(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に燃料を直接噴射して点火プラグにより着火する筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
該内燃機関の圧縮行程時に該燃料を噴射する圧縮行程噴射モードとして、圧縮行程上死点近傍において点火プラグに向けて燃料を噴射するとともに、該燃料に直接点火する第１の燃料噴射モードと、該第１の燃料噴射モードの燃料噴射タイミングよりも早期のタイミングで燃料を噴射するとともに、ピストンの上昇により該燃料を点火プラグ近傍に集めて点火する第２の燃料噴射モードとを切り換える制御手段と、
該内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段とをそなえ、
該制御手段は、該内燃機関のアイドル運転のとき、該回転数検出手段により検出される該内燃機関の回転数に基づいて該第１の燃料噴射モードと該第２の燃料噴射モードとを切り換え、該回転数検出手段からの情報に基づいて算出される該内燃機関の回転数の変化率の絶対値が第１所定偏差以上になると、該燃料噴射モードを該第２の燃料噴射モードに設定する
ことを特徴とする、筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
該制御手段は、該回転数検出手段により検出される該内燃機関の回転数が第１所定回転数以下になると、該燃料噴射モードを該第２の燃料噴射モードに設定する
ことを特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
該制御手段は、該燃料噴射モードを該第２の燃料噴射モードに設定後、該内燃機関の回転数が該第１所定回転数よりも大きい第２所定回転数以上になると、該燃料噴射モードを該第１の燃料噴射モードに設定する
ことを特徴とする、請求項２記載の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
該制御手段は、該燃料噴射モードを該第２の燃料噴射モードに設定後、該内燃機関の回転数の変化率の絶対値が該第１所定偏差よりも小さい第２所定偏差以下になると、該燃料噴射モードを該第１の燃料噴射モードに設定する
ことを特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
該第２の燃料噴射モードは、リーン領域で該第１の燃料噴射モードよりも過濃側の空燃比に設定される
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮行程時に燃料噴射を実行可能な筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、筒内（シリンダ内）に直接燃料を噴射する筒内噴射型のガソリンエンジンが実用化されている。一般的に、このような筒内噴射型のガソリンエンジンにおいては、圧縮行程に燃料を噴射する圧縮行程噴射モードと吸気行程に燃料を噴射する吸気行程噴射モードとが切り換え可能に設定されている。このうち圧縮行程噴射モード（圧縮リーン噴射モード）では、ピストンが上昇する途中で燃料を噴射するモードであって、気筒内に層状の混合気を形成して、超希薄（超リーン）な空燃比で安定した燃焼を実現するものである。つまり、層状の吸気流を利用して噴射燃料を点火プラグの近傍に集めることができるため、点火プラグの近傍のみは着火性のよい空燃比状態（即ち、理論空燃比又は理論空燃比よりもやや濃化側の空燃比状態）として安定した着火性能を得ながら、全体としては極めて希薄な空燃比（例えばＡ／Ｆ２０〜２５）にして大幅に燃費を節約しながら運転することができる。
【０００３】
また、吸気行程噴射モードでは、燃料の予混合により燃焼室全体の空燃比状態を均一化しながら、安定した着火と確実な火炎伝播を実現して十分な高出力を得られるように運転を行なうことができる。なお、吸気行程噴射モードには、空燃比を理論空燃比（ストイキオ）近傍として大きな出力を得られるようにしたストイキオモードと、空燃比をストイキオよりも希薄（例えばＡ／Ｆ１５〜２０）にして燃費の向上を図るリーンモードと、急加速時等に一時的に空燃比をストイキオよりも濃化（リッチ）にするエンリッチモード等が設けられている。
【０００４】
そして、このような筒内噴射エンジンでは、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、圧縮行程噴射モード（圧縮リーンモード），吸気行程噴射ストイキオモード（ストイキオモード），吸気行程噴射リーンモード（吸気リーンモード），吸気行程噴射エンリッチモード（エンリッチモード）等の各運転モードが切り換えられる。
一方、このような筒内噴射型の内燃機関では、ピストン上面に凹部が形成され、ピストンが上死点付近に位置する際に、このピストン上面の凹部へ向けて燃料を噴射できるようにインジェクタが配設されるとともに、ピストン上面の凹部内に点火プラグの先端が位置するように点火プラグが配設されている。
【０００５】
これにより、圧縮行程噴射モード時には、燃料は点火プラグ回りにおいては空燃比が比較的リッチとすることができ、一方、点火プラグから離れた箇所においては超リーンの雰囲気を形成することで、燃焼室内に層状希薄状態を形成し、この状態で点火プラグが点火することで、燃焼室全体としてはリーンな空燃比が形成されるものの、安定して運転できる。
【０００６】
なお、下記の特許文献１には、圧縮行程噴射モードとして、燃料噴射中又は燃料噴射直後のピストンに衝突する以前の燃料に点火する第１の運転モードと、燃料噴射終了後ピストンを経由した燃料に点火する第２の運転モードとをそなえ、これらの運転モードをエンジン運転状態に応じて切り換える技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３５３５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１の技術では、アイドル運転時（低負荷、低回転運転）では、上述の第１の運転モードが適用されるが、この運転モードは超リーン運転であるため、燃費が極めて良好であるものの外乱に対して弱く回転低下しやすい。
例えば、図８に示すタイムチャートに示すように、アイドル運転中に何らかの外部負荷等の外乱が入力されると（ｔ＝ｔ１）、この負荷に起因してエンジン回転数が低下する〔図８（ｅ）参照〕。これに対して通常はエンジン回転数Ｎｅの復帰を図るべく、電子制御スロットルバルブ（ＥＴＶ）の開度を増大させて体積効率Ｅｖの上昇を図るとともに、目標空燃比（制御Ａ／Ｆ）をリッチ化していく〔図８（ａ）〜（ｄ）参照〕。
【０００８】
しかしながら、この第１の運転モードはリッチ化すればするほど（即ちＡ／Ｆが低下するほど）、燃焼安定性が低下するという特性を有している。ここで、図９は第１の運転モードの燃焼特性を示す図であり、横軸は燃料噴射時期、縦軸は点火時期である。図示するように、この運転モードでは、Ａ／Ｆを小さくするほど（すなわちリッチ化するほど）、燃焼安定領域を示す面積が小さくなるので、リッチ化するほど燃焼安定性が低下する。したがって、上述のように外乱入力時に空燃比をリッチ化すると、却って失火を招いてエンジン回転数の変動が生じ、やがて失火によりエンジンがストールするおそれがある。
【０００９】
また、上記特許文献１の技術では単に運転状態に応じて圧縮行程噴射における２つの運転モードを切り換えているが、これら２つの運転モードにおける燃焼安定性については何ら着目していないため、運転モードを切り換えても安定した燃焼を得られないおそれがある。したがって、特許文献１の技術では、失火やエンジンストールを十分に防止することはできないという課題がある。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、空燃比の変動に伴い安定燃焼領域が変動することを考慮して、圧縮行程噴射モードでの燃料噴射モードを適切に切り換えるようにした、筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置は、筒内に燃料を直接噴射して点火プラグにより着火する筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置であって、該内燃機関の圧縮行程時に該燃料を噴射する圧縮行程噴射モードとして、圧縮行程上死点近傍において点火プラグに向けて燃料を噴射するとともに、該燃料に直接点火する第１の燃料噴射モードと、該第１の燃料噴射モードの燃料噴射タイミングよりも早期のタイミングで燃料を噴射するとともに、ピストンの上昇により該燃料を点火プラグ近傍に集めて点火する第２の燃料噴射モードとを切り換える制御手段と、該内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段とをそなえ、該制御手段は、該内燃機関のアイドル運転のとき、該回転数検出手段により検出される該内燃機関の回転数に基づいて該第１の燃料噴射モードと該第２の燃料噴射モードとを切り換え、該回転数検出手段からの情報に基づいて算出される該内燃機関の回転数の変化率の絶対値が第１所定偏差以上になると、該燃料噴射モードを該第２の燃料噴射モードに設定することを特徴としている（請求項１）。
【００１３】
なお、該制御手段は、該回転数検出手段により検出される該内燃機関の回転数が第１所定回転数以下になると、該燃料噴射モードを該第２の燃料噴射モードに設定するのが好ましい（請求項２）。
また、該制御手段は、該燃料噴射モードを該第２の燃料噴射モードに設定後、該内燃機関の回転数が該第１所定回転数よりも大きい第２所定回転数以上になると、該燃料噴射モードを該第１の燃料噴射モードに設定するのが好ましい（請求項３）。 
【００１４】
また、該制御手段は、該燃料噴射モードを該第２の燃料噴射モードに設定後、該内燃機関の回転数の変化率の絶対値が該第１所定偏差よりも小さい第２所定偏差以下になると、該燃料噴射モードを該第１の燃料噴射モードに設定するのが好ましい（請求項４）。
【００１５】
また、該第２の燃料噴射モードは、リーン領域で該第１の燃料噴射モードよりも過濃側の空燃比に設定するのが好ましい（請求項５）。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃料安定性を考慮して２つの燃料噴射モードを切り換えるので、空燃比がリーンであっても安定した燃焼を得ることができる。これにより、外部負荷が入力されたときや、機関回転数が低下したとき、或いは目標空燃比が変化したとき等に、適切に燃料噴射モードを切り換えることができ、エンジンの失火やストールを確実に防止することができる。また、制御のハンチングを防止して燃料噴射モードの切り換え制御を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１〜図７を用いて本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置を説明すると、図１はその要部の機能構成を示す模式的なブロック図、図２及び図３は内燃機関の要部構成を示す模式図であって、図２は第１の燃料噴射モードについて説明するための図、図３は第２の燃料噴射モードについて説明するための図、図４は第１及び第２の燃料噴射モードの特性について説明するための図、図５及び図６はその作用について説明するためのフローチャート、図７はその作用について説明するためのタイムチャートである。
【００１８】
図２及び図３に示すように、本発明に適用される内燃機関（エンジン）は、筒内に直接燃料を噴射して点火するようにした筒内噴射型内燃機関１であって、本実施形態ではガソリンエンジンが適用されている。
図示するように、このエンジン１の燃焼室３は、シリンダヘッド８の下面と、シリンダ７の壁面と、ピストン２の頂面とにより形成されている。また、シリンダヘッド８には燃料噴射弁（以下、単にインジェクタという）４が取り付けられている。このインジェクタ４は、その先端側が燃焼室３に臨むように配設されており、このインジェクタ４から燃焼室３内に直接燃料が噴射されるようになっている。
【００１９】
一方、燃焼室３の下面を形成するピストン２の頂面には、図示するような凹部（キャビティという）６が形成されており、この凹部６は、本実施形態では下に凸状に湾曲した球面状に形成されている。なお、このような凹部６の形状としては球面に限定されるものではなく種々の形状を適用することができる。
また、シリンダヘッド８の中央よりもやや偏倚した位置に点火プラグ５が取り付けられている。そして、インジェクタ4と点火プラグ５は、少なくともインジェクタ４から供給される燃料が直接点火プラグ５の先端に到達可能なように燃料噴射方向や点火プラグ５の突き出し量等が設定されている。
【００２０】
ところで、図１に示すように、エンジン１には、その作動全般を電気的に制御するＥＣＵ（制御手段；コントローラ）１１が付設されている。
また、上記コントローラ１１の入力側にはエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ１５、エンジンの吸気量を検出するエアフローセンサ（ＡＦＳ）１６、アクセルの開度を検出するアクセル開度センサ（ＡＰＳ）１７が接続されている。
【００２１】
また、コントローラ１１内には、燃料噴射モードを切り換えるための燃料噴射モード切り換え手段１２が設けられており、上述のエンジン回転数センサ１５及びアクセル開度センサ１７で得られるエンジン回転数Ｎｅ及び負荷（エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度とから求められる目標Ｐｅ）に基づいて、この燃料噴射モード切り換え手段１２により燃料噴射モードが設定されるようになっている。
【００２２】
なお、アクセル開度センサ１７に代えてスロットル開度センサ等を設け、これらのセンサの検出情報に基づいてエンジン負荷を検出するようにしてもよい。
ここで、図示するように、燃料噴射モード切り換え手段１２には、インジェクタ４に対して吸気行程噴射に適したタイミングでインジェクタ駆動信号を出力する吸気行程噴射用インジェクタ制御手段１３と、インジェクタ４に対して圧縮行程噴射に適したタイミングでインジェクタ駆動信号を出力する圧縮行程噴射用インジェクタ制御手段１４とをそなえている。
【００２３】
また、燃料噴射モード切り換え手段１２には、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷Ｐｅをパラメータとしたマップ（図示省略）が記憶されており、これらのパラメータに応じた燃料噴射モードがマップから読み出されて、燃料噴射モードが設定されるようになっている。そして、所定の運転条件が成立すると、圧縮行程噴射モードが選択され、これ以外では吸気行程噴射モードが選択されるようになっている。なお、ここで所定の運転条件とは、スロットル開度閉（無負荷又はアイドル相当）、水温が温態（例えば８０℃以上）、車両停止中（車速＝０）、燃圧が所定値以上等であって、具体的には温態のアイドル運転中に相当する。
【００２４】
そして、圧縮行程噴射モードが選択されると、圧縮行程噴射用インジェクタ制御手段１４からインジェクタ４に対する制御信号が出力されて、インジェクタ４の作動が制御される。この場合には、圧縮行程にあるときに燃料噴射を行い、燃焼室内に全体として超リーンな混合気を形成して燃焼を行う。
また、吸気行程噴射モードが選択されると、吸気行程噴射用インジェクタ制御手段１３からインジェクタ４に対する制御信号が出力されて、インジェクタ４の作動が制御される。この場合には、吸気行程にあるときに燃料噴射を行い、燃焼室内にエンジン１の運転状態に応じた空燃比の混合気を形成して燃焼を行う。
【００２５】
また、燃料噴射モードとしては、上述のような圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モードとに大別されるが、これらの各モードにはさらに複数の異なる燃料噴射モードが設けられている。このうち圧縮行程噴射モード（圧縮リーン噴射モード）としては、ピストン２が圧縮行程上死点近傍にあるときに点火プラグ５へ向けて燃料を噴射して、この燃料に直接点火するようにした噴射モード（スプレーガイド噴射モード；第１の燃料噴射モード、図２参照）と、圧縮行程の上死点前にピストン２の凹部６に向けて燃料を噴射し、ピストン２の上昇により燃料を点火プラグ５の近傍に集めて点火するモード（ウォールガイド噴射モード；第２の燃料噴射モード、図３参照）とをそなえている。
【００２６】
このうちウォールガイド噴射モードは、気筒内で形成される層状の吸気流を利用した層状燃焼により超希薄（超リーン）な空燃比で安定した燃焼を実現する噴射モードである。この噴射モードでは、図３に示すように、ピストン２の凹部６に向けて噴射した燃焼噴霧がピストン２の上昇により集められ、点火プラグ５の先端付近では比較的リッチな混合気を形成するとともに、この混合気の周囲には略空気のみの層が形成される。したがって、全体としては極めて希薄な空燃比（例えばＡ／Ｆ２０〜２５）としながら良好な燃焼を実現でき、燃費を節約しながら運転することができる。
【００２７】
また、スプレーガイド噴射モードでは、図２に示すように、点火プラグ５へ向けて燃料を直接的に噴射することで、燃焼室３内に層状希薄状態を形成することができ、上述のウォールガイド噴射モードよりもさらに超希薄な空燃比（例えばＡ／Ｆ２５〜４０）で安定した燃焼状態を得ることができる。
なお、本実施形態においては、燃料噴射を開始するタイミングを変更することでこれら２つのモード（スプレーガイド噴射モード及びウォールガイド噴射モード）を切り換えることができる。
【００２８】
一方、吸気行程噴射モードでは、燃料の予混合により燃焼室全体の空燃比状態を均一化しながら、安定した着火と確実な火炎伝播を実現して十分な高出力を得られるように運転を行なうことができ、空燃比を理論空燃比（ストイキオ）近傍として大きな出力を得られるようにしたストイキオモード、空燃比をストイキオよりも希薄（例えばＡ／Ｆ１５〜２０）にして燃費の向上を図るリーンモードと、急加速時等に一時的に空燃比をストイキオよりも濃化（リッチ）にするエンリッチモード等が設けられている。
【００２９】
なお、吸気行程噴射モードについては従来より広く知られたものであるので、この吸気行程噴射モードについての説明については省略する。
次に、本発明の要部について説明する。図４はスプレーガイド噴射モードとウォールガイド噴射モードとの特性について説明する図であって、横軸が燃料噴射時期、縦軸が点火時期を示しており、安定した燃焼を得られる領域を空燃比（Ａ／Ｆ）毎に示している。
【００３０】
この図からもわかるように、スプレーガイド噴射モードでは安定した燃焼を得られる空燃比は２５〜４０程度であり、空燃比がリーンになるほど燃焼安定領域が広がる特性を有している。一方、ウォールガイド噴射モードでは、安定した燃焼を得られる空燃比は２０〜２５程度であり空燃比がリッチになるほど燃焼安定領域が広がる特性を有している。
このようなスプレーガイド噴射モードでは空燃比が２５〜４０と非常にリーンであるため燃費の向上を図ることができるものの、アイドリング時には僅かな外乱であっても影響を受けやすくなり、回転変動が生じやすくなる。
【００３１】
エンジン１に外乱が生じてエンジン回転数が低下すると、通常はエンジン回転数を上昇させるべくスロットル開度を増大させるとともに目標空燃比を低減して（リッチ化して）エンジン回転数の復帰を図るが、スプレーガイド噴射モードでは、図４に示すようにリッチ化すると安定燃焼領域が狭くなり、失火によるエンストを招くことが考えられる。
これに対して、ウォールガイド噴射モードは、安定した燃焼が得られる空燃比がスプレーガイド噴射モードよりもリッチなため、スプレーガイド噴射モードほど良好な燃費を得ることはできないものの、例えば空燃比２５のときの燃焼安定領域はスプレーガイド噴射モードよりもウォールガイド噴射モードの方が広く、燃焼を良好に保つことができる。
【００３２】
そこで、本実施形態では、圧縮行程噴射モード時において、エンジン回転数センサ１５で得られるエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（第１所定回転数）Ｎ１以下となると、コントローラ１１により燃料噴射モードがスプレーガイド噴射モードからウォールガイド噴射モードに切り換えられるようになっている。また、このようなウォールガイド噴射モードへの切り換え後、エンジン回転数Ｎｅが第２所定回転数Ｎ２（＞Ｎ１）以上に復帰すると、再びスプレーガイド噴射モードに切り換えるようになっている。
【００３３】
つまり、本実施形態では、エンジン運転中における外乱の発生を直接エンジン回転数で判定するようなっており、スプレーガイド噴射モードのとき（すなわち、アイドル運転のときであって、例えばエンジン回転数Ｎｅ＝６００ｒｐｍ程度）に、エンジン回転数が第１所定回転数Ｎ１（例えばＮ１＝５２０ｒｐｍ：アイドル運転時回転数の８０％〜９０％程度）以下まで低下すると、その後エンジン回転数Ｎｅを上昇させるべく空燃比がリッチ化されることを考慮してスプレーガイド噴射モードからウォールガイド噴射モードに切り換えられるようになっている。
【００３４】
そして、このようにウォールガイド噴射モードに切り換えることにより、燃焼安定性を確保するようになっている。また、上記第１所定回転数Ｎ１より大きい第２所定回転数Ｎ２（例えばＮ２＝５８０ｒｐｍ：アイドル運転時回転数の９５％程度）までエンジン回転数が復帰すると、スプレーガイド噴射モードに切り換えることにより、制御のハンチングが防止されて燃料噴射モードを安定させることができる。
【００３５】
また、これ以外にも、コントローラ１１では、エンジン回転数の変化率（クランク角速度偏差）ｄＮｅの絶対値が第１所定偏差ｄ１（ｄ１＞０）以上になると、ウォールガイド噴射モードに切り換えるようになっており、その後、クランク角速度偏差｜ｄＮｅ｜が第２所定偏差ｄ２（＜ｄ１）以下となると、再びスプレーガイド噴射モードに切り換えるようになっている。
【００３６】
ここで、クランク角速度偏差ｄＮｅは一般に失火を判定するパラメータであり、クランク角速度偏差ｄＮｅを監視することで、失火によるエンストを未然に防止することができる。
つまり、エンジン１の運転状態或いは外乱発生状況によってはエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ１を下回らなくても、クランク角速度偏差ｄＮｅが大きく低下する場合がある。この場合には、速やかに失火判定を行い、燃料噴射モードをスプレーガイド噴射モードからウォールガイド噴射モードに切り換えられることで、安定した燃焼状態を維持してエンストを防止するのである。
【００３７】
なお、本実施形態においては、これらの２つの噴射モード（スプレーガイド噴射モード及びウォールガイド噴射モード）の切り換えは、燃料噴射開始タイミングを変更することで実行される。また、このような噴射モードの切り換えに伴い、図４に示すような特性に基づいて、点火時期も安定した燃焼が得られるタイミングに適宜補正されるようになっている。
【００３８】
したがって、本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、圧縮行程噴射モードで運転中に外乱が発生しても、燃料噴射モードをスプレーガイド噴射モードからウォールガイド噴射モードに切り換えることで安定燃焼領域を拡大させて安定した燃焼状態を得ることができ、燃費の良い圧縮行程噴射モードを維持することができるという利点がある。
【００３９】
また、ウォールガイド噴射モードはスプレーガイド噴射モードより空燃比が僅かにリッチとなるものの、一般的な吸気行程噴射よりは十分リーンな空燃比で運転するので、燃費の低下もほとんど生じない。
本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置は上述のように構成されているので、図５〜図７を用いてその作用を説明すると以下のようになる。
【００４０】
図５はスプレーガイド噴射モード時におけるフローチャート、図６はウォールガイド噴射モード時におけるフローチャートであって、現在の燃料噴射モードに応じてこれらの２つのフローチャートのいずれかが選択される。
まず、初回のルーチンでは図５のフローチャートが選択され、ステップＳ１１において圧縮行程噴射モード（圧縮リーンアイドルモード）であるか否かを判定する。なお、スロットル閉（又はアクセル全閉）、水温≧所定温度、車速＝０、燃料圧力≧所定圧力の全ての条件を満足したときに圧縮行程噴射モードであると判定する。
【００４１】
そして、圧縮行程噴射モードでなければそのままリターンして、圧縮行程噴射モードとなるまでこれを繰り返す。また、圧縮行程噴射モードであると判定した場合には、スプレーガイド噴射モードで燃料噴射に設定され（ステップＳ１２）、目標エンジン回転数と実エンジン回転数との偏差を低減するように燃料噴射量のフィードバック制御が実行される（ステップＳ１３）。
【００４２】
次に、エンジン回転数Ｎｅを取り込み、エンジン回転数Ｎｅが第１所定回転数Ｎ１以下か否かを判定し（ステップＳ１４）、エンジン回転数Ｎｅが第１所定回転数Ｎ１以下であればウォールガイド噴射モードに切り換える（ステップＳ１５）。
一方、エンジン回転数Ｎｅが第１所定回転数Ｎ１よりも大きければ、エンジン回転数Ｎｅからクランク角速度偏差｜ｄＮｅ｜を求め、このクランク角速度偏差｜ｄＮｅ｜が第１所定偏差ｄ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。そして、クランク角速度偏差｜ｄＮｅ｜が第１所定偏差ｄ１以上であれば、上述のステップＳ１５に進んで、ウォールガイド噴射モードに切り換え、第１所定偏差ｄ１未満であればリターンする。
【００４３】
また、ウォールガイド噴射モードに切り換えられると、図６に示すフローチャートが選択されて実行される。この場合、燃料噴射モードとしてウォールガイド噴射モードが実行され（ステップＳ２１）、エンジン回転数Ｎｅが第２所定回転数Ｎ２以上に復帰したか否かが判定される（ステップＳ２２）とともに、クランク角速度偏差｜ｄＮｅ｜が第２所定偏差ｄ２以下になったかが判定される（ステップＳ２３）。
【００４４】
そして、エンジン回転数Ｎｅが第２所定回転数Ｎ２以上で、且つ、クランク角速度偏差｜ｄＮｅ｜が第２所定偏差ｄ２以下であると、再びスプレーガイド噴射モードに切り換えて（ステップＳ２４）、回転数フィードバック制御により燃料噴射量が制御される（ステップＳ２５）。また、これ以降は再び図５のフローチャートを選択して、ステップＳ１１以降のルーチンを繰り返す
また、ステップＳ２２及びステップＳ２３のいずれか一方がＮＯであれば、ステップＳ２５に進んで回転数フィードバック制御を実行し、その後、ステップＳ２１以降のルーチンを繰り返す。
【００４５】
なお、この実施形態では、ウォールガイド噴射モード実行時には、エンジン回転数Ｎｅが第２所定回転数Ｎ２以上という条件と、クランク角速度偏差｜ｄＮｅ｜が第２所定偏差ｄ２以下という条件とがいずれも成立したときでないとスプレーガイド噴射モードに切り換えないように設定されているが、これらのいずれか一方の条件が成立したときにスプレーガイド噴射モードに切り換えるようにしてもよい。
【００４６】
例えば、エンジン回転数Ｎｅが第１所定回転数Ｎ１以下になったことに起因してスプレーガイド噴射モードからウォールガイド噴射モードに切り換えられた場合には、単にエンジン回転数Ｎｅが第２所定回転数Ｎ２以上に復帰したことを条件にスプレーガイド噴射モードに切り換えてもよい。また、クランク角速度偏差｜ｄＮｅ｜が第１所定偏差ｄ１以上となったことに起因してスプレーガイド噴射モードからウォールガイド噴射モードに切り換えられた場合には、単にクランク角速度偏差｜ｄＮｅ｜が第２所定偏差ｄ２以下に収束したことを条件にスプレーガイド噴射モードに切り換えてもよい。
【００４７】
さて、次に、本実施形態の作用を図７（ａ）〜（ｅ）のタイムチャートを用いて説明する。まず、車両停止且つアイドル運転等の所定の運転条件が成立して圧縮行程噴射モードとなると、図７（ｂ）に示すようにスプレーガイド噴射モードで燃料が噴射される。
そして、このようなスプレーガイド噴射モードでの運転中に、図７（ｅ）に示すようにエンジン回転数が低下すると、このときには、エンジンの回転数を復帰させるべくスロットル（ＥＴＶ）の開度を増大させて、吸気効率（Ｅｖ）の上昇をはかる〔図７（ｄ），（ｃ）参照〕とともに、目標空燃比（制御Ａ／Ｆ）をリッチ化する〔図７（ａ）参照〕。
【００４８】
この場合、燃料噴射モードとしてスプレーガイド噴射モードを維持すると燃焼が悪化するので、エンジン回転数Ｎｅが第１所定回転数Ｎ１以下になるとウォールガイド噴射モードに切り換える（ｔ＝ｔ１）。つまり、この場合には空燃比が徐々にリッチ化されているので、空燃比をリッチ化するほど燃焼安定領域が狭くなるようなスプレーガイド噴射モードから、リッチ化するほど燃焼安定領域が広がるウォールガイド噴射モードに切り換えることで失火を防止するのである。
【００４９】
そして、ｔ１以降はウォールガイド噴射モードで燃料噴射を実行するとともに空燃比を２５程度に設定し、エンジン回転数が第２所定回転数Ｎ２以上に復帰すると、再びスプレーガイド噴射モードに切り換える（ｔ＝ｔ２）。
したがって、本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、圧縮行程噴射モードで運転中に外乱が生じてエンジン回転数が低下しても、燃料噴射モードをスプレーガイド噴射モードからウォールガイド噴射モードに切り換えることで、安定燃焼領域を拡大させて安定した燃焼を実現することができる。これにより、燃費の良い圧縮行程噴射モードを維持することができる。
【００５０】
また、エンジン回転数の変化率（クランクシャフト角速度偏差）が大きくなると、失火の恐れがあると判定してスプレーガイド噴射モードからウォールガイド噴射モードに切り換えるので、やはり燃焼を安定させることができ、失火によるエンジンストールを未然に防止することができる。したがって、やはり燃費の良い圧縮行程噴射モードを維持することができる。
【００５１】
次に、本実施形態の変形例について簡単に説明すると、この変形例ではエンジン回転数Ｎｅやクランク角速度偏差ｄＮｅに代えて、目標空燃比をパラメータとして燃料噴射モードを切り換えるように構成されている。
以下、簡単に説明すると、コントローラ１１には、目標エンジン回転数やスロットル開度等に応じて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段（図示省略）が設けられている。また、この目標空燃比設定手段は燃料噴射モード切り換え手段１２に接続されており、燃料噴射モード切り換え手段１２では、上記目標空燃比設定手段で設定された目標空燃比に基づいて燃料噴射モードを選択するようになっている。
【００５２】
例えば、目標空燃比が所定値（例えば２５）以下になると、スプレーガイド噴射モードからウォールガイド噴射モードへ切り換えるように構成されており、目標空燃比が上記所定値よりも大きくなるとウォールガイド噴射モードからスプレーガイド噴射モードに切り換えられるようになっている。
ここで、図７（ａ）に示すように、エンジン回転数Ｎｅが低下すると、スロットル開度の増大とともに、目標空燃比（制御Ａ／Ｆ）が徐々にリッチ化される。一方で、本発明はスプレーガイド噴射モードでは空燃比がリッチ化するほど燃焼安定領域が狭くなり、ウォールガイド噴射モードでは空燃比がリッチ化するほど燃焼安定領域が広くなるという知見に基づいてなされたものである。そこで、本実施形態の変形例として、直接目標空燃比を求めて、この目標空燃比に基づいて燃料噴射モードを切り換えているのである。
【００５３】
そして、このような変形例においても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置の機能構成を示す模式的なブロック図である。
【図２】本発明に適用される筒内噴射型内燃機関の要部構成を示す模式図であって、第１の燃料噴射モードについて説明するための図である。
【図３】本発明に適用される筒内噴射型内燃機関の要部構成を示す模式図であって、第２の燃料噴射モードについて説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置の第１及び第２の燃料噴射モードの特性について説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置の作用について説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置の作用について説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置の作用について説明するためのタイムチャートである。
【図８】従来技術の課題について説明するための図であって、失火時のエンジンの作動を説明するタイムチャートである。
【図９】従来技術の課題について説明するための図であって、空燃比が変動したときの安定燃焼領域の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１    エンジン（内燃機関）
２    ピストン
３    燃焼室
４    インジェクタ（燃料噴射弁）
５    点火プラグ
６    凹部
７    シリンダ
８    シリンダヘッド
１１    コントローラ（制御手段）
１２    燃料噴射モード切り換え手段
１３    吸気行程噴射用インジェクタ制御手段
１４    圧縮行程噴射用インジェクタ制御手段
１５    エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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