JPH08100638A

JPH08100638A - 筒内噴射エンジンの触媒活性化制御装置

Info

Publication number: JPH08100638A
Application number: JP6235690A
Authority: JP
Inventors: Koji Morikawa; 弘二森川
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】再点火を要することなく確実に後燃焼を発生
させて安定的に排気ガス温度を上昇させ、触媒を活性化
させる。【構成】第２噴射量設定部６２で、１回目の噴射によ
る主燃焼の火炎によって着火可能な量の第２噴射量Ｔi2
を設定し、第２噴射時期設定部６３で、エンジン回転数
Ｎと基本燃料噴射量Ｔpとに基づき、２回目の燃料噴射
が主燃焼の火炎によって確実に着火する噴射時期を、排
気ガスエミッション及び燃費が悪化しない最適な範囲内
で設定する。すなわち、従来のように第２噴射による燃
料を再点火により着火させるのではなく、既燃焼部分か
らの火炎伝幡により第２噴射による燃料を着火する。こ
れにより、１サイクルで２回点火を行なう必要がなく点
火エネルギーの消費を抑えて確実な第２燃焼を発生させ
ることができる。しかも、スモーク発生やＨＣの増加等
がなく、安定的に排気ガス温度を上昇させて触媒を活性
化し、燃費の悪化を最小限に抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス温度を上昇さ
せて触媒の活性化を図る筒内噴射エンジンの触媒活性化
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、気筒内に燃料を直接噴射し、火
花点火により燃焼させる筒内噴射エンジンにおいては、
成層燃焼方式を採用するものが多い。この成層燃焼方式
では、圧縮行程後期に燃料を噴射し、燃料と空気との混
合気を成層化して点火プラグ付近の比較的濃い混合気に
着火させるようにしており、全体として大幅にリーンな
空燃比での運転が可能となり、低燃費化を実現すること
ができる。

【０００３】このような成層燃焼方式では、熱効率が高
く排気ガスへの熱損失が低下すること、単位燃料当たり
の加熱空気量が多いことなどから、従来型エンジンと比
較して排気ガス温度が大幅に低下する。このため、特に
アイドリングを含めた低負荷領域では、従来型エンジン
の排気ガス温度を前提としてマッチングされた触媒の活
性下限温度を下回り、結果として排気ガス浄化性能が悪
化してしまうといった事態が発生するおそれがある。

【０００４】これに対処するに、特開平４−１８３９２
２号公報には、通常の燃料噴射に加え、膨張行程又は排
気行程にて２回目の燃料噴射を行なって再点火すること
により排気ガス温度の上昇を図り、触媒を活性化させる
技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
先行技術においては、点火を１サイクルで２回行なう必
要があるため、点火エネルギーの消費が増大するばかり
でなく、通常の１回目の燃料噴射及び点火による主燃焼
が終了後、２回目の燃料を膨張行程又は排気行程にて再
噴射後、排気行程にて再点火を行なうため、１回目の主
燃焼と２回目の再燃焼との間隔があき、排気ガスの温度
低下により点火栓近傍に着火可能な混合気を形成するこ
とが難しくなり、２回目の点火で着火不良を生じる可能
性が高くなる。

【０００６】この場合、万一、２回目の噴射による燃料
が燃焼しないような異常事態が発生すると、生ガスが放
出されて触媒の耐久性が著しく低下するばかりでなく、
排気エミッションが大幅に悪化する可能性がある。

【０００７】さらに、エンジンの冷態始動時等には２回
噴射のみでは排気ガス温度が十分に上昇せず、触媒の早
期活性化が困難となる反面、運転条件に応じて設定され
る排気ガス温度の目標値如何によっては、一義的に２回
噴射を行なうことは燃費の点から不利となる。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その第１の目的は、再点火を要することなく確実に
後燃焼を発生させて安定的に排気ガス温度を上昇させ、
触媒を活性化させる筒内噴射エンジンの触媒活性化制御
装置を提供することにあり、第２の目的は、触媒の早期
活性化と燃費悪化防止とを両立させることのできる筒内
噴射エンジンの触媒活性化制御装置を提供することを目
的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、気筒内に
直接噴射した燃料を火花点火により燃焼させ、排気系に
介装した触媒によって排気ガスを浄化する筒内噴射エン
ジンの触媒活性化制御装置であって、運転条件に応じ、
通常の１回目の燃料噴射及び点火による主燃焼の膨張行
程初期から中期において２回目の追加燃料噴射を行な
い、この２回目の追加燃料噴射による燃料を前記主燃焼
の火炎伝幡により着火させて排気ガス温度を上昇させ、
前記触媒を活性化させる手段を備えたものである。

【００１０】第２の発明は、第１の発明に、さらに、運
転条件に応じ、前記２回目の追加燃料噴射と前記主燃焼
に対する点火時期リタードとを選択的に実行する手段を
備えたものである。

【００１１】第３の発明は、第１の発明に、さらに、触
媒の活性状態に応じ、前記２回目の追加燃料噴射を行な
った後、この２回目の追加燃料噴射による燃焼の火炎伝
幡によって着火可能なタイミングで３回目の追加燃料噴
射を行なう手段を設けたものである。

【００１２】

【作用】第１の発明では、通常の１回目の燃料噴射及び
点火による主燃焼の膨張行程初期から中期において２回
目の追加燃料噴射を行ない、再点火を行なうことなく主
燃焼の火炎伝幡により着火させることにより、排気ガス
温度を上昇させて触媒を活性化させる。

【００１３】第２の発明では、第１の発明において排気
ガス温度を上昇させて触媒を活性化させる際に、２回目
の追加燃料噴射と通常の主燃焼に対する点火時期リター
ドとを選択的に実行する。

【００１４】第３の発明では、第１の発明において、触
媒の活性状態に応じて、２回目の追加燃料噴射を行なっ
た後に３回目の追加燃料噴射を行ない、この３回目の追
加燃料噴射による燃料を、２回目の追加燃料噴射による
燃焼の火炎伝幡によって着火させる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１６】図１〜図７は本発明の第１実施例に係り、
図１は電子制御ユニットの機能ブロック図、図２はエン
ジン制御系の概略構成図、図３は第１噴射設定ルーチン
のフローチャート、図４は第２噴射設定ルーチンのフロ
ーチャート、図５は２回噴射実施条件の説明図、図６は
噴射及び点火のタイミングチャート、図７は２回噴射に
よる燃焼諸特性の説明図である。

【００１７】図２において、符号１は、気筒内に燃料を
直接噴射し、火花点火により混合気を燃焼させる筒内噴
射エンジンであり、このエンジン１の吸気系に、スロッ
トルバルブを内設したスロットルボディ２が介装され、
このスロットルボディ２の上流側にエアフローメータ３
を介してエアクリーナ４が取付けられている。一方、前
記エンジン１の排気系には、排気ガスを浄化する触媒５
が介装され、この触媒５の下流側にマフラ６が取付けら
れている。

【００１８】前記エンジン１の燃焼室には、高圧燃料を
直接噴射するためのインジェクタ７及び点火プラグ８が
臨まされるとともに、筒内圧を検出する筒内圧センサ９
が臨まされている。前記インジェクタ７及び前記点火プ
ラグ８は、成層燃焼に適するよう、前記インジェクタ７
から噴射される燃料によって前記点火プラグ８の着火部
周辺に比較的濃い混合気が形成されるような位置関係に
配設されている。

【００１９】また、前記点火プラグ８は、点火コイル１
０の二次巻線側に接続され、この点火コイル１０の一次
巻線側に、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０によって駆
動制御されるイグナイタ１１が接続されている。

【００２０】前記ＥＣＵ２０は、前記エンジン１の運転
状態を制御するものであり、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、
ＲＡＭ２３、入力インターフェース２４、及び、出力イ
ンターフェース２５がバスライン２６を介して互いに接
続されるマイクロコンピュータを中核として構成されて
いる。

【００２１】前記入力インターフェース２４には、前記
エアフローメータ３、前記筒内圧センサ９、前記スロッ
トルボディ２に設けられたスロットルバルブの開度を検
出するスロットル開度センサ１２、前記エンジン１のク
ランク角を検出するクランク角センサ１３、燃料噴射及
び点火対象気筒を判別するための気筒判別センサ１４、
前記エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ１５、
前記触媒５直前の排気ガス温度を検出する排気温センサ
１６等のセンサ類が接続されている。

【００２２】一方、前記出力インターフェース２５に
は、前記イグナイタ１１が接続されるとともに、前記ス
ロットルボディ２に設けられた吸気絞りアクチュエータ
１７や前記インジェクタ７等のアクチュエータ類が駆動
回路２９，３０を介して接続されている。

【００２３】前記ＲＯＭ２２には、制御プログラム、及
び、各種マップ類などの固定データが記憶されており、
また、前記ＲＡＭ２３には、前記各センサ類からの信号
を処理した後のデータや前記ＣＰＵ２１で演算処理した
データが格納されている。前記ＣＰＵ２１では、前記Ｒ
ＯＭ２２に記憶されている制御プログラムに従い、前記
ＲＡＭ２３に格納した各種データに基づいて、燃料噴射
量、点火時期などの各種制御量を演算し、対応する信号
を前記インジェクタ７、前記イグナイタ１１等に出力し
て燃料噴射制御及び点火時期制御を行なう。

【００２４】以下、前記ＥＣＵ２０の機能構成について
説明する。本実施例では、通常の燃料噴射及び点火によ
る１回の主燃焼のみでは排気ガス温度が低く、触媒５の
活性化が期待できない場合、主燃焼が終了する直前に２
回目の追加燃料噴射を行ない、主燃焼からの火炎伝幡に
よって再点火を行なうことなく２回目の燃焼を発生さ
せ、排気ガス温度を上昇させて触媒５を活性化させる。

【００２５】このため、前記ＥＣＵ２０には、エンジン
回転数算出部５１、クランク位置検出部５２、運転条件
検出部５３、第１噴射量設定部５４、第１噴射時期設定
部５５、点火時期設定部５６、燃料噴射タイミング設定
部５７、点火タイミング設定部５８、駆動部５９，６０
からなる通常の燃料噴射及び点火時期を制御するための
機能に加え、２回噴射条件判定部６１、第２噴射量設定
部６２、第２噴射時期設定部６３からなる２回目の燃料
噴射を制御する機能が備えられている。

【００２６】エンジン回転数算出部５１では、クランク
角センサ１３からの信号に基いてエンジン回転数Ｎを算
出し、クランク位置検出部５２では、クランク角センサ
１３からの信号と気筒判別センサ１４からの信号とに基
づいて、各気筒のクランク角を検出する。

【００２７】運転条件検出部５３では、エアフローメー
タ３からの信号によって得られる吸入空気量Ｑと前記エ
ンジン回転数算出部５１からのエンジン回転数Ｎとから
算出される基本燃料噴射量Ｔp（Ｔp＝Ｋ×Ｑ／Ｎ；Ｋは
インジェクタ７による補正係数）をエンジン負荷として
検出し、このエンジン負荷（基本燃料噴射量Ｔp）に応
じ、圧縮行程後期の点火直前に燃料噴射を終了する成層
燃焼とするか、あるいは、吸気行程の早い時期に燃料を
噴射する、均一燃焼とするかを決定する。すなわち、成
層燃焼では、点火プラグ８の着火部周辺の混合気に点火
し、着火した火種により燃焼室内の希薄な混合気に火炎
伝幡させるが、均一燃焼では、筒内で均一に混合した後
に点火する。

【００２８】第１噴射量設定部５４では、運転状態に応
じた通常の１回の燃焼に見合う燃料噴射量（第１噴射
量）Ｔi1を設定する。本実施例では、前記運転条件検出
部５３で算出した基本燃料噴射量Ｔpを、スロットル開
度センサ１２、水温センサ１５からの信号によって得ら
れる運転状態を表わす各種パラメータに基づく各種増量
補正分COEFや、バッテリ電圧ＶBによって変化するイン
ジェクタ７の応答遅れ時間を補正する電圧補正分ＴS等
によって補正し、第１噴射量Ｔi1を算出する（Ｔi1＝Ｔ
p×COEF＋ＴS）。

【００２９】第１噴射時期設定部５５では、前記運転条
件検出部５３で決定した燃焼方式に応じ、エンジン回転
数Ｎ及び基本燃料噴射量Ｔpによる運転条件下で、噴射
時期（第１噴射時期）ＴINJ1を設定し、燃料噴射タイミ
ング設定部５７に出力する。この第１噴射時期ＴINJ1
は、成層燃焼の場合には噴射終了時期ＴEND、均一燃焼
方式の場合には噴射開始時期ＴSTとして決定される。

【００３０】点火時期設定部５６では、エンジン回転数
Ｎと前記運転条件検出部５３からの基本燃料噴射量Ｔp
とに基づいて決定される基本点火時期θBASEを、例えば
マップ検索により求め、この基本点火時期θBASEに、冷
却水温による水温補正進角値等を加えて最終的な点火時
期θIGを設定する。

【００３１】燃料噴射タイミング設定部５７では、前記
第１噴射時期設定部５５からの第１噴射時期ＴINJ1を、
前記クランク位置検出部５２で検出した燃料噴射対象気
筒のクランク角基準位置に対する噴射タイミングに換算
し、前記第１噴射量設定部５４からの第１噴射量Ｔi1に
対応する信号を駆動部５９を介してインジェクタ７に出
力する。また、２回噴射を行なう場合には、後述する第
２噴射時期設定部６３で設定された噴射時期（第２噴射
時期）ＴINJ2を、前記クランク位置検出部５２で検出し
た燃料噴射対象気筒のクランク角基準位置に対する噴射
タイミングに換算し、後述する第２噴射量設定部６２か
らの燃料噴射量Ｔi2（第２噴射量）に対応する信号を駆
動部５９を介してインジェクタ７に再度出力する。

【００３２】点火タイミング設定部５８では、前記点火
時期設定部５６からの点火時期θIGを、前記クランク位
置検出部５２で検出した点火対象気筒のクランク角基準
位置に対する点火タイミングに換算し、対応する信号を
駆動部６０を介してイグナイタ１１に出力する。

【００３３】一方、２回噴射条件判定部６１では、エン
ジン回転数Ｎと前記運転条件検出部５３からの基本燃料
噴射量Ｔpとに基づいて、現在の運転領域が２回目の燃
料噴射が必要な領域か否かを調べ、２回噴射が必要と判
定した場合、第２噴射量設定部６２及び第２噴射時期設
定部６３へ２回噴射の指示出力を行なう。

【００３４】具体的には、図５に示すように、エンジン
回転数Ｎと基本燃料噴射量Ｔpとによって定まる運転領
域に対し、１回目の燃料噴射による主燃焼のみでは排気
ガス温度が低く、触媒５の活性化が困難な領域（例え
ば、成層燃焼の低回転・低負荷領域）を予め実験的に特
定し、ＲＯＭ２２のマップに格納しておく。そして、こ
のマップを検索することにより、現在の運転領域が２回
噴射実施領域内にある条件を満足するか否かを判定す
る。

【００３５】第２噴射量設定部６２では、前記２回噴射
条件判定部６１からの指示により、１回目の噴射による
主燃焼の火炎によって着火可能な量の第２噴射量Ｔi2を
設定する。この第２噴射量Ｔi2は、本実施例において
は、第１噴射量Ｔi1のベースである基本燃料噴射量Ｔp
を基準として決定するが、例えば実験等により予め定め
た着火可能な最少量を下限とし、増加方向に調整するよ
うにしても良い。

【００３６】第２噴射時期設定部６３では、エンジン回
転数Ｎと基本燃料噴射量Ｔpとに基づく運転条件に対
し、２回目の噴射燃料が主燃焼の火炎によって確実に着
火する噴射時期を、例えばマップ検索により設定する。
すなわち、本来の１回目の燃焼後期に、膨張行程で２回
目の噴射による燃料を再点火無しで燃焼させるために
は、図６に示すように、噴射開始時期を上死点後略１０
°〜８０°の範囲とすれば良いが、２回目の噴射タイミ
ングを主燃焼のタイミングに近づけ過ぎると、燃料の拡
散不足によりスモークが発生する。反面、２回目の噴射
タイミングを主燃焼のタイミングから離し過ぎると、燃
料の過剰な拡散により、排気ガス温度の上昇が不足する
ばかりでなく、ＨＣ等が増加して排気エミッションが悪
化する。

【００３７】従って、これらが悪化しない範囲で最適な
噴射時期を、エンジン回転数Ｎと基本燃料噴射量Ｔpと
をパラメータとして予め実験により特定してマップに格
納しておくことにより、運転条件に応じた最適な第２噴
射時期ＴINJ2を設定する。この第２噴射時期ＴINJ2の最
適値は、エンジンスぺック、２サイクル、４サイクルの
違い等により絶対値は異なるものの、定性的には全ての
筒内噴射エンジンに適用することができ、２回目の噴射
燃料に対する再点火の必要がない。本実施例のエンジン
１では、主燃焼の膨張行程初期から中期において２回目
の燃料噴射を行なうようになっており、具体的には、図
７に示すように、上死点後３０°〜６０°の範囲が２回
目の噴射の最適値範囲となることが実験的に確認されて
いる。

【００３８】また、以上に説明した２回目の噴射量や噴
射時期は、第１噴射の基本噴射量とエンジン回転数から
決定するものとしたが、たとえば１サイクル当たりの吸
入空気量、吸入管圧力などによって同様な効果が得られ
るのであれば、この限りではない。

【００３９】以下、前記ＥＣＵ２０による２回噴射に係
る動作について、図３の第１噴射設定ルーチン及び図４
の第２噴射設定ルーチンの各フローチャートに従って説
明する。

【００４０】まず、図３に示す第１噴射設定ルーチンで
は、ステップS101で、ＲＡＭ２３の所定アドレスから基
本燃料噴射量Ｔpを読み込み、ステップS102で、スロッ
トル開度センサ１２、水温センサ１５等からの信号によ
るエンジン運転状態パラメータを読み込む。

【００４１】次いで、ステップS103へ進み、前記ステッ
プS102で読み込んだエンジン運転状態パラメータから、
各種増量補正分COEFを設定すると、ステップS104で、バ
ッテリ電圧ＶBに基づく電圧補正分ＴSを設定し、ステッ
プS105へ進む。

【００４２】ステップS105では、前記ステップS101で読
み込んだ基本燃料噴射量Ｔpに、前記ステップS103で設
定した各種増量補正分COEFを乗算し、さらに、前記ステ
ップS104で設定した電圧補正分ＴSを加算して第１噴射
量Ｔi1を設定する（Ｔi1←Ｔp×COEF＋ＴS）。そして、
ステップS106で、燃焼方式に応じて第１噴射時期ＴINJ1
を設定し、ルーチンを抜ける。

【００４３】また、図４に示す第２噴射設定ルーチンで
は、ステップS151で、エンジン回転数Ｎ、エンジン負荷
としての基本燃料噴射量Ｔpを読み込んで運転条件を検
出すると、ステップS152で、この運転条件が２回噴射実
施条件を満足するか否かを調べる。前述したように、こ
の２回噴射実施条件を満足するか否かは、エンジン回転
数Ｎと基本燃料噴射量Ｔpとをパラメータとして、２回
噴射実施領域内にあるか否かをマップ検索により調べ
る。

【００４４】その結果、例えば、均一燃焼の高負荷運転
時等、あるいは成層燃焼であっても高回転・低負荷運転
等のように２回噴射実施条件を満足しない場合には、そ
のままルーチンを抜けて２回噴射を実行せず、成層燃焼
で低回転・低負荷運転時等のように２回噴射実施条件を
満足する場合には、前記ステップS152からステップS153
へ進んで、第２噴射量Ｔi2を設定する。

【００４５】そして、ステップS154へ進み、エンジン回
転数Ｎと基本燃料噴射量Ｔpとに基づいて、最適な第２
噴射時期ＴINJ2をマップ検索により設定し、ルーチンを
抜ける。

【００４６】以上の各ルーチンが終了すると、第１噴射
量Ｔi1及び第１噴射時期ＴINJ1が噴射タイマにセットさ
れ、噴射対象気筒の所定クランク角を基準としてタイマ
がスタートし、１回目の燃料が噴射される。そして、同
様に所定クランク角を基準としてスタートする点火タイ
マによって点火が行われ、燃焼室内の混合気に着火され
て第１噴射による主燃焼が開始される。

【００４７】この場合、燃費、排気ガス特性が良好な成
層燃焼下で２回噴射実施条件が満足される場合には、第
１噴射量Ｔi1は圧縮行程後期に噴射され、第１噴射によ
る主燃焼が終了する直前の最適なタイミングで第２噴射
量Ｔi2が燃焼室内に供給される。そして、再点火を要す
ることなく主燃焼からの火炎伝幡によ２回目の燃焼が開
始され、この２回目の燃焼は、ピストンへの仕事は殆ど
なされずに主に排気ガス温度の上昇に費やされる。

【００４８】すなわち、従来のように第２噴射による燃
料を点火により着火させるのではなく、既燃焼部分から
の火炎伝幡により第２噴射による燃料を着火するため、
１サイクルで２回点火を行なう必要がなく点火エネルギ
ーの消費を抑えて確実な第２燃焼を発生させることがで
きる。しかも、最適な噴射時期で第２噴射を行なうた
め、スモーク発生やＨＣの増加等がなく、安定的に排気
ガス温度を上昇させて触媒５を活性化することができ、
燃費の悪化を最小限に抑えることができるのである。

【００４９】図８〜図１０は本発明の第２実施例に係
り、図８は電子制御ユニットの機能ブロック図、図９は
排気ガス温度上昇ルーチンのフローチャート、図１０は
２回噴射と点火時期リタードの排気昇温効果を示す説明
図である。

【００５０】本実施例は、運転条件に応じて２回噴射か
点火時期リタードかを選択するものであり、図８に示す
ように、前述の第１実施例におけるＥＣＵ２０の機能構
成における２回噴射条件判定部６１に代えて目標排気温
度設定部７１を設け、さらに、温度上昇法選定部７２、
点火時期リタード部７３を追加したものである。

【００５１】目標排気温度設定部７１では、現在の運転
状態が触媒５の活性化が望めない運転領域であり排気昇
温を実施すべき領域であるか否かを判定し、排気昇温を
実施すべき領域であると判定した場合、排気昇温の目標
温度を設定する。この目標温度（目標排気温度）は、触
媒５の仕様等を考慮して予め設定した目標値が例えばマ
ップ等に格納されており、このマップをエンジン回転数
Ｎと基本燃料噴射量Ｔpとをパラメータとして検索する
ことにより設定され、温度上昇法選定部７２に出力され
る。

【００５２】温度上昇法選定部７２では、前記目標排気
温度設定部７１で設定した目標排気温度の値により、２
回噴射による排気ガス昇温と点火時期リタードによる排
気ガス昇温とのいずれかを選択する。例えば、図１０は
アイドル運転時の図示燃費率と排気ガス温度の関係を示
し、排気ガス昇温効果としては、点火時期リタードより
も２回噴射の方が効果が大きいが、２回噴射の方が点火
時期リタードよりも燃費は悪化する。

【００５３】従って、最少の燃料消費で最大の昇温効果
をもたらすためには、目標排気温度によって排気ガス昇
温方法を変える必要があり、目標排気温度が比較的低い
場合には、２回噴射よりも燃費悪化を少なくできる点火
時期リタードを選択し、目標排気温度が高い場合には、
より昇温効果の大きい２回噴射を選択する。

【００５４】本実施例においては、図１０に示すような
アイドル運転時の目標排気温度が３００°Ｃ強程度で
は、点火時期リタードによる排気ガス昇温を選択して点
火時期リタードの指示出力を行ない、目標排気温度が３
００°Ｃ強を上回る場合には、２回噴射による排気ガス
昇温を選択して２回噴射の指示出力を行なう。

【００５５】そして、前記温度上昇法選定部７２で２回
噴射による排気ガス昇温が選択された場合には、第１実
施例において説明したように、第２噴射量設定部６２及
び第２噴射時期設定部６３で、それぞれ第２噴射量Ｔi
2、第２噴射時期ＴINJ2が設定される。

【００５６】また、前記温度上昇法選定部７２で点火時
期リタードによる排気ガス昇温が選択された場合には、
点火時期リタード部７３で、エンジン回転数Ｎと基本燃
料噴射量Tpとに基づく点火時期遅角補正マップを検索し
て点火時期リタード量θRDを設定し、点火時期設定部５
６に出力する。

【００５７】本実施例では、第１実施例で説明した第１
噴射設定ルーチンを実行した後、図９の排気ガス温度上
昇ルーチンを実行し、第１噴射後に、２回噴射あるいは
点火時期リタードによる排気ガス昇温を実行する。

【００５８】この排気ガス温度上昇ルーチンでは、ステ
ップS201で、エンジン回転数Ｎ、基本燃料噴射量Ｔpに
よる運転条件を検出すると、ステップS202で、運転条件
から排気昇温実施条件か否かを判断し、NOの場合、ルー
チンを抜け、YESの場合、ステップS203へ進んで、エン
ジン回転数Ｎと基本燃料噴射量Ｔpとに基づいてマップ
検索を行ない、運転条件に応じた目標排気温度を設定す
る。

【００５９】次に、ステップS204へ進み、前記ステップ
S203で設定した目標排気温度が３００°Ｃ以上であるか
否かを調べ、３００°Ｃ以上の場合、ステップS205で２
回噴射を選択し、３００°Ｃ未満の場合には、ステップ
S208で点火リタードを選択する。

【００６０】そして、ステップS205で２回噴射を選択し
た場合には、ステップS206,S207で、それぞれ、第２噴
射量Ｔi2、第２噴射時期ＴINJ2を設定してルーチンを抜
け、ステップS208で点火リタードを選択した場合には、
ステップS209で点火時期リタード量θRDを設定してルー
チンを抜ける。

【００６１】本実施例では、運転条件に応じて触媒を活
性化するための最適な処理を選択するため、最少の燃料
消費で最大の排気ガス昇温効果を得ることができ、燃費
悪化を最小限に押さえることができる。なお、本実施例
では、アイドル運転時の例を示したが、アイドル運転以
外の運転条件においても、エンジン回転数Ｎと基本燃料
噴射量Ｔpとに基づいて目標排気温度を設定し、同様の
処理を行う。

【００６２】図１１及び図１２は本発明の第３実施例に
係り、図１１は電子制御ユニットの機能ブロック図、図
１２は排気温フィードバックルーチンのフローチャート
である。

【００６３】本実施例は、前述の第２実施例に対し、排
気温センサ１６からの信号をフィードバックし、排気ガ
ス温度が目標排気温度となるよう、第２噴射量Ｔi2、点
火時期リタード量θRDを補正するものである。

【００６４】このため、本実施例では、図１１に示すよ
うに、第２実施例に対し、排気温センサ１６によって検
出した実際の排気温と目標排気温度設定部７１で設定し
た目標排気温度とを比較し、目標排気温度に対する実施
の排気温度のずれを出力する比較部７４を設け、この比
較部７４からの出力に基づいて、第２噴射量設定部６２
における第２噴射量Ｔi2あるいは点火時期リタード部７
３における点火時期補正量θRDが調整されるようになっ
ている。

【００６５】本実施例では、第２実施例において説明し
た排気ガス温度上昇ルーチン（図９）の実行後に、図１
２の排気温フィードバックルーチンを実行するようにな
っており、実際の排気ガス温度をフィードバックして目
標値に近づける。

【００６６】すなわち、まず、ステップS301で、排気昇
温が実施されているか否かを調べ、排気昇温が実施され
ていないときにはルーチンを抜け、排気昇温が実施され
ているとき、ステップS302へ進んで、排気温センサ１６
からの信号に基づいて実際の排気ガス温度を計測する。

【００６７】次いで、ステップS303へ進み、前記ステッ
プS302で計測した排気温度が目標排気温度に達したか否
かを調べ、目標排気温度に達している場合にはルーチン
を抜け、目標排気温度に達していない場合、ステップS3
04で、排気昇温として選択されているのは２回噴射か否
かを調べる。

【００６８】そして、２回噴射が選択されている場合に
は、ステップS305で第２噴射量Ｔi2を増加させてルーチ
ンを抜け、点火時期リタードが選択されている場合に
は、ステップS306で点火時期リタード量θRDを増加させ
てルーチンを抜ける。

【００６９】これにより、排気ガス温度を目標値に迅速
に収束させることができ、効率良く排気ガス温度を上昇
させて触媒５を活性化させることができる。

【００７０】図１３〜図１５は本発明の第４実施例に係
り、図１３は電子制御ユニットの機能ブロック図、図１
４は排気ガス温度上昇ルーチンのフローチャート、図１
５は３回噴射の排気昇温効果を示す説明図である。

【００７１】本実施例は、第２噴射を行なった後、触媒
の活性状態に応じて、さらに第３噴射を行なうものであ
り、前述の第２実施例の機能構成に、触媒活性化判定部
７５、第３噴射量設定部７６、第３噴射時期設定部７７
を追加し、さらに、目標排気温度設定部７１、温度上昇
法選定部７２の機能を若干変更したものである。

【００７２】触媒活性化判定部７５では、排気温センサ
１６からの信号により、触媒が活性化温度に達している
か否かを判断し、温度上昇法選定部７２に、その結果を
出力する。

【００７３】目標排気温度設定部７１では、始動時及び
通常時のそれぞれの状態に応じて目標排気温度を設定す
る。この目標排気温度は、冷態始動時においては、触媒
早期活性化のため、一般的に４００℃以上であり、一
方、始動時でない通常の場合には、第３実施例において
説明したように、触媒５の仕様等を考慮し、エンジン回
転数Ｎと基本燃料噴射量Ｔpとをパラメータとして予め
マップ等に格納されている。

【００７４】温度上昇法選定部７２では、目標排気温度
設定部７１で設定した目標排気温度の値により、３回噴
射、２回噴射、点火時期リタードによる排気ガス昇温の
いずれかを選択する。本実施例においては、冷態始動時
に目標排気温度が４００°Ｃ以上（冷態始動時）では、
３回噴射による排気昇温を選択し、４００°Ｃ未満で
は、第３実施例同様、３００°Ｃを境にして２回噴射に
よる排気ガス昇温と点火時期リタードによる排気ガス昇
温とのいずれかを選択する。すなわち、図１９に示すよ
うに、冷態始動時には３回噴射を採用するので最大の排
気ガス昇温効果を得ることができ、それ以外では、２回
噴射と点火時期リタードとを適宜選択することにより、
燃料消費率を抑えることができる。

【００７５】また、通常時においても、図１５に示すよ
うに同じ目標排気温度であっても２回噴射より３回噴射
を行った方が燃費が良くなる場合には、３回噴射を選択
する。これによって燃料消費率抑えることができる。

【００７６】そして、前記温度上昇法選定部７２で３回
噴射による排気ガス昇温が選択された場合、第２噴射量
設定部６２及び第２噴射時期設定部６３で、それぞれ設
定される第２噴射量Ｔi2、第２噴射時期ＴINJ2に加え、
第３噴射量設定部７６、第３噴射時期設定部７７で、そ
れぞれ、第３噴射量Ｔi3、第３噴射時期ＴINJ3が設定さ
れる。

【００７７】この場合、第３噴射量Ｔi3は、第２噴射量
Ｔi2と同じか若干大目に設定され、第３噴射時期ＴINJ3
は、上死点後３０°〜６０°の範囲で設定される第２噴
射時期ＴINJ2に対し、第２噴射による燃焼が終了する直
前に第３噴射の燃料が筒内に噴射されて着火が可能なタ
イミング、具体的には、上死点後９０〜１２０°付近に
設定される。

【００７８】本実施例では、第１実施例で説明した第１
噴射設定ルーチンを実行後に図１４の排気ガス温度上昇
ルーチンを実行し、３回噴射、２回噴射、点火時期リタ
ードのいずれかによる排気ガス昇温を実行する。

【００７９】すなわち、図１４のステップS401で、エン
ジン回転数Ｎ、基本燃料噴射量Ｔpを読み込んで運転条
件を検出すると、ステップS402で、水温センサ１５から
の信号に基づいて水温を検出し、ステップS403で、始動
条件が成立するか否かを判別する。

【００８０】そして、始動条件が成立する始動時の場合
には、ステップS404で、目標排気温度を設定し、ステッ
プS405で、目標排気温度が４００°Ｃ以上か否かを調べ
る一方、始動時でない場合には、ステップS403からステ
ップS414へ進んで目標排気温度を設定する。

【００８１】そして、始動時に前記ステップS405で目標
排気温度が４００°Ｃ未満である場合（通常始動時）に
は、ステップS406で、目標排気温度が３００°Ｃ以上か
否かを調べる。その結果、３００°Ｃ以上の場合には、
ステップS407で２回噴射を選択し、ステップS408,S409
で、それぞれ、第２噴射量Ｔi2、第２噴射時期ＴINJ2を
設定してルーチンを抜け、３００°Ｃ未満の場合には、
ステップS410で点火リタードを選択した後、ステップS4
11で点火時期リタード量θRDを設定し、ルーチンを抜け
る。

【００８２】一方、前記ステップS405で、目標排気温度
が４００°Ｃ以上である場合（冷態始動時）には、前記
ステップS405からステップS412へ進み、第２噴射量Ｔi
2、第３噴射量Ｔi3を設定すると、ステップS413で、第
２噴射時期ＴINJ2、第３噴射時期ＴINJ3を設定してルー
チンを抜ける。

【００８３】これにより、冷態始動時に排気ガス温度を
迅速且つ大幅に上昇させることができ、触媒５の早期活
性化を促進して触媒活性化前に浄化されずに排出される
排気ガスを大幅に少なくすることができるのである。

【００８４】また、通常運転時の場合には前記ステップ
S414で目標排気温度を設定後、さらにステップS415で、
設定された目標排気温度に対し燃料消費率を抑える上で
３回噴射を行うべき実施条件にあるか否かを判断し、３
回噴射実施条件にあると判断される場合には前記ステッ
プS412に進み、第２噴射量Ｔi2、第３噴射量Ｔi3を設定
すると、ステップS413で、第２噴射時期ＴINJ2，第３噴
射時期ＴINJ3を設定してルーチンを抜ける。一方ステッ
プS415で２回噴射のみ、すなわち３回噴射実施条件には
ないと判断される場合には、ステップS408，409で、そ
れぞれ、第２噴射量Ｔi2，第２噴射時期ＴINJ2を設定し
てルーチンを抜ける。これにより、触媒の活性を維持し
つつ、燃料消費率も抑えることができるのである。

【００８５】［付記］（１）前記２回目の追加燃料噴射の噴射時期を、前記主
燃焼における上死点後のクランク角が３０°から６０°
の間とする請求項１記載の筒内噴射エンジンの触媒活性
化制御装置。

【００８６】（２）排気温センサによって検出した実際
の排気ガス温度と前記目標値との偏差に基づき、前記２
回目の追加燃料噴射における燃料噴射量あるいは前記点
火時期リタードにおけるリタード量をフィードバック制
御する請求項３記載の筒内噴射エンジンの触媒活性化制
御装置。

【００８７】（３）前記３回目の追加燃料噴射の噴射時
期を、前記主燃焼における上死点後のクランク角が９０
°から１２０°の間とする請求項４記載の筒内噴射エン
ジンの触媒活性化制御装置。

【００８８】（４）前記３回目の追加燃料噴射を、排気
ガス温度の目標値が４００°Ｃ以上の場合に行なう請求
項４記載の筒内噴射エンジンの触媒活性化制御装置。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、通
常の１回目の燃料噴射及び点火による主燃焼の膨張行程
初期から中期において２回目の追加燃料噴射を行ない、
この２回目の追加燃料噴射による燃料を主燃焼の火炎伝
幡により着火させるため、再点火を要することなく確実
に後燃焼を発生させて安定的に排気ガス温度を上昇さ
せ、触媒を活性化させることができる。さらに、排気ガ
ス温度を上昇させて触媒を活性化させる際、運転条件に
応じ、２回目の追加燃料噴射と通常の主燃焼に対する点
火時期リタードとを選択的に実行し、あるいは、触媒の
活性状態に応じ、２回目の追加燃料噴射を行なった後に
３回目の追加燃料噴射を行ない、この３回目の追加燃料
噴射による燃料を、２回目の追加燃料噴射による燃焼の
火炎伝幡によって着火させるため、触媒の早期活性化と
燃費悪化防止とを両立させることができる等優れた効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１〜図７は本発明の第１実施例に係り、図１
は電子制御ユニットの機能ブロック図

【図２】エンジン制御系の概略構成図

【図３】第１噴射設定ルーチンのフローチャート

【図４】第２噴射設定ルーチンのフローチャート

【図５】２回噴射実施条件の説明図

【図６】噴射及び点火のタイミングチャート

【図７】２回噴射による燃焼諸特性の説明図

【図８】図８〜図１０は本発明の第２実施例に係り、図
８は電子制御ユニットの機能ブロック図、

【図９】排気ガス温度上昇ルーチンのフローチャート

【図１０】２回噴射と点火時期リタードの排気昇温効果
を示す説明図

【図１１】図１１及び図１２は本発明の第３実施例に係
り、図１１は電子制御ユニットの機能ブロック図

【図１２】排気温フィードバックルーチンのフローチャ
ート

【図１３】図１３〜図１５は本発明の第４実施例に係
り、図１３は電子制御ユニットの機能ブロック図

【図１４】排気ガス温度上昇ルーチンのフローチャート

【図１５】３回噴射の排気昇温効果を示す説明図

【符号の説明】

１筒内噴射エンジン５触媒Ｔi1 第１噴射量ＴINJ1 第１噴射時期Ｔi2 第２噴射量ＴINJ2 第２噴射時期Ｔi3 第３噴射量ＴINJ3 第３噴射時期

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｂ 23/10 ＺＡＢＺＦ０２Ｄ 41/02 ＺＡＢ 9247−3Ｇ３０１Ａ 41/34 ＺＡＢＨ 9247−3Ｇ 43/00 ＺＡＢ３０１ＢＪ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気筒内に直接噴射した燃料を火花点火に
より燃焼させ、排気系に介装した触媒によって排気ガス
を浄化する筒内噴射エンジンの触媒活性化制御装置であ
って、運転条件に応じ、通常の１回目の燃料噴射及び点火によ
る主燃焼の膨張行程初期から中期において２回目の追加
燃料噴射を行ない、この２回目の追加燃料噴射による燃
料を前記主燃焼の火炎伝幡により着火させて排気ガス温
度を上昇させ、前記触媒を活性化させる手段を備えたこ
とを特徴とする筒内噴射エンジンの触媒活性化制御装
置。
【請求項２】運転条件に応じ、前記２回目の追加燃料
噴射と前記主燃焼に対する点火時期リタードとを選択的
に実行する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項
１記載の筒内噴射エンジンの触媒活性化制御装置。
【請求項３】触媒の活性状態に応じ、前記２回目の追
加燃料噴射を行なった後、この２回目の追加燃料噴射に
よる燃焼の火炎伝幡によって着火可能なタイミングで３
回目の追加燃料噴射を行なう手段をさらに設けたことを
特徴とする請求項１記載の筒内噴射エンジンの触媒活性
化制御装置。