JP4429078B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気通路に燃料を噴射する吸気噴射用インジェクタと、燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタとを備える内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。

内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタと、吸気ポートなどの吸気通路に燃料を噴射する吸気噴射用インジェクタとを備え、これら各インジェクタから噴射される燃料の噴射割合を機関運転状態に基づいて可変設定する内燃機関が知られている（特許文献１等）。
特開平５−２３１２２１号公報

ところで、上述したような内燃機関において、筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射から吸気噴射用インジェクタによる燃料噴射に切り替えられたとき、或いは吸気噴射用インジェクタの噴射割合が増大されたときなどのように、吸気噴射用インジェクタの燃料噴射量が増大されたときには、吸気通路内壁への付着燃料の量もある程度まで増大する。そのため、このような燃料噴射量の変更時には、機関運転状態に基づいて吸気噴射用インジェクタの燃料噴射量を算出しても、実際に燃焼室へ供給される燃料量は不足するようになる。

このような吸気通路内壁への燃料付着による輸送遅れは、吸気噴射用インジェクタのみを備える内燃機関でもみられるが、筒内噴射用インジェクタと吸気噴射用インジェクタとを備える内燃機関では特に制御を考慮する必要がある。

即ち、該内燃機関では筒内噴射用インジェクタからのみ燃料が噴射されており、吸気噴射用インジェクタからは燃料が噴射されていない状態や、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量が多く、吸気噴射用インジェクタの燃料噴射量が少ない状態などがあり、機関運転中にあって吸気通路の内壁に付着している燃料の量が比較的少ない場合がある。そのため、筒内噴射用インジェクタと吸気噴射用インジェクタとを備える内燃機関では、吸気噴射用インジェクタの燃料噴射量が増大されたときに輸送遅れ分を補う必要がある。

ここで上記内壁に付着する燃料分を考慮し、吸気噴射用インジェクタの燃料噴射量を増量補正するといった処理が従来行われているが、単に燃料噴射量を増量補正しても燃料の気化時間が十分に確保されていなければ、燃焼に寄与する燃料を十分に増量することはできない。そこで、例えば燃料の気化不足を補うための燃料増量をさらに行うといった処理が必要になる。しかしながらこのような処理は、燃焼室から排出される未燃燃料の増大を招き、排気エミッションが悪化するおそれがある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、吸気噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、吸気噴射用インジェクタの燃料噴射量が増大されるときの排気エミッションの悪化を好適に抑制す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、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する吸気噴射用インジェクタと、燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタとを備え、機関回転速度が減少するほど前記吸気噴射用インジェクタの噴射割合を増大させるとともに前記筒内噴射用インジェクタの噴射割合を減少させる内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記吸気噴射用インジェクタの噴射割合を増大させないときには、前記吸気噴射用インジェクタにて機関運転状態に応じた量の燃料を一括して噴射する基本噴射を実行し、前記吸気噴射用インジェクタの噴射割合を増大させるとともに前記筒内噴射用インジェクタの噴射割合を減少させるときには、前記吸気噴射用インジェクタから噴射される燃料の増量を、機関運転状態に応じた量の燃料を噴射する本噴射と、これに先立って実行される予備噴射とに分けて行い、前記基本噴射又は前記本噴射を実行してから前記筒内噴射用インジェクタの燃料噴射を実行する間における機関回転速度の減少量が大きいほど、次回の前記吸気噴射用インジェクタによる燃料噴射では前記予備噴射の噴射量を増量することをその要旨とする。

同構成では、吸気噴射用インジェクタから噴射される燃料を増量する際、上記本噴射に先立って予備噴射を実行するようにしており、これにより予備噴射にて噴射された燃料の気化時間が十分に確保されるようになる。従って、気化時間の不足を補うための燃料増量を行うことなく、燃焼に寄与する燃料の増量を行うことができるようになる。そのため、燃焼室から排出される未燃燃料の増大が抑えられ、排気エミッションの悪化を好適に抑制することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記予備噴射にて噴射される燃料量は、前記吸気通路の内壁に付着する燃料に相当する量とされることをその要旨とする。

同構成によれば、予備噴射にて噴射された燃料が上記未燃燃料として排出されることを好適に抑制することができるようになる。なお、このような燃料量は機関運転状態に基づいて求めることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記吸気噴射用インジェクタの燃料噴射が実行されてから前記筒内噴射用インジェクタの燃料噴射が実行される直前までの間に機関運転状態が変化した場合には、前記吸気噴射用インジェクタの燃料噴射が実行された後に実施される前記筒内噴射用インジェクタの燃料噴射についてその燃料噴射量を、同機関運転状態の変化に伴う前記吸気噴射用インジェクタの燃料噴射量のずれを補償するために算出される補正値にて補正することをその要旨とする。

上記吸気噴射用インジェクタの燃料噴射が実行された後、その噴射された燃料が燃焼される前に機関運転状態が変化すると、吸気噴射用インジェクタから噴射された燃料の量と変化後の機関運転状態との対応関係にずれが生じ、燃焼状態が悪化するおそれがある。この点上記構成では、このようなずれを補償するための補正値を算出し、同補正値を用いて筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量を補正するようにしている。そのため、上記ずれによる吸気噴射用インジェクタの燃料噴射量の過不足、いわば制御遅れによる同燃料噴射量の過不足を補うことができるようになり、燃焼状態を好適なものにすることができるようになる。

なお上記補正値は、請求項４に記載の発明によるように、機関回転速度及び吸入空気量の少なくともいずれか一方の変化量に基づいて求めることにより、機関運転状態の変化に伴って生じる上記ずれに対し、これを補償する好適な値を算出することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記噴射割合は機関の冷却水温に基づいて変更されることをその要旨とする。

筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射は、吸気噴射用インジェクタによる燃料噴射と比較して燃料の気化時間が確保しにくいため、機関温度が低くなるほど、すなわち機関の冷却水温が低くなるほど、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料の気化状態は悪化する傾向にある。そこで上記構成では、吸気噴射用インジェクタ及び筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料の噴射割合を機関の冷却水温に基づいて変更するようにしている。より好適には、請求項６に記載の発明によるように、冷却水温が低くなるほど吸気噴射用インジェクタからの噴射割合を増大させるとともに筒内噴射用インジェクタからの噴射割合を減少させることにより、各インジェクタから噴射される燃料を好適に気化させることができるようになり、ひいてはこれら各インジェクタを備える内燃機関にあって、冷却水温が排気エミッションに与える悪影響を抑制することができるようになる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記噴射割合は機関負荷及び機関回転速度に基づいて変更されることをその要旨とする。

筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射を実行すると、その噴射された燃料の気化潜熱により燃焼室内の空気を冷却することができるため、吸気の充填効率等を向上させることができる。そこで上記構成では、吸気噴射用インジェクタ及び筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料の噴射割合を機関負荷及び機関回転速度に基づいて変更するようにしている。より好適には、請求項８に記載の発明によるように、機関負荷及び機関回転速度の少なくとも一方が高くなるほど筒内噴射用インジェクタからの噴射割合を増大させるとともに吸気噴射用インジェクタからの噴射割合を減少させることにより、燃焼室内の空気の温度が高くなりやすい機関の高負荷時、あるいは高回転速度時ほど筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料の量が増大されるようになり、機関の高負荷時、あるいは高回転速度時における吸気の充填効率等を向上させることができるようになる。

なお、機関負荷を示すパラメータとしては、例えば機関の吸入空気量等を用いることができる。

以下、この発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図８を併せ参照して説明する。
図１は、本実施形態にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置が適用される内燃機関１１の概略構成を示している。

同図１に示されるように、この装置は多気筒の内燃機関１１を中心として構成されている。この内燃機関１１は、複数の気筒１２（図１ではそのうちの１つのみを図示）内にピストン１３を備えている。ピストン１３は、内燃機関１１の出力軸であるクランクシャフト１５にコンロッド１４を介して連結され、そのコンロッド１４によりピストン１３の往復運動がクランクシャフト１５の回転運動に変換されるようになっている。

上記各気筒１２内にあってピストン１３の上方には、燃焼室１６が区画形成されている。この燃焼室１６には、筒内噴射用インジェクタ１７が各気筒１２ごとに取り付けられている。筒内噴射用インジェクタ１７には、燃料供給機構を通じて所定の高圧燃料が供給されている。そして、この筒内噴射用インジェクタ１７の開弁駆動により、燃料が燃焼室１６内に直接噴射供給される。すなわち「筒内噴射」が実施される。

また、燃焼室１６には、その内部に形成される燃料と空気とからなる混合気に対して点火を行う点火プラグ１８が取り付けられている。この点火プラグ１８による上記混合気への点火タイミングは同点火プラグ１８の上方に設けられたイグナイタ１９によって調整される。

更に、上記燃焼室１６には、吸気通路２０及び排気通路２１が連通されている。そして、燃焼室１６と吸気通路２０との連通部分、すなわち吸気ポート２０ａには、同吸気ポート２０ａに燃料を噴射する吸気噴射用インジェクタとしてのポート噴射用インジェクタ２２がこれも各気筒ごとに設けられている。このポート噴射用インジェクタ２２には、周知の機構を通じて所定圧の燃料が供給されている。そして、このポート噴射用インジェクタ２２の開弁駆動に伴って、燃料が吸気ポート２０ａに噴射される。すなわち「ポート噴射」が実施される。

また、吸気通路２０には燃焼室１６に導入される空気量を調量するスロットルバルブ２３が設けられている。
内燃機関１１の機関制御は、電子制御装置３０により行われている。電子制御装置３０は、機関制御に係る各種処理を実施する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、制御用のプログラムや機関制御に必要な情報を記憶するメモリ、筒内噴射用インジェクタ１７やポート噴射用インジェクタ２２の駆動回路、並びにイグナイタ１９等の駆動回路等を備えて構成されている。

電子制御装置３０には、機関運転状態を検出する各種のセンサが接続されている。例えばクランクセンサ３１により、機関出力軸であるクランクシャフト１５のクランク角が検出され、その検出値から機関回転速度ＮＥが算出される。またアクセルセンサ３２により、アクセル操作量が検出される。これ以外にも、電子制御装置３０には、吸入空気量Ｑａを検出するエアフロメータ３３、内燃機関１１の冷却水の温度（冷却水温Ｔｗ）を検出する水温センサ３４、スロットルバルブ２３の開度を検出するスロットルセンサ３５等、機関制御に必要なセンサの検出信号が入力されている。そして電子制御装置３０は、そうした各種センサの検出信号によって把握される内燃機関１１の運転状況に応じて、燃料噴射制御や点火時期制御を始めとする各種機関制御を実施する。

次に、電子制御装置３０による内燃機関１１の燃料噴射制御について説明する。
本実施形態における内燃機関１１ではポート噴射による燃料噴射量及び筒内噴射による燃料噴射量について、それら噴射割合を機関運転状態に応じて適宜変更するようにしており、これに混合気の均質性確保と高負荷領域等での内燃機関１１の出力向上とを図るようにしている。

すなわち、ポート噴射用インジェクタ２２を用いた燃料噴射では、筒内噴射用インジェクタ１７を用いた燃料噴射と比較して混合気の均質性を確保しやすい。このため、低負荷から中負荷の運転領域においては、ポート噴射用インジェクタ２２からの噴射割合を大きくすることにより、混合気の均質性が確保される。一方、筒内噴射用インジェクタ１７を用いた燃料噴射では、ポート噴射用インジェクタ２２を用いた燃料噴射と比較して、燃料の気化潜熱による混合気の冷却効果が得られる。このため、高負荷運転領域においては、筒内噴射用インジェクタ１７の噴射割合を大きくすることにより吸気の充填効率を増大させ、もって機関出力の向上を図るようにしている。

ところで、筒内噴射用インジェクタ１７による燃料噴射からポート噴射用インジェクタ２２による燃料噴射に切り替えられたとき、あるいはポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射割合が増大されたときなどのように、ポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量が増大されたときには、吸気通路２０の内壁に付着する燃料量もある程度まで増大する。そのため、このような燃料噴射量の変更時には、機関運転状態に基づいてポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量を算出しても、実際に燃焼室１６へ供給される燃料量は不足するようになる。

このような吸気通路内壁への燃料付着による輸送遅れは、吸気噴射用インジェクタのみを備える内燃機関でもみられるが、筒内噴射用インジェクタと吸気噴射用インジェクタとを備える本実施形態の内燃機関１１では特にその制御を考慮する必要がある。

すなわちこのような内燃機関１１では、筒内噴射用インジェクタ１７からのみ燃料が噴射されており、ポート噴射用インジェクタ２２からは燃料が噴射されていない状態や、筒内噴射用インジェクタ１７の燃料噴射量が多く、ポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量が少ない状態などがある。そのため、機関運転中にあって吸気通路２０の内壁に付着している燃料の量が比較的少ない場合があり、同内燃機関１１では、ポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量が増大されたときに輸送遅れ分を補う必要がある。

ここで上記内壁に付着する燃料分を考慮し、ポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量を増量補正するといった処理を行うことも考えられるが、単に燃料噴射量を増量補正しても燃料の気化時間が十分に確保されていなければ、燃焼に寄与する燃料を十分に増量することはできない。そのため、例えば燃料の気化不足を補うための燃料増量をさらに行うといった処理が必要になる。しかしながらこのような処理は燃焼室から排出される未燃燃料の増大を招き、排気エミッションが悪化するおそれがある。

他方、ポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射が実行された後、その噴射された燃料が燃焼される前に機関運転状態が変化すると、ポート噴射用インジェクタ２２から噴射された燃料の量と変化後の機関運転状態との対応関係にずれが生じ、燃焼状態が悪化するおそれがある。

さらに、筒内噴射用インジェクタ１７による燃料噴射は、ポート噴射用インジェクタ２２による燃料噴射と比較して燃料の気化時間が確保しにくいため、機関温度が低くなるほど、すなわち機関の冷却水温が低くなるほど、筒内噴射用インジェクタ１７から噴射された燃料の気化状態は悪化し、これにより排気エミッションも悪化する傾向にある。

そこで本実施形態では、以下のような燃料噴射制御を実施することにより、これら不具合の発生を抑えるようにしている。
図２及び図３は、本実施形態における燃料噴射制御についてその処理手順を示している。なおり、本処理は電子制御装置３０によって所定時間毎に繰り返し実行される。

本処理が開始されるとまず、冷却水温Ｔｗが読み込まれ（Ｓ１１０）、この冷却水温Ｔｗに基づいてポート噴射補正係数Ｋｐｔｗ及び筒内噴射補正係数Ｋｃｔｗが算出される（Ｓ１２０）。

これらポート噴射補正係数Ｋｐｔｗ及び筒内噴射補正係数Ｋｃｔｗは、ポート噴射用インジェクタ２２及び筒内噴射用インジェクタ１７のそれぞれから上記燃焼室１６に供給される燃料の比率、すなわち各インジェクタから噴射される燃料噴射量の噴射割合を補正する係数である。これらポート噴射補正係数Ｋｐｔｗ及び筒内噴射補正係数Ｋｃｔｗは、電子制御装置３０のメモリにマップとして記憶されており、図４に示すように、冷却水温Ｔｗが低くなるほどポート噴射用インジェクタ２２からの噴射割合は増大されるとともに筒内噴射用インジェクタ１７からの噴射割合は減少されるように設定されている。なお、この図４に示すような冷却水温の変化に対する噴射割合の変化態様は一例であり、この他の態様を適宜設定することもできる。

このように、吸気噴射用および筒内噴射用の各インジェクタ２２、１７から噴射される燃料の噴射割合を冷却水温Ｔｗに基づいて変更することにより、各インジェクタから噴射される燃料を十分に気化させることができるようになる。すなわち、上述したように冷却水温Ｔｗが低くなるほど筒内噴射用インジェクタ１７から噴射された燃料の気化状態は悪化する。一方、ポート噴射用インジェクタ２２から噴射された燃料はこれが燃焼されるまでの間にある程度の時間があるため、筒内噴射用インジェクタ１７による燃料噴射と比較して、冷却水温低温時における燃料の気化状態は良好となる。そこで、冷却水温Ｔｗが低くなるほどポート噴射用インジェクタ２２からの噴射割合を増大させるとともに筒内噴射用インジェクタ１７からの噴射割合を減少させることにより、各インジェクタから噴射される燃料は十分に気化される。そのため、これら上記各インジェクタ２２、１７を備える内燃機関１１にあって、排気エミッションに与える冷却水温Ｔｗの悪影響が抑制され、例えば冷間始動時における未燃燃料の排出が抑制される。ちなみに、ポート噴射補正係数Ｋｐｔｗ及び筒内噴射補正係数Ｋｃｔｗは関数式等を用いて算出するようにしてもよい。

次に、ポート噴射時期か否かが判断される（Ｓ１３０）。ここでは、機関運転状態に基づいて算出されたポート噴射の実行開始時期が到来したか否かが判断され、より具体的には、現在のクランク角が同実行開始時期に相当するクランク角となっているか否かに基づいてその判断が行われる。そして、ポート噴射時期ではない旨判断される場合には（Ｓ１３０：ＮＯ）、再びステップＳ１３０の処理が行われる。

一方、ポート噴射時期である旨判断される場合には（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、現在の機関回転速度ＮＥ１、及び現在の吸入空気量Ｑａ１が読み込まれる（Ｓ１４０）。
次に、ポート噴射補正係数Ｋｐｔｗ、機関回転速度ＮＥ１、及び吸入空気量Ｑａ１に基づいてポート噴射量Ｑｐｒが算出される（Ｓ１５０）。ここでは、まず機関回転速度ＮＥ１、及び吸入空気量Ｑａ１に基づいて基本ポート噴射量Ｑｐが求められる。この基本ポート噴射量Ｑｐは電子制御装置３０のメモリにマップとして記憶されており、その設定態様図５及び図６に示すような態様とされている。すなわち、機関回転速度が高くなるほど、また機関負荷が高くなり吸入空気量が増大するほど、筒内噴射用インジェクタ１７からの噴射割合が増大するとともにポート噴射用インジェクタ２２からの噴射割合が減少するように、同基本ポート噴射量Ｑｐは設定されている。こうして設定された基本ポート噴射量Ｑｐに上記ポート噴射補正係数Ｋｐｔｗが乗算されて最終的なポート噴射量Ｑｐｒは算出される。なお、図５に示すような機関回転速度の変化に対する噴射割合の変化態様、並びに図６に示すような吸入空気量の変化に対する噴射割合の変化態様は一例であり、他の態様を適宜設定することもできる。

そして、ポート噴射量Ｑｐｒを噴射するための燃料噴射期間が算出され、同燃料噴射期間の間、ポート噴射用インジェクタ２２に対してポート噴射信号が入力されることにより、ポート噴射が実行される（Ｓ１６０）。

次に、筒内噴射時期か否かが判断される（Ｓ１７０）。ここでは、機関運転状態に基づいて算出された筒内噴射の実行開始時期が到来したか否かが判断され、より具体的には、現在のクランク角が同実行開始時期に相当するクランク角となっているか否かに基づいてその判断が行われる。そして、筒内噴射時期ではない旨判断される場合には（Ｓ１７０：ＮＯ）、再びステップＳ１５０の処理が行われる。

一方、筒内噴射時期である旨判断される場合には（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、現在の機関回転速度ＮＥ２、及び現在の吸入空気量Ｑａ２が読み込まれる（Ｓ１８０）。
そして、ポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射が実行されてから筒内噴射用インジェクタ１７の燃料噴射が実行される直前までの間に機関運転状態が変化したか否か、より具体的には、機関運転状態が加速状態に変化したか否かを判断するべく、ステップＳ１９０の処理が行われる。この処理では、筒内噴射の実行前に読み込まれた上記機関回転速度ＮＥ２とポート噴射の実行前に読み込まれた上記機関回転速度ＮＥ１との差、すなわち回転速度の変化量が加速判定値Ｃ１を超えているか否かを判定するようにしている。この加速判定値Ｃ１は、機関運転状態が加速状態にあるか否かを判定するための好適な値が適宜設定されている。

そして、機関回転速度ＮＥ２と機関回転速度ＮＥ１との差が加速判定値Ｃ１を超えている旨判定される場合（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、すなわちポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射が実行された後、その噴射された燃料が燃焼される前に機関運転状態が加速状態に変化している場合には、次のような不具合の発生が懸念される。

すなわち、ポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射が実行された後、その噴射された燃料が燃焼される前に機関運転状態が加速状態に変化すると、ポート噴射用インジェクタ２２から噴射された燃料の量と加速状態に応じた同インジェクタの燃料噴射量との対応関係にずれが生じ、燃焼状態が悪化するおそれがある。そこでこのような不具合の発生を抑制するために、ステップＳ１９０の処理で肯定判定されたときには、ステップＳ２１０の処理にて加速時補正値Ｑｃａの算出が行われる。

同加速時補正値Ｑｃａは、加速時の上記ずれを補償するための補正値であり、同補正値を用いて筒内噴射用インジェクタ１７の燃料噴射量を増量補正することにより、同ずれによるポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量の不足、いわば制御遅れによる同燃料噴射量の不足が補われ、燃焼状態は良好となる。この加速時補正値Ｑｃａは、機関回転速度ＮＥ２と機関回転速度ＮＥ１との差、及び筒内噴射の実行前に読み込まれた上記吸入空気量Ｑａ２とポート噴射の実行前に読み込まれた上記吸入空気量Ｑａ１との差に基づき、電子制御装置３０のメモリに記憶されたマップＦｑｃａを参照して設定される。なお、加速時補正値Ｑｃａは、機関回転速度ＮＥ２と機関回転速度ＮＥ１との差、あるいは吸入空気量Ｑａ２と吸入空気量Ｑａ１との差が大きくなるほど、すなわち機関回転速度の増大量や、吸入空気量の増大量が大きくなるほど大きい値が設定される。ちなみに、この加速時補正値Ｑｃａの値として、機関の加速状態時における通常の燃料増量に相当する値を加味するようにしてもよい。

他方、機関回転速度ＮＥ２と機関回転速度ＮＥ１との差が加速判定値Ｃ１未満である旨判定される場合には（Ｓ１９０：ＮＯ）、加速時補正値Ｑｃａは「０」に設定される（Ｓ２００）。

こうして加速時補正値Ｑｃａが設定されると、次に、ポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射が実行されてから筒内噴射用インジェクタ１７の燃料噴射が実行される直前までの間に機関運転状態が変化したか否か、より具体的には、機関運転状態が減速状態に変化したか否かを判断するべく、ステップＳ２２０の処理が行われる。この処理では、ポート噴射の実行前に読み込まれた上記機関回転速度ＮＥ１と筒内噴射の実行前に読み込まれた上記機関回転速度ＮＥ２との差、すなわち回転速度の変化量が減速判定値Ｃ２を超えているか否かを判定するようにしている。この減速判定値Ｃ２は、機関運転状態が減速状態にあるか否かを判定するための好適な値が適宜設定されている。

そして、機関回転速度ＮＥ１と機関回転速度ＮＥ２との差が減速判定値Ｃ２を超えている旨判定される場合（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、すなわちポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射が実行された後、その噴射された燃料が燃焼される前に機関運転状態が減速状態に変化している場合には、次のような不具合の発生が懸念される。

すなわち、ポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射が実行された後、その噴射された燃料が燃焼される前に機関運転状態が減速状態に変化すると、ポート噴射用インジェクタ２２から噴射された燃料の量と減速状態に応じた同インジェクタの燃料噴射量との対応関係にずれが生じ、燃焼状態が悪化するおそれがある。そこでこのような不具合の発生を抑制するために、ステップＳ２２０の処理で肯定判定されたときには、ステップＳ２６０の処理にて減速時補正値Ｑｃｄの算出が行われる。

同減速時補正値Ｑｃｄは、減速時の上記ずれを補償するための補正値であり、同補正値を用いて筒内噴射用インジェクタ１７の燃料噴射量を減量補正することにより、同ずれによるポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量の過剰供給、いわば制御遅れによる同燃料噴射量の過剰供給が補われ、燃焼状態は良好となる。この減速時補正値Ｑｃｄは、機関回転速度ＮＥ１と機関回転速度ＮＥ２との差、及びポート噴射の実行前に読み込まれた上記吸入空気量Ｑａ１と筒内噴射の実行前に読み込まれた上記吸入空気量Ｑａ２との差に基づいて、電子制御装置３０のメモリに記憶されたマップＦｑｃｄを参照して設定される。なお、減速時補正値Ｑｃｄは、機関回転速度ＮＥ１と機関回転速度ＮＥ２との差、あるいは吸入空気量Ｑａ１と吸入空気量Ｑａ２との差が大きくなるほど、すなわち機関回転速度の減少量や吸入空気量の減少量が大きくなるほど大きい値が設定される。

他方、機関回転速度ＮＥ１と機関回転速度ＮＥ２との差が減速判定値Ｃ２未満である旨判定される場合には（Ｓ２２０：ＮＯ）、減速時補正値Ｑｃｄは「０」に設定される（Ｓ２３０）。

こうして先のステップＳ２２０の処理で否定判定された場合、すなわち機関運転状態が減速状態でない場合には、筒内噴射補正係数Ｋｃｔｗ、機関回転速度ＮＥ２、吸入空気量Ｑａ２、加速時補正値Ｑｃａ及び「０」に設定された減速時補正値Ｑｃｄに基づいて筒内噴射量Ｑｃｒが算出される（Ｓ２４０）。ここでは、まず機関回転速度ＮＥ２、及び吸入空気量Ｑａ２に基づいて基本筒内噴射量Ｑｃが求められる。この基本筒内噴射量Ｑｃは電子制御装置３０のメモリにマップとして記憶されており、その設定態様図５及び図６に示すような態様とされている。すなわち、機関回転速度が高くなるほど、また機関負荷が高くなり吸入空気量が増大するほど、筒内噴射用インジェクタ１７からの噴射割合が増大するとともにポート噴射用インジェクタ２２からの噴射割合が減少するように、同基本筒内噴射量Ｑｃは設定されている。こうして設定された基本筒内噴射量Ｑｃに上記筒内噴射補正係数Ｋｃｔｗが乗算されるとともに、上記加速時補正値Ｑｃａ及び減速時補正値Ｑｃｄが加算されて最終的な筒内噴射量Ｑｃｒが算出される。

そして、筒内噴射量Ｑｃｒを噴射するための燃料噴射期間が算出され、同燃料噴射期間の間、筒内噴射用インジェクタ１７に対して筒内噴射信号が入力されることにより、筒内噴射は実行され（Ｓ２５０）、本処理は一旦終了される。

他方、先のステップＳ２２０の処理で肯定判定された場合、すなわち機関運転状態が減速状態である場合には、筒内噴射補正係数Ｋｃｔｗ、機関回転速度ＮＥ２、吸入空気量Ｑａ２、加速時補正値Ｑｃａ及びマップＦｑｃｄから求められた減速時補正値Ｑｃｄに基づいて筒内噴射量Ｑｃｒが算出される（Ｓ２７０）。ここでは、ステップＳ２４０の処理と同様な態様で筒内噴射量Ｑｃｒの算出が行われる。そして、筒内噴射量Ｑｃｒを噴射するための燃料噴射期間が算出されて筒内噴射は実行される（Ｓ２８０）。

ここで、機関運転状態が減速状態である場合、すなわち機関負荷等が低下している場合には、筒内噴射用インジェクタ１７の燃料噴射量が減量される一方、ポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量は増量される。そのため、ポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量の増大に伴う吸気通路２０の内壁への燃料付着量の増大を招きやすく、上述したような燃焼室１６への燃料供給量の不足等が発生しやすくなる。そこで、機関運転状態が減速状態である旨判定されて筒内噴射が実行されると、ポート噴射用インジェクタ２２による予備噴射（予備ポート噴射）を実行するための一連の処理が行われる。

この予備噴射は、次回の燃料噴射制御処理で行われるポート噴射に先立って、燃料を吸気通路２０に供給しておくための噴射であり、その処理は以下のような態様で行われる。なお、次回の燃料噴射制御処理で行われるポート噴射とは、ステップＳ１６０の処理で実行される噴射、すなわち機関運転状態に応じた量の燃料をポート噴射用インジェクタ２２から噴射する処理であり、以下、これを本噴射という。

まず、ステップＳ２８０の処理にて筒内噴射が実行されると、予備ポート噴射時期か否かが判断される（Ｓ２９０）。ここでは、機関運転状態に基づいて算出された予備ポート噴射の実行開始時期が到来したか否かが判断され、より具体的には、現在のクランク角が同実行開始時期に相当するクランク角となっているか否かに基づいてその判断が行われる。そして、予備ポート噴射時期ではない旨判断される場合には（Ｓ２９０：ＮＯ）、再びステップＳ２９０の処理が行われる。

一方、予備ポート噴射時期である旨判断される場合には（Ｓ２９０：ＹＥＳ）、予備噴射量Ｑｐｃの算出が行われる（Ｓ３００）。ここでは、ポート噴射の実行前に読み込まれた機関回転速度ＮＥ１、吸入空気量Ｑａ１、及び筒内噴射の実行前に読み込まれた機関回転速度ＮＥ２、吸入空気量Ｑａ２に基づき、電子制御装置３０のメモリに記憶されたマップＦｑｐｃを参照して予備噴射量Ｑｐｃの算出が行われる。なお、予備噴射量Ｑｐｃは、ポート噴射用インジェクタ２２から噴射される燃料のうち、吸気通路２０の内壁に付着する燃料に相当する量が設定され、これにより予備噴射にて噴射された燃料が上記未燃燃料として排出されることは抑制される。また、同予備噴射量Ｑｐｃは、機関回転速度ＮＥ１と機関回転速度ＮＥ２との差、あるいは吸入空気量Ｑａ１と吸入空気量Ｑａ２との差が大きくなるほど大きい値が設定される。

そして、予備噴射量Ｑｐｃを噴射するための燃料噴射期間が算出され、同燃料噴射期間の間、ポート噴射用インジェクタ２２に対してポート噴射信号が入力されることにより、予備ポート噴射は実行されて（Ｓ３１０）、本処理は一旦終了される。

なお、予備噴射が完了してから本噴射が開始されるまでの時間は、予備噴射にて噴射された燃料が、本噴射にて噴射された燃料の燃焼時期までに十分に気化できる程度の時間を設けている。

このようにポート噴射用インジェクタ２２から噴射される燃料が増量される際、上記本噴射に先立って予備噴射が実行されることにより、同予備噴射にて噴射された燃料の気化時間が十分に確保される。従って、気化時間の不足を補うための燃料増量を行うことなく、燃焼に寄与する燃料の増量を行うことができるようになる。そのため、上述したような未燃燃料の排出量の増大が抑えられ、排気エミッションの悪化が抑制される。

次に、本実施形態における燃料噴射制御の態様を図７、図８に例示して説明する。
図７は、機関運転状態が加速状態から定常状態に移行するときの１つの気筒における燃料噴射態様を例示している。なお、同図７に示す時刻ｔ１、ｔ４でのポート噴射は、先の図２におけるステップＳ１６０の処理によって実施されるポート噴射であり、時刻ｔ３での筒内噴射は、先の図３に示すステップＳ２５０の処理によって実施される筒内噴射を示している。

まず、排気行程においてポート噴射が実行され（時刻ｔ１）、その後吸気行程においてスロットル開度が増大されると（時刻ｔ２）、機関運転状態は加速状態に移行し、吸入空気量や機関回転速度が増大する。

このようにポート噴射が実行された後、その噴射された燃料が燃焼される前に機関運転状態が加速状態に移行する場合、すなわちポート噴射にて噴射された燃料が燃焼される前に吸入空気量が増大する場合には、その増大された吸入空気量に対して既に噴射された燃料の量が不足するようになる。換言すればポート噴射用インジェクタ２２から噴射された燃料の量と変化後の機関運転状態との対応関係にずれが生じ、燃焼状態が悪化するおそれがある。この点本実施形態では、ポート噴射が実行された（時刻ｔ１）後、吸気行程において実施される筒内噴射（時刻ｔ３）において、上記加速時補正値Ｑｃａによって増量補正された筒内噴射量Ｑｃｒにて同筒内噴射が実行される。そのため、上記ずれによるポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量の不足、いわば加速時の制御遅れによる同燃料噴射量の不足がこの筒内噴射量の増量補正によって補われ、加速時における燃焼状態は良好になる。従って、例えばスロットル開度の変化に対する機関出力の応答性を向上させたり、上記噴射割合の変更時に生じやすい機関出力の変化を抑制したりすることができる。

ちなみに、吸気行程においてポート噴射を再度実行するようにしても、上記燃料噴射量の不足はある程度補えるが、この場合には燃料と空気とのミキシング不良が生じやすい。この点本実施形態では、ポート噴射用インジェクタ２２と比べて、噴射燃料を微粒化しやすい筒内噴射用インジェクタ１７を利用してそのような不足分を補うようにしているため、燃料と空気とのミキシングも好適に行うことができる。

一方、図８は、機関運転状態が減速状態から定常状態に移行するときの１つの気筒における燃料噴射態様を例示している。なお、同図８に示す時刻ｔ１、ｔ５でのポート噴射は、先の図２におけるステップＳ１６０の処理によって実施されるポート噴射であり、時刻ｔ３での筒内噴射は、先の図３に示すステップＳ２５０の処理によって実施される筒内噴射であり、時刻ｔ４でのポート噴射は同図３に示すステップＳ３１０の処理によって実施される予備ポート噴射を示している。

まず、排気行程においてポート噴射が実行され（時刻ｔ１）、その後吸気行程においてスロットル開度が減少されると（時刻ｔ２）、機関運転状態は減速状態に移行し、吸入空気量や機関回転速度が減少する。

このようにポート噴射が実行された後、その噴射された燃料が燃焼される前に機関運転状態が減速状態に移行する場合、すなわちポート噴射にて噴射された燃料が燃焼される前に吸入空気量が減少する場合には、その減少された吸入空気量に対して既に噴射された燃料の量は過剰供給となる。換言すればポート噴射用インジェクタ２２から噴射された燃料の量と変化後の機関運転状態との対応関係にずれが生じ、燃焼状態が悪化するおそれがある。この点本実施形態では、ポート噴射が実行された（時刻ｔ１）後、吸気行程において実施される筒内噴射（時刻ｔ３）において、上記減速時補正値Ｑｃｄによって減量補正された筒内噴射量Ｑｃｒにて同筒内噴射が実行される。そのため、上記ずれによるポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量の過剰供給、いわば減速時の制御遅れによる同燃料噴射量の過剰供給がこの筒内噴射量の減量補正によって補われる。すなわちポート噴射及び筒内噴射によって噴射される燃料の総量が減量され、減速時における燃焼状態は良好になる。従って、例えばスロットル開度の変化に対する機関出力の応答性を向上させたり、上記噴射割合の変更時に生じやすい機関出力の変化を抑制したりすることができる。

ここでこのような減速時、すなわち機関負荷が低下する場合には、上述したようにポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量の増大に伴う吸気通路２０の内壁への燃料付着量の増大を招きやすく、燃焼室１６への燃料供給量の不足が発生しやすくなる。この点本実施形態では、時刻ｔ５にて実施されるポート噴射（本噴射）に先だって、予備ポート噴射が実行される（時刻ｔ４）ため、燃焼室１６への燃料供給量の不足が補われるとともに、予備ポート噴射にて噴射された燃料の気化時間が十分に確保される。従って、気化時間の不足を補うための燃料増量を行うことなく、燃焼に寄与する燃料の増量を行うことができるようになる。そのため、上述したような未燃燃料の排出量の増大が抑えられ、排気エミッションの悪化が抑制される。

以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）ポート噴射用インジェクタ２２の噴射割合が増大されるとともに筒内噴射用インジェクタ１７の噴射割合が減少されるときには、ポート噴射用インジェクタ２２から噴射される燃料の増量を、機関運転状態に応じた量の燃料を噴射する本噴射と、これに先立って実行される予備噴射とに分けて行うようにしている。そのため、予備噴射にて噴射された燃料の気化時間を十分に確保することができる。従って、燃料の気化時間の不足を補うための燃料増量を行うことなく、燃焼に寄与する燃料の増量を行うことができるようになる。従って、燃焼室から排出される未燃燃料の増大が抑えられ、排気エミッションの悪化を好適に抑制することができるようになる。

（２）上記予備噴射にて噴射される燃料量は、吸気通路２０の内壁に付着する燃料に相当する量とされている。そのため、予備噴射にて噴射された燃料が未燃燃料として排出されることを好適に抑制することができるようになる。

（３）ポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射が実行された後、その噴射された燃料が燃焼される前に機関運転状態が変化すると、ポート噴射用インジェクタ２２から噴射された燃料の量と変化後の機関運転状態との対応関係にずれが生じ、燃焼状態が悪化するおそれがある。この点、上記実施形態では、ポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射が実行されてから筒内噴射用インジェクタ１７の燃料噴射が実行される直前までの間に機関運転状態が変化した場合には次のような処理を行うようにしている。すなわち、ポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射が実行された後に実施される筒内噴射用インジェクタ１７の燃料噴射について、その燃料噴射量を同機関運転状態の変化に伴うポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量のずれを補償するために算出される補正値（加速時補正値Ｑｃａ及び減速時補正値Ｑｃｄ）にて補正するようにしている。そのため、上記ずれによるポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量の過不足、いわば制御遅れによる同燃料噴射量の過不足を補うことができるようになり、燃焼状態を好適なものにすることができるようになる。

（４）上記補正値を機関回転速度の変化量に基づいて求めるようにしている。そのため、機関運転状態の変化に伴って生じる上記ずれに対し、これを補償する好適な値を算出することができるようになる。

（５）ポート噴射用インジェクタ２２及び筒内噴射用インジェクタ１７から噴射される燃料の噴射割合を、機関の冷却水温Ｔｗに基づいて変更するようにしている。より具体的には、冷却水温Ｔｗが低くなるほどポート噴射用インジェクタ２２からの噴射割合を増大させるとともに筒内噴射用インジェクタ１７からの噴射割合を減少させるようにしている。そのため、各インジェクタから噴射される燃料を好適に気化させることができるようになり、ひいてはこれら各インジェクタを備える内燃機関１１にあって、冷却水温Ｔｗが排気エミッションに与える悪影響を抑制することができるようになる。

（６）ポート噴射用インジェクタ２２及び筒内噴射用インジェクタ１７から噴射される燃料の噴射割合を、機関負荷（吸入空気量）及び機関回転速度に基づいて変更するようにしている。より具体的には、機関負荷及び機関回転速度が高くなるほど筒内噴射用インジェクタ１７からの噴射割合を増大させるとともにポート噴射用インジェクタ２２からの噴射割合を減少させるようにしている。そのため、燃焼室１６内の空気の温度が高くなりやすい機関の高負荷時ほど筒内噴射用インジェクタ１７から噴射される燃料の量が増大されるようになり、同高負荷時における吸気の充填効率等を向上させることができるようになる。

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態における燃料噴射制御処理は、冷却水温Ｔｗに応じた燃料噴射量の補正処理を省略して実施することもできる。すなわち、ポート噴射補正係数Ｋｐｔｗ及び筒内噴射補正係数Ｋｃｔｗの算出処理や、これら補正係数による基本ポート噴射量Ｑｐ及び基本筒内噴射量Ｑｃの補正処理を省略して実施することもできる。この場合であっても、上記実施形態における（１）〜（４）、及び（６）に記載の効果を得ることができる。

また、同燃料噴射制御処理は、加速時や減速時における筒内噴射量の補正処理を省略して実施することもできる。すなわち加速時補正値Ｑｃａや減速時補正値Ｑｃｄの算出処理、及びこれら補正値による基本筒内噴射量Ｑｃの補正処理を省略して実施することもできる。この場合であっても、上記実施形態における（１）、（２）、（５）、及び（６）に記載の効果を得ることができる。

さらに、冷却水温Ｔｗに応じた燃料噴射量の補正処理、及び加速時や減速時における筒内噴射量の補正処理を省略して実施することもできる。この場合であっても、上記実施形態における（１）、（２）、及び（６）に記載の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、予備噴射量Ｑｐｃを吸気通路２０の内壁に付着する燃料に相当する量としたが、要は同内壁に付着する燃料に相当する近傍の量とすればよい。

・先の図２に示したステップＳ１９０の処理、あるいは先の図３に示したステップＳ２２０の処理では、機関回転速度の変化量に基づき、機関運転状態の変化の有無を判定するようにしたが、機関負荷の変化、例えば吸入空気量の変化量に基づいて、加速判定や減速判定といった機関運転状態の変化の有無を判定するようにしてもよい。

・上述した加速時補正値Ｑｃａや減速時補正値Ｑｃｄは、機関回転速度の変化量及び吸入空気量の変化量のいずれか一方に基づいて求めるようにしてもよい。
・ポート噴射用インジェクタ２２及び筒内噴射用インジェクタ１７から噴射される燃料の噴射割合を、機関回転速度のみに基づいて設定するようにしてもよい。

・上記実施形態では、機関負荷を示すパラメータとして吸入空気量を用いるようにしたが、スロットル開度、アクセル操作量、あるいは吸気通路内の圧力等といった機関負荷と相関関係にある他のパラメータを用いるようにしてもよい。

・上記実施形態では、基本ポート噴射量Ｑｐや基本筒内噴射量Ｑｃを機関運転状態に基づいて直接求めるようにしたが、燃焼室に供給する総燃料量、ポート噴射割合及び筒内噴射割合を機関運転状態に基づいてそれぞれ求め、これら各噴射割合を総燃料量に乗算することによって、基本ポート噴射量や基本筒内噴射量を求めるようにしてもよい。

・機関の圧縮行程において筒内噴射が実施される内燃機関であっても、本発明は同様に適用することができる。
・上記実施形態における吸気噴射用インジェクタはポート噴射用インジェクタ２２であったが、同吸気噴射用インジェクタはこれに限定されるものではない。たとえば、吸気通路の途中（サージタンク等）に取り付けられるインジェクタであってもよい。すなわち、吸気噴射用インジェクタは内燃機関の吸気通路に燃料を噴射するインジェクタであればよく、そのようなインジェクタを備える内燃機関であれば本発明は同様に適用することができる。

本発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置についてその一実施形態の全体構成を示す概略図。 同実施形態における燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態における燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。 冷却水温と噴射割合との対応関係を示すグラフ。 機関回転速度と噴射割合との対応関係を示すグラフ。 吸入空気量と噴射割合との対応関係を示すグラフ。 同実施形態において加速時における燃料噴射態様を例示するタイムチャート。 同実施形態において減速時における燃料噴射態様を例示するタイムチャート。

符号の説明

１１…内燃機関、１２…気筒、１３…ピストン、１４…コンロッド、１５…クランクシャフト、１６…燃焼室、１７…筒内噴射用インジェクタ、１８…点火プラグ、１９…イグナイタ、２０…吸気通路、２０ａ…吸気ポート、２１…排気通路、２２…ポート噴射用インジェクタ、２２ａ…吸気ポート、２３…スロットルバルブ、３０…電子制御装置、３１…クランクセンサ、３２…アクセルセンサ、３３…エアフロメータ、３４…水温センサ、３５…スロットルセンサ。

Claims (8)

1. 内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する吸気噴射用インジェクタと、燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタとを備え、機関回転速度が減少するほど前記吸気噴射用インジェクタの噴射割合を増大させるとともに前記筒内噴射用インジェクタの噴射割合を減少させる内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記吸気噴射用インジェクタの噴射割合を増大させないときには、前記吸気噴射用インジェクタにて機関運転状態に応じた量の燃料を一括して噴射する基本噴射を実行し、
   前記吸気噴射用インジェクタの噴射割合を増大させるとともに前記筒内噴射用インジェクタの噴射割合を減少させるときには、前記吸気噴射用インジェクタから噴射される燃料の増量を、機関運転状態に応じた量の燃料を噴射する本噴射と、これに先立って実行される予備噴射とに分けて行い、
   前記基本噴射又は前記本噴射を実行してから前記筒内噴射用インジェクタの燃料噴射を実行する間における機関回転速度の減少量が大きいほど、次回の前記吸気噴射用インジェクタによる燃料噴射では前記予備噴射の噴射量を増量する
   ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記予備噴射にて噴射される燃料量は、前記吸気通路の内壁に付着する燃料に相当する量とされる
   請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記吸気噴射用インジェクタの燃料噴射が実行されてから前記筒内噴射用インジェクタの燃料噴射が実行される直前までの間に機関運転状態が変化した場合には、前記吸気噴射用インジェクタの燃料噴射が実行された後に実施される前記筒内噴射用インジェクタの燃料噴射についてその燃料噴射量を、同機関運転状態の変化に伴う前記吸気噴射用インジェクタの燃料噴射量のずれを補償するために算出される補正値にて補正する
   請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記補正値は機関回転速度及び吸入空気量の少なくともいずれか一方の変化量に基づいて求められる
   請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記噴射割合は機関の冷却水温に基づいて変更される
   請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記冷却水温が低くなるほど、前記吸気噴射用インジェクタからの噴射割合は増大されるとともに前記筒内噴射用インジェクタからの噴射割合は減少される
   請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
7. 前記噴射割合は機関負荷及び機関回転速度に基づいて変更される
   請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
8. 前記機関負荷が高くなるほど、前記筒内噴射用インジェクタからの噴射割合は増大されるとともに前記吸気噴射用インジェクタからの噴射割合は減少される
   請求項７に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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