JP2009257192A - 内燃機関の燃料噴射割合制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備えた内燃機関に適用される燃料噴射割合制御装置において、噴射割合(ポート噴射量/(ポート噴射量+筒内噴射量))が大きいほど燃料と新気との混合度合いが大きいことを利用して失火発生を抑制し得る装置の提供。
【解決手段】 この装置は、原則的に、噴射割合を、機関の運転状態に基づく基本噴射割合に決定する。一方、フューエルカット制御が実行中である場合にてフューエルカット制御が終了したときには、噴射割合を、基本噴射割合に補正係数KR(≧1)を乗じて補正した値に決定する。補正係数KRは、残留既燃ガス量Megrが大きいほど、アクセル操作量Accpの増加度合いが大きいほどより大きい値に決定され、冷却水温THWが高いほどより小さい値に決定される。これにより、フューエルカット制御が終了したときに、噴射割合が、失火の発生を抑制するための値となるように制御され得る。
【選択図】 図2
【解決手段】 この装置は、原則的に、噴射割合を、機関の運転状態に基づく基本噴射割合に決定する。一方、フューエルカット制御が実行中である場合にてフューエルカット制御が終了したときには、噴射割合を、基本噴射割合に補正係数KR(≧1)を乗じて補正した値に決定する。補正係数KRは、残留既燃ガス量Megrが大きいほど、アクセル操作量Accpの増加度合いが大きいほどより大きい値に決定され、冷却水温THWが高いほどより小さい値に決定される。これにより、フューエルカット制御が終了したときに、噴射割合が、失火の発生を抑制するための値となるように制御され得る。
【選択図】 図2
Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射割合制御装置に関する。
一般に、内燃機関(以下、「機関」と称呼することもある。)のピストンが上死点に対応する位置にある場合において、ピストン上面とシリンダヘッドとの間にデッドスペースが存在する。このことに起因して、機関の排気行程において既燃ガスが機関の燃焼室内から全て掃気されない場合が多い。このため、既燃ガスは機関の圧縮行程においても燃焼室内に残留し得る。特に、機関がEGR(Exhaust Gas Recirculation、排ガス再循環)制御の実行が可能に構成されている場合にEGR制御が実行されると、燃焼室内に残留している既燃ガスの量(以下、「残留既燃ガス量」と称呼する。)が大きくなる。
既燃ガスは、二酸化炭素、水等の不活性ガスにより構成されているため、燃焼室内にて燃料の燃焼に寄与しない。従って、燃焼室内に残留する既燃ガスは、燃焼室内にて燃料と新気(に含まれる酸素)との混合を阻害する。残留既燃ガス量が大きいと、その混合度合いが悪化し易い。
他方、低燃費化等の観点から、燃料の噴射を中断するフューエルカット制御が広く知られている。フューエルカット制御の実行中においては、燃料の燃焼による発熱も中断される。このため、フューエルカット制御が終了したときには、燃焼室内のガスの温度や燃焼室を構成する部材の温度が低い場合が多い。従って、例えば、フューエルカット制御が終了したときに残留既燃ガス量が大きいと、上記温度が低いこと、並びに、燃料と新気との混合度合いが悪化し易いことに起因して、燃料噴射がなされても失火が発生し易い。
上述した失火の発生を抑制する観点から、特許文献1に記載の制御装置では以下に説明する制御が実行される。即ち、フューエルカット制御が実行中である場合において、フューエルカット制御が終了したときに、1サイクルにおいて点火が複数回実行される。これにより、混合気が着火し得る機会が拡大され得、失火の発生が抑制され得る。
特開2004−197704号公報
ところで、従来より、機関の吸気弁よりも上流の吸気通路にて燃料を噴射するポート噴射手段と、燃焼室内にて燃料を直接噴射する筒内噴射手段とを備えた機関が広く知られている。以下、このように気筒毎にポート噴射手段と筒内噴射手段を備えたシステムを「デュアルインジェクションシステム」と称呼する。
このデュアルインジェクションシステムにおいては、機関の運転状態に基づいて、ポート噴射手段から噴射される燃料の量(以下、「ポート噴射量」と称呼する。)と前記筒内噴射手段から噴射される燃料の量(以下、「筒内噴射量」と称呼する。)の和に対する上記ポート噴射量の割合(以下、「ポート噴射割合」と称呼する。)が決定される場合が多い。このポート噴射割合に基づくポート噴射量及び筒内噴射量をもって、ポート噴射手段及び筒内噴射手段から燃料がそれぞれ噴射され得る。
筒内噴射手段により噴射された燃料は燃焼室内にて分散するものの、その分散する度合いは比較的小さい。このため、筒内噴射手段により噴射された燃料と新気との混合度合いは比較的小さい。従って、残留既燃ガス量が大きい場合や、燃焼室内のガスの温度等が低い場合にポート噴射割合が小さい値に決定されると(即ち、大きい筒内噴射量をもって筒内噴射手段から燃料が噴射されると)、特に失火が発生し易い。
機関がデュアルインジェクションシステムを備える場合に、例えば、上記特許文献1に記載の制御装置と同様、1サイクルにおいて点火が複数回実行することも考えられる。しかしながら、燃料と新気の混合度合いが特に小さくなり得るため、十分に失火を抑制することが困難であると考えられる。加えて、電気的な負荷が比較的大きくなり燃費が悪化するという事態が発生し得る。
従って、本発明の目的は、デュアルインジェクションシステムを備えた機関に適用される燃料噴射割合制御装置において、上記特許文献1に記載の制御装置における手法とは異なる手法により、失火の発生の抑制を達成し得るものを提供することにある。
本発明に係る第1の燃料噴射割合制御装置は、デュアルインジェクションシステムを備えた内燃機関にに適用され、前記内燃機関の運転状態に基づいて上記ポート噴射割合を決定するポート噴射割合決定手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記ポート噴射手段及び前記筒内噴射手段からの燃料噴射を中断するフューエルカット制御を行うフューエルカット制御手段とを備えている。
本発明に係る第1の燃料噴射割合制御装置の特徴は、前記ポート噴射割合決定手段が、前記フューエルカット制御が実行中である場合において、前記フューエルカット制御が終了したとき、前記フューエルカット制御が終了しないときに比して、前記ポート噴射割合をより大きい値に決定するように構成されたことにある。
ここにおいて、前記ポート噴射割合決定手段は、例えば、前記ポート噴射割合を前記内燃機関の運転状態に基づく基本ポート噴射割合に決定し、前記フューエルカット制御が実行中である場合において、前記フューエルカット制御が終了したとき、前記ポート噴射割合が前記基本ポート噴射割合よりも大きい値となるよう、前記ポート噴射割合を、前記基本ポート噴射割合を補正した値に決定するように構成されてもよい。
ポート噴射手段から噴射された燃料は吸気通路内にて分散する。吸気通路内での噴射における燃料の分散度合いは、燃焼室内での噴射におけるものに比して大きくなり得る。即ち、ポート噴射割合が大きいほど、燃料と新気との混合度合いが大きい混合気であって、吸気通路から燃焼室へ流入する混合気の量の(混合気の総量に対する)割合が大きくなる。
上記構成によれば、フューエルカット制御が終了したとき、即ち、中断されていた燃料噴射が再開したとき、大きいポート噴射割合をもって燃料噴射がなされ得る。従って、既燃ガスが燃焼室内に残留している場合であっても、機関の圧縮行程における燃料と新気との混合度合いが大きくされ得る。この結果、フューエルカット制御が終了したときに燃焼室内のガス等の温度が低い場合であっても、失火の発生が抑制され得る。
本発明に係る第2の燃料噴射割合制御装置は、上記デュアルインジェクションシステムを備えた内燃機関に適用され、上記第1の燃料噴射割合制御装置と同じポート噴射割合決定手段を備えている。
本発明に係る第2の燃料噴射割合制御装置の特徴は、前記ポート噴射割合決定手段が、前記内燃機関の運転速度の減速を要求する減速操作が実行されたか否かを判定する減速操作判定手段と、前記運転速度の加速を要求する加速操作が実行されたか否かを判定する加速操作判定手段とを備え、前記減速操作が実行されたと判定された場合において、前記減速操作が実行されてから最初に前記加速操作が実行されたと判定されたとき、前記加速操作が実行されたと判定されていないときに比して、前記ポート噴射割合をより大きい値に決定するように構成されたことにある。
ここにおいて、前記減速操作が実行されたと判定された場合とは、例えば、運転速度の加速度合いを操作する部材の操作量が所定期間に亘りゼロに維持された場合が挙げられる。また、前記減速操作が実行されたと判定された場合、フューエルカット制御が実行されてもよいし実行されなくてもよい。また、前記加速操作が実行されたと判定された場合とは、例えば、上記操作量がゼロからゼロよりも大きい所定操作量とされた場合が挙げられる。
ここにおいて、前記ポート噴射割合決定手段は、例えば、前記ポート噴射割合を前記内燃機関の運転状態に基づく基本ポート噴射割合に決定し、前記減速操作が実行されたと判定された場合において、前記減速操作が実行されてから最初に前記加速操作が実行されたと判定されたとき、前記ポート噴射割合が前記基本ポート噴射割合よりも大きい値となるよう、前記ポート噴射割合を、前記基本ポート噴射割合を補正した値に決定するように構成されてもよい。
上記減速操作が実行されると、上述したフューエルカット制御が実行される場合と同様、燃焼室内のガス等の温度が低くなる場合が多い。他方、加速操作が実行されると、負荷の増加(燃焼室内に吸入されるガスの増加等)に伴って、燃焼室内における燃料の分散が不均一となり易い。これらのことから、減速操作が実行されてから最初に加速操作が実行されたときにおいても、失火が発生し易い。上記構成によれば、このような場合における失火の発生が抑制され得る。
また、例えば、前記減速操作が実行されたと判定され、この判定がなされた以降に運転速度が基準速度よりも小さいと判定されたとき以降、燃料噴射量が所定量よりも小さく且つ加速度合いを操作する部材の操作量が所定操作量よりも小さい状態が継続する場合において、前記減速操作が実行されてから最初に前記加速操作が実行されたと判定されたときに、前記加速操作が実行されたと判定されていないときに比して、前記ポート噴射割合がより大きい値に決定されてもよい。
燃料噴射量が小さい状態が継続する場合において上述のように加速操作が実行されるときにおいても、燃焼室内のガス等の温度が低い場合が多いため失火が発生し易い。上記構成によれば、このような場合における失火の発生も抑制され得る。
また、例えば、機関が、既燃ガスが吸気通路に再循環することが可能に構成される場合(即ち、EGR制御が実行され得るように構成される場合)、上記フューエルカット制御が終了したときや、上記最初に加速操作が実行されたときに、残留既燃ガス量が大きい場合が多い。即ち、この場合、EGR制御が実行され得ない構成に比して、失火が発生し易い。従って、上述のようにポート噴射割合が制御されることで、EGR制御が実行され得る場合に効果的に失火の発生が抑制され得る。
ここにおいて、EGR制御は、例えば、機関の運転状態に基づいて吸排気弁の開閉タイミングが調整され、燃焼室から吸気通路への既燃ガスの吹返し量が制御されることで達成されてもよい。また、前記内燃機関が、前記内燃機関の排気通路と前記吸気通路とを連通するEGRガス通路と、前記EGRガス通路に介装され開口面積が調整可能なEGRガス調整弁とを備えていて、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記EGRガス調整弁の開口面積が調整されることで達成されてもよい。
また、この第1の燃料噴射割合制御装置においては、前記ポート噴射割合決定手段が、前記内燃機関の運転速度の加速を要求する加速操作が実行されたか否かを判定する加速操作判定手段を備え、前記フューエルカット制御が終了した場合において、最初に前記加速操作が実行されたと判定されたとき、前記加速操作が実行されたと判定されていないときに比して、前記ポート噴射割合をより大きい値に決定するように構成されることが好適である。
フューエルカット制御が実行された場合において、フューエルカット制御が終了したとき、及びフューエルカット制御が終了した場合において最初に加速操作が実行されたときの2つの場合において、失火が発生し易い。これら2つの場合においては、燃焼室内のガス等の温度が低い場合が多いからである。従って、上記構成によれば、これら2つの場合における失火の発生が抑制され得る。
上記最初に加速操作が実行されたと判定されたときに、加速操作が実行されたと判定されていないときに比してポート噴射割合がより大きい値に決定される場合においては、前記ポート噴射割合決定手段が、前記加速操作による前記内燃機関の負荷の増加度合いを取得する負荷増加度合い取得手段を備え、前記負荷の増加度合いが大きいほど前記ポート噴射割合を大きくする量がより大きい量となるよう前記ポート噴射割合を決定するように構成されることが好適である。
負荷の増加度合いが大きいほど、燃焼室内における燃料の分散がより不均一となり易く、より失火が発生し易いという傾向がある。従って、上記構成によれば、負荷の増加度合いにかかわらず適切に失火の発生が抑制され得る。
また、この第1、第2の燃料噴射割合制御装置においては、前記ポート噴射割合決定手段が、上記残留既燃ガス量を推定する残留既燃ガス量推定手段を備え、前記残留既燃ガス量が大きいほど前記ポート噴射割合を大きくする量がより大きい量となるよう前記ポート噴射割合を決定するように構成されることが好適である。
残留既燃ガス量が大きいほど、燃料と新気との混合度合いがより悪化し、より失火が発生し易いという傾向がある。従って、上記構成によれば、負荷の増加度合いにかかわらず適切に失火の発生が抑制され得る。
また、この第1、第2の燃料噴射割合制御装置においては、前記ポート噴射割合決定手段が、前記燃焼室内のガスの温度に相関する値を取得するガス温度取得手段を備え、前記ガスの温度が高いほど前記ポート噴射割合を大きくする量がより小さい量となるよう前記ポート噴射割合を決定するように構成されることが好適である。
燃焼室内におけるガスの温度が高いほど、より失火が発生し難いという傾向がある。即ち、上記ガスの温度が高いほど、ポート噴射割合を増加させる必要性がより小さい。従って、上記構成によれば、ポート噴射割合が不必要に大きくされることが抑制されつつ、失火の発生が抑制され得る。
また、この第1、第2の燃料噴射割合制御装置においては、前記内燃機関が、前記EGRガス通路と、前記EGRガス調整弁とを備えていて、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記EGRガス調整弁の開口面積を調整する開口面積調整手段が備えられている場合、前記ポート噴射割合決定手段が、前記EGRガス調整弁の開口面積が前記開口面積調整手段により調整されるべき前記開口面積よりも大きいという異常が発生しているか否かを判定する異常判定手段を備え、前記異常が発生していると判定された場合、前記異常が発生していると判定されていない場合に比して、前記ポート噴射割合をより大きい値に決定するように構成されることが好適である。
上記異常が発生している場合、上記異常が発生していない場合に比して、残留既燃ガス量がより大きくなり得る。従って、この場合、失火の発生を確実に抑制するために、上記異常が発生していない場合に比してポート噴射割合がより大きい値に決定されることが好ましい。上記構成は係る知見に基づく。これによれば、上記異常が発生した場合であっても、失火の発生が確実に抑制され得る。
以下、本発明による内燃機関の燃料噴射割合制御装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る燃料噴射割合制御装置をデュアルインジェクションシステムを備えた火花点火式多気筒(4気筒)内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。この内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20にガソリン混合気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排気ガスを外部に放出するための排気系統50とを含んでいる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る燃料噴射割合制御装置をデュアルインジェクションシステムを備えた火花点火式多気筒(4気筒)内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。この内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20にガソリン混合気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排気ガスを外部に放出するための排気系統50とを含んでいる。
シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23、及びクランク軸24を含んでいる。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達され、これにより同クランク軸24が回転するようになっている。シリンダ21とピストン22のヘッドは、シリンダヘッド部30とともに燃焼室25を形成している。
シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置33、可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、燃焼室25に連通した排気ポート34、排気ポート34を開閉する排気弁35、排気弁35を駆動するエキゾーストカムシャフト36、点火プラグ37、点火プラグ37に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ38、燃料を吸気ポート31内にて噴射するポート噴射弁39P(ポート噴射手段)、燃料を燃焼室25内にて直接噴射する筒内噴射弁39C(筒内噴射手段)を備えている。
吸気系統40は、吸気ポート31に連通し同吸気ポート31とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管41、吸気管41の端部に設けられたエアフィルタ42、吸気管41内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁43、及びスロットル弁駆動手段を構成するDCモータからなるスロットル弁アクチュエータ43aを備えている。
排気系統50は、排気ポート34に連通したエキゾーストマニホールド51、エキゾーストマニホールド51(実際には、各排気ポート34に連通したそれぞれのエキゾーストマニホールド51が集合した集合部)に接続されたエキゾーストパイプ(排気管)52、エキゾーストパイプ52に配設(介装)された三元触媒53、EGRガス通路54を備えている。排気ポート34、エキゾーストマニホールド51、及びエキゾーストパイプ52は、排気通路を構成している。
EGRガス通路54は、三元触媒53よりも上流の排気通路と、スロットル弁43よりも下流の吸気通路とを連通するように構成されている。EGRガス通路54には、EGRガスクーラ55、EGRガス調整弁56、EGRガス調整弁56のアクチュエータ56aが介装されている。EGRガス調整弁56のアクチュエータ56aにより、EGRガス調整弁56の開口面積が調整可能となっている。以上により、排ガスの一部が吸気通路へ供給され得るようになっている。
一方、このシステムは、エアフローメータ61、スロットルポジションセンサ62、カムポジションセンサ63、クランクポジションセンサ64、水温センサ65、三元触媒53の上流の排気通路(本例では、上記各々のエキゾーストマニホールド51が集合した集合部)に配設された空燃比センサ66、EGRガス調整弁開度センサ67、アクセル開度センサ68を備えている。
エアフローメータ61は、吸気通路を流れる新気の流量(質量流量)を検出し、新気流量Gaを表す信号を出力するようになっている。スロットルポジションセンサ62は、スロットル弁43の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。カムポジションセンサ63は、インテークカムシャフトが90°回転する毎に(即ち、クランク軸24が180°回転する毎に)一つのパルスを有する信号(G2信号)を発生するようになっている。この信号は、吸気弁32の開閉タイミングを表す。クランクポジションセンサ64は、クランク軸24が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸24が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、運転速度NEを表す。水温センサ65は、内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。空燃比センサ66は、排ガスの空燃比に応じた電流を出力し、この電流に応じた電圧を出力するようになっている。この出力から排ガスの空燃比が算出される。EGRガス調整弁開度センサ67は、EGRガス調整弁56の開度を検出し、EGRガス調整弁開度Aegrを表す信号を出力するようになっている。アクセル開度センサ68は、運転者によって操作されるアクセルペダル81の操作量を検出し、アクセルペダル81の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
電気制御装置70は、互いにバスで接続されたCPU71、CPU71が実行するルーチン(プログラム)、テーブル(ルックアップテーブル、マップ)、及び定数等を予め記憶したROM72(記憶手段)、CPU71が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM73、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM74、並びにADコンバータを含むインターフェース75等からなるマイクロコンピュータである。
インターフェース75は、前記センサ61〜68に接続され、CPU71にセンサ61〜68からの信号を供給するとともに、同CPU71の指示に応じて可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、イグナイタ38、ポート噴射弁39P、筒内噴射弁39C、スロットル弁アクチュエータ43a、EGRガス調整弁56のアクチュエータ56aへ駆動信号を送出するようになっている。これにより、吸気弁32の開閉タイミング、EGRガス調整弁56の開度Aegr等が、機関の運転状態に応じて変更されるようになっている。
(ポート噴射割合の制御の概要)
上記のように構成された燃料噴射割合制御装置(以下、「本装置」と称呼することもある。)が実行する、ポート噴射割合R(=(ポート噴射量Fip)/(ポート噴射量Fip+筒内噴射量Fic)、0≦R≦1)の制御の概要について説明する。
上記のように構成された燃料噴射割合制御装置(以下、「本装置」と称呼することもある。)が実行する、ポート噴射割合R(=(ポート噴射量Fip)/(ポート噴射量Fip+筒内噴射量Fic)、0≦R≦1)の制御の概要について説明する。
本装置では、機関の運転状態に基づいて基本ポート噴射割合Rbase(0≦Rbase≦1)が決定され、原則的には、ポート噴射割合Rが基本ポート噴射割合Rbaseと等しい値に決定される。一方、後述するポート噴射割合補正条件が成立中である場合、ポート噴射割合Rが、基本ポート噴射割合Rbaseをポート噴射割合補正係数KRで補正した値に決定される。
上記ポート噴射割合補正条件は以下の期間に亘って成立する。即ち、この期間は、フューエルカット制御(以下、「FC制御」と称呼することもある。)が実行された場合においてFC制御が終了したときから、内燃機関10の運転状態が定常状態であると判定されたときまでの期間である(図2のt2〜t4を参照)。以下、この期間を「ポート噴射割合補正期間」と称呼する。
なお、本装置では、FC制御は、アクセルペダル81の操作量Accpがゼロより大きい値からゼロとされ、且つ、運転速度NEがFC制御復帰運転速度NErec(例えば1500rpm)よりも大きいと判定された場合に実行される(図2の時刻t1を参照)。このFC制御が実行される条件を、「FC制御条件」と称呼する。また、上記FC制御条件が成立した場合において、アクセルペダル81の操作量Accpがゼロであって運転速度NEが上記FC制御復帰運転速度NErec以下であると判定されたときには、上記操作量Accpがゼロに維持される限りFC制御復帰噴射量Fiidlの燃料噴射が実行される(図2のt2〜t3を参照)。以下、本明細書においては、このFC制御復帰噴射量Fiidlの燃料噴射の開始を「FC制御からの復帰」と称呼する。
従って、FC制御の実行中において上記FC制御からの復帰がなされたとき、及びアクセルペダル81の操作量Accpが最初にゼロよりも大きい値であると判定されたときのうち何れか早いときにFC制御が終了するようになっている。ここで、運転者によってアクセルペダル81の操作量Accpがゼロよりも大きい値からゼロとされることは、運転速度の減速を要求する減速操作が実行されることに相当する。また、上記操作量Accpがゼロよりも大きい値からゼロとされたか否かを判定する手段が前記減速操作判定手段の一部に対応する。一方、運転者によってアクセルペダル81の操作量Accpがゼロからゼロよりも大きい値とされることは、運転速度の加速を要求する加速操作が実行されることに相当する。また、上記操作量Accpがゼロからゼロよりも大きい値とされたか否かを判定する手段が前記加速操作判定手段の一部に対応する。
以下、上記ポート噴射割合補正期間に亘って上記基本ポート噴射割合Rbaseを補正する理由について説明する。本例では、上記基本ポート噴射割合Rbaseは、後述するように1サイクルあたりの筒内吸入新気量Mc、運転速度NEに基づいて決定される(図6を参照)。
ここで、ポート噴射弁39Pにより噴射された燃料は、吸気弁32の傘部等に衝突することで、吸気通路内にて分散する。他方、筒内噴射弁39Cにより噴射された燃料は、ピストン22の上面等に衝突することで、燃焼室25内にて分散する。また、本例では、ポート噴射弁39Pによる燃料噴射は、排気行程の後半の時期にて行われる。他方、筒内噴射弁39Cによる燃料噴射は、吸気行程の前半の時期(ポート噴射弁39Pによる燃料噴射時期よりも遅角側の時期にて)にて行われる。これらのことに起因して、吸気通路内での燃料の分散度合いは、燃焼室25内での燃料の分散度合いに比して大きい。
即ち、ポート噴射割合Rが大きいほど、燃料と新気との混合度合いが大きい混合気であって、吸気通路から燃焼室25へ流入する混合気の量の(混合気の総量に対する)割合が大きくなる。他方、ポート噴射割合Rが小さいほど、燃焼室25内にて蒸発する燃料の量の割合が大きくなる。即ち、燃焼室25内のガスや燃焼室25を構成する部材(シリンダ21、ピストン22等)を冷却し得る燃料の量の割合が大きくなる。
これらのことから、基本ポート噴射割合Rbaseは、筒内吸入新気量Mcが小さいほど、運転速度NEが小さいほど、燃焼状態を安定させる観点からより大きい値に決定される。他方、基本ポート噴射割合Rbaseは、筒内吸入新気量Mcが大きいほど、運転速度NEが大きいほど、ノッキングの発生を抑制する観点からより小さい値に決定される(図6を参照)。
ところで、FC制御が実行中である場合においては、燃料の燃焼による発熱も中断される。従って、FC制御が終了したときには燃焼室25内のガスの温度や燃焼室25を構成する部材の温度が低い場合が多い。また、上記FC制御からの復帰以降において噴射される燃料量であるFC制御復帰噴射量Fiidlは小さい。即ち、燃料の燃焼による発熱の度合いも小さい。このため、上記FC制御からの復帰がなされた場合において、最初にアクセルペダル81の操作量Accpがゼロよりも大きい値とされたとき(図2のt3を参照)においても、燃焼室25内のガス等の温度が低い場合が多い。即ち、ポート噴射割合補正期間に亘っては、燃焼室25内のガス等の温度が低い場合が多い。
また、ピストン22が上死点に対応する位置にある場合においてピストン22上面とシリンダヘッドとの間にデッドスペースが存在すること等に起因して、機関の圧縮行程において(吸気弁32及び排気弁35が共に閉弁状態である場合において)既燃ガスが燃焼室25内に残留し易い。上述したように、燃焼室25内に残留する既燃ガスは、燃焼室内にて新気と燃料との混合を阻害する。このため、残留既燃ガスの量が大きいと燃料と新気との混合度合いが悪化し易い。
FC制御の実行中やFC制御が終了したときにおいても、FC制御の実行開始前において燃焼により発生した既燃ガスが燃焼室25内に残留し得る。特に、FC制御の実行開始前にEGR制御が実行されていた場合には、FC制御の実行中やFC制御が終了したときにおける残留既燃ガス量が大きい。従って、上記ポート噴射割合補正期間に亘っても、残留既燃ガス量が大きく上記混合度合いが悪化し易い場合がある。
加えて、FC制御が実行された場合において、運転者によりアクセルペダル81の操作量Accpがゼロからゼロよりも大きい値とされると、負荷の増加(燃焼室25内に吸入されるガスの増加等)に伴って、燃焼室25内における燃料の分散が不均一となり易い。即ち、上記ポート噴射割合補正期間において、燃焼室25内における燃料の分散が不均一となり易い場合がある。
以上のことから、上記ポート噴射割合補正期間に亘っては、機関の運転状態が失火が発生し易い状態となり得る。失火の発生を抑制するためには、ポート噴射割合補正期間において、ポート噴射割合補正期間におけるものに比してポート噴射割合Rをより大きい値に決定することが考えられる。これは、上述したようにポート噴射割合Rが大きいほど、燃料と新気との混合度合いが大きい混合気の量の(混合気の総量に対する)割合が大きくなることに基づく。
より具体的には、ポート噴射割合Rは、残留既燃ガス量、上記燃焼室25内におけるガスの温度、及び上記負荷の増加度合いにも基づいて決定されることが好適である。従って、本装置では、ポート噴射割合補正期間に亘って、基本ポート噴射割合Rbaseが以下の3つのパラメータに基づいて補正される。この3つのパラメータは、圧縮行程にて燃焼室25内に残留している1サイクルあたりの残留既燃ガス量Megr、燃焼室25内のガスの温度に相関する冷却水温THW、及び上記負荷の増加度合いを表すアクセルペダル81の操作量Accpの増加度合いΔAccpである。以上が、上記ポート噴射割合補正期間に亘って上記基本ポート噴射割合Rbaseを補正する理由についての説明である。
(実際の作動)
次に、本装置の実際の作動について、図2に示したタイムチャート、及び図3〜図5に示したフローチャートを参照しながら説明する。図2は、本装置によるポート噴射割合Rの制御が実行された場合における、運転速度NE、アクセルペダル81の操作量Accp、総燃料噴射量Fi、冷却水温THW、残留既燃ガス量Megr、EGRガス調整弁開度Aegr、及びポート噴射割合補正係数KR(≧1)の変化の一例を示したタイムチャートである。ここにおいて、総燃料噴射量Fiは、ポート噴射量Fipと筒内噴射量Ficとの和に相当する燃料の量であり、ポート噴射割合補正係数KRは、基本ポート噴射割合Rbaseに乗じられる補正係数である。
次に、本装置の実際の作動について、図2に示したタイムチャート、及び図3〜図5に示したフローチャートを参照しながら説明する。図2は、本装置によるポート噴射割合Rの制御が実行された場合における、運転速度NE、アクセルペダル81の操作量Accp、総燃料噴射量Fi、冷却水温THW、残留既燃ガス量Megr、EGRガス調整弁開度Aegr、及びポート噴射割合補正係数KR(≧1)の変化の一例を示したタイムチャートである。ここにおいて、総燃料噴射量Fiは、ポート噴射量Fipと筒内噴射量Ficとの和に相当する燃料の量であり、ポート噴射割合補正係数KRは、基本ポート噴射割合Rbaseに乗じられる補正係数である。
時刻t1以前においては、運転速度NE及びアクセルペダル81の操作量Accpが、値NE1(>FC制御復帰運転速度NErec)及び値Accp1(>0)にそれぞれ維持されているものとする。時刻t1において上記操作量Accpがゼロとされ、時刻t3にて上記操作量Accpがゼロから増加していくものとする。即ち、時刻t1〜t3の期間に亘って上記操作量Accpがゼロに維持される。そして、時刻t4にて上記操作量Accpが値Accp2(<値Accp1)に到達し、これ以降値Accp2に維持されるものとする。
以下、説明の便宜上、「MapX(a1,a2,…)」は、a1,a2,…を引数とする値Xを決定するためのテーブルを表すものとする。また、引数の値がセンサの検出値である場合、現在値が使用される。
CPU71は、図3にフローチャートにより示した燃料噴射制御を行うルーチンを、各気筒のクランク角が吸気上死点前の所定クランク角度(例えば、BTDC90°CA)となる毎に、気筒毎に、繰り返し実行するようになっている。任意の気筒のクランク角度が上記所定クランク角度になると、CPU71は図3のステップ300から処理を開始してステップ305に進み、テーブルMapMc(NE,Ga)に基づいて吸気行程を迎える気筒の筒内吸入新気量Mcを決定する。
次に、CPU71はステップ310に進んで、テーブルMapRbase(NE,Mc)に基づいて基本ポート噴射割合Rbaseが決定される。図6は、上記テーブルMapRbase(NE,Mc)を示す図である。このテーブルMapRbase(NE,Mc)は、冷却水温THWが基準冷却水温THWstdに維持されている状態にて、基本ポート噴射割合Rbaseを適合する実験結果に基づいて作製されたものである。これによれば、上述したように基本ポート噴射割合Rbaseは、筒内吸入新気量Mcが大きいほど、運転速度NEが大きいほどより小さい値に決定される。
次いで、CPU71はステップ315に進み、上記FC制御条件が成立中であるか否かを判定する。先ず、現時点は時刻t1が到来する前の時期であるものとして説明する。現時点ではアクセルペダル81の操作量Accpが上記値Accp1に維持されているため上記FC制御条件は不成立である。従って、CPU71はステップ315にて「No」と判定してステップ320に進み、上記ステップ305にて決定された筒内吸入新気量Mcと、ステップ320内に記載の式とに基づいて基本燃料噴射量Fbaseを決定する。ここにおいて、abyfrは目標空燃比(本例では、理論空燃比)、Kは空燃比センサ66の出力に基づく空燃比フィードバック制御等により適宜変更される係数である。即ち、基本燃料噴射量Fbaseは、空燃比を目標空燃比abyfrとするための燃料の量に相当する。
続いて、CPU71はステップ325を経由して図4にフローチャートにより示したポート噴射割合Rを決定するためのルーチン処理をステップ400から開始する。ステップ400に進んだCPU71は、ステップ405に進んで目標EGR率Regrt(=(残留既燃ガス量Megr)/(残留既燃ガス量Megr+筒内吸入新気量Mc))がゼロであるか否かを判定する。現時点では(時刻t1以前)、後述するように目標EGR率Regrtが機関10の運転状態に基づいて、上記値Accp1及び上記値NE1に対応するゼロよりも大きい値に決定される。
従って、CPU71はステップ405にて「No」と判定してステップ410に進み、テーブルMapMegr(Mc,Regr)に基づいて残留既燃ガス量Megrを決定する。テーブルMapMegr(Mc,Regr)によれば、筒内吸入新気量Mcが大きいほど、目標EGR率Regrtが大きいほど、残留既燃ガス量Megrがより大きい値に決定される。
次に、CPU71はステップ415に進んで、上述したポート噴射割合補正条件が成立中であるか否かを判定する。現時点では(時刻t1以前)、FC制御が未だ実行されていない。従って、CPU71はステップ415にて「No」と判定してステップ420に進んで、ポート噴射割合補正係数KRを「1」に決定する。
次いで、CPU71はステップ425に進み、ポート噴射割合Rを、上記ステップ310にて決定された基本ポート噴射割合Rbaseにポート噴射割合補正係数KRを乗じて得られる値に決定する。
続いて、CPU71はステップ495を経由してステップ330に進み、ステップ425にて決定されたポート噴射割合Rと、基本燃料噴射量Fbaseと、ステップ330内に記載の式とに基づいてポート噴射量Fipを決定する。
次に、CPU71はステップ335に進んで、ステップ425にて決定されたポート噴射割合Rと、基本燃料噴射量Fbaseと、ステップ335内に記載の式とに基づいて筒内噴射量Ficを決定する。
次いで、CPU71はステップ340に進んで、ステップ330,335にて決定されたポート噴射量Fip及び筒内噴射量Ficの量の燃料を噴射するよう、ポート噴射弁39P及び筒内噴射弁39Cにそれぞれ指示した後、ステップ395に進んで本ルーチンを一旦終了する。時刻t1以前においては、CPU71はステップ300〜315,320,325,400,405,410,415,420〜495,330〜395の処理を繰り返し実行する。
また、CPU71は、図5にフローチャートにより示したEGRガス調整弁の制御を行うルーチンを、各気筒のクランク角が吸気上死点前の所定クランク角度(例えば、BTDC90°CA)となる毎に、気筒毎に、繰り返し実行するようになっている。任意の気筒のクランク角度が上記所定クランク角度になると、CPU71は図5のステップ500から処理を開始してステップ505に進み、EGR禁止条件が成立中であるか否かを判定する。ここにおいて、上記EGR禁止条件とは、FC制御の実行が開始されたときから、FC制御の実行開始後に最初にアクセルペダル81の操作量Accpがゼロからゼロよりも大きい値とされたときに亘って成立する(図2の時刻t1〜t3を参照)。
現時点は時刻t1が到来する前の時期であるものとして説明する。現時点ではFC制御が未だ実行されていない。従って、CPU71はステップ505にて「No」と判定してステップ510に進んで、テーブルMapRegrt(NE,Mc)に基づいて目標EGR率Regrtを決定する。上記テーブルMapRegrt(NE,Mc)によれば、運転速度NEが大きいほど、筒内吸入新気量Mcが大きいほど、目標EGR率Regrtがより大きい値に決定される。これは、機関10の負荷が大きいほど燃焼室25内のガスの圧力が大きく(即ち、ガスの温度が高く)なり、NOxの発生を抑制する必要性がより大きくなることに基づく。
次に、CPU71はステップ515に進んで、実際のEGR率Regraが目標EGR率RegrtとなるようにEGRガス調整弁56を制御する。具体的には、EGRガス調整弁開度Aegrが目標EGR率Regrtに対応する値に一致するように、EGRガス調整弁56のアクチュエータ56aがフィードバック制御される。そして、CPU71はステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。時刻t1以前においては、CPU71はステップ500,505,510〜595の処理を繰り返し実行する。
以上より、時刻t1以前においては、図2に示すようにポート噴射割合補正係数KRが「1」に維持される(ステップ420を参照)。従って、ポート噴射割合Rは基本ポート噴射割合Rbaseと等しい値に決定される(ステップ425を参照)。また、総燃料噴射量Fi(即ち、基本燃料噴射量Fbase)、残留既燃ガス量Megr、及びEGRガス調整弁開度Aegrは、上記値Accp1に対応する、値Fi1、値Megr1、及び値Aegr1にそれぞれ維持される。この結果、冷却水温THWは比較的高い温度である値THW1に維持される。
時刻t1が到来すると、図3及び図4の上記ステップ処理を繰り返し実行していたCPU71は、ステップ315に進んだとき「Yes」と判定してステップ345に進み、FC制御条件成立直後であるか否かを判定するようになる。現時点ではCPU71はステップ345にて「Yes」と判定してステップ350に進み、FC開始残留既燃ガス量Megrfcを現時点における残留既燃ガス量Megrの最新値に更新する。
次に、CPU71はステップ355に進んで、目標EGR率Regrtをゼロに設定する。次いで、ステップ360に進み、カウンタ数nをゼロに設定する。続いて、CPU71はステップ365に進み、基本燃料噴射量Fbaseをゼロに決定する。このステップ315,365が前記フューエルカット制御手段の一部に対応する。
次に、CPU71はステップ325を経由して図4のステップ405に進んで、目標EGR率Regrtがゼロであるか否かを判定する。現時点では(時刻t1)、目標EGR率Regrtがゼロに設定されている(ステップ355を参照)。従って、CPU71はステップ405にて「Yes」と判定してステップ430に進み、テーブルMapMegr(Megrfc,Fbase,n)に基づいて残留既燃ガス量Megrを決定する。ここにおいて、FC開始残留既燃ガス量Megrfcは、現時点において更新されている最新値が用いられる。ステップ410におけるテーブルとは異なるものに基づいて残留既燃ガス量Megrを決定するのは、FC制御の実行によりEGR制御が禁止された場合であっても(即ち、後述するようにEGRガス調整弁開度Aegrがゼロとされた場合であっても)、FC制御の実行開始以降に燃焼室25内に既燃ガスが残留し得ることに基づく。
図7は、基本燃料噴射量Fbaseがゼロである場合における、上記テーブルMapMegr(Megrfc,Fbase,n)を示した図である。これによれば、FC開始残留既燃ガス量Megrfcが小さいほど、カウンタ数nが大きいほど、残留既燃ガス量Megrがより小さい値に決定される。これは、FC制御の開始以降、排気行程において燃焼室25内に残留する既燃ガスの一部が掃気されていき、カウンタ数nの増加とともに残留既燃ガス量が減少していくことに基づく。また、上記テーブルMapMegr(Megrfc,Fbase,n)によれば、基本燃料噴射量Fbaseが大きいほど、残留既燃ガス量Megrがより大きい値に決定される。これは、燃焼する燃料の量に応じて燃焼室25内に残留する既燃ガスの量が大きくなることに基づく。
次いで、CPU71はステップ435に進み、カウンタ数nをインクリメントする。続いて、CPU71はステップ415に進んでポート噴射割合補正条件が成立中であるか否かを判定する。現時点では(時刻t1)、FC制御が実行された直後であるため、CPU71はステップ415にて「No」と判定してステップ420に進み、ポート噴射割合補正係数KRを「1」に決定した後、ステップ425,495,330〜395の処理を順に実行する。従って、時刻t1において、総燃料噴射量Fiは上記値Fi1からゼロへステップ的に減少する。
時刻t1以降においては、CPU71はステップ345に進んだとき「No」と判定してステップ365に直ちに進むようになる。このため、CPU71はステップ300〜315,345,365,325,400,405,430,435,415,420〜495,330〜395の処理を繰り返し実行する。
また、時刻t1が到来すると、図5の上記ステップ処理を繰り返し実行していたCPU71は、ステップ505に進んだとき「Yes」と判定してステップ520に進み、目標EGR率Regrtをゼロに決定した後、ステップ515,595の処理を順に実行する。この図5に示すルーチンが、前記開口面積調整手段の一部に対応する。
このように、目標EGR率RegrがゼロとなるようにEGRガス調整弁56が制御されるのは、以下の理由に基づく。即ち、FC制御が実行中である場合において、FC制御からの復帰がなされたときや、アクセルペダル81の操作量Accpがゼロからゼロよりも大きい値とされたときにおける残留既燃ガス量Megrをできるだけ小さくするためである。従って、時刻t1において、EGRガス調整弁開度Aegrは上記値Aegr1からゼロへステップ的に減少する。
時刻t1以降においては、CPU71はステップ500,505,520,515,595の処理を繰り返し実行する。
以上より、時刻t1以降においては、図2に示すように総燃料噴射量Fi(即ち、基本燃料噴射量Fbase)はゼロに維持される(ステップ365を参照)。このため、運転速度NEは上記値NE1から減少していくとともに、冷却水温THWは上記値THW1から減少していく。また、EGRガス調整弁開度Aegrはゼロに維持され、(ステップ520を参照)、カウンタ数nが増加していくのに伴って、残留既燃ガス量Megrは上記値Megr1から減少していく(ステップ430を参照)。加えて、ポート噴射割合補正係数KRが「1」に決定される(ステップ420を参照)。
運転速度NEが上記FC制御復帰運転速度NErecに達する時刻t2が到来すると、図3及び図4の上記ステップ処理を繰り返していたCPU71は、ステップ315に進んだとき「No」と判定してステップ320に進みステップ320内に記載の式に基づいて基本燃料噴射量Fbaseを決定するようになる。ここにおいて、筒内吸入新気量Mcは、スロットル弁43の開口面積が調整され得る範囲内の最小値である場合に対応するものとなる。従って、時刻t2においては、総燃料噴射量Fiがゼロから上記FC制御復帰噴射量Fiidlにステップ的に増加する。
また、CPU71はステップ415に進んだとき「Yes」と判定してステップ440以降の処理を順に実行するようになる。CPU71はステップ440にて第1補正係数K1(1≦K1≦K1max)をテーブルMapK1(Megr)に基づいて決定する。図8は、上記テーブルMapK1(Megr)を示した図である。これによれば、第1補正係数K1は、残留既燃ガス量Megrが大きいほどより大きい値に決定される。また、残留既燃ガス量Megrがゼロである場合、第1補正係数K1は「1」に決定される。
次に、CPU71はステップ445に進み、第2補正係数K2をテーブルMapK2(THW)に基づいて決定する。図9は、上記テーブルMapK2(THW)を示した図である。これによれば、第2補正係数K2は、冷却水温THWが上記基準冷却水温THWstdよりも高い程度が大きいほどより小さい値に決定され、冷却水温THWが上記基準冷却水温THWstdよりも低い程度が大きいほどより大きい値に決定される。また、冷却水温THWが上記基準冷却水温THWstdと等しい値である場合、第2補正係数K2は「1」に決定される。
次いで、CPU71はステップ450に進み、第3補正係数K3をテーブルMapK3(ΔAccp)に基づいて決定する。ここにおいて、アクセルペダル81の操作量Accpの増加度合いΔAccpは、今回の本ルーチン実行時における上記操作量Accpと前回の本ルーチン実行時におけるものとの差である。図10は、上記テーブルMapK3(ΔAccp)を示した図である。これによれば、第3補正係数K3は、上記操作量Accpの増加度合いΔAccpが大きいほどより大きい値に決定される。また、上記操作量Accpの増加度合いΔAccpがゼロである場合、第3補正係数K3は「1」に決定される。
続いて、CPU71はステップ455に進んで、ポート噴射割合補正係数KRを第1補正係数K1に、第2及び第3補正係数K2,K3を乗じて得られる値に決定した後、ステップ425,495,330〜395の処理を順に実行する。この図4に示すルーチンが、前記ポート噴射割合決定手段の一部に対応する。
即ち、残留既燃ガス量Megrが大きいほど、上記操作量Accpの増加度合いΔAccpが大きいほど、ポート噴射割合補正係数KRはより大きい値に決定される。これは、残留既燃ガス量Megrが大きいほど、上記操作量Accpの増加度合いΔAccpが大きいほど、失火がより発生し易いためポート噴射割合Rを大きくする必要性がより大きいことに基づく。また、冷却水温THWが高いほど、ポート噴射割合補正係数KRはより小さい値に決定される。これは冷却水温THWが高いほど、失火がより発生し難いためポート噴射割合Rを大きくする必要性がより小さいことに基づく。
従って、時刻t2においては、第1補正係数K1が、残留既燃ガス量Megr(>0)に応じた「1」よりも大きい値に決定され、第2補正係数K2が、冷却水温THW(<THWstd)に応じた「1」よりも大きい値に決定される。一方、第3補正係数K3は、上記操作量Accpの増加度合いΔAccpがゼロであるため「1」に決定される。これにより、図2に示すようにポート噴射割合補正係数KRは、「1」から「1」よりも大きい値にステップ的に増加する。この結果、ポート噴射割合Rは、基本ポート噴射割合Rbaseよりも大きい値に決定される。
時刻t2以降においては、CPU71はステップ300〜315,320,325,400,405,430,435,415,440〜455,425,495,330〜395の処理を繰り返し実行する。また、図5のルーチンにおいては、時刻t1以降に実行されているステップ処理が繰り返し実行される。
以上により、時刻t2以降においては、図2に示すように総燃料噴射量Fi(即ち、基本燃料噴射量Fbase)は、上記FC制御復帰噴射量Fiidlに維持される(ステップ320を参照)。このため、運転速度NEの減少速度が、時刻t1〜t2におけるものよりも小さくなる。また、カウンタ数nの増加に伴って残留既燃ガス量Megrは減少していくものの、その減少速度が時刻t1〜t2におけるものよりも小さくなる(ステップ430を参照)。加えて、冷却水温THWは若干増加するものの、総燃料噴射量Fiが小さいため基準冷却水温THWstdよりも低い値に推移する。
第1補正係数K1は、残留既燃ガス量Megrの減少に伴って減少していく。また、第2補正係数K2は冷却水温THWに応じた「1」よりも大きい値に決定され、第3補正係数K3は「1」に維持される。従って、ポート噴射割合補正係数KRは、ステップ的に増大した後第1補正係数K1の減少に伴って減少していく。この結果、ポート噴射割合Rが基本ポート噴射割合Rbaseよりも大きくされる程度が減少していく。
時刻t3が到来すると、図5の上記ステップ処理を繰り返し実行していたCPU71は、ステップ505に進んだとき「No」と判定してステップ510に進んで、上記テーブルMapRegrt(NE,Mc)に基づいて目標EGR率Regrtを決定した後,ステップ515,595の処理を実行するようになる。従って、時刻t3において、EGRガス調整弁開度Aegrがゼロよりも大きい値に決定される。
このため、時刻t3が到来すると、図3及び図4の上記ステップ処理を繰り返し実行していたCPU71は、ステップ405に進んだとき「No」と判定してステップ410に進んで、上記テーブルMapMegr(Mc,Regrt)に基づいて残留既燃ガス量Megrを決定した後、ステップ415,440〜495,330〜395の処理を実行するようになる。
従って、時刻t3においては、アクセルペダル81の操作量Accpの増加度合いΔAccpがゼロより大きい値となるため、第3補正係数が「1」よりも大きい値に決定される。これにより、図2に示すようにポート噴射割合補正係数KRは、時刻t3直前にて推移していた値からステップ的に増加する。
時刻t3以降においては、CPU71はステップ300〜315,320,325,400,405,410,415,440〜495,330〜395の処理を繰り返し実行する。また、CPU71はステップ500,505,510,515,595の処理を繰り返し実行する。
以上より、時刻t3以降においては、図2に示すように総燃料噴射量Fi(即ち、基本燃料噴射量Fbase)は上記FC制御復帰噴射量Fiidlから増加していく(ステップ320を参照)。このため、運転速度NEは増加していき、冷却水温THWは上記基準冷却水温THWstdを超えて増加していく。また、EGRガス調整弁開度Aegrはゼロから増加していき(ステップ510を参照)、残留既燃ガス量Megrが増加していく(ステップ410を参照)。
第1補正係数K1は、残留既燃ガス量Megrの増加に伴って増加していく。また、第2補正係数K2は、冷却水温THWの増加に伴って減少していく。特に、冷却水温THWが基準冷却水温THWstdよりも高くなると、第2補正係数K2は「1」よりも小さい値に決定される(図9を参照)。第3補正係数K3は、上記操作量Accpの増加度合いΔAccpに応じた「1」より大きい値に決定される。従って、ポート噴射割合補正係数KRは、ステップ的に増大した後第2補正係数K2の減少に伴って減少していく。この結果、ポート噴射割合Rが基本ポート噴射割合Rbaseよりも大きくされる程度が減少していく。
時刻t4が到来すると、図3及び図4の上記ステップ処理を繰り返し実行していたCPU71は、ステップ415に進んだとき「No」と判定してステップ420に進んで、ポート噴射割合補正係数KRを「1」に決定した後、ステップ425,495,330〜395の処理を実行するようになる。
従って、時刻t4において、運転速度NE、総燃料噴射量Fi(即ち、基本燃料噴射量Fbase)、残留既燃ガス量Megr、EGRガス調整弁開度Aegrは、上記値Accp2に対応する、値NE2(<値NE1)、値Fi2(<値Fi1)、値Megr2(<値Megr1)、及び値Aegr2(<値Aegr1)にそれぞれ到達する。この結果、冷却水温THWは比較的高い温度である値THW2(<値THW1)に到達する。また、ポート噴射割合補正係数KRが「1」に決定される。
時刻t4以降においては、CPU71はステップ300〜315,320,325,400,405,410,415,420〜495,330〜395の処理を繰り返し実行する。また、図5のルーチンにおいては、時刻t3以降に実行されているステップ処理が繰り返し実行される。
以上より、時刻t4以降においては、図2に示すようにポート噴射割合補正係数KRが「1」に維持される(ステップ420を参照)。従って、ポート噴射割合Rは基本ポート噴射割合Rbaseと等しい値に決定される(ステップ425を参照)。また、運転速度NE、総燃料噴射量Fi(即ち、基本燃料噴射量Fbase)、残留既燃ガス量Megr、EGRガス調整弁開度Aegr、及び冷却水温THWは、値NE2、値Fi2、値Megr2、値Aegr2、及び値THW2にそれぞれ維持される。
以上、説明したように、本発明による内燃機関の燃料噴射割合制御装置の第1実施形態によれば、ポート噴射割合補正条件が成立している場合、ポート噴射割合Rが、基本ポート噴射割合Rbaseよりも大きい値に決定される。即ち、ポート噴射割合補正条件が成立していない場合に比して、ポート噴射割合Rがより大きい値に決定される。
ポート噴射割合Rを大きくする量は、残留既燃ガス量Megrが大きいほど、アクセルペダル81の操作量Accpの増加量ΔAccpが大きいほどより大きい量に決定され、また、冷却水温THWが高いほどより小さい量に決定される。ここで、ポート噴射割合Rが大きいほど、燃料と新気との混合度合いが大きい混合気の量の割合が大きくなる。従って、上述のようにポート噴射割合Rが決定されることで、失火の発生を抑制することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る内燃機関の燃料噴射割合制御装置について説明する。この第2実施形態は、上記ポート噴射割合補正条件が成立中である場合において、EGRガス調整弁56の開口面積がアクチュエータ56aにより調整されるべき開口面積よりも大きいという異常(以下、単に「EGRガス調整弁異常」とも称呼する。)が発生していると判定された場合、上記異常が発生していると判定されていない場合に比してポート噴射割合Rをより大きい値に決定する。第2実施形態は、この点についてのみ上記第1実施形態と異なる。
次に、本発明の第2実施形態に係る内燃機関の燃料噴射割合制御装置について説明する。この第2実施形態は、上記ポート噴射割合補正条件が成立中である場合において、EGRガス調整弁56の開口面積がアクチュエータ56aにより調整されるべき開口面積よりも大きいという異常(以下、単に「EGRガス調整弁異常」とも称呼する。)が発生していると判定された場合、上記異常が発生していると判定されていない場合に比してポート噴射割合Rをより大きい値に決定する。第2実施形態は、この点についてのみ上記第1実施形態と異なる。
EGRガス調整弁56においては、アクチュエータ56aの可動部位が固着すること等に起因して上記EGRガス調整弁異常が発生する場合がある。上記EGRガス調整弁異常が発生している場合、実際のEGR率Regraが目標EGR率Regrtに一致するように制御されても、EGRガス調整弁開度Aegrが目標EGR率Regrtに対応する値によりも大きい値となる。従って、この場合、実際の残留既燃ガス量は、上記テーブルMapMegr(Megrfc,Fbase,n)に基づいて決定される残留既燃ガス量Megrに比してより大きい(図11の実線を参照)。このため、上記決定される残留既燃ガス量Megrに基づくポート噴射割合補正係数KRが用いられると、失火の発生を抑制するために補正をする程度が不足する。
上記EGRガス調整弁異常が発生している場合であっても、失火の発生を抑制するためには、上記EGRガス調整弁異常が発生していると判定された場合上記異常が発生していると判定されていない場合に比してポート噴射割合Rをより大きい値に決定することが考えられる。第2実施形態が実行するポート噴射割合の制御は、係る知見に基づくものである。
以下、第2実施形態に係る燃料噴射割合制御装置の実際の作動について、図11に示したタイムチャート、及び図12に示したフローチャートを参照しながら説明する。図11に示したタイムチャートは、図2に示したタイムチャートに対応するものである。また、この装置のCPU71は、図3、図5、及び図12にフローチャートにより示したルーチンを実行する。図12に示したルーチンは、上述した図4のルーチンに対応するものである。図12において、図4に示したステップと同一のステップについては図4のステップ番号と同一のステップ番号を付することで説明を省略する。以下、第1実施形態と異なる点についてのみ説明する。
図12に示したルーチンは、図4に示したルーチンにステップ1205,1210を追加した点においてのみ図4に示したルーチンと異なる。第2実施形態のCPU71がステップ415にて「Yes」と判定した場合、ステップ1205に進んで上記EGRガス調整弁異常が発生しているか否かを判定する。この場合、EGRガス調整弁56のアクチュエータ56aにより調整されるべきEGRガス調整弁開度Aegrはゼロである。従って、本例では、EGRガス調整弁開度Aegrがゼロより大きいと判定された場合、上記異常が発生していると判定される。
第2実施形態のCPU71がステップ1205にて「Yes」と判定した場合、ステップ1210に進んで第1補正係数K1を上記値K1maxに決定する(図8を参照)。一方、第2実施形態のCPU71がステップ1205にて「No」と判定した場合、ステップ440に進んで第1補正係数K1を上記テーブルMapK1(Megr)に基づいて決定する。
これにより、上記EGRガス調整弁異常が発生していると判定された場合には、図11に示すように、ポート噴射割合補正係数KRが、上記異常が発生していると判定されていない場合(図11の破線を参照)に比してより大きい値に決定される。従って、ポート噴射割合補正条件が成立している期間に亘って、上記異常が発生していると判定されていない場合に比してポート噴射割合Rもより大きい値に決定される。この結果、上記異常が発生している場合であっても、基本ポート噴射割合Rbaseの補正をする程度が不足することが抑制され得、失火の発生が抑制され得る。
以上、説明したように、本発明による内燃機関の燃料噴射割合制御装置の第2実施形態によれば、上記EGRガス調整弁56に、上記異常が発生していると判定された場合には、上記異常が発生していると判定されていない場合に比してポート噴射割合Rが増大し得る。これにより、上記異常が発生している場合であっても、失火の発生が抑制され得る。
本発明は、上記第2実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第2実施形態においては、上記ポート噴射割合補正条件成立中にて上記EGRガス調整弁異常が発生していると判定された場合、第1補正係数K1が上記値K1maxに決定されていたが、これに代えて、ポート噴射割合Rを「1」に決定してもよい。
この場合、図12に示すルーチンに代えて、図12に対応する図13にフローチャートに示すルーチンが実行される。図13において、図4及び図12に示したステップと同一のステップについては図4及び図12のステップ番号と同一のステップ番号を付することで説明を省略する。図13に示したルーチンは、図12に示したルーチンにステップ1305を追加し、ステップ1210を削除した点においてのみ図12に示したルーチンと異なる。ステップ1205にて「Yes」と判定された場合、ステップ1305にてポート噴射割合Rが「1」に決定される。
これによれば、上記EGRガス調整弁異常が発生している場合におけるEGRガス調整弁開度Aegrと、上記異常が発生していない場合におけるEGRガス調整弁開度Aegr(例えば、ゼロ)との乖離の程度が大きい場合であっても、失火の発生が抑制され得る。
また、上記第2実施形態においては、上記EGRガス調整弁異常が発生しているか否かが、EGRガス調整弁開度Aegrに基づいて判定されているが、これに代えて、ポート噴射割合補正期間におけるEGRガス調整弁56の弁体のリフト量が、弁体が全閉状態である場合に対応するリフト量とは異なると判定された場合に、上記異常が発生していると判定されてもよい。また、EGRガス調整弁56よりも下流側のEGRガス通路にEGRガスの温度を検出する温度センサを配設し、この温度センサの検出値に基づいて判定されてもよい。
また、上記各実施形態においては、ポート噴射割合Rが、基本ポート噴射割合Rbaseをポート噴射割合補正係数KRで補正した値に決定されているが、これに代えて、ポート噴射割合Rが、テーブルMapR(NE,Mc,Megr,THW,ΔAccp)に基づいて決定されてもよい。
また、上記各実施形態においては、ポート噴射割合補正係数KRが、第1補正係数K1に第2、第3補正係数K2,K3を乗じて得られる値に決定されているが、これに代えて、ポート噴射割合補正係数KRが、テーブルMapKR(Megr,THW,ΔAccp)に基づいて決定されてもよい。
また、上記各実施形態においては、ポート噴射割合補正係数KRが、第1、第2、第3補正係数K1,K2,K3の全ての補正係数を用いて決定されているが、これに代えて、ポート噴射割合補正係数KRが、これらのうち1つ、又は、2つの補正係数を用いて決定されてもよい。
また、上記各実施形態においては、FC制御が実行された場合において、「FC制御からの復帰」がなされたとき、及び最初の加速操作が実行されたと判定されたときのうち何れか早い方からポート噴射割合補正期間が開始するようになっているが、これに代えて、FC制御を実行することなく、アクセルペダル81の操作量Accpがゼロより大きい値からゼロとされた(減速操作が実行された)と判定された場合において、最初に上記操作量Accpがゼロからゼロよりも大きい値とされた(加速操作が実行された)と判定されたときに、ポート噴射割合補正期間が開始するようになっていてもよい。
加えて、上記各実施形態においては、第2補正係数K2は、燃焼室25内のガスの温度に相関する値としての冷却水温THWに基づいて決定されているが、これに代えて、エンジンオイルの温度に基づいて決定されてもよい。また、第3補正係数K3は、加速操作による負荷の増加度合いとしてのアクセルペダル81の操作量Accpの増加度合いΔAccpに基づいて決定されているが、これに代えて、スロットル弁開度TAの増加度合いに基づいて決定されてもよい。
10…火花点火式多気筒内燃機関、25…燃焼室、31…吸気ポート、39C…筒内噴射弁、39P…ポート噴射弁、54…EGRガス通路、56…EGRガス調整弁、70…電気制御装置、71…CPU
Claims (8)
- 内燃機関の吸気弁よりも上流の吸気通路にて燃料を噴射するポート噴射手段と、
前記内燃機関の燃焼室内にて燃料を直接噴射する筒内噴射手段と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記ポート噴射手段から噴射される燃料の量であるポート噴射量と前記筒内噴射手段から噴射される燃料の量である筒内噴射量の和、に対する前記ポート噴射量の割合であるポート噴射割合を決定するポート噴射割合決定手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記ポート噴射手段及び前記筒内噴射手段からの燃料噴射を中断するフューエルカット制御を行うフューエルカット制御手段と、
を備えた内燃機関の燃料噴射割合制御装置において、
前記ポート噴射割合決定手段は、
前記フューエルカット制御が実行中である場合において、前記フューエルカット制御が終了したとき、前記フューエルカット制御が終了しないときに比して、前記ポート噴射割合をより大きい値に決定するように構成された内燃機関の燃料噴射割合制御装置。 - 内燃機関の吸気弁よりも上流の吸気通路にて燃料を噴射するポート噴射手段と、
前記内燃機関の燃焼室内にて燃料を直接噴射する筒内噴射手段と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記ポート噴射手段から噴射される燃料の量であるポート噴射量と前記筒内噴射手段から噴射される燃料の量である筒内噴射量の和、に対する前記ポート噴射量の割合であるポート噴射割合を決定するポート噴射割合決定手段と、
を備えた内燃機関の燃料噴射割合制御装置において、
前記ポート噴射割合決定手段は、
前記内燃機関の運転速度の減速を要求する減速操作が実行されたか否かを判定する減速操作判定手段と、
前記運転速度の加速を要求する加速操作が実行されたか否かを判定する加速操作判定手段と、
を備え、
前記減速操作が実行されたと判定された場合において、前記減速操作が実行されてから最初に前記加速操作が実行されたと判定されたとき、前記加速操作が実行されたと判定されていないときに比して、前記ポート噴射割合をより大きい値に決定するように構成された内燃機関の燃料噴射割合制御装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射割合制御装置において、
前記ポート噴射割合決定手段は、
前記内燃機関の運転速度の加速を要求する加速操作が実行されたか否かを判定する加速操作判定手段を備え、
前記フューエルカット制御が終了した場合において、最初に前記加速操作が実行されたと判定されたとき、前記加速操作が実行されたと判定されていないときに比して、前記ポート噴射割合をより大きい値に決定するように構成された内燃機関の燃料噴射割合制御装置。 - 請求項2又は請求項3に記載の内燃機関の燃料噴射割合制御装置において、
前記ポート噴射割合決定手段は、
前記加速操作による前記内燃機関の負荷の増加度合いを取得する負荷増加度合い取得手段を備え、
前記負荷の増加度合いが大きいほど前記ポート噴射割合を大きくする量がより大きい量となるよう前記ポート噴射割合を決定するように構成された内燃機関の燃料噴射割合制御装置。 - 請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の内燃機関の燃料噴射割合制御装置において、
前記ポート噴射割合決定手段は、
前記燃焼室内に残留している既燃ガスの量である残留既燃ガス量を推定する残留既燃ガス量推定手段を備え、
前記残留既燃ガス量が大きいほど前記ポート噴射割合を大きくする量がより大きい量となるよう前記ポート噴射割合を決定するように構成された内燃機関の燃料噴射割合制御装置。 - 請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の内燃機関の燃料噴射割合制御装置において、
前記ポート噴射割合決定手段は、
前記燃焼室内のガスの温度に相関する値を取得するガス温度取得手段を備え、
前記ガスの温度が高いほど前記ポート噴射割合を大きくする量がより小さい量となるよう前記ポート噴射割合を決定するように構成された内燃機関の燃料噴射割合制御装置。 - 請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の内燃機関の燃料噴射割合制御装置であって、
前記内燃機関は、
前記内燃機関の排気通路と前記吸気通路とを連通するEGRガス通路と、
前記EGRガス通路に介装され開口面積が調整可能なEGRガス調整弁と、
を備え、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記EGRガス調整弁の開口面積を調整する開口面積調整手段を備えた内燃機関の燃料噴射割合制御装置。 - 請求項7に記載の内燃機関の燃料噴射割合制御装置において、
前記ポート噴射割合決定手段は、
前記EGRガス調整弁の開口面積が前記開口面積調整手段により調整されるべき前記開口面積よりも大きいという異常が発生しているか否かを判定する異常判定手段を備え、
前記異常が発生していると判定された場合、前記異常が発生していると判定されていない場合に比して、前記ポート噴射割合をより大きい値に決定するように構成された内燃機関の燃料噴射割合制御装置。
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