(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の回転数及びアクセルペダルの踏み込み量に基づいて燃料噴射量を算出し、該燃料噴射量に対して排気浄化用触媒の過熱を防止するために内燃機関の運転状態に応じて燃料増量を実行する内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、
内燃機関の運転状態に応じて燃焼室における混合気の攪拌程度を切り替える混合気攪拌手段と、
前記燃料噴射量の算出後に、前記混合気攪拌手段による攪拌程度に応じて、内燃機関の運転状態と前記燃料増量との対応関係を変更する対応関係変更手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の構成において、前記対応関係変更手段は、前記混合気攪拌手段による攪拌程度が高いときには、内燃機関の運転状態と前記燃料増量との対応関係を、前記燃料増量が少なくなる対応関係に変更することを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の構成において、前記対応関係変更手段は、前記混合気攪拌手段による攪拌程度が高いときには、内燃機関の運転状態と前記燃料増量との対応関係を、前記燃料増量が実行される領域が小さくなる対応関係に変更することを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載の構成において、内燃機関の吸気通路には気流制御弁が備えられていると共に、前記混合気攪拌手段は前記気流制御弁を、内燃機関の運転状態に応じて開閉調整することにより燃焼室における混合気の攪拌程度を切り替えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載の構成において、内燃機関は燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射式内燃機関であることを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の運転状態に応じて排気浄化用触媒の過熱を防止するための燃料増量を実行する内燃機関の燃料噴射量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の内燃機関には環境を考慮して排気経路に触媒コンバータが設けられている。このコンバータ内には例えば三元触媒が配置されて、内燃機関の燃焼室から排出された排気中の有害な成分であるＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを、触媒による酸化及び還元作用により無害なＣＯ2、Ｈ2Ｏ、Ｎ2に変えている。
【０００３】
このような排気浄化用触媒においては、内燃機関が高回転高負荷となった場合に、高温の排気が大量に排気浄化用触媒を通過することになるため、排気浄化用触媒が過熱して、排気浄化用触媒が劣化したり溶損したりするおそれがある。
【０００４】
このため、例えば特開２０００−４５８２１号公報に開示されているように、内燃機関の運転状態が排気浄化用触媒の過熱を招きやすい状態となると、燃料を増量させて混合気を過濃状態にする燃料増量処理を実行している。このことにより燃焼時に過剰な燃料が高温により分解し、この分解時に生じる吸熱作用により、排気の温度を低下させて、排気浄化用触媒の過熱を防止する処理を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記文献に示されるごとく、内燃機関には、気流制御弁などのように内燃機関の運転状態に応じて燃焼室における混合気の攪拌程度を切り替える混合気攪拌手段が設けられている場合がある。このような場合には、混合気攪拌手段の作動状況が異なることにより触媒過熱防止に必要とする燃料増量が異なることが判明した。このため従来通りに燃料増量を実行していると、過剰な燃料増量により無駄な燃料消費や黒煙発生を来したり、あるいは過少な燃料増量により触媒過熱の防止が不十分であったりするという問題を生じるおそれがある。
【０００６】
本発明は、混合気攪拌手段が備えられた内燃機関にて排気浄化用触媒の過熱防止処理を行う際に、過剰な燃料増量による無駄な燃料消費や黒煙の発生、あるいは過少な燃料増量による排気浄化用触媒の過熱を防止することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置は、内燃機関の回転数及びアクセルペダルの踏み込み量に基づいて燃料噴射量を算出し、該燃料噴射量に対して排気浄化用触媒の過熱を防止するために内燃機関の運転状態に応じて燃料増量を実行する内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、内燃機関の運転状態に応じて燃焼室における混合気の攪拌程度を切り替える混合気攪拌手段と、前記燃料噴射量の算出後に、前記混合気攪拌手段による攪拌程度に応じて、内燃機関の運転状態と前記燃料増量との対応関係を変更する対応関係変更手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
対応関係変更手段は、混合気攪拌手段による攪拌程度に応じて、内燃機関の運転状態と排気浄化用触媒の過熱を防止するための燃料増量との対応関係を変更している。このため、攪拌程度に応じた燃料増量にすることができる。
【０００９】
したがって過剰な燃料増量により無駄な燃料消費や黒煙発生を来したり、あるいは過少な燃料増量により排気浄化用触媒の過熱防止が不十分であったりするという問題を解決することができる。
【００１０】
請求項２記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置では、請求項１記載の構成において、前記対応関係変更手段は、前記混合気攪拌手段による攪拌程度が高いときには、内燃機関の運転状態と前記燃料増量との対応関係を、前記燃料増量が少なくなる対応関係に変更することを特徴とする。
【００１１】
混合気の攪拌の程度が高くなると混合気の燃焼速度が速くなって排気の昇温が抑制される。このため排気浄化用触媒における昇温程度も小さくなるので、燃料増量は比較的少なくて済む。逆に混合気の攪拌の程度が低くなると混合気の燃焼速度が遅くなって排気の昇温が大きくなり、更に、攪拌の不足により未燃ガスも生じやすい。このため排気浄化用触媒における昇温程度も大きくなるので、燃料増量は比較的多くなる。
【００１２】
したがって、より具体的には、対応関係変更手段は、混合気攪拌手段による攪拌程度が高いときには、内燃機関の運転状態と前記燃料増量との対応関係を、前記燃料増量が少なくなる対応関係に変更している。このことにより混合気の攪拌の程度が高い場合には燃料増量を少なくあるいは無くすことにより無駄な燃料消費や黒煙発生を来すことがない。また混合気の攪拌の程度が低い場合には燃料増量を発生させ、あるいは多くすることにより排気浄化用触媒の過熱防止が十分となる。
【００１３】
請求項３記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置では、請求項１または２記載の構成において、前記対応関係変更手段は、前記混合気攪拌手段による攪拌程度が高いときには、内燃機関の運転状態と前記燃料増量との対応関係を、前記燃料増量が実行される領域が小さくなる対応関係に変更することを特徴とする。
【００１４】
対応関係変更手段は、燃料増量適用の範囲を変更しても良い。すなわち、混合気攪拌手段による攪拌程度が高いときには、内燃機関の運転状態と前記燃料増量との対応関係を、前記燃料増量が実行される領域が小さくなる対応関係に変更する。したがって、混合気の攪拌の程度が高い場合には燃料増量実行領域を小さくして燃料増量を適用しにくくすることにより無駄な燃料消費や黒煙発生を来すことがない。また混合気の攪拌の程度が低い場合には燃料増量実行領域を大きくして燃料増量を適用し易くすることにより排気浄化用触媒の過熱防止が十分となる。
【００１５】
請求項４記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置では、請求項１〜３のいずれか記載の構成において、内燃機関の吸気通路には気流制御弁が備えられていると共に、前記混合気攪拌手段は前記気流制御弁を、内燃機関の運転状態に応じて開閉調整することにより燃焼室における混合気の攪拌程度を切り替えることを特徴とする。
【００１６】
このように混合気攪拌手段は、吸気通路に設けられた気流制御弁を、内燃機関の運転状態に応じて開閉調整することにより燃焼室における混合気の攪拌程度を切り替えることができる。
【００１７】
請求項５記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置では、請求項１〜４のいずれか記載の構成において、内燃機関は燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射式内燃機関であることを特徴とする。
【００１８】
特に燃料を直接燃焼室内に噴射する筒内噴射式内燃機関において、燃焼の一形態である均質燃焼を行う場合には、燃焼室内に噴射された燃料ミストを吸気に対して均一に混合することが良好な均質燃焼を実行するためには重要である。このため運転状態によっては気流制御弁のような混合気攪拌手段による燃焼室内の撹拌効果を特に強める必要性が存在するとともに、高負荷時には大量の吸気導入のために混合気攪拌手段による撹拌効果を弱めなくてはならない場合もある。したがって前述した課題が生じ易くなることから、筒内噴射式内燃機関では特に作用効果が顕著である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は上述した発明が適用されたガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）２およびその制御系統の概略構成を表す。本エンジン２は、自動車駆動用として車両に搭載された筒内噴射式内燃機関である。
【００２０】
エンジン２は６つのシリンダ２ａを有している。図２にシリンダヘッド８部分で水平に切断して示した１気筒分の水平断面図を示す。この図２に示されているごとく、各シリンダ２ａには、シリンダブロック内で往復動するピストン（図示略）、及びシリンダブロック上に取り付けられたシリンダヘッド８にて区画された燃焼室１０がそれぞれ形成されている。
【００２１】
そして各燃焼室１０には、それぞれ第１吸気弁１２ａ、第２吸気弁１２ｂ及び一対の排気弁１６が設けられている。この内、第１吸気弁１２ａは第１吸気ポート１４ａに接続され、第２吸気弁１２ｂは第２吸気ポート１４ｂに接続され、一対の排気弁１６は一対の排気ポート１８にそれぞれ接続されている。第１吸気ポート１４ａ及び第２吸気ポート１４ｂは略直線状に延びるストレート型吸気ポートである。
【００２２】
また、シリンダヘッド８の内壁面の中央部には点火プラグ２０が配置されている。更に、第１吸気弁１２ａ及び第２吸気弁１２ｂ近傍のシリンダヘッド８の内壁面周辺部には、燃焼室１０内に直接燃料を噴射できるように燃料噴射弁２２が配置されている。この燃料噴射弁２２にはエンジン２の回転により駆動される高圧燃料ポンプ（図示略）から燃料分配管（図示略）を介して高圧燃料が供給されている。この高圧燃料の圧力は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する）２４により、燃焼室１０内への噴射に適切な状態に調整されている。
【００２３】
各シリンダ２ａの第１吸気ポート１４ａは吸気マニホールド３０内に形成された第１吸気通路３０ａを介してサージタンク３２に接続されている。また、第２吸気ポート１４ｂは第２吸気通路３０ｂを介してサージタンク３２に連結されている。この内、第２吸気通路３０ｂ内にはそれぞれ気流制御弁３４が配置されている。これらの気流制御弁３４は、共通のシャフト３６を介して接続されている。ＥＣＵ２４は、このシャフト３６を介して開閉切替機構３７により気流制御弁３４を開閉駆動する。なお気流制御弁３４が閉状態とされた場合（図３）には、第１吸気ポート１４ａのみから吸入される吸気により燃焼室１０内には強い乱流（例えば図３にＳで示す旋回流）が生じる。
【００２４】
ここで、開閉切替機構３７の構成について、図２，３に基づいて説明する。開閉切替機構３７は、シャフト３６に一端が固定されたレバー３７ａ、負圧アクチュエータ３８、電磁三方切換弁３９及び負圧タンク３７ｂを備えている。負圧アクチュエータ３８は内部に大気圧室３８ａ、負圧室３８ｂ、ダイヤフラム３８ｃ及びスプリング３８ｄを備え、ダイヤフラム３８ｃにより大気圧室３８ａと負圧室３８ｂとが区画されている。ダイヤフラム３８ｃの大気圧室３８ａ側にはロッド３７ｃの一端が固定されている。このロッド３７ｃの他端はレバー３７ａの先端の長孔に揺動可能に取り付けられている。スプリング３８ｄは負圧室３８ｂ内に圧縮状態で配置されて、その一端にてダイヤフラム３８ｃを大気圧室３８ａ側へ押圧している。
【００２５】
電磁三方切換弁３９は３つのポート３９ａ，３９ｂ，３９ｃを備えている。この内の負圧制御ポート３９ａが負圧アクチュエータ３８の負圧室３８ｂに接続されている。また負圧導入ポート３９ｂは負圧タンク３７ｂに接続されている。そして大気導入ポート３９ｃは図示していないエアフィルタを介して大気開放されている。また負圧タンク３７ｂへは逆止弁３７ｄと負圧導入路３７ｅを介してサージタンク３２から負圧が導入されている。電磁三方切換弁３９は、非通電状態では負圧制御ポート３９ａと大気導入ポート３９ｃとを連通させ、通電状態では負圧制御ポート３９ａと負圧導入ポート３９ｂとを連通させるように構成されている。
【００２６】
したがって電磁三方切換弁３９が非通電状態にある場合には、負圧制御ポート３９ａと大気導入ポート３９ｃとが連通状態となって、負圧アクチュエータ３８の負圧室３８ｂ内には大気圧が導入された状態となる。このため、図２に示したごとく、ダイヤフラム３８ｃがスプリング３８ｄの押圧力により大気圧室３８ａを縮小した状態で安定する。このことにより、レバー３７ａは気流制御弁３４を開状態にする。したがって両吸気ポート１４ａ，１４ｂから燃焼室１０内に吸気が導入される。
【００２７】
また電磁三方切換弁３９に対して通電状態である場合には、負圧制御ポート３９ａと負圧導入ポート３９ｂとが連通状態となって、負圧アクチュエータ３８の負圧室３８ｂ内には負圧タンク３７ｂからの負圧が導入される。このため、図３に示したごとく、ダイヤフラム３８ｃが、大気圧と負圧タンク３７ｂからの負圧との差圧によりスプリング３８ｄの押圧力に抗して負圧室３８ｂを縮小した状態で安定する。このことにより、レバー３７ａは揺動して気流制御弁３４を閉状態とする。このように気流制御弁３４が閉状態となれば、第１吸気ポート１４ａのみから吸入される吸気により燃焼室１０内には強い乱流Ｓが生じ、燃焼室１０内の混合気が強く攪拌される。
【００２８】
図１の説明に戻る。サージタンク３２は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ４２に連結されている。吸気ダクト４０内にはモータ４４（ＤＣモータまたはステップモータ）によって駆動されるスロットル弁４６が配置されている。このスロットル弁４６の開度（スロットル開度ＴＡ）はスロットル開度センサ４６ａにより検出されている。ＥＣＵ２４は、運転者によるアクセル操作、エンジン２の運転状態及び検出したスロットル開度ＴＡに基づいてスロットル弁４６を開度制御する。また各シリンダ２ａの各排気ポート１８は排気マニホルド４８に連結されている。排気マニホルド４８は触媒コンバータ４９を介して排気を外部に排出している。触媒コンバータ４９内には三元触媒等の排気浄化用触媒が配置されているので、排気は有害成分が無害化されて排出される。
【００２９】
ＥＣＵ２４は、デジタルコンピュータを中心として構成され、双方向バスを介して相互に接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、バックアップＲＡＭ、入力回路及び出力回路を備えている。そして、スロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度センサ４６ａ、アクセルペダル７４の踏み込み量（アクセル開度）ＡＣＣＰを検出するアクセル開度センサ７６、ブレーキペダル７８の踏み込み状態を検出するストップランプスイッチ８０、エンジン２のクランクシャフト（図示略）の回転数ＮＥを検出する回転数センサ８２、シリンダ２ａの内の１番シリンダが吸気上死点に達したときに出力パルスＧ２を発生する気筒判別センサ８４、エンジン２の冷却水温度ＴＨＷを検出する水温センサ８６、吸気ダクト４０に配置されて吸入空気量ＧＡを検出する吸入空気量センサ８８、排気マニホルド４８に配置されて排気成分から混合気の空燃比を検出する空燃比センサ９０、トランスミッション（図示略）の出力側に配置されて車速ＳＰＤを検出する車速センサ９４、及びその他の必要なセンサ、スイッチ類の信号がＥＣＵ２４の入力回路に入力されている。
【００３０】
また各燃料噴射弁２２、気流制御弁３４の開閉切替機構３７、スロットル弁４６の駆動用モータ４４、イグナイタ（図示略）及びスタータモータ（図示略）等はＥＣＵ２４の出力回路に接続されている。このことによりエンジン２の各機構がＥＣＵ２４により制御される。
【００３１】
次にエンジン２において始動完了後に行われる燃料噴射量及び気流制御弁３４に対する制御について説明する。図４のフローチャートに、燃料噴射制御に必要な燃焼方式を設定する処理を示す。本処理は予め設定されているクランク角毎に周期的に実行される処理である。なお、以下に説明する各フローチャート中の個々の処理ステップを「Ｓ〜」で表す。
【００３２】
まず、回転数センサ８２の信号から得られているエンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度センサ７６の信号から得られているアクセル開度ＡＣＣＰがＥＣＵ２４に備えられたＲＡＭの作業領域に読み込まれる（Ｓ１００）。
【００３３】
次に、エンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＣＣＰとに基づいて、リーン燃料噴射量ＱＬを算出する（Ｓ１１０）。このリーン燃料噴射量ＱＬは、エンジン２にて成層燃焼を行う際にエンジン２の出力トルクを要求トルクとするのに最適な燃料噴射量を表している。リーン燃料噴射量ＱＬは予め実験により求められ、図５に示すごとく、アクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップとしてＥＣＵ２４のＲＯＭ内に記憶されている。ステップＳ１１０ではこのマップに基づいてリーン燃料噴射量ＱＬが算出される。なおマップでは離散的に数値が配置されているので、パラメータとして一致する値が存在しない場合には、補間計算により求めることになる。このような補間によるマップからの算出は、ここで述べたマップ以外のマップから必要な数値を求める場合にも同様に行われる。
【００３４】
次にリーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとに基づいて、図６のマップに示されるような３つの領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３のいずれの運転領域にあるかを判定し、燃焼方式を設定する（Ｓ１１５）。こうして一旦、本処理を終了する。なお、図６のマップは、予め実験により適切な燃焼方式をリーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとに応じて設定したものであり、リーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップとしてＥＣＵ２４のＲＯＭ内に記憶されている。
【００３５】
このように燃焼方式が設定されると、設定された燃焼方式Ｆｌ〜Ｆ３に応じて燃料噴射形態が制御される。すなわち、図６に示したごとくリーン燃料噴射量ＱＬ及びエンジン回転数ＮＥが境界線ＱＱ１よりも小さい運転領域Ｒ１では、燃焼方式Ｆ１が設定され、リーン燃料噴射量ＱＬに応じた量の燃料を圧縮行程末期に噴射する。この圧縮行程末期での噴射による噴射燃料は、燃焼室１０内で気化せしめられつつ移動して点火プラグ２０近傍に可燃混合気層を形成する。そしてこの層状の可燃混合気に点火プラグ２０によって点火がなされることにより、成層燃焼が行われる。このことにより、燃料に対して極めて過剰な吸入空気が存在する燃焼室１０内において安定した燃焼を行わせることができる。
【００３６】
また、リーン燃料噴射量ＱＬ及びエンジン回転数ＮＥが境界線ＱＱ１と境界線ＱＱ２との間である運転領域Ｒ２では、燃焼方式Ｆ２が設定され、リーン燃料噴射量ＱＬに応じた量の燃料を吸気行程と圧縮行程末期とに２回に分けて噴射する。すなわち、吸気行程に第１回目の燃料噴射が行われ、次いで圧縮行程末期に第２回目の燃料噴射が行われる。第１回目の噴射燃料は吸入空気と共に燃焼室１０内に流入し、この噴射燃料によって燃焼室１０内全体に均質な希薄混合気が形成される。また、圧縮行程末期に第２回目の燃料噴射が行われる結果、前述したごとく点火プラグ２０近傍には可燃混合気層が形成される。そしてこの層状の可燃混合気に点火プラグ２０によって点火がなされ、そしてこの点火火炎によって燃焼室１０内全体を占める希薄混合気が燃焼される。すなわち、運転領域Ｒ２では前述した運転領域Ｒ１よりも成層度の弱い弱成層燃焼が行われる。このことにより、運転領域Ｒ１と運転領域Ｒ３とをつなぐ中間領域で滑らかなトルク変化を実現させることができる。
【００３７】
リーン燃料噴射量ＱＬ及びエンジン回転数ＮＥが境界線ＱＱ２よりも大きい場合の運転領域Ｒ３では、燃焼方式Ｆ３が設定され、理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳに基づいて各種の補正を行った燃料量を吸気行程にて噴射する。この噴射燃料は、吸入空気の流入とともに燃料噴射弁２２から燃焼室１０内に噴射されて点火まで流動する。このことにより燃焼室１０内全体に均質な理論空燃比（後述するごとく、ＯＴ増量により理論空燃比より燃料濃度が濃いリッチ空燃比に制御される場合もある）の均質混合気が形成され、この結果、均質燃焼が行われる。
【００３８】
上述した燃焼方式設定処理により設定された燃焼方式に基づいて実行される燃料噴射量制御処理のフローチャートを図７に示す。本処理は予め設定されているクランク角毎に周期的に実行される処理である。
【００３９】
燃料噴射量制御処理が開始されると、まず回転数センサ８２の信号から得られているエンジン回転数ＮＥ、吸入空気量センサ８８の信号から得られている吸入空気量ＧＡ、及び空燃比センサ９０の信号から得られている空燃比検出値ＶｏｘをＥＣＵ２４のＲＡＭ内の作業領域に読み込む（Ｓ１２０）。
【００４０】
次に前述した燃焼方式設定処理にて（図４）、現在、燃焼方式Ｆ３が設定されているか否かが判定される（Ｓ１２６）。燃焼方式Ｆ３が設定されていると判定された場合には（Ｓ１２６で「ＹＥＳ」）、予めＥＣＵ２４のＲＯＭに設定されている図８のマップを用いて、吸入空気量ＧＡとエンジン回転数ＮＥとから、理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳが算出される（Ｓ１３０）。
【００４１】
次にＯＴ増量処理（Ｓ１４０）が行われる。このＯＴ増量処理は触媒コンバータ４９が過熱するのを防止するためになされる処理であり、詳細は後述する。
ＯＴ増量処理（Ｓ１４０）にて触媒過熱防止増量ＯＴが算出された後に、空燃比フィードバック条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ１５０）。例えば、「（１）始動時でない。（２）暖機完了している。（例えば冷却水温度ＴＨＷ≧４０℃）（３）空燃比センサ９０は活性化が完了している。（４）触媒過熱防止増量ＯＴの値が０である。」の条件がすべて成立しているか否かが判定される。
【００４２】
空燃比フィードバック条件が成立していれば（Ｓ１５０で「ＹＥＳ」）、空燃比フィードバック係数ＦＡＦとその学習値ＫＧの算出が行われる（Ｓ１６０）。空燃比フィードバック係数ＦＡＦは空燃比センサ９０の出力に基づいて算出される。また学習値ＫＧは空燃比フィードバック係数ＦＡＦにおける、中心値１．０からのずれ量を記憶するものである。
【００４３】
一方、空燃比フィードバック条件が成立していなければ（Ｓ１５０で「ＮＯ」）、空燃比フィードバック係数ＦＡＦには１．０が設定される（Ｓ１７０）。
そしてステップＳ１６０またはＳ１７０の次に、燃料噴射量Ｑが次式１のごとく求められる（Ｓ１８０）。
【００４４】
【数１】
Ｑ  ←  ＱＢＳ{ 1 + ＯＴ + (ＦＡＦ-１.０) + (ＫＧ-１.０)}α + β…  ［式１］
ここで、α，βはエンジン２の種類や制御の内容に応じて適宜設定される係数である。
【００４５】
こうして一旦燃料噴射量制御処理を終了する。
また、ステップＳ１２６にて、燃焼方式Ｆ１，Ｆ２のいずれかの場合は（Ｓ１２６で「ＮＯ」）、燃料噴射量Ｑには、燃焼方式設定処理（図４）のステップＳ１１０にて求められているリーン燃料噴射量ＱＬが設定される（Ｓ１９０）。こうして一旦燃料噴射量制御処理を終了する。
【００４６】
次に、ＯＴ増量処理（Ｓ１４０）について図９のフローチャートに基づいて説明する。まず気流制御弁３４が閉状態にあるか否かが判定される（Ｓ１４１）。ここで、気流制御弁３４は、後述するごとく特に運転領域Ｒ３にて選択される均質燃焼時において燃焼性を向上させたい運転状態となった場合にＥＣＵ２４により閉じられる。すなわち気流制御弁３４が閉弁すると、第１吸気ポート１４ａのみから吸入される吸入空気の吸入速度が高速となり、燃焼室１０内に乱流が形成されて燃料の霧化が促進され、燃焼性が向上する。
【００４７】
気流制御弁３４が閉状態にある場合には（Ｓ１４１で「ＹＥＳ」）、現在の運転状態（ここでは、エンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡ）が、図１０に示すマップＡ内に垂直のハッチングにて示されているＯＴ増量領域内にあるか否かが判定される（Ｓ１４２）。マップＡのＯＴ増量領域内でなければ（Ｓ１４２で「ＮＯ」）、触媒過熱防止増量ＯＴに「０」を設定し（Ｓ１４６）、一旦、ＯＴ増量処理を出る。
【００４８】
マップＡのＯＴ増量領域内であれば（Ｓ１４２で「ＹＥＳ」）、次に、エンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとに基づいて、垂直のハッチングにて示されるマップＡのＯＴ増量領域内に設定されている値から補間計算により該当する触媒過熱防止増量ＯＴを算出する（Ｓ１４３）。こうして一旦、ＯＴ増量処理を出る。なお、触媒過熱防止増量ＯＴの数値は、等高線とハッチングの密度で示すごとく高回転高負荷になるほど大きくなる。また、ハッチングのない領域は触媒過熱防止増量ＯＴが「０」に固定されるので（Ｓ１４６）、直接算出に用いられないが、ＯＴ増量領域側での補間計算に用いられる場合があるので、実際には「０」に近い正の値が設定されている。
【００４９】
気流制御弁３４が開状態にある場合には（Ｓ１４１で「ＮＯ」）、現在の運転状態が、図１０に示すマップＢ内に水平のハッチングにて示されているＯＴ増量領域内にあるか否かが判定される（Ｓ１４４）。マップＢのＯＴ増量領域内でなければ（Ｓ１４４で「ＮＯ」）、触媒過熱防止増量ＯＴに「０」を設定し（Ｓ１４６）、一旦、ＯＴ増量処理を出る。
【００５０】
マップＢのＯＴ増量領域内であれば（Ｓ１４４で「ＹＥＳ」）、次に、エンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとに基づいて、マップＢのＯＴ増量領域内に設定されている値から補間計算により該当する触媒過熱防止増量ＯＴを算出する（Ｓ１４５）。こうして一旦、ＯＴ増量処理を出る。なお、触媒過熱防止増量ＯＴの数値は、等高線とハッチングの密度で示すごとく高回転高負荷になるほど大きくなる。また、ハッチングのない領域は触媒過熱防止増量ＯＴが「０」に固定されるので（Ｓ１４６）、直接算出に用いられないが、ＯＴ増量領域側での補間計算に用いられる場合があるので、実際には「０」に近い正の値が設定されている。
【００５１】
ここで、マップＡとマップＢとを比較すると、気流制御弁３４が閉状態にある場合に適用されるマップＡは、気流制御弁３４が開状態にある場合に適用されるマップＢに比較して、触媒過熱防止増量ＯＴが適用される領域が小さくなっている。そして、触媒過熱防止増量ＯＴが適用される領域においても、同一の運転状態ではマップＡの方がマップＢよりも小さい値となっている。これは、気流制御弁３４が閉状態にある方が、気流制御弁３４が開状態にあるよりも、燃焼室１０内に強い乱流が発生して燃料噴射弁２２から噴射される燃料の霧化が良くなるため、燃焼速度が高速となって触媒コンバータ４９内の触媒の過熱が抑制されるからである。このため、触媒過熱を防止するための触媒過熱防止増量ＯＴを適用する運転領域も小さくて済み、触媒過熱防止増量ＯＴも少なくて済むようになる。
【００５２】
なお気流制御弁３４の開閉制御処理は図１１に示すごとくである。本処理は一定時間周期で繰り返し実行される。まず、エンジン回転数ＮＥ及び吸入空気量ＧＡがＥＣＵ２４のＲＡＭ内の作業領域に読み込まれる（Ｓ２１０）。次にこのエンジン回転数ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに基づいてサージタンク３２内の吸気負圧が算出される（Ｓ２２０）。そして、この吸気負圧が、負圧タンク３７ｂを介して負圧アクチュエータ３８を作動させるに十分な負圧であるか否かが判定される（Ｓ２３０）。気流制御弁３４の駆動、すなわち負圧アクチュエータ３８が気流制御弁３４を回動させて図２に示した開状態から、図３に示した閉状態にできる十分な負圧状態であれば（Ｓ２３０で「ＹＥＳ」）、図１２に示すマップにより、エンジン回転数ＮＥ及び負荷（ここでは吸入空気量ＧＡであるが、リーン燃料噴射量ＱＬでも良い）に基づいて、気流制御弁３４が駆動される（Ｓ２４０）。こうして一旦本処理を終了する。
【００５３】
図１２において、破線で示す低回転低負荷側の領域は図６のマップに従って成層燃焼（Ｒ１，Ｒ２）が実行されている領域を示している。この領域では乱流を抑制するために気流制御弁３４は「開」に駆動される。また、高負荷側では大量の吸気を燃焼室１０内に供給する必要上、気流制御弁３４は「開」に駆動される。これ以外の領域においては、気流制御弁３４を「閉」として燃焼室１０内に強い乱流を発生させて燃料噴射弁２２から噴射される燃料の霧化を良好化し燃焼性の向上がなされる。
【００５４】
また、気流制御弁３４を閉状態にするために十分な負圧状態でなければ（Ｓ２３０で「ＮＯ」）、気流制御弁３４は「開」のみの駆動がなされる（Ｓ２５０）。こうして一旦本処理を終了する。このように負圧が不十分であると、ＥＣＵ２４により電磁三方切換弁３９を切り替えて気流制御弁３４を閉駆動しようとしても、気流制御弁３４の閉状態が不完全となる。このため燃焼室１０内に乱流を十分に発生させることができなくなり、安定したエンジン運転が困難となるおそれがある。したがって負圧アクチュエータ３８の負圧室３８ｂ内に負圧導入をせず、大気圧として気流制御弁３４を開状態に維持する。
【００５５】
上述した実施の形態１の構成の内、気流制御弁開閉制御処理（図１１）が混合気攪拌手段としての処理に、ＯＴ増量処理（図９）が対応関係変更手段としての処理に相当する。
【００５６】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．ＯＴ増量処理（図９）では、気流制御弁３４の開閉状態に応じて（Ｓ１４１）、エンジン２の運転状態と触媒過熱防止増量ＯＴとの対応関係（図１０のマップＡ，Ｂ）を変更している。このため、気流制御弁３４の開閉状態に応じた触媒過熱防止増量ＯＴを実現することができる。
【００５７】
すなわち気流制御弁３４が閉状態に制御されたことによる強い乱流により燃焼室１０内の混合気の攪拌程度が高い場合には、エンジン運転状態と触媒過熱防止増量ＯＴとの対応関係を、触媒過熱防止増量ＯＴの適応領域が小さく、かつ量的にも触媒過熱防止増量ＯＴが少なくなる対応関係（マップＡ）に変更している。そして、気流制御弁３４が開状態に制御されたことによる乱流の抑制により燃焼室１０内の混合気の攪拌程度が低い場合には、エンジン運転状態と触媒過熱防止増量ＯＴとの対応関係を、触媒過熱防止増量ＯＴの適応領域が大きく、かつ量的にも触媒過熱防止増量ＯＴが多くなる対応関係（マップＢ）に変更している。
【００５８】
このように構成することにより混合気の攪拌の程度が高い場合には触媒過熱防止増量ＯＴを少なくあるいは無くすことができ、無駄な燃料消費や黒煙発生を来すことがない。また混合気の攪拌の程度が低い場合には触媒過熱防止増量ＯＴを発生させあるいは多くすることにより排気浄化用触媒の過熱防止が十分となる。
【００５９】
（ロ）．本実施の形態１のエンジン２は、燃料を直接燃焼室１０内に噴射する筒内噴射式内燃機関である。このようなエンジン２において、均質燃焼を行う場合には、燃焼室１０内に噴射された燃料ミストを吸気に対して均一に混合することが良好な均質燃焼を実行するためには重要である。
【００６０】
このため、図１２のマップに示したごとく、運転状態によっては気流制御弁３４を閉じて燃焼室１０内の撹拌効果を強める必要性が特に高くなるとともに、高負荷時には大量の吸気導入のために気流制御弁３４を開いて撹拌効果を弱めなくてはならない場合も出てくる。このため、特に前記（イ）の作用効果が顕著となる。
【００６１】
［その他の実施の形態］
・前記実施の形態において、気流制御弁３４は吸気負圧を利用して駆動する開閉切替機構３７を用いていたが、電磁駆動のモータやソレノイドを用いても良い。この場合には、例えば、気流制御弁開閉制御処理（図１１）のステップＳ２２０ではバッテリ電圧を検出し、ステップＳ２３０はバッテリ電圧が十分か否かを判定し、バッテリ電圧が十分ならステップＳ２４０を実行し、バッテリ電圧が不十分ならステップＳ２５０を実行するようにする。
【００６２】
・筒内噴射式内燃機関のみでなく、ポート噴射式内燃機関の場合にも適用して良く、混合気の攪拌の程度が高い場合には触媒過熱防止増量ＯＴを少なくあるいは無くすことにより無駄な燃料消費や黒煙発生を来すことがない。また混合気の攪拌の程度が低い場合には触媒過熱防止増量ＯＴを実行するあるいは多くすることにより排気浄化用触媒の過熱防止が十分となる効果を生じる。
【００６３】
・前記実施の形態では燃焼室１０内の攪拌の程度を変更するための装置として気流制御弁３４を利用したが、気流制御弁３４を用いない方式でも良い。例えば、吸気弁のリフト量可変機構を設けて、一方の吸気弁のリフト量を他方の吸気弁のリフト量に対して差を設けたり設けなかったりすることにより、燃焼室１０内の攪拌の程度を切り替えるようにしても良い。あるいは、吸気弁のバルブタイミング可変機構を設けて、一方の吸気弁のバルブタイミングを他方の吸気弁のバルブタイミングに対して差を設けたり設けなかったりすることにより、燃焼室１０内の攪拌の程度を切り替えるようにしても良い。
【００６４】
・前記実施の形態では、サージタンク３２内の吸気負圧をエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとからマップを用いて算出したが、サージタンク３２あるいは負圧タンク３７ｂに直接圧力センサを設けて検出することで、気流制御弁開閉制御処理（図１１）にて用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１としてのエンジンおよび制御系統の概略構成図。
【図２】実施の形態１の気流制御弁に対する開閉切替機構の構成説明図。
【図３】実施の形態１の気流制御弁に対する開閉切替機構の作動状態説明図。
【図４】実施の形態１のＥＣＵが実行する燃焼方式設定処理のフローチャート。
【図５】上記燃焼方式設定処理で用いられるリーン燃料噴射量ＱＬを求めるためのマップ構成説明図。
【図６】上記燃焼方式設定処理で用いられる運転領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を設定するためのマップ構成説明図。
【図７】実施の形態１のＥＣＵが実行する燃料噴射量制御処理のフローチャート。
【図８】上記燃料噴射量制御処理で用いられる理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳを求めるためのマップ構成説明図。
【図９】実施の形態１のＥＣＵが実行するＯＴ増量処理のフローチャート。
【図１０】上記ＯＴ増量処理で用いられる触媒過熱防止増量ＯＴを求めるための２つのマップＡ，Ｂの構成説明図。
【図１１】実施の形態１のＥＣＵが実行する気流制御弁開閉制御処理のフローチャート。
【図１２】上記気流制御弁開閉制御処理で用いられる気流制御弁の開閉状態を設定するためのマップ構成説明図。
【符号の説明】
２…エンジン、２ａ…シリンダ、８…シリンダヘッド、１０…燃焼室、１２ａ…第１吸気弁、１２ｂ…第２吸気弁、１４ａ…第１吸気ポート、１４ｂ…第２吸気ポート、１６…排気弁、１８…排気ポート、２０…点火プラグ、２２…燃料噴射弁、２４…ＥＣＵ、３０…吸気マニホールド、３０ａ…第１吸気通路、３０ｂ…第２吸気通路、３２…サージタンク、３４…気流制御弁、３６…シャフト、３７…開閉切替機構、３７ａ…レバー、３７ｂ…負圧タンク、３７ｃ…ロッド、３７ｄ…逆止弁、３７ｅ…負圧導入路、３８…負圧アクチュエータ、３８ａ… 大気圧室、３８ｂ…負圧室、３８ｃ…ダイヤフラム、３８ｄ…スプリング、３９…電磁三方切換弁、３９ａ…負圧制御ポート、３９ｂ…負圧導入ポート、３９ｃ…大気導入ポート、４０…吸気ダクト、４２…エアクリーナ、４４…モータ、４６… スロットル弁、４６ａ…スロットル開度センサ、４８…排気マニホルド、４９…触媒コンバータ、７４…アクセルペダル、７６…アクセル開度センサ、７８…ブレーキペダル、８０…ストップランプスイッチ、８２…回転数センサ、８４…気筒判別センサ、８６…水温センサ、８８…吸入空気量センサ、９０…空燃比センサ、９４…車速センサ。
【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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