JP2005146885A - 内燃機関の噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気通路用の燃料噴射弁に加えて筒内噴射用の燃料噴射弁を備える内燃機関において、失火が発生したときにも、燃費を大幅に悪化させることなく失火を好適に抑制し得る内燃機関の噴射制御装置を提供する。
【解決手段】噴射制御装置は、内燃機関１１の気筒１２内に燃料を噴射する筒内噴射弁１７と、吸気通路２０の吸気ポート２０ａに燃料を噴射する吸気ポート噴射弁２２とを有する。ＥＣＵ３０は、筒内噴射弁１７による「成層リーン燃焼」運転時または「吸気行程均質燃焼」運転時にリーン失火が発生するときには、吸気ポート噴射弁２２の燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態を切り替え、同吸気ポート噴射弁２２による「均質燃焼」運転を行わせる。これにより、燃費の悪化を抑制しつつ、耐失火性の向上を図ることができるようになる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の噴射制御装置にかかり、詳しくは、気筒内に燃料を噴射供給する第１の燃料噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射供給する第２の燃料噴射弁とを併せ備える内燃機関の噴射制御装置に関するものである。

従来、筒内噴射弁を備える内燃機関にあっては、ピストンの圧縮行程で燃焼室内に燃料を噴射するいわゆる圧縮行程噴射を行うことにより、理論空燃比よりも希薄な空燃比での成層リーン燃焼を実現している。この成層リーン燃焼では、点火プラグの近傍にのみ理論空燃比、若しくはそれよりもリッチな空燃比の可燃混合気を生成させることで、燃焼室全体としては希薄な空燃比でも安定した燃焼が可能であり、これにより大幅な燃費の向上を図ることが可能となっている。

しかしその反面、例えば筒内噴射弁の噴孔部に堆積するデポジット等によって燃焼室内に供給される燃料噴射量が要求燃料噴射量よりも少なくなると、点火プラグの近傍に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなって、失火が生じることがある。この成層リーン燃焼における失火（リーン失火）は、特にアイドル運転時など、要求燃料噴射量が少なくなる運転領域で生じ易くなる。

このような問題を解決するべく、例えば特許文献１には、成層リーン燃焼時の失火対策として、圧縮行程での燃料噴射（圧縮行程噴射）と吸気行程での燃料噴射（吸気行程噴射）との両方による成層ストイキ燃焼を行わせることが提案されている。この成層ストイキ燃焼では、燃焼室全体を理論空燃比とするべく吸気行程噴射と圧縮行程噴射とを併せ行うことで、点火プラグの近傍に理論空燃比よりもリッチな空燃比の混合気を生成させることができる。これにより、リーン失火を抑制することができる。

なお、筒内噴射弁を備える内燃機関にあっては、上記のような吸気行程での燃料噴射（吸気行程噴射）による均質ストイキ燃焼（以下「均質燃焼」という）時においても、失火が生じる可能性がある。これは、吸気行程で燃料を噴射したとき、噴射された燃料が点火時点までに燃焼室全体に十分に均質に拡散しないことに起因する。すなわち、吸気行程噴射による理論空燃比での均質燃焼を狙いつつも、上記したようなアイドル運転時などの燃料噴射量が少ないときには燃料の噴射時間が短いことから、噴射された燃料が十分に拡散しない傾向がある。このため、混合気が不均質となって点火プラグ近傍の空燃比がリーンとなることで失火が生じるおそれがあった。

このような均質燃焼におけるリーン失火対策としても、点火プラグ近傍の空燃比のリッチ化を図るべく上記成層ストイキ燃焼を行わせることで、失火を抑制することができる。
特開２００２−１３０００７号公報

ところで、リーン失火対策として、上記のように燃料噴射量を多くして点火プラグ近傍の空燃比をリッチ化させる手法は確かに有効的ではあるが、こうした耐失火（リーン失火）性と燃費とは互いに背反する関係にあるため、成層リーン燃焼に比べ燃料噴射量が多い成層ストイキ燃焼を行わせることは、燃費を悪化させることになる。

また、成層ストイキ燃焼では、燃焼室全体の空燃比を理論空燃比とするべく点火プラグの近傍にそれよりもリッチな空燃比の混合気を生成させるため、燃焼室内に噴射された全ての燃料が燃焼に使用されない（つまり燃料の燃え残りが生じる）傾向がある。このことも燃費を悪化させる要因となっていた。

この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気通路用の燃料噴射弁に加えて筒内噴射用の燃料噴射弁を備える内燃機関において、失火が発生したときにも、燃費を大幅に悪化させることなく失火を好適に抑制し得る内燃機関の噴射制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する第１の燃料噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射弁とを有し、それら各燃料噴射弁のうち少なくとも一方を駆動して燃料噴射を行う燃料噴射手段と、前記内燃機関の失火を検出する失火検出手段と、圧縮行程で燃料噴射することにより成層リーン燃焼を行う成層リーン燃焼運転時または吸気行程で燃料噴射することにより均質燃焼を行う均質燃焼運転時に前記失火検出手段により失火が検出されるとき、前記第２の燃料噴射弁の燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態を切り替える切替手段とを備えることを要旨とする。

上記構成によれば、圧縮行程での燃料噴射による成層リーン燃焼運転時または吸気行程での燃料噴射による均質燃焼運転時に失火が発生するときには、第２の燃料噴射弁についてその燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態が切り替えられる。こうした燃料噴射形態の切り替えが行われることにより、成層リーン燃焼運転や均質燃焼運転に比べて、燃費の悪化を抑制しつつ、耐失火性の向上を図ることができるようになる。

なおここで、第２の燃料噴射弁の燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態を切り替える際の具体的な態様としては、例えば、態様１）第１の燃料噴射弁のみが駆動される（つまり第２の燃料噴射弁による燃料噴射は停止されている）燃料噴射形態において、少なくとも第２の燃料噴射弁による燃料噴射が開始されるように燃料噴射形態を切り替える態様や、態様２）第１の燃料噴射弁と第２の燃料噴射弁との双方が駆動される（つまり第２の燃料噴射弁による燃料噴射が既に行われている）燃料噴射形態において、第２の燃料噴射弁の燃料噴射比率が増大するように各燃料噴射弁の燃料噴射比率を変更することで燃料噴射形態を切り替える態様などを含む。すなわち、このような燃料噴射形態の切り替えが行われることにより、成層リーン燃焼運転や均質燃焼運転に比べて、燃費の悪化を抑制しつつ、耐失火性の向上を図ることができるようになる。

請求項２に記載の発明では、上記燃料噴射形態を切り替える際のその他の態様３）として、前記切替手段は、前記失火検出手段により失火が検出されるときには、前記第１の燃料噴射弁による燃料噴射を停止して前記第２の燃料噴射弁のみによる燃料噴射が行われるように前記燃料噴射形態を切り替えることを要旨とする。

上記構成によれば、成層リーン燃焼運転時または均質燃焼運転時に失火が発生するときには、第１の燃料噴射弁による燃料噴射が停止されて、第２の燃料噴射弁のみによる燃料噴射が行われるように、言い換えれば、第２の燃料噴射弁のみによる均質燃焼運転が行われるように燃料噴射形態が切り替えられる。この第２の燃料噴射弁による均質燃焼では、混合気の均質化がより十分に図られるようになる。従って、こうした燃料噴射形態の切り替えが行われることにより、成層リーン燃焼運転や均質燃焼運転に比べて、燃費の悪化を抑制しつつ、耐失火性の向上を一層図ることができるようになる。

請求項３に記載の発明では、上記態様２）に記載したような切り替え動作を実現するべく、前記切替手段は、前記失火検出手段により失火が検出されるときには、前記第１の燃料噴射弁と前記第２の燃料噴射弁との双方による燃料噴射を実行しつつ、それら各燃料噴射弁のうち前記第２の燃料噴射弁の燃料噴射比率が増大するように前記燃料噴射形態を切り替えることを要旨とする。

上記構成によれば、成層リーン燃焼運転時または均質燃焼運転時に失火が発生するときには、第１の燃料噴射弁による燃料噴射よりも、第２の燃料噴射弁による燃料噴射を優先した燃料噴射形態に切り替えられる。これにより、燃費の悪化を抑制しつつ、耐失火性の向上を図ることができるようになる。

請求項４に記載の発明では、前記切替手段は、前記第２の燃料噴射弁の燃料噴射比率が増大するように前記燃料噴射形態を切り替えた後、前記失火検出手段により更に失火が検出されるときには、圧縮行程で燃料噴射することにより成層ストイキ燃焼を行うべく前記燃料噴射形態を切り替えることを要旨とする。

上記構成によれば、失火対策として第２の燃料噴射弁の燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態を切り替えた後、更に失火が発生するときには、圧縮行程での第１の燃料噴射弁からの燃料噴射による成層ストイキ燃焼が行われるように燃料噴射形態が切り替えられる。こうした燃料噴射形態の切り替えが行われることにより、失火を確実に防止することができるようになる。

請求項５に記載の発明では、前記切替手段は、前記成層リーン燃焼運転または前記均質燃焼運転がアイドル領域内で行われているときに前記失火検出手段により失火が検出される場合に、前記第２の燃料噴射弁の燃料噴射比率が増大するように前記燃料噴射形態を切り替えることを要旨とする。

一般に失火は、燃料噴射量が減少するにつれて生じ易くなる傾向があり、斯くして燃料噴射量が最も少なくなるアイドル領域では特に失火が生じ易くなる。従って、こうしたアイドル領域内で成層リーン燃焼運転または均質燃焼運転が実施されているときに失火が発生した場合に、第２の燃料噴射弁の燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態が切り替えられることにより、燃費の大幅な悪化を生ずることなく、好適に失火を抑制することができるようになる。

以下、本発明にかかる内燃機関の噴射制御装置を具体化した一実施の形態について図１〜図３に従って説明する。
図１は、本実施の形態の噴射制御装置を示す概略構成図である。

この装置は、４サイクルの筒内噴射式内燃機関１１を中心として構成されている。この内燃機関１１は、その気筒１２内にピストン１３を備えている。ピストン１３は、内燃機関１１の出力軸であるクランクシャフト１４にコンロッド１５を介して連結され、そのコンロッド１５によりピストン１３の往復運動がクランクシャフト１４の回転に置き換えられるようになっている。

上記気筒１２内にあってピストン１３の上方には、燃焼室１６が区画形成されている。この燃焼室１６には、第１の燃料噴射弁としての筒内噴射用燃料噴射弁（以下「筒内噴射弁」という）１７が取り付けられている。筒内噴射弁１７には、図示しない燃料供給機構を通じて所定の燃料噴射圧（燃圧）となるよう調整された高圧燃料が供給され、この筒内噴射弁１７の開弁駆動に基づいて、燃料が燃焼室１６内に噴射供給されるようになっている。

また、燃焼室１６には、その内部に形成される燃料と空気とからなる混合気に対して点火を行う点火プラグ１８が取り付けられている。この点火プラグ１８による上記混合気への点火タイミングは同プラグ１８の上方に設けられたイグナイタ１９によって調整される。なお、上記ピストン１３の上面は、筒内噴射弁１７から噴射された燃料により層状の混合気を形成させるとともに、この混合気を点火タイミングにおいて点火プラグ１８付近に到達させるのに適した形状に形成されている。

さらに、上記燃焼室１６には、吸気通路２０及び排気通路２１が連通されており、燃焼室１６と吸気通路２０との連通部分、即ち吸気ポート２０ａには、同吸気ポート２０ａに燃料を噴射する第２の燃料噴射弁としての吸気ポート噴射用燃料噴射弁（以下「吸気ポート噴射弁」という）２２が設けられている。この吸気ポート噴射弁２２には、図示しない燃料供給機構を通じて所定の燃圧となるよう調整された燃料が供給され、この吸気ポート噴射弁２２の開弁駆動に基づいて、燃料が吸気ポート２０ａに噴射されるようになっている。なお、第２の燃料噴射弁としては、本実施の形態のように吸気ポート２０ａに設けられる吸気ポート噴射弁２２に限らず、例えば、吸気通路２０のサージタンク内に設けられるコールドスタートインジェクタ等であってもよい。

この装置には、筒内噴射弁１７や吸気ポート噴射弁２２、点火プラグ１８（イグナイタ１９）等の駆動を制御する電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）３０と、そのＥＣＵ３０による制御に用いられる各種のセンサが設けられている。本実施の形態においては、内燃機関１１の運転状態を検出するためのセンサとして、クランクシャフト１４の時間当たりの回転数（即ち機関回転速度）を検出する回転速度センサ３１やアクセルペダル（図示略）の踏込量（即ちアクセル開度）を検出するアクセルセンサ３２等が設けられている。なお、回転速度センサ３１は、内燃機関１１の失火を検出するためのセンサとしても利用される。これらの各センサ３１，３２の検出信号はいずれも、ＥＣＵ３０に入力される。

ＥＣＵ３０は、回転速度センサ３１やアクセルセンサ３２からの検出信号に基づいて、機関運転状態を検出し、その運転状態に応じて本実施の形態では燃焼方式を「成層リーン燃焼」、「成層ストイキ燃焼」及び「均質ストイキ燃焼（以下「均質燃焼」という）」のうちのいずれかに決定する。そして、ＥＣＵ３０は、この決定した燃焼方式に基づき、筒内噴射弁１７と吸気ポート噴射弁２２とのうち少なくとも一方を駆動制御して燃料噴射を行い、各燃焼方式に対応して設定されている燃料噴射時期や燃料噴射量を決定する。この燃料噴射量は、燃料噴射圧（燃圧）と燃料噴射時間を算出することで決定される。このように、本実施の形態においては、筒内噴射弁１７と吸気ポート噴射弁２２とＥＣＵ３０と回転速度センサ３１とアクセルセンサ３２とによって燃料噴射手段が構成されている。

また、本実施の形態では、ＥＣＵ３０と回転速度センサ３１とによって失火検出手段が構成されている。ＥＣＵ３０は、回転速度センサ３１からの検出信号に基づいて、内燃機関１１の失火を検出する。具体的には、燃焼室１６内において、点火プラグ１８の近傍に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなることによって失火（リーン失火）が発生したかどうかを判断する。

ＥＣＵ３０は、このリーン失火を検出すると、上記機関運転状態に応じて決定した燃焼方式を、点火プラグ１８近傍の混合気の空燃比をより確実に理論空燃比に近づけることのできる燃焼方式に切替える。言い換えれば、ＥＣＵ３０は、リーン失火を検出したときには、機関運転状態に応じた燃焼方式とすることよりも、失火を抑制することを優先とした燃焼方式とするよう燃料噴射形態を切り替える制御（以下「燃料噴射形態切替制御」という）を行う。

ここで、図２を参照しながら、上記した各燃焼方式（「成層リーン燃焼」、「成層ストイキ燃焼」、「均質燃焼」）と、耐失火（リーン失火）性及び燃費との関係について説明する。なお、同図は一例として、「成層リーン燃焼」、「均質燃焼」、「成層ストイキ燃焼」を筒内噴射弁１７からの燃料噴射により行う場合と、「均質燃焼」を吸気ポート噴射弁２２からの燃料噴射により行う場合とについて、それらの各燃焼方式と、耐失火性及び燃費との関係を示している。

「成層リーン燃焼」は、燃焼室１６全体での空燃比を超希薄域（リーン）とするための燃焼であって、ＥＣＵ３０は、筒内噴射弁１７からの燃料噴射（以下「筒内噴射」という）時期をピストン１３の圧縮行程中に設定して同噴射弁１７を駆動制御する。

「均質燃焼」は、燃焼室１６全体での空燃比を理論空燃比（ストイキ）とするための燃焼であって、この「均質燃焼」を筒内噴射により実現する場合、ＥＣＵ３０は、ピストン１３の吸気行程中に燃料噴射時期を設定して筒内噴射弁１７を駆動制御する。なお、本実施の形態においては、この筒内噴射（吸気行程噴射）による「均質燃焼」を以下「吸気行程均質燃焼」として記載する。

また、この「均質燃焼」を吸気ポート噴射弁２２からの燃料噴射（以下「吸気ポート噴射」という）により実現する場合、ＥＣＵ３０は、吸気ポート２０ａに滞留させた混合気をピストン１３の吸気行程中に燃焼室１６内に取り込むべく燃料噴射時期を設定して吸気ポート噴射弁２２を駆動制御する。

「成層ストイキ燃焼」は、燃焼室１６全体での空燃比を理論空燃比（ストイキ）とする燃焼であって、ＥＣＵ３０は、ピストン１３の圧縮行程中に燃料噴射時期を設定して筒内噴射弁１７を駆動制御する。

図２に示すように、「成層リーン燃焼」では、燃焼室１６全体の空燃比をリーンとすることで燃費を最も向上させることができるが、その反面、点火プラグ１８の近傍で空燃比がリーンとなることによって失火が生じ易くなる。したがって耐失火性は最も低くなる。

筒内噴射による「吸気行程均質燃焼」では、吸気行程噴射を行うことによって混合気の均質化を図りつつ、燃焼室１６全体の空燃比を理論空燃比とすることで耐失火性は「成層リーン燃焼」よりも向上させることができるがその分、燃費は「成層リーン燃焼」よりも悪くなる。

吸気ポート噴射による「均質燃焼」では、上記筒内噴射による「吸気行程均質燃焼」よりも耐失火性を更に向上させることができる。これは、筒内噴射では、高圧燃料が極めて短い時間で燃焼室１６内に噴射されるため、該噴射された燃料が十分に均質に拡散せず、混合気が不均質となる傾向があるためである。言い換えれば、吸気ポート噴射では、筒内噴射（吸気行程噴射）よりも燃料噴射時間が相対的に長くなることにより、混合気の均質化がより十分に図られるようになる。しかしながら、こうした吸気ポート噴射による「均質燃焼」では、上記「吸気行程均質燃焼」よりも燃費は悪くなる。

「成層ストイキ燃焼」では、燃焼室１６全体の空燃比を理論空燃比とするべく圧縮行程噴射を行うことにより、点火プラグ１８近傍の空燃比をリッチ化することができる。このため、耐失火性を最も向上させることができる。しかしその反面、点火プラグ１８近傍の空燃比が過度にリッチ化されることによって燃焼室１６内に噴射された全ての燃料が燃焼に使われずに、燃料の燃え残りが生じることがある。このため、燃費は最も悪くなる。

このように、耐失火（リーン失火）性と燃費とは互いに背反する関係にあることから、リーン失火の発生時にその失火対策として耐失火性に最も優れる「成層ストイキ燃焼」を単に行わせることは、一方で燃費の悪化を招くことになる。

そこで、本実施の形態では、こうした耐失火性と燃費との関係を考慮して、筒内噴射による「成層リーン燃焼」運転時または「吸気行程均質燃焼」運転時にリーン失火が発生したときには、ＥＣＵ３０は、吸気ポート噴射による「均質燃焼」運転を行うべく同噴射弁２２の燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態を切り替えるようになっている。

なおここで、「吸気ポート噴射弁２２の燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態を切り替える」とは、同噴射弁２２による燃料噴射が停止されている状態からその燃料噴射を開始させる態様や、同噴射弁２２による燃料噴射が既に開始されている状態からその燃料噴射量が増大するように各噴射弁１７，２２の燃料噴射比率を変更する態様等を含む。

図３は、本実施の形態の燃料噴射形態切替制御にかかる制御手順を示すフローチャートである。同図に示す制御ルーチンは、ＥＣＵ３０に備えられるＲＯＭ（図示略）等に格納されており、本ルーチンに従った処理は切替手段として機能するＥＣＵ３０によって実行される。

本実施の形態にかかる燃料噴射形態切替制御は、燃料噴射量が少なくなるアイドル領域内で筒内噴射による「成層リーン燃焼」運転または「吸気行程均質燃焼」運転が行われているときにリーン失火が発生した場合に、吸気ポート噴射による「均質燃焼」運転を行うべく燃料噴射形態を切り替える点に特徴がある。

処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１０において、機関運転状態がアイドル領域にあるか否かを判断する。ここで運転状態がアイドル領域にあると判断した場合、ＥＣＵ３０は、次いでステップＳ１１１において、筒内噴射による「成層リーン燃焼」運転であるか否かを判断する。ここで「成層リーン燃焼」運転であると判断した場合、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１１２に移行する。

一方、ステップＳ１１１において「成層リーン燃焼」運転でないと判断した場合、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１１３において、筒内噴射による「吸気行程均質燃焼」運転であるか否かを判断する。ここで「吸気行程均質燃焼」運転であると判断した場合、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１１２に移行する。

ステップＳ１１２において、ＥＣＵ３０は、回転速度センサ３１からの検出信号に基づき、「成層リーン燃焼」運転時又は「吸気行程均質燃焼」運転時に失火（リーン失火）が発生したか否かを判断する。ここで、リーン失火が発生したと判断したときには、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１１４において、噴射弁を筒内噴射弁１７から吸気ポート噴射弁２２に切り替え、吸気ポート噴射による「均質燃焼」運転を行わせる。具体的には、ＥＣＵ３０は、筒内噴射弁１７による燃料噴射を停止して吸気ポート噴射弁２２のみによる燃料噴射が行われるように燃料噴射形態を切り替えることにより、吸気ポート噴射弁２２による「均質燃焼」運転を行わせる。こうした吸気ポート噴射弁２２による「均質燃焼」運転を行わせることにより、「成層リーン燃焼」運転や「吸気行程均質燃焼」運転に比べて、燃費の悪化を抑制しつつ、点火プラグ１８の近傍の空燃比をより確実に理論空燃比に近づけて耐失火性を向上させることができる。

しかし、このような吸気ポート噴射による「均質燃焼」運転時においてもリーン失火の生じる可能性は必ずしもゼロではない。例えば、筒内噴射による「成層リーン燃焼」運転から吸気ポート噴射による「均質燃焼」運転へと運転状態を切り替えた際には、排気系から吸気系に流れるＥＧＲ量（再循環排気量）が要求される値よりも多くなることで、一時的にリーンとなって失火が生じることがある。

そこで、ステップＳ１１５において、ＥＣＵ３０は、回転速度センサ３１からの検出信号に基づき、こうした吸気ポート噴射による「均質燃焼」運転時にリーン失火が発生したか否かを判断する。そして、リーン失火が発生したと判断したときには、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１１６において、噴射弁を吸気ポート噴射弁２２から筒内噴射弁１７に切り替え、筒内噴射による「成層ストイキ燃焼」運転を行わせる。

このように、上記吸気ポート噴射による「均質燃焼」運転への切り替え後にも、更にリーン失火が発生するときには、筒内噴射による「成層ストイキ燃焼」運転が行われるように燃料噴射形態を切り替えることにより、リーン失火を確実に防止することができる。

以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）筒内噴射による「成層リーン燃焼」運転時または「吸気行程均質燃焼」運転時にリーン失火が発生したときには、それら燃焼方式よりも耐失火性に優れる燃焼方式を優先するべく、吸気ポート噴射弁２２の燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態を切り替えるようにした。吸気ポート噴射弁２２による燃焼方式は、筒内噴射（圧縮行程噴射）による「成層ストイキ燃焼」運転よりも燃費に優れる。従って、このような燃料噴射形態の切り替えを通じて、燃費の悪化を抑制しつつ、耐失火性の向上を図ることができる。

（２）本実施の形態では、筒内噴射による「成層リーン燃焼」運転時または「吸気行程均質燃焼」運転時にリーン失火が発生したときには、吸気ポート噴射による「均質燃焼」運転を行うべく、筒内噴射弁１７を停止して吸気ポート噴射弁２２のみによる燃料噴射が行われるように燃料噴射形態を切り替えるようにした。失火対策の観点からは、「成層ストイキ燃焼」運転を行わせることが本来ならば好ましいが、この燃焼方式では大幅な燃費の悪化を生じることになる。これに対し、吸気ポート噴射弁２２による「均質燃焼」運転では、燃費の悪化はそれほど生じない。従って、吸気ポート噴射による「均質燃焼」運転が行われるように燃料噴射形態を切り替えることにより、筒内噴射による「成層リーン燃焼」運転や「吸気行程均質燃焼」運転に比べて、燃費の悪化を抑制しつつ、耐失火性の向上を図ることができる。

（３）本実施の形態では、「成層リーン燃焼」運転または「吸気行程均質燃焼」運転がアイドル領域内で実施されているときにリーン失火が発生した場合に、吸気ポート噴射による「均質燃焼」運転を行うべく燃料噴射形態を切り替えるようにした。リーン失火は、燃料噴射量が少なくなる機関運転領域、特にアイドル領域で最も生じ易くなる傾向があるが、本実施の形態によれば、こうしたアイドル領域で耐失火性と燃費との関係を考慮しながら、好適なリーン失火対策を施すことができる。

（４）吸気ポート噴射による「均質燃焼」運転に切り替えてもリーン失火が生じるときには、最も耐失火性に優れる「成層ストイキ燃焼」運転を行わせるようにした。これにより、リーン失火を確実に防止することができる。

＜その他の実施例＞
上記実施の形態は、以下の態様に変更して実施してもよい。
・上記実施の形態において、リーン失火の検出時における燃料噴射形態の切り替え制御は以下のように変更してもよい。

（Ａ１）筒内噴射による「成層リーン燃焼」運転時または「吸気行程均質燃焼」運転時にリーン失火が発生した場合（図３のステップＳ１１２でＹＥＳの場合）に、筒内噴射弁１７からの燃料噴射（吸気行程噴射）と吸気ポート噴射弁２２からの燃料噴射との双方による「均質燃焼」運転を行わせるようにしてもよい。この場合は、吸気ポート噴射弁２２からの燃料噴射を開始させるとともに、失火が抑制されるまで同噴射弁２２の噴射比率を増加させる一方、筒内噴射弁１７の噴射比率を低下させる。こうした燃料噴射形態の切り替えを行っても、燃費の悪化を抑制しつつ、リーン失火を好適に抑制することができるようになる。

（Ａ２）吸気ポート噴射による「均質燃焼」運転時にリーン失火が発生したと判断する場合（図３のステップＳ１１５でＹＥＳの場合）に、筒内噴射弁１７からの燃料噴射（圧縮行程噴射）と吸気ポート噴射弁２２からの燃料噴射との双方による「成層ストイキ燃焼」運転を行わせるようにしてもよい。このように、各噴射弁１７，２２からの燃料噴射による「成層ストイキ燃焼」運転を行わせることによっても、リーン失火を確実に防止することができる。

（Ａ３）また、上記吸気ポート噴射による「均質燃焼」運転時にリーン失火が発生したと判断する場合（図３のステップＳ１１５でＹＥＳの場合）には、筒内噴射弁１７からの圧縮行程噴射と吸気行程噴射との両方による「成層ストイキ燃焼」運転を行わせるようにしてもよい。このような「成層ストイキ燃焼」運転を行わせることによっても、リーン失火を確実に防止することができる。

・上記実施の形態では、筒内噴射弁１７による燃料噴射が行われている時（本例では「成層リーン燃焼」運転時又は「吸気行程均質燃焼」運転時）にリーン失火が発生した場合に吸気ポート噴射弁２２の燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態を切り替えるようにした。これを、筒内噴射弁１７と吸気ポート噴射弁２２との双方による燃料噴射が行われている時にリーン失火が発生した場合にも、同様に燃料噴射形態の切り替えを行うようにしてもよい。この場合には、双方の噴射弁１７，２２による燃料噴射を実行しつつ、それら各噴射弁のうち吸気ポート噴射弁２２の燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態を切り替えるようにする。

・上記実施の形態では、「成層リーン燃焼」運転や「吸気行程均質燃焼」運転以外の燃焼運転方式であっても、燃料噴射量が少ないことに起因してリーン失火が発生したときには、上記吸気ポート噴射弁２２の燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態を切り替えることにより、失火対策を図るようにしてもよい。

・また、上記実施の形態では、「成層リーン燃焼」運転や「吸気行程均質燃焼」運転がアイドル領域内で行われる場合に限らず、例えば低負荷領域内で行われる場合であっても燃料噴射量が少ないことに起因してリーン失火が発生したときには、上記吸気ポート噴射弁２２の燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態を切り替えることにより、失火対策を図るようにしてもよい。

・上記実施の形態では、リーン失火の発生に基づき、吸気ポート噴射弁２２の燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態を切り替える態様としたが、この場合において、増大させる燃料噴射比率をリーン失火の発生頻度に応じて適宜変更させるようにしてもよい。

・上記実施の形態では、燃料噴射形態の切替え後、更に失火が検出されるときには、「成層ストイキ燃焼」運転を行わせるようにしたが、これを、吸気ポート噴射弁２２の燃料噴射比率が更に増大するように同燃料噴射比率を変更させる制御としてもよい。

・上記実施の形態では、回転速度センサ３１とＥＣＵ３０とにより失火検出手段を構成したが、例えば燃焼室１６内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサとＥＣＵ３０とにより失火検出手段を構成し、ＥＣＵ３０は、燃焼圧センサからの検出信号を基に失火を検出するようにしてもよい。このような燃焼圧センサを用いた構成では、失火の検出精度を高めることができる。

・上記実施の形態では、ＥＣＵ３０は、回転速度センサ３１からの検出信号に基づいて内燃機関１１の失火を検出し、その失火検出結果に基づいて燃料噴射形態切替制御を行うようにしたが、こうした失火のみならず、燃焼変動等その他燃焼悪化の要因となる状態を検出し、それらの検出結果に基づいて上記切替制御を行うようにしてもよい。

一実施の形態にかかる内燃機関の噴射制御装置を示す概略構成図。 燃焼方式と、耐失火性及び燃費との関係を示す説明図。 燃料噴射形態切替制御の制御手順を示すフローチャート。

符号の説明

１１…内燃機関、１２…気筒、１７…第１の燃料噴射弁としての筒内噴射用燃料噴射弁（筒内噴射弁）、２０…吸気通路、２２…第２の燃料噴射弁としての吸気ポート噴射用燃料噴射弁（吸気ポート噴射弁）、３０…電子制御装置（ＥＣＵ）、３１…回転速度センサ、３２…アクセルセンサ。

Claims (5)

1. 内燃機関の気筒内に燃料を噴射する第１の燃料噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射弁とを有し、それら各燃料噴射弁のうち少なくとも一方を駆動して燃料噴射を行う燃料噴射手段と、
   前記内燃機関の失火を検出する失火検出手段と、
   圧縮行程で燃料噴射することにより成層リーン燃焼を行う成層リーン燃焼運転時または吸気行程で燃料噴射することにより均質燃焼を行う均質燃焼運転時に前記失火検出手段により失火が検出されるとき、前記第２の燃料噴射弁の燃料噴射比率が増大するように燃料噴射形態を切り替える切替手段と
   を備えることを特徴とする内燃機関の噴射制御装置。
2. 前記切替手段は、
   前記失火検出手段により失火が検出されるときには、前記第１の燃料噴射弁による燃料噴射を停止して前記第２の燃料噴射弁のみによる燃料噴射が行われるように前記燃料噴射形態を切り替える
   ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の噴射制御装置。
3. 前記切替手段は、
   前記失火検出手段により失火が検出されるときには、前記第１の燃料噴射弁と前記第２の燃料噴射弁との双方による燃料噴射を実行しつつ、それら各燃料噴射弁のうち前記第２の燃料噴射弁の燃料噴射比率が増大するように前記燃料噴射形態を切り替える
   ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の噴射制御装置。
4. 前記切替手段は、
   前記第２の燃料噴射弁の燃料噴射比率が増大するように前記燃料噴射形態を切り替えた後、前記失火検出手段により更に失火が検出されるときには、圧縮行程で燃料噴射することにより成層ストイキ燃焼を行うべく前記燃料噴射形態を切り替える
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の内燃機関の噴射制御装置。
5. 前記切替手段は、
   前記成層リーン燃焼運転または前記均質燃焼運転がアイドル領域内で行われているときに前記失火検出手段により失火が検出される場合に、前記第２の燃料噴射弁の燃料噴射比率が増大するように前記燃料噴射形態を切り替える
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の内燃機関の噴射制御装置。

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