JP2019218935A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定常時において燃料の霧化の促進を図りつつも過渡時における要求噴射量の精度の低下を抑制できるようにした内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ５２は、燃焼室２４内に充填される空気量に基づき、要求噴射量を算出し、その一部を、非同期第１噴射量として早期に噴射する。その後、ＣＰＵ５２は、新たに取得した空気量に基づき要求噴射量を更新し、更新に応じて、吸気バルブ１８の開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射の噴射量である同期噴射量を算出し、要求噴射量から非同期第１噴射量と同期噴射量を減算した値を、非同期第２噴射量に代入する。そしてＣＰＵ５２は、非同期第２噴射量の燃料の噴射の後、同期噴射量の燃料を噴射する。ＣＰＵ５２は、非同期第２噴射量の噴射時期を過渡時には定常時よりも遅角側とする。【選択図】図１

Description

本発明は、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備える内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、高負荷領域において、吸入空気量に応じて定まる１燃焼サイクルにおいて必要な量（要求噴射量）の燃料を３回に分割して噴射する制御装置が記載されている（段落「００１６」および図６（Ｂ））。

特開２０１５−５９４５６号公報

ところで、上記のように要求噴射量の燃料を複数回に分割して噴射する場合において、要求噴射量を１回目の燃料噴射に先立って算出する場合、燃焼室内に実際に充填される空気量に対して要求噴射量の算出に利用した空気量がずれやすい。このため、空燃比を目標空燃比に制御する上で必要な燃料量に対して要求噴射量が誤差を持ちやすい。

上記課題を解決すべく、内燃機関の制御装置は、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備える内燃機関に適用されるものであって、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射の噴射量である同期噴射量と、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射の噴射量である非同期噴射量とに１燃焼サイクルにおいて要求される燃料量である要求噴射量を分割し、前記ポート噴射弁を操作して前記吸気非同期噴射、前記吸気同期噴射の順に実行するマルチ噴射処理を実行し、前記マルチ噴射処理は、燃焼室に流入する空気量の予測値に基づき、前記要求噴射量を算出する要求噴射量算出処理と、前記要求噴射量に基づき、前記非同期噴射量の一部である非同期第１噴射量の燃料を噴射する非同期第１噴射処理と、前記非同期第１噴射処理の後に前記要求噴射量を更新する更新処理と、前記同期噴射量を算出する同期算出処理と、更新された前記要求噴射量から前記非同期第１噴射量と前記同期噴射量とを減算した値である非同期第２噴射量の燃料を噴射する非同期第２噴射処理と、前記非同期第２噴射処理の後に前記同期噴射量の燃料を噴射する同期噴射処理と、前記非同期第２噴射量の燃料を噴射する噴射開始時期である非同期第２噴射開始時期を、前記内燃機関の過渡時には定常時よりも遅角側に設定する設定処理と、を含む。

上記構成では、非同期第２噴射量の設定により、非同期第１噴射量と非同期第２噴射量と同期噴射量との和を更新された要求噴射量とすることができる。このため、更新される以前の要求噴射量に基づき非同期第１噴射量を算出し、この量の燃料を噴射することによって燃料の霧化を促進しつつも、噴射量の算出精度の低下を抑制することができる。

ただし、内燃機関の過渡運転時には、非同期第２噴射開始時期が早期であるほど、最終的な要求噴射量の算出に用いられる空気量の予測値の精度が低下する。そこで上記構成では、過渡時には定常時よりも非同期第２噴射開始時期を遅角側とすることにより、定常時においては非同期第２噴射開始時期を進角側として燃料の霧化の促進を図りつつも過渡時における要求噴射量の精度の低下を抑制できる。

一実施形態にかかる制御装置および内燃機関を示す図。 同実施形態における制御装置が実行する処理を示すブロック図。 同実施形態にかかる噴射弁操作処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる水温と非同期第１噴射開始時期の遅角量との関係を示す図。 同実施形態にかかる充填効率と霧化余裕時間との関係を示す図。 同実施形態にかかる噴射開始時期を示すタイムチャート。

以下、内燃機関の制御装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示す内燃機関１０の吸気通路１２には、スロットルバルブ１４が設けられており、スロットルバルブ１４の下流には、ポート噴射弁１６が設けられている。吸気通路１２に吸入された空気とポート噴射弁１６から噴射された燃料とは、吸気バルブ１８の開弁に伴って、シリンダ２０およびピストン２２によって区画された燃焼室２４に流入する。燃焼室２４において、燃料と空気との混合気は、点火装置２６の火花放電によって燃焼に供され、その際生成される燃焼エネルギは、ピストン２２を介してクランク軸２８の回転エネルギに変換される。燃焼に供された混合気は、排気バルブ３０の開弁に伴って、排気として排気通路３２に排出される。排気通路３２には、触媒３４が設けられている。

クランク軸２８の回転動力は、タイミングチェーン３８を介して、吸気側カム軸４０および排気側カム軸４２に伝達される。なお、本実施形態では、吸気側カム軸４０には、吸気側バルブタイミング調整装置４４を介してタイミングチェーン３８の動力が伝達される。吸気側バルブタイミング調整装置４４は、クランク軸２８と吸気側カム軸４０との回転位相差を調整することによって、吸気バルブ１８の開弁タイミングを調整するアクチュエータである。

制御装置５０は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量（トルク、排気成分比率等）を制御するために、上記スロットルバルブ１４や、ポート噴射弁１６、点火装置２６、吸気側バルブタイミング調整装置４４等の内燃機関１０の操作部を操作する。この際、制御装置５０は、クランク角センサ６０の出力信号Ｓｃｒや、エアフローメータ６２によって検出される吸入空気量Ｇａ、スロットルセンサ６４によって検出されるスロットルバルブ１４の開口度ＴＡ、排気通路３２に設けられた空燃比センサ６６によって検出される空燃比Ａｆを参照する。また制御装置５０は、吸気側カム角センサ６８の出力信号Ｓｃａや、水温センサ７０によって検出される内燃機関１０の冷却水の温度（水温ＴＨＷ）、大気圧センサ７２によって検出される大気圧Ｐａ、アクセルセンサ７４によって検出されるアクセルペダルの操作量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）を参照する。

制御装置５０は、ＣＰＵ５２、ＲＯＭ５４および制御装置５０内の各箇所に電力を供給する電源回路５６を備えており、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２が実行することにより、上記制御量の制御を実行する。

図２に、制御装置５０が実行する処理の一部を示す。図２に示す処理は、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２が実行することにより実現される。
吸気位相差算出処理Ｍ１０は、クランク角センサ６０の出力信号Ｓｃｒと吸気側カム角センサ６８の出力信号Ｓｃａとに基づき、クランク軸２８の回転角度に対する吸気側カム軸４０の回転角度の位相差である吸気位相差ＤＩＮを算出する処理である。目標吸気位相差算出処理Ｍ１２は、内燃機関１０の動作点に基づき、目標吸気位相差ＤＩＮ＊を可変設定する処理である。なお、本実施形態では、回転速度ＮＥと充填効率ηとによって動作点を定義している。ここで、ＣＰＵ５２は、回転速度ＮＥを、クランク角センサ６０の出力信号Ｓｃｒに基づき算出し、充填効率ηを回転速度ＮＥおよび吸入空気量Ｇａに基づき算出する。なお、充填効率ηは、燃焼室２４内に充填される空気量を定めるパラメータである。

吸気位相差制御処理Ｍ１４は、吸気位相差ＤＩＮを目標吸気位相差ＤＩＮ＊に制御するために吸気側バルブタイミング調整装置４４を操作すべく、操作信号ＭＳ４を出力する処理である。

開口度目標値設定処理Ｍ１６は、アクセル操作量ＡＣＣＰに基づき、スロットルバルブ１４の開口度の目標値（目標開口度ＴＡ＊）を設定する処理である。具体的には、開口度目標値設定処理Ｍ１６は、たとえば、アクセル操作量ＡＣＣＰが大きい場合に小さい場合よりも目標開口度ＴＡ＊を大きい値に設定する処理である。

遅延処理Ｍ１８は、目標開口度ＴＡ＊を所定の遅延時間遅延させた遅延開口度ＴＡｒを算出する処理である。スロットル制御処理Ｍ２０は、スロットルセンサ６４によって検出される開口度ＴＡを遅延開口度ＴＡｒに制御するために、スロットルバルブ１４を操作すべく、操作信号ＭＳ１を出力する処理である。

ローパスフィルタＭ２２は、実際の開口度ＴＡを目標開口度ＴＡ＊に制御すると仮定した場合、目標開口度ＴＡ＊の変化に対して実際の開口度ＴＡが遅延することに鑑み、目標開口度ＴＡ＊の１次遅れ処理値を予測開口度ＴＡｅとして出力する処理である。

スロットルモデルＭ２４は、後述する処理によって算出される吸気圧Ｐｍ１と、予測開口度ＴＡｅおよび大気圧Ｐａとに基づきスロットルバルブ１４を通過する空気量であるスロットル流量ｍｔを算出する処理である。具体的には、スロットルモデルＭ２４は、大気圧Ｐａが高い場合に低い場合よりもスロットル流量ｍｔを大きい値に算出し、吸気圧Ｐｍ１が高い場合に低い場合よりもスロットル流量ｍｔを小さい値に算出し、予測開口度ＴＡｅが大きい場合に小さい場合よりもスロットル流量ｍｔを大きい値に算出する処理である。具体的には、スロットルモデルＭ２４は、入力パラメータである予測開口度ＴＡｅ、大気圧Ｐａおよび吸気圧Ｐｍ１と、出力パラメータであるスロットル流量ｍｔとを関係づけるモデル式に基づきスロットル流量ｍｔを算出する処理である。なお、モデル式は、上記入力パラメータと出力パラメータとを直接結び付ける式とは限らず、たとえば式の係数が、入力パラメータによって可変設定されるものであってもよい。

インマニモデルＭ２６は、後述する処理によって算出される閉弁時流入空気量Ｍｃ１と、スロットル流量ｍｔとに基づき、上記吸気圧Ｐｍ１を算出する処理である。閉弁時流入空気量Ｍｃ１は、１燃焼サイクルにおける燃焼室２４への流入空気量のうち吸気バルブ１８の閉弁時期までに吸気通路１２に吹き戻された量を除いた値である。具体的には、インマニモデルＭ２６は、スロットル流量ｍｔから閉弁時流入空気量Ｍｃ１を減算した値が大きい場合に小さい場合よりも吸気圧Ｐｍ１の増加速度が大きくなるように上記吸気圧Ｐｍ１を算出する処理である。

吸気弁モデルＭ２８は、吸気圧Ｐｍ１と、吸気位相差ＤＩＮと、回転速度ＮＥとに基づき、上記閉弁時流入空気量Ｍｃ１を算出する処理である。吸気弁モデルＭ２８は、吸気圧Ｐｍ１が高い場合に低い場合よりも閉弁時流入空気量Ｍｃ１を大きい値に算出する処理である。また、吸気弁モデルＭ２８は、吸気位相差ＤＩＮが、吸気バルブ１８の閉弁時期をＢＤＣよりも遅角側とする場合、より遅角側であるほど、閉弁時流入空気量Ｍｃ１を小さい値に算出する処理である。

定常値補正処理Ｍ３０は、吸入空気量Ｇａや開口度ＴＡに基づき、定常状態において、吸気圧Ｐｍ１を吸入空気量Ｇａに応じた値となるように補正するための補正量ΔＰｍを算出する処理である。補正処理Ｍ３２は、吸気圧Ｐｍ１から補正量ΔＰｍを減算することによって吸気圧Ｐｍを算出する処理である。吸気圧Ｐｍは、定常状態においては吸入空気量Ｇａから把握される吸気圧に一致し、過渡状態においては吸気圧Ｐｍ１の応答性を重視した値となっている。

上記定常値補正処理Ｍ３０は、たとえば吸気圧の推定処理として、次の２つの処理を実行し、それらの差を補正量ΔＰｍとして算出する処理とすればよい。すなわち、第１の推定処理は、スロットルモデルＭ２４、インマニモデルＭ２６および吸気弁モデルＭ２８と同様のモデルを用いるものの、予測開口度ＴＡｅに代えて開口度ＴＡを入力とする処理である。一方、第２の推定処理は、インマニモデルＭ２６および吸気弁モデルＭ２８と同様のモデルを用い、スロットル流量ｍｔに代えて吸入空気量Ｇａを入力とする処理である。ここで、第１の推定処理によって推定される吸気圧は、定常状態においてはスロットル流量ｍｔ相当の量に基づく吸気圧となるため、補正量ΔＰｍは、定常状態においてはスロットル流量ｍｔの吸入空気量Ｇａに対する誤差を補償する値となる。一方、過渡時においては、第１の推定処理によって推定される吸気圧の応答性は第２の推定処理によって推定された吸気圧の応答性に近似するため、補正量ΔＰｍは、過渡時においては吸気圧Ｐｍに吸気圧Ｐｍ１の変化を顕在化させることができる値となっている。

吸気弁モデルＭ３４は、吸気圧Ｐｍと、吸気位相差ＤＩＮと、回転速度ＮＥとを入力パラメータとし、入力パラメータに基づき、出力パラメータとしての閉弁時流入空気量Ｍｃを算出する処理である。吸気弁モデルＭ３４は、吸気弁モデルＭ２８とは入力パラメータが相違するものの、入力パラメータに基づき出力パラメータを算出する処理自体は同様の処理を実行する部分である。

閉弁時流入空気量Ｍｃは、燃焼室２４に吸入されている空気量の予測値であり、詳しくは上記遅延時間だけ未来におけるスロットルバルブ１４の状態を反映した予測値となっている。これは、スロットルバルブ１４が遅延開口度ＴＡｒに制御されている一方、閉弁時流入空気量Ｍｃは、スロットルバルブ１４の開口度が目標開口度ＴＡ＊に制御される場合の値であるからである。

噴射弁操作処理Ｍ３６は、閉弁時流入空気量Ｍｃ、吸気位相差ＤＩＮ、回転速度ＮＥ、水温ＴＨＷ、および空燃比Ａｆを取り込み、ポート噴射弁１６を操作する処理である。噴射弁操作処理Ｍ３６は、１燃焼サイクルにおいて要求される燃料量である要求噴射量Ｑｄの燃料を吸気非同期噴射と吸気同期噴射とに分割して噴射する処理である。

ここで、吸気同期噴射は、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が吸気バルブ１８の開弁前の位置（吸気ポートの下流端、換言すれば燃焼室２４への入り口部分）に到達する期間が吸気バルブ１８の開弁期間に収まるように燃料を噴射するものである。ここで、「到達する期間」の始点は、ポート噴射弁１６から噴射された燃料のうちの最も早いタイミングで噴射された燃料が開弁前の位置に到達するタイミングであり、終点は、ポート噴射弁１６から噴射された燃料のうちの最も遅いタイミングで噴射された燃料が開弁前の位置に到達するタイミングである。これに対し、吸気非同期噴射は、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が吸気バルブ１８が開弁する前に吸気バルブ１８に到達するように燃料を噴射するものである。換言すれば、吸気非同期噴射は、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が、吸気バルブ１８が開弁するまでは吸気通路１２内で滞留し、開弁した後に燃焼室２４内に流入する噴射である。なお、本実施形態において吸気非同期噴射は、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が吸気バルブ１８の開弁前の位置に到達する期間が吸気バルブ１８の閉弁期間に収まるように燃料を噴射するものとする。

本実施形態において吸気非同期噴射と吸気同期噴射とを実行するマルチ噴射処理は、ＰＮを低減することを狙って実行される。すなわち、水温ＴＨＷがある程度低い場合、充填効率ηがある程度大きい領域においてシングル噴射処理を実行すると、ＰＮが増加する傾向がある。これは、充填効率ηが大きい場合には小さい場合よりもポート噴射弁１６から噴射される燃料量が大きい値となり、結果、吸気通路１２に付着する燃料量が多くなることに起因していると考えられる。詳しくは、吸気通路１２に付着した燃料量がある程度多くなる場合、付着した燃料のせん断によって、付着した燃料の一部が液滴のまま燃焼室２４に流入するためであると推察される。そこで本実施形態では、ポート噴射弁１６から噴射される燃料量の一部を、吸気同期噴射によって噴射することにより吸気通路１２に付着する燃料量を低減させ、ひいてはＰＮの低減を図る。

図３に、噴射弁操作処理Ｍ３６の処理の手順を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」を付与した数字によって各処理のステップ番号を表現する。

図３に示す一連の処理において、ＣＰＵ５２は、まず、２回の吸気非同期噴射のうちの１回目の噴射開始時期である、非同期第１噴射開始時期Ｉｎｓ１を算出する（Ｓ１０）。ここで、ＣＰＵ５２は、図４に示すように、水温ＴＨＷが高い場合に低い場合よりも吸気バルブ１８の閉弁タイミングＩＶＣに対する遅角量を大きい値に設定する。これは、水温ＴＨＷが低い場合には高い場合よりも噴射された燃料が霧化しにくいため、霧化時間を確保すべく、圧縮上死点となるまでの期間を長くすることを狙ったものである。

そしてＣＰＵ５２は、非同期第１噴射開始時期Ｉｎｓ１に燃料の噴射が間に合うタイミングで、上記閉弁時流入空気量Ｍｃに基づき、要求噴射量Ｑｄを算出する（Ｓ１２）。具体的には、ＣＰＵ５２は、まず、燃焼室２４内に充填される空気量の最大値に対する閉弁時流入空気量Ｍｃの割合から充填効率ηを算出し、充填効率ηに、同充填効率ηの１単位に対して空燃比を目標空燃比とするうえで必要な噴射量を乗算することによってベース噴射量Ｑｂを算出する。次にＣＰＵ５２は、ベース噴射量Ｑｂに、補正係数Ｋｃを乗算することによって、要求噴射量Ｑｄを算出する。本実施形態では、補正係数Ｋｃを、フィードバック補正係数ＫＡＦと低温増量係数Ｋｗとの積とする。ここで、フィードバック補正係数ＫＡＦは、空燃比Ａｆを目標値にフィードバック制御するための操作量としてのベース噴射量Ｑｂの補正係数である。また、低温増量係数Ｋｗは、水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりもベース噴射量Ｑｂを増量する係数である。低温増量係数Ｋｗは、燃焼室２４に流入する燃料のうち燃焼に寄与しない燃料量を補償するためのものである。

次にＣＰＵ５２は、要求噴射量Ｑｄに第１噴射割合Ｋ１を乗算した値を、１回目の吸気非同期噴射の噴射量である非同期第１噴射量Ｑｎｓ１に代入する（Ｓ１４）。第１噴射割合Ｋ１は、「０」よりも大きく「１」よりも小さい値であり、要求噴射量Ｑｄのうちの非同期第１噴射量Ｑ１の割合を定めるものである。

ＣＰＵ５２は、Ｓ１４の処理が完了すると、非同期第１噴射開始時期Ｉｎｓ１となるまで待機し（Ｓ１６：ＮＯ）、非同期第１噴射開始時期となる場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、非同期第１噴射量Ｑｎｓ１の燃料を噴射すべくポート噴射弁１６に操作信号ＭＳ２を出力して１回目の吸気非同期噴射を実行する（Ｓ１８）。

次にＣＰＵ５２は、２回目の吸気非同期噴射の噴射開始時期である非同期第２噴射開始時期Ｉｎｓ２を算出する（Ｓ２０）。ＣＰＵ５２は、非同期第２噴射開始時期Ｉｎｓ２を、基準となるタイミングに対して、飛行時間と、燃料噴射時間と、無効噴射時間と、霧化余裕時間との和だけ離間したタイミングに設定する。ここで、飛行時間は、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が吸気通路１２における流体の流通方向に直交する断面の図心付近に到達するまでに要する時間のことである。また、無効噴射時間は、ポート噴射弁１６を開弁させる操作信号ＭＳ２を出力してからポート噴射弁１６が実際に噴射を開始するまでの時間のことである。また、霧化余裕時間は、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が霧化するまでに要する時間から飛行時間を減算した値である。図５に示すように、ＣＰＵ５２は、充填効率ηが大きい場合に小さい場合よりも霧化余裕時間を長い値とする。

ＣＰＵ５２は、基準となるタイミングとして、図６に示す一対のタイミングのいずれかを用いる。ここで、第１のタイミングは、非同期第１噴射開始時期Ｉｎｓ１である。この場合、ＣＰＵ５２は、燃料噴射時間を、非同期第１噴射量Ｑｎｓ１の燃料を噴射するのに要する時間とする。したがって、ＣＰＵ５２は、非同期第２噴射開始時期Ｉｎｓ２を、非同期第１噴射開始時期Ｉｎｓ１に対して、非同期第１噴射量Ｑｎｓ１の燃料噴射時間と、無効噴射時間と、霧化余裕時間との和である遅延時間Ｂ１だけ遅延したタイミングとする。図６には、このタイミングを、非同期第２噴射開始時期Ｉｎｓ２（１）と記載している。これは、クランク角に換算すると、非同期第１噴射開始時期Ｉｎｓ１に対して「Ｂ１・ＮＥ・３６０／６０」だけ遅角した角度となる。なお、ここでは、回転速度ＮＥを、１秒当たりの回転数としている。

第２のタイミングは、吸気同期噴射の噴射開始時期である同期噴射開始時期Ｉｓである。ＣＰＵ５２は、同期噴射開始時期Ｉｓを算出すべく、まず、ポート噴射弁１６から噴射された燃料のうち最も遅いタイミングで噴射された燃料が吸気バルブ１８の閉弁期間における位置に到達するタイミングの目標値である図６に示す到達終了時期ＡＥｓを算出する。そしてＣＰＵ５２は、到達終了時期ＡＥｓと同期噴射量Ｑｓと回転速度ＮＥとに基づき、同期噴射開始時期Ｉｓを算出する。詳しくはＣＰＵ５２は、同期噴射量Ｑｓから定まるポート噴射弁１６による噴射時間と、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が吸気バルブ１８の閉弁時の位置に到達するまでの時間等を加算した値だけ、到達終了時期ＡＥｓに対して進角したタイミングを同期噴射開始時期Ｉｓとする。なお、同期噴射量Ｑｓは、この時点では正確にはわかっていないが、最新の閉弁時流入空気量Ｍｃ等に基づき、後述するＳ２４の処理と同様の処理によって暫定的に定められた値を用いればよい。なお、到達終了時期ＡＥｓは、たとえば回転速度ＮＥや充填効率η等に基づき算出すればよい。

ＣＰＵ５２は、第２のタイミングを用いる場合、噴射時間を、２回目の吸気非同期噴射の噴射量である非同期第２噴射量Ｑｎｓ２の噴射時間とする。なお、この時点では、非同期第２噴射量Ｑｎｓ２は正確にはわかっていないが、後述するＳ２６の処理と同様の処理によって、暫定的に算出された非同期第２噴射量Ｑｎｓ２を用いればよい。そしてＣＰＵ５２は、図６に示すように、非同期第２噴射開始時期Ｉｎｓ２を、同期噴射開始時期Ｉｓに対して、非同期第２噴射量Ｑｎｓ２の燃料噴射時間と、無効噴射時間と、霧化余裕時間との和である先行時間Ｂ２だけ先行したタイミングとする。図６には、このタイミングを、非同期第２噴射開始時期Ｉｎｓ２（２）と記載している。これは、クランク角に換算すると、同期噴射開始時期Ｉｓに対して「Ｂ２・ＮＥ・３６０／６０」だけ進角した角度となる。

ＣＰＵ５２は、定常状態においては、第１のタイミングを用いる。これに対し、ＣＰＵ５２は、過渡時においては、第２のタイミングを用いる。ここでＣＰＵ５２は、充填効率ηの単位時間当たりの変化量が所定量以上である場合や、回転速度ＮＥの単位時間当たりの変化量が所定量以上である場合、開口度ＴＡの単位時間当たりの変化量が所定量以上である場合、図示しない変速装置の変速状態が変化する場合に、過渡時と判定する。

図３に戻り、ＣＰＵ５２は、非同期第２噴射開始時期Ｉｎｓ２において燃料噴射を開始することが可能なタイミングであって極力遅角したタイミングにおいて、Ｓ１２の処理以降に新たに算出された閉弁時流入空気量Ｍｃのうち適切な値に基づき要求噴射量Ｑｄを更新する（Ｓ２２）。この処理は、要求噴射量Ｑｄとしてより精度の高い値に更新する処理である。

そしてＣＰＵ５２は、回転速度ＮＥ、充填効率η、水温ＴＨＷおよび吸気位相差ＤＩＮに基づき、同期噴射量Ｑｓを算出する（Ｓ２４）。詳しくは、回転速度ＮＥ、充填効率η、水温ＴＨＷおよび吸気位相差ＤＩＮを入力変数とし、同期噴射量Ｑｓを出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ５４に記憶された状態で、ＣＰＵ５２により同期噴射量Ｑｓがマップ演算される。

なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とし、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。

次にＣＰＵ５２は、Ｓ２２の処理によって更新された要求噴射量Ｑｄから、非同期第１噴射量Ｑｎｓ１と同期噴射量Ｑｓとを減算した値を、非同期第２噴射量Ｑｎｓ２に代入する（Ｓ２６）。これにより、非同期第１噴射量Ｑｎｓ１と、非同期第２噴射量Ｑｎｓ２と、同期噴射量Ｑｓとの和は、Ｓ２２の処理によって更新された要求噴射量Ｑｄとなる。すなわち、１燃焼サイクルにおいて噴射される総噴射量が、Ｓ２２の処理によって更新された要求噴射量Ｑｄに基づき定まることとなる。

そして、ＣＰＵ５２は、２回目の吸気非同期噴射の噴射開始時期である非同期第２噴射開始時期となるまで待機し（Ｓ２８：ＮＯ）、非同期第２噴射開始時期となると（Ｓ２８：ＹＥＳ）、ポート噴射弁１６に操作信号ＭＳ２を出力してポート噴射弁１６から非同期第２噴射量Ｑｎｓ２の燃料を噴射させる（Ｓ３０）。次に、ＣＰＵ５２は、同期噴射開始時期Ｉｓとなるまで待機し（Ｓ３２：ＮＯ）、同期噴射開始時期Ｉｓとなると（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ポート噴射弁１６に操作信号ＭＳ２を出力してポート噴射弁１６から同期噴射量Ｑｓの燃料を噴射させる（Ｓ３４）。

なお、ＣＰＵ５２は、Ｓ３４の処理が完了する場合、図３に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。

ＣＰＵ５２は、非同期第１噴射開始時期Ｉｎｓ１を、非同期第１噴射量Ｑｎｓ１の燃料の霧化時間を十分に確保できる時期とする一方、非同期第２噴射開始時期Ｉｎｓ２を、霧化時間を確保しつつも閉弁時流入空気量Ｍｃの精度を確保できる時期以降とする。ここで、非同期第１噴射開始時期Ｉｎｓ１に先立つＳ１２の処理がなされるタイミングにおいては、閉弁時流入空気量Ｍｃの誤差が大きいものの、非同期第２噴射開始時期Ｉｎｓ２に先立つＳ２２の処理がなされるタイミングにおいては、閉弁時流入空気量Ｍｃの誤差が抑制されている。そして、非同期第１噴射量Ｑｎｓ１と非同期第２噴射量Ｑｎｓ２と同期噴射量Ｑｓとの和が、Ｓ２２の処理によって算出された要求噴射量Ｑｄとなる。このため、噴射量の算出精度を確保することと燃料の霧化を促進することとの好適な両立を図ることができる。

特に、本実施形態では、閉弁時流入空気量Ｍｃの誤差が定常時と比較して大きくなる傾向がある過渡時においては、上記第２のタイミングに基づき、非同期第２噴射開始時期Ｉｎｓ２を算出する。図６に示すように、第２のタイミングに基づき算出される非同期第２噴射開始時期Ｉｎｓ２（２）は、第１のタイミングに基づき算出される非同期第２噴射開始時期Ｉｎｓ２（１）よりも遅角側となる。このため、ＣＰＵ５２は、過渡時においては、定常時よりも非同期第２噴射開始時期Ｉｎｓ２をより遅角側とすることとなる。このため、過渡時における要求噴射量Ｑｄの精度の低下を十分に抑制できる。

＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。マルチ噴射処理は、図３に示した処理に対応する。要求噴射量算出処理は、Ｓ１２の処理に対応し、非同期第１噴射処理は、Ｓ１８の処理に対応し、更新処理は、Ｓ２２の処理に対応し、同期算出処理は、Ｓ２４の処理に対応し、非同期第２噴射処理は、Ｓ３０の処理に対応し、同期噴射処理は、Ｓ３４の処理に対応する。設定処理は、Ｓ２０の処理および図５、図６によって示される処理に対応する。

＜その他の実施形態＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・非同期第２噴射開始時期Ｉｎｓ２の算出手法としては、上記実施形態で例示したものに限らず、たとえば定常時における基準値に対して過渡時には所定角度だけ遅角した時期に算出する処理であってもよい。

・Ｓ２０の処理に用いる同期噴射開始時期Ｉｓを、ＢＴＤＣ２７０°ＣＡに対して、同期噴射量Ｑｓの噴射時間と飛行時間と霧化余裕時間と無効噴射時間だけ進角した時期としてもよい。

１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…スロットルバルブ、１６…ポート噴射弁、１８…吸気バルブ、２０…シリンダ、２２…ピストン、２４…燃焼室、２６…点火装置、２８…クランク軸、３０…排気バルブ、３２…排気通路、３４…触媒、３８…タイミングチェーン、４０…吸気側カム軸、４２…排気側カム軸、４４…吸気側バルブタイミング調整装置、５０…制御装置、５２…ＣＰＵ、５４…ＲＯＭ、５６…電源回路、６０…クランク角センサ、６２…エアフローメータ、６４…スロットルセンサ、６６…空燃比センサ、６８…吸気側カム角センサ、７０…水温センサ、７２…大気圧センサ、７４…アクセルセンサ。

Claims (1)

1. 吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備える内燃機関に適用され、
   吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射の噴射量である同期噴射量と、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射の噴射量である非同期噴射量とに１燃焼サイクルにおいて要求される燃料量である要求噴射量を分割し、前記ポート噴射弁を操作して前記吸気非同期噴射、前記吸気同期噴射の順に実行するマルチ噴射処理を実行し、
   前記マルチ噴射処理は、
   燃焼室に流入する空気量の予測値に基づき、前記要求噴射量を算出する要求噴射量算出処理と、
   前記要求噴射量に基づき、前記非同期噴射量の一部である非同期第１噴射量の燃料を噴射する非同期第１噴射処理と、
   前記非同期第１噴射処理の後に前記要求噴射量を更新する更新処理と、
   前記同期噴射量を算出する同期算出処理と、
   更新された前記要求噴射量から前記非同期第１噴射量と前記同期噴射量とを減算した値である非同期第２噴射量の燃料を噴射する非同期第２噴射処理と、
   前記非同期第２噴射処理の後に前記同期噴射量の燃料を噴射する同期噴射処理と、
   前記非同期第２噴射量の燃料を噴射する噴射開始時期である非同期第２噴射開始時期を、前記内燃機関の過渡時には定常時よりも遅角側に設定する設定処理と、を含む内燃機関の制御装置。