JP3899824B2 - 筒内噴射式内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料噴射形態を圧縮行程噴射と吸気行程噴射とに切り換え可能な筒内噴射式内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射弁から燃料を直接燃焼室内に噴射するようにした筒内噴射式の内燃機関にあっては、機関ピストンが燃料噴射弁に近接する圧縮行程後期に燃料を噴射することにより、その噴射燃料をピストン頂面に衝突させ点火プラグ近傍に指向させるようにしている（例えば、特開平４−１８７８４１号参照）。
【０００３】
この圧縮行程噴射では、点火プラグ近傍に燃料濃度の高い混合気層を形成してこれを燃焼させる、いわゆる成層燃焼を行うことができるため、混合気全体の平均的な燃料濃度を低く、即ち空燃比を比較的大きく設定した場合でも安定した燃焼状態を得ることができるようになる。
【０００４】
ところで、筒内噴射式内燃機関を含め、一般の内燃機関にあっては通常、排気系に触媒コンバータ（以下、単に「触媒」という）を設け、同触媒による酸化還元作用を通じて排気に含まれるＨＣ等の未燃成分を浄化するようにしている。但し、こうした触媒は、機関冷間時等、排気温が低く触媒床温の上昇が不十分なときにはその排気浄化性能が低下する傾向がある。
【０００５】
そこで、筒内噴射式内燃機関にあっては、こうした機関冷間時にその燃料噴射形態を上記圧縮行程噴射に設定し、成層燃焼を行うようにすることが考えられる。このように、機関冷間時に圧縮行程噴射を行うことにより、混合気全体の燃料濃度を低くして未燃成分の排出量を少なくすることができ、触媒の排気浄化性能が低下している場合であっても、こうした未燃成分の排出に起因する排気性状の悪化を抑制することができるようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、機関負荷の上昇に伴って燃料噴射量が増大すると、点火プラグ近傍における混合気層の燃料濃度が高くなり、リッチ失火の発生を招くようになるため、圧縮行程噴射を行うことができなくなる。このため、こうした機関高負荷時等、圧縮行程噴射が実行できなくなったときには、燃料噴射形態が同圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられるようになる。
【０００７】
ところが、このように機関冷間時に圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態を吸気行程噴射に切り替える際には、以下のような不都合が生じることとなる。即ち、圧縮行程噴射では噴射燃料をピストン頂面に衝突させるようにしているために、同ピストン頂面には燃料が付着するようになる。機関冷間時にあっては、ピストン頂面の温度が低いことが多く、その気化が促進され難いため、このようにピストン頂面に付着する燃料の量は徐々に増大するようになる。そして、このように燃料付着量が増大しているときに、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられると、混合気の燃焼が終了した後の排気行程等にその燃焼熱によってこの付着燃料が気化し、その一部が燃焼することなく未燃ガスとして排出されてしまうようになる。特に機関冷間時での吸気行程噴射では、燃焼状態の安定化を図るために、混合気の燃料濃度を高くせざるを得ず、排気に含まれる未燃成分も自ずと多くなる傾向がある。従って、こうした燃料噴射形態の切り替え時には、排気の未燃成分が一時的にせよ増大し、その増大に伴う黒煙の発生等、排気性状の悪化が避けきれないものとなる。
【０００８】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関冷間時に圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態を吸気行程噴射に切り替えるに際し、未燃成分の排出量が増大することに起因する排気性状の悪化を抑制することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、圧縮行程噴射と吸気行程噴射とに切り換え可能な燃料噴射形態を機関冷間時には圧縮行程噴射に設定して噴射燃料をピストン頂面に衝突させ点火プラグ近傍に指向させるようにした筒内噴射式内燃機関の制御装置において、機関冷間時に圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態を吸気行程噴射に切り替えるに際し、その切り替え時から所定期間にわたり吸気行程噴射での点火時期を遅角補正する遅角補正手段を備えるようにしている。
【００１０】
上記構成によれば、点火時期の遅角補正を通じて上記所定期間における混合気の燃焼が緩慢なものになり、それに伴って燃焼時間が長く確保されるようになる。このため、ピストン頂面に付着している燃料が気化する場合に、その気化した燃料の燃焼を促進させることができる。従って、気化した燃料が未燃焼のまま排出されるのを抑制することができ、こうした未燃成分の排出量が増大することに起因する排気性状の悪化を抑制することができるようになる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記遅角補正手段により前記点火時期の遅角補正がなされるときに吸気行程噴射での燃料噴射量を減量補正する減量補正手段を更に備えるようにしている。
【００１２】
上記構成によれば、燃料噴射量を減量補正することにより、ピストン頂面に付着している燃料が気化して燃焼する際に、その燃焼に必要な空気をより多く確保することができるようになる。従って、気化した燃料の燃焼を更に促進させることができ、未燃成分の排出量が増大することに起因する排気性状の悪化を一層好適に抑制することができるようになる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられた時点での前記ピストン頂面の燃料付着量を燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて推定し該推定される燃料付着量が所定量以上であるか否かを判定する判定手段を更に備え、前記遅角補正手段は前記判定手段により前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定されるのを条件に前記点火時期の遅角補正を実行するものであるとしている。
【００１４】
例えば、燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定される期間が極めて短い場合や、ピストン頂面の温度が高いときに圧縮行程噴射が行われた場合等にあっては、燃料噴射形態が切り替えられた時点でのピストン頂面の燃料付着量は少なくなる。従って、こうした場合には、吸気行程噴射中に気化する燃料の量は少なく、その燃焼を促進させるべく点火時期の遅角補正を行う必要性も低いものとなる。
【００１５】
上記請求項３に記載の発明の構成によれば、燃料噴射形態が切り替えられた時点でのピストン頂面の燃料付着量を燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて推定し、この推定される燃料付着量が所定量以上であることを条件に、点火時期を遅角するようにしている。このため、未燃成分の排出を抑える上でその必要性が低いにもかかわらず点火時期が遅角されることに起因する機関出力の低下を抑制することができるようになる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、圧縮行程噴射と吸気行程噴射とに切り換え可能な燃料噴射形態を機関冷間時には圧縮行程噴射に設定して噴射燃料をピストン頂面に衝突させ点火プラグ近傍に指向させるようにした筒内噴射式内燃機関の制御装置において、圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態を吸気行程噴射に切り替えるに際し、その切り替え時から所定期間にわたり吸気行程噴射での燃料噴射量を減量補正する減量補正手段と、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられた時点での前記ピストン頂面の燃料付着量を燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて推定し該推定される燃料付着量が所定量以上であるか否かを判定する判定手段とを更に備え、前記減量補正手段は前記判定手段により前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定されるのを条件に前記燃料噴射量の減量補正を実行するようにしている。
【００１７】
上記構成によれば、燃料噴射量を減量補正することにより、ピストン頂面に付着している燃料が気化して燃焼する際に、その燃焼に必要な空気をより多く確保することができるため、その燃焼を促進させることができるようになる。従って、気化した燃料が未燃焼のまま排出されるのを抑制することができ、こうした未燃成分の排出量が増大することに起因する排気性状の悪化を抑制することができるようになる。
【００１８】
更に、燃料噴射形態が切り替えられた時点の燃料付着量を燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて推定し、この推定される燃料付着量が所定量以上であることを条件に、燃料噴射量を減量するようにしているため、未燃成分の排出を抑える上でその必要性が低いのにもかかわらず燃料噴射量が減量されることに起因する機関出力の低下を抑制することができるようになる。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、請求項３又は４に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記判定手段は燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されている期間の燃料噴射回数に基づいて前記燃料付着量を推定し前記燃料噴射回数が所定回数以上であることに基づいて前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定するものであるとしている。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明では、請求項３又は４に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記判定手段は燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されている期間の燃料噴射量積算値又はその相関値に基づいて前記燃料付着量を推定し前記燃料噴射量積算値又はその相関値が所定値以下であることに基づいて前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定するものであるとしている。
【００２１】
更に、請求項７に記載の発明では、請求項３又は４に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記判定手段は燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されている期間の燃料噴射回数並びに燃料噴射量積算値又はその相関値に基づいて前記燃料付着量を推定し前記燃料噴射回数が所定回数以上であり且つ前記燃料噴射量積算値又はその相関値が所定値以下であることに基づいて前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定するものであるとしている。
【００２２】
圧縮行程噴射においてピストン頂面に付着する燃料の量は以下のように推移すると考えられる。即ち、圧縮行程噴射が開始された時点では、ピストン頂面の燃料付着量は極めて少なく、ピストン頂面から気化する燃料の量は、一回の燃料噴射によってピストン頂面に新たに付着する燃料の量よりも少ない。このため、燃料噴射回数が増大するのに伴って燃料付着量は徐々に増大するようになる。
【００２３】
一方、このように燃料付着量が増大すると、それに伴ってピストン頂面から気化する燃料の量も増大するようになる。そして、圧縮行程噴射での燃料噴射回数がある程度多くなると、一回の燃料噴射により新たにピストン頂面に付着する燃料の量と、同ピストン頂面から気化する燃料の量が等しくなるため、その後は平衡状態となり、燃料付着量は略一定に維持されるようになる。このように圧縮行程噴射における燃料噴射回数と、ピストン頂面における燃料付着量の推移態様とは高い相関を有している。従って、この燃料噴射回数を監視することにより、燃料噴射形態が切り替えられた時点での燃料付着量を推定することができるようになる。
【００２４】
また、圧縮行程噴射の実行中において、ピストン頂面の温度が低い場合には、ピストン頂面に付着した燃料の気化が促進され難いため、次の燃料噴射までピストン頂面に付着したまま持ち越される燃料の量が多くなる。従って、燃料付着量がその平衡状態に収束するよう増大する際の速度は、ピストン頂面の温度に依存しており、ピストン頂面の温度が低いときほど大きくなる。一方、例えばピストン頂面の温度が所定温度以上になっていれば、ピストン頂面の付着燃料は次回の燃料噴射が行われる前に全て気化するようになるため、燃料付着量が増大することもない。また、このピストン頂面の温度は、圧縮行程噴射の実行中に燃焼室内に発生した総燃焼熱量により決定され、更にこの総燃焼熱量は圧縮行程噴射が実行される期間での燃料噴射量積算値又はその相関値に基づいて決定される。従って、この燃料噴射量積算値又はその相関値は、圧縮行程噴射中におけるピストン頂面の温度と高い相関を有することとなる。このため、この燃料噴射量積算値又はその相関値を監視することにより、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられた時点でのピストン頂面の燃料付着量を推定することができることとなる。
【００２５】
この点、上記請求項５乃至７のいずれかに記載の発明では、こうした圧縮行程噴射における燃料噴射回数、或いは燃料噴射量積算値又はその相関値に基づいて、燃料噴射形態が切り替えられた時点での燃料付着量を推定するようにしているため、同燃料付着量を適切に推定することができるようになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。
図１は本実施形態にかかる制御装置及び同装置が適用される内燃機関１０の概略構成を示している。
【００２７】
同図１に示されるように、内燃機関１０はシリンダヘッド１１と、複数のシリンダ１２（図１ではその一つのみを図示）が形成されたシリンダブロック１３とを備えている。各シリンダ１２内にはピストン１４が往復動可能に設けられている。このピストン１４と、シリンダ１２の内壁及びシリンダヘッド１１とによって燃焼室１５が形成されている。この燃焼室１５には、吸気通路１６及び排気通路１７がそれぞれ接続されている。
【００２８】
排気通路１７の途中には、三元触媒を内蔵する触媒コンバータ（以下、単に「触媒」という）２４が設けられている。この触媒２４は、その酸化還元作用を通じて排気に含まれるＨＣ等の未燃成分や窒素酸化物を浄化する。また、吸気通路１６には、スロットルバルブ１８が設けられている。このスロットルバルブ１８はスロットルモータ１９によりその開度（スロットル開度）が調節されることにより、吸気通路１６を通じて燃焼室１５に供給される吸入空気の量を調量する。
【００２９】
シリンダヘッド１１には、燃焼室１５内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２２と、燃焼室１５内の混合気に点火する点火プラグ２３とが各気筒に対応してそれぞれ設けられている。燃料噴射弁２２にはデリバリパイプ（図示略）に接続されており、このデリバリパイプから高圧燃料供給系（図示略）から圧送される高圧の燃料が供給される。
【００３０】
また、ピストン１４の頂面にはキャビティ２１が形成されている。圧縮行程噴射時に燃料噴射弁２２から噴射された燃料は、このキャビティ２１の内壁面に衝突し、点火プラグ２３の近傍に向けて跳ね返る。これにより、点火プラグ２３の近傍に燃料濃度の高い燃料噴霧を偏在させて成層燃焼を行うことができるようになる。
【００３１】
内燃機関１０には、機関運転状態等を検出するための各種センサが設けられている。クランクシャフトとこのクランクシャフトと連動して回転するカムシャフト（いずれの図示略）の近傍には、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）を検出するためのクランク角センサ３０及びカム角センサ３１がそれぞれ設けられている。また、シリンダブロック１３には、内燃機関１０の冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を機関温度の代用値として検出する水温センサ３２が設けられている。更に、吸気通路１６においてスロットルバルブ１８の下流側には吸気圧を検出する吸気圧センサ３３が設けられている。吸気通路１６を通じて燃焼室１５に供給される吸入空気の量（吸入空気量）は、機関回転速度と、この吸気圧センサ３３により検出される吸気圧とに基づいて求められる。また、燃料噴射弁２２に燃料を分配供給するデリバリパイプには、その内部の燃料の圧力（燃料圧力）を燃料噴射圧として検出する燃圧センサ３４が設けられている。更に、吸気通路１６の上流側に位置するエアクリーナ（図示略）の近傍には、吸入空気の温度（吸気温）を検出する吸気温センサ３５が設けられている。
【００３２】
これら各センサ３０〜３５の検出信号はいずれも、内燃機関１０の電子制御装置４０に取り込まれる。電子制御装置４０は、各センサ３０〜３５を含む各種センサからの検出信号に基づいて、燃料噴射弁２２、点火プラグ２３、スロットルモータ１９等を駆動することにより、各種制御を実行する。また、電子制御装置４０は、こうした各種制御を実行するためのプログラムや演算用マップ、その制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリ４１を備えている。
【００３３】
次に、本実施形態の装置による燃料噴射制御及び点火時期制御について、図２〜図９を併せ参照して説明する。
これら各種制御のうち、燃料噴射にかかる制御では、機関始動時の冷却水温ＴＨＷ（以下、「始動時水温ＴＨＷＳＴ」という）を検出し、この始動時水温ＴＨＷＳＴに基づいて燃料噴射形態を制御するようにしている。まず、燃料噴射形態についてその概要を説明する。
【００３４】
図５は、始動時水温ＴＨＷＳＴとその始動時水温ＴＨＷＳＴに対応する燃料噴射形態との関係を示すマップである。
同図５に示されるように、例えば、始動時水温ＴＨＷＳＴが所定の温度領域Ｒ２（ＴＨＷＳＴ１≦ＴＨＷＳＴ≦ＴＨＷＳＴ２）にあるときには、燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定される。因みに、上記各所定温度ＴＨＷＳＴ１，ＴＨＷＳＴ２は、それぞれ例えば「１５℃」、「４０℃」に設定される。
【００３５】
この圧縮行程噴射時には、スロットルバルブ１８の開度を吸気行程噴射時よりも相対的に大きくして吸入空気量を多く確保するとともに、圧縮行程噴射後期に燃料を噴射して噴射燃料を点火プラグ２３の近傍に集めることにより、成層燃焼が行われる。こうした成層燃焼を行うことにより、燃焼の安定化を図りつつ、空燃比を吸気行程噴射時よりも相対的に大きく設定し、混合気全体の燃料濃度を低く抑えることができる（例えば、Ａ／Ｆ＝１６〜１７（理論空燃比Ａ／Ｆ＝１４．７））。従って、ピストン１４の頂面、特にキャビティ２１の内壁面に付着した燃料が気化する場合でも、混合気に含まれる過剰な空気を用いてこれを燃焼させることができ、その気化した燃料が未燃成分として排出されるのを抑制することができる。
【００３６】
更に、本実施形態において、この圧縮行程噴射時には、点火時期が燃焼状態の悪化を招かない範囲で最も遅角側の時期に設定されており、更にその点火時期に合わせて燃料噴射時期も遅角側の時期に設定されている。このように点火時期を遅角させると、燃焼室１５の内圧、即ち筒内圧が低下したときに混合気の燃焼が行われるようになるため、その燃焼が緩慢なものとなって排気行程にまで継続するようになる。その結果、ピストン頂面に付着した燃料が気化する際に、その燃料を確実に燃焼させ、これが未燃焼のまま排出されるのを好適に抑制することができる。
【００３７】
一方、図５に示されるように、始動時水温ＴＨＷＳＴが所定の温度領域Ｒ３（ＴＨＷＳＴ２＜ＴＨＷＳＴ≦ＴＨＷＳＴ３）にあるときには、燃料噴射形態が吸気行程噴射に設定される。因みに、上記所定温度ＴＨＷＳＴ３は、完全暖機時の冷却水温、例えば「８０℃」に設定される。
【００３８】
この吸気行程噴射時には、吸気行程に燃料が噴射されるため、噴射燃料が燃焼室１５内において略均等に分散された状態での燃焼、いわゆる均質燃焼が行われるようになる。こうした均質燃焼では、空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）近傍に設定され、特に機関冷間時にあっては、その燃焼の安定化を図るために、同空燃比が理論空燃比より小さく設定される。また、この均質燃焼が行われる吸気行程噴射では、・燃料噴射期間を長く確保できる、・燃料を燃焼室１５の全体に分散させているため、点火プラグ２３近傍の燃料濃度が局所的に高まることがない、といった理由により、圧縮行程噴射時よりも燃料噴射量を多く設定することが可能になる。
【００３９】
上記温度領域Ｒ３では、機関冷間時ではあるものの、機関温度が相対的に高く、排気に含まれる未燃成分も少なくなる。一方、上記圧縮行程噴射は、未燃成分の排出量を抑制する上では有効ではあるが、点火時期を大幅に遅角させているため、燃料消費率は吸気行程噴射よりも大きくなる。このため、上記所定温度領域Ｒ３では、こうした燃費の悪化を抑えるために燃料噴射形態として吸気行程噴射が選択される。
【００４０】
また、図５に示されるように、始動時水温ＴＨＷＳＴが所定温度ＴＨＷＳＴ１未満となる温度領域Ｒ１では、燃料噴射形態が吸気行程噴射に設定される。この温度領域Ｒ１では、機関温度が低く、安定した燃焼状態を確保するうえで燃料噴射量を大幅に多くする必要がある。このため、この温度領域Ｒ１では、燃料噴射期間を極力長く確保するために、燃料噴射形態を吸気行程噴射に設定するようにしている。
【００４１】
また、こうした圧縮行程噴射や吸気行程噴射が行われるときの燃料噴射量Ｑは、例えば以下の式（１）に基づいて算出される。
Ｑ＝Ｑｂ×Ｋ ・・・（１）
Ｑｂ：基本燃料噴射量
Ｋ：増量係数
上式（１）において、基本燃料噴射量Ｑｂは、機関負荷としての吸入空気量（或いは吸気圧でもよい）及び機関回転速度等、機関運転状態に基づいて算出されている。このように本実施形態においては、圧縮行程噴射及び吸気行程噴射とも、基本的にその燃料噴射量が吸入空気量に応じて設定される。
【００４２】
また、増量係数Ｋは、この機関運転状態に基づいて設定される基本燃料噴射量Ｑｂを必要に応じて増量補正又は減量補正するものであり、燃料噴射形態（吸気行程噴射及び圧縮行程噴射）、機関始動からの経過時間、冷却水温ＴＨＷ等々に基づいて算出される。
【００４３】
ここで、本実施形態では、燃料噴射形態が吸気行程噴射に選択されている場合に、この増量係数Ｋを燃料噴射時期（燃料噴射開始時期）に基づいて補正するようにしている。燃料噴射時期が相対的に遅角側に設定されると、ピストン１４が相対的に下死点側に位置するときに燃料が噴射されるようになるため、その噴射燃料のうちシリンダ１２の壁面に付着する量が増大するようになる。そして、このようにシリンダ１２の壁面に付着した燃料の大半は、潤滑油とともに燃焼室１５から排出される。このため、燃料噴射時期が相対的に遅角側に設定されているときほど、噴射燃料のうち燃焼に寄与するものの割合が減少するようになる。
【００４４】
このため、本実施形態では、図６（増量係数Ｋを決定するパラメータのうち燃料噴射時期以外は一定としている）に示されるように、この増量係数Ｋを吸気行程噴射での燃料噴射時期が遅角側に設定されるときほど大きくなるように補正するようにしている。そして、この増量係数Ｋに基づいて燃料噴射量Ｑの増量補正を行うことにより、こうしたシリンダ壁面への燃料付着に起因する噴射燃料の実質的な減少を抑え、混合気濃度の希薄化を抑制するようにしている（噴射量増量処理）。
【００４５】
また、圧縮行程噴射や吸気行程噴射が行われるときの点火時期は、機関負荷としての吸気圧及び機関回転速度等、機関運転状態に基づいて算出される。そして、この算出される点火時期が各種制御の要求に応じて適宜遅角補正又は進角補正された時期に基づいて実際の点火時期制御が実行されている。
【００４６】
以下、機関冷間時における燃料噴射制御及び点火時期制御の実行手順について図２〜図４を併せ参照して更に詳細に説明する。尚、図２及び図３は、これら各制御の一連の処理についてその流れを示すフローチャートである。また図４は、これら燃料噴射制御及び点火時期制御の実行態様についてその一例を示すタイミングチャートである。尚、同図４において、（ａ）は機関回転速度ＮＥ、（ｂ）は後述する始動判定フラグＸ、（ｃ）は燃料噴射時期、（ｄ）は増量係数Ｋ、（ｅ）はスロットル開度、（ｆ）は燃料噴射量Ｑ、（ｇ）は点火時期、の時間推移をそれぞれ示している。
【００４７】
図４に示されるように、クランキング動作に伴って機関始動が開始され（同図４のタイミングｔ１）、機関回転速度ＮＥ（同図４（ａ）参照）が上昇して内燃機関１０の自立運転が可能な所定の回転速度に達すると、内燃機関１０が始動したと判定され、始動判定フラグＸ（図４（ｂ）参照）が「オン」に設定される（タイミングｔ２）。尚、こうした機関始動時及び始動判定がなされてから所定時間Ｔａが経過するまでは、燃料噴射期間を極力長くし、機関始動に際して必要な量の燃料を確実に噴射することにより良好な機関始動性を確保する必要があるため、燃料噴射形態は常に吸気行程噴射に設定される。
【００４８】
図２及び図３に示される一連の処理は、このように始動判定がなされていること、更に、始動時水温ＴＨＷＳＴが先の所定温度ＴＨＷＳＴ３以下であること、を条件に実行される。そして、これら一連の処理ではまず、始動判定後、即ち始動判定フラグＸが「オン」に設定された後、所定時間Ｔａ（例えば「６００ｍｓｅｃ」）が経過したか否かが判断される（図２のステップ１００）。そして、所定時間Ｔａが経過した旨判断されると（ステップ１００：ＹＥＳ）、次に始動時水温ＴＨＷＳＴが先の図５に示される温度領域Ｒ２にあるか否かが判断される（ステップ１１０）。
【００４９】
ここで、始動時水温ＴＨＷＳＴが上記温度領域Ｒ２にある場合には（ステップ１１０：ＹＥＳ）、更に圧縮行程噴射を実行することが可能か否かが判断される（ステップ１２０）。
【００５０】
ここでは、例えば以下の条件が全て満たされているときに、圧縮行程噴射を実行することが可能である旨判断される。
（ａ）燃料圧力が所定圧以上であること
（ｂ）機関回転速度ＮＥが所定回転速度以下であること
（ｃ）機関負荷が所定の負荷以下であること
（ｄ）吸気温が所定温度以上であること
因みに、条件（ａ）或いは条件（ｄ）が満たされない場合には噴射燃料の霧化が悪いために、また条件（ｂ）或いは条件（ｃ）が満たされない場合には所定の燃料噴射期間を確保することが困難になるために、それぞれ圧縮行程噴射を実行することができなくなる。
【００５１】
こうした圧縮行程噴射の実行条件が全て満たされていると（ステップ１２０：ＹＥＳ）、次に触媒２４の暖機が完了しているか、換言すれば触媒２４による排気浄化機能が十分に高まっているか否かが判断される（ステップ１３０）。具体的には、始動時水温ＴＨＷＳＴと現在の冷却水温ＴＨＷとの偏差（ＴＨＷ−ＴＨＷＳＴ）が所定値以上であることに基づいて触媒２４の暖機が完了していると判断される。
【００５２】
そして、触媒２４の暖機が完了していない場合（ステップ１３０：ＮＯ）、燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定され、同圧縮行程噴射が実行される（ステップ１４０ タイミングｔ３〜ｔ４の期間）。上述したように、この圧縮行程噴射が実行されるときには、吸気行程噴射時と比較してスロットル開度（図４（ｅ）参照）が相対的に大きく設定され、吸入空気量の増大が図られるようになる。加えて、点火時期（図４（ｇ）参照）が燃焼状態の悪化を招かない範囲で最も遅角側の時期に設定され、更にその点火時期に合わせて燃料噴射時期（図４（ｃ）参照）も遅角側の時期に設定される。
【００５３】
尚、この圧縮行程噴射の実行中は、後に燃料噴射形態が切り替えられたときの処理に備えて、その燃料噴射回数（以下、「圧縮行程噴射回数Ｎｃ」という）が計数されるとともに、圧縮行程噴射噴射が実行されている期間での吸入空気量の積算値（以下、「吸入空気量積算値Ｇ」という）が算出され、それら各値がメモリ４１にそれぞれ記憶される。
【００５４】
一方、始動判定後の経過時間が上記所定時間Ｔａに達していない場合（ステップ１００：ＮＯ）、始動時水温ＴＨＷＳＴが上記温度領域Ｒ２から外れている場合（ステップ１１０：ＮＯ）、圧縮行程噴射の実行条件が満たされていない場合（ステップ１２０：ＮＯ）、触媒２４の暖機が完了している場合（ステップ１３０：ＹＥＳ）には、燃料噴射形態が吸気行程噴射に設定され、同吸気行程噴射が実行される（ステップ１５０ タイミングｔ２〜ｔ３の期間、タイミングｔ４以降の期間）。
【００５５】
そして次に、燃料噴射形態が切り替えられた後の経過時間に応じて、その切り替え時における未燃成分の排出量を抑えるための各処理（「点火時期遅角処理（ステップ１９０」）、「噴射量減量処理（ステップ２００）」）、及びシリンダ壁面への燃料付着に起因する混合気濃度の希薄化を抑制するための処理（前記「噴射量増量処理（ステップ２１０）」）のいずれかが実行される。
【００５６】
まず、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられたときから所定期間が経過しているか否かが判断される（図３のステップ１６０）。具体的には、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられてからの燃料噴射回数ｎが所定回数Ｎｉ１に達しているか否かが判断される。この判断では、ピストン頂面に付着している燃料の気化が継続しているか否かを監視するようにしている。即ち、燃料噴射回数ｎが所定回数Ｎｉ１に達していれば、燃料噴射形態の切り替え後から十分に時間が経過しており、燃料の気化は終了したものと判断される。
【００５７】
そして、燃料噴射形態が切り替えられてから所定期間が経過していないと判断された場合（ステップ１６０：ＮＯ）、燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて、燃料噴射形態が切り替えられた時点でピストン頂面に付着している燃料の量（以下、「切替時燃料付着量Ｑａ」という）が推定され、更にその切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であるか否かが判定される（ステップ１７０，１８０）。
【００５８】
具体的にはまず、圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１以上であるか否かが判断される（ステップ１７０）。ピストン頂面への燃料付着は燃料が噴射されることによって発生するため、この圧縮行程噴射回数Ｎｃは切替時燃料付着量Ｑａと高い相関を有している。この判断では（ステップ１７０）、圧縮行程噴射回数Ｎｃに基づいて切替時燃料付着量Ｑａを推定するとともに、同圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１以上であることに基づいて切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定するようにしている。
【００５９】
ここで、圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１以上である旨判断された場合（ステップ１７０：ＹＥＳ）、更に前記吸入空気量積算値Ｇが所定値以下であるか否かが判断される（ステップ１８０）。この吸入空気量積算値Ｇは、ピストン頂面の温度並びに同温度に応じて変化する切替時燃料付着量Ｑａと高い相関を有している。この判断（ステップ１８０）では、吸入空気量積算値Ｇに基づいて切替時燃料付着量Ｑａを推定するとともに、同吸入空気量積算値Ｇが所定値以下であることに基づいて切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定するようにしている。
【００６０】
このように、本実施形態では実質的に、圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１以上であること、吸入空気量積算値Ｇが所定値以下であること、といった二つの条件がともに成立するときにはじめて、切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定されることになる。これは以下の理由による。
【００６１】
図７は、圧縮行程噴射時に燃料噴射の実行に伴ってピストン頂面の燃料付着量が推移する際の一例を燃料噴射回数と対応させて示している。
同図に実線で示されるように、圧縮行程噴射が開始されると燃料噴射回数の増大に伴って燃料付着量も徐々に増大するようになる。そして、燃料噴射回数が所定回数Ｎｃ１に達すると、一回の燃料噴射により新たにピストン頂面に付着する燃料の量と同ピストン頂面から気化する燃料の量とが等しい平衡状態となり、その後、燃料付着量は略一定に維持されるようになる。このように燃料噴射回数は燃料付着量の推移態様と高い相関を有しており、この燃料噴射回数を監視することによって切替時燃料付着量Ｑａを推定することができるようになる。
【００６２】
但し、こうした燃料付着量の推移態様は、燃料噴射回数の他、圧縮行程噴射実行中におけるピストン頂面の温度（以下、「ピストン温度ＴＰ」という）にも依存する。即ち、図８に示されるように、ピストン温度ＴＰが低いときほど、燃料付着量が平衡状態に収束する際の増大速度は大きくなる。一方、ピストン温度ＴＰが所定温度ＴＰ１以上であれば、ピストン頂面の付着燃料は次回の燃料噴射が行われる前に全て気化するようになるため、ピストン頂面の燃料付着量が増大することもない。
【００６３】
従って、図７の二点鎖線Ａ，Ｂに示されるように、ピストン温度ＴＰが高い場合には、ピストン頂面に付着した燃料の多くが次の燃料噴射までに気化されるようになるため、圧縮行程噴射回数Ｎｃが上記所定回数Ｎｃ１に達した時点で、燃料付着量は全く増大していないか（二点鎖線Ａ）、或いは増大していてもその増大量が極めて小さなものとなる（二点鎖線Ｂ）。そしてこうした場合には、未燃成分の排出量を抑えるための上記点火時期遅角処理や噴射量減量処理を行う必要性は低いものとなり、寧ろ機関出力の低下等を抑えるうえでは、これら各処理を行わないようにするのが望ましい。
【００６４】
尚、ピストン温度ＴＰを直接検出することは一般に困難であるが、これは圧縮行程噴射の実行中に燃焼室内に発生した総燃焼熱量から決定することができ、更にこの総燃焼熱量は、燃料噴射量Ｑの積算値と相関のある吸入空気量積算値Ｇから決定することができる。従って、ピストン温度ＴＰと吸入空気量積算値Ｇとは、例えば図９に示されるような関係があり、吸入空気量積算値Ｇに基づいてピストン温度ＴＰを決定することができる。
【００６５】
そこで、本実施形態では、このようにピストン温度ＴＰと相関を有する吸入空気量積算値Ｇを監視し、この吸入空気量積算値Ｇに基づいて切替時燃料付着量Ｑａを推定するとともに、同吸入空気量積算値Ｇが所定値を上回る場合には、燃料付着量が平衡状態に収束する際の増大速度が小さいために、切替時燃料付着量Ｑａが所定量に達していないと判定し、未燃成分の排出量を抑えるための上記各処理をその必要性が低いとして行わないようにしている。
【００６６】
図３に示される処理において、圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１未満であると判断された場合（ステップ１７０：ＮＯ）、或いは吸入空気量積算値Ｇが所定値を上回っていると判断された場合（ステップ１８０：ＮＯ）にはいずれも、切替時燃料付着量Ｑａが所定量未満であると判定される。
【００６７】
そしてこのように切替時燃料付着量Ｑａが所定量未満であると判定された場合（ステップ１７０，１８０：ＮＯ）、或いは燃料噴射形態の切り替え後から所定期間が経過していると判断された場合（ステップ１６０：ＹＥＳ）には、先の噴射量増量処理が実行される（ステップ２１０）。即ち、燃料噴射時期が遅角側に設定されているときほど、増量係数Ｋが大きくなるようにこれが補正される。因みに、図４（ｄ），（ｆ）において、タイミングｔ５以降の期間に示される一点鎖線は、こうした噴射量増量処理が行われない場合における増量係数Ｋ及び燃料噴射量Ｑの推移を示している。従って、同図４（ｄ），（ｆ）において斜線を付した各領域Ｒ２，Ｒ４の大きさがそれぞれ、この噴射量増量処理に伴う増量係数Ｋ、燃料噴射量Ｑの補正分となる。
【００６８】
尚、こうした噴射量増量処理は、図４に示される例においてタイミング４以降の期間に対応する吸気行程噴射時にのみ行われる。これは、同図４に示されるタイミングｔ１〜ｔ３の期間に対応する吸気行程噴射時には、安定した機関始動性を得るべく、増量係数Ｋが十分に大きく設定され、従って燃料噴射量Ｑも十分に多めに設定されているため、上述したようなシリンダ壁面への燃料付着に起因する混合気濃度の希薄化が発生し難いためである。
【００６９】
一方、圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１以上であると判断された後（ステップ１７０：ＹＥＳ）、更に吸入空気量積算値Ｇが所定値以下であると判断された場合（ステップ１８０：ＹＥＳ）、切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定され、まず点火時期遅角処理が実行される（ステップ１９０）。即ち、先の吸気圧及び機関回転速度ＮＥ等、機関運転状態に基づいて設定される点火時期（或いはこれに他の制御要求に応じて進角補正或いは遅角補正がなされた時期）に対して遅角補正がなされる。その結果、点火時期は、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられてから所定期間（タイミングｔ４〜ｔ５）にわって遅角されるようになる。図４（ｇ）において、タイミングｔ４〜ｔ５の期間に示される一点鎖線は、こうした点火時期遅角処理が行われない場合における点火時期の推移を示している。
【００７０】
こうした点火時期遅角処理が実行されることにより、上記所定期間では筒内圧が低下したときに混合気の燃焼が行われるようになるため、同燃焼が緩慢なものになり燃焼時間もそれに応じて長く確保されるようになる。このため、ピストン頂面の付着燃料が気化する際に、その気化した燃料の燃焼が促進されるようになる。
【００７１】
更に、こうした点火時期遅角処理が実行されるときには合わせて噴射量減量処理が実行される（ステップ２００）。この処理では、増量係数Ｋが例えば以下の式（２）に基づいて補正される。
【００７２】
Ｋ←Ｋ−（１−ｎ／Ｎｉ１）・α ・・・（２）
ｎ：燃料噴射形態が切り替えられた後の燃料噴射回数
Ｎｉ１：所定回数
α：係数
因みに、図４（ｄ），（ｆ）において、タイミングｔ４〜ｔ５の期間に示される一点鎖線は、こうした噴射量減量処理が行われない場合での増量係数Ｋ及び燃料噴射量Ｑの推移を示している。従って、同図４（ｄ），（ｆ）において斜線を付した各領域Ｒ１，Ｒ３の大きさがそれぞれ、この噴射量減量処理に伴う増量係数Ｋ、燃料噴射量Ｑの補正分となる。
【００７３】
こうした噴射量減量処理が実行されることにより、ピストン頂面の付着燃料が気化して燃焼する際にその燃焼に必要な空気がより多く確保されるようになり、気化した燃料の燃焼が促進されるようになる。更に、燃料噴射量Ｑの減量により、気化した燃料が燃焼するのに伴って生じる機関出力の上昇も相殺されるようになる。
【００７４】
また、上式（２）並びに図４（ｄ），（ｆ）からも明らかなように、この噴射量減量処理では、燃料噴射形態が切り替えられた後の燃料噴射回数ｎが増大するにつれて、換言すれば同切り替え後からの経過時間が長くなるにつれて、増量係数Ｋについての補正分（（１−ｎ／Ｎｉ１）・α）が小さくなるように設定される。即ち、燃料噴射形態が切り替えられた後に燃料噴射量Ｑを減量補正する際、その補正量は同切り替え後からの燃料の噴射に伴って徐々に減少するようになる。これは、ピストン頂面から気化する燃料の量が、燃料噴射形態が切り替えられてからの時間の経過に伴って徐々に減少するのに合わせるためである。
【００７５】
これら点火時期遅角処理（ステップ１９０）及び噴射量減量処理（ステップ２００）が実行された後、或いは先の噴射量増量処理（ステップ２１０）が実行された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００７６】
以上説明した本実施形態にかかる制御装置によれば以下に記載する作用効果を奏することができる。
・機関冷間時に圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態を吸気行程噴射に切り替えるに際し、その切り替え時から所定期間にわたって吸気行程噴射での点火時期を遅角補正するようにした。このため、燃焼時間が長く確保され、ピストン頂面の付着燃料が気化する際に、その燃料の燃焼が促進されるようになる。その結果、気化した燃料が未燃焼のまま排出されるのを抑制することができ、こうした未燃成分の排出量が増大することに起因する排気性状の悪化を抑制することができるようになる。
【００７７】
・こうした点火時期の遅角補正がなされるときに、吸気行程噴射での燃料噴射量Ｑを減量補正するようにした。従って、ピストン頂面の付着燃料が気化して燃焼する際に、その燃焼に必要な空気がより多く確保されるようになる。その結果、気化した燃料の燃焼を更に促進させることができ、未燃成分の排出量が増大することに起因する排気性状の悪化を一層好適に抑制することができるようになる。
【００７８】
・加えて、こうした燃料噴射量の減量補正を行うことにより、気化した燃料が燃焼することによる機関出力の上昇を、この減量補正による機関出力の低下によって相殺することができ、燃料噴射形態を切り替える際の機関出力変動を抑制することができるようになる。
【００７９】
・燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて切替時燃料付着量Ｑａを推定し、この切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定されるのを条件に、上記点火時期遅角処理や噴射量減量処理を実行するようにした。従って、未燃成分の排出を抑える上でその必要性が低いのにもかかわらず上記点火時期遅角処理等が行われることに起因する機関出力の低下を抑制することができるようになる。
【００８０】
・また、圧縮行程噴射回数Ｎｃや吸入空気量積算値Ｇに基づいて切替時燃料付着量Ｑａを推定するようにした。圧縮行程噴射回数Ｎｃや吸入空気量積算値Ｇは切替時燃料付着量Ｑａと高い相関を有するため、これら圧縮行程噴射回数Ｎｃや吸入空気量積算値Ｇに基づいて切替時燃料付着量Ｑａを適切に推定することができるようになる。
【００８１】
・更に、圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１以上であること、吸入空気量積算値Ｇが所定値以下であること、といった二つの条件がともに成立しているときにはじめて、切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定し、その判定のもと点火時期遅角処理及び噴射量減量処理を行うようにした。その結果、切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であることをより確実に判定したうえで、点火時期遅角処理等を行うことができ、未燃成分の排出を抑える上でその必要性が低いのにもかかわらず、こうした点火時期遅角処理等が行われることに起因する機関出力の低下を抑制することができるようになる。
【００８２】
以上、本発明にかかる一実施形態について説明したが、この実施形態は以下のように構成を変更することもできる。
・上記実施形態では、圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１以上であること、吸入空気量積算値Ｇが所定値以下であること、といった二つの条件がともに成立しているときにはじめて、切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定するようにしたが、これら各条件のうち少なくとも一方が成立するときに、切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定するようにしてもよい。また、上記吸入空気量積算値Ｇについては、これに替えて燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されている期間での燃料噴射量Ｑの積算値を用いるようにしてもよい。
【００８３】
・上記実施形態では、機関冷間時に圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態が吸気行程噴射に切り替えられてから所定期間が経過するまで、点火時期遅角処理（図３のステップ１９０）及び噴射量減量処理（ステップ２００）の双方を実行するようにしたが、これら各処理のうち一方のみを実行するようにしてもよい。
【００８４】
・上記実施形態において、先の図３に示されるステップ１７０及びステップ１８０の各処理を以下の（ａ），（ｂ）に示されるような態様に変更するようにしてもよい。
【００８５】
（ａ）前述したように、吸入空気量積算値Ｇは、ピストン頂面の燃料付着量が平衡状態に収束する際の増大速度と相関が高い。そこで、ステップ１６０の処理において、上記所定回数Ｎｃ１をこの吸入空気量積算値Ｇに基づいて可変設定することにより、これをピストン頂面の燃料付着量が平衡状態に達するまでの回数（或いは同回数より少ない回数であってもよい）として設定する。そして、圧縮行程噴射回数Ｎｃがこの所定回数Ｎｃ１以上であることに基づいて、切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定し、先の点火時期遅角処理（ステップ１９０）及び噴射量減量処理（ステップ２００）を実行する。こうした構成によれば、切替時燃料付着量Ｑａを精度良く推定することができるようになる。尚、吸入空気量積算値Ｇに替えて燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されている期間での燃料噴射量Ｑの積算値を用いるようにしてもよい。
【００８６】
（ｂ）吸入空気量積算値Ｇは、ピストン頂面の燃料付着量が平衡状態に収束する際の増大速度と相関が高く、また、図７に示されるように、圧縮行程噴射が開始されてから平衡状態に収束するまでの燃料付着量の上昇量は、その増大速度と燃料噴射回数との積に略比例すると考えられる。平衡状態に達したときの燃料付着量はキャビティ２１の形状等によって変化するが、例えばこれは実験等に基づいて求めることができる。従って、切替時燃料付着量Ｑａは、以下の式（３）に基づいて算出することができる。
【００８７】
Ｑａ←ＫＱ・Ｇ・Ｎｃ ・・・（３）
（但しＱａ＞ＱａｍａｘのときＱａ←Ｑａｍａｘ）
ＫＱ：定数
Ｑａｍａｘ：平衡状態に達したときのピストン頂面の燃料付着量
そして、このようにして求められた切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であることに基づいて、先の点火時期遅角処理（ステップ１９０）及び噴射量減量処理（ステップ２００）を実行する。こうした構成によれば、切替時燃料付着量Ｑａを精度良く推定することができるようになる。尚、上記（ａ）と同様に、吸入空気量積算値Ｇはこれに替えて燃料噴射量Ｑの積算値を用いるようにしてもよい。
【００８８】
・上記実施形態では、機関冷間時に圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態が吸気行程噴射に切り替えられてからの所定期間、上記点火時期遅角処理及び噴射量減量処理を実行するようにしたが、例えば、機関冷間時に燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて切替時燃料付着量Ｑａを推定し、この推定される切替時燃料付着量Ｑａに基づいて上記所定期間を可変設定するようにしてもよい。具体的には、例えば、先の式（３）に基づいて切替時燃料付着量Ｑａを推定する。そして、この切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であるときに、同切替時燃料付着量Ｑａが多いときほど上記所定期間が長くなるようにこれを可変設定する。このような構成によれば、切替時燃料付着量Ｑａを適切に推定することができるとともに、点火時期遅角処理処理や噴射量減量処理の実行期間をその推定結果に基づいて未燃成分の排出を抑制する上で好適な長さに設定することができるようになる。
【００８９】
以下、上記実施形態及びその変更例から把握できる技術思想についてその効果とともに記載する。
（イ）燃料噴射形態が吸気行程噴射に設定されるときに同吸気行程噴射での燃料噴射時期が遅角側の時期にあるときほど燃料噴射量を多くなるように増量補正する増量補正手段を更に備える
請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【００９０】
上記構成によれば、シリンダ壁面の燃料付着によって燃料噴射量が実質的に減少することに起因する混合気濃度の希薄化を好適に抑制することができる。
（ロ）燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられた時点での前記ピストン頂面の燃料付着量を燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて推定し該推定される燃料付着量が多いときほど上記所定期間を長く設定する設定手段を更に備える
請求項１又は２に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【００９１】
上記構成によれば、未燃成分の排出を抑制する上で上記所定期間を好適な長さに設定することができるようになる。
（ハ）圧縮行程噴射と吸気行程噴射とに切り換え可能な燃料噴射形態を機関冷間時には圧縮行程噴射に設定して噴射燃料をピストン頂面に衝突させ点火プラグ近傍に指向させるようにした筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態を吸気行程噴射に切り替えるに際し、その切り替え時から所定期間にわたり吸気行程噴射での燃料噴射量を減量補正する減量補正手段と、
燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられた時点での前記ピストン頂面の燃料付着量を燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて推定し該推定される燃料付着量が多いときほど上記所定期間を長く設定する設定手段とを更に備える
筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【００９２】
上記構成によれば、燃料噴射量を減量補正することにより、ピストン頂面に付着している燃料が気化して燃焼する際に、その燃焼に必要な空気をより多く確保することができるため、その燃焼を促進させることができるようになる。従って、気化した燃料が未燃焼のまま排出されるのを抑制することができ、こうした未燃成分の排出量が増大することに起因する排気性状の悪化を抑制することができるようになる。更に、このように燃料噴射量を減量補正する上記所定期間を未燃成分の排出を抑制する上で好適な長さに設定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態にかかる制御装置及び内燃機関の概略構成図。
【図２】一実施形態にかかる燃料噴射制御及び点火時期制御の制御手順を示すフローチャート。
【図３】同じく燃料噴射制御及び点火時期制御の制御手順を示すフローチャート。
【図４】燃料噴射制御及び点火時期制御の実行態様についてその一例を示すタイミングチャート。
【図５】始動時水温と燃料噴射形態との関係を示すマップ。
【図６】吸気行程噴射時の燃料噴射時期と燃料噴射量の増量係数との関係を示すマップ。
【図７】圧縮行程噴射時における燃料付着量の推移を燃料噴射回数と対応させて示す線図。
【図８】ピストン温度と燃料付着量が平衡状態に収束する際の増大速度との関係を示す線図。
【図９】圧縮行程噴射時の吸入空気量積算値とピストン温度との関係を示す線図。
【符号の説明】
１０…内燃機関、１１…シリンダヘッド、１２…シリンダ、１３…シリンダブロック、１４…ピストン、１５…燃焼室、１６…吸気通路、１７…排気通路、１８…スロットルバルブ、１９…スロットルモータ、２１…キャビティ、２２…燃料噴射弁、２３…点火プラグ、２４…触媒、３０…クランク角センサ、３１…カム角センサ、３２…水温センサ、３３…吸気圧センサ、３４…燃圧センサ、３５…吸気温センサ、４０…電子制御装置、４１…メモリ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料噴射形態を圧縮行程噴射と吸気行程噴射とに切り換え可能な筒内噴射式内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射弁から燃料を直接燃焼室内に噴射するようにした筒内噴射式の内燃機関にあっては、機関ピストンが燃料噴射弁に近接する圧縮行程後期に燃料を噴射することにより、その噴射燃料をピストン頂面に衝突させ点火プラグ近傍に指向させるようにしている（例えば、特開平４−１８７８４１号参照）。
【０００３】
この圧縮行程噴射では、点火プラグ近傍に燃料濃度の高い混合気層を形成してこれを燃焼させる、いわゆる成層燃焼を行うことができるため、混合気全体の平均的な燃料濃度を低く、即ち空燃比を比較的大きく設定した場合でも安定した燃焼状態を得ることができるようになる。
【０００４】
ところで、筒内噴射式内燃機関を含め、一般の内燃機関にあっては通常、排気系に触媒コンバータ（以下、単に「触媒」という）を設け、同触媒による酸化還元作用を通じて排気に含まれるＨＣ等の未燃成分を浄化するようにしている。但し、こうした触媒は、機関冷間時等、排気温が低く触媒床温の上昇が不十分なときにはその排気浄化性能が低下する傾向がある。
【０００５】
そこで、筒内噴射式内燃機関にあっては、こうした機関冷間時にその燃料噴射形態を上記圧縮行程噴射に設定し、成層燃焼を行うようにすることが考えられる。このように、機関冷間時に圧縮行程噴射を行うことにより、混合気全体の燃料濃度を低くして未燃成分の排出量を少なくすることができ、触媒の排気浄化性能が低下している場合であっても、こうした未燃成分の排出に起因する排気性状の悪化を抑制することができるようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、機関負荷の上昇に伴って燃料噴射量が増大すると、点火プラグ近傍における混合気層の燃料濃度が高くなり、リッチ失火の発生を招くようになるため、圧縮行程噴射を行うことができなくなる。このため、こうした機関高負荷時等、圧縮行程噴射が実行できなくなったときには、燃料噴射形態が同圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられるようになる。
【０００７】
ところが、このように機関冷間時に圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態を吸気行程噴射に切り替える際には、以下のような不都合が生じることとなる。即ち、圧縮行程噴射では噴射燃料をピストン頂面に衝突させるようにしているために、同ピストン頂面には燃料が付着するようになる。機関冷間時にあっては、ピストン頂面の温度が低いことが多く、その気化が促進され難いため、このようにピストン頂面に付着する燃料の量は徐々に増大するようになる。そして、このように燃料付着量が増大しているときに、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられると、混合気の燃焼が終了した後の排気行程等にその燃焼熱によってこの付着燃料が気化し、その一部が燃焼することなく未燃ガスとして排出されてしまうようになる。特に機関冷間時での吸気行程噴射では、燃焼状態の安定化を図るために、混合気の燃料濃度を高くせざるを得ず、排気に含まれる未燃成分も自ずと多くなる傾向がある。従って、こうした燃料噴射形態の切り替え時には、排気の未燃成分が一時的にせよ増大し、その増大に伴う黒煙の発生等、排気性状の悪化が避けきれないものとなる。
【０００８】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関冷間時に圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態を吸気行程噴射に切り替えるに際し、未燃成分の排出量が増大することに起因する排気性状の悪化を抑制することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、圧縮行程噴射と吸気行程噴射とに切り換え可能な燃料噴射形態を機関冷間時には圧縮行程噴射に設定して噴射燃料をピストン頂面に衝突させ点火プラグ近傍に指向させるようにした筒内噴射式内燃機関の制御装置において、機関冷間時に圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態を吸気行程噴射に切り替えるに際し、その切り替え時から所定期間にわたり吸気行程噴射での点火時期を遅角補正する遅角補正手段を備えるようにしている。
【００１０】
上記構成によれば、点火時期の遅角補正を通じて上記所定期間における混合気の燃焼が緩慢なものになり、それに伴って燃焼時間が長く確保されるようになる。このため、ピストン頂面に付着している燃料が気化する場合に、その気化した燃料の燃焼を促進させることができる。従って、気化した燃料が未燃焼のまま排出されるのを抑制することができ、こうした未燃成分の排出量が増大することに起因する排気性状の悪化を抑制することができるようになる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記遅角補正手段により前記点火時期の遅角補正がなされるときに吸気行程噴射での燃料噴射量を減量補正する減量補正手段を更に備えるようにしている。
【００１２】
上記構成によれば、燃料噴射量を減量補正することにより、ピストン頂面に付着している燃料が気化して燃焼する際に、その燃焼に必要な空気をより多く確保することができるようになる。従って、気化した燃料の燃焼を更に促進させることができ、未燃成分の排出量が増大することに起因する排気性状の悪化を一層好適に抑制することができるようになる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられた時点での前記ピストン頂面の燃料付着量を燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて推定し該推定される燃料付着量が所定量以上であるか否かを判定する判定手段を更に備え、前記遅角補正手段は前記判定手段により前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定されるのを条件に前記点火時期の遅角補正を実行するものであるとしている。
【００１４】
例えば、燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定される期間が極めて短い場合や、ピストン頂面の温度が高いときに圧縮行程噴射が行われた場合等にあっては、燃料噴射形態が切り替えられた時点でのピストン頂面の燃料付着量は少なくなる。従って、こうした場合には、吸気行程噴射中に気化する燃料の量は少なく、その燃焼を促進させるべく点火時期の遅角補正を行う必要性も低いものとなる。
【００１５】
上記請求項３に記載の発明の構成によれば、燃料噴射形態が切り替えられた時点でのピストン頂面の燃料付着量を燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて推定し、この推定される燃料付着量が所定量以上であることを条件に、点火時期を遅角するようにしている。このため、未燃成分の排出を抑える上でその必要性が低いにもかかわらず点火時期が遅角されることに起因する機関出力の低下を抑制することができるようになる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、圧縮行程噴射と吸気行程噴射とに切り換え可能な燃料噴射形態を機関冷間時には圧縮行程噴射に設定して噴射燃料をピストン頂面に衝突させ点火プラグ近傍に指向させるようにした筒内噴射式内燃機関の制御装置において、圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態を吸気行程噴射に切り替えるに際し、その切り替え時から所定期間にわたり吸気行程噴射での燃料噴射量を減量補正する減量補正手段と、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられた時点での前記ピストン頂面の燃料付着量を燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて推定し該推定される燃料付着量が所定量以上であるか否かを判定する判定手段とを更に備え、前記減量補正手段は前記判定手段により前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定されるのを条件に前記燃料噴射量の減量補正を実行するようにしている。
【００１７】
上記構成によれば、燃料噴射量を減量補正することにより、ピストン頂面に付着している燃料が気化して燃焼する際に、その燃焼に必要な空気をより多く確保することができるため、その燃焼を促進させることができるようになる。従って、気化した燃料が未燃焼のまま排出されるのを抑制することができ、こうした未燃成分の排出量が増大することに起因する排気性状の悪化を抑制することができるようになる。
【００１８】
更に、燃料噴射形態が切り替えられた時点の燃料付着量を燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて推定し、この推定される燃料付着量が所定量以上であることを条件に、燃料噴射量を減量するようにしているため、未燃成分の排出を抑える上でその必要性が低いのにもかかわらず燃料噴射量が減量されることに起因する機関出力の低下を抑制することができるようになる。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、請求項３又は４に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記判定手段は燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されている期間の燃料噴射回数に基づいて前記燃料付着量を推定し前記燃料噴射回数が所定回数以上であることに基づいて前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定するものであるとしている。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明では、請求項３又は４に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記判定手段は燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されている期間の燃料噴射量積算値又はその相関値に基づいて前記燃料付着量を推定し前記燃料噴射量積算値又はその相関値が所定値以下であることに基づいて前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定するものであるとしている。
【００２１】
更に、請求項７に記載の発明では、請求項３又は４に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記判定手段は燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されている期間の燃料噴射回数並びに燃料噴射量積算値又はその相関値に基づいて前記燃料付着量を推定し前記燃料噴射回数が所定回数以上であり且つ前記燃料噴射量積算値又はその相関値が所定値以下であることに基づいて前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定するものであるとしている。
【００２２】
圧縮行程噴射においてピストン頂面に付着する燃料の量は以下のように推移すると考えられる。即ち、圧縮行程噴射が開始された時点では、ピストン頂面の燃料付着量は極めて少なく、ピストン頂面から気化する燃料の量は、一回の燃料噴射によってピストン頂面に新たに付着する燃料の量よりも少ない。このため、燃料噴射回数が増大するのに伴って燃料付着量は徐々に増大するようになる。
【００２３】
一方、このように燃料付着量が増大すると、それに伴ってピストン頂面から気化する燃料の量も増大するようになる。そして、圧縮行程噴射での燃料噴射回数がある程度多くなると、一回の燃料噴射により新たにピストン頂面に付着する燃料の量と、同ピストン頂面から気化する燃料の量が等しくなるため、その後は平衡状態となり、燃料付着量は略一定に維持されるようになる。このように圧縮行程噴射における燃料噴射回数と、ピストン頂面における燃料付着量の推移態様とは高い相関を有している。従って、この燃料噴射回数を監視することにより、燃料噴射形態が切り替えられた時点での燃料付着量を推定することができるようになる。
【００２４】
また、圧縮行程噴射の実行中において、ピストン頂面の温度が低い場合には、ピストン頂面に付着した燃料の気化が促進され難いため、次の燃料噴射までピストン頂面に付着したまま持ち越される燃料の量が多くなる。従って、燃料付着量がその平衡状態に収束するよう増大する際の速度は、ピストン頂面の温度に依存しており、ピストン頂面の温度が低いときほど大きくなる。一方、例えばピストン頂面の温度が所定温度以上になっていれば、ピストン頂面の付着燃料は次回の燃料噴射が行われる前に全て気化するようになるため、燃料付着量が増大することもない。また、このピストン頂面の温度は、圧縮行程噴射の実行中に燃焼室内に発生した総燃焼熱量により決定され、更にこの総燃焼熱量は圧縮行程噴射が実行される期間での燃料噴射量積算値又はその相関値に基づいて決定される。従って、この燃料噴射量積算値又はその相関値は、圧縮行程噴射中におけるピストン頂面の温度と高い相関を有することとなる。このため、この燃料噴射量積算値又はその相関値を監視することにより、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられた時点でのピストン頂面の燃料付着量を推定することができることとなる。
【００２５】
この点、上記請求項５乃至７のいずれかに記載の発明では、こうした圧縮行程噴射における燃料噴射回数、或いは燃料噴射量積算値又はその相関値に基づいて、燃料噴射形態が切り替えられた時点での燃料付着量を推定するようにしているため、同燃料付着量を適切に推定することができるようになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。
図１は本実施形態にかかる制御装置及び同装置が適用される内燃機関１０の概略構成を示している。
【００２７】
同図１に示されるように、内燃機関１０はシリンダヘッド１１と、複数のシリンダ１２（図１ではその一つのみを図示）が形成されたシリンダブロック１３とを備えている。各シリンダ１２内にはピストン１４が往復動可能に設けられている。このピストン１４と、シリンダ１２の内壁及びシリンダヘッド１１とによって燃焼室１５が形成されている。この燃焼室１５には、吸気通路１６及び排気通路１７がそれぞれ接続されている。
【００２８】
排気通路１７の途中には、三元触媒を内蔵する触媒コンバータ（以下、単に「触媒」という）２４が設けられている。この触媒２４は、その酸化還元作用を通じて排気に含まれるＨＣ等の未燃成分や窒素酸化物を浄化する。また、吸気通路１６には、スロットルバルブ１８が設けられている。このスロットルバルブ１８はスロットルモータ１９によりその開度（スロットル開度）が調節されることにより、吸気通路１６を通じて燃焼室１５に供給される吸入空気の量を調量する。
【００２９】
シリンダヘッド１１には、燃焼室１５内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２２と、燃焼室１５内の混合気に点火する点火プラグ２３とが各気筒に対応してそれぞれ設けられている。燃料噴射弁２２にはデリバリパイプ（図示略）に接続されており、このデリバリパイプから高圧燃料供給系（図示略）から圧送される高圧の燃料が供給される。
【００３０】
また、ピストン１４の頂面にはキャビティ２１が形成されている。圧縮行程噴射時に燃料噴射弁２２から噴射された燃料は、このキャビティ２１の内壁面に衝突し、点火プラグ２３の近傍に向けて跳ね返る。これにより、点火プラグ２３の近傍に燃料濃度の高い燃料噴霧を偏在させて成層燃焼を行うことができるようになる。
【００３１】
内燃機関１０には、機関運転状態等を検出するための各種センサが設けられている。クランクシャフトとこのクランクシャフトと連動して回転するカムシャフト（いずれの図示略）の近傍には、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）を検出するためのクランク角センサ３０及びカム角センサ３１がそれぞれ設けられている。また、シリンダブロック１３には、内燃機関１０の冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を機関温度の代用値として検出する水温センサ３２が設けられている。更に、吸気通路１６においてスロットルバルブ１８の下流側には吸気圧を検出する吸気圧センサ３３が設けられている。吸気通路１６を通じて燃焼室１５に供給される吸入空気の量（吸入空気量）は、機関回転速度と、この吸気圧センサ３３により検出される吸気圧とに基づいて求められる。また、燃料噴射弁２２に燃料を分配供給するデリバリパイプには、その内部の燃料の圧力（燃料圧力）を燃料噴射圧として検出する燃圧センサ３４が設けられている。更に、吸気通路１６の上流側に位置するエアクリーナ（図示略）の近傍には、吸入空気の温度（吸気温）を検出する吸気温センサ３５が設けられている。
【００３２】
これら各センサ３０〜３５の検出信号はいずれも、内燃機関１０の電子制御装置４０に取り込まれる。電子制御装置４０は、各センサ３０〜３５を含む各種センサからの検出信号に基づいて、燃料噴射弁２２、点火プラグ２３、スロットルモータ１９等を駆動することにより、各種制御を実行する。また、電子制御装置４０は、こうした各種制御を実行するためのプログラムや演算用マップ、その制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリ４１を備えている。
【００３３】
次に、本実施形態の装置による燃料噴射制御及び点火時期制御について、図２〜図９を併せ参照して説明する。
これら各種制御のうち、燃料噴射にかかる制御では、機関始動時の冷却水温ＴＨＷ（以下、「始動時水温ＴＨＷＳＴ」という）を検出し、この始動時水温ＴＨＷＳＴに基づいて燃料噴射形態を制御するようにしている。まず、燃料噴射形態についてその概要を説明する。
【００３４】
図５は、始動時水温ＴＨＷＳＴとその始動時水温ＴＨＷＳＴに対応する燃料噴射形態との関係を示すマップである。
同図５に示されるように、例えば、始動時水温ＴＨＷＳＴが所定の温度領域Ｒ２（ＴＨＷＳＴ１≦ＴＨＷＳＴ≦ＴＨＷＳＴ２）にあるときには、燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定される。因みに、上記各所定温度ＴＨＷＳＴ１，ＴＨＷＳＴ２は、それぞれ例えば「１５℃」、「４０℃」に設定される。
【００３５】
この圧縮行程噴射時には、スロットルバルブ１８の開度を吸気行程噴射時よりも相対的に大きくして吸入空気量を多く確保するとともに、圧縮行程噴射後期に燃料を噴射して噴射燃料を点火プラグ２３の近傍に集めることにより、成層燃焼が行われる。こうした成層燃焼を行うことにより、燃焼の安定化を図りつつ、空燃比を吸気行程噴射時よりも相対的に大きく設定し、混合気全体の燃料濃度を低く抑えることができる（例えば、Ａ／Ｆ＝１６〜１７（理論空燃比Ａ／Ｆ＝１４．７））。従って、ピストン１４の頂面、特にキャビティ２１の内壁面に付着した燃料が気化する場合でも、混合気に含まれる過剰な空気を用いてこれを燃焼させることができ、その気化した燃料が未燃成分として排出されるのを抑制することができる。
【００３６】
更に、本実施形態において、この圧縮行程噴射時には、点火時期が燃焼状態の悪化を招かない範囲で最も遅角側の時期に設定されており、更にその点火時期に合わせて燃料噴射時期も遅角側の時期に設定されている。このように点火時期を遅角させると、燃焼室１５の内圧、即ち筒内圧が低下したときに混合気の燃焼が行われるようになるため、その燃焼が緩慢なものとなって排気行程にまで継続するようになる。その結果、ピストン頂面に付着した燃料が気化する際に、その燃料を確実に燃焼させ、これが未燃焼のまま排出されるのを好適に抑制することができる。
【００３７】
一方、図５に示されるように、始動時水温ＴＨＷＳＴが所定の温度領域Ｒ３（ＴＨＷＳＴ２＜ＴＨＷＳＴ≦ＴＨＷＳＴ３）にあるときには、燃料噴射形態が吸気行程噴射に設定される。因みに、上記所定温度ＴＨＷＳＴ３は、完全暖機時の冷却水温、例えば「８０℃」に設定される。
【００３８】
この吸気行程噴射時には、吸気行程に燃料が噴射されるため、噴射燃料が燃焼室１５内において略均等に分散された状態での燃焼、いわゆる均質燃焼が行われるようになる。こうした均質燃焼では、空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）近傍に設定され、特に機関冷間時にあっては、その燃焼の安定化を図るために、同空燃比が理論空燃比より小さく設定される。また、この均質燃焼が行われる吸気行程噴射では、・燃料噴射期間を長く確保できる、・燃料を燃焼室１５の全体に分散させているため、点火プラグ２３近傍の燃料濃度が局所的に高まることがない、といった理由により、圧縮行程噴射時よりも燃料噴射量を多く設定することが可能になる。
【００３９】
上記温度領域Ｒ３では、機関冷間時ではあるものの、機関温度が相対的に高く、排気に含まれる未燃成分も少なくなる。一方、上記圧縮行程噴射は、未燃成分の排出量を抑制する上では有効ではあるが、点火時期を大幅に遅角させているため、燃料消費率は吸気行程噴射よりも大きくなる。このため、上記所定温度領域Ｒ３では、こうした燃費の悪化を抑えるために燃料噴射形態として吸気行程噴射が選択される。
【００４０】
また、図５に示されるように、始動時水温ＴＨＷＳＴが所定温度ＴＨＷＳＴ１未満となる温度領域Ｒ１では、燃料噴射形態が吸気行程噴射に設定される。この温度領域Ｒ１では、機関温度が低く、安定した燃焼状態を確保するうえで燃料噴射量を大幅に多くする必要がある。このため、この温度領域Ｒ１では、燃料噴射期間を極力長く確保するために、燃料噴射形態を吸気行程噴射に設定するようにしている。
【００４１】
また、こうした圧縮行程噴射や吸気行程噴射が行われるときの燃料噴射量Ｑは、例えば以下の式（１）に基づいて算出される。
Ｑ＝Ｑｂ×Ｋ ・・・（１）
Ｑｂ：基本燃料噴射量
Ｋ：増量係数
上式（１）において、基本燃料噴射量Ｑｂは、機関負荷としての吸入空気量（或いは吸気圧でもよい）及び機関回転速度等、機関運転状態に基づいて算出されている。このように本実施形態においては、圧縮行程噴射及び吸気行程噴射とも、基本的にその燃料噴射量が吸入空気量に応じて設定される。
【００４２】
また、増量係数Ｋは、この機関運転状態に基づいて設定される基本燃料噴射量Ｑｂを必要に応じて増量補正又は減量補正するものであり、燃料噴射形態（吸気行程噴射及び圧縮行程噴射）、機関始動からの経過時間、冷却水温ＴＨＷ等々に基づいて算出される。
【００４３】
ここで、本実施形態では、燃料噴射形態が吸気行程噴射に選択されている場合に、この増量係数Ｋを燃料噴射時期（燃料噴射開始時期）に基づいて補正するようにしている。燃料噴射時期が相対的に遅角側に設定されると、ピストン１４が相対的に下死点側に位置するときに燃料が噴射されるようになるため、その噴射燃料のうちシリンダ１２の壁面に付着する量が増大するようになる。そして、このようにシリンダ１２の壁面に付着した燃料の大半は、潤滑油とともに燃焼室１５から排出される。このため、燃料噴射時期が相対的に遅角側に設定されているときほど、噴射燃料のうち燃焼に寄与するものの割合が減少するようになる。
【００４４】
このため、本実施形態では、図６（増量係数Ｋを決定するパラメータのうち燃料噴射時期以外は一定としている）に示されるように、この増量係数Ｋを吸気行程噴射での燃料噴射時期が遅角側に設定されるときほど大きくなるように補正するようにしている。そして、この増量係数Ｋに基づいて燃料噴射量Ｑの増量補正を行うことにより、こうしたシリンダ壁面への燃料付着に起因する噴射燃料の実質的な減少を抑え、混合気濃度の希薄化を抑制するようにしている（噴射量増量処理）。
【００４５】
また、圧縮行程噴射や吸気行程噴射が行われるときの点火時期は、機関負荷としての吸気圧及び機関回転速度等、機関運転状態に基づいて算出される。そして、この算出される点火時期が各種制御の要求に応じて適宜遅角補正又は進角補正された時期に基づいて実際の点火時期制御が実行されている。
【００４６】
以下、機関冷間時における燃料噴射制御及び点火時期制御の実行手順について図２〜図４を併せ参照して更に詳細に説明する。尚、図２及び図３は、これら各制御の一連の処理についてその流れを示すフローチャートである。また図４は、これら燃料噴射制御及び点火時期制御の実行態様についてその一例を示すタイミングチャートである。尚、同図４において、（ａ）は機関回転速度ＮＥ、（ｂ）は後述する始動判定フラグＸ、（ｃ）は燃料噴射時期、（ｄ）は増量係数Ｋ、（ｅ）はスロットル開度、（ｆ）は燃料噴射量Ｑ、（ｇ）は点火時期、の時間推移をそれぞれ示している。
【００４７】
図４に示されるように、クランキング動作に伴って機関始動が開始され（同図４のタイミングｔ１）、機関回転速度ＮＥ（同図４（ａ）参照）が上昇して内燃機関１０の自立運転が可能な所定の回転速度に達すると、内燃機関１０が始動したと判定され、始動判定フラグＸ（図４（ｂ）参照）が「オン」に設定される（タイミングｔ２）。尚、こうした機関始動時及び始動判定がなされてから所定時間Ｔａが経過するまでは、燃料噴射期間を極力長くし、機関始動に際して必要な量の燃料を確実に噴射することにより良好な機関始動性を確保する必要があるため、燃料噴射形態は常に吸気行程噴射に設定される。
【００４８】
図２及び図３に示される一連の処理は、このように始動判定がなされていること、更に、始動時水温ＴＨＷＳＴが先の所定温度ＴＨＷＳＴ３以下であること、を条件に実行される。そして、これら一連の処理ではまず、始動判定後、即ち始動判定フラグＸが「オン」に設定された後、所定時間Ｔａ（例えば「６００ｍｓｅｃ」）が経過したか否かが判断される（図２のステップ１００）。そして、所定時間Ｔａが経過した旨判断されると（ステップ１００：ＹＥＳ）、次に始動時水温ＴＨＷＳＴが先の図５に示される温度領域Ｒ２にあるか否かが判断される（ステップ１１０）。
【００４９】
ここで、始動時水温ＴＨＷＳＴが上記温度領域Ｒ２にある場合には（ステップ１１０：ＹＥＳ）、更に圧縮行程噴射を実行することが可能か否かが判断される（ステップ１２０）。
【００５０】
ここでは、例えば以下の条件が全て満たされているときに、圧縮行程噴射を実行することが可能である旨判断される。
（ａ）燃料圧力が所定圧以上であること
（ｂ）機関回転速度ＮＥが所定回転速度以下であること
（ｃ）機関負荷が所定の負荷以下であること
（ｄ）吸気温が所定温度以上であること
因みに、条件（ａ）或いは条件（ｄ）が満たされない場合には噴射燃料の霧化が悪いために、また条件（ｂ）或いは条件（ｃ）が満たされない場合には所定の燃料噴射期間を確保することが困難になるために、それぞれ圧縮行程噴射を実行することができなくなる。
【００５１】
こうした圧縮行程噴射の実行条件が全て満たされていると（ステップ１２０：ＹＥＳ）、次に触媒２４の暖機が完了しているか、換言すれば触媒２４による排気浄化機能が十分に高まっているか否かが判断される（ステップ１３０）。具体的には、始動時水温ＴＨＷＳＴと現在の冷却水温ＴＨＷとの偏差（ＴＨＷ−ＴＨＷＳＴ）が所定値以上であることに基づいて触媒２４の暖機が完了していると判断される。
【００５２】
そして、触媒２４の暖機が完了していない場合（ステップ１３０：ＮＯ）、燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定され、同圧縮行程噴射が実行される（ステップ１４０ タイミングｔ３〜ｔ４の期間）。上述したように、この圧縮行程噴射が実行されるときには、吸気行程噴射時と比較してスロットル開度（図４（ｅ）参照）が相対的に大きく設定され、吸入空気量の増大が図られるようになる。加えて、点火時期（図４（ｇ）参照）が燃焼状態の悪化を招かない範囲で最も遅角側の時期に設定され、更にその点火時期に合わせて燃料噴射時期（図４（ｃ）参照）も遅角側の時期に設定される。
【００５３】
尚、この圧縮行程噴射の実行中は、後に燃料噴射形態が切り替えられたときの処理に備えて、その燃料噴射回数（以下、「圧縮行程噴射回数Ｎｃ」という）が計数されるとともに、圧縮行程噴射噴射が実行されている期間での吸入空気量の積算値（以下、「吸入空気量積算値Ｇ」という）が算出され、それら各値がメモリ４１にそれぞれ記憶される。
【００５４】
一方、始動判定後の経過時間が上記所定時間Ｔａに達していない場合（ステップ１００：ＮＯ）、始動時水温ＴＨＷＳＴが上記温度領域Ｒ２から外れている場合（ステップ１１０：ＮＯ）、圧縮行程噴射の実行条件が満たされていない場合（ステップ１２０：ＮＯ）、触媒２４の暖機が完了している場合（ステップ１３０：ＹＥＳ）には、燃料噴射形態が吸気行程噴射に設定され、同吸気行程噴射が実行される（ステップ１５０ タイミングｔ２〜ｔ３の期間、タイミングｔ４以降の期間）。
【００５５】
そして次に、燃料噴射形態が切り替えられた後の経過時間に応じて、その切り替え時における未燃成分の排出量を抑えるための各処理（「点火時期遅角処理（ステップ１９０」）、「噴射量減量処理（ステップ２００）」）、及びシリンダ壁面への燃料付着に起因する混合気濃度の希薄化を抑制するための処理（前記「噴射量増量処理（ステップ２１０）」）のいずれかが実行される。
【００５６】
まず、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられたときから所定期間が経過しているか否かが判断される（図３のステップ１６０）。具体的には、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられてからの燃料噴射回数ｎが所定回数Ｎｉ１に達しているか否かが判断される。この判断では、ピストン頂面に付着している燃料の気化が継続しているか否かを監視するようにしている。即ち、燃料噴射回数ｎが所定回数Ｎｉ１に達していれば、燃料噴射形態の切り替え後から十分に時間が経過しており、燃料の気化は終了したものと判断される。
【００５７】
そして、燃料噴射形態が切り替えられてから所定期間が経過していないと判断された場合（ステップ１６０：ＮＯ）、燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて、燃料噴射形態が切り替えられた時点でピストン頂面に付着している燃料の量（以下、「切替時燃料付着量Ｑａ」という）が推定され、更にその切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であるか否かが判定される（ステップ１７０，１８０）。
【００５８】
具体的にはまず、圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１以上であるか否かが判断される（ステップ１７０）。ピストン頂面への燃料付着は燃料が噴射されることによって発生するため、この圧縮行程噴射回数Ｎｃは切替時燃料付着量Ｑａと高い相関を有している。この判断では（ステップ１７０）、圧縮行程噴射回数Ｎｃに基づいて切替時燃料付着量Ｑａを推定するとともに、同圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１以上であることに基づいて切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定するようにしている。
【００５９】
ここで、圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１以上である旨判断された場合（ステップ１７０：ＹＥＳ）、更に前記吸入空気量積算値Ｇが所定値以下であるか否かが判断される（ステップ１８０）。この吸入空気量積算値Ｇは、ピストン頂面の温度並びに同温度に応じて変化する切替時燃料付着量Ｑａと高い相関を有している。この判断（ステップ１８０）では、吸入空気量積算値Ｇに基づいて切替時燃料付着量Ｑａを推定するとともに、同吸入空気量積算値Ｇが所定値以下であることに基づいて切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定するようにしている。
【００６０】
このように、本実施形態では実質的に、圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１以上であること、吸入空気量積算値Ｇが所定値以下であること、といった二つの条件がともに成立するときにはじめて、切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定されることになる。これは以下の理由による。
【００６１】
図７は、圧縮行程噴射時に燃料噴射の実行に伴ってピストン頂面の燃料付着量が推移する際の一例を燃料噴射回数と対応させて示している。
同図に実線で示されるように、圧縮行程噴射が開始されると燃料噴射回数の増大に伴って燃料付着量も徐々に増大するようになる。そして、燃料噴射回数が所定回数Ｎｃ１に達すると、一回の燃料噴射により新たにピストン頂面に付着する燃料の量と同ピストン頂面から気化する燃料の量とが等しい平衡状態となり、その後、燃料付着量は略一定に維持されるようになる。このように燃料噴射回数は燃料付着量の推移態様と高い相関を有しており、この燃料噴射回数を監視することによって切替時燃料付着量Ｑａを推定することができるようになる。
【００６２】
但し、こうした燃料付着量の推移態様は、燃料噴射回数の他、圧縮行程噴射実行中におけるピストン頂面の温度（以下、「ピストン温度ＴＰ」という）にも依存する。即ち、図８に示されるように、ピストン温度ＴＰが低いときほど、燃料付着量が平衡状態に収束する際の増大速度は大きくなる。一方、ピストン温度ＴＰが所定温度ＴＰ１以上であれば、ピストン頂面の付着燃料は次回の燃料噴射が行われる前に全て気化するようになるため、ピストン頂面の燃料付着量が増大することもない。
【００６３】
従って、図７の二点鎖線Ａ，Ｂに示されるように、ピストン温度ＴＰが高い場合には、ピストン頂面に付着した燃料の多くが次の燃料噴射までに気化されるようになるため、圧縮行程噴射回数Ｎｃが上記所定回数Ｎｃ１に達した時点で、燃料付着量は全く増大していないか（二点鎖線Ａ）、或いは増大していてもその増大量が極めて小さなものとなる（二点鎖線Ｂ）。そしてこうした場合には、未燃成分の排出量を抑えるための上記点火時期遅角処理や噴射量減量処理を行う必要性は低いものとなり、寧ろ機関出力の低下等を抑えるうえでは、これら各処理を行わないようにするのが望ましい。
【００６４】
尚、ピストン温度ＴＰを直接検出することは一般に困難であるが、これは圧縮行程噴射の実行中に燃焼室内に発生した総燃焼熱量から決定することができ、更にこの総燃焼熱量は、燃料噴射量Ｑの積算値と相関のある吸入空気量積算値Ｇから決定することができる。従って、ピストン温度ＴＰと吸入空気量積算値Ｇとは、例えば図９に示されるような関係があり、吸入空気量積算値Ｇに基づいてピストン温度ＴＰを決定することができる。
【００６５】
そこで、本実施形態では、このようにピストン温度ＴＰと相関を有する吸入空気量積算値Ｇを監視し、この吸入空気量積算値Ｇに基づいて切替時燃料付着量Ｑａを推定するとともに、同吸入空気量積算値Ｇが所定値を上回る場合には、燃料付着量が平衡状態に収束する際の増大速度が小さいために、切替時燃料付着量Ｑａが所定量に達していないと判定し、未燃成分の排出量を抑えるための上記各処理をその必要性が低いとして行わないようにしている。
【００６６】
図３に示される処理において、圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１未満であると判断された場合（ステップ１７０：ＮＯ）、或いは吸入空気量積算値Ｇが所定値を上回っていると判断された場合（ステップ１８０：ＮＯ）にはいずれも、切替時燃料付着量Ｑａが所定量未満であると判定される。
【００６７】
そしてこのように切替時燃料付着量Ｑａが所定量未満であると判定された場合（ステップ１７０，１８０：ＮＯ）、或いは燃料噴射形態の切り替え後から所定期間が経過していると判断された場合（ステップ１６０：ＹＥＳ）には、先の噴射量増量処理が実行される（ステップ２１０）。即ち、燃料噴射時期が遅角側に設定されているときほど、増量係数Ｋが大きくなるようにこれが補正される。因みに、図４（ｄ），（ｆ）において、タイミングｔ５以降の期間に示される一点鎖線は、こうした噴射量増量処理が行われない場合における増量係数Ｋ及び燃料噴射量Ｑの推移を示している。従って、同図４（ｄ），（ｆ）において斜線を付した各領域Ｒ２，Ｒ４の大きさがそれぞれ、この噴射量増量処理に伴う増量係数Ｋ、燃料噴射量Ｑの補正分となる。
【００６８】
尚、こうした噴射量増量処理は、図４に示される例においてタイミング４以降の期間に対応する吸気行程噴射時にのみ行われる。これは、同図４に示されるタイミングｔ１〜ｔ３の期間に対応する吸気行程噴射時には、安定した機関始動性を得るべく、増量係数Ｋが十分に大きく設定され、従って燃料噴射量Ｑも十分に多めに設定されているため、上述したようなシリンダ壁面への燃料付着に起因する混合気濃度の希薄化が発生し難いためである。
【００６９】
一方、圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１以上であると判断された後（ステップ１７０：ＹＥＳ）、更に吸入空気量積算値Ｇが所定値以下であると判断された場合（ステップ１８０：ＹＥＳ）、切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定され、まず点火時期遅角処理が実行される（ステップ１９０）。即ち、先の吸気圧及び機関回転速度ＮＥ等、機関運転状態に基づいて設定される点火時期（或いはこれに他の制御要求に応じて進角補正或いは遅角補正がなされた時期）に対して遅角補正がなされる。その結果、点火時期は、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられてから所定期間（タイミングｔ４〜ｔ５）にわって遅角されるようになる。図４（ｇ）において、タイミングｔ４〜ｔ５の期間に示される一点鎖線は、こうした点火時期遅角処理が行われない場合における点火時期の推移を示している。
【００７０】
こうした点火時期遅角処理が実行されることにより、上記所定期間では筒内圧が低下したときに混合気の燃焼が行われるようになるため、同燃焼が緩慢なものになり燃焼時間もそれに応じて長く確保されるようになる。このため、ピストン頂面の付着燃料が気化する際に、その気化した燃料の燃焼が促進されるようになる。
【００７１】
更に、こうした点火時期遅角処理が実行されるときには合わせて噴射量減量処理が実行される（ステップ２００）。この処理では、増量係数Ｋが例えば以下の式（２）に基づいて補正される。
【００７２】
Ｋ←Ｋ−（１−ｎ／Ｎｉ１）・α ・・・（２）
ｎ：燃料噴射形態が切り替えられた後の燃料噴射回数
Ｎｉ１：所定回数
α：係数
因みに、図４（ｄ），（ｆ）において、タイミングｔ４〜ｔ５の期間に示される一点鎖線は、こうした噴射量減量処理が行われない場合での増量係数Ｋ及び燃料噴射量Ｑの推移を示している。従って、同図４（ｄ），（ｆ）において斜線を付した各領域Ｒ１，Ｒ３の大きさがそれぞれ、この噴射量減量処理に伴う増量係数Ｋ、燃料噴射量Ｑの補正分となる。
【００７３】
こうした噴射量減量処理が実行されることにより、ピストン頂面の付着燃料が気化して燃焼する際にその燃焼に必要な空気がより多く確保されるようになり、気化した燃料の燃焼が促進されるようになる。更に、燃料噴射量Ｑの減量により、気化した燃料が燃焼するのに伴って生じる機関出力の上昇も相殺されるようになる。
【００７４】
また、上式（２）並びに図４（ｄ），（ｆ）からも明らかなように、この噴射量減量処理では、燃料噴射形態が切り替えられた後の燃料噴射回数ｎが増大するにつれて、換言すれば同切り替え後からの経過時間が長くなるにつれて、増量係数Ｋについての補正分（（１−ｎ／Ｎｉ１）・α）が小さくなるように設定される。即ち、燃料噴射形態が切り替えられた後に燃料噴射量Ｑを減量補正する際、その補正量は同切り替え後からの燃料の噴射に伴って徐々に減少するようになる。これは、ピストン頂面から気化する燃料の量が、燃料噴射形態が切り替えられてからの時間の経過に伴って徐々に減少するのに合わせるためである。
【００７５】
これら点火時期遅角処理（ステップ１９０）及び噴射量減量処理（ステップ２００）が実行された後、或いは先の噴射量増量処理（ステップ２１０）が実行された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００７６】
以上説明した本実施形態にかかる制御装置によれば以下に記載する作用効果を奏することができる。
・機関冷間時に圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態を吸気行程噴射に切り替えるに際し、その切り替え時から所定期間にわたって吸気行程噴射での点火時期を遅角補正するようにした。このため、燃焼時間が長く確保され、ピストン頂面の付着燃料が気化する際に、その燃料の燃焼が促進されるようになる。その結果、気化した燃料が未燃焼のまま排出されるのを抑制することができ、こうした未燃成分の排出量が増大することに起因する排気性状の悪化を抑制することができるようになる。
【００７７】
・こうした点火時期の遅角補正がなされるときに、吸気行程噴射での燃料噴射量Ｑを減量補正するようにした。従って、ピストン頂面の付着燃料が気化して燃焼する際に、その燃焼に必要な空気がより多く確保されるようになる。その結果、気化した燃料の燃焼を更に促進させることができ、未燃成分の排出量が増大することに起因する排気性状の悪化を一層好適に抑制することができるようになる。
【００７８】
・加えて、こうした燃料噴射量の減量補正を行うことにより、気化した燃料が燃焼することによる機関出力の上昇を、この減量補正による機関出力の低下によって相殺することができ、燃料噴射形態を切り替える際の機関出力変動を抑制することができるようになる。
【００７９】
・燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて切替時燃料付着量Ｑａを推定し、この切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定されるのを条件に、上記点火時期遅角処理や噴射量減量処理を実行するようにした。従って、未燃成分の排出を抑える上でその必要性が低いのにもかかわらず上記点火時期遅角処理等が行われることに起因する機関出力の低下を抑制することができるようになる。
【００８０】
・また、圧縮行程噴射回数Ｎｃや吸入空気量積算値Ｇに基づいて切替時燃料付着量Ｑａを推定するようにした。圧縮行程噴射回数Ｎｃや吸入空気量積算値Ｇは切替時燃料付着量Ｑａと高い相関を有するため、これら圧縮行程噴射回数Ｎｃや吸入空気量積算値Ｇに基づいて切替時燃料付着量Ｑａを適切に推定することができるようになる。
【００８１】
・更に、圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１以上であること、吸入空気量積算値Ｇが所定値以下であること、といった二つの条件がともに成立しているときにはじめて、切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定し、その判定のもと点火時期遅角処理及び噴射量減量処理を行うようにした。その結果、切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であることをより確実に判定したうえで、点火時期遅角処理等を行うことができ、未燃成分の排出を抑える上でその必要性が低いのにもかかわらず、こうした点火時期遅角処理等が行われることに起因する機関出力の低下を抑制することができるようになる。
【００８２】
以上、本発明にかかる一実施形態について説明したが、この実施形態は以下のように構成を変更することもできる。
・上記実施形態では、圧縮行程噴射回数Ｎｃが所定回数Ｎｃ１以上であること、吸入空気量積算値Ｇが所定値以下であること、といった二つの条件がともに成立しているときにはじめて、切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定するようにしたが、これら各条件のうち少なくとも一方が成立するときに、切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定するようにしてもよい。また、上記吸入空気量積算値Ｇについては、これに替えて燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されている期間での燃料噴射量Ｑの積算値を用いるようにしてもよい。
【００８３】
・上記実施形態では、機関冷間時に圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態が吸気行程噴射に切り替えられてから所定期間が経過するまで、点火時期遅角処理（図３のステップ１９０）及び噴射量減量処理（ステップ２００）の双方を実行するようにしたが、これら各処理のうち一方のみを実行するようにしてもよい。
【００８４】
・上記実施形態において、先の図３に示されるステップ１７０及びステップ１８０の各処理を以下の（ａ），（ｂ）に示されるような態様に変更するようにしてもよい。
【００８５】
（ａ）前述したように、吸入空気量積算値Ｇは、ピストン頂面の燃料付着量が平衡状態に収束する際の増大速度と相関が高い。そこで、ステップ１６０の処理において、上記所定回数Ｎｃ１をこの吸入空気量積算値Ｇに基づいて可変設定することにより、これをピストン頂面の燃料付着量が平衡状態に達するまでの回数（或いは同回数より少ない回数であってもよい）として設定する。そして、圧縮行程噴射回数Ｎｃがこの所定回数Ｎｃ１以上であることに基づいて、切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であると判定し、先の点火時期遅角処理（ステップ１９０）及び噴射量減量処理（ステップ２００）を実行する。こうした構成によれば、切替時燃料付着量Ｑａを精度良く推定することができるようになる。尚、吸入空気量積算値Ｇに替えて燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されている期間での燃料噴射量Ｑの積算値を用いるようにしてもよい。
【００８６】
（ｂ）吸入空気量積算値Ｇは、ピストン頂面の燃料付着量が平衡状態に収束する際の増大速度と相関が高く、また、図７に示されるように、圧縮行程噴射が開始されてから平衡状態に収束するまでの燃料付着量の上昇量は、その増大速度と燃料噴射回数との積に略比例すると考えられる。平衡状態に達したときの燃料付着量はキャビティ２１の形状等によって変化するが、例えばこれは実験等に基づいて求めることができる。従って、切替時燃料付着量Ｑａは、以下の式（３）に基づいて算出することができる。
【００８７】
Ｑａ←ＫＱ・Ｇ・Ｎｃ ・・・（３）
（但しＱａ＞ＱａｍａｘのときＱａ←Ｑａｍａｘ）
ＫＱ：定数
Ｑａｍａｘ：平衡状態に達したときのピストン頂面の燃料付着量
そして、このようにして求められた切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であることに基づいて、先の点火時期遅角処理（ステップ１９０）及び噴射量減量処理（ステップ２００）を実行する。こうした構成によれば、切替時燃料付着量Ｑａを精度良く推定することができるようになる。尚、上記（ａ）と同様に、吸入空気量積算値Ｇはこれに替えて燃料噴射量Ｑの積算値を用いるようにしてもよい。
【００８８】
・上記実施形態では、機関冷間時に圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態が吸気行程噴射に切り替えられてからの所定期間、上記点火時期遅角処理及び噴射量減量処理を実行するようにしたが、例えば、機関冷間時に燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて切替時燃料付着量Ｑａを推定し、この推定される切替時燃料付着量Ｑａに基づいて上記所定期間を可変設定するようにしてもよい。具体的には、例えば、先の式（３）に基づいて切替時燃料付着量Ｑａを推定する。そして、この切替時燃料付着量Ｑａが所定量以上であるときに、同切替時燃料付着量Ｑａが多いときほど上記所定期間が長くなるようにこれを可変設定する。このような構成によれば、切替時燃料付着量Ｑａを適切に推定することができるとともに、点火時期遅角処理処理や噴射量減量処理の実行期間をその推定結果に基づいて未燃成分の排出を抑制する上で好適な長さに設定することができるようになる。
【００８９】
以下、上記実施形態及びその変更例から把握できる技術思想についてその効果とともに記載する。
（イ）燃料噴射形態が吸気行程噴射に設定されるときに同吸気行程噴射での燃料噴射時期が遅角側の時期にあるときほど燃料噴射量を多くなるように増量補正する増量補正手段を更に備える
請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【００９０】
上記構成によれば、シリンダ壁面の燃料付着によって燃料噴射量が実質的に減少することに起因する混合気濃度の希薄化を好適に抑制することができる。
（ロ）燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられた時点での前記ピストン頂面の燃料付着量を燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて推定し該推定される燃料付着量が多いときほど上記所定期間を長く設定する設定手段を更に備える
請求項１又は２に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【００９１】
上記構成によれば、未燃成分の排出を抑制する上で上記所定期間を好適な長さに設定することができるようになる。
（ハ）圧縮行程噴射と吸気行程噴射とに切り換え可能な燃料噴射形態を機関冷間時には圧縮行程噴射に設定して噴射燃料をピストン頂面に衝突させ点火プラグ近傍に指向させるようにした筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態を吸気行程噴射に切り替えるに際し、その切り替え時から所定期間にわたり吸気行程噴射での燃料噴射量を減量補正する減量補正手段と、
燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられた時点での前記ピストン頂面の燃料付着量を燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて推定し該推定される燃料付着量が多いときほど上記所定期間を長く設定する設定手段とを更に備える
筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【００９２】
上記構成によれば、燃料噴射量を減量補正することにより、ピストン頂面に付着している燃料が気化して燃焼する際に、その燃焼に必要な空気をより多く確保することができるため、その燃焼を促進させることができるようになる。従って、気化した燃料が未燃焼のまま排出されるのを抑制することができ、こうした未燃成分の排出量が増大することに起因する排気性状の悪化を抑制することができるようになる。更に、このように燃料噴射量を減量補正する上記所定期間を未燃成分の排出を抑制する上で好適な長さに設定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態にかかる制御装置及び内燃機関の概略構成図。
【図２】一実施形態にかかる燃料噴射制御及び点火時期制御の制御手順を示すフローチャート。
【図３】同じく燃料噴射制御及び点火時期制御の制御手順を示すフローチャート。
【図４】燃料噴射制御及び点火時期制御の実行態様についてその一例を示すタイミングチャート。
【図５】始動時水温と燃料噴射形態との関係を示すマップ。
【図６】吸気行程噴射時の燃料噴射時期と燃料噴射量の増量係数との関係を示すマップ。
【図７】圧縮行程噴射時における燃料付着量の推移を燃料噴射回数と対応させて示す線図。
【図８】ピストン温度と燃料付着量が平衡状態に収束する際の増大速度との関係を示す線図。
【図９】圧縮行程噴射時の吸入空気量積算値とピストン温度との関係を示す線図。
【符号の説明】
１０…内燃機関、１１…シリンダヘッド、１２…シリンダ、１３…シリンダブロック、１４…ピストン、１５…燃焼室、１６…吸気通路、１７…排気通路、１８…スロットルバルブ、１９…スロットルモータ、２１…キャビティ、２２…燃料噴射弁、２３…点火プラグ、２４…触媒、３０…クランク角センサ、３１…カム角センサ、３２…水温センサ、３３…吸気圧センサ、３４…燃圧センサ、３５…吸気温センサ、４０…電子制御装置、４１…メモリ。
Claims (7)
- 圧縮行程噴射と吸気行程噴射とに切り換え可能な燃料噴射形態を機関冷間時には圧縮行程噴射に設定して噴射燃料をピストン頂面に衝突させ点火プラグ近傍に指向させるようにした筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
機関冷間時に圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態を吸気行程噴射に切り替えるに際し、その切り替え時から所定期間にわたり吸気行程噴射での点火時期を遅角補正する遅角補正手段を備える
ことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。 - 前記遅角補正手段により前記点火時期の遅角補正がなされるときに吸気行程噴射での燃料噴射量を減量補正する減量補正手段を更に備える
請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。 - 請求項１又は２に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられた時点での前記ピストン頂面の燃料付着量を燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて推定し該推定される燃料付着量が所定量以上であるか否かを判定する判定手段を更に備え、
前記遅角補正手段は前記判定手段により前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定されるのを条件に前記点火時期の遅角補正を実行する
筒内噴射式内燃機関の制御装置。 - 圧縮行程噴射と吸気行程噴射とに切り換え可能な燃料噴射形態を機関冷間時には圧縮行程噴射に設定して噴射燃料をピストン頂面に衝突させ点火プラグ近傍に指向させるようにした筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
圧縮行程噴射に設定された燃料噴射形態を吸気行程噴射に切り替えるに際し、その切り替え時から所定期間にわたり吸気行程噴射での燃料噴射量を減量補正する減量補正手段と、
燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられた時点での前記ピストン頂面の燃料付着量を燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されているときの機関運転状態に基づいて推定し該推定される燃料付着量が所定量以上であるか否かを判定する判定手段とを更に備え、
前記減量補正手段は前記判定手段により前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定されるのを条件に前記燃料噴射量の減量補正を実行する
筒内噴射式内燃機関の制御装置。 - 請求項３又は４に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
前記判定手段は燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されている期間の燃料噴射回数に基づいて前記燃料付着量を推定し前記燃料噴射回数が所定回数以上であることに基づいて前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定する
筒内噴射式内燃機関の制御装置。 - 請求項３又は４に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
前記判定手段は燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されている期間の燃料噴射量積算値又はその相関値に基づいて前記燃料付着量を推定し前記燃料噴射量積算値又はその相関値が所定値以下であることに基づいて前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定する
筒内噴射式内燃機関の制御装置。 - 請求項３又は４に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
前記判定手段は燃料噴射形態が圧縮行程噴射に設定されている期間の燃料噴射回数並びに燃料噴射量積算値又はその相関値に基づいて前記燃料付着量を推定し前記燃料噴射回数が所定回数以上であり且つ前記燃料噴射量積算値又はその相関値が所定値以下であることに基づいて前記燃料付着量が前記所定量以上である旨判定する
筒内噴射式内燃機関の制御装置。
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