CN113464293A - 燃料喷射控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料喷射控制装置，具备喷射控制部(305)，其以在从由曲轴转角决定部(309)决定的第一曲轴转角所对应的第一时刻起将燃料喷射由喷射时间计算部(307)计算出的目标喷射时间的喷射开始优先模式或者从自曲轴转角决定部(309)所决定的所述第二曲轴转角起逆推与由喷射时间计算部(307)计算出的目标喷射时间相对应的曲轴转角范围的量而得到的曲轴转角所对应的第二时刻起将燃料喷射目标喷射时间的喷射结束优先模式下喷射燃料的方式控制燃料喷射部(12)，喷射控制部(305)以在进气行程中在喷射开始优先模式下喷射燃料、在压缩行程中在喷射结束优先模式下喷射燃料的方式控制燃料喷射部(12)。

Description

燃料喷射控制装置
技术领域
本发明涉及一种控制直喷式内燃机的喷射时期的燃料喷射控制装置。
背景技术
作为这种的装置，以往已知有通过利用在升压部生成的升压电压控制对喷射器的通电由此从喷射器喷射目标量的燃料的装置。这样的装置记载于例如专利文献1中。在专利文献1记载的装置中，以在从喷射器开始喷射燃料后空开规定间隔开始下一次喷射的方式，控制喷射时机。
然而，因燃料的压力、温度等发生变化，有时用于喷射目标量的燃料的喷射时间会变动。因此，在像专利文献1记载的装置那样通过控制喷射开始时期来喷射燃料的结构中，喷射结束时刻可能会延迟，而对燃烧性能产生负面影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2020-016154号公报(JP2020-016154A)。
发明内容
本发明的一技术方案为具有在缸的内部往复运动的活塞和向面向活塞的缸内的燃烧室喷射燃料的燃料喷射部的内燃机中的燃料喷射控制装置，具备：空气量检测部，其检测与导入缸的空气的量具有相关关系的物理量；喷射时间计算部，其基于由空气量检测部检测出的物理量，计算燃料的目标喷射时间；曲轴转角决定部，其决定规定喷射开始的第一曲轴转角和规定喷射结束的第二曲轴转角；以及喷射控制部，其以在喷射开始优先模式或喷射结束优先模式下控制燃料喷射部喷射燃料，所述喷射开始优先模式是从由曲轴转角决定部决定的第一曲轴转角所对应的第一时刻起将燃料喷射由喷射时间计算部计算出的目标喷射时间，所述喷射结束优先模式是从自曲轴转角决定部所决定的第二曲轴转角逆推由喷射时间计算部计算出的目标喷射时间所对应的曲轴转角范围的量而得到的曲轴转角所对应的第二时刻起将燃料喷射目标喷射时间。喷射控制部以在进气行程中在喷射开始优先模式下喷射燃料、在压缩行程中在喷射结束优先模式下喷射燃料的方式，控制燃料喷射部。
附图说明
本发明的目的、特征和优点，通过与附图相关的以下实施方式的说明进一步阐明。
图1是示出搭载有应用本发明的实施方式的燃料喷射控制装置的发动机的混合动力车辆的行驶驱动部的构成的简图。
图2是示出图1的发动机的主要部分构成的简图。
图3是示出应用本发明的实施方式的燃料喷射控制装置的内燃机的控制装置的主要部分构成的框图。
图4是示出图3的内燃机的控制装置的喷射模式的转变的一例的图。
图5是示出与图4的附着减少模式相对应的喷射映射的一例的图。
图6是示出图3的状态判定部的功能性结构的框图。
图7是示出图3的控制器中执行的处理的一例的流程图。
图8是示出本发明的实施方式的燃料喷射控制装置的主要部分构成的框图。
图9是示出向图8的喷射器供给的电力的流动的图。
图10A是示出本发明的实施方式的燃料喷射控制装置的喷射开始优先模式下的燃料的喷射方式的一例的图。
图10B是示出本发明的实施方式的燃料喷射控制装置的喷射结束优先模式下的燃料的喷射方式的一例的图。
图11是示出图8的控制器中执行的处理的一例的流程图。
具体实施方式
以下，参照图1～图11，对本发明的一实施方式进行说明。本发明的实施方式的燃料喷射控制装置适用于作为内燃机的直喷式的汽油发动机。该发动机搭载于车辆即仅将发动机作为驱动源行驶的发动机车以及将发动机和马达作为驱动源行驶的混合动力车辆。以下尤其对在混合动力车辆上搭载具有燃料喷射控制装置的发动机的例子进行说明。
图1是示出搭载具有本发明的实施方式的燃料喷射控制装置的发动机的混合动力车辆的行驶驱动部的构成的简图。如图1所示，在发动机(ENG)1的输出轴1a连接第一电动发电机(MG1)2，在驱动轮4的旋转轴4a连接第二电动发电机(MG2)3。第一电动发电机2主要作为被发动机1驱动而产生电力的发电机发挥功能，从第一电动发电机2产生的电力经由未图示的逆变器，蓄电于电池(BAT)5。第二电动发电机3主要作为由从电池5经由未图示的逆变器供给的电力驱动的行驶用马达发挥功能。
在发动机1的输出轴1a与驱动轮4的旋转轴4a之间夹装离合器6，输出轴1a与旋转轴4a通过离合器6连结或断开。当输出轴1a与旋转轴4a断开时，车辆仅利用第二电动发电机3的动力行驶(EV(电动)行驶)。当输出轴1a与旋转轴4a经由离合器6连结起来时，车辆仅利用发动机1的动力行驶(发动机行驶)或利用发动机1和第二电动发电机3的动力行驶(混合动力行驶)。即，车辆能够将行驶模式变更为实施EV行驶的EV模式、实施发动机行驶的发动机模式以及实施混合动力行驶的混合动力模式。
图2是示出发动机1的主要部分构成的简图。发动机1是具有在车辆减速行驶时等停止向多个气缸供给燃料的停止供给燃料功能的火花点火式的内燃机，是在动作周期期间经过进气、压缩、膨胀以及排气这四个行程的四冲程发动机。方便起见，将进气行程开始到排气行程结束称为发动机1的燃烧行程的一个循环或简称为一个循环。发动机1具有四气缸、六气缸、八气缸等多个气缸，但图2示出单个气缸的构成。需要说明的是，各气缸的构成彼此相同。
如图2所示，发动机1具有：缸102，其形成于缸体101；活塞103，其能够滑动地配置于缸102的内部；以及燃烧室105，其形成于活塞103的冠面(活塞冠面)103a与缸盖104之间。在活塞冠面103a，例如沿着缸内的滚流形成凹部103b。活塞103经由连杆106与曲轴107连结，活塞103沿缸102的内壁往复运动，由此曲轴107(相当于图1的输出轴1a)旋转。
在缸盖104设置进气口111和排气口112。燃烧室105经由进气口111与进气通路113连通，另一方面，经由排气口112与排气通路114连通。进气口111通过进气阀115开闭，排气口112通过排气阀116开闭。在进气阀115的上游侧的进气通路113设置节气门阀119。节气门阀119例如由蝶形阀构成，由节气门阀119调整向燃烧室105的吸入空气量。进气阀115和排气阀116由气门机构120驱动开闭。
在缸盖104，分别面对燃烧室105安装火花塞11和直喷式的喷射器12。火花塞11配置于进气口111与排气口112之间，利用电能产生火花，对燃烧室105内的燃料与空气的混合气进行点火。
喷射器12配置于进气阀115的附近。喷射器12具有电磁执行器、压电执行器等驱动部，由电能被驱动，喷射燃料。更详细而言，高压的燃料从燃料箱经由燃料泵向喷射器12供给。喷射器12将燃料高微粒化，在规定的时机朝向斜下方向燃烧室105内喷射燃料。需要说明的是，喷射器12的配置并不局限于此，也能够配置于例如火花塞11的附近。
气门机构120具有进气凸轮轴121和排气凸轮轴122。进气凸轮轴121一体具有与各气缸(缸102)分别相对应的进气凸轮121a，排气凸轮轴122一体具有与各气缸分别相对应的排气凸轮122a。进气凸轮轴121与排气凸轮轴122经由未图示的同步带与曲轴107连结，曲轴107每旋转两周，进气凸轮轴121与排气凸轮轴122分别旋转一周。
进气阀115借助进气凸轮轴121的旋转，通过未图示的进气摇臂在与进气凸轮121a的轮廓相对应的规定的时机开闭。排气阀116借助排气凸轮轴122的旋转，通过未图示的排气摇臂，在与排气凸轮122a的轮廓相对应的规定的时机开闭。
在排气通路114上夹装用于净化排出气体的催化剂装置13。催化剂装置13是具有通过氧化还原作用来去除和净化排出气体中含有的HC、CO、Nox的功能的三效催化剂。需要说明的是，也能够使用对排出气体中的CO、HC进行氧化的氧化催化剂等其他催化剂装置。当催化剂装置13所包含的催化剂的温度升高时，催化剂活化，催化剂装置13对排出气体的净化作用提高。
发动机1为了降低油耗，具有在发动机行驶时当规定的停止供给燃料条件成立时停止从喷射器12喷射燃料的停止供给燃料功能。即，当停止供给燃料条件成立时，进入停止供给燃料模式(称为F/C模式)，燃料喷射停止。当例如检测出加速踏板的操作量(加速器开度)在规定值以下且曲轴107的转速(发动机转速)在规定值以上并且车速在规定值以上的状态时，停止供给燃料条件成立。例如在减速行驶时，停止供给燃料条件成立。在F/C模式下，继续向燃烧室105内进气。
而且发动机1为了降低油耗，具有当规定的怠速停止条件成立时停止从喷射器12喷射燃料的怠速停止功能。即，进入怠速停止条件成立的怠速停止模式(称为I/S模式)，燃料喷射停止。当例如停车时等车速在规定车速以下且没有操作加速踏板且检测出对制动踏板的操作时，怠速停止条件成立。在I/S模式下，发动机1的运行停止，与EV行驶时相同，停止向燃烧室105内进气。
发动机1具有使排出气体的一部分回流到进气系统的排出气体再循环装置、使窜气气体返回进气系统进行再燃烧的窜气气体还原装置以及对在燃料箱内蒸发出的燃料气体向进气系统的供给进行控制的吹扫控制装置等，省略图示。排出气体再循环装置包括：内部EGR(Exhaust Gas Re-circulation：废气再循环系统)，其通过气门机构120的控制使排出气体在燃烧室105再循环；和外部EGR，其将来自排气通路114的排出气体的一部分经由EGR通路和EGR阀引导到进气系统。吹扫控制装置具有：吹扫通路，其将在燃料箱内蒸发出的燃料气体引导到进气系统；和吹扫阀，其设置于吹扫通路的中途，对通过吹扫通路的气流进行控制。需要说明的是，发动机1还能够具备增压器。
如上构成的发动机1由内燃机的控制装置控制。图3是示出内燃机的控制装置的主要部分构成的框图。如图3所示，内燃机的控制装置以发动机控制用的控制器30为中心构成，具有与控制器30连接的各种传感器、执行器等。具体而言，在控制器30连接曲轴转角传感器31、加速器开度传感器32、水温传感器33、进气量传感器34、AF(空燃比)传感器35、火花塞11以及喷射器12。
曲轴转角传感器31设置于曲轴107，构成为每当曲轴107旋转规定旋转角度(例如30°)时，就输出脉冲信号。控制器30基于来自曲轴转角传感器31的脉冲信号，确定以活塞103的进气行程开始时的上止点TDC的位置为基准的曲轴107的旋转角度(曲轴转角)并且计算发动机转速。
加速器开度传感器32设置于车辆的未图示的加速踏板，检测加速踏板的操作量(加速器开度)。根据加速器开度传感器32的检测值，指示发动机1的目标转矩。水温传感器33设置于供用于冷却发动机1的发动机冷却水流动的路径，检测发动机冷却水的温度(冷却水温)。进气量传感器34是检测吸入空气量的传感器，由例如配置于进气通路113(更具体而言为节气门阀的上游)的空气流量计构成。AF传感器35设置于催化剂装置13的上游的排气通路114，检测排气通路114中的排出气体的空燃比。需要说明的是，在控制器30连接进气压传感器、大气压传感器、进气温传感器等上述以外的各种传感器，省略图示。
控制器30由电子控制单元(ECU)构成，包括具有CPU(中央处理器)等运算部、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)等存储部以及其他外围电路的计算机而构成。控制器30具有喷射模式切换部301、温度信息取得部302、状态判定部303、点火控制部304以及喷射器控制部305作为功能性结构。
喷射模式切换部301根据发动机1的运转状态，切换喷射模式。图4是示出例如通过开启点火开关而开始(启动)发动机1的运行后至通过关闭点火开关而停止(结束)发动机1的运行为止的期间的喷射模式的转变的一例的图。如图4所示，喷射模式包括启动模式M1、催化剂暖机模式M2、附着减少模式M3、均质提高模式M4、爆燃抑制模式M5以及燃料停止模式M6。均质提高模式M4和爆燃抑制模式M5是活塞温度(缸内温度)较高的高缸内温度状态，将均质提高模式M4与爆燃抑制模式M5并称为高缸内温度模式M7。
在图中的燃料停止模式以外的各模式M1～M5中，用以进气上止点TDC为起点的顺时针的圆的角度表示从进气行程开始(进气上止点TDC)到压缩行程结束(压缩上止点TDC)为止的区间的曲轴转角，并且用从圆的中心呈放射状延伸的扇形的阴影线表示燃料喷射的时机。进气行程是曲轴转角为0°以上且180°以下的范围，压缩行程是曲轴转角为180°以上且360以下的范围。需要说明的是，有时将曲轴转角为0°以上且90°以下的范围称为进气行程前半段，将90°以上且180°以下的范围称为进气行程后半段，将180°以上且270°以下的范围称为压缩行程前半段，将270°以上且360°以下的范围称为压缩行程后半段。
启动模式M1是用于启动发动机1的模式，在点火开关刚刚开启后或从EV模式、I/S模式复位时执行。在启动模式M1下，在发动机1起动后，如图所示，在压缩行程前半段分2次即通过二级压缩喷射燃料，生成混合气。该情况下的每次的喷射量彼此相等。通过在压缩行程中喷射燃料，能够提高发动机1的启动性。另外，通过在压缩行程前半段多级喷射燃料，能够抑制每次的燃料喷射量。其结果是，能够抑制燃料在活塞冠面103a、缸102的壁面上附着，能够抑制积碳的产生。
需要说明的是，只要能够兼得启动性的提高和积碳的抑制，启动模式M1就不局限于二级压缩，也可以是在压缩行程进行一次喷射(一级压缩)或在进气行程和压缩行程分别进行喷射(多级进压)等的其他喷射方式的喷射。当启动模式M1结束时，进入催化剂暖机模式M2、附着减少模式M3以及高缸内温度模式M7(例如均质提高模式M4)中的任一喷射模式。
催化剂暖机模式M2是促进催化剂装置13的暖机，实现催化剂的提前活化的模式。在催化剂暖机模式M2中，如图所示，在进气行程中分2次即通过二级进气喷射燃料，生成混合气。该情况下的每次的喷射量彼此相等。并且，在催化剂暖机模式M2中，火花塞11的点火正时比获得最大转矩的最佳点火正时MBT延迟(滞后)。通过利用点火正时的延迟使混合气延迟燃烧，由此用于产生目标转矩的对燃烧室105的空气供给量增加，燃料喷射量增加，从而因混合气的燃烧而产生的热量增加，能够提前将催化剂装置13暖机。在催化剂暖机模式M2中，在预先存储于存储器中的、不会根据发动机转速、吸入空气量而变化的规定的时机喷射燃料。
在催化剂暖机模式M2中，通过以二级进气来喷射燃料，能够使混合气均质化，从而燃烧效率提高，能够抑制排放恶化。需要说明的是，只要能够抑制排放恶化，催化剂暖机模式M2并不局限于二级进气，也可以是在进气行程中一次喷射(一级进气)或多级吸压等其他喷射方式的喷射。当催化剂暖机模式M2结束时，进入附着减少模式M3或高缸内温度模式M7(例如均质提高模式M4)。
附着减少模式M3是在活塞温度为低温度时为了减少积碳而执行的。在附着减少模式M3中，在进气行程开始时的进气上止点TDC和压缩行程结束时的压缩上止点TDC附近的规定的禁止喷射区域以外的区域，即活塞冠面103a与喷射器12分离的区域(可喷射区域)，喷射燃料。禁止喷射区域被设定为例如进气行程前半段的一部分或几乎全程和压缩行程后半段的一部分或几乎全程。
更详细而言，禁止喷射区域根据发动机转速而设定。发动机转速越高，在进气行程中活塞冠面103a从喷射器12退避的速度和在压缩行程中活塞冠面103a向喷射器12接近的速度就越快。因此，发动机转速越高，进气行程中的禁止喷射区域就变得越窄(禁止喷射区域的结束向提前侧移动)，压缩行程中的禁止喷射区域就变得越大(禁止喷射区域的开始向滞后侧移动)。
燃料在可喷射区域中的喷射次数和喷射时机根据预先存储于存储器中的映射例如图5所示的映射来决定。即，如图5所示，根据与发动机转速Ne和目标喷射量Q所对应的最大输出转矩的特性f1相对应地预先决定的映射来决定，在1次～4次的范围，规定喷射次数。喷射次数为多次时的每次的喷射量彼此相等。需要说明的是，目标喷射量Q作为实际空燃比达到目标空燃比那样的值被计算，根据吸入空气量来规定。因此，也能够与图4的均质提高模式M4的映射相同，将图5的映射改写为发动机转速Ne与吸入空气量G的映射。
为了抑制燃料在活塞冠面103a上的附着，优选增加喷射次数，减少每次的喷射量。但是，根据喷射器12的规格来规定喷射器12的每次的最小喷射量Qmin，喷射器12无法实施比最小喷射量Qmin小的量的喷射(MinQ约束)。因此，在目标喷射量较少的区域，喷射次数为1次，随着目标喷射量Q的增加，喷射次数以2次、3次以及4次的方式逐渐增加。
另一方面，为了增加喷射次数，需要高速驱动喷射器12。因此，例如需要短时间反复实施控制器30的喷射器驱动用电路中的电容器的充放电。在该情况下，发动机转速Ne越高，越需要加快喷射器12的驱动速度，控制器30的电负荷越增大，控制器30的发热量越增大。其结果是，因为控制器30的热约束(ECU热约束)，喷射次数受到限制。即，在发动机转速Ne较小的区域，喷射次数为4次，但随着发动机转速Ne的增加，喷射次数以3次、2次以及1次的方式逐渐被限制。
综上所述，在例如发动机转速Ne小于规定值N1且目标喷射量Q为规定值Q3以上的区域AR1，喷射次数设定为4次(四级喷射)。在发动机转速Ne小于规定值N2且目标喷射量Q为规定值Q2以上的除区域AR1以外的区域AR2，喷射次数设定为3次(三级喷射)。在发动机转速Ne小于规定值N3且目标喷射量Q为规定值Q1以上的除区域AR1、AR2以外的区域AR3，喷射次数设定为2次(二级喷射)。在发动机转速Ne为规定值N3以上或目标喷射量Q小于规定值Q1的区域AR4，喷射次数设定为1次(单发喷射)。
需要说明的是，规定值N1～N3具有N1＜N2＜N3的关系，规定值Q1～Q3具有Q1＜Q2＜Q3的关系。规定值N1～N3、Q1～Q3预先通过实验规定，存储于存储器。附着减少模式M3中的最大喷射次数根据喷射器12、控制器30等的规格和喷射器12的安装位置等规定，存在少于4次或多于4次的情况。当附着减少模式结束时，进入高缸内温度模式M7(例如均质提高模式M4)或燃料停止模式M6。
均质提高模式M4是油耗为最佳的喷射模式。在均质提高模式中，按照预先存储于存储器中的发动机转速Ne和吸入空气量G所对应的控制映射，实施一级进气或二级进气的燃料喷射。即，如图4所示，在发动机转速Ne较低且吸入空气量G较多的高负荷低转速的区域中，通过二级进气来喷射燃料，在发动机转速Ne较高或吸入空气量G较低的区域，通过一级进气来喷射燃料。该情况下的控制映射根据冷却水温而变化。需要说明的是，二级进气的每次的喷射量彼此相等。在均质提高模式中，通过一级进气或二级进气来喷射燃料，由此利用滚流使燃烧室105内的混合气均质化，能够提高燃烧效率。
而且在均质提高模式M4中，主要根据发动机转速Ne和吸入空气量G来控制火花塞11的点火正时。具体而言，在不产生或难以产生爆燃的区域，将点火正时控制为比压缩上止点TDC靠提前侧的预先存储于存储器中的最佳点火正时MBT。另一方面，在产生或容易产生爆燃的区域，例如发动机转速较低且吸入空气量较多的高负荷低转速的区域，为了抑制爆燃的产生，而根据预先存储于存储器中的特性，使点火正时比最佳点火正时MBT延迟。需要说明的是，还可以设置对爆燃的产生进行检测的爆燃传感器，当由爆燃传感器检测出爆燃的产生时，使点火正时延迟。当规定的爆燃抑制条件成立时，均质提高模式M4切换为爆燃抑制模式M5。
爆燃抑制模式M5是抑制爆燃的产生的喷射模式。当进入爆燃抑制模式M5时，延迟了的点火正时返回MBT侧(被提前)，并且在进气行程(例如进气行程前半段)中喷射一次燃料，且在压缩行程(例如压缩行程前半段)中喷射一次燃料(多级吸压)。在该情况下，压缩行程中的喷射量为最小喷射量Qmin，在进气行程中，喷射从目标喷射量Q减去最小喷射量Qmin所得的量。通过在压缩行程中喷射燃料，由此因汽化潜热，燃烧室105内的尾气温度降低。
由此，既能抑制点火正时的延迟量，也能抑制爆燃的产生。因此，与使点火正时延迟、仅在进气行程中实施燃料喷射的情况相比，能够提高燃烧效率。当爆燃抑制模式结束时，即当爆燃抑制条件不成立时，切换为均质提高模式。即，在为高缸内温度状态(高缸内温度模式M7)时，根据爆燃抑制条件成立与否，喷射模式在均质提高模式M4与爆燃抑制模式M5之间切换。
燃料停止模式M6是燃料喷射停止、在燃烧室105内燃烧停止了时的模式，在EV模式时、F/C模式时以及I/S模式时中的任一模式时，切换为燃料停止模式M6。例如当在附着减少模式M3下燃烧停止时或者在高缸内温度模式M7下停止燃烧时，切换为燃料停止模式M6。当燃料停止模式M6结束时，喷射模式切换为启动模式M1、附着减少模式M3以及高缸内温度模式M7中的任一模式。
图3的温度信息取得部302取得缸102内的温度信息。该温度信息是对缸102内的燃料的附着造成影响的缸内温度的信息，与活塞冠面103a的温度相对应。因此，如果能够设置能高精度地检测活塞冠面103a的温度的传感器，则温度信息取得部302只要取得来自该传感器的信息即可。但是，由于活塞冠面103a面向高温的燃烧室105在缸102内往复运动，因此难以利用传感器直接高精度地检测活塞冠面103a的温度。
另一方面，活塞冠面103a的温度与为了燃烧室105中的燃烧而供给到燃烧室105内的吸入空气量G具有相关关系。即，吸入空气量G的累计量越多，在燃烧室105内产生的热量越增加，因此与缸内温度相对应的活塞冠面103a的温度越上升。故而，温度信息取得部302取得来自进气量传感器34的信号，并且基于所取得的信号计算吸入空气量G的累计量。
状态判定部303判定与喷射模式的切换相关的发动机1的运转状态。图6是示出状态判定部303的功能性结构的框图。如图6所示，状态判定部303具有启动判定部303A、催化剂暖机判定部303B、缸内温度判定部303C、爆燃判定部303D以及停止供给燃料判定部303E。
启动判定部303A在图4的启动模式M1下判定发动机1是否结束了启动。具体而言，基于来自曲轴转角传感器31的信号计算出的发动机起动后的发动机转速在上升至能够自行维持旋转的自持转速后，根据是否计数了规定计数值来判定启动是否结束了。当由启动判定部303A判定为发动机1的启动结束了时，喷射模式切换部301将喷射模式从启动模式M1切换为催化剂暖机模式M2、附着减少模式M3或高缸内温度模式M7(例如均质提高模式M4)。
启动判定部303A不仅判定发动机1的启动结束，还判定是否需要启动发动机1。即，在图4的燃料停止模式M6下判定是否需要将行驶模式从EV模式切换为发动机模式或混合动力模式和是否需要从I/S模式复位。当由启动判定部303A判定为需要切换为发动机模式或者需要从I/S模式复位时，喷射模式切换部301将喷射模式从燃料停止模式M6切换为启动模式M1。
催化剂暖机判定部303B在图4的催化剂暖机模式M2下判定催化剂装置13的暖机(催化剂暖机)是否结束了。该判定是对发动机1的总功是否达到了催化剂暖机所需的目标总功的判定。目标总功使用预先存储的关系式、特性或映射，根据在发动机1的启动时由水温传感器33检测出的冷却水温进行设定。例如当冷却水温较低时，发动机1未被暖机，因此催化剂暖机需要时间。考虑到这一点，冷却水温越低，目标总功设定为越大的值。
催化剂暖机判定部303B首先基于来自水温传感器33的信号，计算与冷却水温相对应的发动机1的总功。然后，当总功达到目标总功时，判定为催化剂暖机结束了。当由催化剂暖机判定部303B判定为催化剂暖机结束了时，喷射模式切换部301将喷射模式从催化剂暖机模式M2切换为附着减少模式M3或高缸内温度模式M7(例如均质提高模式M4)。
催化剂暖机判定部303B在图4的启动模式M1下，还判定是否需要催化剂暖机。例如在从EV行驶复位等冷却水温较高的情况下，目标总功设定为0，判定为不需要催化剂暖机。在该情况下，喷射模式切换部301将喷射模式从启动模式M1切换为附着减少模式M3或高缸内温度模式M7(例如均质提高模式M4)。另一方面，在启动模式M1下，目标总功设定为大于0的值，当判定为需要催化剂暖机时，喷射模式切换部301将喷射模式从启动模式M1切换为催化剂暖机模式M2。
缸内温度判定部303C基于由温度信息取得部302取得的吸入空气量G的累计量，判定与活塞冠面103a的温度相对应的缸内温度是否在规定值(例如100℃)以上。即，判定缸内温度是规定值以上的高缸内温度还是小于规定值的低缸内温度。缸内温度判定部303C分别在图4的启动模式M1、催化剂暖机模式M2以及燃料停止模式M6下，判定缸内温度是否为高缸内温度。
爆燃判定部303D在图4的均质提高模式M4下，判定爆燃抑制条件是否成立。该判定是对用于抑制爆燃的产生的点火正时的延迟量是否在规定值以上的判定，是对是否需要切换为抑制爆燃的产生的喷射模式的判定。爆燃在发动机转速较高时和冷却水温较低时不易产生。考虑到这一点，爆燃抑制条件在点火正时相对于最佳点火正时MBT的延迟量在规定值以上且冷却水温在规定值以上且发动机转速在规定值以下时成立。当由爆燃判定部303D判定为爆燃抑制条件成立了时，喷射模式切换部301将喷射模式从均质提高模式M4切换为爆燃抑制模式M5。
另一方面，在爆燃抑制模式M5下，当由爆燃判定部303D判定为爆燃抑制条件不成立时，喷射模式切换部301将喷射模式从爆燃抑制模式M5切换为均质提高模式M4。需要说明的是，也有时喷射模式从附着减少模式M3不经由均质提高模式M4便切换为爆燃抑制模式M5。即，在附着减少模式M3下，当由缸内温度判定部303C判定为高缸内温度时，也有时切换为爆燃抑制模式M5。
停止供给燃料判定部303E在图4的催化剂暖机模式M2、附着减少模式M3以及高缸内温度模式M7下，判定是否需要停止供给燃料。即，判定是否需要切换为EV模式、F/C模式或I/S模式。当由停止供给燃料判定部303E判定为需要停止供给燃料时，喷射模式切换部301将喷射模式从催化剂暖机模式M2、附着减少模式M3或高缸内温度模式M7切换为燃料停止模式M6。
图3的点火控制部304以点火正时达到预先存储于存储器的基于运转状态所对应的映射、特性的目标点火正时的方式，向火花塞11输出控制信号。例如，在催化剂暖机模式M2下，以点火正时比最佳点火正时MBT延迟的方式，向火花塞11输出控制信号。在均质提高模式M4下，以点火正时达到最佳点火正时MBT的方式或为了抑制爆燃的产生而以点火正时延迟的方式，向火花塞11输出控制信号。在爆燃抑制模式M5下，以点火正时从延迟向MBT侧复位(提前)的方式，向火花塞11输出控制信号。
喷射器控制部305一边实施由AF传感器35检测出的实际空燃比达到目标空燃比(例如理论空燃比)那样的反馈控制一边根据由进气量传感器34检测出的吸入空气量计算每一周期的目标喷射量。而且，根据图4的喷射模式，计算每次的目标喷射量(单位目标喷射量)，以喷射器12在规定的时机喷射该单位目标喷射量的方式，向喷射器12输出控制信号。
图7是示出按照预先存储于存储器的程序在控制器30中执行的处理的一例、特别是喷射模式的切换的处理的一例的流程图。该流程图所示的处理当例如通过开启点火开关而指示发动机1的运行开始时开始，以规定周期反复实施。需要说明的是，在图7中，省略对从图4的燃料停止模式M6切换为其他喷射模式以及从其他喷射模式切换为燃料停止模式M6的处理的记载。
如图7所示，首先，在S1(S：处理步骤)中，判定启动结束标志是否为1。启动结束标志在初始时刻为0，在启动模式M1下，当发动机1的启动结束时，设定为1。当S1为否定(S1：否)时，进入S2，当S1为肯定(S1：是)时，跳过S2～S4，进入S5。在S2中，将喷射模式切换为启动模式。
接下来，在S3中，基于来自曲轴转角传感器31的信号，判定发动机1的启动是否结束了，即发动机转速是否达到了自持转速。当S3为肯定(S3：是)时，进入S4，当S3为否定(S3：否)时，返回S2。在S4中，将启动结束标志设置为1。
接下来，在S5中，根据基于来自水温传感器33的信号设定的目标总功是否为0，来判定是否需要催化剂装置13的暖机运转。当S5为肯定(S5：是)时，进入S6，当S5为否定(S5：否)时，跳过S6、S7，进入S8。在S6中，将喷射模式切换为催化剂暖机模式M2。在S7中，基于来自进气量传感器34的信号，计算发动机1的总功，并且根据总功是否达到了目标总功来判定催化剂暖机是否结束了。当S7为肯定(S7：是)时，进入S8，当S7为否定(S7：否)时，返回S6。
在S8中，基于由温度信息取得部302取得的吸入空气量G的累计量，判定缸内温度是否为规定值以上，即是否为高缸内温度。当S8为肯定(S8：是)时，进入S9，将喷射模式切换为高缸内温度模式M7。
接下来，在S10中，基于点火正时相对于最佳点火正时MBT的延迟量、由水温传感器33检测出的冷却水温以及由曲轴转角传感器31检测出的发动机转速，判定爆燃抑制条件是否成立了。当S10为肯定(S10：是)时，进入S11，当S10为否定(S10：否)时，进入S12。在S11中，将喷射模式切换为爆燃抑制模式M5，在S12中，将喷射模式切换为均质提高模式M4。另一方面，当S8为否定(S8：否)时，进入S13，将喷射模式切换为附着减少模式M3。
更具体地说明以上的内燃机的控制装置的主要动作。当点火开关开启时，通过二级压缩来喷射燃料，发动机1启动(S2)。之后，在发动机1的初次启动时等，在冷却水温较低的状态下，需要催化剂装置13的暖机运转，通过二级进气来喷射燃料(S6)。此时，点火正时比最佳点火正时MBT延迟，混合气延迟燃烧，能够提前对催化剂装置13进行暖机。
在催化剂装置13的暖机结束后(例如发动机1的初次启动后的暖机结束紧后)，缸内温度有时未上升至为了减少积碳在活塞冠面103a上的附着所需的规定温度(例如100℃)。在该情况下，由于优先减少积碳的附着，因此在例如从进气后半段到压缩前半段的范围内，按照图5的映射喷射燃料(S13)。因此，在例如高负荷低转速的区域AR1，喷射次数为4次。由此，喷射器12的每次的燃料喷射量减少，能够有效地抑制燃料的附着。
另一方面，在催化剂装置13的暖机结束后的缸内温度为规定温度以上时，假如即使在活塞冠面103a附着燃料，燃料也会立即蒸发，因此不易产生积碳。在该情况下，在进气行程(二级进气或单发进气)中喷射燃料(S12)。由此燃烧室105内的混合气被均质化，能够提高燃烧效率。需要说明的是，在催化剂暖机运转中也通过二级进气来喷射燃料，但进气行程中的燃料的喷射时机与催化剂暖机运转不同。
在缸内温度较高的状态下，在进气行程中正在喷射燃料时，如果爆燃抑制条件成立，则除了进气行程外，在压缩行程中也喷射最小喷射量Qmin的燃料(S11)。由此能够降低混合气的温度，能够抑制爆燃的产生。其结果是，能够减少以爆燃抑制为目的的点火正时的延迟的量，由于点火正时接近最佳点火正时MBT，因此能够提高燃烧效率。
在从EV模式、I/S模式复位时等发动机1启动了时，有时冷却水温足够高。此时，在发动机启动后不进行催化剂装置13的暖机运转，而进入高缸内温度模式M7(例如均质提高模式M4)或附着减少模式M3(S5→S8→S9，S5→S8→S13)。由此，既能抑制积碳附着于活塞冠面103a上，又能在发动机启动后实施高效的燃烧。
以以上构成为前提，说明本发明的实施方式的燃料喷射控制装置。在从喷射器12喷射燃料的情况下，如上所述，根据由喷射模式切换部301切换成的喷射模式，决定喷射方式。并且对喷射与吸入空气量等相对应的目标喷射量所需的目标喷射时间进行计算。然后，以从基于喷射方式规定的目标曲轴转角起将燃料喷射目标喷射时间的方式，向喷射器12(更严格来说向喷射器12的驱动电路)输出控制信号。
但是，用于喷射目标喷射量的喷射时间所对应的曲轴转角的范围因发动机转速的变化等而变动。因此，如果设定为始终以喷射开始时刻为基准来喷射燃料，则可能喷射结束时刻延迟，出现积碳附着、排放恶化等，对燃烧性能产生负面影响。考虑到这一点，在本实施方式中，如下构成燃料喷射控制装置。
图8是示出本实施方式的燃料喷射控制装置的主要部分构成的框图。该燃料喷射控制装置与图3的控制装置共用部分构成，对与图3相同的部位标注相同的附图标记。如图8所示，燃料喷射控制装置具有控制器30、分别与控制器30连接的曲轴转角传感器31、水温传感器33、进气量传感器34、燃料压力传感器36、燃温传感器37以及喷射器12。
燃料压力传感器36是检测经由燃料泵向喷射器12供给的高压的燃料的压力的传感器，设置于例如燃料配管。燃温传感器37是检测向喷射器12供给的燃料的温度的传感器，设置于例如燃料配管。控制器30基于来自传感器31、33、34、36、37的信号，执行规定的处理，向喷射器12输出控制信号(驱动电流)，使喷射器12打开。
图9是简单地示出向喷射器12供给的电力的流动的图。图9中示出作为发动机1的形式以直列4气缸发动机为例的电力的流动。该发动机1的第一气缸#1与第四气缸#4以及第二气缸#2与第三气缸#3分别成对地对置，按照第一气缸#1→第三气缸#3→第四气缸#4→第二气缸#2的顺序，曲轴转角每增加180°，就点火一次。
如图9所示，来自车载电池41的电力(电压)在具有电容器的单个升压电路42升压。在升压电路42中升压了的电力作为驱动电流经由一对驱动电路43、44，向喷射器12a～12d供给。即，分别在不同的时机经由驱动电路43向第一气缸#1的喷射器12a和第四气缸#4的喷射器12d供给驱动电流，分别在不同时机经由驱动电路44向第二气缸#2的喷射器12b和第三气缸#3的喷射器12c供给驱动电流。
通过像这样由4个喷射器12a～12d共用单个升压电路42，能够节约升压电路42的数量。另外，通过由喷射器12a、12d和喷射器12b、12c分别共用一对驱动电路43、44，能够节约驱动电路43、44的数量。由此能够减少部件数量，抑制成本，简化结构。
如图8所示，控制器30具有喷射模式切换部301、目标喷射量计算部306、喷射时间计算部307、喷射基准决定部308、曲轴转角决定部309、喷射开始时刻计算部310以及喷射器控制部305，作为喷射器12的驱动的功能性结构。
喷射模式切换部301基于状态判定部303(图3)的判定结果来切换喷射器12的喷射模式。例如，如图4所示，将喷射模式切换为二级压缩的启动模式M1、二级进气的催化剂暖机模式M2、单发进气或多级吸压的附着减少模式M3、单发进气或二级进气的均质提高模式M4以及多级吸压的爆燃抑制模式M5中的任一个。
目标喷射量计算部306基于由进气量传感器34检测出的吸入空气量，计算燃烧行程的每一循环的目标喷射量。并且根据由喷射模式切换部301切换成的喷射方式，计算喷射器12的每次喷射的目标喷射量(单位目标喷射量)。例如，在二级进气的喷射的情况下，计算每一循环的目标喷射量除以2所得值作为单位目标喷射量。
喷射时间计算部307基于由目标喷射量计算部306计算出的目标喷射量(单位目标喷射量)、由燃料压力传感器36检测出的燃料压力以及由燃温传感器37检测出的燃料温度，计算喷射器12每次喷射的目标喷射时间。例如，将表示单位目标喷射量、燃料压力、燃料温度以及喷射时间之间的关系的映射预先存储于存储器，使用该映射，计算目标喷射时间。
喷射基准决定部308决定应该优先喷射开始时刻和喷射结束时刻中的哪一个来从喷射器12喷射燃料，即应该以喷射开始基准和喷射结束基准中的哪一个来喷射燃料。以下为了方便，将优先喷射开始时刻的模式(喷射开始基准的喷射模式)称为喷射开始优先模式，将优先喷射结束时刻的模式(喷射结束基准的喷射模式)称为喷射结束优先模式。图10A是示出喷射开始优先模式中的喷射方式的一例的图，图10B是示出喷射结束优先模式中的喷射方式的一例的图。
在图10A、10B中，以上止点TDC为中心的用阴影线示出的区域AR10是在规定的喷射模式下禁止实施燃料喷射的禁止喷射区域。禁止喷射区域AR10因喷射模式而不同，图10A、10B示出附着减少模式M3中的禁止喷射区域AR10的一例。从进气上止点TDC到曲轴转角θ11的区域和从曲轴转角θ23到压缩上止点TDC的区域是活塞冠面103a接近喷射器12的区域，在该区域中，从喷射器12喷射出的燃料可能附着于活塞冠面103a而在活塞冠面103a产生积碳。
因此，为了防止积碳的附着，将从进气上止点TDC到规定的曲轴转角θ11的区域和从规定的曲轴转角θ23到压缩上止点TDC的区域设定为禁止喷射区域AR10。需要说明的是，规定禁止喷射区域AR10的曲轴转角θ11、θ23根据发动机转速而变化。当例如发动机转速增加时，曲轴转角θ11、θ12都减小。在图10A、10B中，整体以30°为单位被分割，但这与由曲轴转角传感器31检测出的曲轴转角是以30°为单位的相对应。每当曲轴转角改变30°时，就计算喷射开始时刻、喷射时间等。
如图10A所示，在喷射开始优先模式下，在进气行程中，在从喷射开始时刻的曲轴转角θ11起与由喷射时间计算部307计算出的目标喷射时间相当的曲轴转角范围△θ11(θ11～θ13)喷射燃料。图10A中一并示出另一曲轴转角范围△θ10，但这是在没有燃料压力的变动等的稳定状态下计算出的基准曲轴转角范围。基准曲轴转角范围△θ10根据喷射开始曲轴转角θ11和预先假定的稳定状态下的喷射时间(基准喷射时间)来规定，该情况下的喷射结束曲轴转角为θ12。
另一方面，由喷射时间计算部307计算出的目标喷射时间根据燃料压力、燃料温度等规定，因此有时比基准喷射时间长或短。例如当燃料压力比稳定状态减小时，用于喷射目标喷射量的目标喷射时间变长。其结果是，如图10A的箭头A所示，喷射结束曲轴转角θ13变得比稳定状态大(θ12→θ13)，在与稳定状态的喷射结束曲轴转角θ12之间产生偏差。但是，在图10A中，喷射开始曲轴转角为θ11，即使喷射结束时刻产生偏差，在禁止喷射区域AR10也不会喷射燃料。
相对于此，在压缩行程中喷射的情况下，当喷射结束时刻产生偏差时，有可能在禁止喷射区域AR10喷射燃料。因此，在该情况下，不是按照喷射开始基准而是如图10B所示按照喷射结束基准决定喷射开始时刻。即，如图10B所示，将从喷射结束曲轴转角θ23起逆推与目标喷射时间相当的曲轴转角范围△θ21所得的曲轴转角θ21作为喷射开始曲轴转角，喷射燃料。图10B一并示出曲轴转角范围△θ20，但这是在没有燃料压力的变动等的稳定状态下计算出的基准曲轴转角范围。基准曲轴转角范围△θ20根据喷射结束曲轴转角θ23和预先假定的稳定状态下的喷射时间(基准喷射时间)规定，该情况下的喷射开始曲轴转角为θ22。
假设在从喷射开始曲轴转角θ22起喷射目标喷射量的燃料的情况下，即以喷射开始基准喷射燃料的情况下，喷射结束曲轴转角可能如虚线所示进入禁止喷射区域AR10。相对于此，在以喷射结束基准喷射燃料的情况下，如图10B的箭头B所示，喷射开始曲轴转角会比稳定状态减小(θ22→θ21)。由此，喷射开始时机提前，能够防止在禁止喷射区域AR10喷射燃料。
曲轴转角决定部309决定根据喷射模式规定的曲轴转角，即喷射开始的曲轴转角θ11和喷射结束的曲轴转角θ23，并且根据由喷射基准决定部308决定的喷射基准决定喷射开始曲轴转角。即，当由喷射基准决定部308决定为以喷射开始基准喷射燃料(喷射开始优先模式)时，将根据喷射模式决定的曲轴转角θ11(图10A)决定为喷射开始曲轴转角。另一方面，当由喷射基准决定部308决定为以喷射结束基准喷射燃料(喷射结束优先模式)时，将从根据喷射模式决定的曲轴转角θ23(图10B)起逆推与目标喷射时间相对应的曲轴转角范围△θ21所得到的目标曲轴转角θ21决定为喷射开始曲轴转角。需要说明的是，与目标喷射时间相对应的曲轴转角范围△θ21因发动机转速而变化。
喷射开始时刻计算部310计算实际的曲轴转角θ成为由曲轴转角决定部309决定的喷射开始曲轴转角θ11、θ21(图10A、10B)的时刻，即喷射开始时刻。曲轴转角θ由曲轴转角传感器31以30°为单位进行检测，但喷射开始曲轴转角θ11、θ21有时与紧前检测出的以30°为单位的曲轴转角θa(＝60°)、θb(＝210°)不同。因此使用曲轴转角θ成为θa、θb的时刻的发动机转速计算曲轴转角θ从曲轴转角θa、θb到喷射开始曲轴转角θ11、θ21所需的时间，由此计算喷射开始时刻。
喷射器控制部305以从由喷射开始时刻计算部310计算出的喷射开始时刻起将燃料喷射由喷射时间计算部307计算出的目标喷射时间的方式，向喷射器12(更详细而言向喷射器驱动电路)输出控制信号。由此在喷射开始优先模式下，例如如图10A所示在曲轴转角θ11～θ13的范围喷射燃料，在喷射结束优先模式下，例如如图10B所示在曲轴转角θ21～θ23的范围喷射燃料。
如上所述，喷射基准决定部308决定应该优先喷射开始时刻和喷射结束时刻中的哪一个从喷射器12喷射燃料，即选择喷射开始优先模式和喷射结束优先模式中的哪一个，但该决定根据由喷射模式切换部301切换成的喷射模式来作出。喷射开始优先模式在例如以下情况下被选择。
选择喷射开始优先模式，第一是在进气行程中喷射燃料的情况下实施。具体而言，在催化剂暖机模式M2、附着减少模式M3以及均质提高模式M4下，在通过单发进气实施喷射的情况下或者在通过多级进气实施喷射的情况下，选择喷射开始优先模式。在通过多级进气实施喷射的情况下，特别是第一次喷射在喷射开始优先模式下实施。在进气行程和压缩行程中实施喷射的情况下(多级吸压)，也特别是第一次喷射在喷射开始优先模式下实施。通过这样在喷射开始优先模式下实施进气行程中的喷射，由此能够避免在产生积碳的区域(例如图10A的禁止喷射区域AR10)的喷射，防止排放恶化。另外，不会妨碍在缸102内形成滚流，能够在形成滚流后喷射燃料。其结果是，混合气的均质度提高，能够提高燃烧效率。
选择喷射开始优先模式，第二是在启动模式M1下通过多级压缩实施喷射时的第一次喷射时和在爆燃抑制模式M5下在压缩行程中实施喷射时实施。特别是，通过在爆燃抑制模式M5下选择喷射开始优先模式，由此能够在可靠地关闭进气阀115后，能够在不产生来自进气阀115的回喷的状态下喷射燃料。因此，能够利用从喷射器12喷射出的燃料可靠地冷却混合气，能够确保对爆燃的抑制效果。
另一方面，选择喷射结束优先模式，第一是在启动模式M1下通过单发喷射来喷射燃料时或者在多级压缩的最终段进行喷射时实施。进而是在通过弱分层燃料执行催化剂暖机模式M2时，更具体而言是在多级吸压或多级压缩中在压缩行程的最终段喷射燃料时实施。由此，能够防止在膨胀行程中喷射燃料，其结果是，能够防止因混合气燃烧时的压力使得燃料在喷射器12内逆流。另外，如图9所示，在对置气缸(例如第一气缸#1和第四气缸#4)共用驱动电路43、44的情况下，能够防止在一方气缸#1结束燃料喷射前，另一方气缸#4到达燃料喷射的开始时机。并且还能防止燃料的喷射时期与火花塞11的点火正时重叠，能够防止因燃料附着于火花塞11而妨碍火花塞11点火。
选择喷射结束优先模式，第二是在附着减少模式M3下实施多级吸压、多级压缩等在压缩行程中进行喷射的情况下在最后阶段实施喷射时实施。由此，能够避免在产生积碳的区域(例如图10B的禁止喷射区域AR10)的喷射，能够防止排放恶化。另外，如图9所示，在全部喷射器12a～12d共用升压电路42的情况下，能防止当在驱动第一气缸#1的喷射器12a后驱动第三气缸#3的喷射器12c时，在对喷射器12a的驱动结束前指示驱动喷射器12c，能够从各喷射器12a、12c可靠地喷射目标喷射量的燃料。
图11是示出按照预先存储于存储器的程序在图8的控制器30中执行的处理的一例的流程图。该流程图所示的处理当例如喷射模式切换为图4的燃料停止模式M6以外的喷射模式M1～M5时开始。
如图11所示，首先，在S21中，基于由进气量传感器34检测出的吸入空气量，计算燃烧行程的每一循环的目标喷射量，并且根据当前的喷射模式M1～M5，计算喷射器12的每次喷射的目标喷射量(单位目标喷射量)。接下来，在S22中，判定当前的喷射模式M1～M5所对应的喷射优先模式是喷射开始优先模式和喷射结束优先模式中的哪一个。当在S22中判定为喷射优先模式是喷射开始优先模式时，进入S23。
在S23中，决定与喷射模式M1～M5相对应的喷射开始曲轴转角(例如图10A的θ11)。接下来，在S24中，基于由曲轴转角传感器31检测出的发动机转速，计算在S23中决定的喷射开始曲轴转角所对应的喷射开始时刻。具体而言，计算图10A的从曲轴转角θa到喷射开始曲轴转角θ11所需的时间，计算喷射开始时刻。
接下来，在S25中，基于在S21中计算出的目标喷射量(单位目标喷射量)、由燃料压力传感器36检测出的燃料压力以及由燃温传感器37检测出的燃料温度，计算目标喷射时间。接下来，在S26中，以从在S24中计算出的喷射开始时刻起将燃料喷射在S25中计算出的目标喷射时间的方式，向喷射器12输出控制信号。由此，例如在图10A的曲轴转角θ11～θ13的范围喷射燃料。
另一方面，在S22中，当判定为喷射优先模式是喷射结束优先模式时，进入S27。在S27中，决定与喷射模式M1～M5相对应的喷射结束曲轴转角(例如图10B的θ23)。接下来，在S28中，基于在S21中计算出的目标喷射量(单位目标喷射量)、由燃料压力传感器36检测出的燃料压力以及由燃温传感器37检测出的燃料温度，计算目标喷射时间。
接下来，在S29中，基于由曲轴转角传感器31检测出的发动机转速，计算在S28中计算出的目标喷射时间所对应的曲轴转角范围(例如图10B的△θ21)，并且将从在S27中决定的喷射结束曲轴转角起逆推该曲轴转角范围而得到的曲轴转角(例如图10B的θ21)决定为喷射开始曲轴转角。
接下来，在S30中，基于由曲轴转角传感器31检测出的发动机转速，计算在S29中计算出的喷射开始曲轴转角所对应的喷射开始时刻。具体而言，计算图10B的从曲轴转角θb到喷射开始曲轴转角θ21所需的时间，计算喷射开始时刻。接下来，进入S26，在该情况下，以从在S30中计算出的喷射开始时刻起将燃料喷射在S28中计算出的目标喷射时间的方式，向喷射器12输出控制信号。由此，在例如图10B的曲轴转角θ21～θ23的范围喷射燃料。
采用本实施方式，能够发挥如下作用效果。
(1)本实施方式的燃料喷射控制装置构成为具有在缸102的内部往复运动的活塞103和向面向活塞103的缸102内的燃烧室105喷射燃料的喷射器12的发动机1中的燃料喷射控制装置(图1)。该燃料喷射控制装置具备：进气量传感器34，其对导入缸102的吸入空气量进行检测；目标喷射量计算部306，其基于由进气量传感器34检测出的吸入空气量，计算从喷射器12喷射的燃料的目标喷射量；喷射时间计算部307，其基于由目标喷射量计算部306计算出的目标喷射量，计算燃料的目标喷射时间；曲轴转角决定部309，其决定规定喷射开始的曲轴转角(例如图10A的θ11)和规定喷射结束的曲轴转角(例如图10B的θ23)；以及喷射器控制部305，其以在喷射开始优先模式或喷射结束优先模式下喷射燃料的方式控制喷射器12，所述喷射开始优先模式是从由曲轴转角决定部309决定的喷射开始曲轴转角θ11所对应的喷射开始时刻起将燃料喷射由喷射时间计算部307计算出的目标喷射时间，所述喷射结束优先模式是从自曲轴转角决定部309所决定的喷射结束曲轴转角θ23起逆推与由喷射时间计算部307计算出的目标喷射时间相对应的曲轴转角范围△θ21而得到的曲轴转角θ21所对应的喷射开始时刻起将燃料喷射目标喷射时间(图8)。喷射器控制部305以在进气行程中在喷射开始优先模式下喷射燃料、在压缩行程中在喷射结束优先模式下喷射燃料的方式，控制喷射器12(图10A、10B)。由此，能够防止喷射结束时刻延迟而对燃烧性能产生负面影响。
(2)喷射器控制部305以在喷射开始优先模式实施在进气行程中多次喷射燃料时的初次喷射的方式，控制喷射器12(图10A)。由此，能够防止在进气行程侧的禁止喷射区域AR10喷射燃料，能够有效地抑制在活塞冠面103a上的积碳的附着等。
(3)喷射器控制部305以在喷射结束优先模式下实施在压缩行程中多次喷射燃料时的最后一次喷射的方式，控制喷射器12(图10B)。由此，能够防止在压缩行程侧的禁止喷射区域AR10喷射燃料，能够有效地抑制在活塞冠面103a上的积碳的附着等。
(4)燃料喷射控制装置还具备检测燃料的压力的燃料压力传感器36和检测燃料的温度的燃温传感器37(图8)。喷射时间计算部307基于由进气量传感器34检测出的吸入空气量、由燃料压力传感器36检测出的燃料的压力以及由燃温传感器37检测出的燃料的温度，计算目标喷射时间。由此，在喷射结束优先模式下，兼顾与燃料压力的变动等相对应的目标喷射时间来决定喷射开始时刻，因此能够使目标喷射量的喷射结束时的曲轴转角与喷射结束曲轴转角θ23高精度地吻合。
(5)作为另一观点，喷射器控制部305在从进气行程开始到压缩行程结束的范围内多次喷射燃料时(例如通过多级吸压喷射燃料时)以在喷射开始优先模式下实施初次喷射、在喷射结束优先模式下实施最后一次喷射的方式控制喷射器12。由此，能够防止喷射结束时刻延迟而对燃烧性能产生负面影响。
(6)在该情况下，喷射器控制部305以在进气行程中实施初次喷射、在压缩行程中实施最后一次喷射的方式控制喷射器12。由此，能够可靠地防止在图10A、10B所示的禁止喷射区域AR10实施喷射。
(7)燃料喷射控制装置还具有喷射模式切换部301，所述喷射模式切换部301从表示喷射次数和喷射时期的特性互不相同的多个喷射模式M1～M5中，根据发动机1的运转状态切换喷射模式(图4、8)。在该情况下，喷射器控制部305根据由喷射模式切换部301切换成的喷射模式，以在喷射开始优先模式或喷射结束优先模式下喷射燃料的方式控制喷射器12。因喷射模式的不同存在希望高精度地确保喷射结束时刻的情况，采用本实施方式，能够防止喷射结束时刻延迟而对燃烧性能产生负面影响，能够在与喷射模式相对应的最佳喷射时期实施喷射。
(8)由喷射模式切换部301切换的喷射模式包括启动发动机1的启动模式M1(图4)。当由喷射模式切换部301切换为启动模式M1时，喷射器控制部305以在喷射结束优先模式下喷射燃料的方式控制喷射器12。由此能够高精度地规定在启动模式M1下的喷射完成的时机，能够在启动模式M1下最佳地启动发动机1。
(9)启动模式M1是例如在从进气行程的开始到压缩行程的结束的范围内多次喷射燃料的喷射模式。在该情况下，当由喷射模式切换部301切换为启动模式M1时，喷射器控制部305以在喷射开始优先模式实施初次喷射、在喷射结束优先模式下实施最后一次喷射的方式控制喷射器12。由此，能够最佳地控制在启动模式M1下实施多次燃料喷射的情况下的喷射时期。
(10)由喷射模式切换部301切换的喷射模式包括对排气催化剂装置13进行暖机的催化剂暖机模式M2(图4)。当由喷射模式切换部301切换为催化剂暖机模式M2时，喷射器控制部305以在喷射结束优先模式下喷射燃料的方式控制喷射器12。由此能够高精度地规定催化剂暖机模式M2下的喷射完成的时机，能够在催化剂暖机模式M2下最佳地实施排气催化剂装置13的暖机运转。
(11)由喷射模式切换部301切换的喷射模式包括对缸102的内部进行暖机的附着减少模式M3(图4)。附着减少模式M3是在从进气行程的开始到压缩行程的结束的范围内多次喷射燃料的喷射模式，当由喷射模式切换部301切换为附着减少模式M3时，喷射器控制部305以在喷射开始优先模式下实施初次喷射，在喷射结束优先模式下实施最后一次喷射的方式控制喷射器12。由此能够防止在禁止喷射区域AR10喷射燃料，能够良好地抑制在活塞冠面103a上的积碳的附着。
(12)由喷射模式切换部301切换的喷射模式包括在缸102的内部暖机后仅在进气行程喷射燃料的均质提高模式M4(图4)。当由喷射模式切换部301切换为均质提高模式M4时，喷射器控制部305以在喷射开始优先模式下喷射燃料的方式控制喷射器12。由此能够高精度地规定均质提高模式M4下的开始喷射的时机，能够在均质提高模式M4下最佳地运转发动机1。
(13)由喷射模式切换部301切换的喷射模式包括在进气行程和压缩行程中分别喷射燃料来抑制爆燃的产生的爆燃抑制模式M5(图4)。当由喷射模式切换部301切换为爆燃抑制模式M5时，喷射器控制部305以在压缩行程中喷射燃料时在喷射开始优先模式下喷射燃料的方式控制喷射器12。由此，能够在可靠地关闭进气阀115后，在不产生来自进气阀115的回喷的状态下喷射燃料，能够在爆燃抑制模式M5下最佳地运转发动机。
需要说明的是，在上述实施方式中，作为一例设定为，作为喷射控制部的喷射器控制部305以在进气行程中在喷射开始优先模式下喷射燃料、在压缩行程中在喷射结束优先模式下喷射燃料的方式控制喷射器12。在另一观点中，喷射器控制部305在从进气行程开始到压缩行程结束的范围内多次喷射燃料时，以在喷射开始优先模式下实施初次喷射、在喷射结束优先模式下实施最后一次喷射的方式控制燃料喷射部。在又一观点中，喷射器控制部305根据由喷射模式切换部301切换成的喷射模式，以在喷射开始优先模式或喷射结束优先模式下喷射燃料的方式控制喷射器12。这样，喷射控制部能够以各种方式在喷射开始优先模式与喷射结束优先模式之间切换，控制作为燃料喷射部的喷射器12。
在上述实施方式中，曲轴转角决定部309决定与喷射模式相对应的规定喷射开始的曲轴转角θ11(第一曲轴转角)和规定喷射结束的曲轴转角θ23(第二曲轴转角)，但第一曲轴转角和第二曲轴转角的决定方式并不局限于上述情况。在上述实施方式中，在喷射开始优先模下，从由曲轴转角决定部309决定的第一曲轴转角θ11所对应的喷射开始时刻(第一时刻)起将燃料喷射目标喷射时间，在喷射结束优先模式下，从自曲轴转角决定部309所决定的第二曲轴转角θ23起逆推与目标喷射时间相对应的曲轴转角范围△θ21的量而得到的曲轴转角θ21所对应的喷射开始时刻(第二时刻)起将燃料喷射目标喷射时间。这里，在图10B中，例示了曲轴转角范围△θ21比稳定状态下计算出的基准曲轴转角范围△θ20大的情况，但在△θ21小于△θ20的情况下，也同样计算第二时刻。
在上述实施方式中，由进气量传感器34检测吸入空气量，但只要检测与导入缸的空气的量具有相关关系的物理量，也可以使用其他空气量检测部。在上述实施方式中，由燃料压力传感器36检测燃料的压力，但压力检测部的构成并不局限于上述情况。在上述实施方式中，由燃温传感器37检测燃料的温度，但温度检测部的构成并不局限于上述情况。在上述实施方式中，将作为燃料喷射部的喷射器12朝向斜下方安装于缸盖104，但只要向缸内的燃烧室喷射燃料，燃料喷射部的构成就可以是任何构成。
在上述实施方式中，喷射模式切换部301将喷射模式切换为启动模式M1、催化剂暖机模式M2、附着减少模式M3(缸暖机模式)、均质提高模式M4(暖机结束模式)或爆燃抑制模式M5，根据喷射模式在喷射开始优先模式或喷射结束优先模式下喷射燃料，但也可以在其他喷射模式下喷射燃料。即上述的喷射模式M1～M5为一例，喷射模式切换部也可以切换为其他喷射模式。
本发明也能够作为具有在缸的内部往复运动的活塞和向面向活塞的缸内的燃烧室喷射燃料的燃料喷射部的内燃机中的燃料喷射控制方法使用。即，也能够用于如下燃料喷射控制方法，其包括如下步骤：检测与导入缸的空气的量具有相关关系的物理量；基于所检测出的物理量，计算燃料的目标喷射时间；决定规定喷射开始的第一曲轴转角和规定喷射结束的第二曲轴转角；以及以在喷射开始优先模式或喷射结束优先模式下喷射燃料的方式控制燃料喷射部，所述喷射开始优先模式是从与第一曲轴转角相对应的第一时刻起将燃料喷射目标喷射时间，所述喷射结束优先模式是从自第二曲轴转角逆推与目标喷射时间相对应的曲轴转角范围的量而得到的曲轴转角所对应的第二时刻起将燃料喷射目标喷射时间，控制的步骤包括以在进气行程中在喷射开始优先模式下喷射燃料、在压缩行程中在喷射结束优先模式下喷射燃料的方式控制燃料喷射部。
既能够将上述实施方式与变形例的一个或多个任意组合，也能够组合变形例彼此。
根据本发明，能够良好地防止喷射结束时刻延迟而对燃烧性能产生负面影响。
以上，结合优选实施方式说明了本发明，但本领域技术人员应理解为能够在不脱离后述的权利要求书的公开范围的情况下进行各种修正和变更。

Claims (7)

1.一种内燃机(1)的燃料喷射控制装置，所述内燃机(1)具有在缸(102)的内部往复运动的活塞(103)和向面向所述活塞(103)的所述缸(102)内的燃烧室(105)喷射燃料的燃料喷射部(12)，
所述燃料喷射控制装置的特征在于，具备：
空气量检测部(34)，其检测与导入所述缸(102)的空气的量具有相关关系的物理量；
喷射时间计算部(307)，其基于由所述空气量检测部(34)检测出的物理量，计算燃料的目标喷射时间；
曲轴转角决定部(309)，其决定规定喷射开始的第一曲轴转角和规定喷射结束的第二曲轴转角；以及
喷射控制部(305)，其以在喷射开始优先模式或喷射结束优先模式下喷射燃料的方式控制所述燃料喷射部(12)，所述喷射开始优先模式是从由所述曲轴转角决定部(309)决定的所述第一曲轴转角所对应的第一时刻起将燃料喷射由所述喷射时间计算部(307)计算出的目标喷射时间；所述喷射结束优先模式是从自所述曲轴转角决定部(309)所决定的所述第二曲轴转角起逆推与由所述喷射时间计算部(307)计算出的目标喷射时间相对应的曲轴转角范围的量而得到的曲轴转角所对应的第二时刻起将燃料喷射所述目标喷射时间，
所述喷射控制部(305)以在进气行程中在所述喷射开始优先模式下喷射燃料、在压缩行程中在所述喷射结束优先模式下喷射燃料的方式，控制所述燃料喷射部(12)。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，
所述喷射控制部(305)以在所述喷射开始优先模式下实施在进气行程中多次喷射燃料时的初次喷射的方式，控制所述燃料喷射部(12)。
3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，
所述喷射控制部(305)以在所述喷射结束优先模式下实施在压缩行程中多次喷射燃料时的最后一次喷射的方式，控制所述燃料喷射部(12)。
4.根据权利要求1或2所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，还具备：
压力检测部(36)，其检测燃料的压力；和
温度检测部(37)，其检测燃料的温度，
所述喷射时间计算部(307)基于由所述空气量检测部(34)检测出的物理量、由所述压力检测部(36)检测出的燃料的压力以及由所述温度检测部(37)检测出的燃料的温度，计算所述目标喷射时间。
5.根据权利要求1或2所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，
还具备检测所述内燃机(1)的转速的转速检测部(31)，
所述曲轴转角决定部(309)以所述第一曲轴转角和所述第二曲轴转角分别随着由所述转速检测部(31)检测出的转速增加而减小的方式决定所述第一曲轴转角和所述第二曲轴转角。
6.根据权利要求5所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，
所述内燃机(1)具有多个所述燃料喷射部(12)、电池(41)、对来自所述电池(41)的电力进行升压的单个升压电路(42)、使用在所述升压电路(42)升压了的电力向所述多个所述燃料喷射部(12)依次供给驱动电流的驱动电路(43、44)，
所述驱动电路(43、44)的数量比所述燃料喷射部(12)的数量少。
7.一种内燃机(1)的燃料喷射控制方法，所述内燃机(1)具有在缸(102)的内部往复运动的活塞(103)和向面向所述活塞(103)的所述缸(102)内的燃烧室(105)喷射燃料的燃料喷射部(12)，
所述燃料喷射控制方法的特征在于，包括如下步骤：
检测与导入所述缸(102)的空气的量具有相关关系的物理量；
基于所检测出的物理量，计算燃料的目标喷射时间；
决定规定喷射开始的第一曲轴转角和规定喷射结束的第二曲轴转角；以及
以在喷射开始优先模式或喷射结束优先模式下喷射燃料的方式控制所述燃料喷射部(12)，所述喷射开始优先模式是从所述第一曲轴转角所对应的第一时刻起将燃料喷射所述目标喷射时间，所述喷射结束优先模式是从自所述第二曲轴转角起逆推与所述目标喷射时间相对应的曲轴转角范围的量而得到的曲轴转角所对应的第二时刻起将燃料喷射所述目标喷射时间，
所述控制的步骤包括以在进气行程中在所述喷射开始优先模式下喷射燃料、在压缩行程中在所述喷射结束优先模式下喷射燃料的方式控制所述燃料喷射部(12)。
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