(57)【要約】【課題】  筒成層燃焼運転から均質燃焼運転への運転移行時におけるエンジンでの燃焼悪化の発生を防止する。【解決手段】  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を含むエンジンにおいて、均質燃焼運転時における全燃料噴射量に対する両インジェクタ１１０，１２０間での燃料噴射量分担比率は、通常はエンジンの運転状態（回転数，負荷率）に応じて設定される。成層燃焼運転中に生じた燃焼室内への付着燃料によって、運転移行直後に筒内噴射用インジェクタ１１０より新たに噴射された燃料は燃焼室内へ付着し易くなっている点を考慮して、成層燃焼運転から均質燃焼運転への移行時には、所定の制御期間中、燃料噴射量分担比率を通常時から修正する。具体的には、通常時よりも吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射量が増大するように、燃料噴射量分担比率を設定する。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段を含んで構成される内燃機関の制御装置であって、
運転状態に応じて均質燃焼運転および成層燃焼運転を切換えるとともに、要求される全燃料噴射量に対する前記第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御する燃料噴射制御手段を備え、
前記燃料噴射制御制御手段は、
前記均質燃焼運転時に、前記内燃機関の運転状態に対応させた情報に基いて前記分担比率を設定する第１の分担比率設定手段と、
前記成層燃焼運転から前記均質燃焼運転への切換え時点からの所定期間に、前記第１の分担比率設定手段に代えて前記分担比率を設定する第２の分担比率設定手段とを含み、
前記第２の分担比率設定手段は、同一の前記情報に対して、前記第２の燃料噴射手段の燃料噴射量の分担比率を、前記第１の分担比率設定手段による設定よりも増大させる、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記第２の分担比率設定手段による、前記第２の燃料噴射手段の燃料噴射量の分担比率の増大分は、前記均質燃焼運転への切換えまでの前記成層燃焼運転の期間に応じて設定される、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記所定期間の長さは、前記均質燃焼運転への切換えまでの前記成層燃焼運転の期間に応じて設定される、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第２の分担比率設定手段による、前記第２の燃料噴射手段の燃料噴射量の分担比率の増大分は、前記内燃機関の回転数および負荷率に応じて設定される、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段を含んで構成される内燃機関の制御装置であって、
運転状態に応じて均質燃焼運転および成層燃焼運転を切換えるとともに、要求される全燃料噴射量に対する前記第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御する燃料噴射制御手段を備え、
前記燃料噴射制御制御手段は、
前記均質燃焼運転時に、前記内燃機関の運転状態に対応させた情報に基いて前記分担比率を設定する第１の分担比率設定手段と、
前記成層燃焼運転から前記均質燃焼運転への切換え時点において、前記内燃機関の運転領域が前記第１の分担比率設定手段によって前記第１の燃料噴射手段の分担比率が所定の第１判定値以下に設定される領域である場合に、前記切換え時点からの所定期間において前記全燃料噴射量を所定量減少させる手段とを含む、内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記燃料噴射制御制御手段は、
前記成層燃焼運転から前記均質燃焼運転への切換え時点において、前記内燃機関の運転領域が前記第１の分担比率設定手段によって前記第１の燃料噴射手段の分担比率が所定の第２判定値以上に設定される領域である場合に、前記切換え時点からの所定期間において前記第１の分担比率設定手段に代えて用いられる第２の分担比率設定手段をさらに含み、
前記第２の分担比率設定手段は、同一の前記情報に対して、前記第２の燃料噴射手段の燃料噴射量の分担比率を、前記第１の分担比率設定手段による設定よりも増大させる、請求項５記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記成層燃焼運転は、前記内燃機関からの排気を受ける触媒コンバータの暖機運転時に実行される、請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、より特定的には、筒内に燃料噴射するための第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）および吸気通路内に燃料噴射するための第２の燃料燃焼手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを含んで構成される内燃機関における、成層燃焼運転から均質燃焼運転への移行時の燃料噴射制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃焼室に直接燃料噴射する主燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）と、吸気ポート用に燃料噴射する副燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えるエンジンにおいて、運転状態に応じて成層燃焼領域での運転（以下、「成層燃焼運転」とも称する）と均質燃焼領域での運転（以下、「均質燃焼運転」とも称する）とを切換える燃料噴射制御が開示されている。
【０００３】
特に、特許文献１に係るエンジンの燃料噴射制御装置では、成層燃焼運転時には副燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）の分担率を０として主燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）のみで燃料噴射を行なうことにより、主燃料噴射弁の容量を小さくできることで低負荷域での噴射速度向上により成層燃焼性能を高める一方で、均質燃焼運転時には主燃料噴射弁と副燃料噴射弁とを適度な分担率で燃料噴射させることにより、運転状態に応じた均質燃焼性能を得ることができる点が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２０８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
成層燃焼運転時には、主として筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射が行なわれ、均質燃焼運転では、必要な全燃料噴射量が筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射インジェクタにより分担されて噴射される。また、成層燃焼運転から均質燃焼運転への運転移行時には、設定空燃比が希薄領域から理論混合比領域に変化される。
【０００５】
しかしながら、成層燃焼運転時には圧縮行程中に筒内噴射を行なうため、機関ピストンの頂面（ピストン頂面）や気筒内周面（シリンダ内周面（ボア））に直接燃料が噴きかけかれて燃料付着が発生し易くなる。特に、気筒内における燃料の霧化が促進され難い機関冷間時には、この傾向が顕著となる。内燃機関内への付着燃料は、その後の燃焼時における黒煙の発生や未燃成分の増大による排気性状悪化ならびに、潤滑油の燃料希釈による内燃機関の潤滑性能低下を招くおそれがある。
【０００６】
さらに、一旦燃料付着が発生すると、燃料付着が無い場合と比較して、次に筒内噴射される燃料がピストン頂面や気筒内周面に付着し易くなってしまう。したがって、成層燃焼運転から均質燃焼運転への運転移行時（特に、機関冷間時）に筒内噴射の分担比率が大きい場合には、新たに噴射した燃料がピストン頂面や気筒内周面に付着することにより、内燃機関内の燃料付着が多くなるおそれがある。この結果、燃焼室内で実際に燃焼される燃料量が不足することにより、筒内（燃焼室内）の空燃比を希薄領域から理論混合比領域へ速やかに移行させることができなくなり、正常な均質燃焼運転が行なえなくなって燃焼悪化が生じる可能性がある。このような燃焼悪化が生じると、排気性状の悪化、エンジン回転数の低下等の悪影響が懸念される。
【０００７】
反対に、成層燃焼運転から均質燃焼運転への運転移行時（特に、機関冷間時）に筒内噴射の分担比率が極小（ほぼ零）である場合には、新たな燃料付着が発生しない一方で成層燃焼運転時の付着燃料が燃焼することにより、燃焼室内で実際に燃焼される燃料量が過剰となって、排気性状が悪化する可能性がある。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、筒内へ燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および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含んで構成される内燃機関において、成層燃焼運転から均質燃焼運転への移行時に、筒内で実際に燃焼される燃料量の不足および過剰を防止するように、第１の燃料噴射手段および第２燃料噴射手段の間での燃料噴射分担比率を適正に設定して、エンジンの燃焼状態を正常に維持することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段を含んで構成される内燃機関の制御装置であって、燃料噴射制御手段を備える。燃料噴射制御手段は、運転状態に応じて均質燃焼運転および成層燃焼運転を切換えるとともに、要求される全燃料噴射量に対する第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御する。さらに、燃料噴射制御制御手段は、第１の分担比率設定手段と、第２の分担比率設定手段とを含む。第１の分担比率設定手段は、均質燃焼運転時に、内燃機関の運転状態に対応させた情報に基いて分担比率を設定する。第２の分担比率設定手段は、成層燃焼運転から均質燃焼運転への切換え時点からの所定期間に、第１の分担比率設定手段に代えて分担比率を設定し、かつ、同一の情報に対して第２の燃料噴射手段の燃料噴射量の分担比率を、第１の分担比率設定手段による設定よりも増大させる。
【００１０】
上記内燃機関の制御装置においては、全燃料噴射量に対する第１の燃料噴射手段（筒内噴射用）および第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用）の間の燃料噴射分担比率を、成層燃焼運転から均質燃焼運転への運転移行時には、エンジンの運転状態に応じて設定される通常の分担比率（第１の分担比率設定手段による）と比較して、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量が増大するように設定する。したがって、成層燃焼運転中に発生した内燃機関内（ピストン頂面や気筒内周面）の付着燃料の存在によって運転移行直後では新たな燃料付着が発生し易い傾向にある筒内噴射の割合を減らすことにより、実際に燃焼室内で燃焼される燃料量の不足を回避できる。この結果、均質燃焼運転への運転移行時に、空燃比を希薄領域から理論混合比領域へ円滑に変化させて正常な均質燃焼運転を行なえるので、エンジン出力特性および排気性状を安定化することができる。
【００１１】
好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置では、第２の分担比率設定手段による、第２の燃料噴射手段の燃料噴射量の分担比率の増大分は、均質燃焼運転への切換えまでの成層燃焼運転の期間（時間あるいは点火回数等）に応じて設定される。
【００１２】
上記内燃機関の制御装置においては、成層燃焼運転期間、すなわち、成層燃焼運転時での筒内燃料噴射による内燃機関内への燃料付着量に対応させて、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量の増大分を設定できる。したがって、均質燃焼運転への運転移行時における新たな燃料付着の発生、あるいは、吸気通路噴射への過剰な振替えによる不具合の発生をより確実に解消して、燃焼性の悪化をより確実に防止できる。
【００１３】
また好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置では、所定期間の長さは、均質燃焼運転への切換えまでの成層燃焼運転の期間（時間あるいは点火回数等）に応じて設定される。
【００１４】
上記内燃機関の制御装置においては、成層燃焼運転期間、すなわち、成層燃焼運転時での筒内燃料噴射による内燃機関内への燃料付着量に対応させて、分担比率を修正する制御期間を設定できる。したがって、燃焼悪化防止のための分担比率修正制御が不要となった後は、エンジンの運転状態に応じて設定される好ましい分担比率（第１の分担比率設定手段による）による運転を速やかに開始できる。
【００１５】
あるいは好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置では、第２の分担比率設定手段による、第２の燃料噴射手段の燃料噴射量の分担比率の増大分は、内燃機関の回転数および負荷率に応じて設定される。
【００１６】
上記内燃機関の制御装置においては、均質燃焼運転への運転移行時における内燃機関の運転状態（回転数および負荷率）に対応させて、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量の増大分を設定できる。したがって、均質燃焼運転への運転移行時における新たな燃料付着の発生、あるいは、吸気通路噴射への過剰な振替えによる不具合の発生をより確実に解消して、燃焼性の悪化をより確実に防止できる。
【００１７】
本発明の他の構成による内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段を含んで構成される内燃機関の制御装置であって、燃料噴射制御手段を備える。燃料噴射制御手段は、運転状態に応じて均質燃焼運転および成層燃焼運転を切換えるとともに、要求される全燃料噴射量に対する第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御する。さらに、燃料噴射制御制御手段は、均質燃焼運転時に、内燃機関の運転状態に対応させた情報に基いて分担比率を設定する分担比率設定手段と、成層燃焼運転から均質燃焼運転への切換え時点において、内燃機関の運転領域が分担比率設定手段によって第２の燃料噴射手段の分担比率が１００％近傍に設定される領域である場合に、切換え時点からの所定期間において全燃料噴射量を所定量減少させる手段とを含む。
【００１８】
上記内燃機関の制御装置においては、成層燃焼運転から均質燃焼運転への移行時に、ほぼ全燃料噴射量が第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用）から噴射されるように均質燃焼運転時の分担比率が設定されるようなエンジン軽負荷領域では、成層燃焼運転時での筒内付着燃料が均質燃焼運転への運転移行後に燃焼される点を考慮して、第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用）による燃料噴射量（すなわち、全燃料噴射量）を減少する。これにより、均質燃焼運転への運転移行時に燃焼室内で実際に燃焼される燃料量が過剰となることによる燃焼異常を防止して、エンジン出力特性および排気性状を安定化することができる。
【００１９】
本発明の他の構成による内燃機関の制御装置においては、燃料噴射制御制御手段は、成層燃焼運転から均質燃焼運転への切換え時点において、内燃機関の運転領域が第１の分担比率設定手段によって第１の燃料噴射手段の分担比率が所定の第２判定値以上に設定される領域である場合に、切換え時点からの所定期間において第１の分担比率設定手段に代えて用いられる第２の分担比率設定手段をさらに含む。第２の分担比率設定手段は、同一の情報に対して、第２の燃料噴射手段の燃料噴射量の分担比率を、第１の分担比率設定手段による設定よりも増大させる。
【００２０】
上記内燃機関の制御装置においては、さらに、第１の燃料噴射手段（筒内噴射用）からの燃料噴射の分担比率が比較的高いエンジン運転領域では、エンジンの運転状態に応じて設定される通常の分担比率（第１の分担比率設定手段による）に対して、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量が増大するように設定する。これにより、成層燃焼運転中に発生した内燃機関内（ピストン頂面や気筒内周面）への付着燃料の存在によって運転移行直後では新たな燃料付着の発生し易い傾向にある筒内噴射の割合を減らすことにより、燃焼室内での燃焼燃料不足を回避できる。したがって、均質燃焼運転への運転移行時点における、第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用）からの燃料噴射の分担比率が高い領域で懸念される燃焼燃料過剰による燃焼悪化、および第１の燃料噴射手段（筒内噴射用）からの燃料噴射の分担比率が高い領域で懸念される燃焼燃料不足による燃焼悪化の両者を防止して、エンジンでの燃焼状態を正常に維持することができる。
【００２１】
また好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置では、成層燃焼運転は、内燃機関からの排気を受ける触媒コンバータの暖機運転時に実行される。
【００２２】
上記内燃機関の制御装置においては、筒内噴射燃料が内燃機関内に特に付着し易い成層燃焼運転が機関冷間時に行なわれるので、均質燃焼運転への運転移行時における燃焼悪化が発生し易くなる。このため、上記の燃料噴射量分担比率の設定制御または全燃料噴射量の減少制御による燃焼悪化防止の効果が顕著となる。
【００２３】
また、成層燃焼運転では圧縮行程での筒内燃料噴射が含まれるため、点火時期の遅角化により排気温度を高くできる。この結果、排気から触媒への単位体積当たり伝熱量が大きくなり、短時間で触媒の暖機を実行できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る内燃機関の制御装置では、筒内へ燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および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含んで構成される内燃機関において、成層燃焼運転から均質燃焼運転への移行時に、筒内での燃焼燃料の不足および過剰を防止するように、第１の燃料噴射手段および第２燃料噴射手段の間での燃料噴射分担比率を適正に設定して、筒内での燃料不足および燃料過剰を防止して、エンジンでの燃焼状態を正常に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は原則として繰返さないものとする。
【００２６】
図１に、本発明の実施の形態に係る内燃機関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。
【００２７】
図１に示すように、エンジン（内燃機関）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ＥＣＵ３００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（以下、単に触媒コンバータとも称する）に連結されている。
【００２８】
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。
【００２９】
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内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。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内燃機関であってもよい。
【００３０】
図１に示すように、各筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されている。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。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。
【００３１】
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いる。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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
エンジンＥＣＵ３００は、所定プログラムの実行により各センサからの信号に基づいて、エンジンシステムの全体動作を制御するための各種制御信号を生成する。これらの制御信号は、出力ポート３６０および駆動回路４７０を介して、エンジンシステムを構成する機器・回路群へ送出される。
【００３８】
図１に示したエンジンシステムでは、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の回転率と負荷率で使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態である場合には、主に均質燃焼が行なわれるようにしている。
【００３９】
一方、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には、成層燃焼が行なわれる。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機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。
【００４０】
均質燃焼運転時には、上記のように算出された全燃料噴射量に対する、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の間での燃料噴射量分担比率は、基本的には以下に説明するように制御される。
【００４１】
図２および図３は、図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時におけ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との燃料噴射量分担比率（噴分け比率）の設定マップの第１の例を説明する図である。
【００４２】
図２および図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は、エンジン１０の温間用マップであって、図３は、エンジン１０の冷間用マップである。
【００４３】
図２および図３に示すように、これらのマップは、エンジン（内燃機関）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。
【００４４】
図２および図３に示すように、エンジン１０の回転数と負荷率とに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。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「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。
【００４５】
なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均一性に寄与する。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が通常運転状態である場合には、主に均質燃焼が行なわれるようにしている。
【００４６】
さらに、これらの図２および図３に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けて、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ＤＩ分担率ｒを規定した。エンジン１０の温度が異なると、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の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン１０の温度を検知して、エンジン１０の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図２の温間時のマップを選択して、そうではないと図３に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン１０の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および／または吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御する。
【００４７】
図２および図３に設定されるエンジン１０の回転数と負荷率について説明する。図２のＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。また、図３のＮＥ（３）は２９００〜３１００ｒｐｍに設定されている。すなわち、ＮＥ（１）＜ＮＥ（３）である。その他、図２のＮＥ（２）や、図３のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。
【００４８】
図２および図３を比較すると、図２に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図３に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジン１０の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン１０が冷えている状態であるので、（たとえ、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しなくても）筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。
【００４９】
図２および図３を比較すると、エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「
ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＫＬ（４）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のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、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る。これによ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。
【００５０】
図２に示す温間マップでは、負荷率ＫＬ（１）以下では、筒内噴射用インジェクタ１１０のみが用いられる。これは、エンジン１０の温度が高いときであって、予め定められた低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。温間時においてはエンジン１０が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ１１０を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ１１０を閉塞させないことも考えられる。このため、この領域では、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた燃料噴射を行なっている。
【００５１】
図２および図３を比較すると、図３の冷間用マップにのみ「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域が存在する。これは、エンジン１０の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域（ＫＬ（３）以下）では吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみが使用されるということを示す。これはエンジン１０が冷えていてエンジン１０の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いる。
【００５２】
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。このような触媒暖機運転中に成層燃焼させることで、触媒暖機を促進させ、排気エミッションの向上を図る。
【００５３】
図４および図５には、図１に示したエンジンシステムにおけるＤＩ比率ｒの設定マップの第２の例が示される。
【００５４】
図４（温間時）および図５（冷間時）に示された設定マップは、図２および図３に示された設定マップと比較して、低回転数領域の高負荷領域におけるＤＩ比率設定が異なる。
【００５５】
エンジン１０では、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。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。これらのＤＩ比率ｒの変化を図４および図５に十字の矢印で示す。
【００５６】
このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数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ことや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域（図４および図５で十字の矢印が記載された領域）以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射している領域（高回転側、低負荷側）においては、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。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る。これによ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。
【００５７】
なお、図４および図５に示した設定マップにおける、その他の領域のＤＩ比率設定については、図２（温間時）および図３（冷間時）と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【００５８】
なお、図２〜図５を用いて説明したこのエンジン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。
【００５９】
また、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。ただし、上述したエンジン１０は、基本的な大部分の領域には（触媒暖気時にのみに行なわれる、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程噴射させ、筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程噴射させる弱成層燃焼領域以外を基本的な領域という）、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、吸気行程である。しかしながら、以下に示す理由があるので、燃焼安定化を目的として一時的に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噴射とするようにしてもよい。
【００６０】
筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮工程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮工程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。
【００６１】
次に、本発明の実施の形態に従う内燃機関の制御装置による成層燃焼運転（触媒暖機運転）から通常走行のための均質燃焼運転への移行について説明する。
【００６２】
図６は、本発明の実施の形態に従う内燃機関の制御装置による触媒暖機制御を説明するフローチャートである。
【００６３】
図６を参照して、エンジンが始動されると（ステップＳ１００）、触媒暖機のための成層燃焼運転が実行されて、希薄領域に設定された空燃比および所定の燃料噴射量分担比率に従って、吸気通路噴射用インジェクタ１２０および筒内噴射用インジェクタ１１０の少なくとも一方からの燃料噴射が実行される（ステップＳ１１０）。上述したように、本実施の形態における成層燃焼運転には、一般的な成層燃焼と上述の弱成層燃焼が含まれる。
【００６４】
成層燃焼運転開始時には、触媒暖機運転が終了するまでの暖機期間、すなわち成層燃焼運転期間を測定するために、タイマ値Ｔｗが０に初期化される（ステップＳ１２０）。
【００６５】
触媒暖機運転は、図示しないシフトレバーによって選択されたシフトポジションが、Ｐ（パーキングポジション）またはＮ（ニュートラルポジション）のようなエンジンの回転軸と車輪駆動軸とが非連結となるポジションが選択されている場合に実行される。
【００６６】
したがって、成層燃焼運転中には、シフトポジションが“Ｐ”および“Ｎ”であるかどうが、逐時確認される（ステップＳ１３０）。
【００６７】
シフトポジションが“Ｐ”および “Ｎ”以外となって、エンジンの回転軸と車輪駆動軸とが連結されるようなシフトポジション（たとえば、Ｄポジション、Ｒポジション等）が選択された場合には、暖機運転は終了される（ステップＳ１３０におけるＮＯ判定）。
【００６８】
シフトポジションがＰまたはＮである間は成層燃焼運転が継続されて（ステップＳ１３０におけるＹＥＳ判定）、触媒温度が上昇するまでの間、成層燃焼運転が継続される（ステップＳ１４０）。触媒温度が上昇した場合（ステップＳ１４０におけるＹＥＳ判定）には、暖機運転は終了される。
【００６９】
ステップ１４０における触媒温度上昇判定は、たとえば、触媒暖機のための熱源となるエンジン１０からの排気ガス量を積算することで簡易に実行できる。この際に、成層燃焼運転時のエンジン運転条件がほぼ所定条件に固定されるため、排気ガス温度は予測可能である。したがって、エアフローメータ４２（図１）による吸入空気量に基づいて、上記排気ガス量を算出することで、触媒コンバータ９０の温度を実際に測定することなく、触媒温度の上昇を判定できる。
【００７０】
なお、暖機運転時においてステップＳ１３０のシフトポジションに係る判定は必須ではなく、シフトポジションにかかわらず、触媒温度が上昇するまでの間成層燃焼運転が継続されるようにしてもよい。
【００７１】
触媒暖機運転の終了時には、ステップＳ１２０における計時開始時点から暖機運転終了までの期間である暖機期間、すなわち成層燃焼運転期間Ｔｗが求められ、記憶される（ステップＳ１５０）。成層燃焼運転期間Ｔｗとしては、暖機運転の実行時間や暖機運転中の点火回数等が用いられる。
【００７２】
暖機運転が終了されると、通常運転のためにエンジン１０は均質燃焼運転へ移行する（ステップＳ１６０）。
【００７３】
均質燃焼運転への移行に伴い、空燃比設定が希薄領域から理論混合比領域に切換えられ、エンジン１０における燃料噴射制御や吸入空気量制御すなわちスロットルバルブ７０（図１）の開度制御が行なわれる。
【００７４】
この際の燃焼悪化の問題点について、各気筒１１２での断面図に相当する図７を用いて説明する。
【００７５】
図７を参照して、各気筒は、シリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の上部に連結されるシリンダヘッド１０２とを備えるシリンダ１１１と、シリンダ１１１内を往復動するピストン１０３とを有して構成される。このピストン１０３は、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフト１０４に、クランクアーム１０５およびコンロッド１０６を介して連結される。コンロッド１０６は、ピストン１０３の往復運動をクランクシャフト１０４の回転に変換する。シリンダ１１１内においては、シリンダブロック１０１およびシリンダヘッド１０２の内壁とピストンの頂面とによって混合気を燃焼するための燃焼室１０７が区画形成されている。
【００７６】
シリンダヘッド１０２には、この燃焼室１０７に突出する態様で混合気に点火を行なう点火プラグ１１４と、燃焼室１０７に燃料を噴射供給する筒内噴射用インジェクタ１１０とが配設されている。さらに、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、インテークマニホールド、すなわち吸気通路２０と燃焼室１０７との連通部分である吸気ポート２２または／および吸気通路２０に燃料を噴射供給するように配設されている。
【００７７】
吸気通路２０および／または吸気ポート２２に噴射された燃料を含む混合気は、吸気弁２４の開弁期間に燃焼室１０７内へ導かれる。点火プラグ１１４による点火により燃料が燃焼された後の排気は、排気弁８４の開弁期間に排気通路８０を介して触媒コンバータ９０へ送られる。
【００７８】
成層燃焼運転時には、圧縮行程中に筒内噴射用インジェクタ１１０からピストン１０３の頂面（ピストン頂面）やシリンダ１１１内の内周面（シリンダ内周面）へ直接燃料が噴きかけられるため、これらの部位に燃料付着が発生し易くなる。特に、本実施の形態では、触媒暖機時、すなわち機関冷間時に成層燃焼運転を行なうため、このような燃料付着が発生し易くなる。
【００７９】
一旦燃焼室内（ピストン頂面やシリンダ内周面）に燃料が付着すると、全く燃料付着が無い状態と比較して、その後の筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射燃料が、燃焼室内に付着し易くなる。このため、成層燃焼運転から均質燃焼運転への運転移行時において、筒内噴射用インジェクタ１１０からピストン頂面やシリンダ内周面へ直接噴射される燃料は、付着し易くなる。
【００８０】
上記のように、均質燃焼運転に必要な燃料量は、ＤＩ比率に従って、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によって分担して噴射される。このため、筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射燃料量が燃焼室に付着して当該サイクル内で燃焼されなくなることにより、燃焼室１０７内で実際に燃焼される燃料量が不足して空燃比を希薄領域から理論混合比領域へ速やかに移行させることができなくなる。この結果、正常な均質燃焼運転が行なえなくなって燃焼悪化が発生し、排気性状の悪化、エンジン回転数の低下等を招く可能性がある。
【００８１】
これに対して、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの噴射燃料は、燃焼室内（筒内）への流入前に空気と十分に混合されるため、燃焼室内への付着は発生し難い。したがって、均質燃焼運転への運転移行時には、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による全燃料噴射量が同一の下では、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射量を積極的に行なう方が、運転移行に伴うエンジンでの燃焼悪化防止の点からは好ましい。
【００８２】
図２〜図５に説明したように、均質燃焼運転時におけるＤＩ比率は、基本的にはエンジンの運転領域（特に、エンジン回転数および負荷率）に応じて決定されるが、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置では、均質燃焼運転への移行直後の期間において、吸気通路噴射用インジェクタ１２０による燃料噴射量の分担比率を通常よりも上昇、すなわちＤＩ比率を通常よりも低下させる。
【００８３】
再び図６を参照して、均質燃焼運転への移行時には、燃焼室１０７内への新たな燃焼付着を防止する観点から、運転移行時のＤＩ比率制御が、図２〜図５に示した通常のＤＩ比率設定制御に変えて実行される。また、このようなＤＩ比率制御を行なう制御期間ΔＴが設定される（ステップＳ１７０）。
【００８４】
すなわち、エンジンＥＣＵ３００による図２〜図５に示したマップに従う通常運転時のＤＩ比率設定が、本発明における「第１の分担比率設定手段」に対応し、ステップＳ１７０によるＤＩ比率設定が、本発明における「第２の分担比率設定手段」に対応する。
【００８５】
図８に示すように、成層燃焼運転から均質燃焼運転への移行時点である時刻ｔ１を始点とする制御期間ΔＴ（時刻ｔ１〜ｔ２間、あるいは所定点火回数カウントまでの期間）の間、ＤＩ比率は補正量｜Δｒ｜だけ下げられる。すなわち、ＤＩ比率は、図２〜図５に示したマップの参照によりエンジン１０の運転条件に応じて設定される基本的なＤＩ比率ｒと比較して、ｒ＋Δｒ（Δｒ＜０）に設定される。
【００８６】
なお、成層燃焼運転期間が長いほど、成層運転終了時における燃焼室内の燃料付着が多いと予測される。したがって、暖機期間（成層燃焼運転期間）Ｔｗが長いほど、均質燃焼運転移行後での筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射燃料が燃焼室内に付着する危険性が高いため、制御期間ΔＴを長く、かつ、ＤＩ比率補正量Δｒの絶対値を大きくする必要がある。
【００８７】
図９に示すように、制御期間ΔＴは、ステップ１５０で求められた暖機期間（成層燃焼運転期間）Ｔｗに応じて設定される。なお、制御期間ΔＴは、経過時間や点火回数等で示される。
【００８８】
暖機期間Ｔｗが判定基準値Ｔａよりも短く、燃焼室内の燃料付着がそれほど多くないと予測される場合には、燃焼運転移行後での筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射燃料が燃焼室内に付着する危険性も低いので、ＤＩ比率を下げなくても正常な均質燃焼運転が行なえる可能性が高い。このため、制御期間ΔＴ＝０に設定されて、均質燃焼運転への移行時点から、図２〜図５に示されたマップに従う、通常のＤＩ比率設定が行なわれる。
【００８９】
一方、暖機期間Ｔｗが判定基準値Ｔａ以上である場合には、暖機期間Ｔｗに応じて、所定の制御期間ΔＴが設定される。あるいは、暖機期間Ｔｗが長いほど制御期間ΔＴも長く設定されるように、図９に点線で示されるような暖機期間Ｔｗに応じた複数段階（図９におけるＴ１，Ｔ２）からの選択、や暖機期間Ｔｗに応じた制御期間ΔＴの連続的な設定としてもよい。
【００９０】
同様に、ＤＩ比率補正量Δｒについても、図１０に示すように暖機期間Ｔｗに応じて設定することができる。
【００９１】
図１０を参照して、上記のように暖機期間Ｔｗがしきい値Ｔａよりも短いときには｜Δｒ｜＝０に設定する一方で、暖機期間Ｔｗがしきい値Ｔａよりも長いときには、暖機期間Ｔｗに応じてＤＩ比率補正量Δｒが設定される。
【００９２】
すなわち、暖機期間Ｔｗが長いほどＤＩ比率補正量Δｒの絶対値が大きくなるように、図９に点線で示されるような暖機期間Ｔｗに応じて｜Δｒ｜を複数段階（図９におけるｒ１，ｒ２）から選択したり、暖機期間Ｔｗに応じて｜Δｒ｜を連続的に設定してもよい。
【００９３】
また、図１１に示すように、ＤＩ比率補正量Δｒについては、エンジンの運転条件（エンジン回転数−負荷率）に応じて決定してもよい。具体的には、エンジンの高回転−高負荷率領域でＤＩ比率補正量Δｒの絶対値が大きくなり、低回転−低負荷率領域でＤＩ比率補正量Δｒの絶対値が小さくなるように、ＤＩ比率補正量Δｒが設定される。
【００９４】
高回転−高負荷率領域では全燃料噴射量が大きいため、ＤＩ比率補正量｜Δｒ｜を大きくしてＤＩ比率をより低下させ、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量を抑制する必要がある。
【００９５】
再び図６を参照して、ステップＳ１７０で設定された制御期間ΔＴの経過が監視され（ステップＳ１８０）、制御期間ΔＴの間、通常のＤＩ比率ｒに対してＤＩ比率が｜Δｒ｜低下される。
【００９６】
制御期間ΔＴが経過すると（ステップＳ１８０におけるＹＥＳ判定）、触媒暖機制御は終了されて、図２〜図５に従う通常のＤＩ比率設定制御が行なわれる。
【００９７】
なお、図６では図示を省略しているが、エンジン始動（ステップＳ１００）に伴って、エンジン冷却水温等に基づいて、触媒暖機運転が必要かどうかがまず判定される。すなわち、エンジン始動時に、エンジン冷却水温が所定の基準温度以上である場合には、その段階で触媒暖機運転制御が終了されて、図２〜図５に示したＤＩ比率マップに従った、均質燃焼運転が実行される。
【００９８】
以上説明したように本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置においては、成層燃焼運転から均質燃焼運転への移行時に、エンジンの運転条件に応じて設定される通常のＤＩ比率（図２〜図５）に対してＤＩ比率を低下させる。これにより、成層燃焼運転中に生じた付着燃料の存在によって運転移行直後では新たな燃料付着が発生し易い傾向にある筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射の割合を減らすことにより、燃焼室内での燃焼燃料不足を回避できる。この結果、均質燃焼運転への運転移行時に、空燃比を希薄領域から理論混合比領域へ円滑に変化させて正常な均質燃焼運転を行なえるので、エンジン出力特性および排気性状を安定化することができる。
【００９９】
また、暖機期間（成層燃焼運転期間）Ｔｗに応じてＤＩ比率補正量Δｒおよび制御期間ΔＴを設定することにより、成層燃焼運転中における燃焼室内の燃料付着量に対応させて、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射分担比率を増大できる。この結果、均質燃焼運転への運転移行時における燃焼性の悪化をより確実に防止できる。さらに、上記燃焼悪化を防止した後は、速やかに通常運転時の好ましいＤＩ比率設定（図２〜図５によるＤＩ比率ｒ）による運転を開始できる。
【０１００】
（触媒暖機運転制御の他の例）
図６に示したフローチャートに従う触媒暖機制御によって、成層燃焼運転から均質燃焼運転への運転移行時における燃焼室内で実際に燃焼される燃料量の不足に起因する燃焼悪化を防止できる。上記の説明から理解されるように、このような燃料不足はＤＩ比率が比較的高い領域で懸念される。
【０１０１】
一方、図３および図５にも示されるように、均質燃焼運転への移行直後にＤＩ比率が０％に設定される領域が存在する。上記のように吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの噴射燃料は、燃焼室内（筒内）への流入前に空気と十分に混合されるため、このような領域では、均質燃焼運転への移行後において、燃焼室内での新たな燃料付着が発生し難いが、その一方で、成層燃焼運転時の付着燃料が燃焼することによって燃焼室内で実際に燃焼される燃料量が過剰となることにより排気性状が悪化する可能性がある。以下では、運転移行時にＤＩ比率≒０％領域での燃焼悪化をも防止する制御方式について説明する。
【０１０２】
図１２は、本発明の実施の形態に従う内燃機関の制御装置による触媒暖機制御の他の例を説明するフローチャートである。
【０１０３】
図１２を参照して、ステップＳ１００〜Ｓ１６０までは、図６に示したフローチャートと同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０１０４】
図１２に示した触媒暖機制御では、均質燃焼運転への移行時に、まず、このときのエンジンの運転条件が、図２〜図５の基本的なＤＩ比率マップに照らして、通常のＤＩ比率ｒがほぼ０％（吸気通路噴射用インジェクタ１２０からほぼ全燃料を噴射）に対応する領域であるかどうかが判定される（ステップＳ１６５）。具体的には、均質燃焼運転移行時点におけるエンジン運転条件が、図２〜図５に従って設定される通常のＤＩ比率が第１判定値ｒｆ１以下となる領域であるかどうかが判定される。すなわち、第１判定値ｒｆ１は０％近傍の所定値である。
【０１０５】
運転移行時点でのエンジン運転条件がＤＩ比率≒０％領域に対応する場合（ステップＳ１６５におけるＹＥＳ判定）には、図１３に示すように、制御期間ΔＴ♯の間、全燃料噴射量が本来の全燃料噴射量より減少される。すなわち、当該制御期間ΔＴ♯においては、全燃料噴射量は、本来の全燃料噴射量ｆに対してｆ＋Δｆｐ（Δｆｐ＜０）に設定される。
【０１０６】
ステップＳ１７５による燃料噴射量減少制御は制御期間ΔＴ♯（時刻ｔ１〜ｔ３間、あるいは、所定点火回数カウントまでの期間）の間実行され（ステップＳ１８５）、当該制御期間ΔＴ♯が経過すると触媒暖機制御は終了されて、図２〜図５に従う通常のＤＩ比率設定制御が行なわれる。
【０１０７】
なお、制御期間ΔＴ♯は、ＤＩ比率制御の制御期間ΔＴと共通としてもよいし、別個の値を設定してもよい。さらに、燃料噴射減少量Δｆｐについても、ＤＩ比率補正量Δｒと同様に、暖機期間（成層燃焼運転期間）Ｔｗに応じて、あるいはエンジンの運転条件（回転数−負荷率）に応じて設定してもよい。
【０１０８】
これにより、成層燃焼運転から均質燃焼運転への移行時に均質燃焼運転のＤＩ比率≒０％に設定されるようなエンジン軽負荷領域では、成層燃焼運転中での筒内付着燃料を考慮して全燃料噴射量を減少することにより、実際に燃焼される燃料が過剰となることに起因する燃焼悪化を防止することが可能となる。
【０１０９】
一方、運転移行時点でのエンジン運転条件がＤＩ比率≒０％領域以外である場合（ステップＳ１６５におけるＮＯ判定）には、さらに、このときのエンジンの運転条件が、図２〜図５の基本的なＤＩ比率マップに照らして、通常のＤＩ比率ｒが第２判定値ｒｆ２以上となる領域であるかどうかが判定される（ステップＳ１６７）。第２判定値ｒｆ２は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０による燃料噴射量分担比率が低い（ＤＩ比率が高い）ことにより燃焼悪化の発生が懸念される領域に対応して、第１判定値ｒｆ１と共通、あるいはそれ以上の所定値に設定される。
【０１１０】
上記のように第１判定値ｒｆ１および第２判定値ｒｆ２は、エンジン１０の設計に応じて、成層燃焼運転中の付着燃料に起因する燃焼悪化が問題となる境界領域を実験的に求めることで設定すればよい。
【０１１１】
通常のＤＩ比率ｒが第２判定値ｒｆ２以上となる領域では（ステップＳ１６７におけるＹＥＳ判定）では、図６と同様のステップＳ１７０およびＳ１８０が実行され、制御期間ΔＴの間、ＤＩ比率を｜Δｒ｜だけ低下することにより燃焼悪化が防止される。
【０１１２】
また、通常のＤＩ比率ｒが第２判定値ｒｆ２より小さい領域では（ステップＳ１６７におけるＮＯ判定）では、ＤＩ比率の補正は行なわれずに触媒暖機制御が終了されて、運転移行直後より、通常の全燃料噴射量および図２〜図５に従う通常のＤＩ比率制御に従って車両運転が実行される。
【０１１３】
このように図１２に示したフローチャートに従う触媒暖機制御では、成層燃焼運転から均質燃焼運転への運転移行時において、運転移行時点におけるＤＩ比率が低すぎる領域で懸念される、成層燃焼運転中の付着燃料の燃焼による燃焼燃料量過剰に起因する燃焼悪化、およびＤＩ比率が高い領域で懸念される、新たな燃料付着の発生による燃焼燃料量不足に起因する燃焼悪化の両者を防止して、エンジンでの燃焼状態を正常に維持することができる。
【０１１４】
なお、本実施の形態に係る暖機運転制御において、運転移行時のＤＩ比率制御については、図６および図１２のステップＳ１７０でＤＩ比率補正演算（ｒ＋Δｒ）を実行する構成の他に、補正量Δｒを予め加算した運転移行時用マップを別途作成しておいた上で、ステップＳ１７０では、図２〜図５の基本的なＤＩ比率設定マップ（基本マップ）の代わりに、上記運転移行時用マップを参照してＤＩ比率を決定する方が、エンジンＥＣＵ３００の演算負荷軽減の面から好ましい。
【０１１５】
この場合には、ステップＳ１７０において、暖機期間Ｔｗが図９および図１０に示したしきい値Ｔａよりも短いかどうかがさらに判定され、暖機期間Ｔｗがしきい値Ｔａを超えている場合に、上記運転移行時用マップが参照される。特に図１０に示すようにＤＩ比率補正量｜Δｒ｜を暖機期間Ｔｗに応じて複数段階に設定する場合には、運転移行時用マップについても複数個用意する必要が生じる。また、図１１に示すようにエンジン回転数および負荷率に応じてＤＩ比率補正量｜Δｒ｜を変化する場合にも、エンジン回転数−負荷率を反映した運転移行時用マップを作成する必要がある。
【０１１６】
同様に、図１２のステップＳ１７５においても、全燃料噴射量に関して補正演算（ｆ＋Δｆｐ）を実行する構成の他に、予めΔｆｐを加算した全燃料噴射量に関する運転移行時用マップを別途作成しておいた上で、ステップＳ１７５において通常の全燃料噴射量設定マップに代えて上記運転移行時用マップを参照する構成とする方がエンジンＥＣＵ３００の演算負荷軽減の面から好ましい。
【０１１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置により制御されるエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時のＤＩ比率設定マップ（機関温間時）の第１の例を説明する図である。
【図３】図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時のＤＩ比率設定マップ（機関冷間時）の第１の例を説明する図である。
【図４】図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時のＤＩ比率設定マップ（機関温間時）の第２の例を説明する図である。
【図５】図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時のＤＩ比率設定マップ（機関冷間時）の第２の例を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態に従う内燃機関の制御装置による触媒暖機制御の例を説明するフローチャートである。
【図７】図１に示したエンジンの構成を説明する図である。
【図８】均質燃焼運転への移行時におけるＤＩ比率制御を説明する概念図である。
【図９】均質燃焼運転への移行時におけるＤＩ比率制御期間の設定を説明する概念図である。
【図１０】均質燃焼運転への移行時におけるＤＩ比率補正量の設定を説明する第１の概念図である。
【図１１】均質燃焼運転への移行時におけるＤＩ比率補正量の設定を説明する第２の概念図である。
【図１２】本発明の実施の形態に従う内燃機関の制御装置による触媒暖機制御の他の例を説明するフローチャートである。
【図１３】図１２に示した触媒暖機制御における燃料噴射量制御を説明する概念図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０  エンジン、２０  インテークマニホールド（吸気通路）、２２  吸気ポート、２４  吸気弁、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（排気通路）、８４  排気弁、９０  三元触媒コンバータ、１００  アクセルペダル、１０１  シリンダブロック、１０２  シリンダヘッド、１０３  ピストン、１０４  クランクシャフト、１０５  クランクアーム、１０６  コンロッド、１０７  燃焼室、１１０  筒内噴射用インジェクタ、１１１  シリンダ、１１２  気筒、１１４  点火プラグ、１２０  吸気通路噴射用インジェクタ、１３０，１６０  燃料分配管、１５０  高圧燃料ポンプ、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、３８０  水温センサ、４００  燃料圧センサ、４２０  空燃比センサ、４６０  回転数センサ、ｒ  ＤＩ比率（通常運転時）、Ｔｗ  暖機期間（成層燃焼運転期間）、Δｆｐ  燃料噴射減少量、Δｒ  ＤＩ比率補正量、ΔＴ  制御期間（ＤＩ比率制御）、ΔＴ♯  制御期間（燃料噴射量減少制御）。
【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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