JP2016176366A - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒内噴射インジェクタを積極的に使用して燃料を供給する構成を採りながら、筒内噴射インジェクタの燃料噴射が理想的な期間内に完了するエンジンの燃料供給装置を提供する。【解決手段】筒内目標限界噴射量が要求噴射量以上の場合は、ＤＩインジェクタのみによって要求噴射量を満たす燃料が供給される。筒内目標限界噴射量が要求噴射量より少ない場合は、ＤＩインジェクタの噴射量を筒内目標限界噴射量とした状態で、ＰＦＩインジェクタが不足分だけ燃料を噴射し、両インジェクタにより要求噴射量を満たす燃料が供給される。ＤＩインジェクタのみでは要求噴射量を満たせない場合であって、不足分をＰＦＩインジェクタのみで補うことができない場合には、ＰＦＩインジェクタの噴射量をポート内限界噴射量とした状態で、ＤＩインジェクタが筒内目標限界噴射量を越えて燃料を噴射し、両インジェクタにより要求噴射量を満たす燃料が供給される。【選択図】図４

Description

本発明は、筒内噴射インジェクタとポート内噴射インジェクタとを備えたエンジンの燃料供給装置に関するものである。

従来、車両に搭載されるエンジンの中には、性能向上を図るために、各気筒にそれぞれ２種類の燃料噴射インジェクタを装備したものがある。２種類の燃料噴射インジェクタとは、燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタ｛以下、単にＤＩ（Direct Injection）インジェクタという｝と、吸気ポートに燃料を噴射するポート内噴射インジェクタ｛以下、単にＰＦＩ（Port Fuel Injection）インジェクタという｝である。このように２種類の燃料噴射インジェクタを備えた従来のエンジンは、例えば特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載されているエンジンにおいて、燃料が供給されるときには、先ず、このエンジンの動作を制御するためのエンジン制御ユニットがエンジンの運転状態に基づいて燃料噴射量を計算する。そして、ＤＩインジェクタまたはＰＦＩインジェクタ、あるいは両方のインジェクタが適切な噴射開始時期に燃料噴射を開始し、上述した燃料噴射量だけ燃料を噴射する。

ところで、エンジンの運転域が高回転、高負荷運転域にあるときは、筒内温度が高温となるため、燃料の全量をＤＩインジェクタによって筒内に供給し、燃料の気化潜熱で筒内を冷却することが望ましい。

特開２００４−３０８５１０号公報

しかしながら、特許文献１に示すエンジンで高回転、高負荷運転時に燃料の全てをＤＩインジェクタによって供給すると、理想的な噴射期間内に燃料噴射を完了させることが難しくなるという問題があった。ここでいう理想的な噴射期間とは、ピストンが吸気行程で上死点と下死点との間に位置している期間である。

理想的な噴射期間内に燃料噴射が完了しない原因は、ＤＩインジェクタの流量ダイナミックレンジにある。ＤＩインジェクタが噴射可能な最大噴射量は、ＤＩインジェクタの燃料噴孔の大きさや燃圧等に基づいて決まる。この燃料噴孔の大きさは、アイドリング運転を含む低回転、低負荷運転時の最小噴射量でも燃料を正しく噴射できなければならないから、大きくするにも限界がある。このため、最大噴射量を増大させるにも限界があるから、高回転、高負荷運転時に必要な大量の燃料を上述した理想的な噴射期間内に供給することは難しい。

上述した理想的な噴射期間が過ぎると、シリンダ内への新気の流入が停止するために、シリンダ内の吸気の移動速度が低下する。このような状態のシリンダ内にＤＩインジェクタから燃料が噴射されると、燃料の噴霧が吸気と混合され難いことが原因で燃焼効率が低下するおそれがある。このような不具合は、新気がシリンダ内に過給機によって供給される場合、すなわち燃料噴射量が自然吸気エンジンと較べて増える場合に顕著に現れる。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、筒内噴射インジェクタを積極的に使用して燃料を供給する構成を採りながら、筒内噴射インジェクタの燃料噴射が理想的な期間内に完了するエンジンの燃料供給装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係るエンジンの燃料供給装置は、エンジンの燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタと、前記エンジンの吸気ポート内に燃料を噴射するポート内噴射インジェクタと、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度センサと、前記エンジンの吸入空気量を検出する空気量センサと、予め定めた空燃比を目標として前記両インジェクタの噴射量を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記空燃比が実現されるために必要な燃料の総量である要求噴射量を求める機能と、前記筒内噴射インジェクタの噴射量であって、現在のエンジンの運転状態において目標とする筒内目標限界噴射量を求める機能と、エンジンの１サイクルの間に前記ポート内噴射インジェクタによって噴射可能な最大の噴射量であるポート内限界噴射量とを求める機能とを有し、前記筒内目標限界噴射量が前記要求噴射量以上の場合は、前記筒内噴射インジェクタのみを使用して前記要求噴射量を満たす燃料が供給され、前記筒内目標限界噴射量が前記要求噴射量より少なくて前記筒内噴射インジェクタのみでは前記要求噴射量を満たせない場合であって、燃料の不足分を前記ポート内噴射インジェクタで補うことが可能な場合は、前記筒内噴射インジェクタの噴射量を前記筒内目標限界噴射量とした状態で、前記ポート内噴射インジェクタが不足分だけ燃料を噴射し、両インジェクタにより要求噴射量を満たす燃料が供給され、前記筒内噴射インジェクタのみでは前記要求噴射量を満たせない場合であって、燃料の不足量が前記ポート内限界噴射量より多くて不足分を前記ポート内噴射インジェクタのみで補うことができない場合には、前記ポート内噴射インジェクタの噴射量を前記ポート内限界噴射量とした状態で、前記筒内噴射インジェクタが前記筒内目標限界噴射量を越えて燃料を噴射し、前記両インジェクタにより前記要求噴射量を満たす燃料が供給されることを特徴とするものである。

本発明は、前記エンジンの燃料供給装置において、エンジンの燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタと、前記エンジンの吸気ポート内に燃料を噴射するポート内噴射インジェクタと、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度センサと、前記エンジンの吸入空気量を検出する空気量センサと、予め定めた空燃比を目標として前記両インジェクタの噴射量を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記空燃比が実現されるために必要な燃料の総量である要求噴射量を求める機能と、前記筒内噴射インジェクタの噴射量であって、現在のエンジンの運転状態において目標とする筒内目標限界噴射量を求める機能と、エンジンの１サイクルの間に前記ポート内噴射インジェクタによって噴射可能な最大の噴射量であるポート内限界噴射量を求める機能と、エンジンの運転状態に基づいて前記ポート内噴射インジェクタの噴射量の割合であるポート内噴き分け率を求める機能とを有し、このポート内噴き分け率を求める機能において、前記筒内目標限界噴射量が前記要求噴射量以上の場合は、前記ポート内噴き分け率＝０として、前記筒内噴射インジェクタのみによって前記要求噴射量を満たす燃料が供給され、前記筒内目標限界噴射量が前記要求噴射量より少なくて前記筒内噴射インジェクタのみでは前記要求噴射量を満たせない場合であって、前記要求噴射量と前記筒内目標限界噴射量との差からなる燃料の不足量が前記ポート内限界噴射量以下で不足分を前記ポート内噴射インジェクタで補うことが可能な場合は、前記ポート内噴き分け率を前記ポート内噴射インジェクタによって前記燃料の不足分が補われる噴き分け率として、前記筒内噴射インジェクタと前記ポート内噴射インジェクタとの両方によって前記要求噴射量を満たす燃料が供給されるものであってもよい。

本発明は、前記エンジンの燃料供給装置において、前記制御装置は、前記筒内目標限界噴射量が前記要求噴射量より少なくて前記筒内噴射インジェクタのみでは前記要求噴射量を満たせない場合であって、前記燃料の不足量が前記ポート内限界噴射量より多くて不足分を前記ポート内噴射インジェクタのみで補うことができない場合には、前記ポート内限界噴射量を前記要求噴射量で除した値を前記ポート内噴き分け率とし、このポート内噴き分け率で規定されるポート内噴射インジェクタの噴射量を前記要求噴射量から差し引いた残りを前記筒内噴射インジェクタで補うべく、前記筒内噴射インジェクタで前記筒内目標限界噴射量を越えて燃料を供給することにより、両インジェクタによって前記要求噴射量を満たす燃料が供給されるものであってもよい。

本発明は、前記エンジンの燃料供給装置において、前記制御装置は、エンジンの運転域が最高回転速度域を含む高回転、高負荷運転域にあるときに前記ポート内噴き分け率に基づいて前記筒内噴射インジェクタとポート内噴射インジェクタの動作を制御するものであってもよい。

本発明において、目標とする筒内目標限界噴射量は、筒内噴射インジェクタにおいて理想的な期間内で燃料噴射が完了する噴射量とすることができる。ここでいう理想的な噴射期間とは、ピストンが吸気行程で上死点と下死点との間に位置している期間である。
筒内噴射インジェクタのみで要求噴射量の全量を噴射できる場合は、筒内噴射インジェクタのみが使用される。この場合、筒内噴射インジェクタの燃料噴射は、理想的な期間内で完了する。

筒内噴射インジェクタのみでは要求噴射量の全量を噴射できない場合であって、ポート内噴射インジェクタで不足分を補うことが可能な場合には、筒内噴射インジェクタの噴射量を筒内目標限界噴射量とした状態でポート内噴射インジェクタが不足分だけ燃料を噴射する。この場合も、筒内噴射インジェクタの燃料噴射は、上述した理想的な期間内で完了する。

したがって、本発明によれば、筒内噴射インジェクタを積極的に使用して燃料を供給する構成を採りながら、筒内噴射インジェクタの燃料噴射が理想的な期間内に完了するエンジンの燃料供給装置を提供することができる。
このように筒内噴射インジェクタを積極的に使用することにより、筒内温度が高温となる高回転、高負荷運転域において、多くの燃料が直接筒内に供給され、燃料の気化潜熱で筒内を冷却することができる。また、筒内噴射インジェクタの燃料噴射が理想的な期間内に完了することにより、筒内噴射インジェクタから噴射された燃料が吸気と混合され易いために点火後の火炎伝播が良好になり、燃焼効率が高くなる。この結果、本発明に係る燃料供給装置を装備したエンジンにおいては、更なる性能向上を図ることが可能になる。

本発明に係るエンジンの燃料供給装置の構成を説明するためのブロック図である。 制御系の構成を示すブロック図である。 制御装置が制御方法を選択するときの動作を説明するためのフローチャートである。 制御装置が噴き分け計算処理を行うときの動作を説明するためのフローチャートである。 噴射開始時期マップを説明するためのグラフである。 目標噴射終了時期マップを説明するためのグラフである。

以下、本発明に係るエンジンの燃料供給装置の一実施の形態を図１〜図６によって詳細に説明する。
図１に示すエンジン１は、スポーツカーや普通乗用車などの車両（図示せず）に搭載されるＤＯＨＣ型の多気筒エンジンである。図１には、このエンジン１の主要構成部品のみが描いてある。このエンジン１は、複数のシリンダ孔２を有するシリンダボディ３と、このシリンダボディ３に取付けられたシリンダヘッド４などを備えている。

複数のシリンダ孔２は、図１の紙面と直交する方向に並ぶ状態でシリンダボディ３に形成されている。これらのシリンダ孔２には、それぞれピストン５が摺動自在に嵌合している。このピストン５は、クランク軸６にコンロッド７を介して連結されている。クランク軸６の近傍には、クランク軸６の回転速度を検出するための回転速度センサ８が設けられている。この回転速度センサ８は、後述する制御装置９に接続されており、クランク軸６の回転速度を特定可能なデータを信号として制御装置９に送る。

シリンダヘッド４は、気筒毎に凹部１１が形成されており、この凹部１１がピストン５と対向する状態でシリンダボディ３に取付けられている。凹部１１とピストン５との間には燃焼室１２が形成されている。
凹部１１には、吸気ポート１３の下流側端部が２股状に分岐してそれぞれ開口しているとともに、排気ポート１４の上流側端部が２股状に分岐してそれぞれ開口している。

吸気ポート１３は、このエンジン１に接続された吸気通路１５の下流側端部を構成しており、１気筒あたり２本の吸気弁１６によって開閉される。吸気弁１６は、シリンダヘッド４に移動自在に支持されている。この吸気弁１６は、後述する動弁装置１７によって駆動され、吸気ポート１３の下流端の開口（吸気通路１５のシリンダ側開口部）を開閉する。

吸気通路１５は、全ての気筒の吸気ポート１３に接続された一つのサージタンク１８と、このサージタンク１８より上流側に位置するスロットル弁１９などを用いて形成されている。スロットル弁１９は、乗員（図示せず）によって遠隔操作されるものである。吸気通路１５の上流側端部は、後述する過給機２１に接続されている。この吸気通路１５には、吸入空気量を計測するための空気量センサ２２が設けられている。空気量センサ２２は、吸入空気量を特定可能な信号として後述する制御装置９に送る。

排気ポート１４は、シリンダヘッド４に接続された排気通路２３の上流側端部を構成しており、１気筒あたり２本の排気弁２４によって開閉される。排気弁２４は、シリンダヘッド４に移動自在に支持されている。この排気弁２４は、後述する動弁装置１７によって駆動され、排気ポート１４の上流端の開口（排気通路２３のシリンダ側開口部）を開閉する。排気通路２３の途中には、過給機２１が設けられている。この実施の形態による過給機２１は、排気通路２３側のタービン２１ａと吸気通路１５側のコンプレッサー２１ｂとを有するターボチャージャーによって構成されている。タービン２１ａとコンプレッサー２１ｂは、タービン２１ａに吹き付けられる排ガスの圧力で回転する。コンプレッサー２１ｂは、回転することにより、吸気通路１５の上流側端部に新気を圧送する。

シリンダヘッド４の凹部１１における吸気ポート１３の２つの開口と排気ポート１４の２つの開口とに囲まれた中央部分には、点火プラグ２５が取付けられている。この点火プラグ２５は、給電装置２６に接続されている。給電装置２６は、後述する制御装置９に接続されており、この制御装置９から所定の点火時期に点火用の信号が送られることによって、点火プラグ２５に点火用の電圧を印加する。

吸気弁１６と排気弁２４を駆動する動弁装置１７は、吸気カム軸３１および排気カム軸３２と、吸気弁用ロッカーアーム３３および排気弁用ロッカーアーム３４とを使用して吸気弁１６および排気弁２４を駆動するものである。吸気カム軸３１と排気カム軸３２は、図示していない伝動装置を介してクランク軸６に接続されている。

このエンジンは、１つの気筒に２種類の燃料噴射インジェクタ３５，３６を備えている。これらの燃料噴射インジェクタは、燃焼室１２内に燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタ３５と、吸気ポート１３内に燃料を噴射するポート内噴射インジェクタ３６である。以下においては、筒内噴射インジェクタを単にＤＩ（Direct Injection）インジェクタ３５といい、ポート内噴射インジェクタを単にＰＦＩ（Port Fuel Injection）インジェクタ３６という。

これらのＤＩインジェクタ３５とＰＦＩインジェクタ３６は、それぞれ燃料ポンプ（図示せず）と制御装置９とに接続されており、詳細は後述するが、制御装置９から送られた制御信号に基づいて動作して燃料を噴射する。これらのＤＩインジェクタ３５とＰＦＩインジェクタ３６の燃料噴射量を制御するにあたっては、例えばこれらのインジェクタ３５，３６の「噴き分け率」を用いて行うことができる。この実施の形態においては、これらのＤＩインジェクタ３５と、ＰＦＩインジェクタ３６と、上述した回転速度センサ８と、空気量センサ２２と、後述する制御装置９とによって、本発明でいう燃料供給装置３７が構成されている。

この実施の形態による制御装置９は、両インジェクタ３５，３６の「噴き分け率」を用いて燃料噴射量を制御する構成が採られており、図２に示すように、複数の機能部を有している。これらの機能部は、制御方法切替部４１と、空燃比設定部４２と、要求噴射量設定部４３と、筒内目標限界噴射量設定部４４と、ポート内限界噴射量設定部４５と、ポート内噴き分け率設定部４６と、インジェクタ制御部４７と、点火プラグ制御部４８などである。この制御装置９には、上述した回転速度センサ８と、空気量センサ２２と、点火プラグ２５と、ＤＩインジェクタ３５と、ＰＦＩインジェクタ３６と、メモリ４９などが接続されている。メモリ４９には、後述する噴射開始時期マップ５０や目標噴射終了時期マップ５１などのデータが保存されている。

制御方法切替部４１は、ＤＩインジェクタ３５およびＰＦＩインジェクタ３６を制御する際の制御方法を切替える。インジェクタ３５，３６の制御方法は、エンジン１の運転状態に応じて切り替えられる。エンジン１の運転域が最高回転速度域を含む高回転、高負荷運転域にあるときは、後述する「噴き分け計算処理」が実行され、その他の運転域にあるときには、後述する「通常処理」が実施される。なお、本発明に係る燃料供給装置３７は、このように制御方法を切替えることなく、「噴き分け計算処理」をエンジン１の運転域の全域において実施する構成を採ることもできる。

空燃比設定部４２は、エンジン１を運転する際の空燃比を設定する機能を有している。空燃比は、予めメモリ４９に記憶させた一定の値を用いたり、予め設定された複数の値の中から１つを選択して用いることができる。
要求噴射量設定部４３は、空燃比設定部４２によって設定された空燃比が実現されるために必要な燃料の総量である要求噴射量を求める。

筒内目標限界噴射量設定部４４は、ＤＩインジェクタ３５の噴射量であって、現在のエンジン１の運転状態において目標とする筒内目標限界噴射量を求める。この筒内目標限界噴射量は、理想状態での筒内噴射量であり、吸気行程でピストン５が上死点から下死点に移動する期間内という理想的な期間にＤＩインジェクタ３５によって噴射可能な最大の噴射量とすることができる。以下においては、ピストン５が上死点から下死点に移動する期間を単に「理想的な期間」という。

筒内目標限界噴射量は、エンジン１の運転状態に応じて変化するために、マップを用いて求める。このマップとは、メモリ４９に保存されている噴射開始時期マップ５０と目標噴射終了時期マップ５１である。これらのマップ５０，５１は、図５および図６に示すように、エンジン１の負荷率と回転速度とに噴射開始時期あるいは目標噴射終了時期を割り付けて構成されている。負荷率は、空気量センサ２２を使用して用いて求めることができる。回転速度は、回転速度センサ８を使用して求めることができる。

図５に示す噴射開始時期マップ５０においては、Ａ〜Ｄからなる４種類の噴射開始時期が設定されている。図６に示す目標噴射終了時期マップ５１においては、Ｅ〜Ｈからなる４種類の目標噴射終了時期が設定されている。
筒内目標限界噴射量は、噴射開始時期Ａ〜Ｄから目標噴射終了時期Ｅ〜Ｈに至るまでの所要時間と、ＤＩインジェクタ３５に供給される燃料の圧力などを用いて演算によって求める。燃料の圧力は、図示してはいないが、ＤＩインジェクタ用燃料供給部材に設けられた圧力センサによって検出することができる。

ポート内限界噴射量設定部４５は、エンジン１の１サイクル（クランク角にして７２０度）の間にＰＦＩインジェクタ３６によって噴射可能な最大の噴射量であるポート内限界噴射量を求める。ポート内限界噴射量は、演算で求めたり、マップ（図示せず）を用いて求めることができる。
ポート内噴き分け率設定部４６は、詳細は後述するが、エンジン１の運転状態に最も適したＰＦＩインジェクタ３６の噴射量の割合であるポート内噴き分け率を演算によって求める。ポート内噴き分け率は、上述した要求噴射量、筒内目標限界噴射量およびポート内限界噴射量などを用いて演算によって求めることができる。

インジェクタ制御部４７は、ＤＩインジェクタ３５およびＰＦＩインジェクタ３６の噴射開始時期と噴射量とを上述したポート内噴き分け率に基づいて制御する。この実施の形態による燃料供給装置３７において、ポート内噴き分け率が例えば０．４であった場合は、ＰＦＩインジェクタ３６が要求噴射量の４０％の燃料を噴射し、ＤＩインジェクタ３５が要求噴射量の６０％の燃料を噴射する。

次に、上述したように構成された制御装置９の動作を図３と図４とに示すフローチャートによって説明する。
制御装置９は、エンジン始動後に図３に示すフローチャートのステップＳ１において現在のエンジン１の運転域が「噴き終わり制御領域」であるか否かを判別する。この「噴き終わり制御領域」とは、ポート内噴き分け率に基づいてＤＩインジェクタ３５とＰＦＩインジェクタ３６の動作を制御する運転域である。この実施の形態においては、エンジン１の運転域が最高回転速度域を含む高回転、高負荷運転域にあるときが「噴き終わり制御領域」である。

ステップＳ１において、現在のエンジン１の運転域が高回転、高負荷運転域ではないと判別された場合は、ステップＳ２に進み、通常処理が実行される。この通常処理は、例えば特許文献１中に２つのインジェクタを使用してエンジンを運転するときの処理と同等の処理とすることができる。
ステップＳ１において、現在のエンジン１の運転域が高回転、高負荷運転域にあると判別された場合は、ステップＳ３に進み、後述するポート内噴き分け率計算処理が実行される。このポート内噴き分け率計算処理は、図４のフローチャートに示すように実行される。

制御装置９は、噴き分け計算処理を行うにあたって先ず、図４に示すフローチャートのステップＰ１において、要求噴射量を計算する。そして、ステップＰ２において、前述の理想状態での筒内噴射量である筒内目標限界噴射量を計算し、ステップＰ３において、仮のポート内噴き分け率Ａを求める。仮のポート内噴き分け率Ａは、筒内目標限界噴射量を要求噴射量で除して得た値を整数１から減算した値である。すなわち、仮のポート内噴き分け率Ａは、筒内目標限界噴射量に基づき計算されたものである。筒内目標限界噴射量が要求噴射量以上の場合の仮のポート内噴き分け率Ａは、０か、負の値になる。

次に、制御装置９は、ステップＰ４において、仮のポート内噴き分け率Ａが０より大きいか否かを判別する。仮のポート内噴き分け率Ａが０以下である場合（筒内目標限界噴射量が要求噴射量以上である場合）、制御装置９は、ステップＰ５〜Ｐ６に示すように、ポート内噴き分け率を０として確定する。この場合、燃料は、上述した理想的な期間内に要求噴射量だけＤＩインジェクタ３５のみによって供給される。制御装置９は、筒内目標限界噴射量が要求噴射量と等しいか、要求噴射量より多い場合は、要求噴射量の全量をＤＩインジェクタ３５によって供給してエンジン１の動作を制御する。すなわち、筒内目標限界噴射量が要求噴射量以上の場合は、ＤＩインジェクタ３５のみを使用して要求噴射量を満たす燃料が供給される。

ステップＰ４で仮のポート内噴き分け率Ａが０より大きいと判別された場合（筒内目標限界噴射量が要求噴射量より少なくてＤＩインジェクタ３５のみでは燃料が不足する場合）、制御装置９は、ステップＰ７において、ＰＦＩインジェクタ３６によって噴射可能な最大の噴射量であるポート内限界噴射量を計算する。そして、制御装置９は、ステップＰ８において、仮のポート内噴き分け率Ｂを求める。仮のポート内噴き分け率Ｂは、ポート内限界噴射量を要求噴射量で除して得た値であり、ＰＦＩインジェクタ３６で分担し得る最大のポート内噴き分け率である。仮のポート内噴き分け率Ｂは、ＤＩインジェクタ３５の性能とは無関係にＰＦＩインジェクタ３６の性能に基づいて設定される。

その後、制御装置９は、ステップＰ９において、仮のポート内噴き分け率Ｂが仮のポート内噴き分け率Ａ以上であるか否かを判別する。仮のポート内噴き分け率Ｂが仮のポート内噴き分け率Ａ以上であることは、理想的な期間内で噴射を行うＤＩインジェクタ３５のみでは燃料が不足する場合に、不足量がポート内限界噴射量以下で、不足分をＰＦＩインジェクタ３６によって補うことが可能であることを意味する。

このように上述した燃料の不足分をＰＦＩインジェクタ３６で補うことが可能な場合、制御装置９は、ステップＰ１０において、ポート内噴き分け率を仮のポート内噴き分け率Ａとする。そして、制御装置６は、その後のステップＰ６において、ポート内噴き分け率を仮のポート内噴き分け率Ａとして確定する。このポート内噴き分け率は、上述した燃料の不足分がＰＦＩインジェクタ３６によって補われる噴き分け率である。すなわち、この場合、制御装置９は、ＤＩインジェクタ３５の噴射量を理想状態での筒内目標限界噴射量とした状態で、ＰＦＩインジェクタ３６の噴射量の比率を仮のポート内噴き分け率Ａとして、ＤＩインジェクタ３５とＰＦＩインジェクタ３６との両方によって要求噴射量を満たす燃料を供給し、エンジン１の動作を制御する。ＤＩインジェクタ３５の燃料噴射は、この場合であっても上述した理想的な期間内で完了する。

制御装置９は、ステップＰ９で仮のポート内噴き分け率Ｂが仮のポート内噴き分け率Ａ以上ではない（上述した燃料の不足分をＰＦＩインジェクタ３６で補うことができない）と判別した場合は、ステップＰ１１において、ポート内噴き分け率を仮のポート内噴き分け率Ｂとする。そして、制御装置９は、その後のステップＰ６において、ポート内噴き分け率を仮のポート内噴き分け率Ｂとして確定する。すなわち、制御装置９は、筒内目標限界噴射量が要求噴射量より少なくてＤＩインジェクタ３５のみでは要求噴射量を満たせない場合であって、燃料の不足量がポート内限界噴射量より多くて不足分をＰＦＩインジェクタ３６で補うことができない場合には、ポート内噴き分け率をＰＦＩインジェクタ３６で分担し得る最大のポート噴き分け率である仮のポート内噴き分け率Ｂとする。

そして、ＰＦＩインジェクタ３６で補うことができない不足分、すなわち、ポート内噴き分け率Ｂで規定されるＰＦＩインジェクタ３６の噴射量を要求噴射量から差し引いた残り、換言すれば残りの噴き分け率（１−Ｂ）を、ＤＩインジェクタ３５で補うべくＤＩインジェクタ３５によって理想状態での筒内目標限界噴射量を越えて燃料を供給する。すなわち、制御装置９は、ＤＩインジェクタ３５とＰＦＩインジェクタ３６との両方によって要求噴射量を満たす燃料を供給し、エンジン１の動作を制御する。

このように構成されたエンジン１の燃料供給装置３７においては、上述したように、ＤＩインジェクタ３５のみで要求噴射量の全量を噴射できる場合は、ＤＩインジェクタ３５のみが使用される。また、ＤＩインジェクタ３５のみでは要求噴射量の全量を噴射できない場合であって、ＰＦＩインジェクタ３６で不足分を補うことが可能な場合には、ＤＩインジェクタ３５の噴射量を筒内目標限界噴射量とした状態でＰＦＩインジェクタ３６が不足分だけ燃料を噴射する。この場合も、ＤＩインジェクタ３５の燃料噴射は、上述した理想的な期間内で完了する。

したがって、この実施の形態によれば、エンジン１の運転域が高回転、高負荷運転域にあるときにＤＩインジェクタ３５を積極的に使用して燃料を供給する構成を採りながら、ＤＩインジェクタ３５の燃料噴射が理想的な期間内に完了するエンジンの燃料供給装置を提供することができる。

このようにＤＩインジェクタ３５を積極的に使用することにより、筒内温度が高温となる高回転、高負荷運転域において、多くの燃料が直接筒内に供給され、燃料の気化潜熱で筒内の冷却が促進される。また、ＤＩインジェクタ３５の燃料噴射が理想的な期間内に完了することにより、ＤＩインジェクタ３５から噴射された燃料が吸気と混合され易くなって点火後の火炎伝播が良好になり、燃焼効率が高くなる。この結果、この実施の形態による燃料供給装置３７を装備したエンジン１においては、更なる性能向上を図ることが可能になる。

この実施の形態による制御装置９は、筒内目標限界噴射量が要求噴射量より少なくてＤＩインジェクタ３５のみでは要求噴射量を満たせない場合であって、燃料の不足量がポート内限界噴射量より多くて不足分をＰＦＩインジェクタ３６のみで補うことができない場合には、仮のポート内噴き分け率Ｂをポート内噴き分け率とする。そして、制御装置９は、このポート内噴き分け率で規定されるポート内噴射インジェクタの噴射量を要求噴射量から差し引いた残りをＤＩインジェクタ３５で補うべく、ＤＩインジェクタ３５に筒内目標限界噴射量を越えて燃料を供給させる。この結果、両インジェクタ３５，３６によって要求噴射量を満たす燃料が供給されることになる。
このため、過給機２１による過給に対応して大量の燃料が要求されるエンジン１においても、燃料を要求噴射量が満たされるように供給することができる。

この実施の形態による制御装置９は、エンジン１の運転域が最高回転速度域を含む高回転、高負荷運転域にあるときにポート内噴き分け率に基づいてＤＩインジェクタ３５とＰＦＩインジェクタ３６の動作を制御するものである。このため、エンジン１の運転域が高回転、高負荷運転域ではないときには、ＤＩインジェクタ３５およびＰＦＩインジェクタ３６の噴射量を燃費向上あるいは加速性向上などの目的に応じて自由に設定することができる。このため、この実施の形態によれば、燃料を供給するうえで自由度が高いエンジンの燃料供給装置を提供することができる。

上述した実施の形態においては、ＤＩインジェクタ３５とＰＦＩインジェクタ３６の「噴き分け率」を用いて噴射量を制御する一例を示した。しかし、本発明は、このような限定にとらわれることはなく、「噴き分け率」を用いることなく噴射量を制御することができる。すなわち、筒内目標限界噴射量が要求噴射量以上の場合は、ＤＩインジェクタ３５のみを使用して要求噴射量を満たす燃料が供給され、筒内目標限界噴射量が要求噴射量より少なくてＤＩインジェクタ３５のみでは要求噴射量を満たせない場合であって、燃料の不足分をＰＦＩインジェクタ３６で補うことが可能な場合は、ＤＩインジェクタ３５の噴射量を筒内目標限界噴射量とした状態で、ＰＦＩインジェクタ３６が不足分だけ燃料を噴射し、両インジェクタ３５，３６により要求噴射量を満たす燃料が供給されるように構成することができる。さらに、ＤＩインジェクタ３５のみでは要求噴射量を満たせない場合であって、燃料の不足量がポート内限界噴射量より多くて不足分をＰＦＩインジェクタ３６のみで補うことができない場合には、ＰＦＩインジェクタ３６の噴射量をポート内限界噴射量とした状態で、ＤＩインジェクタ３５が筒内目標限界噴射量を越えて燃料を噴射し、両インジェクタ３５，３６により要求噴射量を満たす燃料が供給される構成を採ることができる。

１…エンジン、８…回転速度センサ、９…制御装置、１２…燃焼室、１３…吸気ポート、２２…空気量センサ、３５…筒内噴射インジェクタ（ＤＩインジェクタ）、３６…ポート内噴射インジェクタ（ＰＦＩインジェクタ）、３７…燃料供給装置、４２…空燃比設定部、４３…要求噴射量設定部、４４…筒内目標限界噴射量設定部、４５…ポート内限界噴射量設定部、４６…ポート内噴き分け率設定部。

Claims (4)

1. エンジンの燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタと、
   前記エンジンの吸気ポート内に燃料を噴射するポート内噴射インジェクタと、
   前記エンジンの回転速度を検出する回転速度センサと、
   前記エンジンの吸入空気量を検出する空気量センサと、
   予め定めた空燃比を目標として前記両インジェクタの噴射量を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記空燃比が実現されるために必要な燃料の総量である要求噴射量を求める機能と、
   前記筒内噴射インジェクタの噴射量であって、現在のエンジンの運転状態において目標とする筒内目標限界噴射量を求める機能と、
   エンジンの１サイクルの間に前記ポート内噴射インジェクタによって噴射可能な最大の噴射量であるポート内限界噴射量とを求める機能とを有し、
   前記筒内目標限界噴射量が前記要求噴射量以上の場合は、前記筒内噴射インジェクタのみを使用して前記要求噴射量を満たす燃料が供給され、
   前記筒内目標限界噴射量が前記要求噴射量より少なくて前記筒内噴射インジェクタのみでは前記要求噴射量を満たせない場合であって、燃料の不足分を前記ポート内噴射インジェクタで補うことが可能な場合は、前記筒内噴射インジェクタの噴射量を前記筒内目標限界噴射量とした状態で、前記ポート内噴射インジェクタが不足分だけ燃料を噴射し、両インジェクタにより要求噴射量を満たす燃料が供給され、
   前記筒内噴射インジェクタのみでは前記要求噴射量を満たせない場合であって、燃料の不足量が前記ポート内限界噴射量より多くて不足分を前記ポート内噴射インジェクタのみで補うことができない場合には、前記ポート内噴射インジェクタの噴射量を前記ポート内限界噴射量とした状態で、前記筒内噴射インジェクタが前記筒内目標限界噴射量を越えて燃料を噴射し、前記両インジェクタにより前記要求噴射量を満たす燃料が供給されることを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
2. エンジンの燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタと、
   前記エンジンの吸気ポート内に燃料を噴射するポート内噴射インジェクタと、
   前記エンジンの回転速度を検出する回転速度センサと、
   前記エンジンの吸入空気量を検出する空気量センサと、
   予め定めた空燃比を目標として前記両インジェクタの噴射量を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記空燃比が実現されるために必要な燃料の総量である要求噴射量を求める機能と、
   前記筒内噴射インジェクタの噴射量であって、現在のエンジンの運転状態において目標とする筒内目標限界噴射量を求める機能と、
   エンジンの１サイクルの間に前記ポート内噴射インジェクタによって噴射可能な最大の噴射量であるポート内限界噴射量を求める機能と、
   エンジンの運転状態に基づいて前記ポート内噴射インジェクタの噴射量の割合であるポート内噴き分け率を求める機能とを有し、このポート内噴き分け率を求める機能において、
   前記筒内目標限界噴射量が前記要求噴射量以上の場合は、前記ポート内噴き分け率＝０として、前記筒内噴射インジェクタのみによって前記要求噴射量を満たす燃料が供給され、
   前記筒内目標限界噴射量が前記要求噴射量より少なくて前記筒内噴射インジェクタのみでは前記要求噴射量を満たせない場合であって、前記要求噴射量と前記筒内目標限界噴射量との差からなる燃料の不足量が前記ポート内限界噴射量以下で不足分を前記ポート内噴射インジェクタで補うことが可能な場合は、前記ポート内噴き分け率を前記ポート内噴射インジェクタによって前記燃料の不足分が補われる噴き分け率として、前記筒内噴射インジェクタと前記ポート内噴射インジェクタとの両方によって前記要求噴射量を満たす燃料が供給されることを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
3. 請求項２記載のエンジンの燃料供給装置において、
   前記制御装置は、
   前記筒内目標限界噴射量が前記要求噴射量より少なくて前記筒内噴射インジェクタのみでは前記要求噴射量を満たせない場合であって、前記燃料の不足量が前記ポート内限界噴射量より多くて不足分を前記ポート内噴射インジェクタのみで補うことができない場合には、前記ポート内限界噴射量を前記要求噴射量で除した値を前記ポート内噴き分け率とし、このポート内噴き分け率で規定されるポート内噴射インジェクタの噴射量を前記要求噴射量から差し引いた残りを前記筒内噴射インジェクタで補うべく、前記筒内噴射インジェクタで前記筒内目標限界噴射量を越えて燃料を供給することにより、両インジェクタによって前記要求噴射量を満たす燃料が供給されることを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
4. 請求項２または請求項３記載のエンジンの燃料供給装置において、
   前記制御装置は、エンジンの運転域が最高回転速度域を含む高回転、高負荷運転域にあるときに前記ポート内噴き分け率に基づいて前記筒内噴射インジェクタとポート内噴射インジェクタの動作を制御するものであることを特徴とするエンジンの燃料供給装置。

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