JP6206596B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、吸気ポート内に燃料噴射を行なうポート噴射インジェクタと燃焼室内へ直接燃料を噴射する直噴インジェクタとを備えた内燃機関の燃料噴射制御に関する。

日本国特許庁が発行したＪＰ２００７−０６４１３１Ａは、吸気ポート内に燃料噴射を行なうポート噴射インジェクタと燃焼室内へ直接燃料を噴射する直噴インジェクタとを備えたデュアルインジェクション内燃機関の燃料噴射制御を提案している。デュアルインジェクション内燃機関は、燃焼室内への直噴インジェクタによる燃料噴射のみでは必要とする燃料を供給できないような、格別に高出力を要求される内燃機関に適用される。

従来技術による燃料噴射制御は、内燃機関の燃料カット条件が成立すると、まずポート噴射インジェクタの燃料噴射を停止し、その後に直噴インジェクタの燃料噴射を停止する。これは次の理由による。

すなわち、ポート噴射インジェクタにより吸気ポート内に噴射された燃料の一部はポートの壁面などに付着する。ポートの壁面に付着した燃料は、ポートの壁面に付着せずに燃焼室に流入する燃料と比べて、燃焼室に到達するまでより多くの時間がかかる。燃料カット条件が成立した場合にポート噴射インジェクタと直噴インジェクタの噴射を同時に停止すると、その時点で内燃機関の燃焼が停止する。一方、ポートの壁面などに付着した燃料は遅れて燃焼室に到達するため、燃焼室に到達した時点では既に燃焼が停止している可能性がある。燃焼停止後に燃焼室に到達した燃料が未燃燃料として排出されると、排気組成が悪化することは避けられない。

従来技術は、燃料カット条件の成立から一定時間に渡って直噴インジェクタの噴射を継続することで、ポート噴射によりポートの壁面などに付着した燃料が遅れて燃焼室に到達するまで、燃焼室内の燃料の燃焼を維持し、遅れて燃焼室に到達した燃料を確実に燃焼させている。

従来技術において上記の燃料噴射制御が行われるのは、燃料カット条件が成立した場合に限られる。その他の場合にはポート噴射インジェクタと直噴インジェクタとが、所定の分担率のもとで燃料噴射を行なう。一般に、直噴インジェクタの燃料圧力はポート噴射インジェクタの燃料圧力より高く設定されている。

しかしながら、例えばアイドル状態のような内燃機関の低負荷時に要求される燃料噴射量は少量である。こうした低負荷条件で、ポート噴射インジェクタと直噴インジェクタの両者が燃料噴射を行なうと、直噴インジェクタの燃料圧力はなかなか低下しない。

低負荷条件で燃料圧力が高いと直噴インジェクタの噴射量にばらつきが生じやすくなる。そのため、低負荷条件では直噴インジェクタの燃料圧力をできるだけ早く低下させることが望ましい。しかしながら、従来技術による燃料噴射制御では、燃料カット条件が成立しない限り、低負荷条件でもポート噴射インジェクタと直噴インジェクタの両者が燃料噴射を行なうため、直噴インジェクタの燃料圧力を短い時間で低下させることは難しい。

この発明の目的は、したがって、燃料カット条件に至らない低負荷条件で直噴インジェクタの燃料圧力を効率良く低下させることである。

以上の目的を達成するために、この発明の実施形態は、吸気ポート内に燃料噴射を行なうポート噴射インジェクタと燃焼室内へ直接燃料を噴射する直噴インジェクタとを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。

燃料噴射制御装置は内燃機関の負荷を検出する負荷検出センサと、負荷に応じて燃料噴射を制御するプログラマブルコントローラを備えている。コントローラは、内燃機関が低負荷状態にあるかどうかを判定し、内燃機関が燃料噴射を必要としているかどうかを判定し、内燃機関の低負荷状態であって内燃機関が燃料噴射を必要としている場合に、ポート噴射インジェクタによる燃料噴射を停止するとともに、内燃機関の要求燃料噴射量の全量を直噴インジェクタに噴射させるようプログラムされる。

この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以下の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。

ＦＩＧ．１はこの発明による内燃機関の燃料噴射制御装置の概略構成図である。 ＦＩＧ．２はこの発明の第１の実施形態によるエンジン制御モジュールが実行する燃料噴射制御ルーチンを説明するフローチャートである。 ＦＩＧＳ．３Ａ−３Ｆは燃料噴射制御ルーチンの実行結果を説明するタイミングチャートである。 ＦＩＧ．４はこの発明の第２の実施形態によるエンジン制御モジュールが実行する燃料噴射制御ルーチンを説明するフローチャートである。 ＦＩＧ．５はこの発明の第３の実施形態によるエンジン制御モジュールが実行する燃料噴射制御ルーチンを説明するフローチャートである。 ＦＩＧＳ．６Ａ−６ＦはＦＩＧ．５の燃料噴射制御ルーチンの実行結果を説明するタイミングチャートである。

図面のＦＩＧ．１を参照すると、この発明の第１の実施形態による燃料噴射制御装置１は車両用の多気筒内燃機関に適用される。内燃機関は各気筒の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射インジェクタ４と、各気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射する直噴インジェクタ５と、を備えるデュアルインジェクション内燃機関で構成される。内燃機関は吸気ポートの吸気中にポート噴射インジェクタ４から燃料を噴射し、燃焼室に吸い込まれた噴射燃料と空気の混合気にさらに直噴インジェクタ５から燃料を噴射することで所望の吸入空気量と燃料量からなる混合気を生成し、混合気を火花点火により燃焼させる。

ポート噴射インジェクタ４はマルチポイントインジェクション（ＭＰＩ）と呼ばれる方式で気筒別に燃料噴射を行なうインジェクタであり、共通のＭＰＩ燃料チューブ２に接続され、ＭＰＩ燃料チューブ２の燃料圧力のもとで燃料を噴射する。以下の説明ではポート噴射インジェクタ４による燃料噴射をＭＰＩ噴射と称する。

直噴インジェクタ５はガソリンダイレクトインジェクション（ＧＤＩ）と呼ばれる方式で各燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタであり、共通のＧＤＩ燃料チューブ３に接続され、ＧＤＩ燃料チューブ３の燃料圧力のもとで燃料を噴射する。以下の説明では直噴インジェクタ５による燃料噴射をＧＤＩ噴射と称する。

ＭＰＩ燃料チューブ２には低圧燃料ポンプ７から低圧ホース１４を介して燃料が供給される。低圧燃料ポンプ７は内燃機関によって機械的に駆動されるか、あるいは電動モータに駆動されるポンプである。低圧燃料ポンプ７は燃料タンク９の燃料を吸い込んで加圧し、加圧した燃料を低圧ホース１４を介してＭＰＩ燃料チューブ２と高圧燃料ポンプ８に供給する。

高圧燃料ポンプ８は内燃機関によって機械的に駆動されるか、あるいは電動モータに駆動されるポンプであり、低圧ホース１４を介して低圧燃料ポンプ７から供給される燃料をさらに加圧し、高圧サブチューブ１５を介してＧＤＩ燃料チューブ３に供給する。

ポート噴射インジェクタ４の燃料噴射量と噴射タイミング及び直噴インジェクタ５の燃料噴射量と噴射タイミングはエンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）１０によって制御される。具体的にはポート噴射インジェクタ４と直噴インジェクタ５はいずれもＥＣＭ１０が信号回路を介して出力するパルス幅信号に対応した期間とタイミングで燃料を噴射する。

ＥＣＭ１０はまた高圧燃料ポンプ８の運転の制御を行なう。この制御のために、ＧＤＩ燃料チューブ３の燃料圧力を検出する燃圧センサ１２が信号回路を介してＥＣＭ１０に接続される。ＥＣＭ１０は燃圧センサ１２が検出したＧＤＩ燃料チューブ３の燃料圧力に基づき高圧燃料ポンプ８の運転を制御する。なお、高圧燃料ポンプ８は内燃機関のエンジン負荷が低い場合には公知の制御によって運転が停止される。

ＥＣＭ１０は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ インタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＥＣＭ１０を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。

一方、低圧燃料ポンプ７の運転は燃料ポンプコントロールモジュール（ＦＰＣＭ）１１によって制御される。ＦＰＣＭ１１も中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ インタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＦＰＣＭ１１を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。あるいは、ＥＣＭ１０とＦＰＣＭ１１を単一のマイクロコンピュータで構成することも可能である。

ＥＣＭ１０には内燃機関の負荷として、車両が備えるアクセルレータペダルの踏み込み量、を検出するアクセルレータペダル踏み込みセンサ１３が信号回路で接続される。また、内燃機関の排気ガスの酸素濃度から燃焼室で燃焼する混合気の空燃比を検出する空燃比センサ１６が信号回路を介してＥＣＭ１０に接続される。さらに、アクセルレータペダルが踏まれた状態ではＯＦＦを保ち、アクセルレータペダルが解放されるとＯＮになるアイドルスイッチ１７が信号回路を介してＥＣＭ１０に接続される。

ＥＣＭ１０はアクセルレータペダルの踏み込み量に基づき、図２に示す燃料噴射制御ルーチンを実行することにより、ポート噴射インジェクタ４による燃料噴射と直噴インジェクタ５による燃料噴射とを制御する。このルーチンは内燃機関の運転中に例えば１０ミリ秒の一定時間間隔で繰り返し実行される。

図２を参照すると、ＥＣＭ１０はまずステップＳ１で燃料カット条件が成立するかどうかを判定する。ここでは、内燃機関が燃料噴射を必要としているかどうかを判定している。燃料カット条件が成立するかどうかの判定は例えば次の方法により行なうことができる。

すなわち、内燃機関の燃料カットが別ルーチンによって行なわれる場合には、別ルーチンにより燃料カットが実行されているかどうかをＥＣＭ１０が判定し、燃料カットが行なわれている場合に燃料カット条件が成立すると判定することができる。

ステップＳ１で燃料カット条件が成立する場合には、ＥＣＭ１０は直ちにルーチンを終了する。

ステップＳ１で燃料カット条件が成立しない場合は、内燃機関が燃料噴射を必要としていることを意味する。

この場合には、ＥＣＭ１０はステップＳ２でエンジン負荷を取得する。次のステップＳ３でＥＣＭ１０は、エンジン負荷が所定負荷を下回っているかどうか、言い換えれば内燃機関が低負荷状態であるかどうかを判定する。

ステップＳ２とＳ３の処理に関して、この実施形態では、エンジン負荷としてアクセルレータペダル踏み込みセンサ１３が検出するアクセルレータペダルの踏み込み量を用いる。そして、アクセルレータペダルの踏み込み量がゼロの場合に、エンジン負荷が所定負荷を下回っていると判定する。

ただし、エンジン負荷を判定するパラメータとして、アクセルレータペダルの踏み込み量以外にも様々なパラメータで代用することができる。例えば、内燃機関の回転速度、吸入空気量、燃料噴射量を用いてエンジン負荷を判定することができる。

具体的には、内燃機関の回転速度が所定速度以下の場合、あるいは内燃機関の回転速度の低下量が所定量以上の場合に、エンジン負荷が低負荷であると判定することができる。さらに、内燃機関の出力トルクは回転速度によって決まるので、回転速度からトルクマップを参照して出力トルクを求め、出力トルクが所定トルクを下回る場合にエンジン負荷が低負荷であると判定することができる。

内燃機関の吸入空気量はアクセルレータペダルに連動するスロットルにより制御されるので、エアフローメータを用いて計測した吸入空気量を、エンジン負荷を表すパラメータと見なすことができる。さらに、吸入空気量に対して目標空燃比となるように燃料噴射量が制御されるので、燃料噴射量もエンジン負荷を表すパラメータと見なすことができる。

以上のように、ステップＳ２とＳ３で行なわれるエンジン負荷が低負荷であるかどうかの判定は、様々なパラメータを用いて行なうことができる。エンジン回転速度、エンジン出力トルク、吸入空気量、及び燃料噴射量は、いずれもアクセルレータペダルの踏み込み量と比べて実際のエンジン運転状態に近いパラメータであるため、内燃機関の負荷の状態をより緻密に判断することができる。

ただし、上記の各パラメータはアクセルレータペダルの踏み込み量に基づき変化するので、アクセルレータペダルの踏み込み量をエンジン負荷として用いることで燃料噴射制御の応答性を最も高くすることができる。また、アクセルレータペダルの踏み込み量がゼロの場合にエンジン負荷が所定負荷を下回っていると判定することは、実質的にアクセルレータペダルのオンとオフを識別することになる。したがって、アクセルレータペダル踏み込みセンサ１３の出力信号の適合処理を行なう必要がなく、燃料噴射制御装置１の実装が容易になる。なお、アクセルレータペダルのオンとオフはアイドルスイッチ１７によっても検出可能である。

さて、ステップＳ３で内燃機関が低負荷状態であると判定した場合には、ＥＣＭ１０はステップＳ４で次の処理を行なう。

すなわち、ＥＣＭ１０はポート噴射インジェクタ４の燃料噴射量であるＭＰＩ噴射量をゼロに設定する。一方、ＥＣＭ１０は直噴インジェクタ５の燃料噴射量であるＧＤＩ噴射量を目標空燃比と吸入空気量とから計算される目標燃料噴射量に設定する。ステップＳ４のこの処理は、ポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射を停止するとともに、内燃機関の要求燃料噴射量の全量を直噴インジェクタ５に噴射させる処理に相当する。ＥＣＭ１０はこのように設定した噴射量のもとで燃料噴射を実行する。ステップＳ４の処理の後、ＥＣＭ１０はルーチンを終了する。

一方、ステップＳ３で内燃機関が低負荷状態でないと判定した場合には、ＥＣＭ１０はステップＳ５で次の処理を行なう。

すなわち、ＥＣＭ１０はＭＰＩ噴射量を目標空燃比と吸入空気量とから計算される目標燃料噴射量に分担率を乗じた値に設定する。分担率は目標空燃比を達成するための要求燃料噴射量に対するＭＰＩ噴射量の比率を定めた値であり、あらかじめ定められた値である。ＥＣＭ１０は目標燃料噴射量からＭＰＩ噴射量を差し引いた量を直噴インジェクタ５によるＤＧＩ噴射量に設定する。ステップＳ５の処理の後ＥＣＭ１０はルーチンを終了する。

次にＦＩＧＳ．３Ａ−３Ｆを参照して、燃料噴射制御ルーチンの実行結果を説明する。

車両のドライバが、ＦＩＧ．３Ｃに示すように、アクセルレータペダルを踏み込んだ状態から足を離すと、アクセルレータペダルの踏み込み量が急激に低下する。図の三角印に示された位置でアクセルレータペダルの踏み込み量はゼロになる。

エンジン回転速度は、ＦＩＧ．３Ａに示すように、アクセルレータペダルの踏み込み量がゼロに向けて減少し始めるのと同時に低下を開始するが、その減少は緩やかである。エンジン出力トルクは、ＦＩＧ．３Ｂに示すように、アクセルレータペダルの踏み込み量に追随して変化する。

一方、燃料噴射制御ルーチンにおいては、アクセルレータペダルの踏み込み量が所定量を下回るまでは、ステップＳ３の判定が否定的となる。その結果、ＥＣＭ１０はステップＳ５において、目標空燃比を達成するために、所定の分担率のもとでポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射と直噴インジェクタ５によるＧＤＩ噴射とを実行する。ＦＩＧ．３ＥのＧＤＩパルス幅は直噴インジェクタ５によるＧＤＩ噴射量に相当する。ＦＩＧ．３ＦのＭＰＩパルス幅はポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射量に相当する。

図の三角印に示された位置でアクセルレータペダルの踏み込み量が所定量を下回ると、ステップＳ３の判定が否定的から肯定的へと変化する。その結果、ステップＳ４でポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射の噴射量がゼロに設定される一方、目標空燃比を達成するための要求燃料噴射量の全量が直噴インジェクタ５によるＧＤＩ噴射量に設定される。

ＭＰＩパルス幅は、ＦＩＧ．３Ｆに示すように、ステップＳ３の判定が肯定的に転じると同時にゼロになる。また、ＧＤＩ噴射量は、ＦＩＧ．３Ｆに示すように、ステップＳ３の判定が肯定的に転じる前にはアクセルレータペダルの踏み込み量の減少に応じた減少を示す。一方、ステップＳ３の判定が肯定的に転じると同時に、それまでのポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射量を肩代わりすることで、一時的な増大を示し、その後はアクセルレータペダルの踏み込み量がゼロになるため、アイドル運転時の目標燃料噴射量に向けて減少する。

エンジン負荷が減少するのに伴い高圧燃料ポンプ８の運転は停止されている。そのため、直噴インジェクタ５によるＧＤＩ噴射が行なわれるたびに、ＦＩＧ．３Ｄに示すようにＧＤＩ燃料チューブ３内の燃料圧力は低下する。結果として、次にアクセルレータペダルが踏み込まれる段階では、直噴インジェクタ５は低い燃料圧力のもとで燃料噴射を実行することになる。ＧＤＩ燃料チューブ３内の燃料圧力が高い状態で、直噴インジェクタ５が燃料噴射を実行すると直噴インジェクタ５の実際の燃料噴射量にばらつきが生じやすい。しかしながら、このようにＧＤＩ燃料チューブ３内の燃料圧力が低下した状態で直噴インジェクタ５が燃料噴射を実行すると、ＥＣＭ１０は高い精度で燃料噴射制御を実行することができる。

なお、ステップＳ４でポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射の噴射量をゼロに設定した後、一定期間に渡ってポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射の噴射量をゼロに維持するようにすることも好ましい。これにより、ＭＰＩ噴射の実行と停止の頻繁な繰り返しを防止して、燃料噴射制御を安定させることができる。また、ＧＤＩ噴射の継続により、ＧＤＩチューブ３の燃料圧力が過度に低下した場合には、ＭＰＩ噴射を再開して要求燃料噴射量を賄うことが可能である。

次に、ＦＩＧ．４を参照して、この発明の第２の実施形態による燃料噴射制御ルーチンを説明する。

このルーチンは、ＦＩＧ．２の燃料噴射制御ルーチンに、ポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射に異常がないかどうかを判定する異常判定プロセスを付加したルーチンである。

異常判定プロセスは次のように構成される。すなわち、ＥＣＭ１０は空燃比センサ１６からの入力信号に基づきステップＳ３の判定が否定的から肯定的に転じる前後の空燃比を取得する。そして、ステップＳ３の判定が否定的から肯定的に転じる前後の空燃比の差異が所定値以上となると、ポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射に異常があると判定する。

そのために、この燃料噴射制御ルーチンにおいては、ＦＩＧ．２の燃料噴射制御ルーチンのステップＳ１とＳ２の間にステップＳ１１が挿入され、ステップＳ５の後にステップＳ１２−Ｓ１４が挿入される。

内燃機関が低負荷となる前はステップＳ３の判定が否定的となるため、ＥＣＭ１０はステップＳ５で所定の分担率のもとでＭＰＩ噴射とＧＤＩ噴射とを実行する。この設定による噴射の後に、ＥＣＭ１０はステップＳ１２で空燃比センサ１６の出力信号から実空燃比Ａ／Ｆを取得する。

次のステップＳ１３でＥＣＭ１０は予め定めた目標空燃比と実空燃比Ａ／Ｆとの偏差の絶対値を所定値と比較する。一般に、デュアルインジェクション方式の内燃機関においては、主噴射をＧＤＩ噴射で行ない、高出力要求時の不足分をＭＰＩ噴射で行っている。つまり、ＭＰＩ噴射はＧＤＩ噴射に比べて実行頻度が低いため、目詰まりを起こしやすい。ステップＳ１３の判定はＭＰＩ噴射が正常に行なわれているかどうかを判定する意味をもつ。

ステップＳ１３で偏差の絶対値が所定値以下の場合には、ＥＣＭ１０はＭＰＩ噴射が正常に行なわれていると判定し、ルーチンを終了する。。

一方、ステップＳ１３で偏差の絶対値が所定値を上回る場合には、ＥＣＭ１０はＭＰＩ噴射が正常に行なわれていないと判定し、ステップＳ１４でＭＰＩ異常フラグを１に設定した後、ルーチンを終了する。なお、ＭＰＩ異常フラグの初期値はゼロとする。

次回のルーチン実行においては、ステップＳ１１でＭＰＩ異常フラグが１であるかどうかが判定される。そして、ＭＰＩ異常フラグが１でなければ、ステップＳ２以降の処理が行なわれる。ＭＰＩ異常フラグが１の場合には、ステップＳ４でＭＰＩ噴射量をゼロに設定し、ＧＤＩ噴射量を目標燃料噴射量に等しく設定する。ポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射に異常が認められた場合は、内燃機関の負荷に関係なく、燃料噴射をＧＤＩ噴射のみで行なう必要があるからである。

この燃料噴射制御ルーチンによれば、ＦＩＧ．２の燃料噴射制御ルーチンがもたらす効果に加えて、ポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射が正常に行なわれているかどうかを判定することができる。また、ＭＰＩ噴射に異常が生じた場合には、ポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射を停止して、内燃機関の要求燃料噴射量の全量をＧＤＩ噴射で供給する。したがって、ポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射に異常が発生した場合でも、直噴インジェクタ５によるＧＤＩ噴射を最大限に活用して、内燃機関への燃料供給量の不足を最小限に抑えることができる。

また、この燃料噴射制御ルーチンでは空燃比Ａ／Ｆの差異によりＭＰＩ噴射の異常の有無を判定している。ＭＰＩ噴射の異常は直ちに空燃比Ａ／Ｆに変化をもたらすため、この判定方法によりＭＰＩ噴射の異常発生を速やかに検出することができる。

次にＦＩＧ．５とＦＩＧＳ．６Ａ−６Ｆを参照して、この発明の第３の実施形態による燃料噴射制御ルーチンを説明する。

第１及び第２の実施形態による燃料噴射制御ルーチンでは、内燃機関のエンジン負荷を表すパラメータにアクセルレータペダルの踏み込み量を用いており、アクセルレータペダルの踏み込み量に基づき燃料噴射方式の切り換えを行っている。一方、前述のように内燃機関のエンジン負荷として、燃料噴射量を用いることも可能である。この実施形態はその一例を示す。

エンジン負荷が高い状態では、ＥＣＭ１０はＧＤＩ噴射とＭＰＩ噴射を行なうことで要求燃料噴射量を確保する。エンジン負荷が高負荷状態から低下するとＥＣＭ１０はまずＭＰＩ噴射量を低下させる。

ポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射量には制御可能な最小噴射量ＭＰＩＱｍｉｎが存在する。そこで、ＥＣＭ１０は、ＭＰＩ噴射量が最小噴射量ＭＰＩＱｍｉｎに達した後、ＭＰＩ噴射量を最小噴射量ＭＰＩＱｍｉｎに保ったまま、エンジン負荷の低下に応じてＧＤＩ噴射量を低減させる。

さらに、エンジン負荷に基づく要求燃料噴射量が直噴インジェクタ５によるＧＤＩ噴射の最大噴射量ＧＤＩＱｍａｘを下回ると、ＥＣＭ１０はポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射を停止し、以後は要求燃料噴射量の全量を直噴インジェクタ５によるＧＤＩ噴射で賄う。

以上の制御のために、ＥＣＭ１０が実行する燃料噴射制御ルーチンを説明する。

ＥＣＭ１０は第１及び第２の実施形態と同じく、ステップＳ１で燃料カット条件が成立するかどうかを判定する。燃料カット条件が成立する場合にはルーチンを終了する。燃料カット条件が成立しない場合は、ＥＣＭ１０はステップＳ２１でアイドルスイッチ１７の入力信号からアイドルスイッチ１７がＯＮかどうかを判定する。

ＥＣＭ１０はアイドルスイッチ１７がＯＮでない場合には、ステップＳ２８で、第１の実施形態のステップＳ５と同様に、所定の分担率のもとでＭＰＩ噴射とＧＤＩ噴射とを実行した後、ルーチンを終了する。ＥＣＭ１０はアイドルスイッチ１７がＯＮの場合には、ステップＳ２２でアクセルレータペダルの踏み込み量から要求燃料噴射量を計算する。

ステップＳ２３でＥＣＭ１０は、要求燃料噴射量が、直噴インジェクタ５が噴射可能な最大噴射量ＧＤＩＱｍａｘとポート噴射インジェクタ４が噴射可能な最小噴射量ＭＰＩＱｍｉｎとの和より大きいかどうかを判定する。

判定が肯定的な場合には、ＥＣＭ１０はステップＳ２４で直噴インジェクタ５のＧＤＩ噴射量を最大噴射量ＧＤＩＱｍａｘに等しく設定する。要求燃料噴射量から直噴インジェクタ５が最大噴射量ＧＤＩＱｍａｘを差し引いた値を、ポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射量に設定する。ステップＳ２４の処理の後ＥＣＭ１０はルーチンを終了する。

ステップＳ２３の判定が否定的な場合には、ＥＣＭ１０はステップＳ２５で要求燃料噴射量が、直噴インジェクタ５が噴射可能な最大噴射量ＧＤＩＱｍａｘより大きいかどうかを判定する。

ＥＣＭ１０は、ステップＳ２５の判定が肯定的な場合は、ステップＳ２６でポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射量を最小噴射量ＭＰＩＱｍｉｎに設定する。要求燃料噴射量から最小噴射量ＭＰＩＱｍｉｎを差し引いた値を直噴インジェクタ５のＧＤＩ噴射量に設定する。ステップＳ２６の処理の後、ＥＣＭ１０はルーチンを終了する。

一方、ステップＳ２５の判定が否定的な場合には、ＥＣＭ１０はステップＳ２７でポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射を停止する。そして、要求燃料噴射量の全量を直噴インジェクタ５によるＧＤＩ噴射量で賄うべく、ＧＤＩ噴射量を要求燃料噴射量に等しく設定する。ステップＳ２７の処理の後、ＥＣＭ１０はルーチンを終了する。

ＦＩＧＳ．６Ａ−６Ｆを参照して、この燃料噴射制御ルーチンの実行結果を説明する。このタイミングチャートは内燃機関が高負荷で運転中にアクセルレータペダルが解放され、アイドルスイッチ１７がＦＩＧ．６Ｃに示すようにＯＮになった場合を示す。

時刻ｔ１にアイドルスイッチ１７がＯＦＦからＯＮに切り換わると、ＥＣＭ１０はステップＳ２２で要求燃料噴射量をアクセルレータペダルの踏み込み量に基づき計算する。時刻ｔ１からｔ２の間は、ステップＳ２３で要求燃料噴射量がＧＤＩ噴射の最大噴射量ＧＤＩＱｍａｘとＭＰＩ噴射の最小噴射量ＭＰＩｍｉｎとの和より大きい。したがって、ＥＣＭ１０はステップＳ２４でＧＤＩ噴射量をＦＩＧ．６Ｅに示すように最大噴射量ＧＤＩＱｍａｘに保つ一方、ＭＰＩ噴射量をＦＩＧ．６Ｆに示すように減少させることで要求燃料噴射量を実現する。

時刻ｔ２以降はステップＳ２３の判定が否定的になる。この段階では要求燃料噴射量がＧＤＩ噴射の最大噴射量ＧＤＩＱｍａｘより大きいので、ステップＳ２５の判定が肯定的になる。その結果、ＥＣＭ１０はステップＳ２６でＭＰＩ噴射量を最小噴射量ＭＰＩｍｉｎに保ちつつ、ＧＤＩ噴射量を要求燃料噴射量からＭＰＩ噴射の最小噴射量ＭＰＩｍｉｎを差し引いた値に設定する。その結果、時刻ｔ２以降はＦＩＧ．６Ｆに示すようにＭＰＩ噴射量が最小噴射量ＭＰＩｍｉｎに保たれる一方、ＦＩＧ．６Ｅに示すようにＧＤＩ噴射量が要求燃料噴射量の減少に応じて減少する。

時刻ｔ３になると要求燃料噴射量がＧＤＩ噴射の最大噴射量ＧＤＩＱｍａｘ以下になる。その結果ステップＳ２５の判定が否定的に転じる。ＥＣＭ１０はステップＳ２７でＭＰＩ噴射量をゼロに設定し、要求燃料噴射量をすべて直噴インジェクタ５のＧＤＩ噴射で賄う。この処理により、時刻ｔ３以降はＦＩＧ．６Ｆに示すようにポート噴射インジェクタ４が燃料噴射を停止し、ＦＩＧ．６Ｅに示すように直噴インジェクタ５によるＧＤＩ噴射のみが実行される。その結果、ＦＩＧ．６Ｄに示すように、ＧＤＩ燃料チューブ３内の圧力は順調に低下する。

時刻ｔ３においては、ポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射が停止されるため、ＧＤＩ噴射量は一時的に増加する。しかしながら、それ以後は要求燃料噴射量の減少に伴ってＧＤＩ噴射量も低下する。

ＦＩＧＳ．６Ｄ−６Ｆの破線は、要求燃料噴射量がＧＤＩ噴射の最大噴射量ＧＤＩＱｍａｘを下回った場合も、ＭＰＩ噴射が最小噴射量ＭＰＩｍｉｎのもとで引き続き実行される場合を示す。この場合には、内燃機関が低負荷状態となった後に、ポート噴射インジェクタ４によるＭＰＩ噴射が長い期間に渡って行なわれる。その結果、直噴インジェクタ５によるＧＤＩ噴射量は小さく抑えられ、結果としてＦＩＧ．６Ｄに示すように、ＧＤＩ噴射によるＧＤＩ燃料チューブ３の燃料圧力の低下も遅くなる。言い換えれば、この実施形態による燃料噴射制御ルーチンを実行することで、ＧＤＩ燃料チューブ３の燃料圧力を早期に低下させることができる。

この燃料噴射制御ルーチンにおいては、ＦＩＧ．５のステップＳ１が、内燃機関が燃料噴射を必要としているかどうかを判定するステップに相当する。ステップＳ２５が、内燃機関が低負荷状態で運転されているかどうかを判定するステップに相当する。また、ステップＳ２７が、内燃機関の低負荷状態であって内燃機関が燃料噴射を必要としている場合に、ポート噴射インジェクタ４による燃料噴射を停止するとともに、内燃機関の要求燃料噴射量の全量を直噴インジェクタ５に噴射させるステップに相当する。

以上の各実施形態にいずれにおいても、内燃機関が低負荷状態で運転されているかどうかを判定し、内燃機関が燃料噴射を必要としているかどうかを判定し、内燃機関の低負荷状態であって内燃機関が燃料噴射を必要としている場合に、ポート噴射インジェクタ４による燃料噴射を停止するとともに、内燃機関の要求燃料噴射量の全量を直噴インジェクタ５に噴射させている。

そのため、燃料カット条件に至らない内燃機関の低負荷状態でＧＤＩ燃料チューブ３内の燃料圧力を早期に低下させることができる。その結果、例えば直噴インジェクタ５が燃料噴射を停止した後、燃料噴射を再開する際の燃料圧力を低く抑えることができ、ＧＤＩ噴射の燃料噴射量のばらつきを抑制することができる。

以上のように、この発明をいくつかの特定の実施形態を通じて説明して来たが、この発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームされた技術範囲でこれらの実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。

この発明によればポート噴射インジェクタと直噴インジェクタとを備えたデュアルインジェクション内燃機関の低負荷状態において、直噴インジェクタの燃料圧力を効果的に下げて、燃料噴射制御の精度を向上させることができる。そのため、車両用の高出力デュアルインジェクション内燃機関に適用することでとりわけ好ましい効果が得られる。

この発明の実施例が包含する排他的性質あるいは特長は以下のようにクレームされる。

Claims (12)

1. 吸気ポート内に燃料噴射を行なうポート噴射インジェクタと燃焼室内へ直接燃料を噴射する直噴インジェクタとを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   ポート噴射インジェクタと直噴インジェクタとに燃料を供給可能な低圧燃料ポンプと；
   低圧燃料ポンプの吐出燃料をさらに加圧して直噴インジェクタに供給する高圧燃料ポンプと；
   内燃機関の負荷を検出する負荷検出センサと；
   次のようにプログラムされたプログラマブルコントローラ；
   内燃機関が低負荷状態で運転されているかどうかを判定し；
   内燃機関が燃料噴射を必要としているかどうかを判定し；
   内燃機関の低負荷状態であって内燃機関が燃料噴射を必要としている場合に、ポート噴射インジェクタによる燃料噴射を停止するとともに、高圧燃料ポンプの運転を停止し、内燃機関の要求燃料噴射量の全量を低圧燃料ポンプの吐出燃料を用いて直噴インジェクタに噴射させる、
   とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. コントローラは、内燃機関が低負荷状態で運転されている場合であってポート噴射インジェクタと直噴インジェクタがともに燃料を噴射している場合にのみ、ポート噴射インジェクタによる燃料噴射を停止するようさらにプログラムされる、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 内燃機関は車両用の内燃機関であり、負荷検出センサは車両が備えるアクセルレータペダルの踏み込み量を検出するアクセルレータペダル踏み込みセンサで構成され、コントローラはアクセルレータペダルの踏み込み量が所定量を下回る場合に内燃機関が低負荷状態にあると判定するようさらにプログラムされる、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. コントローラはアクセルレータペダルの踏み込み量が所定量を下回ってから所定期間に渡ってポート噴射インジェクタによる燃料噴射を停止するようさらにプログラムされる、請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 負荷検出センサは内燃機関の回転速度を検出する回転速度センサで構成され、コントローラは内燃機関の回転速度から出力トルクを求め、出力トルクが所定トルクを下回る場合に内燃機関が低負荷状態にあると判定するようプログラムされる、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。
6. 負荷検出センサは内燃機関の回転速度を検出する回転速度センサで構成され、コントローラは内燃機関の回転速度から出力トルクを求め、出力トルクの低下量が所定量以上となった場合に内燃機関が低負荷状態にあると判定するようプログラムされる、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。
7. 負荷検出センサは内燃機関の吸入空気量または燃料噴射量を検出するセンサで構成され、コントローラは吸入空気量または燃料噴射量が所定量を下回る場合に内燃機関が低負荷状態にあると判定するようさらにプログラムされる、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。
8. 負荷検出センサは内燃機関の吸入空気量または燃料噴射量を検出するセンサで構成され、コントローラは吸入空気量または燃料噴射量の低下量が所定量以上となった場合に内燃機関が低負荷状態にあると判定するようさらにプログラムされる、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。
9. コントローラはポート噴射インジェクタが正常に噴射しているかどうかを判定するようさらにプログラムされる、請求項１から８のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
10. コントローラは、ポート噴射インジェクタによる燃料噴射を停止する前後の空燃比変化に基づき、ポート噴射インジェクタが正常に噴射しているかどうかを判定するようさらにプログラムされる、請求項９に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
11. コントローラは、所定の燃料カット条件でポート噴射インジェクタと直噴インジェクタの双方の燃料噴射を停止するとともに、燃料カット条件が成立しない場合は内燃機関が燃料噴射を必要としていると判定するようさらにプログラムされる、請求項１から１０のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
12. 吸気ポート内に燃料噴射を行なうポート噴射インジェクタと、燃焼室内へ直接燃料を噴射する直噴インジェクタと、ポート噴射インジェクタと直噴インジェクタとに燃料を供給可能な低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプの吐出燃料をさらに加圧して直噴インジェクタに供給する高圧燃料ポンプと、を備えた内燃機関の燃料噴射制御方法において、
    内燃機関の負荷を検出し；
    内燃機関が低負荷状態で運転されているかどうかを判定し；
    内燃機関が燃料噴射を必要としているかどうかを判定し；
    内燃機関の低負荷状態であって内燃機関が燃料噴射を必要としている場合に、ポート噴射インジェクタによる燃料噴射を停止するとともに、高圧燃料ポンプの運転を停止し、内燃機関の要求燃料噴射量の全量を低圧燃料ポンプの吐出燃料を用いて直噴インジェクタに噴射させる、内燃機関の燃料噴射制御方法。

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