JPWO2012049740A1 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更する場合に空燃比の乱れを抑制することの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。本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置は、燃料圧力と１サイクル中の燃料噴射の回数である燃料噴射回数とをそれぞれ変更可能な燃料噴射装置と、内燃機関の運転状態に基づいて燃料圧力と燃料噴射回数とを制御する燃料噴射制御手段と、を備え、燃料噴射制御手段は、燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更する必要がある場合に、燃料圧力の変更のタイミングと燃料噴射回数の変更のタイミングとが重なることを防止するタイミング制御を実行するタイミング制御手段を含むことを特徴とする。

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

内燃機関の燃料噴射装置において、燃料圧力と、１サイクル中の燃料噴射の回数（以下、「燃料噴射回数」と称する）とを変更可能なものが知られている。日本特開２００６−３３６５０９号公報には、機関始動時に、機関始動後の通常運転時に比して燃料圧力を高める制御と、燃料噴射回数を複数回とする制御とを行うことにより、燃料の壁面付着を抑制する技術が開示されている。

日本特開２００６−３３６５０９号公報 日本特開２００６−１６１６６１号公報

本発明者の知見によれば、内燃機関の運転中に燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更した場合に、空燃比の乱れが生じ、トルク変動や、エミッションの悪化などの影響が出る場合がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更する場合に空燃比の乱れを抑制することの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。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
内燃機関の筒内または吸気通路内に燃料を噴射する燃料インジェクタを有し、燃料圧力と、１サイクル中の燃料噴射の回数である燃料噴射回数とをそれぞれ変更可能な燃料噴射装置と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、燃料圧力と、燃料噴射回数とを制御する燃料噴射制御手段と、
を備え、
前記燃料噴射制御手段は、燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更する必要がある場合に、燃料圧力の変更のタイミングと燃料噴射回数の変更のタイミングとが重なることを防止するタイミング制御を実行するタイミング制御手段を含むことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記タイミング制御手段は、前記タイミング制御において、燃料噴射回数の変更のタイミングに対して、燃料圧力の変更が完了するタイミングが遅くなるようにすることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記タイミング制御手段は、燃料圧力を上昇させ、且つ、燃料噴射回数を増やす場合に、前記タイミング制御を実行することを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記タイミング制御手段は、燃料圧力を低下させ、且つ、燃料噴射回数を減らす場合に、前記タイミング制御を実行することを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記タイミング制御手段は、前記タイミング制御を実行した場合の燃料圧力の変化速度が前記タイミング制御を実行しない場合の燃料圧力の変化速度と比べて遅くなるようにすることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関の代表温度を検出する温度検出手段を備え、
前記タイミング制御手段は、前記代表温度が低い場合には、前記代表温度が高い場合に比して、燃料圧力の変更が完了するタイミングと燃料噴射回数の変更が完了するタイミングとの時間差が長くなるように前記タイミング制御を実行することを特徴とする。

また、第７の発明は、第５の発明において、
前記内燃機関の代表温度を検出する温度検出手段を備え、
前記タイミング制御手段は、前記代表温度が低い場合には、前記代表温度が高い場合に比して、燃料圧力の変化速度が遅くなるように、前記タイミング制御を実行することを特徴とする。

第１の発明によれば、燃料噴射回数の変更のタイミングと、燃料圧力の変更のタイミングとが重なることを防止するタイミング制御を実行することにより、燃料噴射回数の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響と、燃料圧力の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響とが同時に重なることを防止できる。このため、壁面付着燃料の量の急変を防止することができる。その結果、筒内空燃比の乱れを抑制することができ、エミッションの悪化やトルク変動などの悪影響を確実に抑制することができる。

第２の発明によれば、燃料噴射回数の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響と、燃料圧力の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響とが同時に重なることをより確実に防止できる。

第３の発明によれば、燃料圧力を上昇させ、且つ、燃料噴射回数を増やす場合に、タイミング制御を実行することにより、壁面付着燃料の量の急減を抑制することができる。このため、筒内空燃比の乱れを確実に抑制することができる。

第４の発明によれば、燃料圧力を低下させ、且つ、燃料噴射回数を減らす場合に、タイミング制御を実行することにより、壁面付着燃料の量の急増を抑制することができる。このため、筒内空燃比の乱れを確実に抑制することができる。

第５の発明によれば、タイミング制御を実行した場合の燃料圧力の変化速度がタイミング制御を実行しない場合の燃料圧力の変化速度と比べて遅くなるようにすることにより、燃料噴射回数の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響と、燃料圧力の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響とが同時に重なることをより確実に防止できる。

第６の発明によれば、内燃機関の温度が低く、壁面付着燃料の量が多いために筒内空燃比が影響され易い場合には、燃料圧力の変更が完了するタイミングと燃料噴射回数の変更が完了するタイミングとの時間差を長くすることができる。このため、内燃機関の温度が低いときであっても、筒内空燃比の乱れをより確実に抑制することができる。

第７の発明によれば、内燃機関の温度が低く、壁面付着燃料の量が多いために筒内空燃比が影響され易い場合には、燃料圧力の変化速度を遅くし、燃料圧力の変更が完了するタイミングを更に遅延することができる。このため、内燃機関の温度が低いときであっても、筒内空燃比の乱れをより確実に抑制することができる。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態１におけるタイミング制御を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態２におけるタイミング制御を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、火花点火式の内燃機関１０を備えている。この内燃機関１０は、車両の動力源として好適である。内燃機関１０の気筒数および気筒配置は特に限定されない。図１には、一つの気筒のみが代表して描かれている。

内燃機関１０の各気筒には、ピストン１２と、吸気弁１４と、排気弁１６と、点火プラグ１８と、気筒内（燃焼室内）に直接に燃料を噴射する燃料インジェクタ２０とが設けられている。各気筒には、吸気通路２２と排気通路２４とが接続されている。

本実施形態の内燃機関１０は、過給機２６と、吸気弁１４を駆動する吸気動弁装置４４と、排気弁１６を駆動する排気動弁装置４６とを備えている。過給機２６は、コンプレッサ２６ａとタービン２６ｂとを有している。タービン２６ｂは、排気通路２４の途中に配置されており、排気通路２４を流れる排気ガスのエネルギーによって回転する。コンプレッサ２６ａは、吸気通路２２の途中に配置されており、タービン２６ｂに駆動されて回転することにより、吸気通路２２内の空気を圧縮する。ただし、本発明は、過給機を備えない内燃機関にも適用可能である。

コンプレッサ２６ａより上流側の吸気通路２２には、エアクリーナ２８と、吸入空気量を検出するエアフローメータ３０とが設置されている。コンプレッサ２６ａより下流側の吸気通路２２には、インタークーラ３２と、スロットル弁３４と、サージタンク３６とが設けられている。タービン２６ｂより下流側の排気通路２４には、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒４２が設置されている。

本実施形態のシステムは、内燃機関１０の各機器の作動を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０には、エアフローメータ３０のほか、後述する各センサを含むセンサ系統が電気的に接続されている。クランク角センサ３８は、内燃機関１０のクランク軸の回転に同期した信号を出力する。ＥＣＵ５０は、クランク角センサ３８の出力に基いてクランク角および機関回転数を検出することができる。水温センサ４０は、内燃機関１０の冷却水温を検出する。センサ系統には、上記の他にも、内燃機関１０または車両の制御に使用される各種のセンサが含まれている。また、ＥＣＵ５０には、上述した点火プラグ１８、燃料インジェクタ２０、スロットル弁３４のほか、燃料を加圧して燃料インジェクタ２０に供給するための燃料ポンプ４８などの各種の機器が接続されている。燃料ポンプ４８は、例えば駆動信号のデューティ比制御などにより、その吐出圧を変化させることができる。

なお、本実施形態では、内燃機関１０の代表温度として、水温センサ４０で検出される冷却水温を用いるが、本発明では、内燃機関１０の他の部分の温度を代表温度として用いてもよい。

ＥＣＵ５０は、センサ系統により内燃機関１０の運転状態を検出し、その検出結果に基いて各機器を駆動することにより、運転制御を行う。例えば、クランク角センサ３８の出力に基いて機関回転数とクランク角とを検出し、エアフローメータ３０により吸入空気量を検出する。また、吸入空気量、機関回転数等に基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期、点火時期等を決定した後に、燃料インジェクタ２０および点火プラグ１８を駆動する。

本実施形態の内燃機関１０の燃料噴射装置によれば、吸気行程または圧縮行程において燃料インジェクタ２０から筒内に直接に燃料を噴射することによって筒内に混合気を形成し、点火プラグ１８の点火を契機として混合気を燃焼させることができる。また、本実施形態の燃料噴射装置は、燃料ポンプ４８の吐出圧を変化させることにより、燃料インジェクタ２０内の燃料の圧力（以下、単に「燃料圧力」と称する）を任意に制御することができる。燃料圧力が高いほど、燃料インジェクタ２０からの噴射圧力が高くなり、噴射される燃料噴霧の粒径が微小化するので、燃料が気化し易くなる。

更に、本実施形態の燃料噴射装置は、１サイクルに必要な量の燃料を燃料インジェクタ２０から一度に噴射するだけでなく、１サイクルに必要な量の燃料を燃料インジェクタ２０から複数回に分割して噴射することが可能となっている。本明細書では、１サイクル中の燃料噴射の回数を「燃料噴射回数」と称する。燃料噴射回数を多くするほど、１回当たりの噴射量は少なくなるので、燃料インジェクタ２０から噴射される燃料噴霧の長さは短くなる。噴霧長が短いほど、燃料噴霧が壁面に衝突して形成される液膜（壁面付着燃料）の膜厚が薄くなるので、燃料が気化し易くなる。

本実施形態では、燃料圧力と燃料噴射回数とが、内燃機関１０の運転状態に応じたそれぞれの適切な値となるように、ＥＣＵ５０からの指令に基づき、燃料ポンプ４８および燃料インジェクタ２０の作動が制御される。なお、本実施形態では、機関回転数および機関負荷に基づいて、燃料圧力と燃料噴射回数とを制御するものとするが、本発明では、機関回転数および機関負荷以外の運転状態パラメータ（例えば、水温、バルブタイミング、ＥＧＲ率など）を考慮に入れて燃料圧力と燃料噴射回数とを制御するようにしてもよい。機関負荷の値は、通常、吸入空気量と機関回転数とに基づいて算出することができるが、それ以外のパラメータ（例えば、燃料噴射量、要求トルク等）を機関負荷の値として用いてもよい。

本実施形態において、ＥＣＵ５０には、機関運転状態に基づいて燃料圧力を算出または決定するための燃料圧力マップと、機関運転状態に基づいて燃料噴射回数を算出または決定するための噴射回数マップとが予め記憶されており、ＥＣＵ５０はそれらのマップを参照することによって燃料圧力および燃料噴射回数を算出または決定する。燃料圧力マップは、例えば、機関負荷が高くなるにつれて燃料圧力が高くなるように、その両者の関係を定めている。燃料圧力マップをこのように定めた場合には、機関負荷が高い場合、すなわち燃料噴射量が多い場合には、燃料圧力を高くして噴霧を微粒化することができるので、多い量の燃料であっても気化を促進し、良好な混合気を形成することができる。噴射回数マップは、例えば、機関負荷が高くなるにつれて燃料噴射回数が多くなり、且つ機関回転数が高くなるにつれて燃料噴射回数が少なくなるように、その三者の関係を定めている。噴射回数マップをこのように定めた場合には、機関負荷が高い場合、すなわち燃料噴射量が多い場合には、燃料噴射回数を増やして噴霧長を短くすることができるので、多い量の燃料であっても気化を促進し、良好な混合気を形成することができる。

上述した燃料圧力マップおよび噴射回数マップに基づいて燃料圧力および燃料噴射回数を制御する場合、過渡運転状態においては、燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更する必要が生ずる場合がある。例えば、加速時など、機関負荷が増大した場合には、燃料圧力を上昇させる必要と、燃料噴射回数を増やす必要とが生ずる。逆に、機関負荷が低下した場合には、燃料圧力を低下させる必要と、燃料噴射回数を減らす必要とが生ずる。本発明者は、内燃機関１０の運転中に燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更した場合に、内燃機関１０のトルク変動が生じたり、エミッションが悪化したりし易いことを見出した。本発明者の知見によれば、この原因は、次のように考えられる。

燃料インジェクタ２０から噴射された燃料の一部は、そのまま気化するのではなく、壁面に付着する。本実施形態の場合、燃料が付着する壁面とは、主としてシリンダの内壁である。そのほか、ピストン１２、吸気弁１４、シリンダヘッドなどの壁面にも燃料が付着し得る。壁面に付着した燃料は、緩やかに気化していく。定常運転状態においては、壁面から気化する燃料の量と、新たに壁面に付着する燃料の量とがほぼ等しくなることにより、壁面付着燃料の量がほぼ一定値で平衡する。壁面付着燃料の量が一定に保たれていれば、筒内の混合気に含まれる燃料の量は燃料噴射量（１サイクル分の燃料噴射量）と等しくなるので、燃料噴射量を制御することによって筒内の空燃比を正確に制御することが可能である。

燃料圧力を上昇させると、燃料噴霧は、粒径が小さくなり、気化し易くなる。このため、燃料圧力を上昇させると、噴射された燃料のうち、壁面に付着する割合が減少する。また、燃料噴射回数を増やすと、噴霧長が短くなるため、噴射された燃料のうち、壁面に付着する割合が減少する。燃料圧力の上昇と、燃料噴射回数の増加とが同時に実行された場合には、上記二つの効果が重なることにより、壁面付着燃料の量が急減する。その結果、筒内の混合気に含まれる燃料の量は燃料噴射量より多くなり、筒内の空燃比がリッチ側にずれる。

一方、燃料圧力の低下と、燃料噴射回数の減少とが同時に実行された場合には、上記と逆の現象が生ずることにより、壁面付着燃料の量が急増する。その結果、筒内の混合気に含まれる燃料の量は燃料噴射量より少なくなり、筒内の空燃比がリーン側にずれる。

燃料圧力と燃料噴射回数との双方を同時に変更した場合、以上のような理由によって筒内の空燃比が乱れる結果、トルク変動が生じたり、排気浄化触媒４２の浄化ウィンドウから空燃比が外れてエミッションが悪化したりする。このような悪影響を回避するため、本実施形態では、燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更する必要がある場合に、燃料圧力の変更のタイミングと燃料噴射回数の変更のタイミングとが重なることを防止するタイミング制御を実行することとした。具体的には、タイミング制御として、燃料噴射回数の変更のタイミングに対して、燃料圧力の変更のタイミングが遅くなるようにする制御を行うこととした。燃料噴射回数の変更のタイミングと、燃料圧力の変更のタイミングとが重ならないようにすれば、燃料噴射回数の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響と、燃料圧力の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響とが同時に重なることを防止できるので、壁面付着燃料の量の急変を防止することができる。よって、筒内の空燃比の乱れを抑制することができ、エミッションの悪化やトルク変動などの悪影響を確実に抑制することができる。

図２は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。図２に示すルーチンによれば、まず、現在の運転で実施されている燃料噴射回数の値Ｎ０が取得され（ステップ１００）、続いて現在の運転で実施されている燃料圧力の値Ｐ０が取得される（ステップ１０２）。ＥＣＵ５０は、センサ系統により検出される運転状態と、燃料圧力マップと、噴射回数マップとに基づいて、運転状態に応じた適切な燃料圧力および燃料噴射回数を逐次算出している。ここでは、最新の燃料圧力の算出値をＰ１とし、最新の燃料噴射回数の算出値をＮ１とする。上記ステップ１０２に続くステップ１０４では、上記ステップ１０２で取得された現在の燃料圧力Ｐ０と、最新の燃料圧力算出値Ｐ１とが比較される。Ｐ１＞Ｐ０が成立する場合には、燃料圧力を上昇させる必要があると判断できる。この場合には、次に、上記ステップ１００で取得された現在の燃料噴射回数Ｎ０と、最新の燃料噴射回数算出値Ｎ１とが比較される（ステップ１０６）。Ｎ１＞Ｎ０が成立する場合には、燃料噴射回数を増やす必要があると判断できる。このようにして、燃料圧力を上昇させる必要と、燃料噴射回数を増やす必要との両方があると判断された場合には、タイミング制御が実行される（ステップ１０８）。

図３は、本実施形態のタイミング制御を説明するための図であり、燃料噴射回数の指令値、燃料圧力の指令値、筒内空燃比（Ａ／Ｆ）、および機関トルクを示すタイムチャートである。図３中の燃料圧力指令値、筒内空燃比、機関トルクにおいて、太線はタイミング制御を実行した場合を示しており、細線はタイミング制御を実行しない場合を比較例として示している。以下、図３を参照して本実施形態のタイミング制御について更に説明するが、まず、タイミング制御を実行しない比較例の場合について説明する。タイミング制御を実行しない場合には、燃料噴射回数の指令値が増加されるのと同時に、燃料圧力の指令値が上昇される。このため、燃料噴射回数が増加するタイミングと、燃料圧力が上昇するタイミングとが重なる（同じサイクルから両者が変更される）ことになり、壁面付着燃料の量が急減して、筒内空燃比が一時的に大きく低下（リッチ化）する。その結果、機関トルクが一時的に急増し、トルク変動を発生する。また、排気浄化触媒４２内の空燃比が乱れることにより、エミッションが悪化する。

これに対し、ＥＣＵ５０が本実施形態のタイミング制御を実行する場合には、燃料噴射回数の指令値を増加するタイミングに対して、燃料圧力の指令値を上昇させるタイミングを遅らせるように制御する。燃料噴射回数の指令値を増加するタイミングと、燃料圧力の指令値を上昇させるタイミングとの時間差である遅れ時間Ｔは、例えば、内燃機関１０のサイクルで数サイクル（例えば２〜１０サイクル程度）に相当する時間とすることができる。ＥＣＵ５０は、遅れ時間Ｔを予め定められた時間となるように制御してもよいし、クランク角センサ３８で検出されるサイクル数が所定のサイクル数に達する時間となるように遅れ時間Ｔを制御してもよい。

このようなタイミング制御を実行することにより、燃料噴射回数が増加するタイミングから、数サイクル遅れて、燃料圧力が上昇する。このため、壁面付着燃料の量の急減が抑制されるので、筒内空燃比の一時的な低下（リッチ化）が抑制される。よって、機関トルクの変化が抑制され、トルク変動を確実に回避することができる。また、排気浄化触媒４２内の空燃比の乱れを抑制することができ、エミッションの悪化を確実に回避することができる。

図２および図３では、燃料圧力を上昇させ、且つ、燃料噴射回数を増やす場合について説明したが、本発明では、燃料圧力を低下させ、且つ、燃料噴射回数を減らす場合にも、タイミング制御を同様に実行するようにしてもよい。また、本実施形態のタイミング制御では、燃料噴射回数を変更するタイミングに対して、燃料圧力を変更するタイミングを遅らせるように制御しているが、逆に、燃料圧力を変更するタイミングに対して、燃料噴射回数を変更するタイミングを遅らせるように制御してもよい。

また、上記遅れ時間Ｔの長さは、一定であってもよいが、水温センサ４０で検出される冷却水温に基づいて遅れ時間Ｔの長さを変化させてもよい。始動直後など、内燃機関１０が低温であるときには、壁面付着燃料の量が多くなるので、燃料噴射回数や燃料圧力の変更が筒内空燃比に及ぼす影響が大きくなり易い傾向がある。このため、筒内空燃比の乱れを抑制する上では、燃料噴射回数の変更の影響と、燃料圧力の変更の影響とが重なることをより確実に防止することが望まれる。この点に鑑み、タイミング制御において、冷却水温が低い場合ほど、遅れ時間Ｔが長くなるように制御することが望ましい。このようにすれば、内燃機関１０が低温のときには、燃料噴射回数の変更タイミングと、燃料圧力の変更タイミングとの時間差がより長くなるので、両者の影響が重なることがより確実に防止される。このため、内燃機関１０が低温のときであっても、筒内空燃比の乱れをより確実に抑制することができるので、その悪影響をより確実に抑制することができる。

また、本発明では、以下に説明する点火時期制御や燃料噴射時期制御をタイミング制御と併用して実行するようにしてもよい。
（点火時期制御）
点火時期制御は、燃料噴射回数および燃料圧力の変更の際にトルクが一時的に変化することを抑制するために、点火時期を一時的に補正する制御である。点火時期を遅角すると、トルクは低下する。このため、燃料噴射回数および燃料圧力の変更の際にトルクが一時的に増加する場合には、点火時期を一時的に遅角することにより、トルクの増加を抑制することができ、トルク変動をより確実に抑制することができる。

（燃料噴射時期制御）
燃料インジェクタ２０から噴射される燃料が壁面に付着する割合は、燃料噴射時期にも影響される。例えば、ピストン１２が上死点に近い位置にあるときに燃料インジェクタ２０から燃料が噴射されると、燃料噴霧がピストン１２に衝突するので、ピストン１２にも燃料が付着する。このため、壁面付着燃料の量が多くなる。逆に、ピストン１２が下死点に近い位置にあるときに燃料インジェクタ２０から燃料が噴射されると、ピストン１２に燃料が付着しにくいので、壁面付着燃料の量が少なくなる。また、吸気弁１４のリフトが大きくなっているときに燃料インジェクタ２０から燃料が噴射されると、吸気弁１４に付着する燃料が増えるので、壁面付着燃料の量が多くなる。このようなことから、燃料噴射時期を変化させると、壁面付着燃料の量が変化する。そこで、燃料噴射回数および燃料圧力の変更の際に、燃料噴射回数および燃料圧力の変更が壁面付着燃料の量に及ぼす影響を相殺する方向に燃料噴射時期を変化させることにより、壁面付着燃料の量の変化をより確実に抑制することができ、その結果、筒内空燃比の変化をより確実に抑制することができる。すなわち、燃料噴射回数を増やして燃料圧力を上昇させる際には、壁面付着燃料の量が減少するので、燃料噴射時期については、壁面付着燃料の量が増加するような方向に燃料噴射時期を一時的に補正すればよい。また、燃料噴射回数を減らして燃料圧力を低下させる際には、壁面付着燃料の量が増加するので、燃料噴射時期については、壁面付着燃料の量が減少するような方向に燃料噴射時期を一時的に補正すればよい。

上述した実施の形態１においては、水温センサ４０が前記第６および前記第７の発明における「温度検出手段」に相当している。また、ＥＣＵ５０が、図２および図３に示す燃料噴射制御を実行することにより前記第１乃至第３の発明における「燃料噴射制御手段」および「タイミング制御手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

本実施形態は、タイミング制御における燃料圧力の制御の仕方が異なること以外は、前述した実施の形態１と同様である。図４は、本実施形態のタイミング制御を説明するための図であり、燃料噴射回数の指令値、燃料圧力の指令値、筒内空燃比（Ａ／Ｆ）、および機関トルクを示すタイムチャートである。

タイミング制御を実行しない場合には、燃料圧力の指令値が急に変更されるので、実際の燃料圧力も急変する。これに対し、本実施形態のタイミング制御を実行する場合には、図４に示すように、燃料圧力の指令値を徐々に変化させるように制御する。実際の燃料圧力は、この燃料圧力指令値に追従して、徐々に変化する。このため、実際の燃料圧力の変化速度は、タイミング制御を実行しない場合と比べ、遅くなる。従って、燃料圧力の変更が完了するタイミングは、燃料噴射回数の変更が完了するタイミングに比べ、遅くなる。燃料圧力の変化速度が遅いほど、燃料噴射回数の変更が完了するタイミングと、燃料圧力の変更が完了するタイミングとの時間差である遅れ時間Ｔは、長くなる。

このようなタイミング制御を実行することにより、燃料圧力は、例えば数サイクルの期間に渡って、徐々に（段階的に）変更される。このため、燃料圧力の変更が筒内空燃比に及ぼす影響は、徐々に（例えば数サイクルの期間に渡って）現れるので、燃料噴射回数の影響との重なりが防止される。よって、筒内空燃比の乱れを確実に抑制することができ、実施の形態１と同様の効果が得られる。

前述したように、内燃機関１０が低温のときには、壁面付着燃料の量が多いので、燃料噴射回数や燃料圧力の変更が筒内空燃比に及ぼす影響が大きくなり易い傾向がある。このため、本実施形態では、タイミング制御において、冷却水温が低い場合ほど、燃料圧力の変化速度を遅くすることが望ましい。すなわち、冷却水温が低い場合ほど、遅れ時間Ｔが長くなるように制御することが望ましい。このようにすれば、内燃機関１０が低温のときには、燃料圧力の変化をより緩やかにすることができるので、筒内空燃比の乱れをより確実に抑制することができる。

上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、図４に示す燃料噴射制御を実行することにより前記第１乃至第３の発明における「燃料噴射制御手段」および前記第５の発明における「タイミング制御手段」がそれぞれ実現されている。

実施の形態３．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

燃料噴射回数を変更する場合、変更の前後の回数の差（変化量）が大きいほど、その変更が筒内空燃比に及ぼす影響が大きい。例えば、燃料噴射回数を２回から３回に変更する場合よりも、２回から４回に変更する場合の方が、筒内空燃比の変化は大きくなる。また、燃料圧力を変更する場合も、変更の前後の燃料圧力の差（変化量）が大きいほど、その変更が筒内空燃比に及ぼす影響が大きい。したがって、燃料噴射回数および燃料圧力を変更する場合には、それらの変化量が大きいときほど、筒内空燃比が変化し易い。

上記の事項に鑑み、本実施形態のタイミング制御では、燃料噴射回数および燃料圧力を変更する場合には、それらの変化量が大きいときほど、遅れ時間Ｔを長くすることとした。図５は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図５において、図２に示すルーチンのステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。

図５に示すルーチンによれば、ステップ１０４で現在の燃料圧力Ｐ０と最新の燃料圧力算出値Ｐ１とを比較し、Ｐ１＞Ｐ０が成立する場合には、燃料圧力変化量ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ０）を算出する（ステップ１０５）。次いで、ステップ１０６で現在の燃料噴射回数Ｎ０と最新の燃料噴射回数算出値Ｎ１とを比較し、Ｎ１＞Ｎ０が成立する場合には、噴射回数変化量ΔＮ（Ｎ１−Ｎ０）を算出する（ステップ１１０）。続いて、燃料圧力変化量ΔＰおよび噴射回数変化量ΔＮを引数として、遅れ時間Ｔを決定する（ステップ１１２）。このステップ１１２では、燃料圧力変化量ΔＰが大きい場合ほど遅れ時間Ｔが長い値に設定され、また、噴射回数変化量ΔＮが大きい場合ほど遅れ時間Ｔが長い値に設定される。このようにして決定された遅れ時間Ｔに基づいて、タイミング制御が実行される（ステップ１１４）。このタイミング制御における燃料圧力の制御方法は、実施の形態１および２の何れの方法でもよい。

以上説明した本実施形態のタイミング制御によれば、燃料噴射回数や燃料圧力の変化量が大きい場合には、それらが小さい場合に比して、遅れ時間Ｔを長くすることができる。このため、燃料噴射回数や燃料圧力の変化量が大きく、その変更が筒内空燃比に及ぼす影響が大きい場合には、遅れ時間Ｔが長くなることにより、燃料噴射回数の影響と燃料圧力の影響とが重なることをより確実に抑制することができる。このため、燃料噴射回数や燃料圧力の変化量が大きい場合であっても、筒内空燃比の乱れをより確実に抑制することができるので、その悪影響をより確実に抑制することができる。また、燃料噴射回数や燃料圧力の変化量が小さい場合には、遅れ時間Ｔを短くすることができる。このため、燃料圧力（または燃料噴射回数）の変更のタイミングが必要以上に遅くなることを防止することができる。

以上説明した各実施の形態では、筒内に燃料を直接に噴射する燃料噴射装置を備える内燃機関を例に説明したが、本発明は、燃料を吸気通路（吸気ポート）内に噴射する燃料噴射装置を備える内燃機関に適用することも可能である。

１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ 吸気弁
１６ 排気弁
１８ 点火プラグ
２０ 燃料インジェクタ
２２ 吸気通路
２４ 排気通路
４２ 排気浄化触媒
５０ ＥＣＵ

Claims (7)

1. 内燃機関の筒内または吸気通路内に燃料を噴射する燃料インジェクタを有し、燃料圧力と、１サイクル中の燃料噴射の回数である燃料噴射回数とをそれぞれ変更可能な燃料噴射装置と、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて、燃料圧力と、燃料噴射回数とを制御する燃料噴射制御手段と、
   を備え、
   前記燃料噴射制御手段は、燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更する必要がある場合に、燃料圧力の変更のタイミングと燃料噴射回数の変更のタイミングとが重なることを防止するタイミング制御を実行するタイミング制御手段を含むことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記タイミング制御手段は、前記タイミング制御において、燃料噴射回数の変更のタイミングに対して、燃料圧力の変更が完了するタイミングが遅くなるようにすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記タイミング制御手段は、燃料圧力を上昇させ、且つ、燃料噴射回数を増やす場合に、前記タイミング制御を実行することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記タイミング制御手段は、燃料圧力を低下させ、且つ、燃料噴射回数を減らす場合に、前記タイミング制御を実行することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記タイミング制御手段は、前記タイミング制御を実行した場合の燃料圧力の変化速度が前記タイミング制御を実行しない場合の燃料圧力の変化速度と比べて遅くなるようにすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記内燃機関の代表温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記タイミング制御手段は、前記代表温度が低い場合には、前記代表温度が高い場合に比して、燃料圧力の変更が完了するタイミングと燃料噴射回数の変更が完了するタイミングとの時間差が長くなるように前記タイミング制御を実行することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
7. 前記内燃機関の代表温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記タイミング制御手段は、前記代表温度が低い場合には、前記代表温度が高い場合に比して、燃料圧力の変化速度が遅くなるように、前記タイミング制御を実行することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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