发动机控制装置以及发动机控制方法

摘要

发动机控制装置，对缸内直接喷射燃料式火花点火发动机进行控制，该缸内直接喷射燃料式火花点火发动机具有：燃料喷射阀，其将燃料直接喷射至缸内；以及火花塞，其对缸内的混合气体进行火花点火。在需要对安装于排气通路的废气净化催化剂进行暖机的情况下，发动机控制装置执行如下催化剂暖机运转，即，燃料喷射定时处于压缩行程中、且是燃料喷雾与活塞冠面碰撞而使得碰撞后的燃料喷雾沿着活塞冠面的形状朝向火花塞的定时，点火定时处于压缩上止点以后，发动机控制装置在催化剂暖机运转的执行过程中，相应于残存在活塞冠面的液态燃料的推定量的增加而使燃料喷射定时提前。

权利要求

1.一种发动机控制装置，其对缸内直接喷射燃料式火花点火发动机进行控制，该缸内直接喷射燃料式火花点火发动机具有：燃料喷射阀，其将燃料直接喷射至缸内；以及

火花塞，其对缸内的混合气体进行火花点火，其中，在需要对安装于排气通路的废气净化催化剂进行暖机的情况下，所述发动机控制装置执行如下催化剂暖机运转，即，使燃料喷射定时处于压缩行程中，且使点火定时滞后，在所述催化剂暖机运转的执行过程中，所述发动机控制装置对应于残存在活塞冠面的液态燃料的推定量而使所述燃料喷射定时在压缩行程内提前。

2.根据权利要求1所述的发动机控制装置，其中，在残存于所述活塞冠面的液态燃料的推定量超过基于废气微粒的排出限制值而设定的阈值的情况下，使所述燃料喷射定时从燃料喷雾朝向所述火花塞的定时的喷射向进气行程喷射提前。

3.根据权利要求2所述的发动机控制装置，其中，对应于残留在所述活塞冠面的液态燃料的推定量的增加，而使所述燃料喷射定时逐渐接近进气行程。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的发动机控制装置，其中，活塞冠面的温度越低，越增大所述燃料喷射定时的提前量。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的发动机控制装置，其中，至少在所述暖机运转的执行过程中，在进气行程中也喷射一部分燃料。

6.一种发动机控制方法，其对缸内直接喷射燃料式火花点火发动机进行控制，该缸内直接喷射燃料式火花点火发动机具有：燃料喷射阀，其将燃料直接喷射至缸内；以及

火花塞，其对缸内的混合气体进行火花点火，其中，在需要对安装于排气通路的废气净化催化剂进行暖机的情况下，执行如下催化剂暖机运转，即，使得在压缩行程中喷射燃料，且使点火时机滞后，在所述催化剂暖机运转的执行过程中，对应于残存在活塞冠面的液态燃料的推定量而使燃料喷射定时在压缩行程内提前。

说明书

发动机控制装置以及发动机控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及对缸内直接喷射燃料式火花点火发动机进行控制的发动机控制装置以及发动机控制方法。

背景技术

[0002] 通常，在发动机的排气通路配置有用于对废气进行净化的催化剂装置。在催化剂装置中担载的催化剂在小于活性化温度时无法发挥良好的催化剂功能，因此在内燃机启动时需要用于使催化剂尽快升温至活性化温度的暖机运转。日本特开2011-220210中记载有如下暖机运转，即，通过使点火时机滞后而提高废气的温度，使催化剂升温。另外，在上述文献中记载的暖机运转中，为了在使点火时机滞后的状态下也确保良好的点火性，实施在使得燃料喷雾集中于火花塞的附近的状态下进行火花点火的所谓分层燃烧。

发明内容

[0003] 然而，在上述文献所记载的暖机运转中，即使需要实施催化剂的暖机运转的条件成立，在空调制热变为ON的情况下，也在使点火时机滞后的状态下实施均质化学计量燃烧。这种暖机运转对于确保制热性能有效，但对于减少排放并不充分。特别是在上述文献中，完全未考虑对于抑制废气微粒(PM：Particulate Matter)的生成量而言重要的、附着于活塞冠面的液态燃料量，因此难以减少PM的排出量(下面，也称为PN：Particulate Number)。

[0004] 因此，本发明的目的在于，对发动机进行控制以使催化剂尽快实现活性化、且实现PN的减少。

[0005] 根据本发明的某个方式，提供一种发动机控制装置，对缸内直接喷射燃料式火花点火发动机进行控制，该缸内直接喷射燃料式火花点火发动机具有：燃料喷射阀，其将燃料直接喷射至缸内；以及火花塞，其对缸内的混合气体进行火花点火。在需要对安装于排气通路的废气净化催化剂进行暖机的情况下，发动机控制装置执行如下催化剂暖机运转，即，燃料喷射定时处于压缩行程中、且是燃料喷雾与活塞冠面碰撞而使得碰撞后的燃料喷雾沿着活塞冠面的形状朝向火花塞的定时，点火定时处于压缩上止点以后。而且，在催化剂暖机运转的执行过程中，发动机控制装置相应于残存在活塞冠面的液态燃料的推定量的增加而使燃料喷射定时提前。

附图说明

[0006] 图1是应用第1实施方式的发动机的概略结构图。

[0007] 图2是表示用于抑制PN的增加的控制流程的流程图。

[0008] 图3是第1实施方式的控制中使用的、对燃料喷射定时提前量进行设定的表。

[0009] 图4是表示执行第1实施方式的控制的情况下的燃料喷射定时的图。

[0010] 图5是第1实施方式的控制中使用的、对阀重叠期间的长度进行设定的表。

[0011] 图6是对用于实现根据图5的表而计算出的阀重叠期间的阀定时进行设定的表。

[0012] 图7是第2实施方式的控制中使用的、对阀重叠期间的长度进行设定的表。

[0013] 图8是对用于实现根据图7的表而计算出的阀重叠期间的阀定时进行设定的表。

[0014] 图9是表示未设置减振期间的情况下的燃料喷射定时的图。

[0015] 图10是表示燃料喷射定时的其他实施例的图。

具体实施方式

[0016] 下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

[0017] (第1实施方式)

[0018] 图1是应用本实施方式的缸内直接喷射燃料式火花点火发动机(下面，也称为“发动机”)1的燃烧室周围的概略结构图。此外，图1仅示出一个气缸，但本实施方式也能够应用于多气缸发动机。

[0019] 发动机1的气缸体1B具有气缸2。活塞3以能够往返移动的方式收纳于气缸2。活塞3经由连杆12与未图示的曲轴连结，因曲轴旋转而进行往返移动。另外，活塞3在冠面3A(下面，也称为活塞冠面3A)具有后述的腔室10。

[0020] 发动机1的气缸盖1A具有凹状的燃烧室11。燃烧室11构成为所谓的屋顶型(pent-roof type)，在进气侧的倾斜面配置有一对进气阀6，在排气侧的倾斜面配置有一对排气阀7。而且，在由上述一对进气阀6以及一对排气阀7包围的燃烧室11的大致中心位置，火花塞8配置为沿着缸体2的轴线。

[0021] 另外，在气缸盖1A的夹于一对进气阀6之间的位置，燃料喷射阀9配置为面对燃烧室11。后文中对从燃料喷射阀9喷射的燃料喷雾的指向性进行叙述。

[0022] 进气阀6以及排气阀7由未图示的可变动阀机构驱动。可变动阀机构只要能够使进气阀6以及排气阀7的阀定时、即开阀定时以及闭阀定时以使得进气阀6以及排气阀7均产生开阀的阀重叠期间的方式变化即可。此外，开阀定时是指开始进行开阀动作的定时，闭阀定时是指结束闭阀动作的定时。在本实施方式中，采用使对进气阀6进行驱动的凸轮轴以及对排气阀7进行驱动的凸轮轴的、相对于曲轴的旋转相位变化的公知的可变动阀机构。此外，也可以使用不仅能使旋转相位变化，而且还能使进气阀以及排气阀的工作角变化的公知的可变动阀机构。

[0023] 在排气通路5的废气流下游侧安装有用于对发动机1的废气进行净化的废气净化催化剂。废气净化催化剂例如是三元催化剂。

[0024] 如上所述，活塞3在活塞冠面3A具有腔室10。腔室10在活塞冠面3A设置于偏向进气侧的位置。而且，将燃料喷射阀9配置为，如果在活塞3处于上止点附近时喷射燃料，则使得燃料喷雾指向该腔室10。与腔室10碰撞的燃料喷雾沿着腔室10的壁面向上翻卷而形成为朝向火花塞8的方向的形状。

[0025] 此外，由控制器100根据发动机1的运转状态而对发动机1的燃料喷射量、燃料喷射定时以及点火时机等进行控制。此外，燃料喷射定时是指开始喷射燃料的定时。另外，为了执行上述控制，发动机1具有曲轴转角传感器、冷却水温传感器、对吸入空气量进行检测的空气流量计等各种检测装置。

[0026] 下面，对控制器100所执行的发动机1启动时的控制进行说明。在本实施方式中，进行分为2次而喷射每1个燃烧周期中所需的燃料量的所谓2阶段喷射。

[0027] 废气净化催化剂在比活性化温度低的温度下无法发挥充分的净化性能。因此，在废气净化催化剂的温度比活性化温度低的冷机启动时，需要使废气净化催化剂尽快升温。因此，在废气净化催化剂在刚冷启动之后的怠速状态下处于非活性状态的情况下，控制器
100为了使废气净化催化剂尽快实现活性化而执行超滞后分层燃烧。此外，超滞后分层燃烧本身是公知的(参照日本特开2008-25535号公报)。

[0028] 在超滞后分层燃烧中，控制器100将点火定时设定为膨胀行程的前半段的、例如压缩上止点之后15-30deg。另外，控制器100将第1次的燃料喷射定时设定于进气行程的前半段，将第2次的燃料喷射定时设定为压缩行程的后半段的、燃料喷雾在点火定时之前能到达火花塞8的周围的定时、例如压缩上止点之前50-60deg。

[0029] 这里，对第1次的喷射燃料量和第2次的喷射燃料量进行说明。

[0030] 在上述的超滞后分层燃烧中排出的废气的空燃比是化学计量(理论空燃比)。与通常的喷射燃料量设定方法相同，控制器100对以每1个燃烧周期的吸入空气量能够完全燃烧的燃料量(下面，也称为总燃料量)进行计算。将该总燃烧量中的一部分、例如50-90重量％设为第1次的喷射量，并将剩余部分设为第2次的喷射量。

[0031] 如果如上述那样设定喷射燃料量，则在第1次的喷射燃料中喷射的燃料喷雾不会与腔室10碰撞而是在缸体2内扩散，与空气混合而在燃烧室11的整个区域形成与化学计量相比而稀薄的均质混合气体。而且，在第2次的喷射燃料中喷射的燃料喷雾与腔室10碰撞而向上翻卷，由此到达火花塞8的附近，在火花塞8的周围集中地形成与化学计量相比而浓厚的混合气体。由此，燃烧室11内的混合气体变为分层状态。如果在该状态下利用火花塞8进行火花点火，则进行抑制失火、烟的产生的抗外部干扰能力较强的燃烧。但是，上述的燃烧是分层燃烧，为了与点火定时与压缩上止之前的通常的分层燃烧区分开，将其称为超滞后分层燃烧。

[0032] 根据上述这样的超滞后分层燃烧，与当前的均质化学计量燃烧相比，不仅能够使排气温度升高，而且还能够减少从燃烧室11向排气通路5的碳氢化合物(HC)排出量。即，根据超滞后分层燃烧，与仅通过当前的均质化学计量燃烧、仅通过分层燃烧、或者与此相对地在燃烧后期以后(膨胀行程以后、排气行程中)进一步喷射追加燃料的燃烧方式等进行暖机的情况相比，能够抑制从启动开始起直至废气净化催化剂实现了活性化为止的期间内的HC向大气中的排出，并能够实现废气净化催化剂的早期活性化。

[0033] 但是，在超滞后分层燃烧的执行过程中与活塞冠面3A碰撞的燃料的一部分不会朝火花塞8的方向翻卷，而是附着于活塞冠面3A。即使在燃料附着于活塞冠面3A的情况下，如果附着的燃料气化而在该燃烧周期中燃烧，则燃料也不会残留于活塞冠面3A。然而，执行超滞后分层燃烧是在冷机启动时，因此直至活塞冠面3A的温度升高为止，附着的燃料难以气化。另外，如果附着的燃料因该燃烧周期中的燃烧火焰传播而燃烧，则燃料不会残留于活塞冠面3A。然而，在超滞后分层燃烧中在膨胀行程中开始燃烧，因此燃烧火焰不会到达活塞冠面3A、或者在膨胀行程后半段以温度降低后的状态而到达活塞冠面3A，因此难以使附着的燃料在该周期中燃尽。此外，将残留于活塞冠面3A的液态燃料被燃烧火焰点火而燃烧的现象称为池火(pool fire)。

[0034] 因此，在冷机启动之后的规定期间内，残留于活塞冠面3A的液态燃料持续增加。这里所说的规定期间是指直至残留于活塞冠面3A的液态燃料在1个燃烧周期中气化的量多于在1个燃烧周期中附着于活塞冠面3A的量为止的期间。

[0035] 即，如果超过规定期间而持续进行超滞后分层燃烧，则残留于活塞冠面3A的液态燃料逐渐减少。然而，在经过规定期间之前，有时在液态燃料残留于活塞冠面3A的状态下从超滞后分层燃烧切换为均质化学计量燃烧。例如，废气净化催化剂实现了活性化的情况、加速器踏板被踏入而加速的情况。此外，这里所说的均质化学计量燃烧是指在整个燃烧室11中形成理论空燃比的混合气体而在最佳点火时机(MBT：minimum advance for best torque)进行火花点火的燃烧方式。

[0036] 如果在液态燃料残留于活塞冠面3A的状态下切换为均质化学计量燃烧，则燃烧火焰在高温的状态下到达活塞冠面3A而产生池火，残留的液态燃料燃烧。这样，如果直至此次的燃烧周期为止而蓄积的液态燃料燃烧，则呈现出PN增加的趋势。

[0037] 因此，在本实施方式中，为了抑制由液态燃料燃烧而引起的PN的增加，控制器100执行下面说明的控制。

[0038] 图2是表示控制器100所执行的用于抑制PN的增加的控制流程的流程图。此外，例如以10毫秒左右的较短间隔而反复执行本流程。

[0039] 本流程是为了抑制残留于活塞冠面3A的液态燃料量(下面，也简称为“液态燃料量”)而根据残留于活塞冠面3A的液态燃料量来对2阶段喷射的第2次的喷射定时进行变更。下面，根据流程图的步骤进行说明。

[0040] 在步骤S101中，控制器100判定是否处于超滞后分层燃烧的执行过程中。如果处于执行过程中则执行步骤S102的处理，如果未处于执行过程中则在步骤S108中进行向均质化学计量燃烧(下面，也称为正常控制)的切换处理。基于废气净化催化剂的温度而判定是否处于超滞后分层燃烧的执行过程中。具体而言，如果废气净化催化剂的温度小于活性温度则判定为处于执行过程中，如果大于或等于活性温度则判定为未处于执行过程中。此外，即使废气净化催化剂的温度小于活性温度，在存在加速要求的情况下，控制器100也执行步骤S108的处理。可以基于未图示的加速器踏板开度传感器的检测值而判断加速要求的有无。例如可以在加速器踏板被踏入的情况下判断为存在加速要求，也可以在大于规定开度的情况下判断为存在加速要求。并且，可以将加速器踏板开度的变化速度加入至判断数据中，在加速器踏板被踏入、且变化速度大于或等于规定值的情况下判断为存在加速要求。

[0041] 在步骤S102中，控制器100对液态燃料量进行推定。在本实施方式中，基于气缸2的壁温(下面，也称为气缸壁温)和发动机启动之后的经过时间而对液态燃料量进行推定。具体而言，首先，基于气缸壁温越低则液态燃料越容易残留于活塞冠面3A的特性，预先针对每个气缸壁温而规定每单位时间的残留量，通过在发动机启动之后的经过时间内对该值进行累计而计算出附着于活塞冠面3A的累计量。然后，从该累计量中减去后述的气化量，将其结果作为液态燃料的推定量。

[0042] 此外，与液态燃料的残留容易度直接相关的是活塞冠面3A的温度，但这里采用与活塞冠面3A的温度相关、且能够根据已有的冷却水温传感器的检测值而进行推定的气缸壁温。

[0043] 上述气化量是指附着于活塞冠面3A的燃料中的气化的量。燃料的温度越高则越容易气化，因此活塞冠面3A的温度越高则气化量越多。

[0044] 在步骤S103中，控制器100判定在步骤S102中推定出的液态燃料量(下面，也称为液态燃料推定量)是否小于预先设定的阈值L2。在液态燃料推定量小于阈值L2的情况下，控制器100执行步骤S104的处理，在大于或等于阈值L2的情况下，执行步骤S108的处理。

[0045] 对于本步骤中所使用的阈值L2，即使从超滞后分层燃烧切换为均质化学计量燃烧，也设定为能够满足PN的排出限制值的值。

[0046] 在步骤S104中，控制器100以后述的方式对2阶段喷射中的第2次的燃料喷射定时相对于基本燃料喷射定时的提前量(下面，也称为燃料喷射定时提前量ADV)进行计算。基本燃料喷射定时是处于压缩行程过程中且燃料喷雾与腔室10碰撞的定时。基本燃料喷射定时的具体值是通过适合于应用本实施方式的车辆的每种规格的作业而设定的，在本实施方式中，如上所述，设为压缩上止点之前50-60°之间的值。此外，本实施方式中的“提前量”以及“滞后量”的单位是曲轴转角。

[0047] 例如预先制作图3所示的表并存储于控制器100，以液态燃料推定量对该表进行检索，由此计算出燃料喷射定时提前量ADV。

[0048] 图3中，纵轴表示燃料喷射定时提前量ADV，横轴表示液态燃料推定量L。在液态燃料推定量L为零≤L＜阈值L1的情况下，燃料喷射定时提前量ADV为零，在阈值L1≤L＜阈值L2的情况下，燃料喷射定时提前量ADV为ADV1，在L≥阈值L2的情况下，燃料喷射定时提前量ADV为ADV2。燃料喷射定时提前量ADV1是燃料喷射定时处于压缩行程中且成为燃料喷雾的一部分与腔室10碰撞的定时的大小。燃料喷射定时提前量ADV2是燃料喷射定时处于进气行程中且成为燃料喷雾未与腔室10碰撞的定时的大小。阈值L1是预先设定的值。具体的数值根据应用本实施方式的车辆的规格而设定。

[0049] 此外，预先针对活塞冠面3A的每个温度而制作燃料喷射定时提前量的表，在步骤S104中对燃料喷射定时提前量进行计算时，可以选择与活塞冠面3A的温度相应的表。在该情况下，越是活塞冠面3A的温度低的情况下的表，预先将燃料喷射定时提前量设定得越大。即，成为活塞冠面3A的温度越低则图3中的燃料喷射定时提前量越向上偏移的表。活塞冠面
3A的温度越低则碰撞后的燃料越容易作为液态燃料而残留，因此通过以上述方式对燃料喷射定时提前量ADV1进行计算，能够更可靠地抑制残留于活塞冠面3A的液态燃料量的增加。

[0050] 在步骤S105中，控制器100对燃料喷射定时进行设定。具体而言，根据超滞后分层燃烧用的基本燃料喷射定时和在步骤S104中计算出的燃料喷射定时提前量ADV而对新的燃料喷射定时进行计算。

[0051] 图4是表示执行上述步骤S104以及S105的处理的情况下的燃料喷射定时的一个例子的图。图4中的纵轴表示曲轴转角，横轴表示液态燃料推定量L。在液态燃料推定量L小于阈值L1的情况下，燃料喷射定时保持基本喷射定时不变。

[0052] 在液态燃料推定量L大于或等于阈值L1且小于阈值L2的情况下，燃料喷射定时相对于基本喷射定时以燃料喷射定时提前量ADV1而提前。在该情况下，燃料喷雾的一部分以上述方式与腔室10碰撞，因此与基本燃料喷射定时的情况相比减少，但在火花塞8的周围形成分层混合气体。将在该状态下以火花点火的方式进行的燃烧称为弱分层燃烧。

[0053] 在液态燃料推定量L大于或等于阈值L2的情况下，燃料喷射定时相对于基本喷射定时以燃料喷射定时提前量ADV2而提前，变为进气行程喷射。如果变为进气行程喷射，则直至点火定时为止，燃料喷雾扩散、混合而在整个缸内形成均质的混合气体。因此，燃烧方式变为均质化学计量燃烧。

[0054] 如上所述，控制器100相应于液态燃料推定量L的增加而使燃料喷射定时提前。更详细而言，如果液态燃料推定量L大于或等于阈值L1，则控制器100使燃料喷射定时提前而切换为弱分层燃烧。由此，与超滞后分层燃烧的情况相比，与腔室10碰撞的燃料量减少，因此能够抑制残留于活塞冠面3A的燃料量的增加。如果液态燃料推定量L大于或等于阈值L2，则直至进气行程为止，控制器100使燃料喷射定时提前而切换为均质化学计量燃烧。由此，燃料喷雾不会附着于腔室10，因此能够进一步抑制残留于冠面的燃料量的增加。

[0055] 此外，控制器100通过未图示的其他流程并根据运转状态而控制点火定时。而且，在超滞后分层燃烧的情况下，控制器100使点火定时比MBT滞后，但与上述的新的燃料喷射定时相应地使点火定时也提前。

[0056] 返回至对流程图的说明。

[0057] 在步骤S106中，控制器100基于液态燃料推定量L而对阀重叠期间进行计算。这里所说的阀重叠期间是指以曲轴转角来表示进气阀6以及排气阀7打开的状态持续的期间。

[0058] 图5中，纵轴表示阀重叠期间，横轴表示液态燃料推定量L。在图5中，在液态燃料推定量L为0≤L＜L1的情况下，阀重叠期间为基本阀重叠期间V0，在L1≤L＜L2的情况下，阀重叠期间为V1，在L≥L2的情况下，阀重叠期间为V2。这里，V0＜V1＜V2的关系成立。

[0059] 如果阀重叠期间延长，则所谓的内部EGR气体量增加，因此从进气行程至点火定时的缸内温度升高。如果缸内温度升高，则活塞冠面3A的温度也升高，附着于腔室的液态燃料的气化得到促进。因此，图5的表设定为液态燃料推定量越多则阀重叠期间越长。

[0060] 此外，预先针对活塞冠面3A的每个温度而制作阀重叠期间的表，在步骤S106中对燃料喷射定时提前量进行计算时，可以选择与活塞冠面3A的温度相应的表。在该情况下，越是活塞冠面3A的温度较低的情况下的表，则预先将阀重叠期间设定得越长。即，成为活塞冠面3A的温度越低则图5中的阀重叠期间越向上偏移的表。活塞冠面3A的温度越低，碰撞后的燃料越容易作为液态燃料而残留，因此通过以上述方式对阀重叠期间进行计算，能够更可靠地抑制残留于活塞冠面3A的液态燃料量的增加。

[0061] 在步骤S107中，控制器100对用于实现在步骤S106中计算出的阀重叠期间的可变动阀机构的变换角进行设定，对阀重叠量进行变更。更详细而言，通过后述的方法对进气阀6以及排气阀7的阀定时进行计算，基于计算结果而对进气侧以及排气侧的可变动阀机构的变换角进行变更。

[0062] 图6是用于对用以实现在步骤S106中计算出的阀重叠期间的、进气阀6的打开定时(图中的IVO)和排气阀7的关闭定时(图中的EVC)进行计算的表。图6中，纵轴表示阀定时，横轴表示阀重叠量。在基本阀重叠期间V0的情况下，进气阀打开定时为IVO0，排气阀关闭定时为EVC0。在阀重叠期间为V1的情况下，进气阀打开定时为比IVO0提前的IVO1，排气阀关闭定时为比EVC0滞后的EVC1。在阀重叠期间为V2的情况下，进气阀打开定时为比IVO1进一步提前的IVO2，排气阀关闭定时为比EVC1进一步滞后的EVC2。这样，无论阀重叠期间的长度如何，进气阀打开定时和排气阀关闭定时均设定为夹着排气上止点。

[0063] 另外，进气阀6的打开定时的提前量比排气阀7的关闭定时的滞后量大。这是因为，排气阀7的关闭定时越滞后，则吸入空气的漏气量越增加，缸体体积效率越降低。即，如果如本实施方式这样主要通过使进气阀6的打开定时提前而延长阀重叠期间，则能够抑制缸体体积效率的降低。

[0064] 此外，在图2的流程图中，可以比步骤S104-S105的处理先执行步骤S106-S107的处理。

[0065] 如果对上述的控制流程进行总结，则如下所述。首先，控制器100对超滞后分层燃烧中残留于活塞冠面3A的液态燃料量进行推定。在液态燃料推定量大于或等于阈值L2的情况下，控制器100从超滞后分层燃烧向正常控制切换。在液态燃料推定量小于阈值L2的情况下，控制器100相应于液态燃料推定量的增加而使得燃料喷射定时提前、且使得阀重叠期间延长。

[0066] 下面，对本实施方式的效果进行说明。

[0067] 在本实施方式中，在需要对安装于排气通路5的废气净化催化剂进行暖机的情况下，控制器100执行如下催化剂暖机运转(超滞后分层燃烧)，即，处于压缩行程中、且燃料喷雾与活塞冠面3A碰撞，在碰撞后的燃料喷雾沿着活塞冠面3A的形状而朝向火花塞8的燃料喷射定时喷射燃料，在压缩上止点以后进行火花点火。而且，在超滞后分层燃烧的执行过程中，控制器100相应于残留在活塞冠面3A的液态燃料的推定量的增加而使燃料喷射定时提前。通过使燃料喷射定时提前而使得与活塞冠面3A碰撞的燃料量减少，因此残留于活塞冠面3A的液态燃料量减少。由此，能够减少PN。

[0068] 在本实施方式中，在残留于活塞冠面3A的液态燃料的推定量超过基于废气微粒的排出限制值而设定的阈值的情况下，从处于压缩行程中且燃料喷雾与活塞冠面3A碰撞而朝向火花塞的定时起使燃料喷射定时向进气行程提前。由此，燃料喷射定时下从燃料喷射阀9至活塞冠面3A的距离增大，燃料喷雾不会与活塞冠面3A碰撞，因此能够抑制残留于活塞冠面3A的液态燃料的增加。

[0069] 此外，假设如果在压缩行程中的燃料喷射定时处于下止点附近的情况下使燃料喷射定时向进气行程中提前，则燃料喷射阀9和活塞冠面3A之间的距离缩小。然而，如果提前后的燃料喷射定时是燃料喷雾未与活塞冠面3A碰撞的燃料喷射定时、例如下止点之前100deg-下止点，则能够获得如下效果，即，通过燃料喷射定时的提前而能够抑制残留于活塞冠面3A的液态燃料的增加。

[0070] 另外，通过使燃料喷射定时提前，即使变为燃料喷雾附着于活塞冠面3A的燃料喷射定时，从燃料附着于活塞冠面3A起直至进行火花点火为止的时间、即附着的燃料能气化的时间也延长。特别是在压缩行程开始之后通过压缩作用使得缸内的气氛温度升高而促进了气化。因此，即使因提前而变为燃料喷雾附着于活塞冠面3A的燃料喷射定时，如果附着的量较少，则也能够获得抑制活塞冠面3A的残留的液态燃料的增加的效果。

[0071] 如上所述，所谓如果能使燃料喷射定时比下止点提前则残留于活塞冠面3A的液态燃料增加，不能一概而论。通过使燃料喷射定时从压缩行程向进气行程提前，能够抑制残留于活塞冠面3A的液态燃料的增加，这是基于与活塞冠面3A碰撞的燃料量减少、或者因碰撞而附着的燃料气化的时间延长这样的上述2个机制中的任一个。

[0072] 在本实施方式中，相应于残留在活塞冠面3A的液态燃料的推定量的增加，使燃料喷射定时逐渐接近进气行程。即，如果液态燃料推定量增加，则从超滞后分层燃烧切换为弱分层燃烧。由此，能够抑制残留于活塞冠面3A的液态燃料的增加，并能够通过弱分层燃烧而促进废气净化催化剂的暖机。

[0073] 在本实施方式中，活塞冠面3A的温度越低，则将上述的燃料喷射定时的提前量设为越大。活塞冠面3A的温度越低，则碰撞后的燃料喷雾越容易残留于活塞冠面3A。因此，根据本实施方式，能够更可靠地减少残留于活塞冠面3A的液态燃料量。

[0074] 在本实施方式中，至少在暖机运转(超滞后分层燃烧)的执行过程中，在进气行程中也喷射一部分燃料。即，进行在进气行程以及压缩行程中喷射燃料的2阶段喷射。在进气行程中喷射的燃料在燃烧室11内均质地形成比理论空燃比稀薄的混合气体。如果在该状态下进行火花点火，则进行抗外部干扰能力较强的燃烧。

[0075] 在本实施方式中，在超滞后分层燃烧的执行过程中，控制器100相应于残留在活塞冠面3A的液态燃料的推定量的增加而使阀重叠量增大以使得活塞冠面温度升高。阀重叠期间越长则内部EGR量越增加，缸内温度从进气行程的阶段起越升高，因此能够促进液态燃料的气化。其结果，能够减少PN。

[0076] 在本实施方式中，与残留于活塞冠面3A的液态燃料的推定量的增加相应地，逐渐增大阀重叠量。即，即使随着液态燃料推定量的增加而从超滞后分层燃烧切换为弱分层燃烧，也执行上述的阀重叠量的控制。由此，能够抑制残留于活塞冠面3A的液态燃料的增加，并能够通过弱分层燃烧而促进废气净化催化剂的暖机。

[0077] 在本实施方式中，活塞冠面3A的温度越低，则将阀重叠量的变化量设为越大。活塞冠面3A的温度越低，碰撞后的燃料喷雾越容易残留于活塞冠面3A。因此，根据本实施方式，能够更可靠地减少残留于活塞冠面3A的液态燃料量。

[0078] (第2实施方式)

[0079] 第2实施方式与第1实施方式的不同点在于阀重叠期间的计算方法。下面，以该不同点为中心进行说明。

[0080] 在本实施方式中，控制器100也执行图2所示的控制流程。如上所述，在本实施方式中，阀重叠期间的计算方法与第1实施方式不同。即，在本实施方式中，图2中的步骤S106-S107的处理内容与第1实施方式不同。

[0081] 图7是为了在步骤S106中对阀重叠期间进行计算而使用的表。与在第1实施方式所使用的图5不同，阀重叠期间与液态燃料推定量的增加成正比地延长。由此，能够进行与液态燃料推定量相应的极其精细的控制。

[0082] 此外，与第1实施方式相同地，可以预先针对活塞冠面3A的每个温度而制作与图7相同的表，设为活塞冠面3A的温度越低则阀重叠期间越长。

[0083] 图8是为了在步骤S107中对进气阀6以及排气阀7的阀定时进行设定而使用的表。进气阀6以及排气阀7的阀定时与阀重叠期间存在正比关系。即，进气阀6的打开定时的提前量和排气阀7的关闭定时的滞后量与阀重叠期间的延长成正比地增大。

[0084] 此外，在延长阀重叠期间的情况下，使得进气阀6的打开定时的提前量大于排气阀7的关闭定时的滞后量这一点与在第1实施方式中使用的图6相同。

[0085] 根据本实施方式，不仅能够与第1实施方式同样地获得抑制液态燃料的增加的效果，而且还能够设定与液态燃料推定量相应的、更适当的阀重叠期间。

[0086] 此外，上述的各实施方式并不限定于通过2次的分割喷射而进行这些分层燃烧。例如，可以设为将上述的2次的喷射燃料中的第1次的燃料喷射省略的单阶段喷射，仅通过第2次的燃料喷射来进行分层燃烧。

[0087] 另外，如图9所示，如果液态燃料推定量在超滞后分层燃烧的执行过程中大于或等于规定的阈值，则控制器100可以向均质化学计量燃烧切换。

[0088] 另外，上述的“与液态燃料的推定量的增加相应地使燃料喷射定时逐渐接近进气行程”并不限定于如图4、图9那样分阶段地使燃料喷射定时提前。例如，可以如图10中的实线或虚线那样使液态燃料推定量小于阈值L2的情况下的燃料喷射定时的提前量与液态燃料推定量的增加相应地连续增加。

[0089] 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表示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为上述实施方式的具体结构。