CN107614856B - 内燃机控制装置以及内燃机控制方法 - Google Patents

Abstract

内燃机控制装置对缸内直接喷射式火花点火内燃机进行控制，所述缸内直接喷射式火花点火内燃机具有：燃料喷射阀，其向缸内喷射燃料；以及火花塞，其对缸内的混合气体进行点火，在特定的运转条件时，在膨胀进程中喷射燃料，在膨胀进程中喷射燃料之后进行点火。在该内燃机控制装置中，点火时机越滞后，越缩短膨胀进程中的燃料喷射时机与点火时机之间的间隔。

Description

内燃机控制装置以及内燃机控制方法

技术领域

本发明涉及直接向缸内喷射燃料的缸内喷射式火花点火内燃机(下面，也简称为“发动机”)的控制。

背景技术

关于缸内直喷式发动机，已知如下技术，即，为了在从冷机起动起的暖机过程中实现废气净化催化剂的尽早活性化，通过在膨胀进程中喷射燃料而使废气温度升高。

但是，在需要实现废气净化催化剂的尽早活性化的状况下，废气净化催化剂无法发挥充分的净化功能，因此还需要降低来自发动机的HC、NOx等的排出量。特别是在从冷机起动起的暖机过程中，与气缸壁面、活塞冠面(下面，也称为壁面等)碰撞的燃料容易保持原样地附着于壁面等而液态化，因此未燃HC的排出量容易增加。

因此，JP2006-52687A中公开了如下技术，即，为了兼顾废气净化催化剂的尽早活性化和HC等排出成分的降低，在膨胀进程中喷射燃料，在前头的燃料喷雾到达壁面等之前进行火花点火。

发明内容

在膨胀进程中，直至进行火花点火为止，缸内压力随着活塞的下降而降低，因此与在压缩进程中喷射燃料的情况相比，燃料喷雾的到达距离较长、且燃料容易气化。换言之，膨胀进程中与压缩进程中相比，燃料喷雾容易扩散。因此，在如上述文献那样设置为燃料喷射阀在燃烧室顶壁面的中央部与火花塞相邻的结构中，如果在膨胀进程中喷射燃料，则点火时机的火花塞周围的混合气体量不足，有可能导致失火。即，在上述文献所记载的技术中，根据燃烧稳定性的观点，存在改良的余地。

因此，本发明的目的在于，提供能够确保燃烧稳定性、且能够实现废气净化催化剂的尽早活性化的控制装置以及控制方法。

根据本发明的某个方式，提供一种内燃机控制装置，对缸内直接喷射式火花点火内燃机进行控制，所述缸内直接喷射式火花点火内燃机具有：燃料喷射阀，其向缸内喷射燃料；以及火花塞，其对缸内的混合气体进行点火，在特定的运转条件时，在膨胀进程中喷射燃料，在膨胀进程中喷射燃料之后进行点火。在该内燃机控制装置中，点火时机越滞后，越缩短膨胀进程中的燃料喷射时机与点火时机之间的间隔。

附图说明

图1是应用本实施方式的控制的内燃机的结构图。

图2是表示燃料喷射阀的喷雾束的一个例子的图。

图3是表示燃料喷射阀和火花塞的位置关系的一个例子的图。

图4是表示燃料喷射阀和火花塞的位置关系的其他例子的图。

图5是表示燃料喷射量、喷射时机以及点火时机的控制流程的参考例的流程图。

图6是用于对点火时机的混合气体的情形进行说明的图。

图7是表示从燃料喷射时机至点火时机的间隔Δt和点火时机的关系的图。

图8A是表示燃料喷射时机、缸内的各因素以及点火时机的关系的一个例子的图。

图8B是表示燃料喷射时机、缸内的各因素以及点火时机的关系的其他例子的图。

图9是表示第1实施方式所涉及的控制流程的流程图。

图10是请求Δt对应图。

图11是用于请求喷射结束时机的计算的对应图数据。

图12是执行第1实施方式的控制的情况下的时序图。

图13是表示第2实施方式所涉及的控制流程的流程图。

图14是表示第2实施方式的膨胀进程燃料喷射量和点火时机的关系的图。

图15是表示第2实施方式的进气进程燃料喷射量和膨胀进程燃料喷射量的关系的图。

图16是表示第3实施方式的进气进程燃料喷射量和膨胀进程燃料喷射量的关系的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(第1实施方式)

图1是应用本实施方式的缸内直接燃料喷射式火花点火发动机(下面，也称为“发动机”)的概略结构图。

发动机1经由进气通路2以及进气阀3而将新气体导入至燃烧室4。在燃烧室4的下部设置有进行往返运动的活塞5。在活塞5的冠面中央部形成有腔室5a。

在燃烧室4的上部设置有：燃料喷射阀6，其向燃烧室4直接喷射燃料；以及火花塞7，其对燃烧室4内的混合气体进行火花点火。燃料喷射阀6是在压缩进程后半段的缸内压力升高时喷雾形状的变化也较小、且定向性较高的孔式喷嘴喷射阀。如图2所示，本实施方式中所使用的燃料喷射阀6以6束喷雾束(B1-B6)形成将燃料喷射阀6作为顶点的圆锥形状的方式扩展，但喷雾束的数量等并不局限于此。

图3及图4是用于对燃料喷射阀6和火花塞7的位置关系进行说明的图，示出了从活塞5侧观察燃烧室4的顶壁面的状态。

燃料喷射阀6和火花塞7均与燃烧室4的顶壁面的中央附近相邻而配置。具体而言，只要配置为通过喷射燃料而能够在火花塞7的周围生成气流即可。例如，如图3所示，喷雾束的一部分(图中的B5)可以配置为从火花塞7的火花缝隙通过。另外，如图4所示，喷雾束的一部分(图中的B5或者B6)可以配置为从火花塞7的火花缝隙附近通过。

燃烧结束后的废气经由排气阀8从燃烧室4向排气通路9排出。在排气通路9设置有对废气空燃比进行检测的废气空燃比传感器21，在其下游设置有废气净化催化剂11。

进气阀3和排气阀8分别由设置于进气凸轮轴的进气凸轮12和设置于排气凸轮轴的排气凸轮13驱动。在进气凸轮轴的端部安装有燃料泵14，利用该燃料泵14加压后的燃料通过高压燃料配管15而向燃料喷射阀6引导。此外，在高压燃料配管15设置有对从高压燃料配管15通过的燃料的压力进行检测的燃料压力传感器23。

发动机1由发动机控制单元(ECU)20统一控制。因此，除了废气空燃比传感器21、燃料压力传感器23以外，还从对吸入空气量进行检测的空气流量计24、对加速器踏板踩踏量进行检测的加速器开度传感器25、以及曲轴转角传感器26、凸轮角传感器27、冷却水温度传感器28、起动开关29等将信号输入至ECU20。ECU20基于这些信号而对燃料喷射阀6、火花塞7以及燃料泵14等进行控制。

图5是表示上述发动机1的燃料喷射量、喷射时机以及点火时机的控制流程的参考例的流程图。

如果驾驶者进行发动机起动操作而将起动开关置于ON，则ECU20在步骤S11中将起动器起动。由此，发动机1使曲轴开始转动。

在步骤S12中，ECU20基于曲轴转角传感器27以及凸轮角传感器27的检测值而对气缸进行判别。

在步骤S13中，ECU20将吸入空气量QM、发动机转速NE、燃料压力Pf、冷却水温度Tw、从初次起爆起的各气缸的循环数Ncyl读入。此外，可以根据燃料喷射阀6的喷射次数、火花塞7的点火次数等而对各气缸的循环数Ncyl进行判断。

在步骤S14中，ECU20根据冷却水温度Tw以及发动机转速NE而计算目标扭矩TTC。例如，预先将附图所示的对冷却水温度Tw、发动机转速NE分配了目标扭矩TTC的表数据储存于ECU20中，通过参照该表而求出目标扭矩。

在步骤S15中，ECU20根据目标扭矩TTC和发动机转速NE而计算目标空燃比TFBYA。例如预先将附图所示的对发动机转速NE以及目标扭矩TTC分配了目标空燃比TFBYA的对应图数据储存于ECU20，通过参照该对应图而计算出目标空燃比TFBYA。此外，目标空燃比TFBYA表示目标空气过剩率λ的倒数。

在步骤S16中，ECU20判定起动开关(STSW)是否从ON切换为OFF。如果从ON切换为OFF，则执行步骤S17的处理，如果保持ON的状态不变则执行步骤S26的处理。

在步骤S17中，ECU20判定燃料压力Pf是否高于规定的燃料压力LPf。此外，这里所使用的规定的燃料压力值LPf设定为如下燃料压力值，即，从燃料喷射阀6喷射的燃料喷雾形状变形而使得燃料喷雾的一部分未直接到达火花塞7、且有可能失火的燃料压力值，并且该燃料压力值LPf是预先通过实验等作为燃料喷射阀6的特性对燃料压力和喷雾的关系进行调查而确定的值。如果Pf＞LPf则执行步骤S18的处理，如果Pf≤LPf则执行步骤S26的处理。

在步骤S18中，ECU20对催化剂升温控制循环数Kcyl进行计算。催化剂升温控制循环数Kcyl是直至废气净化催化剂11达到活性温度TcatH为止需要实施的循环数、即升温控制所需的循环数。这里，并不是直接对催化剂温度Tcat进行测量，而是预先通过实验等求出起动时水温Tw0和催化剂升温控制循环数Kcyl的关系并将其作为表数据而储存于ECU20，通过参照该表而计算出上述催化剂温度Tcat。这里，在本流程中，在起动时水温Tw0小于规定温度LTw时，设定为Kcyl＝0。即，不进行催化剂升温控制。此外，规定温度LTw设定成判断为因燃烧稳定性的问题而无法进行分层燃烧的温度。

在步骤S19中，ECU20判定当前的循环数Ncyl是否小于催化剂升温控制循环数Kcyl(Kcyl＞Ncyl)。如果Kcyl＞Ncyl则判断为存在催化剂升温请求而执行步骤S20的处理，如下面说明所示的实施催化剂升温控制(步骤S20-S24)。另一方面，如果Kcyl≤Ncyl则结束本流程。

在步骤S20中，ECU20对校正空燃比TFBYA2进行计算。该校正空燃比TFBYA2是用于产生目标扭矩TTC所需的目标空燃比TFBYA、与用于进行“后燃烧”的未燃成分量之和。这里，为了使废气温度有效地升高，需要使作为通过主燃烧而生成的不完全燃烧物质的CO、H2的量、和在主燃烧之后存在的残余氧量取得平衡，因此将校正空燃比TFBYA2设定为0.8-1.0之间。

在步骤S21中，ECU20通过在膨胀进程中喷射燃料的膨胀进程喷射而进行分层燃烧，因此根据发动机转速NE以及目标扭矩TTC而对膨胀进程中的最佳的喷射开始时机ITex(从膨胀进程初期起直至中期为止)进行设定。例如，参照对发动机转速NE以及目标扭矩TTC分配了喷射开始时机ITex的对应图数据而进行设定。这里使用的喷射开始时机ITex的对应图数据通过实验等而预先求出发动机转速NE以及发动机负荷、和最佳的喷射开始时机ITex的关系、并储存于ECU20中。

在步骤S22中，ECU20对基本燃料喷射量(K×QM/NE；K为常数)乘以校正目标空燃比TFBYA2和燃烧效率系数Kco而设定校正燃料喷射量Qfex。基本燃料喷射量是根据吸入空气量QM和发动机转速NE而确定的与理论空燃比相当的燃料喷射量。这里，乘以燃烧效率系数Kco是因为，在膨胀进程喷射中将供给燃料的一部分用于“后燃烧”，并非全部都变为扭矩，因此需要考虑其燃烧效率。此外，例如预先通过实验等求出燃烧效率相对于发动机负荷的关系并将该关系储存于ECU20，通过参照该关系而将燃烧效率系数Kco读入。另外，与考虑燃烧效率而增加的燃烧量相应地对节流量(空气量)进行调节，以便达到目标空燃比TFBYA。

此外，在基于膨胀进程喷射的分层燃烧时，期望将该点火时机的火花塞7周围的混合气体控制为比化学计量时更靠向浓厚侧、且能够着火的空燃比，另外，在基于膨胀进程喷射的分层燃烧时，将其总废气空燃比控制为从化学计量时变为弱稀薄(排气A/F＝14.4-18左右)。

在步骤S23中，ECU20对燃料分割比Ksp、即用于先喷射一部分燃料的先喷射燃料量相对于全部(校正)燃料量Qfex的比例。该燃料分割比Ksp根据发动机转速NE、发动机负荷而存在最佳值，但正常情况下设定为0-0.3(即0％-30％)左右的值。这里，基于实验结果而对燃料分割比Ksp进行设定。

在步骤S24中，ECU20通过下面的方法对点火时机ADV进行计算。

首先，求出以燃料压力Pf喷射校正燃料喷射量Qfex所需的喷射期间的曲轴转角换算值(下面，也简称为“喷射期间”)Tl。例如求出每单位时间的喷射量(喷射率)dQf，根据校正燃料喷射量Qfex以及喷射率dQf并通过式(1)而求出该喷射期间Tl。此外，预先通过实验等而求出燃料喷射阀6相对于燃料压力Pf的喷射率特性并作为表数据而储存于ECU20，通过参照该表而求出喷射率dQf。

Tl＝Qfex/dQf×360×NE/60×C···(1)

C为单位换算用的常数。

而且，利用计算出的喷射期间Tl以及所读入的喷射开始时机ITex、并通过式(2)而计算出点火时机ADV。

ADV＝ITex+Tl－Td···(2)

这里，Td是用于使点火时机ADV适合于能够在喷雾的结束端附近进行点火、且能够在喷雾前端到达燃烧室4的壁面之前进行点火的系数。此外，预先通过实验等而求出最佳值、并将该数据储存于ECU20，通过每次都参照该数据而能够求出该系数Td。

在步骤S25中，ECU20进行燃料喷射。但是，在进气进程中先以先喷射燃料量(＝全部燃料量Qfex×燃料分割比Ksp)进行喷射，在从膨胀进程初期至中期之间设定的燃料喷射时机ITex喷射剩余(＝Qfex×(1－Ksp))的燃料。

另一方面，在步骤S16中起动开关保持ON不变的情况下、或者在步骤S17中燃料压力Pf小于或等于规定的燃料压力值LPf的情况下所执行的步骤S26中，ECU20进行正常的控制。这里所说的正常的控制是指如下控制。

首先，起动开关保持ON不变的情况是伴随着急剧的转速上升的起动过渡时。在该情况下，以根据基本燃料喷射量、目标空燃比、水温増量校正、起动以及起动后增量校正等而计算出的燃料量在进气进程或者压缩进程后半段进行喷射。另外，为了良好的转速上升，将点火时机ADV设定于比正常的快速空转时的点火时机更提前的提前侧。

另一方面，在即使在起动开关从ON切换为OFF之后燃料压力Pf也小于或等于规定的燃料压力值LPf的情况下，判断为燃料喷雾的一部分未直接到达火花塞7而有可能失火，在进气进程或者压缩进程中喷射燃料，无论火时机ADV是否为燃料喷射时机，例如均设定为相对于发动机转速以及内燃机负荷的MBT(Minimum advance for the Best Torque)。

图6是用于对执行上述控制流程的情况下期待的、点火时机的混合气体的情形进行说明的图。如图所示，期待在点火时机下在火花塞7周围通过膨胀进程喷射而形成比化学计量时更浓厚且能够着火的空燃比的混合气体，并在该混合气体的外侧通过进气进程喷射而形成比化学计量时更稀薄的混合气体。而且，为了提高基于“后燃烧”的催化剂升温的效果，期望在更晚的定时进行点火而将更高温的废气从发动机1排出。

但是，燃料具有压力越降低则越容易蒸发的通常的流体特性。换言之，燃料具有缸内压力越低则越容易扩散的特性。而且，在膨胀进程中，缸内压力随着活塞5的下降而降低。即，为了促进催化剂升温而使点火时机越滞后，则在膨胀进程中喷射的燃料越容易扩散，难以在点火时机使火花塞7周围存在图6所示的比化学计量时更浓厚且能够着火的混合气体。其结果，导致失火的可能性升高。这样，根据上述在控制流程中确保燃烧稳定性的观点，存有改善的余地。

因此，在本实施方式中，为了确保燃烧稳定性、且使废气净化催化剂实现尽早活性化，执行下面说明的控制。

首先，对成为本实施方式所涉及的控制的基础的思想进行说明。

如上所述，在膨胀进程喷射中喷射的燃料越是在膨胀进程的后半段越容易扩散。而且，如果在火花塞7周围的混合气体浓度降低之后点火，则燃烧稳定性会受损。

因此，在进行膨胀进程喷射的情况下，缩短燃料喷射结束时机至点火时机的间隔(下面，也称为“喷射-点火间隔”)Δt以在火花塞7周围的混合气体浓度降低之前进行点火。另外，在膨胀进程中，活塞5的位置越下降则缸内压力越降低，燃料喷雾越容易扩散，因此如图7所示点火时机越滞后则越缩短Δt。

图8A及图8B是用于对喷射-点火间隔Δt和燃烧稳定性的关系进行说明的时序图。图8A是在膨胀进程的较早的时机进行燃料喷射的情况(下面，也称为“燃料喷射时机提前的情况”)下的图。图8B是在膨胀进程的中期进行燃料喷射的情况(下面，也称为“燃料喷射时机滞后的情况”)下的图。图中的“稳定点火窗口”代表着能够获得良好的燃烧的点火时机的范围。即，火花塞7周围的混合气体浓度大致达到峰值的期间为稳定点火窗口。而且，点火时机设定为包含该稳定点火窗口。

此外，如果对两幅图进行比较，则在燃料喷射时机相同的位置处示出，但这是为了对Δt的大小进行比较，以燃料喷射时机为基准示出缸内的各因素的变动以及点火时机，实际的燃料喷射时机在图8A中比图8B中更靠提前角侧。关于点火时机也一样，图8A中的点火时机Tit1比图8B中的点火时机Tit2更靠提前角侧。

火花塞7周围的气体的流速在图8A、图8B中均在燃料喷射开始的同时升高、且在燃料喷射结束后降低。但是，在图8B中，流速的最大值更大，另外，直至达到最大值为止的期间以及从最大值降低为止的期间更短。这是因为，燃料喷射时机越滞后，则以缸内压力越低的状态进行喷射，缸内压力越低，气体越容易流动。

该气体的流动性的差异还对火花塞7周围的混合气体浓度以及气流的紊流造成影响，燃料喷射时机提前的情况(图8A)与滞后的情况(图8B)相比，火花塞7周围的混合气体浓度以及气流的紊流更缓慢地上升、且缓慢地下降。因此，燃料喷射时机提前的情况与滞后的情况相比，燃料喷射结束时机与稳定点火窗口的间隔更长。

其结果，在燃料喷射时机滞后的情况下，如果利用燃料喷射时机提前的情况下的喷射-点火间隔Δt1而设定点火时机，则如图8B中虚线所示，点火时机会从稳定点火窗口偏离。在燃料喷射时机比较滞后的情况下，为了确保燃烧稳定性，需要如图8B所示，将喷射-点火间隔缩短至Δt2为止。这一点与图7中说明的喷射-点火间隔Δt和点火时机的关系一致。此外，喷射-点火间隔Δt越短，供混合气体形成的时间越短，但近年来燃料泵的高压化不断发展，燃料喷雾实现了微粒化，因此不会产生烟尘。

下面，对本实施方式所涉及的控制的具体内容进行说明。

图9是表示本实施方式所涉及的控制流程的流程图。如上所述，图5的控制流程中对于催化剂升温控制中(步骤S20-S24)的燃料喷射时机以及点火时机存有改善的余地。因此，在本实施方式中，代替图5中的S20-S24而通过图9的控制流程对燃料喷射时机以及点火时机进行控制。

在步骤S30中，ECU20将目标扭矩TTC和发动机转速NE读入。

在步骤S31中，ECU20判定废气净化催化剂11是否处于活性状态，如果处于活性状态则在步骤S37中决定正常的均质燃烧的执行。这里所说的正常的均质燃烧是指通过进气进程喷射而在整个缸内形成均质的化学计量的混合气体、并在压缩进程中进行点火的燃烧模式。

在步骤S31中判定为处于非活性状态的情况下，ECU20执行步骤S32的处理。

在步骤S32中，ECU20决定通过膨胀进程喷射而形成分层混合气体的燃烧方式(膨胀进程分层燃烧)的执行。

在步骤S33中，ECU20将冷却水温度Tw读入。此外，这里读入的只要是与缸内温度相关联的温度即可，例如可以读入油温。

在步骤S34中，ECU20对点火时机进行更新。例如，使相对于燃烧稳定极限具有富余地预先设定的膨胀进程分层燃烧用的基准点火时机向滞后角侧偏移。缸内温度越低则燃烧稳定度越下降，因此根据冷却水温而决定偏移至何种程度。此外，可以在与本控制流程不同的控制流程、例如图5的步骤S20-S24中设定基准点火时机。

在步骤S35中，ECU20对请求Δt进行计算。请求Δt表示在膨胀进程分层燃烧中能够确保燃烧稳定性的喷射-点火间隔。预先将对吸入空气量以及点火时机分配了例如图10所示的请求Δt的对应图数据储存于ECU20，通过参照该对应图而对请求Δt进行计算。在图10中，点火时机越靠向滞后角侧，而且吸入空气量越少，则请求Δt越短。点火时机越靠向滞后角侧则请求Δt越短是因为，如上所述，点火时机越滞后，则缸内压力越降低而使得燃料喷雾越容易扩散。如果吸入空气量增多则请求Δt延长是因为，燃料喷射量也因吸入空气量增多而增多，扩散所需的时间延长。此外，可以根据目标扭矩以及发动机转速对吸入空气量进行计算，也可以在步骤S30中将空气流量计24的检测值读入。

在步骤S36中，ECU20通过下述方法而设定燃料喷射时机。

首先，根据步骤S34中更新的点火时机(请求点火时机)以及吸入空气量而对燃料喷射的结束时机(请求喷射结束时机)进行计算。例如预先通过实验等而求出请求点火时机、请求喷射结束时机以及吸入空气量的关系，并作为图11所示的对应图数据而储存于ECU20中，基于请求点火时机和吸入空气量而对请求喷射结束时机进行计算。

如果使用这样计算出的请求喷射结束时机、和根据燃料喷射量而求出的燃料喷射期间，则还能求出燃料喷射开始时机。此外，例如通过与图5中的步骤S22、S23相同的方法而设定燃料喷射量。

而且，ECU20在以上述方式计算出的燃料喷射开始时机开始进行燃料喷射。

图12是在发动机1的冷机起动时执行本实施方式的控制的情况下的时序图。这里，设为在时刻0使发动机1起动之后维持怠速状态。

由于处于冷机起动之后，因此为了使废气净化催化剂11升温而执行膨胀进程分层燃烧。而且，与气缸壁温的上升相应地使点火时机逐渐向滞后角侧转换，燃料喷射结束时机也与此相应地向滞后角侧转换。使点火时机滞后是使得点火时机接近燃烧稳定极限，但将燃料喷射结束时机设定为能够变为上述的喷射-点火间隔Δt，因此能够实现稳定的分层燃烧。其结果，燃烧稳定度不会超过允许极限。

如上，在本实施方式中，在促进废气净化催化剂11的升温的运转条件(特定的运转条件)下，在膨胀进程中喷射燃料，对在膨胀进程中喷射的燃料喷雾进行点火而进行分层燃烧(层状燃烧)。此时，点火时机越滞后，则ECU20越缩短膨胀进程中的燃料喷射时机与点火时机之间的间隔(Δt)。

由此，能够在火花塞7周围的燃料喷雾扩散之前进行点火，能够确保分层燃烧的燃烧稳定度。即，能够确保燃烧稳定度，并且能够通过分层燃烧而实现废气净化催化剂11的尽早活性化。

(第2实施方式)

下面，对第2实施方式进行说明。在本实施方式中，为了进一步提高膨胀进程分层燃烧的燃烧稳定度，点火时机越滞后、即越接近燃烧极限，则越增多膨胀进程中的燃料喷射量。通过增多膨胀进程中的燃料喷射量而提高燃烧稳定度的理由如下。

第1，膨胀进程中的燃料喷射量越多，则直至点火时机为止扩散越得以发展，即使如此，在点火时机下残留于火花塞7周围的浓厚的、且能够着火的混合气体量也增多。第2，基于燃料喷射阀6的喷射特性。燃料喷射阀6的喷射量基本上与喷射驱动脉冲宽度(喷射时间)成正比。然而，如果减小喷射驱动脉冲宽度，则因喷射阀主体、控制回路的性能的制约而使得喷射驱动脉冲宽度和喷射量的线性在极小的驱动喷射脉冲宽度区域内遭到破坏。因此，喷射驱动脉冲宽度越大，燃料喷射量的偏差越小，燃烧稳定度越高。

图13是表示本实施方式所涉及的控制流程的流程图。

步骤S40-S45、S48与图9中的步骤S30-S35、S37相同，因此将说明省略。

在步骤S46中，ECU20对进气进程喷射的喷射时机进行设定。首先，对进气进程喷射中的燃料喷射量进行计算，基于此而将燃料喷射开始时机设定为使得燃料喷射在进气进程中结束。例如与图5中的步骤S23相同地，只要基于全部燃料量Qfex和燃料分割比Ksp而对进气进程喷射中的燃料喷射量进行计算即可。

在步骤S47中，ECU20对膨胀进程喷射的喷射时机进行设定。首先，对膨胀进程喷射中的燃料喷射量进行计算，基于此并通过与与图9中的步骤S36相同的方法而对燃料喷射时机进行设定。例如参照如图14所示预先设定点火时机和膨胀进程中的燃料喷射量的关系并储存于ECU20的表数据，由此对膨胀进程喷射中的燃料喷射量进行计算。在图14中，将膨胀进程喷射中的燃料喷射量设定为不超过根据PM(Particulate Matter)的排出量限制值而规定的燃料喷射量(图中的虚线)。

图15是对本实施方式中的进气进程喷射中的燃料喷射量以及膨胀进程喷射中的燃料喷射量、和点火时机的关系进行汇总的图。如图所示，进气进程喷射中的燃料喷射量恒定而不取决于点火时机，与此相对，如上所述，点火时机越靠向滞后角侧，则膨胀进程喷射中的燃料喷射量越多。

如上，在本实施方式中，点火时机越滞后，ECU20越使膨胀进程中的燃料喷射量增加，因此能够抑制点火时机的火花塞7周围的混合气体浓度的降低，并且能够提高燃料喷射量控制的稳定性。由此，能够实现燃烧稳定性的提高。

(第3实施方式)

下面，对第3实施方式进行说明。本实施方式基本上与第2实施方式同样地执行图13的控制流程，但步骤S46中的进气进程喷射中的燃料喷射量的计算方法不同。除了步骤S46以外的处理内容与第2实施方式相同，因此将说明省略。

图16是对本实施方式中的进气进程喷射中的燃料喷射量以及膨胀进程喷射中的燃料喷射量、和点火时机的关系进行汇总的图。如图所示，在点火时机比规定时机(图中的ADV1)滞后的情况下，ECU20使进气进程中的燃料喷射量增加，以使利用进气进程中喷射的燃料而在整个缸内形成的均质混合气体的空燃比比化学计量时浓厚。此后，在图16中，越比点火时机ADV1滞后，则进气进程喷射量越多，但也可以设为相对于点火时机ADV1向滞后角侧比向提前角侧偏移更多的恒定值。

假设如果在规定时机通过进气进程喷射而使得在缸内整体生成的均质混合气的空燃比比化学计量时更靠稀薄侧，则即使对通过膨胀进程喷射而生成的火花塞7周围的混合气体进行点火也无法获得足够的燃烧速度，另外，还变为无法确保燃烧稳定性的点火时机。这样的规定时机根据发动机1的规格而不同，基于实验等的结果而设定该规定时机。

如果通过进气进程喷射而在缸内整体形成的均质混合气体的空燃比比化学计量时更靠浓厚侧，则与比化学计量时更靠稀薄侧的情况相比，火焰更容易传播。即，即使因点火时机的滞后化而使得点火时机下的火花塞7周围的分层混合气体浓度降低，也能够确保燃烧稳定性和燃烧速度。

如上，在本实施方式中，在点火时机比规定时机滞后的情况下，使进气进程中的燃料喷射量增加，以使得因进气进程中喷射的燃料而在缸内整体形成的均质混合气体的空燃比比化学计量时更靠浓厚侧。由此，能够确保使膨胀进程喷射时机以及点火时机滞后的情况下的燃烧稳定性以及燃烧速度。

此外，在上述各实施方式中，将喷射-点火间隔Δt设为从燃料喷射结束时机起直至点火时机为止的间隔，但并不局限于此。各实施方式基于在使得火花塞7周围的分层混合气体扩散之前进行点火的技术思想，因此可以将从开始喷射燃料的时机起直至点火时机为止的间隔设为喷射-点火间隔Δt。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式不过示出了本发明的应用例的一部分而已，其主旨并非将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

Claims (3)

1.一种内燃机控制装置，其对缸内直接喷射式火花点火内燃机进行控制，所述缸内直接喷射式火花点火内燃机具有：

燃料喷射阀，其向缸内喷射燃料；以及

火花塞，其对缸内的混合气体进行点火，

在促进废气净化催化剂的升温的运转条件时，在膨胀进程中喷射燃料，在膨胀进程中对所喷射的燃料进行点火，其中，

点火时机越滞后，越缩短膨胀进程中的燃料喷射时机与点火时机之间的间隔，

点火时机越滞后，越增加膨胀进程中的燃料喷射量。

2.根据权利要求1所述的内燃机控制装置，其中，

在所述运转条件时，除了膨胀进程以外，在进气进程中也喷射燃料，

在点火时机比规定的时机滞后的情况下，增加进气进程中的燃料喷射量，以使得由在进气进程中喷射的燃料在整个缸内形成的均质混合气体的空燃比与化学计量时相比靠向浓厚侧。

3.一种内燃机控制方法，对缸内直接喷射式火花点火内燃机进行控制，所述缸内直接喷射式火花点火内燃机具有：

燃料喷射阀，其向缸内喷射燃料；以及

火花塞，其对缸内的混合气体进行点火，

在促进废气净化催化剂的升温的运转条件时，在膨胀进程中喷射燃料，在膨胀进程中对所喷射的燃料进行点火，其中，

点火时机越滞后，越缩短膨胀进程中的燃料喷射时机与点火时机之间的间隔，

点火时机越滞后，越增加膨胀进程中的燃料喷射量。