(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ポンプによって加圧された燃料を燃料噴射弁によって気筒内に直接に噴射する多気筒の直噴式エンジンの燃圧制御装置において、
前記エンジンの停止後に、吸気弁と排気弁とが閉弁している閉塞気筒があるか否かを判定する閉塞気筒判定手段と、
膨張行程にある前記閉塞気筒を判定する膨張行程側気筒判定手段と、
圧縮行程にある前記閉塞気筒を判定する圧縮行程側気筒判定手段と、
膨張行程と圧縮行程とにある前記閉塞気筒に前記燃料噴射弁によって燃料を噴射する燃圧低下用燃料噴射制御手段と、
前記閉塞気筒に形成された混合気に点火装置によって点火する点火制御手段と、
前記膨張行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクと、前記圧縮行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクとの和である合成トルクを算出する合成トルク算出手段と、
前記点火制御手段は、前記合成トルクによるエンジン回転方向が、前記膨張行程にある閉塞気筒からのエンジン回転トルクによるエンジン回転方向と同方向である場合には、前記膨張行程側の閉塞気筒に点火した後に前記圧縮行程側の閉塞気筒に点火することを特徴とする直噴式エンジンの燃圧制御装置。
【請求項２】
高圧ポンプによって加圧された燃料を燃料噴射弁によって気筒内に直接に噴射する多気筒の直噴式エンジンの燃圧制御装置において、
前記エンジンの停止後に、吸気弁と排気弁とが閉弁している閉塞気筒があるか否かを判定する閉塞気筒判定手段と、
膨張行程にある前記閉塞気筒を判定する膨張行程側気筒判定手段と、
圧縮行程にある前記閉塞気筒を判定する圧縮行程側気筒判定手段と、
膨張行程と圧縮行程とにある前記閉塞気筒に前記燃料噴射弁によって燃料を噴射する燃圧低下用燃料噴射制御手段と、
前記閉塞気筒に形成された混合気に点火装置によって点火する点火制御手段と、
前記膨張行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクと、前記圧縮行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクとの和である合成トルクを算出する合成トルク算出手段と、
前記点火制御手段は、前記合成トルクによるエンジン回転方向が、前記圧縮行程にある閉塞気筒からのエンジン回転トルクによるエンジン回転方向と同方向である場合には、前記圧縮行程側の閉塞気筒に点火した後に前記膨張行程側の閉塞気筒に点火することを特徴とする直噴式エンジンの燃圧制御装置。
【請求項３】
前記点火制御手段は、前記合成トルクが大きくなるほど点火間隔を長く設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の直噴式エンジンの燃圧制御装置。
【請求項４】
前記合成トルクが許容トルク範囲内にあるか否かを判定する合成トルク判定手段を備え、
前記燃圧低下用燃料噴射制御手段は、前記合成トルクが許容トルク範囲内にある場合に燃料を噴射することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の直噴式エンジンの燃圧制御装置。
【請求項５】
前記燃圧低下用燃料噴射制御手段は、前記閉塞気筒のピストン位置に基づいて、前記閉塞気筒内に形成される混合気濃度が可燃範囲内となるように燃料を噴射することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載の直噴式エンジンの燃圧制御装置。
【請求項６】
前記閉塞気筒に燃料を噴射してから所定時間が経過したか否かを判定する噴射後時間判定手段を備え、
前記点火制御手段は、前記閉塞気筒に燃料を噴射してから所定時間を経過した後に点火することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の直噴式エンジンの燃圧制御装置。
【請求項７】
前記閉塞気筒に燃料を噴射してからの所定時間は、噴射された燃料が前記閉塞気筒内で気化して均質な混合気を形成するまでの時間であることを特徴とする請求項６に記載の直噴式エンジンの燃圧制御装置。
【請求項８】
前記エンジンが停止してから所定時間が経過したか否かを判定する停止後時間判定手段を備え、
前記燃圧低下用燃料噴射制御手段は、前記エンジンが停止してから所定時間を経過した後に燃料を噴射することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一つに記載の直噴式エンジンの燃圧制御装置。
【請求項９】
前記エンジンが停止してからの所定時間は、前記エンジン停止後の前記閉塞気筒の気筒内圧力が大気圧となるまでの時間であることを特徴とする請求項８に記載の直噴式エンジンの燃圧制御装置。
【請求項１０】
前記エンジン停止後に前記閉塞気筒の気筒内圧力を検出する圧力検出手段を備え、
前記燃圧低下用燃料噴射制御手段は、前記検出された気筒内圧力が大気圧となったときに燃料を噴射することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一つに記載の直噴式エンジンの燃圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒内に燃料を直接噴射する直噴式エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直噴式エンジンでは、燃料を高圧ポンプにより加圧し、加圧された高圧燃料を燃料噴射弁に接続するデリバリパイプへ供給する。高圧燃料はデリバリパイプ内で蓄圧されて、燃料噴射弁から燃焼室内に噴射される。このような直噴式エンジンにおいては、エンジン停止後に、高圧に保たれたデリバリパイプ内の燃料が燃料噴射弁から漏れ出て、この燃料が未燃ガスとして、エンジンから大気中に排出されるという問題があった。
【０００３】
特許文献１には、エンジンの停止要求があったときに排気行程において、燃料噴射弁から燃料を噴射し、デリバリパイプ内の燃料圧力（以下「燃圧」という）を低下せて、燃料噴射弁からの燃料漏れを抑制する直噴式エンジンが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−６９１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の直噴式エンジンでは、冷間始動後しばらくしてエンジンが停止された場合などにおいて、噴射された燃料が触媒に到達する前に、触媒温度が低下してしまい、未燃ガスが触媒で燃焼せずにそのまま大気中に排出されてしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、燃料噴射弁からの燃料漏れを抑え、未燃ガスが大気中に排出するのを抑制することができる直噴式エンジンの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】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。
【０００７】
本発明は、高圧ポンプによって加圧された燃料を燃料噴射弁によって気筒内に直接に噴射する多気筒の直噴式エンジンの燃圧制御装置において、前記エンジンの停止後に、吸気弁と排気弁とが閉弁している閉塞気筒があるか否かを判定する閉塞気筒判定手段と、膨張行程にある前記閉塞気筒を判定する膨張行程側気筒判定手段と、圧縮行程にある前記閉塞気筒を判定する圧縮行程側気筒判定手段と、膨張行程と圧縮行程とにある前記閉塞気筒に前記燃料噴射弁によって燃料を噴射する燃圧低下用燃料噴射制御手段と、前記閉塞気筒に形成された混合気に点火装置によって点火する点火制御手段と、前記膨張行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクと、前記圧縮行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクとの和である合成トルクを算出する合成トルク算出手段と、前記点火制御手段は、前記合成トルクによるエンジン回転方向が、前記膨張行程にある閉塞気筒からのエンジン回転トルクによるエンジン回転方向と同方向である場合には、前記膨張行程側の閉塞気筒に点火した後に前記圧縮行程側の閉塞気筒に点火することを特徴とする。
また、高圧ポンプによって加圧された燃料を燃料噴射弁によって気筒内に直接に噴射する多気筒の直噴式エンジンの燃圧制御装置において、前記エンジンの停止後に、吸気弁と排気弁とが閉弁している閉塞気筒があるか否かを判定する閉塞気筒判定手段と、膨張行程にある前記閉塞気筒を判定する膨張行程側気筒判定手段と、圧縮行程にある前記閉塞気筒を判定する圧縮行程側気筒判定手段と、膨張行程と圧縮行程とにある前記閉塞気筒に前記燃料噴射弁によって燃料を噴射する燃圧低下用燃料噴射制御手段と、前記閉塞気筒に形成された混合気に点火装置によって点火する点火制御手段と、前記膨張行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクと、前記圧縮行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクとの和である合成トルクを算出する合成トルク算出手段と、前記点火制御手段は、前記合成トルクによるエンジン回転方向が、前記圧縮行程にある閉塞気筒からのエンジン回転トルクによるエンジン回転方向と同方向である場合には、前記圧縮行程側の閉塞気筒に点火した後に前記膨張行程側の閉塞気筒に点火することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エンジン停止後に、吸気弁と排気弁とがともに閉弁している閉塞気筒に燃料を噴射して混合気を形成し、その混合気を点火して燃焼させるので、燃料噴射弁に供給される燃圧を低下させることができ、燃料噴射弁からの燃料漏れを抑制することができる。また、閉塞気筒内で混合気を燃焼させるので、燃焼時の火炎によって吸気系や排気系が破損するのを防止できるとともに、噴射された燃料が未燃ガスとして大気中に排出されることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、直噴式エンジンの概略構成図である。
【００１１】
直噴式エンジン１００はＶ型６気筒エンジンであって、シリンダヘッド１及びシリンダブロック２を備える。シリンダヘッド１及びシリンダブロック２は、それぞれ複数の気筒からなる左右のバンク、すなわち右バンク１０Ｒ及び左バンク１０Ｌを有する。右バンク１０Ｒは、第１気筒＃１、第３気筒＃３及び第５気筒＃５の３つの気筒を直列に有する。また、左バンク１０Ｌは、第２気筒＃２、第４気筒＃４及び第６気筒＃６の３つの気筒を直列に有する。
【００１２】
上記したシリンダヘッド１は、点火プラグ１１と、燃料噴射装置２０とを備える。
【００１３】
点火プラグ１１は気筒（＃１〜＃６）毎に設けられ、エンジン運転状態に応じて気筒内で圧縮された混合気に着火する。
【００１４】
燃料噴射装置２０は気筒内に燃料を噴射する装置であって、燃料噴射弁２１と、右バンク側デリバリパイプ２２Ｒと、左バンク側デリバリパイプ２２Ｌと、高圧燃料ポンプ２３と、燃料タンク２４とを備える。
【００１５】
燃料噴射弁２１は気筒（＃１〜＃６）毎に設けられ、エンジン運転状態に応じて気筒内に直接燃料を噴射する。燃料噴射弁２１に供給される燃料は、燃料タンク２４に貯蔵される。この燃料タンク２４に貯蔵された燃料は、燃料タンク内に設けられた図示しないフィードポンプから吐出される。フィードポンプから吐出された低圧燃料は、低圧燃料通路２５を通って高圧燃料ポンプ２３に供給される。そして、高圧燃料ポンプ２３から吐出された高圧燃料の一部が右バンク側デリバリパイプ２２Ｒを通って右バング側気筒＃１、＃３、＃５に設けられた燃料噴射弁２１に供給され、残りの燃料が左バンク側デリバリパイプ２２Ｌを通って左バング側気筒＃２、＃４、＃６に設けられた燃料噴射弁２１に供給される。
【００１６】
一方、右バンク側のシリンダヘッド１には、気筒＃１、＃３、＃５とそれぞれ連通する吸気ポート１２Ｒと排気ポート１３Ｒとが形成される。
【００１７】
吸気ポート１２Ｒは、外部から取り込んだ吸気を気筒＃１、＃３、＃５に流す。
【００１８】
排気ポート１３Ｒは、気筒＃１、＃３、＃５からの排気を、シリンダヘッド側部に設置される排気マニホールド１４Ｒに流す。排気マニホールド１４Ｒは、各気筒から排出された排気を集合して下流に流す。この排気マニホールド１４Ｒは、排気管１５Ｒに接続する。排気管１５Ｒには、触媒１６Ｒが設けられる。
【００１９】
触媒１６Ｒは、三元触媒であって、排気管１５Ｒを流れる排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素(ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を酸化及び還元し、排気を浄化する。
【００２０】
また、左バンク側のシリンダヘッド１も、右バンク側と同様の構成であって、気筒＃２、＃４、＃６とそれぞれ連通する吸気ポート１２Ｌと排気ポート１３Ｌとが形成される。左バンク側のシリンダヘッド側部には各気筒からの排気を集合する排気マニホールド１４Ｌが設置され、この排気マニホールド１４Ｌは下流で排気管１５Ｌに接続する。そして、排気管１５Ｌには、三元触媒である触媒１６Ｌが設けられ、排気管１５Ｌを流れる排気を浄化する。
【００２１】
Ｖ型６気筒の直噴式エンジン１００は、エンジン運転状態に応じて燃料噴射量や燃料噴射時期、点火時期などを制御するためにコントローラ３０を備える。コントローラ３０は、中央演算装置(ＣＰＵ)、読み出し専用メモリ(ＲＯＭ)、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)及び入出力インタフェース(Ｉ／Ｏインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。このコントローラ３０には、クランク角度センサ３１やイグニッションスイッチ３２などのエンジン運転状態を検出するセンサからの信号が入力する。そして、コントローラ３０は、上記した各種センサからの検出信号に基づいて燃料噴射弁２１や点火プラグ１１を制御する。
【００２２】
このように構成される直噴式エンジン１００では、エンジン停止後もデリバリパイプ内の燃料が高圧に維持されるため、燃料噴射弁２１から各気筒（＃１〜＃６）内に燃料が漏れ出ることがある。そのため、エンジン停止時に吸気ポート１２Ｒ、１２Ｌや排気ポート１３Ｒ、１３Ｌが開弁している気筒では、漏れ出た燃料が未燃ガスとして大気中に排出されてしまうという問題がある。
【００２３】
図２は、エンジン停止時のデリバリパイプ内の燃圧と、燃料噴射弁２１から漏れた燃料の燃料気化量との関係を示す図である。
【００２４】
図２（Ａ）に示すように、エンジン停止時のデリバリパイプ内の燃圧が高くなるほど、燃料噴射弁２１から漏れ出る燃料の燃料量（以下「燃料漏れ量」という）は増加する。この燃料漏れ量が増加すると、図２（Ｂ）に示すように、気筒内で気化する燃料気化量も増大する。したがって、漏れ出た燃料が未燃ガスとして大気中に排出されるのを抑制するためには、エンジン停止時のデリバリパイプ内の燃圧を低下させることが効果的である。
【００２５】
そこで、本実施形態では、エンジン停止後、吸気弁と排気弁がともに閉弁している気筒に燃料を噴射して混合気を形成し、その混合気を点火して燃焼させることで、デリバリパイプ内の燃圧を低下させて燃料噴射弁２１からの燃料漏れを抑制して、未燃ガスの大気中への排出を抑制する。
【００２６】
本実施形態のコントローラ３０が実行する直噴式エンジン１００の制御について、図３を参照して説明する。
【００２７】
図３は、コントローラ３０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御は、エンジン運転開始ともに実施され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期でエンジン運転終了まで実施される。
【００２８】
ステップＳ１０１では、コントローラ３０は、イグニッションスイッチ３２からの出力信号に基づいて直噴式エンジン１００が停止したか否かを判定する。つまり、イグニッションスイッチ３２がオンからオフに切り替わったときに、直噴式エンジン１００が停止したと判定する。
【００２９】
ステップＳ１０２では、コントローラ３０は、車両がアイドルストップ中か否かを判定する。車両がアイドルストップ中でない場合には、ステップＳ１０３に移る。これに対して、車両がアイドルストップ中である場合には、後述する燃圧低下用燃料噴射を実施せずに処理を終了する。
【００３０】
このようにアイドルストップ時に燃圧低下のための燃料噴射を実施しないのは、アイドルストップは基本的にエンジン停止時間が短いので、燃料噴射弁２１からの燃料漏れが発生しにくいからである。
【００３１】
ステップＳ１０３では、コントローラ３０は、クランク角度センサ３１からの出力値に基づいて、吸気弁と排気弁がともに閉弁している気筒があるか否かを判定する。吸気弁と排気弁がともに閉弁している気筒がある場合には、燃圧低下用燃料噴射を実施するためにステップＳ１０４に移る。これに対して、吸気弁又は排気弁のいずれか一方が開弁している場合には、燃圧低下用燃料噴射を実施せずに処理を終了する。
【００３２】
ステップＳ１０４では、コントローラ３０は、吸気弁と排気弁がともに閉弁している気筒において、ピストン位置に基づいて気筒内に噴射する燃料噴射量を設定する。
【００３３】
ここで、ピストン位置は、クランク角度センサ３１からの出力値に基づいて検出することができる。また、燃料噴射量は、燃料を噴射する気筒内の容積に基づいて確実に燃焼することできる混合気濃度に設定される。この燃料噴射量の設定については、図５を参照して後述する。
【００３４】
ステップＳ１０５では、コントローラ３０は、設定された燃料噴射量となるように燃料噴射弁２１を制御し、燃圧低下用燃料噴射を実施してステップＳ１０６に移る。
【００３５】
ステップＳ１０６では、コントローラ３０は、噴射された燃料が気筒内で気化して均質な混合気を形成するまでの時間（以下「均質化時間」という）を経過したか否かを判定する。つまり、燃料噴射後からの時間を計測して、その計測時間が均質化時間よりも大きくなった場合にはステップＳ１０７に移り、それ以外の場合には一旦処理を終了する。
【００３６】
ステップＳ１０７では、コントローラ３０は、燃料が噴射された気筒内の混合気に点火プラグ１１によって点火する。
【００３７】
図４は、エンジン停止時の気筒ごとの行程の一例を示す図である。なお、図３のフローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。
【００３８】
図４に示すように、時刻ｔ0において直噴式エンジン１００が停止すると（Ｓ１０１でＹｅｓ、Ｓ１０２でＹｅｓ）、吸気弁と排気弁とが閉弁している気筒が選定される。ここでは、ピストン位置が膨張行程の途中にあって吸気弁と排気弁とが閉弁している第３気筒＃３と、ピストン位置が圧縮行程の途中にあって吸気弁と排気弁とが閉弁している第４気筒＃４とが存在するので（Ｓ１０３でＹｅｓ）、この２つの気筒に燃料噴射弁２１から燃料を噴射する。そして、第３気筒＃３と第４気筒＃４に燃料を噴射して均質化時間を経過した後に（Ｓ１０６でＹｅｓ）、点火プラグ１１によって第３気筒＃３と第４気筒＃４の混合気に同時に点火する。
【００３９】
ここで、第３気筒＃３と第４気筒＃４に燃圧低下用燃料噴射を実施するときの燃料噴射量について図５を参照して説明する。
【００４０】
図５は、ピストン位置と燃料噴射量との特性を示す図である。
【００４１】
通常、吸気弁と排気弁とがともに閉弁している第３気筒＃３と第４気筒＃４には、図５（Ａ）の領域Ａに示すように、それら気筒のピストン位置に関わらず燃料噴射量が一定（所定値Ｑ１）となるように燃料が噴射される。
【００４２】
これに対して、図５（Ｂ）に示すように、第３気筒＃３のピストン位置が上死点（ＴＤＣ）位置近傍にある場合には、第３気筒内の容積が小さくなるので、気筒内の空気量も少なくなる。このとき、第４気筒＃４のピストン位置は上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）の中間にあるため、第４気筒内の容積は大きくなって、気筒内の空気量も多くなる。このような場合に、燃料噴射量を所定値Ｑ１とすると、第３気筒＃３では空気量に対して噴射される燃料量が多くすぎて失火してしまい、第４気筒では空気量に対して噴射される燃料量が少なくすぎて失火してしまう可能性がある。そこで、第３気筒＃３では、図５（Ａ）の領域Ｂに示すように、気筒内の空気量が少なくなる場合に、リッチ側可燃限界線にしたがって、筒内の空気量が少なくなるほど燃料噴射量を低減させる。また、第４気筒＃４では、気筒内の空気量が多くなる場合に、リーン側可燃限界線にしたがって、筒内の空気量が多くなるほど燃料噴射量を増加させる。
【００４３】
一方、図５（Ｃ）に示すように、第３気筒＃３のピストン位置が上死点（ＴＤＣ）と下死点の中間近傍にある場合には、第３気筒内の容積が大きくなるので、気筒内の空気量も多くなる。このとき、第４気筒＃４のピストン位置は上死点（ＴＤＣ）近傍にあるため、第４気筒内の容積が小さくなって、気筒内の空気量が少なくなる。このような場合には、図５（Ａ）の領域Ｃに示すように、第３気筒＃３ではリーン側可燃限界線にしたがって筒内の空気量が多くなくなるほど燃料噴射量を増加させ、第４気筒＃４ではリッチ側可燃限界線にしたがって筒内の空気量が少なくなるほど燃料噴射量を低減させる。
【００４４】
このように直噴式エンジン１００では、ピストン位置に応じて燃料噴射量を設定するので、噴射された燃料を確実に燃焼させることができる。
【００４５】
以上により、第１実施形態では下記の効果を得ることができる。
【００４６】
直噴式エンジン１００では、エンジン停止後に、吸気弁と排気弁とがともに閉弁している気筒に燃料を噴射して混合気を形成し、その混合気を点火して燃焼させる。これにより、デリバリパイプ内の燃圧が低下するので、燃料噴射弁からの燃料漏れを抑制することができる。そして、吸気弁と排気弁が閉弁している気筒内で混合気を燃焼させるので、燃焼時の火炎によって吸気系や排気系が破損するのを防止できるとともに、噴射された燃料が未燃ガスとして大気中に排出されることがない。
【００４７】
また、直噴式エンジン１００では、デリバリパイプ内の燃圧を低下させるための燃料噴射をしてから均質化時間を経過した後に点火する。これにより、噴射された燃料が気化して均質な混合気になったときに点火できるので、燃焼性能が向上し、未燃ガスの大気中への排出を抑制できる。
【００４８】
さらに、直噴式エンジン１００では、ピストン位置に基づいて燃料噴射量を設定する。これにより、気筒内の容積に応じて混合気濃度を失火しないように設定できるので、燃焼性能が向上し、未燃ガスの大気中への排出を抑制できる。
【００４９】
（第２実施形態）
第２実施形態の直噴式エンジン１００は、第１実施形態とほぼ同様であるが、燃圧低下用燃料噴射の燃料に点火した場合であっても可能な限りエンジン回転しないように制御する点において一部相違する。つまり、膨張行程にある気筒から生じるトルクと圧縮行程にある気筒から生じるトルクとの合成トルクが許容範囲内にある場合に限り燃圧低下用燃料噴射を実施し、２つの気筒内の混合気に同時期に点火するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００５０】
Ｖ型６気筒の直噴式エンジン１００では、図４に示したように、エンジン停止時に吸気弁と排気弁とが閉弁している第３気筒＃３と第４気筒＃４の２つの気筒に燃圧低下用燃料を実施して、２つの気筒内の混合気に点火する。このようにエンジン停止時に燃料を噴射して点火すると、そのときの燃焼圧力によって、エンジン停止後にもかかわらず直噴式エンジン１００がクランクを回転させるので、運転者が違和感を受ける。
【００５１】
そこで、本実施形態では、膨張行程にあって吸気弁及び排気弁が閉弁している気筒と、圧縮行程にあって吸気弁及び排気弁が閉弁している気筒とに燃圧低下用燃料噴射を実施するか否かを、２つの気筒内の混合気に同時点火した場合における各気筒のエンジン回転トルクの和である合成トルクに基づいて判定する。
【００５２】
図６は、合成トルクについて説明する図である。
【００５３】
図６では、図４と同様のピストン位置で直噴式エンジン１００が停止した場合を考える。この場合に、第３気筒＃３と第４気筒＃４に燃圧低下用燃料噴射を実施して同時期に点火すると、第３気筒＃３は膨張行程であって第４気筒＃４は圧縮行程であるので、第３気筒内での燃焼によって生じるエンジン回転トルクの回転方向（正転方向）と、第４気筒内での燃焼によって生じるエンジン回転トルクの回転方向（逆転方向）とは互いに相反する向きとなる。そのため、第３気筒＃３からのエンジン回転トルクと第４気筒＃４からのエンジン回転トルクとの合成トルクは、図６の合成トルク線に示すようになる。
【００５４】
この合成トルク線に示すように、膨張行程の第３気筒＃３のピストン位置が６０ｄｅｇＡＴＤＣにある場合に合成トルクがゼロとなるので、エンジン回転トルクが発生しなくなる。そして、第３気筒＃３のピストン位置が６０ｄｅｇＡＴＤＣよりも進角側にある場合には正転方向のエンジン回転トルクが発生する。また、第３気筒＃３のピストン位置が６０ｄｅｇＡＴＤＣよりも遅角側では、逆転方向のエンジン回転トルクが発生する。
【００５５】
本実施形態では、この合成トルクが許容範囲内にある場合にエンジン回転が小さいと判定して燃圧低下用燃料噴射を実施するようにしたので、燃圧低下用燃料噴射の燃料に点火した場合であっても可能な限りエンジン回転しないように直噴式エンジン１００を制御することができる。
【００５６】
第２実施形態の直噴式エンジン１００のコントローラ３０が実行する制御について、図７を参照して説明する。
【００５７】
図７は、コントローラ３０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御は、エンジン運転開始ともに実施され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期でエンジン運転終了まで実施される。
【００５８】
なお、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４〜Ｓ１０６は第１実施形態と同様の制御であるので詳細な説明は省略する。
【００５９】
ステップＳ１０８では、コントローラ３０は、エンジン停止後において、膨張行程にあって吸気弁と排気弁とがともに閉弁している気筒があるか否かを判定する。そのような気筒がある場合にはステップＳ１０９に移り、そうでない場合には処理を終了する。
【００６０】
ステップＳ１０９では、コントローラ３０は、圧縮行程にあって吸気弁と排気弁とがともに閉弁している気筒があるか否かを判定する。そのような気筒がある場合にはステップＳ１０４に移り、そうでない場合には処理を終了する。
【００６１】
ステップＳ１１０では、コントローラ３０は、ステップＳ１０８とＳ１０９で特定された膨張行程と圧縮行程の気筒にステップＳ１０４で設定された燃料噴射量で燃料を噴射して同時期に点火したときの合成トルクを図６に示したマップに基づいて算出する。そして、この合成トルクが許容トルク範囲内にあるか否かを判定する。
【００６２】
合成トルクが許容トルク範囲内である場合には、燃圧低下用燃料噴射の燃料に点火した場合であってもエンジン回転トルクは小さいと判定し、ステップＳ１０５に移る。これに対して、合成トルクの値が許容トルク範囲内でない場合には、燃圧低下用燃料噴射の燃料に点火するとエンジン回転トルクが大きいと判定し、燃圧低下用燃料噴射を実施せずに処理を終了する。
【００６３】
そして、ステップＳ１０５で燃圧低下用燃料噴射を実施して、Ｓ１０６で均質化時間を経過した後に、ステップＳ１１１においてコントローラ３０は点火プラグ１１によって２つの気筒内の混合気に同時に点火する。
【００６４】
以上により、第２実施形態では、下記の効果を得ることができる。
【００６５】
本実施形態では、膨張行程にあって吸気弁及び排気弁が閉弁している気筒と、圧縮行程にあって吸気弁及び排気弁が閉弁している気筒とに燃圧低下用燃料噴射を実施して同時期に点火するので、各気筒からのエンジン回転トルクの和である合成トルクを小さくすることができる。これにより燃圧低下用燃料噴射の燃料に点火した場合であっても、直噴式エンジン１００のエンジン回転を抑制することができる。
【００６６】
また、合成トルクが許容範囲内にある場合に限り、燃圧低下用燃料噴射を実施するようにしたので、燃圧低下用燃料噴射の燃料に点火した場合におけるエンジン回転の抑制効果を向上させることができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、膨張行程側の気筒と排気行程側の気筒における点火時期を同時期に設定しているが、合成トルクをより低減させるために点火時期に位相差を設けるようにしてもよい。
【００６８】
図８は、膨張行程側の気筒と排気行程側の気筒における点火時期の位相差について説明する図である。
【００６９】
図８に示すように、膨張行程側の気筒である第３気筒＃３が６０ｄｅｇＡＴＤＣよりも進角側にあって、合成トルクが正転方向側に大きくなる場合には、第３気筒＃３を点火した後、所定の位相時間経過してから圧縮行程側の気筒である第４気筒＃４に点火する。この位相時間は、合成トルクが正転方向側に大きくなるほど長くなるように設定する。
【００７０】
このように合成トルクが正転方向側に大きい場合は、第３気筒＃３を先に点火して第４気筒＃４を圧縮した後に第４気筒＃４の混合気に点火するので、逆転方向のエンジン回転トルクを大きくすることができる。そのため、膨張行程側と圧縮行程側の２つの気筒からの生じるエンジン回転トルクの合成トルクを、同時点火の場合よりも小さくすることができる。
【００７１】
これに対して、膨張行程側の気筒である第３気筒＃３が６０ｄｅｇＡＴＤＣよりも遅角側にあって、合成トルクが逆転方向側に大きくなる場合には、圧縮行程側の気筒である第４気筒＃４を点火した後、所定の位相時間経過してから第３気筒＃３に点火する。この位相時間は、合成トルクが逆転方向側に大きくなるほど長くなるように設定する。
【００７２】
このように合成トルクが逆転方向側に大きい場合は、第４気筒＃４を先に点火して第３気筒＃３を圧縮した後に第３気筒＃３の混合気に点火するので、正転方向のエンジン回転トルクを大きくすることができる。そのため、膨張行程側と圧縮行程側の２つの気筒からの生じるエンジン回転トルクの合成トルクを同時点火の場合よりも小さくすることができる。
【００７３】
（第３実施形態）
第３実施形態の直噴式エンジン１００は、第１実施形態とほぼ同様であるが、エンジン停止後に所定時間経過してから燃圧低下用燃料噴射を実施する点において一部相違する。つまり、気筒内圧力が安定してから燃料を噴射するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００７４】
図９は、直噴式エンジン１００の気筒内圧力変化を示す図である。
【００７５】
直噴式エンジン１００がアイドル運転状態から停止する場合には、時刻ｔ1で燃料カットをするので、エンジン回転速度は図９（Ａ）に示すように時刻ｔ1から低下し始め、エンジン停止する時刻ｔ2でゼロとなる。そうすると、吸気コレクタ内の圧力は、図９（Ｂ）に示すようにエンジン回転速度が低下する時刻ｔ1から上昇し始める。このように吸気コレクタ内圧力が増加すると気筒内の導入される空気量も増大するので、気筒内圧力は、図９（Ｃ）に示すように時刻ｔ1から増加する。そのため、エンジン停止直後の気筒内圧力は高くなる。
【００７６】
しかしながら、気筒内に導入された空気は、ピストンとシリンダ壁との隙間を通ってクランクケース内に流出するので、エンジン停止時に排気弁と吸気弁がともに閉弁している気筒であっても、気筒内圧力は時刻ｔ2から徐々に低下して時刻ｔ3で大気圧となる。
【００７７】
したがって、エンジン停止直後に排気弁と吸気弁がともに閉弁している気筒に燃圧低下用燃料噴射しても、気筒内の空気量が少なくなって気筒内圧力が低下しているので完全燃焼できず、燃焼性能が悪化する。また、気筒内に噴射した燃料が未燃ガスとして、気筒内の空気とともにクランクケース内に流出して、大気中に排出されてしまうという問題もある。
【００７８】
そこで、本実施形態では、図９（Ｄ）に示すように、直噴式エンジン１００が停止してから気筒内圧力が大気圧になって安定するまでの時間（以下「気筒内安定化時間」という）を経過してから、燃圧低下用燃料噴射を実施する。
【００７９】
なお、直噴式エンジン１００が停止してから気筒内圧力が大気圧になるまでの圧力変動は各気筒のピストンリングなどのシール性能によって変化するので、気筒内安定化時間は各気筒の圧力変動を考慮して、気筒内圧力が大気圧になるまでの時間が最も長くなる気筒を基準に設定される。
【００８０】
第３実施形態の直噴式エンジン１００のコントローラ３０が実行する制御について、図１０を参照して説明する。
【００８１】
図１０は、コントローラ３０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御は、エンジン運転開始ともに実施され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期でエンジン運転終了まで実施される。
【００８２】
なお、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７は第１実施形態と同様の制御であるので詳細な説明は省略する。
【００８３】
エンジン停止後に吸気弁と排気弁がともに閉弁している気筒を特定し（ステップＳ１０１〜Ｓ１０３）、ステップＳ１１２において、コントローラ３０は、直噴式エンジン１００が停止してから気筒内安定化時間を経過したか否かを判定する。つまり、直噴式エンジン１００が停止してからの時間を計測して、その計測時間が気筒内安定化時間よりも大きくなった場合にはステップＳ１０４に移り、それ以外の場合には一旦処理を終了する。
【００８４】
そして、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７において、吸気弁と排気弁とがともに閉弁している気筒に燃料を噴射して混合気を形成し、その混合気を点火して燃焼させる。
【００８５】
以上により、第３実施形態では、下記の効果を得ることができる。
【００８６】
本実施形態によれば、気筒内安定化時間を経過した後に燃圧低下用燃料噴射を実施するので、気筒内の空気量の変動に起因する燃焼性能の悪化を抑制でき、さらに噴射された燃料が気筒内の空気とともにクランクケース内に流出することを抑制できる。
【００８７】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００８８】
例えば、第３実施形態の発明の思想は、第１実施形態だけではなく、第２実施形態についても適用することができる。つまり、図７のステップＳ１０９の後に気筒内安定化時間を経過したか否かを判定するようにしてもよい。
【００８９】
また、第３実施形態では、エンジン停止後に筒内安定化時間を経過してから燃圧低下用燃料噴射を実施するようにしたが、気筒内圧力を検出する圧力センサ（圧力検出手段）を各気筒に設け、その圧力センサの検出値に基づいて筒内圧力が安定したと判定したときに燃圧低下用燃料噴射を実施するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】直噴式エンジンの概略構成図である。
【図２】デリバリパイプ内の燃圧と燃料気化量との関係を示す図である。
【図３】第１実施形態の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】エンジン停止時の気筒ごとの行程の一例を示す図である。
【図５】ピストン位置と燃料噴射量との特性を示す図である。
【図６】合成トルクについて説明する図である。
【図７】第２実施形態の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】点火時期の位相差について説明する図である。
【図９】気筒内圧力変化を示す図である。
【図１０】第３実施形態の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１００  直噴式エンジン
１１  点火プラグ（点火装置）
２１  燃料噴射弁
２３  高圧燃料ポンプ
３０  コントローラ
Ｓ１０３、Ｓ１０８、Ｓ１０９  閉塞気筒判定手段
Ｓ１０５  燃圧低下用燃料噴射制御手段
Ｓ１０７、Ｓ１１１  点火制御手段
Ｓ１０８  膨張行程側気筒判定手段
Ｓ１０９  圧縮行程側気筒判定手段
Ｓ１１０  合成トルク判定手段
Ｓ１０６  噴射後時間判定手段
Ｓ１１２  停止後時間判定手段
【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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