JP6180466B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の気筒と、気筒ごとに設けられた燃料噴射弁及び吸気弁と、を有し、吸気弁の閉弁タイミングを圧縮行程中のタイミングに設定することによって有効圧縮比を低減する有効圧縮比低減動作が実行される内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
従来、この種の燃料噴射制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この燃料噴射制御装置が適用された内燃機関では、ミラーサイクルによる運転により有効圧縮比低減動作が実行されることによって、吸気弁の閉弁タイミングが圧縮行程中のタイミングに設定される。この従来の燃料噴射制御装置では、有効圧縮比低減動作の実行中でかつ内燃機関の過渡運転時には、上記の吸気弁の閉弁タイミングの制御により気筒内から吸気ポートに吹き戻された燃料が気筒に流入するのに起因して混合気の空燃比が所望値からずれる可能性があるので、これを防止するために、気筒ごとに設けられた燃料噴射弁の燃料噴射量が、次のようにして制御される。
すなわち、内燃機関の運転状態に応じて、基本噴射量が算出されるとともに、燃料噴射弁の燃料噴射タイミング、吸気弁の閉弁タイミング、及び吸気マニホルド内の圧力などに基づいて、気筒内から吸気ポートに吹き戻される燃料の吹き戻し量（以下「吹戻し燃料量」という）が算出される。また、算出された前回の燃焼サイクルにおける吹戻し燃料量を基本噴射量から減算するとともに、今回の燃焼サイクルにおける吹戻し燃料量を基本噴射量に加算することによって、最終的な燃料噴射量を算出し、算出された最終的な燃料噴射量になるように、燃料噴射弁の燃料噴射量が制御される。この吹戻し燃料量に応じた燃料噴射量の制御は、複数の燃料噴射弁に対して一律に行われる。
特開２０１５−４３４２号公報
有効圧縮比低減動作の実行には、圧縮行程にある気筒から吸気マニホルドに、混合気の一部が吹き戻される。また、複数の気筒を有する内燃機関では、複数の気筒の１つが圧縮行程にあるときに、他の１つが吸気行程にあるため、圧縮行程にある気筒から吹き戻された混合気（以下「吹戻し混合気」という）の一部は、吸気マニホルドを介して、吸気行程にある他の気筒に流入し、吹戻し混合気の残りは、吸気マニホルドに残留する傾向にある。残留した混合気（以下「残留混合気」という）は、次回の行程以後に、そのときに吸気行程にある他の気筒に流入する。また、吸気行程にある気筒には、吸気マニホルドに接続された吸気メイン通路からの新気がさらに流入する。以上のように、有効圧縮比低減動作の実行中には、吸気行程にある気筒に、新気、吹戻し混合気及び残留混合気が流入することになる。
この場合、新気を導入する吸気メイン通路が吸気マニホルドを介して気筒に接続されているため、複数の気筒のうち、吸気メイン通路から離れている気筒ほど、流入する新気の量が少なくなるとともに、流入する吹戻し混合気及び残留混合気の量が多くなる結果、複数の気筒間で供給される燃料量が互いに同じであっても、燃焼する混合気の空燃比がよりリッチになる。以上により、有効圧縮比低減動作の実行中には、複数の気筒間で混合気の空燃比が互いに同じにはならず、ばらつく傾向にある。
これに対して、前述した従来の燃料噴射制御装置では、複数の気筒にそれぞれ対応する複数の燃料噴射弁に対して、吹戻し燃料量に応じた燃料噴射量の制御が一律に行われるにすぎない。このため、複数の気筒の１つからの吹戻し混合気が他の気筒に流入することに起因する複数の気筒間の空燃比のばらつきを適切に抑制できず、ひいては、内燃機関の所望の出力を得ることができなくなるおそれがある。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、複数の気筒のうちの圧縮行程にある気筒から吸気系に吹き戻された混合気が吸気行程にある他の気筒に流入することに起因する複数の気筒間の混合気の空燃比のばらつきを適切に抑制でき、ひいては、内燃機関の所望の出力を得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。
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、複数の気筒（実施形態における（以下、本項において同じ）＃１〜＃４気筒３ａ）と、気筒ごとに設けられた燃料噴射弁（筒内噴射弁６、ポート噴射弁７）及び吸気弁９と、を有し、吸気弁９の閉弁タイミングを圧縮行程中のタイミングに設定することによって有効圧縮比を低減する有効圧縮比低減動作が実行される内燃機関３の燃料噴射制御装置１であって、内燃機関３の回転数、吸気弁９の閉弁タイミング、及び内燃機関３の吸気系（吸気メイン通路４、吸気ポート４ａ、吸気マニホルド４ｂ、チャンバー部４ｃ、分岐通路４ｄ）を流れる新気の流量である吸気量を表す吸気パラメータの少なくとも１つを含む補正用パラメータを取得するパラメータ取得手段（クランク角センサ３１、エアーフローセンサ３２、ＥＣＵ２）と、有効圧縮比低減動作の実行中（図４のステップ８：ＹＥＳ）、取得された補正用パラメータ（エンジン回転数ＮＥ、閉弁タイミングＩＶＣ、吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉ）に応じて、複数の気筒のうちの圧縮行程にある気筒から吸気系に吹き戻された混合気が吸気行程にある他の気筒に流入することに起因する複数の気筒間における混合気の空燃比のばらつきを抑制するように、燃料噴射弁の燃料噴射量を気筒ごとに補正する噴射量補正手段（ＥＣＵ２、ステップ１０、１１、図５のステップ２３〜２５、図６〜図９）と、を備え、補正用パラメータには、内燃機関３の回転数が含まれ、噴射量補正手段による燃料噴射量の補正度合は、内燃機関３の回転数が高いほど、より小さくなる（図６〜図９）ことを特徴とする。
この構成によれば、内燃機関の回転数、吸気弁の閉弁タイミング、及び吸気系を流れる新気の流量である吸気量の少なくとも１つを含む補正用パラメータが、パラメータ取得手段によって取得される。また、有効圧縮比低減動作の実行中、取得された補正用パラメータに応じて、複数の気筒のうちの圧縮行程にある気筒から吸気系に吹き戻された混合気（以下「吹戻し混合気」という）が吸気行程にある他の気筒に流入することに起因する複数の気筒間における混合気の空燃比のばらつきを抑制するように、燃料噴射弁の燃料噴射量が、噴射量補正手段によって気筒ごとに補正される。したがって、そのような複数の気筒間の空燃比のばらつき（以下「気筒間空燃比ばらつき」という）を適切に抑制でき、ひいては、内燃機関の所望の出力を得ることができる。
この場合、噴射量補正手段による上述した燃料噴射量の補正が、内燃機関の回転数、吸気弁の閉弁タイミング及び吸気量の少なくとも１つを含む補正用パラメータに応じて、行われる。これらのパラメータは、吹戻し混合気の量と高い相関を有するので、そのような補正用パラメータに基づいて、上述した気筒間空燃比ばらつきをより適切に抑制することができる。
また、気筒間空燃比ばらつきは、前述したように、流入する吹戻し混合気の割合及び新気の割合が複数の気筒間で互いに異なることに起因して発生するものであるので、吸気系の構成（長さや形状、断面積など）を適当に設計することによって抑制可能である。これに対して、本発明によれば、上述した燃料噴射量の補正により気筒間空燃比ばらつきを適切に抑制できるので、そのような吸気系の設計は不要であり、ひいては、その設計の自由度を高めることができる。
有効圧縮比低減動作の実行中、内燃機関の回転数が高いほど、内燃機関の圧縮行程中に吸気弁が開弁状態にある時間が短くなることによって、吹戻し混合気（圧縮行程にある気筒から吹き戻された混合気）の量がより少なくなる傾向にある。また、内燃機関の回転数が高いほど、吸気の流速（慣性）が高いことによっても、吹戻し混合気の量は、より少なくなる傾向にある。
前述した構成によれば、有効圧縮比低減動作の実行中、内燃機関の回転数が高いほど、噴射量補正手段による燃料噴射量の補正度合が、より小さくなる。これにより、上述したような内燃機関の回転数に応じた吹戻し混合気の量の傾向に見合うように、燃料噴射量を適切に補正できるので、前述した効果、すなわち、気筒間空燃比ばらつきを適切に抑制できるという効果を、有効に得ることができる。
前記目的を達成するために、請求項２に係る発明は、複数の気筒（実施形態における（以下、本項において同じ）＃１〜＃４気筒３ａ）と、気筒ごとに設けられた燃料噴射弁（筒内噴射弁６、ポート噴射弁７）及び吸気弁９と、を有し、吸気弁９の閉弁タイミングを圧縮行程中のタイミングに設定することによって有効圧縮比を低減する有効圧縮比低減動作が実行される内燃機関３の燃料噴射制御装置１であって、内燃機関３の回転数、吸気弁９の閉弁タイミング、及び内燃機関３の吸気系（吸気メイン通路４、吸気ポート４ａ、吸気マニホルド４ｂ、チャンバー部４ｃ、分岐通路４ｄ）を流れる新気の流量である吸気量を表す吸気パラメータの少なくとも１つを含む補正用パラメータを取得するパラメータ取得手段（クランク角センサ３１、エアーフローセンサ３２、ＥＣＵ２）と、有効圧縮比低減動作の実行中（図４のステップ８：ＹＥＳ）、取得された補正用パラメータ（エンジン回転数ＮＥ、閉弁タイミングＩＶＣ、吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉ）に応じて、複数の気筒のうちの圧縮行程にある気筒から吸気系に吹き戻された混合気が吸気行程にある他の気筒に流入することに起因する複数の気筒間における混合気の空燃比のばらつきを抑制するように、燃料噴射弁の燃料噴射量を気筒ごとに補正する噴射量補正手段（ＥＣＵ２、ステップ１０、１１、図５のステップ２３〜２５、図６〜図９）と、を備え、補正用パラメータには、吸気パラメータが含まれ、噴射量補正手段による燃料噴射量の補正度合は、吸気パラメータで表される吸気量が大きいほど、より小さくなる（図６〜図９）ことを特徴とする。
この構成によれば、内燃機関の回転数、吸気弁の閉弁タイミング、及び吸気系を流れる新気の流量である吸気量の少なくとも１つを含む補正用パラメータが、パラメータ取得手段によって取得される。また、有効圧縮比低減動作の実行中、取得された補正用パラメータに応じて、吹戻し混合気（複数の気筒のうちの圧縮行程にある気筒から吸気系に吹き戻された混合気）が吸気行程にある他の気筒に流入することに起因する複数の気筒間における混合気の空燃比のばらつきを抑制するように、燃料噴射弁の燃料噴射量が、噴射量補正手段によって気筒ごとに補正される。したがって、気筒間空燃比ばらつき（複数の気筒間の空燃比のばらつき）を適切に抑制でき、ひいては、内燃機関の所望の出力を得ることができる。
この場合、噴射量補正手段による上述した燃料噴射量の補正が、内燃機関の回転数、吸気弁の閉弁タイミング及び吸気量の少なくとも１つを含む補正用パラメータに応じて、行われる。これらのパラメータは、吹戻し混合気の量と高い相関を有するので、そのような補正用パラメータに基づいて、上述した気筒間空燃比ばらつきをより適切に抑制することができる。
また、気筒間空燃比ばらつきは、前述したように、流入する吹戻し混合気の割合及び新気の割合が複数の気筒間で互いに異なることに起因して発生するものであるので、吸気系の構成（長さや形状、断面積など）を適当に設計することによって抑制可能である。これに対して、本発明によれば、上述した燃料噴射量の補正により気筒間空燃比ばらつきを適切に抑制できるので、そのような吸気系の設計は不要であり、ひいては、その設計の自由度を高めることができる。
さらに、有効圧縮比低減動作の実行中、吸気量が大きいほど、吸気系内の圧力が高く、吸気系内の圧力と気筒内の圧力との差が小さくなるため、吹戻し混合気の量がより少なくなる傾向にある。上述した構成によれば、吸気量が大きいほど、噴射量補正手段による燃料噴射量の補正度合が、より小さくなる。これにより、上述したような吸気量に応じた吹戻し混合気の量の傾向に見合うように、燃料噴射量を適切に補正できるので、上述した効果、すなわち、気筒間空燃比ばらつきを適切に抑制できるという効果を、有効に得ることができる。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置１において、補正用パラメータには、吸気弁９の閉弁タイミングが含まれ、噴射量補正手段による燃料噴射量の補正度合は、吸気弁９の閉弁タイミングが遅いほど、より大きくなる（図６〜図９）ことを特徴とする。
有効圧縮比低減動作の実行中、吸気弁の閉弁タイミングが遅いほど、圧縮行程中における吸気弁の開弁期間が長くなるため、吹戻し混合気の量がより多くなる傾向にある。これに対して、上述した構成によれば、吸気弁の閉弁タイミングが遅いほど、噴射量補正手段による燃料噴射量の補正度合が、より大きくなる。これにより、上述したような圧縮行程中における吸気弁の開弁期間に応じた吹戻し混合気の量の傾向に見合うように、燃料噴射量を適切に補正できるので、請求項１及び２に係る発明による前述した効果、すなわち、気筒間空燃比ばらつきを適切に抑制できるという効果を、有効に得ることができる。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置１において、内燃機関３は、燃料噴射弁として、低オクタン価燃料を噴射する第１燃料噴射弁（筒内噴射弁６）と、低オクタン価燃料よりもオクタン価が高い高オクタン価燃料を噴射する第２燃料噴射弁（ポート噴射弁７）と、を有し、噴射量補正手段による燃料噴射量の補正度合は、第１及び第２燃料噴射弁の間で互いに一律に設定されている（図４のステップ１０、１１、図５のステップ２３〜２５、図６〜図９）ことを特徴とする。
この構成によれば、有効圧縮比低減動作の実行中、前述した噴射量補正手段による燃料噴射量の補正度合が、第１及び第２燃料噴射弁の間で互いに一律に設定されている。したがって、両燃料噴射弁が設けられた内燃機関において、気筒間空燃比ばらつきを適切に抑制できるという効果を、有効に得ることができる。また、低オクタン価燃料及び高オクタン価燃料の燃料噴射を互いに異なる補正度合で補正しないので、そのように補正することで発生するオクタン価のばらつきを発生させずに済む。
本発明の実施形態による燃料噴射制御装置を適用した内燃機関を概略的に示す平面図である。 内燃機関などを概略的に示す側面図である。 制御装置のＥＣＵなどを示すブロック図である。 ＥＣＵによって実行される燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 図４の処理の続きを示すフローチャートである。 燃料噴射制御処理で用いられるＫＤＩＳ＃１マップの一例である。 燃料噴射制御処理で用いられるＫＤＩＳ＃２マップの一例である。 燃料噴射制御処理で用いられるＫＤＩＳ＃３マップの一例である。 燃料噴射制御処理で用いられるＫＤＩＳ＃４マップの一例である。 本実施形態における＃１気筒内の圧力と＃４気筒内の圧力の推移の一例を示す図である。 比較例における＃１気筒内の圧力と＃４気筒内の圧力の推移を示す図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１及び図２は、本実施形態による燃料噴射制御装置１が適用された内燃機関（以下「エンジン」という）３を示している。エンジン３は、車両（図示せず）に搭載されており、低オクタン価燃料としてのガソリンＧと、高オクタン価燃料としてのエタノールＥを併用するものである。ガソリンＧは、１０％程度のエタノール成分を含む市販のものであり、第１燃料タンク１１に貯留されている。エタノールＥは、６０％程度のエタノール成分を含むものであり、ガソリンＧよりもオクタン価が高く、第２燃料タンク１２に貯留されている。第１燃料タンク１１及び第２燃料タンク１２の内部には、低圧ポンプ１１ａ及び１２ａがそれぞれ設けられている。
本実施形態では、エタノールＥは、分離装置１３によってガソリンＧから生成される。この分離装置１３は、第１燃料タンク１１から通路１３ａを介して供給されたガソリンＧから、エタノール成分を分離することによって、エタノールＥを生成するとともに、生成したエタノールＥを、通路１３ｂを介して第２燃料タンク１２に供給する。分離装置１３の動作は、燃料噴射制御装置１の後述するＥＣＵ２によって制御される（図３参照）。
エンジン３は、＃１気筒３ａ、＃２気筒３ａ、＃３気筒３ａ及び＃４気筒３ａを有しており、各気筒３ａのピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃとの間には、燃焼室３ｄが形成されている。以下の説明では、便宜上、複数の構成要素の符号を１つのみ記載するものとする。燃焼室３ｄには、吸気ポート４ａ及び吸気マニホルド４ｂを介して、吸気メイン通路４が接続されるとともに、排気ポート５ａ及び排気マニホルド５ｂを介して、排気メイン通路５が接続されている。
吸気マニホルド４ｂは、チャンバー部４ｃ及び４つの分岐通路４ｄを一体に有しており、チャンバー部４ｃは、＃１〜＃４気筒３ａの並び方向に延びるとともに、吸気メイン通路４に接続されている。各分岐通路４ｄは、チャンバー部４ｃから分岐するとともに、気筒３ａ側に延びており、＃１〜＃４気筒３ａのうちの対応する１つの気筒３ａに接続されている。分岐通路４ｄの長さは、エンジン３全体の小型化を図るために、比較的短くなっている。なお、便宜上、図１では、筒内噴射弁６及びポート噴射弁７を省略しており、図２では、チャンバー部４ｃ及び分岐通路４ｄの符号を省略している。
また、シリンダヘッド３ｃの側部には筒内噴射弁６が、吸気マニホルド４ｂの分岐通路４ｄにはポート噴射弁７が、気筒３ａごとに、それぞれ設けられている。なお、図１では、図示の便宜上、筒内噴射弁６及びポート噴射弁７を省略している。さらに、シリンダヘッド３ｃには、燃焼室３ｄ内に生成された燃料と新気との混合気を点火するための点火プラグ８が、気筒３ａごとに設けられている。
筒内噴射弁６及びポート噴射弁７はいずれも、ソレノイドやニードル弁（いずれも図示せず）などで構成された一般的なものである。筒内噴射弁６は、噴孔（図示せず）を有する先端部が燃焼室３ｄに臨むように配置されており、ガソリン供給通路１４、及びその途中に設けられた高圧ポンプ１５を介して、第１燃料タンク１１に接続されている。ポート噴射弁７は、噴孔（図示せず）を有する先端部が吸気ポート４ａに臨むように配置されており、エタノール供給通路１６を介して、第２燃料タンク１２に接続されている。
以上の構成により、ガソリンＧは、第１燃料タンク１１からガソリン供給通路１４を介し、高圧ポンプ１５によって昇圧された状態で、筒内噴射弁６に供給され、筒内噴射弁６から燃焼室３ｄに直接、噴射される。筒内噴射弁６に供給されるガソリンＧの圧力は、高圧ポンプ１５の動作をＥＣＵ２で制御することによって、変更される。また、エタノールＥは、第２燃料タンク１２からエタノール供給通路１６を介して、ポート噴射弁７に供給され、ポート噴射弁７から吸気ポート４ａに噴射される。
また、エンジン３には、吸気ポート４ａを開閉するための吸気弁９が気筒３ａごとに設けられるとともに、吸気弁９を駆動するための動弁機構１０が設けられている。動弁機構１０は、一般的なものであり、吸気弁９を閉弁側に付勢するバルブスプリングと、吸気弁９に接触するロッカアーム（いずれも図示せず）と、このロッカアームを介して吸気弁９を駆動する吸気カム１０ａと、吸気カム１０ａが一体に設けられた吸気カムシャフト１０ｂと、カム位相可変機構（図示せず）を有している。吸気カムシャフト１０ｂは、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に連結されており、クランクシャフトが２回転するごとに１回転する。クランクシャフトが回転するのに伴い、吸気弁９は、吸気カム１０ａ及びロッカアームで駆動されることによって、基本的には、対応する気筒３ａの吸気行程中には開弁状態にあり、吸気行程以外の行程中には閉弁状態にある。
カム位相可変機構は、吸気カムシャフト１０ｂに設けられており、油圧ポンプ（図示せず）から油圧を供給されることによって作動し、クランクシャフトに対する吸気カムシャフト１０ｂの位相（以下「カム位相」という）を無段階に変化させる。これにより、＃１〜＃４気筒３ａに対応する吸気弁９のすべての開閉タイミングが一時に変更されることによって、エンジン３の有効圧縮比が変化する。カム位相可変機構によるカム位相の変更度合は、供給される油圧に応じて変化する。また、カム位相可変機構には、電磁制御弁１０ｃ（図３参照）が設けられており、電磁制御弁１０ｃは、ＥＣＵ２からの制御信号で駆動されることによって、カム位相可変機構に供給される油圧を変化させる。
さらに、エンジン３には、ターボチャージャー式の過給機（図示せず）が設けられており、その動作はＥＣＵ２によって制御される。
また、エンジン３には、クランク角センサ３１が設けられ、吸気メイン通路４には、エアフローセンサ３２が設けられるとともに、排気メイン通路５の排気マニホルド５ｂとの接続部分の付近には、空燃比センサ３３が設けられている（図１参照）。クランク角センサ３１は、クランクシャフトの回転に伴って、パルス信号であるＣＲＫ信号及びＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する（図３参照）。ＣＲＫ信号は、所定のクランクシャフトの回転角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、＃１〜＃４気筒３ａのいずれかにおいて、ピストン３ｂが吸気行程の開始時の上死点付近に位置することを表す信号であり、本実施形態では気筒３ａが４つであるため、クランクシャフトの回転角１８０°ごとに出力される。
上記のエアフローセンサ３２は、吸気メイン通路４を流れる新気の流量（以下「新気流量」という）ＧＡＩＲを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、空燃比センサ３３は、燃焼室３ｄで燃焼した混合気の空燃比を検出空燃比ＬＡＦとして検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。この場合、空燃比センサ３３が設けられた排気メイン通路５では、排気マニホルド５ｂよりも下流側であるため、＃１〜＃４気筒３ａで生成された排ガスが互いに混ざり合っており、この混ざり合った排ガスについて検出空燃比ＬＡＦが検出される。
さらに、エンジン３には、気筒判別センサ（図示せず）が設けられており、この気筒判別センサは、気筒３ａを判別するためのパルス信号である気筒判別信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この気筒判別信号、上記のＣＲＫ信号及びＴＤＣ信号に基づいて、クランクシャフトの実際の回転角度位置を気筒３ａごとに算出する。
また、第１及び第２燃料タンク１１、１２には、第１濃度センサ３４及び第２濃度センサ３５がそれぞれ設けられている。第１濃度センサ３４は、第１燃料タンク１１に貯留されたガソリンＧに含まれるエタノール成分の濃度（以下「第１エタノール濃度」という）ＥＬ１を検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する（図２参照）。第２濃度センサ３５は、第２燃料タンク１２に貯留されたエタノールＥに含まれるエタノール成分の濃度（以下「第２エタノール濃度」という）ＥＬ２を検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ３６から、車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、車速センサ３７から、車両の車速ＶＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前記各種のセンサ３１〜３７からの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、筒内噴射弁６及びポート噴射弁７の噴射動作を制御するとともに、点火プラグ８の点火動作や、電磁制御弁１０ｃの開度を制御する。なお、図３には、便宜上、筒内噴射弁６、ポート噴射弁７及び点火プラグ８が、それぞれ１つずつ描かれている。
具体的には、ＥＣＵ２は、吸気弁９の閉弁タイミングが後述する目標閉弁タイミングＩＶＣＯＢＪになるように、電磁制御弁１０ｃの開度を制御する。これにより、エンジン３が所定の負荷領域にあるときには、吸気弁９の閉弁タイミングがエンジン３の圧縮行程中の所定のタイミングに制御され、それにより、気筒３ａ内に流入した混合気の一部が、吸気ポート４ａを介して吸気マニホルド４ｂに吹き戻されることによって、エンジン３の有効圧縮比が膨張比に対して低減される結果、エンジン３の熱効率が向上する（アトキンソンサイクル）。以下、吸気弁９の閉弁タイミングを圧縮行程中のタイミングに設定することによって有効圧縮比を低減する動作を「有効圧縮比低減動作」という。
図１を参照して前述したように、エンジン３では、吸気マニホルド４ｂの分岐通路４ｄの長さが短い。このため、有効圧縮比低減動作の実行中、圧縮行程にある気筒３ａから、この気筒３ａに対応する吸気マニホルド４ｂの分岐通路４ｄに吹き戻された混合気（以下「吹戻し混合気」という）は、チャンバー部４ｃと、吸気行程にある他の気筒３ａに対応する分岐通路４ｄとを介して、この他の気筒３ａに流入しやすい傾向にある。この場合、他の気筒３ａには、吹戻し混合気の一部が流入し、吹戻し混合気の残りはチャンバー部４ｃなどに残留し、残留した混合気（以下「残留混合気」という）は、次回の行程以後に、そのときに吸気行程にある気筒３ａに吸入される。
以上から明らかなように、有効圧縮比低減動作の実行中、各気筒３ａには、吸気メイン通路４から導入された新気に加え、上記の吹戻し混合気及び残留混合気が流入する。この場合、＃１〜＃４気筒３ａにおいて、各気筒３ａに流入する混合気に含まれる吹戻し混合気及び残留混合気の割合（以下、総称して「流入吹戻し混合気割合」という）は、＃１気筒３ａが最も大きく、＃２〜＃４気筒３ａの順に小さくなる（＃１気筒３ａの流入吹戻し混合気割合＞＃２気筒３ａの流入吹戻し混合気割合＞＃３気筒３ａの流入吹戻し混合気割合＞＃４気筒３ａの流入吹戻し混合気割合）。また、各気筒３ａに流入する混合気に含まれる新気の割合（以下「流入新気割合」という）は、＃１気筒３ａが最も小さく、＃２〜＃４気筒３ａの順に大きくなる（＃１気筒３ａの流入新気割合＜＃２気筒３ａの流入新気割合＜＃３気筒３ａの流入新気割合＜＃４気筒３ａの流入新気割合）。これは次の理由による。
すなわち、周知のように、エンジン３では、点火プラグ８の点火動作が＃１気筒３ａ、＃３気筒３ａ、＃４気筒３ａ、＃２気筒３ａの順に、１行程ずつずらして行われる。＃１気筒３ａが吸気行程にあるときには、＃２気筒３ａが圧縮行程にあるとともに、＃４気筒３ａが膨張行程にあり、すなわち、＃４気筒３ａでは、前回の行程が圧縮行程であったことになる。それに加え、＃１気筒３ａは、新気を導入する吸気メイン通路４と反対側に位置しており、＃１〜＃４気筒３ａの中で吸気メイン通路４から最も離れているので、＃１気筒３ａに対応する分岐通路４ｄに作用する吸気メイン通路４内の新気の圧力は、最も小さくなる。
以上により、＃１〜＃４気筒３ａの中で、＃１気筒３ａの流入吹戻し混合気割合は最も大きくなり、＃１気筒３ａの流入新気割合は最も小さくなる。その結果、＃１気筒３ａで燃焼する混合気の空燃比は、リッチ側に大きく変動し、＃１〜＃４気筒３ａに対する燃料噴射量が互いに同じであっても、＃２〜＃４気筒３ａの各々で燃焼する混合気の空燃比よりもリッチになる。
また、＃２気筒３ａが吸気行程にあるときには、＃４気筒３ａが圧縮行程にあるとともに、＃３気筒３ａが膨張行程にあり、すなわち、＃３気筒３ａでは、前回の行程が圧縮行程であったことになる。＃２気筒３ａは、吸気メイン通路４に対して、＃１気筒３ａよりも近く、かつ、＃３及び＃４気筒３ａよりも離れているので、＃２気筒３ａに対応する分岐通路４ｄに作用する吸気メイン通路４内の新気の圧力は、＃１気筒３ａのそれよりも大きくなるとともに、＃３及び＃４気筒３ａのそれらよりも小さくなる。
以上により、＃２気筒３ａの流入吹戻し混合気割合は、＃１気筒３ａのそれよりも小さくなるとともに、＃３及び＃４気筒３ａのそれらよりも大きくなり、＃２気筒３ａの流入新気割合は、＃１気筒３ａのそれよりも大きくなるとともに、＃３及び＃４気筒３ａのそれらよりも小さくなる。その結果、＃２気筒３ａで燃焼する混合気の空燃比は、＃１〜＃４気筒３ａに対する燃料噴射量が互いに同じであっても、＃１気筒３ａで燃焼する混合気の空燃比よりもリーンになるとともに、＃３及び＃４気筒３ａの各々で燃焼する混合気の空燃比よりもリッチになる。
さらに、＃３気筒３ａが吸気行程にあるときには、＃１気筒３ａが圧縮行程にあるとともに、＃２気筒３ａが膨張行程にあり、すなわち、＃２気筒３ａでは、前回の行程が圧縮行程であったことになる。＃３気筒３ａは、吸気メイン通路４に対して、＃１及び＃２気筒３ａよりも近く、かつ、＃４気筒３ａよりも離れているので、＃３気筒３ａに対応する分岐通路４ｄに作用する吸気メイン通路４内の新気の圧力は、＃１及び＃２気筒３ａのそれらよりも大きくなるとともに、＃４気筒３ａのそれよりも小さくなる。
以上により、＃３気筒３ａの流入吹戻し混合気割合は、＃１及び＃２気筒３ａのそれらよりも小さくなるとともに、＃４気筒３ａのそれよりも大きくなり、＃３気筒３ａの流入新気割合は、＃１及び＃２気筒３ａのそれらよりも大きくなるとともに、＃４気筒３ａのそれよりも小さくなる。その結果、＃３気筒３ａで燃焼する混合気の空燃比は、＃１〜＃４気筒３ａに対する燃料噴射量が互いに同じであっても、＃１及び＃２気筒３ａの各々で燃焼する混合気の空燃比よりもリーンになるとともに、＃４気筒３ａで燃焼する混合気の空燃比よりもリッチになる。
また、＃４気筒３ａが吸気行程にあるときには、＃３気筒３ａが圧縮行程にあるとともに、＃１気筒３ａが膨張行程にあり、すなわち、＃１気筒３ａでは、前回の行程が圧縮行程であったことになる。＃４気筒３ａは、吸気メイン通路４に最も近いので、＃４気筒３ａに対応する分岐通路４ｄに作用する吸気メイン通路４内の新気の圧力は、＃１〜＃４気筒３ａの中で最も大きくなる。以上により、＃４気筒３ａの流入吹戻し混合気割合は、＃１〜＃４気筒３ａの中で最も小さくなり、＃４気筒３ａの流入新気割合は、＃１〜＃４気筒３ａの中で最も大きくなる。その結果、＃４気筒３ａで燃焼する混合気の空燃比は、＃１〜＃４気筒３ａに対する燃料噴射量が互いに同じであっても、＃１〜＃３気筒３ａの各々で燃焼する混合気の空燃比よりもリーンになる。
以上のように、流入吹戻し混合気割合及び流入新気割合は＃１〜＃４気筒３ａの間で異なっており、それにより、＃１〜＃４気筒３ａ間で燃焼する混合気の空燃比が、＃１気筒３ａの空燃比＜＃２気筒３ａの空燃比＜＃３気筒３ａの空燃比＜＃４気筒３ａの空燃比の大小関係で、互いにばらつく傾向にある。ＥＣＵ２は、この＃１〜＃４気筒３ａ間の空燃比のばらつき（以下「気筒間空燃比ばらつき」という）を抑制するために、図４に示す燃料噴射制御処理を実行することによって、筒内噴射弁６及びポート噴射弁７の燃料噴射量（噴射時間）を、気筒３ａごとに制御する。
この燃料噴射制御処理は、前記ＴＤＣ信号の発生に同期して繰り返し実行される。まず、図４のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、気筒３ａの番号を表す気筒番号＃ｉを設定する（ｉ＝１〜４）。気筒番号＃ｉは、前述した気筒判別信号に基づいて、今回、発生したＴＤＣ信号に対応する気筒３ａの番号に設定され、本処理が実行されるごとに、＃１→＃３→＃４→＃２の順に設定される。このステップ１に続くステップ２以降では、設定された気筒番号＃ｉの気筒３ａに対応する筒内噴射弁６及びポート噴射弁７の燃料噴射量が制御され、それにより、両噴射弁６、７の燃料噴射量が気筒３ａごとに制御される。
このステップ２では、算出されたエンジン回転数ＮＥ及びエンジン３の要求トルクＴＲＥＱに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標閉弁タイミングＩＶＣＯＢＪを算出する。この目標閉弁タイミングＩＶＣＯＢＪは、吸気弁９の閉弁タイミングの目標値であり、クランク角度位置（各気筒３ａのＴＤＣ信号を基準としたクランクシャフトの回転角度位置）として算出される。目標閉弁タイミングＩＶＣＯＢＪは、基本的には、エンジン３の吸気行程の終期の所定のタイミングに算出され、前述したように、エンジン３が所定の負荷領域にあるときには、有効圧縮比低減動作を実行すべく、気筒３ａから吸気マニホルド４ｂ側への混合気の吹き戻しによりエンジン３の熱効率を向上させるために、エンジン３の圧縮行程の初期の所定のタイミングに算出される。
また、目標閉弁タイミングＩＶＣＯＢＪに基づく制御信号が電磁制御弁１０ｃに入力されることによって、吸気弁９の閉弁タイミングが、目標閉弁タイミングＩＶＣＯＢＪになるように制御される。なお、要求トルクＴＲＥＱは、検出された車速ＶＰ及びアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、算出される。
ステップ２に続くステップ３では、エンジン回転数ＮＥ及び検出された新気流量ＧＡＩＲに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、気筒番号＃ｉの気筒３ａに流入する新気の流量である吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉを算出（推定）する。ＥＣＵ２のＲＯＭには、吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉを算出するための上記のマップとして、＃１〜＃４気筒３ａ用のマップから成る計４つのマップが記憶されている。
上記ステップ３に続くステップ４では、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン３の要求トルクＴＲＥＱに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、気筒番号＃ｉの気筒３ａ用の基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢ＃ｉを算出する。次いで、算出された基本燃料噴射量ＱＩＮＪＢ＃ｉに、補正係数ＫＩＮＪを乗算することによって、気筒番号＃ｉの気筒３ａ用の暫定燃料噴射量ＱＩＴＥＭ＃ｉを算出する（ステップ５）。この補正係数ＫＩＮＪは、例えば、検出された検出空燃比ＬＡＦが所定の目標空燃比になるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムに従って算出される。
次に、ステップ２で算出された目標閉弁タイミングＩＶＣＯＢＪに基づいて、吸気弁９の実際の閉弁タイミングＩＶＣを算出する（ステップ６）。この場合、閉弁タイミングＩＶＣは、例えば、目標閉弁タイミングの前回値ＩＶＣＯＢＪＺと前々回値ＩＶＣＯＢＪＺＺとの加重平均値として算出される。閉弁タイミングＩＶＣをこのようにして算出するのは、動弁機構１０のカム位相可変機構が油圧式のものであり、その応答性が比較的低いためである。なお、前述したように、＃１〜＃４気筒３ａに対応する吸気弁９のすべての閉弁タイミングがカム位相可変機構によって一時に変更されるので、この場合の閉弁タイミングＩＶＣは、気筒番号＃ｉの気筒３ａに対応する吸気弁９の閉弁タイミングに相当する。
次いで、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥＲＥＦよりも低いか否かを判別する（ステップ７）とともに、上記ステップ６で算出された閉弁タイミングＩＶＣが所定値ＩＶＣＲＥＦよりも大きいか否かを判別する（ステップ８）。これらのステップ７及び８の答のいずれかがＮＯ（ＮＥ≧ＮＥＲＥＦ又はＩＶＣ≦ＩＶＣＲＥＦ）のときには、上記ステップ５で算出された暫定燃料噴射量ＱＩＴＥＭ＃ｉを、気筒番号＃ｉの気筒３ａ用の総燃料噴射量ＱＩＮＪＴ＃ｉとして設定し（ステップ９）、図５のステップ２１に進む。
一方、ステップ７及び８の答がいずれもＹＥＳ（ＮＥ＜ＮＥＲＥＦかつＩＶＣ＞ＩＶＣＲＥＦ）のときには、前述した気筒間空燃比ばらつき（吹戻し混合気及び残留混合気が吸気行程にある気筒３ａに流入することに起因する気筒３ａ間の空燃比のばらつき）を抑制するために、ステップ１０及び１１を実行することによって、総燃料噴射量ＱＩＮＪＴ＃ｉを補正する。このステップ１０では、吸気弁９の閉弁タイミングＩＶＣ、エンジン回転数ＮＥ、及び前記ステップ３で算出された吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉに応じ、図６〜図９にそれぞれ示すＫＤＩＳ＃１〜＃４マップを検索することによって、気筒番号＃ｉの気筒３ａ用のばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃ｉを算出する。ＫＤＩＳ＃１〜＃４マップは、＃１〜＃４気筒３ａ用のばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃１〜＃４をそれぞれ算出するためのものであり、ステップ１１では、ＫＤＩＳ＃１〜＃４マップのうちの気筒番号＃ｉに対応するものが、ばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃ｉの算出に用いられる。
図６〜図９に示すように、これらのＫＤＩＳ＃１〜＃４マップの各々として、エンジン回転数ＮＥが第１〜第３所定回転数ＮＥ１〜３であるときに、また、吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉが第１〜第３所定値ＧＡ１〜３（図示せず）であるときに用いられる複数のマップが設定されている。第１〜第３所定回転数ＮＥ１〜３は、ＮＥ１＜ＮＥ２＜ＮＥ３の大小関係に設定されており、第１〜第３所定値ＧＡ１〜３は、ＧＡ１＜ＧＡ２＜ＧＡ３の大小関係に設定されている。なお、エンジン回転数ＮＥが第１〜第３所定回転数ＮＥ１〜３でないとき、及び、吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉが第１〜第３所定値ＧＡ１〜３でないときには、ばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃ｉは補間演算によって算出される。
また、ＫＤＩＳ＃１〜＃４マップでは、ばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃１及び＃２は、値１．０よりも小さい正値に設定されており、ばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃３及び＃４は、値１．０よりも大きい値に設定されている。さらに、ＫＤＩＳ＃１は、同じ大きさの閉弁タイミングＩＶＣ、エンジン回転数ＮＥ及び吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉに対して、ＫＤＩＳ＃２よりも小さい値に設定されている。また、ＫＤＩＳ＃４は、同じ大きさのＩＶＣ、ＮＥ及びＧＡＣＹＬ＃ｉに対して、ＫＤＩＳ＃３よりも大きな値に設定されている。ＫＤＩＳ＃１〜＃４が上述したように設定されているのは、次の理由による。
すなわち、前述したように、気筒間空燃比ばらつきでは、＃１気筒３ａの空燃比＜＃２気筒３ａの空燃比＜＃３気筒３ａの空燃比＜＃４気筒３ａの空燃比という関係が成立するように、＃１〜＃４気筒３ａ間で空燃比がばらつく。この気筒間空燃比ばらつきを適切に抑制すべく、＃１及び＃２気筒３ａに供給される燃料を低減補正し、＃１気筒３ａに供給される燃料を＃２気筒３ａのそれよりも大きく低減補正するとともに、＃３及び＃４気筒３ａに供給される燃料を増大補正し、＃４気筒３ａに供給される燃料を＃３気筒３ａのそれよりも大きく増大補正するためである。
また、ＫＤＩＳ＃１及び＃２マップでは、ばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃１及び＃２は、閉弁タイミングＩＶＣが遅い（大きい）ほど、より小さな値にそれぞれ設定されており、それにより、ＫＤＩＳ＃１及び＃２の低減補正度合は、より大きくなる。さらに、ＫＤＩＳ＃３及び＃４マップでは、ばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃３及び＃４は、閉弁タイミングＩＶＣが大きい（遅い）ほど、より大きな値にそれぞれ設定されており、それにより、ＫＤＩＳ＃３及び＃４の増大補正度合は、より大きくなる。これは、閉弁タイミングＩＶＣが大きい（遅い）ほど、吹戻し混合気の量がより多くなる結果、気筒間空燃比ばらつきがより大きくなる（気筒３ａ間の空燃比の差がより大きくなる）ためである。
さらに、ＫＤＩＳ＃１及び＃２マップでは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、また、吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉが大きいほど、ばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃１及び＃２がより大きな値にそれぞれ設定されており、それにより、ＫＤＩＳ＃１及び＃２の低減補正度合は、より小さくなる。また、ＫＤＩＳ＃３及びＫＤＩＳ＃４マップでは、ＮＥが高いほど、また、ＧＡＣＹＬ＃ｉが大きいほど、ばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃３及び＃４がより小さな値にそれぞれ設定されており、それにより、ＫＤＩＳ＃３及び＃４の増大補正度合は、より小さくなる。
これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、圧縮行程中に吸気弁９が開弁状態にある期間がより短くなることによって、また、吸気の流速（慣性）がより高くなることによって、吹戻し混合気の量がより少なくなる結果、気筒間空燃比ばらつきがより小さくなる（気筒３ａ間の空燃比の差がより小さくなる）ためである。また、吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉが大きいほど、分岐通路４ｄ内の圧力が高く、気筒３ａ内と分岐通路４ｄ内の圧力差が小さくなることによって、吹戻し混合気の量がより少なくなる結果、気筒３ａ間空燃比ばらつきがより小さくなるためである。
前記ステップ１０に続くステップ１１では、ステップ４で算出された暫定燃料噴射量ＱＩＴＥＭ＃ｉに、ステップ１０で算出されたばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃ｉを乗算することによって、総燃料噴射量ＱＩＮＪＴ＃ｉを算出する。次いで、図５のステップ２１を実行する。
前記ステップ９又は１１に続くステップ２１では、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＥＱに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、要求エタノール濃度ＥＲＥＱを算出する。この要求エタノール濃度ＥＲＥＱは、燃焼室３ｄ内に供給される燃料のエタノール濃度の要求値であり、上記のマップでは、要求トルクＴＲＥＱが大きいほど、より大きな値に設定されている。
次いで、検出された第１及び第２エタノール濃度ＥＬ１、ＥＬ２、ならびに、算出された要求エタノール濃度ＥＲＥＱに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、ポート噴射割合ＲＰＩを算出する（ステップ２２）。このポート噴射割合ＲＰＩは、筒内噴射弁６の燃料噴射量（以下「筒内噴射量」という）とポート噴射弁７の燃料噴射量（以下「ポート噴射量」という）の和に対するポート噴射量の割合であり、上記のマップでは、燃焼室３ｄ内に供給される燃料中のエタノール濃度が要求エタノール濃度ＥＲＥＱになるように、設定されている。
なお、ポート噴射割合ＲＰＩは、エンジン３のノッキングが発生していないときには、エタノールＥの消費量を抑えるために、低減補正され、ノッキングが発生したときに、ノッキングを抑制するために、増大補正される。また、要求トルクＴＲＥＱが所定のしきい値よりも小さく、エンジン３の負荷が比較的小さいときには、ポート噴射弁７からエタノールＥを噴射しなくても、エンジン３のノッキングが発生する可能性が極めて低いので、ポート噴射割合ＲＰＩは値０に設定される。また、エンジン３のノッキングの発生の有無は、例えばノックセンサ（図示せず）の検出信号に応じて判定される。
前記ステップ２２に続くステップ２３では、前記ステップ９又は１１で算出された総燃料噴射量ＱＩＮＪＴ＃ｉに、算出されたポート噴射割合ＲＰＩを乗算することによって、ポート噴射量の目標値である目標ポート噴射量ＱＰＩＯＢＪ＃ｉを算出する。次いで、算出された目標ポート噴射量ＱＰＩＯＢＪ＃ｉを総燃料噴射量ＱＩＮＪＴ＃ｉから減算することによって、筒内噴射量の目標値である目標筒内噴射量ＱＤＩＯＢＪ＃ｉを算出する（ステップ２４）。
なお、上述したように、要求トルクＴＲＥＱがしきい値ＴＲＥＦよりも小さいときには、ポート噴射割合ＲＰＩが値０に設定されることによって、目標ポート噴射量ＱＰＩＯＢＪ＃ｉは値０に算出されるとともに、目標筒内噴射量ＱＤＩＯＢＪ＃ｉは、総燃料噴射量ＱＩＮＪＴ＃ｉに設定される。
次いで、上記ステップ２４及び２３でそれぞれ算出された目標筒内噴射量ＱＤＩＯＢＪ＃ｉ及び目標ポート噴射量ＱＰＩＯＢＪ＃ｉを、エンジン回転数ＮＥに応じ、時間に換算することによって、最終筒内噴射時間ＴＯＵＴＤＩ＃ｉ及び最終ポート噴射時間ＴＯＵＴＰＩ＃ｉをそれぞれ算出する（ステップ２５）。次に、算出された最終筒内噴射時間ＴＯＵＴＤＩ＃ｉ及び最終ポート噴射時間ＴＯＵＴＰＩ＃ｉに所定のリミット処理をそれぞれ施し（ステップ２６）、本処理を終了する。このリミット処理では、最終筒内噴射時間ＴＯＵＴＤＩ＃ｉ及び最終ポート噴射時間ＴＯＵＴＰＩ＃ｉは、それぞれの上限値以下に制限されるとともに、それぞれの下限値以上に制限される。
以上のようにして最終筒内噴射時間ＴＯＵＴＤＩ＃ｉ及び最終ポート噴射時間ＴＯＵＴＰＩ＃ｉが算出されると、ＴＯＵＴＤＩ＃ｉ及びＴＯＵＴＰＩ＃ｉに基づく制御信号が、気筒番号＃ｉの気筒３ａに対応する筒内噴射弁６及びポート噴射弁７にそれぞれ入力されることによって、前者６及び後者７の開弁時間がＴＯＵＴＤＩ＃ｉ及びＴＯＵＴＰＩ＃ｉにそれぞれなるように制御される。それにより、筒内噴射量が目標筒内噴射量ＱＤＩＯＢＪ＃ｉになるように制御されるとともに、ポート噴射量が目標ポート噴射量ＱＰＩＯＢＪ＃ｉになるように制御される。なお、筒内噴射弁６及びポート噴射弁７の燃料噴射の開始タイミングは、エンジン回転数ＮＥなどに応じて算出された目標開始タイミングになるように制御される。
また、燃料噴射制御処理では、前述したように、ＮＥ≧ＮＥＲＥＦのとき（ステップ７：ＮＯ）、又は、ＩＶＣ≦ＩＶＣＲＥＦのとき（ステップ８：ＮＯ）に、ばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃ｉを用いた総燃料噴射量ＱＩＮＪＴ＃ｉの補正が行われないのは、次の理由による。すなわち、ＮＥ≧ＮＥＲＥＦのときには、吸気マニホルド４ｂを流れる新気の流速が比較的高いことにより、吹戻し混合気の量が非常に少なくなることによって、気筒間空燃比ばらつきがほとんど発生しなくなるためである。また、ＩＶＣ≦ＩＶＣＲＥＦのときには、吸気弁９の閉弁タイミングが比較的早いことにより、吹戻し混合気の量が非常に少なくなるか、又は値０になることによって、気筒間空燃比ばらつきがほとんど発生しなくなる又は完全に発生しなくなるためである。
また、図１０は、上述した燃料噴射制御処理を実行した場合におけるエンジン３の＃１気筒３ａ内の圧力（以下「＃１気筒内圧力ＰＣＹＬ＃１」という）、及び＃４気筒３ａ内の圧力（以下「＃４気筒内圧力ＰＣＹＬ＃４」という）の推移の一例を表している。さらに、図１１は、比較例における＃１気筒内圧力ＰＣＹＬ＃１’及び＃４気筒内圧力ＰＣＹＬ＃４’の推移を表している。この比較例は、燃料噴射制御処理と異なり、閉弁タイミングＩＶＣが所定値ＩＶＣＲＥＦよりも大きいときに、前述したばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃ｉで総燃料噴射量ＱＩＮＪＴ＃ｉを補正せずに、ステップ５で算出された暫定燃料噴射量ＱＩＴＥＭ＃ｉを総燃料噴射量ＱＩＮＪＴ＃ｉとしてそのまま用いた場合の例である。
図１０に示すように、燃料噴射制御処理を実行した場合には、＃１及び＃４気筒内圧力ＰＣＹＬ＃１、＃４は、互いにほぼ等しくなっており、すなわち、＃１及び＃４気筒３ａにおける燃焼によって発生するトルクは、互いにほぼ等しくなっている。これは、燃料噴射制御処理の実行により、気筒間空燃比ばらつきが適切に抑制されていることによって、＃１及び＃４気筒３ａで燃焼した混合気の空燃比が互いにほぼ等しくなっているためである。
それに加え、ステップ５の実行により検出空燃比ＬＡＦが目標空燃比になるように暫定燃料噴射量ＱＩＴＥＭ＃ｉを算出することで、各気筒３ａで燃焼する混合気の空燃比が目標空燃比になるように制御されることによって、各気筒３ａにおいて高い熱効率が得られる。その結果、＃１気筒内圧力ＰＣＹＬ＃１及び＃４気筒内圧力ＰＣＹＬ＃４の最大値は、比較的高い所定圧力ＰＲＥＦとほぼ等しくなっている。
これに対して、図１１に示す比較例では、＃１及び＃４気筒内圧力ＰＣＹＬ＃１’、＃４’が互いに大きく異なっており、すなわち、＃１及び＃４気筒３ａにおける燃焼によって発生するトルクは、互いに大きく異なっている。これは、補正係数ＫＤＩＳ＃ｉで総燃料噴射量ＱＩＮＪＴ＃ｉが補正されないことにより、気筒間空燃比ばらつきが適切に抑制されないことによって、＃１気筒３ａで燃焼した混合気の空燃比がリッチ側に変動し、＃４気筒３ａで燃焼した混合気の空燃比がリーン側に変動しているためである。
この場合、ステップ５の実行により、排気メイン通路５に設けられた空燃比センサ３３の検出空燃比ＬＡＦに基づいて暫定燃料噴射量ＱＩＴＥＭ＃ｉを算出しても、この検出空燃比ＬＡＦが＃１〜＃４気筒３ａからの互いに混ざり合った排ガスに関する検出値であるので、気筒間空燃比ばらつきを適切に補償できず、各気筒３ａで燃焼する混合気の空燃比が、目標空燃比からずれる。その結果、比較例では、各気筒３ａにおける熱効率が低下することによって、＃１及び＃４気筒内圧力ＰＣＹＬ＃１’、＃４’の最大値はいずれも、所定圧力ＰＲＥＦよりも低くなっている。
以上のように、燃料噴射制御処理の実行により、気筒間空燃比ばらつきを適切に抑制でき、ひいては、エンジン３の所望の出力が得られることが分かる。
また、本実施形態における各種の要素と、本発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、本実施形態における＃１〜＃４気筒３ａが、本発明における複数の気筒に相当するとともに、本実施形態における吸気メイン通路４、吸気ポート４ａ、吸気マニホルド４ｂ、チャンバー部４ｃ及び分岐通路４ｄが、本発明における吸気系に相当する。
また、本実施形態における筒内噴射弁６及びポート噴射弁７が、本発明における燃料噴射弁に相当するとともに、第１及び第２燃料噴射弁にそれぞれ相当し、本実施形態におけるガソリンＧ及びエタノールＥが、本発明における低オクタン価燃料及び高オクタン価燃料にそれぞれ相当する。さらに、本実施形態におけるＥＣＵ２が、本発明におけるパラメータ取得手段及び噴射量補正手段に相当するとともに、本実施形態におけるクランク角センサ３１及びエアフローセンサ３２が、本発明におけるパラメータ取得手段に相当する。
以上のように、本実施形態によれば、有効圧縮比低減動作の実行中（図４のステップ８：ＹＥＳ）、エンジン回転数ＮＥ、吸気弁９の閉弁タイミングＩＶＣ及び吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉに応じて、気筒間空燃比ばらつきを抑制するように、筒内噴射量及びポート噴射量が、気筒３ａごとに補正される（ステップ１０、１１、図５のステップ２３〜２５）。したがって、気筒間空燃比ばらつきを適切に抑制でき、ひいては、エンジン３の所望の出力を得ることができる。以下、筒内噴射量及びポート噴射量を総称して適宜、「燃料噴射量」という。
この場合、上述した補正が、エンジン回転数ＮＥ、吸気弁９の閉弁タイミングＩＶＣ及び吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉに応じて行われ、これらのパラメータは吹戻し混合気の量と高い相関を有するので、気筒間空燃比ばらつきをより適切に抑制することができる。
また、ステップ５の実行により、検出された検出空燃比ＬＡＦが所定の目標空燃比になるように、燃料噴射量が制御されるので、上述した気筒間空燃比ばらつきの抑制と相まって、各気筒３ａの混合気の空燃比を目標空燃比に適切に制御することができる。
さらに、気筒間空燃比ばらつきは、前述したように、流入吹戻し混合気割合及び流入新気割合が＃１〜＃４気筒３ａ間で互いに異なることに起因して発生するものであるので、吸気マニホルド４ｂなどの構成（長さや形状、断面積など）を適当に設計することによって抑制可能である。これに対して、本実施形態によれば、上述した燃料噴射量の補正により気筒間空燃比ばらつきを適切に抑制できるので、そのような吸気マニホルド４ｂなどの設計は不要であり、ひいては、その設計の自由度を高めることができる。
また、上述した燃料噴射量の補正がばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃ｉを用いて行われ、その補正度合は、閉弁タイミングＩＶＣが遅いほど、より大きくなり、エンジン回転数ＮＥが高いほど、また、吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉが大きいほど、より小さくなる（図６〜図９）。これにより、上述した効果、すなわち、気筒間空燃比ばらつきを適切に抑制できるという効果を、より有効に得ることができる。
さらに、筒内噴射量とポート噴射量の総量の目標値である総燃料噴射量ＱＩＮＪＴ＃ｉをばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃ｉで補正するとともに、補正された総燃料噴射量ＱＩＮＪＴ＃ｉから、目標筒内噴射量ＱＤＩＯＢＪ＃ｉ及び目標ポート噴射量ＱＰＩＯＢＪ＃ｉが算出される。このことから明らかなように、ばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃ｉを用いた筒内噴射量の補正度合及びポート噴射量の補正度合が互いに一律に設定されているので、筒内噴射弁６及びポート噴射弁７が設けられたエンジン３において、上述した効果を有効に得ることができる。また、ガソリンＧ及びエタノールＥの燃料噴射を互いに異なる補正度合で補正しないので、そのように補正することで発生するオクタン価のばらつきを発生させずに済む。
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、燃料噴射量（筒内噴射量及びポート噴射量）を、エンジン回転数ＮＥ、閉弁タイミングＩＶＣ及び吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉに応じて補正しているが、これらのパラメータの１つ又は２つに応じて補正してもよい。また、実施形態では、本発明における吸気パラメータとして、吸気量ＧＡＣＹＬ＃ｉを用いているが、吸気系を流れる新気の流量を表す他の適当なパラメータ、例えば吸気メイン通路４や吸気マニホルド４ｂを含む吸気系内の圧力を用いてもよい。
さらに、実施形態では、筒内噴射量及びポート噴射量を、補正乗算項であるばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃ｉを用いて補正しているが、補正加算項や補正減算項を用いて補正してもよい。また、実施形態では、筒内噴射量とポート噴射量の総量の目標値である総燃料噴射量ＱＩＮＪＴ＃ｉを補正しているが、総燃料噴射量ＱＩＮＪＴ＃ｉを補正せずに、目標筒内噴射量ＱＤＩＯＢＪ＃ｉ及び目標ポート噴射量ＱＰＩＯＢＪ＃ｉを算出するとともに、算出されたＱＤＩＯＢＪ＃ｉ及びＱＰＩＯＢＪ＃ｉを一律に補正してもよい。
さらに、実施形態では、気筒３ａの数は４つであるが、４つ以外の複数でもよい。これらの場合のいずれにおいても、吸気系の吸気マニホルドの集合部に接続された吸気メイン通路から離れている気筒ほど、燃焼する混合気の空燃比がよりリッチになり、複数の気筒間で空燃比がばらつく傾向にあるので、この空燃比のばらつきを抑制するように、図６〜図９を参照して説明したばらつき補正係数ＫＤＩＳ＃ｉの傾向にならって、燃料噴射量を気筒ごとに補正すればよい。
また、実施形態では、本発明における低オクタン価燃料としてのガソリンＧを筒内噴射弁６から噴射するとともに、本発明における高オクタン価燃料としてのエタノールＥをポート噴射弁７から噴射しているが、これとは逆に、低オクタン価燃料をポート噴射弁から噴射するとともに、高オクタン価燃料を筒内噴射弁から噴射してもよい。さらに、実施形態は、本発明による燃料噴射制御装置１を、筒内噴射弁６及びポート噴射弁７の両方が設けられたエンジン３に適用した例であるが、両噴射弁の一方が設けられた内燃機関に適用してもよい。また、実施形態では、エンジン３は、ガソリンエンジンであるが、ディーゼルエンジンや、ＬＰＧエンジンでもよい。以上の実施形態のバリエーションを適宜、組み合わせてもよいことは、もちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
１ 燃料噴射制御装置
２ ＥＣＵ（パラメータ取得手段、噴射量補正手段）
３ エンジン
３ａ ＃１気筒（複数の気筒）
３ａ ＃２気筒（複数の気筒）
３ａ ＃３気筒（複数の気筒）
３ａ ＃４気筒（複数の気筒）
４ 吸気メイン通路（吸気系）
４ａ 吸気ポート（吸気系）
４ｂ 吸気マニホルド（吸気系）
４ｃ チャンバー部（吸気系）
４ｄ 分岐通路（吸気系）
６ 筒内噴射弁（燃料噴射弁、第１燃料噴射弁）
７ ポート噴射弁（燃料噴射弁、第２燃料噴射弁）
９ 吸気弁
３１ クランク角センサ（パラメータ取得手段）
３２ エアフローセンサ（パラメータ取得手段）
Ｇ ガソリン（低オクタン価燃料）
Ｅ エタノール（高オクタン価燃料）
ＮＥ エンジン回転数（補正用パラメータ）
ＩＶＣ 閉弁タイミング（補正用パラメータ）
ＧＡＣＹＬ＃ｉ 吸気量（吸気パラメータ、補正用パラメータ）
ＫＤＩＳ＃ｉ ばらつき補正係数（噴射量補正手段による燃料噴射量の補正度合）

Claims (4)

  1. 複数の気筒と、気筒ごとに設けられた燃料噴射弁及び吸気弁と、を有し、当該吸気弁の閉弁タイミングを圧縮行程中のタイミングに設定することによって有効圧縮比を低減する有効圧縮比低減動作が実行される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
    前記内燃機関の回転数、前記吸気弁の閉弁タイミング、及び前記内燃機関の吸気系を流れる新気の流量である吸気量を表す吸気パラメータの少なくとも１つを含む補正用パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
    前記有効圧縮比低減動作の実行中、前記取得された補正用パラメータに応じて、前記複数の気筒のうちの圧縮行程にある気筒から前記吸気系に吹き戻された混合気が吸気行程にある他の気筒に流入することに起因する前記複数の気筒間における混合気の空燃比のばらつきを抑制するように、前記燃料噴射弁の燃料噴射量を気筒ごとに補正する噴射量補正手段と、を備え、
    前記補正用パラメータには、前記内燃機関の回転数が含まれ、
    前記噴射量補正手段による燃料噴射量の補正度合は、前記内燃機関の回転数が高いほど、より小さくなることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  2. 複数の気筒と、気筒ごとに設けられた燃料噴射弁及び吸気弁と、を有し、当該吸気弁の閉弁タイミングを圧縮行程中のタイミングに設定することによって有効圧縮比を低減する有効圧縮比低減動作が実行される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
    前記内燃機関の回転数、前記吸気弁の閉弁タイミング、及び前記内燃機関の吸気系を流れる新気の流量である吸気量を表す吸気パラメータの少なくとも１つを含む補正用パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
    前記有効圧縮比低減動作の実行中、前記取得された補正用パラメータに応じて、前記複数の気筒のうちの圧縮行程にある気筒から前記吸気系に吹き戻された混合気が吸気行程にある他の気筒に流入することに起因する前記複数の気筒間における混合気の空燃比のばらつきを抑制するように、前記燃料噴射弁の燃料噴射量を気筒ごとに補正する噴射量補正手段と、を備え、
    前記補正用パラメータには、前記吸気パラメータが含まれ、
    前記噴射量補正手段による燃料噴射量の補正度合は、前記吸気パラメータで表される吸気量が大きいほど、より小さくなることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  3. 前記補正用パラメータには、前記吸気弁の閉弁タイミングが含まれ、
    前記噴射量補正手段による燃料噴射量の補正度合は、前記吸気弁の閉弁タイミングが遅いほど、より大きくなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  4. 前記内燃機関は、前記燃料噴射弁として、低オクタン価燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、低オクタン価燃料よりもオクタン価が高い高オクタン価燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、を有し、
    前記噴射量補正手段による燃料噴射量の補正度合は、前記第１及び第２燃料噴射弁の間で互いに一律に設定されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
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