JP6582067B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両等に搭載されるエンジンの制御装置に関する。
環境保全と省エネルギの観点から、自動車等の車両に搭載される動力源であるエンジンは、高効率化と排気清浄化が要求されている。前記高効率化には、エンジン内部の燃焼室で行われる燃焼を改善することが有効であり、その手段としては、燃料と空気の理論空燃比より希薄（以下、リーンという）な混合気を燃焼させるリーン燃焼、燃焼室で混合気を燃焼させて当該燃焼室から排出された排気を燃焼室内に再吸入（還流ともいう）させ、その排気によって希釈された混合気を燃焼させる排気再循環燃焼（以下、EGR:Exhaust gas recirculation燃焼という）などがある。
しかしながら、これらの高効率化を目的とした燃焼では、運転状態や環境条件に応じて燃焼安定性が悪化するため、条件によっては、当該燃焼が発生し得る高効率と低排気性能が得られない状況が発生する。
このような問題に対し、例えば特許文献１には、筒内燃料噴射装置を有する内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記内燃機関の運転状態或いは環境条件により吸気行程で噴射する燃料量と圧縮行程で噴射する燃料量との噴き分け比率を設定する噴き分け比率設定手段と、設定された噴き分け比率に従い、要求される燃料の一部若しくは全部を吸気行程で噴射し、残りを圧縮行程で噴射するよう前記筒内燃料噴射装置を操作する操作手段とを備え、前記噴き分け比率設定手段は、筒内に吸入される空気の温度が前記筒内燃料噴射装置から噴射される燃料の温度よりも高いと判断できる場合には、低いと判断できる場合に比較して、吸気行程で噴射する燃料量の割合を大きくするよう前記噴き分け比率を設定する内燃機関の燃料噴射制御装置が開示されている。
特許文献１に所載の従来技術によれば、筒内に吸入される空気の温度が筒内燃料噴射装置から噴射される燃料の温度よりも高い場合には、高い温度の空気との接触によって燃料が微粒化しやすく、また、そのような状況ではシリンダ壁面に付着する燃料量が少なくなるとともに、付着した燃料も蒸発しやすくなる。反対に、筒内に吸入される空気の温度のほうが低い場合には、高い場合に比較して圧縮行程で噴射する燃料量の割合を大きくするよう噴き分け比率が設定されることになるので、気化せずにシリンダ壁に付着してしまう燃料を低減することができる。
特許第５４２３９２４号公報
しかしながら、上記特許文献１に所載の従来技術のように、筒内に吸入される空気の温度と、筒内燃料噴射装置から噴射される燃料の温度とを監視するのみでは、燃焼室内の温度状態を考慮していないため、エンジンの温度が変化した際の燃焼室内の混合気温度変化に対応することが困難であり、燃焼室における混合気の燃焼速度の悪化を解決できない。
より詳しくは、エンジンの温度が低下すると、それに伴って燃焼室内の混合気の温度が低下し、当該混合気の有する燃焼速度が低下し、点火または火炎伝播時の燃焼反応が不安定化して、燃焼安定性の悪化に至るが、上記特許文献１に所載の従来技術では、このようなエンジン温度の低下に伴うリーン燃焼、またはEGR燃焼の燃焼安定性の悪化を抑制できない。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、リーン燃焼またはEGR燃焼を行うエンジンにおいて、エンジン温度の変化に伴う燃焼安定性の悪化を抑制することのできるエンジンの制御装置を提供することにある。
上記する課題を解決するために、本発明に係るエンジンの制御装置は、エンジンの燃焼室に対して1燃焼サイクル中に燃料噴射を複数回実施する燃料噴射装置と、前記燃料噴射装置から前記燃焼室に供給された燃料に点火するための点火装置と、前記エンジンの冷却水温度を検出する温度検出部とを備え、前記温度検出部により検出された前記エンジンの冷却水温度に基づいて前記燃料噴射装置から噴射される燃料噴射量を制御するエンジンの制御装置であって、理論空燃比よりリーンな混合気を燃焼させるリーン燃焼、または前記燃焼室から排出された排気を前記燃焼室に再吸入させることにより希釈された混合気を燃焼させる排気再循環燃焼を行っている時に、前記エンジンの冷却水温度が低くなるにしたがって、1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率を増加させ、前記リーン燃焼を行っている時よりも、前記排気再循環燃焼を行っている時の方が、前記エンジンの冷却水温度の低下に対する前記圧縮行程中の燃料噴射量の比率の増加率を小さくすることを特徴としている。また、本発明に係るエンジンの制御装置は、エンジンの燃焼室に対して1燃焼サイクル中に燃料噴射を複数回実施する燃料噴射装置と、前記燃料噴射装置から前記燃焼室に供給された燃料に点火するための点火装置と、前記エンジンの冷却水温度を検出する温度検出部とを備え、前記温度検出部により検出された前記エンジンの冷却水温度に基づいて前記燃料噴射装置から噴射される燃料噴射量を制御するエンジンの制御装置であって、理論空燃比よりリーンな混合気を燃焼させるリーン燃焼、または前記燃焼室から排出された排気を前記燃焼室に再吸入させることにより希釈された混合気を燃焼させる排気再循環燃焼を行っている時に、前記エンジンの冷却水温度が低くなるにしたがって、1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率を増加させるとともに、前記エンジンの冷却水温度を含む前記エンジンの運転状態に基づき予め設定された前記点火装置の点火エネルギを増加させ、前記リーン燃焼を行っている時よりも、前記排気再循環燃焼を行っている時の方が、前記エンジンの冷却水温度の低下に対する前記点火エネルギの増加率を小さくすることを特徴とする。
本発明によれば、エンジンの温度が低くなるにしたがって、1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率を増加させるので、リーン燃焼またはEGR燃焼を行っている時に、エンジン温度の低下、つまり、燃焼室内の混合気温度の低下に伴う燃焼速度の低下を、圧縮行程中の燃料噴射量の比率の増加に伴う濃側混合気の速い燃焼速度によって抑制できる。そのため、リーン燃焼またはEGR燃焼の燃焼安定性の悪化を抑制でき、ひいては、リーン燃焼またはEGR燃焼の有する高効率性能と低排気性能を最大化することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明に係るエンジンの制御装置（ECU）が適用される自動車用エンジンの概略構成を示すシステム構成図。 図１に示されるECUの内部構成を示すシステムブロック図。 図１に示されるECUの演算ロジックの主要構成を示す演算ロジック図。 図３に示される運転モード演算部で用いられる運転モード判定表。 図３に示される制御値演算部で用いられる、運転モードと制御マップの関係図。 図３に示される制御値演算部で運転モードに基づき選択される制御マップの特性図であり、（Ａ）はEGR運転モード、（Ｂ）はリーン運転モードの制御マップの特性図。 各目標値変更による制御信号の変化特性図であり、（Ａ）は、目標噴射割合変更による噴射パルス電圧の変化特性図、（Ｂ）は、目標点火エネルギ変更による点火信号の変化特性図。 図３に示される水温補正演算部で用いられる特性図であり、（Ａ）はエンジン温度に基づく補正噴射割合の演算、（Ｂ）はエンジン温度に基づく補正噴射時期の演算、（Ｃ）はエンジン温度に基づく補正点火エネルギの演算で用いられる特性図。 図１に示されるECUにおける制御内容を説明するフローチャート。 運転モードが0から5に変化する時のECUによる制御例を説明するタイムチャート。
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明に係るエンジンの制御装置（ECU）が適用される自動車用エンジンの概略構成を示すシステム構成図である。
図示実施形態のエンジン100は、火花点火理論空燃比燃焼、火花点火EGR燃焼、火花点火リーン燃焼を実施する自動車用エンジンである。
前記エンジン100には、吸気管11への吸入空気量を計測するエアフロセンサ3と、吸気管11内の圧力を調整するスロットル5と、吸入空気温度および湿度検出器の一態様であって吸入空気の温度および湿度を計測する吸気温湿度センサ4と、吸気管11内の面積を可変にするタンブル弁6とが、吸気管11の各々の適宜位置に備えられている。エアフロセンサ3は、吸入空気の圧力を計測する吸入空気圧力センサとしてもよい。また、当該エンジン100には、燃焼室17の中（気筒内）に燃料を噴射（図示例では、直接噴射）する燃料噴射装置（以下、インジェクタという）7と、燃焼室17に供給された燃料に点火するための点火エネルギを供給する点火装置の一部である点火プラグ19が備えられるとともに、燃焼室17に流入する吸入空気と燃焼室17から排出される排気を調整する可変動弁12が、当該エンジン100の適宜位置に備えられている。可変動弁12は、吸気弁と排気弁の開いている期間、あるいは開閉時期を可変とするものであり、吸気弁のみにこの可変動弁を備えていても良い。また、吸気弁の閉じる時期を変更することにより、実圧縮比が変更可能であり、燃焼室17内の圧力および温度を可変とすることができる。また、上記インジェクタ7と連結されて当該インジェクタ7に燃料を供給するコモンレール9と、当該コモンレール9に燃料を圧送するための燃料ポンプ8と、当該燃料ポンプ8に燃料を供給する燃料配管10とが、エンジン100の各々の適宜位置に備えられている。また、燃料圧力検出器の一態様であって燃料の圧力を計測する燃料圧力センサ33が、コモンレール9の適宜位置に備えられている。ここで、燃料圧力センサ33は燃料温度センサであってもよい。また、上記点火プラグ（点火装置の一部）19は、点火コイル（点火装置の一部）20と接続されており、その点火コイル20によって点火エネルギが制御される。なお、この点火コイル20は、別体の制御装置により制御されても良い。
さらに、燃焼室17で混合気を燃焼させた後の当該燃焼室17から排気管22へ排出される排気を浄化する三元触媒23と、排気温検出器の一態様であって三元触媒23の上流側で排気の温度を計測する排気温センサ24と、空燃比検出器の一態様であって三元触媒23の上流側で排気の空燃比を検出する空燃比センサ25とが、排気管22の各々の適宜位置に備えられている。空燃比センサ25は酸素濃度センサとしてもよい。また、排気管22（図示例では、三元触媒23の上流側）と吸気管11（図示例では、スロットル5とタンブル弁6との間）との間には、排気管22へ排出された排気の一部（還流ガスや再循環ガスともいう）を吸気管11へ戻す（還流させる）排気還流管28が備えられるとともに、排気還流率を調整するEGR弁26と、還流ガス温度を検出する還流ガス温度検出器の一態様であって還流ガス温度を調整するEGRクーラ27とが、排気還流管28の適宜位置に備えられている。また、EGRクーラ27は、還流ガス温度の温度調整を実施するための冷却水の出入口を有するとともに、当該冷却水の流量を制御するための冷却水ポンプ29と、冷却水流路切替弁30とが、当該エンジン100の各々の適宜位置に備えられている。
また、気筒内に設けられたピストン13を移動させるためのクランクシャフト14は、メインシャフトとサブシャフトにより構成され、サブシャフトがコネクティングロッドを介してピストン13に連結されている。ここで、当該エンジン100には、メインシャフトとサブシャフトの距離、あるいはコネクティングロッドの長さを可変とするコントロールシャフト31が備えられている。この機構を備えることにより、ピストン13のストローク量を変更することが可能となり、燃焼室17内の圧力と温度を可変とすることができる。なお、ピストン13のストローク量を可変とせしめる機構は上記の限りではない。クランクシャフト14には、当該クランクシャフト14の角度および回転速度、ならびにピストン13の移動速度を検出するためのクランク角センサ15が備えられている。また、当該エンジン100には、エンジン100の振動を加速度として検出するためのノックセンサ16が備えられている。また、燃焼室17内部の圧力を検出する圧力センサ21が、当該エンジン100の適宜位置に備えられている。圧力センサ21は、エンジン100内部のイオン量を検出するイオン電流センサであってもよい。また、エンジン100の温度を検出すべく、エンジン100内部の冷却水温度を検出する冷却水温センサ18が、当該エンジン100の適宜位置に備えられている。
エアフロセンサ3と吸気温湿度センサ4とクランク角センサ15とノックセンサ16と冷却水温センサ18と圧力センサ21と排気温センサ24と空燃比センサ25とEGRクーラ27から得られる信号は、制御装置としてのECU1に送られる。アクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダル開度センサ2から得られる信号もECU1に送られる。また、当該エンジン100は自動車に搭載されており、自動車の走行状態に関する情報もECU1に送られる。例えば、当該エンジン100を搭載する車体あるいは車輪に取り付けられた車速センサと加速度または角度などを計測するセンサ（以下、纏めてGセンサ32という）から得られる信号、当該エンジン100を搭載する車体に取り付けられた変速機を制御するためのシフトレバーの位置を検出するシフトレバー位置センサ（不図示）から得られる信号なども、ECU1に、直接または他の制御装置を介して入力されている。
ECU1は、アクセルペダル開度センサ2の出力信号等に基づいて要求トルクを演算する。すなわち、アクセルペダル開度センサ2は、エンジン100への要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。ECU1は、クランク角センサ15の出力信号に基づいてクランクシャフト14の角度および回転速度、ならびにピストン13の移動速度を演算する。ECU1は、前記した各種センサの出力信号からエンジン100の運転状態を演算するとともに、そのエンジン100の運転状態に基づいて、スロットル5の駆動信号（開度等）と、タンブル弁6の駆動信号（開度等）と、インジェクタ7の噴射信号と、燃料ポンプ8の駆動信号と、可変動弁12の駆動信号（弁開閉時期等）と、点火コイル20の点火制御信号と、EGR弁26の駆動信号（開度等）と、冷却水制御として冷却水ポンプ29と冷却水流路切替弁30の駆動信号と、ピストン13のストローク量を制御するコントロールシャフト31の駆動信号などの、エンジン100の主要な作動量を好適に演算する。ECU1で演算されたスロットル開度は、スロットル駆動信号としてスロットル5へ送られる。ECU1で演算されたタンブル弁開度は、タンブル弁駆動信号としてタンブル弁6へ送られる。ECU1で演算された噴射信号は、インジェクタ開弁パルス信号（噴射パルス信号ともいう）に変換されてインジェクタ7に送られる。ECU1で演算された燃料ポンプ駆動信号は、燃料ポンプ8へ送られる。ECU1で演算された弁開閉時期は、可変動弁駆動信号として可変動弁12へ送られる。ECU1で演算された点火制御信号は、ECU1で演算された点火時期で点火されるように、1回あるいは複数回の点火を指令する点火制御信号として点火コイル20に送られる。ECU1で演算されたEGR弁開度は、EGR弁駆動信号としてEGR弁26へ送られる。ECU1で演算された冷却水制御信号は、冷却水制御駆動信号として冷却水ポンプ29と冷却水流路切替弁30へ送られる。ECU1で演算された目標ピストンストローク信号は、コントロールシャフト駆動信号としてコントロールシャフト31へ送られる。
前記した構成のエンジン100においては、吸気管11から吸気弁を経て燃焼室17内に流入した空気と排気管22からEGR弁26とEGRクーラ27を経て吸気管11へ再循環されて燃焼室17内に流入した再循環ガスとの混合気に対し、インジェクタ7から燃料が噴射されて、可燃混合気を形成する。燃焼室17内の可燃混合気は、点火コイル20により点火エネルギを供給された点火プラグ19から発生される火花により所定の点火時期で燃焼され、その燃焼圧によりピストン13が押し下げられてエンジン100の駆動力となる。燃焼後の排気は、排気弁と排気管22を経て三元触媒23に送られ、その排気成分が三元触媒23内で浄化された後に排出される。
図２は、図１に示されるECU1の内部構成を示すシステムブロック図である。
ECU1の入力回路50aには、アクセルペダル開度センサ2、エアフロセンサ3、吸気温湿度センサ4、クランク角センサ15、ノックセンサ16、冷却水温センサ18、圧力センサ21、排気温センサ24、空燃比センサ25、EGRクーラ27（に備えられた還流ガス温度検出器）、Gセンサ32などの出力信号が入力される。ただし、入力回路50aに対する入力信号は、これらだけに限られない。入力回路50aに入力された各センサの入力信号は、入出力ポート50b内の入力ポートに送られる。入出力ポート50bに送られた値は、RAM50cに保管されてCPU50eで演算処理される。演算処理内容を記述した制御プログラムはROM50dに予め書き込まれている。その制御プログラムに従って演算された各アクチュエータの作動量を示す値は、RAM50cに保管された後、入出力ポート50bの出力ポートに送られ、各駆動回路50f〜50nを経て各アクチュエータに送られる。本実施形態の場合、駆動回路として、スロットル駆動回路50f、タンブル弁駆動回路50g、インジェクタ駆動回路50h、燃料ポンプ駆動回路50i、可変動弁駆動回路50j、コントロールシャフト駆動回路50k、点火信号出力回路50l、EGR弁駆動回路50m、冷却水制御回路50nなどがある。各駆動回路50f〜50nは、入出力ポート50bから送られた各アクチュエータの作動量を示す値に基づいて、スロットル5、タンブル弁6、インジェクタ7、燃料ポンプ8、可変動弁12、コントロールシャフト31、点火コイル20、EGR弁26、冷却水ポンプ29あるいは冷却水流路切替弁30を制御する。なお、本実施形態においては、ECU1内に前記駆動回路50f〜50nを備えているが、これに限るものではなく、前記駆動回路50f〜50nのいずれかをECU1内に備えるものであってもよい。
図３は、図１に示されるECU1の演算ロジックの主要部分を示す演算ロジック図である。
図示するように、ECU1は、本発明を実現するための主要構成として、運転モード演算部1aと、制御値演算部1bと、水温補正演算部1cとを備えている。以下、ECU1の前記各演算部の構成および動作を順次説明する。
＜運転モード演算部＞
図３に示すように、運転モード演算部1aには、始動指示信号（エンジン100の始動または停止を指示する信号）KSとGセンサ信号（Gセンサ32から得られる信号）GSと冷却水温度（冷却水温センサ18から得られる信号）TWとが入力され、演算結果として運転モードMDが出力される。ここで、運転モード演算部1aに対する入力信号は、これらだけに限られない。運転モード演算部1aでは、始動指示信号KSとGセンサ信号GSと冷却水温度TWとに応じて、エンジン100の運転モードMDを0から5の値で演算する。
図４は、図３に示される運転モード演算部1aで用いられる運転モード判定表である。始動指示信号KSが0であるときは、Gセンサ信号GSと冷却水温度TWは参照せず、運転モードMDは0となる。始動指示信号KSが1となり、Gセンサ信号GSがGセンサ信号リミットGLより小さく、かつ冷却水温度TWが冷却水温度リミットTLF未満である時、運転モードMDは1となる。また、始動指示信号KSが1となり、Gセンサ信号GSがGセンサ信号リミットGLより大きく、かつ冷却水温度TWが冷却水温度リミットTLF未満である時、運転モードMDは2となる。また、始動指示信号KSが1となり、冷却水温度TWが冷却水温度リミットTLF以上である時、運転モードMDは3となる。さらに、始動指示信号KSが1となり、冷却水温度TWが冷却水温度リミットTLFより大きい冷却水温度リミットTLE以上である時、運転モードMDは4となる。さらに、始動指示信号KSが1となり、冷却水温度TWが冷却水温度リミットTLEより大きい冷却水温度リミットTLL以上である時、運転モードMDは5となる。ここでは、運転モードMD=0はエンジン始動前、運転モードMD=1は始動後触媒暖機モード、運転モードMD=2は始動後触媒暖機禁止モード、運転モードMD=3は始動後均質運転モード、運転モードMD=4は始動後EGR運転モード、運転モードMD=5は始動後リーン運転モードを示している。
＜制御値演算部＞
図３に示すように、制御値演算部1bには、前記運転モード演算部1aで演算された運転モードMDが入力され、演算結果（制御値）として目標空燃比TRGAFと目標EGR率TRGEGRと目標噴射割合TRGINJSPと目標噴射時期TRGINJTnと目標点火エネルギTRGIGNEと目標点火時期TRGIGNTとが出力される。ここで、制御値演算部1bは、各制御値を演算するに当たり、図５に示す通り、運転モードMDの値に応じて、各制御値が異なる制御マップを選択する。ここで、制御値の演算は、制御マップによるものではなく、異なる制御モデルまたは物理式によるものであっても良い。
図５は、図３に示される制御値演算部1bで用いられる、運転モードと制御マップの関係図である。運転モードMDが0である時、目標空燃比TRGAFと目標EGR率TRGEGRと目標噴射割合TRGINJSPと目標噴射時期TRGINJTnと目標点火エネルギTRGIGNEと目標点火時期TRGIGNTの演算には、いずれのマップも参照しない。運転モードMDが1であるとき、目標空燃比TRGAFと目標EGR率TRGEGRと目標噴射割合TRGINJSPと目標噴射時期TRGINJTnと目標点火エネルギTRGIGNEと目標点火時期TRGIGNTの演算には、触媒暖機用の制御マップを参照する。運転モードMDが2または3であるとき、目標空燃比TRGAFと目標EGR率TRGEGRと目標噴射割合TRGINJSPと目標噴射時期TRGINJTnと目標点火エネルギTRGIGNEと目標点火時期TRGIGNTの演算には、均質運転用の制御マップを参照する。運転モードMDが4であるとき、目標空燃比TRGAFと目標EGR率TRGEGRと目標噴射割合TRGINJSPと目標噴射時期TRGINJTnと目標点火エネルギTRGIGNEと目標点火時期TRGIGNTの演算には、EGR運転用の制御マップを参照する。運転モードMDが5であるとき、目標空燃比TRGAFと目標EGR率TRGEGRと目標噴射割合TRGINJSPと目標噴射時期TRGINJTnと目標点火エネルギTRGIGNEと目標点火時期TRGIGNTの演算には、リーン運転用の制御マップを参照する。制御値演算部1bでは、上記のようなマップ参照（またはモデル参照）を用いることで、各運転モードMDに応じた好適な制御値を与えることができる。
図６は、図３に示される制御値演算部1bで運転モードに基づき選択される制御マップの特性図であり、図６（Ａ）はEGR運転モード、図６（Ｂ）はリーン運転モードの制御マップの特性図である。図６（Ａ）、（Ｂ）の各図において、縦軸は目標トルクTRGTRQであり、横軸はエンジン回転数NEである。目標トルクTRGTRQは、アクセルペダル開度センサ2の出力信号に基づき得られる要求トルクに応じて設定される。
まず、図６（Ａ）のEGR運転用の制御マップについて説明する。このEGR運転用の制御マップでは、目標空燃比TRGAFは、目標トルクTRGTRQの増加とエンジン回転数NEの低回転化に応じて理論空燃比（ストイキオメトリ）とする。目標EGR率TRGEGRは、目標トルクTRGTRQの減少側および増加側において増加させ、エンジン回転数NEの高回転化に応じて増加させる。目標噴射割合TRGINJSPは、吸気行程でインジェクタ7からの燃料噴射を完了する10: 0と、吸気行程で9割、圧縮行程で1割の燃料を噴射する9:1とする。ここで、インジェクタ7から噴射される燃料の1燃焼サイクル中の総燃料噴射量は、エンジン100の運転状態（目標トルクTRGTRQ、エンジン回転数NE等）に基づき予め決められる。なお、目標噴射割合TRGINJSPは、この割合以外の設定を行っても良い。目標噴射時期TRGINJTnは、ここでは、燃焼室17に対して1燃焼サイクル中に燃料噴射を複数回実施（少なくとも吸気行程と圧縮行程で実施）する各分割噴射の噴射完了時期を示すとともに、n=F（nは分割噴射の回数、Fは分割噴射の最終段）の場合を示している。つまり、ここでは、目標噴射時期TRGINJTnは、分割噴射の最終段の噴射完了時期を示している。この目標噴射時期TRGINJTnは、エンジン回転数NEの高回転化と目標トルクTRGTRQの低下に伴い進角させる設定としている。目標点火エネルギTRGIGNEは、エンジン回転数NEの高回転化、目標トルクTRGTRQの増加に伴い増加させる特性とし、目標点火時期TRGIGNTは、エンジン回転数NEの高回転化と目標トルクTRGTRQの低下に伴い進角させる設定としている。なお、目標点火エネルギTRGIGNEと目標点火時期TRGIGNTは、この設定以外の設定を行っても良い。
次に、図６（Ｂ）のリーン運転用の制御マップについて説明する。このリーン運転用の制御マップでは、目標空燃比TRGAFは、目標トルクTRGTRQの増加とエンジン回転数NEの低回転化に応じて決まるリーン領域において、（理論空燃比より）リーンに設定する。目標EGR率TRGEGRは、目標トルクTRGTRQの減少側および増加側において増加させ、エンジン回転数NEの高回転化に応じて増加させる特性とするが、前記EGR運転用の制御マップとは異なる特性とする。目標噴射割合TRGINJSPは、吸気行程でインジェクタ7からの燃料噴射を完了する10:0と、吸気行程で9割、圧縮行程で1割の燃料を噴射する9:1と、吸気行程で8割、圧縮行程で2割の燃料を噴射する8:2とする。なお、目標噴射割合TRGINJSPは、この割合以外の設定を行っても良い。目標噴射時期TRGINJTnは、ここでは、燃焼室17に対して1燃焼サイクル中に燃料噴射を複数回実施する各分割噴射の噴射完了時期を示すとともに、n=F（nは分割噴射の回数、Fは分割噴射の最終段）の場合を示している。この目標噴射時期TRGINJTnは、エンジン回転数NEの高回転化と目標トルクTRGTRQの低下に伴い進角させる設定としている。目標点火エネルギTRGIGNEは、エンジン回転数NEの高回転化、目標トルクTRGTRQの増加に伴い増加させる特性とし、目標点火時期TRGIGNTは、エンジン回転数NEの高回転化と目標トルクTRGTRQの低下に伴い進角させる設定としている。なお、目標点火エネルギTRGIGNEと目標点火時期TRGIGNTはこの設定以外の設定を行っても良い。
なお、制御値演算部1bで選択される制御マップのうち、触媒暖機用の制御マップや均質運転用の制御マップについては、従来知られたものと同様であるため、ここでは、その詳細な説明を割愛する。
図７は、各目標値変更による制御信号の変化特性図であり、図７（Ａ）は、目標噴射割合変更による噴射パルス電圧の変化特性図、図７（Ｂ）は、目標点火エネルギ変更による点火信号の変化特性図である。
図７（Ａ）は、エンジン100の運転状態等の変化に応じて目標噴射割合TRGINJSPを変更した際のインジェクタ7を駆動する噴射パルス電圧（噴射パルス幅に対応）の変化を示している。例えば、目標噴射時期TRGINJTn（n=1）（1回目の噴射完了時期）が60（°）であり、目標噴射時期TRGINJTn（n=F）（最終段の噴射完了時期）が270（°）であるとき、目標噴射割合TRGINJSPが10:0である場合は、最上段の図のように、吸気行程中に1回の噴射パルス電圧が与えられ、目標噴射割合TRGINJSPが9:1である場合は、上から2番目の図のように、吸気行程中に1回の噴射パルス電圧が与えられるとともに、圧縮行程中に1回の噴射パルス電圧が与えられる。ここで、目標噴射割合TRGINJSPが9:1から8:2へとさらに変化する場合（例えば、図６（Ｂ）の目標噴射割合TRGINJSPを参照）には、下から2番目の図のように、圧縮行程中の最終段の噴射パルス電圧信号の持続時間（噴射パルス幅）を延長するか、最下段の図のように、圧縮行程中の噴射パルス電圧信号を前記最終段の噴射パルス電圧信号より下死点側に追加する。なお、圧縮行程中に実施し得る分割噴射の回数の上限値は、例えばインジェクタ7の特性等により予め決められている。
これにより、制御値演算部1bは、エンジン100の運転状態等に応じて目標噴射割合TRGINJSPが変化したときに、その目標噴射割合TRGINJSPに応じてインジェクタ7（の噴射パルス幅）を適正に制御でき、燃焼室17に対して燃料を適正に供給することができる。
図７（Ｂ）は、エンジン100の運転状態等の変化に応じて目標点火エネルギTRGIGNEを変更した際の点火コイル20を制御する点火信号の変化を示している。例えば、目標噴射時期TRGIGNTが与えられ、目標点火エネルギTRGIGNEが100である場合は、最上段の図のように、目標点火時期TRGIGNTより下死点側に点火コイル20に充電することを役割とする充電パルスが与えられるとともに、目標点火時期TRGIGNTより上死点側において放電回数を増加する多段放電パルスと、目標点火時期TRGIGNTより上死点側において点火コイル20に重畳することを役割とする重畳パルスとが入る。目標点火エネルギTRGIGNEが50である場合は、上から2番目の図のように、目標点火時期TRGIGNTより下死点側に点火コイル20に充電することを役割とする充電パルスが与えられるとともに、目標点火時期TRGIGNTより上死点側において放電回数を増加する多段放電パルスが入る。目標点火エネルギTRGIGNEが30である場合は、下から2番目の図のように、目標点火時期TRGIGNTより下死点側に点火コイル20に充電することを役割とする充電パルスが入る。目標点火エネルギTRGIGNEが10である場合は、最下段の図のように、目標点火時期TRGIGNTより下死点側に点火コイル20に充電することを役割とする充電パルスが前記目標点火エネルギTRGIGNEが30の時よりも短縮された期間で入力される。なお、前記した充電パルス、多段放電パルス、重畳パルスを生成するための構成等については、従来知られたものであるため、ここでは、その詳細な説明を割愛する。また、充電パルスの持続時間（充電時間）、多段放電パルスの回数（放電回数）、重畳パルスの持続時間（重畳時間）の上限値は、例えば点火コイル20の特性等により予め決められており、それらを適宜に組み合わせて利用することで、エンジン100の運転状態等に応じて設定された目標点火エネルギTRGIGNEを実現するようになっている。
これにより、制御値演算部1bは、エンジン100の運転状態等に応じて目標点火エネルギTRGIGNEが変化したときに、その目標点火エネルギTRGIGNEに応じて充電時間、放電回数、重畳時間を段階的に変更することで点火コイル20（の目標点火エネルギ）を適正に制御でき、インジェクタ7から燃焼室17内に供給された燃料に対して適正に点火して燃焼させることができる。
＜水温補正演算部＞
図３に戻り、水温補正演算部1cには、前記制御値演算部1bで演算された各制御値のうち、前述の目標噴射割合TRGINJSPと目標噴射時期TRGINJTn（特に、そのうち最終段の噴射完了時期を表す目標噴射時期TRGINJTn（n=F））と目標点火エネルギTRGIGNEとが入力されるとともに、エンジン温度に関連する冷却水温度TWが入力される。水温補正演算部1cでは、冷却水温度TWに応じて、目標噴射割合TRGINJSPと目標噴射時期TRGINJTnと目標点火エネルギTRGIGNEとを補正し、演算結果として補正噴射割合TRGINJSPHと補正噴射時期TRGINJTHnと補正点火エネルギTRGIGNEHとを出力する。
なお、ここでは、エンジン温度に関連する指標として、冷却水温センサ18から得られる冷却水温度（エンジン本体を冷却する冷却水の温度）TWを採用しているが、これだけに限られず、例えば、エンジン100の潤滑油温度、エンジン100の表面温度等を使用しても良い。
図８は、図３に示される水温補正演算部1cで用いられる特性図であり、図８（Ａ）はエンジン温度に基づく補正噴射割合TRGINJSPHの演算、図８（Ｂ）はエンジン温度に基づく補正噴射時期TRGINJTHnの演算、図８（Ｃ）はエンジン温度に基づく補正点火エネルギTRGIGNEHの演算で用いられる特性図である。
≪補正噴射割合の演算≫
図８（Ａ）は、冷却水温度TWに対する補正噴射割合TRGINJSPHの特性を示しており、横軸の冷却水温度TWより上側が圧縮行程中の噴射パルス幅の比率（つまり、吸気行程と圧縮行程の総噴射パルス幅に対する圧縮行程中の噴射パルス幅の比率）を変更する場合を示し、下側が圧縮行程中の分割噴射の回数（つまり、1燃焼サイクル中の総燃料噴射量を維持した状態での圧縮行程中の分割噴射の回数）を変更する場合を示している。
補正噴射割合TRGINJSPHを演算するに当たり、運転モードMD=1、2、3では、いずれの場合でも目標噴射割合TRGINJSPに対して補正は行わない。運転モードMD=4（始動後EGR運転モード）では、冷却水温度TWが低下するのに伴い、圧縮行程中の噴射パルス幅（つまり、1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率）が増大するように、目標噴射割合TRGINJSPに対して、圧縮行程中の噴射パルス幅の比率を増加（あるいは、圧縮行程中の分割噴射の回数を増加）する補正を行う。さらに、運転モードMD=5（始動後リーン運転モード）では、冷却水温度TWが低下するのに伴い、前記運転モードMD=4のときより増加傾向（詳細には、冷却水温度TWの低下に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率の増加率）が大きくなるように、目標噴射割合TRGINJSPに対して、圧縮行程中の噴射パルス幅の比率を増加（あるいは、圧縮行程中の分割噴射の回数を増加）する補正を行う。
なお、ここでは、運転モードMD=4と運転モードMD=5とで補正噴射割合TRGINJSPHが不連続的に設定されているが、エンジン100の特性等に応じて連続的に設定してもよい。
このような補正を行うことにより、リーン燃焼またはEGR燃焼を行っている時に、エンジン100の温度が低くなるにしたがって、1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率が増加するので、エンジン温度の低下、つまり、燃焼室17内の混合気温度の低下に伴う燃焼速度の低下を、圧縮行程中の燃料噴射量の比率の増加に伴う濃側混合気の速い燃焼速度によって抑制できる。また、その速い燃焼速度の混合気の生成を、インジェクタ7の駆動によって正確に制御することができる。より詳しくは、点火プラグ19による点火時期において、燃焼室17内（エンジン100の気筒内）の混合気が、点火プラグ19に近付くにしたがってリーンな空燃比から理論空燃比に近付く、言い換えれば、点火プラグ19による点火時期において、燃焼室17内の点火プラグ19周りの混合気が、リーンな空燃比から理論空燃比に近付くことになるので、点火プラグ19周りで理論空燃比、点火プラグ19から離れるにつれて希薄となる混合気を燃焼室17内で配置することができ、リーン燃焼またはEGR燃焼を行っている時にエンジン100の温度が低くなった場合でも、点火プラグ19から燃焼室17内に拡がる燃焼反応を滑らかに伝播させることができ、燃焼室17における混合気の燃焼速度を速めることができる。
≪補正噴射時期の演算≫
図８（Ｂ）は、冷却水温度TWに対する補正噴射時期TRGINJTHn（特に、そのうち最終段の噴射完了時期を表す補正噴射時期TRGINJTHn（n=F））の特性を示しており、横軸の冷却水温度TWより上側が圧縮行程中の噴射パルス幅の比率を変更する場合を示し、下側が圧縮行程中の分割噴射の回数を変更する場合を示している。
補正噴射時期TRGINJTHnを演算するに当たり、運転モードMD=1、2、3では、いずれの場合でも目標噴射時期TRGINJTnに対して補正は行わない。運転モードMD=4（始動後EGR運転モード）では、目標噴射時期TRGINJTnに対して、冷却水温度TWが低下するのに伴い、進角する（つまり、噴射完了時期（噴射パルスの立下り時期）を早める）（図８（Ｂ）では、横軸より上側の、圧縮行程中の噴射パルス幅の比率変更の場合で示す例）または一定とする（図８（Ｂ）では、横軸より下側の、圧縮行程中の分割噴射回数変更の場合で示す例）補正を行う。運転モードMD=5（始動後リーン運転モード）においても、前記運転モードMD=4のときと同様に、目標噴射時期TRGINJTnに対して、冷却水温度TWが低下するのに伴い、進角するまたは一定とする補正を行う。
ここでは、運転モードMD=4と運転モードMD=5とで補正噴射時期TRGINJTHnが連続的に設定されている。
このような補正を行うことにより、リーン燃焼またはEGR燃焼を行っている時に、エンジン温度の低下に伴って1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率が増加する場合でも、圧縮行程の後半になるにしたがって近接するインジェクタ7とピストン13との距離を維持したまま、前述の濃側混合気を形成できるので、インジェクタ7から噴射された燃料が壁面に付着することによる排気への跳ね返りを抑制することができる。
≪補正点火エネルギの演算≫
図８（Ｃ）は、冷却水温度TWに対する補正点火エネルギTRGIGNEHの特性を示しており、横軸の冷却水温度TWより上側が圧縮行程中の噴射パルス幅の比率を変更する場合を示し、下側が圧縮行程中の分割噴射の回数を変更する場合を示している。
補正点火エネルギTRGIGNEHを演算するに当たり、運転モードMD=1、2、3では、いずれの場合でも目標点火エネルギTRGIGNEに対して補正は行わない。運転モードMD=4（始動後EGR運転モード）では、目標点火エネルギTRGIGNEに対して、冷却水温度TWが低下するのに伴い、増加する補正を行う。また、運転モードMD=5（始動後リーン運転モード）においても、前記運転モードMD=4のときと同様であるが、前記運転モードMD=4のときより増加傾向（詳細には、冷却水温度TWの低下に対する点火エネルギの増加率）が大きくなるように、目標点火エネルギTRGIGNEに対して、冷却水温度TWが低下するのに伴い、増加する補正を行う。
ここでは、運転モードMD=4と運転モードMD=5とで補正点火エネルギTRGIGNEHが連続的に設定されているが、エンジン100の特性等に応じて不連続的に設定してもよい（後述する図１０参照）。
また、ここでは、圧縮行程中の噴射パルス幅の比率変更の場合に比べて、圧縮行程中の噴射回数変更の場合の方が、冷却水温度TWの低下に伴う補正点火エネルギTRGIGNEHを小さくする、逆に言えば、圧縮行程中の噴射回数変更の場合に比べて、圧縮行程中の噴射パルス幅の比率変更の場合の方が、冷却水温度TWの低下に伴う補正点火エネルギTRGIGNEHを大きくするが、これは、図８（Ｂ）に基づき説明した前述の補正噴射時期TRGINJTHnに追従させるためである。すなわち、補正噴射時期TRGINJTHnが一定である場合（ここでは、圧縮行程中の噴射回数変更の場合）の点火時期における点火プラグ19周りに存在する燃料量に比べて、補正噴射時期TRGINJTHnが進角する場合（ここでは、圧縮行程中の噴射パルス幅の比率変更の場合）の点火時期における点火プラグ19周りに存在する燃料量が少なくなっているため、燃料量の減少により点火に必要となるエネルギが増加することに合わせるためである。
このような補正を行うことにより、リーン燃焼またはEGR燃焼を行っている時に、エンジン温度の低下に伴って1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率が増加する場合でも、点火プラグ19周りに存在させた濃側混合気が要求する燃焼反応開始に必要な点火エネルギを確実に供給することができる。また、上記のように、運転モードMD=5（リーン燃焼を行っている時）よりも、運転モードMD=4（EGR燃焼を行っている時）の方が、冷却水温度TWの低下に対する点火エネルギの増加率を小さくすることで、EGR燃焼で発生する濃側混合気の過濃化による燃焼速度低下とリーン燃焼で発生する濃側混合気の希薄化による燃焼速度低下の両方を回避することができ、かつEGR燃焼時の高い要求点火エネルギに対する供給エネルギ不足とリーン燃焼時の前記EGR燃焼時に比べて低い要求点火エネルギに対する供給エネルギ過供給を回避することができる。
なお、目標点火エネルギTRGIGNEを補正して補正点火エネルギTRGIGNEHを演算した結果、例えば、点火プラグ19（点火コイル20）から供給される点火エネルギを増加させる場合には、図７（Ｂ）に基づき説明したように、点火コイル20に対する点火信号の充電パルスの持続時間（充電時間）を（下死点側に）増やしていき、それでも点火エネルギが不足すれば、上死点側に多段放電パルスの回数（放電回数）を増やしていき、さらにそれでも点火エネルギが不足すれば、重畳パルスの持続時間（重畳時間）を上死点側に増やしていく、つまり、充電時間、放電回数、重畳時間を段階的に増加させることで、点火プラグ19（点火コイル20）から供給される点火エネルギ（の増加度合い）を適正に制御することができる。
以上の演算処理を実施することで、ECU1は、エンジン温度の低下に伴う燃焼室17内の混合気温度の低下により、当該混合気の有する燃焼速度が低下することで、点火または火炎伝播時の燃焼反応が不安定化した結果として発生するリーン燃焼またはEGR燃焼の燃焼安定性の悪化を抑制でき、ひいては、リーン燃焼またはEGR燃焼の有する高効率性能と低排気性能を最大化することができる。
図９は、図１に示されるECU1における制御内容を説明するフローチャートである。図３に示された制御内容は、ECU1によって所定の周期で繰り返し実行される。
図９に示すように、ECU1内では、ステップS101において、始動指示信号KS、Gセンサ信号GS、冷却水温度TW、ECU1内のROM50dに書き込まれた値などを読み込む。次に、ステップS102において、例えば図４に示す運転モード判定表を用いて、運転モードMDを演算する。次に、ステップS103において、アクセルペダル開度、エンジン回転数などを読み込む。
次に、ステップS104では、ステップS102における演算結果を参照し、運転モードMDが0であるか否かを判定する。YESである場合、RETURNして本フローを繰り返し実行する。NOである場合、ステップS105へ進み、運転モードMDが1であるか否かを判定する。YESである場合、ステップS109へ進む。ステップS109では、触媒暖機マップ（触媒暖機用の制御マップ）を読み込み、前記ステップS103で読み込まれたアクセルペダル開度に基づく目標トルクTRGTRQとエンジン回転数NEなどに応じて制御値（マップ値）を参照して、ステップS121へ進む。ステップS121では、ステップS109で参照した制御値に基づき空燃比制御を実施し、ステップS122へ進む。ステップS122では、ステップS109で参照した制御値に基づきEGR制御を実施し、ステップS123へ進む。ステップS123では、ステップS109で参照した制御値に基づき燃料噴射制御を実施し、ステップS124へ進む。ステップS124では、ステップS109で参照した制御値に基づき点火制御を実施する。
なお、ステップS121での空燃比制御、ステップS122でのEGR制御、ステップS123での燃料噴射制御、ステップS124での点火制御の各処理については、後の図１０に基づいて詳述する。
次に、ステップS105においてNOである場合には、ステップS106へ進み、運転モードMDが2、あるいは3であるか否かを判定する。YESである場合、ステップS110へ進む。ステップS110では、均質マップ（均質運転用の制御マップ）を読み込み、前記ステップ103で読み込まれたアクセルペダル開度に基づく目標トルクTRGTRQとエンジン回転数NEなどに応じて制御値（マップ値）を参照して、ステップS121、S122、S123、S124の各処理を実施する。
次に、ステップS106においてNOである場合には、ステップS107へ進み、運転モードMDが4であるか否かを判定する。YESである場合、ステップS111へ進む。ステップS111では、例えば図６（Ａ）に示すEGRマップ（EGR運転用の制御マップ）を読み込み、前記ステップ103で読み込まれたアクセルペダル開度に基づく目標トルクTRGTRQとエンジン回転数NEなどに応じて制御値（マップ値）を参照して、ステップS112へ進む。ステップS112では、図８に基づき説明した水温補正演算を行い、ステップS113へ進む。ステップS113では、ステップS112で演算された補正噴射割合TRGINJSPHを読み込み、ステップS114へ進む。ステップS114では、ステップS112で演算された補正噴射時期TRGINJTHn（n=F）を読み込み、ステップS115へ進む。ステップS115では、ステップS112で演算された補正点火エネルギTRGIGNEHを読み込み、ステップS121へ進み、上記と同様に、ステップS121での空燃比制御、ステップS122でのEGR制御、ステップS123での燃料噴射制御、ステップS124での点火制御の各処理を行う。
次に、ステップS107においてNOである場合には、ステップS108へ進み、運転モードMDが5であるか否かを判定する。YESである場合、ステップS116へ進む。ステップS116では、例えば図６（Ｂ）に示すリーンマップ（リーン運転用の制御マップ）を読み込み、前記ステップ103で読み込まれたアクセルペダル開度に基づく目標トルクTRGTRQとエンジン回転数NEなどに応じて制御値（マップ値）を参照して、ステップS117へ進む。ステップS117では、図８に基づき説明した水温補正演算を行い、ステップS118へ進む。ステップS118では、ステップS117で演算された補正噴射割合TRGINJSPHを読み込み、ステップS119へ進む。ステップS119では、ステップS117で演算された補正噴射時期TRGINJTHn（n=F）を読み込み、ステップS120へ進む。ステップS120では、ステップS117で演算された補正点火エネルギTRGIGNEHを読み込み、ステップS121へ進み、上記と同様に、ステップS121での空燃比制御、ステップS122でのEGR制御、ステップS123での燃料噴射制御、ステップS124での点火制御の各処理を行う。
なお、ステップS108においてNOである場合は、RETURNして本フローを繰り返し実行する。
図１０は、運転モードが0から5に変化する時のECU1による制御例を説明するタイムチャートである。
冷却水温度TWは、運転モードMDが1の始動時から上昇し始める。冷却水温度TWが冷却水温度リミットTLFに至ったとき、運転モードMDは3となり、冷却水温度リミットTLE（＞TLF）に至ったとき、運転モードMDは4となり、冷却水温度リミットTLL（＞TLE）に至ったとき、運転モードMDは5となる。
運転モードMDが1〜4であるとき、空燃比は理論空燃比に制御され、運転モードMDが5であるとき、空燃比は理論空燃比より空気が過剰な状態であるリーンに制御される。
運転モードMDが1〜3であるときは、EGRは許可されていないため、EGR率は0となる。運転モードMDが4、5であるときは、EGR率は増加する。
運転モードMDが1であるとき、触媒暖機モードとして点火プラグ19周りに過濃混合気を配置して燃焼安定化を図るために、噴射割合INJSPは、圧縮行程中の噴射割合を増加させ、運転モードMDが2、3であるとき、均質運転モードとして圧縮行程中の噴射割合を減少させる。運転モードMDが4、5であるとき、EGR運転モードおよびリーン運転モードとして圧縮行程中の噴射割合を増加させる。ここで、運転モードMDが4または5において、冷却水温度TWが低下する場合、圧縮行程中の噴射割合を増加させるように補正される（図８（Ａ）も併せて参照）。なお、運転モードMDが5において、冷却水温度TWがある程度高くなると、圧縮行程中の噴射割合を0にして（圧縮行程中の噴射を停止して）、吸気行程のみで噴射が行われるように制御する。
また、ここでは、運転モードMDが4または5において、噴射時期INJTHn（n=F）は、冷却水温度TWが低下しても一定とするように補正されているが、進角させるように補正することも可能である（図８（Ｂ）も併せて参照）。
また、運転モードMDが4または5において、点火エネルギIGNEは、冷却水温度TWが低下する場合、増加させるように補正される（図８（Ｃ）も併せて参照）。
なお、運転モードMDが1〜3であるときの噴射時期INJTHnおよび点火エネルギIGNE、ならびに、点火時期IGNTについては、従来知られた手法で制御されるため、ここでは、その詳細な説明を割愛する。
前述のように、冷却水温度TWに応じてEGR燃焼またはリーン燃焼を行うEGR運転モードまたはリーン運転モードにおいて、前述の補正噴射割合TRGINJSPH、補正噴射時期TRGINJTHn、補正点火エネルギTRGIGNEHに応じて、噴射割合INJSP、噴射時期INJTn、点火エネルギIGNEを制御することで、EGR燃焼またはリーン燃焼の燃焼安定性を改善することができる。その結果、エンジン温度の低下に伴う燃焼室17内の混合気温度の低下により、当該混合気の有する燃焼速度が低下することで、点火または火炎伝播時の燃焼反応が不安定化した結果として発生するEGR燃焼またはリーン燃焼の燃焼安定性の悪化を抑制でき、ひいては、EGR燃焼またはリーン燃焼の有する高効率性能と低排気性能を最大化することができる。
このように、本実施形態によれば、理論空燃比よりリーンな混合気を燃焼させるリーン燃焼、または燃焼室17から排出された排気を燃焼室17に再吸入させることにより希釈された混合気を燃焼させるEGR燃焼を行っている時に、エンジン100の温度が低くなるにしたがって、1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率が増加するので、エンジン温度の低下、つまり、燃焼室17内の混合気温度の低下に伴う燃焼速度の低下を、圧縮行程中の燃料噴射量の比率の増加に伴う濃側混合気の速い燃焼速度によって抑制できる。より詳しくは、エンジン100の温度の変化に応じて1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率を制御することで、点火プラグ19による点火時期において、燃焼室17内（エンジン100の気筒内）の混合気を、点火プラグ19に近付くにしたがってリーンな空燃比から理論空燃比に近付ける、言い換えれば、点火プラグ19による点火時期において、燃焼室17内の点火プラグ19周りの混合気を、リーンな空燃比から理論空燃比に近付けるので、点火プラグ19周りで理論空燃比、点火プラグ19から離れるにつれて希薄となる混合気を燃焼室17内で配置することができ、リーン燃焼またはEGR燃焼を行っている時にエンジン100の温度が低くなった場合でも、点火プラグ19から燃焼室17内に拡がる燃焼反応を滑らかに伝播させることができ、燃焼室17における混合気の燃焼速度を速めることができる。
また、エンジン100の運転状態に基づき予め設定された吸気行程と圧縮行程の総噴射パルス幅に対する圧縮行程中の噴射パルス幅の比率を増加させる、あるいはエンジン100の運転状態に基づき予め設定された1燃焼サイクル中の総燃料噴射量を維持しながら圧縮行程中の分割噴射の回数を増加させることで、圧縮行程中の燃料噴射量の比率を増加させるので、上記速い燃焼速度の混合気の生成を、インジェクタ7の駆動によって正確に制御することができる。
また、圧縮行程中における最終段の噴射完了時期（噴射パルスの立下り時期）を一定、もしくは進角させることで、リーン燃焼またはEGR燃焼を行っている時に、エンジン温度の低下に伴って1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率が増加する場合でも、圧縮行程の後半になるにしたがって近接するインジェクタ7とピストン13との距離を維持したまま、前述の濃側混合気を形成できるので、インジェクタ7から噴射された燃料が壁面に付着することによる排気への跳ね返りを抑制することができる。
また、エンジン100の温度が低くなるにしたがって、エンジン100の運転状態に基づき予め設定された点火装置の点火エネルギを増加させる、具体的には、エンジン100の温度が低くなるにしたがって、エンジン100の運転状態に基づき予め設定された点火装置の充電時間、放電回数、重畳時間の少なくとも一つを増加させることで、点火装置の点火エネルギを増加させるので、リーン燃焼またはEGR燃焼を行っている時に、エンジン温度の低下に伴って1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率が増加する場合でも、点火プラグ19周りに存在させた濃側混合気が要求する燃焼反応開始に必要な点火エネルギを確実に供給することができる。
また、点火装置の充電時間の増加、前記点火装置の放電回数の増加、前記点火装置の重畳時間の増加を段階的に実施することで、点火装置の点火エネルギを増加させるので、点火装置から供給される点火エネルギ（の増加度合い）を適正に制御することができる。
また、リーン燃焼を行っている時よりも、EGR燃焼を行っている時の方が、エンジン100の温度の低下に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率の増加率を小さくする、あるいは、リーン燃焼を行っている時よりも、EGR燃焼を行っている時の方が、エンジン100の温度の低下に対する点火エネルギの増加率を小さくすることで、EGR燃焼で発生する濃側混合気の過濃化による燃焼速度低下とリーン燃焼で発生する濃側混合気の希薄化による燃焼速度低下の両方を回避することができ、かつEGR燃焼時の高い要求点火エネルギに対する供給エネルギ不足とリーン燃焼時の前記EGR燃焼時に比べて低い要求点火エネルギに対する供給エネルギ過供給を回避することができる。
これにより、本実施形態によれば、エンジン温度の低下に伴う燃焼室17内の混合気温度の低下により、当該混合気の有する燃焼速度が低下することで、点火または火炎伝播時の燃焼反応が不安定化した結果として発生するリーン燃焼またはEGR燃焼の燃焼安定性の悪化を抑制でき、ひいては、リーン燃焼またはEGR燃焼の有する高効率性能と低排気性能を最大化することができる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
1 ECU（エンジンの制御装置）
1a 運転モード演算部
1b 制御値演算部
1c 水温補正演算部
2 アクセルペダル開度センサ
3 エアフロセンサ
4 吸気温湿度センサ
5 スロットル
6 タンブル弁
7 インジェクタ（燃料噴射装置）
8 燃料ポンプ
9 コモンレール
10 燃料配管
11 吸気管
12 可変動弁
13 ピストン
14 クランクシャフト
15 クランク角センサ
16 ノックセンサ
17 燃焼室
18 冷却水温センサ
19 点火プラグ（点火装置の一部）
20 点火コイル（点火装置の一部）
21 圧力センサ（イオン電流センサ）
22 排気管
23 三元触媒
24 排気温センサ
25 空燃比センサ
26 EGR弁
27 EGRクーラ
28 排気還流管
29 冷却水ポンプ
30 冷却水流路切替弁
31 コントロールシャフト
32 Gセンサ
33 燃料圧力センサ
100 エンジン

Claims (10)

  1. エンジンの燃焼室に対して1燃焼サイクル中に燃料噴射を複数回実施する燃料噴射装置と、前記燃料噴射装置から前記燃焼室に供給された燃料に点火するための点火装置と、前記エンジンの冷却水温度を検出する温度検出部とを備え、前記温度検出部により検出された前記エンジンの冷却水温度に基づいて前記燃料噴射装置から噴射される燃料噴射量を制御するエンジンの制御装置であって、
    理論空燃比よりリーンな混合気を燃焼させるリーン燃焼、または前記燃焼室から排出された排気を前記燃焼室に再吸入させることにより希釈された混合気を燃焼させる排気再循環燃焼を行っている時に、前記エンジンの冷却水温度が低くなるにしたがって、1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率を増加させ、
    前記リーン燃焼を行っている時よりも、前記排気再循環燃焼を行っている時の方が、前記エンジンの冷却水温度の低下に対する前記圧縮行程中の燃料噴射量の比率の増加率を小さくすることを特徴とするエンジンの制御装置。
  2. エンジンの燃焼室に対して1燃焼サイクル中に燃料噴射を複数回実施する燃料噴射装置と、前記燃料噴射装置から前記燃焼室に供給された燃料に点火するための点火装置と、前記エンジンの冷却水温度を検出する温度検出部とを備え、前記温度検出部により検出された前記エンジンの冷却水温度に基づいて前記燃料噴射装置から噴射される燃料噴射量を制御するエンジンの制御装置であって、
    理論空燃比よりリーンな混合気を燃焼させるリーン燃焼、または前記燃焼室から排出された排気を前記燃焼室に再吸入させることにより希釈された混合気を燃焼させる排気再循環燃焼を行っている時に、前記エンジンの冷却水温度が低くなるにしたがって、1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率を増加させるとともに、前記エンジンの冷却水温度を含む前記エンジンの運転状態に基づき予め設定された前記点火装置の点火エネルギを増加させ、
    前記リーン燃焼を行っている時よりも、前記排気再循環燃焼を行っている時の方が、前記エンジンの冷却水温度の低下に対する前記点火エネルギの増加率を小さくすることを特徴とするエンジンの制御装置。
  3. 前記制御装置は、前記エンジンの冷却水温度を含む前記エンジンの運転状態に基づき予め設定された吸気行程と圧縮行程の総噴射パルス幅に対する圧縮行程中の噴射パルス幅の比率を増加させる、あるいは前記エンジンの冷却水温度を含む前記エンジンの運転状態に基づき予め設定された1燃焼サイクル中の総燃料噴射量を維持しながら圧縮行程中の分割噴射の回数を増加させることで、前記圧縮行程中の燃料噴射量の比率を増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
  4. 前記制御装置は、圧縮行程中における最終段の噴射完了時期を一定、もしくは進角させること特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
  5. 前記制御装置は、前記エンジンの冷却水温度が低くなるにしたがって、前記エンジンの冷却水温度を含む前記エンジンの運転状態に基づき予め設定された前記点火装置の点火エネルギを増加させることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
  6. 前記制御装置は、前記エンジンの冷却水温度が低くなるにしたがって、前記エンジンの冷却水温度を含む前記エンジンの運転状態に基づき予め設定された前記点火装置の充電時間、放電回数、重畳時間の少なくとも一つを増加させることで、前記点火装置の点火エネルギを増加させることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの制御装置。
  7. 前記制御装置は、前記点火装置の充電時間の増加、前記点火装置の放電回数の増加、前記点火装置の重畳時間の増加を段階的に実施することで、前記点火装置の点火エネルギを増加させることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの制御装置。
  8. 前記制御装置は、前記リーン燃焼を行っている時よりも、前記排気再循環燃焼を行っている時の方が、前記エンジンの冷却水温度の低下に対する前記点火エネルギの増加率を小さくすることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの制御装置。
  9. 前記制御装置は、前記エンジンの冷却水温度の低下に応じて1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率を増加させることで、前記点火装置による点火時期において、前記燃焼室内の混合気を、前記点火装置に近付くにしたがってリーンな空燃比から理論空燃比に近付けることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
  10. 前記制御装置は、前記エンジンの冷却水温度の低下に応じて1燃焼サイクル中の総燃料噴射量に対する圧縮行程中の燃料噴射量の比率を増加させることで、前記点火装置の点火時期において、前記燃焼室内の前記点火装置周りの混合気を、リーンな空燃比から理論空燃比に近付けることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
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