JP3791298B2

JP3791298B2 - 筒内噴射式内燃機関制御装置

Info

Publication number: JP3791298B2
Application number: JP2000136046A
Authority: JP
Inventors: 大地山崎; 尚季倉田; 雅則杉山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2020-05-09
Also published as: KR20010104653A; JP2001317389A; DE60114702T2; KR100397116B1; EP1154154B1; EP1154154A2; US20010042535A1; US6474294B2; EP1154154A3; DE60114702D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ポンプから圧送された燃料を燃料噴射弁から燃焼室内に直接噴射することで生じた混合気に点火プラグにより点火する筒内噴射式内燃機関制御装置に関するものである。特に、筒内噴射式内燃機関の運転中に、内燃機関の運転状態が自動停止条件を満足した場合に内燃機関を自動停止し、自動始動条件を満足した場合に内燃機関の運転を自動始動する筒内噴射式内燃機関制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アイドル時などのように内燃機関が低負荷状態にある場合には希薄燃焼を実現して高出力と燃費の低減を両立させるとともに、二酸化炭素などの排気量を低減する筒内噴射式内燃機関が知られている（特開平１０−２９９５４３号公報）。このような筒内噴射式内燃機関では、希薄燃焼時にて確実に混合気に点火させるために、圧縮行程時に燃料噴射を行い、点火プラグ周りに濃い燃料が成層した状態にして点火燃焼させる成層燃焼を実行している。そして、理論空燃比にて燃焼を行う場合には、吸気行程にて燃料噴射を行い、燃焼室全体に燃料が均一に分散した状態にして燃焼させる均質燃焼を実行している。
【０００３】
また、自動車用内燃機関において、燃費の改善などのために自動車が交差点等で走行停止した時に内燃機関を自動停止し、発進操作時にスタータを回転させて内燃機関を自動始動して自動車を発進可能とさせる自動停止始動装置、いわゆるエコノミーランニングシステムが知られている（特開平１０−４７１０４号公報）。
【０００４】
したがって前述した筒内噴射式内燃機関に対して、上記自動停止始動装置を組み合わせることにより、一層の燃費の改善がなされることが期待される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、筒内噴射式内燃機関における圧縮行程時の燃料噴射では、高圧の燃焼室内に燃料を噴射する必要性から、筒内噴射式内燃機関では高圧燃料ポンプにより燃料を高圧化し燃料噴射弁側に圧送している。
【０００６】
しかし、このような筒内噴射式内燃機関を、自動停止始動装置により自動停止させた場合、高圧燃料ポンプも停止することから、自動停止の間は高圧燃料が燃料噴射弁側に供給されなくなる。このため燃料配管を含めた燃料噴射弁側が密閉されていても、徐々に燃料が漏れることにより、蓄圧された燃料圧力が自動停止中に低下してしまう。
【０００７】
その後、自動始動されると燃料ポンプの駆動が開始される。しかし、上述した自動停止中の燃料圧力低下により圧縮行程時の燃料噴射に不十分な燃料圧力となっていた場合には、十分に燃料圧力が回復するまで、低い燃料圧力にても良好な噴射が可能な吸気行程にて燃料噴射を行う均質燃焼を実行せざるを得なくなる。このため、自動始動時に燃料圧力以外の内燃機関の運転状態が成層燃焼が可能な状態にあったとしても、均質燃焼を実行しなくてはならないため、燃費等の向上が十分でなくなるおそれがある。
【０００８】
本発明は、自動停止により内燃機関が停止しても圧縮行程噴射に対して十分な燃料圧力を長期にわたって維持して、自動始動後における圧縮行程噴射の頻度を高めることができる筒内噴射式内燃機関制御装置の提供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
請求項１記載の筒内噴射式内燃機関制御装置は、機関の回転により駆動される燃料ポンプから圧送された燃料を燃料噴射弁から燃焼室内に直接噴射することで生じた混合気に点火プラグにより点火する筒内噴射式内燃機関の運転中に、該内燃機関の運転状態が自動停止条件を満足した場合に前記点火を停止して内燃機関を自動停止し、自動始動条件を満足した場合に前記点火を開始して内燃機関を自動始動する筒内噴射式内燃機関制御装置であって、前記自動停止直前に前記燃料ポンプの圧送量を最大に調整することにより燃料噴射弁側の燃料圧力を上昇させる燃料昇圧手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
燃料昇圧手段は自動停止直前に燃料噴射弁側の燃料圧力を上昇させている。このため、その後、筒内噴射式内燃機関が自動停止して燃料ポンプから高圧燃料が圧送されなくなっても、従来のように通常の燃料圧力状態のままで停止した場合に比較して、高い燃料圧力から徐々に低下して行くことになる。このため、圧縮行程で燃焼室内へ適切な燃料噴射ができなくなる燃料圧力に低下するまでには、長時間の機関停止の余裕が生じる。
【００１１】
したがって、以後の自動始動直後において、圧縮行程時の燃料噴射に十分な燃料圧力を維持している確率が高まる。このことにより、自動始動後において内燃機関が成層燃焼が可能な運転状態であれば直ちに圧縮行程噴射を行って、成層燃焼を実行することができる。したがって自動始動後における圧縮行程噴射の頻度を高めることができ、十分に燃費等の向上を達成することができる。
【００１３】
さらに、燃料ポンプの圧送量を最大にすることにより、燃料圧力を十分な高圧状態に迅速に到達させることができる。このため、自動始動後における圧縮行程噴射の頻度が一層高まり、燃費改善等も一層効果的となる。
【００１４】
請求項２記載の筒内噴射式内燃機関制御装置は、請求項１記載の構成において、燃料噴射弁側の燃料圧力が設定開弁圧以上になると開弁して燃料噴射弁側から燃料を排出するリリーフ弁が備えられるとともに、前記燃料昇圧手段は、前記自動停止直前に設けられた昇圧継続期間の間、前記燃料ポンプの圧送量を最大に調整することにより、前記リリーフ弁が一時的に開弁するように燃料噴射弁側の燃料圧力を上昇させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関制御装置。
【００１５】
このように燃料昇圧手段が、自動停止直前に燃料圧力を、昇圧継続期間の間、燃料ポンプの圧送量を最大に調整することにより上昇させ、リリーフ弁を一時的に開弁させている。このことにより、通常、開放される機会がほとんどないリリーフ弁の開放の機会を設けることができる。
【００１６】
このため、自動始動後における圧縮行程噴射の頻度を高めて、十分に燃費等の向上を達成することに加えて、リリーフ弁が長期間開放されないことによる固着や異物による詰まりなどを防止することができる。
【００１７】
更に、昇圧継続期間を長く設定して、大量の高圧燃料を燃料噴射弁側へ圧送しリリーフ弁から排出させることにより、自動停止直前に燃料噴射弁側での燃料温度を低下させておくことができる。このため、内燃機関の自動停止中に燃料の温度が上昇するに伴い熱膨張による燃料圧力の維持が行われることになる。このことから、自動始動後における圧縮行程噴射の頻度を一層高めることができ、より効果的に燃費等の向上を達成することができる。
【００１８】
請求項３記載の筒内噴射式内燃機関制御装置は、機関の回転により駆動される燃料ポンプから圧送された燃料を燃料噴射弁から燃焼室内に直接噴射することで生じた混合気に点火プラグにより点火する筒内噴射式内燃機関の運転中に、該内燃機関の運転状態が自動停止条件を満足した場合に前記点火を停止して内燃機関を自動停止し、自動始動条件を満足した場合に前記点火を開始して内燃機関を自動始動する筒内噴射式内燃機関制御装置であって、前記燃料ポンプの圧送量の調整により、燃料噴射弁側の燃料圧力を内燃機関の運転状態に応じた目標燃圧に調整する燃圧制御手段と、前記自動停止直前に前記燃圧制御手段における内燃機関の運転状態に応じた目標燃圧を増圧側へ補正することにより燃料噴射弁側の燃料圧力を上昇させる燃料昇圧手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
燃圧制御手段が、燃料ポンプの圧送量の調整により燃料圧力を、内燃機関の運転状態に応じた目標燃圧に調整している場合には、燃料昇圧手段は、自動停止直前に、燃圧制御手段における内燃機関の運転状態に応じた目標燃圧を増圧側へ補正することにより、燃料圧力を上昇させることができる。
【００２０】
このことにより、自動停止直前には燃圧制御手段が調整している通常の燃料圧力よりも高い燃料圧力が実現される。したがって、圧縮行程時に燃焼室内への燃料噴射が不可能な燃料圧力に低下するまでに、通常よりも長時間の機関停止の余裕が生じる。
【００２１】
このため、以後の自動始動直後において、圧縮行程時の燃料噴射に十分な燃料圧力を維持している確率が高まることになる。したがって、自動始動後における圧縮行程噴射の頻度を高めて、十分に燃費等の向上を達成することができる。
【００２２】
請求項４記載の筒内噴射式内燃機関制御装置は、請求項１または３記載の構成において、燃料噴射弁側の燃料圧力が設定開弁圧以上になると開弁して燃料噴射弁側から燃料を排出するリリーフ弁が備えられるとともに、前記燃料昇圧手段は、前記自動停止直前に燃料噴射弁側の燃料圧力を前記リリーフ弁の設定開弁圧以上に上昇させることを特徴とする。
【００２３】
燃料昇圧手段は、自動停止直前に燃料圧力を、燃料噴射弁側に備えられたリリーフ弁の設定開弁圧以上に上昇させる。このことにより、通常、開放される機会がほとんどないリリーフ弁の開放の機会を設けることができる。
【００２４】
このため、自動始動後における圧縮行程噴射の頻度を高めて、十分に燃費等の向上を達成することに加えて、リリーフ弁が長期間開放されないことによる固着や異物による詰まりなどを防止することができる。
【００２５】
請求項５記載の筒内噴射式内燃機関制御装置は、請求項４記載の構成において、前記燃料昇圧手段は、前記自動停止直前に燃料圧力を前記リリーフ弁の設定開弁圧以上に上昇させた後、昇圧継続期間の間、燃料圧力を前記リリーフ弁の設定開弁圧以上に上昇させる処理を継続させることを特徴とする。
【００２６】
このように燃料昇圧手段が、燃料圧力をリリーフ弁の設定開弁圧以上に上昇させた後も、昇圧継続期間の間、燃料圧力をリリーフ弁の設定開弁圧以上に上昇させる処理を継続させている。このように、自動停止直前に昇圧継続期間の間、継続的にあるいは繰り返しリリーフ弁が開放されることにより、燃料噴射弁側に大量に燃料を圧送してリリーフ弁から排出させることができる。このため、自動始動後における圧縮行程噴射の頻度を高めて十分に燃費等の向上を達成することに加えて、リリーフ弁が長期間開放されないことによる固着や異物による詰まりなどを防止することができる。
【００２７】
更に、昇圧継続期間を設定することで、大量の高圧燃料を燃料噴射弁側へ圧送しリリーフ弁から排出させることができることにより、自動停止直前に燃料噴射弁側での燃料温度を低下させておくことができる。このため、内燃機関の自動停止中に燃料の温度が上昇するに伴い熱膨張による燃料圧力の維持が行われることになる。このことから、自動始動後における圧縮行程噴射の頻度を一層高めることができ、より効果的に燃費等の向上を達成することができる。
請求項６記載の筒内噴射式内燃機関制御装置は、請求項１または３記載の構成において、前記燃料昇圧手段により燃料噴射弁側の燃料圧力が基準圧力まで上昇した場合または前記燃料昇圧手段による昇圧処理が基準時間を経過した場合に前記自動停止の実行を許可する自動停止許可手段を備えたことを特徴とする。
燃料圧力が基準圧力まで上昇した場合に自動停止の実行を許可するため、早期に自動停止を実行でき、より効果的に燃費等の向上を達成することができる。また、昇圧処理が基準時間を経過した場合に自動停止の実行を許可するため、何らかの原因で燃料圧力の上昇が遅い場合にも、確実に自動停止に移行させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は上述した発明が適用された筒内噴射式内燃機関の概略構成を表す。図２はこの筒内噴射式内燃機関の制御系統のブロック図を表す。
【００２９】
筒内噴射式内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）２は、自動車駆動用として自動車車両に搭載されている。このエンジン２は６つのシリンダ２ａを有している。図３〜図６にも示すごとく、各シリンダ２ａには、シリンダブロック４、シリンダブロック４内で往復動するピストン６、およびシリンダブロック４上に取り付けられたシリンダヘッド８にて区画された燃焼室１０がそれぞれ形成されている。
【００３０】
そして各燃焼室１０には、それぞれ第１吸気弁１２ａ、第２吸気弁１２ｂおよび一対の排気弁１６が設けられている。この内、第１吸気弁１２ａは第１吸気ポート１４ａに接続され、第２吸気弁１２ｂは第２吸気ポート１４ｂに接続され、一対の排気弁１６は一対の排気ポート１８にそれぞれ接続されている。
【００３１】
図３は１シリンダ分のシリンダヘッド８の水平方向断面図であって、図示されるように第１吸気ポート１４ａおよび第２吸気ポート１４ｂは略直線状に延びるストレート型吸気ポートである。また、シリンダヘッド８の内壁面の中央部には点火プラグ２０が配置されている。更に、第１吸気弁１２ａおよび第２吸気弁１２ｂ近傍のシリンダヘッド８の内壁面周辺部には、燃焼室１０内に直接燃料を噴射できるように燃料噴射弁２２が配置されている。
【００３２】
なお、図４はピストン６の頂面の平面図、図５は図３におけるＸ−Ｘ断面図、図６は図３におけるＹ−Ｙ断面図である。図示されるように略山形に形成されたピストン６の頂面には燃料噴射弁２２の下方から点火プラグ２０の下方まで延びるドーム形の輪郭形状を有する凹部２４が形成されている。
【００３３】
図１に示したごとく、各シリンダ２ａの第１吸気ポート１４ａは吸気マニホールド３０内に形成された第１吸気通路３０ａを介してサージタンク３２に接続されている。また、第２吸気ポート１４ｂは第２吸気通路３０ｂを介してサージタンク３２に連結されている。この内、各第２吸気通路３０ｂ内にはそれぞれ気流制御弁３４が配置されている。これらの気流制御弁３４は、共通のシャフト３６を介して接続されていると共に、このシャフト３６を介して負圧式アクチュエータ３７により開閉駆動される。なお、気流制御弁３４が閉状態とされた場合には、第１吸気ポート１４ａのみから吸入される吸気により燃焼室１０内には強い旋回流Ｓ（図３）が生じる。
【００３４】
サージタンク３２は吸気ダクト４０を介してエアクリーナ４２に連結されている。吸気ダクト４０内にはモータ４４（ＤＣモータまたはステップモータ）によって駆動されるスロットル弁４６が配置されている。このスロットル弁４６の開度（スロットル開度ＴＡ）はスロットル開度センサ４６ａにより検出され、スロットル弁４６は運転状態に応じて開度制御される。また、各シリンダ２ａの各排気ポート１８は排気マニホルド４８に連結されている。排気マニホルド４８は触媒コンバータ４９を介して排気を浄化して外部に排出している。
【００３５】
図７に燃料噴射弁２２側に高圧燃料を供給する燃料供給系統の構成を示す。第１吸気弁１２ａおよび第２吸気弁１２ｂ近傍のシリンダヘッド８には、図示するごとく燃料分配管５０が設けられ、各シリンダ２ａに設けられている燃料噴射弁２２に接続している。燃料分配管５０から供給された燃料は燃料噴射弁２２から直接燃焼室１０内に噴射される。
【００３６】
燃料噴射弁２２に燃料を分配している燃料分配管５０は高圧燃料通路５４ａを介して高圧燃料ポンプ５４に接続されている。なお高圧燃料通路５４ａには、燃料分配管５０から高圧燃料ポンプ５４側に燃料が逆流することを規制するチェック弁５４ｂが設けられている。高圧燃料ポンプ５４には、低圧燃料通路５４ｃを介して燃料タンク５６内に設けられたフィードポンプ５８が接続されている。
【００３７】
フィードポンプ５８は、燃料タンク５６内の燃料を吸引して低圧燃料通路５４ｃ側に吐出することにより、フィルタ５８ａおよびプレッシャレギュレータ５８ｂを介して高圧燃料ポンプ５４のギャラリ５４ｉに燃料を送出する。
【００３８】
高圧燃料ポンプ５４はシリンダヘッド８の上部を覆っているシリンダヘッドカバー（図示略）に取り付けられ、エンジン２の吸気弁用あるいは排気弁用のカムシャフト２ｂに設けられたポンプ用カム２ｃの回転により、ポンプシリンダ５４ｄ内のプランジャ５４ｅを往復動させている。このプランジャ５４ｅの往復動により、高圧ポンプ室５４ｆの容積が増大する吸入行程では、高圧ポンプ室５４ｆ内に低圧燃料通路５４ｃ側からギャラリ５４ｉを介して燃料を吸入する。そして、高圧ポンプ室５４ｆの容積が減少する加圧行程では、高圧ポンプ室５４ｆにて加圧した燃料を必要なタイミングで高圧燃料通路５４ａを介して燃料分配管５０側へ圧送している。
【００３９】
高圧燃料ポンプ５４は、内部に電磁スピル弁５５が設けられている。この電磁スピル弁５５はギャラリ５４ｉと高圧ポンプ室５４ｆとの間の連通遮断を行う開閉弁である。電磁スピル弁５５が開弁している場合には、ギャラリ５４ｉと高圧ポンプ室５４ｆとは連通している。このため高圧ポンプ室５４ｆ内に吸入された燃料は、加圧行程となってもギャラリ５４ｉを介して低圧燃料通路５４ｃ側へ溢流してしまう。したがって、燃料は高圧化されず、高圧燃料通路５４ａを介して燃料分配管５０側に圧送されることはない。
【００４０】
これに対して、電磁スピル弁５５が閉弁した場合には、ギャラリ５４ｉと高圧ポンプ室５４ｆとの間が遮断される。このため加圧行程では、高圧ポンプ室５４ｆ内の燃料はギャラリ５４ｉへ溢流することはなく、プランジャ５４ｅの圧縮にて高圧化される。このことによりチェック弁５４ｂが開き、高圧燃料は高圧燃料通路５４ａを介して燃料分配管５０側へ圧送される。
【００４１】
電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する）６０は、燃料分配管５０に取り付けられた燃圧センサ５０ａにて検出された燃料圧力ＰとＥＣＵ６０により別途制御される燃料噴射量Ｑとを参照して、前述した電磁スピル弁５５の開閉弁タイミングを制御する。このことにより、ＥＣＵ６０は、高圧燃料ポンプ５４から燃料分配管５０側への燃料圧送量を調節し、燃料分配管５０内の燃料圧力Ｐを必要な圧力に調節することができる。
【００４２】
なお、燃料分配管５０にはリリーフ弁５４ｇを備えた排出経路５４ｈが接続されている。燃料分配管５０側に過剰な燃料が供給されることで燃料分配管５０内の燃料圧力Ｐが設定開弁圧より過大になると、リリーフ弁５４ｇは開弁し排出経路５４ｈ側へ過剰な燃料を排出し、燃料分配管５０内の燃料圧力を設定開弁圧以下に維持する。なお排出経路５４ｈ側へ排出された燃料はギャラリ５４ｉ側へ戻される。このように本燃料供給系統は、燃料分配管５０側での過剰な燃料が直接燃料タンク５６に戻されることがないリターンレスの燃料供給システムとして形成されている。
【００４３】
なお、このリターンレスの燃料供給システムにおいては、燃料分配管５０側から排出経路５４ｈへ燃料が戻される場合には、排出経路５４ｈから低圧燃料通路５４ｃにかけての燃料圧力が上昇しようとする。このように低圧系の燃料圧力が上昇しようとすると、燃料タンク５６内のプレッシャレギュレータ５８ｂが開く。このことにより低圧燃料通路５４ｃ内に存在する燃料の内で、プレッシャレギュレータ５８ｂ近傍に存在する燃料、すなわちフィードポンプ５８により燃料タンク５６から汲み上げられたばかりの燃料が、プレッシャレギュレータ５８ｂから燃料タンク５６内に戻される。こうして、排出経路５４ｈから低圧燃料通路５４ｃにかけての低圧系の燃料圧力上昇が防止されるとともに、燃料タンク５６内に戻される燃料は、燃料タンク５６から汲み上げられたばかりの燃料であるので、燃料タンク５６内の温度上昇を防止することができる。
【００４４】
図２に示したごとく、ＥＣＵ６０は、デジタルコンピュータからなり、双方向バス６０ａを介して相互に接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６０ｂ、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）６０ｃ、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６０ｄ、バックアップＲＡＭ６０ｅ、入力回路６０ｆおよび出力回路６０ｇを備えている。
【００４５】
スロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度センサ４６ａはスロットル弁４６の開度ＴＡに比例した出力電圧を入力回路６０ｆに入力している。アクセルペダル７４にはアクセル開度センサ７６が取り付けられ、アクセルペダル７４の踏み込み量ＡＣＣＰに比例した出力電圧を入力回路６０ｆに入力している。ブレーキペダル７８の踏み込み状態を検出するストップランプスイッチ８０はストップランプスイッチ信号ＳＬＳＷを入力回路６０ｆに入力している。回転数センサ８２は、クランクシャフト（図示略）が３０°回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスを入力回路６０ｆに入力している。気筒判別センサ８４は例えばシリンダ２ａの内の１番シリンダが吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、この出力パルスを入力回路６０ｆに入力している。ＣＰＵ６０ｂでは気筒判別センサ８４の出力パルスと回転数センサ８２の出力パルスから現在のクランク角を計算し、回転数センサ８２の出力パルスの頻度からエンジン回転数ＮＥを計算している。
【００４６】
また、エンジン２のシリンダブロック４には水温センサ８６が設けられ、エンジン２の冷却水温度ＴＨＷを検出し冷却水温度ＴＨＷに応じた出力電圧を入力回路６０ｆに入力している。サージタンク３２には、吸気圧センサ８８が設けられ、サージタンク３２内の吸気圧（吸入空気の圧力：絶対圧）ＰＭに対応した出力電圧を入力回路６０ｆに入力している。排気マニホルド４８には空燃比センサ９０が設けられ、空燃比に応じた出力電圧Ｖｏｘを入力回路６０ｆに入力している。燃料分配管５０に設けられた燃圧センサ５０ａは燃料分配管５０内の燃料圧力Ｐに応じた出力電圧を入力回路６０ｆに入力している。搭載されているバッテリ９２の電圧ＶＢは入力回路６０ｆに入力している。またトランスミッション（図示略）の出力側には車速センサ９４が設けられ、トランスミッションの出力軸の回転に基づき車速ＳＰＤに応じた信号を入力回路６０ｆに入力している。
【００４７】
出力回路６０ｇは、各燃料噴射弁２２、負圧式アクチュエータ３７、スロットル弁４６の駆動用モータ４４、電磁スピル弁５５、イグナイタ１００およびスタータモータ１０２に接続されて、各アクチュエータ装置２２，３７，４４，５５，１００，１０２を必要に応じて駆動制御している。
【００４８】
次にエンジン２において始動完了後に行われる燃料噴射制御について説明する。図８のフローチャートに、燃料噴射制御に必要な運転方式を設定する処理を示す。本処理は予め設定されているクランク角毎に周期的に実行される処理である。なお、以下に説明する各フローチャート中の個々の処理ステップを「Ｓ〜」で表す。
【００４９】
まず、回転数センサ８２の信号から得られているエンジン回転数ＮＥ、アクセル開度センサ７６の信号から得られているアクセルペダル７４の踏み込み量（以下、アクセル開度と称する）ＡＣＣＰおよび燃圧センサ５０ａの信号から得られている燃料圧力ＰがＲＡＭ６０ｄの作業領域に読み込まれる（Ｓ１００）。
【００５０】
次に、エンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＣＣＰとに基づいて、リーン燃料噴射量ＱＬを算出する（Ｓ１０２）。このリーン燃料噴射量ＱＬは、成層燃焼を行う際にエンジン２の出力トルクを要求トルクとするのに最適な燃料噴射量を表している。リーン燃料噴射量ＱＬは予め実験により求められて、図９に示すごとく、アクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップとしてＲＯＭ６０ｃ内に記憶されている。ステップＳ１０２ではこのマップに基づいてリーン燃料噴射量ＱＬが算出される。なお、マップでは離散的に数値が配置されているので、パラメータとして一致する値が存在しない場合には、補間計算により求めることになる。このような補間によるマップからの算出は、ここで述べたマップ以外のマップから必要な数値を求める場合にも同様に行われる。
【００５１】
次に、実測されている燃料圧力Ｐが基準圧力Ｐｃ以上か否かが判定される（Ｓ１０４）。この判定は、成層燃焼を行うために圧縮行程にて燃料が十分に噴射可能な燃料圧力Ｐとなっているか否かを判定するためである。
【００５２】
Ｐ≧Ｐｃであれば（Ｓ１０４で「ＹＥＳ」）、圧縮行程にて十分に燃料噴射することが可能であることから、リーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとに基づいて、図１０のマップに示されるような３つの領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３に応じた運転方式が設定される（Ｓ１０６）。こうして一旦、本処理を終了する。なお、図１０のマップは、予め実験により適切な運転方式をリーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとに応じて設定したものであり、リーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップとしてＲＯＭ６０ｃ内に記憶されている。
【００５３】
すなわち、図１０に示したごとくリーン燃料噴射量ＱＬおよびエンジン回転数ＮＥが境界線ＱＱ１よりも小さい運転領域Ｒ１では、運転方式として方式Ｆ１を設定し、リーン燃料噴射量ＱＬに応じた量の燃料を圧縮行程末期に噴射する。この圧縮行程末期での噴射による噴射燃料は、燃料噴射弁２２からピストン６の凹部２４内に進行した後、凹部２４の周壁面２６（図４，５）に衝突する。周壁面２６に衝突した燃料は気化せしめられつつ移動して点火プラグ２０近傍の凹部２４内に可燃混合気層を形成する。そしてこの層状の可燃混合気に点火プラグ２０によって点火がなされることにより、成層燃焼が行われる。このことにより、燃料に対して極めて過剰な吸入空気が存在する燃焼室内において安定した燃焼を行わせることができる。
【００５４】
また、リーン燃料噴射量ＱＬおよびエンジン回転数ＮＥが境界線ＱＱ１と境界線ＱＱ２との間である運転領域Ｒ２では、運転方式として方式Ｆ２を設定し、リーン燃料噴射量ＱＬに応じた量の燃料を吸気行程と圧縮行程末期とに２回に分けて噴射する。すなわち、吸気行程に第１回目の燃料噴射が行われ、次いで圧縮行程末期に第２回目の燃料噴射が行われる。第１回目の噴射燃料は吸入空気と共に燃焼室１０内に流入し、この噴射燃料によって燃焼室１０内全体に均質な希薄混合気が形成される。また、圧縮行程末期に第２回目の燃料噴射が行われる結果、前述したごとく点火プラグ２０近傍の凹部２４内には可燃混合気層が形成される。そしてこの層状の可燃混合気に点火プラグ２０によって点火がなされ、またこの点火火炎によって燃焼室１０内全体を占める希薄混合気が燃焼される。すなわち、運転方式Ｆ２では前述した運転方式Ｆ１よりも成層度の弱い成層燃焼が行われる。このことにより、運転領域Ｒ１と運転領域Ｒ３とをつなぐ中間領域で滑らかなトルク変化を実現させることができる。
【００５５】
リーン燃料噴射量ＱＬおよびエンジン回転数ＮＥが境界線ＱＱ２よりも大きい運転領域Ｒ３では、運転方式として方式Ｆ３を設定し、理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳに基づいて各種の補正を行った燃料量を吸気行程にて噴射する。この噴射燃料は吸入空気の流入とともに燃焼室１０内に流入して点火まで流動する。このことにより燃焼室１０内全体に均質な理論空燃比（後述するごとく、増量補正により理論空燃比より燃料濃度が濃いリッチ空燃比に制御される場合もある）の均質混合気が形成され、この結果、均質燃焼が行われる。
【００５６】
一方、Ｐ＜Ｐｃであれば（Ｓ１０４で「ＮＯ」）、燃料圧力Ｐが低くて圧縮行程にて十分な燃料噴射が不可能であることから、運転方式として方式Ｆ３が設定される（Ｓ１０８）。こうして一旦、本処理を終了する。
【００５７】
上述した運転方式設定処理により設定された運転方式に基づいて実行される燃料噴射量制御処理のフローチャートを図１１に示す。本処理は予め設定されているクランク角毎に周期的に実行される処理である。
【００５８】
燃料噴射量制御処理が開始されると、まず、アクセル開度センサ７６の信号から得られているアクセル開度ＡＣＣＰ、回転数センサ８２の信号から得られているエンジン回転数ＮＥ、吸気圧センサ８８の信号から得られている吸気圧ＰＭ、および空燃比センサ９０の信号から得られている空燃比検出値ＶｏｘをＲＡＭ６０ｄの作業領域に読み込む（Ｓ１２０）。
【００５９】
次に、前述した運転方式設定処理にて（図８）、現在、運転方式Ｆ３が設定されているか否かが判定される（Ｓ１２６）。運転方式Ｆ３が設定されていると判定された場合には（Ｓ１２６で「ＹＥＳ」）、予めＲＯＭ６０ｃに設定されている図１２のマップを用いて、吸気圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥとから、理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳが算出される（Ｓ１３０）。
【００６０】
次に、高負荷増量ＯＴＰ算出処理（Ｓ１４０）が行われる。この高負荷増量ＯＴＰ算出処理について図１３のフローチャートに基づいて説明する。高負荷増量ＯＴＰ算出処理では、まず、アクセル開度ＡＣＣＰが高負荷増量判定値ＫＯＴＰＡＣを越えているか否かが判定される（Ｓ１４１）。ＡＣＣＰ≦ＫＯＴＰＡＣであれば（Ｓ１４１で「ＮＯ」）、高負荷増量ＯＴＰには値「０」が設定される（Ｓ１４２）。すなわち燃料の増量補正は行われない。こうして、高負荷増量ＯＴＰ算出処理を一旦出る。
【００６１】
一方、ＡＣＣＰ＞ＫＯＴＰＡＣであれば（Ｓ１４１で「ＹＥＳ」）、高負荷増量ＯＴＰには値Ｍ（例えば、１＞Ｍ＞０）が設定される（Ｓ１４４）。すなわち燃料の増量補正の実行が設定される。この増量補正は、高負荷時に触媒コンバータ４９が過熱するのを防止するためになされる。
【００６２】
図１１に戻り、ステップＳ１４０にて高負荷増量ＯＴＰが算出された後に、空燃比フィードバック条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ１５０）。例えば、「（１）始動時でない。（２）暖機完了している。（例えば冷却水温度ＴＨＷ≧４０℃）（３）空燃比センサ９０は活性化が完了している。（４）高負荷増量ＯＴＰの値が０である。」の条件がすべて成立しているか否かが判定される。
【００６３】
空燃比フィードバック条件が成立していれば（Ｓ１５０で「ＹＥＳ」）、空燃比フィードバック係数ＦＡＦとその学習値ＫＧの算出が行われる（Ｓ１６０）。空燃比フィードバック係数ＦＡＦは空燃比センサ９０の出力に基づいて算出される。また、学習値ＫＧは空燃比フィードバック係数ＦＡＦにおける、中心値１．０からのずれ量を記憶するものである。これらの値を用いた空燃比フィードバック制御技術は特開平６−１０７３６号公報などに示されているごとく種々の手法が知られている。
【００６４】
一方、空燃比フィードバック条件が成立していなければ（Ｓ１５０で「ＮＯ」）、空燃比フィードバック係数ＦＡＦには１．０が設定される（Ｓ１７０）。
ステップＳ１６０またはＳ１７０の次に、燃料噴射量Ｑが次式１のごとく求められる（Ｓ１８０）。
【００６５】
【数１】
Ｑ ← ＱＢＳ{ 1 + ＯＴＰ + (ＦＡＦ-１.０) + (ＫＧ-１.０)}α + β… ［式１］
ここで、α，βはエンジン２の種類や制御の内容に応じて適宜設定される係数である。
【００６６】
こうして一旦燃料噴射量制御処理を終了する。
また、ステップＳ１２６にて、運転方式Ｆ３以外の方式、すなわち運転方式Ｆ１，Ｆ２のいずれかの場合は（Ｓ１２６で「ＮＯ」）、燃料噴射量Ｑには、運転方式設定処理（図８）のステップＳ１０２にて求められているリーン燃料噴射量ＱＬが設定される（Ｓ１９０）。こうして一旦燃料噴射量制御処理を終了する。
【００６７】
次に、高圧燃料ポンプ５４から燃料分配管５０への燃料圧送量を制御するための電磁スピル弁制御処理について、図１４のフローチャートに基づいて説明する。本処理は予め設定されているクランク角毎に周期的に実行される処理である。
【００６８】
電磁スピル弁制御処理が開始されると、まず、前述した燃料噴射量制御処理（図１１）にて算出されている燃料噴射量Ｑ、エンジン負荷に相当する値として運転方式設定処理（図８）のステップＳ１０２にて算出されているリーン燃料噴射量ＱＬ、回転数センサ８２にて検出されているエンジン回転数ＮＥおよび燃圧センサ５０ａにて検出されている燃料分配管５０内の燃料圧力ＰをＲＡＭ６０ｄの作業領域に読み込む（Ｓ２１０）。
【００６９】
次に、エンジン２の自動停止直前フラグＸＰＲＥＥＣが「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ２２０）。ここで自動停止直前フラグＸＰＲＥＥＣは、後述するごとく、自動停止条件が成立した後であって自動停止が実行される直前状態の時に「ＯＮ」とされるフラグである。
【００７０】
ＸＰＲＥＥＣ＝「ＯＮ」であれば（Ｓ２２０で「ＮＯ」）、電磁スピル弁５５の閉弁期間（圧送期間）を設定する制御デューティＤＴに「１００％」が設定される（Ｓ２３０）。この制御デューティＤＴは、高圧ポンプ室５４ｆの容積をプランジャ５４ｅにより減少させる加圧行程において、電磁スピル弁５５が閉じている割合を示している。ＤＴ＝１００％は、図１５に示すごとく、加圧行程の全期間にわたって電磁スピル弁５５が閉じており、加圧行程の全期間が高圧燃料ポンプ５４から燃料分配管５０側への吐出期間Ｔｏｕｔであることを意味している。すなわち、高圧燃料ポンプ５４の圧送量を最大に調整した状態を示している。
【００７１】
次に、この制御デューティＤＴが、高圧燃料ポンプ５４の加圧行程における電磁スピル弁５５の閉弁期間を表す制御デューティとして設定され（Ｓ２４０）、一旦、電磁スピル弁制御処理を終了する。
【００７２】
このようにＸＰＲＥＥＣ＝「ＯＮ」である場合には、燃料噴射量Ｑとは関係なく高圧燃料ポンプ５４から燃料分配管５０への圧送量は最大となり、燃料分配管５０内の燃料圧力Ｐは急速に上昇する。この状態が継続すると燃料圧力Ｐはリリーフ弁５４ｇの設定開弁圧（例えば１４．０〜１４．５ＭＰａ）に達し、リリーフ弁５４ｇから排出経路５４ｈへの燃料排出が行われるようになる。
【００７３】
一方、ＸＰＲＥＥＣ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ２２０で「ＹＥＳ」）、燃料噴射量Ｑとフィードフォワード係数Ｋｆとの積（Ｋｆ・Ｑ）により、フィードフォワード項ＦＦを算出する（Ｓ２５０）。
【００７４】
そして次に、図１６に示すエンジン負荷に相当するリーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップから、目標燃料圧力Ｐｔを算出する（Ｓ２６０）。このマップは、予め実験に基づいてリーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとに応じて適切な燃料噴射状態を示す目標燃料圧力Ｐｔを求めて設定されたものであり、ＲＯＭ６０ｃに記憶されている。
【００７５】
次に次式２に示すごとく、目標燃料圧力Ｐｔと実際の燃料圧力Ｐとの圧力偏差ΔＰが算出される（Ｓ２７０）。
【００７６】
【数２】
ΔＰ ← Ｐｔ − Ｐ … ［式２］
そして、この圧力偏差ΔＰと比例係数Ｋ１との積から比例項ＤＴｐが算出される（Ｓ２８０）。更に、次式３に示すごとく、圧力偏差ΔＰと積分係数Ｋ２との積（Ｋ２・ΔＰ）に基づいて積分項ＤＴｉが算出される（Ｓ２９０）。
【００７７】
【数３】
ＤＴｉ ← ＤＴｉ＋Ｋ２・ΔＰ … ［式３］
なお、右辺の「ＤＴｉ」は前回の制御周期時に計算された積分項ＤＴｉを表しており、初期値としては例えば「０」が設定される。
【００７８】
次に次式４に示すごとく、電磁スピル弁５５の閉弁期間（圧送期間）を設定する制御デューティＤＴが算出される（Ｓ３００）。
【００７９】
【数４】
ＤＴ ← Ｋａ（ＤＴｐ＋ＤＴｉ＋ＦＦ） … ［式４］
ここで、Ｋａは補正係数である。
【００８０】
制御デューティＤＴが決定されると、この制御デューティＤＴが、高圧燃料ポンプ５４の加圧行程における電磁スピル弁５５の閉弁期間を表す制御デューティとして設定され（Ｓ２４０）、一旦本処理を終了する。
【００８１】
このように自動停止直前フラグＸＰＲＥＥＣが「ＯＦＦ」である場合（Ｓ２２０で「ＹＥＳ」）に、ステップＳ２６０にて算出される目標燃料圧力Ｐｔは、例えば、８．０〜１３．０ＭＰａの範囲で適切な値に設定される。
【００８２】
次に、自動停止制御処理を図１７のフローチャートに示す。本処理は予め設定されている短時間毎に周期的に実行される処理である。本処理においてエンジン２の自動停止処理とともに前述した自動停止直前フラグＸＰＲＥＥＣの設定が行われる。
【００８３】
本自動停止制御処理が開始されると、まず自動停止実行を判定するための運転状態が読み込まれる（Ｓ４１０）。例えば、水温センサ８６から検出されるエンジン冷却水温ＴＨＷ、アクセル開度センサ７６から検出されるアクセルペダル７４の踏み込み有無、バッテリ９２の電圧ＶＢ、ストップランプスイッチ８０の信号ＳＬＳＷから検出されるブレーキペダル７８の踏み込み有無、および車速センサ９４の信号から検出される車速ＳＰＤを、ＲＡＭ６０ｄの作業領域に読み込む。
【００８４】
次に、これらの運転状態から自動停止条件が成立したか否かが判定される（Ｓ４２０）。例えば、（１）エンジン２が暖機後でありかつ過熱していない状態（エンジン冷却水温ＴＨＷが水温上限値ＴＨＷｍａｘよりも低く、かつ水温下限値ＴＨＷｍｉｎより高い）、（２）アクセルペダル７４が踏まれていない状態（アクセル開度ＡＣＣＰ＝０°）、（３）バッテリ９２の充電量がある程度以上である状態（電圧ＶＢが基準電圧以上）、（４）ブレーキペダル７８が踏み込まれている状態（ストップランプスイッチ信号ＳＬＳＷが「ＯＮ」）、および（５）車両が停止している状態（車速ＳＰＤが０ｋｍ／ｈ）であるとの条件（１）〜（５）がすべて満足された場合に自動停止条件が成立したと判定する。
【００８５】
上記条件（１）〜（５）の一つでも満足されていない場合には自動停止条件は不成立として（Ｓ４２０で「ＮＯ」）、一旦本処理を終了する。
一方、運転者が交差点等にて自動車を停止させたことにより、自動停止条件が成立した場合には（Ｓ４２０で「ＹＥＳ」）、次に自動停止直前フラグＸＰＲＥＥＣに「ＯＮ」を設定する（Ｓ４３０）。このことにより、前述した電磁スピル弁制御処理（図１４）では、ステップＳ２２０で「ＮＯ」と判定されて、ステップＳ２３０にて制御デューティＤＴ＝１００（％）の設定がなされる。このことにより通常の運転状態に比較して燃料圧力Ｐが高くされる。
【００８６】
そして、次にタイマカウンタＴＣが昇圧継続期間Ｔｘ以上となったか否かが判定される（Ｓ４４０）。ＴＣ＜Ｔｘであれば（Ｓ４４０で「ＮＯ」）、次式５に示すごとくタイマカウンタＴＣのカウントアップを実行して（Ｓ４５０）、一旦本処理を終了する。
【００８７】
【数５】
ＴＣ ← ＴＣ＋ｄＴ … ［式５］
ここで、ｄＴは、本自動停止制御処理の制御周期である。すなわち、タイマカウンタＴＣは自動停止条件が成立してからの時間を計測するものである。そして昇圧継続期間Ｔｘは、自動停止直前に実行する燃料圧力Ｐの昇圧が完了したか否かを時間経過によって判定するために設けられている基準時間である。この昇圧継続期間Ｔｘの値としては、前述した制御デューティＤＴ＝１００（％）に設定した場合に十分に燃料圧力Ｐが上昇するのに必要な時間を実験により求めることで設定されている。
【００８８】
自動停止条件の成立（Ｓ４２０で「ＹＥＳ」）以後、昇圧継続期間Ｔｘが経過しない内は、ステップＳ４１０，Ｓ４２０，Ｓ４３０，Ｓ４４０，Ｓ４５０の処理が繰り返されることで、ＸＰＲＥＥＣ＝「ＯＮ」が維持されて、電磁スピル弁５５に対する制御デューティＤＴ＝１００（％）の状態が継続する。そして、ステップＳ４５０のカウントアップにより、ＴＣ≧Ｔｘとなると（Ｓ４４０で「ＹＥＳ」）、図１１で述べた燃料噴射量制御処理の停止設定がなされる（Ｓ４６０）。更に点火制御処理（図示略）の停止設定がなされる（Ｓ４７０）。このことにより燃料噴射と点火とが停止して、直ちにエンジン２の運転は停止する。またエンジン２の停止により高圧燃料ポンプ５４の駆動も停止して、チェック弁５４ｂは閉じる。このためエンジン停止直前に、制御デューティＤＴ＝１００（％）により通常より昇圧した高圧燃料状態（ただしリリーフ弁５４ｇの設定開弁圧以下）にて、燃料分配管５０内が密閉される。
【００８９】
そして図１４に示した電磁スピル弁制御処理についても停止設定がなされ（Ｓ４８０）、制御デューティ信号の出力が停止される。
次に後述する自動始動制御処理の開始が設定され（Ｓ４９０）、一旦本処理を終了する。
【００９０】
このように、燃料噴射量制御処理、点火制御処理および電磁スピル弁制御処理の各制御の停止設定（Ｓ４６０，Ｓ４７０，Ｓ４８０）および自動始動制御処理の開始設定（Ｓ４９０）がなされると、以後、自動停止条件が不成立（Ｓ４２０で「ＮＯ」）となっても、上記各制御の開始設定および自動始動制御処理の停止設定がなされるまでは、上記各制御の停止状態および自動始動制御処理の実行が継続する。
【００９１】
この自動始動制御処理を図１８のフローチャートに示す。本処理は予め設定されている短時間毎に周期的に実行される処理である。
本自動始動制御処理が開始されると、まず自動始動処理を実質的に実行するか否かの判定のためにエンジン運転状態が読み込まれる（Ｓ５１０）。ここでは、例えば、前記ステップＳ４１０にて読み込んだデータと同じ、エンジン冷却水温ＴＨＷ、アクセル開度ＡＣＣＰ、バッテリ９２の電圧ＶＢ、ストップランプスイッチ信号ＳＬＳＷおよび車速ＳＰＤを、ＲＡＭ６０ｄの作業領域に読み込む。
【００９２】
次に、これらの運転状態から自動始動条件が成立したか否かが判定される（Ｓ５２０）。例えば、（１）エンジン２が暖機後でありかつ過熱していない状態（エンジン冷却水温ＴＨＷが水温上限値ＴＨＷｍａｘよりも低く、かつ水温下限値ＴＨＷｍｉｎより高い）、（２）アクセルペダル７４が踏まれていない状態（アクセル開度ＡＣＣＰ＝０°）、（３）バッテリ９２の充電量がある程度以上である状態（電圧ＶＢが基準電圧以上）、（４）ブレーキペダル７８が踏み込まれている状態（ストップランプスイッチ信号ＳＬＳＷが「ＯＮ」）、および（５）車両が停止している状態（車速ＳＰＤが０ｋｍ／ｈ）であるとの条件（１）〜（５）の内の１つでも満足されなかった場合に自動始動条件が成立したと判定する。なお、自動始動条件としては、自動停止条件にて用いた各条件と同じ条件（１）〜（５）を用いる必要はなく、条件（１）〜（５）以外の条件を設定しても良く。また条件（１）〜（５）の内のいくつかに絞っても良い。
【００９３】
上記条件（１）〜（５）のすべてが満足されている場合には自動始動条件は不成立として（Ｓ５２０で「ＮＯ」）、一旦本処理を終了する。
上記条件（１）〜（５）の一つでも満足されなくなった場合には自動停止条件は成立したとして（Ｓ５２０で「ＹＥＳ」）、自動停止直前フラグＸＰＲＥＥＣに「ＯＦＦ」を設定し（Ｓ５３０）、タイマカウンタＴＣをゼロクリアする（Ｓ５４０）。
【００９４】
そして、自動始動処理の実行が設定される（Ｓ５５０）。この自動始動処理の実行設定により、まず、スタータモータ１０２が駆動されてエンジン２のクランクシャフトが回転されるとともに、始動時の燃料噴射制御処理と点火時期制御処理とが実行されて、エンジン２が自動始動される。始動が完了すれば、図１１で述べた燃料噴射量制御処理、点火制御処理（図示略）、図１４に示した電磁スピル弁制御処理、その他のエンジン駆動に必要な処理が開始される。
【００９５】
そして、自動始動処理の実行設定（Ｓ５５０）の後に、本自動始動制御処理自身の停止設定がなされる（Ｓ５６０）。このことにより自動始動制御処理は停止する。
【００９６】
本実施の形態１における燃料圧力Ｐの変化を図１９のタイミングチャートに示す。
交差点などで運転者が車両をアイドル状態で停止することにより、時刻ｔ０にて自動停止条件が成立する（Ｓ４２０で「ＹＥＳ」）と、自動停止直前フラグＸＰＲＥＥＣが「ＯＮ」に設定される（Ｓ４３０）。このことにより、電磁スピル弁５５の制御デューティＤＴは１００％にされて（Ｓ２２０，Ｓ２３０）、燃料圧力Ｐは、実線で示すごとくアイドル時燃料圧力制御範囲（ここでは８〜１０ＭＰａ）を超えて急速に上昇し、リリーフ弁５４ｇの設定開弁圧（ここでは１４〜１４．５ＭＰａ）に達する。このことにより、リリーフ弁５４ｇが一時的に開弁して燃料分配管５０内の過剰な燃料を排出経路５４ｈに排出する。その後、昇圧継続期間Ｔｘが経過した時刻ｔ１にてエンジン２が自動停止される（Ｓ４６０，Ｓ４７０）。
【００９７】
以後、エンジン２の余熱により燃料分配管５０内に閉じこめられた燃料が加熱されることで膨張し、しばらくは燃料圧力Ｐは上昇しようとする。ただしリリーフ弁５４ｇがわずかに開くことにより熱膨張分の燃料を排出経路５４ｈ側に排出することで、燃料圧力Ｐはリリーフ弁５４ｇの設定開弁圧にてしばらく、ほぼ一定に維持される。
【００９８】
その後、熱膨張が緩やかになり、リリーフ弁５４ｇなどからの燃料のリークによる燃料分配管５０内の燃料圧力Ｐの低下が現れ始める。そして、エンジン２が停止している限り、燃料圧力Ｐの低下が継続する。ただし、時刻ｔ３までは、燃料圧力制御範囲（ここではここでは８〜１３ＭＰａ）より下にはなっていない状態であり、時刻ｔ３以降に、燃料圧力制御範囲を下回る。
【００９９】
従来のごとく、エンジン自動停止直前に燃料圧力Ｐの上昇処理がなされない場合には、破線で示すごとく、熱膨張により一旦わずかに燃料圧力Ｐは上昇するが、短い時間後（時刻ｔ２）に燃料圧力制御範囲を下回る。
【０１００】
上述した処理の内で、ステップＳ２２０，Ｓ２３０，Ｓ４３０，Ｓ４４０，Ｓ４５０が燃料昇圧手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
【０１０１】
（イ）．ステップＳ２２０，Ｓ２３０，Ｓ４３０，Ｓ４４０，Ｓ４５０の処理により自動停止直前に燃料圧力Ｐを上昇させている。このため、その後、エンジン２が停止して高圧燃料ポンプ５４から燃料噴射弁２２側へ高圧燃料が圧送されなくなった場合、従来のように通常の燃料圧力状態のままで停止した場合に比較して、より高い燃料圧力Ｐから低下してゆく。このため、圧縮行程で燃焼室１０内へ適切な燃料噴射ができなくなる燃料圧力に低下するまでには、長時間の機関停止の余裕が生じる。本実施の形態１では、図１９に示したごとく時刻ｔ１〜ｔ３の期間が、圧縮行程で燃焼室１０内へ適切な燃料噴射を実行することが可能な期間である。従来技術では時刻ｔ１〜ｔ２の期間が、圧縮行程で燃焼室１０内へ適切な燃料噴射を実行することが可能な期間である。
【０１０２】
すなわち、従来技術では、時刻ｔ２〜ｔ３の間で自動始動された場合は、始動直後に図８のステップＳ１０４では「ＮＯ」と判定されてしまい、運転方式として方式Ｆ３を設定することになり圧縮行程での燃料噴射はできず吸気行程噴射となる。本実施の形態１では、時刻ｔ２〜ｔ３の間に自動始動すれば図８のステップＳ１０４では「ＹＥＳ」と判定されて、エンジン２が成層燃焼が可能な運転状態であれば、運転方式として方式Ｆ１またはＦ２を設定して圧縮行程噴射を実行することができる。
【０１０３】
したがって自動始動後における圧縮行程噴射の頻度を高めることができ、十分に燃費等の向上を達成することができる。
（ロ）．自動停止直前に燃料圧力Ｐを上昇させる手段として、電磁スピル弁５５の制御デューティＤＴを１００％にし、高圧燃料ポンプ５４の圧送量を最大に調整している。
【０１０４】
このように高圧燃料ポンプ５４の圧送量が最大である範囲を用いることにより、燃料圧力Ｐを十分な高圧状態に迅速に到達させることができる。このため、自動始動後における圧縮行程噴射の頻度が一層高まり、燃費改善も一層効果的となる。
【０１０５】
（ハ）．自動停止直前に、昇圧継続期間Ｔｘの間は高圧燃料ポンプ５４の圧送量を最大に維持することにより、燃料圧力Ｐをリリーフ弁５４ｇの設定開弁圧以上に上昇させている。このことにより、通常、開放される機会がほとんどないリリーフ弁５４ｇの開放の機会を設けることができる。
【０１０６】
このため、リリーフ弁５４ｇが長期間開放されないことによる固着や異物による詰まりなどを防止することができる。
［実施の形態２］
本実施の形態２は、自動停止制御処理（図１７）のステップＳ４４０において昇圧継続期間Ｔｘの長さが前記実施の形態１とは異なる。他の構成は前記実施の形態１と同じである。すなわち、単に自動停止直前の燃料圧力Ｐをリリーフ弁５４ｇの設定開弁圧以上に上昇したのみでなく、このリリーフ弁５４ｇの設定開弁圧以上になってから、燃料分配管５０内の燃料がリリーフ弁５４ｇからある程度の量が排出されるまで、電磁スピル弁５５の制御デューティＤＴを１００％に維持している。このために、昇圧継続期間Ｔｘを前記実施の形態１の場合よりも長くしている。
【０１０７】
このことにより、図２０のタイミングチャートに期間Ｔｍａｘで示すごとく、何度もリリーフ弁５４ｇの開放を繰り返し、大量の燃料が高圧燃料ポンプ５４から燃料分配管５０に送られて、その一部がリリーフ弁５４ｇから排出経路５４ｈに排出される状態が繰り返される。
【０１０８】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の（イ）〜（ハ）の効果を生じる。
（ロ）．このように燃料圧力Ｐをリリーフ弁５４ｇの設定開弁圧以上に上昇させた後も、しばらくは、燃料圧力Ｐをリリーフ弁５４ｇの設定開弁圧以上に上昇させる処理を継続させている。このことにより、自動停止直前に繰り返しリリーフ弁５４ｇが開放され、燃料分配管５０側へ大量に燃料が圧送され、自動停止直前に燃料分配管５０内の燃料温度が低下する。
【０１０９】
このため、エンジン２の自動停止中に燃料の温度が上昇することに伴い熱膨張による燃料圧力Ｐの維持が行われることになる。このことから、自動始動後における圧縮行程噴射の頻度を一層高めることができ、より効果的に燃費等の向上を達成することができる。
【０１１０】
［実施の形態３］
本実施の形態３は、燃料圧力Ｐの監視により自動停止の実行を判定するものであり、前記実施の形態１の自動停止制御処理（図１７）の代わりに図２１の処理を実行する。他の構成は前記実施の形態１と同じである。また、図２１の自動停止制御処理においては、ステップＳ１４４０，Ｓ１４４２，Ｓ１４４４の処理が、前記実施の形態１の自動停止制御処理（図１７）と異なるのみである。他のステップは、ステップ番号の下３桁が同じ図１７におけるステップと同じ処理を実行している。
【０１１１】
すなわち、自動停止条件が成立し（Ｓ１４２０で「ＹＥＳ」）、自動停止直前フラグＸＰＲＥＥＣに「ＯＮ」が設定される（Ｓ１４３０）と、次にタイマカウンタＴＣが制限時間Ｔｙ以上となったか否かが判定される（Ｓ１４４０）。ここで制限時間Ｔｙは何らかの原因で燃料圧力Ｐの昇圧が遅い場合には、燃料圧力Ｐの昇圧を待たずに自動停止に移行するために設けられている判定時間である。
【０１１２】
ＴＣ＜Ｔｙであれば（Ｓ１４４０で「ＮＯ」）、次に、燃料圧力Ｐが、例えば燃料圧力制御範囲の上限値（ここでは、例えば１３ＭＰａ）〜リリーフ弁５４ｇの設定開弁圧（例えば１４ＭＰａ）までの範囲に設定された昇圧判定圧力値Ｐｒ未満か否かが判定される（Ｓ１４４２）。
【０１１３】
Ｐ＜Ｐｒであれば（Ｓ１４４２で「ＹＥＳ」）、前記式５に示したごとくタイマカウンタＴＣのカウントアップを実行して（Ｓ１４５０）、一旦本処理を終了する。
【０１１４】
自動停止条件の成立（Ｓ１４２０で「ＹＥＳ」）以後、制限時間Ｔｙが経過しない内は、ステップＳ１４１０，Ｓ１４２０，Ｓ１４３０，Ｓ１４４０，Ｓ１４４２，Ｓ１４５０の処理が繰り返されることで、ＸＰＲＥＥＣ＝「ＯＮ」が維持されて、電磁スピル弁５５に対する制御デューティＤＴ＝１００（％）の状態が継続する。
【０１１５】
そして、燃料圧力Ｐの上昇により、Ｐ≧Ｐｒとなると（Ｓ１４４２で「ＮＯ」）、タイマカウンタＴＣに制限時間Ｔｙの値が設定されて（Ｓ１４４４）、燃料噴射量制御処理（図１１）の停止設定がなされる（Ｓ１４６０）。更に点火制御処理の停止設定がなされる（Ｓ１４７０）。このことにより燃料噴射と点火とが停止して、直ちにエンジン２の運転は停止する。エンジン２の停止により高圧燃料ポンプ５４の駆動も停止して、チェック弁５４ｂは閉じる。このためエンジン停止直前に、制御デューティＤＴ＝１００（％）により通常より昇圧した高圧燃料状態（ただしリリーフ弁５４ｇの設定開弁圧以下）で、燃料分配管５０内が密閉される。そして電磁スピル弁制御処理（図１４）についても停止設定がなされ（Ｓ１４８０）、制御デューティ信号の出力が停止される。次に自動始動制御処理（図１８）の開始が設定され（Ｓ１４９０）、一旦本処理を終了する。
【０１１６】
上述した処理の内で、ステップＳ２２０，Ｓ２３０（図１４），Ｓ１４３０，Ｓ１４４２が燃料昇圧手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
【０１１７】
（イ）．前記実施の形態１の（イ）、（ロ）の効果を生じる。
（ロ）．燃料圧力Ｐの値により昇圧を直接監視しているので、一層正確に自動停止タイミングを捉えることができる。したがって、早期に自動停止を実行でき、より効果的に燃費等の向上を達成することができる。
【０１１８】
（ハ）．制限時間Ｔｙを設けているので、何らかの原因で燃料圧力Ｐの上昇が遅い場合にも、確実に自動停止に移行させることができる。
［実施の形態４］
本実施の形態４は、制御デューティＤＴを１００％にするのではなく、自動停止直前に目標燃料圧力Ｐｔを増加補正することにより、燃料圧力Ｐの昇圧を行っている。このため、前記実施の形態１の電磁スピル弁制御処理（図１４）の代わりに図２２の処理を実行する。他の構成は前記実施の形態１と同じである。また、図２２の電磁スピル弁制御処理のステップＳ１２６２，Ｓ１２６４以外の、ステップＳ１２１０，Ｓ１２５０，Ｓ１２６０，Ｓ１２７０〜Ｓ１３００，Ｓ１２４０の各処理は、ステップ番号の下３桁が同じ図１４におけるステップと同じ処理を実行している。
【０１１９】
すなわち、リーン燃料噴射量ＱＬおよびエンジン回転数ＮＥに基づいて図１６に示したマップから目標燃料圧力Ｐｔを算出する（Ｓ１２６０）と、自動停止直前フラグＸＰＲＥＥＣが「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ１２６２）。
【０１２０】
ＸＰＲＥＥＣ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ１２６２で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１２６０で算出した目標燃料圧力Ｐｔを用いて実際の燃料圧力Ｐとの圧力偏差ΔＰが算出される（Ｓ１２７０）。そして、この圧力偏差ΔＰと比例係数Ｋ１との積から比例項ＤＴｐが算出され（Ｓ１２８０）、更に、前記式３に示したごとく、圧力偏差ΔＰと積分係数Ｋ２との積（Ｋ２・ΔＰ）に基づいて積分項ＤＴｉが算出される（Ｓ１２９０）。
【０１２１】
そして前記式４に示したごとく、電磁スピル弁５５の閉弁期間（圧送期間）を設定する制御デューティＤＴが算出され（Ｓ１３００）、この制御デューティＤＴが、高圧燃料ポンプ５４の加圧行程における電磁スピル弁５５の閉弁期間を表す制御デューティとして設定され（Ｓ１２４０）、一旦本処理を終了する。
【０１２２】
一方、ＸＰＲＥＥＣ＝「ＯＮ」であれば（Ｓ１２６２で「ＮＯ」）、次式６に示すごとく、目標燃料圧力Ｐｔを増量補正する（Ｓ１２６４）。
【０１２３】
【数６】
Ｐｔ ← Ｐｔ＋Ｐｉ … ［式６］
ここで、Ｐｉは増量補正値を表している。
【０１２４】
この後、ステップＳ１２６４で増量補正した目標燃料圧力Ｐｔを用いて実際の燃料圧力Ｐとの圧力偏差ΔＰが算出され（Ｓ１２７０）、以下ステップＳ１２８０〜Ｓ１３００が実行されて制御デューティＤＴが算出され、この制御デューティＤＴが高圧燃料ポンプ５４の加圧行程における電磁スピル弁５５の閉弁期間を表す制御デューティとして設定され（Ｓ１２４０）、一旦本処理を終了する。
【０１２５】
したがって、ＸＰＲＥＥＣ＝「ＯＮ」の場合（Ｓ１２６２で「ＮＯ」）には、通常よりも高圧になるように燃料圧力Ｐが調整される。
上述した処理の内で、ステップＳ１２６２，Ｓ１２６４とステップＳ４３０，Ｓ４４０，Ｓ４５０（図１７）とが燃料昇圧手段としての処理に、ステップＳ１２１０，Ｓ１２５０，Ｓ１２６０，Ｓ１２７０〜Ｓ１３００，Ｓ１２４０が燃圧制御手段としての処理に相当する。
【０１２６】
以上説明した本実施の形態４によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の（イ）の効果を生じる。
［その他の実施の形態］
・前記実施の形態１〜４において、昇圧継続期間Ｔｘあるいは制限時間Ｔｙはエンジン２の運転状態に応じて設定しても良い。
【０１２７】
・前記実施の形態４において、ステップＳ１２６４にて増量補正される目標燃料圧力Ｐｔを、リリーフ弁５４ｇの設定開弁圧以上の値にして、リリーフ弁５４ｇの開弁を実行し、固着や異物の詰まりを防止しても良い。更に、実際の燃料圧力Ｐがリリーフ弁５４ｇの設定開弁圧以上の値に達した後に、しばらく、ステップＳ１２６４での目標燃料圧力Ｐｔの増量補正を継続して、燃料分配管５０内の燃料の温度低下を図っても良い。
【０１２８】
・前記実施の形態１，３の自動停止制御処理（図１７，図２１）では、点火制御処理停止設定（Ｓ４７０，Ｓ１４７０）を行ったが、燃料噴射の停止のみでもエンジン２の回転は停止するので、点火制御処理停止設定は実行しなくても良い。
【０１２９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態には、次のような形態を含むものであることを付記しておく。
（１）．請求項１または３記載の構成において、前記燃料昇圧手段により燃料噴射弁側の燃料圧力が基準圧力まで上昇した場合に前記自動停止の実行を許可する自動停止許可手段を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関制御装置。
【０１３０】
（２）．請求項１または３記載の構成において、前記燃料昇圧手段による昇圧処理が基準時間を経過した場合に前記自動停止の実行を許可する自動停止許可手段を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関制御装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における筒内噴射式内燃機関の概略構成図。
【図２】実施の形態１の筒内噴射式内燃機関制御系統のブロック図。
【図３】実施の形態１におけるシリンダヘッドの水平方向断面図。
【図４】実施の形態１のピストンにおける頂面の平面図。
【図５】図３におけるＸ−Ｘ断面図。
【図６】図３におけるＹ−Ｙ断面図。
【図７】実施の形態１における燃料供給系統の構成説明図。
【図８】実施の形態１の運転方式設定処理のフローチャート。
【図９】実施の形態１にてリーン燃料噴射量ＱＬを求めるためのマップ構成説明図。
【図１０】実施の形態１にて運転方式を設定するためのマップ構成説明図。
【図１１】実施の形態１の燃料噴射量制御処理のフローチャート。
【図１２】実施の形態１にて理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳを求めるためのマップ構成説明図。
【図１３】実施の形態１にて実行される高負荷増量ＯＴＰ算出処理のフローチャート。
【図１４】実施の形態１の電磁スピル弁制御処理のフローチャート。
【図１５】実施の形態１での電磁スピル弁制御の一例を示すタイミングチャート。
【図１６】実施の形態１にて目標燃料圧力Ｐｔを求めるためのマップ構成説明図。
【図１７】実施の形態１の自動停止制御処理のフローチャート。
【図１８】実施の形態１の自動始動制御処理のフローチャート。
【図１９】実施の形態１での燃料圧力Ｐの制御の一例を示すタイミングチャート。
【図２０】実施の形態２での燃料圧力Ｐの制御の一例を示すタイミングチャート。
【図２１】実施の形態３の自動停止制御処理のフローチャート。
【図２２】実施の形態４の電磁スピル弁制御処理のフローチャート。
【符号の説明】
２…エンジン、２ａ…シリンダ、２ｂ…排気弁用のカムシャフト、２ｃ… ポンプ用カム、４…シリンダブロック、６…ピストン、８…シリンダヘッド、１０…燃焼室、１２ａ…第１吸気弁、１２ｂ…第２吸気弁、１４ａ…第１吸気ポート、１４ｂ…第２吸気ポート、１６…排気弁、１８…排気ポート、２０…点火プラグ、２２… 燃料噴射弁、２４…凹部、２６…周壁面、３０…吸気マニホールド、３０ａ…第１吸気通路、３０ｂ…第２吸気通路、３２…サージタンク、３４…気流制御弁、３６…シャフト、３７…負圧式アクチュエータ、４０…吸気ダクト、４２…エアクリーナ、４４…モータ、４６…スロットル弁、４６ａ…スロットル開度センサ、４８…排気マニホルド、４９…触媒コンバータ、５０…燃料分配管、５０ａ…燃圧センサ、５４…高圧燃料ポンプ、５４ａ…高圧燃料通路、５４ｂ…チェック弁、５４ｃ…低圧燃料通路、５４ｄ…ポンプシリンダ、５４ｅ…プランジャ、５４ｆ…高圧ポンプ室、５４ｇ…リリーフ弁、５４ｈ… 排出経路、５４ｉ…ギャラリ、５５…電磁スピル弁、５６… 燃料タンク、５８…フィードポンプ、５８ａ…フィルタ、５８ｂ…プレッシャレギュレータ、６０…ＥＣＵ、６０ａ…双方向バス、６０ｂ…ＣＰＵ、６０ｃ…ＲＯＭ、６０ｄ…ＲＡＭ、６０ｅ…バックアップＲＡＭ、６０ｆ…入力回路、６０ｇ…出力回路、７４…アクセルペダル、７６…アクセル開度センサ、７８…ブレーキペダル、８０…ストップランプスイッチ、８２…回転数センサ、８４…気筒判別センサ、８６…水温センサ、８８…吸気圧センサ、９０…空燃比センサ、９２…バッテリ、９４…車速センサ、１００…イグナイタ、１０２…スタータモータ。

Claims

機関の回転により駆動される燃料ポンプから圧送された燃料を燃料噴射弁から燃焼室内に直接噴射することで生じた混合気に点火プラグにより点火する筒内噴射式内燃機関の運転中に、該内燃機関の運転状態が自動停止条件を満足した場合に前記点火を停止して内燃機関を自動停止し、自動始動条件を満足した場合に前記点火を開始して内燃機関を自動始動する筒内噴射式内燃機関制御装置であって、
前記自動停止直前に前記燃料ポンプの圧送量を最大に調整することにより燃料噴射弁側の燃料圧力を上昇させる燃料昇圧手段を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関制御装置。
請求項１記載の構成において、燃料噴射弁側の燃料圧力が設定開弁圧以上になると開弁して燃料噴射弁側から燃料を排出するリリーフ弁が備えられるとともに、
前記燃料昇圧手段は、前記自動停止直前に設けられた昇圧継続期間の間、前記燃料ポンプの圧送量を最大に調整することにより、前記リリーフ弁が一時的に開弁するように燃料噴射弁側の燃料圧力を上昇させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関制御装置。
機関の回転により駆動される燃料ポンプから圧送された燃料を燃料噴射弁から燃焼室内に直接噴射することで生じた混合気に点火プラグにより点火する筒内噴射式内燃機関の運転中に、該内燃機関の運転状態が自動停止条件を満足した場合に前記点火を停止して内燃機関を自動停止し、自動始動条件を満足した場合に前記点火を開始して内燃機関を自動始動する筒内噴射式内燃機関制御装置であって、
前記燃料ポンプの圧送量の調整により、燃料噴射弁側の燃料圧力を内燃機関の運転状態に応じた目標燃圧に調整する燃圧制御手段と、
前記自動停止直前に前記燃圧制御手段における内燃機関の運転状態に応じた目標燃圧を増圧側へ補正することにより燃料噴射弁側の燃料圧力を上昇させる燃料昇圧手段とを備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関制御装置。
請求項１または３記載の構成において、燃料噴射弁側の燃料圧力が設定開弁圧以上になると開弁して燃料噴射弁側から燃料を排出するリリーフ弁が備えられるとともに、
前記燃料昇圧手段は、前記自動停止直前に燃料噴射弁側の燃料圧力を前記リリーフ弁の設定開弁圧以上に上昇させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関制御装置。
請求項４記載の構成において、前記燃料昇圧手段は、前記自動停止直前に燃料圧力を前記リリーフ弁の設定開弁圧以上に上昇させた後、昇圧継続期間の間、燃料圧力を前記リリーフ弁の設定開弁圧以上に上昇させる処理を継続させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関制御装置。
請求項１または３記載の構成において、前記燃料昇圧手段により燃料噴射弁側の燃料圧力が基準圧力まで上昇した場合または前記燃料昇圧手段による昇圧処理が基準時間を経過した場合に前記自動停止の実行を許可する自動停止許可手段を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関制御装置。