JP6603150B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、気筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート燃料噴射弁から燃料が供給される内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

従来、この種の内燃機関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。この制御装置では、筒内燃料噴射弁から噴射すべき燃料量（筒内噴射量）とポート燃料噴射弁から噴射すべき燃料量（ポート噴射量）が、以下のように決定される。まず、目標空燃比及び吸入空気量に基づいて、内燃機関に要求される要求燃料量を算出する。次に、要求燃料量に対する筒内噴射量の比率を、エンジン回転数に応じて設定する。そして、要求燃料量と設定した比率から筒内噴射量が算出され、要求燃料量と筒内噴射量との差がポート噴射量として算出される。

特開２００３−１３７８４号公報

燃料噴射弁の燃料の噴射時期は通常、燃焼サイクル中の所定の期間（クランク角期間）内に設定されており、この所定期間に対して実際の燃料噴射が遅れて終了すると、燃焼状態の不安定化や燃料の無駄な消費などの不具合を招く。一方、燃料を加圧する高圧ポンプの故障などによって筒内燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が低下した場合には、筒内燃料噴射弁から噴射される燃料の流量が低下し、噴射に要する時間が延びるため、燃料噴射が所定期間内に終了し難くなる。この傾向は、内燃機関の高負荷・高回転運転状態では、供給すべき燃料量が多く、所定期間に対応する時間が短くなるため、より顕著になる。

このため、上記の所定期間が主として吸気行程に設定されている場合において、燃料の圧力が低下したときには、燃料噴射の終了が遅れ、圧縮行程中の比較的遅い時期に達することで、燃焼状態が不安定になるおそれがある。また、この遅れが大きい場合には、燃焼室内で燃え残った一部の混合気が排気通路に排出された後に燃焼する「後燃え」が生じることによって、排ガスの温度が大きく上昇し、排気通路内に設置されたデバイス、例えばターボチャージャのタービンに悪影響を及ぼすおそれがある。これに対し、前述した従来の制御装置では、筒内噴射量とポート噴射量の割合をエンジン回転数に応じて設定するにすぎないので、燃料の圧力の低下に起因する上述した不具合に対応することができない。

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、筒内燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が低下した場合でも、筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射を所定の噴射終了時期までに終了させることができ、それにより、安定した燃焼状態を確保し、排ガスの温度上昇を抑制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。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、気筒３ａ内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁４と吸気ポートに燃料を噴射するポート燃料噴射弁８から燃料が供給される内燃機関３の燃料噴射制御装置であって、内燃機関３に要求される要求燃料量ＧＦ＿ＴＯＴＡＬを算出する要求燃料量算出手段（実施形態における（以下、本項において同じ）ＥＣＵ２、図３のステップ１、図４）と、筒内燃料噴射弁４から噴射すべき燃料量である筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩを算出する筒内噴射量算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ７）と、筒内燃料噴射弁４に供給される燃料の圧力ＰＦ＿ＤＩの実際値を、実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴとして検出する実燃圧検出手段（燃圧センサ２１）と、燃料の圧力ＰＦ＿ＤＩの目標値である目標燃圧ＰＦ＿ＤＩＣＭＤに対する実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴの低下度合に基づき、筒内燃料噴射弁４からの燃料の噴射が所定の目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤまでに終了するように、筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩを減少側に補正する筒内噴射量補正手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３４、３６、３７）と、ポート燃料噴射弁８から噴射すべき燃料量であるポート噴射量ＧＦ＿ＰＩを、算出された要求燃料量ＧＦ＿ＴＯＴＡＬと補正された筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩに基づいて算出するポート噴射量算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ８）と、を備え、筒内噴射量補正手段は、燃料の圧力ＰＦ＿ＤＩが所定の基準燃圧ＰＦ＿ＤＩＣＭＤであるという条件で、所定のクランク角期間において筒内燃料噴射弁４が噴射可能な最大燃料量を、筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩを制限するための上限筒内噴射量（基本上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳとして算出する上限筒内噴射量算出手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３１）と、燃料の圧力ＰＦ＿ＤＩが実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴであるという条件で、上限筒内噴射量の燃料を筒内燃料噴射弁４から噴射したと仮定したときの噴射終了時期を、仮噴射終了時期θ＿ＤＩＥＰＲＶとして算出する仮噴射終了時期算出手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３３、図６）と、算出された仮噴射終了時期θ＿ＤＩＥＰＲＶが目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤよりも遅角側であるときに、上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴを減少側に補正する上限筒内噴射量補正手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３４、３６、３７）と、を有することを特徴とする。

この燃料噴射制御装置によれば、内燃機関に要求される要求燃料量が算出され、筒内燃料噴射弁から噴射すべき燃料量（筒内噴射量）が算出される。また、筒内燃料噴射弁に供給される燃料の実際の圧力（実燃圧）が検出される。燃圧を加圧する燃料ポンプの故障などにより、検出された実燃圧が目標燃圧に対して低下した場合には、その低下度合に基づき、筒内燃料噴射弁からの燃料噴射が所定の目標噴射終了時期までに終了するように、筒内噴射量が減少側に補正される。そして、ポート燃料噴射弁から噴射すべき燃料量（ポート噴射量）が、算出された要求燃料量と補正された筒内噴射量に基づいて算出される

このような筒内噴射量の減量補正により、実燃圧が低下した場合においても、噴射期間が実質的に延びることなく、筒内燃料噴射弁の燃料噴射を目標噴射終了時期までに確実に終了させることができる。その結果、安定した燃焼状態を確保できるとともに、後燃えによる排ガスの温度上昇を抑制し、それに起因する不具合を回避することができる。

また、この構成によれば、実燃圧の低下度合に基づく筒内噴射量の減量補正が、以下のように行われる。まず、燃料の圧力が所定の基準燃圧であるという条件で、所定のクランク角期間において筒内燃料噴射弁が噴射可能な最大燃料量を、上限筒内噴射量として算出する。この上限筒内噴射量は、筒内噴射量を制限するのに用いられる。次に、燃料の圧力が実燃圧であるという条件で、上限筒内噴射量の燃料を筒内燃料噴射弁から噴射したときの噴射終了時期を、仮噴射終了時期として算出する。

このように算出される仮噴射終了時期は、実燃圧が低下している状況で上限筒内噴射量の燃料を噴射したと仮定した場合に予測される噴射終了時期を表す。したがって、算出した仮噴射終了時期が目標噴射終了時期よりも遅角側であるときに、上限筒内噴射量を減少側に補正することによって、噴射終了時期が目標噴射終了時期に対して遅れないように、上限筒内噴射量が適切に補正される。また、筒内噴射量は、補正された上限筒内噴射量によって制限される。したがって、噴射終了時期が目標噴射終了時期に対して遅れない範囲で最大限の筒内噴射量を確保でき、筒内噴射量の減量補正を適切に行うことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置において、上限筒内噴射量補正手段は、燃料の圧力ＰＦ＿ＤＩが目標燃圧ＰＦ＿ＤＩＣＭＤのときに筒内燃料噴射弁４から噴射される燃料の流量（目標燃圧時燃料流量ＱＣＭＤ）と、燃料の圧力ＰＦ＿ＤＩが実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴのときに筒内燃料噴射弁４から噴射される燃料の流量（実燃圧時燃料流量ＱＡＣＴ）との流量比を表す流量比パラメータ（目標−実燃圧補正係数ＫＣＭＤＡＣＴ）を算出する流量比パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、図のステップ３６）を有し、算出された流量比パラメータに基づいて上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴを補正すること（図５のステップ３７）を特徴とする。

上記のように算出される流量の比は、目標燃圧−実燃圧の間における筒内燃料噴射弁の燃料流量の比であり、したがって、両燃圧間における、同一の燃料量を噴射するのに必要な所要時間の比の逆数に相当する。したがって、この燃料流量の比を表す流量比パラメータを算出し、それに基づいて上限筒内噴射量を補正することにより、実燃圧の低下に伴う燃料流量の低下度合に応じて、上限筒内噴射量の補正ひいては筒内噴射量の減量補正を適切に行うことができる。

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において、目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤを、気筒３ａ内での燃焼状態が不安定になると予測される時期の直前に設定する目標噴射終了時期設定手段（図５のステップ３２）をさらに備えることを特徴とする。

上述したように、請求項１又は２に係る発明では、筒内燃料噴射弁の燃料噴射は、目標噴射終了時期までに終了するように制御される。また、この構成によれば、目標噴射終了時期が、気筒内での燃焼状態が不安定になると予測される時期の直前に設定されるので、燃焼状態が不安定になるのを確実に防止することができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置において、内燃機関３の回転数ＮＥを検出する回転数検出手段（クランク角センサ２２）をさらに備え、目標噴射終了時期設定手段は、検出された内燃機関３の回転数ＮＥが高いほど、目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤをより進角側に設定すること（図５のステップ３２）を特徴とする。

内燃機関の回転数が高いほど、同一のクランク角期間に対する時間が短く、燃焼に割り当てられる時間も短くなるので、燃焼が不安定になりやすい。この構成によれば、内燃機関の回転数が高いほど、目標噴射終了時期をより進角側に設定し、燃料の噴射をより早く終了させるので、回転数の上昇に伴う燃焼の不安定化を確実に回避することができる。

本発明の一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模式的に示す図である。 燃料噴射制御装置のブロック図である。 燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 要求燃料量の算出処理を示すフローチャートである。 上限筒内噴射量の算出処理を示すフローチャートである。 仮噴射終了時期の算出処理を示すフローチャートである。 ＤＩ制御処理を示すフローチャートである。 ＰＩ制御処理を示すフローチャートである。 燃料噴射制御装置の動作例を示すタイミングチャートである。 図９の動作例に対する比較例を示すタイミングチャートである。

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説明する。図１に示すように、本発明を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３は、４つの気筒３ａを有する直列４気筒のガソリンエンジンであり、車両（図示せず）に動力源として搭載されている。

エンジン３の各気筒３ａには、筒内燃料噴射弁４及び点火プラグ５が、燃焼室（図示せず）に臨むように設けられている。筒内燃料噴射弁４は、燃焼室内に燃料を直接、噴射する直噴タイプのものである。筒内燃料噴射弁４及び点火プラグ５は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２に接続されており（図２参照）、筒内燃料噴射弁４の開弁時間及び開閉弁タイミングと点火プラグ５の点火時期は、ＥＣＵ２によって制御される。

筒内燃料噴射弁４は、高圧用の燃料供給管（図示せず）を介して高圧ポンプ１１（図２参照）に接続されている。燃料は、燃料タンク（図示せず）から高圧ポンプ１１に送られ、高圧ポンプ１１で高圧に昇圧された後、筒内燃料噴射弁４に供給される。高圧ポンプ１１の動作は、ＥＣＵ２によって制御され、それにより、筒内燃料噴射弁４に供給される燃料の圧力（以下「燃圧」という）ＰＦ＿ＤＩが制御される。この燃圧ＰＦ＿ＤＩの実際の値（以下「実燃圧」という）ＰＦ＿ＤＩＡＣＴは、燃料供給管の筒内燃料噴射弁４の付近に設けられた燃圧センサ２１（図２参照）によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。

また、各気筒３ａには、吸気マニホルド６ａを介して吸気通路６が接続され、排気マニホルド７ａを介して排気通路７が接続されている。吸気マニホルド６ａには、気筒３ａごとにポート燃料噴射弁８が設けられている。ポート燃料噴射弁８の開弁時間及び開閉弁タイミングは、ＥＣＵ２によって制御される。

ポート燃料噴射弁８は、低圧用の燃料供給管（図示せず）を介して低圧ポンプ１２（図２参照）に接続されている。燃料は、前記燃料タンクから低圧ポンプ１２に送られ、低圧ポンプ１２で高圧ポンプ１１よりも低い圧力に昇圧された後、ポート燃料噴射弁８に供給され、さらにポート燃料噴射弁８から吸気ポート（図示せず）に向かって噴射される。低圧ポンプ１２の動作は、ＥＣＵ２によって制御され、それにより、ポート燃料噴射弁８に供給される燃料の圧力が制御される。

また、エンジン３は、ターボチャージャ１３を備えている。ターボチャージャ１３は、吸気通路６に設けられたコンプレッサ１４と、排気通路７に設けられ、シャフト１５を介してコンプレッサ１４に一体に連結されたタービン１６を備えている。排気通路７を流れる排ガスによってタービン１６が駆動され、それと一体にコンプレッサ１４が回転することによって、吸気が過給される。

吸気通路６には、上記ターボチャージャ１３のコンプレッサ１４の下流側に、過給によって昇温した吸気を冷却するためのインタークーラ１７と、スロットル弁１８が順に設けられている。スロットル弁１８の開度は、ＥＣＵ２からの制御信号に応じ、ＴＨアクチュエータ１８ａ（図２参照）を介して制御され、それにより、気筒３ａに吸入される吸入空気量が制御される。さらに、排気通路７のタービン１６よりも下流側には、排ガスを浄化するための三元触媒１９が設けられている。

また、エンジン３には、その運転状態を検出するために、前述した燃圧センサ２１に加えて、以下のような各種のセンサが設けられており、それらの検出信号はＥＣＵ２に入力される（図２参照）。

クランク角センサ２２は、クランクシャフトの回転に伴い、所定のクランク角度ごとに、パルス信号であるＣＲＫ信号及びＴＤＣ信号を出力する。ＣＲＫ信号は、所定のクランク角度（例えば０．５度）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、いずれかの気筒３ａにおいて、エンジン３のピストン（図示せず）が吸気行程の開始時の上死点（吸気ＴＤＣ）付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒の場合には、クランク角度１８０度ごとに出力される。ＥＣＵ２は、ＴＤＣ信号及びＣＲＫ信号に応じて、気筒３ａごとに、クランク角ＣＡを算出する。このクランク角ＣＡは、ＴＤＣ信号の出力タイミングである吸気ＴＤＣを基準（値０）とし、進角側を正として表される（ＢＴＤＣ）。

また、吸気通路６には、コンプレッサ１４の上流側にエアフローセンサ２３が設けられ、スロットル弁１８の下流側の吸気チャンバ６ｂに、吸気圧センサ２４及び吸気温センサ２５が設けられている。エアフローセンサ２３は、気筒３ａに吸入される空気（新気）の量（吸入空気量）ＧＡＩＲを検出し、吸気圧センサ２４は、吸気圧ＰＢＡを絶対圧として検出し、吸気温センサ２５は、気筒３ａに吸入される吸気の温度（吸気温）ＴＡを検出する。

また、排気通路７のタービン１６と三元触媒１９との間には、ＬＡＦセンサ２６が設けられている。ＬＡＦセンサ２６は、理論空燃比を含む広い空燃比領域において、三元触媒１９に流入する排ガス中の酸素濃度を連続的に検出する。ＥＣＵ２は、この検出信号に基づき、空燃比（以下「実空燃比」という）ＫＡＣＴを算出する。この実空燃比ＫＡＣＴは、当量比で表される。

さらに、水温センサ２７は、エンジン３を冷却する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを表す検出信号を出力し、アクセル開度センサ２８は、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号を出力する。

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、上述したセンサ２１〜２８の検出信号などに応じて、筒内燃料噴射弁４及びポート燃料噴射弁８や点火プラグ５などの制御を含む各種のエンジン制御処理を実行する。

本実施形態では、ＥＣＵ２が、要求燃料量算出手段、筒内噴射量算出手段、筒内噴射量補正手段、ポート噴射量算出手段、上限筒内噴射量算出手段、仮噴射終了時期算出手段、上限筒内噴射量補正手段、流量比パラメータ算出手段、及び目標噴射終了時期設定手段に相当する。

次に、図３を参照しながら、ＥＣＵ２で実行される燃料噴射制御処理について説明する。本処理は、筒内燃料噴射弁４及びポート燃料噴射弁８のそれぞれの噴射量及び噴射時期を制御するものであり、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。

本処理では、まずステップ１において、要求燃料量ＧＦ＿ＴＯＴＡＬを算出する。この要求燃料量ＧＦ＿ＴＯＴＡＬは、エンジン３全体に要求される燃料量であり、図４の算出処理によって算出される。

この算出処理では、まずステップ２１において、検出された吸入空気量ＧＡＩＲに応じて、基本燃料量ＧＦ＿ＢＳを算出する。この基本燃料量ＧＦ＿ＢＳは、吸入空気量ＧＡＩＲに対し、理論空燃比に相当する燃料量として算出される。

次に、要求トルクＰＭＣＭＤを算出する（ステップ２２）。その算出は、検出されたエンジン回転数ＮＥ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行われる。次に、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標空燃比ＫＣＭＤを算出する（ステップ２３）。この目標空燃比ＫＣＭＤは当量比で表される。

次に、ＬＡＦセンサ２６で検出された実空燃比ＫＡＣＴが目標空燃比ＫＣＭＤに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムを用いて、空燃比補正係数ＫＡＦを算出する（ステップ２４）。最後に、基本燃料量ＧＦ＿ＢＳに目標空燃比ＫＣＭＤ及び空燃比補正係数ＫＡＦを乗算することによって、要求燃料量ＧＦ＿ＴＯＴＡＬを算出し（ステップ２５）、本処理を終了する。

図３の処理に戻り、前記ステップ１に続くステップ２では、上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴを算出する。この上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴは、筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩを制限するのに用いられるものであり、図５の算出処理によって算出される。

この算出処理では、まずステップ３１において、基本上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳを算出する。この基本上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳは、使用される筒内燃料噴射弁４の規格に基づき、燃圧ＰＦ＿ＤＩが所定の基準燃圧ＰＦ＿ＤＩＲＥＦであるという条件で、所定の基準クランク角期間ΔθＲＥＦにおいて、筒内燃料噴射弁４が噴射することが可能な最大燃料量に相当するものであり、エンジン回転数ＮＥ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。

次に、エンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤを算出する（ステップ３２）。この目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤは、吸気行程の終期付近において、燃焼室内での燃焼状態が不安定になると予測される時期の直前に設定されるものであり、クランク角ＣＡで表される。また、このマップでは、目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より大きなクランク角ＣＡに、すなわちより進角側に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、同一のクランク角期間に対応する時間が短くなり、燃料の噴射をより早く終了しないと、燃焼状態が不安定になるためである。

次に、仮噴射終了時期θ＿ＤＩＥＰＲＶを算出する（ステップ３３）。この仮噴射終了時期θ＿ＤＩＥＰＲＶは、燃圧ＰＦ＿ＤＩが実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴであるという条件で、上記基本上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳの燃料を噴射したと仮定したときの噴射終了時期に相当し、図６の算出処理によって算出される。

この算出処理ではまず、基準燃圧ＰＦ＿ＤＩＲＥＦ、実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴ及び吸気圧ＰＢＡを用い、次式（１）によって、基準−実燃圧補正係数ＫＲＥＦＡＣＴを算出する。

この基準−実燃圧補正係数ＫＲＥＦＡＣＴは、同一の燃料噴射量に対し、燃圧ＰＦ＿ＤＩが基準燃圧ＰＦ＿ＤＩＲＥＦのときの噴射時間を実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴのときの噴射時間に補正するためのものである。式（１）は、次式（２）〜（４）から導かれる。

ここで、式（２）のＱＲＥＦは、燃圧ＰＦ＿ＤＩが基準燃圧ＰＦ＿ＤＩＲＥＦのときに筒内燃料噴射弁４から噴射される基準燃圧時燃料流量、式（３）のＱＡＣＴは、燃圧ＰＦ＿ＤＩが実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴのときに筒内燃料噴射弁４から噴射される実燃圧時燃料流量である。両式（２）及び（３）は、筒内燃料噴射弁４をベンチュリ管とみなし、その背圧（上流圧）を燃圧ＰＦ＿ＤＩ（基準燃圧ＰＦ＿ＤＩＲＥＦ、実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴ）とし、前圧（下流圧）を吸気圧ＰＢＡとして、ベルヌーイの定理を適用したものであり、右辺のＣｄは流量係数、Ａは筒内燃料噴射弁４の開口面積、ρは燃料の密度である。

式（４）に示すように、基準−実燃圧補正係数ＫＲＥＦＡＣＴは、基準燃圧時燃料流量ＱＲＥＦと実燃圧時燃料流量ＱＡＣＴとの比（ＱＲＥＦ／ＱＡＣＴ）で定義され、この式（４）と式（２）及び（３）から、式（１）が導かれる。

次に、ステップ４２において、基本上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳの算出に用いた基準クランク角期間ΔθＲＥＦに、基準−実燃圧補正係数ＫＢＳＡＣＴを乗算することによって、補正後クランク角期間ΔθＣを算出する。最後に、基準クランク角期間ΔθＲＥＦの始期θ＿ＲＥＦＳから補正後クランク角期間ΔθＣを減算することによって、仮噴射終了時期θ＿ＤＩＥＰＲＶを算出し（ステップ４３）、本処理を終了する。

図５の処理に戻り、前記ステップ３３に続くステップ３４では、仮噴射終了時期θ＿ＤＩＥＰＲＶが、ステップ３２で算出した目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤよりも小さいか否か、すなわち遅角側であるか否かを判別する。この答えがＮＯで、仮噴射終了時期θ＿ＤＩＥＰＲＶが目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤと一致するか又はそれよりも進角側のときには、ステップ３１で算出した基本上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳを、最終的な上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴとして算出し（ステップ３５）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ３４の答えがＹＥＳで、仮噴射終了時期θ＿ＤＩＥＰＲＶが目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤよりも遅角側のときには、基本上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳをそのまま上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴとして用いると、燃焼状態が不安定になるおそれがあるため、次のステップ３６及び３７において、上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴを減少側に補正し、制限する。

まず、ステップ３６では、次式（５）によって、目標−実燃圧補正係数ＫＣＭＤＡＣＴを算出する。

この目標−実燃圧補正係数ＫＣＭＤＡＣＴは、同一の燃料噴射量に対し、燃圧ＰＦ＿ＤＩが目標燃圧ＰＦ＿ＤＩＣＭＤのときの噴射時間を実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴのときの噴射時間に補正するためのものである。なお、この目標燃圧ＰＦ＿ＤＩＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥ及び吸入空気量ＧＡＩＲに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することで、基本値を算出し、この基本値をエンジン３の暖機状態を表すエンジン水温ＴＷに応じて補正することによって、算出される。

式（５）は、次式（６）及び（７）から導かれる。

式（６）のＱＣＭＤは、燃圧ＰＦ＿ＤＩが目標燃圧ＰＦ＿ＤＩＣＭＤのときに筒内燃料噴射弁４から噴射される目標燃圧時燃料流量であり、式（６）は式（２）及び（３）と同様の式である。式（７）に示すように、目標−実燃圧補正係数ＫＣＭＤＡＣＴは、目標燃圧時燃料流量ＱＣＭＤと式（３）による実燃圧時燃料流量ＱＡＣＴとの流量比（ＱＣＭＤ／ＱＡＣＴ）で定義され、この式（７）と式（３）及び（６）から、式（５）が導かれる。

次に、算出した目標−実燃圧補正係数ＫＣＭＤＡＣＴの逆数を基本上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳに乗算することによって、最終的な上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴを算出し（ステップ３７）、本処理を終了する。前述したように、目標−実燃圧補正係数ＫＣＭＤＡＣＴは、目標燃圧時燃料流量ＱＣＭＤと実燃圧時燃料流量ＱＡＣＴとの流量比に相当するので、その逆数（１／ＫＣＭＤＡＣＴ）を基本上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳに乗算することにより、上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴは、実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴの低下に伴う燃料流量の低下度合に応じて、減少側に補正される。

図３の処理に戻り、前記ステップ２に続くステップ３では、ステップ１で算出した要求燃料量ＧＦ＿ＴＯＴＡＬが、ステップ３５又は３７で算出した上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴよりも大きいか否かを判別する。この答えがＮＯで、要求燃料量ＧＦ＿ＴＯＴＡＬが上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴ以下のときには、筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩを要求燃料量ＧＦ＿ＴＯＴＡＬに設定する（ステップ４）とともに、ポート噴射量ＧＦ＿ＰＩを０に設定する（ステップ５）。すなわち、この場合には、筒内燃料噴射弁４のみから燃料が供給され、ポート燃料噴射弁８からの燃料供給は停止される。

次に、ステップ６に進み、ＤＩ制御を実行する。このＤＩ制御は、筒内燃料噴射弁４の制御パラメータである筒内噴射時間ＴＯＵＴ＿ＤＩ、筒内噴射の開始時期θ＿ＤＩＳ及び終了時期θ＿ＤＩＥを決定するものであり、図７の制御処理によって実行される。

本処理では、まずステップ５１において、前記ステップ４で算出した筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩに基づき、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、基本筒内噴射時間ＴＯＵＴ＿ＤＩＢＳを算出する。このマップは、燃圧ＰＦ＿ＤＩが基準燃圧ＰＦ＿ＤＩＲＥＦであり、かつ気筒３ａ内の圧力が所定の基準圧（例えば大気圧相当値）であるという条件で、筒内燃料噴射弁４の開弁時間と燃料噴射量との関係を、実験などにより求め、マップ化したものである。

次いで、算出した基本筒内噴射時間ＴＯＵＴ＿ＤＩＢＳに、図６のステップ４１で算出した基準−実燃圧補正係数ＫＲＥＦＡＣＴを乗算することによって、筒内噴射時間ＴＯＵＴ＿ＤＩを算出する（ステップ５２）。

次に、筒内噴射終了時期θ＿ＤＩＥを、図５のステップ３２で算出された目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤに設定する（ステップ５３）。次いで、エンジン回転数ＮＥに応じて、筒内噴射時間ＴＯＵＴ＿ＤＩをクランク角期間Δθ＿ＤＩに換算する（ステップ５４）。最後に、このクランク角期間Δθ＿ＤＩを筒内噴射終了時期θ＿ＤＩＥに加算することによって、筒内噴射開始時期θ＿ＤＩＳを算出し（ステップ５５）、本処理を終了する。

図３の処理に戻り、前記ステップ３の答えがＹＥＳで、要求燃料量ＧＦ＿ＴＯＴＡＬが上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴを上回っているときには、筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩを上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴに設定する（ステップ７）とともに、要求燃料量ＧＦ＿ＴＯＴＡＬと筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩとの差（ＧＦ＿ＴＯＴＡＬ−ＧＦ＿ＤＩ）を、ポート噴射量ＧＦ＿ＰＩとして算出する（ステップ８）。すなわち、この場合には、筒内燃料噴射弁４及びポート燃料噴射弁８の両方から燃料が供給される。次のステップ９では、前記ステップ６と同様、図７の処理によってＤＩ制御を実行し、筒内噴射時間ＴＯＵＴ＿ＤＩ、筒内噴射の開始時期θ＿ＤＩＳ及び終了時期θ＿ＤＩＥを決定する。

次に、ステップ１０において、図８の制御処理によってＰＩ制御を実行し、本処理を終了する。以下、このＰＩ制御の概要について説明すると、まずステップ６１では、前記ステップ８で算出したポート噴射量ＧＦ＿ＰＩに基づき、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、基本ポート噴射時間ＴＯＵＴ＿ＰＩＢＳを算出する。次に、ポート燃料噴射弁８の前圧に相当する吸気圧ＰＢＡなどに応じ、基本ポート噴射時間ＴＯＵＴ＿ＰＩＢＳを補正することによって、ポート噴射時間ＴＯＵＴ＿ＰＩを算出する（ステップ６２）。

次に、ポート噴射時間ＴＯＵＴ＿ＰＩ及びエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、ポート噴射終了時期θ＿ＰＩＥを算出する（ステップ６３）。また、エンジン回転数ＮＥに応じて、ポート燃料噴射時間ＴＯＵＴ＿ＰＩをクランク角期間Δθ＿ＰＩに換算する（ステップ６４）。そして、このクランク角期間Δθ＿ＰＩをポート噴射終了時期θ＿ＰＩＥに加算することによって、ポート噴射開始時期θ＿ＰＩＳを算出し（ステップ６５）、本処理を終了する。これらのポート噴射開始時期θ＿ＰＩＳ及びポート噴射終了時期θ＿ＰＩＥは、基本的に吸気行程内に設定される。

次に、上述した実施形態の燃料噴射制御装置の動作例について説明する。図９は、実施形態の動作例を示し、図１０は、実施形態との比較のために、燃圧ＰＦ＿ＤＩの低下に応じた筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩの減量補正を行わない場合の動作例を示す。

まず、図１０の比較例では、要求燃料量ＧＦ＿ＴＯＴＡＬが上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴを上回っているため、筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩは上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴと等しく、ポート噴射量ＧＦ＿ＰＩは、要求燃料量ＧＦ＿ＴＯＴＡＬと筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩとの差に設定されている。また、高圧ポンプ１１の故障などにより、実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴは、ほぼ一定の目標燃圧ＰＦ＿ＤＩＣＭＤに達していないとともに、時間の経過とともに次第に低下し、目標燃圧ＰＦ＿ＤＩＣＭＤとの差が増大している。

比較例では、このように実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴが低下した場合にも、上限筒内噴射量ＧＦ＿ＬＭＴが維持され、それに伴って筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩも一定のままである。このため、実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴが低下するにつれて、筒内噴射時間ＴＯＵＴ＿ＤＩが長くなり、それに応じて筒内噴射終了時期θ＿ＤＩＥが次第に遅くなり、最終的に圧縮行程の後期に達している。また、排ガス温度ＴＥＸは比較的大きく上昇している。

これに対し、図９に示す実施形態の動作例では、実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴが上記と同様に低下した場合には、実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴに基づいて算出された仮噴射終了時期θ＿ＤＩＥＰＲＶが目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤよりも遅角側になったときに（ステップ３４：ＹＥＳ）、目標−実燃圧補正係数ＫＣＭＤＡＣＴが算出される（ステップ３６）とともに、その逆数（１／ＫＣＭＤＡＣＴ）を基本上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳに乗算することによって、上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴが減少側に補正され（ステップ３７）、筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩは、補正された上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴに制限される（図３のステップ７）。

以上の補正の結果、実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴが時間の経過とともに低下するのに応じて、上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴ及び筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩは漸減し、それに応じてポート噴射量ＧＦ＿ＰＩは漸増する。また、筒内噴射終了時期θ＿ＤＩＥは、目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤに設定され（ステップ５３）、ほぼ一定に保たれている。その結果、図１０の比較例の場合よりも、排ガス温度の上昇が抑制されている。

以上のように、本実施形態によれば、目標燃圧ＰＦ＿ＤＩＣＭＤに対する実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴの低下度合に基づき、筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩを減量補正するので、高圧ポンプ１１の故障などによって実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴが低下した場合でも、噴射期間が延びることなく、筒内燃料噴射弁４の燃料噴射を目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤまでに終了させることができる。これにより、安定した燃焼状態を確保することができる。また、後燃えによる排ガスの温度上昇を抑制でき、それに起因する不具合、例えば排気通路７に設置されたターボチャージャ１３のタービン１６への悪影響を回避することができる。

また、前述したようにして算出された仮噴射終了時期θ＿ＤＩＥＰＲＶが目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤよりも遅角側であるときに、目標＿実燃圧補正係数ＫＣＭＤＡＣＴの逆数を基本上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳに乗算することによって、上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴを減少側に補正する。これにより、噴射終了時期θ＿ＤＩＥが目標噴射終了時期θ−ＤＩＥＣＭＤに対して遅れないように、上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴが適切に補正される。また、筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩは、補正された上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴによって制限される。したがって、噴射終了時期θ＿ＤＩＥが目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤに対して遅れない範囲で最大限の筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩを確保でき、筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩの減量補正を適切に行うことができる。

また、上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴの補正に用いられる目標−実燃圧補正係数ＫＣＭＤＡＣＴは、目標燃圧時燃料流量ＱＣＭＤと実燃圧時燃料流量ＱＡＣＴとの比であり、目標燃圧−実燃圧間における、同一の燃料量を噴射するのに必要な所要時間の比の逆数に相当する。したがって、目標−実燃圧補正係数ＫＣＭＤＡＣＴの逆数を基本上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳに乗算することにより、実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴの低下に伴う燃料流量の低下度合に応じて、上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴの補正ひいては筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩの減量補正を適切に行うことができる。

さらに、目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤを、気筒３ａ内での燃焼状態が不安定になると予測される時期の直前に設定することによって、安定した燃焼状態を確保でき、また、目標噴射終了時期θ＿ＤＩＥＣＭＤを、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より進角側に設定することによって、エンジン回転数ＮＥの上昇に伴う燃焼の不安定化を確実に回避することができる。

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、実燃圧ＰＦ＿ＤＩＡＣＴの低下度合に基づく筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩの減量補正を、補正された上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴを介して間接的に行っているが、筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩを直接、補正してもよい。

また、上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴを補正するための流量比パラメータとして、目標燃圧時燃料流量ＱＣＭＤと実燃圧時燃料流量ＱＡＣＴとの比に相当する目標−実燃圧補正係数ＫＣＭＤＡＣＴを算出し、その逆数を基本上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳに乗算することで、上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴを補正しているが、流量比パラメータとして、上記の逆数であるＱＡＣＴ／ＱＣＭＤを求め、そのまま基本上限筒内噴射量ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳに乗算してもよい。

さらに、実施形態は、筒内燃料噴射弁４の噴射期間が主として吸気行程に設定されている例であるが、本発明は、これに限らず、噴射期間が主として圧縮行程中である自着火式のガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどにも適用できる。また、実施形態は、車両用のエンジンの例であるが、本発明は、これに限らず、クランクシャフトを鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用の内燃機関や他の産業用の内燃機関に適用してもよい。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。

２ ＥＣＵ（要求燃料量算出手段、筒内噴射量算出手段、筒内噴射量補正手段、ポー ト噴射量算出手段、上限筒内噴射量算出手段、仮噴射終了時期算出手段、上限筒 内噴射量補正手段、流量比パラメータ算出手段、目標噴射終了時期設定手段）
３ 内燃機関
３ａ 気筒
４ 筒内燃料噴射弁
８ ポート燃料噴射弁
１１ 高圧ポンプ（燃料ポンプ）
２１ 燃圧センサ
２２ クランク角センサ（回転数検出手段）
ＧＦ＿ＴＯＴＡＬ 要求燃料量
ＧＦ＿ＤＩ 筒内噴射量
ＧＦ＿ＰＩ ポート噴射量
ＰＦ＿ＤＩ 燃圧（筒内燃圧噴射弁に供給される燃料の圧力）
ＰＦ＿ＤＩＡＣＴ 実燃圧
ＰＦ＿ＤＩＣＭＤ 目標燃圧
θ＿ＤＩＥＣＭＤ 目標噴射終了時期
ＰＦ＿ＤＩＲＥＦ 基準燃圧
ＧＦ＿ＤＩＬＭＴＢＳ 基本上限筒内噴射量（上限筒内噴射量）
θ＿ＤＩＥＰＲＶ 仮噴射終了時期
ＧＦ＿ＤＩＬＭＴ 上限筒内噴射量
ＱＣＭＤ 目標燃圧時燃料流量
ＱＡＣＴ 実燃圧時燃料流量
ＫＣＭＤＡＣＴ 目標−実燃圧補正係数（流量比パラメータ）
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の回転数）

Claims (4)

1. 気筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート燃料噴射弁から燃料が供給される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   前記内燃機関に要求される要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、
   前記筒内燃料噴射弁から噴射すべき燃料量である筒内噴射量を算出する筒内噴射量算出手段と、
   前記筒内燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の実際値を、実燃圧として検出する実燃圧検出手段と、
   前記燃料の圧力の目標値である目標燃圧に対する前記実燃圧の低下度合に基づき、前記筒内燃料噴射弁からの燃料の噴射が所定の目標噴射終了時期までに終了するように、前記筒内噴射量を減少側に補正する筒内噴射量補正手段と、
   前記ポート燃料噴射弁から噴射すべき燃料量であるポート噴射量を、前記算出された要求燃料量と前記補正された筒内噴射量に基づいて算出するポート噴射量算出手段と、を備え、
   前記筒内噴射量補正手段は、
   前記燃料の圧力が所定の基準燃圧であるという条件で、所定のクランク角期間において前記筒内燃料噴射弁が噴射可能な最大燃料量を、前記筒内噴射量を制限するための上限筒内噴射量として算出する上限筒内噴射量算出手段と、
   前記燃料の圧力が前記実燃圧であるという条件で、前記上限筒内噴射量の燃料を前記筒内燃料噴射弁から噴射したと仮定したときの噴射終了時期を、仮噴射終了時期として算出する仮噴射終了時期算出手段と、
   当該算出された仮噴射終了時期が前記目標噴射終了時期よりも遅角側であるときに、前記上限筒内噴射量を減少側に補正する上限筒内噴射量補正手段と、を有することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記上限筒内噴射量補正手段は、
   前記燃料の圧力が前記目標燃圧のときに前記筒内燃料噴射弁から噴射される燃料の流量と、前記燃料の圧力が前記実燃圧のときに前記筒内燃料噴射弁から噴射される燃料の流量との比を表す流量比パラメータを算出する流量比パラメータ算出手段を有し、
   当該算出された流量比パラメータに基づいて前記上限筒内噴射量を補正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. 前記目標噴射終了時期を、前記気筒内での燃焼状態が不安定になると予測される時期の直前に設定する目標噴射終了時期設定手段をさらに備え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. 前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段をさらに備え、
   前記目標噴射終了時期設定手段は、前記検出された内燃機関の回転数が高いほど、前記目標噴射終了時期をより進角側に設定することを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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