(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を有する筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置において、
吸気密度と相関する環境パラメータ値を検出する環境パラメータ値検出手段と、
前記内燃エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
少なくとも運転者の操作に基づくアクセル開度情報とエンジン回転速度検出値とに応じて目標負荷値を設定する目標負荷設定手段と、
設定した目標負荷値に基づき、主として圧縮行程中に燃料を噴射して層状燃焼を実行する圧縮行程噴射モード及び主として吸気行程中に燃料を噴射する吸気行程噴射モードのいずれか一方を選択する噴射モード選択手段と、
設定した目標負荷値とエンジン回転速度検出値とに基づいて、燃料噴射開始時期または燃料噴射終了時期のいずれか一方と点火時期とを含むエンジン制御パラメータ値を設定する制御パラメータ値設定手段と、
前記圧縮行程噴射モードが選択されたとき、前記エンジン制御パラメータ値を前記環境パラメータ検出値に基づいて補正する補正手段であって、前記吸気密度が低いときには、前記燃料噴射開始時期または燃料噴射終了時期のいずれか一方を遅角側に補正するとともに、前記点火時期をも遅角側に補正する補正手段と、
前記圧縮行程噴射モードが選択されたとき、前記補正した燃料噴射開始時期または燃料噴射終了時期のいずれか一方と前記補正した点火時期とを含むエンジン制御パラメータ設定値に基づいて前記層状燃焼を実行させる制御手段と
を備えたことを特徴とする筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの出力等を制御する制御装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
近年、車両に搭載される火花点火式内燃エンジンにおいて、有害排出ガス成分の低減や燃費の向上等を図るため、旧来の吸気管噴射型に代えて燃焼室に直接燃料を噴射する筒内噴射型のガソリンエンジンが種々提案されている。
筒内噴射型のガソリンエンジンでは、例えば、燃料噴射弁からピストン頂部に設けたキャビティ内に燃料を噴射することで、点火時点において点火プラグの周囲に理論空燃比に近い空燃比の混合気を生成させている。これにより、全体に希薄な空燃比でも着火が可能となり、ＣＯやＨＣの排出量が減少すると共に、アイドル運転時や低負荷走行時の燃費を大幅に向上させることができる。
【０００３】
また、このようなガソリンエンジンでは、エンジンの運転状態、つまりエンジン負荷に応じて圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モードとを切り換えるようにしている。これにより、低負荷運転時には、主として圧縮行程中に燃料を噴射し、点火プラグの周囲やキャビティ内に局所的に理論空燃比に近い空燃比の混合気を形成させることができ、これにより、全体として希薄な空燃比でも良好な着火を実現できる。一方、中高負荷運転時には、吸気行程中に燃料を噴射し、燃焼室内に均一な空燃比の混合気を形成させることができ、これにより、吸気管噴射型のガソリンエンジンと同様に、多量の燃料を燃焼させて加速時や高速走行時に要求される出力を確保することが可能とされている。
【０００４】
ところで、通常の吸気管噴射型のガソリンエンジンでは、エンジンに供給された混合気の可燃空燃比域（希薄燃焼域）が狭いために、体積効率Ｅv が一定であれば前述の可燃空燃比域内でほぼ一定の出力トルクが得られ、体積効率Ｅv と出力トルクとは略一義的関係にある。このような特性から、通常の吸気管噴射型のガソリンエンジンでは、エアフローセンサ出力から得られる体積効率Ｅv を用いて目標空燃比や目標点火時期等のエンジン制御パラメータ値を設定し、この制御パラメータ値に基づいてエンジンの作動を制御している。
【０００５】
しかしながら、筒内噴射ガソリンエンジンの圧縮行程噴射モード制御では、上述したとおり、燃料をピストン頂部のキャビティ内に噴射し、全体として層状リーン燃焼を行わせるようにしているので、点火プラグの周囲にのみ可燃混合気が存在すれば正常燃焼が可能であり、吸気管噴射型のガソリンエンジンに比べると全体空燃比で比較して可燃空燃比範囲が著しく広い。つまり筒内噴射ガソリンエンジンの圧縮行程噴射モード制御では、超希薄空燃比（例えば空燃比５０）からリッチ可燃限界の空燃比（例えば空燃比２０）までの広い空燃比範囲で運転が可能である。このため、体積効率の値が同じでも目標空燃比が異なると出力トルクが大きく異なり、燃料供給量にほぼ比例して出力トルクが得られる。このことは筒内噴射ガソリンエンジンの圧縮行程噴射モードにおいて、目標空燃比や目標点火時期等のエンジン制御パラメータ値を設定する際に上述の体積効率Ｅv を使用することが困難であることを意味している。
【０００６】
このような事情から筒内噴射ガソリンエンジンの圧縮行程噴射モードにおける目標空燃比や目標点火時期等のエンジン制御パラメータ値の設定や、圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モード間のモード切換判定には、体積効率Ｅv にかえてエンジン出力を代表するパラメータとして筒内有効圧Ｐe を使用することが本出願人により提案されている。より詳しくは、アクセル開度（スロットル開度）とエンジン回転数（回転速度）から、運転者が望むエンジン出力と相関する目標筒内有効圧（負荷値）Ｐe を求め、この目標値Ｐe に基づいて燃料供給量（目標空燃比）や点火時期等を設定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、筒内噴射ガソリンエンジンの圧縮行程噴射モードにおいて、筒内で安定した層状燃焼を得る燃料噴射時期と点火時期とには密接な関係があり、これらのエンジン制御パラメータ値を最適値に設定する必要がある。図１は、吸気圧力をパラメータとして噴射時期（噴射終了時期）と点火時期とにより安定燃焼が得られる領域を示している（空燃比一定：３０）。図１中実線で示す安定燃焼領域は、標準大気圧下での実験により得られたもので、噴射時期を遅角するとそれに略対応して点火時期も遅角させる必要があることを示している。エンジンの個体差を考慮すると標準大気圧条件では図中Ａ点で示す噴射時期及び点火時期がそれぞれの最適時期となる。従って、各目標空燃比毎に得られる最適噴射時期と最適点火時期を予め実験的に求めておき、それらを基に負荷値Ｐe から目標空燃比、目標噴射時期、目標点火時期、目標ＥＧＲ量（排気還流量）等を設定するようにしている。
【０００８】
しかしながら、図１に示すように標準大気圧Ｐ0 より低い吸気圧力Ｐ1 , Ｐ2 （Ｐ0 ＞Ｐ1 ＞Ｐ2 ）においては、吸気圧力が低下するに従って安定燃焼領域が遅角側に縮退しており、標準大気圧Ｐ0 で設定した最適噴射時期、最適点火時期（Ａ点）は最早吸気圧力Ｐ1,Ｐ2 では最適値ではなく、二点鎖線で示す吸気圧力Ｐ2 条件下では安定燃焼をさせることが出来ない。このように吸気圧力（吸気密度）が減少するに従って安定燃焼領域が狭くなる理由は、以下のように考えられる。
【０００９】
吸気密度が減少するに従って筒内での気体の流動速度が増大し、これに伴い噴射弁から点火プラグ周囲へ燃料が到達するに要する時間が短縮される。このため、ピストンが適切位置まで上昇したときに点火プラグ近傍に燃料が到達するように、吸気密度が高い状態での噴射弁からの燃料到達時間を考慮して噴射時期を設定した場合には、この噴射時期で低吸気密度下で噴射を行うと、ピストンが適切位置まで上昇する以前に燃料が点火プラグ近傍に到達してしまうことになり、点火プラグ近傍に燃料が集中せず（即ち筒内で燃料が分散してしまい）、十分な層状化が図れず、着火が困難となる虞があり、このため、吸気密度が低いときには、その分噴射時期を遅く設定する必要がある。そして、噴射時期を遅く設定した場合には、燃焼安定化を図る燃料霧化時間を考慮すると、その分点火時期も遅らせる必要がある。従って、吸気密度が低い状態では、特に進角側での安定燃焼領域が噴射時期、点火時期とも狭くなっている。
【００１０】
また、目標負荷値Ｐe から目標空燃比を設定し、この空燃比とエンジンに導入される新気空気量（質量流量）とに基づいて供給燃料量を設定する場合には、吸気密度の低下に伴い新気空気量が低下するため、その分燃料供給量が減少する。燃料供給量が少なくなると、燃料が点火プラグ近傍に集中する期間も短くなり、その分安定燃焼が可能な噴射時期範囲も狭くなることになる。また、燃料供給量が減少すると、（噴射終了時期が一定と仮定して）燃料噴射開始時期が変化し、燃料の点火プラグ近傍への到達時間が遅れ、その分点火時期を遅くする必要が生じる場合がある。
【００１１】
尚、低負荷運転時に燃料供給手段から点火装置のまわりに偏在して燃料を供給し着火することにより層状燃焼を行う一方、高負荷時には燃焼室に分散して燃料を供給し着火することにより均一燃焼を行うようにした層状給気エンジンが、特開昭６０ー３６７１９号公報に開示されているが、この公報が開示する技術は、エンジン要求負荷に応じて層状燃焼と均一燃焼とを切り換えており、この切換点を吸気密度に応じて変更し、もってスモークの発生、着火性能の低下等を抑制しているが、吸気密度に応じて最適噴射時期、最適点火時期等を補正する技術については何ら開示していない。
【００１２】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたもので、高地等におけるエンジン運転時に大気圧や吸気温度等、吸気密度と相関する環境パラメータ値が標準大気のそれと大きく乖離しても層状燃焼が安定確実に行える筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置を提供することを目的にする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の請求項１では、燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を有する筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置において、吸気密度と相関する環境パラメータ値を検出する環境パラメータ値検出手段と、前記内燃エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、少なくとも運転者の操作に基づくアクセル開度情報とエンジン回転速度検出値とに応じて目標負荷値を設定する目標負荷設定手段と、設定した目標負荷値に基づき、主として圧縮行程中に燃料を噴射して層状燃焼を実行する圧縮行程噴射モード及び主として吸気行程中に燃料を噴射する吸気行程噴射モードのいずれか一方を選択する噴射モード選択手段と、設定した目標負荷値とエンジン回転速度検出値とに基づいて、燃料噴射開始時期または燃料噴射終了時期のいずれか一方と点火時期とを含むエンジン制御パラメータ値を設定する制御パラメータ値設定手段と、前記圧縮行程噴射モードが選択されたとき、前記エンジン制御パラメータ値を前記環境パラメータ検出値に基づいて補正する補正手段であって、前記吸気密度が低いときには、前記燃料噴射開始時期または燃料噴射終了時期のいずれか一方を遅角側に補正するとともに、前記点火時期をも遅角側に補正する補正手段と、前記圧縮行程噴射モードが選択されたとき、前記補正した燃料噴射開始時期または燃料噴射終了時期のいずれか一方と前記補正した点火時期とを含むエンジン制御パラメータ設定値に基づいて前記層状燃焼を実行させる制御手段とを備えたことを特徴とする筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置が提供される。
【００１４】
請求項１の発明は、以下のような知見に基づいてなされたものである。
図１の実線で示す安定燃焼領域は、前述した通り標準大気条件で運転した場合の実験結果に基づくものであり、このとき筒内有効圧は略一定値Ｐe0であり、そのときの最適燃料噴射時期及び最適点火時期は点Ａである。図１の破線で示される安定燃焼領域は、吸気圧力Ｐ1 の条件で得られた実験結果に基づくものであるが、このときの吸気流量を標準大気圧状態に換算した場合に得られる筒内有効圧は値Ｐe1となる。このように吸気流量を標準大気圧状態に換算し、筒内有効圧Ｐe1において安定燃焼領域となる点火時期及び燃料噴射時期を求めたものと見なすことができ、そのときの最適燃料噴射時期及び最適点火時期は点Ａ1 で得られる。同様にして、図１の二点鎖線で示される安定燃焼領域は、吸気圧力Ｐ2 の条件で得られた実験結果に基づくものであるが、このときの吸気流量を標準大気圧状態に換算した場合に得られる筒内有効圧は値Ｐe2となる。このように吸気流量を標準大気圧状態に換算し、筒内有効圧Ｐe2となる安定燃焼領域となる点火時期及び燃料噴射時期を求めたものと見なすことができ、そのときの最適燃料噴射時期及び最適点火時期は点Ａ2 で得られる。
【００１５】
そこで、吸気圧力を種々に変化させ、あるいは吸気量を種々に絞って筒内有効圧一定、空燃比一定の条件を作り、このような条件下でそれぞれの安定燃焼領域を求めると、図２に示すような類似の結果が得られる。図２の実線は標準大気圧状態で吸気を絞り、筒内有効圧が略値Ｐe1であるものの安定燃焼領域、破線は、図１の吸気圧力Ｐ1 で得られた安定燃焼領域（このときの筒内有効圧は略値Ｐe1である）、二点鎖線は、吸気圧力Ｐ3 （Ｐ0 >Ｐ3 >Ｐ1 ）下で吸気を絞り、筒内有効圧が略値Ｐe1であるものの安定燃焼領域を示している。
【００１６】
図２から明らかなように、吸気流量を標準大気圧状態に換算して得られる筒内有効圧が略一定の場合には、吸気圧力（大気圧力）が異なっても安定燃焼領域は略一致し、最適噴射時期及び最適点火時期は何れも点Ａ1 で与えられることが判る。
本発明はこのような知見に基づいてなされたもので、標準大気圧Ｐ0,吸気圧Ｐ1,Ｐ2 下で得られた安定燃焼領域からそれぞれの最適燃料噴射時期、最適点火時期が点Ａ, Ａ1 , Ａ2 で求められることから、吸気密度と相関する環境パラメータ値が標準大気状態のそれから乖離した場合、目標負荷値に応じて設定したエンジン制御パラメータ値を前述の乖離の程度に応じて補正すると、安定した層状燃焼を行わせることができた。
【００２１】
エンジン制御パラメータ値を環境パラメータ検出値で補正する方法としては特に限定されないが、環境パラメータ検出値に応じて補正値をマップから読み出し、この補正値をエンジン制御パラメータ値に乗算又は加算してもよいし、環境パラメータ検出値と標準大気状態の環境パラメータ値との偏差に応じて補正値を演算し、エンジン制御パラメータ値にこの補正値を乗算又は加算するようにしてもよい。
【００２２】
請求項１の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンは、所定の運転領域では主として圧縮行程中に燃料を噴射して層状燃焼を行わせる圧縮行程噴射モードで、前述の所定の運転領域以外では主として吸気行程中に燃料を噴射し、燃焼室内に均一な空燃比の混合気を形成させて燃焼を行わせる吸気行程噴射モードでそれぞれ制御されるエンジンであって、吸気行程噴射モードにおけるエンジン制御パラメータ値の設定には、運転者の要求出力と略一義的に相関し、しかも直接計測が可能である体積効率Ｅv 、充填効率ηv 、単位吸気行程当たりの吸入空気流量Ａ／Ｎ、ブースト圧Ｐb 等の何れかを用いることが好ましい。
【００２４】
吸気密度と相関する環境パラメータとしては、吸気密度自体であっても良いし、大気圧、大気温度、湿度等であっても良い。大気圧は、例えばエアクリーナ内に配設された圧力センサにより検出される吸気圧でも良い。同様に、大気温度は、吸気温度、エンジンルーム温度等でも良い。そしてこれらの圧力、温度、湿度等の何れか一つ、或いは複数の組み合わせであってもよい。
【００２５】
目標負荷値は、少なくとも運転者の操作に基づくアクセル開度情報に応じて設定されるが、アクセル開度情報とエンジン回転速度とに応じて設定するのがより好ましい。アクセル開度情報は、運転者の要求するエンジン出力に相関するものであればどのようなものでもよく、スロットル弁の弁開度や、所謂フライ・バイ・ワイヤ方式のエンジンではアクセルペダルの踏込量を例示することができる。さらに、トランスミッションの負荷変動や空調装置の作動やパワーステアリングの作動によりエンジン負荷が加わる場合には、目標負荷値にこれらのエンジン負荷を加算するようにしてもよい。
【００２６】
制御パラメータ値設定手段が設定するエンジン制御パラメータ値には、さらにエンジン水温補正、エンジン劣化に伴う学習補正等を行っても良いことは勿論のことである。
また、主として圧縮行程中に燃料を噴射して層状燃焼を行う「所定の運転領域」はエンジンの全運転領域であってもよい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を実施例１及び実施例２により詳細に説明する。尚、実施例１及び実施例２の何れにおいても、燃料噴射時期や点火時期等の設定手順が異なるだけで、ハードウエア構成は何ら変わりがないので、先ず、ハードウエア構成から説明する。
【００２８】
図３は、車両に搭載された本発明に係る筒内噴射ガソリンエンジンの制御装置の一実施形態を示す概略構成図であり、図４は同筒内噴射ガソリンエンジンの縦断面図である。これらの図において、１は自動車用の筒内噴射型直列４気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンと記す）であり、燃焼室５を始め吸気装置やＥＧＲ装置等が筒内噴射専用に設計されている。
【００２９】
エンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ３と共に電磁式の燃料噴射弁４も取り付けられており、燃焼室５内に直接燃料が噴射されるようになっている。また、シリンダ６内を摺動して往復動するピストン７の頂面には、上死点近傍で燃料噴射弁４からの燃料噴霧が到達する位置に、半球状のキャビティ８が形成されている（図４）。また、このエンジン１の理論圧縮比は、吸気管噴射型のものに比べ、高く（本実施例では、１２程度）設定されている。動弁機構としてはＤＯＨＣ４弁式が採用されており、シリンダヘッド２の上部には、吸排気弁９，１０をそれぞれ駆動するべく、吸気側カムシャフト１１と排気側カムシャフト１２とが回転自在に保持されている。
【００３０】
シリンダヘッド２には、両カムシャフト１１，１２の間を抜けるようにして、略直立方向に吸気ポート１３が形成されており、この吸気ポート１３を通過した吸気流が燃焼室５内で後述する逆タンブル流を発生させるようになっている。一方、排気ポート１４については、通常のエンジンと同様に略水平方向に形成されているが、斜めに大径のＥＧＲポート１５（図４には図示せず）が分岐している。図中、１６は冷却水温ＴW を検出する水温センサであり、１７は各気筒の所定のクランク位置（本実施例では、５°BTDCおよび７５°BTDC）でクランク角信号ＳＧＴを出力するクランク角センサであり、１９は点火プラグ３に高電圧を出力する点火コイルである。尚、クランクシャフトの半分の回転数で回転するカムシャフト等には、気筒判別信号ＳＧＣを出力する気筒判別センサ（図示せず）が取り付けられ、クランク角信号ＳＧＴがどの気筒のものか判別される。
【００３１】
図３に示したように、吸気ポート１３には、サージタンク２０を有する吸気マニホールド２１を介して、エアクリーナ２２，スロットルボディ２３，ステッパモータ式のアイドルスピードコントロールバルブ（以下、アイドル調整弁という）２４を具えた吸気管２５が接続している。更に、吸気管２５には、スロットルボディ２３を迂回して吸気マニホールド２１に吸入気を導入する、大径のエアバイパスパイプ２６が併設されており、その管路にはリニアソレノイド式で大型のエアバイパスバルブ（ＡＢＶ弁という）２７が設けられている。尚、エアバイパスパイプ２６は、吸気管２５に準ずる流路面積を有しており、ＡＢＶ弁２７の全開時にはエンジン１の低中速域で要求される量の吸入空気が流通可能となっている。一方、アイドル調整弁２４は、ＡＢＶ弁２７より小さい流路面積を有しており、吸入空気量を精度よく調整する場合にはアイドル調整弁２４を使用する。
【００３２】
スロットルボディ２３には、流路を開閉するバタフライ式のスロットル弁２８と共に、スロットル弁２８の開度θthを検出することでアクセル開度情報を検出するスロットルポジションセンサ２９と、全閉状態を検出するアイドルスイッチ３０とが備えられている。また、エアクリーナ２２の内部には、吸気密度を求めるための大気圧センサ３１、吸気温センサ３２が配設されており、大気圧Ｐa 、吸気温度Ｔa に対応する信号を出力する。更に、吸気管２５の入口近傍には、カルマン渦式のエアフローセンサ３３が配設されており、一吸気行程当たりの体積空気流量Ｑa に比例した渦発生信号を出力する。
【００３３】
一方、排気ポート１４には、Ｏ2 センサ４０が取付けられた排気マニホールド４１を介して、三元触媒４２や図示しないマフラー等を具えた排気管４３が接続している。また、ＥＧＲポート１５は、大径のＥＧＲパイプ４４を介して、スロットル弁２８の下流、且つ、吸気マニホールド２１の上流に接続されており、その管路にはステッパモータ式のＥＧＲ弁４５が設けられている。
【００３４】
燃料タンク５０は、図示しない車体後部に設置されている。そして、燃料タンク５０に貯留された燃料は、電動式の低圧燃料ポンプ５１に吸い上げられ、低圧フィードパイプ５２を介して、エンジン１側に送給される。低圧フィードパイプ５２内の燃圧は、リターンパイプ５３の管路に介装された第１燃圧レギュレータ５４により、比較的低圧（本実施例では、3.0kgf/cm2。以下、低燃圧と記す）に調圧される。エンジン１側に送給された燃料は、シリンダヘッド２に取り付けられた高圧燃料ポンプ５５により、高圧フィードパイプ５６とデリバリパイプ５７とを介して、各燃料噴射弁４に送給される。本実施例の場合、高圧燃料ポンプ５５は斜板アキシャルピストン式であり、排気側カムシャフト１２により駆動され、エンジン１のアイドル運転時にも50kgf/cm2以上の吐出圧を発生する。デリバリパイプ５７内の燃圧は、リターンパイプ５８の管路に介装された第２燃圧レギュレータ５９により、比較的高圧（本実施例では、50kgf/cm2。以下、高燃圧と記す）に調圧される。図中、６０は第２燃圧レギュレータ５９に取付けられた電磁式の燃圧切換弁であり、オン状態で燃料をリリーフして、デリバリパイプ５７内の燃圧を所定値（例えば、3.0kgf/cm2）に低下させる。また、６１は高圧燃料ポンプ５５の潤滑や冷却等を行った燃料を燃料タンク５０に還流させるリターンパイプである。
【００３５】
車室内には、ＥＣＵ（電子制御ユニット）７０が設置されており、このＥＣＵ７０には図示しない入出力装置，制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性ＲＡＭ等），中央処理装置（ＣＰＵ），タイマカウンタ等が具えられ、エンジン１の総合的な制御を行っている。
ＥＣＵ７０の入力側には、作動時にエンジン１の負荷となるエアコン装置、パワーステアリング装置、自動変速装置等の作動状況を検出するスイッチ類、すなわち、エアコンスイッチ（Ａ／Ｃ・ＳＷ）３４、パワーステアリングスイッチ（Ｐ／Ｓ・ＳＷ）３５、インヒビタスイッチ（ＩＮＨ・ＳＷ）３６等が夫々接続され、各検出信号をＥＣＵ７０に供給している。尚、ＥＣＵ７０には、上述した各種のセンサ類やスイッチ類の他に、図示しない多数のスイッチやセンサ類が入力側に接続されており、出力側にも各種警告灯や機器類等が接続されている。
【００３６】
ＥＣＵ７０は、上述した各種センサ類及びスイッチ類からの入力信号に基づき、燃料噴射モードや燃料噴射量を始めとして、燃料噴射終了時期、点火時期やＥＧＲガスの導入量等を決定し、燃料噴射弁４、点火コイル１９，ＥＧＲ弁４５等を駆動制御する。
次に、エンジン制御の基本的な流れを簡単に説明する。
【００３７】
冷機時において、運転者がイグニッションキーをスタート操作又はオン操作後エンジン１が所定回転になると、ＥＣＵ７０は、低圧燃料ポンプ５１と燃圧切換弁６０をオンにして、燃料噴射弁４に低燃圧の燃料を供給する。これは、エンジン１の停止時やクランキング時には、高圧燃料ポンプ５５が全く、あるいは不完全にしか作動しないため、低圧燃料ポンプ５１の吐出圧と燃料噴射弁４の開弁時間とに基づいて燃料噴射量を決定せざるを得ないためである。同時に、図示しないセルモータによりエンジン１がクランキングされ、同時にＥＣＵ７０による燃料噴射制御が開始される。この時点では、ＥＣＵ７０は、吸気行程噴射モードを選択し、比較的リッチな空燃比となるように燃料を噴射する。これは、冷機時には燃料の気化率が低いため、圧縮行程噴射モードで噴射を行った場合、失火や未燃燃料（ＨＣ）の排出が避けられないためである。また、ＥＣＵ７０は、始動時にはＡＢＶ弁２７を閉鎖するため、燃焼室５への吸入空気はスロットル弁２８の隙間やアイドル調整弁２４から供給される。尚、アイドル調整弁２４とＡＢＶ弁２７とはＥＣＵ７０により一元管理されており、スロットル弁２８を迂回する吸入空気（バイパスエア）の必要導入量に応じてそれぞれの開弁量が決定される。
【００３８】
始動が完了してエンジン１がアイドル運転を開始すると、高圧燃料ポンプ５５が定格の吐出作動を始めるため、ＥＣＵ７０は、燃圧切換弁６０をオフにして燃料噴射弁４に高燃圧の燃料を供給する。この際には、当然のことながら、高燃圧と燃料噴射弁４の開弁時間とに基づいて燃料噴射量が決定される。そして、冷却水温ＴW が所定値に上昇するまでは、ＥＣＵ７０は、始動時と同様に吸気行程噴射モードを選択して燃料を噴射すると共に、ＡＢＶ弁２７も継続して閉鎖する。また、エアコン等の補機類の負荷の増減に応じたアイドル回転数の制御は、吸気管噴射型と同様にアイドル調整弁２４（必要に応じてＡＢＶ弁２７も開弁される）によって行われる。更に、所定サイクルが経過してＯ2 センサ４０が活性温度に達すると、ＥＣＵ７０は、Ｏ2 センサ４０の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御を開始し、有害排出ガス成分を三元触媒４２により浄化させる。このように、冷機時においては、吸気管噴射型と略同様の燃料噴射制御が行われるが、吸気管１３の壁面への燃料滴の付着等がないため、制御の応答性や精度は高くなる。
【００３９】
エンジン１の暖機が終了すると、ＥＣＵ７０は、スロットル開度θth等から得た目標筒内有効圧（目標負荷）Ｐe とエンジン回転数（回転速度）Ｎe とに基づき、図５の燃料噴射制御マップから現在の燃料噴射制御領域を検索し、燃料噴射モードと燃料噴射量とを決定して燃料噴射弁４を駆動する他、ＡＢＶ弁２７やＥＧＲ弁４５の開弁制御等も行う。
【００４０】
例えば、アイドル運転時等の低負荷・低回転運転時には図５中斜線で示す圧縮行程噴射リーン域となるため、ＥＣＵ７０は、圧縮行程噴射モードを選択すると共にＡＢＶ弁２７及びＥＧＲ弁４０を運転状態に応じて開弁し、リーンな空燃比（本実施例では、20〜40程度）となるように燃料を噴射する。この時点では燃料の気化率が上昇すると共に、図６に示したように吸気ポート１３から流入した吸気流が矢印で示す逆タンブル流８０を形成するため、燃料噴霧８１がピストン７のキャビティ８内に保存される。その結果、点火時点において点火プラグ３の周囲には理論空燃比近傍の混合気が形成されることになり、全体として極めてリーンな空燃比（例えば、全体空燃比で50程度）でも着火が可能となる。これにより、ＣＯやＨＣの排出が極く少量になると共に、排気ガスの還流によってＮＯx の排出量も低く抑えられる。そして、ＡＢＶ弁２７及びＥＧＲ弁４０を開弁することによるポンピングロスの低減も相俟って燃費が大幅に向上する。そして、負荷の増減に応じたアイドル回転数の制御は、燃料噴射量を増減させることにより行うため、制御応答性も非常に高くなる。
【００４１】
尚、圧縮行程噴射モードにおいては、噴射弁４から噴射された燃料噴霧が前述した逆タンブル流に乗って、点火プラグ３に到達しなければならないし、到達して点火時点までに燃料が蒸発して点火容易な混合気が形成されていなければならない。平均空燃比が所定値（例えば20）以下になると点火プラグ３近傍において局所的にオーバリッチな混合気が生成されて所謂リッチ失火が生じる一方、所定値（例えば40）以上になると希薄限界を超えてやはり失火（所謂リーン失火）が生じ易くなる。このため、後述するように燃料噴射開始及び終了のタイミングや点火のタイミングが正確に制御されると共に、平均空燃比が所定範囲（例えば20〜40）になるように設定され、この範囲を超える場合には、後述する吸気行程噴射モードに切り換えられる。
【００４２】
また、低中速走行時は、その負荷状態やエンジン回転速度Ｎe に応じて、図５中の吸気行程噴射モードによるリーン域あるいはストイキオフィードバック域（理論空燃比フィードバック制御域）となるため、ＥＣＵ７０は、吸気行程噴射モードを選択すると共に、所定の空燃比となるように燃料を噴射する。
すなわち、吸気行程噴射モードのリーン域では、比較的リーンな空燃比（例えば、20〜23程度）となるようにＡＢＶ弁２７の開弁量と燃料噴射量とを制御し、ストイキオフィードバック域では、ＡＢＶ弁２７とＥＧＲ弁４５とを開閉制御すると共に（但し、ＥＧＲ弁４５を開閉制御するのは、ストイキオフィードバック域の特定の領域のみで行われる）、Ｏ2 センサ４０の出力電圧に応じて空燃比フィードバック制御を行う。図７に示したように吸気ポート１３から流入した吸気流が逆タンブル流８０を形成するため、燃料噴射開始時期又は終了時期を調整することにより吸気行程噴射モードのリーン域においても、逆タンブルによる乱れの効果でリーンな空燃比でも着火が可能となる。尚、ストイキオフィードバック域では、比較的高い圧縮比により大きな出力が得られると共に、有害排出ガス成分が三元触媒４２により浄化される。
【００４３】
そして、急加速時や高速走行時は図５中のオープンループ制御域となるため、ＥＣＵ７０は、吸気行程噴射モードを選択すると共にＡＢＶ弁２７を閉鎖し、スロットル開度θthやエンジン回転速度Ｎe 等に応じて、比較的リッチな空燃比となるように燃料を噴射する。この際には、圧縮比が高いことや吸気流が逆タンブル流８０を形成することの他、吸気ポート１３が燃焼室５に対して略直立しているため、慣性効果によっても高い出力が得られる。
【００４４】
更に、中高速走行中の惰行運転時は図５中の燃料カット域となるため、ＥＣＵ７０は、燃料噴射を完全に停止する。これにより、燃費が向上すると同時に、有害排出ガス成分の排出量も低減される。尚、燃料カットは、エンジン回転速度Ｎe が復帰回転速度より低下した場合や、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合には即座に中止される。
【００４５】
次に、本発明に係わり、目標平均有効圧（目標負荷）Ｐe によって設定されるエンジン燃焼室内の燃焼状態に影響を与えるパラメータ値（エンジン制御パラメータ値）、すなわち、燃料噴射弁４の開弁時間Ｔinj 、燃料噴射終了時期Ｔend 、点火時期Ｔig、ＥＧＲ弁４５の開弁量Ｌegr 等の設定手順を説明する。
（実施例１の設定手順）
図８ないし図１０に示すフローチャートは、実施例１による各種エンジン制御パラメータ値の設定手順を示し、クランク角センサ１７からクランク角信号が出力される毎にＥＣＵ７０によって割り込み実行される。
【００４６】
ＥＣＵ７０は、先ず図８のステップＳ１０において各種エンジン状態量、例えばエアフローセンサ３３が検出する一吸気行程当たりの吸入空気量（体積空気流量）Ｑa 、スロットルセンサ２９が検出するスロットル弁開度θth、大気圧センサ３１が検出する大気圧Ｐa 、吸気温センサ３２が検出する吸気温度Ｔa 、クランク角センサ１７からのクランク角信号発生時間間隔から検出されるエンジン回転数（回転速度）Ｎe 、エアコンスイッチ３３が検出する空調装置の作動状態、等を読み込む。
【００４７】
次いでＥＣＵ７０は、前述した記憶装置に予め記憶されている目標平均有効圧マップから、スロットルセンサ２９及びクランク角センサ１７によって検出されるスロットル弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応じた目標平均有効圧ＰeBを演算する（ステップＳ１２）。図１１は、目標平均有効圧マップの概略構成を示し、スロットル弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応じた、運転者が要求する出力に対応する目標平均有効圧ＰeBijがマッピングされてＥＣＵ７０の記憶装置に記憶されている。これらの各データは、目標平均有効圧情報としてエンジンの台上試験でデータが収集し易い、例えば正味平均有効圧を用いて、実験的に設定された値である。ＥＣＵ７０はこのマップから例えば公知の４点補間法等により、検出されたスロットル弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応じた最適の目標平均有効圧ＰeBを演算する。
【００４８】
なお、この実施例では、目標負荷情報として正味平均有効圧Ｐｅを用いたが、エンジンの台上試験でのデータの収集に特に差し障りがなければ種々のものを用いることができ、図示平均有効圧力や正味出力等であってもよい。
次にステップＳ１４に進み、目標平均有効圧ＰeBに補機補正を加えて目的とする目標平均有効圧Ｐeを求める。
【００４９】
Ｐe ＝ＰeB＋ΔＰe                ……(M1)
ＥＣＵ７０の記憶装置には、作動時にエンジン１の機械的、電気的な負荷となる種々の負荷装置（補機装置）、例えばエアコン装置、パワーステアリング装置、変速装置等のための出力補正マップを備えており、これらの負荷装置の作動を検出するスイッチ３４〜３６からのオン信号により出力補正マップからエンジン回転数Ｎｅに応じた目標平均有効圧補正値ΔＰe が出力される。この補正値ΔＰe をステップＳ１２で得られた目標平均有効圧ＰeBに加算して、補機装置による補正が行われる。尚、このようにして算出された目標平均有効圧Ｐｅは、適宜フィルタリング処理を行ってノイズ成分の除去、制御の安定等を図るようにしてもよい。
【００５０】
ステップＳ１６では、体積効率Ｅv が演算される。この体積効率Ｅv は、エアフロセンサ３３から検出される吸入空気流量（体積流量）Ｑa を燃焼室５の容積で除することで簡単に演算することができる。次に、ステップＳ１８において環境パラメータ値である吸気密度γを演算する。吸気密度γは、ボイル・シャルルの公知の演算式により吸気温度Ｔa と大気圧Ｐa から容易に演算することができる。そして、ステップＳ２０において求めた体積効率Ｅv と吸気密度γとから充填効率ηv を次式により演算する。
【００５１】
ηv ＝γ×Ｅv                    ……(M2)
次に、ＥＣＵ７０は、図９のステップＳ２２に進み、目標平均有効圧ＰeBを大気補正するための補正係数値（標準大気状態に対する低減係数値）Ｋatを次式(M3)より演算する。
Ｋat＝α×γ                     ……(M3)
ここにαは、定数であり、吸気密度が標準状態のそれに対してより小さい値をとる場合には、補正係数値Ｋatは値１に対してより小さい値に設定される。
【００５２】
このようにして求めた補正係数値Ｋatは次式(M4)に適用されて、目標平均有効圧ＰeBを大気補正する。
Ｐec＝Ｋat×ＰeB＋ΔＰe         ……(M4)
大気補正を要するのは式(M1)中、スロットル弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応じて設定した値ＰeBだけ（吸入空気量に関連する項だけ）であり、補機補正値であるΔＰe には補正係数値Ｋatを乗算する必要はない。エアコン等の補機装置は、それらの装置を駆動するに必要なエンジントルクは、平地であっても高地であってもほとんど変わりがないからである。
【００５３】
そして、ステップＳ２６では、吸気行程噴射モード或いは圧縮行程噴射モードの何れでエンジンを制御すべきかを判別するための判別しきい値ＸＰe をエンジン回転数Ｎe に応じて設定する。図５に斜線で示す圧縮行程噴射リーン域と吸気行程噴射域を区切る境界線は、判別しきい値ＸＰe とＮe との関係を示すものでありこの関係から判別しきい値ＸＰe を求めることが出来る。
【００５４】
そしてステップＳ２８及びステップＳ３０において、圧縮行程噴射モードで制御すべきか否かを判別する。ステップＳ２８では求めた判別しきい値ＸＰe とステップＳ１４で求めた目標平均有効圧Ｐｅとが比較され、目標平均有効圧Ｐｅが判別しきい値ＸＰe より小であるか否かが判別される。ステップＳ３０では、暖機が未だ完了していない運転状態等、圧縮行程噴射モードによる制御を禁止すべき運転状態であるか否かが判別される。
【００５５】
ステップＳ２８において、判別しきい値ＸＰe と比較される目標平均有効圧データとして吸気密度補正されたＰecを用いなかった理由は、Ｐecを用いると圧縮行程噴射リーン域が異常に拡大され、スモーク等が発生する虞があることによる。
目標平均有効圧Ｐｅが判別しきい値ＸＰe 以上でステップＳ２８の判別結果が否定（Ｎｏ）の場合、或いは圧縮行程噴射モードの制御を禁止すべ運転状態にあり、ステップＳ３０の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合には図１０のステップＳ３６に進み、吸気行程噴射モードによる各種エンジン制御パラメータ値の演算が行われる一方、ステップＳ２８の判別結果が肯定、かつステップＳ３０の判別結果が否定の場合には図１０のステップＳ３２に進み、圧縮行程噴射モードによる各種エンジン制御パラメータ値の演算が行われる。
【００５６】
先ず、吸気行程噴射モードによる各種エンジン制御パラメータ値の演算について説明すると、ステップＳ３６では、充填効率ηv とエンジン回転数Ｎe とに応じて燃料噴射終了時期Ｔend 、点火時期Ｔig、目標空燃比ＡＦ、ＥＧＲ量（ＥＧＲ弁４５の開弁量Ｌegr ）を設定する。吸気行程噴射モードでは、前述したとおり、筒内に流入する空気量に応じて略一義的に出力を決定し得るので、この実施例では体積効率Ｅv に吸気密度補正をした充填効率ηv が使用される。充填効率ηv とエンジン回転数Ｎe とに応じてエンジン制御パラメータ値を設定する方法としては、ステップＳ１２の目標平均有効圧ＰeBの演算と同様にマップから充填効率ηv とエンジン回転数Ｎe とに応じて適宜値を読み出すようにすればよい。この実施例では、体積効率Ｅv に代え、吸気密度γで補正された充填効率ηv を用いてエンジン制御パラメータ値を設定するので、高地等の吸気密度の低い大気条件下でも吸気密度に応じた最適のエンジン制御パラメータ値を設定することができる。
【００５７】
しかしながら、ＡＢＶ弁２７の弁開度については、吸気行程噴射モードにおいても目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎe とにより演算される（ステップＳ３８）。ＡＢＶ弁２７が全開状態にあるとき、スロットル弁２８の全開時に匹敵する空気量をバイパス通路２６を介してエンジン１に供給させることができる。従って、出力が不足して運転者によってスロットル弁２８が開弁されたとき、ＡＢＶ弁２７の弁開度を体積効率Ｅv や充填効率ηv を用いて制御すると、ＡＢＶ弁２７も開弁方向に駆動されることになるが、僅かな開弁方向の補正でも大量の吸気量が流れ得るので過剰な空気量が筒内に流入して燃焼を悪化させる場合がある。燃焼が悪化すると、出力が更に不足し、運転者はスッロトル弁２８を更に開き、これに連動してＡＢＶ弁２７が更に開弁される、と云うように制御が発散する危険がある。そこで、スロットル弁２８の弁開度θth、すなわち運転者の出力要求に対応して設定される目標平均有効圧Ｐe とエンジン回転数Ｎe とによってＡＢＶ弁２７の弁開度を設定することによって、制御を安定させることが出来るのである。
【００５８】
一方、圧縮行程噴射モードによる各種エンジン制御パラメータ値の演算について説明すると、ステップＳ３２では、先ず、目標平均有効圧Ｐecとエンジン回転数Ｎe とに応じて燃料噴射終了時期Ｔend 及び点火時期Ｔigが設定される。この場合の燃料噴射終了時期Ｔend 及び点火時期Ｔigの設定方法も、ステップＳ１２の目標平均有効圧ＰeBの演算と同様にマップから読み出すようにすればよい。燃料噴射終了時期Ｔend や点火時期Ｔigを設定する目標平均有効圧Ｐecは、ステップＳ２４において大気補正されているので、先に図２を参照して説明したように、使用するマップは標準大気状態で求めたマップを使用すればよく、吸気密度に応じて異なるマップからこれらの燃料噴射終了時期Ｔend や点火時期Ｔigを読み出す必要がなくなる。従って、制御が簡素になり、しかもマッチングのための台上試験回数も少なくて済むという利点もある。
【００５９】
次いで、ステップＳ３４において、目標平均有効圧Ｐe とエンジン回転数Ｎe とに応じて目標空燃比ＡＦ、ＥＧＲ量（ＥＧＲ弁４５の開弁量Ｌegr ）及びをＡＢＶ弁２７の弁開度を設定する。これらのエンジン制御パラメータ値の設定には、前述したステップＳ１４で演算され、大気補正を行っていない目標平均有効圧Ｐe が使用される。前述したとおり、圧縮行程噴射モードでは吸気量ではエンジン出力を一義的に決めることができず、燃料供給量に略比例してエンジン出力が得られる。そして、安定した層状燃焼を確保するために燃料噴射終了時期Ｔend や点火時期Ｔigを最適値に設定する必要から目標平均有効圧Ｐe の大気補正を必要とするが、目標空燃比ＡＦ、ＥＧＲ量及びをＡＢＶ弁２７の弁開度は、層状燃焼に影響するパラメータと云うよりは、エンジン出力に直接関係する制御パラメータであるから、運転者が要求するエンジン出力を忠実に実現するためには、運転者の操作に基づくアクセル開度情報を精確にこれらの制御パラメータに反映させなければならない。従って、これらの制御パラメータ値を設定する目標平均有効圧Ｐe の大気補正は不要であり、大気補正を行うと運転者の意図が反映出来ず寧ろ有害となる。
【００６０】
この場合の目標空燃比ＡＦ、ＥＧＲ量及びをＡＢＶ弁２７の弁開度の設定方法も、ステップＳ１２の目標平均有効圧ＰeBの演算と同様にマップから読み出すようにすればよい。
これらの制御パラメータ値の設定が終わると、ステップＳ４０に進み、燃料噴射弁４の開弁時間Ｔinjを次式(M5)により演算する。
【００６１】
Ｔinj ＝Ｋ×（Ｑa ×γ／ＡＦ）×（Ｋwt×...）×Ｋg ＋ＴDEC...(M5)
ここに、Ｋwt、Ｋaf... 等はエンジン水温Ｔw 等に応じて設定される各種補正係数であり、エンジン運転状態に応じて設定される。Ｋg は、噴射弁４のゲイン補正係数、ＴDEC は、無効時間補正値であり、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて設定される。Ｋは、燃料量を開弁時間に変換する変換係数であり、定数である。
【００６２】
そしてステップＳ４２において、このように算出した開弁時間Ｔinj と噴射終了時期Ｔend とに基づいて決定されるタイミングで燃料噴射弁４を駆動し、所要量の燃料を燃焼室５内に噴射供給する。また、点火時期Ｔigに基づいて決定されるタイミングで点火プラグ３により点火し、また、設定した所要の弁開度にＥＧＲ弁４５及びをＡＢＶ弁２７を開閉駆動する。
【００６３】
斯くして、大気補正された目標平均有効圧Ｐecによって最適燃料噴射終了時期Ｔend と最適点火時期Ｔigを求めることができ、このような最適燃料噴射終了時期Ｔend と最適点火時期Ｔigに依って安定な層状燃焼が確保される。
（実施例２の設定手順）
実施例２の設定手順は図８、図１２及び図１３のフローチャートで示される。すなわち、図８に示される実施例１のフローチャートは、そのまま実施例２の各種エンジン制御パラメータ値の設定手順に適用することができ、ステップＳ１４では補機補正された目標平均有効圧Ｐeが、ステップＳ１６では体積効率Ｅv が、ステップＳ１８では吸気密度γが、ステップＳ２０では充填効率ηv がそれぞれ実施例２においても演算される。
【００６４】
次いでＥＣＵ７０は、図１２のステップＳ５０を実行し、吸気行程噴射モード或いは圧縮行程噴射モードの何れでエンジンを制御すべきかを判別するための判別しきい値ＸＰe をエンジン回転数Ｎe に応じて設定し、ステップＳ５２及びステップＳ５４において、圧縮行程噴射モードで制御すべきか否かを判別する。この判別方法は実施例１の方法と同じであり、目標平均有効圧Ｐｅが判別しきい値ＸＰe 以上でステップＳ５２の判別結果が否定（Ｎｏ）の場合、或いは圧縮行程噴射モードの制御を禁止すべ運転状態にあり、ステップＳ５４の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合には図１３のステップＳ６２に進み、吸気行程噴射モードによる各種エンジン制御パラメータ値の演算が行われる一方、ステップＳ５２の判別結果が肯定、かつステップＳ５４の判別結果が否定の場合にはステップＳ５６に進み、圧縮行程噴射モードによる各種エンジン制御パラメータ値の演算が行われる。
【００６５】
先ず、実施例２の吸気行程噴射モードによる各種エンジン制御パラメータ値の演算について説明すると、吸気行程噴射モードでは実施例１の演算方法と同じ方法で制御パラメータ値が演算される。すなわち、ステップＳ６２において、充填効率ηv とエンジン回転数Ｎe とに応じて燃料噴射終了時期Ｔend 、点火時期Ｔig、目標空燃比ＡＦ、ＥＧＲ量（ＥＧＲ弁４５の開弁量Ｌegr ）を設定し、ステップＳ６４において目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎe とに応じてＡＢＶ弁２７の弁開度を設定する。これらの制御パラメータ値の設定方法は実施例１と同じであるので説明を省略する。
【００６６】
一方、圧縮行程噴射モードによる各種エンジン制御パラメータ値の演算について説明すると、実施例２では、ステップＳ５６において先ず燃料噴射終了時期Ｔend 及び点火時期Ｔigの大気補正値ΔＦＴ及びΔＳＴを演算する。この場合の大気補正値ΔＦＴ及びΔＳＴの演算は、３次元マップが使用され、目標平均有効圧Ｐe 、エンジン回転数Ｎe 及び吸気密度γに応じて大気補正値ΔＦＴ及びΔＳＴが読み出される。後述するように燃料噴射終了時期Ｔend 及び点火時期Ｔigは目標平均有効圧Ｐe とエンジン回転数Ｎe とに応じて演算されるので、上述の３次元マップには、目標平均有効圧Ｐe とエンジン回転数Ｎe とに応じて演算されたそれぞれの燃料噴射終了時期Ｔend 及び点火時期Ｔigに対して吸気密度γに応じた大気補正値ΔＦＴ及びΔＳＴがマッピングされて記憶されている。
【００６７】
次いで、図１３のステップＳ５８において、大気補正されない目標平均有効圧Ｐe とエンジン回転数Ｎe とに応じて目標空燃比ＡＦ、ＥＧＲ量（ＥＧＲ弁４５の開弁量Ｌegr ）及びＡＢＶ弁２７の弁開度が設定されと同時に、燃料噴射終了時期Ｔend 及び点火時期Ｔigも大気補正されない目標平均有効圧Ｐe とエンジン回転数Ｎe とに応じて設定される。そして、燃料噴射終了時期Ｔend と点火時期ＴigについてはステップＳ６０において大気補正が実行される。
【００６８】
次式(N1),(N2) はそれぞれ燃料噴射終了時期Ｔend 及び点火時期Ｔigの大気補正演算式を示しており、ステップＳ５８で求めた燃料噴射終了時期Ｔend 及び点火時期ＴigをステップＳ５６で求めた大気補正値ΔＦＴ及びΔＳＴで遅角補正することによって、吸気密度に応じた最適燃料噴射終了時期Ｔend と最適点火時期Ｔigが演算される。概念的には、吸気密度γに応じ図１に示す最適点Ａ，Ａ1 ，Ａ2 ... 等に対応する最適燃料噴射終了時期Ｔend と最適点火時期Ｔigが演算されることになる。
【００６９】
Ｔend ＝Ｔend −ΔＦＴ          ……(N1)
Ｔig  ＝Ｔig  −ΔＳＴ          ……(N2)
このようにして最適燃料噴射終了時期Ｔend 、最適点火時期Ｔig、目標空燃比ＡＦ、ＥＧＲ量（ＥＧＲ弁４５の開弁量Ｌegr ）及びをＡＢＶ弁２７の弁開度が設定されると、実施例１と同様に、ステップＳ６６において燃料噴射弁４の開弁時間Ｔinj が前式(M5)により演算され、ステップＳ６８において、演算した開弁時間Ｔinj と噴射終了時期Ｔend とに基づいて決定されるタイミングで燃料噴射弁４を駆動し、所要量の燃料を燃焼室５内に噴射供給する。また、点火時期Ｔigに基づいて決定されるタイミングで点火プラグ３により点火し、また、設定した所要の弁開度にＥＧＲ弁４５及びをＡＢＶ弁２７を開閉駆動する。
【００７０】
斯くして、実施例２においても大気補正された最適燃料噴射終了時期Ｔend と最適点火時期Ｔigに依って安定な層状燃焼が確保される。
上記実施例では目標負荷に対して目標空燃比を設定し、この目標空燃比になるように吸気量から燃料量を算出するタイプのエンジンについて説明したが、吸気密度によって筒内流動が変化し、これにより最適噴射時期や点火時期が吸気密度により変化することに基づけば、目標負荷から直接的に燃料量を求めるタイプのエンジンにおいても、目標負荷を吸気密度補正し、或いは吸気密度に応じた点火時期、噴射時期の補正量を設定し、これらの何れか又は双方に基づき点火時期、噴射時期の最終データを求めることに意味があり、本発明は、このタイプのエンジンにも適用可能であることは云うまでもない。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に依れば、燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を有する筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置において、運転者の操作に基づくアクセル開度情報とエンジン回転速度検出値とに応じて目標負荷値を設定し、目標負荷値とエンジン回転速度検出値とに基づいて燃料噴射開始時期または燃料噴射終了時期のいずれか一方と点火時期とを含むエンジン制御パラメータ値を設定し、このエンジン制御パラメータ値を吸気密度が低いときには燃料噴射開始時期または燃料噴射終了時期のいずれか一方を遅角側に補正するとともに点火時期をも遅角側に補正するように補正し、圧縮行程噴射モードが選択されたとき、補正したエンジン制御パラメータ設定値に基づいて層状燃焼を実行させるので、全体空燃比でみると幅広い作動域に対して運転者の運転意図を精確に反映させて略一義的にエンジン制御パラメータ値を設定することができ、しかも、高地等において吸気密度の低下により安定層状燃焼範囲が狭まっても、燃料噴射開始時期または燃料噴射終了時期のいずれか一方と点火時期とを含むエンジン制御パラメータ値が的確に大気補正され、安定層状燃焼を確保することができ、ドライバビリティの悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの圧縮行程噴射モードにおける、異なる吸気圧条件下で求めた安定燃焼領域を示すグラフである。
【図２】筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの圧縮行程噴射モードにおける、種々の吸気圧条件下で求めた安定燃焼領域を、筒内有効圧一定の条件で比較したグラフである。
【図３】本発明に係るエンジン制御装置の概略構成図である。
【図４】本発明に係る筒内噴射ガソリンエンジンの縦断面図である。
【図５】エンジン筒内平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数Ｎｅとに応じて規定され、圧縮行程噴射リーン運転域、吸気行程噴射リーン運転域、同ストイキオフィードバック運転域等を示すエンジン制御モードマップである。
【図６】本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの圧縮行程噴射モードにおける燃料噴射形態を示す説明図である。
【図７】本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの吸気行程噴射モードにおける燃料噴射形態を示す説明図である。
【図８】目標平均有効圧Ｐｅ、目標空燃比ＡＦ，燃料噴射終了期間Ｔend ，点火時期Ｔig、ＥＧＲ弁４５の弁開度Ｌegr 等のエンジン制御パラメータ値を算出し、算出したエンジン制御パラメータ値に基づいてエンジンを制御する手順を示すクランク割込ルーチンのフローチャートの一部である。
【図９】図８のフローチャートに続く、クランク割込ルーチンのフローチャートの他の一部である。
【図１０】図９のフローチャートに続く、クランク割込ルーチンのフローチャートの残部である。
【図１１】スロッ１トル弁２８の弁開度θthとエンジン回転数Ｎｅとに応じて算出される目標平均有効圧ＰeBの算出マップの概略構成を説明するための図である。
【図１２】図８に示す実施例１のフローチャートに続いて実行され、本発明の別の実施例のクランク割込ルーチンのフローチャートの一部である。
【図１３】図１２のフローチャートに続く、実施例２のクランク割込ルーチンのフローチャートの残部である。
【符号の説明】
１    エンジン
４    燃料噴射弁
５    燃焼室
１７    クランク角センサ（回転速度検出手段）
２５    吸気管
２６    エアバイパスパイプ
２７    ＡＢＶ弁
２８    スロットル弁
２９    スロットルセンサ（スロットル弁開度検出手段）
３１    吸気温センサ（環境パラメータ値検出手段）
３２    大気温度センサ（環境パラメータ値検出手段）
７０    ＥＣＵ（目標負荷設定手段，制御パラメータ値設定手段，制御手段，
補正手段）
【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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