(57)【要約】【課題】インジェクタからの燃料噴霧の一部がタンブル流の流れ方向の下流側に位置する点火プラグの方向に向かい、且つ、点火プラグ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点火プラグの電極部が配置される機関構成によって排気浄化触媒の活性化制御を行う場合に、当該外郭面と当該電極部との距離が拡大したときの対策を講ずる。【解決手段】触媒暖機制御中は、吸気行程噴射と圧縮行程噴射が行われる（図７上段）。触媒暖機制御中は、電極部３４での放電期間が圧縮上死点よりも遅角側に設定されており、放電期間中に膨張行程噴射が行われる。但し、噴霧外郭面と電極部３４との間の距離が拡大した場合、膨張行程噴射（２回目噴射）に先駆ける形で追加噴射（１回目噴射）が行われる（図７下段）。追加噴射は、圧縮上死点よりも遅角側、且つ、電極部３４での放電の開始時期よりも進角側で行われる。【選択図】図７
2018003749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室上部に設けられて筒内に燃料を直接噴射するインジェクタと、
電極部で発生させた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、前記燃焼室上部、且つ、前記燃焼室内に形成されるタンブル流の流れ方向において前記インジェクタよりも下流側に設けられると共に、前記インジェクタから前記点火プラグに向けて噴射される燃料噴霧の外郭面よりも前記電極部の位置が上方となるように設けられた点火プラグと、
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、少なくとも前記インジェクタによる燃料噴射と、前記点火プラグによる前記電極部での放電とを制御するように構成され、
前記制御装置は、
前記排気浄化触媒を活性化させる吸気行程噴射と膨張行程噴射とを行うように前記インジェクタを制御すると共に、圧縮上死点よりも遅角側の所定期間であって前記膨張行程噴射を行う期間を包含する所定期間に亘って前記電極部で放電火花が発生するように前記点火プラグを制御し、
前記所定期間において放電火花から生じて前記膨張行程噴射による燃料噴霧を巻き込みながら成長させる初期火炎の成長速度が第１判定値を下回ると判定された場合、前記吸気行程噴射と前記膨張行程噴射に加え、圧縮上死点よりも遅角側、且つ、前記電極部での放電火花の発生時期よりも進角側での追加噴射を行うように前記インジェクタを制御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、前記追加噴射の噴射量が、前記膨張行程噴射の噴射量よりも少なくなるように前記インジェクタによる燃料噴射を制御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、前記成長速度が前記第１判定値を下回ると判定された場合、前記成長速度と前記第１判定値との差が大きいほど前記追加噴射の噴射量を増やすように前記インジェクタを制御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、前記追加噴射を行うように前記インジェクタを制御したにも関わらず、前記成長速度が依然として前記第１判定値を下回ると判定された場合は、前記膨張行程噴射の噴射量を増やすように前記インジェクタを制御し、または、前記膨張行程噴射の噴射時期を進角するように前記インジェクタを制御すると共に前記発生時期を進角するように前記点火プラグを制御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】
前記制御装置は、前記追加噴射を行うように前記インジェクタを制御した結果、前記成長速度が前記第１判定値よりも大きい第２判定値を上回ると判定された場合は、前記膨張行程噴射の噴射量を減らすように前記インジェクタを制御し、または、前記膨張行程噴射の噴射時期を遅角するように前記インジェクタを制御し、または、前記所定期間の開始時期を進角するように前記点火プラグを制御し、または、前記膨張行程噴射の噴射時期を遅角するように前記インジェクタを制御すると共に前記発生時期を遅角するように前記点火プラグを制御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６】
前記制御装置は、前記電極部での放電火花の発生後、燃焼質量割合が０％から１０％となるまでのクランク角期間に基づいて前記成長速度の判定を行うことを特徴とする請求項１乃至５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し、詳しくは、インジェクタと点火プラグを燃焼室に備えると共に、燃焼室からの排気を浄化する触媒（排気浄化触媒）を備える内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インジェクタと点火プラグを燃焼室に備える内燃機関に関し、機関暖機の過程において排気浄化触媒の活性化を促進する幾つかの制御技術が提案されている。例えば、特開２００６−０５２６８７号公報には、燃焼室上部の略中央に設けられて筒内に燃料を直接噴射するインジェクタと、燃焼室内の混合気に点火する点火プラグであって、燃焼室上部のうちのインジェクタからの燃料噴霧の一部が直接到達する箇所に設けられた点火プラグと、排気通路に設けられた排気浄化触媒と、を備え、排気浄化触媒の活性化を促進する目的で、膨張行程においてインジェクタによる噴射と点火プラグによる点火とを行う内燃機関の制御装置が開示されている。
【０００３】
この制御装置において、膨張行程での噴射と点火は、吸気行程または圧縮行程での噴射と、その後の点火に追加する形で行われる。具体的には先ず、吸気行程または圧縮行程において１回目の噴射が行われ、その後に１回目の点火が行われる。続いて、膨張行程の中期から後期において排気浄化触媒の活性化を目的とした２回目の噴射が行われ、その後に２回目の点火が行われる。２回目の燃料噴射量は１回目の燃料噴射量に比べて少量であり、２回目の点火は２回目の噴射による燃料噴霧が燃焼室の壁面に到達する前に行われる。インジェクタと点火プラグの位置関係が上述した関係にあり、且つ、２回目の点火が上述した時期に行われることから、この制御装置によれば、２回目の噴射による燃料の殆どを燃焼させて、排気温度を上昇させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０５２６８７号公報
【特許文献２】特開２００９−０２４６２７号公報
【特許文献３】特開２００３−１４８１９９号公報
【特許文献４】特開平０５−２７２３９３号公報
【特許文献５】特開２００８−１９０５１１号公報
【特許文献６】特開２０００−２８２９２０号公報
【特許文献７】特開平１１−２８０５２２号公報
【特許文献８】特開２００９−１８５６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで本発明者は、特開２００６−０５２６８７号公報とは異なる機関構成において、排気浄化触媒を活性化するための制御を検討しているところである。検討に係る機関構成は、インジェクタと点火プラグが共に燃焼室上部に設けられる点、および、インジェクタからの燃料噴霧の一部が点火プラグの方向に向かう点において当該公報の機関構成と共通している。但し、検討に係る機関構成は、点火プラグ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点火プラグの電極部が配置される点において同公報の機関構成と異なっている。また、検討に係る機関構成は、燃焼室に供給される吸気からタンブル流が形成される点においても同公報の機関構成と異なっており、タンブル流の流れ方向で見たときにインジェクタの下流側に点火プラグが配置される機関構成となっている。
【０００６】
燃焼室に形成されるタンブル流は、排気ポート側では燃焼室上部から下部に向かい、吸気ポート側では燃焼室下部から上方に向かうように旋回しており、検討に係る制御はこのようなタンブル流を前提としている。検討に係る制御は、具体的に、吸気行程において噴射を行って燃料噴霧をタンブル流と共に燃焼室内を旋回させつつ、点火プラグによる点火の開始時期（つまり、上記電極部での放電の開始時期）を圧縮上死点よりも遅角側に設定するものである。これに加え、検討に係る制御では、上記電極部での放電期間を圧縮上死点よりも遅角側に設定すると共に、この放電期間中にも噴射を行う。インジェクタから高圧状態で噴射された燃料は、その周囲の空気を持ち去ることで低圧部を形成する（エントレインメント）。そのため、放電期間中に噴射を行うと、点火プラグの方向に向かう燃料噴霧の周囲に形成された低圧部に、電極部に生じた放電火花が誘引される。
【０００７】
タンブル流が発生している燃焼室内で特開２００６−０５２６８７号公報の様な膨張行程の中期から後期にかけての２回目の噴射とその後の２回目の点火を行った場合は、２回目の点火が開始されるまでの間に、２回目の噴射による燃料噴霧の形状がタンブル流や筒内圧力の影響を受けて変化し易い。そのため、点火プラグのプラグ燻りを考慮したインジェクタの位置設計を行うか、或いは、インジェクタの最適な噴射時期を選定しなければ、点火プラグ周りの混合気の濃度が安定せず燃焼変動が大きくなってしまう。この点、上述した誘引作用を活用することで、上記低圧部に誘引された放電火花によって放電期間中の噴射による燃料噴霧を燃焼させ、これにより略同時期において吸気行程での噴射による燃料噴霧を含む混合気と放電火花とから生じた初期火炎をある程度成長させることができる。従って、膨張行程での噴射による燃料噴霧の燃焼を安定化させて、燃焼変動を抑えることができる。
【０００８】
しかし、上述した誘引作用は、放電期間中の噴射によって点火プラグの方向に向かう燃料噴霧の外郭面と、電極部との間の距離が重要である。このため、この距離が拡大したような場合には、誘引作用が不十分となる可能性がある。誘引作用が不十分の場合であっても、放電期間中の噴射による燃料噴霧を含む混合気から初期火炎を成長させることは可能である。しかし、誘引作用が不十分であるということは、放電期間中の噴射による燃料噴霧に放電火花が十分に引き寄せられておらず、放電火花の周囲の混合気の濃度が高まっていないことを意味する。故に、誘引作用が不十分の場合は、初期火炎の成長が抑制されてしまう。そして、検討に係る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。
【０００９】
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、インジェクタからの燃料噴霧の一部がタンブル流の流れ方向の下流側に位置する点火プラグの方向に向かい、且つ、点火プラグ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点火プラグの電極部が配置される機関構成によって排気浄化触媒の活性化制御を行う場合に、当該外郭面と当該電極部との距離が拡大したときの対策を講ずることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃焼室上部に設けられて筒内に燃料を直接噴射するインジェクタと、電極部で発生させた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、前記燃焼室上部、且つ、前記燃焼室内に形成されるタンブル流の流れ方向において前記インジェクタよりも下流側に設けられると共に、前記インジェクタから前記点火プラグに向けて噴射される燃料噴霧の外郭面よりも前記電極部の位置が上方となるように設けられた点火プラグと、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ものである。前記制御装置は、少なくとも前記インジェクタによる燃料噴射と、前記点火プラグによる前記電極部での放電とを制御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吸気行程噴射と膨張行程噴射とを行うように前記インジェクタを制御すると共に、圧縮上死点よりも遅角側の所定期間であって前記膨張行程噴射を行う期間を包含する所定期間に亘って前記電極部で放電火花が発生するように前記点火プラグを制御し、前記所定期間において放電火花から生じて前記膨張行程噴射による燃料噴霧を巻き込みながら成長する初期火炎の成長速度が第１判定値を下回ると判定された場合、前記吸気行程噴射と前記膨張行程噴射に加え、圧縮上死点よりも遅角側、且つ、前記電極部での放電火花の発生時期よりも進角側での追加噴射を行うように前記インジェクタを制御する。
【００１１】
追加噴射による燃料噴霧はタンブル流によって下流方向に運ばれるので、膨張行程噴射が行われる際には電極部の近傍まで移動することになる。そして、膨張行程噴射が行われる際には電極部で放電火花が生じているので、吸気行程での噴射による燃料噴霧を含む混合気と放電火花とから初期火炎が追加噴射による燃料噴霧を巻き込むことで一気に成長することになる。つまり、追加噴射を行うことで、初期火炎が膨張行程噴射による燃料噴霧を巻き込むまでの時間が短縮される。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記追加噴射の噴射量が、前記膨張行程噴射の噴射量よりも少なくなるように前記インジェクタによる燃料噴射を制御してもよい。
【００１３】
追加噴射の噴射時期は、圧縮上死点よりも遅角側、且つ、所定期間よりも進角側であることから、追加噴射の噴射量が多い場合には下降中のピストンの上面に燃料が付着し易くなる。この点、膨張行程噴射の噴射量よりも追加噴射の噴射量を少なくすることで、このような燃料の付着が抑えられ、エミッション規制の対象の１つである粒子数の増加が抑えられる。
【００１４】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記成長速度が前記第１判定値を下回ると判定された場合、前記成長速度と前記第１判定値との差が大きいほど前記追加噴射の噴射量を増やすように前記インジェクタを制御してもよい。
【００１５】
上述したように、追加噴射を行えば、初期火炎が膨張行程噴射による燃料噴霧を巻き込むまでの時間が短縮される。しかし、初期火炎の成長速度が第１判定値を大きく下回ると判定されたような場合には、その後に追加噴射を行ったとしても、初期火炎が膨張行程噴射による燃料噴霧を巻き込むまでの時間が十分に短縮されない可能性がある。この点、初期火炎の成長速度と第１判定値の差が大きいほど追加噴射の噴射量を増やすことで、初期火炎が膨張行程噴射による燃料噴霧を巻き込むまでの時間を十分に短縮することが可能となる。
【００１６】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記追加噴射を行うように前記インジェクタを制御したにも関わらず、前記成長速度が依然として前記第１判定値を下回ると判定された場合は、前記膨張行程噴射の噴射量を増やすように前記インジェクタを制御し、または、前記膨張行程噴射の噴射時期を進角するように前記インジェクタを制御すると共に前記発生時期を進角するように前記点火プラグを制御してもよい。
【００１７】
膨張行程噴射の噴射量を増やせば、膨張行程噴射による燃料噴霧がより広範囲に拡散することになるので、追加噴射による燃料噴霧を巻き込むことで成長した初期火炎が、膨張行程噴射による燃料噴霧を更に巻き込むまでの時間が短縮される。
膨張行程噴射の噴射時期と所定期間の開始時期を進角すれば、筒内圧力が高まることになる。筒内圧力が高くなれば、膨張行程噴射による燃料噴霧が進行方向に拡散し難くなるので、当該燃料噴霧が太くなる。膨張行程噴射による燃料噴霧が太くなれば、点火プラグの方向に向かう燃料噴霧の外郭面と電極部との間の距離が短くなるので、追加噴射による燃料噴霧を巻き込むことで成長した初期火炎が、膨張行程噴射による燃料噴霧を更に巻き込むまでの時間が短縮される。
【００１８】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記追加噴射を行うように前記インジェクタを制御した結果、前記成長速度が前記第１判定値よりも大きい第２判定値を上回ると判定された場合は、前記膨張行程噴射の噴射量を減らすように前記インジェクタを制御し、または、前記膨張行程噴射の噴射時期を遅角するように前記インジェクタを制御し、または、前記所定期間の開始時期を進角するように前記点火プラグを制御し、または、前記膨張行程噴射の噴射時期を遅角するように前記インジェクタを制御すると共に前記発生時期を遅角するように前記点火プラグを制御してもよい。
【００１９】
膨張行程噴射の噴射量を減らせば、膨張行程噴射による燃料噴霧がより狭い範囲に拡散することになるので、追加噴射による燃料噴霧を巻き込むことで成長した初期火炎が、膨張行程噴射による燃料噴霧を更に巻き込むまでの時間が長くなる。
膨張行程噴射の噴射時期を遅角すれば、追加噴射の燃料噴霧を巻き込むことで成長した初期火炎が、膨張行程噴射による燃料噴霧を更に巻き込むまでの時間が長くなる。
電極部での放電火花の発生時期を進角すれば、放電火花から生じた初期火炎が追加噴射による燃料噴霧を巻き込んで早期に成長するものの、この初期火炎が膨張行程噴射による燃料噴霧を更に巻き込むまでの時間が長くなる。
膨張行程噴射の噴射時期と電極部での放電火花の発生時期を遅角すれば、筒内圧力が下がることになる。筒内圧力が下がれば、膨張行程噴射による燃料噴霧が進行方向に拡散し易くなるので、当該燃料噴霧が細くなる。膨張行程噴射による燃料噴霧が細くなれば、点火プラグの方向に向かう燃料噴霧の外郭面と電極部との間の距離が拡大するので、追加噴射による燃料噴霧を巻き込むことで成長した初期火炎が、膨張行程噴射による燃料噴霧を更に巻き込むまでの時間が長くなる。
【００２０】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記電極部での放電火花の発生後、燃焼質量割合が０％から１０％となるまでのクランク角期間に基づいて前記成長速度の判定を行ってもよい。
【００２１】
電極部での放電火花の発生後、燃焼質量割合が０％から１０％となるまでのクランク角期間に基づけば、初期火炎の成長速度の判定を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、放電期間中の噴射によって点火プラグの方向に向かう燃料噴霧の外郭面と、電極部との間の距離が拡大した場合に、追加噴射の燃料噴霧を巻き込むことで成長した初期火炎が、膨張行程噴射による燃料噴霧を更に巻き込むまでの時間を最適な範囲に収めることが可能となる。よって、サイクル間の燃焼変動を小さくしてドライバビリティに影響が出るのを良好に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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】内燃機関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３４での放電期間を示す図である。
【図４】燃焼変動率と、膨張行程噴射での燃料噴射量との関係を示す図である。
【図５】膨張行程噴射による放電火花の誘引作用を説明するための図である。
【図６】触媒暖機制御の問題点を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態１の触媒暖機制御の概要を説明する図である。
【図８】膨張行程での２回噴射を行う場合の筒内状態を説明する図である。
【図９】インジェクタの開弁期間τと噴射燃料量との関係の一例を示す図である。
【図１０】粒子数ＰＮおよび燃焼変動率と、燃料噴射量との関係の一例を示す図である。
【図１１】内燃機関１０の冷間始動中のエンジン冷却水温と、噴射期間Ｄ１との関係の一例を示す図である。
【図１２】噴射期間Ｄ１の満了時期と粒子数ＰＮとの関係の一例を示す図である。
【図１３】燃焼変動率とＳＡ−ＣＡ１０との関係を示す図である。
【図１４】距離ＤＴに関する判定値を説明する図である。
【図１５】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１６】本発明の実施の形態２の触媒暖機制御の概要を説明する図である。
【図１７】膨張行程１回目噴射の噴射量を増やす場合の筒内状態を説明する図である。
【図１８】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１９】本発明の実施の形態３の触媒暖機制御の概要を説明する図である。
【図２０】膨張行程２回目噴射の噴射量を増やす場合の筒内状態を説明する図である。
【図２１】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。
【図２２】本発明の実施の形態４の触媒暖機制御の概要を説明する図である。
【図２３】膨張行程での２回噴射と放電の開始時期を進角する場合の筒内状態を説明する図である。
【図２４】本発明の実施の形態４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２５】本発明の実施の形態５の触媒暖機制御の概要を説明する図である。
【図２６】本発明の実施の形態５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２７】本発明の実施の形態６の触媒暖機制御の概要を説明する図である。
【図２８】本発明の実施の形態６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２９】本発明の実施の形態７の触媒暖機制御の概要を説明する図である。
【図３０】本発明の実施の形態７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３１】本発明の実施の形態８の触媒暖機制御の概要を説明する図である。
【図３２】本発明の実施の形態８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】
【００２４】
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。
【００２５】
実施の形態１．
先ず、図１乃至図１５を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００２６】
［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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、燃焼室２０の上部に設けられた筒内圧センサ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、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。
【００３１】
［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、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。
【００３２】
触媒暖機制御について、図２乃至図４を参照して説明する。図２には、内燃機関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２回噴射（以下「吸気行程噴射」ともいう。）と、圧縮行程での１回噴射（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上昇に合わせ、触媒暖機制御を開始すべく、圧縮行程噴射が膨張行程での１回噴射（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。
【００３３】
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３４での放電期間が示されている。図３に示すように、吸気行程噴射の１回目はクランク角ａ０（一例としてＢＴＤＣ３００°近傍）において開始され、２回目はクランク角ｂ０（一例としてＢＴＤＣ２６０°近傍）において開始される。吸気行程噴射の２回目は、燃焼室２０内の混合気の均質性を高める目的で行われるものである。但し、クランク角ｂ０で燃料を一度に噴射してしまうと、燃焼室２０の壁面に付着する燃料量が多くなり、エミッション規制の対象の１つである粒子数ＰＮ（Ｐarticulate Ｎumber）が増えてしまう。このような事態を避けるために、吸気行程噴射の２回目の一部を１回目に分担させている。因みに本実施の形態では、吸気行程噴射の２回目の噴射量の半分を１回目の噴射量に分担させているので、図３に示す１回目の噴射期間Ａ０と２回目の噴射期間Ｂ０が等しくなっている。なお、吸気行程噴射の２回目の噴射量と１回目の噴射量を変えてもよいし、吸気行程での噴射総数を３回以上としてもよい。
【００３４】
また、図３に示すように、触媒暖機制御中は、電極部３４での放電期間（所定期間）が圧縮上死点よりも遅角側に設定されている。圧縮上死点よりも遅角側に放電期間を設定しているのは排気温度を上昇させるためであり、この放電期間中に膨張行程噴射が行われる。より詳細に述べると、電極部３４での放電の開始時期（一例としてＡＴＤＣ２５〜３５°近傍）よりも遅角側のクランク角ｃ０において膨張行程噴射が開始され、電極部３４での放電の終了時期よりも進角側で噴射期間Ｃ０が満了する。但し、電極部３４での放電の開始時期とクランク角ｃ０が一致していてもよいし、電極部３４での放電の終了時期と噴射期間Ｃ０の満了時期が一致していてもよい。放電期間中に膨張行程噴射を行うのは、誘引作用によって膨張行程噴射による燃料を確実に燃焼させるためである。なお、この誘引作用の詳細については後述する。
【００３５】
図３に示した噴射期間Ｃ０は、触媒暖機制御中と同等の運転条件において得られる燃焼変動率と、膨張行程噴射での燃料噴射量との関係に基づいて設定されている。図４にはこの関係の一例が示されている。図４に示すように、触媒暖機制御中と同等の運転条件において得られる燃焼変動率は、特定の燃料噴射量の範囲において下に凸となる。噴射期間Ｃ０は、この燃焼変動率が最も小さくなるときの燃料噴射量に相当する噴射期間として設定されている（一例として５ｍｍ３／ｓｔ程度）。
【００３６】
［誘引作用を活用した触媒暖機制御とその問題点］
図５は、膨張行程噴射による放電火花の誘引作用を説明するための図である。図５の上段および中段には、電極部３４での放電期間中の２つの放電火花の状態が描かれている。図５の上段が膨張行程噴射を行わない場合に相当し、図５の中段および下段が膨張行程噴射を行った場合に相当している。なお、説明の便宜上、図５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。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がタンブル流の流れ方向に延びる（図５上段）。一方、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がタンブル流の流れ方向とは逆の方向に誘引される（図５中段）。そうすると、吸気行程噴射による燃料噴霧を含む混合気と放電火花とから生じた初期火炎が、膨張行程噴射による燃料噴霧を巻き込んで一気に成長する（図５下段）。
【００３７】
膨張行程噴射による燃料噴霧は、タンブル流や筒内圧力の影響を受ける。そのため、放電期間よりも前の期間において膨張行程噴射を行った場合は、膨張行程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い、燃焼変動が大きくなり易い。この点、図５の中段に示した誘引作用を活用する触媒暖機制御によれば、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。）を安定化させることができるので、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を含む混合気を更に巻き込む燃焼（以下「主燃焼」ともいう。）をも安定化させることができる。
【００３８】
しかしこの誘引作用は、噴霧外郭面と電極部３４との間の距離（以下「距離ＤＴ」ともいう。）が重要である。そのため、経年劣化等の理由で距離ＤＴが拡大したような場合には、誘引作用が不十分となる可能性がある。図６は、触媒暖機制御の問題点を説明する図である。図６の上段に示すように、膨張行程噴射による燃料噴霧の中心軸が燃焼室２０の下部方向（つまり、ピストン１８の上面方向）に移動した場合には、噴霧外郭面と電極部３４との間の距離が拡大して誘引作用が不十分となる。そうすると、図６の下段に示すように、膨張行程噴射による燃料噴霧を巻き込んだ初期火炎の成長が抑制され、当該初期火炎の成長速度、すなわち、初期燃焼の速度が低下してしまう。そして、触媒暖機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。
【００３９】
［実施の形態１の触媒暖機制御の特徴］
そこで、本実施の形態では、触媒暖機制御中に距離ＤＴに関する判定を行う。そして、距離ＤＴが拡大したと判定された場合には、吸気行程での２回噴射と、膨張行程での２回噴射とを行う。吸気行程での２回噴射は、先に説明した吸気行程噴射と基本的に同じである。膨張行程での２回噴射は、先に説明した膨張行程噴射と、膨張行程噴射に先駆ける形で行われる追加噴射とから構成される。追加噴射は、圧縮上死点よりも遅角側、且つ、電極部３４での放電の開始時期よりも進角側で行われる。なお、説明の便宜上、以下の説明においては、追加噴射を「膨張行程１回目噴射」ともいい、膨張行程噴射を「膨張行程２回目噴射」ともいう。
【００４０】
図７は、本発明の実施の形態１の触媒暖機制御の概要を説明する図である。図３同様、図７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３４での放電期間が示されている。図７の上段は、距離ＤＴが拡大していない場合、または、距離ＤＴが拡大しているものの、その判定がなされていない場合の制御に相当している。このような場合、図３で説明した制御（燃料噴射制御および放電制御）と同一の制御が行われる。
【００４１】
図７の下段は、距離ＤＴが拡大したと判定された場合の制御に相当している。この場合は、放電制御（放電の開始時期および期間）はそのままで、燃料噴射制御（燃料噴射の開始時期および期間）が部分的に変更される。すなわち、膨張行程１回目噴射がクランク角ｄ１において開始され、噴射期間Ｄ１に亘って行われる。また、膨張行程２回目噴射がクランク角ｃ１において開始され、噴射期間Ｃ１に亘って行われる。ここで、クランク角ｃ１はクランク角ｃ０と一致しており、噴射期間Ｃ１は噴射期間Ｃ０と等しい期間に設定されている。また、噴射期間Ｄ１の満了時期とクランク角ｃ１との間のインターバルは、インジェクタ３０のチャージに要する期間（一例として１０°）に相当するものである。噴射期間Ｄ１の詳細については後述する。
【００４２】
また、図７の下段では、クランク角ａ１において吸気行程噴射の１回目が開始され、クランク角ｂ１において吸気行程噴射の２回目が開始される。ここで、クランク角ａ１，ｂ１は、クランク角ａ０，ｂ０と一致している。また、吸気行程噴射の１回目の噴射期間Ａ１と２回目の噴射期間Ｂ１は等しい期間に設定されている。但し、噴射期間Ａ１，Ｂ１は、噴射期間Ａ０（＝Ｂ０）よりも短い期間に設定される。この理由は、図７の上段と下段において１燃焼サイクルでの総噴射量を等しくするためである。故に、噴射期間Ａ１，Ｂ１は噴射期間Ｄ１の半分だけ噴射期間Ａ０（または噴射期間Ｂ０）よりも短い（Ａ１＝Ｂ１＝Ａ０−Ｄ１／２）。なお、１燃焼サイクルでの総噴射量は、筒内空燃比がストイキに等しくなるようにＥＣＵ４０において別途算出されている。
【００４３】
図８は、膨張行程での２回噴射を行う場合の筒内状態を説明する図である。図８の上段と中段に描かれる「燃料噴霧(i)」は、膨張行程１回目噴射による燃料噴霧のうちの、点火プラグ３２に最も近づく燃料噴霧に相当している。図８の中段と下段に描かれる「燃料噴霧(ii)」は、膨張行程２回目噴射による燃料噴霧のうちの、点火プラグ３２に最も近づく燃料噴霧に相当している。燃焼室２０にはタンブル流が形成されているので、燃料噴霧(i)はこのタンブル流の流れ方向の下流側に運ばれる（図８上段および中段）。そうすると、膨張行程２回目噴射の際には燃料噴霧(i)が電極部３４の近傍まで移動することになる（図８中段）。また、膨張行程２回目噴射の際には電極部３４に放電火花が生じており、この放電火花と吸気行程噴射による燃料噴霧を含む混合気とから生じた初期火炎が、燃料噴霧(i)を巻き込んで一気に成長する（図８下段）。このように、膨張行程１回目噴射を行えば、初期火炎が燃料噴霧(ii)を巻き込むまでの時間が短縮される。つまり、初期燃焼の速度低下が抑制される。
【００４４】
［膨張行程１回目噴射の詳細］
図７に示したクランク角ｄ１と噴射期間Ｄ１の詳細について、図９乃至図１２を参照して説明する。図９は、インジェクタの開弁期間τと噴射燃料量との関係の一例を示す図である。図８で説明した燃料噴霧(i)の移動を実現するために、本実施の形態では噴射期間Ｄ１を噴射期間Ｃ１よりも短く設定する。但し、図９に示すように、開弁期間τが極めて短い領域では開弁期間τと噴射燃料量が線形関係を示さない。この非線形性は、インジェクタの構造に因るものである。故に、噴射期間Ｄ１の設定に際しては、図９に示す上限と下限で囲まれるパーシャルリフト安定域（一例として１〜５ｍｍ３／ｓｔ（３０ＭＰａ））の燃料噴射量を採用している。
【００４５】
図１０は、粒子数ＰＮおよび燃焼変動率と、燃料噴射量との関係の一例を示す図である。図１０の横軸は図９の縦軸に対応している。図１０の上段に示すように、粒子数ＰＮは燃料噴射量が多くなるほど増加する。また、燃焼状態が正常な場合（正常時）と燃焼状態が悪化した場合（燃焼悪化時）とを比較すると、正常な場合よりも悪化した場合に粒子数ＰＮがより多くなる。一方、図１０の上段に示すように、燃焼変動率は、上限と下限で囲まれる範囲において下に凸となる。また、燃焼状態が正常な場合（正常時）と燃焼状態が悪化した場合（燃焼悪化時）とを比較すると、正常な場合よりも悪化した場合に燃焼変動率がより高くなる。本実施の形態では、粒子数ＰＮの方が燃焼変動率よりも優先順位が高いとして、パーシャルリフト安定域の下限に相当する燃料噴射量を採用している（図１０上段参照）。なお、粒子数ＰＮではなく燃焼変動率を優先してもよいし、粒子数ＰＮと燃焼変動率のバランスを優先してもよい。
【００４６】
図１１は、内燃機関１０の冷間始動中のエンジン冷却水温と、噴射期間Ｄ１との関係の一例を示す図である。図１１の下段に示すように、噴射期間Ｄ１は、冷間始動中のエンジン冷却水温に関係なく一定に設定される。なお、図１１の上段および下段に示すように、噴射期間Ｃ０，Ｃ１も、冷間始動中のエンジン冷却水温に関係なく一定に設定される。
【００４７】
図１２は、噴射期間Ｄ１の満了時期（＝ｄ１＋Ｄ１）と粒子数ＰＮとの関係の一例を示す図である（但し、噴射期間Ｄ１は一定）。図１２に示すように、圧縮上死点以降では、満了時期が遅角されるほど粒子数ＰＮが減少する。この理由は、膨張行程では、ピストン１８が下降するほどその上面に付着する燃料量が減るからである。但し、図８で説明した燃料噴霧(i)の移動を実現するためには、電極部３４での放電期間よりも満了時期を進角側に設定する必要がある。また、上述したインジェクタ３０のチャージ時間を考慮すると、満了時期をクランク角ｃ１に近づけ過ぎることもできない。満了時期は少なくともこれらの観点に基づいて決定される（一例としてＡＴＤＣ１５°〜２０°）。そして、決定した満了時期から噴射期間Ｄ１だけ遡ることでクランク角ｄ１が設定される。
【００４８】
［距離ＤＴに関する判定］
膨張行程１回目噴射を行うか否かは、距離ＤＴに関する判定に基づいて判断される。本実施の形態では、点火時期（つまり、電極部３４での放電開始時期）から、燃焼質量割合（ＭＦＢ）が１０％に到達するまでのクランク角期間ＣＡ０−ＣＡ１０（以下「ＳＡ−ＣＡ１０」ともいう。）を活用してこの判定を行う。なお、ＭＦＢは、筒内圧センサ４２とクランク角センサ４４を利用して得られる筒内圧データの解析結果に基づいて算出され、算出したＭＦＢに基づいてＳＡ−ＣＡ１０が算出される。なお、筒内圧データの解析結果からＭＦＢを算出する手法や、ＳＡ−ＣＡ１０を算出する手法については、例えば特開２０１５−０９４３３９号公報や特開２０１５−０９８７９９号公報に詳述されていることから、本明細書での説明は省略する。
【００４９】
図１３は、燃焼変動率とＳＡ−ＣＡ１０との関係を示す図である。図１３に示すように、ＳＡ−ＣＡ１０が長くなるほど、燃焼変動率が大きくなる。ここで、燃焼変動率が大きくなる原因の１つとして、距離ＤＴが拡大して初期燃焼の速度が低下することは既に述べたとおりである（図６下段の説明参照）。故に、これに基づけば、算出されたＳＡ−ＣＡ１０が距離ＤＴの拡大前のＳＡ−ＣＡ１０、すなわち、正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも長くなった場合は、その原因の１つが距離ＤＴの拡大に伴う初期燃焼の速度の低下にあると推測できることになる。
【００５０】
図１４は、距離ＤＴに関する判定値を説明する図である。図１４に示すように、本実施の形態では、実際に算出されたＳＡ−ＣＡ１０（以下「実ＳＡ−ＣＡ１０」ともいう。）が、正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間（一例として５°）以上長くなった場合に、距離ＤＴが拡大していると判定する。なお、正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間だけ長いＳＡ−ＣＡ１０については、「正常時のＳＡ−ＣＡ１０」を事前の適合により求めた上で、設定されているものとする。
【００５１】
［実施の形態１での具体的処理］
図１５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、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。）が選択されている間、繰り返し実行されるものとする。
【００５２】
図１５に示すルーチンでは、先ず、膨張行程で１回噴射する燃料噴射制御が実行される（ステップＳ１００）。本ステップＳ１００では具体的に、吸気行程噴射の噴射量（噴射期間Ａ０，Ｂ０）と、噴射時期（クランク角ａ０，ｂ０）とが設定される。また、膨張行程噴射の噴射量（噴射期間Ｃ０）と、噴射時期（クランク角ｃ０）とが設定される。
【００５３】
ステップＳ１００に続いて、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間以上長いか否かが判定される（ステップＳ１０２）。本ステップＳ１０２では、ＥＣＵ４０において別途算出された実ＳＡ−ＣＡ１０が取得され、正常時のＳＡ−ＣＡ１０（設定値）と比較される。比較の結果、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間以上長いと判定された場合（“Ｙｅｓ”の場合）は、ステップＳ１０４に進む。一方、そうでないと判定された場合（“Ｎｏ”の場合）は、本ルーチンを抜ける。
【００５４】
ステップＳ１０４では、膨張行程で２回噴射する燃料噴射制御が実行される。本ステップＳ１０４では具体的に、吸気行程噴射の噴射量（噴射期間Ａ１，Ｂ１）と、噴射時期（クランク角ａ１，ｂ１）とが設定される。また、膨張行程１回目噴射の噴射量（噴射期間Ｄ１）と、噴射時期（クランク角ｄ１）とが設定される。更に、膨張行程２回目噴射の噴射量（噴射期間Ｃ１）と、噴射時期（クランク角ｃ１）とが設定される。
【００５５】
以上説明した実施の形態１によれば、次のような効果を得ることができる。すなわち、距離ＤＴが拡大していない場合には、図３で説明した膨張行程噴射によって初期燃焼を安定化させて、これにより主燃焼を安定化させて、燃焼変動を抑えることができる。また、距離ＤＴが拡大した場合であっても、図７の下段で説明した膨張行程１回目噴射によって初期燃焼を安定化させて、燃焼変動を抑えることができる。また、主燃焼を安定化させることもできる。
【００５６】
［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。そのため、図８で説明した膨張行程１回目噴射による燃料噴霧（つまり、燃料噴霧(i)）の電極部３４方向への移動を実現できる。なお、本変形例は、後述する実施の形態２乃至８にも同様に適用できる。
【００５７】
また、上記実施の形態１では、ＳＡ−ＣＡ１０を利用して距離ＤＴの拡大に関する判定を行った。しかし、ＳＡ−ＣＡ１０の代わりに、初期燃焼の速度と相関を有する公知のパラメータを用いて、距離ＤＴの拡大に関する判定を行ってもよい。つまり、初期燃焼の速度をその判定値（第１の判定値）と比較することのできる公知のパラメータであれば、ＳＡ−ＣＡ１０の代わりに用いることができる。なお、本変形例は、後述する実施の形態２乃至８にも同様に適用できる。
【００５８】
実施の形態２．
次に、図１６乃至図１８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。
【００５９】
［実施の形態２の触媒暖機制御の特徴］
上記実施の形態１では、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間以上長くなった場合に、距離ＤＴが拡大していると判定して膨張行程１回目噴射を行った。但し、膨張行程１回目噴射の燃料噴射量には、パーシャルリフト安定域の燃料噴射量を採用していることから（図１０参照）、次のような問題がある。すなわち、ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間以上長く、且つ、両者のクランク角期間が大きいときには、膨張行程１回目噴射を行ったにも関わらず、初期火炎が膨張行程２回目噴射による燃料噴霧を巻き込むまでの時間が十分に短縮されない可能性がある。そこで、本実施の形態では、距離ＤＴが拡大していると判定された場合に、上記クランク角期間に応じて、膨張行程１回目噴射の噴射量を増やす。
【００６０】
図１６は、本発明の実施の形態２の触媒暖機制御の概要を説明する図である。図７同様、図１６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３４での放電期間が示されている。図１６の上段および中段には、図７の上段および中段と同一の制御が示されている。また、図１６に示す放電制御（放電の開始時期および期間）も図７で説明した放電制御と同一である。従って、これらの制御についての説明は省略する。
【００６１】
図１６の下段に、距離ＤＴが拡大したと判定された場合の制御が示されている。この場合は、膨張行程１回目噴射がクランク角ｄ２において開始され、噴射期間Ｄ２に亘って行われる。噴射期間Ｄ２は噴射期間Ｄ１よりも長い期間に設定されており、噴射期間Ｄ２と噴射期間Ｄ１の差は、上記クランク角期間が長くなるほど大きくなるように、上記クランク角期間に応じて別途算出されている。
【００６２】
ここで、膨張行程２回目噴射はクランク角ｃ２において開始され、噴射期間Ｃ２に亘って行われる。また、クランク角ｃ２はクランク角ｃ１と一致しており、噴射期間Ｃ２は噴射期間Ｃ１と等しい期間に設定されている。また、噴射期間Ｄ２の満了時期とクランク角ｃ２との間のインターバルは、インジェクタ３０のチャージに要する期間（一例として１０°）に相当するものである。故に、噴射期間Ｄ２が噴射期間Ｄ１よりも長い分だけ、クランク角ｄ２がクランク角ｄ１よりも進角側となる。
【００６３】
また、図１６の下段では、クランク角ａ２において吸気行程噴射の１回目が開始され、クランク角ｂ２において吸気行程噴射の２回目が開始される。ここで、クランク角ａ２，ｂ２は、クランク角ａ１，ｂ１と一致している。また、吸気行程噴射の１回目の噴射期間Ａ２と２回目の噴射期間Ｂ２は等しい期間に設定されている。但し、噴射期間Ａ２，Ｂ２は、噴射期間Ａ１（＝Ｂ１）よりも短い期間に設定される。この理由は、図１６の上段、中段および下段において１燃焼サイクルでの総噴射量を等しくするためである。故に、噴射期間Ａ２，Ｂ２は噴射期間Ｄ２の半分だけ噴射期間Ａ１（または噴射期間Ｂ１）よりも短い（Ａ２＝Ｂ２＝Ａ１−Ｄ２／２）。
【００６４】
図１７は、膨張行程１回目噴射の噴射量を増やす場合の筒内状態を説明する図である。図１７に描かれる「燃料噴霧(i)」および「燃料噴霧(ii)」については、既に図８で説明した通りである。膨張行程１回目噴射の噴射量を増やせば、燃料噴霧(i)がより広い範囲まで拡散する（図１７上段または中段）。そのため、放電火花が吸気行程噴射による燃料噴霧を含む混合気とから生じた初期火炎がその発生直後に燃料噴霧(i)を巻き込んで一気に成長する（図１７下段）。このように、膨張行程１回目噴射の噴射量を増やせば、初期火炎が燃料噴霧(ii)を巻き込むまでの時間が短縮される。従って、上記クランク角期間が大きい場合であっても、初期燃焼の速度低下が抑制される。
【００６５】
［実施の形態２での具体的処理］
図１８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、触媒暖機モードが選択されている間、繰り返し実行されるものとする。
【００６６】
図１８に示すルーチンでは、ステップＳ１００〜Ｓ１０４の処理が実行される。これらの処理については、既に図１５で説明した通りである。ステップＳ１０４に続いて、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間以上長いか否かが判定される（ステップＳ１０６）。本ステップＳ１０６の処理は、ステップＳ１０２の処理と同一である。本ステップＳ１０６において、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間以上長いと判定された場合（“Ｙｅｓ”の場合）は、ステップＳ１０８に進む。一方、そうでないと判定された場合（“Ｎｏ”の場合）は、本ルーチンを抜ける。
【００６７】
ステップＳ１０８では、膨張行程１回目噴射の噴射量を増やす燃料噴射制御が実行される。本ステップＳ１０８では具体的に、吸気行程噴射の噴射量（噴射期間Ａ２，Ｂ２）と、噴射時期（クランク角ａ２，ｂ２）とが設定される。また、膨張行程１回目噴射の噴射量（噴射期間Ｄ２（＞噴射期間Ｄ１））と、噴射時期（クランク角ｄ２）とが設定される。更に、膨張行程２回目噴射の噴射量（噴射期間Ｃ２）と、噴射時期（クランク角ｃ２）とが設定される。
【００６８】
以上説明した実施の形態２によれば、次のような効果を得ることができる。すなわち、上記クランク角期間が大きい場合であっても、上記クランク角期間に応じて膨張行程１回目噴射の噴射量を増やすことで初期燃焼を安定化させて、燃焼変動を抑えることができる。また、主燃焼を安定化させることもできる。
【００６９】
実施の形態３．
次に、図１９乃至図２１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。
【００７０】
［実施の形態３の触媒暖機制御の特徴］
上記実施の形態１では、距離ＤＴが拡大したと判定された場合に、膨張行程１回目噴射を行った。また、上記実施の形態２では、上記クランク角期間に応じて膨張行程１回目噴射の噴射量を増やした。しかし、膨張行程１回目噴射を行ったにも関わらず、距離ＤＴが拡大したと再度判定される場合がある。そこで、本実施の形態では、距離ＤＴが拡大したと再度判定された場合、膨張行程２回目噴射の噴射量を増やす。
【００７１】
図１９は、本発明の実施の形態３の触媒暖機制御の概要を説明する図である。図７同様、図１９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３４での放電期間が示されている。図１９の上段および中段には、図７の上段および中段と同一の制御が示されている。また、図１９に示す放電制御（放電の開始時期および期間）も図７で説明した放電制御と同一である。従って、これらの制御についての説明は省略する。
【００７２】
図１９の下段に、距離ＤＴが拡大したと再度判定された場合の制御が示されている。この場合は、膨張行程１回目噴射がクランク角ｄ３において開始され、噴射期間Ｄ３に亘って行われる。クランク角ｄ３はクランク角ｄ１と一致しており、噴射期間Ｄ３は噴射期間Ｄ１と等しい期間に設定されている。また、膨張行程２回目噴射がクランク角ｃ３において開始され、噴射期間Ｃ３に亘って行われる。クランク角ｃ３はクランク角ｃ１と一致しているが、噴射期間Ｃ３は噴射期間Ｃ１よりも長い期間に設定されている。
【００７３】
また、図１９の下段では、クランク角ａ３において吸気行程噴射の１回目が開始され、クランク角ｂ３において吸気行程噴射の２回目が開始される。ここで、クランク角ａ３，ｂ３は、クランク角ａ１，ｂ１と一致している。また、吸気行程噴射の１回目の噴射期間Ａ３と２回目の噴射期間Ｂ３は等しい期間に設定されている。但し、噴射期間Ａ３，Ｂ３は、噴射期間Ａ１（＝Ｂ１）よりも短い期間に設定される。この理由は、図１９の上段、中段および下段において１燃焼サイクルでの総噴射量を等しくするためである。故に、噴射期間Ａ３，Ｂ３は噴射期間（Ｃ３−Ｃ１）の半分だけ噴射期間Ａ１（または噴射期間Ｂ１）よりも短い（Ａ３＝Ｂ３＝Ａ１−｛（Ｃ３−Ｃ１）／２｝）。
【００７４】
図２０は、膨張行程２回目噴射の噴射量を増やす場合の筒内状態を説明する図である。図２０に描かれる「燃料噴霧(i)」および「燃料噴霧(ii)」については、既に図８で説明した通りである。膨張行程２回目噴射の噴射量を増やせば、燃料噴霧(ii)がより広い範囲まで拡散する（図２０上段または中段）。そのため、燃料噴霧(i)を巻き込むことで成長した初期火炎が、より広い範囲まで拡散した燃料噴霧(ii)を更に巻き込むまでの時間が短縮される（図２０下段）。よって、距離ＤＴが拡大したと再度判定されるような場合であっても、初期燃焼の速度低下が抑制される。
【００７５】
［実施の形態３での具体的処理］
図２１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、触媒暖機モードが選択されている間、繰り返し実行されるものとする。
【００７６】
図２１に示すルーチンでは、ステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理が実行される。これらの処理については、既に図１８で説明した通りである。但し、本ルーチンでは、ステップＳ１０６において、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間以上長いと判定された場合（“Ｙｅｓ”の場合）、ステップＳ１１０に進む。
【００７７】
ステップＳ１１０では、膨張行程２回目噴射の噴射量を増やす燃料噴射制御が実行される。本ステップＳ１１０では具体的に、吸気行程噴射の噴射量（噴射期間Ａ３，Ｂ３）と、噴射時期（クランク角ａ３，ｂ３）とが設定される。また、膨張行程１回目噴射の噴射量（噴射期間Ｄ３）と、噴射時期（クランク角ｄ３）とが設定される。更に、膨張行程２回目噴射の噴射量（噴射期間Ｃ３（＞噴射期間Ｃ１））と、噴射時期（クランク角ｃ３）とが設定される。
【００７８】
以上説明した実施の形態３によれば、次のような効果を得ることができる。すなわち、距離ＤＴが拡大したと再度判定されるような場合であっても、膨張行程２回目噴射の噴射量を増やすことで初期燃焼を安定化させて、燃焼変動を抑えることができる。また、主燃焼を安定化させることもできる。
【００７９】
実施の形態４．
次に、図２２乃至図２４を参照して、本発明の実施の形態４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。
【００８０】
［実施の形態４の触媒暖機制御の特徴］
上記実施の形態３では、距離ＤＴが拡大したと再度判定された場合に、膨張行程２回目噴射の噴射量を増やした。本実施の形態では、距離ＤＴが拡大したと再度判定された場合、膨張行程２回目噴射の噴射量を増やすのではなく、膨張行程での２回噴射（つまり、膨張行程１回目噴射および膨張行程２回目噴射）と、放電の開始時期とを進角する。
【００８１】
図２２は、本発明の実施の形態４の触媒暖機制御の概要を説明する図である。図７同様、図２２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３４での放電期間が示されている。図２２の上段および中段には、図７の上段および中段と同一の制御が示されている。従って、これらの制御についての説明は省略する。
【００８２】
図２２の下段に、距離ＤＴが拡大したと再度判定された場合の制御が示されている。この場合は、膨張行程１回目噴射がクランク角ｄ４において開始され、噴射期間Ｄ４に亘って行われる。また、膨張行程２回目噴射がクランク角ｃ４において開始され、噴射期間Ｃ４に亘って行われる。噴射期間Ｃ４，Ｄ４は、噴射期間Ｃ１，Ｄ１と等しい期間に設定されている。但し、クランク角ｃ４，ｄ４は、クランク角ｃ１，ｄ１よりも進角側に設定されている。また、図２２の下段に示す放電期間は、図２２の上段および中段に示す放電期間と等しい期間に設定されている。但し、図２２の下段に示す放電の開始時期は、図２２の上段および中段に示す放電の開始時期よりも進角側に設定されている。
【００８３】
因みに、クランク角ｄ４がクランク角ｄ１よりも進角側に設定されているのは、噴射期間Ｄ４の満了時期とクランク角ｃ４との間のインターバルがインジェクタ３０のチャージに要する期間に相当するために、クランク角ｃ１の進角量と同量だけ進角させたものである。従って仮に、噴射期間Ｄ４の満了時期とクランク角ｃ４との間のインターバルをインジェクタ３０のチャージに要する期間（一例として１０°）よりも長く設定した場合であって、当該インターバルに余裕があるときには、クランク角ｄ４を進角することなくクランク角ｄ４とクランク角ｄ１を一致させてもよい。
【００８４】
また、図２２の下段では、クランク角ａ４において吸気行程噴射の１回目が開始され、クランク角ｂ４において吸気行程噴射の２回目が開始される。ここで、クランク角ａ４，ｂ４は、クランク角ａ１，ｂ１と一致している。また、吸気行程噴射の１回目の噴射期間Ａ４と２回目の噴射期間Ｂ４は等しい期間に設定されている。また、噴射期間Ａ４，Ｂ４は、噴射期間Ａ１（＝Ｂ１）と等しい期間に設定されている。
【００８５】
図２３は、膨張行程での２回噴射と放電の開始時期を進角する場合の筒内状態を説明する図である。なお、説明の便宜上、図２３には膨張行程２回目噴射による燃料噴霧のうち、点火プラグ３２に近づく２つの燃料噴霧(ii)のみを示す。図２３の上段には、比較用として、膨張行程での２回噴射と放電の開始時期を進角する前の筒内状態が描かれている。図２３の上段と下段を比較すると理解できるように、膨張行程での２回噴射と放電の開始時期を進角した場合は、燃料噴霧(ii)がその進行方向に縮んで太くなる。この理由は、放電の開始時期を進角した場合は、進角しない場合に比べて筒内圧力が高くなり、燃料噴霧(ii)が進行方向に拡散し難くなるためである。燃料噴霧(ii)が太くなれば、燃料噴霧(ii)と点火プラグ３２（電極部３４）との距離が短くなる。そのため、燃料噴霧(i)を巻き込むことで成長した初期火炎が、燃料噴霧(ii)を更に巻き込むまでの時間が短縮される。よって、距離ＤＴが拡大したと再度判定されるような場合であっても、初期燃焼の速度低下が抑制される。
【００８６】
［実施の形態４での具体的処理］
図２４は、本発明の実施の形態４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、触媒暖機モードが選択されている間、繰り返し実行されるものとする。
【００８７】
図２４に示すルーチンでは、ステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理が実行される。これらの処理については、既に図１８で説明した通りである。但し、本ルーチンでは、ステップＳ１０６において、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間以上長いと判定された場合（“Ｙｅｓ”の場合）、ステップＳ１１２に進む。
【００８８】
ステップＳ１１２では、膨張行程での２回噴射の開始時期を進角する燃料噴射制御と、放電の開始時期を進角する放電制御と、が実行される。本ステップＳ１１２では具体的に、吸気行程噴射の噴射量（噴射期間Ａ４，Ｂ４）と、噴射時期（クランク角ａ４，ｂ４）とが設定される。また、膨張行程１回目噴射の噴射量（噴射期間Ｄ４）と、膨張行程２回目噴射の噴射量（噴射期間Ｃ４）と、が設定される。更に、膨張行程１回目噴射の噴射時期（クランク角ｄ４）と、膨張行程２回目噴射の噴射時期（クランク角ｃ４）とが、進角側に設定される。更に、放電の開始時期もこれらの噴射時期の進角量と同量だけ、進角側に設定される。
【００８９】
以上説明した実施の形態４によれば、次のような効果を得ることができる。すなわち、距離ＤＴが拡大したと再度判定されるような場合であっても、膨張行程での２回噴射と放電の開始時期を進角することで初期燃焼を安定化させて、燃焼変動を抑えることができる。また、主燃焼を安定化させることもできる。
【００９０】
実施の形態５．
次に、図２５乃至図２６を参照して、本発明の実施の形態５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。
【００９１】
［実施の形態５の触媒暖機制御の特徴］
上記実施の形態１では、距離ＤＴが拡大したと判定された場合に、膨張行程１回目噴射を行った。しかし、膨張行程１回目噴射を行った結果として、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定される場合がある。初期燃焼の速度の確保という観点からすると、距離ＤＴが縮小し過ぎていたとしても問題はない。しかし、距離ＤＴが縮小し過ぎていると、初期火炎が早期に成長してしまい、タンブル流と共に燃焼室２０内を旋回する燃料噴霧（つまり、吸気行程噴射による燃料噴霧）との距離が離れていることが予想される。そのため、初期燃焼から主燃焼にスムーズに移行できない可能性がある。
【００９２】
そこで、本実施の形態では、膨張行程１回目噴射を行った結果として、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定された場合、膨張行程２回目噴射の噴射量を減らす。つまり、実施の形態３の制御とは逆の制御を行う。距離ＤＴの判定は、上記実施の形態１と同様に、ＳＡ−ＣＡ１０を用いて行う。具体的に、本実施の形態では、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間（一例として５°）以上短くなった場合に、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定する。なお、正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間だけ長いＳＡ−ＣＡ１０については、「正常時のＳＡ−ＣＡ１０」を事前の適合により求めた上で、設定されているものとする。
【００９３】
図２５は、本発明の実施の形態５の触媒暖機制御の概要を説明する図である。図７同様、図２５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３４での放電期間が示されている。図２５の上段および中段には、図７の上段および中段と同一の制御が示されている。また、図２５に示す放電制御（放電の開始時期および期間）も図７で説明した放電制御と同一である。従って、これらの制御についての説明は省略する。
【００９４】
図２５の下段に、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定された場合の制御が示されている。この場合は、膨張行程１回目噴射がクランク角ｄ５において開始され、噴射期間Ｄ５に亘って行われる。クランク角ｄ５はクランク角ｄ１と一致しており、噴射期間Ｄ５は噴射期間Ｄ１と等しい期間に設定されている。また、膨張行程２回目噴射がクランク角ｃ５において開始され、噴射期間Ｃ５に亘って行われる。クランク角ｃ５はクランク角ｃ１と一致しているが、噴射期間Ｃ５は噴射期間Ｃ１よりも短い期間に設定されている。
【００９５】
また、図２５の下段では、クランク角ａ５において吸気行程噴射の１回目が開始され、クランク角ｂ５において吸気行程噴射の２回目が開始される。ここで、クランク角ａ５，ｂ５は、クランク角ａ１，ｂ１と一致している。また、吸気行程噴射の１回目の噴射期間Ａ５と２回目の噴射期間Ｂ５は等しい期間に設定されている。但し、噴射期間Ａ５，Ｂ５は、噴射期間Ａ１（＝Ｂ１）よりも長い期間に設定される。この理由は、図２５の上段、中段および下段において１燃焼サイクルでの総噴射量を等しくするためである。故に、噴射期間Ａ５，Ｂ５は噴射期間（Ｃ１−Ｃ５）の半分だけ噴射期間Ａ１（または噴射期間Ｂ１）よりも長い（Ａ５＝Ｂ５＝Ａ１＋｛（Ｃ１−Ｃ５）／２｝）。
【００９６】
膨張行程２回目噴射の噴射量を減らした場合の筒内状態は、図２０に示した「燃料噴霧(ii)」を減らしたと仮定することで説明できる。すなわち、膨張行程２回目噴射の噴射量を減らせば、膨張行程２回目噴射による燃料噴霧（つまり、図２０の燃料噴霧(ii)）が拡散する範囲が縮小する。そのため、燃料噴霧(i)を巻き込むことで成長した初期火炎が、燃料噴霧(ii)を更に巻き込むまでに時間を要することになり、結果として初期燃焼の速度が遅くなる。よって、初期燃焼の速度を適度な範囲に収めて、初期燃焼から主燃焼への移行を安定化させることができる。
【００９７】
［実施の形態５での具体的処理］
図２６は、本発明の実施の形態５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、触媒暖機モードが選択されている間、繰り返し実行されるものとする。
【００９８】
図２６に示すルーチンでは、ステップＳ１００〜Ｓ１０８の処理が実行される。これらの処理については、既に図１８で説明した通りである。但し、本ルーチンでは、ステップＳ１０６において、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間以上長いと判定された場合（“Ｎｏ”の場合）、ステップＳ１１４に進む。なお、図２６のステップＳ１０８の処理の代わりに、図２１のステップＳ１１０の処理を行ってもよいし、図２４のステップＳ１１２の処理を行ってもよい。
【００９９】
ステップＳ１１４では、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間以上短いか否かが判定される。本ステップＳ１１４では、ＥＣＵ４０において別途算出された実ＳＡ−ＣＡ１０が取得され、正常時のＳＡ−ＣＡ１０（設定値）と比較される。比較の結果、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間以上短いと判定された場合（“Ｙｅｓ”の場合）は、ステップＳ１１６に進む。一方、そうでないと判定された場合（“Ｎｏ”の場合）は、本ルーチンを抜ける。
【０１００】
ステップＳ１１６では、膨張行程２回目噴射の噴射量を減らした燃料噴射制御が実行される。本ステップＳ１１６では具体的に、吸気行程噴射の噴射量（噴射期間Ａ５，Ｂ５）と、噴射時期（クランク角ａ５，ｂ５）とが設定される。また、膨張行程１回目噴射の噴射量（噴射期間Ｄ５）と、噴射時期（クランク角ｄ５）とが設定される。更に、膨張行程２回目噴射の噴射量（噴射期間Ｃ５（＜噴射期間Ｃ１））と、噴射時期（クランク角ｃ５）とが設定される。
【０１０１】
以上説明した実施の形態５によれば、次のような効果を得ることができる。すなわち、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定された場合に、膨張行程２回目噴射の噴射量を減らすことで、初期燃焼の速度を適度な範囲に収めて、初期燃焼から主燃焼への移行を安定化させることができる。
【０１０２】
［実施の形態５の変形例］
ところで、上記実施の形態５では、ＳＡ−ＣＡ１０を利用して距離ＤＴの縮小に関する判定を行った。しかし、ＳＡ−ＣＡ１０の代わりに、初期燃焼の速度と相関を有する公知のパラメータを用いて、距離ＤＴの縮小に関する判定を行ってもよい。つまり、初期燃焼の速度をその判定値（第２の判定値）と比較することのできる公知のパラメータであれば、ＳＡ−ＣＡ１０の代わりに用いることができる。なお、本変形例は、後述する実施の形態６乃至８にも同様に適用できる。
【０１０３】
実施の形態６．
次に、図２７乃至図２８を参照して、本発明の実施の形態６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。
【０１０４】
［実施の形態６の触媒暖機制御の特徴］
上記実施の形態５では、膨張行程１回目噴射を行った結果として、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定された場合に、膨張行程２回目噴射の噴射量を減らした。本実施の形態では、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定された場合、膨張行程２回目噴射の噴射量を減らすのではなく、膨張行程２回目噴射の開始時期を遅角する。
【０１０５】
図２７は、本発明の実施の形態６の触媒暖機制御の概要を説明する図である。図７同様、図２７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３４での放電期間が示されている。図２７の上段および中段には、図７の上段および中段と同一の制御が示されている。また、図２７に示す放電制御（放電の開始時期および期間）も図７で説明した放電制御と同一である。従って、これらの制御についての説明は省略する。
【０１０６】
図２７の下段に、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定された場合の制御が示されている。この場合は、膨張行程１回目噴射がクランク角ｄ６において開始され、噴射期間Ｄ６に亘って行われる。クランク角ｄ６はクランク角ｄ１と一致しており、噴射期間Ｄ６は噴射期間Ｄ１と等しい期間に設定されている。また、膨張行程２回目噴射がクランク角ｃ６において開始され、噴射期間Ｃ６に亘って行われる。噴射期間Ｃ６は噴射期間Ｃ１と等しい期間に設定されているが、クランク角ｃ６はクランク角ｃ１よりも遅角側に設定されている。このため、クランク角ｃ６と噴射期間Ｄ６の満了時期の間のインターバルが、インジェクタ３０のチャージに要する期間（一例として１０°）よりも拡大する（１０°＋α）。
【０１０７】
また、図２７の下段では、クランク角ａ６において吸気行程噴射の１回目が開始され、クランク角ｂ６において吸気行程噴射の２回目が開始される。ここで、クランク角ａ６，ｂ６は、クランク角ａ１，ｂ１と一致している。また、吸気行程噴射の１回目の噴射期間Ａ６と２回目の噴射期間Ｂ６は等しい期間に設定されている。また、噴射期間Ａ６，Ｂ６は、噴射期間Ａ１（＝Ｂ１）と等しい期間に設定されている。
【０１０８】
膨張行程２回目噴射の開始時期を遅角すれば、膨張行程１回目噴射の燃料噴霧を巻き込むことで成長した初期火炎が、膨張行程２回目噴射による燃料噴霧を更に巻き込むまでに時間を要することになり、結果として初期燃焼の速度が遅くなる。よって、初期燃焼の速度を適度な範囲に収めて、初期燃焼から主燃焼への移行を安定化させることができる。
【０１０９】
［実施の形態６での具体的処理］
図２８は、本発明の実施の形態６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、触媒暖機モードが選択されている間、繰り返し実行されるものとする。
【０１１０】
図２８に示すルーチンでは、ステップＳ１００〜Ｓ１０８，Ｓ１１４の処理が実行される。これらの処理については、既に図２６で説明した通りである。但し、本ルーチンでは、ステップＳ１１４において、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間以上短いと判定された場合（“Ｙｅｓ”の場合）、ステップＳ１１８に進む。
【０１１１】
ステップＳ１１８では、膨張行程２回目噴射の開始時期を遅角する燃料噴射制御が実行される。本ステップＳ１１８では具体的に、吸気行程噴射の噴射量（噴射期間Ａ６，Ｂ６）と、噴射時期（クランク角ａ６，ｂ６）とが設定される。また、膨張行程１回目噴射の噴射量（噴射期間Ｄ６）と、噴射時期（クランク角ｄ６）とが設定される。更に、膨張行程２回目噴射の噴射量（噴射期間Ｃ６）が設定される。更に、噴射時期（クランク角ｃ６）が遅角側に設定される。
【０１１２】
以上説明した実施の形態６によれば、次のような効果を得ることができる。すなわち、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定された場合に、膨張行程２回目噴射の開始時期を遅角することで、初期燃焼の速度を適度な範囲に収めて、初期燃焼から主燃焼への移行を安定化させることができる。
【０１１３】
実施の形態７．
次に、図２９乃至図３０を参照して、本発明の実施の形態７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。
【０１１４】
［実施の形態７の触媒暖機制御の特徴］
上記実施の形態５では、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定された場合に、膨張行程２回目噴射の噴射量を減らした。また、上記実施の形態６では、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定された場合、膨張行程２回目噴射の開始時期を遅角させた。本実施の形態では、膨張行程２回目噴射の噴射量や開始時期を変更するのではなく、放電の開始時期を進角する。
【０１１５】
図２９は、本発明の実施の形態７の触媒暖機制御の概要を説明する図である。図７同様、図２９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３４での放電期間が示されている。図２９の上段および中段には、図７の上段および中段と同一の制御が示されている。従って、これらの制御についての説明は省略する。
【０１１６】
図２９の下段に、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定された場合の制御が示されている。この場合は、膨張行程１回目噴射がクランク角ｄ７において開始され、噴射期間Ｄ７に亘って行われる。また、膨張行程２回目噴射がクランク角ｃ７において開始され、噴射期間Ｃ７に亘って行われる。クランク角ｃ７，ｄ７は、クランク角ｃ１，ｄ１と一致している。また、噴射期間Ｃ７，Ｄ７は、噴射期間Ｃ１，Ｄ１と等しい期間に設定されている。また、図２９の下段に示す放電期間は、図２９の上段および中段に示す放電期間と等しい期間に設定されている。但し、図２９の下段に示す放電の開始時期は、図２９の上段および中段に示す放電の開始時期よりも進角側に設定されている。
【０１１７】
また、図２９の下段では、クランク角ａ７において吸気行程噴射の１回目が開始され、クランク角ｂ７において吸気行程噴射の２回目が開始される。ここで、クランク角ａ７，ｂ７は、クランク角ａ１，ｂ１と一致している。また、吸気行程噴射の１回目の噴射期間Ａ７と２回目の噴射期間Ｂ７は等しい期間に設定されている。また、噴射期間Ａ７，Ｂ７は、噴射期間Ａ１（＝Ｂ１）と等しい期間に設定されている。
【０１１８】
放電の開始時期を進角すれば、吸気行程噴射による燃料噴霧を含む混合気と放電火花とから生じた初期火炎が膨張行程噴射１回目による燃料噴霧を巻き込んで早期に成長するものの、この初期火炎が膨張行程２回目噴射による燃料噴霧を更に巻き込むまでに時間を要することになり、結果として初期燃焼の速度が遅くなる。よって、初期燃焼の速度を適度な範囲に収めて、初期燃焼から主燃焼への移行を安定化させることができる。
【０１１９】
［実施の形態７での具体的処理］
図３０は、本発明の実施の形態７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、触媒暖機モードが選択されている間、繰り返し実行されるものとする。
【０１２０】
図３０に示すルーチンでは、ステップＳ１００〜Ｓ１０８，Ｓ１１４の処理が実行される。これらの処理については、既に図２６で説明した通りである。但し、本ルーチンでは、ステップＳ１１４において、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間以上短いと判定された場合（“Ｙｅｓ”の場合）、ステップＳ１２０に進む。
【０１２１】
ステップＳ１２０では、燃料噴射制御と、放電の開始時期を進角する放電制御と、が実行される。本ステップＳ１２０では具体的に、吸気行程噴射の噴射量（噴射期間Ａ７，Ｂ７）と、噴射時期（クランク角ａ７，ｂ７）とが設定される。また、膨張行程１回目噴射の噴射量（噴射期間Ｄ７）と、噴射時期（クランク角ｄ７）とが設定される。更に、膨張行程２回目噴射の噴射量（噴射期間Ｃ７）が設定される。更に、放電の開始時期が進角側に設定される。
【０１２２】
以上説明した実施の形態７によれば、次のような効果を得ることができる。すなわち、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定された場合に、放電の開始時期を進角することで、初期燃焼の速度を適度な範囲に収めて、初期燃焼から主燃焼への移行を安定化させることができる。
【０１２３】
実施の形態８．
次に、図３１乃至図３２を参照して、本発明の実施の形態８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。
【０１２４】
［実施の形態８の触媒暖機制御の特徴］
上記実施の形態６では、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定された場合、膨張行程２回目噴射の開始時期を遅角させた。本実施の形態では、膨張行程２回目噴射の開始時期に加えて、放電の開始時期も遅角する。
【０１２５】
図３１は、本発明の実施の形態８の触媒暖機制御の概要を説明する図である。図７同様、図３１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３４での放電期間が示されている。図３１の上段および中段には、図７の上段および中段と同一の制御が示されている。また、図３１に示す放電制御（放電の開始時期および期間）も図７で説明した放電制御と同一である。従って、これらの制御についての説明は省略する。
【０１２６】
図３１の下段に、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定された場合の制御が示されている。この場合は、膨張行程１回目噴射がクランク角ｄ８において開始され、噴射期間Ｄ８に亘って行われる。クランク角ｄ８はクランク角ｄ１と一致しており、噴射期間Ｄ８は噴射期間Ｄ１と等しい期間に設定されている。また、膨張行程２回目噴射がクランク角ｃ８において開始され、噴射期間Ｃ８に亘って行われる。噴射期間Ｃ８は噴射期間Ｃ１と等しい期間に設定されているが、クランク角ｃ８はクランク角ｃ１よりも遅角側に設定されている。このため、クランク角ｃ８と噴射期間Ｄ８の満了時期の間のインターバルが、インジェクタ３０のチャージに要する期間（一例として１０°）よりも拡大する（１０°＋β）。また、図３１の下段に示す放電の開始時期は、図３１の上段および中段に示す放電の開始時期よりも遅角側に設定されている。
【０１２７】
また、図３１の下段では、クランク角ａ８において吸気行程噴射の１回目が開始され、クランク角ｂ８において吸気行程噴射の２回目が開始される。ここで、クランク角ａ８，ｂ８は、クランク角ａ１，ｂ１と一致している。また、吸気行程噴射の１回目の噴射期間Ａ８と２回目の噴射期間Ｂ８は等しい期間に設定されている。また、噴射期間Ａ８，Ｂ８は、噴射期間Ａ１（＝Ｂ１）と等しい期間に設定されている。
【０１２８】
膨張行程での２回噴射の開始時期と放電の開始時期を遅角した場合の筒内状態は、図２３の上段の「進角前」を「遅角後」に置き換えると共に、図２３の下段の「進角後」を「遅角前」に置き換えることで説明できる。すなわち、膨張行程での２回噴射の開始時期と放電の開始時期を遅角した場合（図２３の上段）は、両者を遅角しない場合（図２３の下段）に比べて、燃料噴霧(ii)がその噴射方向に伸びて細くなる。この理由は、両者を遅角した場合は、遅角しない場合に比べて筒内圧力が低くなり、燃料噴霧(ii)が噴射方向に拡散し易くなるためである。燃料噴霧(ii)が細くなれば、燃料噴霧(ii)と点火プラグ３２（電極部３４）との距離が拡大する。そのため、燃料噴霧(i)を巻き込むことで成長した初期火炎が、燃料噴霧(ii)を更に巻き込むまでに時間を要することになり、結果として初期燃焼の速度が遅くなる。よって、初期燃焼の速度を適度な範囲に収めて、初期燃焼から主燃焼への移行を安定化させることができる。
【０１２９】
［実施の形態８での具体的処理］
図３２は、本発明の実施の形態８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、触媒暖機モードが選択されている間、繰り返し実行されるものとする。
【０１３０】
図３２に示すルーチンでは、ステップＳ１００〜Ｓ１０８，Ｓ１１４の処理が実行される。これらの処理については、既に図２６で説明した通りである。但し、本ルーチンでは、ステップＳ１１４において、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常時のＳＡ−ＣＡ１０よりも所定クランク角期間以上短いと判定された場合（“Ｙｅｓ”の場合）、ステップＳ１２２に進む。
【０１３１】
ステップＳ１２２では、膨張行程２回目噴射の開始時期を遅角する燃料噴射制御と、放電の開始時期を遅角する放電制御と、が実行される。本ステップＳ１２２では具体的に、吸気行程噴射の噴射量（噴射期間Ａ８，Ｂ８）と、噴射時期（クランク角ａ８，ｂ８）とが設定される。また、膨張行程１回目噴射の噴射量（噴射期間Ｄ８）と、噴射時期（クランク角ｄ８）とが設定される。更に、膨張行程２回目噴射の噴射量（噴射期間Ｃ８）が設定される。更に、噴射時期（クランク角ｃ８）が遅角側に設定される。更に、放電の開始時期が遅角側に設定される。
【０１３２】
以上説明した実施の形態８によれば、次のような効果を得ることができる。すなわち、距離ＤＴが縮小し過ぎていると判定された場合に、膨張行程２回目噴射の開始時期と放電の開始時期を遅角することで、初期燃焼の速度を適度な範囲に収めて、初期燃焼から主燃焼への移行を安定化させることができる。
【符号の説明】
【０１３３】
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  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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【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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