JP5375085B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関するものである。

エンジン始動時のように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式内燃機関が知られている（特許文献１）。

この内燃機関では、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が行われる。

特開２００１−８２２２０号公報

しかしながら、上記従来の内燃機関の制御方法では、トルク感度が高い圧縮行程時の燃料噴射量も増減補正されるため、トルク段差が生じるといった問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、トルク段差の発生を抑制できる内燃機関の制御装置を提供することである。

本発明は、圧縮行程にて行われる第２噴射の噴射量の単位時間当たりの変化量を制限することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、トルク感度が高い第２噴射の噴射量の単位時間当たりの変化量を制限するので、トルク段差の発生を抑制することができる。

以下、本発明を内燃機関の制御装置に適用した場合の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、後述する第１実施形態〜第３実施形態に共通する内燃機関システムを最初に説明し、そのあとに各実施形態を説明する。

図１は、本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態を示すブロック図であり、内燃機関１の吸気通路１１には、エアーフィルタ１２、吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ１３、吸入空気流量Ｑａを制御するスロットルバルブ１４およびインテークマニホールド１５が設けられている。

スロットルバルブ１４には、当該スロットルバルブ１４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バルブ制御装置３１が設けられている。このスロットルバルブ制御装置３１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するように、コントロールユニット５０からの駆動信号に基づき、スロットルバルブ１４の開度を電子制御する。

また、内燃機関１の各気筒の燃焼室１６に臨ませて、燃料噴射バルブ１７が設けられている。燃料噴射バルブ１７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、燃料ポンプ１８から圧送されてプレッシャレギュレータ１９により所定圧力に制御された燃料を燃焼室１６内に直接噴射する。

点火プラグ２０は、各気筒の燃焼室１６に臨んで装着され、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。

一方、排気通路２１には、排気中の特定成分、たとえば酸素濃度を検出することにより排気、ひいては吸入混合気の空燃比を検出する空燃比センサ２２が設けられ、その検出信号はコントロールユニット５０へ出力される。この空燃比センサ２２は、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。

また、排気通路２１には、排気を浄化するための排気浄化触媒２４が設けられている。この排気浄化触媒２４としては、ストイキ（理論空燃比，λ＝１、空気重量／燃料重量＝１４．７）近傍において排気中の一酸化炭素ＣＯと炭化水素ＨＣを酸化するとともに、窒素酸化物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、或いは排気中の一酸化炭素ＣＯと炭化水素ＨＣの酸化を行う酸化触媒を用いることができる。

排気通路２１の排気浄化触媒２４の下流側には、排気中の特定成分、たと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２５が設けられ、その検出信号はコントロールユニット５０へ出力される。ここでは、下流側酸素センサ２５の検出値により、空燃比センサ２２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２２の劣化等に伴う制御誤差を抑制する等のために（いわゆるダブル空燃比センサシステム採用のために）、下流側酸素センサ２５を設けて構成したが、空燃比センサ２２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、下流側酸素センサ２５を省略することができる。

内燃機関１のクランク軸２６にはクランク角センサ２７が設けられ、コントロールユニット５０は、クランク角センサ２７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することで、又は、クランク基準角信号の周期を計測することで、機関回転速度Ｎｅを検出することができる。

内燃機関１の冷却ジャケット２８には、水温センサ２９が当該冷却ジャケット２８に臨んで設けられ、冷却ジャケット２８内の冷却水温度Ｔｗを検出し、これをコントロールユニット５０へ出力する。

また、スロットルバルブ１４の開度を検出するスロットルセンサ３０が設けられて、その検出信号をコントロールユニット５０へ出力する。なお、スロットルセンサ３０はアイドルスイッチとしても機能させることができる。

なお、図１において３２はマフラである。

既述したように、各種センサ類１３，２２，２５，２７，２９，３０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に入力され、当該コントロールユニット５０は、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、スロットルバルブ制御装置３１を介してスロットルバルブ１４の開度を制御し、燃料噴射バルブ１７を駆動して燃料噴射量を制御し、点火時期を設定して当該点火時期で点火プラグ２０を点火させる制御を行う。

また、低・中負荷領域などの所定運転状態では、燃焼室１６内に圧縮行程で燃料を噴射して、燃焼室１６内の点火プラグ２０の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、高負荷領域などの他の運転状態では、燃焼室１６内に吸気行程で燃料を噴射して、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、燃料の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。

なお、燃料噴射バルブ１７が本発明の燃料噴射手段、コントロールユニット５０が本発明の制御手段にそれぞれ対応する。

さて、本実施形態に係るコントロールユニット５０は、始動開始から排気浄化触媒２４が活性化するまでの間に、大気中への炭化水素ＨＣの排出を抑制しながら、排気浄化触媒２４の早期活性化を図るようにするために、キースイッチ３３など各種センサからの入力信号を受け、たとえば以下の制御を実行する。なお本例では、排気温度上昇用の成層燃焼を行う際に、燃焼室１６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称する。ただし、燃焼室１６内の平均空燃比をストイキよりもリーンな混合気にしても構わない。

図２はこの成層ストイキ燃焼行程のうち吸入行程で行われる第１噴射の状態を示す断面図、図３は成層ストイキ燃焼行程のうち圧縮行程で行われる第２噴射の状態を示す断面図、図４は成層ストイキ燃焼行程のうち第１噴射及び第２噴射が行われた後の点火直前の状態を示す断面図である。

すなわち、本例に係る成層ストイキ燃焼は、たとえば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、換言すればほぼストイキを達成するのに必要な燃料重量のうち、たとえば約５０％〜約９０％の燃料重量を、図２に示すように吸気行程で燃焼室１６内に噴射し（本発明の第１噴射に対応する。）、燃焼室１６内全体にストイキよりも比較的リーンな均質混合気を形成すると共に、残りの約５０％〜約１０％の燃料重量を、図３に示すように圧縮行程で燃焼室１６内に噴射し（本発明の第２噴射に対応する。）、点火プラグ２０の周りにストイキよりも比較的リッチな混合気を層状に形成して、圧縮上死点後の点火によって燃焼させる（図４参照）。

なおこれに代えて、この成層ストイキ燃焼形態は、吸気行程中に燃焼室１６内に形成されるストイキ（Ａ／Ｆ＝１４．７）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プラグ２０の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。また、第１噴射を圧縮行程の前半に噴射したり、あるいは第２噴射を点火時期前の膨張行程に噴射しても構わない。

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１６内の平均空燃比がストイキとなるように、空燃比センサ２２さらには下流側酸素センサ２５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。

こうした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１６から排気通路２１に排出される未燃炭化水素ＨＣ量を減少させることができる。

すなわち、成層ストイキ燃焼によれば、従来の燃焼形態、つまり均質燃焼だけ、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（点火時期後の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２４が活性化するまでの間に、大気中へのＨＣの排出を抑制しながら、排気浄化触媒２４の早期活性化を促進できる。

次に、本例に係る成層ストイキ燃焼を開始するに至るまでの制御と、当該成層ストイキ燃焼の制御を図５及び図６に示すフローチャートに基づいて説明する。

図５は、冷機状態にある内燃機関の始動から排気浄化触媒２４が活性化温度に達して定常燃焼を行うまでの制御手順を示すフローチャート、図６は図５のステップＳ７のサブルーチンを示すフローチャートである。ここまでは第１実施形態及び第２実施形態に共通の制御手順である。

まず、図５のステップＳ１では、キースイッチ３３のイグニッション信号がＯＮとなったか否かを判断し、ＯＮであればステップＳ２へ進み、ＯＦＦであれば本フローを終了する。続くステップＳ２では、キースイッチ３３のスタート信号がＯＮとなったか否かを判断する。すなわち、スターターモータによるクランキング要求があるか否かを判断し、スタート信号がＯＮであれば、始動クランキング要求があるとしてステップＳ３へ進み、ＯＦＦ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Ｄ１へ戻る。ステップＳ３では、スターターモータの駆動を開始して、内燃機関１をクランキングする。

ステップＳ４では、始動のための燃料噴射を行なわせて内燃機関１の運転を行なわせる。このステップＳ４では、たとえば図２に示す吸気行程での直接燃料噴射を行って（直噴均質燃焼）内燃機関１を始動させる。なお、これに代えて内燃機関１の始動当初から成層ストイキ燃焼（ステップＳ７）を実行することもできる。

次のステップＳ５では、排気浄化触媒２４が活性温度に達したか否かを判断する。この判断は、直接的に排気浄化触媒２４の温度又は出口温度を温度センサで検出することで判断することができるが、本例では排気通路２１に臨んで設けられた下流側酸素センサ２５が活性化していないか否かを判断することで代替している。すなわち、排気浄化触媒２４が活性化しているか否かは、下流側酸素センサ２５の検出値号の変化の様子に基づいて判断する。

またこれに代えて、機関水温を水温センサ２９で検出し又はエンジンオイルの油温等を油温センサで検出して排気浄化触媒２４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２４の活性化を判断することもできる。

排気浄化触媒２４の温度が活性温度より低く未活性であればステップＳ６へ進む。一方、内燃機関１を再始動した場合のように、排気浄化触媒２４が活性温度より高く活性化している場合は、触媒の活性化を促進するための制御は必要ないのでステップＳ９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。

排気浄化触媒２４が未活性である場合には、ステップＳ６において、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１６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。

ステップＳ６の判定が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等が得られるとして、ステップＳ７へ進む。

これに対し、ステップＳ６の判定が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、これにより着火性、燃焼安定性、延いては機関安定性等が低下するおそれがあるとして、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Ｓ４へ戻る。

ステップＳ６の成層ストイキ燃焼の許可条件が成立した場合、すなわち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は、ステップＳ７において、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。この成層ストイキ燃焼の詳細は後述する。

次に、ステップＳ８では、ステップＳ５と同様にして、排気浄化触媒２４が活性化したか、すなわち暖機完了か否かを判断する。排気浄化触媒２４が活性化していればステップＳ９へ進み、未活性であればステップＳ７へ戻り、排気浄化触媒２４が活性化するまで、成層ストイキ燃焼を継続する。

ステップＳ９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へ移行させた後、本フローを終了する。この場合の燃焼形態としては、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がある。

次に、ステップＳ７の成層ストイキ燃焼時における燃料噴射量制御を、図６及び図９を参照しながら説明する。図９は、吸気行程で行われる第１噴射と圧縮行程で行われる第２噴射の時間的変位を示すタイムチャートである。

まず本例の成層ストイキ燃焼は、制御開始時の安定性を確保するため、第１の噴射である吸気行程における燃料噴射を予め決められた燃料噴射量Ｖ１で行うとともに、第２の噴射である圧縮行程での燃料噴射を予め決められた燃料噴射量Ｖ２で行う（ステップＳ７１）。これら初期値である燃料噴射量Ｖ１，Ｖ２は固定値であり、その燃料噴射量比Ｖ１／Ｖ２は内燃機関１に応じた適切な分割比率（噴射量比）になるように設定することが好ましい。この固定値の燃料噴射量Ｖ１，Ｖ２による成層ストイキ燃焼は、本発明の第１ステップに相当し、ステップＳ７２にて空燃比フィードバック制御の許可が成立するまで継続される。なお、ステップＳ７２の空燃比フィードバック制御の成立条件は特に限定されないが、空燃比センサ２２が活性化する所定時間の経過等により規定することができる。

空燃比フィードバック制御が許可されるとステップＳ７３へ進み、本発明の第２ステップである空燃比フィードバック制御に移行する。ステップＳ７３では、エアフローメータ１３の出力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２７の出力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を式１により演算する。

［式１］Ｔｐ＝ｃ×Ｑａ／Ｎｅ（ｃは定数）
次のステップＳ７４では、ステップＳ７３で演算された基本燃料噴射量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や、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を用いて式２のように補正し、有効燃料噴射量ＣＴｉを演算する。

［式２］ＣＴｉ＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ
次のステップＳ７５では、第１噴射である吸気行程での有効燃料噴射量ＣＴｉ（ＨＢ）を、分割比（噴射量比）Ｋｓｐを用いて式３により設定する。

［式３］ＣＴｉ（ＨＢ）＝ＣＴｉ×Ｋｓｐ
ここで、上記分割比Ｋｓｐは、第１噴射である吸気行程での燃料噴射量ＣＴｉＨと、第２噴射である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、第２噴射である圧縮行程での燃料噴射量ＣＴｉＳの総燃料噴射量に対する分割比は、１−Ｋｓｐとなる。なお、この分割比Ｋｓｐは固定値であってもよいし、運転状態に応じて可変設定してもよい。以下の説明においては分割比Ｋｓｐを固定値とする。

ステップＳ７６では、第２噴射である圧縮行程での有効燃料噴射量ＣＴｉ（ＳＢ）を、上述したとおり式４により設定する。

［式４］ＣＴｉ（ＳＢ）＝ＣＴｉ×（１−Ｋｓｐ）
次のステップＳ７７では、燃料噴射量が少ない方の第２噴射である圧縮行程での有効燃料噴射量ＣＴｉ（ＳＢ）が、燃料噴射バルブ１７によって噴射可能な最小噴射量ＴＩmin以上であるか否かを判定する。なお、第１噴射である吸気行程での有効燃料噴射量ＣＴｉ（ＨＢ）の燃料噴射量の方が少ない場合には、この値ＣＴｉ（ＨＢ）が最小噴射量ＴＩmin以上であるか否かを判定する。

ステップＳ７７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Ｓ７８へ進んで成層ストイキ燃焼を中止し、他の燃焼に切り換える。

一方、ステップＳ７７で最小噴射量ＴＩmin以上であると判定されたときは、ステップＳ７９へ進んで、排気浄化触媒２４の上流側に設けられた空燃比センサ２２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。

ステップＳ８０では、ステップＳ７９で設定された空燃比フィードバック補正係数αによって、第１噴射である吸気行程での有効燃料噴射量ＣＴｉ（ＨＢ）を補正して、最終的な吸気行程での燃料噴射量ＣＴｉＨを式５により演算する。

なお、後述するように第２噴射である圧縮行程での燃料噴射量については、単位時間当たりの変化量を制限することから、第１噴射である吸気行程での燃料噴射量についてのフィードバックゲインを通常より大きくし、ストイキへの収束時間を短縮することが望ましい。

［式５］ＣＴｉＨ＝ＣＴｉ（ＨＢ）×α
ステップＳ８１では、最終的な圧縮行程での燃料噴射量ＣＴｉＳを式６により演算する。

ここで、第１噴射と第２噴射に関しトルク感度の観点からみると、第２噴射の噴射量は第１噴射の噴射量に比べてトルク感度が高い。すなわち、第２噴射の噴射量の単位時間当たりの変化量が大きいと、第１噴射に比べて相対的に、体感するトルク段差も大きくなる。このトルク段差を抑制するために、本発明では第２噴射の噴射量の単位時間当たりの変化量を制限することとしている。

《第１実施形態》
第２噴射の噴射量の単位時間当たりの変化量を制限する第１実施形態に係る制御手順を図７に示す。図７は、図６のステップＳ８１のサブルーチンを示すフローチャートである。

本例のステップＳ８１１では、空燃比フィードバック補正係数αによって、第２噴射である圧縮行程での有効燃料噴射量ＣＴｉ（ＳＢ）を補正して、最終的な圧縮行程での燃料噴射量ＣＴｉＳを式６により演算する。

［式６］ＣＴｉＳ＝ＣＴｉ（ＳＢ）×α
次のステップＳ８１２では、ステップＳ８１１で演算された燃料噴射量ＣＴｉＳnと、前回の燃料噴射量ＣＴｉＳn-1とを比較して単位時間当たりの噴射量の変化量ΔＣＴｉＳを演算する。

そして、ステップＳ８１３では、ステップＳ８１２で演算された単位時間当たりの噴射量の変化量ΔＣＴｉＳが、予め設定された所定値Ｋ１より大きいか否かを判定し、変化量ΔＣＴｉＳが所定値Ｋ１以下である場合はステップＳ８１５へ進み、ステップＳ８１１で演算された噴射量ＣＴｉＳで第２噴射を行う。

これに対し、ステップＳ８１３において変化量ΔＣＴｉＳが所定値Ｋ１より大きいと判定された場合はステップＳ８１４へ進む。

ステップＳ８１４では、第２噴射の噴射量の変化量ΔＣＴｉＳは所定値Ｋ１を超える値であるが、これを所定値Ｋ１に制限した噴射量で第２噴射を行う。すなわち、第２噴射においては単位時間当たりの変化量ΔＣＴｉＳがどのように変動しようとも最大Ｋ１に制限し、最終的な第２噴射の噴射量を決定する。

図９の第２ステップに第１噴射と第２噴射の噴射量の時間的変位を示すが、第１噴射は単位時間当たりの噴射量の変化量が大きい場合もあるのに対し、第２噴射は単位時間当たりの噴射量の変化量が最大Ｋ１に制限される。

その結果、第１噴射の噴射量と第２噴射の噴射量が所定の分割比（噴射量比）を維持しつつ、第２噴射は緩やかな変化でストイキに漸近することになる。これにより、トルク感度の高い第２噴射の変化量が小さくなるのでトルク段差の発生を抑制することができる。

《第２実施形態》
第２噴射の噴射量の単位時間当たりの変化量を制限する第２実施形態に係る制御手順を図８に示す。図８は図６のステップＳ８１のサブルーチンを示すフローチャートである。また図１０及び図１１は第２実施形態に係る制御の第１噴射と第２噴射の時間的変位を示すタイムチャートであり、図１０は初期値に対して燃料噴射量が減少する場合を示し、図１１は初期値に対して燃料噴射量が増加する場合を示す。

本例のステップＳ８１１０では、第２噴射である圧縮行程での燃料噴射量ＣＴｉＳをたとえば一定値Ｖ２に固定した状態で第２噴射を時間ｔ１〜ｔ２まで継続する。一方、第１噴射である吸気行程での燃料噴射量ＣＴｉＨは上述した図６のステップＳ７８の空燃比フィードバック制御により演算され、時間ｔ１〜時間ｔ２の間、演算された噴射量で第１噴射を継続すると、時間ｔ２において第１噴射と第２噴射の燃料噴射量の合計が目標空燃比（ストイキ）となる。

ステップＳ８１２０では、第１噴射による空燃比フィードバック制御によりストイキになったか否かを判定し、ストイキの場合はステップＳ８１３０へ進む。

ステップＳ８１３０では、時間ｔ２において達成されている第１噴射と第２噴射の合計噴射量がストイキの噴射量となっていることから、この噴射量と、第１噴射と第２噴射との分割比（噴射量比）とから第２噴射の噴射量ＣＴｉＳ、具体的には現在の噴射量に対する増減量を演算する。

ステップＳ８１４０では、ステップＳ８１３０で演算された第２噴射の増減量が増加か減少かを判定し、図１１に示すように増加である場合はステップＳ８１５０へ進み、図１０に示すように減少である場合はステップＳ８１６０へ進む。

ここで、第２噴射の増減量が増加である場合は、混合気がストイキよりリーンの状態からリッチ側へ移行させる制御であり、第２噴射の増減量が減少である場合、すなわち混合気がストイキよりリッチの状態からリーン側へ移行させる制御に比べ相対的に、トルク感度が小さい。したがって、第２噴射の単位時間当たりの噴射量の増加量（補正量）を大きくしてもトルク段差はさほど生じない。

本例ではこうした観点から、ステップＳ８１４０により第２噴射の増減量が減少、すなわち単位時間当たりの増減量が負である場合は、ステップＳ８１６０にて単位時間当たりの増加量をΔＫ３に設定して第２噴射を行う。

これに対して、ステップＳ８１４０により第２噴射の増減量が増加、すなわち単位時間当たりの増減量が正である場合は、ステップＳ８１５０にて単位時間当たりの増加量を、ΔＫ３より大きいΔＫ２に設定して第２噴射を行う。これにより、ストイキ及び目標分割比（燃料噴射比）に達するまでの時間が短縮される。

以上説明したように、本例に係る内燃機関の制御装置によれば、第２噴射である圧縮行程での燃料噴射量の単位時間当たりの変化量を制限するので、トルク段差の発生を抑制することができる。

この制限は、成層ストイキ燃焼の第２ステップである空燃比フィードバック制御が開始された直後から実行されるので、トルク段差の発生を時間軸全体にわたって抑制することができる。

また、第２噴射の噴射量の単位時間当たりの変化量をゼロにした状態で第１噴射の噴射量制御のみによってストイキにし、このストイキを維持したまま第２噴射の噴射量を目標噴射量比に基づいて補正することにより、よりトルク段差の発生を抑制することができる。また、制御フローも単純化され演算負荷が軽減される。

さらに、上記補正の増減量に応じて単位時間当たりの補正量を設定することで、ストイキに達するまでの時間を短縮することができる。

本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態を示すブロック図である。 本発明に係る内燃機関の制御装置で実行される成層ストイキ燃焼行程のうち吸入行程で行われる第１噴射の状態を示す断面図である。 本発明に係る内燃機関の制御装置で実行される成層ストイキ燃焼行程のうち圧縮行程で行われる第２噴射の状態を示す断面図である。 本発明に係る内燃機関の制御装置で実行される成層ストイキ燃焼行程のうち第１噴射及び第２噴射が行われた後の点火直前の状態を示す断面図である。 図１に示すコントロールユニットで行われる制御手順を示すフローチャートである。 図５のステップＳ７のサブルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る制御手順を示すものであって図６のステップＳ８１のサブルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る制御手順を示すものであって図６のステップＳ８１のサブルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る制御の第１噴射と第２噴射の時間的変位を示すタイムチャートである。 本発明の第２実施形態に係る制御の第１噴射と第２噴射の時間的変位（噴射量が減少）を示すタイムチャートである。 本発明の第２実施形態に係る制御の第１噴射と第２噴射の時間的変位（噴射量）が増加を示すタイムチャートである。

符号の説明

１…内燃機関
１１…吸気通路
１２…エアーフィルタ
１３…エアフローメータ
１４…スロットルバルブ
１５…インテークマニホールド
１６…燃焼室
１７…燃料噴射バルブ（燃料噴射手段）
１８…燃料ポンプ
１９…プレッシャレギュレータ
２０…点火プラグ
２１…排気通路
２２…空燃比センサ
２４…排気浄化触媒
２５…下流側酸素センサ
２６…クランク軸
２７…クランク角センサ
２８…冷却ジャケット
２９…水温センサ
３０…スロットルセンサ
３１…スロットルバルブ制御装置
３２…マフラ
５０…コントロールユニット

Claims (1)

1. 内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射手段に対し、暖機完了前に、前記燃焼室内全体に混合気を形成する第１噴射を行い、前記燃焼室に装着される点火プラグの周りに混合気を層状に形成する第２噴射を行う制御を実行する制御装置であって、
   前記暖機完了前の第１ステップにおいて、前記第１噴射の噴射量と前記第２噴射の噴射量とをそれぞれ一定値に設定し、
   前記第１ステップに続く第２ステップにおいて、前記第１噴射と前記第２噴射との噴射量比を目標噴射量比に維持しながら前記燃焼室内の混合気が目標空燃比になるように、前記第１噴射の噴射量と前記第２噴射の噴射量とを制御する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記制御手段は、前記第１ステップから前記第２ステップへの移行直後から、前記第２噴射の噴射量の単位時間当たりの変化量を制限することを特徴とする内燃機関の制御装置。

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