ガス浄化触媒
１６ 触媒温度判別手段
１７ 運転状態判別手段
１８ 吸気量制御手段
１９ 燃料噴射制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載される火花点火式直噴エンジンの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特公平５−８３７３０号公報に示されるように、燃焼室内へ負荷に対応した出力制御用の燃料を供給する燃料供給手段と、燃焼室内に配設された着火装置と、吸気通路の開口面積をアクセル操作とは機械的に連係せずに制御する吸気絞り手段と、排気通路に配設された触媒装置と、排気系の温度を検出する排気温度検出手段とを備え、少なくとも低負荷時は燃料供給手段から着火装置の回りに偏在させるように燃料を供給して着火させることにより層状燃焼（成層燃焼）を行うとともに、上記吸気絞り手段によって上記燃料量に比して吸気通路の開口面積を増大して希薄燃焼（リーン燃焼）を行う一方、高負荷時には燃焼室内に分散して燃料を供給して着火させることにより均一燃料を行うようにした層状吸気エンジンであって、上記排気温度検出手段からの出力を受け、排気系の温度が設定値以下に低下したときには、吸気絞り手段により吸気通路の開口面積を減少させて吸気量を低減することにより、上記触媒装置の過冷却を抑制して早期に触媒温度を上昇させることが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように排気温度が低いときに、吸気絞り手段により吸気通路を絞って吸気量を低減させるように構成した場合には、多量の吸気が燃焼室内に導入されることによる排気温度の低下を防止して、排気ガス浄化触媒の過冷却を抑制できるという利点を有する反面、成層燃焼領域で上記吸気量を低減させる制御が実行されると、点火プラグ回りが過度にリッチ化し易いために、燃焼性が悪化することが避けられないという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑み、成層燃焼領域で吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、燃焼性が悪化するのを効果的に防止することができる火花点火式直噴エンジンの制御装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、排気通路に設けられた排気ガス浄化触媒と、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、燃焼室内に導入される吸気量を制御する吸気量制御手段とを備え、エンジンの温間時に低負荷領域を圧縮行程噴射の成層燃焼領域とするように構成された火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃焼領域で上記吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で進角させるとともに、この進角量を、成層燃焼を持続させることが可能な範囲内に設定する燃料噴射制御手段を備えたものである。
【０００６】
上記構成によれば、例えば排気ガス温度を上昇させて排気ガス浄化触媒が非活性化するのを防止するために、成層燃焼領域で吸気量を低減させる制御が実行されたときに、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で所定量だけ進角させることにより、成層燃焼状態を持続しつつ、点火プラグ回りが過度にリッチ化するのを防止して燃焼性を良好状態に維持することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、上記請求項１記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃焼領域で吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、圧縮行程後半の期間内で燃料の噴射開始時期を進角させるように構成したものである。
【０００８】
上記構成によれば、成層燃焼領域で吸気量を低減させる上記制御の実行時に、燃料の噴射開始時期を圧縮行程後半の期間内で進角させることにより、成層燃焼状態を持続しつつ、点火プラグ回りが過度にリッチ化するのを防止して燃焼性を良好状態に維持することができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、上記請求項１また２記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃焼領域で吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、成層燃焼が持続されるように燃焼室内全体の空燃比を理論空燃比よりもリーンの状態に維持しつつ、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で進角させるように構成したものである。
【００１０】
上記構成によれば、排気ガス温度の低下を防止する等の理由により成層燃焼領域で吸気量を低減させる制御の実行時に、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で所定量だけ進角させるとともに、燃焼室内全体の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる成層燃焼状態を持続して燃費を改善しつつ、燃焼性を良好状態に維持することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３のいずれかに記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、排気ガス浄化触媒の温度を判別する触媒温度判別手段を備え、成層燃焼領域で上記触媒温度判別手段により排気ガス浄化触媒が低温状態にあることが確認された場合に、吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御を実行するように構成したものである。
【００１２】
上記構成によれば、成層燃焼領域で排気ガス浄化触媒が低温状態にあることが確認された場合に、上記吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されることにより、燃焼室内に導入される吸気量が過多になることに起因した排気ガス温度の低下が防止され、上記触媒が非活性化した状態となることが効果的に防止されることになる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、上記請求項１〜４のいずれかに記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、エンジンの運転状態を判別する運転状態判別手段を備え、成層燃焼領域で上記運転状態判別手段によりエンジンのアイドル運転状態が所定時間以上に亘って継続されたことが確認された場合に、吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御を実行するように構成したものである。
【００１４】
上記構成によれば、成層燃焼領域でエンジンのアイドル運転状態が所定時間以上に亘って継続された場合に、吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されることにより、燃焼室内に導入される吸気量が過多になることに起因した排気ガス温度の低下が防止され、上記触媒が非活性化した状態となることが効果的に防止されることになる。
【００１５】
請求項６に係る発明は、上記請求項４または５記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、エンジンの運転状態を判別する運転状態判別手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、成層燃焼領域で上記運転状態判別手段及び外気温度検出手段によりエンジンが軽負荷領域にあるとともに、外気温度が低いことが確認された場合に、吸気行程で燃料噴射を開始するように構成したものである。
【００１６】
上記構成によれば、成層燃焼領域で上記運転状態判別手段及び外気温度検出手段によりエンジンが軽負荷領域にあるとともに、外気温度が低いことが確認された場合には、排気ガス浄化触媒が低温状態となって非活性化し易い状態にあると考えられるため、吸気行程で燃料噴射を開始して均一燃焼状態とすることにより、排気ガスの温度を上昇させて上記触媒が非活性化した状態となるのを効果的に防止することができる。
【００１７】
請求項７に係る発明は、上記請求項６記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃焼領域でエンジンが軽負荷領域にあるとともに、外気温度が低いことが確認された場合に、吸気行程で燃料噴射を開始するとともに、燃焼室内全体の空燃比を略理論空燃比に設定するように構成したものである。
【００１８】
上記構成によれば、成層燃焼領域でエンジンが軽負荷領域にあるとともに、外気温度が低いことが確認されて吸気行程で燃料噴射を開始する制御が実行される際に、燃焼室内全体の空燃比を略理論空燃比となるように設定することにより、適正な燃焼状態として空燃比がリッチになることを防止しつつ、排気ガスの温度を効果的に上昇させることができる。
【００１９】
請求項８に係る発明は、上記請求項１〜７いずれかに記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置において、エンジンの排気マニホールドに接続された上流側排気通路の下流に排気ガス浄化触媒を配設したものである。
【００２０】
上記構成によれば、エンジンから排気ガス浄化触媒までの排気通路長が比較的長いことにより、高負荷高回転時に触媒温度が過度に上昇することが避けられ、その一方で低負荷時に触媒温度が低下し易くなるが、これに対しては吸気量の低減等で対処することが可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る火花点火式直噴エンジンの制御装置の実施形態を示している。このエンジンの制御装置は、自動車に搭載される筒内噴射型のガソリンエンジンのエンジン本体１に接続された吸気通路２および排気通路３と、上記エンジン本体１の燃焼室の頂部に設けられた点火プラグ４と、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁５とを有している。
【００２２】
上記吸気通路２には、サージタンク６が設けられるとともに、その上流側にスロットル弁７が設けられている。このスロットル弁７は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）８から出力される制御信号に応じて作動する電気的なアクチュエータ９によって駆動されることにより、吸気量を調節する吸気量調節手段としての機能を有している。
【００２３】
また、上記排気通路３には、排気ガスの空燃比を検出するＯ２センサ１０が配設されるとともに、エンジンの排気マニホールドに接続された上流側排気通路３の下流側に、排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒１１が配設されている。この排気ガス浄化触媒１１は、三元触媒により構成してもよいが、暖機後に空燃比をリーンにして成層運転を行う場合の浄化性能を高めるため、空燃比が理論空燃比よりもリーンな条件下にある場合でも、ＮＯｘを効果的に浄化することができる触媒を用いることが望ましい。
【００２４】
上記エンジンには、吸気通路２内を通過する吸気量を検出するエアフローセンサ１２、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ１３、アクセル開度センサ１４およびエンジン水温センサ１５等の各種センサ類が装備され、これらの検出信号がエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）８に入力されるようになっている。
【００２５】
このエンジンコントロールユニット８には、排気ガス浄化触媒１１の温度状態を判別する触媒温度判別手段１６と、エンジンの運転状態を判別する運転状態判別手段１７と、上記スロットル弁７の開度を制御して燃焼室内に導入される吸気量を制御する吸気量制御手段１８と、燃料の噴射量および噴射時期を制御する燃料噴射制御手段１９とが設けられている。
【００２６】
上記触媒温度判別手段１６は、例えば上記エンジン水温センサ１５の検出信号に応じて排気ガス浄化触媒１１の温度状態を推定することにより、この排気ガス浄化触媒１１が所定温度以下の低温で、非活性化し易い状態にあるか否かを判別するように構成されている。なお、上記エンジン水温センサ１５の検出値と、エンジン始動時からの時間の経過とに基づいて上記排気ガス浄化触媒１１の温度状態を判別し、あるいは排気ガス浄化触媒１１の温度を直接検出することにより、その温度状態を判別するように構成してもよい。
【００２７】
上記運転状態判別手段１７は、クランク角センサ１３により検出されたエンジン回転数の検出値と、アクセル開度センサ１４により検出されたエンジン負荷の検出値とに基づき、エンジンが図２に示す低負荷低回転の運転領域Ａにあるか、それよりも高負荷高回転の運転領域Ｂにあるかを判別し、この判別データを上記吸気量制御手段１８及び燃料噴射制御手段１９に出力するように構成されている。
【００２８】
上記吸気量制御手段１８は、後述する圧縮行程噴射の成層燃焼領域で、上記触媒温度検出手段１６により排気ガス浄化触媒１１が所定温度以下の低温状態にあることが確認された場合に、燃焼室内に導入される吸気量を、通常時よりも低減させる制御信号を上記スロットル弁７のアクチュエータ９に出力するように構成されている。
【００２９】
上記燃料噴射制御手段１９は、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１４によって検出されたアクセル開度と、上記クランク角センサ１５によって検出されたエンジン回転数とに基づき、予め設定されたマップからエンジンの目標トルクを読み出すとともに、この目標トルクと、上記エアフローセンサ７によって検出された実吸気量とに基づき、予め設定されたマップから目標燃料噴射量を読み出し、この目標燃料噴射量に対応した制御信号を上記燃料噴射弁５に出力するように構成されている。
【００３０】
また、上記燃料噴射制御手段１９は、運転状態判別手段１７により判別されたエンジンの運転状態に応じて燃料の噴射時期を制御するように構成されている。すなわち、図２に示すように、エンジンの温間時に低負荷低回転の成層燃焼領域Ａにある場合には、原則として上記燃料噴射制御手段１９により圧縮行程で燃料を一括噴射して成層燃焼を行わせる制御を実行し、高負荷低回転の均一燃焼領域Ｂにある場合には、上記燃料噴射制御手段１９により吸気行程で燃料を一括噴射して均一燃焼を行わせる制御を実行するように構成されている。
【００３１】
さらに、燃料噴射制御手段１９は、成層燃焼領域で上記触媒温度判別手段１６により排気ガス浄化触媒１１が低温状態にあることが確認されることにより、上記吸気量制御手段１８によって吸気量を低減させる制御が実行されたときに、排気ガス中の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる条件下で、燃料の噴射開始時期を圧縮行程後半の期間内、つまりＢＴＤＣ９０°からＴＤＣの範囲内で通常時よりも進角させるように構成されている。
【００３２】
上記火花点火式直噴エンジンの制御装置において実行される制御動作を、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、まず上記運転状態判別手段１７においてエンジンの運転領域が図２に示す低負荷低回転の成層燃焼領域Ａにあるか否かを判定し（ステップＳ１）、ＮＯと判定されて高負荷高回転の均一燃焼領域Ｂにあることが確認された場合には、吸気行程で燃料噴射を行う均一燃焼モードの制御を実行する（ステップＳ２）。
【００３３】
また、上記ステップＳ１でＹＥＳと判定されてエンジンの運転領域が低負荷低回転の成層燃焼領域Ａにあることが確認された場合には、上記触媒温度判別手段１６において排気ガス浄化触媒１１の温度が所定値以下の低温状態にあるか否かを判定し（ステップＳ３）、ＮＯと判定された場合には、圧縮行程で燃料噴射を行う成層燃焼モードの制御を実行する（ステップＳ４）。
【００３４】
一方、上記ステップＳ３でＹＥＳと判定され、成層燃焼領域で触媒温度が低いことが確認された場合には、上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる補正を行うとともに（ステップＳ５）、上記燃料噴射制御手段１９により燃料の噴射開始時期を圧縮行程後半の期間内で通常時よりも進角させる補正を行う（ステップＳ６）。
【００３５】
上記のようにエンジンの低負荷領域を圧縮行程噴射の成層燃焼領域とし、それよりも高負荷領域を吸気行程噴射の均一燃焼領域とするように構成された火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃焼領域で上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、上記燃料噴射制御手段１９により燃料の噴射開始時期を圧縮行程後半の期間内で進角させるように構成したため、排気ガス温度の低下を防止する等の理由により成層燃焼領域で吸気量を低減させる上記制御の実行時に、成層燃焼を持続して空燃比がリッチになることを防止しつつ、燃焼性を良好状態に維持することができる。
【００３６】
すなわち、上記のように空燃比がリッチになるのを防止して燃費を良好状態に維持するために成層燃焼状態を持続しつつ、吸気量を低減させる上記制御を実行すると、点火プラグ回りが過度にリッチ化して燃焼性が悪化し易い傾向が生じるので、このような場合に燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で所定量だけ進角させて、燃料を充分に気化及び霧化させるための時間を確保して点火プラグ回りが過度にリッチ化するのを防止することにより、燃焼性を良好状態に維持することが可能となる。
【００３７】
したがって、上記実施形態に示すように触媒温度判別手段１６において排気ガス浄化触媒１１が低温状態にあることが確認された場合に、上記成層燃焼領域で吸気量を低減させる制御を実行することにより、吸気量が過多になることに起因する排気ガス温度の低下を防止できる。このため、上記排気ガス浄化触媒１１が非活性化した状態となるのを防止して排気ガスの浄化性能を適性に維持することができる。
【００３８】
また、上記実施形態では、成層燃焼領域で吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、上記燃料噴射制御手段１９によって圧縮行程後半の期間内、つまりＢＴＤＣ９０°からＴＤＣの範囲内で燃料の噴射開始時期を進角させることにより、成層燃焼状態を持続させることができるように構成したため、燃費の改善効果が損なわれるのを防止しつつ、燃焼性を良好状態に維持することができる。
【００３９】
そして、上記のように成層燃焼領域で吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、燃焼室内全体の空燃比を理論空燃比よりもリーンに設定するように構成した場合には、成層燃焼を持続して燃焼室内全体の空燃比がリッチになることを防止することができるため、燃費及び燃焼性の双方を良好状態に維持することができる。
【００４０】
なお、上記燃料噴射開始時期の進角量は、成層燃焼状態を持続させることが可能な範囲内であれば、上記実施形態に限定されることなく、例えば圧縮行程の中期から後期までの期間、つまりＢＴＤＣ１２０°からＢＴＤＣ６０°の範囲内で燃料の噴射開始時期を進角させることにより、成層燃焼状態を持続させることができるように構成してもよい。
【００４１】
また、成層燃焼領域で上記触媒温度判別手段１６において排気ガス浄化触媒１１が低温状態にあることが確認された場合に、吸気量を低減させるように構成した上記実施形態に代え、成層燃焼領域で上記運転状態判別手段１７によりエンジンのアイドル運転状態が所定時間、例えば２分以上に亘って継続されたことが確認された場合に、上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる制御を実行するように構成してもよい。
【００４２】
このように構成した場合には、成層燃焼領域で負荷の小さいアイドル運転状態が継続されて排気ガス温度が低下することにより、排気ガス浄化触媒１１が非活性化し易い状態となったことが確認された時点で、上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる制御を実行するとともに、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で所定量だけ進角させることにより、吸気量が過多になることに起因する排気ガス温度の低下を防止して排気ガス浄化触媒１１が非活性化した状態となるのを防止しつつ、燃焼性を良好状態に維持することができる。
【００４３】
また、成層燃焼領域で上記運転状態判別手段１７によりエンジンがアンドル運転領域等の軽負荷領域にあることが確認されるとともに、外気温度を検出する外気温度検出手段により外気温度が低いことが確認された場合に、吸気行程で燃料噴射を開始する均一燃焼状態とし、それ以外の場合に、必要に応じて上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させるとともに、圧縮行程内で燃料の噴射開始時期を進角させる上記制御を実行するように構成してもよい。
【００４４】
すなわち、図４に示すように、上記運転状態判別手段１７においてエンジンの運転領域が図２に示す低負荷低回転の成層燃焼領域Ａにあるか否かを判定し（ステップＳ１１）、ＮＯと判定されて高負荷高回転の均一燃焼領域Ｂにあることが確認された場合には、吸気行程で燃料噴射を行う均一燃焼モードの制御を実行する（ステップＳ１２）。
【００４５】
また、上記ステップＳ１１でＹＥＳと判定されてエンジンの運転領域が低負荷低回転の成層燃焼領域Ａにあることが確認された場合には、エンジンがアイドル運転状態にあるか否かを判定し（ステップＳ１３）、このステップＳ１３でＹＥＳと判定された場合には、外気温度が所定値以下の低温状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００４６】
上記ステップＳ１４でＹＥＳと判定され、エンジンがアイドル運転状態にあるとともに、外気温度が低温状態にあることが確認された場合には、上記ステップＳ１２に移行して吸気行程で燃料噴射を行う均一燃焼モードの制御を実行する。
【００４７】
また、上記ステップＳ１３またはステップＳ１４のいずれかにおいてＮＯと判定された場合には、上記触媒温度判別手段１６において排気ガス浄化触媒１１の温度が所定値以下の低温状態にあるか否かを判定し（ステップＳ１５）、ＮＯと判定された場合には、圧縮行程で燃料噴射を行う成層燃焼モードの制御を実行する（ステップＳ１６）。
【００４８】
一方、上記ステップＳ１５でＹＥＳと判定され、成層燃焼領域で触媒温度が低いことが確認された場合には、上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる補正を行うとともに（ステップＳ１７）、上記燃料噴射制御手段１９により燃料の噴射開始時期を圧縮行程後半の期間内で通常時よりも進角させるように補正を行う（ステップＳ１８）。
【００４９】
上記のように成層燃焼領域で上記運転状態判別手段１７によりエンジンがアンドル運転領域等の軽負荷領域にあることが確認されるとともに、外気温度を検出する外気温度検出手段により外気温度が低いことが確認されたときに、吸気行程で燃料噴射を開始する均一燃焼状態とするように構成した場合には、排気ガスの温度を効果的に上昇させることができるため、排気ガス浄化触媒１１が低温状態となって非活性化するのを確実に防止することができる。
【００５０】
なお、上記のように成層燃焼領域でエンジンが軽負荷領域にあるとともに、外気温度が低いことが確認された場合には、吸気行程で燃料噴射を開始するとともに、燃焼室内全体の空燃比を略理論空燃比に設定するように構成することが好ましく、これによって燃焼性を適正状態として空燃比がリッチになることを防止しつつ、排気ガスの温度を効果的に上昇させることができる。
【００５１】
また、上記成層燃焼領域で上記触媒温度判別手段１６において排気ガス浄化触媒１１が低温状態にあることが確認された場合に、吸気量を低減させるように構成した上記実施形態に代え、成層燃焼領域で上記運転状態判別手段１７によりエンジンのアイドル運転状態が所定時間、例えば２分以上に亘って継続されたことが確認された場合に、上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる制御を実行するように構成してもよいことは勿論である。
【００５２】
さらに、上記実施形態に示すようにエンジンの排気マニホールドに接続された上流側排気通路３の下流に排気ガス浄化触媒１１を配設した場合には、排気通路３の上流部に排気ガス浄化触媒１１を配設した場合に比べて排気ガス温度の低下に起因して非活性化し易いという問題がある。このため、上記のように成層燃焼領域で上記吸気量制御手段１８により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で進角させるとともに、この進角量を、成層燃焼を持続させることが可能な範囲内に設定することによる効果が顕著に得られることになる。
【００５３】
なお、上記実施形態では、吸気量制御手段１８によってスロットル弁７の開度を調節することにより燃焼室内に導入される吸気量を制御するようにした例について説明したが、これに代えて吸気通路２をバイパスするバイパス通路に設けられたアイドルスピードコントロールバルブの開度を調節し、あるいはバルブタインミング調節手段（ＶＶＴ）によってバルブタイミングを調節する等により、燃焼室内に導入される吸気量を制御するように構成してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、排気通路に設けられた排気ガス浄化触媒と、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、燃焼室内に導入される吸気量を制御する吸気量制御手段とを備え、エンジンの低負荷領域を圧縮行程噴射の成層燃焼領域とし、それよりも高負荷領域を吸気行程噴射の均一燃焼領域とするように構成された火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃焼領域で上記吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で進角させるとともに、この進角量を、成層燃焼を持続させることが可能な範囲内に設定する燃料噴射制御手段を設けたため、排気ガス温度の低下を防止する等の理由により成層燃焼領域で吸気量を低減させる制御の実行時に、成層燃焼を持続して空燃比がリッチになることを防止しつつ、燃焼性を良好状態に維持できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る火花点火式直噴エンジンの制御装置の実施形態を示す説明図である。
【図２】エンジンの運転領域を示すグラフである。
【図３】上記制御装置による制御動作を示すフローチャートである。
【図４】上記制御装置による制御動作の別の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３ 排気通路
１０ Ｏ２センサ
１１ 排気ガス浄化触媒
１６ 触媒温度判別手段
１７ 運転状態判別手段
１８ 吸気量制御手段
１９ 燃料噴射制御手段
Claims (8)
- 排気通路に設けられた排気ガス浄化触媒と、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、燃焼室内に導入される吸気量を制御する吸気量制御手段とを備え、エンジンの温間時に低負荷領域を圧縮行程噴射の成層燃焼領域とし、それよりも高負荷領域を吸気行程噴射の均一燃焼領域とするように構成された火花点火式直噴エンジンの制御装置において、成層燃焼領域で上記吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で進角させるとともに、この進角量を、成層燃焼を持続させることが可能な範囲内に設定する燃料噴射制御手段を備えたことを特徴とする火花点火式直噴エンジンの制御装置。
- 成層燃焼領域で吸気量調節手段により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、圧縮行程後半の期間内で燃料の噴射開始時期を進角させるように構成したことを特徴とする請求項１記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置。
- 成層燃焼領域で吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御が実行されたときに、成層燃焼が持続されるように燃焼室内全体の空燃比を理論空燃比よりもリーンの状態に維持しつつ、燃料の噴射開始時期を圧縮行程内で進角させるように構成したことを特徴とする請求項１または２記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置。
- 排気ガス浄化触媒の温度を判別する触媒温度判別手段を備え、成層燃焼領域で上記触媒温度判別手段により上記触媒が低温状態にあることが確認された場合に、吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御を実行するように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置。
- エンジンの運転状態を判別する運転状態判別手段を備え、成層燃焼領域で上記運転状態判別手段によりエンジンのアイドル運転状態が所定時間以上に亘って継続されたことが確認された場合に、吸気量制御手段により吸気量を低減させる制御を実行するように構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置。
- エンジンの運転状態を判別する運転状態判別手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、成層燃焼領域で上記運転状態判別手段及び外気温度検出手段によりエンジンが軽負荷領域にあるとともに、外気温度が低いことが確認された場合に、吸気行程で燃料噴射を開始するように構成したことを特徴とする請求項４または５記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置。
- 成層燃焼領域でエンジンが軽負荷領域にあるとともに、外気温度が低いことが確認された場合に、吸気行程で燃料噴射を開始するとともに、燃焼室内全体の空燃比を略理論空燃比に設定するように構成したことを特徴とする請求項６記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置。
- エンジンの排気マニホールドに接続された上流側排気通路の下流に排気ガス浄化触媒を配設したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の火花点火式直噴エンジンの制御装置。
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