JP2006037738A

JP2006037738A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2006037738A
Application number: JP2004214443A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Okubo; 重男大久保; Zenichiro Mashiki; 善一郎益城
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-22
Also published as: JP4667783B2

Abstract

【課題】筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタを備えた内燃機関において、燃料蒸発ガスのパージ処理実行時の不具合を避ける。
【解決手段】エンジンＥＣＵ３００は、パージ制御実行フラグがオン状態であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、噴き分け率（ＤＩ比率）ｒを算出するステップ（Ｓ１１０）と、筒内噴射用インジェクタの噴射量Ｑ＿ＤＩを要求燃料噴射量Ｑ×噴き分け率ｒとして算出し、吸気通路噴射用インジェクタの噴射量Ｑ＿ＰＦＩを（Ｑ×（１−ｒ））−ＦＰＧとして算出するステップ（Ｓ１２０）とを含むプログラムを実行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、筒内に向けて燃料を噴射する第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）と吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関の制御装置に関し、特に、燃料蒸発ガスのパージ処理を実行する際の制御に関する。

機関吸気通路内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射弁（背景技術においては、吸気通路噴射用インジェクタ）と、機関燃焼室内に常時燃料を噴射するための第２の燃料噴射弁（背景技術においては、筒内噴射用インジェクタ）とを具備し、機関負荷が予め定められた設定負荷よりも低いときには第１燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）からの燃料噴射を停止するとともに機関負荷が設定負荷よりも高いときには第１燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）から燃料を噴射するようにした内燃機関が公知である。この内燃機関では両燃料噴射弁から噴射される燃料の合計である全噴射量が機関負荷の関数として予め定められており、この全噴射量は機関負荷が高くなるほど増大せしめられる。

特開平５−２３１２２１号公報（特許文献１）は、このような内燃機関における、吸気通路噴射用インジェクタによる燃料噴射の開始時および停止時に機関出力トルクが変動するのを阻止する燃料噴射式内燃機関を開示する。この燃料噴射式内燃機関は、機関吸気通路内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射弁と、機関燃焼室内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射弁とを具備し、機関の運転状態が予め定められた運転領域内にあるときには第１燃料噴射弁からの燃料噴射を停止するとともに機関の運転状態が上記予め定められた運転領域外となったときには第１燃料噴射弁から燃料を噴射するようにした内燃機関において、第１燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されたときに吸気通路内壁面に付着する付着燃料量を推定しかつ第１燃料噴射弁からの燃料噴射が停止されたときに機関燃焼室内に流入する付着燃料の流入量を推定する手段を具備する。第１燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されたときに第２燃料噴射弁からの噴射燃料量を上記付着燃料量だけ増量補正するとともに、第１燃料噴射弁からの燃料噴射が停止されたときに第２燃料噴射弁からの噴射燃料量を上記流入量だけ減量補正する。

この燃料噴射式内燃機関によると、第１燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されたときに第２燃料噴射弁からの噴射燃料量を付着燃料量だけ増量補正することによって実際に機関燃焼室内に供給される燃料量が要求燃料量となり、第１燃料噴射弁からの燃料噴射が停止されたときに第２燃料噴射弁からの噴射燃料量を流入量だけ減量補正することによって実際に機関燃焼室内に供給される燃料量が要求燃料量となる。その結果、第１燃料噴射弁からの燃料噴射の開始時および停止時に機関出力トルクが変動するのを阻止することができる。
特開平５−２３１２２１号公報

一般的に、内燃機関を搭載した車両においては、燃料タンク等からの蒸発燃料（ペーパ）をキャニスター等の捕集装置に一時的に吸着し、内燃機関の運転状態に応じてキャニスター等の捕集装置に吸着されていた燃料蒸発ガスをパージして内燃機関の吸気系に導入することにより、燃料蒸発ガスが大気に放散されることを防止している。

このように、燃料蒸発ガスをパージして内燃機関の吸気系に導入するパージ処理の実行時においては、パージされる燃料蒸発ガスの濃度、いわゆるパージガス濃度とその流量とに依存するパージ燃料量がインジェクタから噴射される燃料量に加えて機関に導入される。この結果、空燃比の変動を生じ燃焼が悪化することから、このようなパージ処理を実行する際には、燃料噴射量の補正を実行して、内燃機関の性能の低下やエミッションの悪化という問題を避けることが要求される。

しかしながら、上記の特許文献１には、このようなパージ処理の実行の際における燃料噴射量の補正についての記載がない。そのため、特許文献１に開示された燃料噴射式内燃機関によると、第１燃料噴射弁からの燃料噴射の開始時および停止時に機関出力トルクが変動することを阻止できても、パージ処理実行時の問題（たとえばデポジットの付着による性能低下、空燃比の変動によるエミッション悪化）を解決し得ない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、筒内に燃料を噴射する第１の燃料噴射手段と吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射手段とで噴射燃料を分担する内燃機関において、パージ処理実行の際の内燃機関の性能低下やエミッションの悪化を避けることができる、内燃機関の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備え、燃料蒸発ガスのパージ処理を実行する内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関に要求される条件に基づいて、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、パージ処理の実行時に、導入されるパージ燃料量に対応する燃料噴射量の補正を、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段の少なくとも一方を用いて行なうように、燃料噴射手段を制御するためのパージ制御手段とを含む。パージ制御手段は、燃料噴射が第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段とで分担されている領域において、第１の燃料噴射手段の正常動作を確保できるように、燃料噴射手段を制御するための手段を含む。

第１の発明によると、パージ制御手段により、パージ処理が実行される際において、第１の燃料噴射手段（たとえば筒内噴射用インジェクタ）から噴射される燃料を、１）変化しないようにしたり、２）変化しにくいようにしたり、３）吸気通路噴射用インジェクタを用いた補正ができない場合にのみ変化するようにして、導入されるパージ燃料量に対応する燃料噴射量の補正を行なう。これにより、パージ処理の前後で、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料量が変化しないまたは極力変化しないことになる。このことにより、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料量を、たとえば、分担率に対応させてパージ燃料量に対応する燃料噴射量を減少させる場合と比較すると、筒内噴射用インジェクタの先端温度が上昇しないのでデポジットの堆積を防止することができる。また、筒内噴射用インジェクタは高圧で噴射するため、その噴射量のばらつきが、低圧で噴射する第２の燃料噴射手段（たとえば吸気通路噴射用インジェクタ）よりも大きくなる。筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量を減少させてしまうと、そのばらつきのためにパージ処理を実行する前の空燃比制御の学習値を適用できなくなる。一方、第１の発明のように、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料量を変化しないまたは変化しにくいようにすると、この学習値を適用できる。さらに、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量を最小燃料噴射量近傍まで減少させてしまうと、燃料噴射期間に対する実噴射量の関係におけるリニアリティがない領域に入る場合がある。このため、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量を減少させてしまうと、より大きな不具合が発生する可能性がある。一方、第１の発明のように、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料量を変化しないまたは変化しにくいようにすると、このような不具合を回避できる。このようにして、筒内噴射用インジェクタの正常動作を確保することができる。すなわち、パージ処理の実行時には、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量ではなく吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量を変化させ、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量を極力変化させないようにして筒内噴射用インジェクタの正常動作を確保できる。そして、パージ燃料量に対応する燃料噴射量分を補正して、全体としての空燃比制御を満足させることができるのでエミッションの悪化を防止でき、またデポジットの付着による機関性能の低下を防止できる。その結果、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで、噴射燃料を分担する内燃機関において、パージ処理実行の際の内燃機関の性能低下やエミッションの悪化を避けることができる内燃機関の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、パージ制御手段は、第２の燃料噴射手段を用いて補正を行ない、第１の燃料噴射手段の燃料噴射量を変化させないように、燃料噴射手段を制御するための手段を含む。

第２の発明によると、パージ制御手段により、パージ処理が実行される際において、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料を、変化しないようにして、導入されるパージ燃料量に対応する燃料噴射量の補正を行なう。これにより、パージ処理の前後で、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料量が変化しないことになる。このことにより、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料量を、たとえば、分担率に対応させてパージ燃料量に対応する燃料噴射量を減少させる場合と比較すると、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量が減らないので筒内噴射用インジェクタの先端温度が上昇せずデポジットの堆積を防止することができ、筒内噴射用インジェクタの正常動作を確保することができる。

第３の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、パージ制御手段は、第２の燃料噴射手段を用いた補正の割合が第１の燃料噴射手段を用いた補正の割合よりも大きくなるように、燃料噴射手段を制御するための手段を含む。

第３の発明によると、パージ制御手段により、パージ処理が実行される際において、吸気通路噴射用インジェクタを用いた補正の割合が筒内噴射用インジェクタを用いた補正の割合よりも大きくなるように制御される。これにより、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料が極力変化しないようにしつつ、導入されるパージ燃料量に対応する燃料噴射量の補正を行なう。これにより、パージ処理の前後で、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料量が変化しにくいことになる。このことにより、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料量を、たとえば、分担率に対応させてパージ燃料量に対応する燃料噴射量を減少させる場合と比較すると、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量が減りにくいので筒内噴射用インジェクタの先端温度が上昇しにくくなりデポジットの堆積を防止することができ、筒内噴射用インジェクタの正常動作を確保することができる。

第４の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、パージ制御手段は、第２の燃料噴射手段を用いた補正量が最大補正量を上回るまでは、第１の燃料噴射手段を用いた補正を行なわないように、燃料噴射手段を制御するための手段を含む。

第４の発明によると、パージ制御手段により、パージ処理が実行される際において、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料は、吸気通路噴射用インジェクタによる補正量が最大補正量を上回るまでは、変化しないようにして、できる限り吸気通路噴射用インジェクタを用いて、導入されるパージ燃料量に対応する燃料噴射量の補正を行なう。これにより、パージ処理の前後で、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料量が変化しない領域を広く設定できることになる。このことにより、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料量を、たとえば、分担率に対応させてパージ燃料量に対応する燃料噴射量を減少させる場合と比較すると、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量が減らない領域を広く設定でき、その領域においては筒内噴射用インジェクタの先端温度が上昇しないのでデポジットの堆積を防止することができ、筒内噴射用インジェクタの正常動作を確保することができる。

第５の発明に係る制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、第２の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである。

第５の発明によると、第１の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第２の燃料噴射手段である吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関において、パージ処理実行の際の内燃機関の性能低下やエミッションの悪化を避けることができる内燃機関の制御装置を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのようなエンジンに限定されるものではない。

図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。

各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されており、この燃料分配管１３０は燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁１４０を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５０に接続されている。なお、本実施の形態においては、２つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような１個のインジェクタを有する内燃機関であってもよい。

図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５０の吐出側は電磁スピル弁１５２を介して高圧燃料ポンプ１５０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁１５２の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁１５２が全開にされると、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁１５２はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。

一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧燃料ポンプ１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。

エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ(Read Only Memory)３２０、ＲＡＭ(Random Access Memory)３３０、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。

エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。

燃料分配管１３０には燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。

本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ₂センサを用いてもよい。

アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。

一方、燃料タンク２００に発生する燃料蒸発ガスを捕集する捕集容器であるキャニスタ２３０が、ペーパ通路２６０を介して燃料タンク２００に接続されており、さらにキャニスタ２３０はそこに捕集された燃料蒸発ガスをエンジン１０の吸気系に供給するためのパージ通路２８０に接続されている。そして、パージ通路２８０は、吸気ダクト４０のスロットルバルブ７０下流に開口されたパージポート２９０に連通されている。キャニスタ２３０の内部には、周知のように、燃料蒸発ガスを吸着する吸着剤（活性炭）が充填されており、パージ中にキャニスタ２３０内に逆止弁を介して大気を導入するための大気通路２７０が設けられている。さらに、パージ通路２８０には、パージ量を制御するパージ制御弁２５０が設けられており、このパージ制御弁２５０の開度がエンジンＥＣＵ３００によりデューティ制御されることで、キャニスタ２３０内でパージ処理される燃料蒸発ガス量、ひいてはエンジン１０に導入される燃料量（以下、パージ燃料量と記載する。）が制御されるように構成されている。パージ燃料量に対応する補正値が、パージ補正量ＦＰＧである。パージ処理時には、このパージ補正量ＦＰＧの分だけ減量させる必要がある。

図２に、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率（以下、直噴比率、ＤＩ比率（ｒ）とも記載する。）を表わすマップについて説明する。図２に示すように、このマップは、エンジン回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担比率が直噴比率（ＤＩ比率ｒ）として百分率で示されている。

図２に示すように、エンジン回転数と負荷率とにより定まる運転領域ごとに、直噴比率（ＤＩ比率ｒ）が設定されている。「直噴１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料噴射が行なわれる領域（ｒ＝１．０、ｒ＝１００％）であることを意味し、「直噴０〜２０％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が、全噴射量の０〜２０％である領域（ｒ＝０〜０．２）であることを意味している。たとえば、「直噴４０％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０から全噴射量の４０％が噴射され、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から全噴射量の６０％が噴射されることを示す。

図３を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ３００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

図３に示すフローチャートは、エンジン１０が始動された後、たとえば燃料ゲージの現在の燃料計値とエンジン停止時に記録されていた燃料計値とが比較演算されることによる給油の有無の判断および／またはエンジン停止中の気温の推移などに基づき、キャニスタ２３０内に捕集されている燃料蒸発ガス量が推定され、パージ処理が必要であるか否かが求められる。そして、パージ処理が必要であり、かつ可能であるとされたときに、図３に示すフローチャートによるパージガス濃度検出およびパージ処理実行制御ルーチンが開始される。このパージ処理が可能であるときとは、たとえばエンジン１０の吸入負圧が十分に発生している低速低負荷運転状態を挙げることができる。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、パージ制御弁２５０を小開度状態で瞬時開くように制御する。パージ制御弁２５０が小開度で開かれると、燃料蒸発ガスを含むパージガスがパージ通路２８０およびパージポート２９０を介してエンジン１０に導入される。

Ｓ２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、空燃比センサ４２０によりパージガスが導入されたときの燃焼ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する。

Ｓ３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、検出された空燃比（Ａ／Ｆ）に基づき、パージガス濃度を求める。詳しくは、パージガス導入前の空燃比に対し導入後の空燃比はリッチになるので、そのリッチの度合からパージガス濃度を求める。この両者の関係は、予め実験で求められマップ化されてＲＯＭ３２０に記憶されている。そして、求められたこのパージガス濃度は、ＲＡＭ３３０に記憶される。

Ｓ４０にて、エンジンＥＣＵ３００は、ＲＡＭ３３０に記憶されたパージガス濃度に基づき、エンジン１０に導入されるパージ燃料量が一定となるようにパージ制御弁２５０の開度を所定時間デューティ制御することにより、パージ制御を実行する。Ｓ５０にて、エンジンＥＣＵ３００は、Ｓ４０における処理中においてはパージ制御実行フラグをオン状態にセットする。

なお、パージ燃料量とはパージガス中に含まれる燃料量を意味し、運転状態の変動に伴う吸入負圧の変化にかかわらず一定となるように、パージ制御弁２５０の開度がデューティ制御されてパージガス流量が制御される。このときのデューティ比についても、パージガス濃度および吸入負圧をパラメータとして、予め実験で求められマップ化されてＲＯＭ３２０に記憶されている。なお、前述の通り、このパージ燃料量に対応する補正値がパージ補正量ＦＰＧである。

図４を参照して、パージ制御が実行されているときに、パージ燃料量を補正するプログラムの制御構造について説明する。図４に示す制御プログラムは所定時間ごとまたは所定のクランク角度ごとに実行される。

Ｓ１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、パージ制御実行フラグがオン状態であるか否かを判断する。パージ制御実行フラグがオン状態であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、噴き分け率ｒを算出する。このとき、図２に示すマップが用いられる。Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射量Ｑ＿ＤＩを、Ｑ＿ＤＩ＝Ｑ×ｒとして、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の噴射量Ｑ＿ＰＦＩを、Ｑ＿ＰＦＩ＝（Ｑ×（１−ｒ））−ＦＰＧとして算出する。このとき、Ｑは、エンジン１０の要求燃料噴射量である。

Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、Ｓ１２０にて算出された、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射量Ｑ＿ＤＩと吸気通路噴射用インジェクタ１２０の噴射量Ｑ＿ＰＦＩの噴射量に基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御し、燃料噴射の制御を実行する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ３００により実行されるエンジン１０のパージ処理時の噴き分け制御について説明する。以下においては、パージ処理の実行時について説明する。

図２に示すマップに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け制御が行なわれている場合において、パージ処理が実行された場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け率ｒが算出される（Ｓ１１０）。このとき、予め定められた図２に示すようなマップに基づいて、噴き分け率ｒが算出される。

要求燃料噴射量Ｑに噴き分け率ｒを乗算することにより筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射量Ｑ＿ＤＩが算出され、要求燃料噴射量Ｑに（１−ｒ）を乗算した値からパージ補正量ＦＰＧを減算することにより吸気通路噴射用インジェクタ１２０の噴射量Ｑ＿ＰＦＩが算出される（Ｓ１２０）。

図５（Ａ）に吸気通路噴射用インジェクタ１２０のパージ補正量の時間変化を、図５（Ｂ）に筒内噴射用インジェクタ１１０のパージ補正量の時間変化を示す。図５（Ｂ）に示すように、筒内噴射用インジェクタ１１０のパージ補正量は、時間ｔによらず０である。一方、図５（Ａ）に示すように、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のパージ補正量は、最大補正量ＦＰＧmaxＰに至るまでは、一様に上昇するように制御される。

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵにより制御されるエンジンシステムにおいては、パージ処理が実行される際に、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料を変化しないようにして、導入されるパージ燃料量に対応する燃料噴射量の補正を吸気通路噴射用インジェクタを用いて行なう。これにより、パージ処理の前後で、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料量が変化しないことになる。このことにより、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料を、たとえば、噴き分け率ｒに対応させてパージ燃料量に対応する燃料噴射量を燃焼させる場合と比較すると、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量が減らないので、筒内噴射用インジェクタの先端温度が上昇せずデポジットの堆積を防止することができ、筒内噴射用インジェクタの正常動作を確保することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、前述の第１の実施の形態に係る制御装置とは異なるプログラムを実行する。その他のハードウェア構成等（図１〜図３）は同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図６を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ３００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、図６に示すフローチャートの中で、前述の図４に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射量Ｑ＿ＤＩを、Ｑ＿ＤＩ＝（Ｑ×ｒ）−（ＦＰＧ×Ｂ）として、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の噴射量Ｑ＿ＰＦＩを、Ｑ＿ＰＦＩ＝（Ｑ×（１−ｒ））−（ＦＰＧ×Ａ）として算出する。ここで、Ａ，Ｂはそれぞれ定数であって、０＜Ｂ＜Ａ＜１かつＡ＋Ｂ＝１．０の関係を有する。すなわち、定数Ａの方が定数Ｂよりも大きいため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の噴射量であるＱ＿ＰＦＩがより大きくパージ補正量ＦＰＧの影響を受ける。

定数Ａが定数Ｂよりも大きい値に設定され、筒内噴射用インジェクタの噴射量Ｑ＿ＤＩが（Ｑ×ｒ）−（ＦＰＧ×Ｂ）として、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の噴射量Ｑ＿ＰＦＩがＱ＿ＰＦＩ＝（Ｑ×（１−ｒ））−（ＦＰＧ×Ａ）として算出される。

図７（Ａ）に吸気通路噴射用インジェクタ１２０のパージ補正量の時間変化を、図７（Ｂ）に筒内噴射用インジェクタ１１０のパージ補正量の時間変化を示す。図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、パージ処理が実行されると筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０のいずれもにおいてもパージ補正量ＦＰＧが分担して補正される。このとき、筒内噴射用インジェクタ１１０が分担する補正量の方が小さくなるように、定数Ｂが定数Ａよりも小さくなるように定められている。

このため、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、筒内噴射用インジェクタ１１０によるパージ補正量の変化の傾きの方が、吸気通路噴射用インジェクタ１２０によるパージ補正量の変化の傾きよりも小さくなっている。図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０のいずれにおいても、最大パージ補正量（筒内噴射用インジェクタの場合にはＦＰＧmaxＤ、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の場合にはＦＰＧmaxＰ）に到達すると、それ以上パージ補正量を大きくすることはできない。このような場合は、たとえば、補正された燃料噴射量が、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の最小燃料噴射量を下回るような場合である。

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵにより制御されるエンジンシステムにおいては、パージ処理が実行される際に、吸気通路噴射用インジェクタを用いた補正の割合が筒内噴射用インジェクタを用いた補正の割合よりも大きくなるように制御される。これにより、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料が極力変化しないようにしつつ、導入されるパージ燃料量に対応する燃料噴射量の補正が行なわれる。これにより、パージ処理の前後で、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料量が変化しにくいことになる。このことにより、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量が減りにくいので、筒内噴射用インジェクタの先端温度が上昇しにくくなりデポジットの堆積を防止することができ、筒内噴射用インジェクタの正常動作を確保することができる。

＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態に係る制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、前述の第１の実施の形態に係る制御装置および第２の実施の形態に係る制御装置とは異なるプログラムを実行する。その他のハードウェア構成等（図１〜図３）は同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図８を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ３００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、図８に示すフローチャートの中で、前述の図４に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ３００は、パージ補正量ＦＰＧが吸気通路噴射用インジェクタ１２０の最大パージ補正量ＦＰＧmaxＰよりも大きいか否かを判断する。パージ処理時に要求されるパージ補正量ＦＰＧが吸気通路噴射用インジェクタ１２０の最大パージ補正量ＦＰＧmaxＰよりも大きいと（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ３１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ）、処理はＳ３２０へ移される。

Ｓ３１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のパージ補正量ＦＰＧ＿ｐｆｉを、ＦＰＧ＿ｐｆｉ＝ＦＰＧmaxＰとして、筒内噴射用インジェクタ１１０のパージ補正量ＦＰＧ＿dｉを、ＦＰＧ＿dｉ＝ＦＰＧ−ＦＰＧmaxＰとして算出する。

Ｓ３２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のパージ補正量ＦＰＧ＿ｐｆｉを、ＦＰＧ＿ｐｆｉ＝ＦＰＧと、筒内噴射用インジェクタ１１０のパージ補正量ＦＰＧ＿dｉを、ＦＰＧ＿dｉ＝０として算出する。

Ｓ３３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の噴射量Ｑ＿ＰＦＩを、Ｑ＿ＰＦＩ＝（Ｑ×（１−ｒ））−ＦＰＧ＿ｐｆｉとして、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射量Ｑ＿ＤＩを、Ｑ＿ＤＩ＝（Ｑ×ｒ）−ＦＰＧ＿dｉとして算出する。

図２に示すマップに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け制御が行なわれている場合において、パージ処理が実行された場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、噴き分け率ｒが算出される（Ｓ１１０）。このとき、予め定められた図２に示すようなマップに基づいて、噴き分け率ｒが算出される。

パージ処理時に要求されるパージ補正量ＦＰＧが吸気通路噴射用インジェクタ１２０の最大パージ補正量ＦＰＧmaxＰ以下であると（Ｓ３００にてＮＯ）、吸気通路噴射用インジェクタ１２０によるパージ補正量ＦＰＧ＿ｐｆｉが要求されるパージ補正量ＦＰＧとして設定される。また、筒内噴射用インジェクタ１２０のパージ補正量ＦＰＧ＿dｉは０に設定される。

パージ処理時において要求されるパージ補正量ＦＰＧが増大してゆき、要求されるパージ補正量ＦＰＧが吸気通路噴射用インジェクタ１２０の最大パージ補正量ＦＰＧmaxＰよりも大きくなると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のパージ補正量ＦＰＧ＿ｐｆｉがＦＰＧmaxＰに固定され、筒内噴射用インジェクタ１１０のパージ補正量ＦＰＧ＿dｉがＦＰＧ＿dｉ＝ＦＰＧ−ＦＰＧmaxＰとして算出される。

図９（Ａ）に吸気通路噴射用インジェクタ１２０のパージ補正量の時間変化を、図９（Ｂ）に筒内噴射用インジェクタ１１０のパージ補正量の時間変化を示す。図９（Ａ）に示すようにパージ処理が実行され、要求されるパージ補正量ＦＰＧが増加するに従って、吸気通路噴射用インジェクタ１２０によるパージ補正量が増大してゆき、ＦＰＧmaxＰに到達する。吸気通路噴射用インジェクタ１２０によるパージ補正量が吸気通路噴射用インジェクタ１２０の最大パージ補正量ＦＰＧmaxＰに到達すると、図９（Ｂ）に示すように、筒内噴射用インジェクタ１１０によるパージ補正が実行されるようになる。図９（Ａ）に示すように吸気通路噴射用インジェクタ１２０によるパージ補正量の最大値はＦＰＧmaxＰであって、筒内噴射用インジェクタ１１０によるパージ補正量の最大値はＦＰＧmaxＤである。

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵにより制御されるエンジンシステムにおいては、パージ処理が実行される際に、吸気通路噴射用インジェクタによる補正量が最大補正量を上回るまでは、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料は変化しないように制御される。すなわち、できる限り吸気通路噴射用インジェクタを用いて導入されるパージ燃料量に対応する燃料噴射量の補正が行なわれる。これにより、パージ処理の前後で、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料量が変化しない領域を広く設定できることになる。筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量が減らない領域を広く設定でき、その領域においては筒内噴射用インジェクタの先端温度が上昇しないのでデポジットの堆積を防止することができ、筒内噴射用インジェクタの正常動作を確保することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンシステムの概略構成図である。筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとの噴き分け比率を示すマップを表す図である。本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その１）である。本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その２）である。本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるエンジンにおけるパージ補正量の変化を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるエンジンにおけるパージ補正量の変化を示す図である。本発明の第３の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。本発明の第３の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるエンジンにおけるパージ補正量の変化を示す図である。

符号の説明

１０エンジン、２０インテークマニホールド、３０サージタンク、４０吸気ダクト、４２エアフローメータ、５０エアクリーナ、６０電動モータ、７０スロットルバルブ、８０エキゾーストマニホールド、９０三元触媒コンバータ、１００アクセルペダル、１１０筒内噴射用インジェクタ、１１２気筒、１２０吸気通路噴射用インジェクタ、１３０燃料分配管、１４０逆止弁、１５０高圧燃料ポンプ、１５２電磁スピル弁、１６０燃料分配管（低圧側）、１７０燃料圧レギュレータ、１８０低圧燃料ポンプ、１９０燃料フィルタ、２００燃料タンク、３００エンジンＥＣＵ、３１０双方向性バス、３２０ＲＯＭ、３３０ＲＡＭ、３４０ＣＰＵ、３５０入力ポート、３６０出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０Ａ／Ｄ変換器、３８０水温センサ、４００燃料圧センサ、４２０空燃比センサ、４４０アクセル開度センサ、４６０回転数センサ。

Claims

筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備え、燃料蒸発ガスのパージ処理を実行する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関に要求される条件に基づいて、前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、
前記パージ処理の実行時に、導入されるパージ燃料量に対応する燃料噴射量の補正を、前記第１の燃料噴射手段および前記第２の燃料噴射手段の少なくとも一方を用いて行なうように、燃料噴射手段を制御するためのパージ制御手段とを含み、
前記パージ制御手段は、燃料噴射が前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段とで分担されている領域において、前記第１の燃料噴射手段の正常動作を確保できるように、燃料噴射手段を制御するための手段を含む、内燃機関の制御装置。
前記パージ制御手段は、前記第２の燃料噴射手段を用いて補正を行ない、前記第１の燃料噴射手段の燃料噴射量を変化させないように、燃料噴射手段を制御するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記パージ制御手段は、前記第２の燃料噴射手段を用いた補正の割合が前記第１の燃料噴射手段を用いた補正の割合よりも大きくなるように、燃料噴射手段を制御するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記パージ制御手段は、前記第２の燃料噴射手段を用いた補正量が最大補正量を上回るまでは、前記第１の燃料噴射手段を用いた補正を行なわないように、燃料噴射手段を制御するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
前記第２の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。