JP2015102055A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フューエルカットからの復帰時に速やかに排気浄化触媒内の酸素を消費させることのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】この内燃機関の燃料噴射制御装置は、各気筒に筒内燃料噴射弁を備えた内燃機関における燃料噴射を制御する。この燃料噴射制御装置は、フューエルカットからの復帰時であるタイミングｔ１には、吸気行程中の気筒（第１気筒）への燃料噴射（三角印）に加え、排気行程中の気筒（第３気筒）に設けられた筒内燃料噴射弁による燃料噴射（丸印）を実施する。
【選択図】図３

Description

この発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。

内燃機関の排気通路に配設される排気浄化触媒における浄化能力は、排気に含まれる酸素濃度によって変化し、空燃比が理論空燃比近傍に調整された混合気が燃焼した場合に最も浄化能力が高くなる。

ところで、フューエルカット中は排気通路内を空気が流れることになるため、フューエルカットが継続すると排気浄化触媒に酸素が大量に供給されることになる。したがって、フューエルカットから復帰した直後は、排気浄化触媒内に過剰に酸素が存在していることにより、窒素酸化物（ＮＯｘ）が十分に還元されないおそれがある。

特許文献１には、フューエルカットからの復帰時に吸気非同期噴射を行い、排気浄化触媒のＮＯｘ還元機能を回復させる内燃機関の燃料噴射制御装置が開示されている。

特開２０１１‐１１１８９９号公報

ところで、特許文献１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置は、吸気非同期噴射を通じて供給された燃料を含んだ混合気を燃焼室で燃焼させ、排気とともに余剰燃料を排気浄化触媒に供給するものである。したがって、排気と余剰燃料とが同時に排気浄化触媒に到達するため、フューエルカットからの復帰後に最初に排気浄化触媒に到達する排気に含まれているＮＯｘを十分に還元することができないおそれがある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フューエルカットからの復帰時に速やかに排気浄化触媒内の酸素を消費させることのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための内燃機関の燃料噴射制御装置は、各気筒に筒内燃料噴射弁を備えた内燃機関における燃料噴射を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置である。そして、この燃料噴射制御装置は、フューエルカットからの復帰時には、吸気行程中の気筒への燃料噴射に加え、排気行程中の気筒に設けられた前記筒内燃料噴射弁による燃料噴射を実施する。

フューエルカットからの復帰時に排気行程中の気筒内に噴射された燃料は、フューエルカットからの復帰後の最初の燃焼によって生じる排気よりも先に排気浄化触媒に到達する。

すなわち、上記構成によれば、排気が到達するよりも前に排気浄化触媒に燃料を供給し、排気浄化触媒内の酸素を消費することができる。したがって、フューエルカットからの復帰時に速やかに排気浄化触媒内の酸素を消費させることができるようになる。ひいてはフューエルカットからの復帰後に最初に排気浄化触媒に到達する排気に含まれているＮＯｘを還元することのできる状況を作り出すことができる。

内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施形態である電子制御装置とその制御対象である内燃機関との関係を示す模式図。 同実施形態にかかる電子制御装置が実行する還元噴射の実施気筒を決定する処理の一連の流れを示すフローチャート。 （ａ）〜（ｅ）はフューエルカットからの復帰タイミングと各気筒における燃料噴射のタイミングとの関係を示すタイミングチャート。 還元噴射を実施する気筒を決定する一連の処理の変更例を示すフローチャート。

以下、内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
この実施形態は、燃料噴射制御装置を車両に搭載される車載内燃機関を統括的に制御する電子制御装置として具体化したものである。なお、この実施形態の内燃機関１０は第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４の４つの気筒を有する直列４気筒エンジンであるが、図１では、４つの気筒のうち第１気筒＃１のみを図示している。

図１に示すように、内燃機関１０の各気筒には、ピストン１３が収容されている。そして、各ピストン１３はコネクティングロッド１５を介してクランクシャフト１６と連結されている。

また、各気筒の内周面とピストン１３の頂面及びシリンダーヘッド１７によって燃焼室１８が区画形成されている。
各燃焼室１８の上部には、ピストン１３と対向するように点火プラグ１９がそれぞれ設けられている。また、各気筒には気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁２０がそれぞれ設けられている。

また、各燃焼室１８には、吸気通路３０と排気通路４０とが接続されている。
図１に示すように、吸気通路３０には、モーター３３ａによって駆動されて燃焼室１８に導入される空気の量である吸入空気量を調量するスロットルバルブ３３が設けられている。

また、図１の左側に示すように、排気通路４０には、排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を処理する三元触媒が担持された排気浄化触媒４５が設けられている。

図１に示すように、内燃機関１０のシリンダーヘッド１７には、吸気通路３０と燃焼室１８とを連通・遮断する吸気バルブ３１が設けられているとともに、排気通路４０と燃焼室１８とを連通・遮断する排気バルブ４１が設けられている。

内燃機関１０には、内燃機関１０の各部の状態を検出する各種のセンサーが設けられている。例えば、シリンダーブロックに設けられた水温センサー１０１はウォータージャケット内を循環している機関冷却水の温度である機関冷却水温を検出する。クランクシャフト１６の近傍に設けられたクランクポジションセンサー１０２はクランクシャフト１６の回転角の変化に応じて変化するクランク角信号を出力する。スロットルポジションセンサー１０３はスロットルバルブ３３の開度であるスロットル開度を検出する。吸気通路３０に設けられたエアフローメーター１０４は吸気通路３０を通じて燃焼室１８に導入される空気の量である吸入空気量を検出する。吸気バルブ３１を開閉する吸気カムシャフトの近傍に設けられたカムポジションセンサー１０５は吸気カムシャフトの回転位相の変化に応じて変化するカム角信号を出力する。車速センサー１０６は、車両の速度である車速を検出する。排気通路４０における排気浄化触媒４５よりも上流側の部位に設けられた空燃比センサー１０７は排気に含まれる酸素の濃度に比例した検出値を出力する。また、排気通路４０における排気浄化触媒４５よりも下流側の部位には、燃焼に供された混合気の空燃比が理論空燃比に調整されていた場合の酸素濃度に対応する酸素濃度を境に出力値が急変する酸素センサー１０８が設けられている。

そして、これらの各種センサーは、内燃機関１０を統括的に制御する電子制御装置１００に電気的に接続されている。また、電子制御装置１００には、アクセルペダル５０に取り付けられたアクセルポジションセンサー１０９も接続されている。アクセルポジションセンサー１０９は運転者によるアクセルペダル５０の踏み込み量を示すアクセル操作量を検出する。

電子制御装置１００は、機関制御にかかる各種演算処理を実施する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、機関制御用のプログラムやデータが記憶された読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）、演算処理の結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）等を備えて構成されている。そして、電子制御装置１００は、上記各種センサー１０１〜１０９の検出信号を読み込み、各種演算処理を実行し、その結果に基づいて内燃機関１０を統括的に制御する。

例えば、電子制御装置１００は、クランク角信号に基づいて単位時間当りのクランクシャフト１６の回転数を示す機関回転速度を算出するとともに、クランク角信号とカム角信号に基づいてクランク角を算出する。なお、この内燃機関１０では、第１気筒＃１の圧縮上死点が０°ＣＡになっており、第１気筒＃１、第３気筒＃３、第４気筒＃４、第２気筒＃２の順に燃焼が行われるようになっている。そして、電子制御装置１００は、アクセルの操作量、機関回転速度、車速などに基づいて、内燃機関１０が要求されている軸トルクを発生するように、モーター３３ａ、点火プラグ１９、筒内燃料噴射弁２０などを駆動する。また、電子制御装置１００は、空燃比センサー１０７及び酸素センサー１０８から出力される信号に基づいて空燃比のずれを把握し、空燃比を適切な値に調整するように吸入空気量に対する燃料噴射量を微調整する空燃比フィードバック制御を実行する。さらに、電子制御装置１００は機関冷却水の温度に応じて燃料噴射量や点火時期を調整し、内燃機関１０の暖機を促進する。

また、こうした制御に加えて、電子制御装置１００は、車両の減速時などのように、内燃機関１０が軸トルクを発生させる必要がないときに燃料噴射を停止するフューエルカットを実行する。例えば、電子制御装置１００は、車速が所定車速以上であり且つ機関回転速度がアイドル回転速度よりも高く、加えてアクセルの操作量が「０」であることを条件にフューエルカットを行う。

なお、排気浄化触媒４５における浄化能力は、排気に含まれる酸素濃度によって変化し、空燃比が理論空燃比近傍に調整された混合気が燃焼した場合に最も浄化能力が高くなる。フューエルカット中は排気通路４０内を空気が流れることになるため、フューエルカットが継続すると排気浄化触媒４５に酸素が大量に供給されることになる。したがって、アクセルペダル５０が踏み込まれたり、機関回転速度がアイドル回転速度まで低下したりすることによりフューエルカットから復帰した直後は、排気浄化触媒４５内に過剰に酸素が存在していることにより、ＮＯｘが十分に還元されないおそれがある。

そこで、この電子制御装置１００では、フューエルカットからの復帰時に排気行程中の気筒に燃料を噴射し、排気浄化触媒４５に燃料を供給して排気浄化触媒４５内に存在している酸素を三元触媒の還元作用によって消費させる還元噴射を実施するようにしている。

次に図２を参照して還元噴射を実施する気筒を決定する一連の処理について説明する。この一連の処理は機関運転中に軸トルクを発生させるために実施する通常の燃料噴射制御と並行して電子制御装置１００によって所定の制御周期で繰り返し実行される。

電子制御装置１００はこの一連の処理を開始すると、まずステップＳ１１０においてフューエルカットからの復帰時であるか否かを判定する。このステップＳ１１０において、電子制御装置１００はフューエルカットフラグを参照することにより、フューエルカットからの復帰時であるか否かを判定する。なお、フューエルカットフラグはフューエルカット実施中には「ＯＮ」にされ、フューエルカットが実施されていないときには「ＯＦＦ」にされるフラグである。電子制御装置１００は、前回の制御周期において「ＯＮ」であったフューエルカットフラグがこのステップＳ１１０を実施したときに「ＯＦＦ」になっていた場合に、フューエルカットからの復帰時である旨を判定する。

ステップＳ１１０において、フューエルカットからの復帰時である旨の判定がなされた場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２０へと進み、電子制御装置１００はクランク角が０°ＣＡ以上１８０°ＣＡ未満の範囲に含まれるか否かを判定する。

そして、ステップＳ１２０において、クランク角が０°ＣＡ以上１８０°ＣＡ未満の範囲に含まれる旨の判定がなされた場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２５へと進み、電子制御装置１００は第２気筒＃２に対する筒内噴射を実施する。すなわち、フューエルカットからの復帰に伴う通常の燃料噴射に加え、第２気筒＃２に設けられた筒内燃料噴射弁２０から燃料を噴射することにより還元噴射を実施する。こうして還元噴射を実施すると電子制御装置１００はこの一連の処理を一旦終了させる。

一方、ステップＳ１２０において、クランク角が０°ＣＡ以上１８０°ＣＡ未満の範囲に含まれない旨の判定がなされた場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）には、ステップＳ１３０へと進み、電子制御装置１００はクランク角が１８０°ＣＡ以上３６０°ＣＡ未満の範囲に含まれるか否かを判定する。

そして、ステップＳ１３０において、クランク角が１８０°ＣＡ以上３６０°ＣＡ未満の範囲に含まれる旨の判定がなされた場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３５へと進み、電子制御装置１００は第１気筒＃１に対する筒内噴射を実施する。すなわち、フューエルカットからの復帰に伴う通常の燃料噴射に加え、第１気筒＃１に設けられた筒内燃料噴射弁２０から燃料を噴射することにより還元噴射を実施する。そして、電子制御装置１００はこの一連の処理を一旦終了させる。

一方、ステップＳ１３０において、クランク角が１８０°ＣＡ以上３６０°ＣＡ未満の範囲に含まれない旨の判定がなされた場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）には、ステップＳ１４０へと進み、電子制御装置１００はクランク角が３６０°ＣＡ以上５４０°ＣＡ未満の範囲に含まれるか否かを判定する。

そして、ステップＳ１４０において、クランク角が３６０°ＣＡ以上５４０°ＣＡ未満の範囲に含まれる旨の判定がなされた場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１４５へと進み、電子制御装置１００は第３気筒＃３に対する筒内噴射を実施する。すなわち、フューエルカットからの復帰に伴う通常の燃料噴射に加え、第３気筒＃３に設けられた筒内燃料噴射弁２０から燃料を噴射することにより還元噴射を実施する。そして、電子制御装置１００はこの一連の処理を一旦終了させる。

一方、ステップＳ１４０において、クランク角が３６０°ＣＡ以上５４０°ＣＡ未満の範囲に含まれない旨の判定がなされた場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）には、ステップＳ１５５へと進み、電子制御装置１００は第４気筒＃４に対する筒内噴射を実施する。すなわち、フューエルカットからの復帰に伴う通常の燃料噴射に加え、第４気筒＃４に設けられた筒内燃料噴射弁２０から燃料を噴射することにより還元噴射を実施する。そして、電子制御装置１００はこの一連の処理を一旦終了させる。

なお、ステップＳ１１０において、フューエルカットからの復帰時ではない旨の判定がなされた場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）には、電子制御装置１００は、還元噴射を実施せずにこの一連の処理を一旦終了させる。

次に図３を参照して上記の一連の処理を実行することによる作用について説明する。
なお、図３はクランク角が３６０°ＣＡ以上５４０°未満の範囲内にあるときにフューエルカットからの復帰がなされる場合の燃料噴射の実行タイミングを示すタイミングチャートである。図３（ａ）はフューエルカットフラグの推移を示している。そして、図３（ｂ）〜図３（ｅ）における「ＩＮ」は吸気バルブ３１の開弁期間を示しており、「ＥＸ」は排気バルブ４１の開弁期間を示している。また、図３（ｂ）〜図３（ｅ）における三角印は軸トルクを発生させるために実施する通常の燃料噴射を示しており、丸印は排気浄化触媒４５内の酸素を消費させるために実施する還元噴射を示している。

図３（ａ）に示すように、クランク角が３６０°ＣＡ以上５４０°未満の範囲内にあるタイミングｔ１においてフューエルカットから復帰し、フューエルカットフラグが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」になったときには、図２を参照して説明した一連の処理におけるステップＳ１４０において肯定判定がなされることになる（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）。そのため、この場合には、ステップＳ１４５の処理を通じて第３気筒＃３に対して還元噴射が実施される。図３（ｃ）に示すように、クランク角が３６０°ＣＡ以上５４０°未満の範囲内にあるタイミングｔ１においては第３気筒＃３は排気行程である。すなわち、この場合には、図３（ｃ）に丸印で示すように排気行程中の第３気筒＃３に対して筒内燃料噴射弁２０から燃料が噴射されるようになる。こうして第３気筒＃３に噴射された燃料は、排気行程の進行とともに速やかに排気浄化触媒４５に供給される。なお、図３（ａ）に示すようにタイミングｔ１においてフューエルカットは終了しているため、図３（ｂ）〜図３（ｅ）に三角印で示すようにタイミングｔ１以降は吸気行程をむかえた気筒に対して軸トルクを発生させるための通常の燃料噴射が実施される。

図３に示すように、タイミングｔ１においてフューエルカットから復帰した場合に最初に通常の燃料噴射が実施されるのは、第１気筒＃１である。そのため、この第１気筒＃１が燃焼行程をむかえてフューエルカットからの復帰後の最初の燃焼が行われ、この復帰後の最初の燃焼によって生じる排気が排気通路４０に排出されるのは、第１気筒＃１の排気バルブ４１が開弁するタイミングｔ２以降である。

したがって、上記のようにフューエルカットからの復帰時に排気行程である第３気筒＃３に噴射された燃料は、フューエルカットからの復帰後の最初の燃焼によって生じる排気よりも先に排気浄化触媒４５に到達するようになる。

以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）排気が到達するよりも前に排気浄化触媒４５に燃料を供給し、排気浄化触媒４５内の酸素を消費することができる。したがって、フューエルカットからの復帰時に速やかに排気浄化触媒４５内の酸素を消費し、フューエルカットからの復帰後に最初に排気浄化触媒４５に到達する排気に含まれているＮＯｘを還元することのできる状況を作り出すことができる。

（２）燃焼行程を経ずに燃料が排気浄化触媒４５に供給されるようになる。そのため、吸気行程中の気筒に燃料を噴射し、燃焼行程を経て燃焼室１８から排出される排気とともに余剰燃料を排気浄化触媒４５に供給する場合のように、燃焼行程において燃焼される燃料の量を考慮して余分に燃料を噴射する必要がない。したがって、燃料消費量を抑制することもできる。

（３）排気浄化触媒４５内の酸素を消費するための還元噴射によってはトルクが発生しないため、フューエルカットからの復帰時に余分なトルクが発生してしまうことも抑制することができる。

（４）還元噴射による燃料が排気浄化触媒４５に到達してから最初の燃焼により発生した排気が排気浄化触媒４５に到達するまでに時間があるため、還元噴射によって供給した燃料が排気の熱によって排気管内で燃焼するアフターファイアの発生も抑制することができる。また、アフターファイアの発生を抑制するために還元噴射における燃料噴射量を制限する必要がなくなり、排気浄化触媒４５内に存在する酸素を消費するために必要な量の燃料を噴射して十分に酸素を消費させることができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・フューエルカットからの復帰には、フューエルカットにより機関回転速度がアイドル回転速度まで低下することによってなされる自然復帰と、フューエルカット中にアクセルペダルが踏み込まれることによってなされる強制復帰とが存在する。

強制復帰の場合には、アクセルペダルが踏み込まれ、自然復帰の場合よりも負荷が高い状態で機関運転がなされるため、自然復帰の場合よりもＮＯｘの排出量が多くなる。そこで、強制復帰時と自然復帰時とで還元噴射における燃料噴射量を変更し、強制復帰の場合には還元噴射における燃料噴射量を多くするようにしてもよい。例えば、図２を参照して説明した一連の処理に替えて図４に示すような一連の処理を実行することにより、こうした制御を実現することができる。

図４に示すように、この処理では、電子制御装置１００は、まずステップＳ２１０においてフューエルカットからの強制復帰時であるか否かを判定する。
ステップＳ２１０において、フューエルカットからの強制復帰時である旨の判定がなされた場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ２２０へと進み、電子制御装置１００はクランク角が０°ＣＡ以上１８０°ＣＡ未満の範囲に含まれるか否かを判定する。

そして、ステップＳ２２０において、クランク角が０°ＣＡ以上１８０°ＣＡ未満の範囲に含まれる旨の判定がなされた場合（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）には、ステップＳ２２５へと進み、電子制御装置１００は第２気筒＃２に対する強制復帰用筒内噴射を実施する。すなわち、フューエルカットからの強制復帰に伴う通常の燃料噴射に加え、第２気筒＃２に設けられた筒内燃料噴射弁２０から燃料を噴射することにより還元噴射を実施する。なお、この強制復帰用筒内噴射では、後述する自然復帰用筒内噴射よりも多くの燃料を噴射する。こうして還元噴射を実施すると電子制御装置１００はこの一連の処理を一旦終了させる。

一方、ステップＳ２２０において、クランク角が０°ＣＡ以上１８０°ＣＡ未満の範囲に含まれない旨の判定がなされた場合（ステップＳ２２０：ＮＯ）には、ステップＳ２３０へと進み、電子制御装置１００はクランク角が１８０°ＣＡ以上３６０°ＣＡ未満の範囲に含まれるか否かを判定する。

そして、ステップＳ２３０において、クランク角が１８０°ＣＡ以上３６０°ＣＡ未満の範囲に含まれる旨の判定がなされた場合（ステップＳ２３０：ＹＥＳ）には、ステップＳ２３５へと進み、電子制御装置１００は第１気筒＃１に対する強制復帰用筒内噴射を実施する。すなわち、フューエルカットからの強制復帰に伴う通常の燃料噴射に加え、第１気筒＃１に設けられた筒内燃料噴射弁２０から燃料を噴射することにより還元噴射を実施する。そして、電子制御装置１００はこの一連の処理を一旦終了させる。

一方、ステップＳ２３０において、クランク角が１８０°ＣＡ以上３６０°ＣＡ未満の範囲に含まれない旨の判定がなされた場合（ステップＳ２３０：ＮＯ）には、ステップＳ２４０へと進み、電子制御装置１００はクランク角が３６０°ＣＡ以上５４０°ＣＡ未満の範囲に含まれるか否かを判定する。

そして、ステップＳ２４０において、クランク角が３６０°ＣＡ以上５４０°ＣＡ未満の範囲に含まれる旨の判定がなされた場合（ステップＳ２４０：ＹＥＳ）には、ステップＳ２４５へと進み、電子制御装置１００は第３気筒＃３に対する強制復帰用筒内噴射を実施する。すなわち、フューエルカットからの強制復帰に伴う通常の燃料噴射に加え、第３気筒＃３に設けられた筒内燃料噴射弁２０から燃料を噴射することにより還元噴射を実施する。そして、電子制御装置１００はこの一連の処理を一旦終了させる。

一方、ステップＳ２４０において、クランク角が３６０°ＣＡ以上５４０°ＣＡ未満の範囲に含まれない旨の判定がなされた場合（ステップＳ２４０：ＮＯ）には、ステップＳ２５５へと進み、電子制御装置１００は第４気筒＃４に対する強制復帰用筒内噴射を実施する。すなわち、フューエルカットからの強制復帰に伴う通常の燃料噴射に加え、第４気筒＃４に設けられた筒内燃料噴射弁２０から燃料を噴射することにより還元噴射を実施する。そして、電子制御装置１００はこの一連の処理を一旦終了させる。

なお、ステップＳ２１０において、フューエルカットからの強制復帰時ではない旨の判定がなされた場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）には、処理はステップＳ３１０へと進む。そして、ステップＳ３１０において電子制御装置１００は、フューエルカットからの自然復帰時であるか否かを判定する。

ステップＳ３１０において、フューエルカットからの自然復帰時である旨の判定がなされた場合（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ３２０へと進み、電子制御装置１００はクランク角が０°ＣＡ以上１８０°ＣＡ未満の範囲に含まれるか否かを判定する。

そして、ステップＳ３２０において、クランク角が０°ＣＡ以上１８０°ＣＡ未満の範囲に含まれる旨の判定がなされた場合（ステップＳ３２０：ＹＥＳ）には、ステップＳ３２５へと進み、電子制御装置１００は第２気筒＃２に対する自然復帰用筒内噴射を実施する。すなわち、フューエルカットからの自然復帰に伴う通常の燃料噴射に加え、第２気筒＃２に設けられた筒内燃料噴射弁２０から燃料を噴射することにより還元噴射を実施する。こうして還元噴射を実施すると電子制御装置１００はこの一連の処理を一旦終了させる。

一方、ステップＳ３２０において、クランク角が０°ＣＡ以上１８０°ＣＡ未満の範囲に含まれない旨の判定がなされた場合（ステップＳ３２０：ＮＯ）には、ステップＳ３３０へと進み、電子制御装置１００はクランク角が１８０°ＣＡ以上３６０°ＣＡ未満の範囲に含まれるか否かを判定する。

そして、ステップＳ３３０において、クランク角が１８０°ＣＡ以上３６０°ＣＡ未満の範囲に含まれる旨の判定がなされた場合（ステップＳ３３０：ＹＥＳ）には、ステップＳ３３５へと進み、電子制御装置１００は第１気筒＃１に対する自然復帰用筒内噴射を実施する。すなわち、フューエルカットからの自然復帰に伴う通常の燃料噴射に加え、第１気筒＃１に設けられた筒内燃料噴射弁２０から燃料を噴射することにより還元噴射を実施する。そして、電子制御装置１００はこの一連の処理を一旦終了させる。

一方、ステップＳ３３０において、クランク角が１８０°ＣＡ以上３６０°ＣＡ未満の範囲に含まれない旨の判定がなされた場合（ステップＳ３３０：ＮＯ）には、ステップＳ３４０へと進み、電子制御装置１００はクランク角が３６０°ＣＡ以上５４０°ＣＡ未満の範囲に含まれるか否かを判定する。

そして、ステップＳ３４０において、クランク角が３６０°ＣＡ以上５４０°ＣＡ未満の範囲に含まれる旨の判定がなされた場合（ステップＳ３４０：ＹＥＳ）には、ステップＳ３４５へと進み、電子制御装置１００は第３気筒＃３に対する自然復帰用筒内噴射を実施する。すなわち、フューエルカットからの自然復帰に伴う通常の燃料噴射に加え、第３気筒＃３に設けられた筒内燃料噴射弁２０から燃料を噴射することにより還元噴射を実施する。そして、電子制御装置１００はこの一連の処理を一旦終了させる。

一方、ステップＳ３４０において、クランク角が３６０°ＣＡ以上５４０°ＣＡ未満の範囲に含まれない旨の判定がなされた場合（ステップＳ３４０：ＮＯ）には、ステップＳ３５５へと進み、電子制御装置１００は第４気筒＃４に対する自然復帰用筒内噴射を実施する。すなわち、フューエルカットからの自然復帰に伴う通常の燃料噴射に加え、第４気筒＃４に設けられた筒内燃料噴射弁２０から燃料を噴射することにより還元噴射を実施する。そして、電子制御装置１００はこの一連の処理を一旦終了させる。

なお、ステップＳ３１０において、フューエルカットからの自然復帰時ではない旨の判定がなされた場合（ステップＳ３１０：ＮＯ）には、電子制御装置１００は、還元噴射を実施せずにこの一連の処理を一旦終了させる。

こうした一連の処理を実行すれば、上記実施形態と同様に、フューエルカットからの復帰時に排気行程である気筒に噴射された燃料が、フューエルカットからの復帰後の最初の燃焼によって生じる排気よりも先に排気浄化触媒４５に到達するようになる。

また、自然復帰の場合よりもＮＯｘの排出量が多くなる強制復帰の場合には、より多くの燃料を排気浄化触媒４５に供給してより多くの酸素を消費させることができるようになる。すなわち、排出されるＮＯｘの量の違いにあわせて還元噴射による燃料噴射量を切り替えることができるようになるため、燃料消費量を抑制しつつ、ＮＯｘを適切に浄化することができるようになる。

・フューエルカットからの復帰時に排気行程中である気筒内に燃料を噴射すれば、排気の到達よりも先に燃料を排気浄化触媒４５に到達させることができるため、排気行程中の気筒に対する噴射の開始タイミングはフューエルカットからの復帰と同時である必要はなく、復帰してから排気行程が終了するまでの間に噴射を実施すればよい。しかし、酸素を消費させるために必要な量の燃料を噴射させるためには極力早いタイミングから噴射を開始することが望ましい。

・また、復帰時に排気行程中である気筒への燃料噴射によって必要な量の燃料を噴射しきれない場合には、次に排気行程を迎える気筒における排気行程において筒内燃料噴射弁２０から不足する分の燃料を噴射するようにしてもよい。

・また、吸気行程中の噴射の燃料噴射量を増量して排気とともに余剰な燃料が排気浄化触媒に供給されるようにしたりする構成を組み合わせてもよい。
・上記実施形態のように、還元噴射を実施する構成は、筒内燃料噴射弁２０に加え、吸気通路３０内に燃料を噴射するポート噴射弁を備える内燃機関にも適用することができる。この場合、通常の燃料噴射の一部又は全てをポート噴射弁によって行うようにしてもよい。

・排気浄化触媒４５における触媒の種類は三元触媒に限定されない。フューエルカットからの復帰時に燃料を供給することによって酸素を消費させる必要のある排気浄化触媒を具備した内燃機関の場合には、上記実施形態のように還元噴射を実施する構成を適用すれば、フューエルカットからの復帰時に速やかに排気浄化触媒内の酸素を消費させることができるようになる。

１０…内燃機関、１３…ピストン、１５…コネクティングロッド、１６…クランクシャフト、１７…シリンダーヘッド、１８…燃焼室、１９…点火プラグ、２０…筒内燃料噴射弁、３０…吸気通路、３１…吸気バルブ、３３…スロットルバルブ、３３ａ…モーター、４０…排気通路、４１…排気バルブ、４５…排気浄化触媒、５０…アクセルペダル、１００…電子制御装置、１０１…水温センサー、１０２…クランクポジションセンサー、１０３…スロットルポジションセンサー、１０４…エアフローメーター、１０５…カムポジションセンサー、１０６…車速センサー、１０７…空燃比センサー、１０８…酸素センサー、１０９…アクセルポジションセンサー。

Claims (1)

1. 各気筒に筒内燃料噴射弁を備えた内燃機関における燃料噴射を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置であり、
   フューエルカットからの復帰時には、吸気行程中の気筒への燃料噴射に加え、排気行程中の気筒に設けられた前記筒内燃料噴射弁による燃料噴射を実施する
   ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。