JP2015117661A - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポート噴射インジェクタと筒内噴射インジェクタとを備えたエンジンにおいて、吸気バルブの傘裏部へのデポジットの付着を抑制すること。【解決手段】電子制御装置（ＥＣＵ）４０は、エンジン１の運転状態に基づきポート噴射インジェクタ１０と筒内噴射インジェクタ１１を制御する。ＥＣＵ４０は、運転状態が、吸気バルブ１５の傘部１５ｂの傘裏部にデポジットが付着し易くなる所定の運転状態となるときに、気筒へ毎サイクル供給されるべき燃料噴射量の一部をポート噴射インジェクタ１０により噴射し、残りを筒内噴射インジェクタ１１により噴射する。詳しくは、ＥＣＵ４０は、ポート噴射インジェクタ１０からの噴射燃料により吸気バルブ１５を冷却するために、エアフローメータ３０により検出される吸気量が第１所定値より大きくなるほど、ポート噴射インジェクタ１０からの燃料噴射量の割合を増大させる。【選択図】 図１

Description

この発明は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射インジェクタと、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射インジェクタとを備えたエンジンに係り、それら２系統のインジェクタによりエンジンへ燃料を噴射供給するエンジンの燃料噴射制御装置に関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載された技術が知られている。一般に、ポート噴射インジェクタにより吸気ポートへ燃料を噴射すること（以下「ポート噴射」と言う。）により、空気と燃料とを十分に混合させて均質性の高い燃焼を実現することができる。一方、筒内噴射インジェクタにより気筒内（燃焼室内）へ燃料を直接噴射する（以下「筒内噴射」と言う。）場合は、任意の時期、例えば、圧縮行程後期に燃料を噴射供給することができ、それによって成層燃焼を行うことにより、燃費性能の向上を図ることができる。また、筒内噴射インジェクタにより吸気行程に燃料を噴射供給することもでき、この場合は、燃料の拡散時間を長くとり、空気と燃料との混合を促進させて均質燃焼を行うことができる。この均質燃焼の際に燃焼室に直接噴射された燃料の気化に伴い気筒内が冷却されることにより、筒内噴射インジェクタの噴射孔へのデポジットの堆積を抑制することができる。図１４に、ポート噴射と筒内噴射を行った場合の吸気バルブの傘部の温度と傘部の傘裏部におけるデポジット付着量との関係の一例をグラフにより示す。

ところが、ポート噴射インジェクタと筒内噴射インジェクタの噴射タイミングによっては、各々のインジェクタの着座音（閉弁音）が重なって騒音が増大するおそれがあった。そこで、特許文献１に記載の技術では、ポート噴射インジェクタと筒内噴射インジェクタの閉弁時期がそれぞれ一定時間内にあるときは、その閉弁時期を変更することでポート噴射インジェクタと筒内噴射インジェクタの実閉弁時期が一定時間内に重ならないようにしている。

特開２００５−２２６５７５号公報

ところが、特許文献１に記載の技術では、筒内噴射により吸気バルブの傘裏部にブローバイガス等に含まれるオイルが付着してデポジットの生成が進行することがあった。また、このデポジットにより吸気バルブが固着したり、剥がれたデポジットが吸気バルブに噛み込まれて吸気漏れの原因になったりするおそれがあった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ポート噴射インジェクタと筒内噴射インジェクタとを備えたエンジンにおいて、ポート噴射インジェクタからの燃料噴射による冷却効果と洗い流し効果を活用することにより、吸気バルブの傘裏部へのデポジットの付着を抑制することを可能としたエンジンの燃料噴射制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの気筒に通じる吸気ポートへ燃料を噴射するポート噴射インジェクタと、気筒の中へ燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタと、エンジンは、吸気ポートを開閉する吸気バルブと、気筒に通じる排気ポートを開閉する排気バルブとを備え、吸気バルブ及び排気バルブはそれぞれ傘部を含むことと、エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、検出される運転状態に基づきポート噴射インジェクタと筒内噴射インジェクタをそれぞれ制御する制御手段とを備えたエンジンの燃料噴射制御装置において、制御手段は、検出される運転状態が、吸気バルブの傘部の傘裏部にデポジットが付着し易くなる所定の運転状態となるときに、気筒へ毎回供給される燃料噴射量の一部をポート噴射量としてポート噴射インジェクタにより噴射し、燃料噴射量の残りの分を筒内噴射量として筒内噴射インジェクタにより噴射することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、検出される運転状態が、吸気バルブの傘部の傘裏部にデポジットが付着し易くなる所定の運転状態となるときに、気筒へ毎回供給される燃料噴射量の一部がポート噴射量としてポート噴射インジェクタにより噴射され、燃料噴射量の残りの分が筒内噴射量として筒内噴射インジェクタにより噴射されるので、ポート噴射インジェクタから噴射される燃料により吸気バルブの傘部が冷却されると共に洗われる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、制御手段は、ポート噴射インジェクタから噴射される燃料により吸気バルブを冷却するために、毎回供給される燃料噴射量の全体に対するポート噴射量の割合を、検出される運転状態が高回転及び高負荷となるほど増大させることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、毎回供給される燃料噴射量の全体に対するポート噴射量の割合が高回転及び高負荷となるほど増大されるので、デポジットが生成され易い高回転及び高負荷となるほど吸気バルブの傘部がより多く冷却されると共に洗い流される。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、制御手段は、検出される運転状態が、吸気バルブの傘部が高温に加熱される所定の運転状態となるときに、ポート噴射インジェクタからの燃料噴射を遮断することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、吸気バルブの傘部が高温となる運転状態では、ポート噴射インジェクタからの燃料噴射が遮断されるので、ポート噴射インジェクタからの噴射燃料により傘部が冷却されなくなり、燃焼室での燃料燃焼により傘部が更に高温に加熱される。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、エンジンは、クランクシャフトと、クランクシャフトが１回転する間に気筒を１往復するピストンとを含み、ピストンの往復動に連動して吸気バルブと排気バルブが開閉駆動されると共に、吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程で１回の作動サイクルを完了するように構成され、制御手段は、ポート噴射インジェクタから噴射される燃料により吸気バルブを冷却するために、ポート噴射インジェクタによる燃料噴射を、検出される運転状態に基づき爆発行程から排気行程までの間で行うことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の作用に加え、燃焼室での燃料燃焼により吸気バルブの傘部の温度が上昇する爆発行程から排気行程までの間のタイミングで、ポート噴射インジェクタからの燃料が噴射されるので、その燃料の気化潜熱によりその傘部が冷却される。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明において、制御手段は、ポート噴射インジェクタから噴射される燃料により吸気バルブを冷却する効果を持続させるために、検出される運転状態が低回転又は中回転となるときに、１回分のポート噴射量を複数回に分けてポート噴射インジェクタにより噴射することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の作用に加え、１回分のポート噴射量が複数回に分けてポート噴射インジェクタから分割噴射されるので、複数回にわたって噴射される分だけ噴射開始から完了までの噴射の期間が長くなり、燃料噴射による冷却期間が長く確保される。

上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、制御手段は、ポート噴射インジェクタによる今回の燃料噴射と次回の燃料噴射との間隔を検出される運転状態に応じて変更することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、ポート噴射インジェクタによる今回の燃料噴射と次回の燃料噴射との間隔がエンジンの運転状態に応じて変わるので、エンジンの運転状態に応じて傘部の冷却頻度が変えられる。

上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、制御手段は、今回の燃料噴射と次回の燃料噴射との間隔を、検出される運転状態が低回転及び低負荷となるほど長く、高回転及び高負荷となるほど短くすることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項６に記載の発明の作用に加え、吸気バルブの傘部がそれほど高温にならない低回転及び低負荷の運転状態では、ポート噴射インジェクタからの燃料噴射による傘部の冷却頻度が少なくなり、傘部が高温となる高回転及び高負荷の運転状態では、ポート噴射インジェクタからの燃料噴射による傘部の冷却頻度が増えることになる。

請求項１に記載の発明によれば、ポート噴射インジェクタから噴射される燃料による冷却効果と洗い流し効果を活用することにより、吸気バルブの傘裏部におけるデポジットの付着を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、吸気バルブの傘裏部におけるデポジットの付着をより効果的に抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、傘裏部に付着したデポジットを焼き切ることができ、除去することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の効果に加え、ポート噴射インジェクタから噴射される燃料による冷却効果を活用することにより、吸気バルブの傘裏部におけるデポジットの付着を抑制することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の効果に加え、噴射燃料による傘部の冷却効果を高めることができ、デポジット付着の抑制効果を高めることができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、エンジンの運転状態に応じてデポジットの生成を抑えることができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明の効果に加え、デポジットが生成し易い高回転及び高負荷ほど傘裏部におけるデポジットの生成をより効果的に抑えることができる。

第１実施形態に係り、エンジンの燃料噴射制御装置を含むエンジンシステムを示す概略構成図。 第１実施形態に係り、吸気ポートの周辺（断面）と吸気バルブを示す拡大図。 第１実施形態に係り、燃料噴射量制御の処理内容の一例を示すフローチャート。 第１実施形態に係り、冷却水温に応じた水温補正吸気量を求めるために参照されるマップ。 第１実施形態に係り、吸気量に応じた第２ポート噴射比率を求めるために参照されるマップ。 第２実施形態に係り、燃料噴射時期制御の処理内容の一例を示すフローチャート。 第２実施形態に係り、エンジン回転速度に応じた各ポート噴射時期を求めるために参照されるマップ。 第２実施形態に係り、エンジンの燃焼サイクルにおける吸気バルブ傘部温度の変化であって、分割噴射時期制御等による変化を示すグラフ。 第２実施形態に係り、エンジンの燃焼サイクルにおける吸気バルブ傘部温度の変化であって、単発噴射時期制御等による変化を示すグラフ。 第３実施形態に係り、燃料噴射量制御の処理内容の一例を示すフローチャート。 第３実施形態に係り、平均吸気量に応じたポート噴射間隔を求めるために参照されるマップ。 第３実施形態に係り、吸気量に応じたカウンタ値を求めるために参照されるマップ。 第３実施形態に係り、ポート噴射時期とポート噴射間隔との関係を示すグラフ。 従来例に係り、ポート噴射と筒内噴射を行った場合の吸気バルブ傘部温度と傘裏部におけるデポジット付着量との関係の一例を示すグラフ。

＜第１実施形態＞
以下、本発明におけるエンジンの燃料噴射制御装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態のエンジンの燃料噴射制御装置を含むエンジンシステムを概略構成図により示す。自動車に搭載されたエンジンシステムは、周知の構造を有するレシプロタイプの多気筒エンジン１を備える。エンジン１の吸気ポート２には、吸気通路３が接続され、排気ポート４には、排気通路５が接続される。吸気通路３の入口には、エアクリーナ６が設けられる。

吸気通路３に設けられたスロットルバルブ７は、同通路３を通じて各気筒の燃焼室８に取り込まれる空気の量（吸気量）Ｇａを調節するために開閉される。このスロットルバルブ７は、運転席に設けられたアクセルペダル（図示略）の操作に連動して動作する。エアクリーナ６より下流の吸気通路３に設けられたエアフローメータ３０は、吸気通路３を流れる吸気量Ｇａを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。スロットルバルブ７に対応して設けられたスロットルセンサ３１は、同バルブ７の開度（スロットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。スロットルバルブ７より下流のサージタンク９に設けられた吸気圧センサ３２は、サージタンク９における吸気圧ＰＭを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。

各気筒に対応して設けられた複数のポート噴射インジェクタ１０は、各気筒に通じる吸気ポート２へ向けて燃料を噴射する。これらポート噴射インジェクタ１０には、所定の燃料供給装置（図示略）により所定圧力の燃料が供給される。各ポート噴射インジェクタ１０に供給された燃料は、同インジェクタ１０が動作することにより、対応する吸気ポート２へと噴射さる。エアクリーナ６を介して外部から吸気通路３に吸入される空気は、各ポート噴射インジェクタ１０から噴射される燃料とともに可燃混合気を形成して各気筒の燃焼室８へと取り込まれる。

各気筒に対応して設けられた複数の筒内噴射インジェクタ１１は、各気筒の中、すなわち各燃焼室８の中へ燃料を直接噴射する。これら筒内噴射インジェクタ１１には、所定の燃料供給装置（図示略）により所定圧力の燃料が供給される。各筒内噴射インジェクタ１１に供給された燃料は、同インジェクタ１１が動作することにより、対応する燃焼室８の中へ直接噴射さる。

各気筒に対応して設けられた点火プラグ１２は、イグニションコイル１３から出力される点火信号を受けて点火動作する。各点火プラグ１２及びイグニションコイル１３は、燃焼室８に取り込まれた燃料に点火するために動作する点火装置を構成する。

排気通路５に設けられた触媒コンバータ１４は、各燃焼室８から排出される排気を浄化するための三元触媒を内蔵する。触媒コンバータ１４より上流の排気通路５に設けられた酸素センサ３３は、各燃焼室８から排気通路５へ排出される排気中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。

エンジン１に設けられた水温センサ３４は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。同じくエンジン１に設けられた回転速度センサ３５は、クランクシャフト１ａの回転速度をエンジン回転速度ＮＥとして検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。

この実施の形態で、前述したエアフローメータ３０、スロットルセンサ３１、吸気圧センサ３２、酸素センサ３３、水温センサ３４及び回転速度センサ３５は、本発明のエンジン１の運転状態を検出するための運転状態検出手段の一例に相当する。

エンジン１には、各吸気ポート２を開閉する吸気バルブ１５と、各排気ポート４を開閉する排気バルブ１６が設けられる。図２に、吸気ポート２の周辺（断面）と吸気バルブ１５を拡大図により示す。図１、図２に示すように、各吸気バルブ１５は、周知の構造を有し、軸部１５ａの下端部に形成された傘部１５ｂを含む。傘部１５ｂは、吸気ポート２に面する傘裏部１５ｃを含む。各排気バルブ１６も、同様に傘部１６ｂを含む。エンジン１は、クランクシャフト１ａが１回転する間に各気筒を１往復する複数のピストン１７を含む。このエンジン１は、周知のように、各気筒の燃焼室８にて燃料を爆発・燃焼させてピストン１７を動作させ、クランクシャフト１ａを回転させることにより動力を得るようになっている。このとき、ピストン１７の往復動に連動して吸気バルブ１５と排気バルブ１６が開閉駆動されると共に、吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程で１回の作動サイクルを完了するように構成される。

この実施の形態で、電子制御装置（ＥＣＵ）４０は、エアフローメータ３０、スロットルセンサ３１、吸気圧センサ３２、酸素センサ３３、水温センサ３４及び回転速度センサ３５から出力される各種信号を入力する。ＥＣＵ４０は、これら入力信号に基づいて燃料噴射制御及び点火時期制御等を実行するために、各ポート噴射インジェクタ１０、各筒内噴射インジェクタ１１及び各イグニションコイル１３をそれぞれ制御するようになっている。

ここで、燃料噴射制御とは、エンジン１の運転状態に応じて各ポート噴射インジェクタ１０及び各筒内噴射インジェクタ１１による燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御すること
を意味する。点火時期制御とは、エンジン１の運転状態に応じてイグニションコイル１３を制御することにより、各点火プラグ１２による点火時期を制御することを意味する。

この実施形態で、ＥＣＵ４０は、中央処理装置（ＣＰＵ）と、所定の制御プログラム等を予め記憶したり、ＣＰＵの演算結果等を一時的に記憶したりする各種メモリと、これら各部と接続される外部入力回路及び外部出力回路とを備える。ＥＣＵ４０は、本発明の制御手段の一例に相当する。外部出力回路には、各ポート噴射インジェクタ１０、各筒内噴射インジェクタ１１及び各イグニションコイル１３がそれぞれ接続される。外部入力回路には、エアフローメータ３０をはじめ上記した各種センサ３１〜３５が接続され、各種エンジン信号が入力されるようになっている。

図３に、燃料噴射量制御の処理内容の一例をフローチャートにより示す。ＥＣＵ４０は、処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ１００で、エアフローメータ３０の検出値に基づき吸気量Ｇａを取り込む。

次に、ステップ１１０で、ＥＣＵ４０は、吸気圧センサ３２及び回転速度センサ３５の検出値に基づき、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬを取り込む。ここで、ＥＣＵ４０は、エンジン回転速度ＮＥと吸気圧ＰＭに基づいてエンジン負荷ＫＬを求めることができる。

次に、ステップ１２０で、ＥＣＵ４０は、水温センサ３４の検出値に基づき、冷却水温ＴＨＷを取り込む。

次に、ステップ１３０で、ＥＣＵ４０は、吸気量Ｇａ、エンジン回転速度ＮＥ及び冷却水温ＴＨＷにより燃料噴射量ＴＡＵを求める。この燃料噴射量ＴＡＵは、各気筒に対する１回の噴射に要する燃料噴射量を意味する。ＥＣＵ４０は、所定のマップを参照することによりこれらパラメータＧａ，ＮＥ，ＴＨＷに応じた燃料噴射量ＴＡＵを求めることができる。

次に、ステップ１４０で、ＥＣＵ４０は、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ及び冷却水温ＴＨＷにより第１ポート噴射比率Ｋpf1を求める。ここで、第１ポート噴射比率とは、１回の燃料噴射量ＴＡＵ全体に対するポート噴射インジェクタ１０により噴射される燃料噴射量の割合であって、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ及び冷却水温ＴＨＷに応じて求められる割合を意味する。ＥＣＵ４０は、所定のマップを参照することにより、これらパラメータＮＥ，ＫＬ，ＴＨＷに応じた第１ポート噴射比率Ｋpf1を求めることができる。

次に、ステップ１５０で、ＥＣＵ４０は、冷却水温ＴＨＷにより水温補正吸気量Ｇathwを求める。ＥＣＵ４０は、例えば、図４に示すようなマップを参照することにより、冷却水温ＴＨＷに応じた水温補正吸気量Ｇathwを求めることができる。このマップは、冷却水温ＴＨＷがある温度ａ１よりも低い低温域では、水温補正吸気量Ｇathwが「０」になるように、ある温度ａ１よりも高い中高温域では、水温補正吸気量Ｇathwが曲線的に増加するように設定される。

次に、ステップ１６０で、ＥＣＵ４０は、吸気量Ｇａにより第２ポート噴射比率Ｋpf2を求める。ここで、第２ポート噴射比率とは、１回の燃料噴射量ＴＡＵ全体に対するポート噴射インジェクタ１０により噴射される燃料噴射量の割合であって、吸気量Ｇａに応じて求められる割合を意味する。ＥＣＵ４０は、例えば、図５に太線で示すマップを参照することにより、吸気量Ｇａに応じた第２ポート噴射比率Ｋpf2を求めることができる。このマップでは、吸気量Ｇａが第１所定値Ａ１より小さい「吸気バルブ傘部低温域」では、ポート噴射インジェクタ１０からの燃料噴射（ポート噴射）を遮断するために第２ポート噴射比率Ｋpf2が「０」となるように設定される。また。このマップでは、吸気量Ｇａが第１所定値Ａ１から第１所定値Ａ１よりも大きい第２所定値Ｂ１までの間の「吸気バルブ傘部デポジット発生域」では、ポート噴射量を増大させるために吸気量Ｇａが大きくなるほど（エンジン１が高回転かつ高負荷となるほど）第２ポート噴射比率Ｋpf2が曲線的に増加するように設定される。更に、このマップでは、吸気量Ｇａが第２所定値Ｂ１より大きい「吸気バルブ傘部高温域」では、ポート噴射を遮断するために第２ポート噴射比率Ｋpf2が「０」となるように設定される。

次に、ステップ１７０で、ＥＣＵ４０は、吸気量Ｇａが、第１所定値Ａ１から水温補正吸気量Ｇathwを減算して得られる値以下であるか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ４０は処理をステップ１８０へ移行し、この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ４０は処理をステップ２４０へ移行する。

ステップ１８０では、ＥＣＵ４０は、第１ポート噴射比率Ｋpf1を最終ポート噴射比率Ｋpfとして設定する。次に、ステップ１９０で、ＥＣＵ４０は、第１ポート噴射フラグＸＰＦ１を「１」に設定する。

次に、ステップ２００で、ＥＣＵ４０は、ポート噴射量ＰＴＡＵを求める。ＥＣＵ４０は、燃料噴射量ＴＡＵに最終ポート噴射比率Ｋpfを乗算することにより、このポート噴射量ＰＴＡＵを求めることができる。

次に、ステップ２１０で、ＥＣＵ４０は、筒内噴射量ＤＴＡＵを求める。ＥＣＵ４０は、燃料噴射量ＴＡＵに、「１」から最終ポート噴射比率Ｋpfを減算して得られた値を乗算することにより筒内噴射量ＤＴＡＵを求めることができる。

次に、ステップ２２０で、ＥＣＵ４０は、ポート噴射量ＰＴＡＵに基づき所定のタイミングでポート噴射インジェクタ１０を制御する。

次に、ステップ２３０で、ＥＣＵ４０は、筒内噴射量ＤＴＡＵに基づき所定のタイミングで筒内噴射インジェクタ１１を制御し、処理をステップ１００へ戻す。

一方、ステップ２４０では、ＥＣＵ４０は、吸気量Ｇａが、第２所定値Ｂ１から水温補正吸気量Ｇathwを減算して得られた値より小さいか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ４０は処理をステップ２５０へ移行し、この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ４０は処理をステップ２８０へ移行する。

ステップ２５０では、ＥＣＵ４０は、第１ポート噴射比率Ｋpf1が第２ポート噴射比率Ｋpf2より小さいか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ４０は処理をステップ１８０へ移行し、この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ４０は処理をステップ２６０へ移行する。

ステップ２６０では、ＥＣＵ４０は、第２ポート噴射比率Ｋpf2を最終ポート噴射比率Ｋpfとして設定する。次に、ステップ２７０で、ＥＣＵ４０は、第２ポート噴射フラグＸＰＦ２を「１」に設定し、処理をステップ２００へ移行する。

一方、ステップ２８０では、ＥＣＵ４０は、最終ポート噴射比率Ｋpfを「０」に設定する。次に、ステップ２９０で、ＥＣＵ４０は、第１ポート噴射フラグＸＰＦ１を「０」に設定する。次に、ステップ３００で、ＥＣＵ４０は、第２ポート噴射フラグＸＰＦ２を「０」に設定し、処理をステップ２００へ移行する。

以上説明したこの実施形態のエンジンの燃料噴射制御装置によれば、ＥＣＵ４０は、検出される運転状態が、吸気バルブ１５の傘部１５ｂの傘裏部１５ｃ（図２参照）にデポジットが付着し易くなる所定の運転状態となるとき、各気筒へ毎サイクル供給されるべき燃料噴射量ＴＡＵの一部をポート噴射量ＰＴＡＵとしてポート噴射インジェクタ１０により噴射し、残りの筒内噴射量ＤＴＡＵを筒内噴射インジェクタ１１により噴射するようになっている。従って、ポート噴射インジェクタ１０から噴射される燃料により吸気バルブ１５の傘部１５ｂが冷却されると共に洗われる。この結果、ポート噴射インジェクタ１０から噴射される燃料による冷却効果と洗い流し効果を活用することにより、吸気バルブ１５の傘部１５ｂの傘裏部１５ｃにおけるデポジットの付着を抑制することができる。

具体的には、ＥＣＵ４０は、図５に示す「吸気バルブ傘部デポジット発生域」にて、ポート噴射インジェクタ１０から噴射される燃料により吸気バルブ１５の傘部１５ｂを冷却するために、運転状態として検出される吸気量Ｇａが第１所定値Ａ１より大きくなるほど（エンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬが共に高くなるほど（高回転及び高負荷となるほど））、各気筒へ毎サイクル供給されるべき燃料噴射量ＴＡＵにおけるポート噴射
量ＰＴＡＵの割合を増大させるようになっている。従って、デポジットが生成され易い高回転及び高負荷となるほど傘部１５ｂがより多く冷却されると共に洗い流される。この結果、吸気バルブ１５の傘部１５ｂの傘裏部１５ｃにおけるデポジットの付着をより効果的に抑制することができる。

また、この実施形態では、ＥＣＵ４０は、図５に示す「吸気バルブ傘部高温域」にて、吸気バルブ１５の傘部１５ｂを高温に加熱するために、運転状態として検出される吸気量Ｇａが第２所定値Ｂ１以上となるとき（エンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬが共に所定値より高くるとき）、ポート噴射量ＰＴＡＵを「０」にしてポート噴射インジェクタ１０からの燃料噴射を遮断するようになっている。従って、吸気バルブ１５の傘部１５ｂが高温となる運転状態では、ポート噴射インジェクタ１０からの燃料噴射が遮断されるので、ポート噴射により傘部１５ｂが冷却されなくなり、燃焼室８での燃料の燃焼により傘部１５ｂが更に高温に加熱される。この結果、傘部１５ｂの傘裏部１５ｃに付着したデポジットを焼き切ることができ、除去することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明におけるエンジンの燃料噴射制御装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下に説明する各実施形態において第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。

この実施形態では、第１実施形態の燃料噴射制御に併せて次のような燃料噴射時期制御を実行するようにした点で第１実施形態と構成が異なる。図６に、燃料噴射時期制御の処理内容の一例をフローチャートにより示す。

処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ４０は、ステップ４００で、吸気圧センサ３２及び回転速度センサ３４の検出値に基づきエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬをそれぞれ取り込む。

次に、ステップ４１０で、ＥＣＵ４０は、水温センサ３４の検出値に基づき冷却水温ＴＨＷを取り込む。

次に、ステップ４２０で、ＥＣＵ４０は、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ及び冷却水温ＴＨＷにより通常ポート噴射時期Ｐcaを求める。通常ポート噴射時期Ｐcaは、ポート噴射インジェクタ１０により燃料が噴射される時期であって、排気行程から吸気行程の間で設定されるタイミングを意味する。ＥＣＵ４０は、所定のマップを参照することにより、これらのパラメータＮＥ，ＫＬ，ＴＨＷに応じた通常ポート噴射時期Ｐcaを求めることができる。

次に、ステップ４３０で、ＥＣＵ４０は、第１ポート噴射フラグＸＰＦ１が「０」か否かを判断する。すなわち第１ポート噴射比率Ｋpf1を最終ポート噴射比率Ｋpfとして設定していないか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ４０は処理をステップ５１０へ移行し、この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ４０は処理をステップ４４０へ移行する。

ステップ５１０では、ＥＣＵ４０は、通常ポート噴射時期Ｐcaによりポート噴射時期制御を行い、処理をステップ４００へ戻す。すなわち、ＥＣＵ４０は、通常ポート噴射時期Ｐcaのタイミングでポート噴射インジェクタ１０を動作させることによりポート噴射を行う。

一方、ステップ４４０では、ＥＣＵ４０は、第２ポート噴射フラグＸＰＦ２が「１」か否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ４０は処理をステップ５００へ移行し、この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ４０は処理をステップ４５０へ移行する。

ステップ５００では、ＥＣＵ４０は、吸気バルブ１５の傘部１５ｂの傘裏部１５ｃに付着したデポジットを焼切るために、ポート噴射インジェクタ１０によるポート噴射を禁止し、処理をステップ４００へ戻す。

一方、ステップ４５０では、ＥＣＵ４０は、エンジン回転速度ＮＥが第３所定値Ｃ１より低いか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ４０は処理をステップ４６０へ移行し、この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ４０は処理をステップ４８０へ移行する。

ステップ４６０では、ＥＣＵ４０は、エンジン回転速度ＮＥにより１回目ポート噴射時期ＩＮpca1と２回目ポート噴射時期ＩＮpca2をそれぞれ求める。ＥＣＵ４０は、例えば、図７に示すようなマップを参照することにより、エンジン回転速度ＮＥに応じた各ポート噴射時期ＩＮpca1,ＩＮpca2を求めることができる。図７に示すマップおいて、１回目ポート噴射時期ＩＮpca1は、エンジン回転速度ＮＥの違いにかかわらず、爆発行程における一定時期（約３８０（℃Ａ））に設定される。また、２回目ポート噴射時期ＩＮpca2は、エンジン回転速度ＮＥが「０」から中程度の領域（中回転領域）における「第３所定値Ｃ１」の間で増加するに連れて、爆発行程において徐々に遅角するように設定される。

ここで、図７に示すように、エンジン回転速度ＮＥが高い領域（高回転領域）では、１回目のポート噴射のみ行われることになる。これは、高回転領域になるほどクランクシャフト１ａの単位時間当たりの回転角変化量が大きくなるので、高回転条件では１回噴射で爆発行程から排気行程まで吸気バルブ１５の傘部１５ｂの冷却が可能になるためである。また、その逆にエンジン回転速度ＮＥが低い領域（低回転領域）では、クランクシャフト１ａの回転角変化量が小さくなるので、２回に分けて噴射する分割噴射をしないと爆発行程初期しか傘部１５ｂの冷却ができなくなるからである。

次に、ステップ４７０では、ＥＣＵ４０は、吸気バルブ１５の傘部１５ｂを冷却するために、分割噴射時期制御を行う。すなわち、ＥＣＵ４０は、ポート噴射インジェクタ１０による燃料噴射を２回のタイミングに分けて行う。具体的には、ＥＣＵ４０は、１回目ポート噴射時期ＩＮpca1に基づきポート噴射インジェクタ１０を制御することにより、１回目のポート噴射を実行し、２回目ポート噴射時期ＩＮpca2に基づきポート噴射インジェクタ１０を制御することにより、２回目のポート噴射を実行する。その後、ＥＣＵ４０は処理をステップ４００へ戻す。

一方、ステップ４８０では、ＥＣＵ４０は、エンジン回転速度ＮＥにより１回目ポート噴射時期ＩＮpca1を求める。ＥＣＵ４０は、例えば、図７に示すようなマップを参照することにより、エンジン回転速度ＮＥに応じた第１ポート噴射時期ＩＮpca1を求めることが
できる。

次に、ステップ４９０で、ＥＣＵ４０は、吸気バルブ１５の傘部１５ｂを冷却するために、単発噴射時期制御を行う。すなわち、ＥＣＵ４０は、１回目ポート噴射時期ＩＮpca1に基づきポート噴射インジェクタ１０を制御することにより単発のポート噴射を実行する。その後、ＥＣＵ４０は処理をステップ４００へ戻す。

以上説明したこの実施形態の燃料噴射制御装置によれば、ＥＣＵ４０は、ポート噴射インジェクタ１０から噴射される燃料により吸気バルブ１５を冷却するために、ポート噴射を、検出される運転状態に基づいて吸気非同期（爆発行程から排気行程までの間）で行うようになっている。従って、吸気バルブ１５の傘部１５ｂの温度が上昇する爆発行程から排気行程のタイミングでその傘部１５ｂに燃料が噴射されるので、その燃料の気化潜熱により傘部１５ｂが冷却される。この結果、ポート噴射インジェクタ１０から噴射される燃料による冷却効果により、吸気バルブ１５の傘部１５ｂの傘裏部１５ｃにおけるデポジットの付着を抑制することができる。

また、この実施形態によれば、ＥＣＵ４０は、吸気バルブ１５を冷却する効果を持続させるために、ポート噴射インジェクタ１０による１回分の燃料噴射を、運転状態として検出されるエンジンの回転速度ＮＥが第３所定値Ｃ１より低くなるときに２回に分けて行うようになっている。従って、１回分の燃料噴射量が２回に分けて分割噴射されるので、２回にわたって噴射される分だけ噴射開始から完了までの噴射の期間が長くなり、燃料噴射による冷却期間が長く確保される。この意味で、噴射燃料による傘部１５ｂの冷却効果を高めることができ、デポジット付着の抑制効果を高めることができる。

図８に、エンジン１の燃焼サイクルにおける吸気バルブ１５の傘部１５ｂの温度の変化であって、分割噴射時期制御等による変化をグラフにより示す。図８において、太線は、本実施形態に係り、筒内噴射とポート噴射の両方を行った場合を示す。破線は、比較例に係り、筒内噴射のみを行った場合を示す。このグラフから明らかなように、筒内噴射のみの場合は、筒内噴射とポート噴射の両方を行った場合に比べて、傘部１５ｂの温度が全燃焼サイクルを通じて相対的に高いことがわかる。特に、この実施形態では、爆発行程の近傍においてポート噴射を２回に分けて行うことから、筒内噴射のみの場合と比べて同時期における傘部１５ｂの温度上昇を比較的長い期間にわたって効果的に抑えられることがわかる。

図９に、エンジン１の燃焼サイクルにおける吸気バルブ１５の傘部１５ｂの温度の変化であって、単発噴射時期制御等による変化をグラフにより示す。図９において、太線は、本実施形態に係り、筒内噴射とポート噴射の両方を行った場合を示す。破線は、比較例に係り、筒内噴射のみを行った場合を示す。このグラフから明らかなように、筒内噴射のみの場合は、筒内噴射とポート噴射の両方を行った場合に比べて、傘部１５ｂの温度が全燃焼サイクルを通じて相対的に高いことがわかる。特に、この場合は、爆発行程の近傍においてポート噴射が１回だけ行うことから、ポート噴射を２回に分けて行う図８の場合と比べて同時期における傘部１５ｂの温度低下の期間が短くなることがわかる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明におけるエンジンの燃料噴射制御装置を具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、燃料噴射量制御の処理内容の点で前記第１実施形態と異なる。図１０に、燃料噴射量制御の処理内容の一例をフローチャートにより示す。図１０のフローチャートでは、図３のフローチャートにおけるステップ１９０、ステップ２７０及びステップ３００を削除し、図３のフローチャートにおけるステップ２５０と１８０及びステップ２６０との間にステップ６００〜ステップ６６０の処理を設けた点で図３のフローチャートと異なる。

処理がこのルーチンへ移行し、処理がステップ２５０からステップ６００へ移行すると、ＥＣＵ４０は、平均吸気量Ｇaaveを求める。ＥＣＵ４０は、例えば、今回以前に取り込まれた複数の吸気量Ｇａを相加平均することにより、この平均吸気量Ｇaaveを求めることができる。

次に、ステップ６１０で、ＥＣＵ４０は、平均吸気量Ｇaaveによりポート噴射間隔ＣＰtimeを求める。すなわち、吸気バルブ１５の傘部１５ｂをポート噴射により冷却する間隔を求める。ポート噴射間隔ＣＰtimeは、ポート噴射インジェクタ１０からの今回のポート噴射と次回のポート噴射との間隔を意味する。ＥＣＵ４０は、例えば、図１１に示すようなマップを参照することにより平均吸気量Ｇaaveに応じたポート噴射間隔ＣＰtimeを求めることができる。このマップでは、平均吸気量Ｇaaveが増えるに連れてポート噴射間隔ＣＰtimeが最大値から曲線的に徐々に短くなるように設定される。

次に、ステップ６２０で、ＥＣＵ４０は、吸気量Ｇａによりポート噴射間隔のカウンタ値ＣＰf2を求める。ＥＣＵ４０は、例えば、図１２に示すようなマップを参照することにより吸気量Ｇａに応じたカウンタ値ＣＰf2を求めることができる。このマップでは、吸気量Ｇａが増えるに連れてカウンタ値ＣＰf2が最大値から曲線的に徐々に小さくなるように設定される。

次に、ステップ６３０で、ＥＣＵ４０は、ポート噴射間隔の積算カウンタ値ＴＣＰf2（i）を求める。ＥＣＵ４０は、前回求められた積算カウンタ値ＴＣＰf2（i-1）に今回求められたカウンタ値ＣＰf2を加算することにより、今回の積算カウンタ値ＴＣＰf2（i）を求めることができる。この積算カウンタ値ＴＣＰf2（i）により、傘部１５ｂの温度状態を推定することができる。

次に、ステップ６４０で、ＥＣＵ４０は、今回求められた積算カウンタ値ＴＣＰf2
（i）がポート噴射間隔ＣＰtimeより大きいか否かを判断する。この判断結果が否定とな
る場合、傘部１５ｂの傘裏部１５ｃにデポジットが発生していないものとして、ＥＣＵ４０は処理をステップ１８０へ移行する。この判断結果が肯定となる場合、傘部１５ｂの
傘裏部１５ｃにデポジットが発生したものとして、ＥＣＵ４０は処理をステップ６５０へ移行する。

ステップ６５０では、ＥＣＵ４０は、複数気筒のうち全気筒でポート噴射が未完了であるか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、全気筒の傘部１５ｂに対するポート噴射による冷却が未完了であるとして、ＥＣＵ４０は処理をステップ２６０へ移行する。この判断結果が否定となる場合、全気筒の傘部１５ｂに対するポート噴射による冷却が完了し、傘部１５ｂの温度がデポジット発生温度より低下したものとして、ＥＣＵ４０は処理をステップ６６０へ移行する。

ステップ６６０では、ＥＣＵ４０は、積算カウンタ値ＴＣＰf2（i）を「０」にリセッ
トした後、処理をステップ１８０へ移行する。

以上説明したこの実施形態におけるエンジンの燃料噴射制御装置によれば、前記第１実施形態の作用効果に加えて次のような作用効果を得ることができる。すなわち、ＥＣＵ４０は、ポート噴射インジェクタ１０から噴射される燃料により吸気バルブ１５の傘部１５ｂを冷却するために、ポート噴射インジェクタ１０による今回の燃料噴射と次回の燃料噴射との間隔、すなわちポート噴射の間隔が、エンジン１の運転状態に応じて変わるので、エンジン１の運転状態に応じて傘部１５ｂの冷却頻度が変えられる。この結果、エンジン１の運転状態に応じて傘部１５ｂの傘裏部１５ｃにおけるデポジットの生成を抑えることができる。

この実施形態では、ＥＣＵ４０は、運転状態として検出される吸気量Ｇａ（平均吸気量Ｇaave）が小さくなるほど（エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬが共に低くなるほど、すなわち低回転及び低負荷となるほど）ポート噴射インジェクタ１０による今回の燃料噴射と次回の燃料噴射との間隔（ポート噴射間隔ＣＰtime）が長くなるように設定し、吸気量Ｇａ（平均吸気量Ｇaave）が大きくなるほど（エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬが共に高くなるほど、すなわち高回転及び高負荷となるほど）ポート噴射インジェクタ１０による今回の燃料噴射と次回の燃料噴射との間隔（ポート噴射間隔ＣＰtime）が短くなるように設定している。図１３に、ポート噴射時期とポート噴射間隔ＣＰtimeとの関係をグラフにより示す。このグラフから、断続的にポート噴射を行う場合に、今回のポート噴射と次回のポート噴射とのポート噴射間隔ＣＰtime（例えば、１回目のポート噴射と２回目のポート噴射との間隔）は、平均吸気量Ｇaaveが大きくなるほど短くなり、頻繁にポート噴射が行わるようになることがわかる。従って、吸気バルブ１５の傘部１５ｂがそれほど高温にならない低回転及び低負荷の運転状態では、ポート噴射による傘部１５ｂの冷却頻度が少なくなり、傘部１５ｂが高温となる高回転及び高負荷の運転状態では、ポート噴射による傘部１５ｂの冷却頻度が増えることになる。この結果、デポジットが生成し易い高回転及び高負荷ほど、傘部１５ｂの傘裏部１５ｃにおけるデポジットの生成をより効果的に抑えることができる。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。

例えば、前記第２実施形態では、分割噴射時期制御によりポート噴射による１回分の燃料噴射量を２回に分けて噴射するように構成したが、２回のみならず３回や４回に分けて噴射するように構成することもできる。

この発明は、自動車用ガソリンエンジンの燃料噴射制御に利用することができる。

１ エンジン
１ａ クランクシャフト
２ 吸気ポート
３ 吸気通路
４ 排気ポート
５ 排気通路
７ スロットルバルブ
８ 燃焼室
９ サージタンク
１０ ポート噴射インジェクタ
１１ 筒内噴射インジェクタ
１５ａ 軸部
１５ｂ 傘部
１５ｃ 傘裏部
１６ 排気バルブ
１６ａ
１６ｂ 傘部
１７ ピストン
３０ エアフローメータ（運転状態検出手段）
３１ スロットルセンサ（運転状態検出手段）
３２ 吸気圧センサ（運転状態検出手段）
３３ 酸素センサ（運転状態検出手段）
３４ 水温センサ（運転状態検出手段）
３５ 回転速度センサ（運転状態検出手段）
４０ ＥＣＵ（制御手段）
Ｇａ 吸気量
ＰＭ 吸気圧
ＴＨＷ 冷却水温
ＮＥ エンジン回転速度
ＴＡＵ 燃料噴射量
Ｇaave 平均吸気量
Ａ１ 第１所定値
Ｂ１ 第２所定値
Ｃ１ 第３所定値
ＰＴＡＵ ポート噴射量
ＤＴＡＵ 筒内噴射量

Claims (7)

1. エンジンの気筒に通じる吸気ポートへ燃料を噴射するポート噴射インジェクタと、
   前記気筒の中へ燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタと、
   前記エンジンは、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブと、前記気筒に通じる排気ポートを開閉する排気バルブとを備え、前記吸気バルブ及び前記排気バルブはそれぞれ傘部を含むことと、
   前記エンジンの運転状態を検出するための
   運転状態検出手段と、
   前記検出される運転状態に基づき前記ポート噴射インジェクタと前記筒内噴射インジェクタをそれぞれ制御する制御手段と
   を備えたエンジンの燃料噴射制御装置において、
   前記制御手段は、前記検出される運転状態が、前記吸気バルブの前記傘部の傘裏部にデポジットが付着し易くなる所定の運転状態となるときに、前記気筒へ毎回供給される燃料噴射量の一部をポート噴射量として前記ポート噴射インジェクタにより噴射し、前記燃料噴射量の残りの分を筒内噴射量として前記筒内噴射インジェクタにより噴射することを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
2. 前記制御手段は、前記ポート噴射インジェクタから噴射される燃料により前記吸気バルブを冷却するために、前記毎回供給される前記燃料噴射量の全体に対する前記ポート噴射量の割合を、前記検出される運転状態が高回転及び高負荷となるほど増大させることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
3. 前記制御手段は、前記検出される運転状態が、前記吸気バルブの前記傘部が高温に加熱される所定の運転状態となるときに、前記ポート噴射インジェクタからの燃料噴射を遮断することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
4. 前記エンジンは、クランクシャフトと、前記クランクシャフトが１回転する間に前記気筒を１往復するピストンとを含み、前記ピストンの往復動に連動して前記吸気バルブと前記排気バルブが開閉駆動されると共に、吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程で１回の作動サイクルを完了するように構成され、
   前記制御手段は、前記ポート噴射インジェクタから噴射される燃料により前記吸気バルブを冷却するために、前記ポート噴射インジェクタによる燃料噴射を、前記検出される運転状態に基づき前記爆発行程から前記排気行程までの間で行う
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
5. 前記制御手段は、前記ポート噴射インジェクタから噴射される燃料により前記吸気バルブを冷却する効果を持続させるために、前記検出される運転状態が低回転又は中回転となるときに、１回分の前記ポート噴射量を複数回に分けて前記ポート噴射インジェクタにより噴射することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
6. 前記制御手段は、前記ポート噴射インジェクタによる今回の燃料噴射と次回の燃料噴射との間隔を前記検出される運転状態に応じて変更することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
7. 前記制御手段は、前記今回の燃料噴射と前記次回の燃料噴射との間隔を、前記検出される運転状態が低回転及び低負荷となるほど長く、高回転及び高負荷となるほど短くすることを特徴とする請求項６に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。

Images