(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転状態に応じて、均一燃焼または成層燃焼を行う筒内噴射エンジンの制御装置において、
吸気通路と燃料タンクとを連通したパージ通路に設けられ、前記吸気通路へのエバポのパージ量を調整する制御バルブと、
運転状態に応じて、成層燃焼または均一燃焼のいずれかの燃焼形態を選択するとともに、選択された燃焼形態に応じて、前記制御バルブを制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、均一燃焼から成層燃焼へ燃焼形態を切り換えるべき運転状態になった場合、エバポの発生量が多いときには、エバポのパージを禁止するとともに、当該パージの禁止が所定時間継続した後に、均一燃焼から成層燃焼への切り換えを行う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】
運転状態に応じて、均一燃焼または成層燃焼を行う筒内噴射エンジンの制御装置において、
吸気通路と燃料タンクとを連通したパージ通路に設けられ、前記吸気通路へのエバポのパージ量を調整する制御バルブと、
運転状態に応じて、成層燃焼または均一燃焼のいずれかの燃焼形態を選択するとともに、選択された燃焼形態に応じて、前記制御バルブを制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、成層燃焼から均一燃焼へ燃焼形態を切り換えるべき運転状態になった場合、エバポの発生量が多いときには、エバポのパージを一時的に禁止した状態で燃焼形態の切り換えを行うとともに、当該パージの禁止が所定時間継続した後に、エバポのパージを行うことを特徴とする筒内噴射エンジンの制御装置。
【請求項３】
前記パージ通路またはキャニスタに設けられ、炭化水素の濃度を検出するセンサをさらに有し、
前記制御手段は、前記センサにより検出された炭化水素の濃度が所定値よりも高い場合に、エバポの発生量が多いと判断することを特徴とする請求項１または２に記載された筒内噴射エンジンの制御装置。
【請求項４】
燃料タンク内の圧力を検出するセンサをさらに有し、
前記制御手段は、前記センサにより検出された圧力が所定値よりも高い場合に、エバポの発生量が多いと判断することを特徴とする請求項１または２に記載された筒内噴射エンジンの制御装置。
【請求項５】
燃料タンク内の燃料温度を検出するセンサをさらに有し、
前記制御手段は、前記センサにより検出された燃料温度が所定値よりも高い場合に、エバポの発生量が多いと判断することを特徴とする請求項１または２に記載された筒内噴射エンジンの制御装置。
【請求項６】
排気通路に設けられ、排気空燃比を検出するセンサをさらに有し、
前記制御手段は、前記センサにより検出された排気空燃比と目標空燃比との偏差に基づいて、エバポの発生量を判断することを特徴とする請求項１または２に記載された筒内噴射エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転状態に応じて、均一燃焼または成層燃焼を行う筒内噴射エンジンの制御装置に係り、特に、そのようなエンジンにおける蒸発燃料（エバポ）のパージ処理に関する。
【従来の技術】
従来から、燃料を燃焼室内に直接噴射するエンジン、すなわち筒内噴射エンジンが知られている。一般に、このタイプのエンジンでは、エンジンの運転状態、例えばエンジン回転数およびエンジン負荷に応じて、成層燃焼または均一燃焼のいずれかの燃焼形態が選択的に実行される。例えば、特開平11-36998号公報には、筒内噴射エンジンにおける燃焼形態を考慮したエバポパージ制御について開示されている。具体的には、ストイキ燃焼（均一燃焼）条件からリーン燃焼（成層燃焼）条件へと切り換わった場合、吸気系へのエバポの放出を一時的に禁止するとともに、その後、所定時間（ディレイ時間）が経過してから、リーン燃焼への切り換えを行う。これにより、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切り換え時における燃焼性の悪化を防止する。
【０００２】
なお、特開平11-36921号公報には、エバポの発生量が多く、エバポパージが成層燃焼に与える影響が大きいと判断される場合には、成層燃焼による運転を禁止し、均一燃焼による運転を継続する技術が開示されている。これにより、エバポをパージしながら成層燃焼を行う際に問題となる、運転性の低下や排気スモークの発生等を回避する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平11-36998号公報に開示された技術では、運転状態が均一燃焼条件から成層燃焼条件へと切り換わった場合、エバポの発生量若しくはその導入量に拘わらず、一律にディレイ時間相当分だけ成層燃焼への切り換えを遅らせている。その結果、成層燃焼での運転領域が実質的に減少してしまい、その分だけ燃費の低下を招くという問題がある。
【０００４】
また、この技術は、均一燃焼から成層燃焼への切り換えに関するものである。したがって、成層燃焼から均一燃焼への切り換えに関しては開示されておらず、この切り換えに関する問題点については何ら言及していない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、均一燃焼から成層燃焼への切り換え時における燃焼変動や燃焼性の悪化を防止することにより、ドライバビリティの向上を図るとともに、成層燃焼での運転領域の実質的な減少を防ぐことにより、燃費の一層の改善を図ることである。
【０００６】
また、本発明の別の目的は、成層燃焼から均一燃焼への切り換え時における燃焼変動や燃焼性の悪化を防止することにより、ドライバビリティの向上を図ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、第１の発明は、運転状態に応じて、均一燃焼または成層燃焼を行う筒内噴射エンジンの制御装置において、吸気通路と燃料タンクとを連通したパージ通路に設けられ、吸気通路へのエバポのパージ量を調整する制御バルブと、運転状態に応じて、成層燃焼または均一燃焼のいずれかの燃焼形態を選択するとともに、選択された燃焼形態に応じて、制御バルブを制御する制御手段とを有する。ここで、制御手段は、均一燃焼から成層燃焼へ燃焼形態を切り換えるべき運転状態になった場合、エバポの発生量が多いときには、まず、エバポのパージを禁止する。そして、パージの禁止が所定時間継続した後、インジェクタによる燃料噴射量の外乱となるエバポの流入量が十分に低下した状態で、均一燃焼から成層燃焼への切り換えを行う。
【０００８】
また、第２の発明は、運転状態に応じて、均一燃焼または成層燃焼を行う筒内噴射エンジンの制御装置において、吸気通路と燃料タンクとを連通したパージ通路に設けられ、吸気通路へのエバポのパージ量を調整する制御バルブと、運転状態に応じて、成層燃焼または均一燃焼のいずれかの燃焼形態を選択するとともに、選択された燃焼形態に応じて、制御バルブを制御する制御手段とを有する。ここで、制御手段は、成層燃焼から均一燃焼へ燃焼形態を切り換えるべき運転状態になった場合、エバポの発生量が多いときには、エバポのパージを一時的に禁止した状態で燃焼形態の切り換えを行う。これにより、燃焼形態の切り換えは、インジェクタによる燃料噴射量の外乱となるエバポの影響を受けることなく安定した状態で行われる。そして、パージの禁止が所定時間継続した後に、エバポパージが開始される。
【０００９】
ここで、第１または第２の発明において、パージ通路またはキャニスタに設けられ、炭化水素の濃度を検出するセンサをさらに設けて、このセンサにより検出された炭化水素の濃度が所定値よりも高い場合に、制御手段は、エバポの発生量が多いと判断することが好ましい。
【００１０】
また、第１または第２の発明において、燃料タンク内の圧力を検出するセンサをさらに設け、このセンサにより検出された圧力が所定値よりも高い場合に、制御手段は、エバポの発生量が多いと判断してもよい。
【００１１】
また、第１または第２の発明において、燃料タンク内の燃料温度を検出するセンサをさらに設け、このセンサにより検出された燃料温度が所定値よりも高い場合に、制御手段は、エバポの発生量が多いと判断してもよい。
【００１２】
さらに、第１または第２の発明において、排気通路に設けられ、排気空燃比を検出するセンサをさらに設け、このセンサにより検出された排気空燃比と目標空燃比との偏差に基づいて、制御手段は、エバポの発生量を判断してもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用可能な筒内噴射エンジンの一例を示す全体構成図である。筒内噴射エンジン１では、気筒内に燃料を直接噴射し、火花点火により混合気の燃焼を行う。このエンジン１の各吸気ポートには吸気バルブ２が設けられているとともに、これらの吸気ポートはインテークマニホールド３と連通している。エンジン１の各排気ポートには、排気バルブ４が設けられているとともに、これらの排気ポートはエギゾーストマニホールド５と連通している。また、エンジン１の各気筒における燃焼室の上部中央には、燃焼室内の混合気を着火する点火プラグ６の放電電極が臨んでいる。燃焼室における吸気バルブ２の近傍には、燃焼室内に燃料（ガソリン）を直接噴射するインジェクタ７が設けられている。一般に、筒内噴射エンジン１では、燃焼特性上の要求から燃料噴霧を微細化する必要がある。そこで、燃料タンク１８内の蓄えられた燃料は、規定の圧力に高圧化され、図示していない燃料配管を介して、インジェクタ７に供給される。
【００１４】
吸気通路に設けられたエアクリーナ８は、インテークマニホールド３に連通したエアチャンバ９に接続されている。エアクリーナ８とエアチャンバ９との間には、吸入空気量を調整する電動スロットルバルブ１０が介装されている。このスロットルバルブ１０は、電動モータ１１によって動作し、アクセルペダル３０と機械的にリンクした構造とはなっていない。スロットルバルブ１０の開度（以下、「スロットル開度」という）は、マイクロコンピュータを中心として構成される制御装置１２（以下、「ＥＣＵ」という）からの出力信号によって設定される。スロットルバルブ１０の下流に位置したエアチャンバ９内の負圧（吸気負圧）は、スロットル開度に応じて変化する。
【００１５】
一方、エギゾーストマニホールド５は、排気通路を介して三元触媒コンバータ１３と連通しているとともに、その下流にはＮＯx吸蔵触媒コンバータ１４が設けられている。また、エギゾーストマニホールド５とエアチャンバ９との間には、排気還流通路１６が設けられている。この排気還流通路１６には、吸気通路へ還流させる排気量を調整する排気再循環バルブ１７（ＥＧＲバルブ）が介装されている。
【００１６】
燃料タンク１８の上部は、燃料タンク１８等において発生したエバポを放出するためのパージ通路１９を介して、エアチャンバ９と連通している。このパージ通路１９には、キャニスタ２０とパージ制御バルブ２１とが設けられている。キャニスタ２０は、エバポを吸着する活性炭等で構成された吸着部を有するとともに、その下部には大気を導入する新気導入口が設けられている。なお、本形態で採用するパージ制御バルブ２１は、ＥＣＵ１２により制御されるデューティソレノイドバルブであるが、リニアソレノイドバルブやステップモータ式等、適宜のものを採用し得る。
【００１７】
マイクロコンピュータを中心に構成されたＥＣＵ１２には、センサ２２〜２９を含む各種センサからのセンサ信号が入力されている。燃料タンク内圧センサ２２は、燃料タンク１８内の上部に設けられており、このセンサ信号に基づいて、タンク１８内の圧力Ｐfが検出される。燃料温度センサ２３は、燃料タンク１８内に設けられており、このセンサ信号に基づいて、燃料の温度Ｔfが検出される。なお、燃料温度センサ２３を、インジェクタ７に燃料を供給する燃料配管（図示せず）に設けてもよい。ＨＣセンサ２４は、パージ通路１９に設けられ、このセンサ信号に基づいて、パージ通路１９内の炭化水素ＨＣの濃度が検出される。これにより、パージ通路１９内のエバポ濃度Ｄｅが特定される。なお、ＨＣセンサ２４を、パージ通路１９ではなく、キャニスタ２０内に設けてもよい。スロットル開度センサ２５およびアクセル開度センサ２９は、スロットル開度θt、アクセル開度θa（アクセルペダル３０の踏み込み量に相当）をそれぞれ特定するセンサである。エンジン回転数センサ２６は、エンジン回転数Ｎｅを算出するためのセンサであり、例えば、クランクシャフトが所定角度回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサを用いることができる。エンジン水温センサ２７は、エンジン冷却水の水温Ｔｅを特定するためのセンサであり、エンジン１の冷却水通路に臨んでいる。
【００１８】
さらに、空燃比センサ２８は、排気通路を流れる排気ガスから実空燃比A/F（排気空燃比）を検出するためのセンサであり、例えば、リニアＯ2センサを用いることができる。本来、空燃比センサ２８の出力信号から算出される排気空燃比A/Fは、エバポパージおよびＥＧＲが行われていない場合（ブローバイガスは無視）、目標空燃比相当になる。ところが、エバポパージ、排気ガスの流入または経年変化等の外乱要因によって、実空燃比は目標空燃比と一致しなくなる。そこで、空燃比フィードバック制御を行うことにより、実空燃比と目標空燃比とのずれ分を補正している。
【００１９】
ＥＣＵ１２は、各種センサから検出された現在の運転状態に基づき、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従い、燃料噴射量、燃料噴射タイミングおよび点火タイミング等を演算して、インジェクタ７と点火プラグ６とに対して制御信号を出力する。また、ＥＣＵ１２は、燃焼に必要な吸入空気量を確保するために、電動モータ１１に対して指示値を出力するとともに、適切な排気還流量を確保するために、ＥＧＲバルブ１７に対して指示値を出力する。さらに、ＥＣＵ１２は、デューティ比を規定する指示値DUTYをパージ制御バルブ２１に出力することにより、パージ制御バルブ２１の開度を制御する。
【００２０】
図２は、本実施形態に係る制御ルーチンのフローチャートである。ＥＣＵ１２は、この制御ルーチンを所定の間隔（例えば10ms）で繰り返し実行する。原則として、燃焼形態は、現在の運転状態から図３に示した燃焼形態判定マップを参照することによって決定される。まず、ステップ１において、エバポ濃度Ｄｅ、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度θa等のパラメータがセンサ情報として読み込まれる。
【００２１】
つぎに、現在の運転状態から下記の成層燃焼条件が成立するか否かが判断される（ステップ２）。
（成層燃焼条件）
条件１：  Ｔｅ≧Ｔｅth
条件２：  map（θa，Ｎｅ）＝成層燃焼領域
【００２２】
上記の条件１より、エンジン水温Ｔｅが所定のしきい値Ｔｅthよりも小さい場合は、エンジンが冷態状態ないし暖機途上であると判断して、図３の判定マップを参照することなく、均一燃焼が行われる。また、エンジン水温Ｔｅがしきい値Ｔｅth以上の場合には、判定マップの参照結果が成層燃焼領域であるか否かが判断される（条件２）。すなわち、エンジン回転数Ｎｅと、エンジンの要求出力に相当するアクセル開度θaとから特定される運転状態が、どの燃焼領域に含まれるかが判断される。同図からわかるように、低負荷低回転状態は成層燃焼領域に属し、それ以外の運転状態は均一燃焼（均一混合燃焼）領域に属する。エンジンの暖機が完了した状態で、かつ、成層燃焼領域にあるならば、成層燃焼条件が成立する。
【００２３】
ステップ２において肯定判定された場合、すなわち、成層燃焼条件が成立する運転状態にある場合、ステップ３に進み、燃焼形態指示フラグFMODEが「１」であるか否かが判断される。このフラグFMODEの指示内容は以下のとおりである。
（燃焼形態指示フラグFMODEの指示内容）
FMODE          指      示      内      容
「１」          成層燃焼指示
「２」          均一燃焼指示
【００２４】
指示フラグFMODEが「１」にセットされている場合には、別ルーチンである燃焼制御ルーチンにしたがって成層燃焼が実行される。ここで、成層燃焼は、圧縮行程においてインジェクタ７による燃料噴射を開始するとともに点火直前に終了し、燃料噴霧の後端部を点火プラグ６で着火して混合気を燃焼させる燃焼方式である。成層燃焼は、燃料周辺の空気しか利用せず、充填空気量に対して極めて少ない燃料量で安定した燃焼を得ることができるため、エンジン低負荷低回転運転時に適している。なお、成層燃焼時には、エバポパージを行わない。これは、成層燃焼時にエバポのパージを行うと、点火プラブ６近傍の可燃混合気の濃度がエバポの影響で大きく変動して着火が不安定になる可能性があるとともに、燃焼に寄与しないエバポがそのまま排出されてしまう可能性があるからである。
【００２５】
一方、指示フラグFMODEが「２」にセットされている場合には、燃焼制御ルーチンにしたがって均一燃焼が実行される。ここで、均一燃焼（均一混合燃焼ともいう）は、燃料を成層燃焼よりも早い時期（例えば排気行程終期または吸気行程）に燃料を噴射し、気筒内に噴射燃料が十分に拡散し、噴射燃料と空気とが均一に混合した後に着火する燃焼方式である。均一燃焼は、空気利用率が高くエンジンの出力向上を図ることができるため、高負荷高回転運転時に適している。なお、通常、均一燃焼時には、運転状態に応じたエバポパージが行われる。均一燃焼は成層燃焼と比べて空燃比が低く、パージされたエバポが燃焼性に与える影響は比較的小さいので、エバポパージに関する十分な処理能力を確保することができる。ただし、後述するパージ禁止フラグPPFが「１」にセットされている場合は、運転状態に拘わらず、エバポパージは禁止される。
【００２６】
なお、指示フラグFMODEが「１」から「２」に切り換わった場合、燃焼形態を成層燃焼から均一燃焼に切り換えるための移行制御が行われる。また、指示フラグFMODEが「２」から「１」に切り換わった場合、燃焼形態を均一燃焼から成層燃焼に切り換えるための移行制御が行われる。これらの移行制御においては、ドライバビリティの悪化や燃焼性の悪化等を防止するために、空燃比を精度よくコントロールする必要がある。
【００２７】
ステップ３において肯定判定された場合、すなわち、成層燃焼条件が成立しており、かつ、成層燃焼が実行されている（FMODE＝「１」）場合には、ステップ１０により指示フラグFMODEは「１」にホールドされるため、成層燃焼が継続される。なお、この場合、後述するパージ禁止フラグPPFおよびカウンタ値CTは「０」にホールドされる（ステップ９）。
【００２８】
このように、成層燃焼領域条件を具備する運転状態が維持されている限り、ステップ１〜３，９，１０の一連の手順が繰り返されるため、成層燃焼が継続される。
【００２９】
一方、成層燃焼条件を具備しない運転状態、すなわち、均一燃焼領域にある運転状態が維持されている場合には、ステップ１，２，１１，１６，１７の一連の手順が繰り返され、指示フラグFMODEは「２」にホールドされる。したがって、均一燃焼が継続的に実行される。なお、この場合、ステップ１６により、パージ禁止フラグPPFおよびカウンタ値CTは「０」にホールドされる。
【００３０】
（均一燃焼から成層燃焼への移行）
つぎに、運転状態が均一燃焼領域から成層燃焼領域に移行した場合の制御について説明する。この場合、運転状態の移行により成層燃焼条件が成立するため、ステップ２における肯定判定を経てステップ３に進む。運転状態の移行着前の実行サイクルにおいて、指示フラグFMODEは「２」、すなわち、均一燃焼が実行されている。したがって、均一燃焼領域から成層燃焼領域へ運転状態が切り換わった場合、ステップ３の否定判定を経てステップ４に進む。
【００３１】
ステップ４において、エバポ濃度Ｄｅが所定の判定値Ｄｅth1以上であるか否かが判断される。この判定値Ｄｅth1は、発生したエバポが燃焼性に与える影響が大きいか否かを判定する基準となる。このステップ４において否定判定された場合、すなわち、エバポ濃度Ｄｅが低いと判断された場合は、ステップ９を経てステップ１０に進む。これにより、運転状態の移行と同時に、指示フラグFMODEが「２」から「１」にセットされるため、燃焼形態は均一燃焼から成層燃焼へと切り換わる。
【００３２】
このように、エバポ濃度Ｄｅが低い場合は、点火プラブ６近傍における可燃混合気の濃度が大きく変動することはない。したがって、この場合は、従来技術で設定しているようなディレイ時間を設けることなく、運転状態の移行と同時に成層燃焼に切り換える。これにより、成層燃焼での運転領域が実質的に減少することを防ぎ、燃費の低下を抑制することができる。
【００３３】
一方、ステップ４において肯定判定された場合、すなわち、エバポ濃度Ｄｅが高いと判断された場合は、ステップ５に進み、カウンタ値ＣＴが所定の上限値ＣＴ1に到達したか否かが判断される。カウンタ値ＣＴの初期値は０であるから、運転状態の移行直後の実行サイクルでは、ステップ６に進み、パージ禁止フラグPPFが「０」から「１」にセットされる。パージ禁止フラグPPFが「１」にセットされている期間においては、運転状態に拘わらずエバポパージが禁止されるため、パージ制御バルブ２１は全閉状態となる。そして、ステップ７において、指示フラグFMODEを「２」にセットする。したがって、成層燃焼条件が成立する運転状態に移行した場合であっても、均一燃焼が継続される。最後に、ステップ８において、カウンタ値ＣＴ（初期値は０）に所定値αをインクリメントして、今回の実行サイクルにおける本ルーチンを終了する。
【００３４】
それ以降、カウンタ値ＣＴが上限値ＣＴ1に到達するまでは、ステップ１〜８の一連の手順が繰り返され、エバポパージが禁止された状態（PPF＝「１」）で、均一燃焼が継続される（FMODE＝「２」）。それとともに、カウンタ値ＣＴが所定値αずつインクリメントされていく。
【００３５】
やがて、カウンタ値ＣＴが上限値ＣＴ1に到達すると、その実行サイクルにおけるステップ５の判定結果が肯定から否定へと変わる。それによって、指示フラグFMODEが「２」から「１」へと切り換わるため、燃焼形態が均一燃焼から成層燃焼へと切り換わる（ステップ１０）。それとともに、パージ禁止フラグPPFおよびカウンタ値ＣＴは「０」にリセットされる。
【００３６】
このように、均一燃焼から成層燃焼に切り換える際に、エバポ濃度Ｄｅが高い場合は、パージされたエバポによって、点火プラブ６近傍における可燃混合気の濃度が大きく変動してしまう可能性がある。そこで、まず、エバポパージを禁止した上で、運転状態が成層燃焼領域であるにも拘わらず均一燃焼を実行する。そして、パージの禁止時間をカウンタ値ＣＴによりカウントし、上限値ＣＴ1に到達するまで均一燃焼を継続する。これにより、エバポに起因した燃料外乱量が経時的に低下していく。そして、所定時間が経過した後、すなわち燃料外乱量が十分に低下した状態で、燃焼形態を均一燃焼から成層燃焼へ切り換える。このように、エバポによる外乱が少ない安定した状態で移行制御を行うことにより、燃焼変動や燃焼の悪化を防ぎ、燃焼形態の切り換え時におけるドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００３７】
（成層燃焼から均一燃焼への移行）
つぎに、運転状態が成層燃焼領域から均一燃焼領域に移行した場合の制御について説明する。この場合、運転状態の移行により成層燃焼条件が成立しなくなるため、ステップ２における否定判定を経てステップ１１に進む。ステップ１１において、指示フラグFMODEが「２」で、かつパージ禁止フラグPPFが「０」であるか否かが判断される。パージ禁止フラグPPFは、初期的には「０」に設定されており、後述するステップ１４で「１」にセットされた場合には、運転状態に拘わらずエバポパージが強制的に禁止される。運転領域の変化着前における本ルーチンの実行サイクルにおいて、指示フラグFMODEは「１」、すなわち成層燃焼が実行されている(PPF＝「０」）。したがって、成層燃焼領域から均一燃焼領域へ運転状態が切り換わった場合、ステップ１１の否定判定を経てステップ１２に進む。
【００３８】
ステップ１２において、エバポ濃度Ｄｅが所定の判定値Ｄｅth2以上であるか否かが判断される。この判定値Ｄｅth2は、発生したエバポが燃焼性に与える影響が大きいか否かを判定する基準となる値である。このステップ１２において否定判定された場合、すなわち、エバポ濃度Ｄｅが低いと判断された場合は、ステップ１６におけるパージ禁止フラグPPFおよびカウンタ値ＣＴのリセットを経てステップ１７に進む。これにより、運転状態の移行と同時に、指示フラグFMODEが「１」から「２」にセットされるため、燃焼形態は成層燃焼から均一燃焼へと切り換わる。このように、エバポ濃度Ｄｅが低い場合は、燃料外乱量となるエバポの影響は少ないため、運転状態の移行と同時に均一燃焼へ切り換えても、ドライバビリティの低下を招くおそれはない。
【００３９】
一方、ステップ１２において肯定判定された場合、すなわち、エバポ濃度Ｄｅが高いと判断された場合は、ステップ１３に進み、カウンタ値ＣＴが所定の上限値ＣＴ2に到達したか否かが判断される。カウンタ値ＣＴの初期値は０であるから、運転状態の移行直後の実行サイクルでは、ステップ１３での肯定判定からステップ１４に進み、パージ禁止フラグPPFが「０」から「１」にセットされる。そして、ステップ１５において、カウンタ値ＣＴ（初期値は０）に所定値βをインクリメントする。最後に、ステップ１７において、指示フラグFMODEを「２」にセットすることにより、均一燃焼が行われる。
【００４０】
それ以降、カウンタ値ＣＴが上限値ＣＴ2に到達するまでの期間においては、ステップ１，２，１１〜１５，１７の一連の手順が繰り返されるため、エバポパージが禁止される（PPF＝「１」）。それとともに、カウンタ値ＣＴが所定値βで順次インクリメントされていく。
【００４１】
やがて、カウンタ値ＣＴが上限値ＣＴ2に到達すると、その実行サイクルにおけるステップ１３の判定結果が肯定から否定へと変わる。それによって、パージ禁止フラグPPFが「１」から「０」へと切り換わるため（ステップ１６）、エバポパージが開始される。
【００４２】
このように、成層燃焼から均一燃焼に切り換える際に、エバポ濃度Ｄｅが高い場合は、パージされたエバポの影響により、燃焼形態の切り換え時にドライバビリティが低下してしまう可能性がある。そこで、まず、エバポパージを一時的に禁止した状態で均一燃焼への切り換えを行う。そして、上限値ＣＴ2により設定されるパージ禁止期間、エバポパージの禁止を継続する。これにより、エバポの影響を受けることなく燃焼形態の移行を行うことができる。そして、所定時間が経過した後、燃料外乱量が十分に低下した状態で、エバポパージを開始する。このように、インジェクタ７における燃料噴射量の外乱となるエバポの影響を受けやすい燃焼形態の切り換え中は、エバポのパージを一時的に禁止する。それにより、燃焼形態の切り換え時における燃焼変動や燃焼の悪化を防ぎ、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【００４３】
なお、上述した実施例では、ＨＣセンサ２４を用いてエバポ濃度Ｄｅを直接検出している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば下記の手法を用いてエバポ濃度を推定してもよい。
【００４４】
１．燃料タンク内圧Ｐfに基づく判定
エバポの発生量の増大に伴い、燃料タンク１８内の圧力Ｐfも上昇する。そこで、燃料タンク１８内の圧力Ｐfからエバポの発生量を判定することが可能である。具体的には、燃料タンク内圧センサ２２により検出された圧力Ｐfが所定値よりも高い場合に、エバポの発生量が多いと判定する。
【００４５】
２．燃料温度Ｔfに基づく判定
エバポの発生量は、燃料温度が上昇するほど増大する傾向にあるため、燃料温度Ｔfからエバポの発生量を判定することが可能である。具体的には、燃料温度センサ２３により検出された燃料温度Ｔfが所定値よりも高い場合に、エバポの発生量が多いと判定する。
【００４６】
３．排気空燃比A/Fに基づく判定
エバポの発生量が多く、そのパージ量が多いほど、排気空燃比と目標空燃比との偏差が大きくなる傾向がある。したがって、これらの空燃比の偏差に基づいてエバポ濃度を推定することも可能である。この点を具体的に説明すると、まず、空燃比フィードバック制御において、インジェクタ７の燃料噴射量に相当する燃料噴射パルス幅Ｔiは、下式により特定される。
【数１】
Ｔp＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ
Ｔi＝Ｔp×Φ×LAMBDA＋Ｔs
【００４７】
すなわち、基本燃料噴射パルス幅Ｔpは、エンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑとに基づき算出される。なお、Ｋはインジェクタ特性補正定数である。また、燃料噴射パルス幅Ｔiは、空燃比の制御変数である当量比Φ、基本燃料噴射パルス幅Ｔp等に基づき算出される。ここで、LAMBDAは空燃比フィードバック補正係数であり、この補正係数を適切に設定することによって、排気空燃比が目標空燃比に収束するように制御される。また、Ｔsはバッテリー電圧によって定まる無効噴射パルス幅である。なお、同数式の詳細については、特開平11-36968号公報に記載されているので、必要ならば参照されたい。
【００４８】
ある空燃比を維持しようとした場合、パージされるエバポ濃度が高いほど、インジェクタ７の燃料噴射量を減量補正する必要があるため、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAは本来の設定値よりも小さくなっていく。したがって、ＥＧＲ量等の外乱要因に大きな変化がなく、かつ、パージ制御バルブ２１が開いていることを前提とすれば、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの値はエバポ濃度と相関を有する。このような相関関係に鑑み、排気空燃比と目標空燃比との偏差に応じて設定される空燃比フィードバック補正係数LAMBDAからパージ濃度を推定することが可能である。
【００４９】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、均一燃焼から成層燃焼への切り換え時における燃焼変動や燃焼性の悪化を防ぎ、ドライバビリティを向上させるとともに、燃費の一層の改善を図ることができる。また、成層燃焼から均一燃焼への切り換え時における燃焼変動や燃焼性の悪化を防ぎ、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】筒内噴射エンジンの制御系の全体構成図
【図２】本実施形態に係る制御ルーチンのフローチャート
【図３】燃焼形態判定マップの説明図
【符号の説明】
１  筒内噴射エンジン、            ２  吸気バルブ、
３  インテークマニホールド、      ４  排気バルブ、
５  エギゾーストマニホールド、    ６  点火プラグ、
７  インジェクタ、                ８  エアクリーナ、
９  エアチャンバ、              １０  電動スロットルバルブ、
１１  電動モータ、                １２  制御装置（ＥＣＵ）、
１３  三元触媒コンバータ、        １４  ＮＯx吸蔵触媒コンバータ、
１５  マフラー、                  １６  排気還流通路、
１７  排気再循環（ＥＧＲ）バルブ、１８  燃料タンク、
１９  パージ通路、                ２０  キャニスタ、
２１  パージ制御バルブ、          ２２  燃料タンク内圧センサ、
２３  燃料温度センサ、            ２４  ＨＣセンサ、
２５  スロットル開度センサ、      ２６  エンジン回転数センサ、
２７  エンジン水温センサ、        ２８  空燃比センサ、
２９  アクセル開度センサ、        ３０  アクセルペダル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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