(57)【要約】【課題】内燃機関の圧縮行程の燃料噴射に伴う燃焼の悪化を防ぐとともに、運転フィーリングの向上、並びに圧縮行程の燃料噴射による運転領域の拡大化によって燃料消費率の一層の向上を図ることができる筒内噴射式内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モードとを切り替えて運転可能な内燃機関の制御装置が、前記圧縮行程噴射モード中に、燃焼の悪化状態が検出された場合に、前記圧縮行程噴射モードを維持しつつ燃焼安定性の回復を図る運転モードと、前記吸気行程噴射モードに切り替えて燃焼安定性の回復を図る運転モードとを選択する次運転モード判定手段とを有してなる。【選択図】図３
2007239754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮行程中に燃料を気筒内に直接噴射する圧縮行程噴射モードを有する内燃機関の制御装置において、
前記制御装置は、前記気筒内の燃焼の安定化を図る燃焼安定化手段を有し、
前記燃焼安定化手段は、前記圧縮行程噴射モード中に、燃焼の悪化状態が検出された場合に、前記圧縮行程噴射モードを維持しつつ燃焼安定性の回復を図る運転モードを有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
圧縮行程中に燃料を気筒内に直接噴射する圧縮行程噴射モードと吸気行程中に燃料を気筒内に直接噴射する吸気行程噴射モードとを切り替えて運転可能な内燃機関の制御装置において、
前記制御装置は、前記圧縮行程噴射モード中に、燃焼の悪化状態が検出された場合に、前記圧縮行程噴射モードを維持しつつ燃焼安定性の回復を図る運転モードと、
前記吸気行程噴射モードに切り替えて燃焼安定性の回復を図る運転モードとを選択する次運転モード判定手段とを有することを特徴とする制御装置。
【請求項３】
前記燃焼安定化手段は、前記吸気行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る場合には、該吸気行程の燃料噴射を所定の時間継続する吸気行程噴射継続手段を有していることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項４】
前記燃焼安定化手段は、前記圧縮行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る場合には、燃焼に関わる制御パラメータを変更する制御パラメータ変更手段を有していることを特徴とする請求項１又は３記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御パラメータは、燃圧、排気ガス再循環量、空気流動生成弁開度、吸・排気弁のバルブオーバーラップ量、又は燃料噴射回数の少なくとも一つからなることを特徴とする請求項４記載の制御装置。
【請求項６】
前記次運転モード判定手段は、前記圧縮行程の燃料噴射時における燃焼の悪化状態の検出回数若しくは前記内燃機関の運転要求に応じて、前記吸気行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードを選択することを特徴とする請求項２記載の制御装置。
【請求項７】
前記次運転モード判定手段は、前記吸気行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る場合には、前記圧縮行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードへの切り替えを禁止し、前記吸気行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードの継続が所定回数実行されたときには、前記圧縮行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードを選択することを特徴とする請求項２又は６記載の制御装置。
【請求項８】
前記制御装置は燃焼に関わる制御パラメータを変更する制御パラメータ変更手段を有し、前記次運転モード判定手段が前記圧縮行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る場合には、前記制御パラメータは、前記燃料噴射弁の燃料噴射時期、目標噴射量、又は点火時期の少なくとも一つからなることを特徴とする請求項２、６又は７記載の制御装置。
【請求項９】
前記燃料噴射時期と前記点火時期の制御パラメータは、交互に変更されることを特徴とする請求項８記載の制御装置。
【請求項１０】
前記燃料噴射時期と前記点火時期の制御パラメータは、前記燃料噴射開始時期と前記点火時期が同じクランク角度にあるところの基準クランク角に対して、前記燃料噴射開始時期、前記点火時期の各々において略同一のクランク角の変化量となるべく、進角又は遅角側に変更されていることを特徴とする請求項９記載の制御装置。
【請求項１１】
前記燃焼安定化手段は、前記圧縮行程の燃料噴射時における燃焼の悪化状態が改善された場合には、前記制御パラメータの値を前記改善時点の値に再設定し、次回の圧縮行程の燃料噴射時における燃焼の悪化状態が検出されるまで前記再設定された値を記憶保持する制御パラメータ値再設定手段を有していることを特徴とする請求項４又は５に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記燃焼安定化手段は、前記内燃機関の回転変動に基づいて燃焼状態を判定する回転変動判定手段を有することを特徴とする請求項１、３から５、１１のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記制御装置は、前記圧縮行程の燃料噴射の運転領域を前記内燃機関の回転数と負荷とによる制御マップ、若しくは前記内燃機関の回転数と水温とによる制御マップとして持ち、前記燃焼安定化手段は、前記内燃機関の回転変動が所定のしきい値を越えた場合には、前記制御マップのうち、前記しきい値を越えた区画範囲を前記圧縮行程の燃料噴射の運転領域から前記吸気行程の燃料噴射の運転領域に変更することを特徴とする請求項１２記載の制御装置。
【請求項１４】
前記内燃機関は、過給機を備え、前記燃焼安定化手段は、前記内燃機関の回転変動が所定のしきい値を越えた場合には、前記過給機の過給圧を所定の値を越えさせない、又は前記過給機の過給圧を減少させることを特徴とする請求項１２又は１３記載の制御装置。
【請求項１５】
前記内燃機関は、吸・排気弁のバルブオーバーラップ量を増減させて燃焼ガスを前記気筒内に導入する内部ＥＧＲ機構と、他の配管経路から既燃焼ガスを吸気ポートに導入する外部ＥＧＲ機構とを備え、前記燃焼安定化手段は、前記内燃機関の回転変動が所定のしきい値を越えた場合には、前記外部ＥＧＲ量を減少させる、及び／又は、前記内部ＥＧＲ量を増大させることを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１６】
前記内燃機関は、自動変速機と組み合わされ、前記燃焼安定化手段は、前記内燃機関の回転変動が所定のしきい値を越えた場合には、前記自動変速機のロックアップ解除を行うとともに、該ロックアップ解除時点での略同一回転数域において、前記ロックアップ解除以後に、前記内燃機関の回転変動が所定のしきい値を下回った場合には、前記ロックアップを再び実行する変速機連携制御手段を有していることを特徴とする請求項１２から１５のいずれか一項に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内噴射式内燃機関の制御装置に係り、特に、燃料噴射弁による圧縮行程噴射モードにおける燃焼の悪化を回復させる筒内噴射式内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の自動車は、環境保全の観点から自動車の排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の排気物質の更なる削減が要求されている。これらの削減を目的とした一例としては、ダイレクトインジェクションエンジン（筒内噴射式内燃機関）が挙げられる。該筒内噴射式内燃機関は、燃料噴射弁による燃料噴射が気筒の燃焼室内で直接に行われている。
【０００３】
そして、前記燃料噴射弁による燃料噴射は、前記内燃機関の吸気行程又は圧縮行程にて行われることが一般的である。例えば、高負荷及び高回転が要求される場合には、ストイキにて均質燃焼を行うべく、吸気行程の燃料噴射を行って燃焼の安定化を図る一方で、低負荷及び低回転が要求されるときには、リーンにて成層燃焼を行うべく、圧縮行程の燃料噴射を行って燃料消費率（燃費）の向上化を図っている。
【０００４】
ここで、上記の如く、前記筒内噴射式内燃機関では、各運転要求に応じて吸気行程又は圧縮行程の燃料噴射がなされているが、該圧縮行程の燃料噴射においては、燃料と空気との混合不足等によって燃焼が悪化するという問題があることから、この状況を打開するべく、燃焼安定性を回復させる手段を有する筒内噴射式内燃機関の技術が提案されている（例えば、特開平９−３０３１８９号公報等参照）。
【０００５】
該提案の技術は、燃焼性回復手段を有しており、該燃焼性回復手段は、圧縮行程の燃料噴射時において燃焼の悪化が検出された場合には、直ちに圧縮行程の燃料噴射から吸気行程の燃料噴射に運転モードの切り替えを行うものである。
【０００６】
また、前記燃焼性回復手段は、圧縮行程の燃料噴射時において燃焼の悪化が検出された場合には、制御パラメータである空燃比、燃料噴射時期、又は点火時期等を変更して燃焼安定性の回復を行う機能を有し、さらに、圧縮行程の燃料噴射が予め設定された時間継続されたときには、燃焼の悪化の検出の有無にかかわらず、吸気行程の燃料噴射をいわば強制的に実行し、圧縮行程の燃料噴射にて生成されるデポジットによる燃焼の悪化を未然に防止する機能をも有するものとされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記内燃機関における圧縮行程の燃料噴射は、気筒内の燃料と空気とを成層化させ、該燃料を点火プラグ近傍に集めて燃焼させることができ、燃焼室全体としてはリーンな空燃比で運転できるため、燃費の向上を図るのに良好なものである。
【０００８】
しかし、前記従来の技術は、圧縮行程の燃料噴射時において燃焼の悪化が検出された場合には、直ちに圧縮行程の燃料噴射を止めて吸気行程の燃料噴射に運転モードの切り替えをする、若しくは圧縮行程の燃料噴射が設定時間を越えたときには、吸気行程の燃料噴射を強制的に実行していることから、燃焼安定性の点では不具合は少ないものの、燃費の点で不都合が生ずることになる。また、上記の如く吸気行程の燃料噴射に切り替えることは、噴射の切り替え時にトルク段差が発生するので、運転者は、意図しないトルク変動があったとして違和感を覚え、運転性が悪化したかの様に感じさせることにもなるという問題がある。
【０００９】
また、前記従来の技術の燃焼性回復手段は、吸気行程の燃料噴射へ切り替える点と、圧縮行程の燃料噴射にて制御パラメータの変更を行う点とについては示されているものの、これらは別個独立に示されており、これらを選択すること、並びにこれらのいずれかを優先して選択することに関しては示されていない。これは、例えば、燃料噴射弁の噴射口周囲に生成されるデポジットの堆積現象において問題がある。つまり、燃料の噴霧パターンが変化し初める初期段階のデポジットは、吸気行程の燃料噴射により前記デポジットを燃焼させて除去し得る。その一方、その後の段階にて前記デポジットの付着量が多くなると、完全には除去できない場合がある。この現象は、燃焼の悪化要因として発生頻度が高いと考えられるものであり、前記従来の技術のように、吸気行程の燃料噴射へ切り替え、又は圧縮行程の燃料噴射にて制御パラメータの変更を行うことが別個独立になされ、選択がなされない場合には、前記デポジット生成段階が何等考慮されず、該デポジットの付着による燃焼の悪化には適切に対処することができない。
【００１０】
なお、前記従来の技術は、燃焼安定性に影響を与える空気と燃料の混合方法を改善することによって燃焼安定性の向上を図る点についても、特に考慮がなされていない。
【００１１】
すなわち、本願発明者は、燃料噴射が内燃機関の吸気行程又は圧縮行程にて行われる筒内噴射式内燃機関において、燃料噴射弁の噴霧パターンが経年変化によって変化すると、圧縮行程の燃料噴射の燃焼安定性に大きな影響を与えることになるので、直ちに吸気行程の燃料噴射に切り替えて燃焼安定性の回復を図って燃焼の悪化を防ぐことも考慮した。しかしながら、この噴射の切り替え時には、トルク段差によるショックが発生して運転フィーリングに悪影響を与えることを鑑みて、前記圧縮行程の燃料噴射時において燃焼の悪化状態が検出された場合には、吸気行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図るのか、圧縮行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図るのかのいずれかを選択できるようにする必要があるとの新たな知見を得たものであり、これにより、デポジットの付着等による燃焼の悪化とともに、運転フィーリングの悪化をも防ぐことができ、しかも、これまで圧縮行程の燃料噴射が選択できなかった領域を減らして該圧縮行程の燃料噴射による運転領域を従来よりも拡大することができ、筒内噴射式内燃機関の価値を一層高めることができることになる。しかし、前記従来の技術は、これらの点については格別の配慮がなされていない。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、内燃機関の圧縮行程の燃料噴射に伴う燃焼の悪化を防ぐとともに、運転フィーリングの向上、並びに圧縮行程の燃料噴射による運転領域の拡大化によって燃料消費率の一層の向上を図ることができる筒内噴射式内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成すべく、本発明に係る制御装置は、圧縮行程中に燃料を気筒内に直接噴射する圧縮行程噴射モードを有する内燃機関の制御装置において、前記制御装置は、前記気筒内の燃焼の安定化を図る燃焼安定化手段を有し、前記燃焼安定化手段は、前記圧縮行程噴射モード中に、燃焼の悪化状態が検出された場合に、前記圧縮行程噴射モードを維持しつつ燃焼安定性の回復を図る運転モードを有することを特徴としている。
【００１４】
また、本発明に係る制御装置は、圧縮行程中に燃料を気筒内に直接噴射する圧縮行程噴射モードと吸気行程中に燃料を気筒内に直接噴射する吸気行程噴射モードとを切り替えて運転可能な内燃機関の制御装置において、前記制御装置は、前記圧縮行程噴射モード中に、燃焼の悪化状態が検出された場合に、前記圧縮行程噴射モードを維持しつつ燃焼安定性の回復を図る運転モードと、前記吸気行程噴射モードに切り替えて燃焼安定性の回復を図る運転モードとを選択する次運転モード判定手段とを有することを特徴としている。
【００１５】
前記の如く構成された本発明の制御装置は、燃焼安定化手段の次運転モード判定手段が、吸気行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードと、圧縮行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードとを有し、圧縮行程の燃料噴射時において燃焼の悪化状態が検出された場合には、前記吸気行程又は圧縮行程噴射の各運転モードのうちいずれかを選択しているので、吸気行程の運転モードを減らし、圧縮行程の燃料噴射による運転領域を従来に比して一層拡大させることができる。そして、前記構成により、吸気行程の燃料噴射への切り替えを運転者、及び自動車間制御装置の加減速要求等による種々の要求に応じて行うこともできるので、デポジットの付着による燃焼の悪化、及びトルクショックによる運転フィーリングの悪化の双方に対応することができる。
【００１６】
また、本発明に係る制御装置の具体的態様は、前記燃焼安定化手段は、前記吸気行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る場合には、該吸気行程の燃料噴射を所定の時間継続する吸気行程噴射継続手段を有していること、又は前記燃焼安定化手段は、前記圧縮行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る場合には、燃焼に関わる制御パラメータを変更する制御パラメータ変更手段を有していること、若しくは前記制御パラメータは、燃圧、排気ガス再循環量、空気流動生成弁開度、吸・排気弁のバルブオーバーラップ量、又は燃料噴射回数の少なくとも一つからなることを特徴としている。
【００１７】
さらに、本発明に係る制御装置の他の具体的態様は、前記次運転モード判定手段は、前記圧縮行程の燃料噴射時における燃焼の悪化状態の検出回数、若しくは前記内燃機関の運転要求に応じて前記吸気行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードを選択すること、又は前記次運転モード判定手段は、前記吸気行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る場合には、前記圧縮行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードへの切り替えを禁止し、前記吸気行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードの継続が所定回数実行されたときには、前記圧縮行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードを選択すること、若しくは前記燃焼安定化手段は、前記圧縮行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る場合には、燃焼に関わる制御パラメータを変更する制御パラメータ変更手段を有しており、前記制御パラメータは、前記燃料噴射弁の燃料噴射時期、目標噴射量、又は点火時期の少なくとも一つからなること、前記燃料噴射時期と前記点火時期の制御パラメータは、交互に変更されること、若しくは前記燃料噴射時期と前記点火時期の制御パラメータは、前記燃料噴射時期と前記点火時期が同じクランク角度にあるところの基準クランク角に対して、前記燃料噴射開始時期、前記点火時期の各々において略同一のクランク角の変化量となるべく、進角又は遅角側に変更されていること、又は前記燃焼安定化手段は、前記圧縮行程の燃料噴射時における燃焼の悪化状態が改善された場合には、前記制御パラメータの値を前記改善時点の値に再設定し、次回の圧縮行程の燃料噴射時における燃焼の悪化状態が検出されるまで前記再設定された値を記憶保持する制御パラメータ値再設定手段を有していること、又は前記燃焼安定化手段は、前記内燃機関の回転変動に基づいて燃焼状態を判定する回転変動判定手段を有することを特徴としている。
【００１８】
さらにまた、本発明に係る制御装置のさらに他の具体的態様は、前記制御装置は、前記圧縮行程の燃料噴射の運転領域を前記内燃機関の回転数と負荷とによる制御マップ、若しくは前記内燃機関の回転数と水温とによる制御マップとして持ち、前記燃焼安定化手段は、前記内燃機関の回転変動が所定のしきい値を越えた場合には、前記制御マップのうち、前記しきい値を越えた区画範囲を前記圧縮行程の燃料噴射の運転領域から前記吸気行程の燃料噴射の運転領域に変更すること、又は前記内燃機関は、過給機を備え、前記燃焼安定化手段は、前記内燃機関の回転変動が所定のしきい値を越えた場合には、前記過給機の過給圧を所定の値を越えさせない、若しくは前記過給機の過給圧を減少させること、又は前記内燃機関は、吸・排気弁のバルブオーバーラップ量を増減させて燃焼ガスを前記気筒内に導入する内部ＥＧＲ機構と、他の配管経路から既燃焼ガスを吸気ポートに導入する外部ＥＧＲ機構とを備え、前記燃焼安定化手段は、前記内燃機関の回転変動が所定のしきい値を越えた場合には、前記外部ＥＧＲ量を減少させる、及び／又は、前記内部ＥＧＲ量を増大させること、又は前記内燃機関は、自動変速機と組み合わされ、前記燃焼安定化手段は、前記内燃機関の回転変動が所定のしきい値を越えた場合には、前記自動変速機のロックアップ解除を行うとともに、該ロックアップ解除時点での略同一回転数域において、前記ロックアップ解除以後に、前記内燃機関の回転変動が所定のしきい値を下回った場合には、前記ロックアップを再び実行する変速機連携制御手段を有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
以上の説明から理解できるように、本発明の筒内噴射式内燃機関の制御装置は、内燃機関の圧縮行程における燃焼の悪化を防ぐとともに、運転フィーリングの向上、並びに圧縮行程の燃料噴射による運転領域の拡大化によって燃料消費率の一層の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１及び図２は、本実施形態の筒内噴射式内燃機関の制御装置を備えたターボ過給機付きの筒内噴射式内燃機関を示しており、図１は、前記内燃機関及び自動変速機の構成図、図２は、前記内燃機関の可変動弁機構及び空気流動生成機構の構成図である。
【００２１】
まず、図１を用いて前記内燃機関全体の構成について説明する。
該内燃機関は、ターボ過給機付きの筒内噴射エンジンであり、シリンダヘッドとシリンダブロックから構成されるエンジン本体には、前記シリンダブロックに挿入されたピストン２、該ピストン２により形成される燃焼室３を有する気筒１が複数個設けられている。
【００２２】
該気筒１には、吸気ポート４と排気ポート５が吸気弁６及び排気弁７を介して接続されており、前記吸気ポート４は、その上流側から順にエアクリーナ２２、空気流量センサ２３を介し、ターボ過給機のコンプレッサー２４を経由して、モータ駆動される電子制御スロットルボディ２５が配設され、吸気管２６に接続されている。電子制御スロットルボディ２５の絞り弁２５ａにはスロットル開度を検出するスロットルセンサ２７が備えられ、吸気管２６には、吸気通路内の圧力を測定する圧力センサ２８が備えられている。
【００２３】
また、前記気筒１には、燃焼室３内に燃料を直接噴射するべく、燃料噴射弁８が適宜位置に設けられており、この燃料噴射弁８の上流側には、燃焼室３内の圧力が高い状態でも燃料噴射させるべく、燃料分配管１０、燃料圧センサ１１、燃料を圧送する高圧ポンプ１２、低圧ポンプ１３、及び燃料タンク１４がそれぞれ燃料配管に接続されている。
【００２４】
高圧ポンプ１２は、エンジンのカムシャフト（図示せず）の回転によって連動するカム１５に駆動されて燃料圧力を上昇させ、高圧レギュレータ１６によって所定の燃料圧力に調圧された燃料が燃料分配管１０に供給される。また、前記エンジンで消費されない余剰の燃料は、低圧レギュレータ１７を経由して減圧された後、燃料タンク１４へ戻される。
【００２５】
低圧ポンプ１３は、始動時のエンジンキーをオンにした時点から、低圧ポンプリレー１８によって駆動され、以後の燃料噴射に備えて高圧ポンプ１２に供給される燃料圧力の加圧が開始するように機能する。
【００２６】
なお、前記エンジンのクランクケースの適宜位置には、該エンジンのクランクシャフトに同期して回転するリングギア１９の回転変動を検出する回転センサ２０が設けられている。また、前記シリンダブロックの冷却水通路には、前記エンジンの暖機状態を判定する水温センサ２１が適宜位置に備えられている。
【００２７】
次に、排気ポート５の下流側には、排気マニホールド２９に接続されたターボ過給機のタービン３０を介して排気管３１が配設されている。詳しくは、排気マニホールド２９と排気管３１とは、前記ターボ過給機のタービン３０をバイパスするバイパス弁３２によって接続されており、モータで駆動されるロータリーバルブにより、前記バイパス通路の開口面積を可変できる構成とされている。また、排気管３１の下流側には、触媒コンバータ３３、消音器３４が配設されている。なお、図２に示すように、バイパス弁３２と触媒コンバータ３３との間の排気管３１には、その適宜位置に排気温度を計測する排気温度センサ３５を設けても良いものである。
【００２８】
そして、燃料圧センサ１１、回転センサ２０、水温センサ２１、圧力センサ２８等の各種センサからの出力信号は、本実施形態の筒内噴射内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）３６に入力され、ＥＣＵ３６は、後述するように、前記エンジンが冷機状態若しくは暖機状態にあるか、エンジン回転数とエンジン負荷の状態を判断し、圧縮行程噴射モードが可能であるか否かを判定し、該圧縮行程噴射モードが可能な場合には、ＥＣＵ３６内にプログラムされた燃料噴射プログラム、回転変動検出プログラム、及び分割噴射制御プログラム等の各種プログラムを実行し、燃料噴射弁８、点火プラグ９、高圧レギュレータ１６、絞り弁２５ａ、バイパス弁３２、吸気バルブ可変駆動部４５、及び排気バルブ可変駆動部４７等の各種アクチュエータに駆動信号を出力する。なお、前記エンジンは、排気ガス再循環（外部ＥＧＲ）の通路を有しているが、この構成については後述する。
【００２９】
また、自動変速機制御装置（ＡＴＣＵ）３７は、自動変速機（ＡＴＭ）４８に対し、シフトアップ・ダウンの変速制御、前記エンジン側のフライホイールとＡＴＭ４８のトルクコンバータとを直接的に接続するロックアップ制御等を行っている。
【００３０】
そして、ＥＣＵ３６とＡＴＣＵ３７とは、通信線で接続されており、相互に情報のやり取りをすることで、エンジン状態と自動変速機状態に応じて最適な変速制御を行う。
【００３１】
図２は、前記内燃機関の空気流動生成機構及び可変動弁機構の構成図である。
該空気流動生成機構の一部をなすタンブルコントロールバルブ（ＴＣＶ）４１は、吸気ポート４を二分割する仕切り板４３の一段側（図２に示す分割された下側）を開閉するものであり、後述するように、ＥＣＵ３６の燃焼安定化手段４０内に備えられる空気流動制御手段５３ｅからの出力信号に基づいてバルブ角度が制御される。そして、図３に示す空気流動制御手段５３ｅは、ＴＣＶ駆動部４２がモータ駆動若しくはダイヤフラムアクチュエータにより駆動されることでＴＣＶ４１の開度を可変制御し、気筒１内に生成される空気流動、すなわち、主にタンブル流の強弱を制御している。
【００３２】
次に、前記可変動弁機構の一部をなす吸気カム・排気カムは、吸気カムシャフト４４及び排気カムシャフト４６を介して吸気弁６及び排気弁７の開弁作動を可変制御するものであり、後述するように、ＥＣＵ３６の燃焼安定化手段４０内に備えられる可変動弁制御手段５３ｆは、吸気バルブ可変駆動部４５及び排気バルブ可変駆動部４７を駆動させ、バルブの開閉タイミングを制御し、吸気ポート４から排気ポート５にかけての空気流動を制御している。なお、前記バルブ可変駆動部４５、４７については特に詳述しないが、吸気カムシャフト４４のカムの作動角が変えられるよう、カムシャフト捻りやカム山切り替え等のバルブタイミング可変機構を備えている。また、これは排気弁７側も同様である。
【００３３】
なお、燃焼安定化手段４０は、前記過給機の過給圧制限により、加圧された気筒内の燃料噴霧の気化促進を図って燃焼の悪化を防止しているが、この点については後述する。
【００３４】
図３は、ＥＣＵ３６内の燃焼安定化手段４０の制御ブロック図である。
該燃焼安定化手段４０は、圧縮行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る場合には、燃焼に関わる制御パラメータを変更、又は吸気行程噴射モードを継続して、気筒１内の燃焼の安定化を図るものであり、回転変動判定手段４９、次運転モード判定手段５０、燃料噴射制御手段５１、吸気行程噴射継続手段の一態様である継続時間演算手段５２、制御パラメータ変更手段の一態様であるパラメータ試行運転手段５３、変速機連携制御手段７９、運転モード履歴記憶手段５４、パラメータ値再設定手段５５、及びモニター作動手段５６から構成される。
【００３５】
回転変動判定手段４９は、回転センサ２０で検出されたリングギア１９の角速度変化をＥＣＵ３６内に取り込んで計算し、予め設定された回転変動のしきい値と比べるものであり、この回転変動に基づいて燃焼状態を判定し、その結果を次運転モード判定手段５０に出力する。
【００３６】
該次運転モード判定手段５０は、回転変動判定手段４９が圧縮行程の燃料噴射時に前記しきい値を超えたと判定した場合には、圧縮行程の燃料噴射時における燃焼の悪化状態が検出されたことになるので、現在時点以降の噴射モードを吸気行程噴射モードに変更して燃焼安定性の回復を図る運転モードにするか、又は圧縮行程噴射モードのままで燃焼に関わる制御パラメータを変更して燃焼安定性の回復を図る運転モードにするかのうち、少なくともいずれかのモードをこれまでの噴射モードの運転履歴に基づいて選択する。これにより、例えば、燃焼の悪化の初期段階に対して速やかに回復を図ることができる吸気行程噴射モードをまず所定回数行い、これでも燃焼安定性が回復しない場合には、次に圧縮行程噴射モードで制御パラメータの変更を行うことも可能になり、各種要因の燃焼の悪化状態に対して速やかに対応しつつ、回復動作全体から見れば噴射モードの切り替え回数・制御パラメータを変更する試行運転の繰り返し頻度を減らすことができ、燃費の悪化を抑制させることができる。
【００３７】
燃料噴射制御手段５１及び継続時間演算手段５２は、吸気行程噴射モードにてデポジット等による燃焼安定性の回復を行うものであり、次運転モード判定手段５０による指示に基づいて、圧縮行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードへの切り替えを禁止し、吸気行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードを継続しており、その内容は、運転モード履歴記憶手段５４に出力される。例えば、回転変動判定手段４９の出力信号に基づき、燃焼が悪化し始めた初期状態では、デポジット堆積量が少ないことから、吸気行程噴射モードに切り替えて燃焼温度を上げ、このデポジットを燃焼させて速やかに燃焼安定性の回復を図ることができ、これにより、燃焼悪化の初期では、設定されている制御パラメータを変更せずに燃焼安定性の回復ができる。
【００３８】
なお、圧縮行程噴射モードにて燃焼が悪化する他の要因としては、燃料噴射弁８から噴射された燃料噴霧が充分に気化せず、液滴状態で点火プラグ９に到達して発生する点火プラグ９のくすぶり等も考えられるが、本実施形態の燃焼安定化手段４０は、この場合にも吸気行程噴射モードを所定時間継続することで、燃焼安定性を回復させることができる。
【００３９】
パラメータ試行運転手段５３は、圧縮行程噴射モードにて燃焼安定性の回復を行うものであり、次運転モード判定手段５０による指示に基づいて、燃焼の悪化が連続して発生する場合には、後述するように、圧縮行程噴射モード中に制御パラメータを試行的に変更しており、燃焼の悪化が以後に連続して生ずることを防いでいる。
【００４０】
なお、燃焼の悪化要因としては、前述したように、圧縮行程噴射モード時に燃料噴射弁の噴射ノズル部や燃焼室の噴射口周囲に堆積するデポジットの生成が一要因として挙げられ、このデポジットが堆積した状態では、燃料噴霧の貫通力が低下したり、噴霧の噴射方向がずれたりして噴霧パターンが変化してしまい、点火プラグ９への燃料噴霧の到達時間が変わり、最適な燃焼を得るための燃料噴射時期や点火時期が初期設定値に対して変化することになる。そして、前記デポジットは、燃焼温度が比較的高くなる吸気行程噴射モードにて運転することで除去可能であるが、堆積が進むと完全に除去できない場合があることが分かっている。したがって、パラメータ試行運転手段５３は、燃焼の悪化が連続して検出された場合には、圧縮行程噴射モードにて燃料噴射時期や点火時期等の各制御パラメータを変更している。
【００４１】
より具体的には、パラメータ試行運転手段５３は、燃料噴射時期制御手段５３ａ、点火時期制御手段５３ｂ、燃圧制御手段５３ｃ、分割噴射制御手段５３ｄ、空気流動制御手段５３ｅ、可変動弁制御手段５３ｆ、ＥＧＲ制御手段５３ｇ、及び過給圧制御手段５３ｈから構成され、燃料噴射時期、点火時期、燃圧、燃料噴射回数、空気流動生成弁開度、吸・排気弁のバルブオーバーラップ量、排気ガス再循環量、及び目標噴射量のうち、少なくとも一つの制御パラメータの変更を行っており、例えば、空気流動制御手段５３ｅは、可変動弁制御手段５３ｆと各々単独、若しくは組み合わせることで、エンジン運転条件に応じて最も好適な空気流動を得ている。そして、この変更内容は、運転モード履歴記憶手段５４に出力される。
【００４２】
変速機連携制御手段７９は、圧縮行程噴射モードにおいて燃焼の悪化を検出した場合には、ＡＴＣＵ３７に対し、燃焼悪化が検出されたエンジン回転数のエリアに限ってロックアップ制御を制限するように指示するものであり、燃焼の悪化が生じても、ＥＣＵ３６とＡＴＣＵ３７とが連携制御し、サージトルクを緩和させて運転性の悪化を抑制させるものであり、その結果は、運転モード履歴記憶手段５４に出力される。
【００４３】
運転モード履歴記憶手段５４は、吸気行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードが継続して実行された回数、圧縮行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードである制御パラメータの変更履歴等を記憶し、パラメータ値再設定手段５５及びモニター作動手段５６に出力する。そして、吸気行程の燃料噴射継続が所定回数に達しても燃焼安定性の回復が図れていないときには、前記次運転モード判定手段５０が圧縮行程の燃料噴射にて燃焼安定性の回復を図る運転モードへの切り替えを許可するので、該次運転モード判定手段５０と相俟って、圧縮行程噴射モードにおける制御パラメータの変更回数が余分に繰り返されることなく燃焼安定性の回復ができる制御ルーチンが構成されることになる。
【００４４】
パラメータ値再設定手段５５は、圧縮行程の燃料噴射時における燃焼の悪化状態が改善された場合には、制御パラメータの値を改善時点の値に再設定し、次回の圧縮行程の燃料噴射時における燃焼の悪化状態が検出されるまで再設定された値を記憶保持するものであり、これにより、制御パラメータの変更が、初期の設定値から燃焼安定に到るまでに繰り返し試行されることがなく、次回の圧縮行程噴射モードに入った際に、直ちに燃焼安定性が良好な制御パラメータにて運転を可能にすることができる。その結果は、回転変動判定手段４９側に出力される。
【００４５】
一方、モニター作動手段５６は、燃焼安定性が長期に亘って改善されない場合には、例えば、自動エンジン診断装置や計器盤のチェックランプ等のモニター装置３９に対して、整備が必要と思われる内容や運転者に点検を促したりする内容の表示を指示している。
以上の構成により、燃焼安定化手段４０は、エンジン状態に応じて燃料噴射や空気流動を制御し、安定した圧縮行程噴射モード運転を行えるものである。
【００４６】
図４は、燃焼安定化手段４０の動作フローチャートである。
ステップ１では、回転センサ２０からの信号取り込み、ステップ２では、エンジン負荷を読み込み、ステップ３では、エンジン制御に必要な他の各種センサの信号を取り込んでステップ４に進み、前記各種センサ信号に基づいて均質燃焼による吸気行程噴射モード又は成層燃焼による圧縮行程噴射モードのいずれかのモードが可能であるかの運転領域の判定を行う。
【００４７】
ステップ５では、現在が圧縮行程噴射モードであるか否かを判定し、圧縮行程噴射モードである場合、すなわちＹＥＳのときには、ステップ６に進んで回転変動レベルを算出してステップ７に進む。一方、ステップ５にて圧縮行程噴射モードでない場合には、ステップ２０に進み、吸気行程噴射モードと判定してこのルーチンを抜ける。
【００４８】
ステップ７では、回転変動判定手段４９にて、算出された回転変動レベルの値が予め設定されたしきい値を越えているか否かに基づいて、燃焼が悪化しているか否かを判定し、燃焼が悪化している場合、すなわちＹＥＳのときには、ステップ８に進み、燃焼が悪化していないときにはこのルーチンを抜ける。
【００４９】
ステップ８では、次運転モード判定手段５０にて、吸気行程噴射モードによる燃焼安定化制御の許可してステップ９に進む。これは、例えば、燃焼悪化を最初に検出した場合には、吸気行程噴射モードでデポジットが除けることが多く、また、運転者がアクセルペダルを踏み込んで加速要求をしていた場合のように、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切り替え時のトルクショックによる影響を無視できるときには、吸気行程噴射モードによる燃焼安定化制御を行えるからである。
【００５０】
ステップ９では、吸気行程噴射モードへの切り替えタイミングを測り、ステップ１０では、燃料噴射制御手段５１及び継続時間演算手段５２にて、吸気行程噴射モードの運転を行う。そして、ステップ１１では、吸気行程噴射モードの目標継続時間を算出し、ステップ１２にて該目標継続時間が経過したら、ステップ１３に進んで吸気行程噴射モードによる燃焼安定化制御を終了し、運転モード履歴記憶手段５４にて、燃焼安定性回復のための吸気行程噴射モード実行回数として、燃焼安定化制御カウンタを１から一つ繰り上げてステップ１４に進む。
【００５１】
ステップ１４では、運転モード履歴記憶手段５４にて、前記燃焼安定化制御カウンタが３以上であるか否か、つまり、燃焼安定性回復のための吸気行程噴射モードが２回実行されたか否かを判定し、制御カウンタが３以上、すなわちＹＥＳのときには、ステップ１５に進み、一方、制御カウンタが３未満のときには、ステップ４の運転領域の判定に戻る。
【００５２】
ステップ１５では、吸気行程噴射モードにおける燃焼安定性の回復が十分でないことから、次運転モード判定手段５０にて、吸気行程噴射モードによる燃焼安定化制御の許可し、パラメータ試行運転手段５３にて、圧縮行程噴射モードによる燃焼安定性の回復を行うべく、各制御パラメータを変更してステップ１６に進み、回転変動レベルを算出してステップ１７に進む。
【００５３】
ステップ１７では、回転変動判定手段４９にて、算出された回転変動レベルの値が予め設定されたしきい値を越えているか否かに基づいて、制御パラメータ変更後の燃焼が悪化しているか否かを判定し、燃焼が悪化している場合、すなわちＹＥＳのときには、ステップ２１に進み、燃焼が悪化していないときにはステップ１８に進む。
【００５４】
ステップ１８では、燃焼安定性が回復しているので、パラメータ値再設定手段５５にて、変更後の制御パラメータをＥＣＵ３６内の記憶装置に制御値として書き込んで学習記憶し、以後の圧縮行程噴射モードでの運転は、この再設定された制御パラメータに基づいて運転される。そして、ステップ１９では、ステップ１４の吸気行程噴射モードによる燃焼安定化制御カウンタをリセットして一連の燃焼安定化制御の動作を終了する。
【００５５】
一方、ステップ２１では、運転モード履歴記憶手段５４にて、変更した制御パラメータの内容を記憶保持してステップ２２に進み、モニター作動手段５６にて、先の記憶内容を自己診断装置のモニターに表示させる。なお、計器盤面の注意表示灯を点灯させ、運転者に注意を促すことも可能である。
【００５６】
次に、図５から図８にしたがって、吸気行程噴射モードによる燃焼安定化制御について説明する。
【００５７】
まず、図５は、ＥＣＵ３６が有する運転モードの制御マップを示しており、横軸（エンジン回転数）と縦軸（エンジンの負荷）とが各々所定の値の範囲で複数の区分に分割されている。この分割された一つの区分を、便宜上、マップエリアと称することにする。そして、各マップエリアは、エンジン回転数と負荷とにより、吸気行程噴射モード或いは圧縮行程噴射モードが決められている。
【００５８】
ここで、例えば、圧縮行程噴射モードのＮ４Ｔ３のマップエリアにおいて、運転中に、燃焼が悪化して回転変動レベルがしきい値を超えた場合には、上述のように、まず、吸気行程噴射モードによる燃焼安定化制御が許可される。次に、燃焼安定性の回復のために、燃焼が悪化したＮ４Ｔ３のマップエリアから吸気行程噴射モード設定方向に、すなわち、図５では負荷が高い側のマップエリアを圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへ切り替える。
【００５９】
つまり、図６の燃焼安定化制御後の圧縮行程噴射モード領域に示されるように、燃焼安定化手段４０の燃料噴射制御手段５１及び継続時間演算手段５２は、前記マップのうち、前記しきい値を越えた範囲を圧縮行程の燃料噴射の運転領域から吸気行程の燃料噴射の運転領域に変更し、噴射モードの切り替えを行っている。このように、燃焼の悪化したマップエリアのみを吸気行程噴射モードへ切り替えることで、全運転領域にておいて噴射モードを切り替えする場合に比べて、燃費が低減できる。なお、前記マップエリアの切り替え範囲は、燃焼が悪化したマップエリアから吸気行程噴射モード方向としたが、同一エンジン回転数の範囲のマップエリア、図６にて示すＮ４Ｔ１、Ｎ４Ｔ２も含め、エンジン回転数Ｎ４の全範囲の噴射モードを吸気行程噴射モードに切り替えても良い。
【００６０】
図７も、ＥＣＵ３６が有する運転モードの制御マップを示しており、横軸（エンジン回転数）と縦軸（エンジンの水温）とが各々所定の値の範囲で複数の区分に分割されている。
【００６１】
各マップエリアは、エンジン水温と回転数とにより、吸気行程噴射モード或いは圧縮行程噴射モードが決められており、例えば、圧縮行程噴射モードのＮ４Ｗ３のマップエリアにおいて、運転中に、燃焼が悪化して回転変動レベルがしきい値を超えた場合には、燃焼安定性の回復のために、燃焼が悪化したＮ４Ｗ３のマップエリアから圧縮行程噴射モード設定方向に、すなわち、図７では水温が低い側のマップエリアを圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへ切り替える。
【００６２】
つまり、図８の燃焼安定化制御後の圧縮行程噴射モード領域に示されるように、燃料噴射制御手段５１及び継続時間演算手段５２は、前記マップのうち、前記しきい値を越えた範囲を圧縮行程の燃料噴射の運転領域から吸気行程の燃料噴射の運転領域に変更し、噴射モードの切り替えを行っている。このように、燃焼の悪化したマップエリアのみを吸気行程噴射モードへ切り替えているので、全運転領域にておいて噴射モードを切り替えする場合に比べ、燃費が低減できるのは前記負荷と回転数のマップと同様である。
【００６３】
次に、圧縮行程噴射モードによる燃焼安定化制御について説明する。
まず、図９から図１１は、パラメータ試行運転手段５３の燃料噴射時期制御手段５３ａ及び点火時期制御手段５３ｂに関するものである。
【００６４】
図９は、ＥＣＵ３６内の記憶装置に組み込まれた燃料噴射プログラムの一部であり、制御パラメータである燃料噴射開始時期（ＩＴ）と点火時期（ＡＤＶ）の制御マップであるＩＴ／ＡＤＶ制御マップの概念を示す図である。
【００６５】
一般には、ＩＴとＡＤＶの設定点は、エンジン回転数、負荷、噴射モード等のエンジン運転状態の違いに応じて、複数パターンが考慮された運転代表点における実験エンジンでの検証結果に基づいて設定されている。
【００６６】
ここで、図９は、ＩＴとＡＤＶのマップ上において、燃焼性が良い燃焼安定領域について示しており、ひとつのエンジンＡの初期の燃焼安定領域を点線で示し、他のエンジンＢの初期の燃焼安定領域を一点鎖線で示している。つまり、エンジン個々は、初期状態においても、燃焼安定領域の広さと位置に違いがあることが分かる。これらの違いは、エンジンが運転を開始した初期状態でも、エンジン個々においては、複数ある気筒毎の燃料噴射弁の噴射量のばらつき、空気流動生成弁の組立ばらつき等による空気分配に差があり得るからである。したがって、運転設定点であるＭ１のＩＴとＡＤＶとは、燃焼安定性及び前記ばらつき要因を考慮して決めることが好ましい。
【００６７】
また、エンジンＡにおいて、エンジンの経年劣化に伴って、安定して燃焼できるＩＴ・ＡＤＶが変化した領域を実線で示している。ここで、燃焼が悪化する一要因としては、上記のように、燃料噴射弁の噴射口周囲に、デポジットが堆積するために燃料噴霧が適切に気化されない状態が挙げられる。これは、燃料噴霧の噴霧パターンが変化し、燃料噴霧の外形角が広がる傾向があり、噴霧の貫通力が低下して噴霧移動速度が遅くなるものである。このため、燃焼安定領域は、初期の位置に対して、ＩＴ進角方向に移動することとなり、初期の運転設定点のままで圧縮行程噴射モードでの運転を続けると燃焼の悪化が進行するので、次記のように、燃焼安定化手段４０のパラメータ試行運転手段５３を用いて、制御パラメータのＩＴ、ＡＤＶを再設定することで燃焼安定性を維持している。
【００６８】
図１０及び図１１は、パラメータ試行運転手段５３の燃料噴射時期制御手段５３ａ及び点火時期制御手段５３ｂによるＩＴとＡＤＶの再設定方法の説明図である。
図１０は、燃料噴射タイミングのＩＴ／ＡＤＶ制御マップである。
パラメータ試行運転手段５３は、エンジンの運転初期の燃焼安定領域５７内において、設定された初期設定格子点Ｍ１での噴霧貫通力の低下による燃焼の悪化が検出された場合には、まず、燃料噴射時期制御手段５３ａにより、ＩＴを所定量進角させて新たな格子点の燃焼安定度を判定する。ここで、燃焼安定度が充分でない場合には、次に、点火時期制御手段５３ｂにより、ＡＤＶを進角させて燃焼安定度を判定し、例えば、デポジット付着により噴霧貫通力が弱まった場合の燃焼安定領域５８に到る如く、燃焼安定性の回復がなされるまで、ＩＴとＡＤＶを順次交互に進角させ、各格子点にて燃焼安定度を判定しており、燃焼が安定するＩＴとＡＤＶの格子点Ｍ２を捜している。
【００６９】
また、エンジンの運転初期の燃焼安定領域５７内において、設定された初期設定格子点Ｍ１での噴霧の拡散による燃焼の悪化が検出された場合には、前記ＩＴを所定量遅角させて新たな格子点の燃焼安定度を判定する。そして、ここで、燃焼安定度が充分でない場合には、次に、ＡＤＶを遅角させて燃焼安定度を判定し、例えば、空気流動の変化により燃料噴霧が拡散した場合の燃焼安定領域５９に到る如く、燃焼安定性の回復がなされるまで、ＩＴとＡＤＶを順次交互に遅角させ、各格子点にて燃焼安定度を判定しており、燃焼が安定するＩＴとＡＤＶの格子点Ｍ３を捜している。
【００７０】
さらに、図１０の制御マップ上において、ＩＴ、ＡＤＶを振っていく方向は、ＩＴ＝ＡＤＶ線６０（ＩＴとＡＤＶが同じクランク角度にある点を結んだ直線）にほぼ平行になるように行えば、以下に述べる効果が得られる。
【００７１】
つまり、図１０に示したように、燃焼安定領域がＩＴ／ＡＤＶ制御マップ上では、ＩＴ＝ＡＤＶ線６０にほぼ平行に分布する場合が多いことが分かる。これは、燃料噴射弁８から燃料噴霧が噴射され、点火プラグ９に到達するまでに、燃料噴霧と空気の混合が進行して着火可能な混合気を形成するためには、ある程度の時間経過を必要とするからである。よって、同じエンジン回転数・負荷であれば、この着火可能な混合気形成時間も大きく変わらないことに着目して、ＩＴとＡＤＶの変更もＩＴ＝ＡＤＶ線にほぼ平行に振っていけば、安定燃焼が得られる格子点により早く到達できることになる。
【００７２】
また、初期設定の格子点Ｍ１は、燃焼安定度と燃料消費率等を考慮して決められているため、特にＡＤＶの変更には、燃料消費率が悪化する懸念があることを考慮すれば、ＡＤＶの変化幅がＩＴの変化幅以下となるようにＩＴ及びＡＤＶを振ることで、燃料消費率の悪化を抑えつつ、燃焼安定を得られる格子点が選定できる。
【００７３】
図１１は、前記ＩＴ及びＡＤＶの最初に振る方向について説明したものである。
このＩＴ及びＡＤＶの最初に振る方向は、初期設定格子点Ｍ１からその周囲の各格子点について、順次回転変動レベルを測定し、燃焼安定領域がＩＴ進角方向にあるか、若しくはＩＴ遅角方向にあるかを判断して決定する。
【００７４】
つまり、図示のように、初期設定点Ｍ１からＩＴ／ＡＤＶの格子点である、ＡからＦまでの各点毎に回転変動レベルを所定時間測定してＭ１に戻る動作を行い、格子点Ａ、Ｂ、Ｃの回転変動レベルの平均値と、格子点Ｄ、Ｆ、Ｅの回転変動レベルの平均値を各々算出して比較し、この結果から、より回転変動レベルが低いＩＴ方向を判断して、これがＩＴを最初に振る方向と決定する。
【００７５】
なお、前記格子点ＡからＦまでの６点中に、回転変動のしきい値以下である格子点が含まれる場合には、直ちに最も回転変動レベルの低い格子点に設定しても良い。また、回転変動レベルの判定に用いる格子点の間隔設定は、ＩＴ、ＡＤＶの各々の最小制御単位としても良く、さらに、上記の判定動作用として格子点間隔を予め設定しても良いものである。
【００７６】
次に、図１２と図１３は、パラメータ試行運転手段５３の燃圧制御手段５３ｃに関するものである。
燃圧制御手段５３ｃは、燃料噴射弁８に供給する燃圧を変えることで燃料噴霧の到達距離を変える。つまり、図１２において、比較的低い燃圧の噴霧６１の到達距離ＰＬｏと、より高い燃圧の噴霧６２の到達距離ＰＨｉとは異なり、高燃圧の方が燃料噴霧の移動速度が速くなる。さらに、燃料噴霧の移動に伴って空気との混合が進行するが、より高燃圧の噴霧６２の方が時間当たりの移動量が大きいので混合が促進されやすく、燃圧を増減させることで点火プラグ９に着火可能な混合気の到達時間を変えることができ、燃焼性の改善を図ることができる。
【００７７】
図１３は、燃圧制御手段５３ｃの動作タイミングチャートであり、吸気行程噴射モードから圧縮行程噴射モードに切り替った時点から燃焼安定性の回復までの動作を示している。
【００７８】
まず、噴射モードの切り替え時には、供給空気量の応答遅れに起因する回転変動が発生するので、誤判定を防ぐべく、切り替え直後から所定時間Ｔｄ経過までの間は、回転変動の判定値として含めないこととする。
【００７９】
そして、所定時間Ｔｄ経過後、回転変動が予め設定されているしきい値を超えたと判定した場合には、燃圧をＰ１からＰ２へ所定量上昇させる。その後、未だ燃焼安定性の回復が充分でない場合は、さらにＰ２からＰ３へ所定量上昇させる如く、この動作を繰り返し行い、回転変動レベルが、しきい値よりも低くなる変更後判定値以下になった場合には、燃圧制御手段５３ｃによる回復制御を終了している。
【００８０】
また、前記変更後判定値を設けることにより、回転変動レベルの振れがあっても、この振れによる誤判定を防ぎ、燃圧制御手段５３ｃが再実行されてしまうことを防いでいる。
【００８１】
なお、前記燃圧制御手段５３ｃは、燃圧の上昇方向に動作させているが、燃料システム系の最大燃圧が高圧ポンプ１２の昇圧限度による制限を受ける場合には、下降方向に振っても良い。この場合には、低燃圧化させることで燃料噴射弁８の噴射期間が増加し、点火プラグ９に向かう混合気の供給時間が延びて着火可能な期間が増す効果がある。
【００８２】
また、図１４から図１７は、パラメータ試行運転手段５３の分割噴射制御手段５３ｄに関するものである。
【００８３】
分割噴射制御手段５３ｄは、圧力センサ２８により検出された吸気管内圧力、及び燃料圧力センサ１１により検出された燃料圧力に応じて、気筒１内に分割噴射される燃料の第１噴射と第２噴射との噴射量分担率、噴射時期、噴射間隔等を制御マップ及び制御テーブルから参照している。
【００８４】
そして、圧縮行程噴射モード運転中は、電圧低下検出手段（図示せず）が電源電圧の電圧変動の監視を常時行い、前記第２噴射が問題なく実行できると判断した場合にのみ分割噴射制御を継続して前記第２噴射を許可する。このように、エンジン状態に応じて燃料噴射を制御することで安定した圧縮行程噴射モード運転を行うことができる。
【００８５】
次に、上記の燃料と空気の混合促進手段の一態様である分割噴射制御手段５３ｄにより、燃料と空気の混合を制御して燃焼安定性を回復させる方法について述べる。
【００８６】
図１４及び図１５は、圧縮行程での噴霧状態について示した模式図である。
図１４は、圧縮行程にて燃料噴射を１回で行った噴射直後の状態を示しており、噴射直後は、噴霧中心部の燃料分布が過密状態になる燃料過密部６３が形成されているが、噴霧が気筒１内を移動するのに伴い、気筒１内の空気流動、圧縮行程時まで保存されたタンブル流によって噴霧周囲部６４から空気との混合が進行している。
【００８７】
図１５は、さらにピストンが上昇し、点火直前の状態を示しており、点火プラグ９には着火可能な混合気分布が存在しているが、混合が充分ではない燃料過密部６３が依然として残っている。この状態で点火すると、燃料過密部６３の燃料が燃焼不十分となり、点火プラグ９のくすぶりによる燃焼の悪化を招く要因となる。また、本発明の如く、過給機付き筒内噴射式エンジンにおいては、圧縮行程の筒内圧が自然吸気式エンジンに対してより高いため、噴霧外形の収縮割合が大きい。このため、噴霧中心部の燃料分布が過密になる燃料過密部６３が形成され易いことから、過給下で圧縮行程噴射モード運転を行うためには、燃料と空気の混合促進を図ることが特に重要となる。
【００８８】
図１６及び図１７は、分割噴射制御手段５３ｄによる分割噴射を示した図であり、円錐コーン噴霧の偏向噴霧噴射弁を用いて、圧縮行程にて２回噴射を行い、第２噴射終了直後の状態を示している。
【００８９】
つまり、図１６に示すように、第１噴射の燃料噴霧６４に続き、第２噴射の燃料噴霧６６を連続して噴射しており、前記のように１回で噴射する場合に比べて、分割噴射させると、噴霧周囲部６４、６６の表面積が拡大することが分かる。これにより、燃料過密部６３、６５の燃料と空気の混合が進むことになる。
【００９０】
図１７は、さらにピストンが上昇し、点火直前の状態を示しており、この時点では、燃料噴霧の移動に伴って、噴霧周囲部６４の燃料と空気の混合が進行し、点火プラグ９付近には着火可能な混合気分布が存在していることが分かる。
【００９１】
すなわち、第１噴射は、噴霧の混合が進むことによって噴霧移動速度が低下し、後から噴射された第２噴射は、ピストン２の上昇に伴って圧力の高まった気筒１内を移動するため、点火プラグ９付近では、前記第１噴射の混合気分布に対して前記第２噴射の混合気分布が重なる領域６７が形成され、点火可能な点火時期の期間が増すことになり、前記のように１回で噴射する場合に比べて、進角させることができる。これにより、燃焼時間を充分確保できるので、スモークを低減できることのほか、ＨＣ排出率を低減できる効果が生ずる。
【００９２】
また、前記第１噴射と前記第２噴射との噴射間隔を増減することで、着火時点の点火プラグ９周囲の空燃比を変えることができる。すなわち、噴射間隔を延長すれば、点火プラグ９周囲の燃料噴霧の重なり合う領域が減少し、着火時点での空燃比をリーンにすることができる。
【００９３】
以上のように、分割噴射制御手段５３ｄは、燃料と空気の混合を促進させるべく、分割噴射による噴射回数を増減することで、点火プラグ９がくすぶり難くなり、燃焼安定性の回復を図ることができる。
【００９４】
次に、図１８は、パラメータ試行運転手段５３の燃料噴射時期制御手段５３ａ、点火時期制御手段５３ｂ、並びに分割噴射制御手段５３ｄを組み合わせて行う燃焼安定性の回復について説明する。
【００９５】
パターンＡは、燃料噴射時期制御手段５３ａ及び点火時期制御手段５３ｂを組み合わせて行う燃焼安定性の回復であり、通常の圧縮行程噴射モード運転時において、燃焼状態に応じてＩＴとＡＤＶをそれぞれ進角又は遅角させて安定燃焼を行っている。
【００９６】
パターンＢも、燃料噴射時期制御手段５３ａ及び点火時期制御手段５３ｂを組み合わせて行う燃焼安定性の回復であり、１回の燃料噴射に対して、点火を２回連続して行っており、これにより、点火プラグ９での着火可能な期間を延ばしている。
【００９７】
パターンＣも、燃料噴射時期制御手段５３ａ及び点火時期制御手段５３ｂを組み合わせて行う燃焼安定性の回復であり、前記パターンＢに対して、２回目の点火を排気行程中に行っている。この２回目の点火は、過濃な混合気に着火して起こる点火プラグ９のくすぶり、噴霧パターンが変化することで液滴が点火プラグ９に到達して起こる点火プラグ濡れ等のプラグ汚損を防止するものである。
【００９８】
パターンＤは、点火時期制御手段５３ｂ及び分割噴射制御手段５３ｄを組み合わせて行う燃焼安定性の回復であり、圧縮行程噴射中に分割噴射を行っており、パターンＥも、点火時期制御手段５３ｂ及び分割噴射制御手段５３ｄを組み合わせて行う燃焼安定性の回復であり、前記パターンＤに対して、２回目の点火を排気行程中に行っている。
【００９９】
これらは、燃料噴射制御手段５３ａと分割噴射制御手段５３ｄとで燃料噴霧と空気の混合促進を図り、さらに、点火時期制御手段５３ｂで点火プラグ９の自己清浄作用を図るものであり、以上のように、各制御手段を組み合わせることで、より早期に燃焼安定性の回復を図ることができる。
【０１００】
次に、図１９と図２０は、パラメータ試行運転手段５３の空気流動制御手段５３ｅに関するものである。
【０１０１】
図１９は、上記した吸気ポート４にＴＣＶ４１を有するエンジンであり、吸気行程の状態を示している。
【０１０２】
吸気ポート４内には、その内部を二段目たる上部ポート４ａと一段目たる下部ポート４ｂとに２分割する仕切り板４３が備えられており、吸気ポート４に臨んだ吸気管２６には、モータ若しくはダイヤフラムアクチュエータにより駆動される弁開閉機構４２が配設され、該弁開閉機構のシャフト４２ａにはＴＣＶ４１が同期回転するように支持されている。そして、ＴＣＶ４１は、分割された下部ポート４ｂの開口面積を変化させることができ、吸気行程時に生成される空気流動の強さを増減させている。なお、図示のように、下部ポート４ｂを閉じ、上部ポート４ａを通る通気量を多くさせると、気筒１内には吸気弁６から排気弁７に向かう順タンブル流６８が生成される。
【０１０３】
図２０は、同じエンジンの圧縮行程の状態を示している。
圧縮行程まで保存された順タンブル流６８は、ピストン冠面２ａから再び吸気弁４付近を通って点火プラグ９に向かうため、燃料噴霧６４が吸気弁４側から点火プラグ９に向かって移動する。
【０１０４】
このように、空気流動制御手段５３ｅは、弁開閉機構４２及びＴＣＶ４１を介して空気流動の強さを増加させることで、例え、燃料噴霧の中心付近に燃料過密部が存在している場合においても、保存された順タンブル流６８によって噴霧外周部から燃料と空気の混合の進行度合いが増すとともに、点火プラグ９方向に押し上げられるので、点火に好適な空燃比の混合気に着火させることができる。
【０１０５】
次に、図２１から図２５は、パラメータ試行運転手段５３のＥＧＲ制御手段５３ｇ及び可変動弁制御手段５３ｆの組み合わせに関するものである。
【０１０６】
ここで、ＥＧＲ制御手段５３ｇは、他の配管経路６９から既燃焼ガスを吸気ポート４に導入する外部ＥＧＲ機構に関するものであり、一方、可変動弁制御手段５３ｆは、吸・排気弁のバルブオーバーラップ量を増減させて既燃焼ガスを気筒１内に導入する内部ＥＧＲ機構に関するものである。
【０１０７】
図２１に示すように、外部ＥＧＲガスの導入機構は、排気マニホールド２９から既燃焼ガスを取り出しており、少なくとも1つのＥＧＲ圧送口７１、該ＥＧＲ圧送口７１に連通されるＥＧＲ配管６９、該ＥＧＲ配管６９にて、吸気ポート４へのＥＧＲガス流入量を制御するＥＧＲ制御弁７２、該ＥＧＲ制御弁７２を経由し、気筒１毎の下部ポート４ｂに分配された外部ＥＧＲガスを導入するＥＧＲ導入口７３から構成され、ＥＧＲ制御手段５３ｇによりＥＧＲ制御弁７２の開度が制御される。
【０１０８】
また、可変動弁制御手段５３ｆは、図２１では図示しないが、前記図２に示したように、吸気弁６、排気弁７をそれぞれ駆動する可変動弁機構４４〜４７を備えている。
図２１は、圧縮噴射モード運転時における排気行程の状態を示している。
この状態では、吸気管２６に備えられた弁開閉機構４２によってＴＣＶ４１が閉じられているため、外部ＥＧＲガス７４は、ＥＧＲ導入口７３から下部ポート４ｂに導かれている。
【０１０９】
図２２は、図２１からさらに時間が経過し、上死点直前の状態を示している。
この状態では、可変動弁制御手段５３ｆは、排気弁７のバルブ閉時期を遅らせ、さらに、吸気弁６のバルブ開時期を早めており、吸・排気弁６、７の作動クランク角時期の重なった範囲、いわゆるバルブオーバーラップを増加させている。そして、排気マニホールド２９から一部の既燃焼ガスたる内部ＥＧＲガス７５は、燃焼室３に再び導かれているとともに、吸気ポート４側にも流入している。
【０１１０】
ここで、吸気ポート４は、仕切り板４３によって上部ポート４ａと下部ポート４ｂとに分割され、該下部ポート４ｂ側は、ＴＣＶ４１が全閉か、若しくは閉じ方向にあるため、空気の流動が少なくなって、内部ＥＧＲガス７５が上部ポート４ａ側に多く流入していることになる。
【０１１１】
図２３は、吸気行程にてピストン２が下降している状態を示している。
圧縮行程噴射モードにおいては、上述の如くＴＣＶ４１が閉弁状態を維持しており、下部ポート４ｂが閉じられているので、吸入空気は、上部ポート４ａを通って燃焼室３に流入し始める。そして、先に上部ポート４ａに導かれていた内部ＥＧＲガス７５は、前記吸入空気の流れに乗って、先に燃焼室３内に導かれ、続いて該吸入空気が流入し、気筒１内には、強いタンブル流６８が生成される。また、下部ポート４ｂに導入されたＥＧＲガス７６は、ピストン２の下降流によって気筒１内に取り込まれ、気筒１の内壁を沿うようにピストン冠面２ａの吸気弁側に導かれている。
【０１１２】
ここで、外部ＥＧＲガスを気筒１内に導入させると、火炎伝播速度が遅くなって燃焼の進行が緩やかになるので、ＮＯｘの排出量が低減できる。しかし、外部ＥＧＲガスの導入量を増やし過ぎると、燃焼の悪化を招く。
【０１１３】
一方、内部ＥＧＲガスは同じく不活性ガスであるものの、排気ポート５から直接に気筒１内に導かれているので、前記外部ＥＧＲガスよりもガス温度が高く、燃料噴霧中心の過密部分の気化促進に効果がある。
【０１１４】
したがって、ＥＧＲ制御手段５３ｇ及び可変動弁制御手段５３ｆは、空気と燃料の混合に着目し、かつ、排気マニホールド２９から導入される外部ＥＧＲガスの量が燃焼安定性に影響を与えることから、吸・排気弁６、７のバルブオーバーラップを利用して既燃焼ガスを気筒１内に導く内部ＥＧＲと、排気マニホールド２９から配管６９を経由して既燃焼ガスを吸気ポート４に導く外部ＥＧＲとについて、その導入量の比を変えることで燃焼の悪化を防いでいる。つまり、回転変動が所定のしきい値を越え、燃焼の悪化が検出された場合には、ＥＧＲ制御手段５３ｇにて外部ＥＧＲガスの導入量を減少させれば燃焼安定性の回復を図ることができ、また、外部ＥＧＲガス導入量の減少に加えて、可変動弁制御手段５３ｆにて可変動弁機構４２を駆動させて内部ＥＧＲガスの導入量を増加させれば、燃料噴霧の気化を促進でき、着火可能なＡＤＶの選択範囲を増やせるので、燃焼安定性の回復をさらに早めることができる。
【０１１５】
図２４は、圧縮行程における点火直前の状態を示している。
この状態よりも少し以前の圧縮上死点前６０°クランク角付近で噴射された燃料噴霧は、圧縮行程まで保存されたタンブル流６８の流動と、気筒１内に導かれた内部ＥＧＲガス７５による気筒１内温度の上昇により、空気との混合が促進されて着火可能な混合気６４を形成する。
【０１１６】
また、吸気行程中に気筒１内に取りこまれた外部ＥＧＲガス７６は、圧縮行程でピストン２が上昇するに伴ってピストン冠面２ａの吸気弁６側に多く分布し、内部ＥＧＲガス７５と外部ＥＧＲガス７６とがピストン２側に分布するので、前記混合気の分布が、点火プラグ９周囲に比較的小さい領域として集められる。
【０１１７】
したがって、混合気が分散し難い状態になり、ＡＤＶの選択期間が増し、安定燃焼できるＡＤＶを選定することができる。
【０１１８】
図２５は、内部ＥＧＲガスを気筒１内に導く際のバルブタイミングチャートである。
既燃焼ガスである内部ＥＧＲガスが積極的に気筒１内に導入されない運転時には、排気弁７の弁閉時期を７７で示し、吸気弁６の弁開時期を７８で示す。
【０１１９】
一方、点火プラグ９への液滴の付着等によって燃焼が悪化した場合には、内部ＥＧＲガスを気筒１内に導入して燃焼安定性の回復を図る必要があるので、排気弁７の弁閉時期を遅角させて７７ａとし、吸気弁６の弁開時期を進角させて７８ａとすると、バルブオーバーラップ量が拡大する。
【０１２０】
なお、本実施形態では、排気弁７と吸気弁６の双方を変更させているが、いずれか片方のみを変更させても良く、ＥＧＲ制御手段５３ｇ、可変動弁制御手段５３ｆは、それぞれ単独で実行させても燃焼安定性の回復に効果がある。また、他の制御パラメータと組み合わせて実行させても良い。
【０１２１】
次に、パラメータ試行運転手段５３の過給圧制御手段５３ｈに関し、図２を用いて説明する。
図２に示したように、排気系の構成は、排気マニホールド２９が、過給機であるターボチャージャーのタービン３０を通って排気管３１に接続されているとともに、バイパス弁３２を経由して排気管３１に接続されている。
【０１２２】
ここで、前述したように、過給機付き筒内噴射式エンジンにおいては、自然吸気式エンジンに比べて、さらに圧縮行程での筒内圧が上昇し、燃料噴霧は、高い筒内圧のために収縮し易く、噴霧中心部の気化の促進に不利となる。このため、高過給時の運転時には、気化が不十分な燃料噴霧が点火プラグを通過するので、点火プラグ濡れによる失火の発生頻度が高まってしまう。
【０１２３】
したがって、過給圧制御手段５３ｈは、回転変動が所定のしきい値を越え、高過給時に燃焼の悪化を検出した場合には、バイパス弁３２を駆動させ、タービン３０を通る排気ガス量を減少させて、前記過給機の過給圧を所定の値よりも越えさせない、又は前記過給機の過給圧を所定の値まで減少させるように制御している。
【０１２４】
なお、過給機を備えた筒内噴射式エンジンに関して、燃焼の悪化を検出した際に過給圧を制限し、加圧された気筒１内の燃料噴霧の気化促進を図るものであれば、前記他の制御パラメータの変更と組み合わせても良く、燃焼安定性の回復が得られたときには、バイパス弁３２を閉じて通常の過給圧に復帰させる。
【０１２５】
また、触媒コンバータ３３の早期活化を図るための触媒早期活性化制御を行う場合には、燃焼安定化手段４０による燃焼安定化制御によって安定した暖機運転を継続させることもできる。
【０１２６】
つまり、触媒早期活性化制御は、冷間始動時において、まずクランキングの間は噴射モードを吸気行程噴射モードとし、完爆後に圧縮行程噴射モードに切り替える。次に、ＡＤＶを燃焼安定性が保てる限度にて圧縮上死点（ＴＤＣ）付近に極力近づけて点火する。さらに、前記可変動弁機構を駆動させて排気弁７の開弁時期を制御できる最大まで進角させている。
【０１２７】
ここで、上述のように、内部ＥＧＲガスには未燃燃料（ＨＣ）の量が増大しているので、排気行程において２回目の点火を行えば、燃焼室３からの火炎伝播による後燃えが排気マニホールド２９内で短時間生じ、排出ガスの温度を高めることができる。
【０１２８】
また、冷間始動時には、前記燃料噴射プログラムにより、従来のエンジン制御と同様に、目標燃料噴射量が暖機後のアイドリング状態に対して増量補正され、充分に暖機した状態、並びに触媒早期活性化制御の終了に合わせて目標燃料噴射量の増量補正を終了する。
【０１２９】
したがって、冷間始動時に燃焼安定化制御を行い、可変動弁制御手段５３ｆ、点火時期制御手段５３ｂを用いると、燃焼安定性を維持しつつ、触媒コンバータ３３の早期活性化が可能となる。
【０１３０】
なお、この触媒早期活性化制御を行う際に、バイパス弁３２を開き、排気ガスを、タービン３０をバイパスして排気管３１へ流しても良く、これにより、タービン３０に吸収される熱エネルギーを少なくし、触媒コンバータ３３への熱エネルギー供給量を増やすことができる。また、触媒コンバータ３３の活性化を行う上述の触媒早期活性化制御では、排気管３１に設けられた排気温度センサ３５で検知された温度が、予め設定された所定の値以上になった場合に終了し、触媒コンバータ３３に過度の温度上昇が作用して熱劣化が起こることを防いでいる。さらに、前記排気温度センサ３５を備えずに、始動時から所定の時間経過した後に触媒早期活性化制御を終了しても良い。
【０１３１】
次に、図２６と図２７は、燃焼安定化手段４０の変速機連携制御手段７９に関するものである。
【０１３２】
図２６は、ＥＣＵ３６とＡＴＣＵ３７との間における通信制御系を示している。
上述のように、ＥＣＵ３６は、変速機連携制御手段７９を有しており、ＡＴＭ４８とエンジンの連携制御のために用いる情報を、回転センサ２０、スロットル開度センサ２７、車速度センサ３８の各種センサからの出力信号として取り込んでいる。
【０１３３】
一方、ＡＴＣＵ３７は、ロックアップ解除判定手段３７ａ、ロックアップクラッチ制御手段３７ｂを有しており、ＥＣＵ３６と常時相互に通信がなされることで、エンジン状態に最適な変速動作を行っている。
【０１３４】
ここで、変速機連携制御手段７９は、燃焼安定性に関わる回転変動が所定のしきい値を越え、エンジンの燃焼の悪化が検出された場合には、ＥＣＵ３６からＡＴＣＵ３７に対し、ＡＴＭ油圧制御弁８０等の動力伝達機構を駆動するように制御信号が出力され、ＡＴＭ４８がロックアップクラッチ８１の制御を行っている。具体的には、前記回転変動が所定のしきい値を越えた場合には、ＡＴＭ４８のロックアップ解除を行うとともに、該ロックアップ解除時点での加減速に関わるエンジンの略同一回転数域において、前記ロックアップ解除以後に、前記回転変動が所定のしきい値を下回った場合には、前記ロックアップを再び実行している。
【０１３５】
図２７は、変速機連携制御手段７９の動作フローチャートである。
ステップ２３では、圧縮行程噴射モードかを判定し、ステップ２４では、回転変動レベルを算出し、ステップ２５では、回転変動判定手段４９にて回転変動レベルと所定のしきい値とを比較する。
【０１３６】
ステップ２６では、運転モード履歴記憶手段５４の記憶内容を参照し、現在までに燃焼安定化制御が実行されたか否かを判定する。そして、燃焼安定化制御が実行された場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップ２７に進み、一方、燃焼安定化制御が実行されていないときには、このルーチンを抜ける。
【０１３７】
ステップ２７では、変速機連携制御手段７９にて、ＡＴＭ３７がロックアップ状態にあるか否かを判定してステップ２８に進み、現在時点のエンジン回転数を記憶してステップ２９に進み、ロックアップの解除信号をＡＴＣＵ３７に出力してステップ３０に進む。
【０１３８】
ここで、ステップ３０では、ロックアップ解除の時点を基準として、エンジン回転数の変化ΔＮｅが、所定のしきい値である設定エンジン回転数変化ΔＮｅ以下になったか否かを判定する。そして、ΔＮｅが前記設定ΔＮｅ以下の場合には、ステップ３１に進んで、改めてロックアップ許可信号をＡＴＣＵ３７へ出力する。一方、ΔＮｅが前記設定ΔＮｅを越えているときには、このルーチンを抜ける。
【０１３９】
このように、燃焼が悪化したときには、ロックアップ時に対して、エンジンからの車両駆動系へのトルク変動の伝達が自動変速機の機構により緩和され、つまり、オートマチックの制御でバックアップすることにより、燃焼の悪化を直接に解消することはできないものの、少なくとも運転フィーリングを良好にすることができる。
【０１４０】
なお、本実施形態の前記設定ΔＮｅは、略５００ｒ／ｍｉｎに設定されるが、変速機とエンジンのマッチングによって最適な設定ΔＮｅにすれば良く、この設定回転数に限定されるものではない。また、前記自動変速機の変速段毎に設定ΔＮｅを変えても良いものである。
【０１４１】
以上のように、本発明の前記実施形態は、上記の構成としたことによって次の機能を奏するものである。
【０１４２】
すなわち、燃料噴射弁８による噴射が均質燃焼たる吸気行程又は成層燃焼たる圧縮行程のほか、触媒昇温のための排気行程にて行われる本実施形態の筒内噴射式エンジンの制御装置３６は、気筒１内の燃焼の安定化を図る燃焼安定化手段４０を有しており、該燃焼安定化手段４０は、前記エンジンの回転変動に基づいて、前記圧縮行程の燃料噴射モード時において燃焼の悪化状態が検出された場合には、前記圧縮行程の燃料噴射モードにて燃焼安定性の回復を図る運転モードへの切り替えを禁止して前記吸気行程の燃料噴射モードにて燃焼安定性の回復を図るか、若しくは前記圧縮行程の燃料噴射モードにて燃焼に関わる種々の制御パラメータを変更して燃焼安定性の回復を図るかの運転モードのうちいずれかを選択可能な次運転モード判定手段を有しているので、従来の技術の如く、吸気行程の燃料噴射へ常に切り替えられることがなく、圧縮行程の燃料噴射による運転領域を従来に比して一層広く設定することができ、筒内噴射式エンジンの価値をより高めることができる。
【０１４３】
そして、本実施形態の筒内噴射式内燃機関の制御装置３６は、前記構成により、圧縮行程噴射モードに先行して所定時間に限定された吸気行程噴射モードにおいて燃焼安定性の回復を図り、しかる後に圧縮行程噴射モードにて制御パラメータを変更するという制御の優先順位をつけることもできるので、速やかな燃焼安定性が得られ、かつ、余分な燃焼安定性の回復動作を繰り返さずに、内燃機関の信頼性の向上を図ることができる。
【０１４４】
しかも、圧縮行程噴射モードにて制御パラメータを変更して燃焼安定性の回復を図る場合のみに比して、初期段階のデポジット付着等による燃焼の悪化に対して適切に対応でき、かつ、吸気行程噴射モードによる燃焼安定性の回復を図る場合のみに比して、トルク段差による運転フィーリングの悪化に対しても適切に対応できることになる。
以上、本発明の一実施形態について詳説したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
【０１４５】
例えば、前記実施形態では、燃焼安定化手段４０は、図４に示すように、吸気行程噴射モードの後に圧縮行程噴射モードによる燃焼安定性の回復が行われているが、この構成に限定されるものではなく、次運転モード判定手段５０がいずれかのモードを選択できる限り、前記吸気行程噴射モードとともに、前記圧縮行程噴射モードによる燃焼安定性の回復を行うほか、前記吸気行程噴射モードとは別に、前記圧縮行程噴射モードによる燃焼安定性の回復を行っても良く、これらの場合にも前記と同様の効果を奏することができる。例えば、前記燃圧、排気ガス再循環量、空気流動生成弁開度、吸・排気弁のバルブオーバーラップ量、及び燃料噴射回数の各制御パラメータは、空気と燃料の混合を促進させることに着目したものであり、この空気と燃料の混合に影響を与える制御パラメータを可変することで燃焼安定性の回復を行うものであるが、これらのパラメータは、燃焼安定度に与える感度が比較的低いことから、該パラメータを変更させつつ、吸気行程噴射モードを所定時間継続させることができる。
【０１４６】
これに対し、前記燃料噴射時期、目標噴射量、及び点火時期の各制御パラメータは、燃焼安定度に与える感度が高いものであるので、吸気行程噴射モードを行わず、該パラメータの変更のみ行われる。
【０１４７】
また、前記変速機連携制御手段７９では、ステップ３０のように、エンジン回転数の変化幅ΔＮｅで判定しているが、この例のほか、車速度の変化幅、スロットル開度の変化幅にて設定されていても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の実施形態の筒内噴射式内燃機関の制御装置を備えたターボ過給機付きの筒内噴射式内燃機関及び自動変速機の構成図。
【図２】図１の内燃機関の可変動弁機構及び空気流動生成機構の構成図。
【図３】図１の筒内噴射式内燃機関の制御装置内の燃焼安定化手段の制御ブロック図。
【図４】図３の燃焼安定化手段の動作フローチャート。
【図５】図３の燃焼安定化手段の吸気行程噴射モードによる燃焼安定化制御の説明におけるエンジン回転数と負荷の制御マップ。
【図６】図５の変更後のエンジン回転数と負荷の制御マップ。
【図７】図５のエンジン回転数と水温の制御マップ。
【図８】図７の変更後のエンジン回転数と水温の制御マップ。
【図９】図３の燃焼安定化手段の圧縮行程噴射モードによる燃焼安定化制御の説明における燃料噴射時期及び点火時期による燃焼安定領域の経年変化を示す図。
【図１０】図９の燃料噴射時期制御手段及び点火時期制御手段における燃焼安定領域の探索方法を示す図。
【図１１】図９の燃料噴射時期制御手段及び点火時期制御手段におけるＩＴ／ＡＤＶ制御マップ。
【図１２】図３の燃焼安定化手段の圧縮行程噴射モードによる燃焼安定化制御の説明における異なる燃圧による噴霧到達距離を示す図。
【図１３】図１２の燃圧制御手段における燃圧制御方法を示す図。
【図１４】図３の燃焼安定化手段の圧縮行程噴射モードによる燃焼安定化制御の説明における１回噴射時の上死点付近の説明図。
【図１５】図１４の１回噴射時の点火時点の説明図。
【図１６】図１４の分割噴射制御手段による２回噴射時の上死点付近の説明図。
【図１７】図１４の分割噴射制御手段による２回噴射時の点火時点の説明図。
【図１８】図３の燃焼安定化手段の圧縮行程噴射モードによる燃焼安定化制御の説明における燃料噴射時期制御手段、点火時期制御手段、並びに分割噴射制御手段を組み合わせて行う燃焼安定性の回復の説明図。
【図１９】図３の燃焼安定化手段の圧縮行程噴射モードによる燃焼安定化制御の説明における空気流動制御手段による吸気行程の説明図。
【図２０】図１９の空気流動制御手段による圧縮行程の説明図。
【図２１】図３の燃焼安定化手段の圧縮行程噴射モードによる燃焼安定化制御の説明におけるＥＧＲ制御手段による排気行程の説明図。
【図２２】図２１のＥＧＲ制御手段及び可変動弁制御手段による圧縮行程の説明図。
【図２３】図２１のＥＧＲ制御手段及び可変動弁制御手段による吸気行程の説明図。
【図２４】図２１のＥＧＲ制御手段及び可変動弁制御手段による点火直前の説明図。
【図２５】図２１の可変動弁制御手段によるバルブタイミングチャート。
【図２６】図３の燃焼安定化手段による燃焼安定化制御におけるＥＣＵとＡＴＣＵとの通信系統の説明図。
【図２７】図２６の変速機連携制御手段の動作フローチャート。
【符号の説明】
【０１４９】
１  気筒
６  吸気弁
７  排気弁
８  燃料噴射弁
３６  筒内噴射式内燃機関の制御装置
４０  燃焼安定化手段
４８  自動変速機
４９  回転変動判定手段
５０  次運転モード判定手段
５２  吸気行程噴射継続手段
５３  制御パラメータ変更手段
５５  制御パラメータ値再設定手段
７９  変速機連携制御手段
【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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【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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