JP2012163026A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射装置を用いた場合における少量燃料噴射域での噴射精度の低下を防止し、加速運転時のリーン化や加速のもたつきを防止する内燃機関の燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射装置の燃焼室６に燃料を噴射する筒内噴射弁１７と、吸気通路に燃料を噴射する吸気路噴射弁１８と、機関回転数Ｎｅと負荷θａとに応じた燃料噴射量Ｑｆを算出する燃料噴射量演算手段Ａ１と、筒内噴射弁と吸気路噴射弁とにより燃料噴射量の燃料を噴射するよう制御する制御手段ＥＣＵと、を備え、制御手段ＥＣＵは機関回転数と負荷とに応じた機関運転域が所定出力の負荷・回転数域にあると、燃料噴射量の燃料全てを吸気路噴射弁１８で噴射し、高出力側の運転域にあると、燃料噴射量を所定比率αで分割して筒内噴射弁と吸気路噴射弁の各分割燃料量を求め、各分割燃料量の燃料を両燃料噴射弁１７、１８で噴射するよう制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室と吸気路とに燃料噴射弁をそれぞれ設けた内燃機関の燃料噴射装置、特に、内燃機関の負荷・回転数域の変化に応じて各燃料噴射弁の駆動状態をそれぞれ切換える内燃機関の燃料噴射装置に関するものである。

内燃機関に採用される燃料噴射装置として、燃焼室内へ燃料を噴射する第１燃料噴射弁の筒内噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する第２燃料噴射弁のポート噴射弁と、を適宜噴射駆動させて内燃機関を駆動するようにした筒内及び吸気路へ噴射を行なう燃料噴射装置が知られている。

この筒内及び吸気路へ噴射を行なう燃料噴射装置は、内燃機関の燃料噴射装置の全負荷・全回転数領域（以後全運転領域と記す）で筒内噴射弁とポート噴射弁を共に噴射駆動させる方式を採るものや、低負荷・低回転数（以後低負荷域と記す）では筒内噴射弁のみを、高負荷・高回転数域（以後高負荷域と記す）では、筒内噴射弁とポート噴射弁とで燃料噴射を行う燃料噴射方式を採るものが知られている。

一方、このような燃料噴射装置あって全運転領域でポート噴射弁を駆動しているものでは、低負荷運転域において加速する場合、通常、非同期噴射を実行して、全気筒への加速燃料の増量補正を行ない、加速初期の空燃比のリーン化や加速のもたつきを抑制している。
なお、特許文献１（特開平４−２３７８５４号公報）には、低負荷時には圧縮行程で筒内噴射弁が燃料噴射して成層燃焼を実現し、高負荷時にはポート噴射弁が燃料を噴射することで筒内での均質燃焼を実現し、更に、ポート噴射弁での吸気管内噴射が開始される高負荷域よりも所定の低負荷側で、筒内噴射弁によりそれまでの圧縮行程のみの噴射に加えて、吸気行程でも所定量の燃料噴射が追加されるようにして、失火を防止するという燃料噴射装置が開示される。

特開平４−２３７８５４号公報

上述のように、従来の筒内及び吸気路へ噴射を行なう燃料噴射装置であって低負荷側で筒内噴射弁が燃料噴射する構成を採るような場合、筒内噴射弁による微小流量制御の必要性がある。特に、筒内噴射弁が低負荷域から中、高負荷域に亘り、全域で燃料噴射するとの構成を採っている場合、筒内噴射弁としてダイナミックレンジの大きいものを使用することとなる。しかし、全域で燃料噴射するダイナミックレンジの大きい筒内噴射弁を用いた場合、燃料噴射量の少ない低負荷域での燃料噴射では、微小燃料量の噴射精度（リニアリティー）が低くなりやすい。特に、燃料微小（最小）流量域での噴射量精度が低くなり、アイドル時のような運転域での微小流量制御が不安定化してしまう。しかも、特許文献１のように低負荷側で筒内噴射弁とポート噴射弁を共に駆動する場合は、筒内噴射弁の微小流量の噴射量精度がより低くなる。

更に、筒内及び吸気路へ噴射を行なう燃料噴射装置であって、例えば、低負荷運転域でポート噴射のみを行うような装置であると、加速に入り非同期噴射を実行し、全気筒への加速燃料の増量補正を実施する。しかし、この加速運転の際、加速増量補正された燃料がポート噴射弁の噴射のみで行なわれると、燃料の吸気ポート内壁への付着量が増える。これによって燃焼室への燃料供給が遅れ易くなり、しかも、バルブオーバーラップ期間にかかると、燃料が排気側に吹き抜ける量が増えてしまうという問題が生じる。

上述のように、内燃機関で用いる筒内及び吸気路へ噴射を行なう燃料噴射装置であって、冷態始動時に筒内噴射弁のみを駆動する方式を採る場合、少量燃料噴射域では少量噴射量精度が低下してしまう。更に、低負荷運転域でポート噴射弁のみを駆動する方式を採る場合、その運転中に加速指令が入ると、ポート噴射弁のみで加速増量補正された燃料の噴射を行なう際に、吸気ポートへの燃料付着量が増え、加速初期の空燃比のリーン化や加速のもたつきが生じる。

本発明は以上のような課題に基づきなされたもので、目的とするところは、筒内及び吸気路へ噴射を行なう燃料噴射装置を用いた場合に、少量燃料噴射域での噴射精度の低下を防止し、更に、低負荷運転域で加速運転に入る場合に、空燃比のリーン化や加速のもたつきを防止できる内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。

本願請求項１の発明は、内燃機関の燃料噴射装置の燃焼室に燃料を噴射する第１の燃料噴射弁と、内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射弁と、内燃機関の機関回転数と負荷とに応じた燃料噴射量を算出する燃料噴射量演算手段と、前記第１の燃料噴射弁と前記第２の燃料噴射弁とにより前記燃料噴射量の燃料を噴射するよう制御する制御手段と、を具備した内燃機関の燃料噴射装置において、前記制御手段は前記機関回転数と負荷とに応じた機関運転域が所定出力の負荷・回転数域にあると、前記燃料噴射量の燃料全てを前記第２の燃料噴射弁で噴射し、前記所定出力の負荷・回転数運転域を超えた高出力側の運転域にあると、前記燃料噴射量を所定比率で分割して前記第１の燃料噴射弁と前記第２の燃料噴射弁の各分割燃料量を求め、該各分割燃料量の燃料を第１、第２の燃料噴射弁で噴射するよう制御する、ことを特徴とする。

本願請求項２の発明は、請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記制御手段は前記所定出力の負荷・回転数域での運転中に、内燃機関の加速状態が所定値を上回ると判断すると、所定数の燃焼サイクルが経過する前は前記第２の燃料噴射弁の噴射に加えて所定の加速補正量の燃料を第１の燃料噴射弁で噴射し、所定数の燃焼サイクルの経過後は加速情報に応じた加速時燃料噴射量を求め、該加速時燃料噴射量を所定比率で分割して前記第１の燃料噴射弁と前記第２の燃料噴射弁とが担当する各分割燃料量を求め、該各分割燃料量の燃料の噴射を前記第１、第２の各燃料噴射弁で行なう、ことを特徴とする。

本願請求項３の発明は、請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記加速情報が所定置を上回る運転域は、吸入空気量、アクセル開度、スロットル開度の少なくとも一つ以上が所定値を上回る運転域として設定される、ことを特徴とする。

本願請求項４の発明は、請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記所定出力の負荷・回転数域はアイドル運転域より所定量大きな低負荷・低回転数域を含むことを特徴とする。

本願請求項５の発明は、請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記燃料噴射量の燃料を分割する前記所定比率は、前記第１の燃料噴射弁の分割噴射量が前記第２の燃料噴射弁の分割噴射量より多くなるように設定することを特徴とする。

請求項１の発明は、機関運転域が所定出力の負荷・回転数域においては、第２の燃料噴射弁のみで燃料噴射し、第１の燃料噴射弁を使用しないので、第１の燃料噴射弁のダイナミックレンジを低負荷側にまで拡大する必要がなく、少量燃料噴射は第２の燃料噴射弁のみで行なうので、第２の燃料噴射弁の精度のみにより最小噴射量の制御量調整精度を確保でき、最小噴射量の精度の低下を防止できる。

請求項２の発明は、所定出力の負荷・回転数域での運転中に、機関の加速状態を判定すると、判定直後から所定燃焼サイクルが経過する前の加速初期には、第２の燃料噴射弁の噴射に加えて所定の加速補正量での噴射を第１の燃料噴射弁で行い、第２の燃料噴射弁による噴射増量は抑制するので吸気路壁面への過度の燃料付着による応答遅れの影響を確実に排除でき、その次の段階で加速時の加速時燃料噴射量を第１、第２の各燃料噴射弁が所定比率で分割した各分割噴射量の燃料噴射を行なうので、空燃比のリッチ化や加速のもたつきを改善することができ、不必要な加速燃料の増量を抑制することができる。

請求項３の発明は、加速情報が所定置を上回る運転域を、吸入空気量、アクセル開度、スロットル開度の少なくとも一つ以上が所定値を上回る場合に容易に判定することができる。

請求項４の発明は、前記所定出力の負荷・回転数域が、アイドル運転域より所定量大きな出力値の負荷・回転数域であることとしたので、低中負荷・低中回転数域のような比較的少量の燃料噴射域では、第２の燃料噴射弁のみで燃料噴射を行ない、少量の噴射量時の噴射量精度を確保し、加速時には第２の燃料噴射弁も駆動して加速応答性を確保できるよう設定できる。

請求項５の発明は、燃焼室に燃料を噴射する第１の燃料噴射弁の分割噴射量が多くなるので、加速応答性が改善され、しかも、オーバーラップ時の排気路への未燃燃料の放出を抑制でき無駄な燃料噴射を防止できる。

本発明の一実施形態としての内燃機関の燃料噴射装置の全体構成図である。 図１の内燃機関の燃料噴射装置の制御機能部のブロック図である。 図１の内燃機関の燃料噴射装置で用いる運転域設定マップｍ１の特性説明図である。 図１の内燃機関の燃料噴射装置で用いる運転域設定マップｍ２の特性説明図である。 図１の内燃機関の燃料噴射装置で用いる４気筒の噴射時期及び点火時期の説明図で、（ａ）はクランキング時のモードを、（ｂ）は暖気ｏｒ低負荷域のモードを示す。 図１の内燃機関の燃料噴射装置で用いる４気筒の噴射時期及び点火時期の説明図で、（ａ）は低負荷で加速後２燃焼サイクル内のモードを、（ｂ）は中、高負荷域のモードを示す。 図１の内燃機関の燃料噴射装置の駆動時の燃料噴射パターンの経時的な説明図である。 図１の内燃機関の燃料噴射装置が行う制御処理ルーチンのフローチャートである。 本発明の他の実施形態としての内燃機関の燃料噴射装置が行う制御処理ルーチンのフローチャートである。

以下、本発明の第１の実施の形態である内燃機関の燃料噴射装置について説明する。
図１は、本発明の内燃機関の燃料噴射装置を適用した内燃機関（以後エンジンと記す）１の全体構成図である。このエンジン１はエンジン本体２の上部のシリンダヘッド３の左右側壁面に吸気マニホールド４及び排気マニホールド５が一体結合され、吸気マニホールド４には吸気路Ｒｉが、排気マニホールド５には排気路Ｒｅが接続される。
図１に示すように、エンジン１は４気筒であり、各気筒は主要部をなす燃焼室６を備え、各燃焼室６の吸気路Ｒｉ側はそれぞれ対応する吸気マニホールド４を介して共通のサージタンク７に接続されている。

サージタンク７は、吸気ダクト８を介してエアクリーナ９に接続され、エアクリーナ９には、吸入吸気量Ｑａ情報を得るエアフローメータ１１が取り付けられる。吸気ダクト８には電動モータ１２１によって駆動されるスロットルバルブ１２が配置されている。このスロットルバルブ１２は、アクセルペダル１３とは独立してエンジン制御装置（以後単にＥＣＵと記す）１４の出力信号に基づいてその開度が制御される。さらに、スロットルバルブ１２にはスロットル開度センサ２８が配備され、同センサのスロットル開度θｓ情報がＥＣＵ１４に出力される。なお、図１において、エンジン本体２には同本体内の水温Ｔｗ情報を検出する水温センサ４３が配備され、その検出信号はＥＣＵ１４に出力されている。

ＥＣＵ１４は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス１４１を介して相互に接続されたＲＯＭ１４２、ＲＡＭ１４３、ＣＰＵ１４４、入力ポート１４５および出力ポート１４６を備え、後述する制御機能を備える。
なお、アクセルペダル１３の踏込み量に比例した出力を発生するアクセル開度センサ４１、エンジン回転数Ｎｅを表わす出力パルスを発生する回転数センサ４２の各検出信号は入力ポート１４５に入力される。ここで、ＥＣＵ１４のＲＯＭ１４２には、上述のアクセル開度センサ４１および回転数センサ４２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Ｑｆや機関冷却水温Ｔｗに応じた補正値などが予めマップ化されて記憶されている。

図１に示すように、エンジン本体２の上部のシリンダヘッド３には機関駆動に連動する動弁系（一部のみ図示する）３１の吸気カムシャフト３２及び排気カムシャフト３３が配備される。両シャフト３２、３３が駆動されることで不図示の吸排バルブが開閉駆動され、これにより燃焼室６に対して吸気路Ｒｉ側の吸気ポートｉｐ及び排気路Ｒｅ側の排気ポートｅｐをそれぞれ開閉作動させ、吸気及び排気作動を行う。
エンジン１の各燃焼室６から延びる排気路Ｒｅ側は排気マニホールド５にそれぞれ連結され、この排気マニホールド５の合流部５０１の下流は排気管１６を介して三元触媒１５、マフラー１６１が順次接続されている。
図１に示すように、各気筒の燃焼室６には、燃焼室６に燃料を噴射する第１の燃料噴射弁である筒内噴射弁（ＤＩ噴射弁）１７が設けられ、吸気マニホールド４に連通する吸気ポートｉｐ（吸気路Ｒｉ側）に燃料を噴射する第２の燃料噴射弁である吸気路噴射弁（ＭＰＩ噴射弁）１８が設けられ、全気筒が同様に構成される。

各噴射弁１７、１８はＥＣＵ１４の燃料制御信号を高圧、低圧駆動回路（インジェクタドライバ）３７、３８を介して受けて、燃料供給源から供給された燃料をその噴射量を制御して燃焼室６、吸気ポートｉｐにそれぞれ噴射する。なお、このような燃料供給系が筒内及び吸気路へ噴射を行なう燃料噴射装置の要部を構成する。
ここで、燃焼室６に燃料を噴射する第１の燃料噴射弁である筒内噴射弁１７は、共通の第１燃料分配管（コモンレール）１９に接続されており、この第１燃料分配管１９は、機関駆動式の高圧燃料ポンプ２１に接続されている。
燃料供給源側の高圧燃料ポンプ２１の吐出側は燃圧調整手段である電磁スピル弁２２を介して吸入側に戻されており、この電磁スピル弁２２の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ２１から第１燃料分配管１９に供給される燃料量が増大され、全開にされると燃料供給が停止され、同弁はＥＣＵ１４からの燃圧信号を受けて所定燃圧の燃料を筒内噴射弁１７に供給する。

一方、吸気ポートｉｐに燃料を噴射する第２の燃料噴射弁である吸気路噴射弁１８は、共通する低圧側の第２燃料分配管（コモンレール）２３に接続されており、第２燃料分配管２３および高圧燃料ポンプ２１は共通の燃料圧レギュレータ２４を介して、低圧燃料ポンプ２５に接続されている。さらに、燃料供給源側である低圧燃料ポンプ２５は燃料フィルタ２６を介して燃料タンク２７に接続されている。燃料圧レギュレータ２４は低圧燃料ポンプ２５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、燃料の一部を燃料タンク２７に戻すように構成されており、したがって吸気路噴射弁１８に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ２１に供給されている燃料圧が設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。
図１に示すように、第１燃料分配管（コモンレール）１９には管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４３が取り付けられ、この燃料圧センサ４３の出力電圧は、入力ポート１４５に入力される。

図１に示すように、エンジン本体２内に配備される４つの燃焼室６には筒内噴射弁１７のほかに点火プラグ２９が取り付けられる。
点火プラグ２９には高電圧を出力する点火ユニット３１が接続されている。この点火ユニット３１は不図示のタイミング制御回路と高圧電源回路と点火コイルとで構成され、ＥＣＵ１４の点火信号Ｔｓｐに応じて点火コイルに高電圧を発生し、所定点火時期に点火処理を行う。
図１に示す排気路Ｒｅの上流側に位置する排気マニホールド５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（以下、Ａ／Ｆセンサとも記す）４４が取付けられ、このＡ／Ｆセンサ４４の検出信号は入力ポート１４５に入力される。なお、Ａ／Ｆセンサ４４は空燃比に比例した出力電圧を発生するリニア空燃比センサであるが、これに代えて、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三元触媒１５の下流側でオン−オフ情報として検出するＯ２センサ４５を代用してもよい。

図１に示すように、三元触媒１５は理論空燃比（ストイキオ）近傍において排気中のＣＯ、ＨＣの酸化とＮＯｘの還元を行なって排気を浄化することができる。この三元触媒１５の不図示の担持体に担持された触媒（プラチナ、ロジウム、パラジウム等）は、ある程度の温度（高温）にならないと、活性化せず、浄化機能が作用しない。そこで、内燃機関の燃料噴射装置では、エンジン１の冷態始動時には、三元触媒１５の早期活性化を図るように、後述の暖気増量運転を実施している。
なお、三元触媒１５が活性化したか否かは、三元触媒１５の排気下流側で、排気中の酸素濃度を検知して、判断することができる。これは、三元触媒１５の下流側に設けられる酸素センサ４５を用い、これが三元触媒１５の活性化を示す領域の出力を発した際に、出口側排気温度の上昇（酸化反応）が生じたことによるものとして判断している。また、エンジン冷却水の水温もしくはエンジンオイルの油温等を検知して三元触媒の温度を推定し、その結果に基づいて三元触媒１５の活性化を判断することができる。

次に、ＥＣＵ１４の制御機能を説明する。図２に示すように、ＥＣＵ１４は、運転情報に応じて設定された噴射燃料量Ｑｆの燃料を筒内噴射弁（第１の燃料噴射弁）１７と吸気路噴射弁（第２の燃料噴射弁）１８とが所定比率αで分割し、各分割噴射量Ｑｆ１，Ｑｆ２の燃料噴射をそれぞれが行うよう制御する燃料噴射制御手段Ａ１と、点火順序（図５（ｂ）参照）が１−３−４−２の各気筒の点火プラグ２１の点火時期Ｔｓｐを制御する点火時期制御手段Ａ２と、エンジン回転数Ｎｅを制御するエンジン回転数制御手段Ａ３としての機能を備える。
ここで燃料噴射制御手段Ａ１は、図３に示す運転域マップｍ１を予め設定する。この運転域マップｍ１では、エンジン回転数（機関回転数）Ｎｅと負荷（アクセルペダル開度）θａとに応じた機関運転域が所定の負荷θａ１・回転数Ｎｅ１以下の低出力側であってアイドル運転域（ＩＤ域）を含む低負荷域ＥＬ、この低負荷域ＥＬより所定量大きい負荷θａ２・回転数域Ｎｅ２にある中出力側の中負荷域ＥＭと、この中負荷域ＥＭより大きい中出力側の高負荷域ＥＨとに分割している。

その上で、アイドル運転域（ＩＤ域）を含む低負荷域ＥＬを吸気路噴射弁１８のみで噴射するＭＰＩオンリー噴射域と設定する。更に、ＭＰＩオンリー噴射域を超えた高出力側の中、高負荷・回転数域ＥＭ，ＥＨを筒内噴射弁１７と吸気路噴射弁１８が共に噴射するＤＩ＋ＭＰＩ噴射域と設定する。ここでは、低負荷域ＥＬと中、高負荷・回転数域ＥＭ，ＥＨとを設定負荷ラインＬ１により区分けする。これにより、ＤＩ＋ＭＰＩ噴射域を比較的大きく設定しており、中、高負荷・回転数域ＥＭ，ＥＨでの加速特性を優先する運転域を拡大している。

このような運転域マップｍ１を備えた燃料噴射制御手段Ａ１は、低負荷域ＥＬであるＭＰＩオンリー噴射域の噴射制御を行うＭＰＩオンリー噴射制御部Ａ１−１と、中、高負荷回転数域ＥＭ，ＥＨであるＤＩ＋ＭＰＩ噴射域の噴射制御を行うＤＩ＋ＭＰＩ噴射制御部Ａ１−２と、冷態始動時にＩＤ域において、暖気促進のため、所定の暖機時燃料量の燃料噴射を吸気路噴射弁１８が行うよう制御する始動制御部Ａ１−３と、低負荷域ＥＬであるＭＰＩオンリー噴射域内で所定値以上の加速判定が成されると加速増量噴射を行う加速制御部Ａ１−４とを備える。
ここで、ＭＰＩオンリー噴射制御部Ａ１−１は、低負荷域ＥＬであるＭＰＩオンリー域において、エンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル踏込量θａに応じた燃料噴射量Ｑｆを所定の定常燃料量演算マップ（不図示）より求める。更に、この燃料噴射量Ｑｆの燃料を各気筒の吸気路噴射弁１８のみで噴射するＭＰＩオンリー噴射制御（図５（ｂ）参照）を実行し、エンジン１の低負荷域における回転安定化を図る。

ＤＩ＋ＭＰＩ噴射制御部Ａ１−２は、中、高負荷回転数域ＥＭ，ＥＨであるＤＩ＋ＭＰＩ噴射域において、エンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル踏込量θａに応じた燃料噴射量Ｑｆを所定の定常燃料量演算マップ（不図示）より求める。更に、求めた燃料噴射量Ｑｆを筒内噴射弁１７と吸気路噴射弁１８が共に噴射するＤＩ＋ＭＰＩ噴射制御（図６（ａ）参照）を実行する。この際、予め設定した分配比率α、例えば、筒内噴射弁１７の噴射量Ｑｆ１が吸気路噴射弁１８の噴射量Ｑｆ２に対し多くなるよう、例えば、６（α）：４（１−α）の比率となるように設定して、中、高負荷回転数域ＥＭ，ＥＨであるＤＩ＋ＭＰＩ噴射域でのエンジン１の回転安定化を図る。

更に、始動制御部Ａ１−３は、始動制御域（ＩＤ域：図３参照）において、クランキング完了前はクランキング時燃料噴射を行なう。ここでは所定の始動時燃料量Ｑｆｓを所定の冷態始動用燃料量演算マップ（不図示）で求める。更に、図５（ａ）に示すように、始動時燃料量Ｑｆｓの１／２の噴射量の燃料を１燃焼サイクルあたり２度（３６０度毎）の分割噴射時期Ｉ_１、Ｉ_２に分けて全筒に同時噴射を行う。なお、この際、点火時期制御手段Ａ２が１８０度毎の点火時期（Ｔｓｐ）に全筒同時点火を行い、クランキングが成され早期始動が成される。
更に、始動制御部Ａ１−３は、クランキング後の始動制御域（ＩＤ域）では、冷態始動時であれば冷態始動時のＩＤ時燃料噴射量Ｑｆｄ１を、暖気後であれば暖気後のＩＤ時燃料噴射量Ｑｆｄ２を読み取り、このＩＤ時燃料噴射量Ｑｆｄの燃料を各気筒の吸気路噴射弁１８のみで噴射するＭＰＩオンリー噴射制御（図５（ｂ）参照）を実行し、エンジン１のアイドル運転域における回転安定化を図る。

更に、加速制御部Ａ１−４は、エンジン１が低負荷域ＥＬであるＭＰＩオンリー噴射域内で運転中に、アクセルペダル踏み込み量である負荷θａの前後制御周期での変化量としての加速度Ａｃｃ（＝θａ_（ｎ）−θａ_{（ｎ−１）}）を算出し、この加速度Ａｃｃが所定値Ａｃｃ１（加速意思を判定できる値として予め設定する）以上の加速判定が成されると加速増量噴射を行う。ここでは、加速判定時点ｔａ１から、所定数、ここでは２つの燃焼サイクルＢＳが経過する前は、吸気路噴射弁１８によるＭＰＩオンリー噴射に加えて、所定の加速補正量ｑｓの燃料を筒内噴射弁１７で圧縮行程で噴射する。
更に、２つの燃焼サイクルＢＳ（所定数）の経過後ｔａ２は加速情報に応じた加速時燃料噴射量Ｑｆａを求め、該加速時燃料噴射量Ｑｆａを所定比率αａ（７：３）で分割して筒内噴射弁１７がＱｆａ（×０、７）の分割噴射量を、吸気路噴射弁１８がＱｆａ（×０、３）の分割噴射量をそれぞれ、噴射する。

次に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射装置の作動を、ＥＣＵ１４が行う図８に示す燃料噴射制御処理に沿って説明する。ここで、燃料噴射制御ルーチンに先立ち不図示のメインルーチンではメインキースイッチのオンと同時に各種の運転情報データを取り込み、所定の格納エリアにストアしている。
しかも、エンジン１が始動時におけるクランキングに入ったことを検出した所定のタイミングで燃料噴射制御ルーチンのステップｓ１に達する。
ステップｓ１では、燃料噴射制御でのエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度θａ、スロットル開度θｓ、水温Ｔｗ、空燃比Ａ／Ｆ、酸素濃度Ｏ_２等のエンジン運転情報や、各運転情報に応じた設定値のデータを取り込み、最新データとしてストアし、ステップｓ２に進む。

ここでエンジンがクランキング完了か否か判断し、前はステップｓ３に進む。クランキング処理中でステップｓ３に達すと、冷態始動時あるいは暖気後のＩＤ時の燃料噴射量Ｑｆｃを読み取り、図５（ａ）に示すように、始動時燃料量Ｑｆｃの噴射を１燃焼サイクルＢＳあたり２度（３６０度毎）の分割噴射時期Ｉ_１、Ｉ_２（＝１／２Ｑｆｃ）に分けて全筒に同時噴射し、点火プラグ２９が１８０度毎の全筒同時点火を行い、クランキングが成され、完了するとステップｓ１、ｓ２と戻り、ステップｓ４に進む。

ステップｓ４では中、高負荷域かを、ステップｓ５では低負荷域内か否かを判断し、それぞれＹｅｓで、ステップｓ７に進む。ここでは燃料量演算マップ（不図示）より、現在のエンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル踏込量θａに応じた燃料噴射量Ｑｆを求める。低負荷域内では、図５（ｂ）に示すＭＰＩオンリー噴射域での燃料噴射量を設定して噴射作動させる。すなわち、Ｑｆ（：１０（α））での噴射駆動を実行し、低負荷での走行中のエンジン１の回転安定化を図る。一方、中、高負荷域では、図６（ｂ）に示すＤＩ＋ＭＰＩ噴射域での噴射を設定し、すなわち、筒内噴射弁１７の噴射量Ｑｆが６（α）、吸気路噴射弁１８の噴射量Ｑｆが４（１−α）の比率となるように設定して噴射し、中、高負荷域での走行時にＤＩ＋ＭＰＩ噴射域での噴射を行なって走行中のエンジンの回転安定化を図り、メインルーチンにリターンする。

次に、ステップｓ５よりステップｓ６に達すると、その際、加速判定がなされ、所定の加速判定値Ａｃｃ１に対して、前回と今回のアクセル開度差である現加速値Ａｃｃ（＝θａｎ−θａｎ−１）が上回るか否か判断し、上回ることがないとステップｓ１０に、上回るとステップｓ８に進む。
加速判定がなされてステップｓ８、ｓ９に達するとする。この加速判定時点ｔａ１（図７参照）より、２燃焼サイクルＢＳが経過する時点ｔａ２（図７参照）までは、吸気路噴射弁１８によるＭＰＩオンリー噴射（Ｑｆ：１０）と、所定の加速補正量ｑｓの増量燃料（＋Δｑ）を筒内噴射弁（ＤＩ弁）１７で圧縮行程（図６（ａ）参照）で噴射し、加速時の応答性確保と空燃比のリーン化を抑制する。

次に、ステップｓ１０に達した場合、再度、現在の運転域がＭＰＩオンリー噴射域にあるか判断する。ここでは図３のマップｍ１に示すように、比較的、加速の程度が低く符号ａ１の加速モードの場合、ＭＰＩオンリー噴射域にあり、ステップｓ１０に進み、比較的、加速の程度が高く符号ａ２の加速モードの場合、ＤＩ＋ＭＰＩ噴射域に達した場合、メインルーチンにリターンし、この後、再度のステップｓ４又はｓ５よりステップｓ７に進むこととなる。

ここでは、図３のマップｍ１に示すように、低負荷域内であるＭＰＩオンリー噴射域が比較的狭く設定されているため、この後のステップｓ１０の判断でこの回の制御をリターンして再度ステップｓ７に進むパターンが増える。即ち、図３に示すマップｍ１の場合、燃料噴射モードが切り換わる閾線Ｌ１を越える頻度が高く、加速時（符号ａ２のモード）におけるＤＩ＋ＭＰＩ噴射域への切換えを早めて加速応答性を高めることができる。

ステップｓ１０で現運転域がＭＰＩオンリー噴射域にあると判断され、ステップｓ１１に進むと、この時点は２つの燃焼サイクルＢＳの経過後のｔａ２であり、現在の運転情報である、エンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル踏込量θａに応じた加速時燃料噴射量Ｑｆａを求める。更に、図６（ａ）に示すように、該加速時燃料噴射量Ｑｆａを所定比率αａ（７：３）で分割して、筒内噴射弁１７がＱｆａ（×０、７）の分割噴射量を、吸気路噴射弁１８がＱｆａ（×０、３）の分割噴射量をそれぞれ、噴射し、加速時のリーン化を抑制すると共に運転応答性を確保し、メインルーチンにリターンする。
このように、図１の内燃機関の燃料噴射装置では、ＭＰＩオンリー噴射域にあると、吸気路噴射弁１８（第２の燃料噴射弁）のみで燃料噴射し、筒内噴射弁１７（第１の燃料噴射弁）を使用しないので、その筒内噴射弁１７のダイナミックレンジを低負荷側にまで拡大する必要がなく、少量燃料噴射は吸気路噴射弁１８のみで行なうので、同吸気路噴射弁１８の精度のみにより最小噴射量の制御量調整精度を確保でき、最小噴射量の精度の低下を防止できる。

更に、ＭＰＩオンリー噴射域にある場合に、所定の加速判定値Ａｃｃ１を上回ると、２燃焼サイクルＢＳが経過する前はＭＰＩオンリー噴射（Ｑｆ：１０）に加えて、加速補正量ｑｓの増量燃料（＋Δｑ）を筒内噴射弁（ＤＩ）１７で圧縮行程で噴射するので、ＭＰＩオンリー噴射域にあっても、この場合は特に、加速応答性を高め、リーン化を防止でき、その次の段階で加速時の現運転情報θａ，Ｎｅより加速時燃料噴射量Ｑｆａを定常時と同様に求め、そのＱｆａを所定比率αで分割した各分割噴射量の燃料噴射を吸気路噴射弁１８及び筒内噴射弁１７で行なうので、空燃比のリッチ化や加速のもたつきを改善することができ、不必要な加速燃料の増量を抑制することができる。

更に、ここでの内燃機関の燃料噴射装置の場合、上述のように、ＭＰＩオンリー噴射域（低負荷運転域）が比較的狭く、その運転中の加速時において、燃料噴射モードが切り換わる閾線Ｌ１を越える頻度が高く、加速時におけるＤＩ＋ＭＰＩ噴射域への切換えを早めて加速応答性を高めることができる。
更に、加速情報はアクセルペダル踏込量θａにより求めたが、これに代えて、吸入空気量、アクセル開度、スロットル開度の少なくとも一つ以上を用いても良く、これらの場合も加速判定値Ａｃｃを同様に求められ、これが所定の加速判定値Ａｃｃ１を上回る場合に容易に加速時を判定できる。

更に、図１の内燃機関の燃料噴射装置では、低負荷域であるＭＰＩオンリー噴射域での加速時に燃焼室６に燃料を噴射する筒内噴射弁１７の分割噴射量Ｑｆａ（×０、７）が比較的大きいので、加速応答性が改善され、しかも、筒内噴射弁１７の噴射量量が多いので、オーバーラップ時の排気路への未燃燃料の放出を抑制でき無駄な燃料噴射を防止できる。
更に、図１の内燃機関の燃料噴射装置では、所定出力の負荷・回転数域を、アイドル運転域より所定量大きな出力値の負荷・回転数域であるとした。即ち、第１実施形態では、低負荷・低回転数域のような比較的少量の燃料噴射域をオンリー噴射域とし、そこで吸気路噴射弁１８のみで燃料噴射を行ない、少量の噴射量時の噴射量精度を確保し、しかも、加速時には筒内噴射弁１７も同時に駆動して加速応答性を改善できる。

次に、第２の実施形態を説明する。
上述のように、第１実施形態では、低負荷・低回転数域のような比較的狭い燃料噴射域をオンリー噴射域としたが、第２の実施形態は、図４に示すマップｍ２のように、低、中負荷・低、中回転数域をオンリー噴射域とし比較的広く設定し、高負荷・高回転数域のみＤＩ＋ＭＰＩ噴射域として設定している。なお、第２の実施形態は、この運転域の設定構成以外が第１実施形態と同一の構成を採るため、ここでは、図４に示すマップｍ２、図９に示した燃料噴射制御処理のフローチャート、以外の図面を兼用するものとし、重複説明を略す。

第２の実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置の作動を、図９に示す燃料噴射制御の制御ルーチンに沿って説明する。ここで、図９に示す制御ルーチンにおいて、図８に示す制御ルーチンと相違する処理は燃料噴射域の相違を有する、ステップｓ５ａ，ステップｓ６ａ，ステップｓ７ａであり、それ以外のステップでの処理の説明を簡素化する。
エンジン１のクランキングがメインルーチン側で成されると、ステップｓ１に達し、最新データをストアし、クランキング中は、ステップｓ２、ｓ３、ｓ１、ｓ２を繰り返し、クランキングの完了でステップｓ４ａに進む。ここでは、図４のマップｍ２に示すように、高負荷域かを、ステップｓ５ａでは低、中負荷域内か否かを判断し、それぞれＹｅｓで、ステップｓ７ａに進む。

ステップｓ７ａでは、現在のエンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル踏込量θａに応じた燃料噴射量Ｑｆを求める。この際、高負荷域で、図６（ｂ）に示す（破線の括弧書きで示すように、処理は第１実施形態と同様）ＤＩ＋ＭＰＩ噴射域での噴射設定をする。ここでは、筒内噴射弁１７が噴射量Ｑｆが６（α）、吸気路噴射弁１８の噴射量Ｑｆが４（１−α）が設定され、同各分割噴射量でそれぞれ噴射し、高負荷域での走行中のエンジンの回転安定化を図り、メインルーチンにリターンする。

次に、低、中負荷域である、ＭＰＩオンリー噴射域内でステップｓ６ａに進むと、その際、加速判定がなされ、所定の加速判定値Ａｃｃ１に対して、現加速値Ａｃｃ（＝θａｎ−θａｎ−１）が上回ることがないとステップｓ１０に、上回るとステップｓ８に進む。

ここでは、２燃焼サイクルＢＳが経過するまでの間に、吸気路噴射弁１８によるＭＰＩオンリー噴射（Ｑｆ：１０）と、筒内噴射弁（ＤＩ弁）１７での加速補正量ｑｓの増量燃料（＋Δｑ）の噴射により、図４に示すマップｍ２内の符号ａ１、あるいは符号ａ２の加速処理が成される。この場合、第２の実施形態では、図４に示すマップｍ２内に示すように、ＭＰＩオンリー噴射域が低、中負荷域として比較的広く設定されている。このため、符号ａ１の場合の加速モードの頻度が大きくなる傾向にあり、符号ａ２の場合の加速モードの頻度が小さい。このため、次の、ステップｓ１０でのＭＰＩオンリー噴射域内にあるかの判断で、同噴射域内の頻度が高い。これは加速時における燃料噴射モードが切り換わる閾線Ｌ１での運転域の切換えを抑制することとなり、運転域の変更による違和感発生を低減できる。

ステップｓ９より、ステップｓ１０に達すると、ここでのＭＰＩオンリー噴射域内か否かの判断で符号ａ１の加速モード、即ち、運転域の切換えのない場合であると、ステップｓ１１に進み、符号ａ２の加速モードであると、即ち、運転域の切換えの場合は、メインルーチンにリターンする。
ＭＰＩオンリー噴射域内のままでステップｓ１１に達すると、ここでは、２つの燃焼サイクルＢＳの経過後（ｔａ２後）における、現在の運転情報であるＮｅとθａに応じた加速時の燃料噴射量Ｑｆａを求め、これを分割して筒内噴射弁１７がＱｆａ（×０、７）、吸気路噴射弁１８がＱｆａ（×０、３）の各分割噴射量を噴射し、加速時の運転応答性を確保し、リーン化を抑制し、メインルーチンにリターンする。

第２の実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置の場合、図４に示すマップｍ２のように、ＭＰＩオンリー噴射域（低、中負荷運転域）が比較的広く、その運転中の加速時において、燃料噴射モードが切り換わる閾線Ｌ１での切換えを抑制することとなり、運転域の変更により違和感を低減できる。
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

１ エンジン（内燃機関の燃料噴射装置）
６ 燃焼室
１１ エアフローメータ
１７ 筒内噴射弁（第１の燃料噴射弁）
１８ 吸気路噴射弁（第２の燃料噴射弁）
２８ スロットル開度センサ
３１ 点火装置
３７ 高圧駆動回路（インジェクタドライバ）
３８ 低圧駆動回路（インジェクタドライバ）
４１ アクセル開度センサ（運転情報検出手段）
α 所定比率
θａ 負荷
Ａ１ 燃料噴射量演算手段
ＥＣＵ 制御手段
Ｎｅ 機関回転数
Ｑｆ 燃料噴射量

Claims (5)

1. 内燃機関の燃料噴射装置の燃焼室に燃料を噴射する第１の燃料噴射弁と、内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射弁と、内燃機関の機関回転数と負荷とに応じた燃料噴射量を算出する燃料噴射量演算手段と、前記第１の燃料噴射弁と前記第２の燃料噴射弁とにより前記燃料噴射量の燃料を噴射するよう制御する制御手段と、を具備した内燃機関の燃料噴射装置において、
   前記制御手段は前記機関回転数と負荷とに応じた機関運転域が所定出力の負荷・回転数域にあると、前記燃料噴射量の燃料全てを前記第２の燃料噴射弁で噴射し、前記所定出力の負荷・回転数運転域を超えた高出力側の運転域にあると、前記燃料噴射量を所定比率で分割して前記第１の燃料噴射弁と前記第２の燃料噴射弁の各分割燃料量を求め、該各分割燃料量の燃料を第１、第２の燃料噴射弁で噴射するよう制御する、ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
2. 前記制御手段は前記所定出力の負荷・回転数域での運転中に、内燃機関の加速状態が所定値を上回ると判断すると、所定数の燃焼サイクルが経過する前は前記第２の燃料噴射弁の噴射に加えて所定の加速補正量の燃料を第１の燃料噴射弁で噴射し、所定数の燃焼サイクルの経過後は加速情報に応じた加速時燃料噴射量を求め、該加速時燃料噴射量を所定比率で分割して前記第１の燃料噴射弁と前記第２の燃料噴射弁とが担当する各分割燃料量を求め、該各分割燃料量の燃料の噴射を前記第１、第２の各燃料噴射弁で行なう、ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置。
3. 前記加速情報が所定置を上回る運転域は、吸入空気量、アクセル開度、スロットル開度の少なくとも一つ以上が所定値を上回る運転域として設定される、ことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射装置。
4. 前記所定出力の負荷・回転数域はアイドル運転域より所定量大きな出力値の負荷・回転数域であることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射装置。
5. 前記燃料噴射量の燃料を分割する前記所定比率は、前記第１の燃料噴射弁の分割噴射量が前記第２の燃料噴射弁の分割噴射量より多くなるように設定することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射装置。

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