JP2007032315A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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、両インジェクタ間での燃料噴射分担比率を適切に設定する。
【解決手段】 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る内燃機関において、吸気通路噴射用インジェクタの高温時と非高温時（通常時）との間で、両インジェクタ間での燃料噴射分担比率（ＤＩ比率）の設定を切換える。具体的には、吸気通路噴射用インジェクタの高温時（Ｓ１１０にてＹＥＳ）には、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量が、同様のエンジン条件下での通常時（非高温時：Ｓ１１０にてＮＯ）における燃料噴射量設定よりも大きくなるように、ＤＩ比率の設定制御が行なわれる（Ｓ１２０，Ｓ１３０）。
【選択図】 図４

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関し、より特定的には、筒内に向けて燃料を噴射する第１の燃料噴射手段（筒内噴射インジェクタ）と吸気通路および／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（吸気通路噴射インジェクタ）とを備えた内燃機関の燃料噴射制御に関する。

エンジンの燃焼室に直接燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、吸気ポートに燃料噴射する吸気通路噴射用インジェクタとの両方を備えた内燃機関の構成が知られている。このような内燃機関を均質燃焼運転する際に、筒内噴射用インジェクタが高温に維持されることを好適に抑制するために、吸気通路噴射用インジェクタに加えて筒内噴射用インジェクタからも燃料噴射を併せて行なう構成が開示されている（たとえば特許文献１）。

また、特許文献２では、同様の内燃機関において、気筒内の燃料噴射の微粒化状態を考慮して、気筒内への燃料噴射量と吸気管内への燃料噴射量との分担比率を適切に設定する技術が開示されている。
特開２００２−３６４４０９号公報 特開２００１−３３６４３９号公報

上記のような内燃機関では、エンジンの良好な運転状態を得るためには、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間での燃料噴射分担比率の設定制御が重要である。したがって、種々の条件下でエンジンを適切に運転するためには、上記特許文献１，２に開示されたように筒内噴射用インジェクタ側での条件に着目するだけでなく、吸気通路噴射用インジェクタ側の条件に着目した燃料噴射分担比率を制御することが望ましい。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、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）と吸気通路および／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において、インジェクタの温度変化に応じて噴射特性が変化することを考慮して、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間での燃料噴射分担比率を適切に設定することである。

この発明による内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段が設けられた内燃機関を制御する。制御装置は、温度取得手段と、燃料噴射制御手段とを備える。温度取得手段は、第２の燃料噴射手段の温度を取得する。燃料噴射制御手段は、内燃機関の状態に基づいて、必要な全燃料噴射量および、第１および第２の燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御する。燃料噴射制御手段は、第１の分担比率設定手段と、第２の分担比率設定手段を含む。第１の分担比率設定手段は、記第２の燃料噴射手段の温度が所定温度未満であるときに、内燃機関の状態に基づいて分担比率を設定する。第２の分担比率設定手段は、第２の燃料噴射手段の温度が所定温度以上であるときに、内燃機関の状態に基づいて、分担比率を設定する。特に、第２の分担比率設定手段は、内燃機関の同様の状態に対応して、第２の燃料噴射手段による吸気通路燃料噴射量が、第１の分担比率設定手段によって設定される分担比率に従う吸気通路燃料噴射量以上となるように、分担比率を設定する。

上記内燃機関の制御装置では、第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）の高温時には、通常時（第２の燃料噴射手段の非高温時）と比較して、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射分担比率を相対的に高めるように燃料噴射を制御する。したがって、第２の燃料噴射手段の高温時に噴射量誤差（過少方向）が顕著となる少量の燃料噴射を回避するように、両燃料噴射手段間の分担比率を設定できる。これにより、第２の燃料噴射手段の高温時に、燃料噴射量誤差に起因して内燃機関の出力変動が発生することを防止できる。

好ましくは、この発明による内燃機関の制御装置では、第２の分担比率設定手段は、第２の燃料噴射手段による分担比率が所定量以下となることがないように分担比率を設定する。

上記内燃機関の制御装置では、第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）の高温時には、第２の燃料噴射手段による燃料噴射分担比率が最低でも所定の一定量以上確保されるようにガードする。これにより、第２の燃料噴射手段について、噴射量誤差（過少方向）が顕著となる高温時の少量燃料噴射を回避することができる。

また好ましくは、この発明による内燃機関の制御装置では、第２の分担比率設定手段は、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量が所定量以下となることがないように分担比率を設定する。

上記内燃機関の制御装置では、第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）の高温時には、第２の燃料噴射手段による燃料噴射量が最低でも所定の一定量以上確保されるようにガードする。これにより、第２の燃料噴射手段について、噴射量誤差（過少方向）が顕著となる高温時の少量燃料噴射を回避することができる。

あるいは好ましくは、この発明による内燃機関の制御装置では、第１および第２の燃料噴射手段の両方を用いて燃料噴射を行なう内燃機関の状態領域（噴き分け領域）において、第２の分担比率設定手段による分担比率に従った第２の燃料噴射手段による燃料噴射割合の最小値は、第１の分担比率設定手段による分担比率に従った第２の燃料噴射手段による燃料噴射割合の最小値よりも大きい。

上記内燃機関の制御装置では、噴き分け領域における第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）による噴射割合の最小値が、第２の燃料噴射手段の高温時において、通常時（第２の燃料噴射手段の非高温時）よりも大きくなるように燃料噴射分担比率を設定する。これにより、第２の燃料噴射手段について、噴射量誤差（過少方向）が顕著となる高温時の少量燃料噴射を回避することができる。

この発明の他の構成による内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段が設けられた内燃機関を制御する。制御装置は、温度取得手段と、第１の燃料噴射制御手段と、第２の燃料噴射制御手段とを備える。温度取得手段は、第２の燃料噴射手段の温度を取得する。第１の燃料噴射制御手段は、内燃機関の状態に基づいて、必要な全燃料噴射量および、第１および第２の燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御する。第２の燃料噴射制御手段は、第２の燃料噴射手段の温度が所定温度以上であり、かつ、第１の燃料噴射制御手段によって設定された第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量が所定量以下であるときに、全燃料噴射量が第１の燃料噴射手段から噴射されるように分担比率を制御する。

上記内燃機関の制御装置では、第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）の高温時に、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量が微量である場合には、全燃料噴射量が第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）から噴射されるように燃料噴射分担比率（ＤＩ比率）を設定する。これにより、第２の燃料噴射手段の高温時に噴射量誤差（過少方向）が顕著となる少量の燃料噴射を回避できる。この結果、第２の燃料噴射手段の高温時に、燃料噴射量誤差に起因して内燃機関の出力変動が発生することを防止できる。

この発明による内燃機関の制御装置は、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）と吸気通路および／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において、吸気通路噴射用インジェクタの温度上昇時にも燃料噴射誤差が生じ難いように燃料噴射分担比率を適切に設定して、内燃機関の運転状態を良好に維持できる。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中における同一または相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は繰返さないものとする。

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）により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（内燃機関）１０は、複数の気筒１１２♯１〜１１２♯４を備える。なお、以下では、気筒１１２♯１〜１１２♯４を区別することなく総括的に表記する場合には、単に気筒１１２、あるいは各気筒１１２と記載することとする。

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。

図１に示すように、各筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されている。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。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１９５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１９５に戻すように構成されている。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（エンジン冷却水温）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エンジン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。

また、インテークマニホールド２０、サージタンク３０および吸気ダクト４０に至る吸気経路のいずれかに大気温センサ４０５が設けられる。大気温センサ４０５は、吸入空気の温度に応じた出力電圧を発生する。大気温センサ４０５の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１５を介して入力ポート３５０に入力される。

クランク角センサ４８０は、エンジン１０のクランクシャフトに装着されたロータと、その近傍に配設されてロータの外周に設けられた突起の通過を検出する電磁ピックアップとを備えて構成されるものである。クランク角センサ４８０は、クランクシャフトの回転位相を検出するためのセンサであり、その出力は、上記突起の通過毎に発生されるパルス信号として、入力ポート３５０に与えられる。

エンジンＥＣＵ３００は、所定プログラムの実行により各センサからの信号に基づいて、エンジンシステムの全体動作を制御するための各種制御信号を生成する。これらの制御信号は、出力ポート３６０および駆動回路４７０を介して、エンジンシステムを構成する機器・回路群へ送出される。

本発明の実施の形態に係るエンジン１０では、各気筒１１２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の両方が設けられているため、上記のように算出された必要な全燃料噴射量について、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の間での燃料噴射分担制御を行なう必要がある。

以下では、両インジェクタ間での燃料噴射分担比率を、全燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量の比率である、ＤＩ比率ｒで示すこととする。すなわち、「ＤＩ比率ｒ＝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ことを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料噴射が行なわれることを意味する。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、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とで燃料噴射が分担して行なわれることを意味する。なお、筒内噴射用インジェクタ１１０は、気化潜熱効果による耐ノッキング性能の向上により、出力性能の上昇に寄与できる。また、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均質性向上効果による回転（トルク）変動抑制により、出力性能の上昇に寄与できる。

図２および図３は、図１に示したエンジンシステムにおけるＤＩ比率の基本的な設定マップを説明する図である。

図２および図３に示されるマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図２は、エンジン１０の温間用マップであって、図３は、エンジン１０の冷間用マップである。

図２および図３に示すように、これらのマップは、エンジン１０の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ＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。

図２および図３に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けてエンジン１０の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒを規定した。エンジン１０の温度が異なると、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の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン１０の温度を検知して、エンジン１０の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図２の温間時のマップを選択して、そうではないと図３に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン１０の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および／または吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御する。

図２および図３に設定されるエンジン１０の回転数と負荷率について説明する。図２のＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。また、図３のＮＥ（３）は２９００〜３１００ｒｐｍに設定されている。すなわち、ＮＥ（１）＜ＮＥ（３）である。その他、図２のＮＥ（２）や、図３のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。

図２および図３を比較すると、図２に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図３に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジン１０の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン１０が冷えている状態であるので、（たとえ、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しなくても）筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。

図２および図３を比較すると、エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射しても、エンジン１０の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。

図２に示す温間マップでは、負荷率ＫＬ（１）以下では、筒内噴射用インジェクタ１１０のみが用いられる。これは、エンジン１０の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。温間時においてはエンジン１０が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ１１０を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ１１０を閉塞させないことも考えられる。このため、この領域では、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた燃料噴射を行なっている。

図２および図３を比較すると、図３の冷間用マップにのみ「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域が存在する。これは、エンジン１０の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域（ＫＬ（３）以下）では吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみが使用されるということを示す。これはエンジン１０が冷えていてエンジン１０の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いる。

また、通常運転時以外の場合、エンジン１０がアイドル時の触媒暖気時の場合（非通常運転状態であるとき）、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ１１０が制御される。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。

ここで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の温度特性による燃料噴射量誤差の特性を考察すると、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の高温時には、噴射孔付近で燃料沸騰の発生による噴孔面積の縮小や、コイルの電気抵抗増大による電流立上がり時定数（無効噴射時間）の増加などにより、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射量が設定された燃料噴射量よりも少なくなり得る。このような燃量噴射量誤差は、開弁期間が短く、設定された燃料噴射量自体が少ない場合に大きくなる。

そこで、本実施の形態による燃料噴射制御では、図２および図３に示した基本的なＤＩ比率設定マップをベースとした上で、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の噴射量誤差（過少方向）が顕著となる高温時の少量燃料噴射が回避されるように、以下に説明するＤＩ比率設定を行なう。

図４を参照して、エンジンＥＣＵ３００は、ステップＳ１００において、エンジン１０の状態（たとえば、負荷率、回転数および冷却水温）を取得する。さらに、エンジンＥＣＵ３００は、ステップＳ１１０において、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の温度が高温であるかどうかを判定する。吸気通路噴射用インジェクタ１２０の温度は、たとえば燃料噴射量、エンジン回転数ＮＥ、負荷、燃料の温度、ＤＩ比率、吸気温度などをパラメータとして検知される。ステップＳ１１０では、この検知されたインジェクタ温度Ｔｉｎｊが判定温度Ｔｊと比較される。

Ｔｉｎｊ＜Ｔｊである場合には、エンジンＥＣＵ３００は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を通常状態（非高温状態）と判定して、ステップＳ１２０により通常のＤＩ比率設定を行なう。具体的には、ステップＳ１００で取得したエンジン状態に基づき、図２および図３に示した基本マップに従ってＤＩ比率を設定する。

これに対して、Ｔｉｎｊ≧Ｔｊである場合には、エンジンＥＣＵ３００は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を高温状態と判定して、ステップＳ１３０により、吸気通路噴射を通常時よりも増量するようなＤＩ比率設定を行なう。具体的には、ステップＳ１００で取得したエンジン状態に基づき、図５および図６に示した高温時マップに従ってＤＩ比率を設定する。

図５および図６に示されたマップは、図２および図３に示された通常時のＤＩ比率設定マップにそれぞれ対応する。すなわち、図５に示されたマップは、機関温間時での吸気通路噴射用インジェクタ１２０の高温時に用いられ、図６に示されたマップは、機関冷間時での吸気通路噴射用インジェクタ１２０の高温時に用いられる。

図５に示した高温時マップにおいても、エンジン回転数および負荷率に基づいて、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」となる領域、および「ＤＩ比率ｒ≠０％，１００％」となる両インジェクタ１１０，１２０での噴き分け領域５００は、図２に示した通常時マップと同様に設定される。ただし、図５に示した高温時マップでは、噴き分け領域５００内の各点においてＤＩ比率ｒは、図２の通常時マップの同一点でのＤＩ比率ｒ以下（すなわち、吸気通路噴射用インジェクタによる噴射割合が同等もしくは大きくなるように）に設定される。

同様に、図６に示した高温時マップでも、エンジン回転数および負荷率に基づいて、「ＤＩ比率ｒ＝０％」となる領域、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」となる領域、および「ＤＩ比率ｒ≠０％，１００％」となる両インジェクタ１１０，１２０での噴き分け領域５００は、図３に示した通常時マップと同様に設定される。ただし、図６に示した高温時マップでは、噴き分け領域５００内の各点においてＤＩ比率ｒは、図３の通常時マップの同一点でのＤＩ比率ｒ以下に設定される。

このように、同様のエンジン状態（本実施の形態では、冷却水温・回転数・負荷率）において、図５および図６に示した高温時マップによって設定されるＤＩ比率ｒは、図２および図３の通常時マップによって設定されるＤＩ比率ｒ以下である。すなわち、エンジンＥＣＵ３００は、同一のエンジン状態に対応して、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の高温時には、通常時（吸気通路噴射用インジェクタ１２０の非高温時）と比較して、吸気通路噴射用インジェクタによる燃料噴射割合が同等もしくは大きくなるように設定する。

特に、図５および図６のマップでは、高温時における吸気通路噴射用インジェクタ１２０の噴射特性を考慮して、ＤＩ比率ｒの最大値ｒｍａｘを設定して、噴き分け領域５００では、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射割合が最低でも（１００−ｒｍａｘ）％確保されるように設定することによって、吸気通路噴射用インジェクタ１２０による高温時の少量燃料噴射をより確実に回避できる。

あるいは、インジェクタ１１０，１２０による合計の燃料噴射量Ｑｔについても、エンジン回転数・負荷率に依存することに着目すれば、図５および図６のマップ値（ＤＩ比率ｒ）の設計時に、各点での吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射量、すなわちＱｔ・（１００−ｒ）％が所定量以上となるように考慮することも可能である。これによっても、吸気通路噴射用インジェクタ１２０による高温時の少量燃料噴射をより確実に回避できる。

以上のように、本実施の形態によるＤＩ比率設定制御では、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の高温時に、噴射量誤差（過少方向）が顕著となる少量の燃料噴射を回避するようにＤＩ比率を設定できる。これにより、吸気通路噴射用インジェクタ１２０での燃料噴射量誤差に起因して、エンジンの出力変動が発生することを防止できる。

なお、図４に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１００は本発明における「温度取得手段」を含み、ステップＳ１２０は本発明における「第１の分担比率設定手段」に対応し、ステップＳ１３０は本発明における「第２の分担比率設定手段」に対応する。
（ＤＩ比率設定マップの変形例）
図７および図８には、図１に示したエンジンシステムにおけるＤＩ比率の設定マップの変形例が示される。すなわち、図７および図８のマップは、燃料噴射制御において、図２および図３に示されたマップに代えて、これらのマップと同様に使用することができる。

図７（温間時）および図８（冷間時）に示された設定マップは、図２および図３に示された設定マップと比較して、低回転数領域の高負荷領域におけるＤＩ比率設定が異なる。

エンジン１０では、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させるようにしている。これらのＤＩ比率ｒの変化を図７および図８に十字の矢印で示す。

このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域（図７および図８で十字の矢印が記載された領域）以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射している領域（高回転側、低負荷側）においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。

また、図７および図８に示した設定マップにおける、その他の領域のＤＩ比率設定については、図２（温間時）および図３（冷間時）と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。

図９および図１０には、図７および図８に示された通常時のＤＩ比率設定マップにそれぞれ対応する、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の高温時に用いられるＤＩ比率設定マップが示される。すなわち、図９に示されたマップは、機関温間時での吸気通路噴射用インジェクタ１２０の高温時に用いられ、図１０に示されたマップは、機関冷間時での吸気通路噴射用インジェクタ１２０の高温時に用いられる。

図９および図１０に示された高温時マップと図７および図８に示された通常時マップとの関係は、既に説明した図５，図６の高温時マップと図２，図３の通常時マップとの関係と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。

図４に示したフローチャートに従うＤＩ比率設定制御において、図９および図１０に示された高温時マップは、図５および図６に示された高温時マップに代えて用いることができる。
（ＤＩ比率設定制御の変形例）
図１１は、発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置によるＤＩ比率設定制御の第１の変形例を説明するフローチャートである。

図１１を参照して、エンジンＥＣＵ３００は、ステップＳ１００によりエンジン１０の状態（たとえば、負荷率、回転数および冷却水温）を取得した後、ステップＳ１２０により、通常時マップ（図２，図３または図７，図８）に従ってＤＩ比率を設定する。

続いてエンジンＥＣＵ３００は、ステップＳ１１０により、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の温度Ｔｉｎｊが高温であるかどうかを判定する。

吸気通路噴射用インジェクタ１２０を通常状態（非高温状態）と判定した場合（ステップＳ１１０のＮＯ判定時）には、エンジンＥＣＵ３００は、ステップＳ２００により、ステップＳ１２０で設定された通常マップに従うＤＩ比率ｒを採用する。

これに対して、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を高温状態と判定した場合（ステップＳ１１０のＹＥＳ判定時）には、エンジンＥＣＵ３００は、ステップＳ２１０により、吸気通路噴射を通常時よりも増量するようなＤＩ比率設定を行なう。具体的には、ＤＩ比率ｒ≠０％，１００％のとき、すなわち噴き分け領域５００において、ステップＳ１２０で設定されたＤＩ比率ｒを必要に応じて修正する。

たとえば、噴き分け領域内でのＤＩ比率ｒの最大値ｒｍａｘ（すなわち、吸気通路噴射用インジェクタ１２０による燃料噴射分担割合の最小値）を設定しておき、ステップＳ１２０で設定されたＤＩ比率ｒがｒｍａｘより大きいときには、ｒ＝ｒｍａｘに修正する演算処理をステップＳ２１０で実行することができる。また、ステップＳ１２０で設定されたＤＩ比率ｒについて、一律にΔｒ減じる演算処理をステップＳ２１０で実行して、吸気通路噴射用インジェクタ１２０による燃料噴射分担割合を一律に増加させてもよい。

あるいは、ステップＳ１２０で設定されたＤＩ比率ｒに従う吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射量Ｑｐｉ、すなわちＱｐｉ＝Ｑｔ・（１００−ｒｍａｘ）％が所定量以上となるようにガードを設ける演算処理をステップＳ２１０で実行してもよい。この場合には、燃料噴射量Ｑｐｉがガード値Ｑｐｍｉｎ未満であるときは、Ｑｐｉ←Ｑｐｍｉｎへ強制的に修正され、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量もＱｔ−Ｑｐｍｉｎへ修正される。なお、ガード値Ｑｐｍｉｎは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の高温時に、噴射量誤差（過少方向）が顕著とならない領域に予め設定される。

このようなＤＩ比率設定制御によっても、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の高温時に、噴射量誤差（過少方向）が顕著となる少量の燃料噴射を回避するようにＤＩ比率を設定できる。これにより、吸気通路噴射用インジェクタ１２０での燃料噴射量誤差に起因して、エンジンの出力変動が発生することを防止できる。

図１１に示したＤＩ比率設定制御によれば、ステップＳ２１０での演算処理はマップ参照時と比較して増大するものの、ＤＩ比率設定マップを通常時と吸気通路噴射用インジェクタ１２０の高温時との２種類持つ必要がないので、エンジンＥＣＵ３００内のマップ格納メモリを縮小できる。

図１２は、発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置によるＤＩ比率設定制御の第２の変形例を説明するフローチャートである。

図１２に示したフローチャートでは、図１１に示したフローチャートと比較して、ステップＳ２１０に代えてステップＳ２２０およびＳ２３０が実行される。

エンジンＥＣＵ３００は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を高温状態と判定した場合（ステップＳ１１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２２０により、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射量Ｑｐｉが所定量以上確保されているか否かを判定する。具体的には、燃料噴射量Ｑｐｉがガード値Ｑｐｍｉｎ未満であるかどうかを判定する。

ステップＳ１２０で設定されたＤＩ比率ｒに従って、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射量が所定量以上確保されている場合（ステップＳ２２０にてＮＯ）には、エンジンＥＣＵ３００は、ステップＳ２００により、ステップＳ１２０で設定された通常マップに従うＤＩ比率ｒを採用する。

一方、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射量が微量である場合（ステップＳ２２０にてＹＥＳ）には、エンジンＥＣＵ３００は、ステップＳ２３０により、ＤＩ比率をｒ＝１００％に修正する。これにより、噴射量誤差（過少方向）が顕著に発生するおそれのある吸気通路噴射用インジェクタ１２０を不使用として、インジェクタ１１０，１２０による合計の燃料噴射量Ｑｔが筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射される。

このようなＤＩ比率設定制御によっても、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の高温時に、噴射量誤差（過少方向）が顕著となる少量の燃料噴射を回避するようにＤＩ比率を設定できる。

なお、図１１に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１２０，Ｓ２００は本発明における「第１の分担比率設定手段」に対応し、ステップＳ２１０は本発明における「第２の分担比率設定手段」に対応する。また、図１２に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１２０，Ｓ２００は本発明における「第１の燃料噴射制御手段」に対応し、ステップＳ２１０は本発明における「第２の燃料噴射制御手段」に対応する。

ここで、本実施の形態で説明したエンジン１０における好ましい燃料噴射についてさらに説明する。

エンジン１０においては、均質燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程とすることにより、成層燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることにより実現できる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることで、点火プラグ周りにリッチ混合気が偏在させることにより燃焼室全体としてはリーンな混合気に着火する成層燃焼を実現することができる。また、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程としても点火プラグ周りにリッチ混合気を偏在させることができれば、吸気行程噴射であっても成層燃焼を実現できる。

また、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖気時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態（アイドル状態）を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。

また、エンジン１０においては、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。ただし、上述したエンジン１０は、基本的な大部分の領域には（触媒暖気時にのみに行なわれる、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程噴射させ、筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程噴射させる弱成層燃焼領域以外を基本的な領域という）、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、吸気行程である。しかしながら、以下に示す理由があるので、燃焼安定化を目的として一時的に筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程噴射とするようにしてもよい。

筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。

さらに、エンジン１０の温度によらず（すなわち、温間時および冷間時のいずれの場合であっても）、オフアイドル時（アイドルスイッチがオフの場合、アクセルペダルが踏まれている場合）には、図２または図７に示す温間用のＤＩ比率マップを用いるようにしてもよい（すなわち、冷間および温間を問わず、低負荷領域において筒内噴射用インジェクタ１１０を用いる）。

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。

発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置によって制御されるエンジンシステムの概略構成図である。 図１に示したエンジンシステムにおける通常時のＤＩ比率設定マップ（機関温間時）の例を説明する図である。 図１に示したエンジンシステムにおける通常時のＤＩ比率設定マップ（機関冷間時）の例を説明する図である。 発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置によるＤＩ比率設定制御を説明するフローチャートである。 吸気通路噴射用インジェクタ高温時に用いられる、図３に対応するＤＩ比率設定マップ（機関温間時）の例を説明する図である。 吸気通路噴射用インジェクタ高温時に用いられる、図４に対応するＤＩ比率設定マップ（冷間時）の例を説明する図である。 図１に示したエンジンシステムにおける通常時のＤＩ比率設定マップ（機関温間時）の変形例を説明する図である。 図１に示したエンジンシステムにおける通常時のＤＩ比率設定マップ（機関冷間時）の変形例を説明する図である。 吸気通路噴射用インジェクタ高温時に用いられる、図７に対応するＤＩ比率設定マップ（機関温間時）の変形例を説明する図である。 吸気通路噴射用インジェクタ高温時に用いられる、図８に対応するＤＩ比率設定マップ（機関冷間時）の変形例を説明する図である。 発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置によるＤＩ比率設定制御の第１の変形例を説明するフローチャートである。 発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置によるＤＩ比率設定制御の第２の変形例を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ エンジン、２０ インテークマニホールド（吸気通路）、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、１３０，１６０ 燃料分配管、１４０ 逆止弁、１５０ 高圧燃料ポンプ、１５２ 電磁スピル弁、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、１９５ 燃料タンク、３００ エンジンＥＣＵ、３８０ 水温センサ、４００ 燃料圧センサ、４０５ 大気温センサ、４２０ 空燃比センサ、４４０ アクセル開度センサ、４６０ 回転数センサ、４８０ クランク角センサ、５００，５００♯ 噴き分け領域、ｒ ＤＩ比率、ｒｍａｘ ＤＩ比率最大値（噴き分け領域）、Ｔｉｎｊ インジェクタ温度、Ｔｊ 判定温度。

Claims (5)

1. 筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段が設けられた内燃機関の制御装置であって、
   前記第２の燃料噴射手段の温度を取得する温度取得手段と、
   前記内燃機関の状態に基づいて、必要な全燃料噴射量および、前記第１および第２の燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御する燃料噴射制御手段とを備え、
   前記燃料噴射制御手段は、
   前記第２の燃料噴射手段の温度が所定温度未満であるときに、前記内燃機関の状態に基づいて前記分担比率を設定する第１の分担比率設定手段と、
   前記第２の燃料噴射手段の温度が所定温度以上であるときに、前記内燃機関の状態に基づいて、前記分担比率を設定する第２の分担比率設定手段とを含み、
   前記第２の分担比率設定手段は、前記内燃機関の同様の状態に対応して、前記第２の燃料噴射手段による吸気通路燃料噴射量が、前記第１の分担比率設定手段によって設定される前記分担比率に従う吸気通路燃料噴射量以上となるように、前記分担比率を設定する、内燃機関の制御装置。
2. 前記第２の分担比率設定手段は、前記第２の燃料噴射手段による分担比率が所定量以下となることがないように前記分担比率を設定する、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記第２の分担比率設定手段は、前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量が所定量以下となることがないように前記分担比率を設定する、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記第１および第２の燃料噴射手段の両方を用いて燃料噴射を行なう前記内燃機関の状態領域において、前記第２の分担比率設定手段による前記分担比率に従った前記第２の燃料噴射手段による燃料噴射割合の最小値は、前記第１の分担比率設定手段による前記分担比率に従った前記第２の燃料噴射手段による燃料噴射割合の最小値よりも大きい、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
5. 筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段が設けられた内燃機関の制御装置であって、
   前記第２の燃料噴射手段の温度を取得する温度取得手段と、
   前記内燃機関の状態に基づいて、必要な全燃料噴射量および、前記第１および第２の燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御する第１の燃料噴射制御手段と、
   前記第２の燃料噴射手段の温度が所定温度以上であり、かつ、前記第１の燃料噴射制御手段によって設定された前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量が所定量以下であるときに、前記全燃料噴射量が前記第１の燃料噴射手段から噴射されるように前記分担比率を制御する第２の燃料噴射制御手段とを備える、内燃機関の制御装置。

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