(57)【要約】【課題】燃料カットからの復帰時において安定した圧縮自着火燃焼を実現する。【解決手段】燃料カットから圧縮自着火燃焼領域への復帰時において、要求エンジントルクを生成するための燃料を燃焼室１１内に噴射するメイン噴射と、メイン噴射の後であって膨張行程の所定のタイミングで燃焼室１１内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施するとともに、ポスト噴射の噴射タイミングをポスト噴射された燃料の少なくとも一部が燃焼し、かつ、筒内状態温度が低温であるほど進角側に設定されたタイミングにする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒に形成された燃焼室内に燃料を噴射可能な燃料噴射装置を有し、前記燃焼室内で燃料と空気との混合気を燃焼させてピストンを往復運動させる直噴エンジンの制御装置であって、
エンジンの運転状態を判定する判定手段と、
少なくともエンジン負荷が所定負荷よりも低い領域に設定された圧縮自着火燃焼領域での運転時に前記燃焼室内の混合気が自着火により燃焼するように、前記燃料噴射装置を含むエンジンの各部を制御する燃焼制御手段とを備え、
前記燃焼制御手段は、前記燃料噴射装置からの燃料噴射が停止される燃料カットの実行後、前記圧縮自着火燃焼領域で燃焼を再開させる場合に、前記混合気を自着火により燃焼させるとともに、前記燃料噴射装置に、要求エンジントルクを生成するための燃料を前記燃焼室内に噴射するメイン噴射と、当該メイン噴射の後であって膨張行程の所定のタイミングで前記燃焼室内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施させるとともに、当該ポスト噴射の噴射タイミングを、ポスト噴射された燃料の少なくとも一部が燃焼し、かつ、このポスト噴射された燃料を含む混合気の燃焼性を左右する筒内状態温度が低温であるほど進角側に設定されたタイミングにすることを特徴とする直噴エンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の直噴エンジンの制御装置であって、
前記燃焼制御手段は、燃料カット後の前記圧縮自着火燃焼領域での燃焼再開後、複数サイクルにわたって前記ポスト噴射を実施するとともに、前記燃焼再開直後からの経過サイクル数が多いほど前記ポスト噴射の噴射タイミングを遅角側にすることを特徴とする直噴エンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の直噴エンジンの制御装置であって、
前記気筒から排出された排気を浄化可能な浄化装置を備え、
前記燃焼制御手段は、燃料カット後の前記圧縮自着火燃焼領域での燃焼再開時に、前記浄化装置内の温度が予め設定された第１基準温度より低くかつ予め設定された第２基準温度よりも高い場合には、前記ポスト噴射の噴射タイミングを当該ポスト噴射された燃料の一部が前記燃焼室内で燃焼しないタイミングにすることを特徴とする直噴エンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の直噴エンジンの制御装置であって、
前記燃焼制御手段は、燃料カット後の前記圧縮自着火燃焼領域での燃焼再開時に、前記燃料噴射装置に、前記メイン噴射として、圧縮工程中に燃料を複数回に分けて噴射する圧縮工程分割噴射を実施させることを特徴とする直噴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、直噴エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃費性能の向上等を目的として、エンジン本体の気筒に形成された燃焼室内で圧縮自着火燃焼を実施することが行われている。
【０００３】
圧縮自着火燃焼では、気筒内の混合気の温度を自着火可能な温度にまで高める必要がある。そのため、通常、圧縮自着火燃焼を実施する際には、内部ＥＧＲ等により混合気が昇温されている。しかしながら、減速時等において燃料供給を停止する燃料カットを行うと、燃焼停止に伴って燃焼室の壁面温度が低下するため、その後の復帰時すなわち燃焼再開時には、安定した圧縮自着火燃焼の実現が困難になるという問題がある。
【０００４】
この問題に対して、例えば、特許文献１には、燃料カットからの復帰時には圧縮自着火燃焼を実施せず、火花点火燃焼を実施し、復帰後所定時間が経過した後にはじめて圧縮自着火燃焼に移行するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１５９９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の発明では、圧縮自着火燃焼に代えて火花点火燃焼を実施するため、燃費性能を十分に高めることができない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、燃料カット実行後の燃焼再開後において、より早期に安定した圧縮自着火燃焼を実現することができる直噴エンジンの制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、気筒に形成された燃焼室内に燃料を噴射可能な燃料噴射装置を有し、前記燃焼室内で燃料と空気との混合気を燃焼させてピストンを往復運動させる直噴エンジンの制御装置であって、エンジンの運転状態を判定する判定手段と、少なくともエンジン負荷が所定負荷よりも低い領域に設定された圧縮自着火燃焼領域での運転時に前記燃焼室内の混合気が自着火により燃焼するように、前記燃料噴射装置を含むエンジンの各部を制御する燃焼制御手段とを備え、前記燃焼制御手段は、前記燃料噴射装置からの燃料噴射が停止される燃料カットの実行後、前記圧縮自着火燃焼領域で燃焼を再開させる場合に、前記混合気を自着火により燃焼させるとともに、前記燃料噴射装置に、要求エンジントルクを生成するための燃料を前記燃焼室内に噴射するメイン噴射と、当該メイン噴射の後であって膨張行程の所定のタイミングで前記燃焼室内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施させるとともに、当該ポスト噴射の噴射タイミングを、ポスト噴射された燃料の少なくとも一部が燃焼し、かつ、このポスト噴射された燃料を含む混合気の燃焼性を左右する筒内状態温度が低温であるほど進角側に設定されたタイミングにすることを特徴とする直噴エンジンの制御装置を提供する（請求項１）。
【０００９】
本発明によれば、トルクショックを与えることなく、燃料カット実行後の燃焼再開後において、燃焼室の壁面温度を早期に上昇させて安定した圧縮自着火燃焼を早期に実現することができる。このことは、高い燃焼安定性を実現することができ高い燃費性能につながる。
【００１０】
具体的には、本発明では、要求エンジントルクに応じたメイン噴射を実施しつつ、このメイン噴射の後の膨張行程中すなわち発生した燃焼エネルギが有効なエンジントルクに変換されにくいタイミングでポスト噴射を実施している。そのため、メイン噴射により適正に要求エンジントルクを生じさせ、かつ、ポスト噴射により生じた燃焼エネルギにより要求エンジントルク以上のトルクが生じることを回避しつつ、ポスト噴射により生じたこの燃焼エネルギによって燃焼室内で発生する熱量を増大して燃焼室の壁面温度を上昇させることができる。
【００１１】
しかも、本発明では、混合気の燃焼性を左右する筒内状態温度が低温であるほど、すなわち、ポスト噴射された燃料が燃えにくい状態であるほど、ポスト噴射の噴射タイミングが進角側にされる。そのため、ポスト噴射された燃料の少なくとも一部を確実に燃焼させることができ、この燃焼エネルギによってより確実に燃焼室の壁面温度等を上昇させることができる。
【００１２】
本発明において、前記燃焼制御手段は、燃料カット後の前記圧縮自着火燃焼領域での燃焼再開後、複数サイクルにわたって前記ポスト噴射を実施するとともに、前記燃焼再開直後からの経過サイクル数が多いほど前記ポスト噴射の噴射タイミングを遅角側にするのが好ましい（請求項２）。
【００１３】
この構成では、燃焼再開直後からの経過サイクル数が多くなり筒内状態温度が高くなって、同じタイミングでポスト噴射された場合における燃料の着火遅れが短くなるほど、ポスト噴射の噴射タイミングが遅角側にされる。そのため、ポスト噴射された燃料が早期に燃焼して生じた燃焼エネルギが過剰に有効なエンジントルクに変換されてトルクショックが生じるのをより確実に回避することができる。
【００１４】
前記構成において、前記直噴エンジンから排出された排気を浄化可能な浄化装置を備え、前記燃焼制御手段は、燃料カット後の前記圧縮自着火燃焼領域での燃焼再開時に、前記浄化装置内の温度が予め設定された第１基準温度より低くかつ第２基準温度よりも高い場合には、前記ポスト噴射の噴射タイミングを当該ポスト噴射された燃料の一部が前記燃焼室内で燃焼しないタイミングにするのが好ましい（請求項３）。
【００１５】
このように本発明を、浄化装置を備えた装置に適用すれば、燃料カットに伴い低温となった浄化装置を、ポスト噴射による燃焼エネルギの増加に伴う排気温度の上昇によって、早期に活性化することができる。
【００１６】
さらに、この構成では、第１基準温度より低くかつ第２基準温度よりも高い温度の浄化装置、すなわち、浄化装置内での反応が可能である一方十分に活性化されていない状態の浄化装置に、未燃の燃料を供給することができ、浄化装置内でこの未燃燃料を反応させることで浄化装置をより効果的に昇温、活性化することができる。
【００１７】
また、本発明において、前記燃焼制御手段は、燃料カット後の前記圧縮自着火燃焼領域での燃焼再開時に、前記燃料噴射装置に、前記メイン噴射として、圧縮工程中に燃料を複数回に分けて噴射する圧縮工程分割噴射を実施させるのが好ましい（請求項４）。
【００１８】
このようにすれば、前記ポスト噴射による燃焼室内の壁面温度の昇温効果に加えて、圧縮行程分割噴射による燃焼促進効果によって、燃料カットから後の燃焼再開時においてより確実に安定した自着火燃焼を実現することができる。
【００１９】
具体的には、この構成では、圧縮行程分割噴射の実施により、１噴射あたりの燃料量および燃料噴霧のペネトレーション（貫徹力）を小さく抑えて、燃料の拡散を抑え、これにより圧縮上死点近傍において燃焼室内に局所的に空燃比が理論空燃比よりもリッチであって着火遅れが短い混合気を形成することができる。そして、この燃焼室内に形成された局所的にリッチな混合気の早期に着火、燃焼により他の混合気の燃焼を誘発させて、混合気全体の燃焼を促進することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、燃料カットからの圧縮自着火燃焼領域での燃焼再開時において、より確実に安定した圧縮自着火燃焼を実現して、高い燃費性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンシステムを示す概略図である。
【図２】図１に示すエンジンシステムの制御に係るブロック図である。
【図３】図１に示す燃焼室を拡大して示す断面図である。
【図４】（ａ）通常モードにおける排気弁のリフト特性を示した図である。（ｂ）特殊モードにおける排気弁のリフト特性を示した図である。
【図５】エンジンの運転制御マップを例示する図である。
【図６】（ａ）吸気行程一括噴射の噴射パターンを示す図である。（ｂ）メイン噴射およびポスト噴射の噴射パターンを示す図である。
【図７】キャビティ内への噴射の様子を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る燃料噴射制御の流れを示すフローチャートである。
【図９】（ａ）一括噴射時の当量比の分布を示した図である。（ｂ）一括噴射時の当量比の分布を示した図である。（ｃ）分割噴射時の当量比の分布を示した図である。
【図１０】混合気の着火遅れと当量比との関係を示した図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るエンジンシステムの効果を説明するための図である。
【図１２】噴射パターンの他の例を示す図である。
【図１３】噴射パターンの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る直噴エンジンの制御装置が適用されたエンジンシステム１００の概略構成図である。エンジンシステム１００は、車両に搭載されて、エンジン本体１を有する。
【００２４】
エンジン本体１は、少なくともガソリンを含有する燃料が供給されるガソリンエンジンであり、４サイクルエンジン、すなわち、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程が順に実施されるエンジンである。エンジン本体１は、後述するように、インジェクタ（燃料噴射装置）１５により燃料を気筒１０（燃焼室１１）内に直接噴射可能に構成された直噴エンジンである。また、エンジン本体１は、後述するように、圧縮自着火燃焼が実現されるエンジンである。
【００２５】
エンジン本体１は、気筒１０が形成されたシリンダブロック１２とシリンダヘッド１３とを有する。本実施形態では、４つの気筒１０がシリンダブロック１２に直列に形成されている。各気筒１０内には、コンロッドを介してクランクシャフトと連結されたピストン１４が往復動可能に嵌挿されている。そして、各気筒１０内には、気筒１０の内側面とピストン１４の冠面とシリンダヘッド１３とによって囲まれた燃焼室１１が形成されている。
【００２６】
以下、ピストン１４の往復動方向を上下方向といい、シリンダブロック１２に対してシリンダヘッド１３が配置されている側を上側という。
【００２７】
本実施形態では、熱効率の向上や圧縮自着火燃焼の安定化等を目的として、エンジン本体１の幾何学的圧縮比は、１５以上の比較的高い値に設定されている。エンジン本体１の幾何学的圧縮比は、これに限定されるものではないが、１５以上２０以下程度の範囲が好ましい。
【００２８】
ピストン１４および燃焼室１１は、図３に示すような構成を有する。ピストン１４の冠面すなわち上面の径方向中央には、シリンダヘッド１３および燃焼室１１の天井から離間する方向すなわち下方に凹む凹状を有するキャビティ１１ａが形成されている。キャビティ１１ａは、その上端に、燃焼室１１の天井向きすなわち上向きの開口部を有している。キャビティ１１ａの開口部の開口面積は、キャビティ１１ａの内部の各高さ位置での水平方向断面の面積の最大値よりも小さく設定されている。すなわち、キャビティ１１ａは、その開口部から所定深さまでの範囲において、上方に至るほど内径が狭くなるように上窄まり状になっている。
【００２９】
シリンダヘッド１３には、気筒１０毎に、燃焼室１１内に燃料を直接噴射するインジェクタ１５が取り付けられている。インジェクタ１５は、図３に示すように、その噴口がキャビティ１１ａの径方向中央と対向するように、燃焼室１１の天井面の径方向中央から燃焼室１１内に臨むように配設されている。本実施形態では、インジェクタ１５は、複数の噴口を有する多噴口型であり、インジェクタ１５から噴射された燃料噴霧は、燃焼室１１の径方向中央から下向き放射状に広がる。インジェクタ１５は、燃料供給システム（不図示）により燃料タンク（不図示）から圧送された比較的高圧の燃料を燃焼室１１内に噴射する。
【００３０】
シリンダヘッド１３には、燃焼室１１内の混合気に強制点火する点火プラグ１６が気筒１０毎に取り付けられている。各点火プラグ１６は、その先端に設けられた電極部分がインジェクタ１５の噴口近傍に位置するように配置されている。
【００３１】
シリンダヘッド１３には、気筒１０毎に、気筒１０内に吸気を導入するための吸気ポート１７および気筒１０内から排気を排出するための排気ポート１８がそれぞれ形成されている。吸気ポート１７および排気ポート１８には、これら各ポート１７，１８、詳細には、シリンダヘッド１３に形成されたこれら各ポート１７，１８の開口をそれぞれ開閉する吸気弁２１および排気弁２２がそれぞれ配設されている。
【００３２】
排気弁２２は、排気弁駆動機構２３によって駆動される。排気弁駆動機構２３は、排気バルブリフト可変機構（以下、排気ＶＶＬ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｌｉｆｔ）という）２３ａと、排気位相可変機構（以下、排気ＶＶＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ）という）２３ｂとを含む。
【００３３】
排気ＶＶＬ２３ａは、排気弁２２の作動モードを図４（ａ）に示す通常モードと、図４（ｂ）に示す特殊モードとに切り替える。通常モードでは、排気弁２２は、主に排気行程中に開弁する（開弁開始から閉弁までの期間の大部分が排気行程と重なる）。このとき、排気弁２２のバルブリフトは、開弁後徐々に増大していき、最大リフトに到達すると再び徐々に減少してゼロに至る。特殊モードでは、排気弁２２のバルブリフトは、通常モードと同様に、第１の開弁期間ｔ＿１中は、開弁後徐々に増大し最大リフトに到達した後再び徐々に減少していくが、そのままゼロに至ることなく、そのリフト量すなわち第１の開弁期間ｔ＿１での最大リフトよりも低いリフトを第２の開弁期間ｔ＿２維持した後ゼロに至る。排気ＶＶＬ２３ａは、これらのモードを実現するために、カム形状が互いに異なる第１カムと第２カムとを有する。第１カムは、図４（ａ）に示すリフト特性に対応した形状を有し、カム山を１つ有する。第２カムは、図４（ｂ）に示すリフト特性に対応した形状を有し、カム山を２つ有する。排気ＶＶＬ２３ａは、第１カムと第２カムの作動状態を選択的に排気弁２２に伝達するロストモーション機構を含んでおり、第１カムの作動状態を排気弁２２に伝達することで排気弁２２の作動状態を通常モードとし、第２カムの作動状態を排気弁２２に伝達することで排気弁２２の作動状態を特殊モードとする。排気ＶＶＬ２３ａは、例えば油圧作動式である。
【００３４】
排気ＶＶＴ２３ｂは、クランクシャフトに対する排気カムシャフトの回転位相を変更して排気弁２２の開弁時期と閉弁時期とを変更する。なお、排気ＶＶＴ２３ｂは、通常モードおよび特殊モードの各モードで、それぞれ排気弁２２の開弁期間を一定に維持したまま、排気弁２２の開弁時期と閉弁時期とを変更する。排気ＶＶＴ２３ｂは、液圧式、電磁式又は機械式の公知の構造を適宜採用すればよく、その詳細な構造についての説明は省略する。
【００３５】
排気ＶＶＴ２３ｂは、排気弁２２の作動状態が特殊モードとされている場合、排気弁２２が排気行程に加えて吸気行程でも開弁するように、排気カムシャフトの回転位相を設定する。また、排気ＶＶＴ２３ｂは、排気弁２２の作動状態が特殊モードとされている場合、第２の開弁期間ｔ＿２中に排気上死点（図４（ｂ）のＴＤＣ）がくるように、すなわち排気上死点における排気弁２２のバルブリフトが第２の開弁期間ｔ＿２中に実現される比較的小さい値となるように、排気カムシャフトの回転位相を設定する。このように、本実施形態では、排気弁２２の作動状態が特殊モードとされることで、排気弁２２が排気行程に加えて吸気行程中にも開弁する排気二度開きが実施される。特に、本実施形態では、排気弁２２は、途中で閉弁することなく排気上死点を挟んで排気行程と吸気行程において連続して開弁する。ここで、このように排気弁２２を排気上死点を挟んで連続して開弁させた場合には、排気弁２２とピストン１４とが干渉するおそれがある。これに対して、本実施形態では、前述のように、排気上死点付近での排気弁２２のバルブリフト量が小さい値に抑えられるため、排気弁２２とピストン１４との干渉を回避することができる。排気二度開きすなわち特殊モードは、高温の既燃ガスすなわち内部ＥＧＲガスを燃焼室１１内に残留させていわゆる内部ＥＧＲを行うために実施される。具体的には、排気二度開きが実施されて吸気行程中にも排気弁２２が開弁していると、排気行程で一旦排気ポート１８に排出された排気が吸気行程中に燃焼室１１内に逆流して排気すなわち高温の既燃ガスが燃焼室１１内に残留する。
【００３６】
吸気弁２１は、吸気弁駆動機構２４によって駆動される。吸気弁駆動機構２４ｂの具体的構成は特に限定されないが、例えば、吸気弁２１のバルブリフトを変更可能な吸気ＶＶＬ２４ａと、吸気弁２１の開弁時期と閉弁時期とを変更する吸気ＶＶＴ２４ｂとを含むものが挙げられる。
【００３７】
各吸気ポート１７には、吸気通路３０が接続されている。具体的には、吸気通路３０の下流端には気筒１０に対応して分岐する分岐通路が形成されており、これら分岐通路と各吸気ポート１７とが接続されている。
【００３８】
吸気通路３０には、上流側から順に、エアクリーナ３１、スロットル弁３２、サージタンク３３が配設されている。
【００３９】
各排気ポート１８には排気通路４０が接続されている。具体的には、吸気通路３０と同様に、排気通路４０の上流端には気筒１０に対応して分岐する分岐通路が形成されており、これら分岐通路と各吸気ポート１７とが接続されている。
【００４０】
排気通路４０には、排ガス中の有害成分を浄化する浄化装置が配設されている。本実施形態では、上流側から順に直キャタリスト４１とアンダーフットキャタリスト４２とが設けられている。直キャタリスト４１及びアンダーフットキャタリスト４２は、三元触媒を含んでいる。
【００４１】
吸気通路３０と排気通路４０との間には、排気の一部を吸気に還流するため、すなわち、外部ＥＧＲを行うためのＥＧＲ装置５０が設けられている。ＥＧＲ装置５０は、ＥＧＲ通路５１と、ＥＧＲクーラ５２とを含む。ＥＧＲ通路５１は、吸気通路３０のうちのサージタンク３３とスロットル弁３２との間の部分と、排気通路４０のうちの直キャタリスト４１よりも上流側の部分とを接続している。ＥＧＲクーラ５２は、ＥＧＲ通路５１を通過するガスを冷却するためのものであり、ＥＧＲ通路５１に介設されている。本実施形態では、ＥＧＲ通路５１を通過するガスは、ＥＧＲクーラ５２により必ず冷却される。ＥＧＲ通路５１には、このＥＧＲ通路５１を通過する排気の流量を調整するＥＧＲ弁５３が配設されている。以下、このＥＧＲ装置５０を用いて排気の一部を吸気に還流することを、外部ＥＧＲを行うといい、このＥＧＲ装置５０により吸気に還流された排気を外部ＥＧＲガスという場合がある。
【００４２】
前記各装置は、パワートレイン・コントロール・モジュール（以下、ＰＣＭという）６０によって制御される。ＰＣＭ６０は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。
【００４３】
ＰＣＭ６０には、図１，２に示すように、各種のセンサＳＷ１〜ＳＷ１２の検出信号が入力される。
【００４４】
センサＳＷ１は、新気の流量を検出するエアフローセンサＳＷ１である。センサＳＷ２は、新気の温度を検出する吸気温度センサである。エアフローセンサＳＷ１、吸気温度センサＳＷ２は、吸気通路３０のうちエアクリーナ３１の下流側に配設されている。センサＳＷ３は、外部ＥＧＲガスの温度を検出するためのＥＧＲガス温センサである。ＥＧＲガス温センサＳＷ３は、ＥＧＲ通路５１のうち吸気通路３０との接続部分近傍に配置されている。センサＳＷ４は気筒１０内に流入する直前の吸気の温度を検出する吸気ポート温度センサである。吸気ポート温度センサＳＷ４は、吸気ポート１７に取り付けられている。センサＳＷ５は、排気温度を検出する排気温センサである。センサＳＷ６は、排気圧を検出する排気圧センサである。排気温センサＳＷ５、排気圧センサＳＷ６は、排気通路４０のうちＥＧＲ通路５１の接続部分近傍に配置されている。センサＳＷ７は、排気中の酸素濃度を検出するリニアＯ２センサである。リニアＯ２センサＳＷ７は、排気通路４０のうち直キャタリスト４１の上流側に配置されている。センサＳＷ８は、排気中の酸素濃度を検出するラムダＯ２センサである。ラムダＯ２センサＳＷ８は、直キャタリスト４１とアンダーフットキャタリスト４２との間に配置されている。センサＳＷ９は、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサである。センサＳＷ１０は、クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサである。センサＳＷ１１は、車両のアクセルペダル（不図示）の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサである。センサＳＷ１２は、直キャタリスト４１に含まれる触媒の温度すなわち浄化装置である直キャタリスト４１内の温度を検出する触媒温度センサである。触媒温度センサＳＷ１２は、直キャタリスト４１に取り付けられている。
【００４５】
ＰＣＭ６０は、各センサＳＷ１〜１１の検出信号に基づいて種々の演算を行う。ＰＣＭ６０は、これらの検出信号に基づいてエンジン本体１や車両の運転条件を判定する。ＰＣＭ６０は、運転条件に応じてインジェクタ１５、点火プラグ１６、燃料供給システム、吸気ＶＶＴ２４ｂ、吸気ＶＶＬ２４ａ、排気ＶＶＴ２３ｂ、排気ＶＶＬ２３ａ、各種の弁（スロットル弁３２、ＥＧＲ弁５３）のアクチュエータへ制御信号を出力して、これらを制御する。このように、本実施形態では、ＰＣＭ６０が、エンジン回転数、エンジン負荷等からエンジンの運転状態を判定する判定手段、および、インジェクタ１５や、点火プラグ１６等を制御して、燃焼室１１内での混合気の燃焼形態を制御し、後述するように、ＣＩ燃焼領域において圧縮自着火燃焼を実現させる燃焼制御手段として機能する。
【００４６】
ＰＣＭ６０による制御内容について次に説明する。
【００４７】
図５は、横軸がエンジンの回転数、縦軸がエンジン負荷の制御マップである。本エンジンシステム１００では、エンジン負荷が予め設定された燃焼切替負荷Ｔ１以上となる高負荷領域（ＳＩ（Ｓｐａｒｋ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）燃焼領域）では、圧縮自着火燃焼を実施すると燃焼騒音が問題となるため、点火プラグ１６による点火を行って混合気を燃焼させる火花点火燃焼を実施する。一方、燃焼騒音が小さく抑えられるエンジン負荷が燃焼切替負荷Ｔ１未満の低負荷領域に設定されたＣＩ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）燃焼領域（圧縮自着火燃焼領域）では点火プラグ１６により点火を行わずに混合気を自着火させて燃焼させる圧縮自着火燃焼を実施する。
【００４８】
ＣＩ燃焼領域での詳細な制御内容について説明する。
【００４９】
安定した圧縮自着火燃焼を実現するためには、混合気の温度を自着火可能な温度にまで高める必要がある。そこで、ＣＩ燃焼領域では、内部ＥＧＲを実施して高温の既燃ガスである内部ＥＧＲガスを燃焼室１１内に残留させ、これにより燃焼室１１内および混合気の温度を高める。具体的には、ＣＩ燃焼領域では、排気弁２２の作動状態を特殊モードとして排気二度開きを実施する。ただし、ＣＩ燃焼領域のうちエンジン負荷が比較的高い運転領域（図５に示す例では、エンジン負荷がＥＧＲ切替負荷Ｔ２以上の領域）では、混合気の温度は十分に高く内部ＥＧＲガスを過剰に導入すると混合気が過早着火する、あるいは、燃焼騒音が大きくなるおそれがある。そのため、本実施形態では、エンジン負荷がＥＧＲ切替負荷Ｔ２未満に設定された低負荷側ＣＩ燃焼領域ＣＩ＿１では、内部ＥＧＲのみを実施し、エンジン負荷がＥＧＲ切替負荷Ｔ２以上かつ燃焼切替負荷Ｔ１未満に設定された高負荷側ＣＩ燃焼領域ＣＩ＿２では、内部ＥＧＲに加えて外部ＥＧＲを実施してＥＧＲクーラ５２で冷却された外部ＥＧＲガスを導入し、混合気の温度が過剰に上昇するのを抑制する。具体的には、高負荷側ＣＩ燃焼領域ＣＩ＿２領域では、排気弁２２の作動状態を特殊モードとして排気二度開きを実施するとともにＥＧＲ弁５３を開弁させる。
【００５０】
また、ＣＩ燃焼領域では、燃費性能をより高めるべく、混合気全体の空燃比を理論空燃比よりもリーンとする。すなわち、ＣＩ燃焼領域では、混合気全体の空気過剰率λをλ＞１とする。
【００５１】
ここで、例えば車両が力行運転しているエンジンの定常運転時等であって燃焼が継続している場合には、燃焼室１１の壁面温度および排ガスの温度はある程度高く維持される。そのため、この場合には、前記のように内部ＥＧＲガスを導入することによって混合気の温度を適正に高めることができる。しかしながら、減速時等において燃料噴射および燃焼が停止される燃料カットが行われると、燃焼室１１の壁面温度は低下していく。また、燃焼室１１の壁面温度が低い状態では、発生した排ガスの温度も低く抑えられる。そのため、燃料カットからＣＩ燃焼領域への復帰時、すなわち、燃料カットの実行後ＣＩ燃焼領域で燃焼を再開させる際には、内部ＥＧＲガスを導入しても混合気の温度を十分に高めることができず、適正な圧縮自着火燃焼が実現されないという問題がある。
【００５２】
これに対して、本エンジンシステム１００では、ＣＩ燃焼領域において、燃料カットからの復帰時と、それ以外の運転条件（以下、定常運転時等という）とで、空燃比の制御およびＥＧＲの制御は同一としつつ、すなわち、いずれの場合においても混合気全体の空燃比をリーンとしかつ排気二度開きを実施しつつ、燃料噴射の制御内容を異ならせることで、定常運転時等においてより高い燃費性能および排気性能を実現するとともに、燃料カットからの復帰時において安定した圧縮自着火燃焼を実現し、燃料カットからの復帰時か否かによらずＣＩ燃焼領域において圧縮自着火燃焼を実施する。なお、燃料カットからＣＩ燃焼領域へ復帰する具体的な運転条件としては、燃料カット後ＣＩ燃焼領域に設定されたアイドル運転が実施される場合や、燃料カット後、ＣＩ燃焼領域内に含まれるような比較的緩やかな加速が行われた場合が挙げられる。ＣＩ燃焼領域における燃料噴射制御の内容について次に説明する。
【００５３】
（１）定常運転時等の燃料噴射制御
ＣＩ燃焼領域でエンジンが定常運転されている場合は、図６（ａ）に示すように、燃料を吸気行程中に一括して噴射する吸気行程一括噴射を行い、予混合圧縮自着火燃焼を実施する。すなわち、燃料と空気とを圧縮上死点までに予め十分に混合させて混合気全体の空燃比をほぼ均一のリーンにして、圧縮上死点近傍において自着火させる。図６（ａ）には、合わせて、吸気行程一括噴射を実施した場合の熱発生率ｄＱ／ｄθを破線で示す。
【００５４】
このように、本エンジンシステム１００では、定常運転時等において、空燃比リーンの均質予混合圧縮自着火燃焼が実施されることで、高い燃費性能および排気性能を得ることができる。
【００５５】
（２）燃料カットからの復帰時の燃料噴射制御
燃料カットからのＣＩ燃焼領域への復帰時には、図６（ｂ）に示すように、要求エンジントルクを発生させるメイン噴射を行い、このメイン噴射の後であって膨張行程中にポスト噴射を実施する。本実施形態では、ポスト噴射を復帰直後から複数サイクルにわたって実施する。そして、経過サイクル数が多いほどポスト噴射の噴射タイミングをリタード（遅角）させる。また、ポスト噴射の噴射タイミング（以下、ポスト噴射タイミングという場合がある）を、有効なエンジントルクにはほとんどならないが、ポスト噴射された燃料の少なくとも一部が燃焼するように設定するとともに、後述するように筒内状態温度が低温ほど進角側とする。図６（ｂ）には、合わせて、吸気行程一括噴射を実施した場合の熱発生率ｄＱ／ｄθを破線で示す。
【００５６】
また、本実施形態では、メイン噴射として、要求エンジントルクに応じた燃料を圧縮行程中に複数回に分けて噴射する圧縮行程分割噴射を行う。本実施形態では、この圧縮行程分割噴射を、ポスト噴射が実施されている間中実施する。
【００５７】
ここで、燃料の一部を吸気行程にも噴射しつつ圧縮行程で残りの燃料を分割噴射してもよいが、本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、圧縮行程中にのみ燃料を分割噴射する。図６（ｂ）には、燃料を圧縮行程中に４回に分けて噴射させた場合を示す。
【００５８】
また、本実施形態では、圧縮行程中に分割噴射した各燃料がキャビティ１１ａ内に収まるタイミングで各燃料を噴射する。具体的には、分割噴射により噴射された各燃料噴霧の先端が、図７に示すように、キャビティ１１ａの内側に入るタイミングで、分割噴射を実施する。本実施形態では、圧縮行程中の分割噴射の各噴射タイミングは、それぞれ圧縮行程の後半に設定されている。より詳細には、この圧縮工程分割噴射のタイミングは、圧縮上死点前２０°ＣＡ〜圧縮上死点前８０°ＣＡの間に設定されるのが好ましい。
【００５９】
このＣＩ燃焼領域における燃料噴射制御の流れおよびポスト噴射タイミングの設定手順について、図８のフローチャートを用いて説明する。
【００６０】
まず、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１において、燃料カットからＣＩ燃焼領域への復帰時かどうかを判定する。この判定がＮＯの場合は、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、定常運転時等の燃料噴射制御すなわち吸気行程一括噴射が実施される。
【００６１】
一方、ステップＳ１での判定がＹＥＳであって、燃料カットからＣＩ燃焼領域への復帰時である場合には、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、筒内状態温度Ｔｃｙｌ＿ｐｏｓｔが算出される。筒内状態温度Ｔｃｙｌ＿ｐｏｓｔは、ポスト噴射された燃料の燃焼のしやすさをあらわす指標であって、燃焼室の壁面の温度とポスト噴射直前の燃焼室内の混合気の温度とにより決まる温度であり、メイン噴射後の所定タイミングでの燃焼室内の雰囲気温度である。この筒内状態温度Ｔｃｙｌ＿ｐｏｓｔが低温であるほどポスト噴射された燃料は燃焼しにくくなる。本実施形態では、筒内状態温度Ｔｃｙｌ＿ｐｏｓｔを、燃焼室の壁面温度、混合気の圧縮端温度、メイン噴射により生じた発熱量により決定する。具体的には、エンジン水温、吸気温、噴射量、エンジン回転数等から、各温度および発熱量を算出して、これらの算出結果に基づき筒内状態温度Ｔｃｙｌ＿ｐｏｓｔを算出する。
【００６２】
ステップＳ３の後に進むステップＳ４では、復帰直後に実施するポスト噴射の噴射タイミングを決定する。前述のように、このポスト噴射タイミングは、ポスト噴射された燃料の少なくとも一部が燃焼する一方ポスト噴射により発生した燃焼エネルギが有効なエンジントルクに変換されないタイミングに決定される。ここで、前述のように、筒内状態温度Ｔｃｌｙ＿ｐｏｓｔが低いほどポスト噴射された燃料は燃焼しにくい。そのため、ポスト噴射された燃料を確実に燃焼させるためには、より高温の条件下すなわちより進角側（圧縮上死点に近い側）でポスト噴射する必要がある。そこで、ステップＳ４では、ステップＳ３で算出した筒内状態温度Ｔｃｌｙ＿ｐｏｓｔが低いほど、ポスト噴射タイミングを進角側のタイミングに決定する。具体的には、ＰＣＭ６０に、予め、筒内状態温度Ｔｃｌｙ＿ｐｏｓｔに対するポスト噴射タイミングのマップであって、ポスト噴射された燃料の少なくとも一部が燃焼する一方ポスト噴射により発生した燃焼エネルギが有効なエンジントルクに変換されず、かつ、筒内状態温度Ｔｃｌｙ＿ｐｏｓｔが低いほど進角側の値に設定されたポスト噴射タイミングのマップが記憶されており、このマップから筒内状態温度Ｔｃｌｙ＿ｐｏｓｔに応じたポスト噴射タイミングが抽出される。
【００６３】
ステップＳ４の後に進むステップＳ５では、経過サイクルが１に初期設定される。
【００６４】
ステップＳ５の後に進むステップＳ６では、経過サイクルが２未満かどうかすなわち経過サイクルが１であって復帰直後であるかどうかが判定される。この判定がＹＥＳであって復帰直後である場合は、ステップＳ１１に進む。
【００６５】
一方、ステップＳ６の判定がＮＯであって経過サイクルが２以上の場合は、ステップＳ７に進む。ここで、復帰からの経過サイクル数が増加すれば、筒内状態温度は上昇していき、ポスト噴射された燃料の燃焼エネルギが有効なエンジントルクに変換されやすくなる。そのため、ポスト噴射タイミングは経過サイクルが多いほどリタードされるのが好ましい。そこで、本実施形態では、経過サイクルが増える毎にポスト噴射タイミングをリタードさせる。すなわち、経過サイクル数が２以上の場合に進むこのステップＳ７において、ポスト噴射タイミングは前サイクルのタイミングよりもリタードされる。
【００６６】
ここで、運転条件等によっては、筒内状態温度Ｔｃｌｙ＿ｐｏｓｔがある程度高められている一方触媒の温度Ｔｃａｔすなわち浄化装置内の温度が低く、触媒の温度を優先的に早期に温めたい場合がある。この場合において、触媒の温度が自己反応可能なまでにある程度高められていれば、触媒に高温の排ガスを供給するよりも未燃燃料を供給して自己反応させた方が触媒温度をより早期に温めることができる。本実施形態では、前記場合を想定して、以下のステップＳ８からステップＳ１０を実施して、筒内状態温度Ｔｃｌｙ＿ｐｏｓｔがある程度高められており、触媒温度Ｔｃａｔが所定範囲内の場合には、ポスト噴射された燃料の一部を未燃のまま触媒装置に供給する。
【００６７】
ステップＳ７の後に進むステップＳ８では、筒内状態温度Ｔｃｙｌ＿ｐｏｓｔが予め設定された第１基準筒内状態温度Ｔｃｙｌ＿ｐｏｓｔ＿Ｈ１を超えたかどうかを判定する。この判定がＮＯであって、筒内状態温度Ｔｃｙｌ＿ｐｏｓｔがまだ十分に上昇していないと判定すると、以下のステップＳ９、Ｓ１０を実施せず、ステップＳ１１に進む。
【００６８】
一方、ステップＳ８での判定がＹＥＳであって、筒内状態温度Ｔｃｙｌ＿ｐｏｓｔが第１基準筒内状態温度Ｔｃｙｌ＿ｐｏｓｔ＿Ｈ１を超えてある程度高くなったと判定すると、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、触媒温度Ｔｃａｔが第１基準触媒温度Ｔｃａｔ＿Ｌより高くかつ第２基準触媒温度Ｔｃａｔ＿Ｈより低いかどうかを判定する。なお、本実施形態では、触媒温度Ｔｃａｔは、触媒温度センサＳＷ１２により検出された直キャタリスト４１内の触媒温度である。浄化装置内の温度は推定値を用いてもよい。
【００６９】
ステップＳ９の判定がＮＯであって、触媒温度Ｔｃａｔが第２基準触媒温度Ｔｃａｔ＿Ｈ以上であって触媒が十分に活性化された状態、あるいは、触媒温度Ｔｃａｔが第１基準触媒温度Ｔｃａｔ＿Ｌ以下であって触媒が自己反応できるほどに十分に昇温されていない状態である場合には、ステップＳ１０を実施することなく、ステップＳ１１に進む。
【００７０】
一方、ステップＳ９の判定がＹＥＳであって、触媒温度Ｔｃａｔが第２基準触媒温度Ｔｃａｔ＿Ｈ未満であって触媒はまだ十分に活性化されていないが、触媒温度Ｔｃａｔが第１基準触媒温度Ｔｃａｔ＿Ｌより高く触媒が自己反応できるほどには昇温されている場合には、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、ポスト噴射タイミングを、ポスト噴射された燃料の一部が未燃のまま排出されるタイミングとなるように、ステップＳ７で設定されたタイミングを補正する。なお、ステップＳ７で設定されたタイミングが、既に、ポスト噴射によって未燃燃料が触媒側に排出されるタイミングである場合には、そのタイミングを維持すればよい。ステップＳ１０の後は、ステップＳ１１に進む。
【００７１】
ステップＳ１１では、ステップＳ４、ステップＳ７あるいはステップＳ１０で決定されたポスト噴射タイミングでポスト噴射を実施するとともに、圧縮行程中に分割噴射を実施する。
【００７２】
ステップＳ１１の後は、ステップＳ１２に進み、経過サイクル数をカウントアップする。ステップＳ１２の後は、ステップＳ１３に進み、筒内状態温度Ｔｃｌｙ＿ｐｏｓｔが予め設定された第２基準筒内状態温度Ｔｃｙｌ＿ｐｏｓｔ＿Ｈ２を超えたかどうかを判定する。この判定がＮＯの場合は、ステップＳ６に戻り、ステップＳ６〜ステップＳ１３までを繰り返す。一方、この判定がＹＥＳであって筒内状態温度Ｔｃｌｙ＿ｐｏｓｔが第２基準筒内状態温度Ｔｃｙｌ＿ｐｏｓｔ＿Ｈ２を超えており、吸気行程一括噴射を実施しても安定した圧縮自着火燃焼が実現される温度まで高められていれば、ステップＳ２に進み、圧縮行程中の分割噴射およびポスト噴射を停止して、定常運転時等の燃料噴射制御すなわち吸気行程一括噴射に移行する。
【００７３】
このように、本実施形態では、燃料カットからのＣＩ燃焼領域への復帰時において、メイン噴射により要求エンジントルクに応じたエンジントルクを生成させつつ、膨張行程においてポスト噴射を実施しているため、ポスト噴射により生じた燃焼エネルギにより燃焼室１１の壁面温度を早期に高めて混合気の着火性を高め、復帰後早期に安定した圧縮自着火燃焼を実現することができる。そして、ポスト噴射の噴射タイミングを筒内状態温度が低温であるほど進角させてポスト噴射された燃料の少なくとも一部を確実に燃焼させるとともに、ポスト噴射を膨張行程に実施してこの燃焼エネルギがほとんど有効なエンジントルクに変換されないようにしているため、燃焼室１１の壁面温度を早期に高めつつ、過剰なエンジントルクが生じることに伴うトルクショックの発生を回避することができる。
【００７４】
ここで、ポスト噴射された燃料を燃焼させれば、前述のように燃焼室１１の壁面温度を高めることができる上に、排気温度および排気ポート１８の温度を高めることができる。そして、本実施形態では、排気二度開きによる内部ＥＧＲを実施している。そのため、本実施形態では、ポスト噴射された燃料の燃焼により内部ＥＧＲガスの温度を高めることもでき、これによっても、混合気の着火性を高めることができる。また、排気温度の上昇に伴い、浄化装置の温度を早期に高めて、浄化装置の早期活性化を実現することができる。さらに、本実施形態では、触媒温度Ｔｃａｔが第１基準触媒温度Ｔｃａｔ＿Ｌ以上かつ第２基準触媒温度Ｔｃａｔ＿Ｈ未満媒であって、触媒が十分に活性化されていない一方触媒温度が触媒での自己反応が可能な程度にまで高められている場合には、ポスト噴射された燃料を未燃のまま触媒装置に供給している。そのため、触媒の自己反応により触媒装置をより早期に活性化することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、復帰後のメイン噴射として圧縮行程分割噴射を実施している。そのため、以下に説明するように、混合気全体の空燃比をリーンとしつつ、燃焼室１１内に局所的に理論空燃比よりもリッチであって着火遅れが短く早期に着火する混合気を形成することができる。特に、キャビティ１１ａ内に燃料が収まるよう噴射されるため、キャビティ１１ａ内に確実にリッチな混合気を形成することができる。そして、このリッチな混合気の早期の着火、燃焼によって周囲の比較的リーンな混合気の着火を誘発させることができ、復帰直後の着火開始前の燃焼室内の温度が低い状態であっても、混合気全体を自着火させることができる。
【００７６】
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に、噴射量を同じとしつつ噴射パターンを異ならせた際の混合気の空燃比の分布を示す。これら図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、混合気の空燃比の分布を演算した結果であり、横軸が当量比φ、縦軸が頻度（空間頻度）のグラフである。横軸の当量比φは、空気過剰率λの逆数であり、当量比φが大きいほど燃料リッチなことを表す。縦軸の頻度は、キャビティ１１ａ内の空間を複数の領域に分割した場合の各領域の局所的な当量比φの値に基づき、同等の当量比φとなる領域の数を特定したものである。また、図９（ａ）は、圧縮上死点前２０°ＣＡに燃料を一括噴射した場合の結果、図９（ｂ）は、圧縮上死点前１４°ＣＡに燃料を一括噴射した場合の結果であり、図９（ｃ）は、圧縮上死点前１４、１７、２０°ＣＡにそれぞれ燃料を噴射した場合すなわち圧縮行程中に３回にわたって燃料を分割噴射した場合の結果である。
【００７７】
図９（ａ）（ｂ）の燃料を一括噴射した場合では、頻度は当量比φ＝１すなわち空気過剰率λ＝１付近に集中している。これに対して、図９（ｃ）の圧縮行程中に分割噴射した場合には、頻度が、当量比φが高く空燃比が燃料リッチな側にまで広がっており、キャビティ１１ａ内によりリッチな領域が形成されていることが示されている。このように、圧縮行程中に分割噴射した場合には、燃料を一括噴射する場合に比べて、キャビティ１１ａ内に局所的によりリッチな混合気を形成することができる。これは、同量の燃料を一括噴射する場合に比べて、分割噴射した場合の方が、各燃料の燃料噴霧のぺネトレーション（貫徹力）が小さく抑えられて燃料の拡散が抑制されるためである。
【００７８】
図１０に、混合気の着火遅れと空燃比との関係を示す。図１０は、横軸を時間の対数軸とし、縦軸を混合気の温度としたグラフであり、圧縮自着火燃焼させた際の混合気の温度変化を示したものである。図１０には、異なる空燃比の混合気を初期温度Ｔ０（１３００Ｋ程度）同一の条件において自着火させた際の温度変化を示している。具体的には、図１０のＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、それぞれ、当量比φ＝１．０、３．０、５．０、７．０の温度変化である。この図１０において、温度が初期温度Ｔ０から立ち上がるタイミングが着火開始タイミングであり、立ち上がりが右側であるほど着火遅れが長いことを示している。この図１０に示されるように、着火前の温度が同じ温度Ｔ０であっても、当量比φが大きく空燃比が燃料リッチなほど着火遅れは短く混合気は早期に着火、燃焼する。
【００７９】
図１１に、以上説明した、本実施形態に係るエンジンシステム１００の噴射制御を行った場合と、復帰直後から吸気行程一括噴射を行った場合との、燃料噴射量、燃焼室の壁面温度（燃焼室壁温）、エンジントルクの変化を示す。図１１において、実線が、本実施形態に係るエンジンシステム１００の場合の変化であり、破線が復帰直後から吸気行程一括噴射を行った場合の変化である。図１１には、時刻ｔ１で燃料カットが行われ、時刻ｔ２でアクセル開度が踏まれて復帰要求がなされて緩加速が行われた場合を示す。
【００８０】
時刻ｔ１で燃料カットが行われると、燃焼室の壁面温度は徐々に低下していく。ここで、破線で示すように、時刻ｔ２の復帰要求直後から吸気行程一括噴射を行った場合では、緩加速要求に応じて燃料噴射量は徐々に増加していく。しかしながら、この場合では、時刻ｔ２から燃料噴射が実施されるものの、燃焼室１１内の温度が低いために、安定した圧縮自着火燃焼が実現されず、有効なエンジントルクが生じない。そして、噴射量がある程度多くなった時点（時刻ｔ３）で初めて安定した圧縮自着火燃焼が実現され有効なエンジントルクが生じる。このように、復帰直後から吸気行程一括噴射を行った場合は、噴射量がある程度多くなるまで有効なエンジントルクが生じず、レスポンスが悪くなるとともに、時刻ｔ３において、比較的多い噴射量に対応した比較的大きいトルクがいきなり生じるため、トルクショックが大きくなり、操作性が非常に悪くなる。
【００８１】
これに対して、図１１の実線で示すように、本実施形態に係るエンジンシステム１００では、時刻ｔ２の復帰要求後、要求エンジントルクに応じたメイン噴射に加えてポスト噴射が実施され、これに伴い燃料噴射量が大きくされる。そして、このポスト噴射の実施に伴い燃焼室の壁面が早期に昇温される。また、圧縮工程分割噴射が実施されることで復帰直後から安定した圧縮自着火燃焼が実現される結果、時刻ｔ３よりも早く噴射量が少ない時刻ｔ２において有効なエンジントルクを生じさせることができる。さらに、図１１には示されていないが、本エンジンシステム１００によれば、このように復帰後早期に安定した圧縮自着火燃焼が実現されて燃焼温度が上昇することで、ＨＣおよびＣＯの反応を促進することができ、排気性能を高めることができるとともに、内部ＥＧＲに含まれるこれら未燃ガスの燃焼への影響を小さく抑えてサイクル間での燃焼変動を抑制することができる。
【００８２】
このように、本実施形態に係るエンジンシステム１００では、燃料カットからＣＩ燃焼領域への復帰時において、要求エンジントルクを生成するための燃料を燃焼室１１内に噴射するメイン噴射と、メイン噴射の後の膨張行程の所定のタイミングであって発生した燃焼エネルギが有効なエンジントルクになりにくいタイミングで燃焼室１１内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施しており、燃焼室１１内の温度を復帰直後から昇温させることができ、より早期に安定した圧縮自着火燃焼を実現することができる。そして、これにより、レスポンスを高め、かつ、トルクショックを小さく抑えて、高い運転操作性を実現しつつ、排気性能および燃費性能を高めることができる。
【００８３】
特に、ポスト噴射の噴射タイミングをポスト噴射された燃料の少なくとも一部が燃焼するように設定しているため、ポスト噴射によって確実に燃焼エネルギを発生させて燃焼室１１内の温度を確実に高めることができる。さらに、このポスト噴射の噴射タイミングを、混合気の燃焼性を左右する筒内状態温度が低温であるほど、すなわち、ポスト噴射された燃料が燃えにくい状態であるほど進角させており、ポスト噴射された燃料をより確実に燃焼させることができる。
【００８４】
また、メイン噴射として、圧縮行程分割噴射が実施されて燃焼室１１内に局所的にリッチな混合気を形成して、メイン噴射された燃料を圧縮自着火燃焼させることができ、復帰後早期に安定した圧縮自着火燃焼を実現することができる。
【００８５】
また、前記ポスト噴射が復帰後複数サイクルにわたって実施されるとともに、復帰後からの経過サイクル数が多いほど、すなわち、筒内状態温度が高くなってポスト噴射された燃料が燃焼しやすくなるほど、ポスト噴射の噴射タイミングが遅角側にされるため、ポスト噴射された燃料が早期に燃焼して生じた燃焼エネルギが過剰に有効なエンジントルクに変換されるのを回避することができ、この過剰なエンジントルクの変換に伴うトルクショックの発生を回避することができる。
【００８６】
ここで、前記実施形態では、経過サイクルが１つ増加する毎にポスト噴射タイミングをリタードさせる場合について説明したが、経過サイクルが多いほどポスト噴射タイミングをリタードさせる具体的手順はこれに限らない。例えば、所定サイクル毎、所定時間毎にポスト噴射タイミングをリタードさせる、あるいは、筒内状態温度に応じて適宜ポスト噴射タイミングをリタードさせるようにしてもよい。
【００８７】
ここで、前記実施形態では、筒内状態温度がある程度高められている場合にのみ、触媒温度すなわち浄化装置内の温度に基づくポスト噴射タイミングの補正を行う例を示したが、筒内状態温度によらず触媒温度に基づくポスト噴射タイミングの補正を行ってもよい。すなわち、図８に示すフローチャートにおいてステップＳ８を省略してもよい。また、触媒温度に基づくポスト噴射タイミングの補正は省略可能である。すなわち、前記フローチャートにおいて、ステップＳ８〜Ｓ１０を省略してもよい。ただし、触媒温度すなわち浄化装置内の温度が所定範囲内にあって、触媒での反応が可能である一方触媒が十分に活性化されていない状態において、未燃の燃料を供給すれば、浄化装置内でこの未燃燃料を反応させることで浄化装置をより効果的に昇温、活性化することができる。なお、本実施形態では、浄化装置内に触媒が設けられている場合について示したが、例えば、パティキュレートフィルタのように触媒を有しない浄化装置にも適用可能である。
【００８８】
また、前記実施形態では、燃料カットからＣＩ燃焼領域への復帰時において、メイン噴射として圧縮行程分割噴射を行う場合について説明したが、メイン噴射を定常運転時等と同様の吸気行程一括噴射にしてもよい。ただし、圧縮行程分割噴射を行えば、前述のように、復帰直後からより確実に安定した圧縮自着火燃焼を実現することができる。また、圧縮行程分割噴射と吸気行程噴射とを併用して、図１２に示すように、要求エンジントルクに応じた噴射量の一部を吸気行程に噴射し、残りを圧縮行程中に分割噴射させてもよい。また、圧縮行程分割噴射の噴射回数は４回に限らない。
【００８９】
また、前記実施形態では、燃料カットからＣＩ燃焼領域への復帰時において、圧縮行程分割噴射の実施サイクルとポスト噴射の実施サイクルとを同じとする場合について説明したが、これらの実施サイクル数を異ならせてもよい。たとえば、圧縮行程分割噴射を早期に終了させて、ポスト噴射のみを継続して実施させてもよい。また、これらの実施サイクル数は、例えば、予め設定された一定数であってもよいし、燃料カットの時間、エンジン水温、吸気温、排気温、エンジン回転数等から予測される、着火遅れ時間の予測結果等に応じて変更されてもよい。
【００９０】
また、圧縮行程分割噴射の噴射回数、タイミング、噴射量等は、経過サイクル数に応じて変化させてもよい。例えば、図１３に示すように、吸気行程中に一部の燃料を噴射させつつ圧縮行程中の分割噴射も行い、吸気行程中に噴射させる燃料を徐々に増加させるとともに圧縮行程中の分割噴射の回数を徐々に減少させてもよい。なお、図１３では、メイン噴射のみを示しており、ポスト噴射は省略している。
【符号の説明】
【００９１】
１  エンジン（エンジン本体）
１０  気筒    １１  燃焼室
１５  インジェクタ（燃料噴射装置）
６０  ＰＣＭ（判定手段、燃焼制御手段）
【図１】
2015117650.tif 000003
【図２】
2015117650.tif 000004
【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】
2015117650.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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