JP2010163873A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気バルブの上流側に燃料噴射弁が配置される内燃機関に適用され、分割噴射される燃料の気化性能を良好にできる燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射弁の噴霧角θが最大となるパルス幅を、分割噴射における最大パルス幅Ｐlsmaxに定め、分割噴射の１番目におけるパルス幅を前記最大パルス幅Ｐlsmaxとし、２番目以降の分割噴射におけるパルス幅を最小噴射パルス幅Ｐlsminとし、更に、分割噴射の噴射間隔Ｃｙが、分割噴射の回数が増す毎に徐々に長くなるように設定し、吸気バルブの閉弁中に、前記分割噴射パターンでの分割噴射を行わせるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸気バルブの上流側に燃料噴射弁が配置される内燃機関に適用され、機関運転状態に基づいて前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を決定し、該燃料噴射量を複数回に分割して噴射するように前記燃料噴射弁を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

特許文献１には、燃料を分割噴射する制御装置が開示され、分割噴射の噴射パルス幅を異ならせること、及び、噴射パルス信号間の間隔を異ならせることが開示されている。

特開２００３−０６５１３３号公報

分割噴射において、噴射期間後期での噴射パルス幅を前期よりも長くし、また、噴射期間後期での噴射間隔を前期よりも狭くすると、噴射期間の後期に噴射される燃料の気化時間が短くなって気化し難くなり、排気性能を向上させることが難しいという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、吸気バルブの上流側に燃料噴射弁が配置される内燃機関に適用され、分割噴射される燃料の気化性能を良好にできる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本願発明では、吸気バルブの閉弁中に分割噴射を行わせるように分割噴射の噴射期間を設定すると共に、分割噴射での噴射パルス幅として、第１噴射パルス幅及び該第１噴射パルス幅よりも短い第２噴射パルス幅を設定し、分割噴射において前記第１噴射パルス幅による噴射と前記第２噴射パルス幅による噴射とを行わせ、かつ、前記第１噴射パルス幅での燃料噴射を前記噴射期間の前半において行わせるようにした。

本願発明によると、噴射された燃料の気化時間を確保して、排気性能を向上させることができる。

実施形態における車両用内燃機関のシステム図である。 実施形態における分割噴射制御のメインルーチンを示すフローチャートである。 前記分割噴射制御における分割パルス幅の演算を行うサブルーチンを示すフローチャートである。 実施形態における噴射パルス幅Ｐlsと噴霧角度θとの相関を示す線図である。 実施形態における燃料噴射弁の噴霧角度θを説明するための図である。 実施形態における噴霧角度θと吸気系に対して付着する燃料の膜厚との相関を示す線図である。 実施形態における噴霧角度θと吸気系に対する燃料の付着面積との相関を示す線図である。 実施形態において１番目の分割噴射におけるパルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとした場合の噴射パルス信号を示すタイムチャートである。 実施形態において１番目の分割噴射におけるパルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとし、２番目の分割噴射におけるパルス幅に余り分を加算した場合の噴射パルス信号を示すタイムチャートである。 実施形態において２番目の分割噴射におけるパルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとした場合の噴射パルス信号を示すタイムチャートである。 前記分割噴射制御における分割周期（噴射間隔）の演算を行うサブルーチンを示すフローチャートである。 実施形態において噴射間隔を分割噴射の開始から徐々に長くする場合の噴射パルス信号を示すタイムチャートである。 実施形態において噴射間隔を分割噴射の開始から連続して複数回だけ最小に設定し、その後に噴射間隔を徐々に長くする場合の噴射パルス信号を示すタイムチャートである。 前記分割噴射制御における分割パルス幅及び分割周期（噴射間隔）の補正演算を行うサブルーチンを示すフローチャートである。 実施形態において噴射間隔を全て最小値に設定した場合の噴射パルス信号を示すタイムチャートである。 実施形態において分割噴射の噴射パルス幅を全て最大パルス幅Ｐlsmaxとしても総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJを超える場合の補正の様子を示すタイムチャートである。 実施形態において分割噴射の噴射パルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxに切り換えて総分割噴射時間を許容噴射時間TIMEINJ以下に補正する様子を示すタイムチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における車両用の内燃機関を示す。
図１に示す内燃機関１は、２つのバンクからなるＶ型機関であるが、直列機関や水平対向機関などであってもよい。

内燃機関１の各気筒の燃焼室２内は、吸気ダクト３、吸気マニホールド４ａ，４ｂ、吸気ポート５を介して大気側と連通している。
前記燃焼室２（シリンダ）の吸気口２ａは、吸気バルブ６で開閉され、ピストン７が降下するときに前記吸気バルブ６が開くと、燃焼室２内に空気が吸引される。

一方、前記吸気バルブ６の上流側の吸気通路である、前記吸気マニホールド４ａ，４ｂのブランチ部４０ａ，４０ｂには、各気筒それぞれに燃料噴射弁８が配設されており、この燃料噴射弁８から噴射された燃料が空気と共に燃焼室２内に吸引される。

前記燃料噴射弁８は、その噴霧の中心軸が略吸気バルブ６（吸気口２ａ）を指向するように配置されている。
前記シリンダ２内の燃料は、点火プラグ９による火花点火によって着火燃焼し、これによって発生する爆発力がピストン７を押し下げ、該押し下げ力によってクランク軸１０が回転駆動される。

また、前記燃焼室２（シリンダ）の排気口２ｂは、排気バルブ１１で開閉され、ピストン７が上昇するときに前記排気バルブ１１が開くと、燃焼室２内の排気ガスが排気ポート１２に排出される。

尚、前記吸気バルブ６及び排気バルブ１１は、クランク軸によって回転駆動されるカム軸に一体的に設けられたカムによって、軸方向に往復動し、各気筒の行程に合わせて開閉される。

但し、吸気バルブ６及び排気バルブ１１が電磁アクチュエータによって開閉駆動される電磁駆動弁であってもよく、また、カム軸の回転によって開閉駆動される構成において、バルブ作動角の中心位相やバルブリフト量やバルブ作動角を可変とする可変動弁機構を備えることができる。

前記可変動弁機構としては、例えば特開２００１−２８０１６７号公報や特開２００７−１２７１８９号公報（米国特許出願公開第２００７／０１３７６１４Ａ１）に開示されるようなものがあり、更に、可変動弁機構に用いられるアクチュエータは、油圧アクチュエータ、モータ、電磁ブレーキなどのいずれであっても良い。

前記排気ポート１２には、排気マニホールド１３ａ，１３ｂの各ブランチ部が接続され、更に、排気マニホールド１３ａ，１３ｂの各集合部は合流して、排気ダクト１４に接続されている。

前記排気ダクト１４には、排気を浄化するための触媒コンバータ１５が介装されている。
また、前記吸気ダクト３には、電子制御スロットル１６が介装されており、内燃機関１の吸入空気量が前記電子制御スロットル１６で制御される。

尚、吸気バルブ６の閉時期やバルブリフト量を可変とする可変動弁機構、又は、電磁駆動式の吸気バルブを備え、内燃機関１の吸入空気量を、吸気バルブの閉時期やバルブリフト量の調整によって制御するシステムであってもよい。

前記燃料噴射弁８による燃料噴射量及び燃料噴射時期は、ＥＣＭ（エンジン・コントロール・モジュール）２１によって制御される。
前記ＥＣＭ２１は、マイクロコンピュータを含んで構成され、各種センサからの信号を入力し、該入力信号を予め記憶されているプログラムに従って演算処理して、前記燃料噴射弁８に対して噴射パルス信号を出力する。

前記燃料噴射弁８には、単位開弁時間当たりの噴射量が一定になるように、圧力調整された燃料が供給されるようになっており、前記燃料噴射弁８はその開弁時間に比例する量の燃料を噴射する。

前記各種センサとしては、アクセル開度ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ２２、内燃機関１の冷却水温度ＴＷ（機関温度）を検出する水温センサ２３、内燃機関１が搭載される車両の走行速度（車速）ＶＳＰを検出する車速センサ２４、クランク軸１０が単位角度だけ回転する毎の単位クランク角信号ＰＯＳと基準クランク角位置毎の基準クランク角信号ＲＥＦとをそれぞれに出力するクランク角センサ２５、各バンクの排気マニホールド１３ａ，１３ｂの集合部にそれぞれ配置され、排気中の酸素濃度に基づいて各バンクの空燃比ＡＦをそれぞれに検出する空燃比センサ２６ａ，２６ｂ、内燃機関１の吸入空気流量ＱＡを検出するエアフローセンサ２７、前記電子制御スロットル１６の開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ２８、電子制御スロットル１６下流側の吸気通路内の圧力（吸気管圧）ＰＢを検出する圧力センサ２９などが設けられている。

前記ＥＣＭ２１は、各気筒の１サイクル毎に、前記燃料噴射弁８による燃料噴射を複数回に分けて行わせるようになっており、以下では、係る分割噴射制御を詳細に説明する。
図２のフローチャートは、微小時間毎に割り込み実行される分割噴射制御のメインルーチンを示す。

ステップＳ１００では、１サイクル当たりに各気筒に噴射すべき燃料総量である燃料噴射パルス幅ＰＵＬＳ（燃料噴射量）を演算する。
具体的には、前記エアフローセンサ２７で検出される吸入空気流量ＱＡと、前記単位クランク角信号ＰＯＳ又は基準クランク角信号ＲＥＦから算出される機関回転速度ＮＥとから、各気筒に吸引される空気量を求め、該空気量に対して目標空燃比を形成させるために必要な燃料量に相当する噴射時間を基本噴射パルス幅ＰlsBとして算出する。

更に、前記基本噴射パルス幅ＰlsBを、冷却水温度ＴＷ等に基づいて設定される補正係数や、前記空燃比センサ２６ａ，２６ｂで検出される空燃比を目標空燃比に近づけるように設定される空燃比フィードバック補正係数や、燃料噴射弁８の電源電圧（バッテリ電圧）に基づいて設定される補正分などに基づいて補正することで、最終的な燃料噴射パルス幅ＰＵＬＳが算出される。

ステップＳ２００では、分割噴射における分割数Ｎ（噴射回数）及び分割噴射の各回における噴射パルス幅ＰlsNを演算する。
上記ステップＳ２００における処理の詳細は、図３のフローチャートに示してある。

図３のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１では、分割噴射における各回の噴射パルス幅ＰlsNの最大値（上限値）である最大パルス幅Ｐlsmaxを設定する。
前記最大パルス幅Ｐlsmaxは、図４に示すような噴射パルス幅Ｐlsと噴霧角θとの相関から決定される値であり、噴射パルス幅Ｐlsと噴霧角θとの相関は、使用する燃料噴射弁８に応じて特定される。

更に、燃料噴射弁８における噴霧角θとは、図５に示すように、噴霧の中心軸Ｘを含む平面上で噴霧外縁ＳＰ１，ＳＰ２がなす角度である。
図４に示すように、前記噴霧角θは、噴射パルス幅Ｐlsが０から閾値ＰlsSLの間は、噴射パルス幅Ｐlsの増大に応じて増大し、閾値ＰlsSLを超える噴射パルス幅Ｐlsを与えても、閾値ＰlsSLでの噴霧角θＳを略維持する特性を有し、前記最大パルス幅Ｐlsmaxは、最大噴霧角θmax（噴霧角θＳ）となる噴射パルス幅の範囲内での最小値として設定される。

より具体的には、噴霧角θを変数として噴射パルス幅Ｐlsを求める関数をｆ（θ）としたときに、ｆ（θmax−５％）≦Ｐlsmax≦ｆ（θmax）を満たす噴射パルス幅、換言すれば、最大噴霧角θmax乃至最大噴霧角θmax近傍の噴霧角θを実現できる噴射パルス幅のうちの最小値を、最大パルス幅Ｐlsmaxとし、本実施形態では、最大噴霧角θmaxを実現できる噴射パルス幅のうちの最小値を最大パルス幅Ｐlsmaxとする（Ｐlsmax＝ｆ（θmax））。

尚、前述のように最大噴霧角の近傍の噴霧角となる噴射パルス幅Ｐlsを最大パルス幅Ｐlsmaxとすることができ、最大噴霧角の近傍とは、例えばθmax−５％である。
ここで、最大噴霧角となる噴射パルス幅Ｐlsを最大パルス幅Ｐlsmaxとするのは、吸気通路内壁や吸気バルブ６の傘部に対する燃料の付着面積を極力大きくして気化性能を高めるためであるから、係る要求に応じて最大噴霧角近傍の領域を適宜設定でき、θmax〜θmax−５％に限定されるものではない。

更に、最大パルス幅Ｐlsmaxを超える噴射パルス幅Ｐlsで噴射させても噴霧角θが増えず、付着燃料の膜厚を増大させることになるが、気化性能を維持できる範囲内であれば、最大パルス幅Ｐlsmaxを超える噴射パルス幅Ｐlsでの分割噴射を１回行わせるように設定することができる。

また、例えば、燃料噴射弁８に対する燃料の供給圧が変化することで、前記図４に示す噴射パルス幅Ｐlsと噴霧角θとの相関が変化する場合には、燃料供給圧に応じて前記最大パルス幅Ｐlsmaxを変更すればよく、燃料供給圧が一定で、前記図４に示す噴射パルス幅Ｐlsと噴霧角θとの相関が固定である場合には、前記最大パルス幅Ｐlsmaxを固定値として予め記憶させておけばよい。

上記のように、噴霧角θが略最大となる最大パルス幅Ｐlsmaxを設定するのは、図６に示すように、噴霧角θが大きければ、燃料噴射弁８から広範囲に向けて燃料が噴射される結果、吸気通路の内壁や吸気バルブ６の傘部などの吸気系に対する燃料の付着面積が広くなり、付着面積が広くなることで、図７に示すように付着燃料の膜厚が薄くなり、膜厚が厚い場合に比べて気化促進効果が得られるためである。

換言すれば、最大パルス幅Ｐlsmaxは、燃料噴射弁８から噴射される燃料が、吸気通路の内壁や吸気バルブ６の傘部などの吸気系に対して付着する面積が最大なるパルス幅の最小値である。

ステップＳ２０２では、ステップＳ１００で演算した噴射パルス幅ＰＵＬＳが前記最大パルス幅Ｐlsmaxよりも大きいか否かを判断する。
前記最大パルス幅Ｐlsmaxが第１噴射パルス幅に相当する。

噴射パルス幅ＰＵＬＳが最大パルス幅Ｐlsmax以下（Ｐlsmax≧ＰＵＬＳ）である場合は、噴射パルス幅ＰＵＬＳを、最大パルス幅Ｐlsmaxによる噴射を含む複数回に分けて噴射させることができないので、ステップＳ２０５へ進んで、分割噴射パルス幅ＰlsNをＰＵＬＳとする１回の噴射で燃料を噴射させる設定を行う。

一方、噴射パルス幅ＰＵＬＳが最大パルス幅Ｐlsmaxを超えている（Ｐlsmax＜ＰＵＬＳ）場合は、ステップＳ２０３へ進む。
ステップＳ２０３では、分割数Ｎ（分割噴射における噴射回数）及び分割噴射の各回それぞれでの噴射パルス幅ＰlsN（Ｎ：１，２，３，・・・Ｎ）を決定する。

具体的には、噴射パルス幅ＰＵＬＳから最大パルス幅Ｐlsmaxを減算した結果を、予め記憶した最小噴射パルス幅Ｐlsminで除算することで、最大パルス幅Ｐlsmaxによる分割噴射を１回行って、残りのパルス幅（燃料）を最小噴射パルス幅Ｐlsminずつに分けて噴射させる場合における、最小噴射パルス幅Ｐlsminでの噴射回数ｎを算出する。

ｎ＝（ＰＵＬＳ−Ｐlsmax）／Ｐlsmin
尚、（ＰＵＬＳ−Ｐlsmax）／Ｐlsminの演算結果の小数点以下（余り）は切り捨て、その結果を回数ｎとし、分割噴射の総回数Ｎは、最大パルス幅Ｐlsmaxによる噴射の１回と、最小噴射パルス幅Ｐlsminによる噴射のｎ回との加算値となる（Ｎ＝ｎ＋１）。

また、前記最小噴射パルス幅Ｐlsminは、燃料噴射弁８による燃料計量が可能な最小パルス幅（最小噴射燃料量）であり、換言すれば、パルス幅に比例して燃料噴射量が変化するパルス幅領域のうちの最小値が、前記最小噴射パルス幅Ｐlsminであり、この最小噴射パルス幅Ｐlsminが第２噴射パルス幅に相当する。

前記最小噴射パルス幅Ｐlsminによる分割噴射を行わせる場合、付着面積は狭くなるものの、温度の高い吸気バルブ６を指向することになり、しかも、少ない燃料を細切れに噴射するので、連続的に噴射させる場合に比べて気化性能を向上させることができる。

ここで、（ＰＵＬＳ−Ｐlsmax）／Ｐlsminの演算結果が自然数（0,1,2,3,…）ではない場合（余りが発生する場合）には、Ｐlsmax＋Ｐlsmin×ｎとして算出される分割噴射の各回におけるパルス幅の総和が、前記噴射パルス幅ＰＵＬＳよりも少なく、その差がＰlsmin未満となることを示す。

そこで、（ＰＵＬＳ−Ｐlsmax）／Ｐlsminの演算結果が自然数（0,1,2,3,…）ではない場合には、ＰＵＬＳとＰlsmax＋Ｐlsmin×ｎとの差分Ｐlsrだけ、分割噴射の各回のうちの１回におけるパルス幅を増大補正する。

Ｐlsr＝ＰＵＬＳ−（Ｐlsmax＋Ｐlsmin×ｎ）
Ｐlsr＜Ｐlsmin
例えば、ｎ＝０であった場合には、最大パルス幅Ｐlsmaxに前記差分Ｐlsrを付加したパルス幅（＝噴射パルス幅ＰＵＬＳ）で１回だけ噴射させ、分割噴射は行わない。

また、ｎ≧１であった場合には、最小噴射パルス幅Ｐlsminによる噴射を少なくとも１回は行わせる設定であるので、最小噴射パルス幅Ｐlsminによる噴射の１回に前記差分Ｐlsrを付加し、最大パルス幅Ｐlsmaxでの１回の噴射及び最小噴射パルス幅Ｐlsmin＋差分Ｐlsrでの１回の噴射を少なくとも含むＮ回だけ分割噴射する。

例えば、ｎ＝３である場合、最大パルス幅Ｐlsmaxによる分割噴射を１回、最小噴射パルス幅Ｐlsminによる分割噴射を２回、最小噴射パルス幅Ｐlsmin＋差分Ｐlsrのパルス幅による分割噴射を１回行わせる。

一方、（ＰＵＬＳ−Ｐlsmax）／Ｐlsminの演算結果が自然数（0,1,2,3,…）であって、余りが出なかった場合には、Ｐlsmax＋Ｐlsmin×ｎとして算出される分割噴射の各回におけるパルス幅の総和が、前記噴射パルス幅ＰＵＬＳに一致することになるので、最大パルス幅Ｐlsmaxによる１回の分割噴射の他は、全て最小噴射パルス幅Ｐlsminでの噴射をｎ回だけ行わせる。

ステップＳ２０４では、Ｎ回に分けて行われる分割噴射それぞれにおけるパルス幅の割り振り、即ち、最大パルス幅Ｐlsmaxによる分割噴射による噴射を何番目に行わせ、最小噴射パルス幅Ｐlsmin＋差分Ｐlsrのパルス幅による分割噴射を何番目に行わせるかを設定する。

前記差分Ｐlsrが第３パルス幅に相当する。
まず、最大パルス幅Ｐlsmaxによる分割噴射については、１回に噴射される燃料量が多く、また、付着面積が大きく比較的温度が低い部分にも付着するため、気化時間を長く確保することが望まれるので、噴射期間（全噴射回数）の前半において実行させるものとする。

本実施形態の場合、噴霧の中心軸は吸気バルブ６を指向し、吸気バルブ６は最も温度が高いが、吸気バルブ６から遠ざかるほど温度が低下するため、噴霧角θを大きくするほど、温度がより低いところまで燃料が付着することになり、温度が低いところに付着した燃料の気化には、より長い時間を要する。

そこで、Ｎ回の分割噴射のうち、パルス幅ＰlsNが比較的大きな噴射は、なるべく早い順番で行わせることが好ましく、少なくとも、噴射期間（全噴射回数）の前半に割り振るようにする。

また、最小噴射パルス幅Ｐlsmin＋差分Ｐlsrのパルス幅も、最小噴射パルス幅Ｐlsminでの噴射に比べて気化時間を長く確保することが望まれるため、少なくとも噴射期間（全噴射回数）の前半において実行させるものとする。

前記噴射期間（全噴射回数）の前半とは、１番目から「Ｎ／２＋１」番目以下の順番までとし、例えば、Ｎ＝５であれば、Ｎ／２＋１＝３．５（整数＋０．５）であるから、１番目、２番目、３番目のいずれかにおいて最大パルス幅Ｐlsmaxによる分割噴射を行わせるようにする。

換言すれば、Ｎ／２が整数であれば（Ｎが偶数であれば）、１番目からＮ／２＋１番目までを前半と規定し、Ｎ／２が整数＋0.5であれば（Ｎが奇数であれば）、１番目からＮ／２＋0.5番目までを前半と規定する。

また、１番目からＮ／２番目までを前半とし、比較的大きなパルス幅の噴射がなるべく前に設定されることが好ましいから、例えばＮ＝５であれば、１番目又は２番目において最大パルス幅による分割噴射を行わせるようにしても良い。

尚、噴射の回数で分割噴射の前半・後半を規定する代わりに、分割噴射の開始時期から分割噴射の終了時期までの期間で、開始時期からの時間又は開始時期からのクランク角で前半を規定することができる。

この場合、例えば分割噴射の開始や直前のインターバル期間が中間位置（前記噴射期間の５０％）よりも前であれば、その分割噴射を前半での噴射と見なしたりすることができ、更に、中間位置で噴射される分割噴射パルスを前半での噴射パルスと見なすことができる。

ここで、噴射パルス幅ＰlsNが長いほど、より長い気化時間が要求されるので、噴射パルス幅ＰlsNが長いほど、より前の順番で分割噴射を行わせることがより好ましく、本実施形態では、最大パルス幅Ｐlsmaxによる分割噴射を１番目に行わせ、差分Ｐlsrが生じた場合には、最小噴射パルス幅Ｐlsmin＋差分Ｐlsrのパルス幅による分割噴射を２番目に行わせて、３番目以降は最小噴射パルス幅Ｐlsminでの分割噴射を行わせ、差分Ｐlsrが生じなかった場合には、２番目以降は最小噴射パルス幅Ｐlsminでの分割噴射を行わせるものとする。

即ち、上記のように、各分割噴射のパルス幅を設定した場合には、分割噴射の各噴射における噴射パルス幅が、噴射順の後になるほどより小さくなるように設定されることになる。

図８のタイムチャートは、１番目の分割噴射におけるパルス幅Ｐls１が最大パルス幅Ｐlsmaxで、２番目の分割噴射におけるパルス幅Ｐls２から最後の分割噴射におけるパルス幅ＰlsNまでが、最小噴射パルス幅Ｐlsminに設定される場合における噴射パルス信号の出力パターンを示すものであり、吸気バルブ６の開時期ＩＶＯ以前に設定される噴射終了タイミングで、分割噴射の最後の噴射が終了するように、分割噴射の開始時期が可変に設定される。

ここで、吸気バルブ６の閉時期ＩＶＣ以前に分割噴射を開始させると、噴射された燃料が前のサイクルでシリンダ内に吸引されてしまうことになるので、分割噴射の開始は、閉時期ＩＶＣ以降に設定され、分割噴射は、吸気バルブ６の閉弁中（吸気行程の開始前、排気行程中）に行われるようになっている。

また、図９のタイムチャートは、１番目の分割噴射におけるパルス幅Ｐls１が最大パルス幅Ｐlsmaxで、１番目の分割噴射におけるパルス幅Ｐls２が最小噴射パルス幅Ｐlsmin＋差分Ｐlsrのパルス幅で、３番目の分割噴射におけるパルス幅Ｐls３から最後の分割噴射におけるパルス幅ＰlsNまでが、最小噴射パルス幅Ｐlsminに設定される場合における噴射パルス信号の出力パターンを示す。

前記最大パルス幅Ｐlsmaxによる分割噴射は、前半のなるべく早い順で行わせることが好ましいが、前記最大パルス幅Ｐlsmaxによる分割噴射を必ずしも１番目に行わせる必要はない。

例えば、最小噴射パルス幅Ｐlsmin或いは最小噴射パルス幅Ｐlsmin＋差分Ｐlsrでの分割噴射を１番目に行わせ、最大パルス幅Ｐlsmaxによる分割噴射を２番目に行わせ、３番目以降では最小噴射パルス幅Ｐlsminで分割噴射させることができ、また、最小噴射パルス幅Ｐlsminでの分割噴射を１番目に行わせ、最大パルス幅Ｐlsmaxによる分割噴射を２番目に行わせ、最小噴射パルス幅Ｐlsmin＋差分Ｐlsrによる分割噴射を３番目に行わせ、４番目以降では最小噴射パルス幅Ｐlsminで分割噴射させることができる。

即ち、最小噴射パルス幅Ｐlsminよりも大きなパルス幅での分割噴射を前半に行わせるようにすればよいが、噴射パルス幅が大きく噴射量が多いほど、気化時間を長くとることが望まれるため、噴射パルス幅の大きな分割噴射ほど、より早い順番で行わせることが好ましい。

図１０のタイムチャートは、最大パルス幅Ｐlsmaxによる分割噴射を２番目に行わせ、２番目以外の順番では、全て最小噴射パルス幅Ｐlsminで分割噴射を行わせる場合における噴射パルス信号の出力パターンを示す。

尚、前記最小噴射パルス幅Ｐlsminに代えて、最小噴射パルス幅Ｐlsminよりも大きく最大パルス幅Ｐlsmaxよりも小さい任意のパルス幅を用いることができ、この場合、前記の任意のパルス幅に満たないパルス幅分だけ、分割噴射の総パルス幅が噴射パルス幅ＰＵＬＳよりも少ない場合であって、不足分が最小噴射パルス幅Ｐlsmin以上であれば、不足分のパルス幅で噴射する分割噴射を余分に１回行わせることで、分割噴射の総パルス幅を噴射パルス幅ＰＵＬＳに一致させることができる。

また、分割噴射の総パルス幅が噴射パルス幅ＰＵＬＳよりも少ない場合であって、不足分が前記任意のパルス幅未満の場合、前記不足分を前記任意のパルス幅に付加し、最大パルス幅Ｐlsmaxによる噴射と、任意のパルス幅＋不足分による噴射と、任意のパルス幅による複数回の噴射とで、分割噴射を行わせることができる。

上記のように、パルス幅の大きな分割噴射を噴射期間の前半に行わせるようにすれば、大きな噴霧角によって燃料が付着する面積が広く、付着燃料の膜厚を平均的に薄くすることができ、かつ、気化時間を長くすることができる。

従って、大きなパルス幅で噴射させても燃料の気化を向上させることができる。
また、排気性能、特にＨＣ（ハイドロカーボン）の排出を低減することができる。
分割噴射において、短い噴射パルス幅での噴射を繰り返すようにすると、噴射間隔の回数が多くなる分だけ分割噴射の開始から終了までが長くなり、噴射期間内に噴射を完了させることが難しくなる。また、吸気バルブ６付近に燃料が付着することになって、周囲の吸気通路内壁の温度を利用しての燃料気化を行えず、効率的に燃料を気化させることが難しい。

そこで、本実施形態では、長いパルス幅での分割噴射を、分割噴射期間の前半、より好ましくは、パルス幅が長いほど早い順番で行わせることで、付着燃料の気化を向上させることができるようにしている。また、噴射期間を短縮することが可能となり、噴射期間内に噴射を完了させることができる。

また、長いパルス幅での分割噴射を繰り返すと、広い範囲への付着が繰り返され、付着燃料が気化しないまま、次の噴射によって燃料が更に付着する結果となってしまうが、本実施形態では、パルス幅を段階的に短くすることにより付着領域が段階的に狭まり、前回の付着領域のうちの温度がより高い領域に燃料が付着することになるので、比較的温度が低い領域には重ねて燃料が付着することが抑制されるので、温度が低い領域に付着した燃料の気化時間を確保できることになる。

また、分割噴射の後半及び前半の一部では、短いパルス幅が設定されることで、噴霧角θが狭くなって、吸気バルブ６を指向して断続的に噴射されることになるので、吸気バルブ６に到達するまでの比較的長い輸送時間において気化が促進され、また、吸気バルブ６は、上流側の吸気通路（吸気ポート５）に比較して温度が高く、かつ、温度上昇も速いので、吸気バルブ６に燃料を付着させることで、気化性能を向上させることができる。

また、短いパルス幅での噴射を複数回繰り返すから、吸気バルブ６に付着した燃料の気化が進んでから次の噴射が行われるようになり、吸気バルブ６に対する燃料の付着量を少なく（膜厚を薄く）でき、狭い噴霧角で連続的に噴射させる場合よりも、気化性能を向上させることができる。

上記のようにして、分割噴射の回数Ｎ（分割数）と、各分割噴射におけるパルス幅ＰlsNとを設定すると、次のステップＳ３００では、分割噴射の間隔（周期）Ｃｙの設定を行う。

前記分割噴射間隔Ｃｙとは、前回の分割噴射の終了から次の分割噴射を開始させるまでの時間である。
上記の分割噴射間隔Ｃｙの設定処理は、図１１のフローチャートに詳細に示してある。

ステップＳ３０１では、まず、分割噴射の１番目と２番目との間隔Cy１を、予め記憶されている最小間隔Ｃｙminに設定する。
前記最小間隔Ｃｙminは、燃料噴射弁８を閉弁させ、再度開弁させるまでに要する最小時間であって、燃料噴射弁８の種類・仕様毎に定められる固定値であり、この最小間隔Ｃｙminを下回る噴射間隔CyMを設定すると、燃料噴射弁８が完全に閉弁しないまま次の噴射（開弁動作）が開始されることになり、燃料の計量精度が低下してしまうと共に、燃料が連続的に噴射されることになり、分割噴射による気化性能の改善効果が得られなくなってしまう。

分割噴射の１番目と２番目との間隔を最小間隔Ｃｙminに設定すると、次回以降の間隔は、前回値Ｃｙ（Ｍ−１）に係数Ｃ_NE（Ｃ_NE＞1.0）を乗算して設定され、噴射順が後になるほど噴射間隔CyMがより長く設定されるようにしてある。

前記係数Ｃ_NEは一定値であっても良いが、そのときの機関回転速度ＮＥに応じて変更することが好ましく、機関回転速度ＮＥが高くなるほど、分割噴射を行わせることができる期間が短くなることから、機関回転速度ＮＥが高くなるほど係数Ｃ_NEを小さくして、より短い間隔で分割噴射されるようにする。

これにより、吸気バルブ６が閉弁状態を維持する時間が長くなる低回転時には、なるべく噴射間隔Ｃｙを長くして、気化時間を最大限に長く確保できる一方、吸気バルブ６が閉弁状態を維持する時間が短くなる高回転時には、分割噴射の開始から終了までの時間が、吸気バルブ６が閉弁状態を維持する時間を超えて長くなることを抑制でき、結果、吸気バルブ６の閉弁中での分割噴射を、なるべく噴射間隔Ｃｙを長くして行わせることができる。

尚、前記係数Ｃ_NEを、吸入空気流量や吸気管負圧や燃料噴射パルス幅ＰＵＬＳなどで代表される機関負荷や、冷却水温度ＴＷなどで代表される機関温度に基づいて可変に設定させることができる。

高負荷運転時には、噴射させる必要がある燃料量が多くなる一方で、吸気ポートなどの温度が高くなるから、気化時間の確保よりも噴射間隔CyMを短くして必要燃料量を噴射期間内（吸気バルブ６の閉弁中）で噴射させることが優先されるので、高負荷ほど係数Ｃ_NEを小さくして、分割噴射間隔の増大変化代を縮小させるようにする。

また、機関温度が低いと、それだけ燃料が気化し難くなり、気化時間をより長くする必要があるので、機関温度が低いほど係数Ｃ_NEを大きくして、分割噴射間隔の増大変化代を拡大するようにする。

尚、機関回転速度ＮＥ、機関負荷、機関温度のうちのいずれか１つに基づいて、係数Ｃ_NEを設定させることができる他、機関回転速度ＮＥ、機関負荷、機関温度のうちの２つ以上を組み合わせて係数Ｃ_NEを設定させることができる。

上記のように、分割噴射によって燃料噴射を周期的に行わせる場合、噴射された燃料が吸気管や吸気バルブなどに付着し、付着部位の熱を奪って気化し、気化に伴う吸気管や吸気バルブなどの温度低下は、シリンダにおける燃焼熱によってある程度は回復する。しかし、短い周期のまま燃料噴射を繰り返すと、吸気管や吸気バルブの温度が充分に回復されないで徐々に温度低下し、燃料を充分に気化させることができなくなってしまう。

そこで、分割噴射の後期ほど噴射間隔CyMを長くし、長い噴射間隔CyMの間で吸気管や吸気バルブなどの温度の回復を図ることで、吸気管や吸気バルブの温度低下を抑制し、また、温度低下の回復を早め、吸気管や吸気バルブの温度を、気化性能を確保できる温度以上に維持できるようにする。

また、短い周期のまま燃料噴射を繰り返すと、先に噴射され吸気管や吸気バルブに付着した燃料が充分に気化しないまま、次の分割噴射がなされて、吸気管や吸気バルブに付着している燃料の上から更に燃料が付着するようになってしまい、吸気管や吸気バルブに付着する燃料の膜厚が徐々に厚くなり、気化量が低下してしまう。

そこで、膜厚が徐々に厚くなる傾向となる噴射期間の後半ほど、噴射の間隔を長くすることで、先に付着している燃料の気化時間を長く確保し、先に噴射され吸気管や吸気バルブに付着している燃料が充分に気化し、付着燃料の膜厚が薄くなってから、次の分割噴射を行わせるようにすることで、付着燃料の膜厚の増大を抑制し、充分な気化量を維持できるようにする。

ここで、分割噴射の前半から長い周期で噴射を行わせれば、噴射間隔CyMの間で、吸気管や吸気バルブなどの温度を充分に回復させることができ、また、付着燃料を気化させて付着燃料の膜厚を薄く維持できるが、その場合、全体の噴射期間が過剰に長くなってしまうので、全体の噴射期間をなるべく短くしつつ、気化性能を維持できるように、噴射期間の後半で噴射間隔CyMを長くする。

図１２のタイムチャートは、噴射順が後になるほど噴射間隔CyMがより長く設定される場合における噴射パルス信号の出力パターンを示す。
図１２（Ａ）は、１番目の分割噴射のパルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとし、２番目以降の分割噴射のパルス幅を最小パルス幅Ｐlsminとし、かつ、噴射順が後になるほど噴射間隔CyMがより長く設定されるようにした噴射パルス信号の出力パターンを示す。

図１２（Ｂ）は、１番目の分割噴射のパルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとし、２番目の分割噴射のパルス幅を最小パルス幅Ｐlsmin＋差分Ｐlsrとし、３番目以降の分割噴射のパルス幅を最小パルス幅Ｐlsminとし、かつ、噴射順が後になるほど噴射間隔CyMがより長く設定されるようにした噴射パルス信号の出力パターンを示す。

図１２（Ｃ）は、２番目の分割噴射のパルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとし、１番目及び３番目以降の分割噴射のパルス幅を最小パルス幅Ｐlsminとし、かつ、噴射順が後になるほど噴射間隔CyMがより長く設定されるようにした噴射パルス信号の出力パターンを示す。

尚、３番目以降の前半の順番において最大パルス幅Ｐlsmaxでの噴射を行わせ、それ以外では、最大パルス幅Ｐlsmax未満のパルス幅で分割噴射を行わせる場合も、噴射順が後になるほど噴射間隔CyMがより長く設定することで、同様な効果が得られる。

また、上記では、噴射期間の後半ほど、換言すれば、分割噴射回数の積算数が増えるほど、噴射間隔CyMをより長く設定したが、例えば、噴射期間の前半における噴射間隔CyMを一定とし、噴射期間の後半における噴射間隔CyMを前半よりも長い一定間隔或いは前半よりも長く徐々に増大する噴射間隔CyMとすることができ、更には、噴射期間の前半において、前回よりも短くかつ後半での噴射間隔CyMよりも短い噴射間隔CyMを設定させることができ、噴射期間の前半における少なくとも１つの噴射間隔CyMを、噴射期間の後半における噴射間隔CyMよりも短く設定すればよい。

図１３のタイムチャートは、最初の噴射間隔から複数回連続して最小間隔Ｃｙminに設定し、その後、最小間隔Ｃｙminから段階的に噴射間隔Cyを増大変化させる場合の噴射パルス信号の出力パターンを示す。

図１３（Ａ）は、１番目の分割噴射のパルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとし、２番目以降の分割噴射のパルス幅を最小パルス幅Ｐlsminとし、かつ、最初の噴射間隔から複数回連続して最小間隔Ｃｙminに設定し、その後、最小間隔Ｃｙminから段階的に噴射間隔Cyを増大変化させるようにした噴射パルス信号の出力パターンを示す。

図１３（Ｂ）は、１番目の分割噴射のパルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとし、２番目の分割噴射のパルス幅を最小パルス幅Ｐlsmin＋差分Ｐlsrとし、３番目以降の分割噴射のパルス幅を最小パルス幅Ｐlsminとし、かつ、最初の噴射間隔から複数回連続して最小間隔Ｃｙminに設定し、その後、最小間隔Ｃｙminから段階的に噴射間隔Cyを増大変化させるようにした噴射パルス信号の出力パターンを示す。

図１３（Ｃ）は、２番目の分割噴射のパルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとし、１番目及び３番目以降の分割噴射のパルス幅を最小パルス幅Ｐlsminとし、かつ、最初の噴射間隔から複数回連続して最小間隔Ｃｙminに設定し、その後、最小間隔Ｃｙminから段階的に噴射間隔Cyを増大変化させるようにした噴射パルス信号の出力パターンを示す。

上記のようにして、図２のフローチャートにおけるステップＳ２００で分割噴射における複数回の噴射それぞれでの噴射パルス幅を演算し、更に、ステップＳ３００で噴射間隔（分割噴射の周期）CyMを演算すると、次のステップＳ４００では、分割噴射の期間内で噴射を終わらせることができるように、分割噴射の各噴射における噴射パルス幅ＰlsN、及び、噴射間隔CyM（噴射周期）を補正する。

上記の噴射パルス幅ＰlsN、及び、噴射間隔CyMの補正処理については、図１４のフローチャートに従って詳細に説明する。
図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ４０１では、分割噴射の開始限界タイミングから終了限界タイミングまでの時間である許容噴射時間TIMEINJを演算する。

前記開始限界タイミングは、分割噴射の開始が許容される最も早い時期であり、例えば吸気バルブ６の閉時期IVC又は閉時期IVC直後のクランク角位置に設定される。
更に、前記終了限界タイミングは、分割噴射の終了が許容される最も遅い時期であり、例えば、吸気バルブ６の開時期IVO又は開時期IVO直前に設定される。

即ち、本実施形態では、吸気バルブ６の閉弁中に燃料噴射弁８による分割噴射を行わせるようになっており、開始限界タイミングから終了限界タイミングまでのクランク角度（分割噴射許容角度）を記憶しておき、前記クランク角度をそのときの機関回転速度NEに基づいて時間に換算して、前記許容噴射時間TIMEINJを求めることができる。

更に、前記終了限界タイミングを、分割噴射の最後に噴射された燃料が吸気バルブ６の開時期IVO若しくは開時期IVO直前に吸気バルブ６に到達する時期として設定することができる。

燃料噴射弁８から吸気バルブ６までの燃料の輸送時間は、そのときの機関回転速度ＮＥに応じて異なるので、例えば、吸気バルブ６の開時期IVOから、そのときの機関回転速度ＮＥに基づいて求めた燃料の輸送時間だけ前のタイミングを、前記終了限界タイミングとすることができる。

また、吸気バルブ６の開時期IVO及び／又は閉時期IVCを可変する可変動弁機構を備える場合には、前記開始限界タイミング及び／又は終了限界タイミングを、前記可変動弁機構による開時期IVO及び／又は閉時期IVCの変更に応じて設定すればよい。

更に、燃料の気化特性を左右する機関温度（冷却水温度TW）に応じて前記開始限界タイミング及び／又は終了限界タイミングを設定させることができる。
また、本実施形態における開時期IVOは、吸気バルブ６が閉弁状態（リフト量＝０の状態）から開弁し始めた時点であり、閉時期IVCは、吸気バルブ６が開弁している（リフト量≠０の状態）から閉弁状態（リフト量＝０の状態）になった時点とするが、リフト量が増大変化に伴って閾値（リフト量零＜閾値＜最大リフト量）を横切った時点を開時期IVOとし、リフト量が減少変化に伴って前記閾値を横切った時点を閉時期IVCとすることができる。

次のステップＳ４０２では、前記分割噴射の各噴射における噴射パルス幅ＰlsNの積算値ΣＰlsN（１番目からＮ番目までの各噴射パルス幅ＰlsNの総和）と、噴射間隔ＣyMの積算値ΣＣyM（１番目からＭ番目までの各噴射間隔ＣyMの総和）とを加算することで、ステップＳ２００及びステップＳ３００で設定された噴射パルス幅ＰlsN及び噴射間隔ＣyMで、分割噴射に要する時間（分割噴射の１番目の噴射開始から最後のＮ番目の噴射終了までの時間であり、以下では、総分割噴射時間と称する）を求め、この総分割噴射時間（総分割噴射時間＝ΣＰlsN＋ΣＣyM）と前記許容噴射時間TIMEINJとを比較する。

ここで、前記総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下であれば、ステップＳ２００及びステップＳ３００での設定のまま、分割噴射を許容噴射時間TIMEINJ内で行わせることができるので、そのまま、ステップＳ４１５へ進んで、前記終了限界タイミングで分割噴射を終了させるべく、分割噴射開始タイミングを可変に設定する。

即ち、終了限界タイミングから前記総分割噴射時間だけ前の時点を、分割噴射の開始タイミングに設定すれば、吸気バルブ６の閉時期ＩＶＣ或いは閉時期ＩＶＣ直前の終了限界タイミングで、分割噴射が終了することになり、終了限界タイミングまでに噴射され気化された燃料が、噴射終了直後に吸気バルブ６が開くことで、空気と共にシリンダ内に吸引される。

一方、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJを超えている場合には、ステップＳ２００及びステップＳ３００で設定した噴射パルス幅ＰlsN及び噴射間隔ＣyMに従って分割噴射を実行させると、たとえ開始限界タイミングから分割噴射を開始させたとしても分割噴射の終了が終了限界タイミングを超え、また、終了限界タイミングで分割噴射を終了させるべく噴射開始タイミングを設定すると、その噴射開始タイミングは開始限界タイミングよりも早い時期になってしまう。

換言すれば、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJを超える場合には、吸気バルブ６の閉弁中に、分割噴射を開始させかつ終了させることができず、開始時期及び／又は終了時期が、吸気バルブ６の開期間にずれ込み、前のサイクルで燃料が吸引されてしまったり、充分な気化時間を確保できないまま直接的に燃料がシリンダ内に吸引されたりする。

そこで、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJを超えている場合には、ステップＳ４０３以降へ進み、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下となるように、噴射パルス幅ＰlsN及び／又は噴射間隔ＣyMを補正する。

ステップＳ４０３では、噴射間隔CyMの全てを最小値Cyminとした場合の総分割噴射時間（総分割噴射時間＝ΣＰlsN＋ΣCyminM）と前記許容噴射時間TIMEINJとを比較させる。
即ち、噴射間隔CyMの全てを最小値Cyminとすれば、噴射間隔CyMが最小値Cyminを超える分だけ総分割噴射時間がより短くなるので、噴射パルス幅ＰlsN及び分割数Ｎを変えずに、噴射間隔CyMを全て最小値Cyminにしたと仮定した場合に、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下になるか否かを確かめる。

そして、噴射パルス幅ＰlsN及び分割数Ｎを変えずに、噴射間隔CyMの全てを最小値Cyminとした場合の総分割噴射時間が、許容噴射時間TIMEINJ以下になる場合には、ステップＳ４０４へ進む。

ステップＳ４０４〜ステップＳ４０６では、２番目以降の噴射間隔CyMのうち、どこまで最小値Cyminに切り換えれば、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下になるかを判断する。

ステップＳ４０２では、ステップＳ２００及びステップＳ３００における設定では総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJを超えると判断され、ステップＳ４０３では、噴射間隔CyMの全てを最小値Cyminにすれば、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下になることが確かめられているものの、最小値Cyminを超える噴射間隔CyMのうちの１つだけを最小値Cyminに切り換えることで総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下になる可能性がある一方で、噴射間隔CyMの全てを最小値Cyminに切り換えないと、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下にならない場合もあり得る。

そこで、ステップＳ４０４〜ステップＳ４０６では、最小値Cyminを超える噴射間隔CyMのうち、最小値Cyminに切り換えるものを１つずつ増やしていって、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下になる、噴射間隔CyMの最小値Cyminへの切り換え数の最小を求める。

本実施形態の場合、分割噴射の１番目と２番目との噴射間隔Cy１が最小値Cyminに設定されるので、分割噴射の２番目と３番目との噴射間隔Cy２以降から、最小値Cyminよりも長い噴射間隔CyMに設定され、分割噴射の後半で噴射間隔CyMを長くしたいという要求がある。

そこで、ステップＳ４０４では、まず、噴射間隔Cy２のみを最小値Cyminに切り換える設定を行い、次のステップＳ４０５では、噴射間隔Cy２を最小値Cyminに切り換えた結果としての総分割噴射時間が、許容噴射時間TIMEINJ以下になったか否かを判断する。

ステップＳ４０５で、噴射間隔Cy２のみを最小値Cyminに切り換えた結果としての総分割噴射時間が、許容噴射時間TIMEINJを超えていると判断された場合には、更に、最小値Cyminに切り換える噴射間隔CyMの数を増やさないと、総分割噴射時間が、許容噴射時間TIMEINJ以下にならないので、ステップＳ４０６へ進み、最小値Cyminに切り換える噴射間隔CyMの順番Mを１つ増やしてから、ステップＳ４０４へ戻るようにして、噴射間隔Cy２の最小値Cyminへの切り換えに加えて、次の噴射間隔Cy３も最小値Cyminに切り換えるようにする。

そして、ステップＳ４０５では、噴射間隔Cy２及び噴射間隔Cy３を共に最小値Cyminに切り換えた場合の総分割噴射時間が、許容噴射時間TIMEINJ以下であるか否かを判断する。

上記のような処理を繰り返し、最小で、噴射間隔Cy２を最小値Cyminに切り換えることで、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下になり、最大では、噴射間隔CyMを全て最小値Cyminに切り換えることで、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下になり、その時点でステップＳ４１５に進んで、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下になった時点の噴射間隔CyMの設定で、分割噴射の終了が終了限界タイミングになるように、分割噴射の開始タイミングを決定する。

図１５のタイムチャートは、噴射間隔CyMを全て最小値Cyminに切り換えた場合の噴射パルス信号の出力パターンを示す。
図１５（Ａ）は、１番目の分割噴射のパルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとし、２番目以降の分割噴射のパルス幅を最小パルス幅Ｐlsminとし、かつ、噴射間隔CyMを全て最小値Cyminに設定した噴射パルス信号の出力パターンを示す。

図１５（Ｂ）は、１番目の分割噴射のパルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとし、２番目の分割噴射のパルス幅を最小パルス幅Ｐlsmin＋差分Ｐlsrとし、３番目以降の分割噴射のパルス幅を最小パルス幅Ｐlsminとし、かつ、噴射間隔CyMを全て最小値Cyminに設定した噴射パルス信号の出力パターンを示す。

図１５（Ｃ）は、２番目の分割噴射のパルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとし、１番目及び３番目以降の分割噴射のパルス幅を最小パルス幅Ｐlsminとし、かつ、噴射間隔CyMを全て最小値Cyminに設定した噴射パルス信号の出力パターンを示す。

尚、噴射間隔CyMの設定と、各分割噴射における噴射パターンとは、適宜組み合わせることが可能であり、図１２、図１３、図１５に示したものに限定されない。
一方、ステップＳ４０３で、噴射間隔CyMを全て最小値Cyminに切り換えても、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJを超えると判断された場合には、噴射間隔CyMの補正のみでは、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下にならないので、まず、ステップＳ４０７で噴射間隔CyMを全て最小値Cyminに切り換える設定を行ってから、ステップＳ４０８へ進む。

ステップＳ４０７で噴射間隔CyMを全て最小値Cyminに切り換える設定を行った後は、各噴射パルス幅ＰlsNや噴射回数Nが変更されるとしても、噴射間隔CyMは全て最小値Cyminに固定されるものとする。

ステップＳ４０８では、全ての分割噴射における噴射パルス幅ＰlsNを最大パルス幅Ｐlsmaxとし、かつ、噴射間隔CyMを全て最小値Cyminとした場合に、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下になるか否かを判断する。

即ち、燃料噴射パルス幅ＰＵＬＳを最大パルス幅Ｐlsmaxで除算した商を噴射回数ｎとし、余りのパルス幅Ｐlsrが最小噴射パルス幅Ｐlsmin以上であれば、余りのパルス幅Ｐlsrによる噴射を余分に１回行わせるものとして、分割噴射の回数ＮをＮ＝ｎ＋１とし、余りのパルス幅Ｐlsrが最小噴射パルス幅Ｐlsmin未満であれば、分割噴射の初回の噴射パルス幅を、最大パルス幅Ｐlsmax＋余りパルス幅Ｐlsrとして、分割噴射の回数ＮをＮ＝ｎとする。

更に、上記のようにして決定した分割数Ｎにおけるパルス幅Ｐlsmax又はパルス幅Ｐlsmax＋Ｐlsrでの噴射を、噴射間隔CyMを全て最小値Cyminとして行わせるものとして総分割噴射時間を求め、該総分割噴射時間と許容噴射時間TIMEINJとをステップＳ４０８で比較させる。

ステップＳ４０８で、噴射パルス幅を最大パルス幅Ｐlsmax又はパルス幅Ｐlsmax＋Ｐlsrとし、かつ、噴射間隔CyMを全て最小値Cyminとした場合の総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJを越えると判断された場合には、噴射パルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxよりも長くし、かつ、噴射回数Ｎを更に減らす変更を行わないと、総分割噴射時間を許容噴射時間TIMEINJ以下にできないので、ステップＳ４０９へ進む。

ステップＳ４０８からステップＳ４０９へ進んだ、ステップＳ４０９での初回処理時には、全ての分割噴射における噴射パルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとし、かつ、噴射間隔CyMを全て最小値Cyminとした場合に、許容噴射時間TIMEINJを越えて出力される噴射パルス幅の総和である余剰パルス幅ＰlsRを、分割噴射の１番目のパルス幅Ｐls１に付加し、１番目の噴射パルス幅Ｐls１を最大パルス幅Ｐlsmaxよりも余剰パルス幅ＰlsRだけ増大させる。

そして、次のステップＳ４１０では、分割噴射の１番目の噴射パルス幅Ｐls１を、ステップＳ４０９で増大補正されたパルス幅とし、残りの分割噴射を最大パルス幅Ｐlsmaxで行わせるものとし、更に、全ての噴射間隔CyMを最小値Cyminとする場合の総分割噴射時間を求め、この総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下になっているか否かを判断する。

そして、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJを越えている場合には、再度ステップＳ４０９へ戻り、１番目の噴射パルス幅Ｐls１を更に余剰パルス幅ＰlsRだけ増大させる処理を行わせ、再度、１番目の噴射パルス幅Ｐls１を増大補正後の値とし、後の分割噴射のパルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとして分割噴射させる場合の総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下になったか否かをステップＳ４１０で判断させる。

上記のように、１番目の噴射パルス幅Ｐls１を、余剰パルス幅ＰlsRだけ増大させる処理を繰り返すと、図１６に示すように、噴射回数が減じられ、最終的には、総分割噴射時間を許容噴射時間TIMEINJ以下にまで減らせることができる。

図１６のタイムチャートにおいて、（Ａ）では、最大パルス幅Ｐlsmaxによる分割噴射を、全ての噴射間隔CyMを最小値Cyminとして５回行わせることで、噴射パルス幅の総和が燃料噴射パルス幅ＰＵＬＳになっているが、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJを超えており、許容噴射時間TIMEINJを超える範囲での噴射パルス幅を余剰パルス幅ＰlsRとする。

そして、（Ｂ）では、（Ａ）での余剰パルス幅ＰlsRを、１番目の分割噴射のパルス幅Ｐls１に加算したが、再度、許容噴射時間TIMEINJを超える領域での余剰パルス幅ＰlsRが発生し、（Ｃ）では、（Ｂ）での余剰パルス幅ＰlsRを更に１番目の分割噴射のパルス幅Ｐls１に加算する処理を行っている。

即ち、図１６に示す例では、（Ａ）の５番目の噴射パルス幅Ｐls５の全てを１番目の分割噴射のパルス幅Ｐls１に加算した結果、４回の噴射での総和が燃料噴射パルス幅ＰＵＬＳになり、この４回の分割噴射での総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下に収まったので、（Ｃ）の時点で補正処理の繰り返しを停止、（Ｃ）に示す分割噴射パターンを確定させる。

このように、分割噴射における各噴射パルス幅ＰlsNを全て最大パルス幅Ｐlsmaxとしても、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJを越える場合には、許容噴射時間TIMEINJを越えて出力される噴射パルス幅を、１番目のパルス幅Ｐls１に付加する処理を繰り返すこことで、１番目のパルス幅Ｐls１を増大補正し、該補正によって分割数Ｎの低下を図ることで、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下になるようにする。

ステップＳ４１０で、総分割噴射時間を許容噴射時間TIMEINJ以下であると判断されるようになると、ステップＳ４１５へ進み、それまでに補正設定された各噴射パルスＰlsNでの噴射を、最小値Cyminの噴射間隔CyMで出力させる場合の総分割噴射時間で、前記終了限界タイミングで分割噴射が終了するように、分割噴射開始タイミングを可変に設定する。

一方、ステップＳ４０８で、全ての分割噴射におけるパルス幅を最大パルス幅Ｐlsmaxとし、かつ、噴射間隔CyMを全て最小値Cyminとした場合の総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下になる判断された場合には、ステップＳ４１１へ進む。

ステップＳ４１１へ進む場合、ステップＳ２００で演算した各分割噴射のパルス幅ＰlsNについて、最大パルス幅Ｐlsmaxで分割噴射する回数を最小で１つ増やすことで総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下となる可能性がある一方で、全ての噴射パルス幅ＰlsNを最大パルス幅Ｐlsmaxに切り換える必要がある場合があり得る。

ステップＳ４１１では、許容噴射時間TIMEINJを越えて出力されることになる噴射パルス幅の総和である余剰パルス幅ＰlsRを算出する。
ステップＳ４１１に進んだ初回においては、ステップＳ２００で設定した各噴射パルス幅ＰlsNでの噴射を、全て最小値Cyminの噴射間隔CyM毎に行わせた場合に、許容噴射時間TIMEINJを越えて出力されることになる噴射パルス幅の総和を余剰パルス幅ＰlsRとして算出する。

次のステップＳ４１２では、噴射順Ｎの初期値を２とし、最大パルス幅ＰlsmaxからＮ番目の噴射パルス幅ＰlsNを減算した値が、前記余剰パルス幅ＰlsRよりも大きいか否か、換言すれば、噴射順Ｎにおける噴射パルス幅ＰlsNに余剰パルス幅ＰlsRを加算しても、最大パルス幅Ｐlsmax未満となるかを判断する。

従って、ステップＳ４１１から初めてステップＳ４１２に進んだ場合には、最大パルス幅Ｐlsmaxから２番目の噴射パルス幅Ｐls２を減算した値が余剰パルス幅ＰlsRよりも大きいか否かを判断することになり、ステップＳ４１１〜ステップＳ４１３の処理が繰り返される毎に、最大パルス幅Ｐlsmaxから減算するパルス幅ＰlsNが、２番目のパルス幅Ｐls１、３番目のパルス幅Ｐls３、４番目のパルス幅Ｐls４と順番に切り換えられる。

ここで、最大パルス幅ＰlsmaxからＮ番目の噴射パルス幅ＰlsNを減算した値が、前記余剰パルス幅ＰlsR以下であると判断された場合、即ち、噴射順Ｎにおける噴射パルス幅ＰlsNに余剰パルス幅ＰlsRを加算すると、最大パルス幅Ｐlsmax以上になる場合には、ステップＳ４１３へ進む。

ステップＳ４１３では、Ｎ番目の噴射パルス幅ＰlsNを最大パルス幅Ｐlsmaxに変更する処理を行ったのち、次の噴射順の分割噴射について処理を行わせるべく、噴射順Ｎを１つ大きくしてから、ステップＳ４１１へ戻る。

ステップＳ４１１に戻ると、最大パルス幅Ｐlsmaxでの噴射回数が増大された状態での各分割噴射それぞれでの噴射パルス幅ＰlsN及び噴射回数Nを計算し直して総分割噴射時間を求め、この総分割噴射時間と許容噴射時間TIMEINJとを比較して、再度、余剰パルス幅ＰlsRを算出する。

そして、最大パルス幅Ｐlsmaxでの噴射回数が増大させていった結果、ステップＳ４１２で、最大パルス幅ＰlsmaxからＮ番目の噴射パルス幅ＰlsNを減算した値が、前記余剰パルス幅ＰlsRよりも大きい、即ち、噴射順Ｎにおける噴射パルス幅ＰlsNに余剰パルス幅ＰlsRを加算しても最大パルス幅Ｐlsmax未満となると判断されるようになると、ステップＳ４１４へ進む。

ステップＳ４１４では、噴射順Ｎにおける噴射パルス幅ＰlsNに余剰パルス幅ＰlsRを加算して、ステップＳ４１５へ進む。
そして、ステップＳ４１５では、ステップＳ４１１〜４１４での補正設定により確定された各噴射パルス幅ＰlsN及び噴射回数Nによる分割噴射を、前記終了限界タイミングで終了させるべく、分割噴射開始タイミングを可変に設定する。

上記のように、ステップＳ４１１〜ステップＳ４１３の処理では、噴射パルス幅ＰlsNを噴射順の早い方から順次最大パルス幅Ｐlsmaxに切り換えていって、最大パルス幅Ｐlsmaxへの切り換え数が最小で、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下になるようにするので、噴射回数が増えるに従って噴射パルス幅が増えるように分割噴射を行わせることができ、燃料噴射パルス幅ＰＵＬＳ（燃料噴射量）が多い場合にも気化性能を維持できる。

図１７のタイムチャートは、ステップＳ４１１〜ステップＳ４１４の処理によって噴射パルス幅ＰlsN及び噴射回数Nが補正される例を示す。
図１７の（Ａ）は、ステップＳ２００で設定された噴射パルス幅ＰlsN及び噴射回数Nによる分割噴射を、最小値Cyminの噴射間隔CyMで出力させる場合の噴射パルス信号を示し、許容噴射時間TIMEINJを超えて出力されるパルス幅が前記余剰パルス幅ＰlsRとなる。

図１７の（Ｂ）は、前記余剰パルス幅ＰlsRを２番目の噴射パルス幅Ｐls２に加算した場合に、加算結果が最大パルス幅Ｐlsmax以上になることから、２番目の噴射パルス幅Ｐls２を最大パルス幅Ｐlsmaxに置き換えた状態を示し、ここでも、余剰パルス幅ＰlsRが発生している。

そこで、前記余剰パルス幅ＰlsRを３番目の噴射パルス幅Ｐls３に加算した場合に、加算結果が最大パルス幅Ｐlsmax以上になるか否かを判断し、加算結果が最大パルス幅Ｐlsmax以上になることから、図１７の（Ｃ）に示すように、３番目の噴射パルス幅Ｐls３も最大パルス幅Ｐlsmaxに置き換えている。

更に、図１７の（Ｃ）に示すように、１番目から３番目までを最大パルス幅Ｐlsmaxとする設定を行っても、許容噴射時間TIMEINJを超えて出力される余剰パルス幅ＰlsRが発生しているため、今度は、４番目の噴射パルス幅Ｐls４に余剰パルス幅ＰlsRを加算した結果が、最大パルス幅Ｐlsmax以上であるか否かを判断するが、４番目の噴射パルス幅Ｐls４に余剰パルス幅ＰlsRを加算した結果が、最大パルス幅Ｐlsmax未満となることから、図１７の（Ｄ）では、４番目の噴射パルス幅Ｐls４に余剰パルス幅ＰlsRを加算する補正を行い、その結果、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下に収まるようになって、補正処理が完了する。

尚、ステップＳ４１１〜ステップＳ４１３の処理は、最大パルス幅Ｐlsmaxに切り換える分割噴射を噴射順の早い方から順次増やしていって、その都度、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下に収まるようになったか否かを判断して、更に、最大パルス幅Ｐlsmaxに切り換える分割噴射を増やすか否かを判断していることになる。

上記のように、ステップＳ４００では、総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下に収まるように最小限の補正を施し、分割噴射の順番が早いほど大きなパルス幅で、かつ、短い間隔での噴射を行わせる噴射パターンをなるべく維持するようにする。

従って、総分割噴射時間を許容噴射時間TIMEINJ以内としつつ、分割噴射による気化性能を向上させることができる。
総分割噴射時間が許容噴射時間TIMEINJ以下となる噴射パルス幅ＰlsN，分割噴射回数N及び噴射間隔CyMが確定すると、ステップＳ５００では、確定された分割パターンの噴射パルス信号を、終了限界タイミングで分割噴射が終了するように、各燃料噴射弁８に出力する。

尚、本実施形態では、終了限界タイミングで分割噴射を終了させるべく、終了限界タイミングから総分割噴射時間だけ前の時点を分割噴射開始タイミングとして定めるようにしたが、一定の分割噴射開始タイミングから分割噴射を開始させ、総分割噴射時間の差によって分割噴射の終了タイミングが異なるように、分割噴射を行わせることができる。

また、上記実施形態による分割噴射制御は、燃料の気化性能、または、排気性能を可及的に高めることができるものであり、特に、燃料が気化し難い運転条件、また、排気性能が低下、ハイドロカーボンが排出されやすい運転条件で効果を発揮する。

以上のように、本実施形態では、排気性能を向上させることができ、また、ハイドロカーボンの排出を抑制することができる。
従って、燃料が気化し難い運転条件、具体的には、少なくとも機関温度が閾値以下である低温時（始動から始動直後）に上記実施形態に示した分割噴射を行わせ、分割噴射を行わずに充分な気化性能を維持できる暖機後には、前記燃料噴射パルス幅ＰＵＬＳによる噴射を１回で行わせるようにでき、また、分割噴射を行わない場合の噴射タイミングは、吸気バルブ６の閉弁中に限定されない。

前記機関温度の閾値は、分割噴射による気化性能の促進が要求される状態と、１回の噴射で必要な燃料の全てを噴射させても充分な気化性能を得られる状態との境界付近に設定される。

また、燃料噴射パルス幅ＰＵＬＳが大きくなり、しかも、前記許容噴射時間TIMEINJが短くなる高負荷・高回転運転時、換言すれば、前記許容噴射時間TIMEINJを補正前の総分割噴射時間が大幅に超え、たとえ総分割噴射時間を許容噴射時間TIMEINJ以下に補正できたとしても、気化性能の促進効果を充分に得られない運転条件において、１回の噴射で必要な燃料の全てを噴射させ、それ以外の運転条件では、温度条件とは無関係に分割噴射を行わせることができる。

１…内燃機関、２…燃焼室、３…吸気ダクト、４ａ，４ｂ…吸気マニホールド、５…吸気ポート、６…吸気バルブ、７…ピストン、８…燃料噴射弁、９…点火プラグ、１０…クランク軸、１１…排気バルブ、１６…電子制御スロットル、２１…ＥＣＭ（エンジン・コントロール・モジュール）、２２…アクセル開度センサ、２３…水温センサ、２４…車速センサ、２５…クランク角センサ、２６ａ，２６ｂ…空燃比センサ、２７…エアフローセンサ、２８…スロットル開度センサ、２９…圧力センサ

Claims (17)

1. 吸気バルブの上流側に燃料噴射弁が配置される内燃機関に適用され、機関運転状態に基づいて前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を決定し、該燃料噴射量を複数回に分割して噴射するように前記燃料噴射弁を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記吸気バルブの閉弁中に、前記燃料噴射弁による分割噴射を行わせるように分割噴射の噴射期間を設定すると共に、
   分割噴射における各噴射の噴射パルス幅として、第１噴射パルス幅及び該第１噴射パルス幅よりも短い第２噴射パルス幅を設定し、
   前記分割噴射において前記第１噴射パルス幅による噴射と前記第２噴射パルス幅による噴射とを行わせ、かつ、前記第１噴射パルス幅での燃料噴射を前記噴射期間の前半において行わせることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記第１噴射パルス幅が、前記燃料噴射弁の噴霧角度に応じて決定されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記第１噴射パルス幅が、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の吸気系に対する付着面積に応じて決定されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記分割噴射において前記第１噴射パルス幅による噴射と前記第２噴射パルス幅による複数の噴射とを行わせ、かつ、前記第１噴射パルス幅での噴射を１回目で行わせることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記分割噴射において前記第１噴射パルス幅による噴射と前記第２噴射パルス幅による複数の噴射とを行わせ、かつ、前記第１噴射パルス幅での燃料噴射を２回目で行わせることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記第１噴射パルス幅及び前記第２噴射パルス幅での燃料噴射量の総和が前記燃料噴射量に満たない分に相当する第３噴射パルス幅を、前記第２噴射パルス幅に付加することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
7. 吸気バルブの上流側に燃料噴射弁が配置される内燃機関に適用され、機関運転状態に基づいて前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を決定し、該燃料噴射量を複数回に分割して噴射するように前記燃料噴射弁を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記吸気バルブの閉弁中に、前記燃料噴射弁による分割噴射を行わせるように分割噴射の噴射期間を設定すると共に、
   分割噴射の各噴射における噴射パルス幅が、噴射順の後になるほどより小さくなるように設定することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
8. 吸気バルブの上流側に燃料噴射弁が配置される内燃機関に適用され、機関運転状態に基づいて前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を決定し、該燃料噴射量を複数回に分割して噴射するように前記燃料噴射弁を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記吸気バルブの閉弁中に、前記燃料噴射弁による分割噴射を行わせるように分割噴射の噴射期間を設定すると共に、
   前記噴射期間の前半における少なくとも１つの噴射間隔を、前記噴射期間の後半における噴射間隔よりも短く設定することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
9. 少なくとも分割噴射の１回目の噴射と２回目の噴射との間隔が、噴射間隔の中で最も小さい間隔に設定されることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
10. 前記分割噴射における噴射間隔を、噴射順が後になるほどより長く設定したことを特徴とする請求項８記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
11. 前記噴射間隔を、機関回転速度が高いほどより短く設定することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
12. 前記噴射期間の前半における少なくとも１つの噴射間隔を、前記噴射期間の後半における噴射間隔よりも短く設定することで、前記噴射期間内に分割噴射が完了しない場合に、前記分割噴射における噴射間隔を予め設定される噴射間隔に設定することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
13. 前記分割噴射における噴射間隔を予め設定される噴射間隔に設定しても、前記噴射期間内に分割噴射が完了しない場合に、分割噴射の回数を減じる設定を行うことを特徴とする請求項１２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
14. 前記分割噴射における噴射間隔を予め設定される噴射間隔に設定しても、前記噴射期間内に分割噴射が完了しない場合に、１回当たりの噴射パルス幅を増大させることを特徴とする請求項１２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
15. 前記噴射期間の終期が、分割噴射によって最後に噴射された燃料が、前記吸気バルブの開弁前に前記吸気バルブに到達する時期に設定されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
16. 前記分割噴射を、機関温度が閾値以下である低温時に実施することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
17. 前記噴射期間の前半を噴射回数で判断する構成であり、分割噴射における噴射回数が奇数である場合には、噴射回数の半分の値に0.5を加えた回数までを前半とし、分割噴射における噴射回数が偶数である場合に、噴射回数の半分の値に１を加えた回数までを前半とすることを特徴とする１〜６，８〜１４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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