(57)【要約】【課題】燃料噴射期間に点火期間を重複させる制御を排気浄化触媒の活性化に適用する場合において、サイクル間の燃焼変動を抑える。【解決手段】触媒暖機制御中の燃焼が不安定になっていると判断されたら、通常時の点火よりもＴＤＣ側で追加の点火を行う。第１の対策例では、通常時の点火と噴射を行いつつ、通常時の点火期間（放電期間ＣＰ１）よりもＴＤＣ側に追加の点火期間（放電期間ＣＰ２）を設ける（図７中段）。第１の対策例を行ったにも関わらず、依然として燃焼が不安定のままであると判断されたら、第２の対策例を行う。第２の対策例では、通常時の点火と噴射を行いつつ、通常時の点火期間（放電期間ＣＰ１）よりもＴＤＣ側に追加の点火期間（放電期間ＣＰ３）を設ける（図７下段）。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンブル流が発生する燃焼室の上部に設けられるインジェクタであって、複数の噴孔から筒内に燃料を噴射するインジェクタと、
前記燃焼室の上部に設けられて放電火花を用いて筒内の混合気に点火する点火プラグであって、前記燃焼室の上部におけるタンブル流の流れ方向の、前記インジェクタよりも下流側に配置され、前記複数の噴孔から噴射された燃料噴霧のうち前記点火プラグに最も近づく燃料噴霧の下流側に位置し、尚且つ、前記最も近づく燃料噴霧の外郭面よりも前記燃焼室の上部側に位置する点火プラグと、
前記燃焼室からの排気を浄化する排気浄化触媒と、を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、前記排気浄化触媒を活性化させる制御として、圧縮上死点よりも遅角側の点火期間において放電火花が発生するように前記点火プラグを制御すると共に、前記圧縮上死点よりも進角側での第１噴射と、前記圧縮上死点よりも遅角側での第２噴射であって、噴射期間が前記点火期間の少なくとも一部と重複する第２噴射と、を行うように前記インジェクタを制御し、
前記制御装置は更に、燃焼の安定性に関するパラメータが閾値を上回ると判定した場合には、前記点火期間に追加する追加点火期間においても放電火花が発生するように前記点火プラグを制御し、前記追加点火期間が、前記点火期間よりも進角側、尚且つ、前記圧縮上死点よりも遅角側の終了クランク角を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記追加点火期間で放電火花を発生させるときの前記点火期間を、前記追加点火期間で放電火花を発生させないときと同じ所定のクランク角区間に固定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記追加点火期間において前記点火プラグを制御した後、前記パラメータが前記閾値を上回ると判定した場合には、前記追加点火期間を延長することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記パラメータの前記閾値からの乖離量が大きくなるほど前記追加点火期間を長い期間に設定することを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記パラメータが、エンジン回転速度であることを特徴とする請求項１乃至４何れか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する。詳しくは、筒内に燃料を噴射するインジェクタを備える火花点火式エンジンを制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開２０１１−１０６３７７号公報）には、筒内に燃料を噴射するインジェクタと、筒内の混合気に着火する点火プラグと、を燃焼室の上部に備えるエンジンが開示されている。インジェクタは、複数の噴孔を備えている。複数の噴孔のうち点火プラグの放電ギャップの中心位置に最も近い噴孔は、その中心位置が放電ギャップの中心位置から特定の距離だけ離されている。
【０００３】
特許文献１には、燃料噴射の開始後の所定時期から当該燃料噴射の終了時期まで、点火プラグに高電圧を印加するエンジンの制御方法も開示されている。このようなエンジン制御を行うと、燃料噴射期間に点火期間が重なることになる。噴射直後の燃料噴霧は、その周囲の空気を持ち去りながら噴射方向に進む。そのため、燃料噴射期間においては、燃料噴霧の周囲に低圧部が形成される（エントレインメント）。従って、放電ギャップに生じた放電火花を低圧部に誘引して、点火プラグ周辺の混合気の着火性を向上できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０６３７７号公報
【特許文献２】特開２００９−０２４６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は更に、上述したエンジン制御の適用例として、排気浄化触媒の活性化を挙げている。特許文献１での言及はないが、排気浄化触媒の活性化制御は、通常時であれば圧縮上死点（ＴＤＣ）の近傍に設定する点火期間（つまり、点火プラグへの高電圧の印加期間）を、ＴＤＣよりも遅角側に変更することにより行われるのが一般的である。
【０００６】
上述したエンジン制御を一般的な排気浄化触媒の活性化制御に適用した場合は、ＴＤＣよりも遅角側に設定した点火期間が燃料噴射期間に重なることになる。そのため、このようなエンジン制御によれば、特許文献１のエンジン制御と同様の効果が期待できる。しかし、活性化制御はエンジン始動時に行われることから、燃焼が不安定になり易い。活性化制御中に燃焼が不安定になるサイクルが多くなれば、サイクル間の燃焼変動が大きくなるので、ドライバビリティに影響が出てしまう。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料噴射期間に点火期間を重複させる制御を排気浄化触媒の活性化に適用する場合において、サイクル間の燃焼変動を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、インジェクタと、点火プラグと、排気浄化触媒とを備える内燃機関を制御するものである。
前記インジェクタは、タンブル流が発生する燃焼室の上部に設けられる。前記インジェクタは、複数の噴孔から筒内に燃料を噴射する。
前記点火プラグは、前記燃焼室の上部に設けられる。前記点火プラグは、放電火花を用いて筒内の混合気に点火する。前記点火プラグは、前記燃焼室の上部におけるタンブル流の流れ方向の、前記インジェクタよりも下流側に配置される。前記点火プラグは、前記複数の噴孔から噴射された燃料噴霧のうち前記点火プラグに最も近づく燃料噴霧の下流側に位置する。前記点火プラグは、前記最も近づく燃料噴霧の外郭面よりも前記燃焼室の上部側に位置する。
前記排気浄化触媒は、前記燃焼室からの排気を浄化する。
前記制御装置は、前記排気浄化触媒を活性化させる制御として、
圧縮上死点よりも遅角側の点火期間において放電火花が発生するように前記点火プラグを制御すると共に、
前記圧縮上死点よりも進角側での第１噴射と、前記圧縮上死点よりも遅角側での第２噴射であって、噴射期間が前記点火期間の少なくとも一部と重複する第２噴射と、を行うように前記インジェクタを制御する。
前記制御装置は更に、
燃焼の安定性に関するパラメータが閾値を上回ると判定した場合には、前記点火期間に追加する追加点火期間においても放電火花が発生するように前記点火プラグを制御する。
前記追加点火期間は、前記点火期間よりも進角側、尚且つ、前記圧縮上死点よりも遅角側の終了クランク角を有する。
【０００９】
追加点火期間において放電火花が発生するように点火プラグを制御すれば、点火期間よりも筒内の温度と圧力が高い追加点火期間において初期火炎が容易に発生する。追加点火期間において初期火炎が発生すれば、点火プラグの周囲の温度が上昇する。従って、追加点火期間の後に到来する点火期間において火炎が発生し易くなる。つまり、点火期間での混合気の着火性が安定化する。
【００１０】
前記制御装置は、
前記追加点火期間で放電火花を発生させるときの前記点火期間を、前記追加点火期間で放電火花を発生させないときと同じ所定のクランク角区間に固定してもよい。
【００１１】
追加点火期間で放電火花を発生させるときは、この追加点火期間に続く点火期間を、より遅角側に変更することもできる。但し、点火期間の遅角側への変更は燃焼を不安定にさせる傾向があり、追加点火期間による効果が阻害される可能性がある。この点、追加点火期間で放電火花を発生させときの点火時期を、追加点火期間で放電火花を発生させないときと同じ所定のクランク角区間に固定すれば、追加点火期間による効果を得ることができる。
【００１２】
前記制御装置は、
前記追加点火期間において前記点火プラグを制御した後、前記パラメータが前記閾値を上回ると判定した場合には、前記追加点火期間を延長してもよい。
【００１３】
追加点火期間を延長すれば、追加点火期間による効果が高まる。
【００１４】
前記制御装置は、
前記パラメータの前記閾値からの乖離量が大きくなるほど前記追加点火期間を長い期間に設定してもよい。
【００１５】
乖離量が大きくなるほど追加点火期間を長い期間に設定すれば、現状に応じた着火性の安定化を図ることができる。
【００１６】
前記パラメータはエンジン回転速度でもよい。
【００１７】
エンジン回転速度に基づけば、燃焼の安定化に関する判定が簡易化される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、燃料噴射期間に点火期間を重複させる制御を排気浄化触媒の活性化に適用する場合において、サイクル間の燃焼変動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係るシステム構成を説明する図である。
【図２】図１に示したエンジン１０の始動直後の燃料噴射パターンの一例を示す図である。
【図３】触媒暖機制御中の噴射開始時期、噴射期間、および電極部での放電期間（点火期間）を示す図である。
【図４】膨張行程噴射による誘引作用を説明する図である。
【図５】触媒暖機制御中のエンジン回転速度の推移を説明する図である。
【図６】燃焼が不安定になったときの対策例を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態の触媒暖機制御の特徴を説明する図である。
【図８】放電期間ＣＰ３の設定手法の一例を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態において、図１に示したＥＣＵ４０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２１】
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態に係るシステム構成を説明する図である。図１に示すように、本実施の形態に係るシステムは、車両に搭載される内燃機関（以下、「エンジン」ともいう。）１０を備えている。エンジン１０は４ストローク１サイクルエンジンであり、複数の気筒を有している。但し、図１には、そのうちの１つの気筒１２のみが描かれている。エンジン１０は、気筒１２が形成されたシリンダブロック１４と、シリンダブロック１４上に配置されるシリンダヘッド１６と、を有している。気筒１２内にはその軸方向（本実施の形態では鉛直方向）に往復動するピストン１８が配置されている。エンジン１０の燃焼室２０は、少なくともシリンダブロック１４の壁面と、シリンダヘッド１６の下面と、ピストン１８の上面と、によって画定されている。
【００２２】
シリンダヘッド１６には、燃焼室２０に連通する吸気ポート２２および排気ポート２４が２つずつ形成されている。吸気ポート２２の燃焼室２０に連通する開口部には吸気バルブ２６が設けられ、排気ポート２４の燃焼室２０に連通する開口部には排気バルブ２８が設けられている。また、シリンダヘッド１６には、燃焼室２０の上部の略中央から先端が燃焼室２０を臨むようにインジェクタ３０が設けられている。インジェクタ３０は燃料タンク、コモンレール、サプライポンプ等から構成される燃料供給系統に接続されている。また、インジェクタ３０の先端には複数の噴孔が放射状に形成されており、インジェクタ３０を開弁するとこれらの噴孔から燃料が高圧状態で噴射される。
【００２３】
また、シリンダヘッド１６には、インジェクタ３０が設けられた箇所よりも排気バルブ２８の側に点火プラグ３２が設けられている。点火プラグ３２は、中心電極と接地電極とからなる電極部３４を先端に備えている。電極部３４は、インジェクタ３０からの燃料噴霧の外郭面（以下、「噴霧外郭面」ともいう。）よりも上方になる範囲（すなわち、噴霧外郭面からシリンダヘッド１６の下面までの範囲）に突き出すように配置されている。より詳しく述べると、電極部３４は、インジェクタ３０の噴孔から放射状に噴射された燃料噴霧のうち、点火プラグ３２に最も近づく燃料噴霧（以下、「最寄りの燃料噴霧」ともいう。）の外郭面よりも上方となる範囲に突き出すように配置されている。なお、図１に描かれる外郭線は、最寄りの燃料噴霧の外郭面を表している。
【００２４】
吸気ポート２２は、吸気通路側の入口から燃焼室２０に向けてほぼ真っ直ぐに延び、燃焼室２０との接続部分であるスロート３６において流路断面積が絞られている。吸気ポート２２のこのような形状は、吸気ポート２２から燃焼室２０に供給された吸気にタンブル流を生じさせる。タンブル流は燃焼室２０内で旋回する。より詳しく述べると、タンブル流は、燃焼室２０の上部では吸気ポート２２側から排気ポート２４側に向かい、排気ポート２４側では燃焼室２０の上部から下部に向かう。また、タンブル流は、燃焼室２０の下部では排気ポート２４側から吸気ポート２２側に向かい、吸気ポート２２側では燃焼室２０の下部から上方に向かう。燃焼室２０の下部を形成するピストン１８の上面には、タンブル流を保持するための凹みが形成されている。
【００２５】
タンブル流のタンブル比（タンブル流の角速度／エンジン回転速度）ＴＲは、３．５以上の高い値に設定されている。この理由は、エンジン１０が、高い圧縮比と、使用頻度の高い運転領域でのＥＧＲガスの大量導入と、を狙ったエンジンであるからである。圧縮比が高くなれば筒内の乱れが低下しており、この状態の筒内にＥＧＲガスが大量に導入されれば、上記運転領域での燃焼耐性が下がってしまう。このような理由から、タンブル比ＴＲが高い値に設定されている。なお、タンブル流の生成は、スロート３６によるものに限られない。例えば、タンブル比ＴＲを可変とするタンブルコントロールバルブ（ＴＣＶ）を吸気ポート２２等の吸気経路に設け、その開度を制御することによってタンブル流を生成させてもよい。
【００２６】
また、図１に示すように、本実施の形態に係るシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備えている。ＥＣＵ４０は、車両に搭載された各種センサの信号を取り込み処理する。各種センサには、燃焼室２０内のガスの圧力（筒内圧）を検出する筒内圧センサ４２と、ピストン１８に接続されたクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ４４と、エンジン１０の冷却水温を検出する温度センサ４６とが少なくとも含まれている。ＥＣＵ４０は、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムに従って各種アクチュエータを操作する。ＥＣＵ４０によって操作されるアクチュエータには、上述したインジェクタ３０と点火プラグ３２とが少なくとも含まれている。
【００２７】
［ＥＣＵ４０による始動時制御］
本実施の形態では、図１に示したＥＣＵ４０によるエンジン１０の冷間始動直後の制御として、エンジン１０の始動後の設定時間に亘って、排気浄化触媒の活性化を促進する制御（以下、「触媒暖機制御」ともいう。）が行われる。排気浄化触媒は、エンジンの排気通路に設けられる触媒であり、一例として、活性化状態にある触媒の雰囲気がストイキ近傍にあるときに排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）および一酸化炭素（ＣＯ）を浄化する三元触媒が挙げられる。上述した設定時間は、エンジンの始動時における温度センサ４６の検出値に基づきＥＣＵ４０によって算出される。
【００２８】
触媒暖機制御について、図２乃至図３を参照して説明する。図２には、エンジン１０の冷間始動直後の燃料噴射パターンの一例が示されている。図２に示すように、始動直後は先ず、吸気行程での噴射（以下、「吸気行程噴射」ともいう。）と、圧縮行程での噴射（以下、「圧縮行程噴射」ともいう。）と、を組み合わせた燃料噴射パターンが採用される。その後、エンジン回転速度の一時的な上昇が収まると、触媒暖機制御を開始すべく燃料噴射パターンが変更される。具体的には、圧縮行程噴射が、膨張行程での噴射（以下、「膨張行程噴射」ともいう。）に切り替えられる。つまり触媒暖機制御では、吸気行程噴射と膨張行程噴射とを組み合わせた燃料噴射パターンが採用される。
【００２９】
図３には、触媒暖機制御中の噴射開始時期、噴射期間、および電極部での放電期間（点火期間）が示されている。図３に示すように、吸気行程噴射はクランク角ＣＡ１（一例としてＢＴＤＣ３００〜２８０°）において開始される。電極部での放電期間ＣＰは、ＴＤＣよりも遅角側に設定される。ＴＤＣよりも遅角側に放電期間ＣＰを設定しているのは、排気温度を上昇させるためである。この放電期間ＣＰにおいて、膨張行程噴射が行われる。より詳細に述べると、放電期間ＣＰは、クランク角ＣＡ２（一例としてＡＴＤＣ２０〜３５°）からクランク角ＣＡ３までである。膨張行程噴射は、クランク角ＣＡ２よりも遅角側のクランク角ＣＡ４において開始され、クランク角ＣＡ３よりも進角側のクランク角ＣＡ５において終了する。
【００３０】
図３では、クランク角ＣＡ２からクランク角ＣＡ４までの間にインターバルＩＴが存在する。但し、インターバルＩＴがゼロでもよい。つまり、クランク角ＣＡ２とクランク角ＣＡ４が一致していてもよい。また、インターバルＩＴは、負の値でもよい。つまり、クランク角ＣＡ２よりも進角側にクランク角ＣＡ４が位置していてもよい。クランク角ＣＡ２とクランク角ＣＡ４との間の関係は、クランク角ＣＡ３とクランク角ＣＡ５との間にも当てはまる。すなわち、クランク角ＣＡ３とクランク角ＣＡ５が一致していてもよい。クランク角ＣＡ３よりも進角側にクランク角ＣＡ５が位置していてもよい。膨張行程噴射の噴射期間の少なくとも一部が放電期間ＣＰと重複する限りにおいて、クランク角ＣＡ２，ＣＡ３，ＣＡ４，ＣＡ５は変更可能である。この理由は、膨張行程噴射の噴射期間の少なくとも一部が放電期間ＣＰと重複していれば、後述する誘引作用が得られるからである。
【００３１】
［触媒暖機制御中の燃料噴射量］
触媒暖機制御中の各サイクルでは、ＥＣＵ４０によって、筒内空燃比Ａ／Ｆが一定（一例としてＡ／Ｆ＝１４．３）に保持されるようにインジェクタ３０からの総噴射量（つまり、吸気行程噴射での噴射量と膨張行程噴射での噴射量の合計）が算出される。筒内空燃比Ａ／Ｆが一定に保持されることで、筒内空燃比Ａ／Ｆの変動に起因したサイクル間の燃焼変動の増大が抑えられる。但し、膨張行程噴射での噴射量は、膨張行程噴射による燃焼変動やエミッションを考慮した量に固定されている（一例として３〜５ｍｍ３／ｓｔ程度）。膨張行程噴射での噴射量に相当する固定量を総噴射量から差し引いた残りが、吸気行程噴射での噴射量となる。
【００３２】
［誘引作用を活用した触媒暖機制御とその問題点］
図４は、膨張行程噴射による誘引作用を説明する図である。なお、説明の便宜上、図４には、インジェクタ３０が有する複数の噴孔から噴射された燃料噴霧のうち、点火プラグ３２に最も近づく燃料噴霧のみを示す。
【００３３】
図４の上段には、吸気行程噴射中の筒内状態が描かれている。この上段に示すように、燃焼室２０内にはタンブル流が生じている。吸気行程噴射による燃料噴霧は、このタンブル流の流れ方向に燃焼室２０内を旋回する。燃焼室２０内を旋回する燃料噴霧は、燃焼室２０内の吸気と混ざり合い、混合気を形成する。
【００３４】
図４の中段には、電極部３４での放電期間中であって、膨張行程噴射の直前の筒内状態が描かれている。この中段に示すように、電極部３４での放電期間においては、電極部３４で生じた放電火花５０によって初期火炎５２が生じる。初期火炎５２の発生には、放電火花５０と、電極部３４の周囲に存在する混合気と、が寄与する。この混合気は、吸気行程噴射による燃料噴霧に由来するものである。
【００３５】
図４の下段には、膨張行程噴射の直後の筒内状態が描かれている。膨張行程噴射を行うと、燃料噴霧の周囲に低圧部が形成される。そのため、放電火花５０と初期火炎５２が、タンブル流の流れ方向とは逆の方向に誘引される。そうすると、図４の下段に示すように、放電火花５０と初期火炎５２が膨張行程噴射による燃料噴霧と接触し、この燃料噴霧を巻き込んで成長する。誘引に伴う初期火炎５２の成長は、膨張行程噴射の終了まで続く。膨張行程噴射の開始から放電期間の終了までは、放電火花５０と初期火炎５２の両方が誘引される。一方、放電期間の終了から膨張行程噴射の終了までは、初期火炎５２のみが誘引される。放電期間の終了後は放電火花５０が消失しているからである。
【００３６】
このように、誘引に伴う初期火炎５２の成長は、初期火炎５２が少なくとも膨張行程噴射の終了までに生じていれば起こる。つまり、膨張行程噴射の噴射期間の少なくとも一部が放電期間と重複していれば、膨張行程噴射による燃料噴霧に初期火炎５２を誘引して成長させることができる。誘引に伴って成長した初期火炎５２は、燃焼室２０内の残りの混合気を巻き込んで拡大する。この残りの混合気は、吸気行程噴射による燃料噴霧に由来するものであって、初期火炎の生成に寄与しなかったものである。
【００３７】
ところで、図１に示したシステムにおいて何らかの要因で筒内環境が望ましい範囲から外れた場合には、触媒暖機制御中の燃焼が不安定になる可能性がある。例えば、点火プラグの交換によってシリンダヘッドからの突き出し量が減少すると、初期火炎等を誘引する最寄りの燃料噴霧の外郭面と、電極部との間の距離が拡大してしまう。インジェクタの噴孔にデポジットが堆積することで噴霧角が変化したときも同様に、最寄りの燃料噴霧の外郭面と電極部の間の距離が拡大してしまう。最寄りの燃料噴霧の外郭面と電極部の間の距離が拡大すると、燃焼が不安定になり易い。また、タンブル流が強い場合（即ち、タンブル比ＴＲが高い場合）や、低揮発性の重質燃料が使用される場合にも、燃焼が不安定になり易い。
【００３８】
図５は、触媒暖機制御中のエンジン回転速度の推移を説明する図である。図５に示す破線は、燃焼安定時のエンジン回転速度の推移を表し、実線が燃焼不安定時のエンジン回転速度の推移を表している。両者を比較すると分かるように、燃焼安定時にはエンジン回転速度が略一定となるのに対し、燃焼不安定時にはエンジン回転速度が低下し続ける。そのため、触媒暖機制御の開始後にエンジン回転速度の低下が検出された場合は、燃焼が不安定になっていると判断できる。
【００３９】
仮に放電期間をＴＤＣ側に進角すれば、燃焼の安定性を回復することができる。図６は、燃焼が不安定になったときの対策例を説明する図である。図６の上段に示すクランク角ＣＡ１〜ＣＡ５は、図３で説明した通りである。図６の下段は、燃焼が不安定になったときの対策例に相当する。この対策例では、放電期間ＣＰ１が進角側に変更されている。変更後の放電期間ＣＰ２は、クランク角ＣＡ６（一例としてＡＴＤＣ５〜２０°）からクランク角ＣＡ７までとなる。
【００４０】
放電期間ＣＰの変更前後でインターバルＩＴに変更はない。何故なら、放電期間ＣＰの進角とインターバルＩＴの変更を同時に行うと、膨張行程噴射の噴射期間と変更後の放電期間ＣＰ２が重複しなくなる場合が出てくるためである。膨張行程噴射の噴射期間と放電期間ＣＰ２が重複しない場合は、初期火炎の誘引がそもそもできない。これを避けるべく、放電期間ＣＰを進角側に変更したときには、膨張行程噴射の噴射期間も同様に変更する。しかし、膨張行程噴射の噴射期間を変更すると、この噴射期間がＴＤＣに近づくことから、ピストンの頂面に付着する燃料量が多くなる。そうすると、エミッション規制の対象の１つであるＰＮ（Ｐarticulate Ｎumber）が増えてしまう。
【００４１】
［本実施の形態における触媒暖機制御の特徴］
そこで、本実施の形態では、触媒暖機制御中の燃焼が不安定になっていると判断したら、放電期間ＣＰ１よりもＴＤＣ側で追加の点火を行う。図７は、本発明の実施の形態の触媒暖機制御の特徴を説明する図である。図７の上段に示すクランク角ＣＡ１〜ＣＡ５は、図３で説明した通りである。図７の中段は、本実施の形態の触媒暖機制御における第１の対策例に相当する。この第１の対策例では、通常時の点火と噴射を行いつつ、通常時の点火期間（放電期間ＣＰ１）よりもＴＤＣ側に追加の点火期間（放電期間ＣＰ２）を設ける。放電期間ＣＰ２は、放電期間ＣＰ１と同じ長さに設定される。
【００４２】
放電期間ＣＰ２における筒内の温度（または圧力）は、放電期間ＣＰ１におけるそれよりも高い。そのため、放電期間ＣＰ２を設けると初期火炎が比較的容易に発生する。放電期間ＣＰ２において初期火炎が発生すれば、電極部の周囲の温度が上昇する。従って、放電期間ＣＰ１での混合気の着火性を安定化することができる。つまり、燃焼の安定性を回復することができる。
【００４３】
なお、図７では放電期間ＣＰ２と放電期間ＣＰ１は同じ長さとされている。しかし、初期火炎を発生させることができればよいので、放電期間ＣＰ２の長さは任意に変更できる。また、図７では放電期間ＣＰ２がＴＤＣよりも遅角側に設定されている。しかし、放電期間ＣＰ１よりも筒内の温度が高い条件で初期火炎を発生させることができればよいので、放電期間ＣＰ２の開始クランク角ＣＡ６がＴＤＣよりも進角側に位置していてもよい。但し、放電期間ＣＰ２の全てがＴＤＣよりも進角側に位置すると、燃焼が却って不安定になる。そのため、放電期間ＣＰ２の終了クランク角ＣＡ７がＴＤＣよりも進角側に設定されることはない。
【００４４】
図７の下段は、本実施の形態の触媒暖機制御における第２の対策例に相当する。第２の対策例は、図７の中段に示した第１の対策例の実施にも関わらず、依然として燃焼が不安定のままであると判断した場合に行う。第２の対策例では、通常時の点火と噴射を行いつつ、通常時の点火期間（放電期間ＣＰ１）よりもＴＤＣ側に追加の点火期間（放電期間ＣＰ３）を設ける。放電期間ＣＰ３は放電期間ＣＰ２よりも長い期間に設定される。放電期間ＣＰ３は、クランク角ＣＡ８（一例としてＴＤＣ〜ＡＴＤＣ１５°）からクランク角ＣＡ７までとなる。
【００４５】
点火エネルギは放電期間に比例するので、放電期間ＣＰ３に発生する点火エネルギは、放電期間ＣＰ２におけるそれよりも大きくなる（例えば、放電期間ＣＰ２：８０ｍＪ、放電期間ＣＰ３：２００ｍＪ）。そのため、放電期間ＣＰ３を設けると、放電期間ＣＰ２を設けたときに比べて、電極部の周囲の温度がより高温まで上昇する。従って、放電期間ＣＰ１での混合気の着火性を確実に安定化することができる。つまり、燃焼の安定性を高い確率で回復することができる。
【００４６】
図８は、放電期間ＣＰ３の設定手法の一例を説明する図である。放電期間ＣＰ３は、エンジン回転速度の乖離量が閾値よりも大きい場合に、当該乖離量が大きいほど長くなるように設定される。乖離量は、触媒暖機制御の開始時のエンジン回転速度と、燃焼の安定に関する判定時のエンジン回転速度との差として算出される。なお、乖離量と比較する閾値は、上述した第１の対策例の実施可否の判断に用いたものである。
【００４７】
［具体的処理］
図９は、本発明の実施の形態において、図１に示したＥＣＵ４０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。なお、この図に示すルーチンは、エンジンの始動後、各気筒においてサイクルごとに繰り返し実行されるものとする。
【００４８】
図９に示すルーチンにおいて、ＥＣＵは、触媒暖機制御を実行する運転モード（以下、「触媒暖機モード」ともいう。）が選択されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。触媒暖機モードは、例えば、図１に示した温度センサ４６によって検出される冷却水温が所定値以上である場合に選択される。ステップＳ１０の判定結果が否定的である場合、ＥＣＵは本ルーチンを抜ける。
【００４９】
ステップＳ１０の判定結果が肯定的である場合、ＥＣＵは、エンジン回転速度の乖離量が閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の判定結果が否定的である場合、ＥＣＵは、本ルーチンを抜ける。
【００５０】
一方、ステップＳ１２の判定結果が肯定的である場合、燃焼が不安定になっていると判断できる。そのため、ステップＳ１２の判定結果が肯定的である場合、ＥＣＵは、追加の点火を行うように点火プラグを制御する（ステップＳ１４）。本ステップＳ１４の処理による追加の点火は、第１の対策例として説明した通りである。
【００５１】
ステップＳ１４に続き、ＥＣＵは、エンジン回転速度の乖離量が閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６の判定結果が否定的である場合、ステップＳ１４の処理による追加の点火によって、燃焼が安定化したと判断できる。そのため、ステップＳ１６の判定結果が否定的である場合、ＥＣＵは、本ルーチンを抜ける。
【００５２】
一方、ステップＳ１６の判定結果が肯定的である場合、ステップＳ１４の処理による追加の点火にも関わらず、依然として燃焼が不安定のままであると判断できる。そのため、ステップＳ１６の判定結果が肯定的である場合、追加の放電期間が延びるように点火プラグを制御する（ステップＳ１８）。本ステップＳ１８の処理による点火の追加は、第２の対策例として説明した通りである。
【００５３】
以上、図９に示したルーチンによれば、触媒暖機制御中の燃焼が不安定になっていると判断したときに、追加の点火を行うことができる。従って、燃焼の安定性を回復することができる。また、追加の点火によっても燃焼が依然として不安定のままであると判断したときに、追加の点火を行う期間を延ばして点火エネルギを高めることができる。従って、燃焼の安定性を高確率で回復することができる。
【００５４】
その他の実施の形態．
ところで、上記実施の形態では、図１に示したタンブル流が、排気ポート２４側では燃焼室２０の上部から下部に向かい、且つ、吸気ポート２２側では燃焼室２０の下部から上方に向かうように旋回するとした。しかし、このタンブル流が逆方向、つまり、吸気ポート２２側では燃焼室２０の上部から下方に向かい、且つ、排気ポート２４側では燃焼室２０の下部から上部に向かうように旋回するものであってもよい。但しこの場合は、点火プラグ３２の配置箇所を、排気バルブ２８側から吸気バルブ２６側に変更する必要がある。点火プラグ３２の配置箇所をこのように変更すれば、タンブル流の流れ方向において、インジェクタ３０の下流側に点火プラグ３２が位置することになるので、膨張行程噴射による初期火炎等の誘引が可能となる。
【００５５】
また、上記実施の形態では、図２で説明したように、触媒暖機制御中の燃料噴射パターンとして吸気行程噴射と膨張行程噴射を組み合わせたパターンを採用している。しかし、始動直後の燃料噴射パターンと同様に、圧縮行程噴射と膨張行程噴射を組み合わせたパターンを、触媒暖機制御中の燃料噴射パターンとして採用してもよい。また、吸気行程噴射の回数は１回でなくてもよく、吸気行程噴射を２回以上に分割して行ってもよい。分割した噴射の一部を吸気行程において行い、残りの噴射を圧縮行程において行ってもよい。このように、膨張行程噴射（第２噴射）と組み合わせる燃料噴射（第１噴射）の噴射時期および噴射回数は、各種の変形が可能である。
【００５６】
また、上記実施の形態では、エンジン回転速度の乖離量と、閾値との比較に基づいて燃焼の安定性に関する判定を行った。しかし、エンジン回転速度のサイクル間変動と、閾値との比較に基づいて上記判定と同様の判定を行ってもよい。筒内圧から算出した熱発生量のサイクル間変動と、閾値との比較に基づいて上記判定と同様の判定を行ってもよい。筒内圧から算出したサイクル間変動と、閾値との比較に基づいて上記判定と同様の判定を行ってもよい。このように、燃焼の安定性に関するパラメータであれば、別途設定した閾値との比較に基づいて、上記判定と同様の判定を行うことができる。
【００５７】
また、上記実施の形態では、膨張行程噴射の噴射期間の一部と重複する放電期間ＣＰ（図７の放電期間ＣＰ１）を変更せずに、追加の放電期間（図７の放電期間ＣＰ２，ＣＰ３）を設けた。しかし、追加の放電期間を設けるときに、放電期間ＣＰを遅角側に変更してもよい。但し、放電期間ＣＰの遅角側への変更は、燃焼を不安定にさせる傾向がある。そのため、追加の放電期間を設けるときは、放電期間ＣＰを変更しないことが望ましい。なお、放電期間ＣＰの進角側への変更は、図６で説明した燃料付着の問題が起こることに加え、排気浄化触媒に投入するエネルギが減少することから望ましくない。
【００５８】
また、上記実施の形態では、追加の点火によっても燃焼が依然として不安定のままであると判断したときに、追加の点火を行う期間（図７の放電期間ＣＰ３）を乖離量に応じて延長した。しかし、燃焼が不安定であると初めて判定した段階から、追加の点火を行う期間（図７の放電期間ＣＰ２）を乖離量に応じて延長してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０  内燃機関（エンジン）
１２  気筒
１４  シリンダブロック
１６  シリンダヘッド
１８  ピストン
２０  燃焼室
２２  吸気ポート
２４  排気ポート
３０  インジェクタ
３２  点火プラグ
３４  電極部
３６  スロート
４０  ＥＣＵ
４２  筒内圧センサ
４４  クランク角センサ
４６  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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