(57)【要約】【課題】排気エミッションの改善と燃焼安定性の確保との両立を可能とする。【解決手段】エンジン１０は筒内噴射エンジンであり、燃焼室２３内に燃料を直接噴射するインジェクタ２１と、燃焼室２３内において点火火花を生じさせる点プラグ３４とを備えている。ＥＣＵ４０は、エンジン１０の１燃焼サイクルで点火前に、燃焼室２３内においてそれぞれリーン空燃比の混合気を形成するよう複数回の第１噴射を行わせるとともに、同じく点火前でかつ第１噴射よりも後に、燃焼室２３内においてリッチ空燃比の混合気を形成するよう第２噴射を行わせる。また特に、複数回の第１噴射のうち前に実施される第１噴射が後に実施される第１噴射よりも希薄の混合気を形成するようにしてこれら複数回の第１噴射を実施する。また、点火時期の直前に１回のみ前記第２噴射を実施する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室（２３）内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁（２１）と、前記燃焼室内において点火火花を生じさせる点火手段（３４）とを有し、前記燃料噴射弁から噴射された燃料が前記点火手段の点火により燃焼に供される筒内噴射エンジン（１０）の制御装置（４０）であって、
前記エンジンの１燃焼サイクルで前記点火手段の点火前に、前記燃焼室内においてそれぞれリーン空燃比の混合気を形成するよう前記燃料噴射弁による複数回の第１噴射を行わせる第１噴射制御手段と、
同じく前記点火手段の点火前で、かつ前記第１噴射よりも後に、前記燃焼室内においてリッチ空燃比の混合気を形成するよう前記燃料噴射弁による第２噴射を行わせる第２噴射制御手段と、
を備え、
前記第１噴射制御手段は、前記複数回の第１噴射のうち前に実施される第１噴射が後に実施される第１噴射よりも希薄の混合気を形成するようにしてこれら複数回の第１噴射を実施し、
前記第２噴射制御手段は、前記点火手段による点火時期の直前に１回のみ前記第２噴射を実施するものであることを特徴とする筒内噴射エンジンの制御装置。
【請求項２】
前記第１噴射制御手段は、前記複数回の第１噴射を、前記エンジンの吸気行程にて実施する請求項１に記載の筒内噴射エンジンの制御装置。
【請求項３】
前記点火手段の点火時期を遅角化する点火遅角手段を備え、
前記第２噴射制御手段は、前記点火手段による点火時期が遅角であるほど、前記第２噴射の燃料量を増量する請求項１又は２に記載の筒内噴射エンジンの制御装置。
【請求項４】
前記エンジンの温度を検出する温度検出手段を備え、
前記第２噴射制御手段は、前記温度検出手段により検出されたエンジン温度が低いほど、前記第２噴射の燃料量を増量する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の筒内噴射エンジンの制御装置。
【請求項５】
前記エンジンの実圧縮比を可変とする圧縮比可変手段を備え、
前記第２噴射制御手段は、前記エンジンの実圧縮比が低いほど、前記第２噴射の燃料量を増量する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の筒内噴射エンジンの制御装置。
【請求項６】
前記エンジンにおいて既燃ガスの残留量である内部ＥＧＲ量を算出する手段を備え、
前記第２噴射制御手段は、前記内部ＥＧＲ量が多いほど、前記第２噴射の燃料量を増量する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の筒内噴射エンジンの制御装置。
【請求項７】
前記エンジンの筒内燃焼圧、回転変動又はトルク変動に基づいて燃焼ばらつきを算出する手段を備え、
前記第２噴射制御手段は、前記エンジンの燃焼ばらつきが大きいほど、前記第２噴射の燃料量を増量する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の筒内噴射エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内噴射エンジンの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、省燃費と低排出エミッションとを両立するガソリンエンジンとして、筒内に燃料を直接噴射する構成の筒内噴射エンジンが普及している。この筒内噴射エンジンの特徴としては、従来のポート噴射エンジンに比べて噴射タイミングの自由度、すなわち混合気形成の自由度が向上している点が挙げられる。例えば、エンジンの冷間始動時における触媒早期暖機中には、吸気行程に加えて、点火直前（圧縮行程又は膨張行程）に燃料噴射を行って、点火プラグ付近にリッチ（空気過剰率λ＜１．０）な混合気を形成するようにし、さらに、点火時期を通常の点火時期よりも大きく遅角させる。これにより、排気温度を高め、触媒の暖機を早めることが可能になっている。
【０００３】
また、筒内噴射エンジンでは、排気エミッションの改善、特に排出ＰＭの低減の重要性が増している。これは、従来のポート噴射エンジンにはない、筒内噴射エンジンならではの課題に起因しており、具体的には、燃焼室内において局部的にリッチな部分が形成されてそのリッチ部分で酸素不足が生じること（原因１）、シリンダ壁面やピストン上面に燃料が付着すること（原因２）に起因してＰＭが生成される。
【０００４】
ここで、例えば上記のように点火プラグ付近にリッチな混合気を形成することは、上記原因１からするとＰＭ排出量が増加する。そのため、点火直前の燃料噴射量を、燃焼安定性が維持できる範囲で減らすことが望ましい。ところが、点火直前の燃料噴射量を減らすことは吸気行程の噴射量を増やすことになり、この際にはシリンダ壁面やピストン上面に付着する燃料が増加し、上記原因２から、やはりＰＭを十分に低減することが困難となる。
【０００５】
そこで、こうした問題を解決する技術として、燃料噴射を３回以上に分割して実施し、それにより燃焼室内に層状の混合気を形成することが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１においては、燃焼サイクルごとの燃料噴射に際し、第１噴射により、局所的な空燃比（空気過剰率）が１．０より高い希薄混合気を燃焼室内に生成し、その後、第２噴射により、希薄混合気より濃くかつ希薄混合気に組み入れられる、局所的な空燃比が１．０以下である混合気を燃焼室内に生成し、さらに点火時期の直前に、点火プラグの領域で局所的に濃い点火可能な混合気を生成するための第３噴射を行う構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４７８２８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の先行技術では、第１噴射に続く第２噴射及び第３噴射においていずれもリッチ空燃比の混合気が生成されるようになっており、燃焼室内においては自ずとリッチ空燃比の混合気比率が大きくなる。この場合、ＰＭはストイキ（理論空燃比）を境に急激に排出量が増加することから、ＰＭ排出量の低減を図る上では改善の余地があると考えられる。また他方で、燃焼安定性を確保する観点からすれば、点火プラグ付近を適正にリッチ化することが望ましいと言える。
【０００８】
本発明は、排気エミッションの改善と燃焼安定性の確保との両立を可能とすることができる筒内噴射エンジンの制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
【００１０】
本発明は、筒内噴射エンジンの制御装置であって、エンジンの１燃焼サイクルで点火手段の点火前に、燃焼室内においてそれぞれリーン空燃比の混合気を形成するよう燃料噴射弁による複数回の第１噴射を行わせる第１噴射制御手段と、同じく点火手段の点火前で、かつ前記第１噴射よりも後に、燃焼室内においてリッチ空燃比の混合気を形成するよう燃料噴射弁による第２噴射を行わせる第２噴射制御手段と、を備えている。そして、前記第１噴射制御手段は、前記複数回の第１噴射のうち前に実施される第１噴射が後に実施される第１噴射よりも希薄の混合気を形成するようにしてこれら複数回の第１噴射を実施し、前記第２噴射制御手段は、点火手段による点火時期の直前に１回のみ前記第２噴射を実施するものであることを特徴とする。
【００１１】
上記構成では、筒内噴射エンジンにおける燃焼サイクルごとの各燃料噴射に際し、燃焼室内にリーン空燃比の混合気を形成するための燃料噴射（第１噴射）が２回以上実施されるとともに、その後であって点火時期の直前に、燃焼室内にリッチ空燃比の混合気を形成するための燃料噴射（第２噴射）が１回のみ実施される。これにより、燃焼室内に三層以上に層状化された混合気が形成される。この場合特に、燃焼室内には、点火手段による点火位置付近に限ってリッチ混合気が形成され、その周りに、外側になるほど（すなわちシリンダ壁面やピストン上面に近づくほど）段階的に希薄となるリーン混合気が形成される。
【００１２】
上記のような混合気形成がなされることで、シリンダ壁面やピストン上面の燃料ウエットが生じにくくなり、燃焼室内におけるＰＭ生成の抑制を図ることができる。また、燃焼室の中心（点火手段の点火位置）に近づくほど、混合気が濃化されるため、燃料の着火性及び燃焼性能が確保される。以上により、排気エミッションの改善と燃焼安定性の確保との両立が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図。
【図２】３回の分割噴射が実施される場合の各噴射信号を示すタイムチャート。
【図３】燃焼室内において点火直前の混合気形成の状況を示す概略図。
【図４】燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。
【図５】分割率とＮＥ、負荷との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両に搭載される筒内噴射式の多気筒４サイクルガソリンエンジン（内燃機関）を制御対象とし、当該エンジンにおける各種アクチュエータの電子制御を実施するものとしている。まず、図１によりエンジン制御システムの全体概略構成を説明する。
【００１５】
図１に示す筒内噴射エンジン（以下、エンジン１０という）において、吸気管１１の上流部には吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１２が設けられている。エアフロメータ１２の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１３によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられており、該スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）はスロットルアクチュエータ１３に内蔵されたスロットル開度センサにより検出される。スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されている。
【００１６】
シリンダブロック２０には気筒ごとに電磁駆動式のインジェクタ２１が設けられており、シリンダ内壁とピストン２２の上面（頂部）とにより区画形成される燃焼室２３内にはインジェクタ２１から燃料が直接噴射される。インジェクタ２１が筒内噴射用の燃料噴射弁に相当する。インジェクタ２１に対しては、高圧ポンプを有してなる高圧燃料システムから高圧燃料が供給されるようになっている。
【００１７】
高圧燃料システムについて簡単に説明する。本システムは、主たる構成として、燃料タンク２４内の燃料をくみ上げる低圧ポンプ２５と、この低圧ポンプ２５にてくみ上げられた低圧燃料を高圧化する高圧ポンプ２６と、高圧ポンプ２６から吐出される高圧燃料を蓄える蓄圧室を構成するデリバリパイプ２７とを有しており、デリバリパイプ２７に各気筒のインジェクタ２１がそれぞれ接続されている。高圧ポンプ２６により高圧化されデリバリパイプ２７内に蓄えられた高圧燃料はインジェクタ２１により燃焼室２３内（気筒内）に噴射される。また、高圧ポンプ２６とデリバリパイプ２７とを接続する高圧燃料配管２８、又はデリバリパイプ２７には、燃料圧力（燃圧）を検出する燃圧検出手段としての燃圧センサ２９が設けられている。
【００１８】
高圧ポンプ２６は、機械式の燃料ポンプであり、エンジン１０のカム軸の回転により駆動される。高圧ポンプ２６の燃料吐出量は、同ポンプ２６に設けられた燃圧制御弁２６ａの開度により制御され、デリバリパイプ２７内の燃圧が例えば最大２０ＭＰａ程度に高圧化される。燃圧制御弁２６ａは、高圧ポンプ２６の燃料加圧室に吸入される燃料の量を調整する吸入調量弁、又は燃料加圧室から吐出される燃料の量を調節する吐出調量弁よりなり、燃圧制御弁２６ａの開度調整によりデリバリパイプ２７内の燃圧が可変に制御される。
【００１９】
また、エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ図示しないカム軸の回転に応じて開閉動作する吸気弁３１及び排気弁３２が設けられている。吸気弁３１の開動作により吸入空気が燃焼室２３内に導入され、排気弁３２の開動作により燃焼後の排気が排気管３３に排出される。吸気弁３１及び排気弁３２には、それら各弁の開閉タイミングを可変とする可変動弁機構３１Ａ，３２Ａが設けられている。可変動弁機構３１Ａ，３２Ａは、エンジン１０のクランク軸と吸気カム軸との相対回転位相を調整するものであり、所定の基準位置に対して進角側及び遅角側への位相調整が可能となっている。可変動弁機構３１Ａ，３２Ａとしては、油圧駆動式又は電動式の可変動弁機構が用いられる。
【００２０】
エンジン１０のシリンダヘッドには気筒ごとに点火手段としての点火プラグ３４が取り付けられており、点火プラグ３４には、図示しない点火コイル等を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ３４の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内において燃料が着火されて燃焼に供される。
【００２１】
排気管３３には、排気を浄化するための触媒３５が設けられている。触媒３５は、例えば排気中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを浄化する三元触媒である。また、排気管３３において触媒３５の上流側には、排気を検出対象として混合気の空燃比を検出する空燃比センサ３６が設けられている。
【００２２】
その他に、シリンダブロック２０には、エンジン水温（エンジン温度に相当）を検出する水温センサ３７や、エンジンの所定クランク角ごとに（例えば１０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ３８が取り付けられている。
【００２３】
上述した各種センサの出力は、エンジン制御を司る電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ４０という）に入力される。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを有して構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じてインジェクタ２１の燃料噴射量を制御したり、点火プラグ３４の点火時期等を制御したりする。ＥＣＵ４０は、第１噴射制御手段、第２噴射制御手段及び点火制御手段（点火遅角手段）を構成する。
【００２４】
燃料噴射の基本制御について具体的には、ＥＣＵ４０は、エンジン負荷（例えば吸入空気量）とエンジン回転速度とをパラメータとしてこれらに基づいて基本噴射量を算出するとともに、その基本噴射量に対して水温補正や空燃比補正等を適宜実施して最終の燃料噴射量（全噴射量）を算出する。また、エンジン運転状態に応じて噴射時期を決定するとともに、噴射信号を生成し、その噴射信号によりインジェクタ２１を駆動する。
【００２５】
また本実施形態では、燃焼サイクルごとの各燃料噴射に際して、複数回に分割して燃料を噴射する分割噴射を実施可能にしており、吸気行程から点火直前（圧縮行程又は膨張行程）までの期間に少なくとも３回の分割噴射を実施するようにしている。すなわち、ＥＣＵ４０は、燃焼室２３内においてそれぞれリーン空燃比の混合気が形成されるよう複数回の「第１噴射」を実施するとともに、その第１噴射の実施後に、燃焼室２３内においてリッチ空燃比の混合気が形成されるよう「第２噴射」を実施する。そしてこの場合特に、ＥＣＵ４０は、複数回の第１噴射のうち前に実施される第１噴射が後に実施される第１噴射よりも希薄の混合気を形成するようにしてこれら複数回の第１噴射を実施するとともに、点火時期の直前に１回のみ第２噴射を実施する。
【００２６】
図２は、３回の分割噴射が実施される場合の各噴射信号を示すタイムチャートである。なおここでは、エンジン１０の低温始動時に触媒暖機を図るべく点火遅角の制御を実施した事例を示している。
【００２７】
図２では、吸気行程において２回のリーン噴射（第１噴射）が実施され、その後、圧縮行程で１回のリッチ噴射（第２噴射）が実施される。そして、リッチ噴射の後（直後）に、点火プラグ３４による点火が行われ、その点火により燃焼室２３内の混合気が燃焼に供される。なお、最後のリッチ噴射は、遅角化された点火時期に合わせて膨張行程（すなわち圧縮ＴＤＣ後）に実施されてもよい。
【００２８】
また、燃焼室２３内において点火直前の混合気形成の状況を図３に示す。図３では、先の２回のリーン噴射（第１噴射）のうち前の噴射によりλ１の混合気が形成され、後の噴射によりλ２の混合気が形成されるようになっている。また、リッチ噴射（第２噴射）によりλ３の混合気が形成されるようになっている。これにより、燃焼室２３内に三層に層状化された混合気が形成されている。この場合、λ１＞λ２＞１．０であり、図３においてλ１，λ２で示す領域はいずれもリーン雰囲気となっている。また、λ３＜１．０であり、図３においてλ３で示す領域はリッチ雰囲気となっている。ただし、燃焼室２３内の全体では平均λ＞１．０となっている。言い加えると、燃焼室２３内には、点火プラグ３４による点火位置付近のみにリッチ混合気が形成され、その周りに、外側になるほど（すなわちシリンダ壁面やピストン上面に近づくほど）段階的に希薄となるリーン混合気が形成されている。
【００２９】
次に、ＥＣＵ４０により実施される燃料噴射制御について詳しく説明する。図４は、燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理はＥＣＵ４０により所定周期で繰り返し実施される。
【００３０】
図４において、ステップＳ１１では、各種センサの検出や演算により求められたエンジン運転状態（エンジン回転速度、エンジン負荷、水温等）を読み込む。続くステップＳ１２では、今現在、分割噴射を実施する所定の実施条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、触媒３５が未暖機状態であること、定常運転状態であること、燃料噴射系や点火系、センサ系に異常がないことを全て満たす場合に実施条件が成立すると判定する。そして、実施条件が成立していなければステップＳ１３に進み、実施条件が成立していればステップＳ１４に進む。ステップＳ１３では、従前どおりの通常処理を実施する。なお、この通常処理では、エンジン運転状態（エンジン回転速度やエンジン負荷等）に基づいて今回の燃料噴射における全噴射量を算出し、さらに同エンジン運転状態に基づいて決定した噴射時期にて１回の燃料噴射を実施する。ただし、後述のステップＳ１４〜Ｓ１７とは異なる態様、例えば燃焼室２３内においていずれも同じ空燃比の混合気が形成されるようにして複数回の燃料噴射を実施することも可能である。
【００３１】
また、ステップＳ１４では、エンジン運転状態（エンジン回転速度やエンジン負荷等）に基づいて今回の分割噴射での全噴射量を算出する。このとき、今回の燃焼に供される混合気がストイキ又は弱リーン（例えばλ＝１．０５）になるように、すなわち筒内全体として弱リーンの混合気が形成されるように全噴射量が算出される。
【００３２】
その後、ステップＳ１５では、エンジン運転状態（エンジン回転速度やエンジン負荷等）に基づいて、分割噴射を実施する場合における各噴射の分割率を算出する。ここでは、例えば３回の噴射を実施することとし、その３回の噴射について図５に示す関係を用いて分割率を算出する。図５では、計３回の噴射のうち１回目噴射の分割率をＱ１、２回目噴射の分割率をＱ２、３回目噴射の分割率をＱ３としている。なお、１回目噴射及び２回目噴射がリーン噴射（第１噴射）であり、３回目噴射がリッチ噴射（第２噴射）である。
【００３３】
図５の関係によれば、エンジン回転速度ＮＥが低いほど、３回目噴射の分割率Ｑ３を大きくするようにしている。また、エンジン負荷との関係を言えば、エンジン負荷が小さいほど３回目噴射の分割率Ｑ３を大きくするようにしている。１回目噴射の分割率Ｑ１と２回目噴射の分割率Ｑ２とは、３回目噴射の分割率Ｑ３を除いた上で、互いに所定比率になるようにして定められている。要するに、燃焼安定性が低い条件下であるほど、３回目噴射の燃料量を増量すべく３回目噴射の分割率Ｑ３を大きくするようにしている。
【００３４】
また、分割率の算出に際しては各種のパラメータに基づく補正が実施されるようになっている。ここでは、点火時期の遅角量とエンジン水温とに基づいて分割率の補正を実施する。具体的には、点火時期の遅角量が大きいほど３回目噴射の分割率Ｑ３が大きくなるように、また、エンジン水温が低いほど３回目噴射の分割率Ｑ３が大きくなるように分割率の補正を実施する。この場合にもやはり、燃焼安定性が低い条件下であるほど、３回目噴射の燃料量が増量されるように補正が実施されればよい。
【００３５】
なお、１回目〜３回目の各噴射の分割率Ｑ１〜Ｑ３はトータルで１００％であり、補正等により分割率Ｑ３を増減した場合にはその分、分割率Ｑ１，Ｑ２を増減するとよい。また、図５の関係を用いエンジン回転速度ＮＥやエンジン負荷に基づいて分割率Ｑ３を算出し、さらにそのＱ３を適宜補正した後に、分割率Ｑ１，Ｑ２を「（１００−Ｑ３）／２」としてそれぞれ算出する構成であってもよい（ただしＱ１＝Ｑ２とする場合）。
【００３６】
その後、ステップＳ１６では、上記のごとく算出した各噴射の分割率と全噴射量との乗算により各噴射（１回目噴射〜３回目噴射）の燃料量を算出する。
【００３７】
その後、ステップＳ１７では、各噴射について噴射時期（燃料噴射の開始時期）を設定する。ここで、１回目噴射及び２回目噴射については、共に吸気行程で燃料噴射が行われること（吸気行程内で燃料噴射が終了すること）、燃焼室２３内においてそれぞれリーン空燃比の混合気を形成可能であること、２回目噴射よりも１回目噴射の方が希薄の混合気を形成可能であること、といった条件を満たすように噴射時期を設定する。具体的には、各噴射の燃料量と、各噴射の前後における燃焼室２３内への流入空気量との関係に基づいて、所望の空燃比の混合気が形成されるように噴射時期を設定する。この関係は、例えば適合等によりあらかじめ定められているとよい。
【００３８】
また、３回目噴射については、都度の点火時期に基づいて噴射時期を設定する。このとき、点火時期の直前となるように、具体的には点火時期前１０°ＣＡ程度までの範囲に燃料噴射が終了するようにして噴射時期を設定する。
【００３９】
その後、ステップＳ１８では、噴射ごとに、各噴射時期に応じて生成された噴射信号をセットする。これにより、所望のタイミングでインジェクタ２１が駆動されて燃料噴射が実施される。
【００４０】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００４１】
燃焼サイクルごとの各燃料噴射に際し、燃焼室２３内にリーン空燃比の混合気を形成するための燃料噴射（第１噴射）を複数回実施するとともに、その後であって点火時期の直前に、燃焼室２３内にリッチ空燃比の混合気を形成するための燃料噴射（第２噴射）を１回のみ実施する構成とした。また特に、燃焼室２３内に、点火プラグ３４の点火位置付近に限ってリッチ混合気を形成し、その周りに、外側になるほど（すなわちシリンダ壁面やピストン上面に近づくほど）段階的に希薄となるリーン混合気を形成するようにした。これにより、シリンダ壁面やピストン上面の燃料ウエットが生じにくくなり、燃焼室２３内におけるＰＭ生成の抑制を図ることができる。また、燃焼室２３の中心（点火プラグ３４の点火位置）に近づくほど、混合気が濃化されるため、燃料の着火性及び燃焼性能が確保される。以上により、排気エミッションの改善と燃焼安定性の確保との両立が可能となる。
【００４２】
また、エンジン１０の低温始動時に触媒暖機のために実施される点火遅角制御に際し、その点火時期に応じた点火直前にリッチ空燃比の燃料噴射（本実施形態では３回目噴射）を行う場合において、ＰＭの生成を抑えつつも所望とする燃焼を実現できる。
【００４３】
複数回の第１噴射（本実施形態では１回目噴射及び２回目噴射）を、エンジン１０の吸気行程にて実施する構成とした。これにより、燃焼室２３内にリーン空燃比の混合気を形成するために実施される各第１噴射について、吸気流動により燃料と空気との混合を良くし、それぞれ均質な混合気層を形成できる。
【００４４】
分割噴射の実施に際し、エンジン回転速度が低いほど３回目噴射の分割率Ｑ３を大きくする処理、エンジン負荷が小さいほど３回目噴射の分割率Ｑ３を大きくする処理、点火時期の遅角量が大きいほど３回目噴射の分割率Ｑ３を大きくする処理、水温が低いほど３回目噴射の分割率Ｑ３を大きくする処理を実施する構成とした（図４のステップＳ１５）。この場合、燃焼安定性が低くなると考えられるエンジン運転状態下で３回目噴射（第２噴射）の燃料量を増量し、ひいては燃焼安定性を高めることができる。これにより、種々の環境変化等のばらつき要因に対してロバストな混合気の形成を実現できる。
【００４５】
（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
【００４６】
・分割噴射の実施に際して、以下に基づいて３回目噴射の分割率Ｑ３を算出する（すなわち、第２噴射の燃料量を増量する）構成としてもよい。ＥＣＵ４０が、エンジン１０の実圧縮比を可変とする圧縮比可変手段を備え、その実圧縮比が低いほど、３回目噴射の分割率Ｑ３を大きくする。圧縮比可変手段は、いわゆるアトキンソンサイクル運転を実施する際に吸気弁３１の閉じタイミングを圧縮ＴＤＣに対して遅角させる制御（吸気遅閉じ制御）を実施することで実現される。この場合、吸気弁３１の閉じタイミングを遅角させるほど実圧縮比が低くなるため、３回目噴射の分割率Ｑ３を大きくする。
【００４７】
また、ＥＣＵ４０が、エンジン１０において既燃ガスの残留量（筒内残留量＋吸気側吹き戻し量）である内部ＥＧＲ量を算出する手段を備え、その内部ＥＧＲ量が多いほど、３回目噴射の分割率Ｑ３を大きくする。内部ＥＧＲ量は、吸気弁３１及び排気弁３２の開弁オーバーラップ量に応じて変化するものであり、吸排気側各々の可変動弁機構３１Ａ，３２Ａの制御量から算出される開弁オーバーラップ量に基づいて内部ＥＧＲ量が算出されるとよい。この場合、開弁オーバーラップ量が大きいほど内部ＥＧＲ量が多くなるため、３回目噴射の分割率Ｑ３を大きくする。
【００４８】
さらに、ＥＣＵ４０が、エンジン１０の筒内燃焼圧、回転変動又はトルク変動に基づいて燃焼ばらつきを算出する手段を備え、その燃焼ばらつきが大きいほど、３回目噴射の分割率Ｑ３を大きくする。この場合、エンジン１０の筒内燃焼圧は例えば筒内圧センサの検出結果から求められるとよい。また、エンジン１０の回転変動又はトルク変動はクランク角度センサ３８の検出結果から求められるとよい。これら筒内燃焼圧、回転変動又はトルク変動について気筒間のばらつきや基準値からの乖離度合いを求めることにより、エンジンの燃焼ばらつきが算出される。
【００４９】
その他、ＥＣＵ４０が、燃焼性状を判定する判定手段を備え、燃料が重質系であるほど（すなわち揮発性が低いほど）、３回目噴射の分割率Ｑ３を大きくする構成であってもよい。
【００５０】
なお、３回目噴射の分割率Ｑ３を決定する（第２噴射の燃料量を増量する）ための演算パラメータとしては、エンジン回転速度、エンジン負荷、点火時期の遅角量、水温、実圧縮比、内部ＥＧＲ量、燃焼ばらつき、燃料性状の少なくともいずれか１つが用いられればよく、又は任意の組み合わせによる少なくとも２つが用いられればよい。いずれにしても、３回目噴射の分割率Ｑ３は、上述した図４のステップＳ１５において実施される。
【００５１】
・上記実施形態では、噴射回数を３回として分割噴射を実施する場合を例示したが、これに限らず、噴射回数は４回以上であってもよい。例えば、エンジン運転状態（エンジン回転速度やエンジン負荷）に応じて噴射回数を決定する構成であってもよい。ただし、いずれにしろ、燃焼サイクルごとに複数回の「第１噴射（リーン噴射）」を実施し、その複数回の「第１噴射」が、前に実施される第１噴射が後に実施される第１噴射よりも希薄の混合気を形成するものであるとともに、「第２噴射（リッチ噴射）」を、点火時期の直前に１回のみ実施するものであればよい。例えば計４回（第１噴射＝３回、第２噴射＝１回）の噴射を行う場合、１回目〜４回目の各噴射により形成される混合気の空気過剰率λ１，λ２，λ３，λ４は、λ１＞λ２＞λ３＞１．０で、かつλ４＜１．０となる。３回の第１噴射はいずれも吸気行程で実施されるとよい。
【００５２】
・上記実施形態では、吸気行程に複数回の「第１噴射」を実施する場合において、その複数回の第１噴射のいずれもが吸気行程内で燃料噴射が終了するようにしたが、これを変更し、複数回の第１噴射のうち最後の第１噴射についてはその噴射終了時期が圧縮行程（すなわち吸気ＢＤＣ後）になっていてもよい。
【００５３】
・筒内噴射エンジンにおいて、インジェクタ２１が取り付けられる位置は点火プラグ３４の点火位置に向けての燃料噴射が可能であれば任意でよく、図１に示すごとく燃焼室側方にインジェクタ２１を配置する以外に、燃焼室中央（点火プラグ近傍）にインジェクタ２１を配置する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０…エンジン、２１…インジェクタ（燃料噴射弁）、２３…燃焼室、３４…点火プラグ（点火手段）、４０…ＥＣＵ（第１噴射制御手段、第２噴射制御手段）。
【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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