(57)【要約】【課題】インジェクタによる燃料噴射の期間に点火プラグへの高電圧の印加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】図７の上段(i)には通常燃料使用時の触媒暖機制御が、下段(iii)には重質燃料使用時の触媒暖機制御が、それぞれ描かれている。上段(i)と下段(iii)を比較すると分かるように、重質燃料使用時は、点火期間の開始時期と、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量を通常燃料使用時と等しくし、その一方で、膨張行程噴射での燃料量を通常燃料使用時に比べて増やすように、インジェクタ３０からの総噴射量に占める吸気行程噴射と膨張行程噴射の割合を変更する。【選択図】図７
2018003754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室上部に設けられ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、
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、前記複数の噴孔から噴射される燃料の下流、且つ、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外郭面よりも上方に設けられる点火プラグと、
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で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、各サイクルでの噴射量と事前に設定した噴き分け割合とに基づいて前記第１噴射と前記第２噴射の噴き分けを行うと共に、エンジン回転速度の変動が検出された場合には、各サイクルでの噴射量を変更せずに前記第２噴射での噴射量が増えて前記第１噴射での噴射量が減るように前記噴き分け割合を変更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、エンジン回転速度の変動が検出された場合であって、重質燃料の使用が検出されたときに、前記噴き分け割合を変更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】
前記制御装置は更に、前記噴き分け割合を変更して前記第１噴射と前記第２噴射の噴き分けを行ったにも関わらずエンジン回転速度の変動が検出された場合には、前記点火期間の開始時期を進角側に変更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、前記点火期間の開始時期を進角側に変更したときには、前記第２噴射の開始時期を前記点火期間の開始時期の進角量と同量だけ進角側に変更することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は更に、前記点火期間の開始時期を進角側に変更した結果としてエンジン回転速度の変動が非検出となった場合には、前記点火期間の開始時期を進角前の開始時期よりも遅角側に変更することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記点火期間の開始時期を進角前の開始時期よりも遅角側に変更したときには、前記第２噴射の開始時期を前記点火期間の開始時期の遅角量と同量だけ遅角側に変更することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御装置は更に、前記点火期間の開始時期の進角側への変更に伴う排気エネルギの損失分と、残存時間と、吸入空気量とに基づいて前記点火期間の開始時期を遅角側に変更するときの遅角量を算出し、
前記排気エネルギの損失分が、前記点火期間の開始時期を進角側に変更していた間における進角量と、前記点火期間の開始時期を進角側に変更していた間における吸入空気量の総量と、から算出され、
前記残存時間が、前記点火期間の開始時期を進角側に変更した結果としてエンジン回転速度の変動が非検出となった時点から、前記排気浄化触媒を活性化させる制御を終了させる時点までに残されている時間であり、
前記吸入空気量が、前記点火期間の開始時期を進角側に変更した結果としてエンジン回転速度の変動が非検出となった時点において前記内燃機関に吸入される空気量であることを特徴とする請求項５または６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、詳しくは、筒内インジェクタを備える火花点火式内燃機関に適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開２０１１−１０６３７７号公報）には、燃焼室上部に設けられる点火プラグと、当該燃焼室上部に設けられる複数の噴孔から燃料を噴射するインジェクタであって、当該複数の噴孔のうちの当該点火プラグの放電ギャップの中心位置から最も近い噴孔の中心位置までの距離が特定の範囲に設定されたインジェクタと、を備える内燃機関が開示されている。また、特許文献１には、燃料噴射の開始から起算した所定時間の経過後から、この燃料噴射の終了までの間に亘って、点火プラグへの高電圧の印加を行う制御が開示されている。
【０００３】
上述した制御が行われると、インジェクタによる燃料噴射の期間に、点火プラグへの高電圧の印加期間が重なることになる。ここで、インジェクタには加圧状態の燃料が供給されているので、インジェクタによる燃料噴射が行われると、各噴孔からの燃料噴霧の周囲の空気が持ち去られて低圧部が形成される（エントレインメント）。故に、上述した制御が行われると、上述した最も近い噴孔や、この噴孔に近い位置の噴孔からの燃料噴霧の周囲に形成された低圧部に、点火プラグの放電ギャップに生じた放電火花が誘引され、これにより、当該点火プラグの周辺に形成される混合気の着火性が向上する。
【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２０１０−１４４５７３号公報
【特許文献３】特開２００６−２９１９７１号公報
【特許文献４】特開２００４−２３２５７５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、上述した誘引作用の適用例として、排気浄化触媒の活性化を紹介している。特許文献１での言及はないが、この排気浄化触媒の活性化は、通常時であれば圧縮上死点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、当該圧縮上死点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】
上述した特許文献１の制御を一般的な排気浄化触媒の活性化に適用すると、圧縮上死点よりも遅角側に設定した点火期間を燃料噴射期間と重複させて、点火プラグの周辺に形成される混合気の着火性を向上できることになる。しかし、排気浄化触媒の活性化制御は、機関始動時に行われることから燃焼状態が不安定になり易い。このため、排気浄化触媒の活性化制御中の燃焼サイクルにおいて、このような事態が発生す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、インジェクタによる燃料噴射の期間に点火プラグへの高電圧の印加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、燃焼室上部に設けられて複数の噴孔から筒内に燃料を噴射するように構成されている。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ように構成されており、前記複数の噴孔から噴射される燃料の下流、且つ、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外郭面よりも上方に設けられている。前記排気浄化触媒は、前記燃焼室からの排気を浄化するように構成されている。
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で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、各サイクルでの噴射量と事前に設定した噴き分け割合とに基づいて前記第１噴射と前記第２噴射の噴き分けを行うと共に、エンジン回転速度の変動が検出された場合には、各サイクルでの噴射量を変更せずに前記第２噴射での噴射量が増えて前記第１噴射での噴射量が減るように前記噴き分け割合を変更する。
【０００９】
第１噴射での燃料噴霧を含む混合気は、点火期間において初期火炎を生じさせる。噴射期間が点火期間の少なくとも一部と重複する第２噴射が行われると、複数の噴孔のうちの点火プラグに最も近い噴孔や、この噴孔に近い位置の噴孔からの燃料噴霧の周囲に形成された低圧部に、初期火炎と放電火花の両方が誘引される。このため、第２噴射が行われると、誘引された初期火炎と放電火花に第２噴射による燃料噴霧が接触し、初期火炎を成長させる燃焼が促進されるはずである。
エンジン回転速度が変動する要因のひとつに、初期火炎と放電火花の誘引が十分でないことが挙げられる。この理由は、初期火炎と放電火花の誘引が十分でないと、第２噴射による燃料噴霧を初期火炎や放電火花に接触させて、初期火炎を成長させる燃焼が不安定となるからである。初期火炎を成長させる燃焼が不安定と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。
この点、エンジン回転速度の変動が検出された場合に、第２噴射での噴射量が増えるように噴き分け割合を変更すれば、第２噴射での燃料噴霧の周囲に大きな圧力差を生じさせる低圧部が形成されることになる。つまり、点火プラグに最も近い噴孔や、この噴孔に近い位置の噴孔からの燃料噴霧の周囲に形成した大きな圧力差を生じさせる低圧部によって、初期火炎と放電火花の両方が速やかに誘引されることになる。故に、初期火炎を成長させる燃焼が安定化され、サイクル間の燃焼変動が抑えられることになる。
【００１０】
ここで、第２噴射での噴射量を増やせば上述した大きな圧力差を生じさせる低圧部が形成されるので、エンジン回転速度の変動が検出された場合に、第２噴射での噴射量を単純に増やすことも考えられる。しかし、第２噴射での噴射量を単純に増やした場合には、内燃機関から未燃状態で排出される炭化水素量や、燃焼室の壁面に付着する燃料量も増えてしまう。また、第２噴射での噴射量を単純に増やす場合には燃費の低下が避けられない。
この点、各サイクルでの噴射量を変更せずに前記第２噴射での噴射量が増えて前記第１噴射での噴射量が減るように噴き分け割合を変更すれば、このような不具合の発生を回避しつつ、サイクル間の燃焼変動を抑えることが可能となる。
【００１１】
前記制御装置は、エンジン回転速度の変動が検出された場合であって、重質燃料の使用が検出されたときに、前記噴き分け割合を変更してもよい。
【００１２】
エンジン回転速度が変動する他の要因に、重質燃料の使用がある。重質燃料の揮発性は通常燃料に比べて低いので、上述した第１噴射での燃料噴霧を含む混合気から初期火炎を生じさせる燃焼が不安定となり易く、また、上述した第２噴射での燃料噴霧によって初期火炎を成長させる燃焼も不安定となり易い。
ここで、第１噴射での噴射量が減るように噴き分け割合を変更すると、初期火炎を生じさせる燃焼が更に不安定となる可能性がある。しかし、上述したように、第２噴射での噴射量が増えるように噴き分け割合を変更することで、上述した大きな圧力差を生じさせる低圧部が、点火プラグに最も近い噴孔や、この噴孔に近い位置の噴孔からの燃料噴霧の周囲に形成されることになる。また、揮発割合は燃料量に依存しないので、第２噴射での噴射量が増えるように噴き分け割合を変更すれば、噴き分け割合の変更前に比べて霧化燃料量が増えることにもなる。故に、第１噴射での噴射量が減ることで初期燃焼を生じさせる燃焼が不安定となったとしても、その分を補うようにこの初期火炎を成長させる燃焼が促進されることになるので、サイクル間の燃焼変動が抑えられることになる。
【００１３】
前記制御装置は更に、前記噴き分け割合を変更して前記第１噴射と前記第２噴射の噴き分けを行ったにも関わらずエンジン回転速度の変動が検出された場合には、前記点火期間の開始時期を進角側に変更してもよい。
【００１４】
第２噴射の開始時期を進角側に変更すれば、第２噴射の開始時期が圧縮上死点に近づくことになる。圧縮上死点の近傍では筒内容積が小さくなるので筒内温度も高くなる。よって、第２噴射の開始時期を進角側に変更すれば、比較的高い筒内温度によって第２噴射での重質燃料の霧化が促進されるので、サイクル間の燃焼変動が抑えられることになる。
【００１５】
前記制御装置は、前記点火期間の開始時期を進角側に変更したときには、前記第２噴射の開始時期を前記点火期間の開始時期の進角量と同量だけ進角側に変更してもよい。
【００１６】
点火期間の開始時期を第２噴射の開始時期の進角量と同量だけ進角側に変更すれば、第２噴射の開始時期の進角前後において上述した誘引作用に差が生じることが抑えられるので、筒内温度によって促進させた第２噴射での重質燃料の霧化に予期しない影響が及ぶことが抑えられる。
【００１７】
前記制御装置は更に、前記点火期間の開始時期を進角側に変更した結果としてエンジン回転速度の変動が非検出となった場合には、前記点火期間の開始時期を進角前の開始時期よりも遅角側に変更してもよい。
【００１８】
点火期間の開始時期を進角側に変更すれば、点火期間の開始時期を進角側に変更しない場合に比べて排気浄化触媒に投入される排気エネルギが減るので、排気浄化触媒の活性化が不十分となるおそれがある。
この点、点火期間の開始時期を進角側に変更した結果としてエンジン回転速度の変動が非検出となった場合に、点火期間の開始時期を進角前の開始時期よりも遅角側に変更すれば、点火期間の開始時期を進角側への変更に伴って減少した排気エネルギを補うことが可能となる。
【００１９】
前記制御装置は、前記点火期間の開始時期を進角前の開始時期よりも遅角側に変更したときには、前記第２噴射の開始時期を前記点火期間の開始時期の遅角量と同量だけ遅角側に変更してもよい。
【００２０】
第２噴射の開始時期を点火期間の開始時期の遅角量と同量だけ遅角側に変更すれば、点火期間の開始時期の遅角前後において上述した誘引作用に差が生じることが抑えられるので、点火時期の遅角側への変更による排気エネルギの補完に予期しない影響が及ぶことが抑えられる。
【００２１】
前記制御装置は更に、前記点火期間の開始時期の進角側への変更に伴う排気エネルギの損失分と、残存時間と、吸入空気量とに基づいて前記点火期間の開始時期を遅角側に変更するときの遅角量を算出してもよい。
この場合において、前記排気エネルギの損失分は、前記点火期間の開始時期を進角側に変更していた間における進角量と、前記点火期間の開始時期を進角側に変更していた間における吸入空気量の総量と、から算出されてもよい。前記残存時間が、前記点火期間の開始時期を進角側に変更した結果としてエンジン回転速度の変動が非検出となった時点から、前記排気浄化触媒を活性化させる制御を終了させる時点までに残されている時間であってもよい。前記吸入空気量が、前記点火期間の開始時期を進角側に変更した結果としてエンジン回転速度の変動が非検出となった時点において前記内燃機関に吸入される空気量であってもよい。
【００２２】
点火期間の開始時期を遅角側に変更するときの遅角量を上述した３つの要素に基づいて算出すれば、排気浄化触媒を活性化させる制御の終了までに、排気浄化触媒の活性化を間に合わせることが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、複数の噴孔を有するインジェクタによる燃料噴射の期間に点火プラグへの高電圧の印加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】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るシステム構成を説明する図である。
【図２】触媒暖機制御の概要を説明する図である。
【図３】膨張行程噴射を説明する図である。
【図４】膨張行程噴射による放電火花や初期火炎の誘引作用を説明する図である。
【図５】触媒暖機制御において、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量を増やす場合の問題点を説明する図である。
【図６】触媒暖機制御において、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量を増やす場合の問題点を説明するタイムチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１に係る触媒暖機制御の概要を説明する図である。
【図８】重質燃料使用時の噴き分け割合の一例を示した図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る触媒暖機制御の一例を説明するタイムチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態１においてＥＣＵ４０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る触媒暖機制御の概要を説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る触媒暖機制御の一例を説明するタイムチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態２においてＥＣＵ４０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る触媒暖機制御の一例を説明するタイムチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態３において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】
【００２５】
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。
【００２６】
実施の形態１．
先ず、図１乃至図１０を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００２７】
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１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１０を備えている。内燃機関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。内燃機関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。内燃機関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。
【００２８】
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。
【００２９】
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の側の燃焼室２０の上部に点火プラグ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、インジェクタ３０からの燃料噴霧のうちの点火プラグ３２に最も近づく燃料噴霧の外郭面を表している。
【００３０】
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。
【００３１】
また、図１に示すように、本実施の形態に係るシステムは、制御手段としての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、吸気通路の入口部に設けられて内燃機関１０の吸入空気量を検出するエアフローメータ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、内燃機関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。
【００３２】
［ＥＣＵ４０による始動時制御］
本実施の形態では、図１に示したＥＣＵ４０による内燃機関１０の冷間始動直後の制御として、内燃機関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、内燃機関１０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、内燃機関１０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。
【００３３】
ＥＣＵ４０によって実行される触媒暖機制御について、図２乃至図７を参照して説明する。図２には、触媒暖機制御中のインジェクタ３０による噴射時期と、点火プラグ３２による点火期間の開始時期（電極部３４での放電期間の開始時期）と、が描かれている。図２に示すように、触媒暖機制御中は、インジェクタ３０による１回目の噴射（第１噴射）が吸気行程において行われ、圧縮上死点よりも後の膨張行程において、１回目の噴射に比べて少量の２回目の噴射（第２噴射）が行われる。なお、以下の説明においては、１回目の噴射（第１噴射）を「吸気行程噴射」とも称し、２回目の噴射（第２噴射）を「膨張行程噴射」とも称す。また、図２に示すように、触媒暖機制御中は、点火プラグ３２による点火期間の開始時期が、圧縮上死点よりも遅角側に設定される。
【００３４】
因みに図２においては、点火期間の開始時期よりも遅角側で膨張行程噴射が行われているが、膨張行程噴射が点火期間の開始時期よりも進角側で開始されてもよい。これに関して、図３を参照しながら説明する。図３は、膨張行程噴射の噴射期間と、点火期間との時期的関係を説明する図である。図３には、開始時期の異なる３つの噴射Ａ，Ｂ，Ｃが描かれている。噴射Ａ，Ｂ，Ｃは開始時期こそ異なるものの、これらの噴射期間は何れも、膨張行程噴射の噴射期間と等しくされている。また、図３に描かれる点火期間は、触媒暖機制御中の点火期間（設定期間）と等しくされている。図３に示すように、点火期間中に行われる噴射Ｃ、および、点火期間の開始時期を跨ぐように行われる噴射Ｂが本実施の形態で言うところの膨張行程噴射に該当し、点火期間の開始時期よりも進角側で行われる噴射Ａは、本実施の形態で言うところの膨張行程噴射には該当しない。この理由は、後述する誘引作用を得るためには、膨張行程噴射の噴射期間の少なくとも一部が点火期間と重複している必要があるためである。
【００３５】
［膨張行程噴射による誘引作用］
図４は、膨張行程噴射による放電火花や初期火炎の誘引作用を説明する図である。図４の上段および中段（または下段）には、点火プラグ３２による点火期間中に電極部３４で生じている放電火花、および、吸気行程噴射による燃料噴霧を含む混合気から生じた初期火炎の２つの異なる状態が描かれている。図４の上段に示される状態が膨張行程噴射を行わない場合での状態に相当し、図４の中段（または下段）に示される状態が膨張行程噴射を行った場合での状態に相当している。なお、説明の便宜上、図４には、膨張行程噴射による燃料噴霧のうち、点火プラグ３２に最も近づく燃料噴霧のみを示す。
【００３６】
図４の上段に示すように、膨張行程噴射を行わない場合は、電極部３４で生じている放電火花や初期火炎がタンブル流の流れ方向に延びる。一方、図４の中段に示すように、膨張行程噴射を行う場合は、燃料噴霧の周囲に低圧部が形成されるので（エントレインメント）、電極部３４で生じている放電火花や初期火炎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、誘引された初期火炎が膨張行程噴射による燃料噴霧と接触し、これを巻き込んで一気に成長する。
【００３７】
膨張行程で噴射された燃料噴霧は、タンブル流や筒内圧力の影響を受ける。そのため、点火プラグ３２による点火期間の開始時期よりも進角側の膨張行程において噴射を行った場合は（図３の噴射Ａ参照）、この噴射による燃料噴霧が電極部３４に辿り着く前にその形状が変化してしまう。そのため、点火プラグ周りの混合気の濃度が安定せずサイクル間の燃焼変動が大きくなってしまう。この点、噴射期間の少なくとも一部が点火期間と重複する膨張行程噴射を行えば（図３の噴射Ｂ，Ｃ参照）、図４の中段に示した誘引作用を活用することができる。そのため、膨張行程噴射による燃料噴霧の形状が変化したとしても、初期火炎を成長させる燃焼（以下「初期燃焼」ともいう。）を安定化させて、サイクル間の燃焼変動を抑えることができる。更には、初期燃焼に続く燃焼、すなわち、成長した初期火炎が吸気行程噴射による燃料噴霧の混合気の大部分を巻き込む燃焼（以下「主燃焼」ともいう。）をも安定化させることができる。
【００３８】
［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（一例としてストイキ）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。また、触媒暖機制御中の各サイクルでは、インジェクタ３０からの総噴射量に占める吸気行程噴射と膨張行程噴射の割合（以下単に、「噴き分け割合」ともいう。）が所定値に設定されている。
【００３９】
［触媒暖機制御時の問題点］
上述したように、触媒暖機制御は内燃機関１０の冷間始動直後に行われるため、燃焼状態が不安定になり易い。特に、内燃機関１０を搭載した車両に重質燃料が給油された場合には、触媒暖機制御中にインジェクタ３０から重質燃料が噴射されることになるので、燃焼性状が通常の燃料がインジェクタ３０から噴射される場合に比べて、吸気行程噴射による燃料噴霧を含む混合気から初期火炎を生じさせる燃焼や、この初期火炎が膨張行程噴射による燃料噴霧と接触して成長する燃焼（つまり、初期燃焼）が不安定になり易い。
【００４０】
この問題は、内燃機関１０の冷間始動直後には筒内温度が低いことに加えて、重質燃料の揮発性が通常燃料に比べて低いことに起因したものである。従って、重質燃料の使用時には各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量を増やして揮発成分量を増やせば、上述した不具合を解消することが可能となる。この対策の詳細を、図５を参照しながら説明する。図５の上段(i)が通常燃料使用時の触媒暖機制御に相当し、図５の下段(ii)が重質燃料使用時の触媒暖機制御に相当している。図５の上段(i)と下段(ii)を比較すると分かるように、重質燃料使用時は、噴き分け割合（一例として、吸気行程噴射：膨張行程噴射＝０．８：０．２）、および点火期間の開始時期（一例として、ＡＴＤＣ２５°）を通常燃料使用時と等しくし、その一方で、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量を通常燃料使用時よりも増やす（一例として、通常燃料使用時の総噴射量の１．３倍）。これにより、上述した初期火炎を生じさせる燃焼や、初期燃焼を通常燃料使用時と同様に安定化させることができる。
【００４１】
しかし、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量を増やした場合には、新たな問題が生じる。この問題について、図６のタイムチャートを参照しながら説明する。図６の上段(i)が通常燃料使用時の触媒暖機制御のタイムチャートに相当し、図６の下段(ii)が重質燃料使用時の触媒暖機制御のタイムチャートに相当している。なお、図６では、時刻ｔ０において内燃機関１０が始動され、また、時刻ｔ１から触媒暖機制御が開始されるものとする。図６の時刻ｔ１から時刻ｔ２までにおけるエンジン回転速度ＮＥの推移を上段(i)と下段(ii)で比較すると分かるように、重質燃料使用時のエンジン回転速度ＮＥは、通常燃料使用時のエンジン回転速度ＮＥに比べて落ち込みが大きくなる。
【００４２】
また、図６の下段(ii)では、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量の増量が時刻ｔ２から開始されている。時刻ｔ２以降のエンジン回転速度ＮＥの推移から分かるように、総噴射量の増量がなされることでエンジン回転速度ＮＥが徐々に上昇し、ある値に収束していく。しかし、総噴射量を増やせば内燃機関１０から未燃状態で排出される炭化水素量も多くなってしまう。また、総噴射量を増やせば、上述した揮発成分量だけでなく未揮発成分量も増えるので、燃焼室２０の壁面に付着する燃料量も多くなってしまう。従って、図６の下段(ii)に示すように、時刻ｔ２以降はＨＣ（炭化水素）やＰＮ（粒子数）が多くなってしまう。更に言うと、総噴射量を増やせば燃費も低下してしまう。
【００４３】
［実施の形態１に係る触媒暖機制御の特徴］
このような問題に鑑み、本実施の形態に係る触媒暖機制御では、サイクル間の燃焼変動の発生を検出した場合には、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量を変更するのではなく、膨張行程噴射での燃料量を増やし、その一方で、吸気行程噴射での燃料を減らすように噴き分け割合を変更する。
【００４４】
図７は、本発明の実施の形態１に係る触媒暖機制御の概要を説明する図である。図７の上段(i)と下段(iii)は何れも本実施の形態に係る触媒暖機制御の概要に相当しているが、上段(i)には通常燃料使用時の触媒暖機制御が、下段(iii)には重質燃料使用時の触媒暖機制御が、それぞれ描かれている。なお、図７の上段(i)は、図５の上段(i)と同一内容である。図７の上段(i)と下段(iii)を比較すると分かるように、重質燃料使用時は、点火期間の開始時期と、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量を通常燃料使用時と等しくし、その一方で、膨張行程噴射での燃料量を通常燃料使用時に比べて増やすように噴き分け割合を変更する（一例として、吸気行程噴射：膨張行程噴射＝０．６：０．４）。また、噴き分け割合の変更に際しては、吸気行程噴射の開始時期が通常燃料使用時のそれと揃うように、吸気行程噴射の終了時期を調整する。また、膨張行程噴射の終了時期が通常燃料使用時のそれと揃うように、膨張行程噴射の開始時期を調整する。この結果、吸気行程噴射の終了時期と膨張行程噴射の開始時期は、通常燃料使用時に比べて進角側に移動することになる。
【００４５】
各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量を通常燃料使用時と等しくしつつ、膨張行程噴射での噴射量を通常燃料使用時に比べて増やすように噴き分け割合を変更すると、吸気行程噴射での噴射量が通常燃料使用時に比べて減ることから、重質燃料の使用と相まって上述した初期火炎を生じさせる燃焼が更に不安定となる可能性がある。しかし、膨張行程噴射での噴射量を通常燃料使用時に比べて増やすことで、膨張行程噴射での燃料噴霧の周囲に通常燃料使用時よりも大きな圧力差を生じさせる低圧部を形成しておき、点火期間において発生した放電火花や初期火炎を速やかに誘引することができる。よって、初期燃焼を安定化させることができる。
【００４６】
特に、図７の下段(iii)に示すように、膨張行程噴射の開始時期が進角側に移動した結果、膨張行程噴射の開始時期が点火期間の開始時期よりも進角側に位置することになった場合には、膨張行程噴射の開始から点火期間の開始までの間に噴射された膨張行程噴射での重質燃料のうち、比較的早い段階で噴射されたものが霧化するまでの時間を稼ぐことができる。そのため、誘引した放電火花や初期火炎に、適度に霧化した重質燃料を接触させることもできる。故にこのような場合には、初期燃焼をより安定化させることができる。
【００４７】
なお、図７の下段(iii)では、通常燃料使用時の膨張行程噴射の開始時期と点火期間の開始時期とが一致していたことから、両者の時期的な関係が上述した関係となる。しかし、通常燃料使用時の段階で点火期間の開始時期から膨張行程噴射の開始時期までの期間が多少長くても、膨張行程噴射の開始時期が進角側に移動した結果、膨張行程噴射の開始時期が点火期間の開始時期よりも進角側に位置することになった場合には、図７の下段(iii)と実質的に同じ効果が得られることになる。因みに、通常燃料使用時の段階から膨張行程噴射の開始時期が点火期間の開始時期よりも進角側に位置しているような場合（図３の噴射Ｂ参照）には、膨張行程噴射の開始時期が進角側に移動すると、膨張行程噴射の開始から点火期間の開始までの期間が通常燃料使用時よりも長くなる。よってこの場合も、図７の下段(iii)と実質的に同じ効果が得られることになる。
【００４８】
仮に、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量を通常燃料使用時と等しくしつつ、吸気行程噴射での噴射量を通常燃料使用時に比べて増やすように噴き分け割合を変更すれば、上述した初期火炎を生じさせる燃焼が安定化することになる。しかしこの場合は、膨張行程噴射での噴射量が通常燃料使用時に比べて減ることから初期燃焼が不安定となってしまい、サイクル間の燃焼変動を抑えることが難しくなる。これに対し、上述した初期火炎を生じさせる燃焼が多少不安定であっても、その後の初期燃焼を安定化させれば、初期火炎の発生から成長に至る一連の燃焼を結果的に安定化させることが可能となる。このような考察に基づき、本実施の形態では、サイクル間の燃焼変動の安定化への寄与が相対的に大きい膨張行程噴射での噴射量を、通常燃料使用時に比べて増やすように噴き分け割合を変更している。
【００４９】
図８は、重質燃料使用時の噴き分け割合の一例を示した図である。図８に示すように、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量に占める膨張行程噴射の割合は、エンジン回転速度ＮＥの低下量に応じて変更される。エンジン回転速度ＮＥの低下量は、例えば、図６に示した時刻ｔ１から時刻ｔ２までにおけるエンジン回転速度ＮＥの落ち込み量として算出され、この落ち込み量が大きいほど、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量に占める膨張行程噴射の割合が高くなるように噴き分け割合が変更される。但し、吸気行程噴射での噴射量が極端に少なくなってしまうと、上述した初期火炎を生じさせる燃焼自体が起き難くなってしまう。そのため、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量に占める膨張行程噴射の割合には、図８に示すような上限値が設けられている。なお、図８で説明したエンジン回転速度ＮＥと、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量に占める膨張行程噴射の割合との関係は、事前のシミュレーション等によってマップ化された上でＥＣＵ４０のメモリに記憶されており、触媒暖機制御の実行に際してはここから読み出されるものとする。
【００５０】
図９は、本発明の実施の形態１に係る触媒暖機制御の一例を説明するタイムチャートである。図９の上段(i)が通常燃料使用時の触媒暖機制御のタイムチャートに相当し、図９の下段(iii)が各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量の増量時の触媒暖機制御のタイムチャートに相当している。なお、図９に示す時刻ｔ０〜時刻ｔ２は、図６の時刻ｔ０〜時刻ｔ２にそれぞれ対応しており、この間の制御内容の説明については図６の説明と重複するので省略する。
【００５１】
図９の下段(iii)に示すように、時刻ｔ１から触媒暖機制御が開始されると、点火時期がＢ５（ＢＴＤＣ５°）からＡ２５（ＡＴＤＣ２５°）に変更される。また、膨張行程噴射の開始時期がＡ２０（ＡＴＤＣ２０°）に設定され、総噴射量に占める膨張行程噴射の割合が０．２に設定される。なお、触媒暖機制御が開始される時刻ｔ１以前においては、吸気行程での噴射と点火が行われており、故に時刻ｔ０から時刻ｔ１までは総噴射量に占める膨張行程噴射の割合が０に設定される。
【００５２】
また、図９の下段(iii)に示すように、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量の増量が時刻ｔ２から開始される。また、時刻ｔ２以降は、点火時期と総噴射量が時刻ｔ２以前と変わらない値に設定され、その一方で、膨張行程噴射の開始時期がＡ５（ＡＴＤＣ５°）に設定され、総噴射量に占める膨張行程噴射の割合が０．４に設定される。このような設定変更が行われると、エンジン回転速度ＮＥが緩やかな上昇に転じ、概ね時刻ｔ３以降にはエンジン回転速度ＮＥが目標値に収束することになる。つまり、サイクル間の燃焼変動が抑えられることになる。また、時刻ｔ２の前後で総噴射量に変更がないことから、図９の下段(iii)に示すように、ＨＣ（炭化水素）やＰＮ（粒子数）が、総噴射量の増量がなされる場合（図６の下段(ii)参照）に比べて抑えられえることになる。また、燃費の低下も抑えられる。
【００５３】
［実施の形態１での具体的処理］
図１０は、本発明の実施の形態１において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、内燃機関１０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。
【００５４】
図１０に示すルーチンでは、先ず、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が判定される。触媒暖機モードは、例えば、温度センサ４６の検出値に基づくエンジン冷却水温が所定値以上であると判定された場合に選択される。触媒暖機モードが選択されていないと判定された場合（“Ｎｏ”の場合）、本ルーチンを抜ける。
【００５５】
ステップＳ１００において触媒暖機モードが選択されていると判定された場合（“Ｙｅｓ”の場合）、エンジン回転速度ＮＥが所定値以下まで低下したか否かが判定される（ステップＳ１０２）。本ステップＳ１０２の判定は、触媒暖機モードが選択されている場合であっても、内燃機関１０の始動直後の制御（具体的には、図９に示した時刻ｔ０から時刻ｔ１までの制御）が完了したか否かの判定に相当する。エンジン回転速度ＮＥが所定値よりも高いと判定された場合（“Ｎｏ”の場合）、内燃機関１０の始動直後の制御が完了していないと判断できるので、触媒暖機制御の実行を待機すべく本ルーチンを抜ける。
【００５６】
ステップＳ１０２においてエンジン回転速度ＮＥが所定値以下まで低下したと判定された場合（“Ｙｅｓ”の場合）、エンジン回転速度ＮＥの変動が所定値以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０４）。本ステップＳ１０４では、例えば、エンジン回転速度ＮＥの変動として、現在サイクルから遡った過去数サイクルにおいて膨張行程に要した時間の平均が算出され、算出した平均値と所定値とが比較される。そして、この平均値が所定値よりも小さいと判定された場合には（“Ｎｏ”の場合）、サイクル間の燃焼変動が増大していないと推定できるので、本ルーチンを抜ける。一方、この平均値が所定値以上と判定された場合には（“Ｙｅｓ”の場合）、サイクル間の燃焼変動が増大していると推定できるので、ステップＳ１０６に進む。
【００５７】
ステップＳ１０６では、噴き分け割合が変更される。本ステップＳ１０６では、図８で説明したエンジン回転速度ＮＥと、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量に占める膨張行程噴射の割合との関係を示したマップに基づいて、噴き分け割合が変更される。この結果、次回サイクルでは変更後の噴き分け割合に基づいて、吸気行程噴射と膨張行程噴射が行われることになる。
【００５８】
以上説明した図１０に示したルーチンによれば、サイクル間の燃焼変動が増大していると推定された場合に、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量を通常燃料使用時と等しくしつつ、膨張行程噴射での噴射量を通常燃料使用時に比べて増やすように噴き分け割合を変更することができる。従って、重質燃料が使用されたような場合であっても触媒暖機制御中のサイクル間の燃焼変動を抑えてドライバビリティに影響が出るのを抑えることができる。また、ＨＣ（炭化水素）やＰＮ（粒子数）の増大を抑えることもできる。
【００５９】
［実施の形態１の変形例］
ところで、上記実施の形態１では、燃焼室２０に形成されるタンブル流が、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誘引作用を得ることができる。
更に言えば、燃焼室２０にタンブル流が形成されなくてもよい。上述したサイクル間の燃焼変動はタンブル流の形成の有無に関係なく発生するためである。
因みに、このようなタンブル流に関する変形は、後述する実施の形態２，３においても同様に適用できる。
【００６０】
また、上記実施の形態１では、インジェクタ３０による１回目の噴射（第１噴射）を吸気行程で行い、圧縮上死点よりも後の膨張行程において２回目の噴射（第２噴射）を行った。しかし、この１回目の噴射（第１噴射）を圧縮行程で行ってもよい。また、１回目の噴射（第１噴射）を複数回数に分割して行ってもよいし、分割後の噴射の一部を吸気行程で行い、残りを圧縮行程で行ってもよい。このように、１回目の噴射（第１噴射）の噴射時期および噴射回数については、各種の変形が可能である。
因みに、この１回目の噴射の噴射時期および噴射回数に関する変形は、後述する実施の形態２，３においても同様に適用できる。
【００６１】
また、上記実施の形態１では、図１０に示したルーチンにおいて、エンジン回転速度ＮＥの変動に関する判定（具体的には、ステップＳ１０４の処理）に基づいて、サイクル間の燃焼変動の発生を検出した。しかし、例えば、インジェクタ３０に接続される燃料供給系統に燃料性状センサを設けた上で、この燃料性状センサの検出値に基づいて使用燃料の性状をある程度絞り込みつつ、絞り込んだ結果をエンジン回転速度ＮＥの変動に関する判定結果と組み合わせてサイクル間の燃焼変動の発生要因が重質燃料の使用にあることを特定してもよい。このような使用燃料の特定を行った場合は、重質燃料の使用によるサイクル間の燃焼変動を好適に抑えることができる。
因みに、この使用燃料の特定に関する変形は、後述する実施の形態２，３においても同様に適用できる。
【００６２】
実施の形態２．
次に、図１１乃至図１３を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
なお、本実施の形態は図１に示したシステム構成を前提とすることから、その説明については省略する。
【００６３】
［実施の形態２に係る触媒暖機制御の特徴］
上記実施の形態１では、サイクル間の燃焼変動の発生を検出した場合に、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量を変えることなく膨張行程噴射での燃料量を増やすように噴き分け割合を変更した。しかし、このような噴き分け割合の変更を行ったにも関わらず、サイクル間の燃焼変動が抑えられない場合がある。そこで、本実施の形態では、噴き分け割合の変更後に燃焼変動の発生を再度検出したときには、膨張行程噴射の開始時期を進角側に変更して圧縮上死点に近づけると共に、膨張行程噴射の開始時期の進角量と同じ量だけ点火期間の開始時期を進角側に変更する。
【００６４】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る触媒暖機制御の概要を説明する図である。図１１の上段(i)、中段(iii)および下段(iv)は何れも本実施の形態に係る触媒暖機制御の概要に相当しているが、上段(i)には通常燃料使用時の触媒暖機制御が、中段(iii)には重質燃料使用時の触媒暖機制御が、下段(iv)には燃焼変動再検出時の触媒暖機制御が、それぞれ描かれている。なお、図１１の上段(i)および中段(iii)は、図７の上段(i)および下段(iii)と同一内容である。図１１の中段(iii)と下段(iv)を比較すると分かるように、噴き分け割合の変更後に燃焼変動の発生を再度検出した場合は、膨張行程噴射の開始時期を圧縮上死点の近傍まで進角させ、更に、膨張行程噴射の開始時期の進角量と同じ量だけ点火期間の開始時期を進角させる。
【００６５】
圧縮上死点の近傍では筒内容積が小さくなるので筒内温度も高くなる。そのため、膨張行程噴射の開始時期を進角させて圧縮上死点の近傍まで進角させれば、比較的高い筒内温度によって膨張行程噴射での重質燃料の霧化を促進できるので、サイクル間の燃焼変動を抑えることができる。また、膨張行程噴射の開始時期の進角量と同じ量だけ点火期間の開始時期を進角させれば、図１１の中段(iii)と下段(iv)との間で上述した誘引作用に差が生じるのを抑えて、比較的高い筒内温度によって促進させた膨張行程噴射での重質燃料の霧化に予期しない影響が及ぶのを抑えることができる。なお、このような予期しない影響が及ぶのを抑えることができる範囲内であれば、膨張行程噴射の開始時期の進角量を点火期間の開始時期の進角量と異ならせてもよいことは言うまでもない。
【００６６】
図１２は、本発明の実施の形態２に係る触媒暖機制御の一例を説明するタイムチャートである。なお、図１２に示す時刻ｔ０、時刻ｔ１および時刻ｔ２は、図６に示した時刻ｔ０、時刻ｔ１および時刻ｔ２にそれぞれ対応しており、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの間の制御内容は図６の説明の際に述べたので省略する。
【００６７】
図１２に示すように、各サイクルにおけるインジェクタ３０からの総噴射量の増量が時刻ｔ２から開始される。また、時刻ｔ２以降は、点火時期と総噴射量が時刻ｔ２以前と変わらない値に設定され、その一方で、膨張行程噴射の開始時期がＡ５（ＡＴＤＣ５°）に設定され、総噴射量に占める膨張行程噴射の割合が０．４に設定される。このような設定変更が行われると、エンジン回転速度ＮＥが緩やかな上昇に転じる。時刻ｔ２以降のエンジン回転速度ＮＥの上昇は、図９の時刻ｔ２以降と基本的には同じである。
【００６８】
しかし、図９とは異なり図１２では、エンジン回転速度ＮＥが時刻ｔ４においても目標値に収束していない。そこで、時刻ｔ４以降は、総噴射量および総噴射量に占める膨張行程噴射の割合が時刻ｔ４以前と変わらない値に設定され、その一方で、膨張行程噴射の開始時期がＡ０（ＴＤＣ）に設定され、点火期間の開始時期がＡ２０（ＡＴＤＣ２０°）に設定される。そうすると、概ね時刻ｔ５以降にはエンジン回転速度ＮＥが目標値に収束することになる。つまり、サイクル間の燃焼変動が抑えられることになる。
【００６９】
［実施の形態２での具体的処理］
図１３は、本発明の実施の形態２において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、内燃機関１０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。
【００７０】
図１３に示すルーチンでは、ステップＳ１２０〜Ｓ１２６の処理が実行される。ステップＳ１２０〜Ｓ１２６の処理は、図１０のステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理と同一であることから説明を省略する。
【００７１】
ステップＳ１２６に続いて、噴き分け割合の変更時のサイクルから起算したサイクル数が所定サイクル数だけ経過した否かが判定される（ステップＳ１２８）。本ステップＳ１２８の処理は、サイクル数が所定サイクル数だけ経過したと判定されるまで繰り返される。その結果、サイクル数が所定サイクル数だけ経過したと判定された場合は、エンジン回転速度ＮＥの変動が所定値以上であるか否かが判定される（ステップＳ１３０）。本ステップＳ１３０の処理は、ステップＳ１２４の処理（つまり、図１０のステップＳ１０４の処理）と同一である。
【００７２】
ステップＳ１３０では、例えば、エンジン回転速度ＮＥの変動として、現在サイクルから遡った過去数サイクルにおいて膨張行程に要した時間の平均が算出され、算出した平均値と所定値とが比較される。そして、この平均値が所定値よりも小さいと判定された場合には（“Ｎｏ”の場合）、噴き分け割合の変更によってサイクル間の燃焼変動が抑えられた推定できるので、本ルーチンを抜ける。一方、この平均値が所定値以上と判定された場合には（“Ｙｅｓ”の場合）、噴き分け割合の変更にも関わらずサイクル間の燃焼変動が抑えられていないと推定できるので、ステップＳ１３２に進む。
【００７３】
ステップＳ１３２では、膨張行程噴射の開始時期と、点火期間の開始時期とが変更される。本ステップＳ１３２では、膨張行程噴射の開始時期と、点火期間の開始時期とが、例えば図１２で説明した量だけ進角される。点火期間の開始時期の進角量は、膨張行程噴射の開始時期の進角量と同じ量とされる。
【００７４】
以上説明した図１３に示したルーチンによれば、噴き分け割合を変更したにも関わらず、サイクル間の燃焼変動が抑えられていないと推定された場合に、膨張行程噴射の開始時期を圧縮上死点の近傍まで進角させることができる。従って、膨張行程噴射での重質燃料の霧化を促進して、サイクル間の燃焼変動を抑えることができる。また、膨張行程噴射の開始時期の進角量と同じ量だけ点火期間の開始時期を進角させることができるので、上述した誘引作用に差が生じるのを抑えて、筒内温度によって促進させた膨張行程噴射での重質燃料の霧化に予期しない影響が及ぶのを抑えることができる。
【００７５】
実施の形態３．
次に、図１４乃至図１５を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
なお、本実施の形態は図１に示したシステム構成を前提とすることから、その説明については省略する。
【００７６】
［実施の形態３に係る触媒暖機制御の特徴］
上記実施の形態２では、噴き分け割合を変更したにも関わらず、サイクル間の燃焼変動が抑えられていないと推定された場合に、膨張行程噴射の開始時期と点火期間の開始時期を進角側に変更した。しかし、点火期間の開始時期を進角すれば、点火期間の開始時期を進角側に変更しない場合に比べて排気浄化触媒に投入される排気エネルギが減るので、排気浄化触媒の活性化が不十分となるおそれがある。そこで、本実施の形態では、膨張行程噴射の開始時期と点火期間の開始時期の進角によって燃焼安定性が確保され、尚且つ、内燃機関１０が十分に温まったと判定された場合には、点火期間の開始時期の進角に伴って減少した排気エネルギを補填するべく、点火期間の開始時期を進角前の開始時期よりも遅角側に変更する。
【００７７】
図１４は、本発明の実施の形態３に係る触媒暖機制御の一例を説明するタイムチャートである。なお、図１４に示す時刻ｔ０、時刻ｔ１および時刻ｔ２は、図６に示した時刻ｔ０、時刻ｔ１および時刻ｔ２にそれぞれ対応しており、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの間の制御内容は図６の説明の際に述べたので省略する。また、図１４に示す時刻ｔ４および時刻ｔ５は、図１２に示した時刻ｔ４および時刻ｔ５に対応しており、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間の制御内容は図１２の説明の際に述べたので省略する。
【００７８】
図１４に示すように、時刻ｔ５以降はエンジン回転速度ＮＥが目標値に収束する。ここまでは図１２で説明した通りである。点火期間の開始時期が遅角側に変更されるのは、時刻ｔ０から積算した内燃機関１０の総吸入空気量が所定値に到達した時刻ｔ６以降においてである。時刻ｔ６以降は、総噴射量および総噴射量に占める膨張行程噴射の割合が時刻ｔ６以前と変わらない値に設定され、その一方で、膨張行程噴射の開始時期がＡ１０（ＡＴＤＣ１０°）に設定され、点火期間の開始時期がＡ３０（ＡＴＤＣ３０°）に設定される。ここで、点火期間の開始時期だけでなく膨張行程噴射の開始時期も遅角側に変更されるのは、上述した誘引作用に差が生じることを抑えて、点火時期の遅角による排気エネルギの補完に予期しない影響が及ぶことを避けるためである。因みに図１４では、点火期間の開始時期の遅角量と同じ量だけ膨張行程噴射の開始時期が遅角されている。但し、このような予期しない影響が及ぶのを抑えることができる範囲内であれば、膨張行程噴射の開始時期の遅角量を点火期間の開始時期の遅角量と異ならせてもよいことは言うまでもない。
【００７９】
図１４の時刻ｔ６では点火期間の開始時期がＡ３０（ＡＴＤＣ２０°）に設定されているので、進角前の開始時期、すなわち、図１４の時刻ｔ１から時刻ｔ４までの点火期間の開始時期（ＡＴＤＣ２５°）を基準としたときの遅角量はＣＡ５°となる。但し、この遅角量は一例であり、実際には、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの点火期間の開始時期と、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの吸入空気量とから算出される進角に伴う排気エネルギの減少分、時刻ｔ６から触媒暖機制御を終了する時刻までに残されている時間、および、時刻ｔ６での吸入空気量に基づき、ＥＣＵ４０において算出される。このようにして算出される遅角量に基づいて点火期間の開始時期を遅角すれば、内燃機関１０の始動後の設定期間に亘って行われる触媒暖機制御の終了までに、排気浄化触媒の活性化を間に合わせることができる。なお、触媒暖機制御を終了する時刻は、触媒暖機制御を開始した時刻（つまり、図１４の時刻ｔ１）から上述した設定時間が経過するときの時刻であり、別途ＥＣＵ４０によって算出されるものとする。
【００８０】
［実施の形態３での具体的処理］
図１５は、本発明の実施の形態３において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、内燃機関１０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。
【００８１】
図１５に示すルーチンでは、ステップＳ１４０〜Ｓ１５２の処理が実行される。ステップＳ１４０〜Ｓ１５６の処理は、図１３のステップＳ１２０〜Ｓ１３２の処理と同一であることから説明を省略する。
【００８２】
ステップＳ１５２に続いて、エンジン回転速度ＮＥの変動が所定値以上であるか否かが判定される（ステップＳ１５４）。本ステップＳ１５４の処理は、ステップＳ１４４，Ｓ１５０の処理（つまり、図１０のステップＳ１０４の処理）と同一である。ステップＳ１５４では、例えば、エンジン回転速度ＮＥの変動として、現在サイクルから遡った過去数サイクルにおいて膨張行程に要した時間の平均が算出され、算出した平均値と所定値とが比較される。本ステップＳ１５４の処理は、この平均値が所定値よりも小さいと判定されるまで繰り返される。その結果、平均値が所定値よりも小さいと判定された場合（“Ｎｏ”の場合）は、膨張行程噴射の開始時期と点火期間の開始時期の進角によって燃焼安定性が確保されたと推定できるので、ステップＳ１５６に進む。
【００８３】
ステップＳ１５６では、内燃機関１０の始動後における吸入空気量の総量が所定値を上回ったか否かが判定される。内燃機関１０の始動後における吸入空気量の総量は、例えばエアフローメータ４２の検出値に基づいて算出される。本ステップＳ１５６の処理は、吸入空気量の総量が所定値を上回ったと判定されるまで繰り返される。その結果、吸入空気量の総量が所定値を上回ったと判定された場合（“Ｙｅｓ”の場合）は、内燃機関１０が十分に温まったと推定できるので、ステップＳ１５８に進む。
【００８４】
ステップＳ１５８では、膨張行程噴射の開始時期と、点火期間の開始時期とが変更される。本ステップＳ１５８では、膨張行程噴射の開始時期と、点火期間の開始時期とが、例えば図１４で説明した量だけ遅角される。点火期間の開始時期の遅角量の算出手法については、既に説明した通りである。膨張行程噴射の開始時期の遅角量は、点火期間の開始時期の遅角量と同じ量とされる。
【００８５】
以上説明した図１５に示したルーチンによれば、膨張行程噴射の開始時期と点火期間の開始時期の進角によって燃焼安定性が確保され、尚且つ、内燃機関１０が十分に温まったと判定された場合に、点火期間の開始時期を進角前の開始時期よりも遅角させることができる。従って、点火期間の開始時期の進角に伴って減少したエネルギ量を補填して、内燃機関１０の始動後の設定期間に亘って行われる触媒暖機制御の終了までに、排気浄化触媒の活性化を間に合わせることができる。また、点火期間の開始時期の進角量と同じ量だけ膨張行程噴射の開始時期を進角させることができるので、上述した誘引作用に差が生じることを抑えて、点火時期の遅角による排気エネルギの補填に予期しない影響が及ぶことを避けることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０  内燃機関
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  エアフローメータ
４４  クランク角センサ
４６  温度センサ
【図１】
2018003754.tif 000003
【図２】
2018003754.tif 000004
【図３】
2018003754.tif 000005
【図４】
2018003754.tif 000006
【図５】
2018003754.tif 000007
【図６】
2018003754.tif 000008
【図７】
2018003754.tif 000009
【図８】
2018003754.tif 000010
【図９】
2018003754.tif 000011
【図１０】
2018003754.tif 000012
【図１１】
2018003754.tif 000013
【図１２】
2018003754.tif 000014
【図１３】
2018003754.tif 000015
【図１４】
2018003754.tif 000016
【図１５】
2018003754.tif 000017