(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃焼を行なう直噴火花点火式内燃機関であって、
前記吸気行程及び圧縮行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、空燃比をストイキとするように設定されるフィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については前記フィードバック補正係数による補正を停止して、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことを特徴とする直噴火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項２】
機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火栓とを備え、
前記燃焼室に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段により検出された空燃比に基づいて空燃比をストイキとするように燃料噴射量をフィードバック制御するためのフィードバック補正係数を設定するフィードバック補正係数設定手段と、
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成し、かつ、前記吸気行程及び圧縮行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、空燃比を前記フィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については前記フィードバック補正係数による補正を停止して、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことにより、排気温度上昇用の成層ストイキ燃焼を行なわせる第１成層ストイキ燃焼制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする直噴火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項３】
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃焼を行なう直噴火花点火式内燃機関であって、
前記吸気行程時の燃料噴射量と圧縮行程時の燃料噴射量との双方を、空燃比をストイキとするように設定されるフィードバック補正係数により増減補正する空燃比フィードバック制御と、前記圧縮行程及び吸気行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、前記フィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については前記フィードバック補正係数による補正を停止した空燃比フィードバック制御とを、運転領域に応じて切り換えて行なうことにより、燃焼室内の平均空燃比をストイキとするようにしたことを特徴とする直噴火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項４】
機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火栓とを備え、
前記燃焼室に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段により検出された空燃比に基づいて空燃比をストイキとするように燃料噴射量をフィードバック制御するためのフィードバック補正係数を設定するフィードバック補正係数設定手段と、
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成し、かつ、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことにより、排気温度上昇用の成層ストイキ燃焼を行なわせる成層ストイキ燃焼制御手段と、
前記吸気行程時の燃料噴射量と圧縮行程時の燃料噴射量との双方を、前記フィードバック補正係数により増減補正する空燃比フィードバック制御と、前記圧縮行程及び吸気行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、前記フィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については前記フィードバック補正係数による補正を停止した空燃比フィードバック制御とを、運転領域に応じて切り換えることによって、前記空燃比フィードバック制御を実行する制御方式切換手段と、
を含んで構成したことを特徴とする直噴火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項５】
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃焼を行なう直噴火花点火式内燃機関であって、
前記圧縮行程及び吸気行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、空燃比をストイキとするように設定されるフィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については該フィードバック補正係数による増減補正を行ないつつ最小値以上に保持して、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことを特徴とする直噴火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項６】
機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火栓とを備え、
前記燃焼室に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段により検出された空燃比に基づいて空燃比をストイキとするように燃料噴射量をフィードバック制御するためのフィードバック補正係数を設定するフィードバック補正係数設定手段と、
暖機完了前の条件で、前記燃料噴射弁からの圧縮行程での燃料噴射により、点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成しつつ、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成し、前記圧縮行程及び吸気行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、前記フィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については前記フィードバック補正係数による増減補正を行ないつつ最小値以上に保持して、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことにより、排気温度上昇用の成層ストイキ燃焼を行なわせる第２成層ストイキ燃焼制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする直噴火花点火式内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直噴火花点火式内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給する構成とし、例えば、通常は吸気行程中に燃料噴射して均質混合気（燃焼室内全体に均等に燃料が分散している状態）で燃焼（均質燃焼）を行わせ、所定運転状態（低回転・低負荷状態等）において、圧縮行程中に燃料噴射し、点火栓周りに着火可能な可燃混合比の混合気からなる層状の成層混合気を形成し、極希薄な空燃比（リーン限界近傍の空燃比）での燃焼（成層リーン燃焼）を行なわせるようにした内燃機関（直噴火花点火式内燃機関）が知られている（特開昭６２−１９１６２２号公報や特開平２−１６９８３４号公報等参照）。
【０００３】
上記のような直噴火花点火式内燃機関に関し、冷機始動から暖機過程において、点火栓周りの局所的な空燃比をリッチとすることで局所的な空気量不足の状態を作り、燃焼で発生する不完全燃焼物（ＣＯ）と燃え残った燃料の一部を筒内の余剰酸素と主燃焼以降に反応させて、排気温度を上昇させることにより、排気浄化触媒の活性化促進を図ったものがある（特開平１０−１６９４８８号公報参照）。
【０００４】
また、本願出願人は、上記技術では着火が不安定でひいては未燃燃料（ＨＣ）排出量が増大するという課題に鑑み、点火栓周りに局所的に空燃比をリッチとした成層混合気を形成しつつ、通常の成層リーン燃焼より点火時期を遅らせるなどして噴霧燃料を十分に霧化することにより、安定した着火燃焼を行なって排気温度上昇による排気浄化触媒の活性化を促進しつつ未燃燃料（ＨＣ）の排出を抑制する技術を提案している。さらに、この中で、燃料を圧縮行程に噴射して前記点火栓周りに局所的に空燃比をリッチとした成層混合気を形成すると共に、吸気行程でも燃料を噴射して燃焼室全体に空燃比をリーンとした混合気を形成し、かつ燃焼室内の平均空燃比が略ストイキとなるように設定しつつ燃焼を行なわせる成層ストイキ燃焼を提案しており、前記成層混合気の主燃焼により発生するＣＯを、主燃焼後にリーンな混合気によって燃焼室の隅々まで火炎伝播させることにより、より速やかに再燃焼させることができる（特願平１１−４６６１２号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記成層ストイキ燃焼を、正常かつ良好に行なえるようにした直噴火花点火式内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、参考技術例１に係る構成は、
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃焼を行なう直噴火花点火式内燃機関であって、
前記吸気行程時の燃料噴射量と圧縮行程時の燃料噴射量との双方を、空燃比をストイキとするように設定されるフィードバック補正係数により増減補正することによって、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことを特徴とする。
【０００７】
また、参考技術例２に係る構成は、図１に示すように、
機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火栓とを備え、
前記燃焼室に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段により検出された空燃比に基づいて、空燃比をストイキとするように燃料噴射量をフィードバック制御するためのフィードバック補正係数を設定するフィードバック補正係数設定手段と、
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成し、かつ、前記圧縮行程での燃料噴射量と吸気行程での燃料噴射量とをそれぞれ前記設定されたフィードバック補正係数により増減補正して、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことにより、排気温度上昇用の成層ストイキ燃焼を行なわせる成層ストイキ燃焼制御手段Ａと、
を含んで構成したことを特徴とする。
【０００８】
参考技術例１又は参考技術例２に係る構成によると、
暖機完了前に排気浄化触媒活性化のため排気温度を上昇させる要求があると、（成層ストイキ燃焼制御手段Ａが、燃料噴射弁の燃料噴射量、燃料噴射時期及び点火栓の点火時期を制御することにより、）吸気行程での燃料噴射によって燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気が形成されると共に、圧縮行程での燃料噴射によって点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気が形成される。
【０００９】
また、（空燃比検出手段の空燃比検出値に基づいてフィードバック補正係数設定手段により）設定されたフィードバック補正係数により、前記吸気行程での燃料噴射量と圧縮行程での燃料噴射量とがそれぞれ増減補正されて燃焼室内の平均空燃比がストイキとなるように空燃比フィードバック制御される。
【００１０】
これにより、点火栓周りに形成されたリッチな成層混合気が点火されて主燃焼を生じ、該主燃焼により発生した不完全燃焼物（ＣＯ）が燃焼室全体に形成されたリーン混合気と共に再燃焼して燃焼室の隅々にまで火炎が良好に伝播されるので、燃焼室内の低温領域（クエンチングエリア）を均質燃焼時と変わりのない小さな領域とすることができる。さらに、リーン混合気が燃焼する領域の過剰な酸素を主燃焼後も残存させる形とするので、主燃焼の終了時点における残存酸素の温度も比較的高温となっており、ＣＯの再燃焼が速やかに進行する。これにより、排気温度が上昇し排気浄化触媒が速やかに活性化される。
【００１１】
また、燃焼室内の平均空燃比はストイキとなるように空燃比フィードバック制御されることにより、排気浄化触媒による浄化性能が最大限に発揮される。
そして、前記空燃比フィードバック制御において、吸気行程での燃料噴射量と圧縮行程での燃料噴射量とが共に増減補正されることにより、これら燃料噴射量の比（以下分割比という）を一定に維持することができ、安定した燃焼性能を確保できる。
【００１２】
また、参考技術例３に係る構成は、
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃焼を行なう直噴火花点火式内燃機関であって、
前記吸気行程及び圧縮行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、空燃比をストイキとするように設定されるフィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量は該フィードバック補正係数により増量側の補正のみを行なって、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことを特徴とする。
【００１３】
また、参考技術例４に係る構成は、図２に示すように、
機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火栓とを備え、
前記燃焼室に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段により検出された空燃比に基づいて、空燃比をストイキとするように燃料噴射量をフィードバック制御するためのフィードバック補正係数を設定するフィードバック補正係数設定手段と、
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成し、かつ、前記吸気行程及び圧縮行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、前記フィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量は該フィードバック補正係数により増量側の補正のみを行なって、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことにより、排気温度上昇用の成層ストイキ燃焼を行なわせる成層ストイキ燃焼制御手段Ｂと、
を含んで構成したことを特徴とする。
【００１４】
参考技術例３又は参考技術例４に係る構成によると、
前記参考技術例１又は参考技術例２に係る構成と同様に、（成層ストイキ燃焼制御手段Ｂによって）燃焼室全体にリーンな混合気、点火栓周りにストイキよりリッチな混合気が形成され、かつ燃焼室内の平均空燃比がストイキに制御される。これにより、リッチな成層混合気の主燃焼により発生した不完全燃焼物（ＣＯ）が燃焼室全体に形成されたリーン混合気と共に再燃焼して排気温度を上昇させて排気浄化触媒を速やかに活性化することができ、かつ、燃焼室内の平均空燃比がストイキとなるように空燃比フィードバック制御されることにより、排気浄化触媒による浄化性能が最大限に発揮される。
【００１５】
そして、前記空燃比フィードバック制御において、吸気行程及び圧縮行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量は、前記フィードバック補正係数により増減補正されるが、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量は該フィードバック補正係数により増量側補正のみ行なわれる。
【００１６】
特に燃焼室に燃料噴射する１個の燃料噴射弁で吸気行程と圧縮行程との燃料噴射を同時に賄うような場合は、低負荷時に燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量をフィードバック補正係数によって燃料噴射量を減少する方向の補正を行なうと、燃料噴射弁によって噴射可能な最小値を下回って正常な混合気の形成が行なわれなくなる可能性がある。
【００１７】
そこで、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については、フィードバック補正係数により増量側補正のみ行い、減量側の補正は行なわないことにより、実質的に燃料噴射が停止されてしまうことを防止して、正常な成層ストイキ燃焼を確保できる。
【００１８】
また、請求項１に係る発明は、
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃焼を行なう直噴火花点火式内燃機関であって、
前記吸気行程及び圧縮行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、空燃比をストイキとするように設定されるフィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については前記フィードバック補正係数による補正を停止して、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項２に係る発明は、図３に示すように、
機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火栓とを備え、
前記燃焼室に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段により検出された空燃比に基づいて空燃比をストイキとするように燃料噴射量をフィードバック制御するためのフィードバック補正係数を設定するフィードバック補正係数設定手段と、
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成し、かつ、前記吸気行程及び圧縮行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、空燃比を前記フィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については前記フィードバック補正係数による補正を停止して、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことにより、排気温度上昇用の成層ストイキ燃焼を行なわせる第１成層ストイキ燃焼制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【００２０】
請求項１又は請求項２に係る発明によると、
前記各参考技術例１〜４と同様に、（第１成層ストイキ燃焼制御手段によって）燃焼室全体にリーンな混合気、点火栓周りにストイキよりリッチな混合気が形成され、かつ燃焼室内の平均空燃比がストイキに制御された成層ストイキ燃焼が行なわれることにより、排気温度を上昇させて排気浄化触媒を速やかに活性化することができ、かつ、排気浄化触媒による浄化性能が最大限に発揮される。
【００２１】
そして、前記空燃比フィードバック制御において、吸気行程及び圧縮行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量は、前記フィードバック補正係数により増減補正されるが、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量は該フィードバック補正係数による補正が停止される。
【００２２】
即ち、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については、フィードバック補正係数による補正を停止することにより、燃料噴射量が噴射可能な最小値を下回って実質的に燃料噴射が停止されてしまうことを防止して、正常な成層ストイキ燃焼を確保できる。
【００２３】
なお、前記参考技術例３又は参考技術例４に係る構成のように燃料噴射量減量方向の補正のみ停止する場合に比較すると、吸気行程での燃料噴射量と圧縮行程での燃料噴射量との分割比のずれは大きくなるが、制御は簡易となる。
【００２４】
また、参考技術例５に係る構成は、
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃焼を行なう直噴火花点火式内燃機関であって、
前記吸気行程時の燃料噴射量と圧縮行程時の燃料噴射量との双方を、空燃比をストイキとするように設定されるフィードバック補正係数により増減補正する第１空燃比フィードバック制御と、前記圧縮行程及び吸気行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、前記フィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については前記フィードバック補正係数により増量側補正のみ行なう第２空燃比フィードバック制御とを、運転領域に応じて切り換えて行なうことにより、燃焼室内の平均空燃比をストイキとするようにしたことを特徴する。
【００２５】
また、参考技術例６に係る構成は、図４に示すように、
機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火栓とを備え、
前記燃焼室に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段により検出された空燃比に基づいて空燃比をストイキとするように燃料噴射量をフィードバック制御するためのフィードバック補正係数を設定するフィードバック補正係数設定手段と、
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成し、かつ、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことにより、排気温度上昇用の成層ストイキ燃焼を行なわせる成層ストイキ燃焼制御手段と、
前記吸気行程時の燃料噴射量と圧縮行程時の燃料噴射量との双方を、前記フィードバック補正係数により増減補正する第１空燃比フィードバック制御と、前記圧縮行程及び吸気行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、前記フィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については前記フィードバック補正係数により増量側補正のみ行なう第２空燃比フィードバック制御とを、運転領域に応じて切り換えることによって、前記空燃比フィードバック制御を実行する制御方式切換手段Ａと、を含んで構成したことを特徴とする。
【００２６】
参考技術例５又は参考技術例６に係る構成によると、前記各参考技術例乃至発明と同様に、（成層ストイキ燃焼制御手段Ａによって）燃焼室全体にリーンな混合気、点火栓周りにストイキよりリッチな混合気が形成され、かつ燃焼室内の平均空燃比がストイキに制御された成層ストイキ燃焼が行なわれることにより、排気温度を上昇させて排気浄化触媒を速やかに活性化することができ、かつ、排気浄化触媒による浄化性能が最大限に発揮される。
【００２７】
そして、前記空燃比フィードバック制御において、吸気行程時の燃料噴射量と圧縮行程時の燃料噴射量との双方をフィードバック補正係数により増減補正する第１空燃比フィードバック制御と、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量をフィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については該フィードバック補正係数により増量側補正のみ行なう第２空燃比フィードバック制御とが、（第1制御方式切換手段によって）運転領域に応じて切り換えられる。
【００２８】
これにより、前記燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量が噴射可能な最小値を下回って実質的に燃料噴射が停止されてしまう可能性がある低負荷運転領域では、該燃料噴射量をフィードバック補正係数により増量側補正のみ行なう第２空燃比フィードバック制御を実行し、それ以外の運転領域では吸気行程時の燃料噴射量と圧縮行程時の燃料噴射量との双方をフィードバック補正係数により増減補正する第１空燃比フィードバック制御を実行することにより、燃料噴射量の分割比のずれを小さくしつつ正常な成層ストイキ燃焼を確保できると共に、燃料噴射量の分割比のずれが無く成層ストイキ燃焼の性能が可及的に高められる運転領域を大きく確保することができる。
【００２９】
また、請求項３係る発明は、
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃焼を行なう直噴火花点火式内燃機関であって、
前記吸気行程時の燃料噴射量と圧縮行程時の燃料噴射量との双方を、空燃比をストイキとするように設定されるフィードバック補正係数により増減補正する第１空燃比フィードバック制御と、前記圧縮行程及び吸気行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、前記フィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については前記フィードバック補正係数による補正を停止した第３空燃比フィードバック制御とを、運転領域に応じて切り換えて行なうことにより、燃焼室内の平均空燃比をストイキとするようにしたことを特徴とする。
【００３０】
また、請求項４に係る発明は、図５に示すように、
機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火栓とを備え、
前記燃焼室に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段により検出された空燃比に基づいて空燃比をストイキとするように燃料噴射量をフィードバック制御するためのフィードバック補正係数を設定するフィードバック補正係数設定手段と、
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成し、かつ、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことにより、排気温度上昇用の成層ストイキ燃焼を行なわせる成層ストイキ燃焼制御手段と、
前記吸気行程時の燃料噴射量と圧縮行程時の燃料噴射量との双方を、前記フィードバック補正係数により増減補正する第１空燃比フィードバック制御と、前記圧縮行程及び吸気行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、前記フィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については前記フィードバック補正係数による補正を停止した第３空燃比フィードバック制御とを、運転領域に応じて切り換えることによって、前記空燃比フィードバック制御を実行する制御方式切換手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【００３１】
請求項３又は請求項４に係る発明によると、
前記各参考技術例乃至発明と同様に、（成層ストイキ燃焼制御手段によって）燃焼室全体にリーンな混合気、点火栓周りにストイキよりリッチな混合気が形成され、かつ燃焼室内の平均空燃比がストイキに制御された成層ストイキ燃焼が行なわれることにより、排気温度を上昇させて排気浄化触媒を速やかに活性化することができ、かつ、排気浄化触媒による浄化性能が最大限に発揮される。
【００３２】
そして、前記空燃比フィードバック制御において、吸気行程時の燃料噴射量と圧縮行程時の燃料噴射量との双方をフィードバック補正係数により増減補正する第１空燃比フィードバック制御と、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量をフィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については該フィードバック補正係数による補正を停止する第３空燃比フィードバック制御とが、（第2制御方式切換手段によって）運転領域に応じて切り換えられる。
【００３３】
これにより、前記燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量が噴射可能な最小値を下回って実質的に燃料噴射が停止されてしまう可能性がある低負荷運転領域では、該燃料噴射量のフィードバック補正係数による補正を停止した第３空燃比フィードバック制御を実行し、それ以外の運転領域では吸気行程時の燃料噴射量と圧縮行程時の燃料噴射量との双方をフィードバック補正係数により増減補正する第１空燃比フィードバック制御を実行することにより、簡易な制御で正常な成層ストイキ燃焼を確保しつつ、燃料噴射量の分割比のずれが無く成層ストイキ燃焼の性能が可及的に高められる運転領域を大きく確保することができる。
【００３４】
また、請求項５に係る発明は、
暖機完了前の条件で、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成すると共に、圧縮行程での燃焼室内への燃料噴射により点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成して、排気温度上昇用の成層燃焼を行なう直噴火花点火式内燃機関であって、
前記圧縮行程及び吸気行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、空燃比をストイキとするように設定されるフィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については該フィードバック補正係数による増減補正を行ないつつ最小値以上に保持して、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことを特徴とする。
【００３５】
また、請求項６に係る発明は、図６に示すように、
機関の燃焼室内に直接燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火栓とを備え、
前記燃焼室に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段により検出された空燃比に基づいて空燃比をストイキとするように燃料噴射量をフィードバック制御するためのフィードバック補正係数を設定するフィードバック補正係数設定手段と、
暖機完了前の条件で、前記燃料噴射弁からの圧縮行程での燃料噴射により、点火栓周りに空燃比がストイキよりリッチな混合気を形成しつつ、吸気行程での燃料噴射により燃焼室全体に空燃比がストイキよりリーンな混合気を形成し、前記圧縮行程及び吸気行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量を、前記フィードバック補正係数により増減補正すると共に、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については前記フィードバック補正係数による増減補正を行ないつつ最小値以上に保持して、燃焼室内の平均空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を行なうことにより、排気温度上昇用の成層ストイキ燃焼を行なわせる第２成層ストイキ燃焼制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【００３６】
請求項５又は請求項６に係る発明によると、
前記各参考技術例乃至発明と同様に、（第２成層ストイキ燃焼制御手段によって）燃焼室全体にリーンな混合気、点火栓周りにストイキよりリッチな混合気が形成され、かつ燃焼室内の平均空燃比がストイキに制御された成層ストイキ燃焼が行なわれることにより、排気温度を上昇させて排気浄化触媒を速やかに活性化することができ、かつ、排気浄化触媒による浄化性能が最大限に発揮される。
【００３７】
そして、前記空燃比フィードバック制御において、吸気行程及び圧縮行程での燃料噴射のうち、燃料噴射量が多い方の燃料噴射量は、前記フィードバック補正係数により増減補正されるが、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量については該フィードバック補正係数による増減補正を行ないつつ最小値以上に保持される。
【００３８】
このように、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量を噴射可能な最小値以上に維持しながら、フィードバック補正係数による増減補正を実行することにより、燃料噴射量の分割比のずれを可及的に小さくしつつ正常な成層ストイキ燃焼を確保できると共に、燃料噴射量の分割比のずれが無く成層ストイキ燃焼の性能が可及的に高められる運転領域を大きく確保することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。
本発明の第１の実施形態のシステム構成を示す図７において、機関１の吸気通路２には吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ３及び吸入空気流量Ｑａを制御するスロットル弁４が設けられると共に、各気筒の燃焼室に臨ませて、燃料噴射弁５が設けられている。
【００４０】
かかる燃料噴射弁５は、後述するコントロールユニット５０において設定される駆動パルス信号によって開弁駆動され、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータ（図示せず）により所定圧力に制御された燃料を燃焼室内に直接噴射供給することができるようになっている。
【００４１】
なお、燃焼室に臨んで装着されて、コントロールユニット５０からの点火信号に基づいて吸入混合気に対して点火を行う点火栓６が、各気筒に設けられている。
【００４２】
一方、排気通路７には、排気中の特定成分（例えば、酸素）濃度を検出することによって排気延いては吸入混合気の空燃比を検出する空燃比センサ８（リッチ・リーン出力する酸素センサであっても良いし、空燃比をリニアに広域に亘って検出する広域空燃比センサであってもよい）が設けられ、その下流側には、排気を浄化するための排気浄化触媒９が介装されている。なお、排気浄化触媒９としては、ストイキつまり理論空燃比｛λ＝１、Ａ／Ｆ（空気重量／燃料重量）・１４．７｝近傍において排気中のＣＯ，ＨＣの酸化とＮＯｘ の還元を行って排気を浄化することができる三元触媒、或いは排気中のＣＯ，ＨＣの酸化を行う酸化触媒等を用いることができる。
【００４３】
更に、前記排気浄化触媒９の排気下流側には、排気中の特定成分（例えば、酸素）濃度を検出し、リッチ・リーン出力する下流側酸素センサ１０が設けられるようになっている。
【００４４】
ここでは、下流側酸素センサ１０の検出値により、空燃比センサ８の検出値に基づく空燃比フィードバック制御を補正することで、空燃比センサ８の劣化等に伴う制御誤差を抑制する等のために（所謂ダブル空燃比センサシステム採用のために）、前記下流側酸素センサ１０を設けて構成したが、空燃比センサ８の検出値に基づく空燃比フィードバック制御を行なわせるだけで良い場合には、かかる下流側酸素センサ１０は省略することができるものである。また、空燃比フィードバック制御を行なわない場合には、空燃比センサ８と下流側酸素センサ１０を共に省略することができるものである。
【００４５】
なお、本実施形態においては、クランク角センサ１１が備えられており、コントロールユニット５０では、該クランク角センサ１１から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基準角信号の周期を計測して機関回転速度Ｎｅを検出できるようになっている。
【００４６】
そして、機関１の冷却ジャケットに臨んで設けられ、冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１２が設けられている。
更に、前記スロットル弁４の開度を検出するスロットルセンサ１３（アイドルスイッチとしても機能させることができる）が設けられている。
【００４７】
ところで、本実施形態においては、前記スロットル弁４の開度を、ＤＣモータ等のアクチュエータにより制御することができるスロットル弁制御装置１４が備えられている。
【００４８】
当該スロットル弁制御装置１４は、運転者のアクセルペダル操作量等に基づき演算される要求トルクを達成できるように、コントロールユニット５０からの駆動信号に基づき、スロットル弁４の開度を電子制御するものとして構成することができる。
【００４９】
前記各種センサ類からの検出信号は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェース等を含んで構成されるマイクロコンピュータからなるコントロールユニット５０へ入力され、当該コントロールユニット５０は、前記センサ類からの信号に基づいて検出される運転状態に応じて、前記スロットル弁制御装置１４を介してスロットル弁４の開度を制御し、前記燃料噴射弁５を駆動して燃料噴射量 (燃料供給量) を制御し、点火時期を設定して該点火時期で前記点火栓６を点火させる制御を行う。
【００５０】
なお、例えば、所定運転状態（低・中負荷領域など）で燃焼室内に圧縮行程で燃料噴射して、燃焼室内の点火栓６周辺に可燃混合気を層状に形成して成層燃焼を行なうことができる一方、他の運転状態（高負荷領域など）では燃焼室内に吸気行程で燃料噴射して、シリンダ全体に略均質な混合比の混合気を形成して均質燃焼を行なうことができるように、燃料噴射時期（噴射タイミング）についても、運転状態などに応じて変更可能に構成されている。
【００５１】
ところで、本実施形態に係るコントロールユニット５０では、始動開始から排気浄化触媒９が活性化するまでの間における大気中へのＨＣの排出を抑制しながら、排気浄化触媒９の早期活性化を図るようにするために、キースイッチ１６など各種センサからの入力信号を受け、例えば、以下のような制御を行なうようになっている。なお、本発明にかかる排気温度上昇用の成層燃焼を行う際に燃焼室内の平均空燃比をほぼストイキとするので、この燃焼形態を成層ストイキ燃焼と表現する。
【００５２】
具体的には、例えば、図８に示すようなフローチャートを実行するようになっている。
ステップ（図では、Ｓと記してある。以下、同様）１では、従来同様の手法により、キースイッチ１６のイグニッション信号がＯＮとなったか（キー位置がイグニションＯＮ位置とされたか）否かを判断する。ＹＥＳであればステップ２へ進み、ＮＯであれば本フローを終了する。
【００５３】
ステップ２では、従来同様の手法により、キースイッチ１６のスタート信号がＯＮとなったか（キー位置がスタート位置とされたか）否かを判断する。即ち、スターターモータ（図示せず）によるクランキング要求があるか否かを判断する。
【００５４】
ＹＥＳであれば、始動クランキング要求があるとしてステップ３へ進み、ＮＯであれば未だクランキング要求はないと判断して、ステップ１へリターンする。
ステップ３では、従来同様に、スターターモータの駆動を開始して、機関１をクランキングする。
【００５５】
ステップ４では、従来同様に、始動のための燃料噴射｛吸気行程での直接燃料噴射、図９（Ｂ）参照｝を行なわせて、機関１の運転（直噴均質燃焼）を行なわせる。
【００５６】
次のステップ５では、排気浄化触媒９が活性化していないか否かを判断する。当該判断は、例えば、排気通路７に臨んで設けられる下流側酸素センサ１０が活性化していないか否かを判断することで代替することができる。即ち、排気浄化触媒９が活性化しているか否かは、下流側酸素センサ１０の検出値号の変化の様子に基づいて判断することができるものである。
【００５７】
また、機関水温Ｔｗ若しくは油温等を検出して排気浄化触媒９の温度（或いは出口温度）を推定し、その結果に基づいて排気浄化触媒９の活性化を判断することができ、或いは直接的に排気浄化触媒９の温度（或いは出口温度）を検出することによっても判断することができる。
【００５８】
触媒が活性化していなければ（ＹＥＳであれば）、ステップ６へ進む。
一方、触媒が活性化していれば（ＮＯであれば）触媒活性化促進のための制御の必要はないとしてステップ９へ進み、燃費改善等のために、運転状態に応じて、従来と同様の燃焼形態で燃焼を行なわせて、本フローを終了する。
【００５９】
ステップ６では、成層ストイキ燃焼への移行許可条件が成立したか否かを判定する。具体的には、燃焼室の温度状態を推定し、燃焼室温度が所定温度以上となって触媒活性化促進等のための成層ストイキ燃焼を行なわせても良好な着火性・燃焼性延いては機関安定性（機関運転性）等が得られると判断されるときに成層ストイキ燃焼への移行許可条件が成立したと判定する。
【００６０】
前記判定がＹＥＳの場合には、後述する触媒活性化促進等のための成層ストイキ燃焼を行なわせても良好な着火性・燃焼性延いては機関安定性（機関運転性）等が得られるとして、ステップ７へ進む。
【００６１】
一方、前記判定がＮＯの場合には、後述する触媒活性化促進のための成層ストイキ燃焼を行なわせると、燃焼室温度が所定より低温であるために、成層混合気の霧化・気化促進などが良好に行なわれなくなり、以って着火性、燃焼安定性延いては機関安定性（機関運転性）等が低下する惧れがあるとして、成層ストイキ燃焼への移行を禁止して、吸気行程での直接燃料噴射（直噴均質燃焼）を継続すべく、ステップ４へリターンする。
【００６２】
ステップ７では、触媒が活性化していない場合で触媒活性化促進が必要であると共に、燃焼室温度が所定温度以上であり成層混合気の生成が良好に行なえる場合であるので、触媒活性化促進のための成層ストイキ燃焼への移行を許可して、成層ストイキ燃焼を行なわせる。
【００６３】
具体的には、例えば、１燃焼サイクル当たりの吸入空気量で略完全燃焼させることができるトータル燃料量｛略ストイキ（理論空燃比）を達成するのに必要な燃料重量｝のうち、例えば略５０％乃至略９０％の燃料重量を、吸気行程で燃焼室内に噴射供給し、燃焼室内全体にストイキよりも比較的リーン（希薄）な均質混合気を形成すると共に｛図９（Ｂ）に示す燃料噴射により形成する｝、残りの略５０％乃至略１０％の燃料重量を、圧縮行程で燃焼室内に噴射供給し、点火栓６周りにストイキよりも比較的リッチな（燃料濃度の高い）混合気を層状に形成して｛図９（Ａ）参照｝、燃焼させる（図10参照）。
【００６４】
なお、当該成層ストイキ燃焼形態は、吸気行程中に燃焼室内に（本実施形態では吸気行程噴射により）形成されるストイキよりもリーンな混合気の空燃比を１６〜２８とし、圧縮行程中の燃料噴射により点火栓周りに形成されるストイキよりもリッチな混合気の空燃比が９〜１３となるように、吸気行程中の燃料噴射量と、圧縮行程中の燃料噴射量との比（以下分割比という）を設定するようにしてもよい。
【００６５】
そして、各混合気層の空燃比を上記のような範囲としつつ、燃焼室内の平均空燃比がストイキ（理論空燃比）となるように、前記空燃比センサ８さらには下流側酸素センサ１０の検出値に基づいて、空燃比フィードバック制御を行なう。
【００６６】
上記のような成層ストイキ燃焼によれば、従来の均質ストイキ燃焼と比較して排気温度を上昇させることができるだけでなく、燃焼室から排気通路に排出される未燃ＨＣ量を減少させることができる。
【００６７】
即ち、成層ストイキ燃焼によれば、従来の燃焼形態｛均質燃焼だけ、成層燃焼だけ、或いは、これらに対し更に追加燃料を燃焼後期以降（膨張行程以降や排気行程中）に噴射する燃焼形態など｝で暖機を行なわせる場合に比べて、始動開始から排気浄化触媒９が活性化するまでの間における大気中へのＨＣの排出を抑制しながら、排気浄化触媒９の早期活性化を格段に促進できることになる。
【００６８】
次に、ステップ８では、ステップ５と同様にして、排気浄化触媒９が活性化したか（暖機完了か）否かを判断する。ＹＥＳであれば、ステップ１０へ進む。ＮＯであれば、ステップ７へリターンして、排気浄化触媒９が活性化するまで、成層ストイキ燃焼を継続する。
【００６９】
ステップ９では、運転状態に応じ、所望の排気性能、或いは燃費性能、或いは運転性能（出力性能、安定性など）等を達成し得る燃焼形態（均質ストイキ燃焼、均質リーン燃焼或いは成層リーン燃焼など）へ移行させた後、本フローを終了する。
【００７０】
次に、前記成層ストイキ燃焼時における燃料噴射量制御の基本的な形態（参考技術例１、２）を説明する。
前記燃料噴射量制御の形態を、図１１のフローチャートにしたがって説明する。
【００７１】
ステップ１１では、前記エアフローメータ３からの電圧信号から求められる吸入空気流量Ｑａと、クランク角センサ１１からの信号から求められる機関回転速度Ｎｅとから基本燃料噴射量Ｔｐを次式により演算する。
【００７２】
Ｔｐ＝ｃ×Ｑａ／Ｎｅ（ｃは定数）
ステップ１２では、前記基本燃料噴射量Ｔｐを、低水温時に機関安定性等のためにリッチ側に補正する水温補正係数Ｋｗ、始動及び始動後増量補正係数Ｋasなどを含む各種補正係数ＣＯＥＦによって補正して、有効燃料噴射量ＣＴｉを演算する。
【００７３】
ＣＴｉ＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ
ステップ１３では、吸気行程での有効燃料噴射量ＣＴｉＨＢを、分割比Ｋｓｐを用いて次式により設定する。
【００７４】
ＣＴｉＨＢ＝ＣＴｉ×Ｋｓｐ
ここで、前記分割比Ｋｓｐは、吸気行程での燃料噴射量ＣＴｉＨと圧縮行程での燃料噴射量ＣＴｉＳとを合計した総燃料噴射量（＝ＣＴｉＨ＋ＣＴｉＳ）における吸気行程での燃料噴射量ＣＴｉＨの割合として設定される。したがって、圧縮行程での燃料噴射量ＣＴｉＳの総燃料噴射量にたいする割合（分割比）は、（１−Ｋｓｐ）となる。なお、この分割比Ｋｓｐは固定値であっても良いが、運転状態に応じて可変設定できるようにするのが好ましい。
【００７５】
ステップ１４では、圧縮行程での有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢを、上記にしたがい次式により設定する。
ＣＴｉＳＢ＝ＣＴｉ×（１−Ｋｓｐ）
ステップ１５では、前記燃料噴射量が少ない方の圧縮行程での有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢが、燃料噴射弁５によって噴射可能な最小噴射量ＴＩＭＩＮ以上あるか否かを判定する。
【００７６】
そして、ステップ１５で最小噴射量ＴＩＭＩＮ未満と判定されたときは、圧縮行程での燃料噴射が実質的に行なえず正常な成層ストイキ燃焼が行なえないと判断し、ステップ１６へ進んで成層ストイキ燃焼を中止する（前記他の燃焼に切り換えられる）。
【００７７】
一方、ステップ１５で最小噴射量ＴＩＭＩＮ以上と判定されたときは、ステップ１７へ進んで、前記排気浄化触媒９の上流側に設けられた空燃比センサ８の空燃比検出結果に基づいて、空燃比フィードバック補正係数αを、比例積分（ＰＩ）制御等により増減して設定する。
【００７８】
ステップ１８では、前記空燃比フィードバック補正係数αによって、前記吸気行程での有効燃料噴射量ＣＴｉＨＢを補正して、最終的な吸気行程での燃料噴射量ＣＴｉＨを次式により演算する。
【００７９】
ＣＴｉＨ＝ＣＴｉＨＢ×α
ステップ１９では、前記空燃比フィードバック補正係数αによって、前記圧縮行程での有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢを補正して、最終的な圧縮行程での燃料噴射量ＣＴｉＳを次式により演算する。
【００８０】
ＣＴｉＳ＝ＣＴｉＳＢ×α
上記燃料噴射量制御を行った場合の吸気行程での燃料噴射量、圧縮行程での燃料噴射量の変化の様子を図１２に示す。
【００８１】
このようにすれば、前記空燃比フィードバック制御において、吸気行程での燃料噴射量と圧縮行程での燃料噴射量とが共にフィードバック補正係数αによって増減補正されることにより、これら燃料噴射量の分割比を一定に維持することができ、安定した燃焼性能を確保できる。
【００８２】
燃料噴射弁として噴射可能な最小噴射量が小さく吸気行程での燃料噴射量と圧縮行程での燃料噴射量とのうち燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量（通常は圧縮行程での燃料噴射量）が、フィードバック補正係数αによる減量補正を行なっても正常な燃料噴射を確保できる場合には、このように制御することで、最も良好な成層ストイキ燃焼性能が得られる。なお、吸気行程での燃料噴射を、吸気ポートに噴射する別の燃料噴射弁を設けて行なうことも可能であり、この場合には、燃焼室内に燃料噴射する燃料噴射弁として小容量のもの、したがって最小噴射量の小さいものを使用できるので、本実施の形態の制御方式を採用しやすい。
【００８３】
次に、成層ストイキ燃焼時における燃料噴射量制御の第２の形態（参考技術例３，４）を、図１３に示したフローチャートに従って説明する。
ステップ２１〜ステップ２８については、前記第１の形態におけるステップ１１〜ステップ１８と同様であり、成層ストイキ燃焼を実行するときは、燃料噴射量が多い方（例えば分割比Ｋｓｐが６５％程度）の吸気行程での燃料噴射量ＣＴｉＨは、有効燃料噴射量ＣＴｉＨＢを、フィードバック補正係数αによって増減補正して設定する。
【００８４】
ステップ２９では前記フィードバック補正係数αが１（１００％）以上であるか否かを判別し、１以上つまり燃料噴射量を増量補正する場合は、ステップ３０へ進んで、燃料噴射量が少ない方｛例えば分割比（１−Ｋｓｐ）が３５％程度｝の圧縮行程での有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢを、前記１以上のフィードバック補正係数αによって増量補正して、最終的な燃料噴射量ＣＴｉＳを設定する。
【００８５】
また、ステップ２９でフィードバック補正係数αが１未満と判定された場合、つまり、燃料噴射量を減量補正する場合は、ステップ３１へ進んで圧縮行程での有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢを、前記フィードバック補正係数αによって減量補正することなく、最終的な燃料噴射量ＣＴｉＳとして設定する。
【００８６】
上記燃料噴射量制御を行った場合の圧縮行程での燃料噴射量の変化の様子を図１４に示す。吸気行程での燃料噴射量の変化については、図１２に示したものと同様である（以下の実施の形態でも同様）。
【００８７】
このようにすれば、燃料噴射量が少ない圧縮行程での燃料噴射量については、フィードバック補正係数により増量側補正のみ行い、減量側の補正は行なわないことにより、実質的に燃料噴射が停止されてしまうことを防止して、正常な成層ストイキ燃焼を確保できる。
【００８８】
次に、成層ストイキ燃焼時における燃料噴射量制御の第３の形態（本発明に係る第１の実施の形態）を、図１５に示したフローチャートに従って説明する。
ステップ４１〜ステップ４８については、前記第１の形態におけるステップ１１〜ステップ１８と同様であり、成層ストイキ燃焼を実行するときは、吸気行程での燃料噴射量ＣＴｉＨは、有効燃料噴射量ＣＴｉＨＢを、フィードバック補正係数αによって増減補正して設定する。
【００８９】
一方、圧縮行程での燃料噴射量については、ステップ４４で設定した有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢを、フィードバック補正係数αによって補正することなく、そのまま、ステップ４９で最終的な燃料噴射量ＣＴｉＳとして出力する。
【００９０】
上記燃料噴射量制御を行った場合の圧縮行程での燃料噴射量の変化の様子を図１６に示す。
このようにすれば、燃料噴射量が少ない圧縮行程での燃料噴射量については、フィードバック補正係数による補正を行なわないことにより、実質的に燃料噴射が停止されてしまうことを防止して、正常な成層ストイキ燃焼を確保できる。また、分割比のずれは、前記第２の実施の形態に比較して大きくなるが、制御は簡易となる。
【００９１】
次に、成層ストイキ燃焼時における燃料噴射量制御の第４の形態（参考技術例５，６）を、図１７に示したフローチャートに従って説明する。
ステップ５１〜ステップ５８については、前記第１の形態におけるステップ１１〜ステップ１８と同様であり、成層ストイキ燃焼を実行するときは、吸気行程での燃料噴射量ＣＴｉＨは、有効燃料噴射量ＣＴｉＨＢを、フィードバック補正係数αによって増減補正して設定する。
【００９２】
ステップ５９では、燃料噴射量が少ない方の圧縮行程での有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢが、所定値（＝ＴＩＭＩＮ＋Ａ）以上あるか否かを判定する。ここで、前記Ａは、フィードバック補正係数αの基準値（＝１）に対して減少方向に採り得る最も大きな偏差に対応した噴射量相当の値に設定される。即ち、フィードバック補正係数αによって最大限減量補正された場合でも、噴射可能な最小値ＴＩＭＩＮ以上の燃料噴射量が確保されるようにする。
【００９３】
そして、ステップ５９で有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢが所定値（＝ＴＩＭＩＮ＋Ａ）以上と判定された場合は、ステップ６０へ進んで、前記空燃比フィードバック補正係数αによって、前記圧縮行程での有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢを補正して、最終的な圧縮行程での燃料噴射量ＣＴｉＳを次式により演算する。
【００９４】
ＣＴｉＳ＝ＣＴｉＳＢ×α
また、ステップ５９で有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢが所定値（＝ＴＩＭＩＮ＋Ａ）未満と判定された場合は、ステップ６１でフィードバック補正係数αが１以上であるか否かを判別し、１以上つまり燃料噴射量を増量補正する場合は、前記ステップ６０へ進んで、圧縮行程での有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢを、前記１以上のフィードバック補正係数αによって増量補正して、最終的な燃料噴射量ＣＴｉＳを設定する。
【００９５】
また、ステップ５９でフィードバック補正係数αが１未満と判定された場合、つまり、燃料噴射量を減量補正する場合は、ステップ６２へ進んで圧縮行程での有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢを、前記フィードバック補正係数αによって減量補正することなく、最終的な燃料噴射量ＣＴｉＳとして設定する。
【００９６】
上記燃料噴射量制御を行った場合の圧縮行程での燃料噴射量の変化の様子を図１８に示す。
このようにすれば、有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢが所定値（＝ＴＩＭＩＮ＋Ａ）以上で、フィードバック補正係数αによって減量補正された場合でも噴射可能な最小噴射量ＴＩＭＩＮ以上に確保される場合は、吸気行程での燃料噴射量ＣＴｉＨと共に、圧縮行程での燃料噴射量ＣＴｉＳについてもフィードバック補正係数αによって増減補正が行なわれ、また、有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢが所定値（＝ＴＩＭＩＮ＋Ａ）未満の低負荷領域では、フィードバック補正係数αによって増量補正のみが行なわれる。
【００９７】
これにより、燃料噴射量の分割比のずれを小さくしつつ正常な成層ストイキ燃焼を確保できると共に、燃料噴射量の分割比のずれが無く成層ストイキ燃焼の性能が可及的に高められる運転領域を大きく確保することができる。
【００９８】
次に、成層ストイキ燃焼時における燃料噴射量制御の第５の形態（本発明に係る第２の実施の形態）を、図１９に示したフローチャートに従って説明する。
ステップ７１〜ステップ８０については、前記第４の形態のステップ５１〜６０と同様であり、成層ストイキ燃焼を実行するときは、吸気行程での燃料噴射量ＣＴｉＨは、有効燃料噴射量ＣＴｉＨＢをフィードバック補正係数αによって増減補正して設定し、圧縮行程での燃料噴射量ＣＴｉＳも、有効燃料噴射量ＣＴｉＨＢが（ＴＩＭＩＮ＋Ａ）以上のときには、フィードバック補正係数αによって増減補正して設定する。
【００９９】
また、圧縮行程での有効燃料噴射量ＣＴｉＨＢが（ＴＩＭＩＮ＋Ａ）未満のときには、フィードバック補正係数αによる補正を行なうことなく、ステップ８０で該有効燃料噴射量ＣＴｉＨＢをそのまま最終的な燃料噴射量ＣＴｉＳとして設定する。
【０１００】
上記燃料噴射量制御を行った場合の圧縮行程での燃料噴射量の変化の様子を図２０に示す。
これにより、簡易な制御で正常な成層ストイキ燃焼を確保しつつ、燃料噴射量の分割比のずれが無く成層ストイキ燃焼の性能が可及的に高められる運転領域を大きく確保することができる。
【０１０１】
次に、成層ストイキ燃焼時における燃料噴射量制御の第６の形態（本発明に係る第３の実施の形態）を、図２１に示したフローチャートに従って説明する。
ステップ９１〜ステップ９８については、前記第１の実施の形態のステップ１１〜１８と同様であり、成層ストイキ燃焼を実行するときは、吸気行程での燃料噴射量ＣＴｉＨは、有効燃料噴射量ＣＴｉＨＢを、フィードバック補正係数αによって増減補正して設定する。
【０１０２】
また、ステップ９９で、圧縮行程での燃料噴射量ＣＴｉＳについても、有効燃料噴射量ＣＴｉＳＢを、フィードバック補正係数αによって増減補正して仮の燃料噴射量ＣＴｉＳ１を設定する。
【０１０３】
そして、ステップ１００で前記仮の燃料噴射量ＣＴｉＳ１が噴射可能な最小噴射量ＴＩＭＩＮ以上あるか否かを判定し、最小噴射量ＴＩＭＩＮ以上あると判定されたときは、ステップ１０１へ進んで前記燃料噴射量ＣＴｉＳＢをフィードバック補正係数αによって増減補正した燃料噴射量ＣＴｉＳ１を、圧縮行程での最終的な燃料噴射量ＣＴｉＳとして設定する。
【０１０４】
また、ステップ１００で燃料噴射量ＣＴｉＳ１が最小噴射量ＴＩＭＩＮ未満であると判定されたときは、ステップ１０２へ進んで該最小噴射量ＴＩＭＩＮを圧縮行程での最終的な燃料噴射量ＣＴｉＳとして設定しなおす。
【０１０５】
上記燃料噴射量制御を行った場合の圧縮行程での燃料噴射量の変化の様子を図２２に示す。
このようにすれば、燃料噴射量が少ない方の燃料噴射量を噴射可能な最小値以上に維持しつつフィードバック補正係数による増減補正を実行することにより、燃料噴射量の分割比のずれを可及的に小さくしつつ正常な成層ストイキ燃焼を確保しながら、燃料噴射量の分割比のずれが無く成層ストイキ燃焼の性能が可及的に高められる運転領域を大きく確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考技術例２の構成を示すブロック図。
【図２】参考技術例４の構成を示すブロック図。
【図３】請求項２に係る発明の構成を示すブロック図。
【図４】参考技術例６の構成を示すブロック図。
【図５】請求項４に係る発明の構成を示すブロック図。
【図６】請求項６に係る発明の構成を示すブロック図。
【図７】本発明の実施形態に係るシステム構成図。
【図８】同上実施形態における制御を説明するためのフローチャート。
【図９】（Ａ）は、直噴圧縮行程噴射を説明するための模式図。（Ｂ）は、直噴吸気行程噴射を説明するための模式図。（Ｃ）は、燃料噴射時の平面図。
【図１０】本発明にかかる成層ストイキ燃焼形態の燃焼室内における混合気の形成状態を説明するための図。
【図１１】成層ストイキ燃焼時における燃料噴射量制御の第１の形態を示すフローチャート。
【図１２】同上第１の形態における吸気行程及び圧縮行程で噴射される燃料噴射量の変化を示すタイムチャート。
【図１３】成層ストイキ燃焼時における燃料噴射量制御の第２の形態を示すフローチャート。
【図１４】同上第２の形態における圧縮行程で噴射される燃料噴射量の変化を示すタイムチャート。
【図１５】成層ストイキ燃焼時における燃料噴射量制御の第３の形態を示すフローチャート。
【図１６】同上第３の形態における圧縮行程で噴射される燃料噴射量の変化を示すタイムチャート。
【図１７】成層ストイキ燃焼時における燃料噴射量制御の第４の形態を示すフローチャート。
【図１８】同上第４の形態における圧縮行程で噴射される燃料噴射量の変化を示すタイムチャート。
【図１９】成層ストイキ燃焼時における燃料噴射量制御の第５の形態を示すフローチャート。
【図２０】同上第５の形態における圧縮行程で噴射される燃料噴射量の変化を示すタイムチャート。
【図２１】成層ストイキ燃焼時における燃料噴射量制御の第６の形態を示すフローチャート。
【図２２】同上第６の形態における圧縮行程で噴射される燃料噴射量の変化を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１   内燃機関
５   燃料噴射弁
６   点火栓
７   排気通路
８   空燃比センサ
９   排気浄化触媒
10   下流側酸素センサ
11   クランク角センサ
50   コントロールユニット
【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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