(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に臨む燃料噴射弁より圧縮行程以前に燃料を噴射させる筒内燃焼用燃料噴射手段を備えると共に、排気通路に排気浄化用触媒を備える筒内直接燃料噴射式内燃機関において、
少なくとも始動後で触媒活性化前であることを制御条件として判定する制御条件判定手段と、
前記制御条件にて、前記筒内燃焼用燃料噴射手段による圧縮行程以前の燃料噴射量を減少させて燃焼空燃比を理論空燃比よりリーン化するリーン化手段と、
前記制御条件にて、前記燃料噴射弁より膨張行程以降に燃料を噴射させる触媒活性化用燃料噴射手段と、
始動からの経過時間に基づいて仮想筒内壁平衡温度を推定し、この仮想筒内壁平衡温度と始動時の冷却水温度とに基づいて排気空燃比を推定し、この排気空燃比から排気中の酸素濃度を算出する酸素濃度推定手段と、
前記触媒活性化用燃料噴射手段による膨張行程以降の燃料噴射量を前記酸素濃度推定手段により推定される排気中の酸素濃度に応じて変化させる噴射量可変手段と、
を設けたことを特徴とする筒内直接燃料噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項２】
燃焼室内に臨む燃料噴射弁より圧縮行程以前に燃料を噴射させる筒内燃焼用燃料噴射手段を備えると共に、排気通路に排気浄化用触媒を備える筒内直接燃料噴射式内燃機関において、
少なくとも始動後で触媒活性化前であることを制御条件として判定する制御条件判定手段と、
前記制御条件にて、前記筒内燃焼用燃料噴射手段による圧縮行程以前の燃料噴射量を減少させて燃焼空燃比を理論空燃比よりリーン化するリーン化手段と、
前記制御条件にて、前記燃料噴射弁より膨張行程以降に燃料を噴射させる触媒活性化用燃料噴射手段と、
筒内圧力を検出する筒内圧センサの出力に基づいて熱発生率を演算し、この熱発生率のピーク値に基づいて仮想筒内壁平衡温度を推定し、この仮想筒内壁平衡温度と始動時の冷却水温度とに基づいて排気空燃比を推定し、この排気空燃比から排気中の酸素濃度を算出する酸素濃度推定手段と、
前記触媒活性化用燃料噴射手段による膨張行程以降の燃料噴射量を前記酸素濃度推定手段により推定される排気中の酸素濃度に応じて変化させる噴射量可変手段と、
を設けたことを特徴とする筒内直接燃料噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項３】
燃焼室内に臨む燃料噴射弁より圧縮行程以前に燃料を噴射させる筒内燃焼用燃料噴射手段を備えると共に、排気通路に排気浄化用触媒を備える筒内直接燃料噴射式内燃機関において、
少なくとも始動後で触媒活性化前であることを制御条件として判定する制御条件判定手段と、
前記制御条件にて、前記筒内燃焼用燃料噴射手段による圧縮行程以前の燃料噴射量を減少させて燃焼空燃比を理論空燃比よりリーン化するリーン化手段と、
前記制御条件にて、前記燃料噴射弁より膨張行程以降に燃料を噴射させる触媒活性化用燃料噴射手段と、
筒内圧力を検出する筒内圧センサの出力に基づいて熱発生率を演算し、この熱発生率のピーク値に基づいて排気中の酸素濃度を推定する酸素濃度推定手段と、
前記触媒活性化用燃料噴射手段による膨張行程以降の燃料噴射量を前記酸素濃度推定手段により推定される排気中の酸素濃度に応じて変化させる噴射量可変手段と、
を設けたことを特徴とする筒内直接燃料噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御条件判定手段は、始動から所定時間経過したことを制御条件の１つとすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の筒内直接燃料噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記リーン化手段は、機関回転数及び吸入空気量に基づいて所定のリーン空燃比となるように圧縮行程以前の燃料噴射量を演算するものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の筒内直接燃料噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御条件判定手段は、排気中の酸素濃度が所定値以下になったことを終了条件として判定する終了条件判定手段を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つ記載の筒内直接燃料噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御条件判定手段は、仮想筒内壁平衡温度と冷却水温度とを比較し、仮想筒内壁平衡温度が冷却水温度とほぼ等しくなるか上回ったことを終了条件として判定する終了条件判定手段を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つ記載の筒内直接燃料噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記制御条件判定手段は、膨張行程以降の燃料噴射量の変化率が所定値以下となったことを終了条件として判定する終了条件判定手段を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つ記載の筒内直接燃料噴射式内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内直接燃料噴射式内燃機関の制御装置に関し、特に機関排気通路に備えられる排気浄化用触媒の早期活性化のための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の筒内直接燃料噴射式内燃機関の触媒早期活性化のための制御装置として、例えば特開平８−２９６４８５号公報に示されるものがある。
これは、始動後に排気浄化用触媒を速やか且つ確実に活性化できるように、運転状態の判定結果に基づいて、触媒が不活性状態である場合に、機関の膨張行程以降（例えば排気行程）に燃料噴射弁を作動させて追加燃料を噴射させるものであり、追加燃料の噴射量は、触媒温度（又は冷却水温度）と機関回転数とに応じて設定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の筒内直接燃料噴射式内燃機関の制御装置にあっては、次のような問題点があった。
筒内直接燃料噴射式内燃機関において、機関冷機状態からの始動及び暖機過程では、冷却水温度が低いことに伴い、筒内燃焼用に圧縮行程以前（均質燃焼の場合は吸気行程、成層燃焼の場合は圧縮行程）に噴射された燃料のうち、かなり多くが、燃焼室内の壁面（シリンダ、ヘッド、ピストン等）に付着して残る。これは安定した燃焼を確保しにくいことを示している。このため通常は、冷機始動時及びその直後において、空燃比をリッチ側に設定して、暖機後の通常燃料噴射量より余剰な燃料噴射を行っている。よって、このときの排気中の酸素濃度は微量である。
【０００４】
従って、従来の装置では、このような排気中の酸素濃度が微量である状況下で膨張行程以降に追加燃料を噴射しているため、排気通路内で十分な酸化反応が行われず、触媒活性に必要な熱量発生・温度上昇が得られない。
また、酸化反応が緩慢であるのにもかかわらず、追加燃料によるリッチ混合気を排気通路内で形成させているため、反応に預からない余剰燃料が触媒後方へ流れ出て、排気の有害物質の放出と無駄な燃料消費とを招く。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、広域型の酸素センサを使用することなく、精度良く、圧縮行程以前の主噴射と膨張行程以降の追加噴射とを、膨張行程以降のいわゆる後燃えの効果が最高効率になるように制御して、触媒活性化中の排気の有害物質の放出と無駄な燃料消費とを改善すると共に、触媒の早期活性化による排気浄化性能の向上を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１〜請求項３に係る発明では、燃焼室内に臨む燃料噴射弁より圧縮行程以前（吸気行程又は圧縮行程）に燃料を噴射させる筒内燃焼用燃料噴射手段を備えると共に、排気通路に排気浄化用触媒を備える筒内直接燃料噴射式内燃機関において、図１に示すように、少なくとも始動後で触媒活性化前であることを制御条件として判定する制御条件判定手段と、前記制御条件にて、前記筒内燃焼用燃料噴射手段による圧縮行程以前の燃料噴射量を減少させて燃焼空燃比を理論空燃比よりリーン化するリーン化手段と、前記制御条件にて、前記燃料噴射弁より膨張行程以降（膨張行程又は排気行程）に燃料を噴射させる触媒活性化用燃料噴射手段と、排気中の酸素濃度を推定する酸素濃度推定手段と、前記触媒活性化用燃料噴射手段による膨張行程以降の燃料噴射量を前記酸素濃度推定手段により推定される排気中の酸素濃度に応じて変化させる噴射量可変手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００７】
すなわち、始動後の所定の制御条件の成立により、圧縮行程以前の燃料噴射量を減少させて燃焼空燃比を理論空燃比よりリーン化することにより、機関から排出されるＨＣの低減を図ると共に、触媒早期活性化のための後燃え効果促進を目的とする排気中の酸素濃度を確保する。そして、この状態で膨張行程以降に追加噴射を行うことにより、排気通路での後燃え効果を発揮させて、触媒の早期活性化を図る。
【０００８】
また、この過程で筒内の壁温が徐々に上昇することにより燃焼に寄与していなかった壁流燃料の気化が促進されて排気中の酸素濃度が徐々に低下することから、排気中の酸素濃度に応じて膨張行程以降の燃料噴射量を変化させて、排気中の酸素濃度の低下に伴って膨張行程以降の燃料噴射量を減少させることにより、後燃え効果を最高効率に制御し、排気の有害物質の放出と無駄な燃料消費とを改善する。
【０００９】
ここで、特に請求項１に係る発明では、前記酸素濃度推定手段は、始動からの経過時間に基づいて仮想筒内壁平衡温度を推定し、この仮想筒内壁平衡温度と始動時の冷却水温度とに基づいて排気空燃比を推定し、この排気空燃比から排気中の酸素濃度を算出するものであることを特徴とする。
また、特に請求項２に係る発明では、前記酸素濃度推定手段は、筒内圧力を検出する筒内圧センサの出力に基づいて熱発生率を演算し、この熱発生率のピーク値に基づいて仮想筒内壁平衡温度を推定し、この仮想筒内壁平衡温度と始動時の冷却水温度に基づいて排気空燃比を推定し、この排気空燃比から排気中の酸素濃度を算出するものであることを特徴とする。
また、特に請求項３に係る発明では、前記酸素濃度推定手段は、筒内圧力を検出する筒内圧センサの出力に基づいて熱発生率を演算し、この熱発生率のピーク値に基づいて排気中の酸素濃度を推定するものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明では、前記制御条件判定手段は、始動から所定時間経過したことを制御条件の１つとすることを特徴とする。
請求項５に係る発明では、前記リーン化手段は、機関回転数及び吸入空気量に基づいて所定のリーン空燃比となるように圧縮行程以前の燃料噴射量を演算するものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明では、前記制御条件判定手段は、排気中の酸素濃度が所定値以下になったことを終了条件として判定する終了条件判定手段を有することを特徴とする。
請求項７に係る発明では、前記制御条件判定手段は、仮想筒内壁平衡温度と冷却水温度とを比較し、仮想筒内壁平衡温度が冷却水温度とほぼ等しくなるか上回ったことを終了条件として判定する終了条件判定手段を有することを特徴とする。
請求項８に係る発明では、前記制御条件判定手段は、膨張行程以降の燃料噴射量の変化率が所定値以下となったことを終了条件として判定する終了条件判定手段を有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１〜請求項３に係る発明によれば、圧縮行程以前の燃料噴射量のリーン化と膨張行程以降の燃料噴射量の排気中の酸素濃度に応じた制御とにより、後燃え効果が最高効率になるように制御して、触媒活性化中の排気の有害物質の放出と無駄な燃料消費とを改善すると共に、触媒の早期活性化による排気浄化性能の向上を図ることができる。
また、排気中の酸素濃度を推定することで、広域型の酸素センサを使用することなく、安価に実施できる。
【００１３】
特に請求項１に係る発明によれば、始動からの経過時間に基づいて仮想筒内壁平衡温度を推定し、この仮想筒内壁平衡温度と始動時の冷却水温度とに基づいて排気空燃比を推定し、この排気空燃比から排気中の酸素濃度を算出することで、精度良く排気中の酸素濃度を推定できる。
特に請求項２に係る発明によれば、筒内圧センサの出力に基づいて熱発生率を演算し、この熱発生率のピーク値に基づいて仮想筒内壁平衡温度を推定し、この仮想筒内壁平衡温度と始動時の冷却水温度とに基づいて排気空燃比を推定し、この排気空燃比から排気中の酸素濃度を算出することで、精度良く排気中の酸素濃度を推定できる。
特に請求項３に係る発明によれば、筒内圧センサの出力に基づいて熱発生率を演算し、この熱発生率のピーク値に基づいて排気中の酸素濃度を推定することで、精度良く排気中の酸素濃度を推定できる。
【００１４】
請求項４に係る発明によれば、始動から所定時間経過したことを制御条件の１つとすることで、冷機始動時及びその直後に機関の安定性向上のため空燃比をリッチ化して、燃焼がある程度安定し、リーン化が可能となった段階で、制御を開始でき、機関の安定性を損なうことがない。
請求項５に係る発明によれば、機関回転数及び吸入空気量に基づいて所定のリーン空燃比となるように圧縮行程以前の燃料噴射量を演算することで、簡単に制御できる。
【００１５】
請求項６に係る発明によれば、排気中の酸素濃度が所定値以下になったときに制御を終了させることで、後燃え効果がなくなったことを確実にとらえて、それ以降の無駄な制御を防止することができる。
請求項７に係る発明によれば、仮想筒内壁平衡温度が冷却水温度以上になったときに制御を終了させることで、後燃え効果がなくなったことを確実にとらえて、それ以降の無駄な制御を防止することができる。
請求項８に係る発明によれば、膨張行程以降の燃料噴射量の変化率が所定値以下となったときに制御を終了させることで、後燃え効果がなくなったことを確実にとらえて、それ以降の無駄な制御を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
図２は内燃機関のシステム図であり、先ず、これについて説明する。
車両に搭載される内燃機関１の各気筒の燃焼室２には、エアクリーナ３から吸気通路４により、スロットル弁５の制御を受けて、空気が吸入される。
【００１７】
そして、燃焼室２内に燃料（ガソリン）を直接噴射するように、電磁式の燃料噴射弁６が設けられている。
燃料噴射弁６は、後述するエンジンコントロールモジュール（以下ＥＣＭという）１０から機関回転に同期して通常は吸気行程又は圧縮行程にて出力される噴射パルス信号によりソレノイドに通電されて開弁し、所定圧力に調圧された燃料を噴射するようになっている。そして、噴射された燃料は、吸気行程噴射の場合は燃焼室内に拡散して均質な混合気を形成し、また圧縮行程噴射の場合は点火栓７回りに集中的に層状の混合気を形成し、ＥＣＭ１０からの点火信号に基づき、点火栓７により点火されて、燃焼（均質燃焼又は成層燃焼）する。
【００１８】
機関１からの排気は排気通路８より排出され、排気通路８には排気浄化用の触媒９が介装されている。
ＥＣＭ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサからの入力信号を受け、これに基づいて演算処理して、燃料噴射弁６及び点火栓７などの作動を制御する。
【００１９】
前記各種センサとしては、機関１のクランク軸又はカム軸回転を検出するクランク角センサ１１が設けられている。クランク角センサ１１は、気筒数をｎとすると、クランク角７２０°／ｎ毎に、予め定めたクランク角位置で基準パルス信号を出力すると共に、１〜２°毎に単位パルス信号を出力するもので、基準パルス信号の周期などから機関回転数Ｎｅを算出可能である。
【００２０】
この他、吸気通路４のスロットル弁５上流で吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ１２、スロットル弁５の開度を検出するスロットルセンサ１３（スロットル弁５の全閉位置でＯＮとなるアイドルスイッチを含む）、機関１の冷却水温度（以下水温という）ＴＷを検出する水温センサ１４、排気通路８にて排気中の酸素濃度に応じた信号を出力する酸素センサ１５、筒内圧力を検出する筒内圧センサ１６、触媒９の温度ＴＣを検出する触媒温度センサ１７などが設けられている。
【００２１】
次に、本発明においてＥＣＭ１０により行われる燃料噴射制御について、第１実施形態を示す図３〜図６のフローチャートにより説明する。尚、以下では、圧縮行程以前の筒内燃焼用燃料噴射を吸気行程噴射とし、膨張行程以降の触媒活性化用燃料噴射を排気行程噴射として説明する。
図３はメインルーチンであり、所定時間毎に実行される。
【００２２】
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、各種センサからの信号を読込む。尚、始動時には、このときに水温センサ１４により検出した水温ＴＷを、始動時水温ＴＷＳＴとして記憶保持すると共に、始動からの経過時間Ｔの計測のため、タイマをスタートさせる。
ステップ２では、触媒非活性、すなわち触媒温度センサ１７により検出される触媒温度ＴＣが所定値以下か否かを判定する。触媒非活性の場合は、ステップ３へ進む。
【００２３】
ステップ３では、始動後アイドル条件か否かを判定する。ここで、始動後アイドル条件とは、始動から所定時間Ｔ１以内（Ｔ≦Ｔ１）で、アイドルスイッチＯＮであることとする。始動後アイドル条件の場合は、ステップ４へ進む。
ステップ４では、始動から所定時間Ｔ０経過した（Ｔ＞Ｔ０）か否かを判定する。この所定時間Ｔ０は機関冷機状態から始動した場合に燃焼がある程度安定するまでの時間であり、Ｔ０＜Ｔ１である。
【００２４】
ステップ２〜４での判定のいずれかで、ＮＯの場合は、ステップ６へ進んで通常燃料噴射制御を行う。従って、冷機始動時及び始動直後は、始動から所定時間Ｔ０以内であるため、通常燃料噴射制御に従って、機関の安定性向上のため、燃料噴射量を増量補正して、図１２に示すように、空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比（ストイキ；λ＝1.0 ）よりリッチ化する。そして、時間経過と共にリッチ化が終了し、空燃比はストイキに収束していく。
【００２５】
ステップ２〜４での判定の全てで、ＹＥＳの場合は、触媒早期活性化制御の制御条件成立として、ステップ５へ進む。従って、ステップ２〜４の部分が制御条件判定手段に相当する。このとき、始動からＴ０時間経過しているので、図１２に示すように、空燃比はストイキに収束して、燃焼が安定しており、空燃比のリーン化が可能になっている。
【００２６】
ステップ５では、排気行程噴射終了フラグ＝１か否かを判定する。排気行程噴射終了フラグは、始動時に０に初期化され、終了条件成立により１にセットされるものであり、最初は０であるので、ステップ７へ進む。
ステップ７では、後述する図４の吸気行程噴射量演算ルーチンに従って、燃焼空燃比がストイキよりリーン化するように、吸気行程噴射量（リーン噴射量）ＴｉＬを演算する。この部分がリーン化手段に相当する。
【００２７】
ステップ８では、演算された吸気行程噴射量ＴｉＬに基づいて、吸気行程にて燃料噴射弁６より燃料を噴射させる。この部分が筒内燃焼用燃料噴射手段に相当する。
ステップ９では、後述する図５の排気行程噴射量演算ルーチンに従って、排気中の酸素濃度に応じて、排気行程噴射量ＴｉＫを演算する。この部分が噴射量可変手段に相当する。
【００２８】
ステップ１０では、演算された排気行程噴射量ＴｉＫに基づいて、排気行程にて燃料噴射弁６より燃料を噴射させる。この部分が触媒活性化用燃料噴射手段に相当する。
ステップ１１では、後述する図６の終了条件判定ルーチンに従って、排気行程噴射終了条件判定を行い、終了条件が成立すると、排気行程噴射終了フラグ＝１にセットする。この部分が終了条件判定手段に相当する。
終了条件の成立により、排気行程噴射終了フラグ＝１になると、次回より、ステップ５の判定でステップ６の通常燃料噴射制御に移行する。
【００２９】
図４の吸気行程噴射量演算ルーチンについて説明する。
ステップ２１では、クランク角センサ１１からの信号に基づいて算出される機関回転数Ｎｅを読込む。
ステップ２２では、エアフローメータ１２により検出される吸入空気量Ｑａを読込む。
【００３０】
ステップ２３では、機関回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａとをパラメータとして、燃焼空燃比が所定のリーン空燃比（λ＝1.1 程度）になるように、吸気行程噴射量（リーン噴射量）ＴｉＬを定めたマップを参照し、実際のＮｅ，Ｑａから吸気行程噴射量（リーン噴射量）ＴｉＬを検索により設定する。
このような吸気行程噴射量のリーン設定により、機関から排出されるＨＣの低減を図ると共に、触媒早期活性化のための後燃え効果促進を目的とする排気中の酸素濃度を確保する。
【００３１】
図５の排気行程噴射量演算ルーチンについて説明する。
ステップ５１では、排気行程噴射量演算の初回（触媒早期活性化制御の開始時）か否かを判定し、初回の場合は、ステップ５２，５３により、排気行程噴射量ＴｉＫを演算する。
すなわち、ステップ５２で、吸気行程噴射量ＴｉＬを読込み、ステップ５３で、吸気行程噴射量ＴｉＬに応じて排気行程噴射量（初期値）ＴｉＫを定めた図１１に示すようなテーブルを参照し、実際のＴｉＬから排気行程噴射量（初期値）ＴｉＫを検索により設定する。
【００３２】
初回以降の場合は、ステップ５４〜５９により、排気行程噴射量ＴｉＫを演算する。
すなわち、ステップ５４で、始動時水温ＴＷＳＴを読込み、ステップ５５で、始動からの経過時間Ｔを読込む。
そして、ステップ５６で、始動からの経過時間Ｔに応じて仮想筒内壁平衡温度ＴＷＦを定めた図１３に示すようなテーブルを参照し、実際のＴから仮想筒内壁平衡温度ＴＷＦを推定する。
【００３３】
そして、ステップ５７で、仮想筒内壁平衡温度ＴＷＦと始動時水温ＴＷＳＴとに応じて排気空燃比（以下排気λという）を定めた図１４に示すようなマップを参照し、ＴＷＦ，ＴＷＳＴから排気λを推定する。
そして、ステップ５８で、排気λに応じて排気中の酸素濃度を定めた図１５に示すようなテーブルを参照し、排気λから排気中の酸素濃度を算出する。ここで、ステップ５４〜５８の部分が酸素濃度推定手段に相当する。
【００３４】
そして、ステップ５９で、排気中の酸素濃度に応じて排気行程噴射量ＴｉＫを定めた図１６に示すようなテーブルを参照し、推定された排気中の酸素濃度から排気行程噴射量ＴｉＫを検索により設定する。
このようにして、吸気行程噴射量のリーン設定と同時に、排気行程噴射を行うことで、後燃えを促進し、排気温度を上昇させて、触媒の早期活性化の実現を図る。
【００３５】
また、燃焼空燃比が所定のリーン空燃比となるように吸気行程噴射量を制御しているにもかかわらず、暖機過程では、筒内の壁温が徐々に上昇することにより（図１３参照）、燃焼に寄与していなかった壁流燃料の気化が促進され、実際の空燃比は図１２に鎖線で示すように徐々にリッチ化して（図１４参照）、排気中の酸素濃度が次第に低下し（図１５参照）、排気行程噴射量が一定のままでは、後燃え促進の速度が低下してしまう。
【００３６】
そこで、排気中の酸素濃度に比例させて排気行程噴射量ＴｉＫを演算することにより（図１６参照）、時間経過による排気中の酸素濃度の低下に伴って、排気行程噴射量ＴｉＫを徐々に減少させる（図１７参照）。これにより、後燃え効果を最高効率に制御し、排気の有害物質の放出と無駄な燃料消費とを改善する。
排気中の酸素濃度については、上記のように、広域型の酸素センサを使用せず、始動からの経過時間に基づいて仮想筒内壁平衡温度を推定し、この仮想筒内壁平衡温度と始動時水温とに基づいて排気λを推定し、この排気λから排気中の酸素濃度を算出することにより、排気中の酸素濃度を推定して、用いる。
【００３７】
図６の終了条件判定ルーチンについて説明する。
ステップ４１では、排気中の酸素濃度を読込む。
ステップ４２では、排気中の酸素濃度を所定値（図１５中の終了条件）と比較し、この結果、酸素濃度≦所定値の場合に、ステップ４３で排気行程噴射終了フラグ＝１にセットする。
このように、排気中の酸素濃度が所定値以下になった場合は、直ちに制御を終了させることにより、後燃え効率の悪化に伴う未酸化反応による未燃燃料の放出を防ぐと共に、昇温効率の最適化と燃料消費の悪化の最小化とを実現する。
【００３８】
次に第２実施形態について説明する。
この第２実施形態は、排気行程噴射量の演算を図５のルーチンに代えて図７のルーチンにより行うものである。
図７の排気行程噴射量演算ルーチンについて説明する。
ステップ６１では、筒内圧センサ１６の出力（筒内圧力）をサンプリングして、図１８に示すような筒内圧力波形を得る。
【００３９】
ステップ６２では、筒内圧力（波形）に基づいて筒内での熱発生率を演算し、図１９に示すような熱発生率波形を得る。
ステップ６３では、熱発生率波形より熱発生率ピーク値を抽出する（図１９参照）。
ステップ６４では、熱発生率ピーク値に応じて仮想筒内壁平衡温度ＴＷＦを定めた図２０に示すようなテーブルを参照し、熱発生率ピーク値から仮想筒内壁平衡温度ＴＷＦを推定する。
【００４０】
ステップ６５では、始動時水温ＴＷＦを読込む。
ステップ６６では、仮想筒内壁平衡温度ＴＷＦと始動時水温ＴＷＳＴとに応じて排気λを定めた図１４に示すようなマップを参照し、ＴＷＦ，ＴＷＳＴから排気λを推定する。
ステップ６７では、排気λに応じて排気中の酸素濃度を定めた図１５に示すようなテーブルを参照し、排気λから排気中の酸素濃度を算出する。ここで、ステップ６１〜６７の部分が酸素濃度推定手段に相当する。
【００４１】
ステップ６８では、排気中の酸素濃度に応じて排気行程噴射量ＴｉＫを定めた図１６に示すようなテーブルを参照し、推定された排気中の酸素濃度から排気行程噴射量ＴｉＫを検索により設定する。
このように、筒内圧センサ１６の出力に基づいて熱発生率を演算し、この熱発生率のピーク値に基づいて仮想筒内壁平衡温度を推定し、この仮想筒内壁平衡温度と始動時水温とに基づいて排気λを推定し、この排気λから排気中の酸素濃度を算出することにより、排気中の酸素濃度を推定して、用いるのである。
【００４２】
次に第３実施形態について説明する。
この第３実施形態は、排気行程噴射量の演算を図５のルーチンに代えて図８のルーチンにより行うものである。
図８の排気行程噴射量演算ルーチンについて説明する。
ステップ７１では、筒内圧センサ１６の出力（筒内圧力）をサンプリングして、図１８に示すような筒内圧力波形を得る。
【００４３】
ステップ７２では、筒内圧力（波形）に基づいて筒内での熱発生率を演算し、図１９に示すような熱発生率波形を得る。
ステップ７３では、熱発生率波形より熱発生率ピーク値を抽出する（図１９参照）。
ステップ７４では、熱発生率ピーク値に応じて排気中の酸素濃度を定めた図２１に示すようなテーブルを参照し、熱発生率ピーク値から排気中の酸素濃度を推定する。ここで、ステップ７１〜７４の部分が酸素濃度推定手段に相当する。
【００４４】
ステップ７５では、排気中の酸素濃度に応じて排気行程噴射量ＴｉＫを定めた図１６に示すようなテーブルを参照し、推定された排気中の酸素濃度から排気行程噴射量ＴｉＫを検索により設定する。
このように、筒内圧センサ１６の出力に基づいて熱発生率を演算し、この熱発生率のピーク値に基づいて排気中の酸素濃度を推定することにより、言い換えれば、筒内の燃焼で得られた熱発生率から吸気行程中に噴射された燃料量のうち実燃焼に関わった燃料量を推定し、燃焼後期に排出される酸素濃度を推定する手法で、排気中の酸素濃度を推定して、用いるのである。
【００４５】
次に第４実施形態について説明する。
この第４実施形態は、排気行程噴射の終了条件の判定を図６のルーチンに代えて図９のルーチンにより行うものである。
図９の終了条件判定ルーチンについて説明する。
ステップ８１では、仮想筒内壁温平衡温度ＴＷＦを読込む。これは前述の図５又は図７のルーチンにて推定したものを利用する。
【００４６】
ステップ８２では、水温（水温センサ出力）ＴＷを読込む。
ステップ８３では、仮想筒内壁温平衡温度ＴＷＦと水温ＴＷとを比較し、仮想筒内壁温平衡温度ＴＷＦが水温ＴＷとほぼ等しくなるか上回ったか（ＴＷＦ≧ＴＷ）を判定する。
この判定の結果、ＴＷＦ≧ＴＷの場合は、ステップ８４で、排気行程噴射終了フラグ＝１にセットする。
【００４７】
このように、図１３中に終了条件として示すように、仮想筒内壁平衡温度ＴＷＦが水温ＴＷと同等となったら、筒内に噴射された燃料の気化が促進し混合気形成が良好となって酸素濃度が低下し、後燃えの促進効果がなくなると判断し、排気行程噴射を終了して、通常燃料噴射制御に即移行するのである。
【００４８】
次に第５実施形態について説明する。
この第５実施形態は、排気行程噴射の終了条件の判定を図６のルーチンに代えて図１０のルーチンにより行うものである。
図１０の終了条件判定ルーチンについて説明する。
ステップ９１では、排気行程噴射量ＴｉＫの今回値（ＴｉＫn ）を読込み、ステップ９２では、排気行程噴射量ＴｉＫの前回値（ＴｉＫn-1 ）を読込む。
【００４９】
ステップ９３では、排気行程噴射量の今回値ＴｉＫn と前回値ＴｉＫn-1 とから、排気行程噴射量の変化率を演算し（次式参照）、該変化率が所定値以下になったか否かを判定する。
変化率＝（ＴｉＫn-1 −ＴｉＫn ）／ＴｉＫn-1
この判定の結果、変化率≦所定値の場合は、ステップ９４で、排気行程噴射終了フラグ＝１にセットする。
【００５０】
このように、図１７中に終了条件として示すように、排気行程噴射量ＴｉＫの減量演算過程において、変化率（減少率）が所定値以下になった時、後燃えの促進効果がなくなると判断し、余剰燃料が排出されること等を防止するために、即座に排気行程噴射を終了して、通常燃料噴射制御へ移行するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】本発明の実施形態を示すシステム図
【図３】メインルーチンのフローチャート
【図４】吸気行程噴射量演算ルーチンのフローチャート
【図５】排気行程噴射量演算ルーチンのフローチャート
【図６】終了条件判定ルーチンのフローチャート
【図７】第２実施形態の排気行程噴射量演算ルーチンのフローチャート
【図８】第３実施形態の排気行程噴射量演算ルーチンのフローチャート
【図９】 第４実施形態の終了条件判定ルーチンのフローチャート
【図１０】 第５実施形態の終了条件判定ルーチンのフローチャート
【図１１】排気行程噴射量初期値テーブルを示す図
【図１２】始動後の空燃比制御の様子を示す図
【図１３】始動後の仮想筒内壁平衡温度等の変化の様子を示す図
【図１４】仮想筒内壁平衡温度と排気λとの関係を示す図
【図１５】排気λと排気中の酸素濃度との関係を示す図
【図１６】排気中の酸素濃度と排気行程噴射量との関係を示す図
【図１７】時間経過による排気行程噴射量の変化の様子を示す図
【図１８】  筒内圧力波形を示す図
【図１９】  熱発生率波形を示す図
【図２０】  熱発生率ピーク値と仮想筒内壁平衡温度との関係を示す図
【図２１】  熱発生率ピーク値と排気中の酸素濃度との関係を示す図
【符号の説明】
１  機関
２  燃焼室
４  吸気通路
６  燃料噴射弁
７  点火栓
８  排気通路
９  触媒
１０  ＥＣＭ
１１  クランク角センサ
１２  エアフローメータ
１４  水温センサ
１６  筒内圧センサ
１７  触媒温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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