WO2013061424A1 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

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fuel
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injector
internal combustion
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智洋 中野
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トヨタ自動車 株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine.
  • an engine having a direct injection injector that injects fuel into a cylinder and a port injection injector that injects fuel toward an intake port is known.
  • fuel is injected from at least one of a direct injection injector and a port injection injector so that a required fuel injection amount required based on the engine operating state is obtained.
  • the direct injection injector is driven at this time, the fuel is injected from the direct injection injector so that at least a part of the required fuel injection amount is obtained through the driving.
  • Patent Document 1 in an internal combustion engine including a direct injection injector and a port injection injector, when performing fuel injection from the direct injection injector, the amount of fuel injection exceeds the upper limit value that can suppress smoke in the exhaust gas. It is described that the amount of fuel exceeding the upper limit is injected from the port injector.
  • Patent Document 2 describes that when performing fuel injection with a direct injection injector, the fuel injection is divided into fuel injection in the first half of the intake stroke and fuel injection in the second half of the intake stroke.
  • the division of fuel injection in such a direct injection injector is performed by dividing the amount of fuel to be injected from the direct injection injector into the target fuel injection amount for each fuel injection according to a predetermined ratio, and then the target fuel injection amount is It is realized by driving the direct injection injector to obtain it.
  • the fuel injection in the latter half of the intake stroke from the direct injection injector and the fuel injection in the first half of the intake stroke are related to the realization of good engine operation as shown in the following [1] and [2], respectively.
  • [1] In the fuel injection in the later stage of the intake stroke, when the moving speed of the piston becomes slow and the generation of the airflow in the cylinder due to the movement of the piston becomes weak, the airflow in the cylinder is strengthened by the injected fuel and the fuel is burned well.
  • the fuel injection in the first half of the intake stroke the injected fuel can be directly attached to the top of the piston. Therefore, the top of the piston is cooled by the latent heat of vaporization of the fuel, and hence knocking in the internal combustion engine. This contributes to suppressing the occurrence of
  • JP 2005-194965 A (paragraph [0015]) JP 2006-194098 A (paragraphs [0080] to [0086])
  • fuel injection in the latter half of the intake stroke from the direct injection injector and fuel injection in the first half of the intake stroke are performed as much as possible. It is preferable to obtain the effects shown in the above [1] and [2] together.
  • the fuel injection amount (target fuel injection amount) in each of the fuel injections is determined based on the engine operating state at that time. It is important to adjust to the required value for obtaining the effects of [1] and [2].
  • the target fuel injection amount in each fuel injection is set by dividing the target fuel injection amount of the entire fuel injected from the direct injection injector according to a predetermined ratio. That is, when setting the target fuel injection amount for each fuel injection as described above, if one of the effects [1] and [2] is to be obtained, the fuel injection for obtaining the effect is achieved.
  • the predetermined ratio must be set so that the target fuel injection amount is a value (the required value) that can achieve the same effect.
  • the target fuel injection amount in the fuel injection different from the fuel injection is determined based on the ratio set in this way, when the other fuel injection is performed so as to obtain the target fuel injection amount. The remaining effects among the effects [1] and [2] may not be obtained.
  • each fuel injection If the target fuel injection amount is set, there is a high possibility that one of the target fuel injection amounts will be a value at which an effect cannot be obtained. For this reason, the same effect is not necessarily obtained.
  • the target fuel injection amount for each fuel injection is set by dividing the target fuel injection amount for the whole fuel injected from the direct injection injector according to the predetermined ratio, the target fuel injection amounts are respectively It is difficult to obtain a value (the required value) that can obtain the effects of [1] and [2]. As a result, it becomes difficult to obtain the effects of [1] and [2] together, resulting in a problem that the performance of the internal combustion engine cannot be maximized.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to adjust the amount of fuel injected from a direct injection injector to an appropriate value to maximize engine performance.
  • An object of the present invention is to provide an engine fuel injection control device.
  • a fuel injection control apparatus for an internal combustion engine is capable of directly injecting fuel into a cylinder of an internal combustion engine so as to obtain at least a part of a required fuel injection amount required based on an engine operating state.
  • the direct injector is driven as follows. That is, the target fuel injection amount related to the fuel injection in the latter half of the intake stroke from the direct injection injector is set to a required value according to the engine operating state. Then, fuel injection is performed for the target fuel injection amount from the direct injection injector in the latter half of the intake stroke.
  • fuel when performing fuel injection for the target fuel injection amount from the direct injection injector in the latter half of the intake stroke, fuel can be injected depending on the fuel injection from the direct injection injector in the latter half of the intake stroke in the fuel for the required fuel injection amount. Insufficient fuel is injected from the direct injector in the first half of the intake stroke.
  • the priority is higher as the fuel injection is closer to the ignition timing. This is because, as the fuel injection is closer to the ignition timing of the internal combustion engine, the influence of the ignition of the fuel due to the difference in the fuel injection amount becomes larger, and from the relationship, the ignition timing of the internal combustion engine is closer to the fuel injection amount. This is because the higher the priority is. For the above-described reason, the priority of fuel injection that is farther from the ignition timing among the fuel injections, that is, the fuel injection in the first half of the intake stroke is lower.
  • the target fuel injection amount related to the fuel injection in the latter half of the intake stroke is preferentially as described above.
  • the required value is set according to the engine operating state. For this reason, among the above fuel injections from the direct injection injector, the fuel injection with high priority / *, that is, the fuel injection in the latter stage of the intake stroke * / the target fuel injection amount can be obtained as much as possible by the same fuel injection. It becomes possible to set the value (required value) based on the engine operating state.
  • the fuel injection for the target fuel injection amount is injected from the direct injection injector in the latter half of the intake stroke, and the fuel for the required fuel injection amount is inhaled by the fuel injection in the latter half of the intake stroke.
  • the fuel injection having a higher priority than the fuel injection in the first half of the intake stroke in the direct injection injector that is, the fuel injection in the second half of the intake stroke has the following characteristics. That is, in the fuel injection in the later stage of the intake stroke, the airflow in the cylinder can be increased thereby to promote the mixing of the fuel and the air, but the fuel injection amount temporarily exceeds the target fuel injection amount. If this is the case, it may adversely affect fuel combustion.
  • the fuel that cannot be injected by the fuel injection in the latter half of the intake stroke is as described above by the fuel injection in the first half of the intake stroke, which has a lower priority than the fuel injection. Is injected into.
  • the required fuel injection amount it is possible to suppress that the fuel injection amount in the fuel injection in the latter half of the intake stroke exceeds the target fuel injection amount, thereby adversely affecting the fuel combustion.
  • the fuel injection amount in the fuel injection in the latter stage of the intake stroke as the target fuel injection amount, it is possible to enhance the air flow in the cylinder by the fuel injection.
  • the present invention also provides a direct injection injector capable of injecting fuel into the cylinder of the internal combustion engine in the late stage of the intake stroke and in the early stage of the intake stroke, and a port injection injector capable of injecting fuel toward the intake port of the internal combustion engine.
  • a direct injection injector capable of injecting fuel into the cylinder of the internal combustion engine in the late stage of the intake stroke and in the early stage of the intake stroke
  • a port injection injector capable of injecting fuel toward the intake port of the internal combustion engine.
  • the target fuel injection amount in the higher priority fuel injection of the fuel injection in the latter half of the intake stroke in the direct injection injector and the fuel injection in the first half of the intake stroke is set to a required value according to the engine operating state. Thereafter, the target fuel injection amount in the fuel injection amount having the lower priority is set to a required value corresponding to the engine operating state.
  • the direct injection injector is driven (fuel injection) in the first and second intake strokes based on the target fuel injection amount. Do.
  • the target fuel injection amount in these fuel injections is possible in the order of high priority fuel injection to low fuel injection under the engine operating condition at that time. It is possible to set the value based on the engine operating state so that the value (required value) can be obtained as long as the fuel injection is effective. By driving the direct injection injector so that the target fuel injection amount for each fuel injection set in this way can be obtained, the respective effects of the fuel injection can be obtained as much as possible. The performance can be maximized.
  • the total value of the target fuel injection amounts for the fuel injection in the latter half of the intake stroke from the direct injection injector and the fuel injection in the first half of the intake stroke is less than the required fuel injection amount.
  • fuel for the required fuel injection amount cannot be injected due to fuel injection from the direct injection injector in the latter half of the intake stroke and fuel injection in the first half of the intake stroke.
  • the amount of fuel that cannot be injected by each fuel injection from the direct injector is set as the target fuel injection amount in the fuel injection from the port injector. .
  • the port injector is driven based on the target fuel injection amount so as to obtain the target fuel injection amount set in this way.
  • the fuel injection amount temporarily sets the target fuel injection amount. If the amount is excessively large, the fuel combustion may be adversely affected.
  • the piston top in the fuel injection in the first half of the intake stroke from the direct injection injector, the piston top can be cooled by the latent heat of vaporization of the injected fuel to suppress the temperature rise in the cylinder, and hence the occurrence of knocking. If the fuel injection amount exceeds the injection amount, the fuel combustion may be adversely affected.
  • the fuel that cannot be injected by the fuel injection in the latter half of the intake stroke from the direct injector and the fuel injection in the first half of the intake stroke is port injection. It is injected by fuel injection from the injector. For this reason, in order to obtain the required fuel injection amount, each fuel injection amount exceeds the target fuel injection amount in the fuel injection in the latter half of the intake stroke and the fuel injection in the first half of the intake stroke. It is possible to suppress adverse effects.
  • the fuel injection amount in the fuel injection in the latter half of the intake stroke is set as the target fuel injection amount, thereby enhancing the air flow in the cylinder by the fuel injection and the fuel injection amount in the fuel injection in the first half of the intake stroke
  • the target fuel injection amount is set as the target fuel injection amount, the piston top portion can be appropriately cooled by the fuel injection, and knocking can be suppressed through the cooling.
  • the present invention also provides the following direct injection when fuel is injected from a direct injection injector capable of injecting fuel into the cylinder of the internal combustion engine so that at least a part of the required fuel injection amount required based on the engine operating state is obtained.
  • a direct injection injector capable of injecting fuel into the cylinder of the internal combustion engine so that at least a part of the required fuel injection amount required based on the engine operating state is obtained.
  • the jet injector drives the jet injector. That is, the target fuel injection amount in the higher priority fuel injection of the fuel injection in the latter half of the intake stroke in the direct injection injector and the fuel injection in the first half of the intake stroke is set to a required value according to the engine operating state. Thereafter, the target fuel injection amount in the fuel injection with the lower priority is set to a required value corresponding to the engine operating state. Then, the direct injection injector is driven based on the target fuel injection amounts so as to obtain the target fuel injection amounts for the respective fuel injections set as described above.
  • the target fuel injection amount in these fuel injections is possible in the order of high priority fuel injection to low fuel injection under the engine operating condition at that time. It is possible to set the value based on the engine operating state so that the value (required value) can be obtained as long as the fuel injection is effective. By driving the direct injection injector so that the target fuel injection amount for each fuel injection set in this way can be obtained, the respective effects of the fuel injection can be obtained as much as possible. The performance can be maximized.
  • the target fuel injection amount in the fuel injection in the first half of the air stroke from the direct injection injector is set to a larger value as the engine load increases.
  • the piston top in the fuel injection in the first half of the intake stroke, the piston top can be cooled through the latent heat of vaporization of the injected fuel, and as a result, the occurrence of knocking in the internal combustion engine can be suppressed through the cooling.
  • an ignition timing MBT that can maximize the output torque, and it is desired to advance the ignition timing to MBT without causing knocking.
  • MBT ignition timing
  • the temperature in the cylinder increases and knocking is likely to occur.
  • the ignition timing of the internal combustion engine must be retarded with respect to the MBT so as not to increase the temperature in the cylinder excessively.
  • the retard of the ignition timing has hindered the increase in the output torque of the engine.
  • the target fuel injection amount in the fuel injection in the first half of the intake stroke is set to a large value as the engine load increases, the cooling of the piston top by the fuel injection is effective as the engine load increases. Will be done.
  • the temperature in the cylinder hardly rises and knocking hardly occurs, so that the ignition timing of the internal combustion engine can be advanced toward the MBT, and the internal combustion engine can be advanced through the advance of the ignition timing.
  • the output torque can be increased.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an entire internal combustion engine to which a fuel injection control device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • Explanatory drawing which shows the fuel-injection aspect from a direct-injection injector.
  • the graph which shows the change of the amount of unburned fuel in a cylinder with respect to the change of the fuel injection timing in the direct injection injector in an intake stroke.
  • the relationship between the fuel injection amount in the fuel injection in the first half of the intake stroke from the direct injection injector and the ignition timing (knock limit ignition timing) when the ignition timing of the internal combustion engine is advanced to the limit at which knocking does not occur is shown.
  • Graph Graph.
  • the graph which shows the difference in the change tendency of the knock limit ignition timing with respect to the change of the engine load with and without the fuel injection in the first half of the intake stroke from the direct injection injector.
  • the flowchart which shows the setting procedure of the target fuel injection amount in each fuel injection from a direct injection injector, and the target fuel injection amount in the fuel injection from a port injection injector.
  • the flowchart which shows the calculation procedure of a late injection period.
  • the graph which shows the change tendency of the late injection period with respect to the change of an engine speed and an engine load.
  • the flowchart which shows the calculation procedure of the first period injection period.
  • (A) And (b) is a graph which shows the change aspect of the final ignition timings E, I, and MBT with respect to the change of an engine load, and the change of the fuel-injection aspect in the internal combustion engine 1.
  • FIG. The flowchart which shows the calculation procedure of an ignition timing command value.
  • a throttle valve 4 that opens and closes to adjust the amount of air taken into the combustion chamber 3 (intake air amount) is provided.
  • the opening degree of the throttle valve 4 (throttle opening degree) is adjusted according to the operation amount (accelerator operation amount) of the accelerator pedal 5 that is depressed by the driver of the automobile.
  • the internal combustion engine 1 includes a port injection injector 6 that injects fuel from the intake passage 2 toward the intake port 2a of the combustion chamber 3, and a direct injection injector 7 that injects fuel into the combustion chamber 3 (in the cylinder). I have.
  • the fuel stored in the fuel tank 8 is supplied to the injectors 6 and 7.
  • the fuel in the fuel tank 8 is pumped up by the feed pump 9 and then supplied to the port injector 6 through the low-pressure fuel pipe 31.
  • the pressure of the fuel in the low-pressure fuel pipe 31 is adjusted to the feed pressure through the drive control of the feed pump 9 and is prevented from excessively rising by the pressure regulator 32 provided in the pipe 31.
  • a part of the fuel in the low-pressure fuel pipe 31 pumped up by the feed pump 9 is pressurized to a pressure higher than the above-mentioned feed pressure (hereinafter referred to as direct injection pressure) by the high-pressure fuel pump 10 and then the high-pressure fuel. It is supplied to the direct injection injector 7 through the pipe 33.
  • an air-fuel mixture composed of fuel injected from the injectors 6 and 7 and air flowing through the intake passage 2 is filled in the combustion chamber 3, and the air-fuel mixture is ignited by a spark plug 12.
  • the piston 13 reciprocates due to the combustion energy at that time, and the crankshaft 14 rotates accordingly.
  • the air-fuel mixture after combustion is sent to the exhaust passage 15 as exhaust gas.
  • the combustion chamber 3 and the intake passage 2 are communicated and blocked by an intake valve 26 that opens and closes as the intake camshaft 25 that receives rotation transmission from the crankshaft 14 rotates.
  • the combustion chamber 3 and the exhaust passage 15 are communicated and blocked by an exhaust valve 28 that opens and closes as the exhaust camshaft 27 that receives the rotation transmission from the crankshaft 14 rotates.
  • a variable valve timing mechanism 29 that changes the relative rotation phase of the intake camshaft 25 with respect to the crankshaft 14 (valve timing of the intake valve 26) as a variable valve mechanism that varies the opening / closing characteristics of the intake valve 26.
  • valve timing variable mechanism 29 By driving the valve timing variable mechanism 29, both the valve opening timing and the valve closing timing of the intake valve 26 are advanced or retarded while the valve opening period (operating angle) of the intake valve 26 is kept constant.
  • the fuel injection control device includes an electronic control device 16 that controls various operations of the internal combustion engine 1.
  • the electronic control unit 16 includes a CPU that executes various arithmetic processes related to the above control, a ROM that stores programs and data necessary for the control, a RAM that temporarily stores CPU calculation results, and the like. Input / output ports for inputting / outputting signals are provided.
  • the following various sensors are connected to the input port of the electronic control device 16.
  • Accelerator position sensor 17 that detects the amount of accelerator operation.
  • Throttle position sensor 18 for detecting the throttle opening.
  • An air flow meter 19 that detects the amount of air passing through the intake passage 2 (intake air amount of the internal combustion engine 1).
  • a crank position sensor 20 that outputs a signal corresponding to the rotation of the crankshaft 14.
  • a cam position sensor 21 that outputs a signal corresponding to the rotation position of the shaft 25 based on the rotation of the intake camshaft 25.
  • a water temperature sensor 22 that detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 1.
  • a first pressure sensor 23 that detects the fuel pressure (feed pressure) in the low-pressure fuel pipe 31.
  • a second pressure sensor 24 that detects the fuel pressure (direct injection pressure) in the high-pressure fuel pipe 33.
  • a knock sensor 30 that detects the occurrence of knocking in the internal combustion engine 1.
  • the output port of the electronic control device 16 is connected to drive circuits of various devices such as the throttle valve 4, the port injection injector 6, the direct injection injector 7, the ignition plug 12, and the valve timing variable mechanism 29.
  • the electronic control unit 16 grasps the engine operation state such as the engine rotation speed and the engine load based on the signals input from the various sensors and the like, and based on the grasped engine operation state, the throttle valve 4, the injectors 6 and 7, the feed pump. 9, command signals are output to drive circuits of various devices such as the spark plug 12 and the variable valve timing mechanism 29.
  • various operation controls of the internal combustion engine 1 such as throttle opening control, fuel injection control, ignition timing control, and valve timing control of the intake valve 26 of the internal combustion engine 1 are performed through the electronic control device 16.
  • the electronic control device 16 when performing the fuel injection control functions as a drive unit for driving the port injection injector 6 and the direct injection injector 7.
  • the engine rotational speed is obtained based on a detection signal from the crank position sensor 20.
  • the engine load is calculated from a parameter corresponding to the intake air amount of the internal combustion engine 1 and the engine speed.
  • the parameters corresponding to the intake air amount include an actually measured value of the intake air amount of the internal combustion engine 1 obtained based on the detection signal from the air flow meter 19, a throttle opening degree obtained based on the detection signal from the throttle position sensor 18, And the accelerator operation amount obtained based on the detection signal from the accelerator position sensor 17.
  • the fuel injection amount control performed as one of the fuel injection controls of the internal combustion engine 1 obtains the required fuel injection amount Qfin for the internal combustion engine 1 as a whole based on the engine operating state such as the engine speed and the engine load. This is realized by performing fuel injection from the port injector 6 and the direct injector 7 so as to obtain the amount Qfin. Note that, by driving the direct injection injector 7 at this time, fuel injection from the direct injection injector 7 is performed in order to obtain at least a part of the required fuel injection amount Qfin.
  • the fuel injection in the latter half of the intake stroke from the direct injection injector 7 and the fuel injection in the first half of the intake stroke are respectively described in the following [1] and [2] as described in the “Background Art” column. As shown, it is related to the realization of good engine operation.
  • FIG. 3 shows the change in the amount of unburned fuel in the cylinder with respect to the change in the fuel injection timing in the direct injection injector 7 in the intake stroke. From this figure, if the air flow in the cylinder is strengthened by fuel injection in the late stage of the intake stroke, the mixing of fuel and air in the cylinder is promoted and the fuel is burned well. It can be seen that the amount of unburned fuel decreases.
  • FIG. 4 shows the relationship. From this figure, it can be seen that as the fuel injection amount in the first half of the intake stroke is increased, the top portion of the piston 13 is effectively cooled, and thereby the knock limit ignition timing is advanced.
  • the direct injection injector 7 and the port injection injector 6 are driven as follows. . That is, the target fuel injection amounts Qd2 and Qd3 relating to the fuel injection in the latter half of the intake stroke and the first half of the intake stroke from the direct injection injector 7 are respectively set to required values according to the engine operating state. Specifically, among the fuel injection in the latter half of the intake stroke in the direct injection injector 7 and the fuel injection in the first half of the intake stroke, the target fuel injection amount in the higher priority fuel injection is requested according to the engine operating state.
  • the target fuel injection amount in the fuel injection amount with the lower priority is set to a required value according to the engine operating state.
  • the direct injection injector 7 is driven based on the target fuel injection amounts Qd2 and Qd3 so that the target fuel injection amount for each fuel injection set in this way is obtained.
  • the target fuel injection amount in the same fuel injection is set to the same fuel as much as possible in order from the higher priority fuel injection under the engine operating condition at that time. It is possible to set the value based on the engine operating state so that the value (required value) can be obtained by the injection.
  • the direct injection injector 7 By driving the direct injection injector 7 so as to obtain the target fuel injection amount for each fuel injection set in this way, the respective effects of the fuel injections can be obtained as much as possible, thereby The engine performance can be maximized.
  • the total value of the target fuel injection amounts Qd2 and Qd3 relating to the fuel injection in the latter half of the intake stroke from the direct injection injector 7 and the fuel injection in the first half of the intake stroke is less than the required fuel injection amount Qfin. is there.
  • the amount of fuel that cannot be injected by each fuel injection from the direct injector 7 is the target fuel injection amount Qp in the fuel injection from the port injector 6.
  • the air flow in the cylinder can be strengthened thereby to promote the mixing of the fuel and the air, but the fuel injection amount is temporarily set to the target fuel injection amount. If the amount exceeds Qd2 and excessively increased, the fuel combustion may be adversely affected. Further, in the fuel injection in the first half of the intake stroke from the direct injection injector 7, the top portion of the piston 13 can be cooled by the latent heat of vaporization of the injected fuel to suppress the temperature rise in the cylinder, and hence the occurrence of knocking. If the fuel injection amount exceeds the target fuel injection amount Qd3 and becomes excessively large, the temperature in the cylinder may be lowered too much and adversely affect fuel combustion.
  • each fuel injection amount exceeds the target fuel injection amount in the fuel injection in the latter half of the intake stroke and the fuel injection in the first half of the intake stroke. Can be adversely affected. Further, since the fuel injection amount in the fuel injection in the latter stage of the intake stroke is set to the target fuel injection amount Qd2, it is possible to enhance the airflow in the cylinder by the fuel injection.
  • the top portion of the piston 13 is appropriately cooled by the fuel injection, and the occurrence of knocking is suppressed through the cooling. be able to.
  • FIG. 6 shows an injection amount calculation routine for calculating the target fuel injection amounts Qd2 and Qd3 for each fuel injection in the direct injection injector 7 and the target fuel injection amount Qp in the fuel injection in the port injector 6. This will be described with reference to a flowchart.
  • This injection amount calculation routine is periodically executed through an electronic control unit 16 with an angle interruption for each predetermined crank angle.
  • the required fuel injection amount Qfin of the internal combustion engine 1 is obtained based on the engine operating state such as the engine speed and the engine load (S101), and then the following processes (A) to (C) are executed.
  • C Processing for setting the target fuel injection amount Qp in the fuel injection from the port injector 6 (S113, S114).
  • the processes (A) to (C) are performed in the order of (A), (B), and (C).
  • the electronic control unit 16 that performs the processing at this time functions as a setting unit that sets the target fuel injection amounts Qd2, Qd3, and Qp.
  • the reason why the processes (A) and (B) related to each fuel injection in the direct injection injector 7 are performed in the above order is the closer to the ignition timing of the internal combustion engine 1 among the fuel injections. This is because the influence of the ignition on the fuel due to the difference in the fuel injection amount becomes large, and the priority is higher as the fuel injection closer to the ignition timing of the internal combustion engine 1 from the relationship.
  • the fuel injection amount in the latter stage of the intake stroke in the direct injection injector 7 is optimal for the engine operating state at that time.
  • the late injection period d2 for obtaining a small value (the required value) is calculated (S102).
  • the target fuel injection amount Qd2 is calculated by multiplying the late injection period d2 by the direct injection pressure (S103).
  • a remaining amount Q1 which is a value obtained by subtracting the target fuel injection quantity Qd2 set in the process (A) from the required fuel injection quantity Qfin, is calculated (S107).
  • a first-term injection period d3 is calculated for setting the fuel injection amount in the first half of the intake stroke in the direct injection injector 7 to an optimum value (the above-mentioned required value) for the engine operating state at that time (S108).
  • the target fuel injection amount Qd3 is calculated by multiplying the first injection period d3 by the direct injection pressure (S109).
  • a remaining quantity Q2 which is a value obtained by subtracting the target fuel injection amount Qd3 set in the process (B) from the remaining quantity Q1, is calculated (S113). It is set as the target fuel injection amount Qp in the fuel injection by the injector 6 (S114).
  • the late injection period d2 is calculated with reference to the map based on the engine speed and the engine load (S301).
  • the air flow in the cylinder can be strengthened by the injected fuel, and the amount of injected fuel is reduced as much as possible, for example, as shown in FIG.
  • the late injection period d2 is guarded so as not to exceed its maximum value.
  • This pre-injection period calculation routine is executed through the electronic control device 16 every time the process proceeds to S108.
  • MBT in the equation (1) is an ignition timing at which the output torque can be maximized in the internal combustion engine 1.
  • the final ignition timing E is an optimum value of the ignition timing of the internal combustion engine 1 in a situation where fuel injection from the direct injection injector 7 is not performed in the first half of the intake stroke.
  • the final ignition timing I is an optimum value of the ignition timing of the engine 1 under the condition that the fuel injection in the first half of the intake stroke is performed to the maximum to prevent knocking in the internal combustion engine 1.
  • These final ignition timings E and I change, for example, as shown in FIG.
  • the maximum value ⁇ is a fuel injection period when the fuel injection in the first half of the intake stroke is performed to the maximum.
  • the MBT is first calculated based on the engine speed and the engine load (S401). Thereafter, the basic ignition timing, which is the reference value of the ignition timing of the internal combustion engine 1 in a state where fuel injection from the direct injection injector 7 is not performed in the first half of the intake stroke, is based on engine operating conditions such as engine speed and engine load. (S402). Further, various corrections such as correction based on the presence or absence of knocking in the internal combustion engine 1 (KCS correction), correction based on the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 1, and correction based on the valve timing of the intake valve 26 are performed with respect to the basic ignition timing.
  • KCS correction correction based on the presence or absence of knocking in the internal combustion engine 1
  • correction based on the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 1 correction based on the valve timing of the intake valve 26 are performed with respect to the basic ignition timing.
  • the final ignition timing E is calculated (S403). Further, the basic value which is the reference value of the ignition timing of the engine 1 under the condition that the fuel injection from the direct injection injector 7 is maximized in the first half of the intake stroke and the knock limit of the internal combustion engine 1 is increased to the advance side.
  • the ignition timing is also calculated based on the engine operating state such as the engine speed and the engine load (S404). Further, the final ignition timing I is calculated by adding various corrections such as KCS correction, correction based on the coolant temperature of the internal combustion engine 1, and correction based on the valve timing of the intake valve 26 to the basic ignition timing. (S405).
  • the maximum value ⁇ is calculated based on the engine operating state such as the engine speed and the engine load (S406). Then, based on the MBT, the final ignition timing E, the final ignition timing I, and the maximum value ⁇ , the first injection period d3 is calculated using the equation (1) (S407).
  • the pre-injection period d3 is calculated in S407, it is guarded that the pre-injection period d3 does not exceed its maximum value. Thereafter, it is determined whether or not the above-mentioned first-term injection period d3 is less than “0” (S408). If the determination is affirmative, the previous injection period d3 is set to “0” (S409).
  • the equation (1) is expressed.
  • the pre-injection period d3 calculated by using becomes less than “0”. In such a case, the previous injection period d3 is set to “0” through the processes of S408 and S409.
  • fuel injection is performed in the second half of the intake stroke from the direct injection injector 7 in the region AR2, and fuel injection is performed in the first half of the intake stroke from the direct injection injector 7 in the region AR3.
  • fuel is injected from the port injector 6.
  • the area AR2 exists over the entire engine load change range.
  • the area AR3 exists in a load area where the engine load is larger than the predetermined value KL1, that is, a load area where the final ignition timing E is a value (small value) on the retard side of the MBT.
  • the fuel injection for the target fuel injection amount Qd2 in the latter half of the intake stroke from the direct injection injector 7 is performed, whereby the required fuel injection amount Qfin is obtained. Thereafter, when the engine load becomes larger than the minimum value, the fuel injection for the target fuel injection amount Qd2 in the latter stage of the intake stroke from the direct injection injector 7 and the port injection injector 6 until the engine load reaches a predetermined value KL1. The fuel injection for the target fuel injection amount Qp is performed, so that the required fuel injection amount Qfin is obtained.
  • the target fuel injection amount Qd3 in the fuel injection in the first half of the intake stroke from the direct injection injector 7 is set to a larger value as the engine load increases.
  • the target fuel injection amount Qd3 increases as the engine load increases.
  • the top of the piston 13 is effectively cooled by fuel injection in the first half of the intake stroke for the target fuel injection amount Qd3.
  • the temperature in the cylinder hardly rises and knocking hardly occurs, so that the ignition timing of the internal combustion engine 1 can be advanced toward the MBT, and the internal combustion engine is advanced through the advance of the ignition timing. 1 output torque can be increased.
  • This ignition timing calculation routine is periodically executed through the electronic control unit 16 by, for example, an angle interruption for each predetermined crank angle.
  • the MBT, the final ignition timing E, the final ignition timing I, and the maximum value ⁇ are calculated in the same manner as S401, S403, S405, and S406 in the first-term injection period calculation routine (FIG. 9) (S501). .
  • the calculated ignition timing command value K is a value (a larger value) on the advance side than the MBT (S503). If the determination is affirmative, the ignition timing command value K is replaced with MBT (S504). If the determination is negative, the ignition timing command value K is maintained (S505).
  • the direct injection injector 7 is driven as follows. That is, the target fuel injection amount in the higher-priority fuel injection among the fuel injection in the latter half of the intake stroke in the direct injection injector 7 and the fuel injection in the first half of the intake stroke is set to a required value according to the engine operating state. After that, the target fuel injection amount in the fuel injection with the lower priority is set to a required value corresponding to the engine operating state. Then, the direct injection injector 7 is driven so as to obtain the target fuel injection amount for each fuel injection set as described above.
  • the target fuel injection amount in the same fuel injection is set to the same fuel as much as possible in order from the higher priority fuel injection under the engine operating condition at that time. It is possible to set the value based on the engine operating state so as to obtain a value (the above-mentioned required value) at which an effect by injection is obtained.
  • the direct injection injector 7 By driving the direct injection injector 7 so as to obtain the target fuel injection amounts Qd2 and Qd3 for each fuel injection set in this way, the respective effects of the fuel injections can be obtained as much as possible. , Which can maximize engine performance.
  • the fuel amount that does not meet the target fuel injection amount Qfin is set as the target fuel injection amount Qp in the fuel injection from the port injector 6. The Then, the port injector 6 is driven based on the target fuel injection amount Qp so as to obtain the target fuel injection amount Qp set in this way.
  • the fuel equivalent to the required fuel injection amount Qfin fuel that cannot be injected by fuel injection in the latter half of the intake stroke and fuel injection in the first half of the intake stroke is injected by fuel injection from the port injector 6. Is done.
  • each fuel injection amount exceeds the target fuel injection amount in the fuel injection in the latter half of the intake stroke and the fuel injection in the first half of the intake stroke. Can be adversely affected. Further, since the fuel injection amount in the fuel injection in the latter stage of the intake stroke is set to the target fuel injection amount Qd2, it is possible to enhance the airflow in the cylinder by the fuel injection. In addition, by setting the fuel injection amount in the fuel injection in the first half of the intake stroke to the target fuel injection amount Qd3, the top portion of the piston 13 is appropriately cooled by the fuel injection, and the occurrence of knocking is suppressed through the cooling. be able to.
  • the target fuel injection amount Qd3 in the fuel injection in the first half of the intake stroke from the direct injection injector 7 is set to a larger value as the engine load increases.
  • the target fuel injection amount Qd3 increases as the engine load increases.
  • the top of the piston 13 is effectively cooled by fuel injection in the first half of the intake stroke for the target fuel injection amount Qd3.
  • the temperature in the cylinder hardly rises and knocking hardly occurs, so that the ignition timing of the internal combustion engine 1 can be advanced toward the MBT, and the internal combustion engine is advanced through the advance of the ignition timing. 1 output torque can be increased.
  • the priority of each fuel injection from the direct injection injector 7 may be changed as appropriate according to the operating state of the internal combustion engine 1.
  • the present invention may be applied to an internal combustion engine without the port injection injector 6. Also in this case, among the fuel injections from the direct injection injector 7, that is, the fuel injection in the latter half of the intake stroke and the target fuel injection amounts Qd2 and Qd3 in the fuel injection in the first half of the intake stroke, After the target fuel injection amount Qd2 in the fuel injection is set, the target fuel injection amount Qd3 in the fuel injection in the first half of the intake stroke is set. Further, in this case, when the total value of the target fuel injection amounts Qd2 and Qd3 is less than the required fuel injection amount Qfin ⁇ , the fuel amount that is not satisfied is injected from the direct injection injector 7 by the fuel injection in the first half of the intake stroke. It is preferable.
  • the direct injection injector 7 in the first half of the intake stroke Due to the fuel injection from the direct injection injector 7 in the first half of the intake stroke, the amount of fuel that cannot be injected by the fuel injection in the second half of the intake stroke from the direct injection injector 7 out of the fuel equivalent to the required fuel injection amount Qfin.
  • the fuel is injected into the cylinder through fuel injection from the direct injection injector 7 in the first half of the intake stroke.
  • the fuel injection amount in the fuel injection in the latter stage of the intake stroke exceeds the target fuel injection amount Qd2 in order to obtain the required fuel injection amount Qfin.
  • An adverse effect on fuel combustion can be suppressed.
  • the fuel injection amount in the fuel injection in the latter stage of the intake stroke is set to the target fuel injection amount Qd2, it is possible to enhance the airflow in the cylinder by the fuel injection.
  • the fuel injection mode of the direct injection injector 7 can also be adopted in the internal combustion engine 1 including the direct injection injector 7 and the port injection injector 6 as in the above embodiment.
  • SYMBOLS 1 Internal combustion engine, 2 ... Intake passage, 2a ... Intake port, 3 ... Combustion chamber, 4 ... Throttle valve, 5 ... Accelerator pedal, 6 ... Port injection injector, 7 ... Direct injection injector, 8 ... Fuel tank, 9 ... Feed Pump 10, high pressure fuel pump 12 spark plug 13 piston 14 crankshaft 15 exhaust passage 16 electronic control device 17 accelerator position sensor 18 throttle position sensor 19 air flow meter DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Crank position sensor, 21 ... Cam position sensor, 22 ... Water temperature sensor, 23 ... 1st pressure sensor, 24 ... 2nd pressure sensor, 25 ... Intake camshaft, 26 ... Intake valve, 27 ... Exhaust camshaft, 28 ... Exhaust valve, 29 ... Variable valve timing mechanism, 30 ... Knock sensor, 31 ... Low pressure fuel Pipe, 32 ... Pressure regulator, 33 ... high-pressure fuel pipe.

Landscapes

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Abstract

　内燃機関（１）における要求燃料噴射量（Ｑfin ）が得られるよう直噴インジェクタ（７）及びポート噴射インジェクタ（６）から燃料を噴射する際、次のように直噴インジェクタ（７）が駆動される。すなわち、直噴インジェクタ（７）における吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射のうち、優先度の高い方の燃料噴射における目標燃料噴射量が機関運転状態に基づき設定された後、優先度の低い方の燃料噴射における目標燃料噴射量が機関運転状態に基づき設定される。そして、このように設定された上記各燃料噴射毎の目標燃料噴射量が得られるように直噴インジェクタ（７）が駆動される。

Description

内燃機関の燃料噴射制御装置
　本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
　自動車等の車両に搭載される内燃機関として、筒内に燃料を噴射する直噴インジェクタと、吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射インジェクタとを備えたものが知られている。こうした内燃機関では、機関運転状態に基づき求められる要求燃料噴射量が得られるよう直噴インジェクタとポート噴射インジェクタとの少なくとも一方からの燃料噴射が行われる。このときに直噴インジェクタが駆動される場合、その駆動を通じて上記要求燃料噴射量の少なくとも一部が得られるように同直噴インジェクタから燃料が噴射されるようになる。
　なお、特許文献１には、直噴インジェクタとポート噴射インジェクタとを備える内燃機関において、直噴インジェクタからの燃料噴射を行うに当たり、燃料噴射量が排気中のスモークを抑え得る上限値を越えて多くなるとき、その上限値を越える分の燃料量をポート噴射インジェクタから噴射することが記載されている。また、特許文献２には、直噴インジェクタでの燃料噴射を行うに当たり、その燃料噴射を吸気行程前期での燃料噴射と吸気行程後期での燃料噴射とに分割することが記載されている。ちなみに、こうした直噴インジェクタでの燃料噴射の分割は、同直噴インジェクタから噴射すべき燃料量を所定の比率に従って上記各燃料噴射毎の目標燃料噴射量に分割した後、それら目標燃料噴射量が得られるよう直噴インジェクタを駆動することによって実現される。
　ここで、直噴インジェクタからの吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射はそれぞれ、次の［１］及び［２］に示すように良好な機関運転の実現に関係する。［１］吸気行程後期での燃料噴射は、ピストンの移動速度が遅くなって同ピストンの移動による筒内の気流発生が弱くなるとき、噴射燃料によって筒内の気流を強めて良好な燃料の燃焼を得ることに寄与する。［２］吸気行程前期での燃料噴射は、ピストン頂部に対し直接的に噴射燃料を付着させることが可能になるため、その燃料の気化潜熱によってピストン頂部を冷却すること、ひいては内燃機関でのノッキングの発生を抑制することに寄与する。
特開２００５－１９４９６５公報（段落［００１５］） 特開２００６－１９４０９８公報（段落［００８０］～［００８６］）
　直噴インジェクタを備える内燃機関において良好な機関運転を得るためには、同直噴インジェクタからの吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射をそれぞれ実行することで、可能な限り上記［１］及び［２］に示す効果を併せて得ることが好ましい。そして、上記［１］及び［２］に示す効果を併せて得るためには、上記各燃料噴射での燃料噴射量（目標燃料噴射量）をそれぞれ、そのときの機関運転状態のもとで上記［１］及び［２］の効果を得るうえでの要求値に調整することが重要になる。
　しかし、特許文献２のように直噴インジェクタでの燃料噴射を分割することで、吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射を実現する場合、上記各燃料噴射での目標燃料噴射量をそれぞれ上記［１］及び［２］の効果が得られる値（上記要求値）とすることは困難である。
　これは、上記各燃料噴射での目標燃料噴射量が、直噴インジェクタから噴射される燃料全体の目標燃料噴射量を所定の比率に従って分割することで設定していることが関係している。すなわち、上述したように各燃料噴射での目標燃料噴射量を設定する場合、上記［１］及び［２］の効果のうちの一つの効果を得ようとすると、その効果を得るための燃料噴射において目標燃料噴射量を同効果の得られる値（上記要求値）とすべく上記所定の比率を設定しなければならない。しかし、このように設定された比率に基づき、上記燃料噴射とは別の燃料噴射における目標燃料噴射量が定められると、それら目標燃料噴射量が得られるように上記別の燃料噴射を行ったとき、上記［１］及び［２］の効果のうちの残りの効果が得られない可能性がある。むしろ、上記［１］及び［２］の効果を得るための上記各燃料噴射毎の目標燃料噴射量が機関運転状態に応じて各々異なる傾向で変化する関係から、上述したように各燃料噴射での目標燃料噴射量を設定したのでは、各目標燃料噴射量のうちの一方が効果の得られない値になる可能性が高い。このため、同効果が必ずしも得られるとは限らない。
　従って、上記所定の比率に従って直噴インジェクタから噴射される燃料全体についての目標燃料噴射量を分割することで上記各燃料噴射毎の目標燃料噴射量を設定する場合、それら目標燃料噴射量をそれぞれ上記［１］及び［２］の効果の得られる値（上記要求値）とすることは困難になる。これにより、上記［１］及び［２］の効果をそれぞれ併せて得ることも困難になり、それに伴って内燃機関の性能を最大限に引き出すことができなくなるという問題が生じる。
　本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、直噴インジェクタから噴射される燃料の量を適切な値に調節して機関性能を最大限に引き出す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にある。
　上記目的を達成するため、本発明に従う内燃機関の燃料噴射制御装置は、機関運転状態に基づき求められる要求燃料噴射量の少なくとも一部が得られるよう内燃機関の筒内に燃料を噴射可能な直噴インジェクタから燃料を噴射する際、次のように直噴インジェクタを駆動する。すなわち、直噴インジェクタからの吸気行程後期での燃料噴射に関する目標燃料噴射量を機関運転状態に応じた要求値に設定する。そして、吸気行程後期での直噴インジェクタからの目標燃料噴射量分の燃料噴射を行う。また、吸気行程後期での直噴インジェクタからの目標燃料噴射量分の燃料噴射を行うに当たり、要求燃料噴射量分の燃料のうち吸気行程後期での直噴インジェクタからの燃料噴射によっては噴射しきれない分の燃料を吸気行程前期にて直噴インジェクタから噴射する。
　直噴インジェクタからの吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射に関しては、各燃料噴射のうち点火時期に近いものほど優先度が高くなる。これは、上記各燃料噴射のうち内燃機関の点火時期に近いものほど燃料噴射量の違いによる燃料への着火の影響が大きくなり、その関係から上記各燃料噴射のうち内燃機関の点火時期に近いものほど優先度が高くなるためである。また、上述した理由により、上記各燃料噴射のうち点火時期から離れている方の燃料噴射、すなわち吸気行程前期での燃料噴射の優先度は低くなる。
　こうしたことを考慮して、直噴インジェクタにおける吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射のうち、吸気行程後期での燃料噴射に関する目標燃料噴射量が上述したように優先的に機関運転状態に応じた要求値に設定される。このため、直噴インジェクタからの上記各燃料噴射のうち優先度の高い燃料噴射/*、すなわち吸気行程後期での燃料噴射に関して*/目標燃料噴射量を可能な限り同燃料噴射による効果の得られる値（要求値）となるように機関運転状態に基づいて設定することが可能になる。この目標燃料噴射量分の燃料噴射を吸気行程後期で直噴インジェクタから噴射するとともに、要求燃料噴射量分の燃料のうち上記吸気行程後期での燃料噴射によっては噴射しきれない分の燃料を吸気行程前期にて直噴インジェクタから噴射することで、上記各燃料噴射によるそれぞれの効果を可能な限り併せて得ることができる。そして、上記各燃料噴射によるそれぞれの効果を可能な限り併せて得ることにより、機関性能を最大限に引き出すことができる。
　ここで、直噴インジェクタにおける吸気行程前期での燃料噴射よりも優先度の高い燃料噴射、すなわち吸気行程後期での燃料噴射には、次のような特性がある。すなわち、吸気行程後期での燃料噴射では、それによって筒内の気流を強めて燃料と空気との混合を促進することができるものの、燃料噴射量が仮に目標燃料噴射量を越えて過度に多くなったとすると、かえって燃料の燃焼に悪影響を及ぼすおそれがある。
　このため、要求燃料噴射量分の燃料のうち、吸気行程後期での燃料噴射によって噴射しきれない分の燃料は、その燃料噴射よりも優先度の低い吸気行程前期での燃料噴射によって上述したように噴射される。これにより、要求燃料噴射量を得るために吸気行程後期での燃料噴射における燃料噴射量が目標燃料噴射量を越えて多くなり、それによって燃料の燃焼に悪影響を及ぼすことを抑制できる。また、吸気行程後期での燃料噴射における燃料噴射量が目標燃料噴射量とされることで、同燃料噴射による筒内での気流の強化を実現することができる。
　本発明はまた、内燃機関における吸気行程後期、及び吸気行程前期に同機関の筒内に対し燃料を噴射可能な直噴インジェクタと、内燃機関の吸気ポートに向けて燃料を噴射可能なポート噴射インジェクタとを備える。そして、機関運転状態に基づき求められる要求燃料噴射量が得られるよう直噴インジェクタ及びポート噴射インジェクタから燃料を噴射する際、次のように直噴インジェクタ及びポート噴射インジェクタを駆動する。
　すなわち、直噴インジェクタにおける吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射のうち、優先度の高い方の燃料噴射における目標燃料噴射量を機関運転状態に応じた要求値に設定し、その後に優先度の低い方の燃料噴射量における目標燃料噴射量を機関運転状態に応じた要求値に設定する。そして、このように設定された上記各燃料噴射毎の目標燃料噴射量が得られるよう、それら目標燃料噴射量に基づいて吸気行程前期及び吸気行程後期での直噴インジェクタの駆動（燃料噴射）を行う。
　この場合、直噴インジェクタからの上記各燃料噴射のうち、そのときの機関運転状態のもとで優先度の高い燃料噴射から低い燃料噴射の順に、それら燃料噴射での目標燃料噴射量を可能な限り同燃料噴射による効果の得られる値（要求値）となるように機関運転状態に基づいて設定することが可能になる。このように設定された各燃料噴射毎の目標燃料噴射量が得られるよう直噴インジェクタを駆動することで、上記各燃料噴射によるそれぞれの効果を可能な限り併せて得ることができ、それによって機関性能を最大限に引き出すことができる。
　ところで、直噴インジェクタからの吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射に関するそれぞれの目標燃料噴射量の合計値が上記要求燃料噴射量に満たない可能性もある。この場合、直噴インジェクタからの吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射によっては、要求燃料噴射量分の燃料を噴射しきれなくなる。しかし、このときには要求燃料噴射量分の燃料のうち、上記直噴インジェクタからの各燃料噴射によっては噴射しきれない分の燃料量がポート噴射インジェクタからの燃料噴射における目標燃料噴射量に設定される。そして、このように設定された目標燃料噴射量が得られるよう、その目標燃料噴射量に基づくポート噴射インジェクタの駆動が行われる。
　ここで、直噴インジェクタからの吸気行程後期での燃料噴射では、それによって筒内の気流を強めて燃料と空気との混合を促進することができるものの、燃料噴射量が仮に目標燃料噴射量を越えて過度に多くなったとすると、かえって燃料の燃焼に悪影響を及ぼすおそれがある。また、直噴インジェクタからの吸気行程前期での燃料噴射では、噴射燃料の気化潜熱によってピストン頂部を冷却して筒内の温度上昇、ひいてはノッキングの発生を抑制できるものの、燃料噴射量が仮に目標燃料噴射量を越えて過度に多くなったとすると、かえって燃料の燃焼に悪影響を及ぼすおそれがある。
　こうしたことを考慮して、要求燃料噴射量分の燃料のうち、直噴インジェクタからの吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射によって噴射しきれない分の燃料は、ポート噴射インジェクタからの燃料噴射によって噴射される。このため、要求燃料噴射量を得るために、吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射において各燃料噴射量が目標燃料噴射量を越えて多くなり、それによって燃料の燃焼に悪影響を及ぼすことを抑制できる。また、吸気行程後期での燃料噴射における燃料噴射量が目標燃料噴射量とされることで同燃料噴射による筒内での気流の強化を実現するとともに、吸気行程前期での燃料噴射における燃料噴射量が目標燃料噴射量とされることで同燃料噴射によりピストン頂部を適度に冷却して同冷却を通じてノッキングの発生を抑制することができる。
　本発明はまた、機関運転状態に基づき求められる要求燃料噴射量の少なくとも一部が得られるよう内燃機関の筒内に燃料を噴射可能な直噴インジェクタから燃料を噴射する際、次のように直噴インジェクタを駆動する。すなわち、直噴インジェクタにおける吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射のうち、優先度の高い方の燃料噴射における目標燃料噴射量を機関運転状態に応じた要求値に設定し、その後に優先度の低い方の燃料噴射における目標燃料噴射量を機関運転状態に応じた要求値に設定する。そして、このように設定された上記各燃料噴射毎の目標燃料噴射量が得られるよう、それら目標燃料噴射量に基づいて直噴インジェクタを駆動する。
　この場合、直噴インジェクタからの上記各燃料噴射のうち、そのときの機関運転状態のもとで優先度の高い燃料噴射から低い燃料噴射の順に、それら燃料噴射での目標燃料噴射量を可能な限り同燃料噴射による効果の得られる値（要求値）となるように機関運転状態に基づいて設定することが可能になる。このように設定された各燃料噴射毎の目標燃料噴射量が得られるよう直噴インジェクタを駆動することで、上記各燃料噴射によるそれぞれの効果を可能な限り併せて得ることができ、それによって機関性能を最大限に引き出すことができる。
　本発明の一態様では、直噴インジェクタからの気行程前期での燃料噴射における目標燃料噴射量は、機関負荷が増大するほど大きい値に設定される。ここで、吸気行程前期での燃料噴射では、噴射燃料の気化潜熱を通じてピストン頂部を冷却することができ、ひいてはその冷却を通じて内燃機関でのノッキングの発生を抑制することができる。また、内燃機関では、出力トルクを最大とすることの可能な点火時期（ＭＢＴ）が存在しており、ノッキングを生じさせることなく点火時期をＭＢＴまで進角させることが望まれている。ただし、機関負荷が増大するほど筒内の温度が高くなってノッキングが発生しやすくなる関係から、筒内の温度を過度に上昇させないように内燃機関の点火時期をＭＢＴに対し遅角しなければならなくなり、そうした点火時期の遅角が同機関の出力トルク増大の妨げとなっている。この点、上述たしように吸気行程前期での燃料噴射における目標燃料噴射量を機関負荷の増大に伴って大きい値とすれば、機関負荷の増大に伴って上記燃料噴射によるピストン頂部の冷却が効果的に行われるようになる。その結果、筒内の温度が上昇しにくくなってノッキングが発生しにくくなるため、内燃機関の点火時期をＭＢＴに向けて進角させることが可能になり、その点火時期の進角を通じて内燃機関の出力トルクを増大させることができる。
本発明にかかる一実施形態の燃料噴射制御装置が適用される内燃機関全体を示す略図。 直噴インジェクタからの燃料噴射態様を示す説明図。 吸気行程での直噴インジェクタでの燃料噴射時期の変化に対する筒内での未燃燃料量の変化を示すグラフ。 直噴インジェクタからの吸気行程前期での燃料噴射における燃料噴射量と、内燃機関の点火時期をノッキングが生じない限界まで進角させたときの同点火時期（ノック限界点火時期）との関係を示すグラフ。 直噴インジェクタからの吸気行程前期での燃料噴射が有るときと無いときとでの機関負荷の変化に対するノック限界点火時期の変化傾向の違いを示すグラフ。 直噴インジェクタからの各燃料噴射における目標燃料噴射量、及びポート噴射インジェクタからの燃料噴射における目標燃料噴射量の設定手順を示すフローチャート。 後期噴射期間の算出手順を示すフローチャート。 機関回転速度及び機関負荷の変化に対する後期噴射期間の変化傾向を示すグラフ。 前期噴射期間の算出手順を示すフローチャート。 （ａ）及び（ｂ）は、機関負荷の変化に対する最終点火時期Ｅ，Ｉ及びＭＢＴの変化態様、並びに内燃機関１での燃料噴射態様の変化を示すグラフ。 点火時期指令値の算出手順を示すフローチャート。
　以下、本発明を自動車に搭載される内燃機関の燃料噴射制御装置に具体化した一実施形態について、図１～図１１を参照して説明する。
　図１に示される内燃機関１の吸気通路２には、燃焼室３に吸入される空気の量（吸入空気量）を調整すべく開閉動作するスロットルバルブ４が設けられている。このスロットルバルブ４の開度（スロットル開度）は、自動車の運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダル５の操作量（アクセル操作量）に応じて調節される。また、内燃機関１は、吸気通路２から燃焼室３の吸気ポート２ａに向けて燃料を噴射するポート噴射インジェクタ６と、燃焼室３内（筒内）に燃料を噴射する直噴インジェクタ７とを備えている。これらインジェクタ６，７には、燃料タンク８内に蓄えられた燃料が供給される。
　すなわち、燃料タンク８内の燃料は、フィードポンプ９によって汲み上げられた後に低圧燃料配管３１を介してポート噴射インジェクタ６に供給される。この低圧燃料配管３１内の燃料の圧力は、フィードポンプ９の駆動制御を通じてフィード圧に調整されるとともに、同配管３１に設けられたプレッシャレギュレータ３２によって過上昇しないようにされる。また、フィードポンプ９によって汲み上げられた低圧燃料配管３１内の燃料の一部は、高圧燃料ポンプ１０で上記フィード圧よりも高圧（以下、直噴圧という）の状態に加圧された後に高圧燃料配管３３を介して直噴インジェクタ７に供給される。
　内燃機関１においては、インジェクタ６，７から噴射される燃料と吸気通路２を流れる空気とからなる混合気が燃焼室３に充填され、この混合気に対し点火プラグ１２による点火が行われる。そして、点火後の混合気が燃焼すると、そのときの燃焼エネルギによりピストン１３が往復移動し、それに伴いクランクシャフト１４が回転するようになる。一方、燃焼後の混合気は排気として排気通路１５に送り出される。なお、上記燃焼室３と吸気通路２との間は、クランクシャフト１４からの回転伝達を受ける吸気カムシャフト２５の回転に伴って開閉動作する吸気バルブ２６によって連通・遮断される。また、上記燃焼室３と排気通路１５との間は、クランクシャフト１４からの回転伝達を受ける排気カムシャフト２７の回転に伴って開閉動作する排気バルブ２８によって連通・遮断される。
　内燃機関１には、吸気バルブ２６の開閉特性を可変とする可変動弁機構として、クランクシャフト１４に対する吸気カムシャフト２５の相対回転位相（吸気バルブ２６のバルブタイミング）を変更するバルブタイミング可変機構２９が設けられている。このバルブタイミング可変機構２９の駆動により、吸気バルブ２６の開弁期間（作動角）を一定に保持した状態で同バルブ２６の開弁時期及び閉弁時期が共に進角又は遅角される。
　次に、本実施形態の燃料噴射制御装置の電気的構成について説明する。
　燃料噴射制御装置は、内燃機関１の各種運転制御を行う電子制御装置１６を備えている。同電子制御装置１６には、上記制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等が設けられている。
　電子制御装置１６の入力ポートには、以下に示す各種センサ等が接続されている。
　・アクセル操作量を検出するアクセルポジションセンサ１７。
　・スロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ１８。
　・吸気通路２を通過する空気の量（内燃機関１の吸入空気量）を検出するエアフローメータ１９。
　・クランクシャフト１４の回転に対応した信号を出力するクランクポジションセンサ２０。
　・吸気カムシャフト２５の回転に基づき同シャフト２５の回転位置に対応した信号を出力するカムポジションセンサ２１。
　・内燃機関１の冷却水の温度を検出する水温センサ２２。
　・低圧燃料配管３１内の燃料の圧力（フィード圧）を検出する第１圧力センサ２３。
　・高圧燃料配管３３内の燃料の圧力（直噴圧）を検出する第２圧力センサ２４。
　・内燃機関１でのノッキングの発生を検出するノックセンサ３０。
　また、電子制御装置１６の出力ポートには、スロットルバルブ４、ポート噴射インジェクタ６、直噴インジェクタ７、点火プラグ１２、及びバルブタイミング可変機構２９といった各種機器の駆動回路等が接続されている。
　電子制御装置１６は、上記各種センサ等から入力した信号に基づき機関回転速度や機関負荷といった機関運転状態を把握し、その把握した機関運転状態に基づいてスロットルバルブ４、インジェクタ６，７、フィードポンプ９、点火プラグ１２、及びバルブタイミング可変機構２９といった各種機器の駆動回路に対し指令信号を出力する。こうして内燃機関１のスロットル開度制御、燃料噴射制御、点火時期制御、及び吸気バルブ２６のバルブタイミング制御など、内燃機関１の各種運転制御が電子制御装置１６を通じて実施される。なお、上記燃料噴射制御を行う際の電子制御装置１６は、ポート噴射インジェクタ６や直噴インジェクタ７を駆動するための駆動部として機能する。
　ちなみに、上記機関回転速度は、クランクポジションセンサ２０からの検出信号に基づき求められる。また、機関負荷は、内燃機関１の吸入空気量に対応するパラメータと上記機関回転速度とから算出される。なお、吸入空気量に対応するパラメータとしては、エアフローメータ１９からの検出信号に基づき求められる内燃機関１の吸入空気量の実測値、スロットルポジションセンサ１８からの検出信号に基づき求められるスロットル開度、及びアクセルポジションセンサ１７からの検出信号に基づき求められるアクセル操作量等があげられる。
　内燃機関１の燃料噴射制御の一つとして行われる燃料噴射量制御は、機関回転速度及び機関負荷といった機関運転状態に基づき、内燃機関１全体としての要求燃料噴射量Ｑfin を求め、その要求燃料噴射量Ｑfin が得られるようにポート噴射インジェクタ６及び直噴インジェクタ７からの燃料噴射を行うことで実現される。なお、このときの直噴インジェクタ７の駆動により、上記要求燃料噴射量Ｑfin の少なくとも一部を得るための同直噴インジェクタ７からの燃料噴射が行われる。
　直噴インジェクタ７からの燃料噴射としては、内燃機関１における吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射を行うことが考えられる。これら各燃料噴射における燃料噴射期間の一例を図２に示す。同図に示される後期噴射期間ｄ２では上記吸気行程後期での燃料噴射が行われ、前期噴射期間ｄ３では上記吸気行程前期での燃料噴射が行われる。これら後期噴射期間ｄ２、及び前期噴射期間ｄ３に関しては、それぞれの間に所定の間隔を必要とする関係などから、そうした所定の間隔等に基づいて定められる最大値が存在している。そして、直噴インジェクタ７からの吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射はそれぞれ、［背景技術］の欄に記載したのと同様、以下の［１］及び［２］に示すように良好な機関運転の実現に関係する。
　［１］吸気行程後期での燃料噴射は、ピストン１３の移動速度が遅くなって同ピストン１３の移動による筒内の気流発生が弱くなるとき、噴射燃料によって筒内の気流を強めて良好な燃料の燃焼を得ることに寄与する。ここで、吸気行程における直噴インジェクタ７での燃料噴射時期の変化に対する筒内での未燃燃料量の変化を図３に示す。この図から、吸気行程後期での燃料噴射により筒内での気流が強められると、筒内での燃料と空気との混合が促進されて燃料の燃焼が良好に行われることから、筒内での未燃燃料量が減少することが分かる。
　［２］吸気行程前期での燃料噴射は、ピストン１３の頂部に対し直接的に噴射燃料を付着させることが可能になるため、その燃料の気化潜熱によってピストン１３の頂部を冷却すること、ひいては内燃機関１でのノッキングの発生を抑制することに寄与する。ここで、直噴インジェクタ７からの吸気行程前期での燃料噴射における燃料噴射量と、内燃機関１の点火時期をノッキングが生じない限界まで進角させたときの同点火時期（ノック限界点火時期）との関係を図４に示す。この図から、上記吸気行程前期での燃料噴射量を多くするほどピストン１３の頂部が効果的に冷却され、それによってノック限界点火時期が進角することが分かる。また、図５は、直噴インジェクタ７からの吸気行程前期での燃料噴射が有るときと無いときとでの機関負荷の変化に対するノック限界点火時期の変化の傾向の違いを示している。この図における直噴インジェクタ７からの吸気行程前期での燃料噴射が有るときのノック限界点火時期（実線）と無いときノック限界点火時期（二点鎖線）との比較から、吸気行程前期での燃料噴射を行うことでノック限界点火時期を進角できることが分かる。そして、このようにノック限界点火時期を進角させることにより、内燃機関１の運転領域が高負荷寄りの領域にあるとき、ノック限界点火時期が内燃機関１において出力トルクを最大とすることの可能な点火時期（ＭＢＴ）に近づけられる。なお、このＭＢＴは、図中に破線で示されている。
　次に、本実施形態の燃料噴射制御装置の動作について説明する。
　同装置では、内燃機関１における要求燃料噴射量Ｑfin が得られるよう直噴インジェクタ７及びポート噴射インジェクタ６から燃料を噴射する際、次のように直噴インジェクタ７及びポート噴射インジェクタ６が駆動される。すなわち、直噴インジェクタ７からの吸気行程後期及び吸気行程前期での燃料噴射に関する目標燃料噴射量Ｑｄ２，Ｑｄ３をそれぞれ機関運転状態に応じた要求値に設定する。具体的には、直噴インジェクタ７における吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射のうち、優先度の高い方の燃料噴射における目標燃料噴射量を機関運転状態に応じた要求値に設定し、その後に優先度の低い方の燃料噴射量における目標燃料噴射量を機関運転状態に応じた要求値に設定する。そして、このように設定された上記各燃料噴射毎の目標燃料噴射量が得られるよう、それら目標燃料噴射量Ｑｄ２，Ｑｄ３に基づいて直噴インジェクタ７が駆動される。
　この場合、直噴インジェクタ７からの上記各燃料噴射のうち、そのときの機関運転状態のもとで優先度の高い燃料噴射から順に、同燃料噴射での目標燃料噴射量を可能な限り同燃料噴射による効果の得られる値（要求値）となるように機関運転状態に基づいて設定することが可能になる。このように設定された各燃料噴射毎の目標燃料噴射量が得られるよう直噴インジェクタ７を駆動することで、上記各燃料噴射によるそれぞれの効果を可能な限り併せて得ることができ、それによって機関性能を最大限に引き出すことができる。
　ところで、直噴インジェクタ７からの吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射に関するそれぞれの目標燃料噴射量Ｑｄ２，Ｑｄ３の合計値が上記要求燃料噴射量Ｑfin に満たない可能性もある。この場合、直噴インジェクタ７からの吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射によっては、要求燃料噴射量Ｑfin 分の燃料を噴射しきれなくなる。しかし、このときには要求燃料噴射量Ｑfin 分の燃料のうち、上記直噴インジェクタ７からの各燃料噴射によっては噴射しきれない分の燃料量がポート噴射インジェクタ６からの燃料噴射における目標燃料噴射量Ｑｐに設定される。そして、このように設定された目標燃料噴射量Ｑｐが得られるよう、その目標燃料噴射量Ｑｐに基づくポート噴射インジェクタ６の駆動が行われる。
　ここで、直噴インジェクタ７からの吸気行程後期での燃料噴射では、それによって筒内の気流を強めて燃料と空気との混合を促進することができるものの、燃料噴射量が仮に目標燃料噴射量Ｑｄ２を越えて過度に多くなったとすると、かえって燃料の燃焼に悪影響を及ぼすおそれがある。また、直噴インジェクタ７からの吸気行程前期での燃料噴射では、噴射燃料の気化潜熱によってピストン１３の頂部を冷却して筒内の温度上昇、ひいてはノッキングの発生を抑制できるものの、燃料噴射量が仮に目標燃料噴射量Ｑｄ３を越えて過度に多くなったとすると、筒内の温度が下がりすぎて燃料の燃焼に悪影響を及ぼすおそれがある。
　こうしたことを考慮して、要求燃料噴射量Ｑfin 分の燃料のうち、直噴インジェクタ７からの吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射によって噴射しきれない分の燃料は、ポート噴射インジェクタ６からの燃料噴射によって噴射される。このため、要求燃料噴射量Ｑfin を得るために、吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射において各燃料噴射量が目標燃料噴射量を越えて多くなり、それらが燃料の燃焼に悪影響を及ぼすことを抑制できる。また、吸気行程後期での燃料噴射における燃料噴射量が目標燃料噴射量Ｑｄ２とされることで、同燃料噴射による筒内での気流の強化を実現することができる。それに加えて、吸気行程前期での燃料噴射における燃料噴射量が目標燃料噴射量Ｑｄ３とされることで、同燃料噴射によりピストン１３の頂部を適度に冷却し、その冷却を通じてノッキングの発生を抑制することができる。
　次に、直噴インジェクタ７での各燃料噴射毎の目標燃料噴射量Ｑｄ２，Ｑｄ３、並びにポート噴射インジェクタ６での燃料噴射における目標燃料噴射量Ｑｐの算出について、噴射量算出ルーチンを示す図６のフローチャートを参照して説明する。この噴射量算出ルーチンは、電子制御装置１６を通じて所定クランク角毎の角度割り込みにて周期的に実行される。
　同ルーチンにおいては、まず機関回転速度及び機関負荷といった機関運転状態に基づき内燃機関１の要求燃料噴射量Ｑfin が求められ（Ｓ１０１）、その後に次の（Ａ）～（Ｃ）の処理が実行される。（Ａ）直噴インジェクタ７からの吸気行程後期での燃料噴射における目標燃料噴射量Ｑｄ２を設定するための処理（Ｓ１０２～Ｓ１０６）。（Ｂ）吸気行程前期での燃料噴射における目標燃料噴射量Ｑｄ３を設定するための処理（Ｓ１０７～Ｓ１１２）。（Ｃ）ポート噴射インジェクタ６からの燃料噴射における目標燃料噴射量Ｑｐを設定するための処理（Ｓ１１３、Ｓ１１４）。
　そして、上記（Ａ）～（Ｃ）の処理は、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順で行われる。このときの処理を実施する電子制御装置１６は、目標燃料噴射量Ｑｄ２，Ｑｄ３，Ｑｐの設定を行う設定部として機能する。なお、直噴インジェクタ７での各燃料噴射に関係する上記（Ａ）及び（Ｂ）の処理が上記の順で行われるのは、上記各燃料噴射のうち内燃機関１の点火時期に近いものほど燃料噴射量の違いによる燃料への着火の影響が大きくなり、その関係から上記各燃料噴射のうち内燃機関１の点火時期に近いものほど優先度が高くなるためである。
　以下、上記（Ａ）～（Ｃ）の処理について詳しく説明する。
　上記（Ａ）の処理では、まず機関回転速度及び機関負荷といった機関運転状態、並びに直噴圧に基づき、直噴インジェクタ７における吸気行程後期での燃料噴射量を、そのときの機関運転状態にとって最適な値（上記要求値）とするための後期噴射期間ｄ２が算出される（Ｓ１０２）。そして、上記後期噴射期間ｄ２に直噴圧を乗算することで目標燃料噴射量Ｑｄ２が算出される（Ｓ１０３）。その後、目標燃料噴射量Ｑｄ２が要求燃料噴射量Ｑfin 以下であるか否かが判断される（Ｓ１０４）。ここで肯定判定であればＳ１０３で算出された目標燃料噴射量Ｑｄ２が維持される（Ｓ１０５）。一方、否定判定であれば、上記目標燃料噴射量Ｑｄ２が要求燃料噴射量Ｑfin に置き換えられる（Ｓ１０６）。
　上記（Ｂ）の処理では、まず要求燃料噴射量Ｑfin から上記（Ａ）の処理で設定された目標燃料噴射量Ｑｄ２を減算した値である残量Ｑ１が算出される（Ｓ１０７）。その後、直噴インジェクタ７における吸気行程前期での燃料噴射量を、そのときの機関運転状態にとって最適な値（上記要求値）とするための前期噴射期間ｄ３が算出される（Ｓ１０８）。そして、上記前期噴射期間ｄ３に直噴圧を乗算することで目標燃料噴射量Ｑｄ３が算出される（Ｓ１０９）。その後、目標燃料噴射量Ｑｄ３が残量Ｑ１以下であるか否かが判断される（Ｓ１１０）。ここで肯定判定であればＳ１０９で算出された目標燃料噴射量Ｑｄ３が維持される（Ｓ１１１）。一方、否定判定であれば、上記目標燃料噴射量Ｑｄ３が残量Ｑ１に置き換えられる（Ｓ１１２）。
　上記（Ｃ）の処理では、まず残量Ｑ１から上記（Ｂ）の処理で設定された目標燃料噴射量Ｑｄ３を減算した値である残量Ｑ２が算出され（Ｓ１１３）、その残量Ｑ２がポート噴射インジェクタ６での燃料噴射における目標燃料噴射量Ｑｐとして設定される（Ｓ１１４）。
　次に、噴射量算出ルーチンにおけるＳ１０２（図６）の後期噴射期間ｄ２の算出について、後期噴射期間算出ルーチンを示す図７のフローチャートを参照して詳しく説明する。この後期噴射期間算出ルーチンは、上記Ｓ１０２に進む毎に電子制御装置１６を通じて実行される。
　同ルーチンにおいては、機関回転速度及び機関負荷に基づきマップを参照して後期噴射期間ｄ２が算出される（Ｓ３０１）。こうして算出された後期噴射期間ｄ２は、噴射された燃料により筒内の気流を強化することができ、且つ、可能な限り噴射される燃料の量が少なくなるよう、例えば図８に示すように機関負荷が大きくなるほど且つ機関回転速度が高くなるほど大きい値になる。更に、同後期噴射期間ｄ２は、その最大値を越えて大きくならないようガードされる。
　次に、噴射量算出ルーチンにおけるＳ１０８（図６）の前期噴射期間ｄ３の算出について、前期噴射期間算出ルーチンを示す図９のフローチャートを参照して詳しく説明する。この前期噴射期間算出ルーチンは、上記Ｓ１０８に進む毎に電子制御装置１６を通じて実行される。
　同ルーチンでの前期噴射期間ｄ３の算出は、ＭＢＴ、最終点火時期Ｅ、最終点火時期Ｉ、及び最大値αに基づき、次の式「ｄ３＝α・（ＭＢＴ－Ｅ）／（Ｉ－Ｅ）　　　…（１）」を用いて行われる。この式（１）におけるＭＢＴは、内燃機関１において出力トルクを最大とすることの可能な点火時期である。上記最終点火時期Ｅは、直噴インジェクタ７からの吸気行程前期での燃料噴射を行わない状況下での内燃機関１の点火時期の最適値である。上記最終点火時期Ｉは、上記吸気行程前期での燃料噴射を最大限に行って内燃機関１でのノッキングを抑制した状況下での同機関１の点火時期の最適値である。これら最終点火時期Ｅ，Ｉは、機関負荷の変化に対し、例えば図１０（ａ）に示すように変化する。また、上記最大値αは、上記吸気行程前期での燃料噴射を最大限に行ったときの燃料噴射期間である。
　前期噴射期間算出ルーチンにおける前期噴射期間ｄ３を算出する処理（Ｓ４０１～Ｓ４０７）では、まず上記ＭＢＴが機関回転速度及び機関負荷に基づいて算出される（Ｓ４０１）。その後、直噴インジェクタ７からの吸気行程前期での燃料噴射を行わない状況下での内燃機関１の点火時期の基準値である基本点火時期が、機関回転速度及び機関負荷といった機関運転状態に基づいて算出される（Ｓ４０２）。更に、その基本点火時期に対し、内燃機関１でのノッキングの有無に基づく補正（ＫＣＳ補正）、内燃機関１の冷却水の温度に基づく補正、及び吸気バルブ２６のバルブタイミングに基づく補正など各種の補正を加えることにより、上記最終点火時期Ｅが算出される（Ｓ４０３）。また、直噴インジェクタ７からの吸気行程前期での燃料噴射を最大限に行って内燃機関１のノック限界を進角側に引き上げた状況下での同機関１の点火時期の基準値である基本点火時期も、機関回転速度及び機関負荷といった機関運転状態に基づいて算出される（Ｓ４０４）。更に、その基本点火時期に対し、ＫＣＳ補正、内燃機関１の冷却水の温度に基づく補正、及び吸気バルブ２６のバルブタイミングに基づく補正など各種の補正を加えることにより、上記最終点火時期Ｉが算出される（Ｓ４０５）。上記のように最終点火時期Ｅ及び最終点火時期Ｉが算出された後、上記最大値αが機関回転速度及び機関負荷といった機関運転状態に基づいて算出される（Ｓ４０６）。そして、ＭＢＴ、最終点火時期Ｅ、最終点火時期Ｉ、及び最大値αに基づき、式（１）を用いて、前期噴射期間ｄ３が算出される（Ｓ４０７）。
　Ｓ４０７で前期噴射期間ｄ３が算出されたときには、同前期噴射期間ｄ３がその最大値を越えて大きくならないようガードされる。その後、上記前期噴射期間ｄ３が「０」未満であるか否かが判断される（Ｓ４０８）。ここで肯定判定であれば、前期噴射期間ｄ３が「０」に設定される（Ｓ４０９）。ちなみに、図１０（ａ）に示すように、この例では内燃機関１の低負荷運転領域で最終点火時期ＥがＭＢＴよりも進角側の値（大きい値）となるとき、式（１）を用いて算出される前期噴射期間ｄ３が「０」未満になる。このようなとき、Ｓ４０８及びＳ４０９の処理を通じて前期噴射期間ｄ３が「０」に設定される。
　次に、機関負荷の変化に対する内燃機関１での燃料噴射態様の変化の一例について、図１０を参照して説明する。
　図１０（ｂ）において、領域ＡＲ２では直噴インジェクタ７からの吸気行程後期での燃料噴射が行われ、領域ＡＲ３では直噴インジェクタ７からの吸気行程前期での燃料噴射が行われる。また、領域ＡＲ４ではポート噴射インジェクタ６からの燃料噴射が行われる。同図から分かるように、上記領域ＡＲ２は、機関負荷の変化範囲全体に亘って存在している。また、上記領域ＡＲ３は、機関負荷が所定値ＫＬ１よりも大きくなる負荷領域、すなわち最終点火時期ＥがＭＢＴよりも遅角側の値（小さい値）になる負荷領域に存在している。
　機関負荷が最小値であるときには、直噴インジェクタ７からの吸気行程後期での目標燃料噴射量Ｑｄ２分の燃料噴射が行われ、それによって要求燃料噴射量Ｑfin が得られるようになる。その後、機関負荷が最小値に対し大きくなると、その機関負荷が所定値ＫＬ１に達するまでは、直噴インジェクタ７からの吸気行程後期での目標燃料噴射量Ｑｄ２分の燃料噴射、及びポート噴射インジェクタ６からの目標燃料噴射量Ｑｐ分の燃料噴射が行われ、それによって要求燃料噴射量Ｑfin が得られるようになる。
　そして、機関負荷が所定値ＫＬ１よりも大きくなると、その機関負荷が所定値ＫＬ２に達するまでは、直噴インジェクタ７からの吸気行程後期での目標燃料噴射量Ｑｄ２分の燃料噴射、及び吸気行程前期での目標燃料噴射量Ｑｄ３分の燃料噴射が行われる一方、ポート噴射インジェクタ６からの目標燃料噴射量Ｑｐ分の燃料噴射も行われる。これらの燃料噴射によって要求燃料噴射量Ｑfin が得られるようになる。更に、機関負荷が所定値ＫＬ２よりも大きくなると、直噴インジェクタ７からの吸気行程後期での目標燃料噴射量Ｑｄ２分の燃料噴射、及び吸気行程前期での目標燃料噴射量Ｑｄ３分の燃料噴射が行われ、これらの燃料噴射によって要求燃料噴射量Ｑfin が得られるようになる。
　図１０（ｂ）に示されるように、この例では直噴インジェクタ７からの吸気行程前期での燃料噴射における目標燃料噴射量Ｑｄ３は、機関負荷が増大するほど大きい値に設定される。これにより、機関負荷の増大に伴って筒内の温度が高くなって内燃機関１でのノッキングが発生しやすくなる傾向があるとしても、上記機関負荷の増大に伴う上記目標燃料噴射量Ｑｄ３の増大により、その目標燃料噴射量Ｑｄ３分の吸気行程前期での燃料噴射によりピストン１３の頂部の冷却が効果的に行われるようになる。その結果、筒内の温度が上昇しにくくなってノッキングが発生しにくくなるため、内燃機関１の点火時期をＭＢＴに向けて進角させることが可能になり、その点火時期の進角を通じて内燃機関１の出力トルクを増大させることができる。
　次に、内燃機関１の点火時期制御に用いられる点火時期指令値Ｋの算出について、点火時期算出ルーチンを示す図１１のフローチャートを参照して説明する。この点火時期算出ルーチンは、電子制御装置１６を通じて、例えば所定クランク角毎の角度割り込みにて周期的に実行される。
　同ルーチンにおいては、まず前期噴射期間算出ルーチン（図９）のＳ４０１、Ｓ４０３、Ｓ４０５、Ｓ４０６と同様に、ＭＢＴ、最終点火時期Ｅ、最終点火時期Ｉ、及び最大値αが算出される（Ｓ５０１）。こうして算出された最終点火時期Ｅ、最終点火時期Ｉ、及び最大値α、並びに前期噴射期間算出ルーチンのＳ４０７で算出された前期噴射期間ｄ３に基づき、上記点火時期指令値Ｋが次の式「Ｋ＝Ｅ＋（Ｉ－Ｅ）・（ｄ３／α）　　　（３）」を用いて算出される（Ｓ５０２）。その後、算出された点火時期指令値Ｋが上記ＭＢＴよりも進角側の値（大きい値）であるか否かが判断される（Ｓ５０３）。ここで肯定判定であれば点火時期指令値ＫがＭＢＴに置き換えられ（Ｓ５０４）、否定判定であれば点火時期指令値Ｋが維持される（Ｓ５０５）。
　以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
　（１）内燃機関１における要求燃料噴射量Ｑfin が得られるよう直噴インジェクタ７及びポート噴射インジェクタ６から燃料を噴射する際、次のように直噴インジェクタ７が駆動される。すなわち、直噴インジェクタ７における吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射のうち、優先度の高い方の燃料噴射における目標燃料噴射量が機関運転状態に応じた要求値に設定された後、優先度の低い方の燃料噴射における目標燃料噴射量が機関運転状態に応じた要求値に設定される。そして、このように設定された上記各燃料噴射毎の目標燃料噴射量が得られるように直噴インジェクタ７が駆動される。この場合、直噴インジェクタ７からの上記各燃料噴射のうち、そのときの機関運転状態のもとで優先度の高い燃料噴射から順に、同燃料噴射での目標燃料噴射量を可能な限り同燃料噴射による効果の得られる値（上記要求値）となるように機関運転状態に基づいて設定することが可能になる。このように設定された各燃料噴射毎の目標燃料噴射量Ｑｄ２，Ｑｄ３が得られるよう直噴インジェクタ７を駆動することで、上記各燃料噴射によるそれぞれの効果を可能な限り併せて得ることができ、それによって機関性能を最大限に引き出すことができる。　（２）上記目標燃料噴射量Ｑｄ２，Ｑｄ３の合計値が要求燃料噴射量Ｑfin に満たないときには、その満たない分の燃料量がポート噴射インジェクタ６からの燃料噴射における目標燃料噴射量Ｑｐに設定される。そして、このように設定された目標燃料噴射量Ｑｐが得られるよう、その目標燃料噴射量Ｑｐに基づいてポート噴射インジェクタ６が駆動される。これにより、要求燃料噴射量Ｑfin 分の燃料のうち、吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射によって噴射しきれない分の燃料が、ポート噴射インジェクタ６からの燃料噴射によって噴射される。このため、要求燃料噴射量Ｑfin を得るために、吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射において各燃料噴射量が目標燃料噴射量を越えて多くなり、それらが燃料の燃焼に悪影響を及ぼすことを抑制できる。また、吸気行程後期での燃料噴射における燃料噴射量が目標燃料噴射量Ｑｄ２とされることで、同燃料噴射による筒内での気流の強化を実現することができる。それに加えて、吸気行程前期での燃料噴射における燃料噴射量が目標燃料噴射量Ｑｄ３とされることで、同燃料噴射によりピストン１３の頂部を適度に冷却し、その冷却を通じてノッキングの発生を抑制することができる。
　（３）直噴インジェクタ７からの吸気行程前期での燃料噴射における目標燃料噴射量Ｑｄ３は、機関負荷が増大するほど大きい値に設定される。これにより、機関負荷の増大に伴って筒内の温度が高くなって内燃機関１でのノッキングが発生しやすくなる傾向があるとしても、上記機関負荷の増大に伴う上記目標燃料噴射量Ｑｄ３の増大により、その目標燃料噴射量Ｑｄ３分の吸気行程前期での燃料噴射によりピストン１３の頂部の冷却が効果的に行われるようになる。その結果、筒内の温度が上昇しにくくなってノッキングが発生しにくくなるため、内燃機関１の点火時期をＭＢＴに向けて進角させることが可能になり、その点火時期の進角を通じて内燃機関１の出力トルクを増大させることができる。
　なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
　・直噴インジェクタ７からの各燃料噴射の優先度を内燃機関１の運転状態などに応じて適宜変更してもよい。
　・ポート噴射インジェクタ６のない内燃機関に本発明を適用してもよい。この場合も、直噴インジェクタ７からの各燃料噴射、すなわち吸気行程後期での燃料噴射、及び吸気行程前期での燃料噴射における目標燃料噴射量Ｑｄ２，Ｑｄ３の設定のうち、上記吸気行程後期での燃料噴射における目標燃料噴射量Ｑｄ２の設定が行われた後、上記吸気行程前期での燃料噴射における目標燃料噴射量Ｑｄ３の設定が行われる。また、この場合において各目標燃料噴射量Ｑｄ２，Ｑｄ３の合計値が要求燃料噴射量Ｑfin に満たないときには、その満たない分の燃料量を吸気行程前期での燃料噴射によって直噴インジェクタ７から噴射させることが好ましい。こうした吸気行程前期での直噴インジェクタ７からの燃料噴射により、要求燃料噴射量Ｑfin 分の燃料のうち、直噴インジェクタ７からの吸気行程後期での燃料噴射によっては噴射しきれない分の燃料が、吸気行程前期での直噴インジェクタ７からの燃料噴射を通じて筒内に噴射される。
　このように直噴インジェクタ７からの燃料噴射を行うことで、要求燃料噴射量Ｑfin を得るために吸気行程後期での燃料噴射における燃料噴射量が目標燃料噴射量Ｑｄ２を越えて多くなり、それが燃料の燃焼に悪影響を及ぼすことを抑制できる。また、吸気行程後期での燃料噴射における燃料噴射量が目標燃料噴射量Ｑｄ２とされることで、同燃料噴射による筒内での気流の強化を実現することができる。
　なお、こうした直噴インジェクタ７の燃料噴射態様については、上記実施形態のように直噴インジェクタ７とポート噴射インジェクタ６とを備える内燃機関１に採用することも可能である。
　１…内燃機関、２…吸気通路、２ａ…吸気ポート、３…燃焼室、４…スロットルバルブ、５…アクセルペダル、６…ポート噴射インジェクタ、７…直噴インジェクタ、８…燃料タンク、９…フィードポンプ、１０…高圧燃料ポンプ、１２…点火プラグ、１３…ピストン、１４…クランクシャフト、１５…排気通路、１６…電子制御装置、１７…アクセルポジションセンサ、１８…スロットルポジションセンサ、１９…エアフローメータ、２０…クランクポジションセンサ、２１…カムポジションセンサ、２２…水温センサ、２３…第１圧力センサ、２４…第２圧力センサ、２５…吸気カムシャフト、２６…吸気バルブ、２７…排気カムシャフト、２８…排気バルブ、２９…バルブタイミング可変機構、３０…ノックセンサ、３１…低圧燃料配管、３２…プレッシャレギュレータ、３３…高圧燃料配管。

Claims (4)

  1. 　内燃機関の吸気行程後期及び吸気行程前期に同機関の筒内に対し燃料を噴射することの可能な直噴インジェクタを備え、機関運転状態に基づき求められる要求燃料噴射量の少なくとも一部が得られるように前記直噴インジェクタからの燃料噴射を行う内燃機関の燃料噴射制御装置において、
    　前記直噴インジェクタからの前記吸気行程後期での燃料噴射に関する目標燃料噴射量を機関運転状態に応じた要求値に設定し、前記吸気行程後期での前記直噴インジェクタからの目標燃料噴射量分の燃料噴射を行うに当たり、前記要求燃料噴射量分の燃料のうち前記吸気行程後期での前記直噴インジェクタからの燃料噴射によっては噴射しきれない分の燃料を前記吸気行程前期にて前記直噴インジェクタから噴射する
    ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  2. 　内燃機関の吸気行程後期及び吸気行程前期に同機関の筒内に対し燃料を噴射可能な直噴インジェクタと、内燃機関の吸気ポートに向けて燃料を噴射可能なポート噴射インジェクタとを備え、機関運転状態に基づき求められる要求燃料噴射量が得られるように前記直噴インジェクタ及び前記ポート噴射インジェクタからの燃料噴射を行う内燃機関の燃料噴射制御装置において、
    　前記直噴インジェクタからの前記吸気行程後期及び前記吸気行程前期での燃料噴射に関する目標燃料噴射量をそれぞれ機関運転状態に応じた要求値に設定し、前記吸気行程後期での前記直噴インジェクタからの目標燃料噴射量分の燃料噴射、及び前記吸気行程前期での前記直噴インジェクタからの目標燃料噴射量分の燃料噴射を行うに当たり、前記要求燃料噴射量分の燃料のうち前記吸気行程後期、及び前記吸気行程前期での前記直噴インジェクタからの燃料噴射によっては噴射しきれない分の燃料を前記ポート噴射インジェクタから噴射する
    　ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  3. 　内燃機関の吸気行程後期及び吸気行程前期に同機関の筒内に対し燃料を噴射することの可能な直噴インジェクタを備え、機関運転状態に基づき求められる要求燃料噴射量の少なくとも一部が得られるように前記直噴インジェクタからの燃料噴射を行う内燃機関の燃料噴射制御装置において、
    　前記直噴インジェクタにおける前記吸気行程後期での燃料噴射、及び前記吸気行程前期での燃料噴射のうち、優先度の高い方の燃料噴射における目標燃料噴射量を機関運転状態に応じた要求値に設定し、その後に優先度の低い方の燃料噴射における目標燃料噴射量を機関運転状態に応じた要求値に/設定する設定部と、
    　前記設定部により設定された各燃料噴射毎の目標燃料噴射量に基づいて前記吸気行程後期及び吸気行程前期での前記直噴インジェクタからの燃料噴射を行う駆動部と、
    　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。
  4. 　前記吸気行程前期での燃料噴射における目標燃料噴射量は、機関負荷が増大するほど大きい値に設定される
    　請求項２又は３記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
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