WO2016084187A1 - 内燃機関の燃料噴射制御装置および燃料噴射制御方法 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射制御装置および燃料噴射制御方法 Download PDF

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    • F02D2200/0414—Air temperature

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection control for an internal combustion engine that includes, as a fuel supply device, an in-cylinder injection fuel injection valve that injects fuel into a combustion chamber, and a port injection fuel injection valve that injects fuel into an intake port.
  • the present invention relates to an apparatus and a fuel injection control method.
  • Patent Document 1 An internal combustion engine including an in-cylinder injection fuel injection valve that injects fuel into a combustion chamber and a port injection fuel injection valve that injects fuel into an intake port has already been disclosed in Patent Document 1 and the like.
  • Patent Document 1 although it is assumed that alcohol-mixed fuel is used, it is disclosed that the temperature of the intake valve is estimated and the ratio of port injection is increased when the estimated intake valve temperature is low. Yes.
  • a fuel injection control device or a fuel injection control method for an internal combustion engine includes: an in-cylinder injection fuel injection valve that injects fuel into a combustion chamber; and a port injection fuel injection valve that injects fuel into an intake port.
  • the temperature of the valve head of the intake valve is detected or estimated, and the higher the intake valve temperature, the higher the proportion of the injection amount of the port injection fuel injection valve in the total fuel injection amount.
  • FIG. 1 shows a system configuration of an automotive internal combustion engine 1 to which the present invention is applied.
  • the internal combustion engine 1 is a spark ignition internal combustion engine of, for example, a four-stroke cycle.
  • a pair of intake valves 4 and a pair of exhaust valves 5 are disposed on the ceiling wall surface of the combustion chamber 3.
  • a spark plug 6 is disposed at the center surrounded by the exhaust valve 5.
  • a cylinder injection fuel injection valve 8 that directly injects fuel into the combustion chamber 3 is disposed below the intake port 7 that is opened and closed by the intake valve 4.
  • the intake port 7 is provided with a port injection fuel injection valve 9 for injecting fuel toward the intake valve 4 in the intake port 7 for each cylinder.
  • These in-cylinder injection fuel injection valve 8 and port injection fuel injection valve 9 are both electromagnetic or piezoelectric injection valves that are opened when a drive pulse signal is applied. An amount of fuel that is substantially proportional to the pulse width is injected.
  • An electronically controlled throttle valve 14 whose opening degree is controlled by a control signal from the engine controller 13 is interposed on the upstream side of the collector portion 12 of the intake passage 11 connected to the intake port 7.
  • an air flow meter 15 for detecting the amount of intake air is disposed.
  • the collector unit 12 is provided with an intake air temperature sensor 26 that detects the intake air temperature.
  • the intake air temperature sensor 26 can also be arranged at other positions in the intake system such as in the vicinity of the air flow meter 15.
  • a catalyst device 19 made of a three-way catalyst is interposed in the exhaust passage 18 connected to the exhaust port 17, and an air-fuel ratio sensor 20 for detecting the air-fuel ratio is arranged upstream thereof.
  • the engine controller 13 includes a crank angle sensor 21 for detecting the engine rotational speed, a water temperature sensor 22 for detecting the cooling water temperature, and a driver. Detection signals of sensors such as an accelerator opening sensor 23 for detecting the amount of depression of the operated accelerator pedal and a vehicle speed sensor 24 for detecting the vehicle speed are input. Based on these detection signals, the engine controller 13 optimally controls the fuel injection amount and injection timing by the fuel injection valves 8 and 9, the ignition timing by the spark plug 6, the opening of the throttle valve 14, and the like.
  • the injection amount ratio between in-cylinder injection by the in-cylinder fuel injection valve 8 and port injection by the port injection fuel injection valve 9 is mainly determined by the engine controller 13 mainly by the temperature of the valve head 4a of the intake valve 4 (more preferably The temperature is controlled according to the temperature of the back surface of the valve head 4a facing the intake port 7.
  • FIG. 2 shows the characteristics of the ratio of each injection amount in the total injection amount (that is, the sum of the in-cylinder injection amount and the port injection injection amount) with the intake valve temperature as the horizontal axis.
  • “GDI” means in-cylinder injection by the in-cylinder injection fuel injection valve 8
  • “MPI” means port injection by the port injection fuel injection valve 9.
  • the temperature of the valve head 4a of the intake valve 4 may be detected directly by some means, but the intake air temperature detected by the intake temperature sensor 26, the cooling water temperature detected by the water temperature sensor 22, the engine speed, the engine load ( For example, the temperature of the valve head 4a can be estimated based on the total fuel injection amount or the intake air amount).
  • an intake valve temperature map that assigns the intake valve temperature (valve head temperature) in a thermal equilibrium state using the intake air temperature, cooling water temperature, engine speed, and engine load as parameters is created in advance, and it corresponds to each current parameter. It is possible to sequentially estimate the intake valve temperature that changes according to the warm-up state and the engine operating condition by sequentially obtaining the intake valve temperature in the thermal equilibrium state and giving a delay due to an appropriate time constant with respect to the temperature change. it can.
  • the injection amount ratio of in-cylinder injection is 100% (that is, the total required fuel amount is the in-cylinder injection fuel injection valve 8).
  • the injection amount ratio of the port injection is 100% (that is, the entire required fuel amount is injected from the port injection fuel injection valve 9).
  • temperature T1 and temperature T2 it has the characteristic that the injection quantity ratio of port injection becomes high, so that intake valve temperature is high.
  • the engine controller 13 determines the required injection amount of the in-cylinder injection fuel injection valve 8 and the injection amount of the port injection fuel injection valve 9 in accordance with the characteristics shown in FIG. Then, in-cylinder injection and port injection are executed at the fuel injection timing suitable for each.
  • the injection timing is basically set so that the injection from the port injection fuel injection valve 9 is completed during the exhaust stroke when the intake valve 4 is closed.
  • the in-cylinder injection from the valve 8 is basically set so that the injection is completed during the intake stroke, assuming homogeneous combustion.
  • the fuel vaporization can be promoted by setting the port injection ratio high. That is, in the intake port injection, the fuel is injected toward the valve head 4a of the intake valve 4, so that at least a part of the fuel spray collides with the valve head 4a of the intake valve 4 and temporarily closes the valve head. It adheres to the back surface of 4a.
  • the temperature of the intake valve 4 is high, the collided fuel is quickly vaporized. Accordingly, by increasing the intake port injection rate as the temperature of the valve head 4a of the intake valve 4 is higher, the fuel can be vaporized by effectively using the heat of the intake valve 4, and the cylinder finally generated in the cylinder The inner wall flow is reduced.
  • step 1 operation conditions including parameters such as the intake air temperature and the cooling water temperature described above are detected.
  • step 2 the temperature of the valve head 4a of the intake valve 4 is estimated based on the detected parameter.
  • step 3 based on the estimated intake valve temperature, the injection amount ratio between port injection and in-cylinder injection is determined according to the characteristics shown in FIG. Then, the process proceeds to step 4 where fuel injection is performed from the port injection fuel injection valve 9 and the in-cylinder injection fuel injection valve 8 respectively.
  • the injection amount ratio is determined only from the intake valve temperature, but further, the combustion chamber wall temperature (for example, the temperature of the inner wall surface of the cylinder 31 or the temperature of the crown surface 32a of the piston 32).
  • the injection amount ratio may be determined based on two parameters of the temperature of the valve head 4a of the intake valve 4 and the combustion chamber wall temperature.
  • the combustion chamber wall temperature may be detected directly by some means, but, similarly to the intake valve temperature, the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 26, the cooling water temperature detected by the water temperature sensor 22, the engine speed, the engine load
  • the combustion chamber wall temperature (for example, the temperature of the inner wall surface of the cylinder 31 or the temperature of the crown surface 32a of the piston 32) can be estimated based on (for example, the total fuel injection amount or the intake air amount). For example, a combustion chamber wall temperature map in which the combustion chamber wall temperature in the thermal equilibrium state is assigned in advance using the intake air temperature, the cooling water temperature, the engine rotation speed, and the engine load as parameters is created in advance.
  • the combustion chamber wall temperature that varies depending on the warm-up state and the engine operating conditions can be sequentially estimated by sequentially obtaining the combustion chamber wall temperature and giving a delay due to an appropriate time constant with respect to the temperature change.
  • the intake valve temperature and the combustion chamber wall temperature have different temperatures in the thermal equilibrium state with respect to the same parameter (cooling water temperature or the like), and also have different time constants. Therefore, for example, the estimated intake valve temperature and combustion chamber wall temperature change with different characteristics with respect to the progress of warm-up after a cold start and changes in engine operating conditions.
  • FIG. 3 shows the characteristics of the injection amount ratio between the port injection and the in-cylinder injection that are set using the intake valve temperature (valve head temperature) and the combustion chamber wall temperature estimated as described above as parameters.
  • the engine controller 13 includes a control map having characteristics as shown in FIG. 3, and the injection amount ratio of both is determined based on the control map.
  • the injection amount ratio of both is shown in the form of the injection amount ratio of the port injection in the total injection amount (that is, the sum of the in-cylinder injection amount and the port injection injection amount).
  • At least part of the fuel spray injected from the in-cylinder injection fuel injection valve 8 as in-cylinder injection collides with the combustion chamber wall, that is, the inner wall surface of the cylinder 31 or the crown surface 32a of the piston 32, and temporarily adheres.
  • the combustion chamber wall that is, the inner wall surface of the cylinder 31 or the crown surface 32a of the piston 32. Therefore, by determining the injection amount ratio in consideration of the combustion chamber wall temperature in addition to the intake valve temperature as described above, fuel vaporization can be more effectively ensured and unburned HC and exhaust particulates can be suppressed. .
  • the port injection ratio is 100% and 0% as in FIG. 2.
  • the port injection ratio in the lower right area of FIG. Is 100%, and in the upper left area of the figure, the port injection ratio is 0%.
  • the injection amount ratio of the port injection is 0, and when the combustion chamber wall temperature is equal to or higher than the second predetermined temperature, the port injection is similarly performed.
  • the quantity ratio is zero. Therefore, when the intake valve temperature is extremely low, the entire amount of required fuel is supplied as in-cylinder injection, and the occurrence of fuel wall flow in the intake valve 4 is prevented. Thereby, deterioration of exhaust emission can be minimized.
  • FIG. 4 shows another example of the characteristics of the injection amount ratio between the port injection and the in-cylinder injection set with the intake valve temperature (valve head temperature) and the combustion chamber wall temperature as parameters.
  • This example basically has the same characteristics as in FIG. 3, but in the upper right area of the figure where the intake valve temperature is high and the combustion chamber wall temperature is high, the injection amount ratio of port injection in the total injection amount Is an intermediate value rather than zero. That is, in the upper left area of the figure, the port injection ratio is 0%, but the port injection ratio increases toward the upper right of the figure and becomes an intermediate injection ratio.
  • This region corresponds to a high load region (for example, full load region) of the internal combustion engine 1, and when the total fuel injection amount necessary for the high load cannot be supplied only by the in-cylinder fuel injection valve 8, Insufficient injection amount due to in-cylinder injection is supplied by port injection. Therefore, in this case, in-cylinder injection and port injection are used together even under conditions where both the intake valve temperature and the combustion chamber wall temperature are high.
  • step 11 operation conditions including parameters such as the intake air temperature and the cooling water temperature described above are detected.
  • step 12 the temperature of the valve head 4a of the intake valve 4 is estimated based on the detected parameter.
  • step 13 the combustion chamber wall temperature is estimated based on the detected parameter.
  • step 14 based on the estimated intake valve temperature and combustion chamber wall temperature, the injection amount ratio between the port injection and the in-cylinder injection is determined according to the characteristics shown in FIG. Then, the process proceeds to step 15 where fuel injection is performed from the port injection fuel injection valve 9 and the in-cylinder injection fuel injection valve 8 respectively.
  • FIGS. 7A, 7B, and 7C a relatively lean air-fuel mixture is formed in the cylinder by the port injection during the exhaust stroke and the cylinder injection during the intake stroke. After that, a part of the fuel is injected toward the crown surface 32a of the piston 32 during the compression stroke, so that an ignitable air-fuel mixture is formed around the spark plug 6.
  • the injection pulse indicated by the symbol Inj1 is the port injection during the exhaust stroke
  • the injection pulse indicated by the symbol Inj2 is the in-cylinder injection during the intake stroke.
  • the injection pulse indicated by the symbol Inj3 is in-cylinder injection during the compression stroke.
  • the injection amount ratio between the port injection Inj1 in the exhaust stroke and the in-cylinder injection Inj2 in the intake stroke for forming an initial relatively lean air-fuel mixture in the cylinder is as described above. Similar to each embodiment, based on the intake valve temperature (valve head temperature) (see FIG. 2), or based on the intake valve temperature (valve head temperature) and the combustion chamber wall temperature (FIGS. 3 to 4). Control). For example, when the injection amount ratio between the two is set based on the intake valve temperature as in FIG. 2 and the intake valve temperature is lower than the first temperature T1, as shown in FIG. The formation is performed only by the in-cylinder injection Inj2 during the intake stroke.
  • the entire injection amount necessary for the initial air-fuel mixture formation is given by the in-cylinder injection.
  • the intake valve temperature is higher than the second temperature T2, as shown in FIG. 7C, the initial air-fuel mixture formation is performed only by the port injection Inj1 during the exhaust stroke. That is, the entire injection amount necessary for the initial gas mixture formation is given by the port injection.
  • the first temperature T1 and the second temperature T2 as shown in FIG. 7B, the initial mixing is performed by both the port injection Inj1 during the exhaust stroke and the in-cylinder injection Inj2 during the intake stroke.
  • the injection amount ratio of the port injection Inj1 increases as the intake valve temperature increases.
  • FIG. 7 is for explaining the change in the injection amount ratio according to the intake valve temperature, and the magnitude of the injection amount is not necessarily drawn accurately.
  • the valve head of the intake valve 4 is increased by increasing the injection amount ratio of the port injection Inj1 as the intake valve temperature increases. Vaporization can be promoted by effectively using the heat of 4a.
  • the estimation of the temperature of the valve head 4a of the intake valve 4 and the estimation of the combustion chamber wall temperature are not limited to the methods described above, and may be estimated by other methods.

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Abstract

　内燃機関（１）は筒内噴射用燃料噴射弁（８）とポート噴射用燃料噴射弁（９）とを有し、主に吸気弁（４）の弁頭部（４ａ）の温度に応じて両者の噴射量割合が制御される。吸気弁（４）の温度と燃焼室壁温度とをパラメータとして、吸気弁温度が高いほどポート噴射の噴射量割合が高くなり、かつ燃焼室壁温度が低いほどポート噴射の噴射量割合が高くなる。吸気弁（４）の弁頭部（４ａ）の熱により燃料の気化が促進され、壁流が少なくなるので、排気エミッションが改善される。

Description

内燃機関の燃料噴射制御装置および燃料噴射制御方法
　この発明は、燃料供給装置として、燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁と、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射用燃料噴射弁と、を備えてなる内燃機関の燃料噴射制御装置および燃料噴射制御方法に関する。
　燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁と、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射用燃料噴射弁と、を備えてなる内燃機関が、特許文献１などに既に開示されている。特許文献１においては、アルコール混合燃料の使用を前提としたものではあるが、吸気弁の温度を推定し、この推定した吸気弁温度が低いときにポート噴射の割合を増加することが開示されている。
　しかしながら、このように吸気弁温度が低いときにポート噴射の割合を増加する構成では、吸気ポート内に噴射された燃料噴霧の多くが吸気弁の弁頭部に付着して液膜となり、燃料壁流となって筒内に流れ込むこととなるので、未燃ＨＣや粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）の排出量が増加する。
特開２０１０－６５５６８号公報
　この発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置ないし燃料噴射制御方法は、燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁と、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射用燃料噴射弁と、を備えた内燃機関において、
　吸気弁の弁頭部の温度を検出ないし推定し、この吸気弁温度が高いほど、総燃料噴射量の中に占めるポート噴射用燃料噴射弁の噴射量の割合を高くする。
　ポート噴射用燃料噴射弁から吸気ポート内に噴射された燃料の少なくとも一部は、吸気弁の弁頭部に衝突する。この吸気弁の温度とりわけ弁頭部の温度が高いほど燃料の気化が促進されるため、ポート噴射により良好な混合気性状が得られる。
この発明の一実施例に係る制御装置のシステム構成を示す構成説明図。 吸気弁温度に対する噴射量割合の特性を示した特性図。 吸気弁温度と燃焼室壁温度とをパラメータとした噴射量割合の特性を示した特性図。 吸気弁温度と燃焼室壁温度とをパラメータとした噴射量割合の特性の第２の例を示した特性図。 図２の例に対応する制御の流れを示すフローチャート。 図３および図４の例に対応する制御の流れを示すフローチャート。 成層燃焼モードを有する場合の噴射制御を示すタイムチャート。
　以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、この発明が適用された自動車用内燃機関１のシステム構成を示している。この内燃機関１は、例えば４ストロークサイクルの火花点火内燃機関であって、燃焼室３の天井壁面に、一対の吸気弁４および一対の排気弁５が配置されているとともに、これらの吸気弁４および排気弁５に囲まれた中央部に点火プラグ６が配置されている。
　上記吸気弁４によって開閉される吸気ポート７の下方には、燃焼室３内に燃料を直接に噴射する筒内噴射用燃料噴射弁８が配置されている。また吸気ポート７には、吸気ポート７内で吸気弁４へ向けて燃料を噴射するポート噴射用燃料噴射弁９が各気筒毎に配置されている。これらの筒内噴射用燃料噴射弁８およびポート噴射用燃料噴射弁９は、いずれも駆動パルス信号が印加されることによって開弁する電磁式ないし圧電式の噴射弁であって、駆動パルス信号のパルス幅に実質的に比例した量の燃料を噴射する。
　上記吸気ポート７に接続された吸気通路１１のコレクタ部１２上流側には、エンジンコントローラ１３からの制御信号によって開度が制御される電子制御型スロットルバルブ１４が介装されており、その上流側に、吸入空気量を検出するエアフロメータ１５が配設されている。上記コレクタ部１２には、吸気温度を検出する吸気温度センサ２６が配置されている。なお、吸気温度センサ２６は、エアフロメータ１５近傍など吸気系における他の位置に配置することも可能である。
　また、排気ポート１７に接続された排気通路１８には、三元触媒からなる触媒装置１９が介装されており、その上流側に、空燃比を検出する空燃比センサ２０が配置されている。
　上記エンジンコントローラ１３には、上記のエアフロメータ１５、空燃比センサ２０、吸気温度センサ２６のほか、機関回転速度を検出するためのクランク角センサ２１、冷却水温を検出する水温センサ２２、運転者により操作されるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ２３、車速を検出する車速センサ２４、等のセンサ類の検出信号が入力されている。エンジンコントローラ１３は、これらの検出信号に基づき、燃料噴射弁８，９による燃料噴射量および噴射時期、点火プラグ６による点火時期、スロットルバルブ１４の開度、等を最適に制御している。
　筒内噴射用燃料噴射弁８による筒内噴射とポート噴射用燃料噴射弁９によるポート噴射の噴射量割合は、エンジンコントローラ１３により、主に吸気弁４の弁頭部４ａの温度（より望ましくは吸気ポート７に面する弁頭部４ａの裏面の温度）に応じて制御される。図２は、吸気弁温度を横軸として、総噴射量（つまり筒内噴射噴射量とポート噴射噴射量との和）に占める各々の噴射量の割合の特性を示している。なお、図２等において、「ＧＤＩ」は筒内噴射用燃料噴射弁８による筒内噴射を意味し、「ＭＰＩ」はポート噴射用燃料噴射弁９によるポート噴射を意味している。
　吸気弁４の弁頭部４ａの温度は、何らかの手段により直接に検出してもよいが、吸気温度センサ２６が検出した吸気温度、水温センサ２２が検出した冷却水温、機関回転速度、機関負荷（例えば総燃料噴射量あるいは吸入空気量）、などに基づいて、弁頭部４ａの温度を推定することが可能である。例えば、吸気温度、冷却水温、機関回転速度、機関負荷、をパラメータとして熱平衡状態における吸気弁温度（弁頭部温度）を割り付けた吸気弁温度マップを予め作成しておき、現在の各パラメータに対応する熱平衡状態での吸気弁温度を逐次求めた上で、温度変化に対する適宜な時定数による遅れを与えることで、暖機状態や機関運転条件に応じて変化する吸気弁温度を逐次推定することができる。
　図２に示すように、この実施例においては、吸気弁温度が温度Ｔ１よりも低い領域では筒内噴射の噴射量割合が１００％（つまり要求燃料量の全量が筒内噴射用燃料噴射弁８から噴射される）であり、吸気弁温度が温度Ｔ２よりも高い領域ではポート噴射の噴射量割合が１００％（つまり要求燃料量の全量がポート噴射用燃料噴射弁９から噴射される）である。そして、温度Ｔ１と温度Ｔ２との間では、吸気弁温度が高いほどポート噴射の噴射量割合が高くなる特性を有している。
　エンジンコントローラ１３は、図２のような特性に沿って、必要な筒内噴射用燃料噴射弁８の噴射量とポート噴射用燃料噴射弁９の噴射量とを決定する。そして、各々に適した燃料噴射時期において筒内噴射およびポート噴射を実行する。
　なお、噴射時期としては、基本的に、ポート噴射用燃料噴射弁９からのポート噴射については吸気弁４が閉じている排気行程中に噴射が完了するように設定され、筒内噴射用燃料噴射弁８からの筒内噴射については、均質燃焼を前提とする場合には、基本的に、吸気行程中に噴射が完了するように設定される。
　このように吸気弁４の弁頭部４ａの温度が高いときにポート噴射の割合を高く設定することにより、燃料の気化促進が図れる。つまり、吸気ポート噴射では、吸気弁４の弁頭部４ａへ向けて燃料が噴射されるので、燃料噴霧の少なくとも一部は吸気弁４の弁頭部４ａに衝突し、一時的に弁頭部４ａの裏面に付着する。ここで、吸気弁４の温度が高いと、衝突した燃料は速やかに気化する。従って、吸気弁４の弁頭部４ａの温度が高いほど吸気ポート噴射の割合を高くすることで、吸気弁４の熱を有効に利用した燃料の気化が図れ、最終的に筒内に生じる筒内壁流が少なくなる。これにより、筒内壁流に起因した未燃ＨＣや排気微粒子（いわゆるＰＭないしＰＮ）の生成が抑制される。なお、吸気弁４の弁頭部４ａの温度が高い状態では、周囲の吸気ポート７の内壁面の温度も同様に高くなっているので、吸気ポート７内壁面での燃料の気化も図れる。
　図５に示すフローチャートは、図２の例に対応した制御の処理の流れを示している。ステップ１では、上述した吸気温度や冷却水温等のパラメータを含む運転条件の検出を行う。ステップ２では、検出したパラメータに基づき、吸気弁４の弁頭部４ａの温度を推定する。ステップ３では、推定した吸気弁温度に基づき、図２の特性に従って、ポート噴射と筒内噴射との噴射量割合を決定する。そして、ステップ４へ進み、ポート噴射用燃料噴射弁９と筒内噴射用燃料噴射弁８とからそれぞれ燃料噴射を行う。
　次に、上記の図２の例では、吸気弁温度のみから噴射量割合を決定しているが、さらに、燃焼室壁温度（例えばシリンダ３１内壁面の温度やピストン３２の冠面３２ａの温度）を考慮して、吸気弁４の弁頭部４ａの温度と燃焼室壁温度との２つのパラメータに基づいて噴射量割合を決定するようにしてもよい。
　燃焼室壁温度は、何らかの手段により直接に検出してもよいが、吸気弁温度と同様に、吸気温度センサ２６が検出した吸気温度、水温センサ２２が検出した冷却水温、機関回転速度、機関負荷（例えば総燃料噴射量あるいは吸入空気量）、などに基づいて、燃焼室壁温度（例えばシリンダ３１内壁面の温度やピストン３２の冠面３２ａの温度）を推定することが可能である。例えば、吸気温度、冷却水温、機関回転速度、機関負荷、をパラメータとして熱平衡状態における燃焼室壁温度を割り付けた燃焼室壁温度マップを予め作成しておき、現在の各パラメータに対応する熱平衡状態での燃焼室壁温度を逐次求めた上で、温度変化に対する適宜な時定数による遅れを与えることで、暖機状態や機関運転条件に応じて変化する燃焼室壁温度を逐次推定することができる。なお、吸気弁温度と燃焼室壁温度とでは、同一のパラメータ（冷却水温等）に対する熱平衡状態での温度は異なり、また時定数もそれぞれ異なるものとなる。従って、例えば冷間始動後の暖機の進行や機関運転条件の変化に対して、各々推定された吸気弁温度および燃焼室壁温度はそれぞれ異なる特性でもって変化する。
　図３は、このようにして各々推定される吸気弁温度（弁頭部温度）と燃焼室壁温度とをパラメータとして設定されるポート噴射と筒内噴射との噴射量割合の特性を示している。例えば、エンジンコントローラ１３は、図３のような特性の制御マップを備えており、この制御マップに基づいて、両者の噴射量割合が決定される。
　図３では、両者の噴射量割合を、総噴射量（つまり筒内噴射噴射量とポート噴射噴射量との和）に占めるポート噴射の噴射量割合の形で示しているが、この図３に示すように、この実施例においては、吸気弁温度が高いほどポート噴射の噴射量割合が高くなり、かつ燃焼室壁温度が低いほどポート噴射の噴射量割合が高くなる。従って、吸気弁温度が高くかつ燃焼室壁温度が低い図右下の領域ほどポート噴射の噴射量割合が高くなり、吸気弁温度が低くかつ燃焼室壁温度が高い図左下の領域ではポート噴射の噴射量割合が低くなる。
　筒内噴射として筒内噴射用燃料噴射弁８から噴射される燃料噴霧は、燃焼室壁つまりシリンダ３１内壁面やピストン３２の冠面３２ａに少なくとも一部が衝突し、一時的に付着する。ここでこれらの燃焼室壁温度が低いと、燃料付着が生じやすくなり、未燃ＨＣや排気微粒子の要因となる。従って、上記のように吸気弁温度に加えて燃焼室壁温度を考慮して噴射量割合を決定することで、燃料の気化をより効果的に確保でき、未燃ＨＣや排気微粒子の抑制が図れる。
　なお、この図３の例でも、図２と同様に、ポート噴射の噴射量割合が１００％の領域および０％の領域を有しており、例えば図右下の領域ではポート噴射の噴射量割合が１００％、図左上の領域ではポート噴射の噴射量割合が０％となる。特に、図３から明らかなように、吸気弁温度が所定温度以下のときにはポート噴射の噴射量割合が０であり、また燃焼室壁温度が第２の所定温度以上のときには同様にポート噴射の噴射量割合が０である。従って、吸気弁温度が極端に低いときは必要な燃料の全量が筒内噴射として供給され、吸気弁４における燃料壁流の発生が防止される。これにより、排気エミッションの悪化を最小限に抑制できる。
　図４は、吸気弁温度（弁頭部温度）と燃焼室壁温度とをパラメータとして設定されるポート噴射と筒内噴射との噴射量割合の特性の他の例を示している。この例では、基本的には図３と同様の特性を有しているが、吸気弁温度が高くかつ燃焼室壁温度が高い図右上の領域において、総噴射量に占めるポート噴射の噴射量割合が０ではなく中間的な値となっている。つまり図左上の領域は、ポート噴射の噴射量割合が０％であるが、図右上へ向かうに従ってポート噴射の噴射量割合が増加し、中間的な噴射量割合となる。当該領域は内燃機関１の高負荷領域（例えば全負荷領域）に相当しており、高負荷に必要な総燃料噴射量を筒内噴射用燃料噴射弁８のみで供給することができない場合に、筒内噴射による噴射量の不足分をポート噴射により供給する。そのため、この場合には、吸気弁温度と燃焼室壁温度の双方が高い条件下でも、筒内噴射とポート噴射とが併用される形となる。
　図６に示すフローチャートは、図３および図４の例に対応した制御の処理の流れを示している。ステップ１１では、上述した吸気温度や冷却水温等のパラメータを含む運転条件の検出を行う。ステップ１２では、検出したパラメータに基づき、吸気弁４の弁頭部４ａの温度を推定する。ステップ１３では、同じく検出したパラメータに基づき、燃焼室壁温度を推定する。ステップ１４では、推定した吸気弁温度と燃焼室壁温度とに基づき、図３もしくは図４の特性に従って、ポート噴射と筒内噴射との噴射量割合を決定する。そして、ステップ１５へ進み、ポート噴射用燃料噴射弁９と筒内噴射用燃料噴射弁８とからそれぞれ燃料噴射を行う。
　次に、図７に基づいて、一部燃料を圧縮行程中に噴射する成層燃焼モードの際の制御について説明する。この成層燃焼モードは、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、排気行程中のポート噴射および吸気行程中の筒内噴射によって筒内に比較的希薄な混合気を形成した後、一部燃料を圧縮行程中にピストン３２の冠面３２ａに向けて噴射することによって、点火プラグ６周辺に着火可能な混合気塊を形成するようにしたものである。図において、符号Ｉｎｊ１で示す噴射パルスが排気行程中のポート噴射であり、符号Ｉｎｊ２で示す噴射パルスが吸気行程中の筒内噴射である。符号Ｉｎｊ３で示す噴射パルスが圧縮行程中の筒内噴射である。
　このような成層燃焼モードにおいては、初期の比較的希薄な混合気を筒内に形成するための排気行程中のポート噴射Ｉｎｊ１と吸気行程中の筒内噴射Ｉｎｊ２との噴射量割合が、前述した各実施例と同様に、吸気弁温度（弁頭部温度）に基づいて（図２参照）、あるいは吸気弁温度（弁頭部温度）と燃焼室壁温度とに基づいて（図３ないし図４参照）、制御される。例えば、図２と同様に吸気弁温度に基づいて両者の噴射量割合が設定され、吸気弁温度が第１の温度Ｔ１よりも低いときには、図７（ａ）に示すように、初期の混合気形成が、吸気行程中の筒内噴射Ｉｎｊ２のみによって行われる。つまり、初期の混合気形成に必要な噴射量の全量が筒内噴射によって与えられる。また吸気弁温度が第２の温度Ｔ２よりも高いときには、図７（ｃ）に示すように、初期の混合気形成が、排気行程中のポート噴射Ｉｎｊ１のみによって行われる。つまり、初期の混合気形成に必要な噴射量の全量がポート噴射によって与えられる。そして、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との間では、図７（ｂ）に示すように、排気行程中のポート噴射Ｉｎｊ１および吸気行程中の筒内噴射Ｉｎｊ２の双方によって初期の混合気形成が行われ、特に、吸気弁温度が高いほどポート噴射Ｉｎｊ１の噴射量割合が高くなる特性を有している。なお、図７は、吸気弁温度に応じた噴射量割合の変化を説明するためのものであり、噴射量の大小は必ずしも正確に描かれていない。
　このように一部燃料を圧縮行程中に筒内噴射Ｉｎｊ３として噴射する成層燃焼モードにおいても、吸気弁温度が高いほどポート噴射Ｉｎｊ１の噴射量割合を高くすることで、吸気弁４の弁頭部４ａの熱を有効利用した気化の促進が図れる。
　以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、吸気弁４の弁頭部４ａの温度の推定ならびに燃焼室壁温度の推定は、上述した手法に限らず、他の手法によって推定するようにしてもよい。

Claims (8)

  1. 　燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁と、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射用燃料噴射弁と、を備えた内燃機関において、
    　吸気弁の弁頭部の温度を検出ないし推定し、この吸気弁温度が高いほど、総燃料噴射量の中に占めるポート噴射用燃料噴射弁の噴射量の割合を高くする、内燃機関の燃料噴射制御装置。
  2. 　さらに燃焼室壁温度を検出ないし推定し、この燃焼室壁温度が低いほど、上記ポート噴射用燃料噴射弁の噴射量の割合を高くする、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  3. 　吸気弁温度と燃焼室壁温度とをパラメータとしてポート噴射と筒内噴射との噴射量割合を予め設定した制御マップを有し、
    　この制御マップに基づいて、吸気弁温度と燃焼室壁温度とに対応した噴射量割合に制御する、請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  4. 　吸気弁温度が所定温度以下のときにはポート噴射の噴射量割合を０とする請求項１～３のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  5. 　燃焼室壁温度が第２の所定温度以上のときにはポート噴射の噴射量割合を０とする請求項２または３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  6. 　吸気弁温度が高くかつ燃焼室壁温度が高い所定の領域では、必要な総燃料噴射量に対する筒内噴射による噴射量の不足分をポート噴射により供給する、請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  7. 　一部の燃料を圧縮行程中に筒内噴射用燃料噴射弁から噴射する成層燃焼モードを有し、
    　この成層燃焼モードにおいては、
    　ポート噴射用燃料噴射弁の噴射量と吸気行程中における筒内噴射用燃料噴射弁からの噴射量との和の中に占めるポート噴射用燃料噴射弁の噴射量の割合が、上記のように吸気弁温度、あるいは、吸気弁温度および燃焼室壁温度、に応じて制御される、請求項１～６のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  8. 　燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁と、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射用燃料噴射弁と、を備えた内燃機関において、
    　吸気弁の弁頭部の温度を検出ないし推定し、この吸気弁温度が高いほど、総燃料噴射量の中に占めるポート噴射用燃料噴射弁の噴射量の割合を高くする、内燃機関の燃料噴射制御方法。
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