JP6007852B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンに搭載され、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射と燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射とを実行する燃料噴射装置に関する。

特許文献１には、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と燃焼室に燃料噴射する筒内噴射弁とを備え、要求される量の燃料をポート噴射と筒内噴射とに振り分けて噴射するエンジンの噴射装置が記載されている。この燃料噴射装置では、吸気中に蒸発燃料がパージされて噴射燃料の減量要求が生じた場合には、筒内噴射量は減量せず、ポート噴射量を優先して減量するようにしている。また、特許文献２には、ポート噴射弁と筒内噴射弁と備え、筒内噴射弁による筒内噴射を複数回に分けて実行することで混合気の燃焼状態を改善するようにした噴射装置が記載されている。

特開２００６−０３７７４１号 特開２００６−１９４０９８号

ところで、特許文献１に記載の噴射装置において、ポート噴射の噴射量が減量されてポート噴射弁の最小噴射量に達した場合には、それ以上はポート噴射量を減量することができないため、筒内噴射量を減量する必要が生じる。特許文献２に記載の燃料噴射装置においても、こうした減量要求が複数回の筒内噴射に対して生じた場合には、筒内噴射の噴射量を減量して対処することになるが、その減量方法によっては混合気の燃焼状態を悪化させてしまうおそれがある。

また、ポート噴射弁によるポート噴射と、複数回の筒内噴射とが行われる場合には、そのポート噴射量に相当する量だけ筒内噴射量が少なくなる。このように筒内噴射量が少なくなると、筒内噴射量に対してその減量分の占める割合が大きくなり、噴射量をわずかに減量しても燃焼状態が大きく変化するようになる。このため、上述したような燃焼状態の悪化も発生しやすい。

この発明の目的は、ポート噴射と、複数回の筒内噴射とを実行する燃料噴射装置において、筒内噴射量の減量に伴う燃焼状態の悪化を抑制することにある。

上記課題を解決する燃料噴射装置は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射弁とを備え、ポート噴射弁によるポート噴射と、筒内噴射弁による複数回の筒内噴射とを実行する。そして、この燃料噴射装置は、筒内噴射に減量要求があるときには、複数回に分けて実行される各筒内噴射のうち吸気上死点から噴射開始までの期間が短い噴射ほど優先して噴射量を減量する減量処理を実行する。

複数回の筒内噴射が実行される場合、噴射開始から点火までの期間が短い噴射ほど、すなわち吸気上死点から噴射開始までの期間が長い噴射ほど、混合気の燃焼状態に及ぼす影響度（以下、燃焼影響度ともいう）が高い。この燃料噴射装置では、こうした複数回の筒内噴射のうち、吸気上死点から噴射開始までの期間が短い噴射ほど優先して、すなわち上述した燃焼影響度が低い噴射ほど優先して噴射量を減量するようにしている。このため、筒内噴射量の減量に伴う燃焼状態の悪化を抑制することができる。

ここで、吸気上死点から噴射開始までの期間が最も短い噴射から順に筒内噴射弁の最小噴射量を噴射量の下限値とする噴射量の減量を実行することとすれば、上述したような燃焼影響度の低い噴射から優先して噴射量を減量することができる。なお、こうした構成で、例えば３回の筒内噴射が実行されるのであれば、まず１回目の筒内噴射の噴射量が減量され、その噴射量が筒内噴射弁の最小噴射量に達したときには、同噴射量が最小噴射量に維持された状態で２回目の筒内噴射の噴射量が減量される。そして同様に、２回目の筒内噴射の噴射量が最小噴射量に達したときに、３回目の筒内噴射の噴射量が減量されるようになる。

また、減量要求量を各筒内噴射に振り分けて減量を実行し、複数回の筒内噴射のうち吸気上死点から噴射開始までの期間が短い噴射ほど減量要求量の振り分け量を多くすることとしても、上述したような燃焼影響度の低い噴射から優先して噴射量を減量することができる。なお、こうした構成で、例えば３回の筒内噴射が実行されるのであれば、各噴射についていずれも噴射量の減量が開始されるが、その減量度合いが異なり、３回目の筒内噴射、２回目の筒内噴射、１回目の筒内噴射の順に、噴射量の減量度合いが大きくされる。

上記燃料噴射装置は、例えば以下の態様にて具体化できる。すなわち、この燃料噴射装置では、空燃比フィードバック制御の学習補正量に相当する量だけ噴射量を減量するときには、その学習補正量をポート噴射と筒内噴射とに振り分けるとともに、筒内噴射への振り分け量を上述した減量処理の減量要求量として同処理を実行する。

この燃料噴射装置では、空燃比フィードバック制御の学習補正量により噴射量を減量補正するときには、その学習補正量がポート噴射と筒内噴射とに振り分けられ、ポート噴射及び筒内噴射の双方の噴射量が減量される。このため、例えばポート噴射量だけを減量したり、筒内噴射量だけを減量したりする場合とは異なり、ポート噴射弁及び筒内噴射弁の噴射特性についての個体差や経時変化を適切に補償することができる。さらに、筒内噴射量を減量する際には、上述した減量処理を通じて燃焼影響度が低い噴射ほど優先して噴射量が減量されるため、筒内噴射量の減量に伴う燃焼状態の悪化を抑制することができる。

また、上記燃料噴射装置は、例えば以下の態様にて具体化できる。すなわち、この燃料噴射装置では、蒸発燃料のパージ制御によりパージ補正量に相当する量だけ噴射量を減量するときには、ポート噴射量を減量し、パージ補正量が減量前のポート噴射量とポート噴射弁の最小噴射量との差を上回るときには、ポート噴射量をその最小噴射量に維持しつつ、その上回る量を減量処理の減量要求量として同処理を実行する。

吸気通路にパージされる蒸発燃料は吸気とともに吸気ポートを通じて燃焼室に導入されることから、蒸発燃料が吸気にパージされたときは、ポート噴射量が蒸発燃料の燃料分に相当する量だけ増量されたときとほぼ同じ状況になる。そのため、この燃料噴射装置では、筒内噴射量よりもポート噴射量を優先して減量するようにしている。これにより、混合気の燃焼状態をパージがなされていないときの状態に近づけることができ、蒸発燃料のパージによる噴射量の増加を適切に補償することができるようになる。

ただし、パージされる蒸発燃料が多い場合には、ポート噴射量がポート噴射弁の最小噴射量に達し、それ以上の減量ができなくなることがある。この場合には、筒内噴射量を減量して対処することになるが、この燃料噴射装置では、こうした減量を行う場合であっても、上述した減量処理を通じて燃焼影響度が低い噴射ほど優先して噴射量が減量される。したがって、筒内噴射量の減量に伴う燃焼状態の悪化を抑制することができる。

その他、上記燃料噴射装置は、以下の態様にて具体化することもできる。すなわち、この燃料噴射装置では、燃料の壁面付着量補正により壁面付着補正量に相当する量だけ噴射量を減量するときには、ポート噴射量を減量し、壁面付着補正量が減量前のポート噴射量とポート噴射弁の最小噴射量との差を上回るときには、ポート噴射量をその最小噴射量に維持しつつ、その上回る量を減量要求量として上述した減量処理を実行する。

ポート噴射の噴射量が減少した直後には、吸気ポートの壁面に付着している燃料の一部が吸気とともに燃焼室に吸入される。このように燃焼室に壁面付着燃料が吸入される場合にも、吸気通路に蒸発燃料がパージされる場合と同様に、吸気ポートの壁面から燃料室に吸入される燃料の分だけポート噴射量が増量されたときとほぼ同じ状況となる。そのため、この燃料噴射装置では、筒内噴射量よりもポート噴射量を優先して減量するようにしている。これにより、混合気の燃焼状態を壁面付着燃料が燃焼室に吸入されていないときの状態に近づけることができ、同壁面付着燃料による噴射量の増加を適切に補償することができるようになる。

ただし、燃焼室に吸入される壁面付着燃料が多い場合には、ポート噴射量がポート噴射弁の最小噴射量に達し、それ以上の減量ができなくなることがある。この場合には、筒内噴射量を減量して対処することになるが、この燃料噴射装置では、こうした減量を行う場合であっても、上述した減量処理を通じて燃焼影響度が低い噴射ほど優先して噴射量が減量される。したがって、筒内噴射量の減量に伴う燃焼状態の悪化を抑制することができる。

燃料噴射装置の全体構成を示す模式図。 ポート噴射及び筒内噴射の噴射態様の一例を示す模式図。 ポート噴射量及び筒内噴射量を減量する際の処理手順を示すフローチャート。 ポート噴射量及び筒内噴射量の時間的推移を示すタイミングチャート。 ポート噴射量及び筒内噴射量を減量する際の処理手順を示すフローチャート。 ポート噴射量及び筒内噴射量の時間的推移を示すタイミングチャート。 エンジンの負荷と壁面付着量との関係を示すグラフ。 （ａ）はエンジンの負荷が増加するときの壁面付着補正量の推移を示すタイミングチャート、（ｂ）はエンジンの負荷が低下するときの壁面付着補正量の推移を示すタイミングチャート。

［第１の実施形態］
以下、燃料噴射装置の第１の実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、エンジンの吸気通路１０には、上流側から順に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１１、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１２が配設されている。吸気通路１０は、スロットルバルブ１２の下流にてエンジンの気筒毎に分岐した後、吸気ポート１３を介して各気筒の燃焼室１４に接続されている。

各気筒の吸気ポート１３には、その内部に燃料を噴射するポート噴射弁１５がそれぞれ配設されている。各気筒の燃焼室１４には、その内部に燃料を噴射する筒内噴射弁１６と点火プラグ１７とがそれぞれ配設されている。また、各気筒の燃焼室１４に接続される排気通路１８には混合気の空燃比を検出するための空燃比センサ１９が配設されている。

このエンジンには、ポート噴射弁１５や筒内噴射弁１６から噴射される燃料を貯留する燃料タンク２０が設けられている。燃料タンク２０には、その内部から燃料を汲み出すフィードポンプ２１が配設されている。このフィードポンプ２１は、低圧燃料通路２２を介して、フィードポンプ２１の汲み出した燃料を蓄圧する低圧燃料配管２３に接続されている。低圧燃料配管２３には、各気筒のポート噴射弁１５がそれぞれ接続されている。

一方、低圧燃料通路２２の途中からは、高圧燃料通路３０が分岐している。高圧燃料通路３０には、フィードポンプ２１の汲み出した燃料を更に加圧して吐出する高圧燃料ポンプ３１が配設されている。高圧燃料通路３０は、高圧燃料ポンプ３１により加圧された燃料を蓄圧する高圧燃料配管３２に接続されている。この高圧燃料配管３２には、各気筒の筒内噴射弁１６がそれぞれ接続されている。

また、このエンジンには、燃料タンク２０に発生する蒸発燃料を吸気通路１０にパージし、燃焼室１４で燃焼させて処理する装置が搭載されている。この装置では、燃料タンク２０の上部に、その内部で発生した燃料蒸気を流すベーパ通路４０が接続されている。ベーパ通路４０は、燃料蒸気を吸着する吸着材が内蔵されたキャニスタ４１に接続されている。キャニスタ４１は、パージ通路４２を介して、吸気通路１０におけるスロットルバルブ１２の下流側の部分に接続されている。パージ通路４２には、パージバルブ４３が配設されている。

燃料タンク２０で発生した蒸発燃料は、ベーパ通路４０を通ってキャニスタ４１に送られる。キャニスタ４１に送られた蒸発燃料の燃料分は、その内部の吸着剤に吸着される。パージバルブ４３が開かれると、スロットルバルブ１２の下流に発生する吸気負圧によって、パージ通路４２を通ってキャニスタ４１から空気が吸引される。キャニスタ４１内の吸着材に吸着された燃料分は、このときの空気の流勢で吸着材から脱離され、吸引された空気と共に吸気中にパージされる。そして、吸気中にパージされた燃料分は、ポート噴射弁１５や筒内噴射弁１６から噴射された燃料と共に、燃焼室１４内で燃焼する。

また、このエンジンは、電子制御ユニット５０により制御されている。上述のエアフローメータ１１、空燃比センサ１９などのセンサ類の検出信号は、この電子制御ユニット５０に取り込まれる。そして、電子制御ユニット５０は、これらセンサ類の検出結果に基づき、ポート噴射弁１５、筒内噴射弁１６、パージバルブ４３などの、機関各部に設けられたアクチュエータ類を駆動することで、機関制御を行っている。例えば、電子制御ユニット５０は、そうした機関制御の一例として、ポート噴射弁１５や筒内噴射弁１６の噴射態様を機関運転状態に基づいて制御する燃料噴射制御を行っている。この燃料噴射制御を通じてポート噴射弁１５及び筒内噴射弁１６の噴射態様は決定される。

図２に示すように、例えばこのエンジンでは、吸気行程前半にポート噴射弁１５によるポート噴射ＰＩが行われる。一方、吸気行程後半、圧縮行程前半、圧縮行程後半にはそれぞれ、筒内噴射弁１６による第１筒内噴射ＤＩ１、第２筒内噴射ＤＩ２、第３筒内噴射ＤＩ３が行われる。

ここで、第１筒内噴射ＤＩ１は、ピストンの移動速度が低下して燃焼室１４内の気流が弱くなるときに、燃料噴射によって燃焼室１４内の気流を強める機能を有する。第２筒内噴射ＤＩ２はこの第１筒内噴射ＤＩ１の機能に加え、筒内噴射弁１６を燃料により冷却する機能も有している。また、第３筒内噴射ＤＩ３は、噴射燃料により燃焼室１４内に強い気流を発生させつつその噴射燃料を点火プラグ１７の周りに集めることで混合気の着火性を高め、燃焼速度を高める機能を有する。一方で、ポート噴射ＰＩは、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３のような燃焼状態を改善する機能はほとんどなく、総噴射燃料のうち第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３によって噴射されない残りの燃料を噴射して空燃比を目標空燃比とするために行われる。

また、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３はいずれも、混合気の燃焼状態に影響を及ぼすものではあるが、その影響度（燃焼影響度ともいう）はそれぞれ異なっている。すなわち、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３のうち、噴射開始から点火までの期間が短い噴射ほど燃焼影響度は高い。具体的には、第１筒内噴射ＤＩ１、第２筒内噴射ＤＩ２、第３筒内噴射ＤＩ３は、その順で燃焼影響度が高くなる。

この燃料噴射装置では、上述したように第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３が混合気の燃焼状態に影響を及ぼすものであることから、それらに減量要求があるときには、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ１〜Ｑ３を適切に減量することで燃焼状態の悪化を抑えることが望ましい。

以下では、こうした第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３に対する減量要求が、空燃比フィードバック制御による噴射量の減量処理で生じた場合を例に、この燃料噴射装置による対処方法を説明する。

図３に示すように、この処理ではまず、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐ、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ１〜Ｑ３を機関運転状態に基づいて算出する（ステップＳ３００）。次に、空燃比フィードバック制御で算出された学習補正量Ｑｇを読み込む（ステップＳ３０１）。この学習補正量Ｑｇは、ポート噴射弁１５及び筒内噴射弁１６の各噴射特性についての個体差や経時変化分を補償するためのものであり、空燃比センサ１９やエアフローメータ１１の検出信号に基づいて算出される。なお、ここでの学習補正量Ｑｇは、ポート噴射弁１５及び筒内噴射弁１６の実際の噴射量がその目標量を上回るときに算出される値を対象としている。

次に、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐを学習補正量Ｑｇの振り分け量（Ｑｇ・（１−ｒ））に相当する量だけ減量する（ステップＳ３０２）。ここで、係数ｒは、総噴射量（Ｑｐ＋Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３）に占める筒内噴射量（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３）の割合であり、次の式（１）により求められる。

ｒ＝（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３）／（Ｑｐ＋Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３） …（１）

また、上記振り分け量（Ｑｇ・（１−ｒ））は、ポート噴射ＰＩと筒内噴射ＤＩ１〜ＤＩ３との噴射量比率に応じて学習補正量Ｑｇを各噴射に振り分けたときの、ポート噴射ＰＩの振り分け量である。したがって、筒内噴射ＤＩ１〜ＤＩ３に対する学習補正量Ｑｇの振り分け量は、同学習補正量Ｑｇからポート噴射ＰＩの振り分け量（Ｑｇ・（１−ｒ））を差し引いた残りの量（Ｑｇ・ｒ）になる。

次に、上述した筒内噴射ＤＩ１〜ＤＩ３の振り分け量（Ｑｇ・ｒ）が第１筒内噴射ＤＩ１で減量可能な最大量（Ｑ１−Ｑｄｍｉｎ）以下である場合（ステップＳ３０３：ＮＯ）、第１筒内噴射ＤＩ１の噴射量Ｑ１を上記振り分け量（Ｑｇ・ｒ）に相当する量だけ減量して処理を終了する（ステップＳ３１０）。

一方、上記振り分け量（Ｑｇ・ｒ）が第１筒内噴射ＤＩ１で減量可能な最大量（Ｑ１−Ｑｄｍｉｎ）を上回っている場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、次の式（２）により第１の減量不足分ΔＱ１が求められる（ステップＳ３０４）。

ΔＱ１←Ｑｇ・ｒ−（Ｑ１−Ｑｄｍｉｎ） …（２）

上式（２）に示すように、第１の減量不足分ΔＱ１は、筒内噴射の振り分け量（Ｑｇ・ｒ）から第１筒内噴射ＤＩ１で減量可能な最大量（Ｑ１−Ｑｄｍｉｎ）を差し引いた残りの量であり、その後の処理により第２筒内噴射ＤＩ２の噴射量Ｑ２又は第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ３を減量することにより補填される。そして、第１筒内噴射ＤＩ１の噴射量Ｑ１を筒内噴射弁１６の最小噴射量Ｑｄｍｉｎに相当する量まで減量する（ステップＳ３０５）。

次に、第１の減量不足分ΔＱ１が第２筒内噴射ＤＩ２で減量可能な最大量（Ｑ２−Ｑｄｍｉｎ）以下である場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）、第２筒内噴射ＤＩ２の噴射量Ｑ２を第１の減量不足分ΔＱ１に相当する量だけ減量して処理を終了する（ステップＳ３１１）。

一方、第１の減量不足分ΔＱ１が第２筒内噴射ＤＩ２で減量可能な最大量（Ｑ２−Ｑｄｍｉｎ）を上回っている場合（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、次の式（３）により第２の減量不足分ΔＱ２が求められる（ステップＳ３０７）。

ΔＱ２←ΔＱ１−（Ｑ２−Ｑｄｍｉｎ） …（３）

この第２の減量不足分ΔＱ２は、第１筒内噴射ＤＩ１及び第２筒内噴射ＤＩ２の双方で減量可能な最大量（Ｑ１＋Ｑ２−２・Ｑｄｍｉｎ）をポート噴射の振り分け量（Ｑｇ・（１−ｒ））から差し引いた残りの量であり、第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ３を減量することにより補填される。そして、第２筒内噴射ＤＩ２の噴射量Ｑ２を筒内噴射弁１６の最小噴射量Ｑｄｍｉｎに相当する量まで減量した後（ステップＳ３０８）、第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ３を第２の減量不足分ΔＱ２に相当する量だけ減量して処理を終了する（ステップＳ３０９）。

次に、この燃料噴射装置の作用について図４を参照して説明する。
図４の区間Ａでは、学習補正量Ｑｇがポート噴射ＰＩに加え、各筒内噴射ＤＩ１〜ＤＩ３のうちの第１筒内噴射ＤＩ１に振り分けられる。したがって、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐはポート噴射の振り分け量（Ｑｇ・（１−ｒ））に相当する量だけ減量され、第１筒内噴射ＤＩ１の噴射量Ｑ１は筒内噴射の振り分け量（Ｑｇ・ｒ）に相当する量だけ減量される。

また区間Ａでは、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３のうち、燃焼影響度が最も低い第１筒内噴射ＤＩ１の噴射量Ｑ１が減量され、第１筒内噴射ＤＩ１よりも燃焼影響度が高い第２筒内噴射ＤＩ２や第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ２，Ｑ３は減量されない。

そして、学習補正量Ｑｇが増加し、第１筒内噴射ＤＩ１の噴射量Ｑ１が筒内噴射弁１６の最小噴射量Ｑｄｍｉｎに相当する量まで減量されると、同噴射量Ｑ１が最小噴射量Ｑｄｍｉｎに維持された状態で第２筒内噴射ＤＩ２の噴射量Ｑ２の減量が開始される。

次に、区間Ｂでは、学習補正量Ｑｇがポート噴射ＰＩに加え、各筒内噴射ＤＩ１〜ＤＩ３のうちの第２筒内噴射ＤＩ２にも振り分けられる。したがって、区間Ａと同様に、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐはポート噴射の振り分け量（Ｑｇ・（１−ｒ））に相当する量だけ減量される。一方、第２筒内噴射ＤＩ２の噴射量Ｑ２は、第１の減量不足分ΔＱ１に相当する量だけ減量される。

また区間Ｂでは、第１筒内噴射ＤＩ１の噴射量Ｑ１に加えて第２筒内噴射ＤＩ２の噴射量Ｑ２が減量され、燃焼影響度が最も高い第３筒内噴射ＤＩ３は減量されない。
そして、学習補正量Ｑｇが更に増加し、第２筒内噴射ＤＩ２の噴射量Ｑ２が筒内噴射弁１６の最小噴射量Ｑｄｍｉｎに相当する量まで減量されると、同噴射量Ｑ２が最小噴射量Ｑｄｍｉｎに維持された状態で、燃焼影響度が最も高い第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ３の減量が開始される。

そして、区間Ｃでは、学習補正量Ｑｇがポート噴射ＰＩに加え、各筒内噴射ＤＩ１〜ＤＩ３のうちの第３筒内噴射ＤＩ３にも振り分けられる。したがって、区間Ａ，Ｂと同様に、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐはポート噴射の振り分け量（Ｑｇ・（１−ｒ））に相当する量だけ減量される。一方、第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ３は第２の減量不足分ΔＱ２に相当する量だけ減量される。

以上説明したように、この燃料噴射装置では、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３のうち吸気上死点から噴射開始までの期間が短い噴射ほど優先して、すなわち燃焼影響度が低い噴射ほど優先して噴射量が減量される。具体的には、筒内噴射弁１６の最小噴射量Ｑｄｍｉｎを噴射量の下限値とする減量が、第１筒内噴射ＤＩ１、第２筒内噴射ＤＩ２、第３筒内噴射ＤＩ３に対して順次行われる。

以上説明した燃料噴射装置によれば、次の効果を奏することができる。
（１）第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３のうち、燃焼影響度が低い噴射から順に噴射量を減量するようにしたため、筒内噴射量の減量に伴う燃焼状態の悪化を抑制することができる。

（２）学習補正量Ｑｇをポート噴射ＰＩ及び筒内噴射ＤＩ１〜ＤＩ３に振り分け、ポート噴射ＰＩ及び筒内噴射ＤＩ１〜ＤＩ３の双方の噴射量Ｑｐ，Ｑ１〜Ｑ３を減量するようにした。このため、例えばポート噴射量だけを減量したり、筒内噴射量だけを減量したりする場合とは異なり、ポート噴射弁１５及び筒内噴射弁１６の噴射特性についての個体差や経時変化を適切に補償することができる。

［第２の実施形態］
次に、燃料噴射装置の第２の実施形態について図５及び図６を参照して説明する。なお、この燃料噴射装置の構成は、図１に示す第１の実施形態の構成と同様である。

以下では、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３に対する減量要求が、蒸発燃料のパージ制御による噴射量の減量処理で生じた場合を例に、この燃料噴射装置による対処方法を説明する。

図５に示すように、この処理ではまず、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐ、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ１〜Ｑ３を機関運転状態に基づいて算出する（ステップＳ５００）。次に、パージ制御のパージ補正量Ｑｋを読み込む（ステップＳ５０１）。このパージ補正量Ｑｋは、パージ通路４２を通じて吸気にパージされた蒸発燃料の流量と、蒸発燃料に含まれる燃料の濃度とに基づき算出される。蒸発燃料の流量は、例えばエンジンの吸入空気量や回転速度から推定される吸気負圧の大きさと、パージバルブ４３の開度とから求められる。また、蒸発燃料の燃料濃度は、例えば蒸発燃料の流量変化に伴う空燃比の変化から求められる。

次に、パージ補正量Ｑｋがポート噴射ＰＩで減量可能な最大量（Ｑｐ−Ｑｐｍｉｎ）以下である場合（ステップＳ５０２：ＮＯ）、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐをパージ補正量Ｑｋに相当する量だけ減量して処理を終了する（ステップＳ５１２）。なお、上記「Ｑｐｍｉｎ」はポート噴射弁１５の最小噴射量である。

一方、パージ補正量Ｑｋがポート噴射ＰＩで減量可能な最大量（Ｑｐ−Ｑｐｍｉｎ）を上回っている場合（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、次の式（４）により第１の減量不足分ΔＱ１が求められる（ステップＳ５０３）。

ΔＱ１←Ｑｋ−（Ｑｐ−Ｑｐｍｉｎ） …（４）

上式（４）に示すように、この第１の減量不足分ΔＱ１は、パージ補正量Ｑｋからポート噴射ＰＩで減量可能な最大量（Ｑｐ−Ｑｐｍｉｎ）を差し引いた残りの量であり、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ１〜Ｑ３を減量することにより補填される。そして、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐをポート噴射弁１５の最小噴射量Ｑｐｍｉｎに相当する量まで減量する（ステップＳ５０４）。

次に、第１の減量不足分ΔＱ１が第１筒内噴射ＤＩ１で減量可能な最大量（Ｑ１−Ｑｄｍｉｎ）以下である場合（ステップＳ５０５：ＮＯ）、第１筒内噴射ＤＩ１の噴射量Ｑ１を第１の減量不足分ΔＱ１に相当する量だけ減量して処理を終了する（ステップＳ５１３）。

一方、第１の減量不足分ΔＱ１が第１筒内噴射ＤＩ１で減量可能な最大量（Ｑ１−Ｑｄｍｉｎ）を上回っている場合（ステップＳ５０５：ＹＥＳ）、次の式（５）により第２の減量不足分ΔＱ２が求められる（ステップＳ５０６）。

ΔＱ２←ΔＱ１−（Ｑ１−Ｑｄｍｉｎ） …（５）

この第２の減量不足分ΔＱ２は、ポート噴射ＰＩ及び第１筒内噴射ＤＩ１の双方で減量可能な最大量（Ｑｐ＋Ｑ１−Ｑｐｍｉｎ−Ｑｄｍｉｎ）をパージ補正量Ｑｋから差し引いた残りの量であり、第２筒内噴射ＤＩ２又は第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ２，Ｑ３を減量することにより補填される。そして、第１筒内噴射ＤＩ１の噴射量Ｑ１を筒内噴射弁１６の最小噴射量Ｑｄｍｉｎに相当する量まで減量する（ステップＳ５０７）。

次に、第２の減量不足分ΔＱ２が第２筒内噴射ＤＩ２で減量可能な最大量（Ｑ２−Ｑｄｍｉｎ）以下である場合（ステップＳ５０８：ＮＯ）、第２筒内噴射ＤＩ２の噴射量Ｑ２を第２の減量不足分ΔＱ２に相当する量だけ減量して処理を終了する（ステップＳ５１４）。

一方、第２の減量不足分ΔＱ２が第２筒内噴射ＤＩ２で減量可能な最大量（Ｑ２−Ｑｄｍｉｎ）を上回っている場合（ステップＳ５０８：ＹＥＳ）、次の式（６）により第３の減量不足分ΔＱ３が求められる（ステップＳ５０９）。

ΔＱ３←ΔＱ２−（Ｑ２−Ｑｄｍｉｎ） …（６）

この第３の減量不足分ΔＱ３は、ポート噴射ＰＩ、第１筒内噴射ＤＩ１、及び第２筒内噴射ＤＩ２で減量可能な最大量（Ｑｐ＋Ｑ１＋Ｑ２−Ｑｐｍｉｎ−２・Ｑｄｍｉｎ）をパージ補正量Ｑｋから差し引いた残りの量であり、第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ３を減量することにより補填される。

そして、第２筒内噴射ＤＩ２の噴射量Ｑ２を筒内噴射弁１６の最小噴射量Ｑｄｍｉｎに相当する量まで減量した後（ステップＳ５１０）、第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ３を第３の減量不足分ΔＱ３に相当する量だけ減量して処理を終了する（ステップＳ５１１）。

次に、この燃料噴射装置の作用について図６を参照して説明する。
図６の区間Ａでは、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐがパージ補正量Ｑｋに相当する量だけ減量される。ここで、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ１〜Ｑ３の減量は行われない。

そして、パージ補正量Ｑｋが増加し、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐがポート噴射弁１５の最小噴射量Ｑｐｍｉｎに相当する量まで減量されると、同噴射量Ｑｐが最小噴射量Ｑｐｍｉｎに維持された状態で燃焼影響度が最も低い第１筒内噴射ＤＩ１の噴射量Ｑ１の減量が開始される。

次に、区間Ｂでは、第１筒内噴射ＤＩ１の噴射量Ｑ１が第１の減量不足分ΔＱ１に相当する量だけ減量される。なお、第１筒内噴射ＤＩ１よりも燃焼影響度が高い第２筒内噴射ＤＩ２や第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ２，Ｑ３は減量されない。

そして、パージ補正量Ｑｋが増加し、第１筒内噴射ＤＩ１の噴射量Ｑ１が筒内噴射弁１６の最小噴射量Ｑｄｍｉｎに相当する量まで減量されると、同噴射量Ｑ１が最小噴射量Ｑｄｍｉｎに維持された状態で第２筒内噴射ＤＩ２の噴射量Ｑ２の減量が開始される。

次に、区間Ｃでは、第２筒内噴射ＤＩ２の噴射量Ｑ２が第２の減量不足分ΔＱ２に相当する量だけ減量される。そして、パージ補正量Ｑｋが増加し、第２筒内噴射ＤＩ２の噴射量Ｑ２が筒内噴射弁１６の最小噴射量Ｑｄｍｉｎに相当する量まで減量されると、同噴射量Ｑ２が最小噴射量Ｑｄｍｉｎに維持された状態で、燃焼影響度が最も高い第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ３の減量が開始される。

そして、区間Ｄでは、第３筒内噴射ＤＩ３の噴射量Ｑ３が第３の減量不足分ΔＱ３に相当する量だけ減量される。
ところで、吸気通路１０にパージされる蒸発燃料は吸気とともに吸気ポート１３を通じて燃焼室１４に導入されることから、蒸発燃料が吸気にパージされたときは、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐが蒸発燃料の燃料分に相当する量だけ増量されたときとほぼ同じ状況になる。そのため、この燃料噴射装置では、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３よりもポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐが優先して減量される。

また、この燃料噴射装置では、パージされる蒸発燃料が多く、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐがポート噴射弁１５の最小噴射量Ｑｐｍｉｎに達したときには、筒内噴射弁１６の最小噴射量Ｑｄｍｉｎを噴射量の下限値とする減量が、第１筒内噴射ＤＩ１、第２筒内噴射ＤＩ２、第３筒内噴射ＤＩ３に対して順次行われる。

以上説明した燃料噴射装置によれば、次の効果を奏することができる。
（３）蒸発燃料が吸気にパージされたときは、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３よりもポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐを優先して減量するようにした。このため、混合気の燃焼状態をパージがなされていないときの状態に近づけることができ、蒸発燃料のパージによる噴射量の増加を適切に補償することができる。

また、パージされる蒸発燃料が多く、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐがポート噴射弁１５の最小噴射量Ｑｐｍｉｎに達したときには、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３のうち、燃焼影響度が低い噴射から順に噴射量を減量するようにしたため、筒内噴射量の減量に伴う燃焼状態の悪化を抑制することができる。

［第３の実施形態］
次に、燃料噴射装置の第３の実施形態について図７及び図８を参照して説明する。なお、この燃料噴射装置の構成は、図１に示す第１の実施形態の構成と同様である。

ポート噴射弁１５の噴射量が一定となるエンジンの定常運転時には、吸気ポート１３の壁面から離脱して燃焼室１４に流入する燃料の量とポート噴射弁１５から噴射されて吸気ポート１３の壁面に新たに付着する燃料の量が等しい。このため、エンジンの定常運転時には、ポート噴射弁１５から噴射されて燃焼室１４に流入する量と吸気ポート１３の壁面から離脱して燃焼室１４に流入する燃料との和は一定に維持される。一方で、ポート噴射弁１５の噴射量が変化するエンジンの過渡運転時には、吸気ポート１３の壁面から離脱する燃料の量と新たに付着する燃料の量との平衡が乱れるようになる。

図７に示すように、エンジンの負荷が上昇して同負荷と燃料の壁面付着量との関係が点Ａに示す状態から点Ｂに示す状態に変化する場合には、壁面付着量が増加する。したがって、この場合は吸気ポート１３の壁面に新たに付着する燃料の量が同壁面から離脱する燃料の量を上回り、吸気ポート１３を介して吸入される燃料の量が減少するようになる。

一方で、エンジンの負荷が低下して同負荷と燃料の壁面付着量との関係が点Ｂに示す状態から点Ａに示す状態に変化する場合には、壁面付着量が減少する。したがって、この場合は吸気ポート１３の壁面から離脱する燃料の量が同壁面に新たに付着する燃料の量を上回り、吸気ポート１３を介して吸入される燃料の量が増加するようになる。

このため、エンジンの壁面付着量補正では、壁面付着燃料の影響による変化に応じてポート噴射量や筒内噴射量を増減補正することにより、総噴射量の過不足を補償するようにしている。

例えば、図８（ａ）に示すように、エンジンの負荷が上昇したときには、ポート噴射量及び筒内噴射量の総噴射量を一時的に増大させることにより、実際に燃焼室１４に流入する燃料の量を目標噴射量に一致させる。一方、図８（ｂ）に示すように、エンジンの負荷が低下したときには、ポート噴射量及び筒内噴射量の総噴射量を一時的に減少させることにより、実際に燃焼室１４に流入する燃料の量を目標噴射量に一致させる。

ここで、こうした燃料の壁面付着量補正により、筒内噴射量を減量補正する場合にも、上述したような筒内噴射量を減量することに伴う燃焼状態の悪化が懸念される。このため、本実施形態では、エンジンの負荷が減少して壁面付着補正量Ｑｋ（図８（ｂ）参照）に相当する量だけ噴射量を減量するときにも、第２の実施形態と同様に図６に示す減量処理を行うようにしている。なお、第２の実施形態の図６及び図７に関する説明で「パージ補正量Ｑｋ」、「蒸発燃料」とあるのは、本実施形態では「壁面付着補正量Ｑｋ」、「壁面付着燃料」とそれぞれ読み替え、「蒸発燃料が吸気にパージされる」ことは「壁面付着燃料が燃焼室に吸入される」ことを意味することとする。

次に、この燃料噴射装置の作用を説明する。
ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐが減少した直後は、吸気ポート１３の壁面に付着している燃料の一部が離脱して吸気とともに燃焼室１４に流入する。このように燃焼室１４に壁面付着燃料が流入する場合には、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐがその壁面付着燃料の量だけ増量されたときとほぼ同じ状況となる。そのため、この燃料噴射装置では、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３よりもポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐが優先して減量される。

また、この燃料噴射装置では、燃焼室１４に流入する壁面付着燃料が多く、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐがポート噴射弁１５の最小噴射量Ｑｐｍｉｎに達したときには、筒内噴射弁１６の最小噴射量Ｑｄｍｉｎを噴射量の下限値とする減量が、第１筒内噴射ＤＩ１、第２筒内噴射ＤＩ２、第３筒内噴射ＤＩ３に対して順次行われる。

以上説明した燃料噴射装置によれば、次の効果を奏することができる。
（４）壁面付着燃料が燃焼室１４に流入したときは、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３よりもポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐを優先して減量するようにした。このため、混合気の燃焼状態を壁面付着燃料が燃焼室１４に吸入されていないときの状態に近づけることができ、同壁面付着燃料による噴射量の増加を適切に補償することができるようになる。

また、燃焼室１４に吸入される壁面付着燃料が多く、ポート噴射ＰＩの噴射量Ｑｐがポート噴射弁１５の最小噴射量Ｑｐｍｉｎに達したときには、第１筒内噴射ＤＩ１〜第３筒内噴射ＤＩ３のうち、燃焼影響度が低い噴射から順に噴射量を減量するようにしたため、筒内噴射量の減量に伴う燃焼状態の悪化を抑制することができる。

なお、上述した各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。また、以下の各変形例を適宜組み合わせて実施することもできる。
・３回の筒内噴射を行うようにしたが、筒内噴射の回数は２回でもよいし、４回以上であってもよい。ただし、この場合でも吸気上死点から噴射開始までの期間が短い噴射ほど優先して噴射量を減量するようにする。

・ポート噴射を吸気行程前半に、各筒内噴射をそれぞれ吸気行程後半、圧縮行程前半、圧縮行程後半にそれぞれ実行するようにしたが、各筒内噴射の実行時期は適宜変更できる。また、ポート噴射は少なくとも吸気行程中に行われればよく、例えば排気行程後半から吸気行程にかけてポート噴射を行うようにしたり、圧縮行程前半に吸気弁がまで閉弁していない期間があれば、吸気行程からその期間にかけてポート噴射を行うようにしたりしてもよい。また、ポート噴射の噴射期間と筒内噴射の噴射期間とが重なるようにしてもよい。

・複数回の筒内噴射のうち、燃焼影響度の最も低い噴射から順次、筒内噴射弁の最小噴射量を噴射量の下限値とする減量を行うようにしたが、少なくとも３回の筒内噴射が行われる場合には、燃焼影響度の最も低い噴射の噴射量が減量により筒内噴射弁の最小噴射量に達したときに、それ以外の筒内噴射の噴射量の減量を同時に開始するようにしてもよい。

・また、筒内噴射量を減量する際、筒内噴射弁の最小噴射量を噴射量の下限値とする減量を行うようにしたが、この噴射量の下限値を筒内噴射弁の最小噴射量を上回る量に変更してもよい。この場合、例えば機関運転状態に基づいて決定された各筒内噴射量の比率に基づいて各筒内噴射量の下限値をそれぞれ設定し、燃焼影響度の最も低い噴射から順に噴射量の減量を行うこととしてもよい。

・また例えば、減量要求量を各筒内噴射に振り分けてそれぞれの筒内噴射における減量を開始するようにし、複数回の筒内噴射のうち燃焼影響度が低い噴射ほど減量要求量の振り分け量を多くするようにしても、燃焼影響度が低い噴射ほど優先して噴射量を減量することはできる。この場合は、例えば、減量要求量Ｑを各筒内噴射ＤＩ１〜ＤＩ３に振り分け、その振り分け率を［α：β：γ］（α＋β＋γ＝１．０ α＞β＞γ）として、以下の式（７ａ）〜（７ｃ）により各筒内噴射ＤＩ１〜ＤＩ３の噴射量Ｑ１〜Ｑ３を求める。

ΔＱ１←Ｑ１−α・Ｑ …（７ａ）
ΔＱ２←Ｑ２−β・Ｑ …（７ｂ）
ΔＱ３←Ｑ３−γ・Ｑ …（７ｃ）

・また、減量要求量を各筒内噴射に振り分けて各噴射量を減量する場合において、例えば、少なくとも３回の筒内噴射が行われる場合には、複数回の筒内噴射のうち燃焼影響度が最も低い噴射については減量要求量の振り分け量を最も多くする一方で、それ以外の噴射は減量要求量の振り分け量を等しくするようにしてもよい。

・ポート噴射及び各筒内噴射の噴射量を機関運転状態に基づいて各別に算出する際には、例えば、ポート噴射及び各筒内噴射の噴射量についてそれらの比率を予め設定しておき、筒内噴射の総噴射量をそれらの比率で各筒内噴射に分配することにより各噴射量を決定することができる。

・空燃比フィードバック制御、パージ制御、壁面燃料付着量補正の実行に伴って筒内噴射の減量要求が生じた場合の減量処理を例に説明したが、この燃料噴射装置は、例えばブローバイガスが吸気に導入される場合等、それ以外の減量要求に応じて筒内噴射量を減量する場合にも適用することができる。さらに、空燃比フィードバック制御、パージ制御、壁面燃料付着量補正等々、複数の制御での減量要求がある場合にも、上述した各実施形態で説明した燃料噴射装置の減量処理を併せて行うことで対処することができる。

１０…吸気通路、１１…エアフローメータ、１２…スロットルバルブ、１３…吸気ポート、１４…燃焼室、１５…ポート噴射弁、１６…筒内噴射弁、１７…点火プラグ、１８…排気通路、１９…空燃比センサ、２０…燃料タンク、２１…フィードポンプ、２２…低圧燃料通路、２３…低圧燃料配管、３０…高圧燃料通路、３１…高圧燃料ポンプ、３２…高圧燃料配管、３３…燃圧センサ、４０…ベーパ通路、４１…キャニスタ、４２…パージ通路、４３…パージバルブ、５０…電子制御ユニット。

Claims (6)

1. 吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射弁とを備え、ポート噴射弁によるポート噴射と、筒内噴射弁による複数回の筒内噴射とを実行する燃料噴射装置において、
   筒内噴射に減量要求があるときには、前記複数回の筒内噴射のうち吸気上死点から噴射開始までの期間が短い噴射ほど優先して噴射量を減量する減量処理を実行する
   ことを特徴とする燃料噴射装置。
2. 前記減量処理では、前記複数回の筒内噴射のうち吸気上死点から噴射開始までの期間が最も短い噴射から順に筒内噴射弁の最小噴射量を噴射量の下限値とする減量を実行する
   請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記減量処理では、減量要求量を各筒内噴射に振り分けて減量を実行し、前記複数回の筒内噴射のうち吸気上死点から噴射開始までの期間が短い噴射ほど減量要求量の振り分け量を多くする
   請求項１に記載の燃料噴射装置。
4. 空燃比フィードバック制御の学習補正量に相当する量だけ噴射量を減量するときには、学習補正量をポート噴射と筒内噴射とに振り分けるとともに、筒内噴射への振り分け量を前記減量処理の減量要求量として同処理を実行する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
5. 蒸発燃料のパージ制御によりパージ補正量に相当する量だけ噴射量を減量するときには、ポート噴射量を減量し、パージ補正量が減量前のポート噴射量とポート噴射弁の最小噴射量との差を上回るときには、ポート噴射量をその最小噴射量に維持しつつ、その上回る量を前記減量処理の減量要求量として同処理を実行する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
6. 燃料の壁面付着量補正により壁面付着補正量に相当する量だけ噴射量を減量するときには、ポート噴射量を減量し、壁面付着補正量が減量前のポート噴射量とポート噴射弁の最小噴射量との差を上回るときには、ポート噴射量を前記最小噴射量に維持しつつ、その上回る量を減量要求量として前記減量処理を実行する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。