JP5335603B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に燃焼室から吸気通路へ吹き戻される燃料の量を考慮して燃料噴射制御を行うものに関する。

特許文献１には、吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタと、燃焼室内に燃料を噴射する筒内インジェクタとを備える内燃機関の燃料噴射制御装置が示されている。この装置によれば、前サイクル（k-1）の吸気行程において燃焼室から吸気ポートに吹き返され、現サイクル(k)の吸気行程において再び燃焼室に吸入される吹き返しガス中に含まれる燃料量（吹き返し燃料量）と、排気行程において排出されなかった残留ガス中の燃料とを考慮して、燃料噴射量が算出される。

特開２００７−１９２０８８号公報

燃焼室から吸気通路へ吹き返される燃料の量は、燃料噴射時期に依存すると考えられる。したがって、燃料噴射時期を考慮せずに吹き返される燃料量を推定すると、推定燃料量と実際の吹き返し燃料量とに差が生じ、空燃比が所望値からずれて排気特性の悪化を招く。

ところが特許文献１には、吹き返し燃料量は、機関運転状態に応じたマップを用いて算出すると記載されるのみであり、その機関運転状態を示すパラメータやマップの詳細は記載されていない。よって、特許文献１に示された装置では、上記課題を解決することはできない。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、燃焼室から吸気通路に吹き戻される燃料量をより正確に推定し、推定した吹き戻し燃料量を用いて燃料噴射量の制御を行うことにより、燃焼室内の混合気の空燃比を正確に制御することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気弁の閉弁時期を変更する吸気弁閉弁時期変更手段と、前記機関に燃料を供給する燃料噴射弁（６Ｐ，６Ｃ）とを備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の運転状態に応じて要求燃料量（Ｔｃｙｌｆ）を算出する要求燃料量算出手段と、前記燃焼室内から前記吸気通路へ吹き戻される燃料量である吹き戻し燃料量（Ｆｗｇ）を算出する吹き戻し燃料量算出手段と、前記要求燃料量（Ｔｃｙｌｆ）及び吹き戻し燃料量（Ｆｗｇ）を用いて燃料噴射量（Ｔｏｕｔ）を算出する燃料噴射量算出手段と、前記燃料噴射弁による燃料噴射時期（ＩＮＪＯＢＪ）を可変設定する燃料噴射時期設定手段と、前記燃料噴射量（Ｔｏｕｔ）及び燃料噴射時期（ＩＮＪＯＢＪ）に応じて前記燃料噴射弁を駆動制御する駆動制御手段とを備え、前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記燃料噴射時期（ＩＮＪＯＢＪ）及び前記吸気弁の閉弁時期（ＣＡＩＣ，ＣＡＩＮ）に応じた前記燃焼室内の燃料と空気の混合状態の傾向に基づいて、前記吹き戻し燃料量（Ｆｗｇ）を算出することを特徴とする。

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、前記燃料噴射弁は、前記機関の燃焼室内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁（６Ｃ）であり、前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記燃料噴射時期（ＩＮＪＯＢＪ）における当該気筒の行程に応じて前記燃焼室内の燃料と空気の混合状態の傾向を判定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記吸気弁の閉弁時期（ＣＡＩＣ）が遅角するほど前記吹き戻し燃料量（Ｆｗｇ）が増加し、かつ前記燃料噴射時期（ＩＮＪＯＢＪ）が当該気筒の吸気行程内の吸気行程終了時期近傍の所定時期（ＣＡ１）より進角側にあるときは前記燃料噴射時期（ＩＮＪＯＢＪ）が遅角するほど前記吹き戻し燃料量（Ｆｗｇ）が減少し、前記燃料噴射時期（ＩＮＪＯＢＪ）が前記所定時期（ＣＡ１）より遅角側にあるときは前記燃料噴射時期（ＩＮＪＯＢＪ）が遅角するほど前記吹き戻し燃料量（Ｆｗｇ）が増加するように、前記吹き戻し燃料量の算出を行うことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の吸気通路に燃料を噴射するポート燃料噴射弁（６Ｐ）をさらに有し、前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記ポート燃料噴射弁（６Ｐ）によって噴射される燃料については、前記吸気弁の閉弁時期（ＣＡＩＣ）が遅角するほど前記吹き戻し燃料量（Ｆｗｇ）が増加し、かつ前記ポート燃料噴射弁（６Ｐ）の燃料噴射時期（ＩＮＪＯＢＪ）が遅角するほど前記吹き戻し燃料量（Ｆｗｇ）が増加するように、前記吹き戻し燃料量の算出を行うことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記ポート燃料噴射弁（６Ｐ）及び前記筒内燃料噴射弁（６Ｃ）による燃料噴射量の比率である噴射量比率（ＲＩＮＪＤ）を算出する噴射量比率算出手段をさらに備え、前記駆動制御手段は、前記噴射量比率（ＲＩＮＪＤ）に応じて前記ポート燃料噴射弁及び前記筒内燃料噴射弁の少なくとも一方を駆動制御し、前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記燃料噴射時期（ＩＮＪＯＢＪ）、前記吸気弁の閉弁時期（ＣＡＩＣ）、及び前記噴射量比率（ＲＩＮＪＤ）に応じて、前記吹き戻し燃料量（Ｆｗｇ）を算出することを特徴とする。
請求項６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、前記燃料噴射弁は、前記機関の吸気通路に燃料を噴射するポート燃料噴射弁（６Ｐ）であり、前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記吸気弁の閉弁時期（ＣＡＩＣ）が遅角するほど前記吹き戻し燃料量（Ｆｗｇ）が増加し、かつ前記燃料噴射時期（ＩＮＪＯＢＪ）が遅角するほど前記吹き戻し燃料量（Ｆｗｇ）が増加するように、前記吹き戻し燃料量の算出を行うことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、機関の運転状態に応じて要求燃料量が算出されるとともに、燃焼室内から吸気通路へ吹き戻される燃料量である吹き戻し燃料量が算出され、要求燃料量及び吹き戻し燃料量を用いて燃料噴射量が算出される。燃料噴射時期が可変設定され、燃料噴射量及び燃料噴射時期に応じて燃料噴射弁が駆動制御される。吹き戻し燃料量は、燃料噴射時期及び吸気弁の閉弁時期に応じた燃焼室内の燃料と空気の混合状態の傾向に基づいて算出される。燃焼室から吸気通路に吹き戻される燃料の量は、燃料噴射時期と吸気弁閉弁時期との相対関係に依存する燃焼室内の燃料と空気の混合状態に対応して変化するので、燃料噴射時期及び吸気弁閉弁時期に応じた燃焼室内の燃料と空気の混合状態の傾向に基づいて吹き戻し燃料量を算出することにより、吹き戻し燃料量を精度良く算出し、燃焼室内で実際に燃焼に寄与する燃料量を、吹き戻される燃料の量を考慮して正確に制御することができる。その結果、燃料噴射時期及び吸気弁閉弁時期が変更されても、燃焼室内の混合気の空燃比を正確に制御し、良好な排気特性を維持することができる。

請求項２に記載の発明によれば、燃料噴射弁が筒内燃料噴射弁である場合において、燃料噴射時期における当該気筒の行程に応じて燃焼室内の燃料と空気の混合状態の傾向が判定される。筒内燃料噴射弁による燃料噴射は、吸気行程で行われる場合と圧縮行程で行われる場合とがあり、吸気行程で行われる場合には噴射された燃料は、燃焼室下部に滞留する量が多くなるため、燃焼室上部の燃料濃度は比較的低くなる傾向がある一方、圧縮行程で行われる場合にはピストンの上昇によって燃焼室上部の燃料濃度が高くなり、燃料濃度の比較的高い混合気が吸気通路に吹き戻される傾向がある。したがって、燃料噴射時期における当該気筒の行程に応じて燃料と空気の混合状態の傾向を判定することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、吸気弁の閉弁時期が遅角するほど吹き戻し燃料量が増加し、かつ燃料噴射時期が吸気行程終了時期近傍の所定時期より進角側にあるときは燃料噴射時期が遅角するほど吹き戻し燃料量が減少し、燃料噴射時期が所定時期より遅角側にあるときは燃料噴射時期が遅角するほど吹き戻し燃料量が増加するように、吹き戻し燃料量の算出が行われる。燃料噴射弁が機関の燃焼室内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁であるときは、吸気行程では燃料噴射時期が遅角するほど、燃料噴射時期における燃焼室内の空気の流動が小さくなり、噴射された燃料と空気の混合状態が不均一となる傾向がある。すなわち、ピストンの頂部付近において燃料濃度が高くなる一方、吸気弁付近では燃料濃度が低下する。また圧縮行程では、燃料噴射時期が遅角するほど吹き戻される燃料量は増加する傾向がある。したがって、上述したように吹き戻し燃料量を算出することにより、吹き戻し燃料量を正確に推定することができる。

請求項４に記載の発明によれば、ポート燃料噴射弁によって噴射される燃料については、吸気弁閉弁時期が遅角するほど吹き戻し燃料量が増加し、かつポート燃料噴射弁の燃料噴射時期が遅角するほど吹き戻し燃料量が増加するように、吹き戻し燃料量の算出が行われる。ポート燃料噴射弁によって燃料噴射を行うときは、燃料噴射時期が遅角するほど燃料の燃焼室内への流入が遅れ、空気との混合状態が不均一となり、吸気弁近傍の混合気中の燃料濃度が高くなる。したがって、燃料噴射時期が遅角するほど、また吸気弁閉弁時期が遅角するほど吹き戻し燃料量を増加させることにより、吹き戻し燃料量を正確に推定することができる。
請求項５に記載の発明によれば、ポート燃料噴射弁及び筒内燃料噴射弁による燃料噴射量の比率である噴射量比率が算出され、噴射量比率に応じてポート燃料噴射弁及び筒内燃料噴射弁の少なくとも一方が駆動される。そして吹き戻し燃料量は、燃料噴射時期、吸気弁の閉弁時期、及び噴射量比率に応じて算出される。使用する燃料噴射弁に依存して、吹き戻される燃料量が変化するので、２つの燃料噴射弁を使用する場合には、燃料噴射時期及び吸気弁の閉弁時期に加えて、噴射量比率を考慮することにより、吹き戻し燃料量を正確に推定することができる。
請求項６に記載の発明によれば、吸気弁閉弁時期が遅角するほど吹き戻し燃料量が増加し、かつ燃料噴射時期が遅角するほど吹き戻し燃料量が増加するように、吹き戻し燃料量の算出が行われる。燃料噴射弁が、機関の吸気通路に燃料を噴射するポート燃料噴射弁であるときは、燃料噴射時期が遅角するほど燃料の燃焼室内への流入が遅れ、空気との混合状態が不均一となり、吸気弁近傍の混合気中の燃料濃度が高くなる。したがって、燃料噴射時期が遅角するほど、また吸気弁閉弁時期が遅角するほど吹き戻し燃料量を増加させることにより、吹き戻し燃料量を正確に推定することができる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 図１に示す弁作動位相可変機構の動作を説明するための図である。 燃料輸送遅れモデル（第１の実施形態）を説明するための図である。 筒内燃料噴射弁を使用するときにおける燃料噴射時期と吹き戻し燃料量との関係を説明するための図である。 ポート燃料噴射弁を使用するときにおける燃料噴射時期と吹き戻し燃料量との関係を説明するための図である。 燃料噴射制御を行う処理のフローチャート（第１の実施形態）である。 図６の処理で実行される残留率算出処理のフローチャートである。 図７の処理で実行される噴射時期算出処理のフローチャートである。 図７の処理で参照されるマップの設定を示す図である。 図６の処理で実行される燃料噴射量算出処理のフローチャートである。 図７の処理の変形例を示すフローチャートである。 図１１の処理で参照されるテーブルを示す図である。 燃料輸送遅れモデル（第２の実施形態）を説明するための図である。 燃料噴射制御を行う処理のフローチャート（第２の実施形態）である。 図１４の処理で実行される残留率算出処理のフローチャートである。 図１５の処理で参照されるテーブルを示す図である。 図１４の処理で実行される燃料噴射量算出処理のフローチャートである。 残留率算出処理（第３の実施形態）のフローチャートである。 図１８の処理で実行される噴射時期算出処理のフローチャートである。 残留率算出処理（第４の実施形態）のフローチャートである。 筒内噴射補正係数（Ｇｃｆｗ１）算出用テーブルの変形例を示す図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその制御装置の構成を示す図である。図１において、例えば４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、吸気弁及び排気弁と、これらを駆動するカムを備えるとともに、弁作動位相可変機構４０を備えている。弁作動位相可変機構４０は、吸気弁を駆動するカムの、クランク軸回転角度を基準とした作動位相を連続的に変更するカム位相可変機構である。弁作動位相可変機構４０により吸気弁を駆動するカムの作動位相が変更され、吸気弁の作動位相が変更される。

エンジン１の吸気通路２の途中にはスロットル弁３が配されている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度（ＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子制御ユニット（以下（ＥＣＵ）という）５に供給する。スロットル弁３には、スロットル弁３を駆動するアクチュエータ７が接続されており、アクチュエータ７は、ＥＣＵ５によりその作動が制御される。吸気通路２のスロットル弁３の上流側には、吸入空気量ＧＡＩＲ［ｇ／ｓｅｃ］を検出する吸入空気量センサ１３が設けられており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。

エンジン１は、各気筒の吸気弁の少し上流側に気筒毎に設けられ、吸気通路２（吸気ポート）内に燃料を噴射するポート燃料噴射弁６Ｐと、各気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁６Ｃとを備えている。各噴射弁６Ｐ，６Ｃは図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により開弁時期（燃料噴射時期）及び開弁時間（燃料噴射時間）が制御される。エンジン１の各気筒の点火プラグ１５は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５は点火プラグ１５に点火信号を供給し、点火時期制御を行う。

スロットル弁３の下流には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ８及び吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ９が取付けられている。またエンジン１の本体には、エンジン冷却水温ＴＷを検出するエンジン冷却水温センサ１０が取り付けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１及び、エンジン１の吸気弁を駆動するカムが固定されたカム軸の回転角度を検出するカム角度位置センサ１２が接続されており、クランク軸の回転角度及びカム軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、一定クランク角周期毎（例えば６度周期）に１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）と、クランク軸の所定角度位置を特定するパルスを発生する。また、カム角度位置センサ１２は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）と、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）でパルス（以下「ＴＤＣパルス」という）を発生する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。なお、カム角度位置センサ１２より出力されるＴＤＣパルスと、クランク角度位置センサ１１より出力されるＣＲＫパルスとの相対関係からカム軸の実際の作動位相ＣＡＩＮが検出される。

ＥＣＵ５には、エンジン１によって駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ３１、当該車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ３２、及び大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ３３が接続されている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

弁作動位相可変機構４０は、吸気弁の作動位相を連続的に変更するために、その開度が連続的に変更可能な電磁弁を備えており、その電磁弁の開度がＥＣＵ５により制御される。弁作動位相可変機構４０の具体的な構成は、例えば特開２０００−２２７０１３号公報に示されている。図２は吸気弁のリフトカーブを示す図であり（縦軸はリフト量ＬＦＴ）、弁作動位相可変機構４０により、吸気弁は、図２に実線Ｌ３及びＬ４で示す特性を中心として、カムの作動位相ＣＡＩＮ（以下「吸気弁作動位相」という）の変化に伴って破線Ｌ１，Ｌ２で示す最進角位相から、一点鎖線Ｌ５，Ｌ６で示す最遅角位相までの間の位相で駆動される。本実施形態では、吸気弁作動位相ＣＡＩＮは、吸気弁の閉弁時期ＣＡＩＣが圧縮行程の開始後となるように設定され、ミラーサイクル（アトキンソンサイクル）運転が行われる。また本実施形態では、吸気弁作動位相ＣＡＩＮは最遅角位相を「０」として、進角するほど値が増加するように定義されている。

ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路のほか、アクチュエータ７、燃料噴射弁６Ｐ，６Ｃ、弁作動位相可変機構の電磁弁に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。

ＥＣＵ５のＣＰＵは、上記センサの検出信号に応じて、スロットル弁３の開度制御、燃料噴射制御（燃料噴射弁６Ｐ，６Ｃによる燃料噴射時期及び燃料噴射時間の制御）、及び吸気弁作動位相の制御を行う。

図３は、燃料噴射制御に適用される燃料輸送遅れモデルを説明するための図である。本実施形態では、圧縮行程開始後において吸気弁が閉弁されることを考慮し、燃焼室から吸気ポートへ吹き戻される燃料の量である吹き戻し燃料量Ｆｗｇを算出し、吹き戻し燃料量Ｆｗｇを用いて燃料噴射量Ｔｏｕｔを算出する。本実施形態では、エンジン運転状態に応じてポート燃料噴射弁６Ｐまたは筒内燃料噴射弁６Ｃの何れか一方が選択され、燃料噴射が行われる。

燃料噴射量Ｔｏｕｔは、燃料噴射弁６Ｐまたは６Ｃによる燃料噴射量（実際には燃料噴射時間であるが、噴射される燃料量は燃料噴射時間にほぼ比例するので燃料噴射量という）である。「Ｆｗ」は、吸気ポート内壁または燃焼室内壁（ピストン頂部を含む）に付着している燃料の量であり、以下「付着燃料量Ｆｗ」という。「Ｔｃｙｌ」は燃焼室内に存在する付着燃料以外の燃料の量であって吸気ポートへの吹き戻し前の燃料量であり、以下「筒内燃料量Ｔｃｙｌ」という。「Ｔｃｙｌｆ」は燃焼に使用される燃料の量であり、以下「燃焼燃料量Ｔｃｙｌｆ」という。また「Ａｆｗ」は、噴射された燃料のうち吸気ポート内壁に付着せずに直接燃焼室に流入する燃料、または燃焼室内壁に付着せず燃焼室内に存在する燃料の割合を示すパラメータであり、以下「直接率Ａｆｗ」という。したがって（１−Ａｆｗ）が付着率に相当する。「Ｂｆｗ」は、吸気ポート内壁に付着している燃料のうち燃焼室内に吸入される燃料、または燃焼室内壁に付着している燃料のうち気化する燃料の割合を示すパラメータであり、以下「持ち去り率Ｂｆｗ」という。「Ｃｆｗ」は、燃焼室内に存在する付着燃料以外の燃料のうち、吸気ポートに吹き戻されずに残留する燃料の割合を示すパラメータであり、以下「残留率Ｃｆｗ」という。したがって、（１−Ｃｆｗ）が、筒内燃料のうち吸気ポートの吹き戻される燃料の割合を示す吹き戻し率に相当する。

図３に示される燃料輸送遅れモデルは、下記式（１）〜（４）で表すことができる。（ｋ）及び（ｋ−１）は燃料噴射量の演算が行われる離散化時刻を示すパラメータであり、それぞれ今回値及び前回値を示す。このモデルを定義する数式では、前回吹き戻された燃料（Ｆｗ(k-1)）は、全量が今回燃焼室に吸入され、残留率Ｃｆｗを乗算した量の燃料が燃焼室内に残留し、燃焼に使用されるという条件が適用されている（式（４）参照）。

Ｆｗ(k)＝（１−Ａｆｗ）×Ｔｏｕｔ(k)
＋（１−Ｂｆｗ）×Ｆｗ(k-1) （１）
Ｆｗｇ(k)＝（１−Ｃｆｗ）×Ｔｃｙｌ(k)
＋（１−Ｃｆｗ）×Ｆｗｇ(k-1) （２）
Ｔｃｙｌ(k)＝Ａｆｗ×Ｔｏｕｔ(k)＋Ｂｆｗ×Ｆｗ(k-1) （３）
Ｔｃｙｌｆ(k)＝Ｃｆｗ×（Ｔｃｙｌ(k)＋Ｆｗｇ(k-1)） （４）

式（３）を式（２）及び（４）に適用することにより、下記式（５）及び（６）が得られる。
Ｆｗｇ(k)＝（１−Ｃｆｗ）×（Ａｆｗ×Ｔｏｕｔ(k)＋Ｂｆｗ×Ｆｗ(k-1)）
＋（１−Ｃｆｗ）×Ｆｗｇ(k-1) （５）
Ｔｃｙｌｆ(k)＝Ｃｆｗ×
（Ａｆｗ×Ｔｏｕｔ(k)＋Ｂｆｗ×Ｆｗ(k-1)＋Ｆｗｇ(k-1)） （６）

式（６）を変形することにより下記式（７）が得られ、式（７）により、燃料の付着及び吹き戻しによる輸送遅れを考慮した燃料噴射量Ｔｏｕｔ(k)を算出することができる。なお、付着燃料量Ｆｗ及び吹き戻し燃料量Ｆｗｇの初期値は「０」である。

図４及び図５は、吹き戻し燃料量Ｆｗｇと燃料噴射時期との関係を説明するための図であり、図４は筒内燃料噴射弁６Ｃを用いる場合を示し、図５はポート燃料噴射弁６Ｐを用いる場合を示す。これらの図において斜線のハッチングを付した領域は新気が存在する新気領域を示し、水平線のハッチングを付した領域は空気と燃料の混合気が存在する混合気領域を示す。

図４（ａ）は、燃料噴射が吸気行程で行われる場合に対応し、新気が吸入される過程で燃料が噴射される（ｔ１）。圧縮行程の開始時点（ｔ２）では、噴射された燃料は、燃焼室下部に滞留する量が多くなるため、燃焼室上部の燃料濃度は比較的低くなる。したがって、燃料濃度の低い混合気が吸気通路に吹き戻され（ｔ３）、吹き戻し燃料量Ｆｗｇは比較的少なくなる。

図４（ｂ）は、燃料噴射が圧縮行程で行われる場合に対応し、吸気行程では新気が吸入される（ｔ１）。圧縮行程中に燃料が噴射されると（ｔ２’）、ピストンの上昇によって燃焼室上部の燃料濃度が高くなる。したがって、燃料濃度の比較的高い混合気が吸気通路に吹き戻され（ｔ３）、吹き戻し燃料量Ｆｗｇは比較的多くなる。

ポート燃料噴射弁６Ｐを使用するときは、燃料噴射は吸気行程で行われる。図５（ａ）は、燃料噴射時期が比較的早い場合に対応し、空気と燃料の混合状態が均一化された混合気が燃焼室内に吸入される（ｔ１）。したがって、圧縮行程の開始時点（ｔ２）における燃焼室内の混合気の燃料濃度は均一化されており、その混合気が吹き戻される（ｔ３）。したがって、吹き戻される混合気量に対応した標準的な量の燃料が吹き戻される。

図５（ｂ）は、燃料噴射時期が比較的遅い場合に対応し、この場合も吸気ポートで燃料が噴射されることから、空気と燃料とが均一化された混合気が燃焼室内に吸入される（ｔ１）。ただし、燃料噴射時期が遅いので燃焼室内には先に空気のみが吸入され、次いで混合気が吸入される。したがって、圧縮行程の開始時点（ｔ２）においては、吸気弁近傍の混合気の燃料濃度が比較的高くなり、その混合気が吹き戻される（ｔ３）。したがって、吹き戻し燃料量Ｆｗｇは、燃料噴射時期が早い場合（図５（ａ））と比べて多くなる。

以上説明した点を考慮して、本実施形態における燃料噴射制御で使用するマップ（若しくはテーブル）の設定が行われている。

図６は燃料噴射制御処理のフローチャートであり、この処理はＴＤＣパルスの発生に同期してＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
ステップＳ１１では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じてＡｆｗマップ（図示せず）を検索し、直接率Ａｆｗを算出する。ステップＳ１２では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じてＢｆｗマップ（図示せず）を検索し、持ち去り率Ｂｆｗを算出する。

ステップＳ１３では、図７に示す残留率算出処理を実行し、残留率Ｃｆｗを算出する。ステップＳ１４では、図１０に示す燃料噴射量算出処理を実行し、ステップＳ１１〜Ｓ１３で算出される直接率Ａｆｗ，持ち去り率Ｂｆｗ，及び残留率Ｃｆｗを用いて、燃料噴射量Ｔｏｕｔを算出する。

算出された燃料噴射量Ｔｏｕｔに応じてポート燃料噴射弁６Ｐまたは筒内燃料噴射弁６Ｃを開弁駆動することにより、燃料噴射が実行される。

図７は、図６のステップＳ１３で実行される残留率算出処理のフローチャートである。
ステップＳ２１では直噴、すなわち筒内燃料噴射弁６Ｃが選択されているか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは直噴フラグＦＩＮＪを「１」に設定する（ステップＳ２２）一方、ポート燃料噴射弁６Ｐが選択されているときは、直噴フラグＦＩＮＪを「０」に設定する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２４では、図８に示す噴射時期算出処理を実行し、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪを算出する。

図８のステップＳ３１では、直噴フラグＦＩＮＪが「１」であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であってポート燃料噴射弁６Ｐが選択されているときは、エンジン冷却水温ＴＷ及び吸気圧ＰＢＡに応じてＩＮＪＯＢＪＰＩマップ（図示せず）を検索し、ポート燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪＰＩを算出する（ステップＳ３４）。ステップＳ３５では、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪをポート燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪＰＩに設定する。

ステップＳ３１の答が肯定（ＹＥＳ）であって筒内燃料噴射弁６Ｃが選択されているときは、エンジン冷却水温ＴＷ及び吸気圧ＰＢＡに応じてＩＮＪＯＢＪＤＩマップ（図示せず）を検索し、筒内燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪＤＩを算出する（ステップＳ３２）。ステップＳ３３では、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪを筒内燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪＤＩに設定する。

図７に戻り、ステップＳ２５では直噴フラグＦＩＮＪが「１」であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であってポート燃料噴射弁６Ｐが選択されているときは、吸気弁作動位相ＣＡＩＮ及び燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪに応じてＣｆｗ０マップを検索し、ポート噴射残留率Ｃｆｗ０を算出する（ステップＳ２８）。ステップＳ２９では、残留率Ｃｆｗをポート噴射残留率Ｃｆｗ０に設定する。

Ｃｆｗ０マップは、図９（ａ）に示すように吸気弁作動位相ＣＡＩＮが増加（進角）するほど、ポート噴射残留率Ｃｆｗ０が増加するように設定され、かつ燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪに応じて図９（ｂ）に示すように設定されている。すなわち、図９（ｂ）に示す所定ポート噴射時期ＣＡ０より進角側で、ポート噴射残留率Ｃｆｗ０は所定値ＣｆｗＲに設定され、所定ポート噴射時期ＣＡ０より遅角側では燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが遅角するほど、ポート噴射残留率Ｃｆｗ０が減少する（吹き戻し率が増加する）ように設定されている。図５を参照して説明したように、ポート燃料噴射弁６Ｐを使用するときは、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが遅れると、吹き戻し燃料量Ｆｇｗが増加する傾向があることを考慮したものである。

なお、所定値ＣｆｗＲは、混合気の燃料濃度（混合状態）が均一化した状態に対応する残留率であり、エンジン諸元（吸気口、吸気ポート、及び吸気弁の形状、吸気弁の最大リフト量など）に応じて予め算出されるものである。また、図９（ｂ）には、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが圧縮行程にある範囲も示されているが、実際には吸気行程の範囲のみが使用される。

一方ステップＳ２５の答が肯定（ＹＥＳ）であって筒内燃料噴射弁６Ｃが選択されているときは、吸気弁作動位相ＣＡＩＮ及び燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪに応じてＣｆｗ１マップを検索し、筒内噴射残留率Ｃｆｗ１を算出する（ステップＳ２６）。ステップＳ２７では、残留率Ｃｆｗを筒内噴射残留率Ｃｆｗ１に設定する。

Ｃｆｗ１マップは、図９（ａ）に示すように吸気弁作動位相ＣＡＩＮが増加（進角）するほど、筒内噴射残留率Ｃｆｗ１が増加するように設定され、かつ燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪに応じて図９（ｃ）に示すように設定されている。すなわち、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが吸気行程にあるときは、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが進角するほど筒内噴射残留率Ｃｆｗ１が減少する（吹き戻し率が増加する）ように設定され、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが圧縮行程にあるときは、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが進角するほど筒内噴射残留率Ｃｆｗ１が増加する（吹き戻し率が減少する）ように設定されている。

図９（ｃ）に示す特性は、以下の点を考慮して設定されたものである。すなわち筒内燃料噴射弁６Ｃを使用するときは、筒内噴射残留率Ｃｆｗ１は所定値ＣｆｗＲより大きくなり、また燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが進角するほど、燃料と空気の混合状態が均一化して所定値ＣｆｗＲに近づく（吹き戻し燃料量Ｆｇｗが増加する）傾向があること、及び燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが吸気行程終了時期に近づくほど、燃料と空気の混合状態は不均一なものとなり、吸気弁近傍の燃料濃度が低下し、吹き戻し燃料量Ｆｇｗは減少することが考慮されている。

また圧縮行程では逆に燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが遅角するほど、ピストンの上昇によって吸気弁近傍の燃料濃度が高くなり、吹き戻し燃料量Ｆｇｗが増加する傾向があることが考慮されている。

図１０は、図６のステップＳ１４で実行される燃料噴射量算出処理のフローチャートである。
ステップＳ４１では、下記式（５ａ）により、吹き戻し燃料量の前回値Ｆｗｇ(k-1)を算出する。式（５ａ）は、式（５）の「ｋ」を「ｋ−１」に置換したものである。
Ｆｗｇ(k-1)＝（１−Ｃｆｗ）
×（Ａｆｗ×Ｔｏｕｔ(k-1)＋Ｂｆｗ×Ｆｗ(k-2)）
＋（１−Ｃｆｗ）×Ｆｗｇ(k-2) （５ａ）

ステップＳ４２では、下記式（１ａ）により、付着燃料量の前回値Ｆｗ(k-1)を算出する。式（１ａ）は、式（１）の「ｋ」を「ｋ−１」に置換したものである。
Ｆｗ(k-1)＝（１−Ａｆｗ）×Ｔｏｕｔ(k-1)
＋（１−Ｂｆｗ）×Ｆｗ(k-2) （１ａ）

ステップＳ４３では、エンジン回転数ＮＥ、吸気圧ＰＢＡ、エンジン冷却水温ＴＷ、吸気温ＴＡなどに応じて、燃焼室内の混合気の空燃比が目標空燃比（通常は理論空燃比）となるように燃焼燃料量（要求燃料量）Ｔｃｙｌｆを算出する。より具体的には、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じて基本燃料量ＴＩを算出するとともに、エンジン冷却水温ＴＷ、吸気温ＴＡなどに応じて補正係数ＫＣＲを算出し、基本燃料量ＴＩを補正係数ＫＣＲで補正することにより、燃焼燃料量Ｔｃｙｌｆが算出される。

ステップＳ４４では、ステップＳ４１〜Ｓ４３で算出した、吹き戻し燃料量の前回値Ｆｗｇ(k-1)、付着燃料量の前回値Ｆｗ(k-1)及び燃焼燃料量Ｔｃｙｌｆ(k)を前記式（７）に適用し、燃料噴射量Ｔｏｕｔ(k)を算出する。

以上のように本実施形態では、エンジン運転状態に応じて要求燃料量に相当する燃焼燃料量Ｔｃｙｌｆが算出され、燃焼室から吸気ポートへ吹き戻される吹き戻し燃料量Ｆｗｇが算出され、燃焼燃料量Ｔｃｙｌｆ及び吹き戻し燃料量Ｆｗｇを用いて燃料噴射量Ｔｏｕｔが算出される。さらに燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが冷却水温ＴＷ及び吸気圧ＰＢＡに応じて設定され、燃料噴射量Ｔｏｕｔ及び燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪに応じてポート燃料噴射弁６Ｐまたは筒内燃料噴射弁６Ｃを駆動することにより、燃料噴射が行われる。吹き戻し燃料量Ｆｗｇは、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪ及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて算出される。燃焼室から吸気通路２に吹き戻される燃料の量は、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪと吸気弁閉弁時期との相対関係に依存して変化するので、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪ、及び吸気弁閉弁時期を示すパラメータとしての吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて吹き戻し燃料量Ｆｗｇを算出することにより、吹き戻し燃料量Ｆｗｇを精度良く算出し、燃焼室内で実際に燃焼に寄与する燃焼燃料量Ｔｃｙｌｆを、吹き戻される燃料の量を考慮して正確に制御することができる。その結果、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪ及び吸気作動位相ＣＡＩＮが変更されても、燃焼室内の混合気の空燃比を正確に制御し、良好な排気特性を維持することができる。

またポート燃料噴射弁６Ｐが使用されるときは、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが遅角する（減少する）ほど吹き戻し燃料量Ｆｗｇが増加し、かつ所定ポート噴射時期ＣＡ０より遅角側では、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが遅角するほど吹き戻し燃料量Ｆｗｇが増加するように、吹き戻し燃料量Ｆｗｇの算出が行われる。ポート燃料噴射弁６Ｐを使用するときは、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが遅角するほど燃料の燃焼室内への流入が遅れ、空気との混合状態が不均一となり、吸気弁近傍の混合気中の燃料濃度が高くなる。したがって、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが遅角するほど、また吸気弁作動位相ＣＡＩＮが遅角するほど吹き戻し燃料量Ｆｗｇを増加させることにより、吹き戻し燃料量Ｆｗｇを正確に算出することができる。

また筒内燃料噴射弁６Ｃが使用されるときは、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが遅角する（減少する）ほど吹き戻し燃料量Ｆｗｇが増加し、かつ燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが吸気行程終了時期より進角側（吸気行程）にあるときは燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが遅角するほど吹き戻し燃料量Ｆｗｇが減少し、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが吸気行程終了時期より遅角側（圧縮行程）にあるときは燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが遅角するほど吹き戻し燃料量Ｆｗｇが増加するように、吹き戻し燃料量Ｆｗｇの算出が行われる。筒内燃料噴射弁６Ｃを使用するときは、吸気行程では燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが遅角するほど、燃料噴射時期における燃焼室内の空気の流動が減少し、燃料と空気の混合状態が不均一となる。すなわち、ピストンの頂部付近において燃料濃度が高くなる一方、吸気弁付近では燃料濃度が低下する。また圧縮行程では、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪが遅角するほど吹き戻し燃料量Ｆｗｇは増加する傾向がある。したがって、上述したように吹き戻し燃料量Ｆｗｇを算出することにより、吹き戻し燃料量Ｆｗｇを正確に算出することができる。

本実施形態では、弁作動位相可変機構４０が吸気弁閉弁時期変更手段を構成し、ＥＣＵ５が、要求燃料量算出手段、吹き戻し燃料量算出手段、燃料噴射量算出手段、燃料噴射時期設定手段、及び駆動制御手段を構成する。具体的には、図１０のステップＳ４３が要求燃料量算出手段に相当し、ステップＳ４１が吹き戻し燃料量算出手段に相当し、ステップＳ４４が燃料噴射量算出手段に相当し、図８の処理が燃料噴射時期設定手段に相当する。

［変形例］
図１１は、図７に示す残留率算出処理の変形例を示すフローチャートである。この変形例は、吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて基本残留率ＣｆｗＢＳを算出するとともに、ポート燃料噴射弁６Ｐに対応するポート噴射補正係数Ｇｃｆｗ０または筒内燃料噴射弁６Ｃに対応する筒内噴射補正係数Ｇｃｆｗ１を燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪに応じて算出し、ポート噴射補正係数Ｇｃｆｗ０または筒内噴射補正係数Ｇｃｆｗ１を基本残留率ＣｆｗＢＳに乗算するようにしたものである。

図１１のステップＳ５１では、吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて図１２（ａ）に示すＣｆｗＢＳテーブルを検索し、基本残留率ＣｆｗＢＳを算出する。ＣｆｗＢＳテーブルは、図９（ａ）に示すマップ設定特性と同様に設定されている。

ステップＳ５２〜Ｓ５５は、図７のステップＳ２１〜Ｓ２４と同一の処理である。
ステップＳ５６では、直噴フラグＦＩＮＪが「１」であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であってポート燃料噴射弁６Ｐが選択されているときは、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪに応じて図１２（ｂ）に示すＧｃｆｗ０テーブルを検索し、ポート噴射補正係数Ｇｃｆｗ０を算出する（ステップＳ５９）。Ｇｃｆｗ０テーブルは、図９（ｂ）に示すマップ設定特性と同様に設定されており、「１．０」が所定値ＣｆｗＲに対応する。ステップＳ６０では、残留率補正係数Ｇｃｆｗをポート噴射補正係数Ｇｃｆｗ０に設定する。

ステップＳ５６の答が肯定（ＹＥＳ）であって筒内燃料噴射弁６Ｃが選択されているときは、燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪに応じて図１２（ｃ）に示すＧｃｆｗ１テーブルを検索し、筒内噴射補正係数Ｇｃｆｗ０を算出する（ステップＳ５７）。Ｇｃｆｗ１テーブルは、図９（ｃ）に示すマップ設定特性と同様に設定されており、「１．０」が所定値ＣｆｗＲに対応する。ステップＳ５８では、残留率補正係数Ｇｃｆｗを筒内噴射補正係数Ｇｃｆｗ１に設定する。

ステップＳ６１では、基本残留率ＣｆｗＢＳに残留率補正係数Ｇｃｆｗを乗算することにより、残留率Ｃｆｗを算出する。
図１１の処理により、図７の処理と同様に残留率Ｃｆｗを算出することができる。

［第２の実施形態］
本実施形態は、使用する燃料噴射弁に依存して異なる値をとるインジェクタ依存残留率Ｃｆｗａと、使用する燃料噴射弁に依存しないインジェクタ非依存残留率Ｃｆｗｂと用いて吹き戻し燃料量Ｆｗｇを算出するようにしたものである。吸気ポートに吹き戻された燃料を含む混合気は、空気と燃料とが混合されてから時間が経過していること、及び混合気の流動により空気と燃料との混合状態が均一化していることから、吹き戻された燃料が再度燃焼室内に流入したときの残留率は、使用された燃料噴射弁に依存しないと考えられるからである。
本実施形態は、以下に説明する点以外は第１の実施形態と同一である。

図１３は、本実施形態における燃料輸送遅れモデルを説明するための図である。図３に示すモデルと比較すると、筒内燃料量Ｔｃｙｌに適用される残留率がインジェクタ依存残留率Ｃｆｗａに変更され、吹き戻し燃料量Ｆｗｇに適用される残留率がインジェクタ非依存残留率Ｃｆｗｂに変更されている。

図１３に示される燃料輸送遅れモデルは、下記式（１１）〜（１４）で表すことができる。式（１１）及び（１３）は第１の実施形態の式（１）及び（３）と同一である。
Ｆｗ(k)＝（１−Ａｆｗ）×Ｔｏｕｔ(k)
＋（１−Ｂｆｗ）×Ｆｗ(k-1) （１１）
Ｆｗｇ(k)＝（１−Ｃｆｗａ）×Ｔｃｙｌ(k)
＋（１−Ｃｆｗｂ）×Ｆｗｇ(k-1) （１２）
Ｔｃｙｌ(k)＝Ａｆｗ×Ｔｏｕｔ(k)＋Ｂｆｗ×Ｆｗ(k-1) （１３）
Ｔｃｙｌｆ(k)＝Ｃｆｗａ×Ｔｃｙｌ(k)
＋Ｃｆｗｂ×Ｆｗｇ(k-1) （１４）

式（１３）を式（１２）及び（１４）に適用することにより、下記式（１５）及び（１６）が得られる。
Ｆｗｇ(k)＝（１−Ｃｆｗａ）
×（Ａｆｗ×Ｔｏｕｔ(k)＋Ｂｆｗ×Ｆｗ(k-1)）
＋（１−Ｃｆｗｂ）×Ｆｗｇ(k-1) （１５）
Ｔｃｙｌｆ(k)＝Ｃｆｗａ×（Ａｆｗ×Ｔｏｕｔ(k)＋Ｂｆｗ×Ｆｗ(k-1)）
＋Ｃｆｗｂ×Ｆｗｇ(k-1)） （１６）

式（１６）を変形することにより下記式（１７）が得られる。本実施形態では、式（１７）により燃料噴射量Ｔｏｕｔ(k)が算出される。

図１４は本実施形態における燃料噴射制御処理のフローチャートであり、この処理はＴＤＣパルスの発生に同期してＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。この処理は図４に示す処理のステップＳ１３及びＳ１４をそれぞれステップＳ１３ａ及びＳ１４ａに変えたものである。

ステップＳ１３ａでは、図１５に示す残留率算出処理を実行し、インジェクタ依存残留率Ｃｆｗａ及びインジェクタ非依存残留率Ｃｆｗｂを算出する。
ステップＳ１４ａでは、図１７に示す燃料噴射量算出処理を実行し、上述したようにインジェクタ依存残留率Ｃｆｗａ及びインジェクタ非依存残留率Ｃｆｗｂを用いて、燃料噴射量Ｔｏｕｔ(k)を算出する。

図１５は、図１４のステップＳ１３ａで実行される残留率算出処理のフローチャートである。この処理は、図１１のステップＳ５１及びＳ６１をそれぞれステップＳ５１ａ及びＳ６１ａに変えたものである。

ステップＳ５１ａでは、吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて図１６に示すＣｆｗｂテーブルを検索し、インジェクタ非依存残留率Ｃｆｗｂを算出する。Ｃｆｗｂテーブルは、エンジン諸元に基づいて予め設定されるものであり、実質的に図１２（ａ）に示すＣｆｗＢＳテーブルと同一のものである。

ステップＳ６１ａでは、インジェクタ非依存残留率Ｃｆｗｂに残留率補正係数Ｇｃｆｗを乗算することにより、インジェクタ依存残留率Ｃｆｗａを算出する。

図１７は、図１４のステップＳ１４ａで実行される燃料噴射量算出処理のフローチャートである。この処理は、図１０のステップＳ４１及びＳ４４をそれぞれステップＳ４１ａ及びＳ４４ａに変えたものである。

ステップＳ４１ａでは、下記式（１５ａ）により、吹き戻し燃料量の前回値Ｆｗｇ(k-1)を算出する。式（１５ａ）は、式（１５）の「ｋ」を「ｋ−１」に置換したものである。
Ｆｗｇ(k-1)＝（１−Ｃｆｗａ）
×（Ａｆｗ×Ｔｏｕｔ(k-1)＋Ｂｆｗ×Ｆｗ(k-2)）
＋（１−Ｃｆｗｂ）×Ｆｗｇ(k-2) （１５ａ）

ステップＳ４４ａでは、上記式（１７）により燃料噴射量Ｔｏｕｔ(k)を算出する。

本実施形態では、インジェクタ依存残留率Ｃｆｗａと、インジェクタ非依存残留率Ｃｆｗｂとを別個に算出して、吹き戻し燃料量Ｆｗｇを算出するようにしたので、吹き戻し燃料量Ｆｗｇをより正確に算出することができる。

本実施形態では、図１７のステップＳ４３が要求燃料量算出手段に相当し、ステップＳ４１ａが吹き戻し燃料量算出手段に相当し、ステップＳ４４ａが燃料噴射量算出手段に相当する。

［第３の実施形態］
本実施形態は、第１の実施形態においてポート燃料噴射弁６Ｐと筒内燃料噴射弁６Ｃとを切り換えて使用することに代えて、ポート燃料噴射弁６Ｐ及び筒内燃料噴射弁６Ｃを同時に使用し、２つの燃料噴射弁によるそれぞれの燃料噴射量の比率を変更して燃料噴射を行うようにしたものである。本実施形態は、以下に説明する点以外は第１の実施形態と同一である。

本実施形態では、筒内燃料噴射弁６Ｃによる燃料噴射量の比率である直噴比率ＲＩＮＪＤがエンジン運転状態に応じて「０」から「１」までの値に設定され、算出された燃料噴射量Ｔｏｕｔと直噴比率ＲＩＮＪＤとを用いて、ポート噴射燃料量Ｔｏｕｔｐ及び筒内噴射燃料量Ｔｏｕｔｃが下記式（３１）及び（３２）により算出される。そして、ポート噴射燃料量Ｔｏｕｔｐに応じてポート燃料噴射弁６Ｐの燃料噴射制御が行われ、筒内噴射燃料量Ｔｏｕｔｃに応じて筒内燃料噴射弁６Ｃの燃料噴射制御が行われる。
Ｔｏｕｔｐ＝（１−ＲＩＮＪＤ）×Ｔｏｕｔ （３１）
Ｔｏｕｔｃ＝ＲＩＮＪＤ×Ｔｏｕｔ （３２）

さらに残留率Ｃｆｗは図１８に示す処理により算出される。
図１８のステップＳ６１では、図１９に示す噴射時期算出処理を実行する。図１９のステップＳ７１及びＳ７２は、それぞれ図８のステップＳ３４及びＳ３２と同一の処理であり、ポート燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪＰＩ及び筒内燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪＤＩが算出される。

図１８のステップＳ６２では、吸気弁作動位相ＣＡＩＮ及びポート燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪＰＩに応じて、ポート噴射残留率Ｃｆｗ０が算出され、ステップＳ６３では、吸気弁作動位相ＣＡＩＮ及び筒内燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪＤＩに応じて、筒内噴射残留率Ｃｆｗ１が算出される。

ステップＳ６４では、ポート噴射残留率Ｃｆｗ０、筒内噴射残留率Ｃｆｗ１、及び直噴比率ＲＩＮＪＤを下記式（３３）に適用し、残留率Ｃｆｗを算出する。
Ｃｆｗ＝（１−ＲＩＮＪＤ）×Ｃｆｗ０＋ＲＩＮＪＤ×Ｃｆｗ１ （３３）

式（３３）により算出される残留率Ｃｆｗを用いて燃料噴射量Ｔｏｕｔを算出することにより、２つの燃料噴射弁の使用割合（直噴比率ＲＩＮＪＤ）に応じて吹き戻し燃料量Ｆｗｇを精度良く算出することができる。

なお、第１の実施形態は、本実施形態における直噴比率ＲＩＮＪＤを「１」と「０」とに切り換えるように構成したものに相当する。
本実施形態では、ＥＣＵ５が噴射量比率算出手段を構成し、図１８の処理が吹き戻し燃料量算出手段の一部を構成する。

［第４の実施形態］
本実施形態は、第２の実施形態においてポート燃料噴射弁６Ｐと筒内燃料噴射弁６Ｃとを切り換えて使用することに代えて、ポート燃料噴射弁６Ｐ及び筒内燃料噴射弁６Ｃを同時に使用し、２つの燃料噴射弁によるそれぞれの燃料噴射量の比率を変更して燃料噴射を行うようにしたものである。本実施形態は、以下に説明する点以外は第２の実施形態と同一である。

ポート噴射燃料量Ｔｏｕｔｐ及び筒内噴射燃料量Ｔｏｕｔｃは、第３の実施形態と同様に式（３１）及び（３２）により算出される。
また残留率Ｃｆｗａ及びＣｆｗｂは、図２０に示す処理により算出される。ステップＳ８１は、図１５のステップＳ５１ａと同一の処理であり、インジェクタ非依存残留率Ｃｆｗｂが算出される。

ステップＳ８２では、図１９に示す噴射時期算出処理を実行し、ポート燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪＰＩ及び筒内燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪＤＩを算出する。
ステップＳ８３及びＳ８４は、図１５のステップＳ５９及びＳ５７と実質的に同一の処理であり、ポート燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪＰＩ及び筒内燃料噴射時期ＩＮＪＯＢＪＤＩに応じて、ポート噴射補正係数Ｇｃｆｗ０及び筒内噴射補正係数Ｇｃｇｗ１が算出される。

ステップＳ８５では、インジェクタ非依存残留率Ｃｆｗｂ、ポート噴射補正係数Ｇｃｆｗ０、筒内噴射補正係数Ｇｃｇｗ１、及び直噴比率ＲＩＮＪＤを下記式（４１）に適用し、インジェクタ依存残留率Ｃｆｗａを算出する。
Ｃｆｗａ＝Ｃｆｗｂ×｛（１−ＲＩＮＪＤ）×Ｇｃｆｗ０
＋ＲＩＮＪＤ×Ｇｃｆｗ１｝ （４１）

図２０の処理により、２つの燃料噴射弁の使用比率（直噴比率ＲＩＮＪＤ）に応じて、正確なインジェクタ依存残留率Ｃｆｗａを算出することができる。

なお、第２の実施形態は、本実施形態における直噴比率ＲＩＮＪＤを「１」と「０」とに切り換えるように構成したものに相当する。
本実施形態、ＥＣＵ５が噴射量比率算出手段を構成し、図２０の処理が吹き戻し燃料量算出手段の一部を構成する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、筒内噴射補正係数Ｇｃｆｗ１を図１２（ｃ）に示すように吸気行程終了時期において最大となるように設定したが、図２１に示すように、吸気行程内の吸気行程終了時期近傍の所定筒内噴射時期ＣＡ１において最大となるように設定してもよい。所定筒内噴射時期ＣＡ１と下死点ＢＤＣとの角度差は、例えばＣＲＫパルスの１周期分（６度程度）以下とする。

また吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて残留率Ｃｆｗ０，Ｃｆｗ１，Ｃｆｗａ，及びＣｆｗｂを算出するようにしたが、吸気弁作動位相ＣＡＩＮは、吸気弁閉弁時期ＣＡＩＣと一定の関係を有するので、吸気弁閉弁時期ＣＡＩＣに応じて算出することと実質的に同一である。

また上述した実施形態では、エンジンを常にミラーサイクル運転する例を示したが、吸気弁の閉弁時期ＣＡＩＣが、当該気筒の圧縮行程開始時期を含む所定角度範囲で可変される場合には、閉弁時期ＣＡＩＣが、当該気筒の圧縮行程開始時期より後に設定されているときに、上述した吹き戻し燃料量Ｆｗｇを考慮した燃料噴射制御を実行し、閉弁時期ＣＡＩＣが、当該気筒の圧縮行程開始時期より前に設定されているときは、吹き戻し燃料量Ｆｗｇを「０」として（残留率Ｃｆｗを「１」として）燃料噴射制御を実行することが望ましい。

また上述した実施形態では、ポート燃料噴射弁６Ｐ及び筒内燃料噴射弁６Ｃを備えるエンジンに本発明を適用したが、本発明はポート燃料噴射弁６Ｐまたは筒内燃料噴射弁６Ｃの何れか一方のみを備えるエンジンにも適用可能である。

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの燃料噴射制御にも適用が可能である。

１ 内燃機関
２ 吸気通路
５ 電子制御ユニット（要求燃料量算出手段、吹き戻し燃料量算出手段、燃料噴射量算出手段、燃料噴射時期設定手段、噴射量比率算出手段、駆動制御手段）
６Ｐ ポート燃料噴射弁
６Ｃ 筒内燃料噴射弁
４０ 弁作動位相可変機構（吸気弁閉弁時期変更手段）

Claims (6)

1. 内燃機関の吸気弁の閉弁時期を変更する吸気弁閉弁時期変更手段と、前記機関に燃料を供給する燃料噴射弁とを備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記機関の運転状態に応じて要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、
   前記燃焼室内から前記吸気通路へ吹き戻される燃料量である吹き戻し燃料量を算出する吹き戻し燃料量算出手段と、
   前記要求燃料量及び吹き戻し燃料量を用いて燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
   前記燃料噴射弁による燃料噴射時期を可変設定する燃料噴射時期設定手段と、
   前記燃料噴射量及び燃料噴射時期に応じて前記燃料噴射弁を駆動制御する駆動制御手段とを備え、
   前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記燃料噴射時期及び前記吸気弁の閉弁時期に応じた前記燃焼室内の燃料と空気の混合状態の傾向に基づいて、前記吹き戻し燃料量を算出することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記燃料噴射弁は、前記機関の燃焼室内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁であり、
   前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記燃料噴射時期における当該気筒の行程に応じて前記燃焼室内の燃料と空気の混合状態の傾向を判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記吸気弁の閉弁時期が遅角するほど前記吹き戻し燃料量が増加し、かつ前記燃料噴射時期が当該気筒の吸気行程内の吸気行程終了時期近傍の所定時期より進角側にあるときは前記燃料噴射時期が遅角するほど前記吹き戻し燃料量が減少し、前記燃料噴射時期が前記所定時期より遅角側にあるときは前記燃料噴射時期が遅角するほど前記吹き戻し燃料量が増加するように、前記吹き戻し燃料量の算出を行うことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記機関の吸気通路に燃料を噴射するポート燃料噴射弁をさらに有し、
   前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記ポート燃料噴射弁によって噴射される燃料については、前記吸気弁の閉弁時期が遅角するほど前記吹き戻し燃料量が増加し、かつ前記ポート燃料噴射弁の燃料噴射時期が遅角するほど前記吹き戻し燃料量が増加するように、前記吹き戻し燃料量の算出を行うことを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記ポート燃料噴射弁及び前記筒内燃料噴射弁による燃料噴射量の比率である噴射量比率を算出する噴射量比率算出手段をさらに備え、
   前記駆動制御手段は、前記噴射量比率に応じて前記ポート燃料噴射弁及び前記筒内燃料噴射弁の少なくとも一方を駆動制御し、
   前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記燃料噴射時期、前記吸気弁の閉弁時期、及び前記噴射量比率に応じて、前記吹き戻し燃料量を算出することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記燃料噴射弁は、前記機関の吸気通路に燃料を噴射するポート燃料噴射弁であり、
   前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記ポート燃料噴射弁によって噴射される燃料については、前記吸気弁の閉弁時期が遅角するほど前記吹き戻し燃料量が増加し、かつ前記ポート燃料噴射弁の燃料噴射時期が遅角するほど前記吹き戻し燃料量が増加するように、前記吹き戻し燃料量の算出を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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