JP2007162529A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒内に供給される燃料の量がより確実に要求量となるように燃料噴射弁から噴射する燃料量を制御する。
【解決手段】吸気通路壁面に付着した燃料量を吸気通路噴射用基準増量分とし、筒内壁面に付着した燃料量を筒内噴射用基準増量分としたとき、機関温度が所定温度よりも低く且つ機関負荷が所定負荷よりも大きく且つ燃料が筒内壁面に付着する状態にあるときには吸気通路噴射弁１１Ａからの噴射量に対する増量分を吸気通路噴射用基準増量分よりも多くすると共に筒内噴射弁１１Ｂからの噴射量に対する増量分を筒内噴射用基準増量分よりも少なくし、機関温度が所定温度よりも高く或いは機関負荷が所定負荷よりも小さく且つ燃料が吸気通路壁面に付着する状態にあるときには筒内噴射弁からの噴射量に対する増量分を筒内噴射用基準増量分よりも多くすると共に吸気通路噴射弁からの噴射量に対する増量分を吸気通路噴射用基準増量分よりも少なくする。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

特許文献１に、吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えた内燃機関が記載されている。ここで、吸気通路内に燃料を噴射したとき、吸気通路の壁面に燃料が付着してしまうことがある。この場合、要求量の燃料が噴射されたとしても、筒内に吸入される燃料量は、要求量よりも少なくなってしまう。そこで、特許文献１に記載されている内燃機関では、吸気通路の壁面に付着してしまって筒内に吸入されない燃料の量だけ、燃料噴射弁から噴射する燃料の量を増量することによって、筒内に吸入される燃料量が要求量となるようにしている。

特開平５−２３１２２１号公報

ところで、上述したように、燃料噴射弁から噴射する燃料の量を増量したとしても、増量した分の燃料の一部が吸気通路の壁面に付着してしまい、その結果、筒内に吸入される燃料量が要求量にならない可能性がある。

そこで、本発明の目的は、筒内に供給される燃料の量がより確実に要求量となるように燃料噴射弁から噴射する燃料量を制御することにある。

上記課題を解決するために、１番目の発明では、吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路燃料噴射弁と、筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁とを備え、燃料噴射弁から噴射された燃料の少なくとも一部が吸気通路の壁面または筒内壁面に付着する状態にあるときに少なくとも一方の燃料噴射弁から噴射する燃料の量を増量する内燃機関において、吸気通路燃料噴射弁から噴射された燃料のうち吸気通路の壁面に付着した燃料の量を吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する吸気通路噴射用基準増量分とし、筒内燃料噴射弁から噴射された燃料のうち筒内壁面に付着した燃料の量を筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する筒内噴射用基準増量分としたとき、機関温度が所定温度よりも低く且つ機関負荷が所定負荷よりも大きいときであって筒内燃料噴射弁から噴射された燃料が筒内壁面に付着する状態にあるときには吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記吸気通路噴射用基準増量分よりも多くすると共にそれに対応して筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記筒内噴射用基準増量分よりも少なくし、機関温度が上記所定温度よりも高く或いは機関負荷が上記所定負荷よりも小さいときであって吸気通路燃料噴射弁から噴射された燃料が吸気通路の壁面に付着する状態にあるときには筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記筒内噴射用基準増量分よりも多くすると共にそれに対応して吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記吸気通路噴射用基準増量分よりも少なくする。

２番目の発明では、１番目の発明において、一方の燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を対応する基準増量分よりも多くすると共にそれに対応して他方の燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を対応する基準増量分よりも少なくするとき、両燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分の合計が上記吸気通路噴射用基準増量分と上記筒内噴射用基準増量分との合計に等しくなるように各燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を多くし或いは少なくする。

３番目の発明では、１または２番目の発明において、吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記吸気通路噴射用基準増量分よりも多くすると共にそれに対応して筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記筒内噴射用基準増量分よりも少なくするときに、吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分が筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分よりも多くなるようにする。

４番目の発明では、１〜３番目の発明において、筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記筒内噴射用基準増量分よりも多くすると共にそれに対応して吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記吸気通路噴射用基準増量分よりも少なくするときに、筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分が吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分よりも多くなるようにする。

５番目の発明では、３または４番目の発明において、一方の燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を対応する基準増量分よりも多くすると共にそれに対応して他方の燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を対応する基準増量分よりも少なくするとき、少なくされる方の増量分が零とされ、多くされる方の増量分が上記吸気通路噴射用基準増量分と上記筒内噴射用基準増量分とを合計した量とされる。

本発明によれば、増量した分の燃料が壁面に付着しづらい方の燃料噴射弁からの燃料噴射量を増量するので、筒内に供給される燃料の量がより確実に要求量となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１において、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はピストン、４はシリンダヘッド、５は燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポート、１０は点火栓、１１Ａは吸気ポート７に燃料を噴射する燃料噴射弁（以下「ポート噴射弁」という）、１１Ｂは燃焼室５内に燃料を噴射する燃料噴射弁（以下「筒内噴射弁」という）をそれぞれ示す。図１には、筒内噴射弁１１Ｂから燃料Ｆが噴射されたところが示されている。

各気筒の吸気ポート７は、対応する吸気枝管１３を介してサージタンク１４に連結される。サージタンク１４は、吸気ダクト１５およびエアフロメータ１６を介してエアクリーナ（図示せず）に連結される。吸気ダクト１５内には、ステップモータ１７によって駆動されるスロットル弁１８が配置される。一方、各気筒の排気ポート９は、対応する排気枝管１９に連結される。排気枝管１９とサージタンク１４とは、再循環排気（以下、「ＥＧＲ」という）通路２６を介して互いに連結され、このＥＧＲ通路２６内には、ＥＧＲ制御弁２７が配置される。

ところで、本実施形態では、各燃料噴射弁から噴射する燃料の量を以下のように決定する。すなわち、本実施形態では、機関回転数と要求負荷とに応じて燃焼室５内に吸入させるべき量の空気を燃焼室内に吸入させることができるスロットル弁１８の開度（以下「目標スロットル開度」という）ＤＴを図２に示されているマップから機関回転数Ｎと要求負荷Ｌとに基づいて読み出す。

そして、これと同時に、燃焼室内に吸入される空気の量（以下「吸気量」という）に応じて燃焼室内に供給すべきトータルの燃料量ＱＴを算出する。そして、このトータルの燃料量ＱＴのうち、ポート噴射弁１１Ａから噴射させるべき燃料量の割合ＲＰを図３に示されているマップから要求負荷Ｌと内燃機関を冷却する冷却水の温度（この温度は、内燃機関の温度を代表するものであり、以下これを「冷却水温」という）ＴＷとに基づいて読み出す。そして、ポート噴射弁１１Ａから噴射させるべき燃料の量（以下「ポート噴射用基準燃料量」という）ＱＰｂを次式１に従って算出すると共に、筒内噴射弁１１Ｂから噴射させるべき燃料の量（以下「筒内噴射用基準燃料量」という）ＱＣｂを次式２に従って算出する。
ＱＰｂ＝ＱＴ×ＲＰ …（１）
ＱＣｂ＝ＱＴ×（１−ＲＰ） …（２）

そして、ポート噴射弁１１Ａからポート噴射用基準燃料量ＱＰｂの燃料を噴射させたときに吸気ポート７の壁面に付着する燃料の量（以下「ポート壁面付着燃料量」という）ΔＱＰを推定すると共に、筒内噴射弁１１Ｂから筒内噴射用基準燃料量ＱＣｂの燃料を噴射させたときに燃焼室５の壁面（以下「筒内壁面」ともいう）に付着する燃料の量（以下「筒内壁面付着燃料量」という）ΔＱＣを推定する。そして、最終的に、ポート噴射弁１１Ａから噴射させるべき燃料の量ＱＰを次式３に従って算出すると共に、筒内噴射弁１１Ｂから噴射させるべき燃料の量ＱＣを次式４に従って算出する。
ＱＰ＝ＱＰｂ＋（ΔＱＰ＋ΔＱＣ）×ＲＩ …（３）
ＱＣ＝ＱＣｂ＋（ΔＱＰ＋ΔＱＣ）×（１−ＲＩ） …（４）

ここで、上式３，４において、ＲＩは、図４に示されているマップから冷却水温ＴＷと要求負荷Ｌとに基づいて読み出される係数であって、本実施形態では、冷却水温ＴＷが予め定められた温度（以下「所定温度」という）ＴＷｔｈよりも低く且つ要求負荷Ｌが予め定められた負荷（以下「所定負荷」という）Ｌｔｈよりも大きい領域Ｘでは、「１」であって、その他の領域Ｙでは、「０」である。

これによれば、図４の領域Ｘでは、ポート噴射弁１１Ａから噴射させるべき燃料の量ＱＰは、ポート噴射用基準燃料量ＱＰｂに、ポート壁面付着燃料量ΔＱＰと筒内壁面付着燃料量ΔＱＣとを加えた量となり、筒内噴射弁１１Ｂから噴射させるべき燃料の量ＱＣは、筒内噴射用基準燃料量ＱＣｂとなる。すなわち、本実施形態によれば、冷却水温ＴＷが所定温度ＴＷｔｈよりも低く且つ要求負荷Ｌが所定負荷Ｌｔｈよりも大きいときには、筒内噴射弁から噴射されて筒内壁面に付着した燃料が燃焼せずに微粒子となってしまいやすく、この場合、微粒子の発生を抑制することを優先させたほうが好ましいことから、筒内壁面に付着してしまう燃料の分も、ポート噴射弁から噴射させるようにしている。

一方、図４の領域Ｙでは、ポート噴射弁１１Ａから噴射させるべき燃料の量ＱＰは、ポート噴射用基準燃料量ＱＰｂとなり、筒内噴射弁１１Ｂから噴射させるべき燃料の量ＱＣは、筒内噴射用基準燃料量ＱＣｂに、ポート壁面付着燃料量ΔＱＰと筒内壁面付着燃料量ΔＱＣとを加えた量となる。すなわち、本実施形態によれば、冷却水温ＴＷが所定温度ＴＷｔｈよりも高く或いは要求負荷Ｌが所定負荷Ｌｔｈよりも小さいときには、ポート噴射弁から噴射された燃料は、比較的、吸気ポート７の壁面に付着しやすいが、筒内噴射弁から噴射された燃料は、比較的、筒内壁面に付着しづらいことから、吸気ポート７の壁面に付着してしまう燃料の分も、筒内噴射弁から噴射させるようにしている。これによれば、基準燃料量に対して増量した分の燃料が壁面に付着しづらいので、燃焼室内に供給すべき量の燃料が燃焼室内に供給されることになる。

また、本実施形態では、冷却水温が比較的低く且つ要求負荷が比較的高いために、筒内噴射弁から噴射されて筒内壁面に付着した燃料が燃焼せずに微粒子となって燃焼室から排出されやすいときに、筒内噴射弁からの燃料噴射量を増量せずに、その分、ポート噴射弁からの燃料噴射量を増量している。したがって、本実施形態によれば、燃焼室での微粒子の発生を抑制することができ、或いは、燃焼室での微粒子の発生量を少ない量に維持することができる。

また、一般的に、筒内噴射弁から噴射された燃料よりも、ポート噴射弁から噴射された燃料のほうが壁面に付着しやすいが、本実施形態では、冷却水温が比較的低く且つ要求負荷が比較的高く、筒内噴射弁からの燃料噴射量をできるだけ多くしないほうが好ましいときにのみ、ポート噴射弁からの燃料噴射量を増量している。したがって、本実施形態によれば、全体として、壁面に付着する燃料の量を少ない量に維持することができる。

図５は、上述した実施形態に従って各燃料噴射弁から噴射させる燃料の量を決定するルーチンの一例を示している。図５のルーチンでは、まず初めに、ステップ１０において、吸気量に基づいて燃焼室５内に供給すべきトータルの燃料量ＱＴが算出される。次いで、ステップ１１において、ポート噴射弁１１Ａから噴射させるべき燃料量の割合ＲＰが図３に示されているマップから読み込まれる。次いで、ステップ１２において、ポート噴射用の基準燃料量（ポート噴射弁１１Ａから噴射させるべき燃料の量）ＱＰｂが上式１に従って算出されると共に、筒内噴射用の基準燃料量（筒内噴射弁１１Ｂから噴射させるべき燃料の量）ＱＣｂが上式２に従って算出される。

次いで、ステップ１３において、ポート壁面付着燃料量ΔＱＰが推定されると共に、筒内壁面付着燃料量ΔＱＣが推定される。次いで、ステップ１４において、現在の冷却水温ＴＷと要求負荷Ｌとの組合せが図４の領域Ｘ内にあるか否かが判別される。ここで、領域Ｘ内にあると判別されたときには、ステップ１５において、最終的にポート噴射弁から噴射させるべき燃料の量ＱＰが上式３に従って算出されると共に、最終的に筒内噴射弁から噴射させるべき燃料の量ＱＣが上式４に従って算出される。すなわち、このステップ１５では、結果的には、ポート噴射弁から噴射させるべき燃料の量ＱＰｂのみが増量補正されることになる。

一方、ステップ１４において、現在の冷却水温ＴＷと要求負荷Ｌとの組合せが図４の領域Ｘ内にない、すなわち、図４の領域Ｙ内にあると判別されたときには、ステップ１６において、最終的にポート噴射弁１１Ａから噴射させるべき燃料の量ＱＰが上式３に従って算出されると共に、最終的に筒内噴射弁１１Ｂから噴射させるべき燃料の量ＱＣが上式４に従って算出される。すなわち、このステップ１６では、結果的には、筒内噴射弁から噴射させるべき燃料の量ＱＣｂのみが増量補正されることになる。

なお、上述した実施形態では、図４の領域Ｘでの係数ＲＩを「１」とし、図４の領域Ｙでの係数ＲＩを「０」としているが、例えば、図４の領域Ｘでの係数ＲＩを「０．７」とすると共に図４の領域Ｙでの係数を「０．３」としたり、図４の領域Ｘでの係数ＲＩを「０．７」とすると共に図４の領域Ｙでの係数を「０．４」としたりしてもよい。すなわち、図４の領域Ｘでの係数ＲＩは、少なくとも、ポート噴射用の基準燃料量に対する増量分が筒内噴射用の基準燃料量に対する増量分よりも多くなるように設定されていればよく、また、図４の領域Ｙでの係数ＲＩは、少なくとも、筒内噴射用の基準燃料量に対する増量分がポート噴射用の基準燃料量に対する増量分よりも多くなるように設定されていればよい。

したがって、こうした観点では、本発明は、冷却水温ＴＷと要求負荷Ｌとの組合せが図４の領域Ｘ内にあるときには、ポート噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を筒内噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分よりも多くし、また、冷却水温ＴＷと要求負荷Ｌとの組合せが図４の領域Ｙ内にあるときには、筒内噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分をポート噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分よりも多くするものであると言える。

また、上式３，４の代わりに、次式５，６を採用すると共に、図４の領域Ｘでの係数ＲＩを、例えば、「１．２」とし、図４の領域Ｙでの係数ＲＩを、例えば、「０．８」としてもよい。
ＱＰ＝ＱＰｂ＋ΔＱＰ×ＲＩ …（５）
ＱＣ＝ＱＣｂ＋ΔＱＣ＋ΔＱＰ×（１−ＲＩ） …（６）
すなわち、これによれば、冷却水温ＴＷと要求負荷Ｌとの組合せが図４の領域Ｘ内にあるときには、ポート壁面付着燃料量ΔＱＰよりも多い量だけポート噴射弁からの燃料噴射量が増量され、ポート噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分と筒内噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分との合計がポート壁面付着燃料量ΔＱＰと筒内壁面付着燃料量ΔＱＣとの合計となるように筒内壁面付着燃料量ΔＱＣよりも少ない量だけ筒内噴射弁からの燃料噴射量が増量されることになる。一方、冷却水温ＴＷと要求負荷Ｌとの組合せが図４の領域Ｙ内にあるときには、筒内壁面付着燃料量ΔＱＰよりも多い量だけ筒内噴射弁からの燃料噴射量が増量され、筒内噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分とポート噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分との合計がポート壁面付着燃料量ΔＱＰと筒内壁面付着燃料量ΔＱＣとの合計となるようにポート壁面付着燃料量ΔＱＣよりも少ない量だけポート噴射弁からの燃料噴射量が増量されることになる。

したがって、こうした観点では、広くは、本発明は、両燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分の合計がポート壁面付着燃料量と筒内壁面付着燃料量との合計に等しくなるように、冷却水温ＴＷと要求負荷Ｌとの組合せが図４の領域Ｘ内にあるときには、ポート噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分をポート壁面付着燃料量よりも多くすると共に筒内噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を筒内壁面付着燃料量よりも少なくし、冷却水温ＴＷと要求負荷Ｌとの組合せが図４の領域Ｙ内にあるときには、筒内噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を筒内壁面付着燃料量よりも多くすると共にポート噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分をポート壁面付着燃料量よりも少なくするものと言える。

また、必ずしも、両燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分の合計がポート壁面付着燃料量と筒内壁面付着燃料量との合計に等しくなっていなくてもよい。したがって、こうした観点では、広くは、本発明は、単に、冷却水温ＴＷと要求負荷Ｌとの組合せが図４の領域Ｘ内にあるときには、ポート噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分をポート壁面付着燃料量よりも多くすると共に筒内噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を筒内壁面付着燃料量よりも少なくし、冷却水温ＴＷと要求負荷Ｌとの組合せが図４の領域Ｙ内にあるときには、筒内噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を筒内壁面付着燃料量よりも多くすると共にポート噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分をポート壁面付着燃料量よりも少なくするものと言える。

本発明が適用される内燃機関の全体図である。 スロットル開度を決定するときに用いられるマップを示した図である。 各燃料噴射弁から噴射させる燃料量を決定するときに用いられるマップを示した図である。 各燃料噴射弁から噴射させる燃料量に対する増量分を決定するときに用いられるマップを示した図である。 各燃料噴射弁から噴射させる燃料の量を決定するルーチンの一例を示した図である。

符号の説明

１ 機関本体
５ 燃焼室
７ 吸気ポート
１０ 点火栓
１１Ａ ポート噴射弁
１１Ｂ 筒内噴射弁

Claims (5)

1. 吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路燃料噴射弁と、筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁とを備え、燃料噴射弁から噴射された燃料の少なくとも一部が吸気通路の壁面または筒内壁面に付着する状態にあるときに少なくとも一方の燃料噴射弁から噴射する燃料の量を増量する内燃機関において、吸気通路燃料噴射弁から噴射された燃料のうち吸気通路の壁面に付着した燃料の量を吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する吸気通路噴射用基準増量分とし、筒内燃料噴射弁から噴射された燃料のうち筒内壁面に付着した燃料の量を筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する筒内噴射用基準増量分としたとき、機関温度が所定温度よりも低く且つ機関負荷が所定負荷よりも大きいときであって筒内燃料噴射弁から噴射された燃料が筒内壁面に付着する状態にあるときには吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記吸気通路噴射用基準増量分よりも多くすると共にそれに対応して筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記筒内噴射用基準増量分よりも少なくし、機関温度が上記所定温度よりも高く或いは機関負荷が上記所定負荷よりも小さいときであって吸気通路燃料噴射弁から噴射された燃料が吸気通路の壁面に付着する状態にあるときには筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記筒内噴射用基準増量分よりも多くすると共にそれに対応して吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記吸気通路噴射用基準増量分よりも少なくすることを特徴とする内燃機関。
2. 一方の燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を対応する基準増量分よりも多くすると共にそれに対応して他方の燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を対応する基準増量分よりも少なくするとき、両燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分の合計が上記吸気通路噴射用基準増量分と上記筒内噴射用基準増量分との合計に等しくなるように各燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を多くし或いは少なくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記吸気通路噴射用基準増量分よりも多くすると共にそれに対応して筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記筒内噴射用基準増量分よりも少なくするときに、吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分が筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分よりも多くなるようにすることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
4. 筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記筒内噴射用基準増量分よりも多くすると共にそれに対応して吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を上記吸気通路噴射用基準増量分よりも少なくするときに、筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分が吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分よりも多くなるようにすることを特徴とする請求項１〜３に記載の内燃機関。
5. 一方の燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を対応する基準増量分よりも多くすると共にそれに対応して他方の燃料噴射弁からの燃料噴射量に対する増量分を対応する基準増量分よりも少なくするとき、少なくされる方の増量分が零とされ、多くされる方の増量分が上記吸気通路噴射用基準増量分と上記筒内噴射用基準増量分とを合計した量とされることを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関。

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