JP6331016B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁を備える内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

従来、自動車等の車両に搭載される内燃機関（以下、「エンジン」ともいう）として、吸気通路に燃料を噴射する吸気路噴射弁と、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁と、を備えているものがある。これら吸気路噴射弁及び筒内噴射弁からの燃料噴射は、エンジンに搭載される燃料噴射制御装置によって適宜制御されている。

エンジンの燃料噴射制御装置としては、例えば、エンジンの負荷領域に応じて、吸気路噴射弁による噴射と筒内噴射弁による噴射とを選択的に行うものがある。具体的には、エンジンの運転状態が低回転・低負荷の運転領域の場合には、吸気路噴射弁のみから燃料を噴射させ、エンジンの運転状態が高回転・高負荷の運転領域の場合には筒内噴射弁及び吸気路噴射弁のそれぞれから燃料を噴射させるようにしたものがある（特許文献１参照）。

特開２０１４−６２５５３号公報

ところで、筒内噴射弁は燃焼室内に燃料を直接噴射するため、噴射のタイミングによっては、筒内噴射弁に供給される燃料の圧力（燃圧）を吸気路噴射弁の燃圧よりも高くする必要性が生じる。このため、筒内噴射弁には、高圧供給ポンプによって吸気路噴射弁に供給される燃料の圧力よりも高い圧力で燃料が供給される。これにより、吸気行程に限らず、圧縮行程等においても燃焼室内に燃料を直接噴射させることができる。

しかしながら、筒内噴射弁に供給される燃料の圧力が高いことで、筒内噴射弁から少量の燃料を高精度に噴射させることが難しく、筒内噴射弁の最小噴射量は比較的大きくなってしまう。詳しくは、筒内噴射弁の最小噴射量は印加する信号のパルス幅（開弁期間）によって決まるが、最小パルス幅が同じでも、筒内噴射弁に供給される燃料の圧力が高いほど最小噴射量は増加する。

このため、エンジンの運転状態によっては、吸入空気量等から演算される筒内噴射弁の燃料量が、筒内噴射弁の最小噴射量よりも少なくなる状況が想定される。例えば、吸気行程で筒内噴射弁から燃料を噴射した後、さらに圧縮行程で筒内噴射弁から燃料を追加噴射する場合、噴射すべき燃料量は少量となり易い。このため、圧縮行程で筒内噴射弁から追加噴射すべき燃料量は、筒内噴射弁の最小噴射量よりも少なくなり易い。

そして、筒内噴射弁から噴射すべき燃料量が最小噴射量よりも少ない状況では、所望の空燃比となるように筒内噴射弁から噴射する燃料量を適切に制御することが難しいという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の運転状態に拘わらず、所望の空燃比となるように筒内噴射弁から噴射する燃料量を適切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。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射弁を有する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、前記内燃機関の運転状態が過渡状態と判定すると、前記過渡状態により変動する空気量に対応する燃料量を前記筒内噴射弁で追加噴射する追加噴射手段と、前記追加噴射する燃料量が前記筒内噴射弁の最小噴射量分の燃料量より少ないか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記追加噴射する燃料量が前記最小噴射量分の燃料量より少ないと判定されたときは、前記最小噴射量分の燃料量を噴射させたと仮定した場合の空燃比と前記目標空燃比との偏差に基づいて、前記追加噴射を行うか否か決定する燃料噴射制御手段と、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にある。

本発明の第２の態様は、第１の態様の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射制御手段は、前記最小噴射量分の燃料量を噴射させたと仮定した場合の空燃比と前記目標空燃比との偏差である第１の偏差と、前記最小噴射量分の燃料量を噴射させないときの空燃比と前記目標空燃比との偏差である第２の偏差とを演算し、前記第１の偏差が前記第２の偏差よりも小さい場合に、前記追加噴射を行うことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置にある。

本発明の第３の態様は、第２の態様の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射制御手段は、前記目標空燃比設定手段が、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比を前記目標空燃比として設定している際は、前記第１の偏差が前記第２の偏差よりも大きい場合であっても前記最小噴射量分の燃料量を前記筒内噴射弁から噴射させることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置にある。

本発明の第４の態様は、第１から３の何れか一つの態様の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記内燃機関は４サイクル内燃機関であり、前記追加噴射手段は少なくとも圧縮行程で前記追加噴射を行い、前記燃料噴射制御手段は、前記圧縮行程までに噴射した燃料量と前記内燃機関の気筒に吸入された吸気量から前記空燃比を算出し、前記算出した空燃比と前記目標空燃比との偏差に基づいて前記追加噴射を行うか否か決定することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置にある。

かかる本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、実空燃比が目標空燃比に近づくように、吸気路噴射弁及び筒内噴射弁から噴射する燃料量を適切に制御することができる。したがって、エンジンの運転状態に拘わらず、エンジンの空燃比（実空燃比）を適切に制御することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの全体構成を示す概略図である。 エンジンの運転領域を規定するマップの一例を示す図である。 燃料噴射パターン及び燃料噴射量の演算方法の一例を説明する図である。 燃料噴射量の演算方法の一例を説明する図である。 本発明に係る燃料噴射制御の一例を説明するフローチャートである。 本発明に係る燃料噴射制御の一例を説明するフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

まずは本発明の一実施形態に係るエンジン１０の全体構成について説明する。図１は、本発明に係るエンジンの概略構成を示す図である。

図１に示すエンジン１０は、吸気管噴射型(Multi Point Injection)の多気筒エンジン、例えば、直列４気筒の４ストロークエンジンであり、エンジン本体１１には、４つの気筒１２が並設されている。各気筒（燃焼室）１２には、図示は省略するが、それぞれ点火プラグが配されると共に、吸気ポート及び排気ポートが設けられている。そしてエンジン本体１１は、吸気ポートに接続される吸気マニホールド１３と、排気ポートに接続される排気マニホールド１４とを備えている。

またエンジン本体１１には、エンジン１０の吸気通路内、例えば、吸気ポート付近に燃料を噴射する吸気路噴射弁１５と、エンジン１０の各気筒（燃焼室）に燃料を直接噴射する筒内噴射弁１６とが設けられている。

吸気路噴射弁１５は、低圧デリバリーパイプ１７を介して低圧供給ポンプ１８に接続されている。低圧供給ポンプ１８は、例えば、燃料タンク１９内に配置されている。燃料タンク１９内の燃料は、この低圧供給ポンプ１８によって低圧デリバリーパイプ１７に供給され、この低圧デリバリーパイプ１７を介して吸気路噴射弁１５に供給される。

筒内噴射弁１６は、高圧デリバリーパイプ２０を介して高圧供給ポンプ２１に接続されている。高圧供給ポンプ２１は、低圧デリバリーパイプ１７を介して低圧供給ポンプ１８に接続されている。すなわち燃料タンク１９から引き出された低圧デリバリーパイプ１７は二股に分岐されており、その一方が吸気路噴射弁１５に接続され、他方が高圧供給ポンプ２１に接続されている。燃料タンク１９内の燃料は、上述のように低圧供給ポンプ１８によって低圧デリバリーパイプ１７を介して吸気路噴射弁１５に供給されると同時に、高圧供給ポンプ２１にも供給される。

高圧供給ポンプ２１は、低圧デリバリーパイプ１７を介して供給された燃料をさらに高圧で高圧デリバリーパイプ２０に供給可能に構成されている。すなわち高圧供給ポンプ２１は、吸気路噴射弁１５に供給される燃料の圧力（吸気路噴射弁１５の燃圧）よりも高い燃圧で筒内噴射弁１６に燃料を供給可能に構成されている。

なお低圧供給ポンプ１８及び高圧供給ポンプ２１は、既存のものを採用すればよく、その構成は特に限定されるものではない。

吸気マニホールド１３に接続された吸気管（吸気通路）２２には、スロットルバルブ２３が設けられており、併せてスロットルバルブ２３の弁開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）２４が設けられている。さらに、スロットルバルブ２３の上流には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ２５が設けられている。また排気マニホールド１４に接続された排気管（排気通路）２６には、排気浄化用触媒である三元触媒２７が介装されている。三元触媒２７の出口側には、触媒通過後の排ガスのＯ_２濃度を検出するＯ_２センサ２８が設けられており、三元触媒２７の入口側には、触媒通過前の排ガスの空燃比（排気空燃比）を検出するリニア空燃比センサ（ＬＡＦＳ）２９が設けられている。

またエンジン１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０を備えており、ＥＣＵ４０には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。そして、このＥＣＵ４０が、各種センサ類からの情報に基づいて、エンジン１０の総合的な制御を行っている。ＥＣＵ４０には、例えば、上述したスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）２４、エアフローセンサ２５、Ｏ_２センサ２８やＬＡＦＳ２９の他、クランク角センサ等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報に基づいて、各種制御を実行する。

本発明に係るエンジンの燃料噴射制御装置は、このようなＥＣＵ４０によって構成され、以下に説明するように、エンジン１０の運転状態に応じて吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６から噴射される燃料量を適宜制御する。

ＥＣＵ４０は、エンジンの燃料噴射制御装置としての燃料制御部５０を備え、燃料制御部５０は、運転状態検出手段５１と、目標空燃比設定手段５２と、燃料噴射制御手段５３と、を備えている。

運転状態検出手段５１は、上述した各種センサ類からの情報、例えば、エンジン１０の負荷、回転数（回転速度）の変化等に基づいてエンジン１０の運転状態を検出する。例えば、本実施形態では、運転状態検出手段５１は、エンジン１０の運転状態が定常状態であるか、或いは、過渡状態であるかを判定する。例えば、吸入空気量の変化量が所定の閾値以上であることを条件に、運転状態検出手段５１はエンジンの運転状態が過渡状態であると判定する。また運転状態検出手段５１は、所定の運転領域マップ等を参照し（図２参照）、エンジン１０の運転状態が何れの運転領域にあるかを判定する。

運転領域マップは、例えば、図２に示すように、エンジン１０の回転数（回転速度）と負荷とに基づいて予め設定されている。この例では、エンジン１０の運転状態として、低回転低負荷側の運転領域である第１の運転領域Ｄ１と、第１の運転領域Ｄ１よりも高回転高負荷側の運転領域である第２の運転領域Ｄ２とが設定されている。

目標空燃比設定手段５２は、エンジン１０の運転状態に応じて目標空燃比を設定する。具体的には、エンジン回転速度や負荷、スロットル開度等の各種情報に基づいて、目標空燃比設定手段５２が目標空燃比を設定する。エンジン１０の運転状態が、例えば、低回転低負荷側の運転領域である場合には、目標空燃比設定手段５２は目標空燃比を理論空燃比に設定する。またエンジン１０の運転状態が、例えば、高回転高負荷側の運転領域である場合には、目標空燃比設定手段５２は、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に設定する。このような目標空燃比の設定は、あくまで一例に過ぎず、これらの例に限定されるものではない。例えば、エンジン１０の運転状態に応じて、目標空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定してもよい。

このように目標空燃比設定手段５２によって目標空燃比が設定されると、この目標空燃比となるように燃料噴射制御手段５３が吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６の燃料噴射を適宜制御する。

燃料噴射制御手段５３は、エンジン１０の運転状態に応じて、つまり運転状態検出手段５１の検出結果に応じて燃料噴射モードを選択し、ＬＡＦＳ２９等により検出される排気空燃比に基づいて演算される実際の空燃比（実空燃比）が目標空燃比となるように、吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６から噴射する燃料量を適宜制御する。

この燃料噴射制御手段５３は、エンジン１０の運転状態に応じて、つまり運転状態検出手段５１の検出結果に応じて燃料噴射モードを選択し、吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６から噴射する燃料量を適宜制御する。例えば、本実施形態では、エンジン１０の運転状態が定常状態である場合、燃料噴射制御手段５３は、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１であれば、吸気路噴射弁１５のみから燃料を噴射させるモード（以下、「ＭＰＩ噴射モード」という）を選択実行する。またエンジン１０の運転状態が第２の運転領域Ｄ２であれば、所定の噴射量比率で吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６から燃料を噴射させるモード（以下、「ＭＰＩ＋ＤＩ噴射モード」という）を選択実行する。

なお「ＭＰＩ＋ＤＩ噴射モード」では、吸気路噴射弁１５と筒内噴射弁１６との噴射量比率は予め設定されており、本実施形態では、原則として、吸気路噴射弁１５と筒内噴射弁１６との噴射量比率が一定値となるように設定されている。エンジン１０の運転状態が定常状態であれば、１燃焼サイクル中に必要な燃料量（必要燃料量）の変動は少ないため、吸気路噴射弁１５の噴射量と筒内噴射弁１６の噴射量とは上記比率となる。

一方で、エンジン１０の運転状態が過渡状態である場合には、エンジン１０の運転状態の変化に伴って必要燃料量が適宜変化（増加）する。例えば、図２中に矢印で示すように、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１から第２の運転領域Ｄ２に移行した場合にも、必要燃料量が適宜変化（増加）する。このため、燃料噴射制御手段５３は、このエンジン１０の運転状態の変化に伴い、燃料噴射モードを「ＭＰＩ噴射モード」から「ＭＰＩ＋ＤＩ噴射モード」に切り替える。また追加噴射手段としての燃料噴射制御手段５３は、筒内噴射弁１６から所定のタイミングで追加噴射させ、筒内噴射弁１６から噴射する燃料量を適宜調整する。すなわち燃料噴射制御手段５３は、エンジン１０の運転状態が過渡状態である場合に、この過渡状態により変動する吸入空気量に対応する追加燃料量を筒内噴射弁１６から噴射させる追加噴射を実行する。なおこの場合、吸気路噴射弁１５の噴射量と筒内噴射弁１６の噴射量とは上記比率から若干ずれることもある。

また「ＭＰＩ＋ＤＩ噴射モード」における吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６からの燃料噴射のタイミングは、複数の噴射パターンとして設定されており、燃料噴射制御手段５３が、エンジン１０の運転状態に応じて適宜選択する。ここで、吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６からの燃料噴射パターンの一例について図３及び図４を参照して説明する。

図３に示す例では、吸気路噴射弁１５の燃料噴射のタイミング（開弁時期）は、排気行程に設定されている。また筒内噴射弁１６からの燃料噴射のタイミングは、エンジン１０の運転状態が定常状態であれば、図３（ａ）に示すように吸気行程に設定される。これに対し、エンジン１０の運転状態が過渡状態であれば、例えば、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１から第２の運転領域Ｄ２に移行した場合には、筒内噴射弁１６からの燃料噴射のタイミングは、図３（ｂ）に示すように、吸気行程に設定されると共に、必要に応じて圧縮行程（例えば、圧縮行程前期）に設定される。すなわちエンジン１０の運転状態が過渡状態であれば、必要に応じて圧縮行程前期で筒内噴射弁１６からの追加噴射を実行することで、実空燃比が目標空燃比に近づくように制御している。

燃料噴射制御手段５３は、吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６の開弁期間（パルス幅）を各行程前の吸入空気量等の所定条件に基づいて演算する。本実施形態に係るエンジン１０は４気筒の４ストロークエンジンであるため、各気筒でのクランク角の位相差１８０度が燃焼サイクルの各行程（排気行程、吸気行程、圧縮行程及び膨張行程）の周期に合致する。このため、本実施形態では、燃料噴射制御手段５３は、各行程における燃料噴射量を、各行程直前の吸入空気量に基づいて演算している。

本実施形態では、例えば、膨張行程後（排気行程直前）のタイミングＴ１における吸入空気量Ａ１に基づいて、吸気路噴射弁１５から噴射すべき燃料量Ｑ１と筒内噴射弁１６から噴射すべき燃料量Ｑ２とを演算する。具体的には、図３及び図４に示すように、まずタイミングＴ１における吸入空気量Ａ１から必要燃料量Ｑａ１を演算する。なお必要燃料量とは、１燃焼サイクルで必要な燃料量（吸気路噴射弁１５の噴射量と筒内噴射弁１６の噴射量との合計）である。

この必要燃料量Ｑａ１と、上述した吸気路噴射弁１５と筒内噴射弁１６との噴射量比率に基づいて吸気路噴射弁１５から噴射すべき燃料量Ｑ１及び筒内噴射弁１６から噴射すべき燃料量Ｑ２を演算する。具体的には、吸気路噴射弁１５と筒内噴射弁１６との噴射量比率がＡ：Ｂである場合、吸気路噴射弁１５から噴射する燃料量Ｑ１は必要燃料量Ｑａ１×Ａ／（Ａ＋Ｂ）で求められ、筒内噴射弁１６から噴射すべき燃料量Ｑ２は必要燃料量Ｑａ１×Ｂ／（Ａ＋Ｂ）で求められる。そして燃料噴射制御手段５３は、排気行程において、この燃料量Ｑ１となるように所定の開弁期間で吸気路噴射弁１５を開弁させる。またエンジン１０の運転状態が定常状態であれば、吸気行程において、この燃料量Ｑ２となるように所定の開弁期間で筒内噴射弁１６を開弁させる（図３（ａ）参照）。

エンジン１０の運転状態が過渡状態である場合、例えば、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１から第２の運転領域Ｄ２に移行した際には、排気行程後（吸気行程直前）のタイミングＴ２における吸入空気量Ａ２に基づいて必要燃料量Ｑａ２を演算する。この必要燃料量Ｑａ２から排気行程における吸気路噴射弁１５から噴射した燃料量Ｑ１を減算することで、吸気行程において筒内噴射弁１６から噴射する燃料量Ｑ２′を求める（図４参照）。そして燃料噴射制御手段５３は、吸気行程において、この燃料量Ｑ２′となるように所定の開弁期間で筒内噴射弁１６を開弁させる（図３（ｂ）参照）。これにより、タイミングＴ１−Ｔ２間におけるエンジン１０の運転状態の変化に伴う必要燃料量の増加分を補正している。

エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１から第２の運転領域Ｄ２に移行した際には、さらに吸気行程後（圧縮行程直前）のタイミングＴ３における吸入空気量Ａ３に基づいて必要燃料量Ｑａ３を演算し、この必要燃料量Ｑａ３から、排気行程で噴射した燃料量Ｑ１及び吸気行程で噴射した燃料量Ｑ２′を減算することで、圧縮行程前期で噴射する追加燃料量Ｑ３を求める。つまり追加燃料量Ｑ３とは、タイミングＴ２−Ｔ３間におけるエンジン１０の運転状態の変化に伴う必要燃料量の増加分である。

判定手段としての燃料噴射制御手段５３は、追加燃料量Ｑ３が筒内噴射弁１６の最小噴射量分の燃料量Ｑｍｉｎより少ないか否かを判定する。そしてこの追加燃料量Ｑ３が筒内噴射弁１６の最小噴射量分の燃料量Ｑｍｉｎ以上であれば、圧縮行程前期において、この追加燃料量Ｑ３が噴射されるように所定の開弁期間で筒内噴射弁１６を開弁させる（図３（ｂ）参照）。これにより、実空燃比が目標空燃比となるように、吸気行程における吸入空気量の変化に伴う必要燃料量の増加分を適切に補うことができる。なお筒内噴射弁１６の最小噴射量分の燃料量Ｑｍｉｎは、例えば、燃料制御部５０が備える記憶部５５に記憶されている。

一方、追加燃料量Ｑ３が筒内噴射弁１６の最小噴射量分の燃料量Ｑｍｉｎよりも少ない場合には、圧縮行程前期における最適な燃料量である追加燃料量Ｑ３を筒内噴射弁１６から噴射させることはできない。このため圧縮行程前期では、最適な燃料量である追加燃料量Ｑ３よりも多く燃料を噴射することにはなるが、実空燃比Ａ／Ｆｓが目標空燃比Ａ／Ｆｔにより近づく場合にのみ、最小噴射量分の燃料量Ｑｍｉｎを筒内噴射弁１６から噴射させるようにした。

具体的には、図５のフローチャートに示すように、まずステップＳ１で、圧縮行程前期で筒内噴射弁１６から最小噴射量分の燃料量Ｑｍｉｎを噴射させたときの実空燃比Ａ／Ｆｓ１を演算により求めると共に、この実空燃比Ａ／Ｆｓ１と目標空燃比Ａ／Ｆｔとの差である第１の偏差Ｓ１を演算により求める。さらに圧縮行程前期で筒内噴射弁１６から最小噴射量分の燃料量Ｑｍｉｎを噴射させないときの実空燃比Ａ／Ｆｓ２を演算により求めると共に、この実空燃比Ａ／Ｆｓ２と目標空燃比Ａ／Ｆｔとの差である第２の偏差Ｓ２を演算により求める（ステップＳ２）。次いでステップＳ３で、第１の偏差Ｓ１が第２の偏差Ｓ２よりも小さいか否かを判定する。ここで、第１の偏差Ｓ１が第２の偏差Ｓ２よりも小さい場合には（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、圧縮行程前期で最小噴射量分の燃料量Ｑｍｉｎを筒内噴射弁１６から噴射させる（ステップＳ４）。一方、第１の偏差Ｓ１が第２の偏差Ｓ２以上である場合には、圧縮行程前期での筒内噴射弁１６からの追加噴射を実行することなく制御を終了する。

このように圧縮行程で筒内噴射弁１６から噴射する追加燃料量を調整することで、実空燃比Ａ／Ｆｓを目標空燃比Ａ／Ｆｔにより近づけることができる。例えば、エンジン１０の運転状態が、例えば、回転数及び負荷の変動が少ない緩加速状態である場合、圧縮行程前期で筒内噴射弁１６から噴射する追加燃料量は比較的少量となり易い。すなわち追加燃料量Ｑ３が筒内噴射弁１６の最小噴射量分の燃料量Ｑｍｉｎよりも少ない状況となり易い。したがって、上述のような制御は、エンジン１０の運転状態が緩加速状態である場合に、特に効果的である。

なお本実施形態では、目標空燃比設定手段５２が目標空燃比を理論空燃比に設定した場合の燃料噴射制御の一例について説明したが、例えば、目標空燃比設定手段５２が、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比を目標空燃比として設定している場合には、圧縮行程前期で筒内噴射弁１６から噴射する燃料量は、次のように制御することが好ましい。

具体的には、タイミングＴ３で演算した追加燃料量Ｑ３が筒内噴射弁１６の最小噴射量分の燃料量Ｑｍｉｎよりも少ない場合、例えば、図６のフローチャートに示すように、圧縮行程前期で最小噴射量分の燃料量Ｑｍｉｎを筒内噴射弁１６から噴射させないときの実空燃比Ａ／Ｆｓ２を演算する（ステップＳ１１）。次いで、この実空燃比Ａ／Ｆｓ２が目標空燃比Ａ／Ｆｔよりもリーン側であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。そして実空燃比Ａ／Ｆｓ２が目標空燃比Ａ／Ｆｔよりもリーン側であれば（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、圧縮行程前期で最小噴射量分の燃料量Ｑｍｉｎを筒内噴射弁１６から噴射させるようにする（ステップＳ１３）。すなわち第１の偏差Ｓ１が第２の偏差Ｓ２よりも大きい場合でも、圧縮行程前期で最小噴射量分の燃料量Ｑｍｉｎを筒内噴射弁１６から噴射させる。なお実空燃比Ａ／Ｆｓ２が目標空燃比Ａ／Ｆｔよりもリッチ側であれば（ステップＳ１２：Ｎｏ）、圧縮行程前期で筒内噴射弁１６から燃料を噴射させることなく制御を終了する。

これにより、実空燃比Ａ／Ｆｓを目標空燃比Ａ／Ｆｔに近づけることができ、且つ実空燃比Ａ／Ｆｓを目標空燃比Ａ／Ｆｔよりも確実にリッチ側とすることができる。目標空燃比設定手段５２は、例えば、エンジン１０の運転状態が高回転高負荷側の領域である場合に、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比を目標空燃比Ａ／Ｆｔとして設定する。このような目標空燃比Ａ／Ｆｔを設定することで燃料噴射量を増加させ、例えば、触媒の溶損等を防止している。このため、目標空燃比Ａ／Ｆｔが理論空燃比よりもリッチ側に設定されている状況では、実空燃比Ａ／Ｆｓが目標空燃比Ａ／Ｆｔよりも常にリッチ側となるようにし、触媒の溶損等を確実に防止することが望ましい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１から第２の運転領域Ｄ２に移行し、「ＭＰＩ＋ＤＩ噴射モード」が選択されている場合を一例として説明したが、例えば、「ＭＰＩ制御モード」が選択されている場合でも、筒内噴射弁１６から追加噴射が実行される場合には、上述のように筒内噴射弁１６から噴射する燃料量を適宜調整することが好ましい。

例えば、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１内であってもエンジン１０の運転状態が変化し、運転状態検出手段５１によってエンジン１０の運転状態が過渡状態であると判定されると、吸気路噴射弁１５と共に筒内噴射弁１６からの追加噴射が実行される場合がある。このような状況においても、上述のように筒内噴射弁１６から噴射する燃料量を適宜調整することで、エンジン１０の空燃比（実空燃比）を適切に制御することができる。

また上述の実施形態では、４気筒のエンジンを例示して本発明を説明したが、本発明に係るエンジンの燃料噴射制御装置は、例えば、３気筒や６気筒のエンジンにも採用することができる。気筒数に応じて燃料噴射量の演算のタイミングを適宜設定する必要があるが、何れの気筒数とした場合でも、上述のようにエンジンの運転状態に拘わらず燃料噴射量を高精度に制御するがことができる。

また上述の実施形態では、吸気路噴射弁と筒内噴射弁とを備えた内燃機関を例示して本発明を説明したが、本発明は、少なくとも筒内噴射弁を備える内燃機関に適用することができる。

１０ エンジン
１１ エンジン本体
１２ 気筒（燃焼室）
１３ 吸気マニホールド
１４ 排気マニホールド
１５ 吸気路噴射弁
１６ 筒内噴射弁
１７ 低圧デリバリーパイプ
１８ 低圧供給ポンプ
１９ 燃料タンク
２０ 高圧デリバリーパイプ
２１ 高圧供給ポンプ
２２ 吸気管（吸気通路）
２３ スロットルバルブ
２４ スロットルバルブセンサ（ＴＰＳ）
２５ エアフローセンサ
２６ 排気管（排気通路）
２７ 三元触媒
２８ Ｏ_２センサ
２９ リニア空燃比センサ（ＬＡＦＳ）
４０ ＥＣＵ

Claims (4)

1. 内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射弁を有する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記内燃機関の運転状態に応じて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、
   前記内燃機関の運転状態が過渡状態と判定すると、前記過渡状態により変動する空気量に対応する燃料量を前記筒内噴射弁で追加噴射する追加噴射手段と、
   前記追加噴射する燃料量が前記筒内噴射弁の最小噴射量分の燃料量より少ないか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記追加噴射する燃料量が前記最小噴射量分の燃料量より少ないと判定されたときは、前記最小噴射量分の燃料量を噴射させたと仮定した場合の空燃比と前記目標空燃比との偏差に基づいて、前記追加噴射を行うか否か決定する燃料噴射制御手段と、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. 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、
   前記燃料噴射制御手段は、
   前記最小噴射量分の燃料量を噴射させたと仮定した場合の空燃比と前記目標空燃比との偏差である第１の偏差と、
   前記最小噴射量分の燃料量を噴射させないときの空燃比と前記目標空燃比との偏差である第２の偏差とを演算し、
   前記第１の偏差が前記第２の偏差よりも小さい場合に、前記追加噴射を行う
   ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 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、
   前記燃料噴射制御手段は、前記目標空燃比設定手段が、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比を前記目標空燃比として設定している際は、
   前記第１の偏差が前記第２の偏差よりも大きい場合であっても前記最小噴射量分の燃料量を前記筒内噴射弁から噴射させる
   ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記内燃機関は４サイクル内燃機関であり、
   前記追加噴射手段は少なくとも圧縮行程で前記追加噴射を行い、
   前記燃料噴射制御手段は、前記圧縮行程までに噴射した燃料量と前記内燃機関の気筒に吸入された吸気量から前記空燃比を算出し、前記算出した空燃比と前記目標空燃比との偏差に基づいて前記追加噴射を行うか否か決定することを
   特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。

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