JP4581889B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、筒内に向けて燃料を噴射する第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）と吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えたエンジンの制御装置に関し、特に、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段との分担比率を決定する技術に関する。

機関吸気通路内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射弁（背景技術においては、吸気通路噴射用インジェクタ）と、機関燃焼室内に常時燃料を噴射するための第２の燃料噴射弁（背景技術においては、筒内噴射用インジェクタ）とを具備し、機関負荷が予め定められた設定負荷よりも低いときには第１燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）からの燃料噴射を停止すると共に機関負荷が設定負荷よりも高いときには第１燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）から燃料を噴射するようにしたエンジンが公知である。
また、このようなエンジンにおいて、成層燃焼と均質燃焼とをエンジンの運転状態に応じて切換えるようにしたエンジンが公知である。成層燃焼とは、圧縮行程中に筒内噴射用インジェクタから燃料を噴射して点火プラグ周辺に集中的に層状の混合気を形成して、燃料を希薄燃焼させる。均質燃焼とは、燃焼室内に燃料を拡散させて均質の混合気を形成して、燃料を燃焼させる。
公報（特許文献１）は、成層燃焼および均質燃焼を運転状態により切換えるエンジンであって、燃焼室内に直接燃料を噴射する主燃料噴射弁と各気筒の吸気ポートに燃料を噴射する副燃料噴射弁とを有するエンジンの燃料噴射制御装置を開示する。このエンジンの燃料噴射制御装置は、成層燃焼と均質燃焼とを運転状態に応じて切換えるエンジンの制御装置であって、燃焼室内に直接燃料を噴射する主燃料噴射弁を設けると共に、各気筒の吸気ポートに燃料を噴射する副燃料噴射弁を設け、主燃料噴射弁と副燃料噴射弁の燃料噴射量の分担率を、エンジン運転状態に基づいて可変に設定することを特徴とする。
このエンジンの燃料噴射制御装置によると、成層燃焼は、主燃料噴射弁から燃焼室内に直接噴射する燃料のみで賄い、均質燃焼を主燃料噴射弁と副燃料噴射弁とを併用（場合によっては副燃料噴射弁のみの使用も可能）することで、高出力エンジンであっても主燃料噴射弁の容量を小さく押さえることができ、以って、アイドルなどの低負荷領域での主燃料噴射弁の噴射期間−噴射量特性のリニアリティが高められ、噴射量制御精度の向上により、成層燃焼を良好に維持でき、アイドルなど低負荷運転の安定性が向上する。均質燃焼時に主燃料噴射弁と副燃料噴射弁とを併用して、直接燃料噴射の利点と、吸気ポート噴射の利点とを活かすことにより、均質燃焼も良好に維持できる。
特開２００１−２０８３７号公報

特許文献１に開示されたエンジンの燃料噴射制御装置においては、成層燃焼と均質燃焼とを使い分けているため、点火制御、噴射制御、スロットル制御が複雑になり、それぞれの燃焼形態に応じた制御プログラムが必要になる。特に、この燃焼形態の切換時には、これらの制御を大きく変更する必要があり、過渡時に良好な制御（燃費、排気浄化性能）を実現することが難しい。また、希薄燃焼となる成層燃焼領域においては三元触媒が機能しないのでリーンＮＯｘ触媒を用いなければならないが、コストアップとなる。
このような観点から、成層燃焼と均質燃焼との切換時の制御が必要でなく、高コストのリーンＮＯｘ触媒の必要もない、成層燃焼を行なわず、全域において均質燃焼を行なう筒内噴射用インジェクタのみを備えた直噴エンジンが開発された。
しかしながら、このような直噴エンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタのみで全域における均質燃焼を行なうので、エンジン低回転、高負荷時においては均質度が低くトルク変動が大きくなる可能性がある。なお、上述した特許文献１においては、均質燃焼が行なわれる領域ではエンジン出力（回転数、負荷）の増大に応じて吸気ポートに燃料を噴射する副燃料噴射弁の分担率が増大するように設定されているという開示しかなく、上述した問題点の解決策にならない。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、筒内に燃料を噴射する第１の燃料噴射手段と吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射手段とで噴射燃料を分担するエンジンにおいて、成層燃焼と均質燃焼との組合せによる問題も、直噴エンジンにおける均質燃焼の問題も解決できる、エンジンの制御装置を提供することである。

筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備えた火花点火式ガソリンエンジンの制御装置であって、前記エンジンが通常運転状態であるか否かを判断するための判断手段と、前記判断手段によって通常運転状態であると判断された場合には、前記エンジンは均質燃焼のみを行なうように、前記エンジンの運転状態に対応させた情報に基づいて、前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段とを制御するための制御手段とを含み、前記情報は、予め定められた高エンジン回転数領域では第１の燃料噴射手段のみが使用される情報であり、かつ、予め定められた低エンジン負荷領域では第１の燃料噴射手段のみが使用される情報であり、かつ、前記予め定められた低エンジン負荷領域以上であって、かつ、前記予め定められた高エンジン回転数領域以下の所定の領域では前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段の双方が使用される領域を有する情報を含み、前記情報に基づいて、燃料噴射手段を制御するための手段を含む。
筒内へ直接燃料を噴射する場合は、燃料の気化潜熱によって筒内の温度を下げることができ、それに伴い筒内の充填効率が大きくなる。よって、吸気通路内へ燃料を噴射する場合に比べて、筒内へ直接燃料を噴射した場合は高いエンジン出力特性を得ることができる。しかしながら、エンジンの回転数が低い場合は燃料の均質性が悪くなり、反対に筒内へ直接燃料を噴射した場合の方がエンジン出力特性は悪くなる傾向にある。また、長時間吸気通路内にのみ燃料を噴射し、筒内への燃料の供給を停止すると、筒内燃料噴射手段が高熱にさらされ筒内燃料噴射手段にデポジットが付着すると言った虞がある。そのため、エンジンを最適状態で運転するためには、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段とをエンジンの運転領域によって最適に使い分ける必要がある。
そこで、第１の発明では高エンジン回転数領域のような均質性が比較的高い領域では第１の燃料噴射手段のみにより筒内へ燃料を噴射することにより、均質性を保ちながら高いエンジン出力特性を得ることができる。また、低エンジン負荷領域のような要求燃料噴射量が小さい領域では、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段の双方で燃料を噴射すると、最小燃料噴射量が大きくなり、要求燃料噴射量を満たすことができなくなる虞がある（双方の燃料噴射手段で燃料を噴射する場合の最小燃料噴射量は各燃料噴射手段の最小燃料噴射量の合計となるため、一方の燃料噴射手段のみで燃料を噴射する場合よりも最小燃料噴射量は大きくなる）。そこで、第１の燃料噴射手段または第２の燃料噴射手段のどちらか一方のみによって燃料を供給することが考えられるが、上述したように吸気通路内に燃料を供給する第２の燃料噴射手段によってのみ燃料を供給すると、第１の燃料噴射手段へデポジットが堆積しやすくなるため、本発明では第１の燃料噴射手段のみにより筒内へ燃料を噴射することにより、デポジットの堆積を抑制することができる。更に、低エンジン負荷領域以上であって、かつ、高エンジン回転数領域以下の所定の領域では、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段の双方から燃料を噴射する領域を含むため、均質性およびエンジン出力特性を最適化することができる。このように、各領域で各燃料噴射手段を最適に使い分けることにより、エンジンを最適状態で運転することが可能となる。第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、前記所定の領域では、高エンジン回転数側に移行するにつれて前記第１の燃料噴射手段の分担比率が前記の燃料噴射手段との分担比率より大きくなる領域を有する情報である。
燃料の均質性は高回転数側の領域になるほど良くなる傾向にある。上途したように、均質性が良ければ、筒内へ直接燃料を供給した方がエンジン出力特性は良くなる。よって、第２の発明によれば、高回転領域側へ移行するにつれて第２の燃料噴射手段の分担比率を大とすることで、均質性を保ちながらエンジン出力特性を良好にすることができる。
第３の発明に係る制御装置においては、第１、２のいずれかの発明の構成に加えて前記所定の領域では、高エンジン負荷側に移行するにつれて前記第１の燃料噴射手段の分担比率が前記第２の燃料噴射手段との分担比率より小さくなる領域を有する情報である。
燃料の均質性を考えると、エンジン負荷が高いほど燃料噴射量が多くなるため、均質性は悪くなる。よって、第３の発明に係る制御装置においては、高エンジン負荷側へ移行するにつれて吸気通路へ燃料を噴射する第２の燃料噴射手段の分担比率を大きくすることによって、均質性を良好にすることができ、エンジン出力特性の悪化を防止することができる。
第４の発明に係る制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、前記所定の領域内の高エンジン負荷かつ高エンジン回転数の領域では第１の燃料噴射手段のみが使用される情報を含む。
第５の発明に係る制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、前記判断手段は、アイドル時の触媒暖機時は前記エンジンが通常運転状態ではないと判断するための手段を含み、アイドル時の触媒暖機時は、前記制御装置は成層燃焼を行なうように、前記第１の燃料噴射手段および前記第２の燃料噴射手段を制御する。
第５の発明によると、触媒暖気中は成層燃焼することにより触媒暖機を促進しつつ、通常運転状態である他の領域では均質燃焼とするため、制御を複雑化させることはない。
なお、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタを吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタを圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖気時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態（アイドル状態）を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。
第６の発明に係る制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、情報は、エンジンの回転数と負荷率とにより規定される、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段との分担比率を表わす情報を含む。
第６の発明によると、エンジンの回転数と負荷率とにより筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとの燃料噴射量の分担率を定めておいて、いずれの回転数および負荷率においても、通常運転時には均質燃焼を実現させることができる。
第７の発明に係る制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、第２の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである。
第７の発明によると、第１の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第２の燃料噴射手段である吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担するエンジンにおいて、成層燃焼と均質燃焼との組合せによる問題も、直噴エンジンにおける均質燃焼の問題も解決できる、エンジンの制御装置を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本発明の実施の形態に係るエンジンの制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのようなエンジンに限定されるものではない。

図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。
各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されており、この燃料分配管１３０は燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁１４０を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５０に接続されている。なお、本実施の形態においては、２つのインジェクタが別個に設けられたエンジンについて説明するが、本発明はこのようなエンジンに限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような１個のインジェクタを有するエンジンであってもよい。

図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５０の吐出側は電磁スピル弁１５２を介して高圧燃料ポンプ１５０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁１５２の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁１５２が全開にされると、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁１５２はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。

一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧燃料ポンプ１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。

エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ(Read Only Memory)３２０、ＲＡＭ(Random Access Memory)３３０、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。
エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。

燃料分配管１３０には燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。

本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ2センサを用いてもよい。

アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。

図２を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率（以下、ＤＩ比率（r）とも記載する。）を表わすマップ（第1の実施形態）について説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。

図２に示すように、エンジン１０の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。

図２に示すように、エンジン１０の回転数と負荷率とで定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒが設定されている。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、気化潜熱による充填効率の向上に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均質性に寄与する。このような特性の異なる２種類のインジェクタを、エンジン１０の回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態（たとえば、アイドル時の触媒暖気時が、通常運転状態以外の非通常運転状態の一例であるといえる）である場合には、均質燃焼のみが行なわれるようにしている。

図２に示すように、エンジン１０の回転数が、ＮＥ（１）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた低エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射しても、エンジン１０の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がり対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。

また、図２に示すように、負荷率が、ＫＬ（１）以下の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた低エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されることを示す。すなわち、低エンジン負荷領域では燃料噴射量が少なく、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の噴射量を最小噴射量にしたとしても、要求噴射量を上回ってしまうことがある。このような状態を回避するためには、何れかのインジェクタのみから燃料を供給する必要があるが、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料供給を停止した状態で燃焼を継続すると、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔へのデポジット堆積が問題となる。従って、筒内噴射用インジェクタ１１０のみからの燃料供給で機関を運転するようにしている。

さらに、図２に示すように、低回転数領域を除く負荷率がＫＬ（２）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用される領域が多いことを示す。しかしながら、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させるようにしている。
次にアイドル状態時のエンジンの制御に関して説明する。アイドル状態においては、図２とは異なる図示しない条件に基づいてエンジンが制御される。温間アイドル時においては筒内噴射用インジェクタ１１０のみを用いた燃料供給が行われるが、冷間アイドル（機関温度が所定値以下の低温状態）時においては吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いた燃料供給が行われる。これは、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０の最小燃料噴射量と筒内噴射用インジェクタ１１０のデポジット堆積し易さに基づいて決定されている。

また、通常運転時以外の場合、エンジン１０がアイドル時の触媒暖機時の場合（非通常運転状態であるとき）、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ１１０が制御される。すなわち、触媒が活性化されていない状態であって、この状態で排気ガスが大気に放出されることは避けなければならない。この場合（触媒急速暖機運転中）にのみ成層燃焼させることで、触媒段位を促進させ、排気エミッションの向上を図る。

なお、このエンジン１０においては、均質燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程とすることにより、成層燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることにより実現できる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることで、点火プラグ周りにリッチ混合気が偏在させることにより燃焼室全体としてはリーンな混合気に着火する成層燃焼を実現することができる。また、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程としても点火プラグ周りにリッチ混合気を偏在させることができれば、吸気行程噴射であっても成層燃焼を実現できる。

また、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖機時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態（アイドル状態）を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。

次に、図３を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率（以下、ＤＩ比率（r）とも記載する。）を表わすマップ（第２の実施形態）について説明する。なお、第1の実施形態と同じ説明については、ここでは繰り返さない。

第１の実施形態（図２）と第２の実施形態（図３）を比較すると、その相違点は、負荷率がＫＬ（２）以上の領域において、低回転数領域も含めて、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されることである。これは、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有するが、これら問題の影響が大きくない場合には、筒内噴射用インジェクタ１１０のみを使用しても良いことを示している。

図４を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ３００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジンがアイドル状態であるか否かを判断する。ここで、アイドル状態か否かの判断は周知のアイドルスイッチの状態を確認することにより可能である。Ｓ１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジンがアイドル状態でなければ（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１２０へ移される。

Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、通常運転モード（図２または３）を選択する。

Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、アイドルモードを選択する。

Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０の回転数およびエンジン１０の負荷率からＤＩ比率ｒを、選択したマップに基づいて算出する。エンジン１０の回転数は、回転数センサ４６０から入力されたデータに基づいて、負荷率は、アクセル開度センサ４４０から入力されたデータや車両の走行状態に基づいて、それぞれ算出される。

Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ３００は、ＤＩ比率ｒ＝１００％であれば、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射量、噴射時期を算出し、ＤＩ比率ｒ＝０％であれば、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射量、噴射時期を算出し、ＤＩ比率ｒ≠０％またはＤＩ比率ｒ≠１００％であれば（０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％）、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射量、噴射時期および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射量、噴射時期を算出する。

Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵ３００は、算出された燃料噴射量、噴射時期に基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御して噴射を実行する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンシステムの概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵに記憶されるＤＩ比率マップを表わす図である。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵに記憶されるＤＩ比率マップを表わす図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ エンジン、２０ インテークマニホールド、３０ サージタンク、４０ 吸気ダクト、４２ エアフローメータ、５０ エアクリーナ、６０ 電動モータ、７０ スロットルバルブ、８０ エキゾーストマニホールド、９０ 三元触媒コンバータ、１００ アクセルペダル、１１０ 筒内噴射用インジェクタ、１１２ 気筒、１２０ 吸気通路噴射用インジェクタ、１３０ 燃料分配管、１４０ 逆止弁、１５０ 高圧燃料ポンプ、１５２ 電磁スピル弁、１６０ 燃料分配管（低圧側）、１７０ 燃料圧レギュレータ、１８０ 低圧燃料ポンプ、１９０ 燃料フィルタ、２００ 燃料タンク、３００ エンジンＥＣＵ、３１０ 双方向性バス、３２０ ＲＯＭ、３３０ ＲＡＭ、３４０ ＣＰＵ、３５０ 入力ポート、３６０ 出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０ Ａ／Ｄ変換器、３８０ 水温センサ、４００ 燃料圧センサ、４２０ 空燃比センサ、４４０アクセル開度センサ、４６０ 回転数センサ。

Claims (7)

1. 筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備えた火花点火式ガソリンエンジンの制御装置であって、
   前記エンジンが通常運転状態であるか否かを判断するための判断手段と、
   前記判断手段によって通常運転状態であると判断された場合には、前記エンジンは均質燃焼のみを行なうように、前記エンジンの運転状態に対応させた情報に基づいて、前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段とを制御するための制御手段とを含み、
   前記情報は、予め定められた高エンジン回転数領域では第１の燃料噴射手段のみが使用される情報であり、かつ、予め定められた低エンジン負荷領域では第１の燃料噴射手段のみが使用される情報であり、かつ、前記予め定められた低エンジン負荷領域以上であって、かつ、前記予め定められた高エンジン回転数領域以下の所定の領域では前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段の双方が使用される領域を有する情報を含み、
   前記情報に基づいて、燃料噴射手段を制御するための手段を含む、エンジンの制御装置。
2. 前記所定の領域では、高エンジン回転数側に移行するにつれて前記第１の燃料噴射手段の分担比率が前記第２の燃料噴射手段との分担比率より大きくなる領域を有する情報である、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記所定の領域では、高エンジン負荷側に移行するにつれて前記第１の燃料噴射手段の分担比率が前記第２の燃料噴射手段との分担比率より小さくなる領域を有する情報である、請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記所定の領域内の高エンジン負荷かつ高エンジン回転数の領域では第１の燃料噴射手段のみが使用される情報を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
5. 前記判断手段は、アイドル時の触媒暖機時は前記エンジンが通常運転状態ではないと判断するための手段を含み、
   アイドル時の触媒暖機時は、前記制御装置は成層燃焼を行なうように、前記第１の燃料噴射手段および前記第２の燃料噴射手段を制御することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
6. 前記情報は、エンジンの回転数と負荷率とにより規定される、前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段との分担比率を表わす情報を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
7. 前記第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
   前記第２の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである、請求項１〜６のいずれかに記載のエンジンの制御装置。