JP2005155482A

JP2005155482A - 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP2005155482A
Application number: JP2003395833A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kubo; 浩志久保; Kenji Sugiura; 賢治杉浦; Isao Komoriya; 勲小森谷; Masaru Ogawa; 賢小川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】筒内式内燃機関において、選択された噴射形態に適合するよう燃料噴射量を補正し、空燃比を適正化する。
【解決手段】燃焼サイクルの吸入行程および圧縮行程のいずれかまたは両方において燃料の主噴射を行い、膨張行程または排気行程において燃料の副噴射を行うように、燃料噴射弁は駆動される。制御装置は、主噴射については、該主噴射により噴射した燃料の量に基づいて燃焼室内に付着している燃料の量を更新し、副噴射については、該副噴射により噴射した燃料の量に基づく該付着燃料量の更新を行わないようにして、今回の燃焼サイクルの終了時における付着燃料の量を算出する。内燃機関の運転状態に基づいて、次回の燃焼サイクルにおいて該内燃機関に供給すべき燃料の量を要求燃料量として算出し、該付着燃料量によって該要求燃料量を補正する。燃料噴射弁は、次回の燃焼サイクルの主噴射において、該補正された要求燃料量を噴射するよう駆動される。
【選択図】図６

Description

この発明は、筒内噴射式の内燃機関のための、燃焼室に噴射する燃料の量を制御する装置に関する。

筒内噴射式の内燃機関において、混合気の空燃比を理論空燃比よりも極リーンにして成層燃焼を行うことが知られている。このようなリーンの運転状態において排出されるＮｏｘを捕捉するため、通常、触媒が設けられる。

下記の特許文献１には、筒内噴射式の内燃機関において、触媒の浄化率を向上させる手法が開示されている。トルクを発生させるための燃料の主噴射を、吸入行程から圧縮行程の間に行うと共に、触媒温度に応じて燃料の副噴射を行う。触媒温度が低い時は、副噴射を吸入行程から圧縮行程の初期にかけての期間内に設定し、低沸点成分のＨＣを多量に生成する。触媒温度が高い時は、副噴射を、燃焼行程の後半から排気行程の初期にかけての期間内に設定し、高沸点成分のＨＣを触媒に供給する。副噴射により供給されたＨＣで、触媒に捕捉されたＮＯｘを還元する。

一方、噴射した燃料の一部が、燃焼室内に付着することが知られている。付着した燃料の量に基づいて、燃料噴射量を補正する手法が提案されている（たとえば、特許文献２を参照）。
特開平４−２３１６４５号公報特開平７−１２７４９６号公報

筒内噴射式の内燃機関では、通常、複数の噴射形態が存在する。典型的には、成層燃焼による運転を行う時、燃料噴射を圧縮行程中に行う。均一燃焼による運転を行う時、吸入行程中に燃料噴射を行う。さらに、触媒の浄化率を向上させる時、膨張行程または排気行程において燃料噴射を行うことがある。どの噴射形態を選択するかは、内燃機関の運転状態に応じて決められる。

従来、筒内噴射式の内燃機関においては、付着燃料による燃料噴射量の補正が、選択された噴射形態に従って行われておらず、結果として、所望の空燃比を実現することができないおそれがあった。したがって、選択された噴射モードに適合するように、付着燃料による燃料噴射量の補正を行うことのできる制御装置が必要とされている。

この発明によると、筒内噴射式の内燃機関のための、燃焼室に噴射する燃料の量を制御する装置は、燃焼サイクルの吸入行程および圧縮行程のいずれかまたは両方において燃料の主噴射を行い、該燃焼サイクルの膨張行程または排気行程において燃料の副噴射を行うように、燃料噴射弁を駆動する。主噴射については、該主噴射により噴射した燃料の量に基づいて、燃焼室内に付着している燃料の量を更新し、副噴射については、該副噴射により噴射した燃料の量に基づく該付着燃料量の更新を行わないようにして、今回の燃焼サイクルの終了時における付着燃料の量を算出する。制御装置は、内燃機関の運転状態に基づいて、該内燃機関に供給すべき燃料の量を要求燃料量として算出し、該算出された付着燃料量によって、該要求燃料量を補正する。燃料噴射弁は、次回の燃焼サイクルの主噴射において、該補正された要求燃料量を噴射するよう駆動される。

膨張行程および排気行程初期では燃焼室内の温度および圧力が比較的高いので、噴射された燃料は即座に蒸発し、燃焼室内への付着はほとんど生じない。一方、吸気および圧縮行程では、噴射された燃料の燃焼室内への付着が起こる。この発明によれば、このような噴射形態の違いを考慮して燃料噴射量を算出するので、所望の空燃比を実現することができる。

次に図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の一実施形態に従う、内燃機関およびその制御装置の構成図である。

電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」）という）１は、車両の各部から送られてくるデータを受け入れる入力インターフェース１ａ、車両の各部の制御を行うための演算を実行するＣＰＵ１ｂ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有するメモリ１ｃ、および車両の各部に制御信号を送る出力インターフェース１ｄを備える。メモリ１ｃのＲＯＭには、車両の各部の制御を行うためのプログラムおよび各種のデータが格納されている。この発明に従う燃料噴射制御を実現するためのプログラム、および該プログラムの実行の際に用いるデータおよびテーブルは、このＲＯＭに格納されている。ＲＯＭは、ＥＰＲＯＭのような書き換え可能なＲＯＭでもよい。ＲＡＭには、ＣＰＵ１ｂによる演算のための作業領域が設けられる。車両の各部から送られてくるデータおよび車両の各部に送り出す制御信号は、ＲＡＭに一時的に記憶される。

内燃機関（以下、「エンジン」という）２は、筒内噴射式のガソリンエンジンである。エンジン２はたとえば４気筒を備えることができ、そのうちの１つの気筒のみが示されている。気筒のピストン３とシリンダヘッド４との間に燃焼室５が形成されている。ピストン３の上面の中央部には凹形状のキャビティ６が形成されている。

シリンダヘッド４には、燃焼室５に臨むように燃料噴射弁７が取り付けられている。燃料噴射弁７は、燃料パイプ８を介して高圧ポンプ９に接続されている。燃料は、図示しない燃料タンクから高圧ポンプ９で昇圧された後、燃料噴射弁７に供給される。燃料は、燃料噴射弁７からピストン３のキャビティ６に向かって噴射されると共に、キャビティ６を含むピストン３の上面に衝突して燃料噴流を形成する。燃料噴射弁７の開弁時間は、ＥＣＵ１により制御される。

燃料圧（ＰＦ）センサ１０が、燃料噴射弁７の近傍に設けられており、噴射する燃料の圧力を検出し、それをＥＣＵ１に送る。

点火プラグ１１が、燃焼室５に取り付けられており、ＥＣＵ１からの制御信号に従って火花を飛ばし、燃焼室５内の混合気を燃焼させる。

エンジン２には、吸気弁１２を介して吸気管１３が連結されている。吸気管１３の上流側にはスロットル弁１４が設けられている。スロットル弁１４の開度は、ＥＣＵ１によって制御される。スロットル弁１４に連結されたスロットル弁開度センサ（θＴＨ）１５は、スロットル弁１４の開度を検出し、これをＥＣＵ１に供給する。

吸気管圧力（Ｐｂ）センサ１６および吸気温（Ｔａ）センサ１７は、吸気管１３のスロットル弁１４の下流側に設けられており、吸気管圧力Ｐｂおよび吸気温ＴＡをそれぞれ検出し、ＥＣＵ１に送る。

エンジン水温（ＴＷ）センサ１８は、エンジン２のシリンダブロックの、冷却水が充満した気筒周壁（図示せず）に取り付けられ、エンジン冷却水の温度ＴＷを検出し、それをＥＣＵ１に送る。

エンジン２には、クランク角（ＣＲＫ）センサ１９が設けられている。クランク角センサ１９は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ１に出力する。ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（たとえば、３０度）で出力されるパルス信号である。ＥＣＵ１は、該ＣＲＫ信号に応じ、エンジン２の回転数ＮＥを算出する。さらに、ＴＤＣ信号は、ピストンのＴＤＣ位置に関連したクランク角度で出力されるパルス信号である。

エンジン２の下流側には、排気弁２１を介して排気管２２が連結されている。排気管２２には、排ガスの空燃比を検出するリニア空燃比センサ（ＬＡＦ）２３が設けられている。リニア空燃比センサ２３は、リーンからリッチにわたる広範囲の空燃比を検出する。検出された空燃比は、ＥＣＵ１に送られる。リニア空燃比センサの下流には、理論空燃比の運転状態の時にＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘについて最大の浄化作用を実現する三元触媒２４が設けられている。

三元触媒２４の下流には、Ｏ_２センサ２５が設けられている。Ｏ_２センサ２５は、２値型の排気ガス濃度センサである。Ｏ_２センサ２５は、空燃比が理論空燃比よりもリッチであるとき高レベルの信号を出力し、空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき低レベルの信号を出力する。出力された電気信号は、ＥＣＵ１に送られる。Ｏ_２センサ２５の下流には、吸着型ＮＯｘ触媒２６が設けられている。吸着型ＮＯｘ触媒２６は、酸化雰囲気においてはＮＯｘを吸着し、還元雰囲気中においてはＮＯｘを還元する。

ＥＣＵ１に向けて送られた信号は入力インターフェース１ａに渡される。入力インターフェース１ａは、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する。ＣＰＵ１ｂは、変換されたデジタル信号を処理し、メモリ１ｃに格納されているプログラムに従って演算を実行し、車両の各部のアクチュエータに送る制御信号を作り出す。出力インターフェース１ｄは、これらの制御信号を、燃料噴射弁７、点火プラグ１１、スロットル弁１４、およびその他のアクチュエータに送る。

図２は、本願発明の一実施形態に従う、４つの噴射モードを示す。それぞれの燃焼サイクルにおいて、エンジンの運転状態に応じ、いずれかの噴射モードが選択される。

モード１：１つの燃焼サイクルにおいて、吸入行程噴射のみを実施する。

モード２：１つの燃焼サイクルにおいて、圧縮行程噴射のみを実施する。

モード３：１つの燃焼サイクルにおいて、吸入行程噴射と膨張行程噴射を実施する。

モード４：１つの燃焼サイクルにおいて、圧縮行程噴射と膨張行程噴射を実施する。

吸入行程噴射および圧縮行程噴射は、所望のエンジン出力を得るための主噴射であり、エンジンの運転状態に応じてどちらかが選択される。

吸入行程噴射では、燃焼室内に空気を吸入するための吸入行程の前半に、燃料が噴射される。吸入行程噴射は、混合気を、燃焼室内に均一に分散させながら、成層燃焼よりもリッチな状態で均一燃焼させる。吸入行程噴射は、エンジンの負荷が比較的大きい時（たとえば、加速時）に実施される。

圧縮行程噴射では、吸入した空気を圧縮するための圧縮行程の後半に、燃料が噴射される。圧縮行程噴射は、混合気を、点火プラグ付近に偏らせながら、極めてリーンな状態（たとえば、空燃比が２４以上）で成層燃焼させる。圧縮行程噴射は、エンジンの負荷が比較的小さい時（たとえば、アイドル運転時）に実施される。

膨張行程噴射は、触媒の浄化能力を向上させるための副噴射である。膨張行程噴射では、燃焼によってピストンが下方に移動する膨張行程中に、燃料が噴射される。噴射した燃料により、排ガスの温度を上昇させる。

吸着型ＮＯｘ触媒は、酸化雰囲気中では、ＳＯｘを吸着しやすい性質を持つ。ＳＯｘにより触媒が被毒されると、ＮＯｘの吸着能力が低下する。膨張行程噴射を実行することにより、還元雰囲気中で触媒温度を上昇させて、ＳＯｘを脱離させることができる。

どの燃焼サイクルで膨張行程噴射を実施するかについては、適切な任意の方法で決定することができる。たとえば、触媒に吸着したＳＯｘの量が所定値以上であることが検出された時、膨張行程噴射を実施する。触媒の活性度（これは、触媒の温度により判断することができる）に応じて、膨張行程中における噴射タイミングを、進角または遅角させてもよい。

代替的に、他の噴射モードを設定してもよい。たとえば、エンジン負荷が「中」程度であると判断した時、１つの燃焼サイクル中に吸入行程噴射と圧縮行程噴射の両方を実施する分割噴射を設定してもよい。このような分割噴射を設定することにより、吸入行程噴射と圧縮行程噴射の間のエンジン出力の段差を緩和することができる。

図３を参照して、付着燃料による燃料噴射量の補正について説明する。今回の燃焼サイクルにおいて、燃料噴射弁７から燃焼室内にＴｏｕｔ(n)の燃料が噴射されたと仮定する。ここで、ｎは燃焼サイクルを識別する識別子である。

この燃料噴射量Ｔｏｕｔ（ｎ）のうち、（Ａ×Ｔｏｕｔ(n)）に相当する量が、直接燃焼に寄与する。残りの量（１−Ａ）×Ｔｏｕｔ(n)は、すでに燃焼室内に付着している燃料Ｔｗｐ(n-1)中に、増分Ｆｗｉｎとして取り込まれる（式（１））。ここで、Ａは直接率と呼ばれ、今回の燃焼サイクルにおいて噴射された燃料のうち、該今回の燃料サイクルにおける燃焼に直接使用される燃料の割合を示し、０＜Ａ＜１で与えられる。

Ｆｗｉｎ(n)＝（１−Ａ）×Ｔｏｕｔ(n) （１）
付着燃料量Ｔｗｐ(n-1)のうち、Ｂ×Ｔｗｐ(n-1)に相当する量が燃焼に寄与する（式（２））。ここで、Ｂは持ち去り率と呼ばれ、付着燃料量Ｔｗｐ(n-1)のうち、今回の燃焼サイクルにおける燃焼に使用される燃料の割合を示し、０＜Ｂ＜１で与えられる。

Ｆｗｏｕｔ(n)＝Ｂ×Ｔｗｐ(n-1) （２）
結果として、（Ａ×Ｔｏｕｔ(n)）と、Ｆｗｏｕｔ(n)とを加えた値が、実際に、今回の燃焼サイクルで燃焼に使用される燃料の量である。

一方、所望のエンジン出力を得るため、今回の燃焼サイクルでエンジンに供給すべき燃料の量（要求燃料量と呼ぶ）Ｔｃｙｌ(n)が決定される。上記の燃料噴射量Ｔｏｕｔ(n)は、要求燃料量Ｔｃｙｌ(n)が、（Ａ×Ｔｏｕｔ(n)）＋Ｆｗｏｕｔ(n)に一致するように算出される（式（３）および（４））。

Ｔｃｙｌ(n)＝Ａ・Ｔｏｕｔ(n)＋Ｆｗｏｕｔ(n) （３）
Ｔｏｕｔ(n)＝（Ｔｃｙｌ(n)−Ｆｗｏｕｔ(n)）／Ａ
＝（Ｔｃｙｌ(n)−Ｂ×Ｔｗｐ(n-1)）／Ａ（４）
燃料噴射量Ｔｏｕｔ(n)が噴射されることに応じて、付着燃料は、式（５）に示すように更新される。

Ｔｗｐ(n)＝（１−Ｂ）×Ｔｗｐ(n-1)＋Ｆｗｉｎ(n) （５）
この実施例では、直接率Ａおよび持ち去り率Ｂは、エンジンの現在の運転状態（典型的には、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管圧力ＰＢ）に基づいて決定される。

図４は、本願発明の一実施形態に従う、燃料制御装置のブロック図である。各機能ブロックは、典型的には、メモリ１ｃに格納されるソフトウェアプログラムにより実現される。

要求燃料算出部５１は、式（６）に従い、エンジンの現在の運転状態に基づいて、要求燃料量Ｔｃｙｌ(n)を算出する。

Ｔｃｙｌ(n)＝Ｔｉ(n)×Ｋｔｏｔａｌ(n) （６）
Ｔｉは基本燃料であり、検出されたエンジン回転数ＮＥおよび吸気管圧力ＰＢに基づいて決定される。Ｋｔｏｔａｌは、補正係数を示す。Ｋｔｏｔａｌは、たとえば、エンジン水温ＴＷに応じて決定される補正係数Ｋtw、エンジン始動時の時に考慮されるKAST、エンジンの負荷状態に応じて決定される補正係数KWOT、吸気温度に応じて決定されるKTA、空燃比補正係数KO2等を乗算することにより算出される。

燃料噴射量算出部５２は、付着燃料更新部５５から、現在の付着燃料Ｔｗｐ(n-1)を受け取る。燃料噴射量算出部５２は、上記の式（４）に従い、今回の燃焼サイクルにおいて噴射すべき燃料の量Ｔｏｕｔ(n)を算出する。こうして、要求燃料量Ｔｃｙｌ(n)を付着燃料量Ｔｗｐ(n-1)によって補正することにより、燃料噴射量Ｔｏｕｔ(n)が得られる。

モード選択部５３は、エンジンの現在の運転状態に基づいて、上記のモード１から４のうちの１つを選択し、該選択されたモード番号を表す信号Ｍｏｄｅを生成する。生成されたモード信号は、噴射弁駆動部５４に渡される。

噴射弁駆動部５４は、受け取ったモード信号Ｍｏｄｅの値が１ならば、モード１の燃焼サイクルを実現するため、吸入行程が到来したことに応じて、燃料噴射量Ｔｏｕｔが噴射されるよう燃料噴射弁７を駆動する。

受け取ったモード信号Ｍｏｄｅの値が２ならば、モード２の燃焼サイクルを実現するため、圧縮行程が到来したことに応じて、燃料噴射量Ｔｏｕｔが噴射されるよう燃料噴射弁７を駆動する。

受け取ったモード信号Ｍｏｄｅの値が３ならば、モード３の燃焼サイクルを実現するため、吸入行程が到来したことに応じて、燃料噴射量Ｔｏｕｔが噴射されるよう燃料噴射弁７を駆動する。さらに、膨張行程が到来したことに応じて、所定の燃料Ｔｃｙｌ＿ｅｘｐが噴射されるよう燃料噴射弁７を駆動する。

受け取ったモード信号Ｍｏｄｅの値が４ならば、モード４の燃焼サイクルを実現するため、圧縮行程が到来したことに応じて、燃料噴射量Ｔｏｕｔが噴射されるよう燃料噴射弁７を駆動する。さらに、膨張行程が到来したことに応じて、所定の燃料Ｔｃｙｌ＿ｅｘｐが噴射されるよう燃料噴射弁７を駆動する。

膨張行程で噴射される燃料の量Ｔｃｙｌ＿ｅｘｐは、任意の適切な方法で決定することができる。たとえば、触媒に吸着されたＳｏｘの量に応じて決めてもよい。

付着燃料更新部５５は、モード信号Ｍｏｄｅを受け取る。モード信号Ｍｏｄｅの値が１ならば、吸入行程噴射が完了したことに応じて、付着燃料の更新処理を開始する。付着燃料更新部５５は、吸入行程中に噴射された燃料Ｔｏｕｔ(n)に基づき、式（１）に従って付着燃料の増分Ｆｗｉｎ(n)を算出する。

受け取ったモード信号Ｍｏｄｅの値が２ならば、圧縮行程噴射が完了したことに応じて、付着燃料の更新処理を開始する。付着燃料更新部５５は、圧縮行程中に噴射された燃料Ｔｏｕｔ(n)に基づき、式（１）に従って付着燃料の増分Ｆｗｉｎ(n)を算出する。

受け取ったモード信号Ｍｏｄｅの値が３ならば、吸入行程噴射については、式（１）に従って増分Ｆｗｉｎ(n)を算出し、膨張行程噴射については、該増分Ｆｗｉｎ(n)の算出を行わないようにする。

受け取ったモード信号Ｍｏｄｅの値が４ならば、圧縮行程噴射については、式（１）に従って増分Ｆｗｉｎ(n)を算出し、膨張行程噴射については、該増分Ｆｗｉｎ(n)の算出を行わないようにする。

付着燃料更新部５５は、こうして算出された増分Ｆｗｉｎ(n)を、現在の付着燃料の量“（１−Ｂ）×Ｔｗｐ(n-1)”に加算することにより、付着燃料の今回値Ｔｗｐ(n)を算出する（式（５）参照）。この付着燃料の今回値Ｔｗｐ(n)は、燃料噴射量算出部５２が次回の燃焼のために燃料噴射量Ｔｏｕｔ(n+1)を算出するのに用いられる。

このように、吸入および圧縮行程噴射については、付着燃料量の更新処理を実施し、膨張行程噴射については、付着燃料量の更新処理を実施しない。

膨張行程では、燃料室内の温度および圧力が高いので、噴射した燃料は、燃焼室の壁面やピストンの上面に付着することなく速やかに気化される。膨張行程について付着燃料の更新処理を実施すると、燃料噴射量が不適切に補正され、よって所望の空燃比を得られないおそれがある。

本願発明によれば、吸入および圧縮行程噴射については、付着燃料の更新処理を実施し、膨張行程噴射については、付着燃料の更新処理を実施しないので、燃料噴射量が適切に補正され、よって所望の空燃比を実現することができる。

図５は、噴射モードに従って燃料噴射量を算出するプロセスのフローチャートを示す。このプロセスは、燃焼サイクルにつき１回実施される。この実施例では、所与の燃焼サイクル”n”が開始するのに先立って該プロセスを実施する。

ステップＳ１において、上記の式（６）に従い、要求燃料量Ｔｃｙｌ(n)を算出する。ステップＳ２において、検出されたエンジン回転数ＮＥおよび吸気管圧力Ｐｂに基づいて所定のマップを参照し、直接率Ａおよび持ち去り率Ｂを求める。ステップＳ３において、式（２）に従い、前回の燃焼サイクルで算出された付着燃料量Ｔｗｐ(n-1)のうち、今回の燃焼サイクルで燃焼に寄与する付着燃料Ｆｗｏｕｔ(n)を算出する。

ステップＳ４において、今回の燃焼サイクルにおいて燃料カットを実施するかどうかを判断する。燃料カットは、エンジンへの燃料の供給を停止する動作である。今回の燃焼サイクルにおいて燃料カットを行うならば、ステップＳ５に進み、吸入、圧縮および膨張行程用の燃料噴射量Ｔｏｕｔ＿ｉｎｔ(n)、Ｔｏｕｔ＿ｃｍｐ(n)およびＴｏｕｔ＿ｅｘｐ(n)のすべてにゼロを設定し、燃料の供給を停止する。

ステップＳ６において、上記の式（４）に従って、今回の燃焼サイクルにおける燃焼のための燃料噴射量Ｔｏｕｔ(n)を算出する。

ステップＳ７において、モード信号Ｍｏｄｅの値を調べる。モード信号Ｍｏｄｅの値が１ならば、吸入行程噴射のみを実施することを示す。ステップＳ６で算出された燃料噴射量Ｔｏｕｔ(n)を吸入行程用の燃料噴射量Ｔｏｕｔ＿ｉｎｔ(n)に設定し、圧縮および膨張行程用の燃料噴射量Ｔｏｕｔ＿ｃｍｐ(n)およびＴｏｕｔ＿ｅｘｐ(n)には、ゼロを設定する（Ｓ８）。

ステップＳ９においてモード信号Ｍｏｄｅの値が２ならば、圧縮行程噴射のみを実施することを示す。ステップＳ６で算出された燃料噴射量Ｔｏｕｔ(n)を圧縮行程用の燃料噴射量Ｔｏｕｔ＿ｃｍｐ(n)に設定し、吸入および膨張行程用の燃料噴射量Ｔｏｕｔ＿ｉｎｔ(n)およびＴｏｕｔ＿ｅｘｐ(n)には、ゼロを設定する（Ｓ１０）。

ステップＳ１１においてモード信号Ｍｏｄｅの値が３ならば、吸入行程噴射と膨張行程噴射を実施することを示す。ステップＳ６で算出された燃料噴射量Ｔｏｕｔ(n)を吸入行程用の燃料噴射量Ｔｏｕｔ＿ｉｎｔ(n)に設定し、所定値Ｔｃｙｌ＿ｅｘｐを、膨張行程用の燃料噴射量Ｔｏｕｔ＿ｅｘｐ(n)に設定し、圧縮行程用の燃料噴射量Ｔｏｕｔ＿ｃｍｐ(n)には、ゼロを設定する（Ｓ１２）。

ステップＳ１３においてモード信号Ｍｏｄｅの値が４ならば、圧縮行程噴射と膨張行程噴射を実施することを示す。ステップＳ６で算出された燃料噴射量Ｔｏｕｔ(n)を圧縮行程用の燃料噴射量Ｔｏｕｔ＿ｃｍｐ(n)に設定し、所定値Ｔｃｙｌ＿ｅｘｐを、膨張行程用の燃料噴射量Ｔｏｕｔ＿ｅｘｐ(n)に設定し、吸入行程用の燃料噴射量Ｔｏｕｔ＿ｉｎｔ(n)には、ゼロを設定する（Ｓ１４）。

図６は、付着燃料を更新するプロセスを示すフローチャートである。このプロセスは、図５のプロセスにおいて算出された噴射量Ｔｏｕｔ＿ｉｎｔ(n)またはＴｏｕｔ＿ｃｍｐ(n)に従う主噴射が完了したことに応じて実施される。前述したように、Ｔｏｕｔ＿ｅｘｐ(n)に従う副噴射については付着燃料の更新処理を実施しないので、該副噴射が完了したかどうかにかかわらず、図６のプロセスは実施されることができる。

ステップＳ２１において、モード信号Ｍｏｄｅの値を調べる。モード信号Ｍｏｄｅの値が１または３ならば、今回の燃焼サイクルにおいて吸入行程噴射が行われたことを示す。ステップＳ２２に進み、吸入行程で噴射された燃料の量Ｔｏｕｔ＿ｉｎｔ(n)を、一時変数ｔｎｅｔｆｔｅｍｐに代入する。

吸入行程噴射でなければ、ステップＳ２３に進み、モード信号Ｍｏｄｅの値が２または４であるかどうかを調べる。モード信号Ｍｏｄｅの値が２または４ならば、今回の燃焼サイクルにおいて圧縮行程噴射が行われたことを示す。ステップＳ２４に進み、圧縮行程で噴射された燃料の量Ｔｏｕｔ＿ｃｍｐ(n)を、一時変数ｔｎｅｔｆｔｅｍｐに代入する。

ステップＳ２５では、上記の式（１）に従い、今回の燃焼サイクルの主噴射に起因して付着した燃料、すなわち増分Ｆｗｉｎ(n)を算出する。直接率Ａは、図６のステップＳ２で求められている。

ステップＳ２６に進み、式（５）に従って、付着燃料量を更新し、付着燃料の今回値Ｔｗｐ(n)を算出する。この今回値Ｔｗｐ(n)は、次回の燃焼サイクルのために図６のプロセスが実行される時に、ステップＳ３の演算を実行するのに用いられる。

こうして、図６のプロセスに示されるように、エンジン出力を生成するための吸入行程噴射および圧縮行程噴射については付着燃料の量が更新され、触媒の浄化能力を向上させるための（すなわち、エンジン出力には寄与しない）膨張行程噴射については、付着燃料の量は更新されない。

上記の実施形態では、触媒の浄化能力を向上させるための噴射を、膨張行程で行う。代替的に、触媒の浄化能力を向上させるための噴射を、排気行程で行うようにしてもよい。

このように、本願発明によれば、触媒の浄化能力の向上を図りながら、付着燃料による燃料噴射量の補正が噴射モードに従って行われるので、空燃比を所望の値に収束させることができる。

本発明は、他の内燃機関（たとえば、船外機）などにも適用が可能である。

この発明の一実施例に従う、内燃機関および制御装置を概略的に示す図。この発明の一実施例に従う、噴射モードを示す図。この発明の一実施例に従う、付着燃料量による補正の概念を示す図。この発明の一実施例に従う、燃料噴射制御装置の機能ブロック図。この発明の一実施例に従う、燃料噴射量を算出するプロセスのフローチャート。この発明の一実施例に従う、付着燃料を更新するプロセスのフローチャート。

符号の説明

１ＥＣＵ
２エンジン
３ピストン
５燃焼室
７燃料噴射弁

Claims

筒内噴射式の内燃機関のための、燃焼室に噴射する燃料の量を制御する装置であって、
燃焼サイクルの吸入行程および圧縮行程のいずれかまたは両方において燃料の主噴射を行い、該燃焼サイクルの膨張行程または排気行程において燃料の副噴射を行うように、燃料噴射弁を駆動する噴射弁駆動手段と、
前記主噴射については、該主噴射により噴射した燃料の量に基づいて、前記燃焼室内に付着している燃料の量を更新し、前記副噴射については、該副噴射により噴射した燃料の量に基づく該付着燃料量の更新を行わないようにして、今回の燃焼サイクルの終了時における付着燃料の量を算出する、付着燃料算出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、次回の燃焼サイクルにおいて該内燃機関に供給すべき燃料の量を要求燃料量として算出する算出手段と、
前記算出された付着燃料量によって、前記要求燃料量を補正する補正手段と、を備え、
前記噴射弁駆動手段は、前記次回の燃焼サイクルの主噴射において、前記補正された要求燃料量を噴射するよう前記燃料噴射弁を駆動する、燃料噴射制御装置。