JP2015059445A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷機アイドル状態で吹き返しガスの熱を利用して燃料噴霧の気化を促進しつつ減速減量補正を応答良く実施できる、内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】冷機アイドル状態で下死点後の吸気バルブの開弁期間中に燃料噴射弁による燃料噴射を実行することで、吹き返しガスの熱を利用して燃料噴霧の気化を促進させる。冷機アイドル状態から加速に移行したときには、加速に移行してからのサイクル数が設定値がなるまでは、下死点後の吸気バルブの開弁期間中に燃料噴射を行わせる早期噴射タイミング制御を継続させ、加速に移行してからのサイクル数が設定値に達すると、噴射タイミングを遅らせて排気行程中に燃料噴射を行わせる。【選択図】図５

Description

本発明は、吸気通路に燃料噴射弁を備える内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、吸気バルブの開時期ＩＶＯから閉時期ＩＶＣに至る開弁期間を、ピストンの下死点ＢＤＣ到達の前後に亘って設定したときに、開弁期間中にメイン燃料噴射を実行すると共に、ピストンの下死点ＢＤＣ到達後における開弁期間中にサブ燃料噴射を実行する、内燃機関が開示されている。

特開２０１０−０２４９６９号公報

吸気バルブの閉時期ＩＶＣが吸気下死点ＢＤＣ後に設定されるときに、吸気下死点ＢＤＣ後から閉時期ＩＶＣまでの開弁期間中に燃料を噴射させれば、圧縮行程の吹き返しガスの熱を利用して燃料噴霧の気化を促進でき、特に冷機アイドル状態での排気性状（未燃ＨＣ排出量）を改善することができる。
しかし、吸気下死点ＢＤＣ後から閉時期ＩＶＣまでの開弁期間中に噴射させた燃料が、次回の吸気行程においてシリンダ内に吸引されるまでの期間が長く、この期間に減速に移行しても噴射量を減量補正できず、噴射量の減量補正の実施が遅れて未燃ＨＣの排出量が増えてしまう可能性があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、冷機アイドル状態で吹き返しガスの熱を利用して燃料噴霧の気化を促進しつつ減速減量補正を応答良く実施できる、内燃機関の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、冷機アイドル状態で下死点後の吸気バルブの開弁期間中に燃料噴射弁による燃料噴射を実行し、冷機アイドル状態から加速に移行したときに燃料噴射のタイミングを遅角するようにした。

上記発明によると、冷機アイドル状態において吹き返しガスの熱を利用して燃料噴霧の気化を促進でき、また、冷機アイドル状態から加速に移行したときにはその後の減速に備えて燃料噴射タイミングを遅らせるから、減速減量補正を応答良く実施することが可能になり、排気性状を改善することができる。

本発明の実施形態における車両用の内燃機関の一例を示す図である。 本発明の実施形態における噴射タイミング制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における排気行程噴射タイミングにおける噴射パターンの一例を示す図である。 本発明の実施形態における早期噴射タイミングにおける噴射パターンの一例を示す図である。 本発明の実施形態における噴射タイミング制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における加速度合と早期噴射タイミングを継続させるサイクル数との相関を示す図である。 本発明の実施形態における噴射タイミング制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における冷機アイドルからの加速中に早期噴射タイミングでの噴射と排気行程噴射タイミングでの噴射とを行う場合の噴射パターンの一例を示す図である。 本発明の実施形態における加速度合と早期噴射タイミングでの噴射の分担比との相関を示す図である。 本発明の実施形態における加速度合に応じて早期噴射タイミングでの噴射の分担比を変更する場合での噴射パターンの一例を示す図である。 本発明の実施形態における加速への移行からのサイクル数に応じて分担比を変化させる場合での噴射パターンの一例を示す図である。 本発明の実施形態における加速度合と早期噴射タイミングでの噴射の分担比の減少率との相関を示す図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る制御装置を適用する内燃機関の一例を示す図である。
図１に示す内燃機関１は、駆動源として車両に搭載される４サイクル多気筒エンジンである。

内燃機関１の各気筒の吸気通路（吸気ポート）２に燃料噴射弁３を設けてあり、燃料噴射弁３は、吸気バルブ４の上流側から吸気バルブ４の傘部に向けて燃料を噴射する。
燃料噴射弁３が噴射する燃料は、吸気行程において吸気バルブ４を介して燃焼室５内に吸引され、点火プラグ６による火花点火によって燃焼する。
なお、吸気バルブ４のバルブタイミングやバルブリフト量などの開弁特性を可変とする可変動弁機構を備えることができる。

燃焼室５内の燃焼ガスは、排気行程において排気バルブ７を介して排気通路８に排出される。
内燃機関１は、スロットルモータ９で動作する電子制御スロットル１０を備え、この電子制御スロットル１０の開度によって内燃機関１の吸入空気量が調整される。

また、内燃機関１は、燃料タンク１１内の燃料を燃料噴射弁３に向けて圧送する燃料供給装置１３を備えている。
燃料供給装置１３は、燃料タンク１１、燃料ポンプ１２、燃料ギャラリー配管１４、燃料供給配管１５を備える。

燃料ポンプ１２は、燃料タンク１１内に配置される電動式ポンプであり、燃料タンク１１内の燃料を吸引して吐出する。
燃料ポンプ１２の吐出口には燃料供給配管１５の一端が接続され、燃料供給配管１５の他端は燃料ギャラリー配管１４に接続され、燃料ギャラリー配管１４に各気筒の燃料噴射弁３の燃料供給口が接続される。

ＥＣＭ（エンジン・コントロール・モジュール）３１は、燃料噴射弁３による燃料噴射、点火プラグ６による点火、電子制御スロットル１０の開度など、内燃機関１の本体を制御する制御装置である。
また、ＦＣＭ（フューエル・コントロール・モジュール）３０は、燃料ポンプ１２を制御する制御装置である。

ＥＣＭ３１及びＦＣＭ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路などを含むマイクロコンピュータをそれぞれ備え、相互に通信可能に構成される。
そして、ＥＣＭ３１からＦＣＭ３０に向けては、燃料ポンプ１２の駆動デューティ（印加電圧）の指示信号などが送信され、ＦＣＭ３０からＥＣＭ３１に向けては、ＦＣＭ３０での診断結果を示す信号などが送信される。
なお、ＥＣＭ３１とＦＣＭ３０とを統合し、ＥＣＭ３１の機能とＦＣＭ３０の機能とを兼ね備える制御装置を備えることができる。

ＥＣＭ３１は、内燃機関１の運転状態を検出する各種センサの出力信号を入力する。
前述の各種センサとしては、燃料ギャラリー配管１６内の燃圧ＦＵＰＲを検出する燃料圧力センサ３３、図外のアクセルペダルの踏み込み量（換言すれば、アクセル開度）ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ３４、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３５、内燃機関１の回転速度ＮＥを検出する回転センサ３６、内燃機関１の冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ３７、排気中の酸素濃度に基づき内燃機関１の混合気の空燃比を検出する空燃比センサ３８などを設けてある。なお、冷却水温度ＴＷは、内燃機関１の温度を代表する。

そして、ＥＣＭ３１は、吸入空気流量ＱＡや機関回転速度ＮＥなどの機関運転条件に基づいて燃料噴射弁３の開期間（噴射期間）、つまり、燃料噴射量を制御する噴射パルス幅ＴＩを演算し、各気筒の噴射タイミングになると燃料噴射弁３に対して噴射パルス幅ＴＩの噴射パルス信号を出力して、燃料噴射弁３による燃料噴射量及び噴射タイミングを制御する。

以下では、ＥＣＭ３１による燃料噴射制御を詳細に説明する。
図２のフローチャートは、ＥＣＭ３１による燃料噴射タイミング制御の一例を示す。
このフローチャートに示すルーチンは、ＥＣＭ３１によって所定時間毎に割り込み実行される。

ＥＣＭ３１は、ステップＳ１０１において内燃機関１の始動状態であるか否かを判定する。ＥＣＭ３１は、例えば、スタータモータがオン状態であるとき、また、内燃機関１の回転速度ＮＥが所定速度を下回る状態であるときに、内燃機関１が始動状態であると判定することができる。
そして、ＥＣＭ３１は、内燃機関１の始動状態であると判定すると、ステップＳ１０２以降に進むことなく本ルーチンを終了させる。なお、内燃機関１の始動状態において、ＥＣＭ３１は、別の始動状態用制御ルーチンに基づき燃料噴射弁３による燃料噴射を制御するものとする。

一方、ＥＣＭ３１は、ステップＳ１０１において内燃機関１の始動状態ではない（換言すれば、始動後の状態である）と判定すると、ステップＳ１０２に進み、内燃機関１が冷機状態（暖機中）であるか否かを判定する。
ＥＣＭ３１は、例えば、水温センサ３７により検出される冷却水温度ＴＷが設定温度よりも低い場合に冷機状態（暖機中）であると判定することができる。なお、前記設定温度は、冷却水温度ＴＷの適正温度（例えば８０〜９０℃）よりも低い温度に設定される。
また、ＥＣＭ３１は、冷却水温度ＴＷに代えて、潤滑油の温度や、シリンダブロック又はシリンダヘッドなどの機関本体の温度が設定温度よりも低いか否かを判定することで、内燃機関１が冷機状態（暖機中）であるか否かを判定することができる。

内燃機関１が冷機状態でなく暖機完了後の状態である場合、ＥＣＭ３１は、ステップＳ１０５へ進み、燃料噴射弁３による燃料噴射を排気行程中に行わせる噴射タイミング（以下、排気行程噴射タイミングと称する）の設定を行う。
ここで、排気行程噴射タイミングは、吸気バルブ４の開弁前である排気行程中に噴射を開始し終了させる噴射タイミングの他、吸気バルブ４の開弁前の排気行程中に噴射を開始させ開弁後の吸気行程中に噴射を終了させる噴射タイミングが含まれ、少なくとも排気行程中の噴射期間を含む噴射タイミングとする。
また、排気行程噴射タイミングにおいて、噴射開始から噴射終了までの間で燃料噴射を複数回に分割して行わせることができる。

図３は、排気行程噴射タイミングを例示する。
この図３に示す例では、吸気バルブ４の開時期ＩＶＯが、上死点ＴＤＣ後の２０deg〜３０degに設定され、吸気バルブ４の閉時期ＩＶＣが下死点ＢＤＣ後４０deg〜５０deg程度に設定され、開時期ＩＶＯよりも前であってかつ上死点ＴＤＣよりも前である上死点ＴＤＣ前５０deg〜６０degの付近で燃料噴射が終了するように、噴射パルス幅をクランク角に換算し、このクランク角だけ噴射終了タイミングよりも前の角度位置において燃料噴射弁３による燃料噴射を開始させる。

一方、ＥＣＭ３１は、内燃機関１が冷機状態であると判定すると、ステップＳ１０３へ進み、内燃機関１がアイドル運転状態（アイドリング状態）であるか否かを判定する。
ＥＣＭ３１は、例えば、電子制御スロットル１０の開度が設定開度を下回る状態（無負荷状態）で、かつ、機関回転速度ＮＥが設定速度を下回る状態を、内燃機関１のアイドル運転状態として検出することができる。

そして、ＥＣＭ３１は、内燃機関１がアイドル運転状態であるとき、ここでは、内燃機関１が冷機状態であってかつアイドル運転状態である冷機アイドル状態である場合、ステップＳ１０４へ進む。
ＥＣＭ３１は、ステップＳ１０４において、燃料噴射弁３による燃料噴射のタイミングを、下死点ＢＤＣから吸気バルブ４の閉時期ＩＶＣまでの吸気バルブ４の開弁期間中（圧縮行程中）に燃料噴射を行わせる噴射タイミング（以下、早期噴射タイミングと称する）に設定する。

なお、本実施形態の内燃機関１において、吸気バルブ４の開時期ＩＶＯは下死点ＢＤＣ前に設定され、閉時期ＩＶＣは下死点ＢＤＣ後に設定されるものとする。
また、内燃機関１が、吸気バルブ４のバルブタイミングを可変とする可変動弁機構（可変バルブタイミング機構）を備える場合、少なくとも冷機アイドル状態であるときに、吸気バルブ４の開時期ＩＶＯが下死点ＢＤＣ前に、閉時期ＩＶＣが下死点ＢＤＣ後に設定されるものとする。

また、早期噴射タイミングは、下死点ＢＤＣから吸気バルブ４の閉時期ＩＶＣまでの吸気バルブ４の開弁期間中に全噴射期間が含まれる噴射タイミングの他、下死点ＢＤＣから吸気バルブ４の閉時期ＩＶＣまでの吸気バルブ４の開弁期間中に燃料噴射を開始させ、吸気バルブ４の閉時期ＩＶＣ後に燃料噴射を終了させる噴射タイミングが含まれ、少なくとも下死点ＢＤＣから吸気バルブ４の閉時期ＩＶＣまでの吸気バルブ４の開弁期間中に燃料噴射を行う噴射タイミングである。
また、早期噴射タイミングにおいて、噴射開始から噴射終了までの間で燃料噴射を複数回に分割して行わせることができる。

前述のように、ＥＣＭ３１は、内燃機関１が冷機アイドル状態であるときに燃料噴射弁３の噴射タイミングを早期噴射タイミングに設定することで燃料噴霧の気化を促進させ、以って、冷機アイドル状態での燃焼安定性を高めて未燃ＨＣの排出量を低減する。
吸気バルブ４の閉時期ＩＶＣが吸気下死点ＢＤＣ後である場合、ピストンの動きが下降から上昇に転じた後の圧縮行程においても吸気バルブ４が開いていることで、吸気行程でシリンダ内に吸い込まれた空気が吸気通路２に押し戻される吹き返しが発生する。

この吹き返しは、吸気行程において吸気通路２からシリンダに向けて流れていた空気が、圧縮行程移行後（ピストン上昇開始後）に、シリンダから吸気通路２に向けて流れるようになる現象であり、吸気下死点ＢＤＣを過ぎても慣性によってシリンダに向けた空気の流れが継続した後、吸気通路２における空気の流れが一旦停止し、その後、吸気通路２を空気が逆流する吹き返しが発生し、吸気下死点ＢＤＣ後に吸気バルブ４が閉じることで吹き返しが停止する。
そして、早期噴射タイミングに基づき燃料噴射弁３による燃料噴射を行わせた場合、噴射期間が吹き返し期間に重なることで、吹き返しガスの熱によって燃料噴霧の気化を促進させることができる。

前述のように、吹き返しは吸気下死点ＢＤＣから遅れて発生するので、吸気下死点ＢＤＣから燃料噴射を開始させると、噴射開始当初は吹き返しガスの熱による気化促進効果が目減りする。そこで、早期噴射タイミングとして、例えば下死点ＢＤＣ後の閉時期ＩＶＣに略同期する噴射終了タイミングを定め、噴射パルス幅に応じて噴射開始タイミングを可変とする構成とすることができる。
また、吸気下死点ＢＤＣ後の実際に吹き返しガスが発生するタイミングを噴射開始タイミングとして定め、噴射パルス幅に応じて噴射終了タイミングが可変となる構成とすることができる。

図４は、下死点ＢＤＣ後の閉時期ＩＶＣに略同期するタイミングを噴射終了タイミングとする早期噴射タイミングを例示する。
この図４に示す例では、吸気バルブ４の開時期ＩＶＯが、上死点ＴＤＣ後の２０deg〜３０degに設定され、吸気バルブ４の閉時期ＩＶＣが下死点ＢＤＣ後４０deg〜５０deg程度に設定され、この下死点ＢＤＣ後の閉時期ＩＶＣにおいて燃料噴射が終了するように、噴射パルス幅をクランク角に換算し、このクランク角だけ閉時期ＩＶＣよりも前の角度位置において燃料噴射弁３による燃料噴射を開始させる。

燃料噴射タイミングが早期噴射タイミングに設定される冷機アイドル状態から内燃機関１が加速に移行すると、ＥＣＭ３１は、ステップＳ１０３で内燃機関１がアイドル状態ではないと判定することでステップＳ１０５へ進み、燃料噴射弁３の噴射タイミングを早期噴射タイミングから排気行程噴射タイミングに切り替える噴射タイミングの遅角処理を実施する。

早期噴射タイミングによる燃料噴射では、前述のように、吹き返しガスの熱による気化促進効果が得られるものの、燃料を噴射させてからシリンダ内に燃料が吸引されるまで（次回の吸気行程まで）の期間が長く、その間に減速に移行しても既に燃料を噴射しているため減速運転状態で空燃比のリッチ化を抑制するための燃料の減量補正を行うことができず、減量補正の実施が次のサイクルに持ち越される減量補正の遅れが生じる。そして、係る燃料噴射量の補正の遅れによって空燃比のリッチ化が発生し、未燃ＨＣの排出量が増えてしまう可能性がある。

このような早期噴射タイミングによる燃料噴射に対し、排気行程噴射タイミングによる燃料噴射は噴射タイミングが遅れ吸気行程により近いタイミングで燃料噴射が行われるから、燃料噴射量の決定タイミングを遅らせることができ、減速運転への移行に伴う減量補正をより応答良く実施することが可能である。
そこで、冷機アイドル状態から加速に移行した場合には、加速後の減速に備えて直ちに早期噴射タイミングから排気行程噴射タイミングに切り替え（噴射タイミングを遅角させ）、加速から減速に移行するときに減量補正を応答良く実施できるようにしておく。
これにより、減速運転状態での空燃比のリッチ化傾向が大きくなる冷機状態において、未燃ＨＣの排出量が増大することを抑制でき、冷機アイドル状態での吹き返しガスの熱による気化促進効果と相俟って、冷機状態での排気性状（未燃ＨＣの排出量）を改善することができる。

ところで、排気行程噴射タイミングでは減速減量を応答良く実施できるが、吹き返しガスの熱による気化促進効果は得られず、加速への移行に伴って直ちに早期噴射タイミングから排気行程噴射タイミングに切り替えると、加速中は吹き返しガスの熱による気化促進の作用効果は得られない。
そこで、冷機アイドル状態から加速に移行したときに早期噴射タイミングから排気行程噴射タイミングへの切り替えを遅らせることで、加速中において吹き返しガスの熱による気化促進効果が得られるようにすることができる。

図５のフローチャートは、ＥＣＭ３１による燃料噴射タイミングの制御であって、冷機アイドル状態から加速に移行したときに早期噴射タイミングから排気行程噴射タイミングへの切り替えを遅らせる制御の一例を示す。このフローチャートに示すルーチンは、ＥＣＭ３１によって所定時間毎に割り込み実行される。
ＥＣＭ３１は、ステップＳ２０１において、前記ステップＳ１０１と同様にして内燃機関１が始動状態であるか否かを判定し、始動状態でない場合にステップＳ２０２へ進む。

そして、ＥＣＭ３１は、ステップＳ２０２にて、内燃機関１が冷機状態であるか否かをステップＳ１０２と同様に判定し、冷機状態であればステップＳ２０３へ進み、ステップＳ１０３と同様に内燃機関１がアイドル状態であるか否かを判定する。
そして、内燃機関１が冷機アイドル状態であると、ＥＣＭ３１は、ステップＳ２０４へ進んで、アイドル状態の履歴を判定するためのフラグＦを立ち上げた後（フラグＦ＝１に設定した後）、ステップＳ２０５へ進んで、燃料噴射弁３の噴射タイミングを早期噴射タイミングに設定することで吹き返しガスの熱による気化促進効果が得られるようにする。

一方、早期噴射タイミングが設定される冷機アイドル状態から加速に移行すると、ＥＣＭ３１は、ステップＳ２０３にてアイドル状態ではないと判定してステップＳ２０６へ進む。
ステップＳ２０６で、ＥＣＭ３１は前記フラグＦの判定を行い、フラグＦが立ち上がっている場合（フラグＦ＝１である場合）、ＥＣＭ３１はステップＳ２０７へ進んで燃料噴射弁３の噴射タイミングを早期噴射タイミングに設定する。

ここで、フラグＦはアイドル状態で立ち上げられ、アイドル状態から加速（非アイドル状態）に移行した直後はフラグＦが立ち上がった状態（フラグＦ＝１の状態）であるから、アイドル状態から加速したときにフラグＦが０にリセットされるまでの間、噴射タイミングが早期噴射タイミングに保持されるようにしてある。
ＥＣＭ３１は、ステップＳ２０７で噴射タイミングを早期噴射タイミングに設定した後、ステップＳ２０８へ進んで、アイドル状態から加速に移行してからの早期噴射タイミングで噴射を行ったサイクル数（積算噴射回数）が設定値に達しているか否かを判定する。

そして、早期噴射タイミングで噴射を行ったサイクル数が設定値に達していない場合、ＥＣＭ３１は、ステップＳ２０９を迂回して本ルーチンを終了させることで、フラグＦを立ち上げた状態（フラグＦ＝１の状態）に保持させる。これにより、本ルーチンを次回実行したときも冷機状態であってかつ非アイドル状態であれば、ＥＣＭ３１は、ステップＳ２０６でフラグＦが立っていると判定して、噴射タイミングとして早期噴射タイミングを継続させることになる。
一方、ＥＣＭ３１は、ステップＳ２０８で、アイドル状態から加速に移行してからの早期噴射タイミングで噴射を行ったサイクル数が設定値に達していると判定すると、ステップＳ２０９に進んでフラグＦを０にリセットする。

これにより、本ルーチンを次回実行したときも冷機状態であってかつ非アイドル状態であれば、ＥＣＭ３１は、ステップＳ２０６でフラグＦがリセットされている（フラグＦ＝０である）と判定して、ステップＳ２１１に進み、噴射タイミングを早期噴射タイミングから排気行程噴射タイミングに切り替える。
つまり、冷機アイドル状態から加速に移行すると、所定サイクル数だけ（所定期間だけ）早期噴射タイミングによる噴射を継続させ、加速への移行から遅れて排気行程噴射タイミングに切り替える。

一方、ＥＣＭ３１は、ステップＳ２０２で内燃機関１が冷機状態ではないと判定すると、ステップＳ２１０に進んでフラグＦを０に設定した後、ステップＳ２１１に進んで噴射タイミングを排気行程噴射タイミングに設定する。
上記噴射タイミングの制御において、前記所定サイクル数は加速状態が継続されると見込まれるサイクル数に応じて設定され、加速から減速に移行する前に排気行程噴射タイミングに切り替えられるようにしてある。

従って、加速から減速に移行したときには、排気行程噴射タイミングにより燃料噴射が行われていて、減速燃料補正を応答良く行わせることができ、また、減速に移行する前は、早期噴射タイミングによる燃料噴射によって吹き返しガスの熱による気化促進効果が得られる。つまり、冷機アイドル状態から加速に移行したときに直ちに早期噴射タイミングから排気行程噴射タイミングに切り替える場合に比べて、早期噴射タイミングで燃料噴射を行わせる期間が増え、より未燃ＨＣの排出量を低減できる。

ところで、冷機アイドル状態から加速に移行した場合、加速から減速に移行する直前まで早期噴射タイミングによる燃料噴射を行えれば吹き返しガスの熱による気化促進効果をより多く得られるが、排気行程噴射タイミングに切り替えるタイミングが遅れると、減速減量補正の遅れが生じることになってしまう。
冷機アイドル状態から加速に移行した後に早期噴射タイミングを継続させる期間を定めるサイクル数（噴射タイミング継続サイクル数）は固定値とすることができる。

しかし、加速開始から加速終了（減速開始）までの加速期間は一定ではないため、噴射タイミング継続サイクル数を固定値とすると、加速期間が長い場合には加速期間が継続しているのに排気行程噴射タイミングに切り替えられてしまって吹き返しガスの熱による気化促進効果が十分に得られなくなり、逆に、加速期間が短い場合には減速への移行から遅れて排気行程噴射タイミングに切り替えられてしまい減速減量の遅れが生じる可能性がある。

従って、噴射タイミング継続サイクル数を固定値とする場合、減速減量を遅れなく実施できることを優先させると、噴射タイミング継続サイクル数としては短い加速期間に適合する値に設定されることになり、実際の加速期間が長くなると、無用に排気行程噴射タイミングへの切り替えが早い時点で行われることで、吹き返しガスの熱による気化促進効果が目減りする。
そこで、ＥＣＭ３１は、加速期間の長さを機関運転状態に応じて予測（推定）し、当該予測に基づいて噴射タイミング継続サイクル数を可変に設定する構成とすることができる。つまり、ＥＣＭ３１は、加速期間の予測値が長ければ噴射タイミング継続サイクル数をより大きくして早期噴射タイミングを継続させる期間（排気行程噴射タイミングへの切り替え遅延期間、噴射タイミングを遅角する処理の遅延期間）をより長くし、加速期間の予測値が短ければ噴射タイミング継続サイクル数をより小さくして早期噴射タイミングを継続させる期間をより短くする。

このように、加速期間の長さに応じて噴射タイミング継続サイクル数を可変に設定すれば、早期噴射タイミングを極力長く継続させて吹き返しガスの熱による気化促進を可及的に長く実施でき、かつ、排気行程噴射タイミングへの切り替えを加速期間の終了前に実施して減速減量の遅れを抑制することができる。
ＥＣＭ３１による加速期間の長さの予測は、例えば、加速度合（急加速であるか緩加速であるかを示すレベル）に応じて行うことができる。そして、ＥＣＭ３１は、加速度合が標準よりも高い急加速状態であれば、加速期間が標準よりも長くなるものと予測して前記噴射タイミング継続サイクル数を標準よりも大きな値に変更し、加速度合が標準よりも小さい緩加速状態であれば、加速期間が標準よりも短くなるものと予測して噴射タイミング継続サイクル数を標準よりも小さい値に変更する。

図６は、加速度合に基づく加速期間の予測（噴射タイミング継続サイクル数の設定）処理の一例を示す。
図６に示す例では、ＥＣＭ３１は、加速度合を示す状態量として内燃機関１の吸入空気量ＱＡの増大速度ΔＱＡ及び内燃機関１の回転速度ＮＥの上昇速度ΔＮＥを用い、吸入空気量ＱＡの増大速度ΔＱＡが速いほど、また、回転速度ＮＥの上昇速度ΔＮＥが速いほど、加速期間が長くなると予測する。換言すれば、ＥＣＭ３１は、吸入空気量ＱＡの増大速度ΔＱＡが速いほど、また、回転速度ＮＥの上昇速度ΔＮＥが速いほど、内燃機関１が急加速状態であると判断して、噴射タイミング継続サイクル数をより大きな値に変更する。

なお、図６は、増大速度ΔＱＡ及び上昇速度ΔＮＥに基づき噴射タイミング継続サイクル数が検索されるマップを例としたが、増大速度ΔＱＡ及び上昇速度ΔＮＥに基づき加速予測期間が検索されるマップとすることができ、予測した加速期間を噴射タイミング継続サイクル数にテーブルを用いて変換することができる。
また、増大速度ΔＱＡ及び上昇速度ΔＮＥに基づき加速期間又は噴射タイミング継続サイクル数を演算で求めることができる。

また、ＥＣＭ３１は、内燃機関１の加速度合を、増大速度ΔＱＡと上昇速度ΔＮＥとのいずれか一方に基づいて判定することができ、また、アクセル開度（スロットル開度）の増大速度や吸気負圧の変化速度などに基づいて加速度合を判定することができる。
また、冷機アイドル状態から加速に移行してから早期噴射タイミングを継続させる期間は、サイクル数として設定できる他、継続時間とすることができる。

更に、図５に示した制御例では、冷機アイドル状態から加速に移行すると、加速に移行した後も早期噴射タイミングを所定期間だけ継続させてから排気行程噴射タイミングに切り替えるが、加速に移行してから排気行程噴射タイミングに切り替えるまでの間で、早期噴射タイミングでの噴射と排気行程噴射タイミングでの噴射との２回に分けた分割燃料噴射を行わせることができる。
つまり、図７のフローチャートに示したように、ＥＣＭ３１は、冷機アイドル状態から加速に移行してからの所定サイクル数内であれば、ステップＳ２０７Ａに進んで、早期噴射タイミングでの噴射と排気行程噴射タイミングでの噴射との２回に分けた分割燃料噴射を実施する。

図７のフローチャートにおけるステップＳ２０７Ａ以外のステップでは、図５のフローチャートの各ステップと同様な処理を行うので、ここでは詳細な説明を省略する。
なお、早期噴射タイミングでの噴射と排気行程噴射タイミングでの噴射との２回に分けた分割燃料噴射を行わせる期間（サイクル数）は固定することができ、また、前述のように加速度合（加速期間の予測）に応じて可変とすることもできる。

図８は、早期噴射タイミングでの噴射と排気行程噴射タイミングでの噴射との２回に分けた分割燃料噴射における噴射タイミング及び各噴射パルス幅の一例を示す。
この図８に示した例では、吸気バルブ４の閉時期ＩＶＣが下死点ＢＤＣ後４０deg〜５０deg程度に設定され、この下死点ＢＤＣ後の閉時期ＩＶＣにおいて燃料噴射が終了するように、早期噴射タイミングでの燃料噴射を行わせる。

更に、図８に示した例では、吸気バルブ４の開時期ＩＶＯよりも前であってかつ上死点ＴＤＣよりも前である上死点ＴＤＣ前５０deg〜６０degの付近で燃料噴射が終了するように、排気行程噴射タイミングでの燃料噴射を行わせる。
ここで、早期噴射タイミングでの燃料噴射量と排気行程噴射タイミングでの燃料噴射量とは略同量に設定され（換言すれば、１サイクル当たりの噴射量の半分が早期噴射タイミングで噴射され、残りの半分が排気行程噴射タイミングで噴射され）、早期噴射タイミングで噴射された燃料とその後の排気行程噴射タイミングで噴射された燃料とが、排気行程噴射タイミング直後の吸気行程でシリンダ内に吸引される。

上記のように、過渡的に早期噴射タイミングでの燃料噴射と排気行程噴射タイミングでの燃料噴射との双方を行わせるようにすれば、早期噴射タイミングでの燃料噴射により吹き返しガスの熱による気化促進効果を得られると共に、より遅い排気行程噴射タイミングでの燃料噴射については減速減量の早期実施が可能であるから、より長い期間早期噴射タイミングでの燃料噴射を継続させつつ、減量補正の遅れによる未燃ＨＣ量の増大を抑制できる。

なお、早期噴射タイミングでの燃料噴射と排気行程噴射タイミングでの燃料噴射との双方を実施する分割燃料噴射において、各噴射量を等量とする構成に限定するものではなく、早期噴射タイミングでの噴射量或いは排気行程噴射タイミングでの噴射量を他方よりも多くすることができる。
ここで、早期噴射タイミングでの噴射量を排気行程噴射タイミングでの噴射量よりも多くすれば、減少補正の遅れの抑制効果が目減りする代わりに吹き返しガスの熱による気化促進の効果をより多く得られることになり、逆に、排気行程噴射タイミングでの噴射量を早期噴射タイミングでの噴射量よりも多くすれば、吹き返しガスの熱による気化促進の効果が抑制される代わりに減少補正の遅れの抑制効果をより多く得られることになる。

また、早期噴射タイミングで噴射させる燃料量と排気行程噴射タイミングで噴射させる燃料量との比率（分担比）を、加速度合（加速期間の長さ）に応じて可変とすることができる。
図９は、前記分担比を加速度合（加速期間の長さの予測）に応じて可変とする場合における加速度度合（ΔＮＥ、ΔＱＡ）に対する分担比の変化特性の一例を示す。

図９に示す例では、吸入空気量ＱＡの増大速度ΔＱＡが速いほど、また、回転速度ＮＥの上昇速度ΔＮＥが速いほど、早期噴射タイミングで噴射させる燃料量の分担比を多くする。つまり、加速度合が大きく加速期間が長いと予測される場合には、加速度合が小さく加速期間が短いと予測される場合に比べて早期噴射タイミングで噴射させる燃料量をより多くし、相対的に排気行程噴射タイミングで噴射させる燃料量を減らすようにしてある。

上記の分担比特性によると、加速度合が大きい急加速状態であって加速期間が長いと予測される場合には、吹き返しガスの熱による気化促進を可及的に大きくできる。
一方、加速度合が小さい緩加速状態であって加速期間が短いと予測される場合には、早期噴射タイミングで噴射される燃料の総量が少なく、早期噴射タイミングで燃料を噴射させることによって得られる気化促進効果が未燃ＨＣ排出量の低減に大きな影響を与えないため、排気行程噴射タイミングで噴射させる燃料量を予め多くしておくことで、減速に移行したときの減速減量を速やかに実施できるようにする。

図１０は、図９の分担比特性に従って噴射量の分担比を決定した場合における噴射パルス信号の出力パターンの一例を示す。
加速度合が大きい急加速状態であって加速期間が長いと予測される場合には、図９の特性に従って、早期噴射タイミングで噴射させる燃料量の割合がより多く設定される結果、図１０（Ａ）に示すように、排気行程噴射タイミングで噴射させる燃料量よりも早期噴射タイミングで噴射させる燃料量を多くし、長い加速期間で吹き返しガスの熱による気化促進が十分に得られるようにする。

一方、加速度合が小さい緩加速状態であって加速期間が短いと予測される場合には、図９の特性に従って、排気行程噴射タイミングで噴射させる燃料量の割合がより多く設定される結果、図１０（Ｂ）に示すように、早期噴射タイミングで噴射させる燃料量よりも排気行程噴射タイミングで噴射させる燃料量を多くし、短い加速期間のために吹き返しガスの熱による気化促進効果が十分に得られない状態において、減速減量の早期実施を優先し、減速減量の遅れによる未燃ＨＣ量の増大を低減する。

また、加速期間中からの排気行程噴射タイミングへの移行は、減速への移行に伴う減速減量補正の実施を応答良く行わせるための処理であり、早すぎる排気行程噴射タイミングへの移行は、吹き返しガスの熱による気化促進効果を目減りさせることになる。
そこで、冷機アイドル状態から加速に移行した後のサイクル数が多くなるほど、排気行程噴射タイミングでの噴射の分担比を増大させる構成とすることができる。つまり、減速への移行が先であれば、早期噴射タイミングで噴射させる燃料量の割合を多くして吹き返しガスの熱による気化促進効果が十分に得られるようにし、減速への移行が近づくに従って排気行程噴射タイミングで噴射させる燃料量の割合を多くして、減速への移行に伴う減速減量を応答良く行える状態に準備しておく。

図１１は、冷機アイドル状態から加速に移行した後のサイクル数が増加するに従って、早期噴射タイミングで噴射させる燃料量の割合を減らし、相対的に排気行程噴射タイミングで噴射させる燃料の割合を増やす場合における噴射パルス信号の出力パターンの一例を示す。
ここで、冷機アイドル状態から加速に移行した後のサイクル数に応じて分担比を変化させると共に、図１２に示すように、吸入空気量ＱＡの増大速度ΔＱＡが速いほど、また、回転速度ＮＥの上昇速度ΔＮＥが速いほど、早期噴射タイミングで噴射させる燃料量の分担比の１サイクル当たりの減少率を小さくする。

つまり、加速度合が大きく加速期間が長いと予測される場合には減速に移行するまでのサイクル数が多くなるから、分担比の１サイクル当たりの減少率を加速期間が長い状態に適合させると、加速期間が短く減速に移行するまでのサイクル数が少ない場合には、実際に減速に移行するときに排気行程噴射タイミングで噴射される燃料割合が少なく、減速減量を十分に実施できなくなる可能性がある。
逆に、加速期間が短く減速に移行するまでのサイクル数が少ない状態に適合する分担比の減少率を設定すると、加速期間が長く減速に移行するまでのサイクル数が多い場合に、早期噴射タイミングで噴射させる燃料量の割合が過剰に早く低下し、吹き返しガスの熱による気化促進効果が減ることになる。

そこで、加速度合が大きく加速期間が長いと予測される場合には、加速度合が小さく加速期間が短いと予測される場合に比べて、早期噴射タイミングで噴射させる燃料量の分担比の１サイクル当たりの減少率を小さくし、実際に減速に移行するときの排気行程噴射タイミングでの噴射割合が加速期間によって大きく違わないようにしてある。
図１１（Ａ）は、加速度合が大きく加速期間が長いと予測されるために、早期噴射タイミングで噴射させる燃料量の分担比の１サイクル当たりの減少率が、加速期間が短い場合よりも小さく設定される場合の噴射パルス信号の出力パターンを示す。一方、図１１（Ｂ）は、加速度合が小さく加速期間が短いと予測されるために、早期噴射タイミングで噴射させる燃料量の分担比の１サイクル当たりの減少率が、加速期間が長い場合よりも大きく設定される場合の噴射パルス信号の出力パターンを示す。

この図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、冷機アイドル状態から加速に移行した後のサイクル数が増大する毎に、早期噴射タイミングで噴射させる燃料量の分担比を減少させるが、同じサイクル数で比べたときに、加速度合が小さく加速期間が短いと予測される場合の方の分担比がより小さく設定され、短い加速期間で速やかに排気行程噴射タイミングでの噴射割合を増やすようにしてある。

上記のように、早期噴射タイミングで噴射させる燃料量の分担比の１サイクル当たりの減少率（換言すれば、排気行程噴射タイミングで噴射させる燃料の分担比の１サイクル当たりの増加率）を、加速度合（加速期間の予測）に応じて可変に設定すれば、加速期間が長い場合に吹き返しガスの熱による気化促進効果を十分に得られ、かつ、加速期間が短い場合に減速に移行したときの減量補正の遅れが生じることを抑制できる。
なお、分担比を加速に移行した後のサイクル数に応じて変化させる場合に、例えば、最初の所定サイクル数においては分担比を一定に保持し、その後、サイクル毎に変化させる構成とすることができ、また、加速に移行した直後から分担比を一定に保持する期間を、加速度合（加速期間の予測）に応じて可変とすることができる。

また、分担比を加速に移行した後のサイクル数に応じて変化させる場合に、最終的に排気行程噴射タイミングの分担比を１００％にまで変化させることができ、また、排気行程噴射タイミングの分担比の増大を、１００％を下回る上限値で制限することもできる。
また、１サイクル当たりの分担比の変化率又は変化量は一定とすることができる他、加速移行後のサイクル数が増大するに従って変化率又は変化量を増大させることができる。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば種々の変形態様を採り得ることは自明である。
例えば、冷機アイドル状態からの加速中に早期噴射タイミング及び排気行程噴射タイミングで燃料噴射を行わせる場合に、内燃機関１の温度（冷却水温度ＴＷ）に応じて分担比を決定することができる。例えば、内燃機関１の温度が低いほど、吹き返しガスの熱による気化促進を優先すべく早期噴射タイミングでの分担比をより大きくすることができる。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）
前記内燃機関の加速度合に応じて、下死点後の前記吸気バルブの開弁期間中で噴射させる燃料と排気行程中で噴射させる燃料との割合を変更する、請求項３記載の内燃機関の制御装置。
上記構成によると、加速度合が高い急加速時には加速期間が長くなり、下死点後の吸気バルブの開弁期間中に燃料を噴射させることによる気化促進効果が高くなるので、加速度合（加速期間）に応じて噴射割合（分担比）を変更して、気化促進効果を十分に得られるようにしつつ、減速減量補正の遅れを抑制できるようにする。

（ロ）
前記内燃機関が冷機アイドル状態から加速に移行してからの経過期間に応じて、下死点後の前記吸気バルブの開弁期間中で噴射させる燃料と排気行程中で噴射させる燃料との割合を変更する、請求項３記載の内燃機関の制御装置。
上記構成によると、加速に移行してから経過するほど減速への移行が近づくことになり、減速への移行に備えて排気行程中で噴射させる燃料を増やせば、減速減量補正の遅れを抑制でき、また、加速に移行した直後は減速に移行するまでの期間が長く、その間、開弁期間中で噴射させる燃料量を増やすことで、気化促進効果を増大させることができる。

（ハ）
前記経過期間に応じた前記割合の変化率を、前記内燃機関の加速度合に応じて変更する、請求項（ロ）記載の内燃機関の制御装置。
上記構成によると、加速度合によって加速期間が異なり、加速期間が長い場合には吹き返しガスの熱による気化促進を図れる期間が長くなり、逆に、加速期間が短い場合には吹き返しガスの熱による気化促進を図れる期間が短く、早期に減速減量に備えた噴射タイミングとすることが望ましいので、加速度合に応じて前記割合の変化率を変更する。

（ニ）
前記加速度合を、前記内燃機関の吸入空気量の変化と前記内燃機関の回転速度の変化との少なくとも一方に基づいて検出する、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
上記構成によると、加速度合を内燃機関の吸入空気量の変化と前記内燃機関の回転速度の変化との少なくとも一方に基づいて検出し、加速度合による加速期間の違いに応じて噴射割合や噴射割合の変化率を変更する。

１…内燃機関、２…吸気通路、３…燃料噴射弁、４…吸気バルブ、３１…ＥＣＭ

Claims (3)

1. 吸気通路に燃料噴射弁を備える内燃機関において、
   冷機アイドル状態で下死点後の前記吸気バルブの開弁期間中に前記燃料噴射弁による燃料噴射を実行し、
   冷機アイドル状態から加速に移行したときに前記燃料噴射のタイミングを遅角する、内燃機関の制御装置。
2. 冷機アイドル状態からの加速度合が大きいほど前記燃料噴射のタイミングの遅角を遅延させる、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 冷機アイドル状態から加速に移行したときに、下死点後の前記吸気バルブの開弁期間中での燃料噴射と排気行程中での燃料噴射とを行う、請求項２記載の内燃機関の制御装置。