JP2006258023A - Internal combustion engine control device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the production of PM in an internal combustion engine which has an cylinder injector and an intake passage injector for sharing fuel injection with each other, when advancing a timing for the intake stroke injection of the cylinder injector. <P>SOLUTION: An engine ECU executes a program which includes a step (S100) of controlling VVT to increase valve overlap, a step (S200) of advancing an injection timing for the cylinder injector, a step (S300) of calculating a fuel deposition amount A for a piston, a step (S600) of advancing an injection starting timing for the cylinder injector to establish a combustion optimizing condition and injecting fuel in an intake stroke to reach a critical deposition amount when the fuel deposition amount A is the critical deposition amount or greater (NO in S400), and a step (S800) of injecting ΔQd from the intake passage injector. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、筒内に向けて燃料を噴射する第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）と吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関の制御装置に関し、特に、可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構と記載する場合がある）によりバルブオーバラップによりポンピングロスを低下させるときに、吸気行程にて第１の燃料噴射手段から噴射された際に発生する問題点を回避する技術に関する。   The present invention provides first fuel injection means (in-cylinder injector) for injecting fuel into the cylinder and second fuel injection means (intake passage injection) for injecting fuel into the intake passage or intake port. In particular, when a pumping loss is reduced by valve overlap by a variable valve timing mechanism (hereinafter, sometimes referred to as a VVT (Variable Valve Timing) mechanism). The present invention relates to a technique for avoiding problems that occur when fuel is injected from a first fuel injection means in an intake stroke.

機関燃焼室内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）と、機関吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）とを具備し、機関負荷が予め定められた設定負荷よりも低いときには吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止するとともに機関負荷が設定負荷よりも高いときには吸気通路噴射用インジェクタから燃料を噴射するようにした内燃機関が公知である。この内燃機関では両燃料噴射弁から噴射される燃料の合計である全噴射量が機関負荷の関数として予め定められており、この全噴射量は機関負荷が高くなるほど増大せしめられる。   A first fuel injection valve (in-cylinder injector) for injecting fuel into the engine combustion chamber, and a second fuel injection valve (intake path injection injector) for injecting fuel into the engine intake passage; The fuel injection from the intake passage injector is stopped when the engine load is lower than a predetermined set load, and the fuel is injected from the intake passage injector when the engine load is higher than the set load. Such internal combustion engines are known. In this internal combustion engine, a total injection amount, which is the sum of fuels injected from both fuel injection valves, is predetermined as a function of the engine load, and this total injection amount is increased as the engine load increases.

筒内噴射用インジェクタは、直接に内燃機関の燃焼室に開口するように装着され、内燃機関駆動型の燃料ポンプで加圧した燃料を直接に筒内に噴射する。この内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタは、圧縮行程の後期に燃料を噴射して気筒内の混合気の混合状態を精密に制御することにより、燃費の向上等を図るようにしている。しかしながら、このような筒内噴射用インジェクタは、気筒内に燃料を直接噴射するようにしている関係から、特に機関冷間時において以下のような不都合が生じることがある。   The in-cylinder injector is mounted so as to open directly into the combustion chamber of the internal combustion engine, and injects fuel pressurized by an internal combustion engine-driven fuel pump directly into the cylinder. The in-cylinder injector that directly injects fuel into the cylinder of the internal combustion engine injects fuel at the latter stage of the compression stroke to precisely control the mixture state of the air-fuel mixture in the cylinder, thereby improving fuel efficiency. I try to figure it out. However, such an in-cylinder injector may inconvenience the following in particular when the engine is cold, because the fuel is directly injected into the cylinder.

すなわち、機関冷間時にあっては、気筒内における燃料の霧化が促進され難いために、噴射燃料が機関ピストンの頂面（ピストン頂面）や気筒内周面（シリンダ内周面（ボア））に多量に付着してしまう傾向がある。このため、機関冷間時において通常は、燃料噴射時期を吸気行程中に設定し（吸気行程噴射）、燃料噴射からその点火までの期間を極力長く確保して、噴射燃料の霧化を促進するようにしている。ただし、こうした吸気行程噴射を行なうようにしても、上記燃料付着を完全に解消することは困難であり、一部の燃料については燃焼に供されることなく、機関燃焼後も付着したまま気筒内に残留した状態になる。   That is, when the engine is cold, the atomization of fuel in the cylinder is difficult to promote, so the injected fuel is injected into the top surface of the engine piston (piston top surface) or the cylinder inner peripheral surface (cylinder inner peripheral surface (bore)). ) Tends to adhere in large quantities. For this reason, normally, when the engine is cold, the fuel injection timing is set during the intake stroke (intake stroke injection), and the period from fuel injection to ignition is secured as long as possible to promote atomization of the injected fuel. I am doing so. However, even if such an intake stroke injection is performed, it is difficult to completely eliminate the above-mentioned fuel adhesion, and some fuels are not used for combustion and remain attached even after engine combustion in the cylinder. It remains in the state.

この付着燃料のうち、特にピストン頂面に付着した分は、その後の機関燃焼時に徐々に霧化され、不完全燃焼して気筒内から排出されるようになる。その結果、黒煙や未燃成分（これらをまとめてＰＭ（Particulate Matter）と記載する場合がある）の発生等、排気性状の悪化を招くこととなる。   Of this adhering fuel, the amount adhering to the top surface of the piston, in particular, is gradually atomized during subsequent engine combustion, and incompletely combusted and discharged from the cylinder. As a result, exhaust properties such as black smoke and unburned components (which may be collectively described as PM (Particulate Matter)) are deteriorated.

一方、付着燃料のうち、気筒内周面に付着した分は、機関ピストンの潤滑のために同気筒内周面に付着している潤滑油と混合されるようになる。その結果、燃料による潤滑油の希釈、いわゆる燃料希釈が発生する。そして、燃料により希釈された気筒内の潤滑油は、機関ピストンが上下動するのに伴ってかき落とされ、オイルパンに戻された後、内燃機関の潤滑に供されるようになる。したがって、こうした潤滑油の燃料希釈が頻繁に発生すると、潤滑油全体に混入する燃料の割合が徐々に増大し、やがて内燃機関の潤滑性能についてその低下を招くなどの悪影響を及ぼすこととなる。   On the other hand, of the adhering fuel, the amount adhering to the inner peripheral surface of the cylinder is mixed with the lubricating oil adhering to the inner peripheral surface of the cylinder for lubricating the engine piston. As a result, dilution of the lubricating oil with the fuel, so-called fuel dilution occurs. Then, the lubricating oil in the cylinder diluted with the fuel is scraped off as the engine piston moves up and down, returned to the oil pan, and then used for lubricating the internal combustion engine. Therefore, if the fuel dilution of the lubricating oil frequently occurs, the ratio of the fuel mixed in the entire lubricating oil gradually increases, and eventually adversely affects the lubricating performance of the internal combustion engine.

特開平１０−２９９５３９号公報（特許文献１）は、冷間時に筒内噴射用筒内噴射用インジェクタから吸気行程で燃料が噴射される場合にも、シリンダ壁への燃料付着を抑制してオイルの希釈を防止するとともに、ピストン頂面や燃焼室天井部分への燃料付着も抑制し、エミッションや燃費を改善する、筒内噴射型火花点火式エンジンを開示する。この筒内噴射型火花点火式エンジンは、シリンダボア内のピストンの上方に形成された燃焼室の略中央部に点火プラグを設け、燃焼室の周縁部に筒内噴射用インジェクタを、斜め下方に向けて燃料を噴射するように配置するとともに、ピストンの頂部にキャビティを筒内噴射用インジェクタ側にオフセットした配置で設け、筒内噴射用インジェクタから圧縮行程で燃料を噴射してキャビティを介して点火プラグ周りに混合気を偏在させる成層化状態と、筒内噴射用インジェクタから少なくとも燃料の一部を吸気行程で噴射して混合気を燃焼室全体に拡散させる均一化状態とに変更可能とした筒内噴射式火花点火式エンジンであって、筒内噴射用インジェクタをシリンダ軸線と直交する方向に対して斜め下方４５°以内に指向させるとともに、少なくともエンジンの冷間時に均一化状態とするように筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を制御する制御手段を設けるとともに、少なくともエンジンの冷機時において吸気行程での燃料噴射の開始時期をクランク角で上死点後３０°以降とし、かつ燃料噴射の終了時期を筒内噴射用インジェクタからの噴霧の中心線がキャビティ内に位置する範囲内のクランク角に設定したことを特徴とする。さらに、所定の冷間時に、燃焼室全体の空燃比を略理論空燃比としつつ筒内噴射用インジェクタから吸気行程と圧縮行程とにそれぞれ燃料を噴射する分割噴射を行なわせる。   Japanese Patent Laid-Open No. 10-299539 (Patent Document 1) discloses an oil that suppresses fuel adhesion to the cylinder wall even when fuel is injected from the in-cylinder injector for in-cylinder injection in the intake stroke when cold. An in-cylinder injection type spark ignition engine is disclosed that prevents dilution of the fuel and suppresses fuel adhesion to the top surface of the piston and the ceiling of the combustion chamber to improve emissions and fuel consumption. In this in-cylinder spark-ignition engine, an ignition plug is provided at a substantially central portion of a combustion chamber formed above a piston in a cylinder bore, and an in-cylinder injector is directed obliquely downward at a peripheral portion of the combustion chamber. The cylinder is arranged so that the fuel is injected, and a cavity is provided at the top of the piston so as to be offset from the in-cylinder injector, and the fuel is injected from the in-cylinder injector in the compression stroke, and the spark plug is inserted through the cavity. In-cylinder that can be changed between a stratified state in which the air-fuel mixture is unevenly distributed and a uniform state in which at least a part of the fuel is injected from the in-cylinder injector in the intake stroke and the air-fuel mixture is diffused throughout the combustion chamber An injection-type spark ignition engine, in which an in-cylinder injector is oriented within 45 ° obliquely downward with respect to a direction orthogonal to the cylinder axis, A control means for controlling the fuel injection from the in-cylinder injector is provided so that at least the engine is cold when the engine is cold, and at least the start timing of the fuel injection in the intake stroke when the engine is cold is determined by the crank angle. The fuel injection end time is set to 30 ° or more after top dead center and the crank angle is set so that the center line of the spray from the in-cylinder injector is located in the cavity. Further, during a predetermined cold time, split injection is performed in which fuel is injected from the in-cylinder injector into the intake stroke and the compression stroke, respectively, while the air-fuel ratio of the entire combustion chamber is substantially the stoichiometric air-fuel ratio.

この筒内噴射型火花点火式エンジンによると、レイアウト上の制約等から、筒内噴射用インジェクタの噴射方向がシリンダ軸線と直交する方向に対して斜め下方４５°以内となっているという条件下において、吸気行程での燃料噴射の開始時期をクランク角で上死点後３０°以降としていることによりピストン頂面や燃焼室天井部分への燃料付着が抑制されてＨＣ排出量が低減される一方、燃料噴射の終了時期を筒内噴射用インジェクタからの噴霧の中心線が上記キャビティ内に位置する範囲内のクランク角に設定していることにより、シリンダ壁への燃料付着が抑制され、潤滑用のオイル希釈が抑制される。さらに、所定の冷間時に、燃焼室全体の空燃比を略理論空燃比としつつ筒内噴射用インジェクタから吸気行程と圧縮行程とにそれぞれ燃料を噴射する分割噴射を行なわせるようにしておけば、暖機促進作用が高められるとともに、吸気行程噴射の期間が短縮されて、シリンダ壁への燃料付着の防止等に有利となる。
特開平１０−２９９５３９号公報 According to this in-cylinder spark-ignition engine, due to layout restrictions and the like, under the condition that the injection direction of the in-cylinder injector is within 45 ° obliquely downward with respect to the direction orthogonal to the cylinder axis The fuel injection start timing in the intake stroke is 30 ° or more after the top dead center in the crank angle, so that the fuel adhesion to the piston top surface and the combustion chamber ceiling is suppressed and the HC emission amount is reduced. By setting the end time of fuel injection to the crank angle within the range where the center line of the spray from the in-cylinder injector is located in the cavity, fuel adhesion to the cylinder wall is suppressed, and Oil dilution is suppressed. Furthermore, during a predetermined cold time, if the air-fuel ratio of the entire combustion chamber is substantially the stoichiometric air-fuel ratio, split injection in which fuel is injected from the in-cylinder injector into the intake stroke and the compression stroke, respectively, is performed. The warming-up promoting action is enhanced, and the intake stroke injection period is shortened, which is advantageous in preventing the fuel from adhering to the cylinder wall.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-299539

しかしながら、筒内噴射用インジェクタを用いて冷間時において分割噴射（吸気行程噴射および圧縮行程噴射）すると、上述したように、燃料噴射から点火までの時間が短く、噴射燃料の霧化を促進できないという問題がある。したがって、筒内噴射用インジェクタを用いて、吸気工程と圧縮行程とで分割噴射することでは、問題を解決し得ない。   However, when split injection (intake stroke injection and compression stroke injection) is performed in the cold state using an in-cylinder injector, as described above, the time from fuel injection to ignition is short, and atomization of the injected fuel cannot be promoted. There is a problem. Therefore, the problem cannot be solved by using the in-cylinder injector and performing the divided injection in the intake process and the compression stroke.

特に、ポンピングロスの低減を目的（究極的には燃費の向上が目的）として、ＶＶＴ機構等により吸気バルブと排気バルブとの両方を開いた状態とするバルブオーバラップを設ける場合がある。このような場合においては、バルブオーバラップの拡大により内部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）量が増加して燃焼状態が悪化する傾向となる。このため、早期に燃料を噴射して燃料の霧化の促進を図るとともに混合気の均質性を実現させる（このように燃焼改善を図らなければ、トルク変動が大きくなり、ポンピングロスの低減による燃費向上よりも重大な問題になる）。これには、吸気行程における筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射タイミングを進角側に変更することになる。しかしながら、吸気行程における筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射タイミングを進角側に変更すると、ピストン頂面に燃料噴霧が当たり、進角量が大きくなるほどピストン頂面に当たる燃料量も多くなり、ピストン頂面に当たる燃料量が多くなるほど筒内において発生するＰＭが増大される。   In particular, for the purpose of reducing pumping loss (ultimately for the purpose of improving fuel efficiency), there is a case in which a valve overlap is provided in which both the intake valve and the exhaust valve are opened by a VVT mechanism or the like. In such a case, the internal EGR (Exhaust Gas Recirculation) amount increases due to the expansion of the valve overlap, and the combustion state tends to deteriorate. For this reason, fuel is injected at an early stage to promote atomization of the fuel and achieve the homogeneity of the air-fuel mixture (If the combustion is not improved in this way, torque fluctuation will increase and fuel consumption will be reduced by reducing pumping loss. It ’s more serious than improvement). For this purpose, the fuel injection timing from the in-cylinder injector in the intake stroke is changed to the advance side. However, if the fuel injection timing from the in-cylinder injector in the intake stroke is changed to the advance side, the fuel spray hits the piston top surface, and as the advance angle increases, the amount of fuel that hits the piston top surface increases. As the amount of fuel hitting the surface increases, the PM generated in the cylinder increases.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、筒内に燃料を噴射する第１の燃料噴射手段と吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射手段とで噴射燃料を分担する内燃機関において、ＶＶＴによるバルブオーバラップを大きくしてポンピングロスを低下させるときに、吸気行程において第１の燃料噴射手段から噴射された際に発生する問題点を回避することができる、内燃機関の制御装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object the first fuel injection means for injecting fuel into the cylinder and the second fuel injection means for injecting fuel into the intake passage. In the internal combustion engine that shares the injected fuel with the above, when the valve overlap due to VVT is increased to reduce the pumping loss, the problem that occurs when the fuel is injected from the first fuel injection means in the intake stroke is avoided. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine.

第１の発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備えた内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関に要求される条件に基づいて、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、第1の燃料噴射手段から吸気行程において筒内に噴射された燃料が燃焼室内に付着する度合いを推定するための推定手段とを含む。制御手段は、度合いが大きいと推定された場合には、度合いを抑制するように、かつ内燃機関に要求される性能を満足させるように、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段を制御するための手段を含む。   An internal combustion engine control apparatus according to a first aspect of the present invention includes an internal combustion engine having a first fuel injection means for injecting fuel into a cylinder and a second fuel injection means for injecting fuel into an intake passage. Control the engine. The control device is a control for controlling the fuel injection means so that the fuel is injected by the first fuel injection means and the second fuel injection means based on conditions required for the internal combustion engine. And means for estimating the degree to which the fuel injected into the cylinder during the intake stroke from the first fuel injection means adheres to the combustion chamber. When it is estimated that the degree is large, the control means controls the first fuel injection means and the second fuel injection means so as to suppress the degree and satisfy the performance required for the internal combustion engine. Means for controlling.

第１の発明によると、たとえば内燃機関の冷間時においては第１の燃料噴射手段の一例である筒内噴射用インジェクタを用いて吸気行程で燃料が噴射される。このときに吸気行程の早期に燃料を噴射したほうが、点火までの時間を長くできるので、燃料の霧化向上および混合気の均質性向上に有利である。しかしながら、吸気行程の早期においてはピストンが上死点から下死点に下降し始めるタイミングであるので、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料はピストン頂面やシリンダボア壁面に付着してＰＭ等の発生要因となる。このため、制御手段は、燃料が燃焼室内（ピストン頂面やシリンダボア壁面）に付着する度合いが大きいと推定されると、その度合いを抑制するように、かつ内燃機関に要求される性能を満足させるように、筒内噴射用インジェクタおよび第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）を制御する。たとえば、このとき、制御手段は、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射開始タイミングを進角側に変更するとともにピストン付着度合いが限界値を越えない範囲で吸気行程における筒内噴射用インジェクタからの噴射を行なう。この場合において筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量が不足している場合には吸気通路噴射用インジェクタにより不足燃料を噴射する。このようにすると、燃焼室へ必要な量の燃料を導入でき内燃機関の性能を低下させない。また、燃焼室内（ピストン頂面やシリンダボア壁面）の付着量の度合いを限界値以下にでき、ＰＭの発生を抑制できる。その結果、筒内に燃料を噴射する第１の燃料噴射手段と吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射手段とで噴射燃料を分担する内燃機関において、吸気行程において第１の燃料噴射手段から噴射された際に発生する問題点を回避することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。   According to the first invention, for example, when the internal combustion engine is cold, fuel is injected in the intake stroke using the in-cylinder injector that is an example of the first fuel injection means. At this time, if the fuel is injected at an early stage of the intake stroke, the time until ignition can be increased, which is advantageous in improving the atomization of the fuel and the homogeneity of the air-fuel mixture. However, since the piston starts to descend from the top dead center to the bottom dead center in the early stage of the intake stroke, the fuel injected from the in-cylinder injector adheres to the piston top surface and the cylinder bore wall surface, and the like It becomes a generation factor. For this reason, when it is estimated that the degree of fuel adhering to the combustion chamber (piston top surface or cylinder bore wall surface) is large, the control means suppresses the degree and satisfies the performance required for the internal combustion engine. Thus, the in-cylinder injector and the second fuel injection means (intake passage injector) are controlled. For example, at this time, the control means changes the fuel injection start timing from the in-cylinder injector to the advance side, and the injection from the in-cylinder injector in the intake stroke within a range where the degree of piston adhesion does not exceed the limit value. To do. In this case, when the fuel injection amount from the in-cylinder injector is insufficient, the intake fuel is injected by the intake passage injector. In this way, a necessary amount of fuel can be introduced into the combustion chamber, and the performance of the internal combustion engine is not degraded. In addition, the degree of adhesion in the combustion chamber (piston top surface and cylinder bore wall surface) can be reduced below the limit value, and the generation of PM can be suppressed. As a result, in the internal combustion engine in which the injected fuel is shared by the first fuel injection means for injecting fuel into the cylinder and the second fuel injection means for injecting fuel into the intake passage, the first fuel injection means in the intake stroke It is possible to provide a control device for an internal combustion engine that can avoid the problems that occur when the fuel is injected from the engine.

第２の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、推定手段は、内燃機関の回転数、内燃機関の負荷および第１の燃料噴射手段の噴射タイミングに基づいて、度合いを推定するための手段を含む。   In the control apparatus for an internal combustion engine according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the estimation means is based on the rotational speed of the internal combustion engine, the load of the internal combustion engine, and the injection timing of the first fuel injection means. And means for estimating the degree.

第２の発明によると、吸気行程において筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料が燃焼室内（ピストン頂面やシリンダボア壁面）へ付着する量は、内燃機関の回転数（ピストン降下速度）、内燃機関の負荷（燃料噴射量または燃料噴射時間）および筒内噴射用インジェクタの噴射タイミングにより決定される。このため、これらに基づいて、燃焼室内（ピストン頂面やシリンダボア壁面）に付着する燃料の度合いを推定することができる。   According to the second invention, the amount of fuel injected from the in-cylinder injector during the intake stroke adheres to the combustion chamber (piston top surface or cylinder bore wall surface) is determined by the number of revolutions of the internal combustion engine (piston descending speed), the internal combustion engine This is determined by the load (fuel injection amount or fuel injection time) and the injection timing of the in-cylinder injector. For this reason, based on these, the degree of fuel adhering to the combustion chamber (piston top surface or cylinder bore wall surface) can be estimated.

第３の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、制御手段は、第１の燃料噴射手段の燃料噴射期間を変更して、燃焼室内に付着する燃料の度合いの限界値を越えないように、第１の燃料噴射手段を制御するための手段を含む。   In the control apparatus for an internal combustion engine according to the third invention, in addition to the configuration of the first or second invention, the control means changes the fuel injection period of the first fuel injection means and adheres to the combustion chamber. Means are included for controlling the first fuel injection means so as not to exceed a limit value of the degree of fuel.

第３の発明によると、燃焼室内（ピストン頂面やシリンダボア壁面）に付着する燃料の度合いの限界値を越えない程度に燃料を噴射して、それ以降の燃料噴射を行なわない。すなわち、筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射時間を短くして、燃焼室内（ピストン頂面やシリンダボア壁面）に付着する燃料の度合いが限界値を越えないようにできる。   According to the third invention, the fuel is injected so as not to exceed the limit value of the degree of fuel adhering to the combustion chamber (piston top surface or cylinder bore wall surface), and the subsequent fuel injection is not performed. That is, the fuel injection time by the in-cylinder injector can be shortened so that the degree of fuel adhering to the combustion chamber (piston top surface or cylinder bore wall surface) does not exceed the limit value.

第４の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、制御手段は、第１の燃料噴射手段の燃料噴射制御の変更により、要求燃料噴射量に対して、不足分が生じる場合には、不足分を補うように第２の燃料噴射手段を制御するための手段を含む。   In the control apparatus for an internal combustion engine according to the fourth aspect of the invention, in addition to the configuration of any one of the first to third aspects, the control means is a required fuel injection by changing the fuel injection control of the first fuel injection means. In the case where a shortage occurs with respect to the amount, a means for controlling the second fuel injection means to compensate for the shortage is included.

第４の発明によると、筒内噴射用インジェクタの噴射開始タイミングや噴射時間を変更して、燃焼室内（ピストン頂面やシリンダボア壁面）に付着する燃料の度合いを抑制した場合に、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料量が要求されている燃料量を下回る場合には、吸気通路噴射用インジェクタで不足分を補うので、内燃機関の性能を低下させない。また、吸気通路噴射用インジェクタから噴射された燃料は、吸気通路噴射用インジェクタの位置から燃焼室までの距離が長いこと、噴射開始タイミングから点火までの時間が長いことにより、混合気の均質性は良好であり、良好な燃焼形態を実現できる。   According to the fourth invention, when the injection start timing and the injection time of the in-cylinder injector are changed to suppress the degree of fuel adhering to the combustion chamber (piston top surface or cylinder bore wall surface), When the amount of fuel injected from the injector is less than the required amount of fuel, the shortage is compensated by the intake passage injector, so that the performance of the internal combustion engine is not deteriorated. In addition, the fuel injected from the intake manifold injector has a long distance from the intake manifold injector position to the combustion chamber and a long time from the injection start timing to ignition, so that the homogeneity of the mixture is It is good and can realize a good combustion mode.

第５の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、制御手段は、オーバラップに対応させて、吸気行程における第１の燃料噴射手段による燃料噴射のタイミングを進角側に変更することにより度合いが大きいと推定された場合には、度合いを抑制するように、かつ内燃機関に要求される性能を満足させるように、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段を制御するための手段を含む。   In the control apparatus for an internal combustion engine according to the fifth invention, in addition to the configuration of any one of the first to fourth inventions, the control means uses the first fuel injection means in the intake stroke corresponding to the overlap. When it is estimated that the degree is large by changing the timing of fuel injection to the advance side, the first fuel injection is performed so as to suppress the degree and satisfy the performance required for the internal combustion engine. And means for controlling the second fuel injection means.

第５の発明によると、たとえば、バルブ制御手段の一例であるＶＶＴ機構等により、吸気バルブと排気バルブの両方が開いているオーバラップにより、内燃機関のポンピングロスを低減させることができ、究極的には燃費向上を実現できる。このようなバルブオーバラップにより内部ＥＧＲ量が上昇して燃焼形態が悪化するので、できるだけ早期に吸気行程において燃料を噴射して混合気の均質性を向上させる。このために吸気行程の早期に筒内噴射用インジェクタから燃料を噴射するが、これにより燃料の燃焼室内（ピストン頂面やシリンダボア壁面）付着の度合いが高くなる。このため、筒内噴射用インジェクタから噴射されたエン量の燃焼室内（ピストン頂面やシリンダボア壁面）付着量が限界値を越えない程度までで燃料噴射をやめて、不足分を吸気通路噴射用インジェクタから噴射する。このようにすると、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを有し、ＶＶＴによるバルブオーバラップを大きくしてポンピングロスを低下させるときに、吸気行程において筒内噴射用インジェクタから噴射された際に発生する燃焼室内（ピストン頂面やシリンダボア壁面）への燃料付着によるＰＭの発生等の問題点を回避することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。   According to the fifth aspect of the invention, for example, the VVT mechanism which is an example of the valve control means can reduce the pumping loss of the internal combustion engine by the overlap where both the intake valve and the exhaust valve are open. Can improve fuel efficiency. Since the internal EGR amount increases due to such valve overlap and the combustion mode deteriorates, fuel is injected in the intake stroke as early as possible to improve the homogeneity of the air-fuel mixture. For this reason, the fuel is injected from the in-cylinder injector at an early stage of the intake stroke, which increases the degree of adhesion of the fuel in the combustion chamber (piston top surface and cylinder bore wall surface). Therefore, the fuel injection is stopped until the amount of adhering amount of the combustion chamber (piston top surface or cylinder bore wall surface) adhering from the in-cylinder injector does not exceed the limit value, and the shortage is removed from the intake passage injector. Spray. In this way, when the in-cylinder injector and the intake manifold injector are provided and the valve overlap due to VVT is increased to reduce the pumping loss, the injector is injected from the in-cylinder injector in the intake stroke. It is possible to provide a control device for an internal combustion engine that can avoid problems such as generation of PM due to fuel adhering to a combustion chamber (piston top surface or cylinder bore wall surface) that occurs during the process.

第６の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、第２の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである。   In the control apparatus for an internal combustion engine according to the sixth invention, in addition to the configuration of any one of the first to fifth inventions, the first fuel injection means is an in-cylinder injector, and the second fuel The injection means is an intake passage injector.

第６の発明によると第１の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第２の燃料噴射手段である吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関において、ＶＶＴによるバルブオーバラップを大きくしてポンピングロスを低下させるときに、内燃機関の性能を低下させることなく、吸気行程において筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料が燃焼室内（ピストン頂面やシリンダボア壁面）に付着するという問題点を回避することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, in the internal combustion engine that shares the injected fuel by separately providing the in-cylinder injector that is the first fuel injection means and the intake passage injection injector that is the second fuel injection means, When the valve overlap is increased to reduce the pumping loss, the fuel injected from the in-cylinder injector during the intake stroke enters the combustion chamber (piston top surface or cylinder bore wall surface) without reducing the performance of the internal combustion engine. It is possible to provide a control device for an internal combustion engine that can avoid the problem of adhesion.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

図１に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのような形式のエンジンに限定されるものではなく、Ｖ型６気筒、Ｖ型８気筒、直列６気筒などの形式であってもよく、少なくとも、各気筒毎に筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを有するエンジンであれば、本発明は適用できる。また、以下においては、燃焼室内への燃料付着をピストンへの付着する場合について説明するが、本発明はこれに限定されない。燃焼室内への燃料の付着には、ピストン、ピストン頂面、シリンダボア壁面等の燃焼室内の全ての領域が含まれる。以下においては、その燃焼室内のピストン頂面への燃料付着について説明する。   FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an engine system controlled by an engine ECU (Electronic Control Unit) which is a control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an in-line four-cylinder gasoline engine as an engine. However, the present invention is not limited to such a type of engine, and V-type six-cylinder, V-type eight-cylinder, in-line six-cylinder, etc. The present invention can be applied to any engine that has at least an in-cylinder injector and an intake manifold injector for each cylinder. In the following, the case where the fuel adheres to the combustion chamber adheres to the piston will be described, but the present invention is not limited to this. The adhesion of the fuel into the combustion chamber includes all regions in the combustion chamber such as the piston, the piston top surface, and the cylinder bore wall surface. Below, the fuel adhesion to the piston top surface in the combustion chamber will be described.

図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。   As shown in FIG. 1, the engine 10 includes four cylinders 112, and each cylinder 112 is connected to a common surge tank 30 via a corresponding intake manifold 20. The surge tank 30 is connected to an air cleaner 50 via an intake duct 40, an air flow meter 42 is disposed in the intake duct 40, and a throttle valve 70 driven by an electric motor 60 is disposed. The opening degree of throttle valve 70 is controlled based on the output signal of engine ECU 300 independently of accelerator pedal 100. On the other hand, each cylinder 112 is connected to a common exhaust manifold 80, and this exhaust manifold 80 is connected to a three-way catalytic converter 90.

各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されており、この燃料分配管１３０は燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁１４０を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５０に接続されている。なお、本実施の形態においては、２つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような１個のインジェクタを有する内燃機関であってもよい。   For each cylinder 112, an in-cylinder injector 110 for injecting fuel into the cylinder, and an intake passage injection injector 120 for injecting fuel into the intake port or / and the intake passage. And are provided respectively. These injectors 110 and 120 are controlled based on the output signal of engine ECU 300, respectively. The in-cylinder injectors 110 are connected to a common fuel distribution pipe 130, and this fuel distribution pipe 130 is connected to the fuel distribution pipe 130 through a check valve 140, and is driven by an engine. A high-pressure fuel pump 150 is connected. In the present embodiment, an internal combustion engine in which two injectors are separately provided will be described, but the present invention is not limited to such an internal combustion engine. For example, it may be an internal combustion engine having one injector that has both an in-cylinder injection function and an intake passage injection function.

図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５０の吐出側は電磁スピル弁１５２を介して高圧燃料ポンプ１５０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁１５２の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁１５２が全開にされると、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁１５２はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。   As shown in FIG. 1, the discharge side of the high-pressure fuel pump 150 is connected to the suction side of the high-pressure fuel pump 150 via an electromagnetic spill valve 152. When the amount of fuel supplied from the pump 150 into the fuel distribution pipe 130 is increased and the electromagnetic spill valve 152 is fully opened, the fuel supply from the high pressure fuel pump 150 to the fuel distribution pipe 130 is stopped. ing. Electromagnetic spill valve 152 is controlled based on the output signal of engine ECU 300.

より詳しくは、カムシャフトに取り付けられたカムによりポンププランジャーが上下することにより燃料を加圧する高圧燃料ポンプ１５０における、ポンプ吸入側に設けられた電磁スピル弁１５２を、加圧行程中に閉じるタイミングを、燃料分配管１３０に設けられた燃料圧センサ４００を用いて、エンジンＥＣＵ３００でフィードバック制御することにより、燃料分配管１３０内の燃料圧力（燃圧）が制御される。すなわち、エンジンＥＣＵ３００により電磁スピル弁１５２を制御することにより、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への供給される燃料量および燃料圧力が制御される。   More specifically, the timing for closing the electromagnetic spill valve 152 provided on the pump suction side during the pressurization stroke in the high-pressure fuel pump 150 that pressurizes the fuel by raising and lowering the pump plunger by the cam attached to the camshaft. Is controlled by the engine ECU 300 using a fuel pressure sensor 400 provided in the fuel distribution pipe 130 to control the fuel pressure (fuel pressure) in the fuel distribution pipe 130. That is, by controlling the electromagnetic spill valve 152 by the engine ECU 300, the amount of fuel and the fuel pressure supplied from the high-pressure fuel pump 150 to the fuel distribution pipe 130 are controlled.

一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧燃料ポンプ１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。   On the other hand, each intake passage injector 120 is connected to a common low-pressure fuel distribution pipe 160, and the fuel distribution pipe 160 and the high-pressure fuel pump 150 are connected to a common fuel pressure regulator 170 through an electric motor drive type. The low-pressure fuel pump 180 is connected. Further, the low pressure fuel pump 180 is connected to the fuel tank 200 via a fuel filter 190. The fuel pressure regulator 170 returns a part of the fuel discharged from the low-pressure fuel pump 180 to the fuel tank 200 when the fuel pressure of the fuel discharged from the low-pressure fuel pump 180 becomes higher than a predetermined set fuel pressure. Accordingly, the fuel pressure supplied to the intake manifold injector 120 and the fuel pressure supplied to the high-pressure fuel pump 150 are prevented from becoming higher than the set fuel pressure.

エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ(Read Only Memory)３２０、ＲＡＭ(Random Access Memory)３３０、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。   The engine ECU 300 is composed of a digital computer, and is connected to each other via a bidirectional bus 310, a ROM (Read Only Memory) 320, a RAM (Random Access Memory) 330, a CPU (Central Processing Unit) 340, and an input port 350. And an output port 360.

エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。   The air flow meter 42 generates an output voltage proportional to the amount of intake air, and the output voltage of the air flow meter 42 is input to the input port 350 via the A / D converter 370. A water temperature sensor 380 that generates an output voltage proportional to the engine cooling water temperature is attached to the engine 10, and the output voltage of the water temperature sensor 380 is input to the input port 350 via the A / D converter 390.

燃料分配管１３０には燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。   A fuel pressure sensor 400 that generates an output voltage proportional to the fuel pressure in the fuel distribution pipe 130 is attached to the fuel distribution pipe 130, and the output voltage of the fuel pressure sensor 400 is input via the A / D converter 410. Input to port 350. The exhaust manifold 80 upstream of the three-way catalytic converter 90 is provided with an air-fuel ratio sensor 420 that generates an output voltage proportional to the oxygen concentration in the exhaust gas. The output voltage of the air-fuel ratio sensor 420 is converted into an A / D converter. It is input to the input port 350 via 430.

本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ2センサを用いてもよい。 The air-fuel ratio sensor 420 in the engine system according to the present embodiment is a global air-fuel ratio sensor (linear air-fuel ratio sensor) that generates an output voltage proportional to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned by the engine 10. The air-fuel ratio sensor 420 may be an O 2 sensor that detects whether the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the engine 10 is rich or lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. Good.

アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。   The accelerator pedal 100 is connected to an accelerator opening sensor 440 that generates an output voltage proportional to the depression amount of the accelerator pedal 100, and the output voltage of the accelerator opening sensor 440 is input to the input port 350 via the A / D converter 450. Is input. The input port 350 is connected to a rotational speed sensor 460 that generates an output pulse representing the engine rotational speed. In the ROM 320 of the engine ECU 300, the value of the fuel injection amount and the engine cooling that are set according to the operating state based on the engine load factor and the engine speed obtained by the accelerator opening sensor 440 and the engine speed sensor 460 described above are stored. Correction values based on the water temperature and the like are previously mapped and stored.

図２および図３を参照して、筒内噴射用インジェクタ１１０により吸気行程において燃料を噴射した状態を説明する。   With reference to FIG. 2 and FIG. 3, the state in which the fuel is injected in the intake stroke by the in-cylinder injector 110 will be described.

図２に比べて図３のほうが、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射タイミングが進角側に変更されている。すなわち、図３のほうが、吸気行程におけるより早期に、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料が噴射される。このため、ピストンが上死点から十分に下降していない状態で燃料が噴射され、図３に示すようにピストン頂面に燃料がより多く付着する。   Compared to FIG. 2, the fuel injection timing from the in-cylinder injector 110 is changed to the advance side in FIG. 3. That is, in FIG. 3, the fuel is injected from the in-cylinder injector 110 earlier than in the intake stroke. For this reason, the fuel is injected in a state where the piston is not sufficiently lowered from the top dead center, and more fuel adheres to the top surface of the piston as shown in FIG.

図４に、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射時期と筒内発生ＰＭとの関係を示す。限界付着量以上において、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射開始タイミングが進角側になるほど（予測ＰＭ量が多くなるほど）、筒内に発生するＰＭも多くなるという関係がある。限界付着量までは、大きな問題になるほどには、ＰＭの発生量は多くない。しかしながら、限界付着量を越えると、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射開始タイミングの進角量と筒内発生ＰＭとの関係は正の相関があり、進角させるほど筒内発生ＰＭは多くなる。   FIG. 4 shows the relationship between the injection timing of the in-cylinder injector 110 and the in-cylinder generated PM. Above the limit adhering amount, there is a relationship that as the injection start timing of the in-cylinder injector 110 is advanced (the predicted PM amount increases), the PM generated in the cylinder also increases. Until the limit adhesion amount, the generation amount of PM is not so large that it becomes a big problem. However, when the limit adhesion amount is exceeded, the relationship between the advance amount of the injection start timing of the in-cylinder injector 110 and the in-cylinder generated PM has a positive correlation, and the in-cylinder generated PM increases as the advance is advanced.

一般的に、このように筒内噴射用インジェクタの吸気行程噴射の開始タイミングを進角させるのは、ＶＶＴにより吸気バルブと排気バルブとをオーバラップさせてポンピングロスを低下させて燃費を向上させるときの燃焼形態の悪化を抑制するために行なわれる。バルブオーバラップにより内部ＥＧＲ量が上昇して燃焼形態が悪化するので、できるだけ早期に吸気行程において筒内噴射用インジェクタ１１０により燃料を噴射して混合気の均質性を向上させるようにしている。   In general, the start timing of the intake stroke injection of the in-cylinder injector is advanced in this way when the intake valve and the exhaust valve are overlapped by VVT to reduce the pumping loss and improve the fuel efficiency. This is performed to suppress the deterioration of the combustion form. Since the internal EGR amount is increased by the valve overlap and the combustion mode is deteriorated, fuel is injected by the in-cylinder injector 110 in the intake stroke as early as possible to improve the homogeneity of the air-fuel mixture.

図５を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ３００により実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、図５のフローチャートに示すプログラムは、所定の時間周期Ｔ毎（サイクル毎）に行なわれる。   Referring to FIG. 5, a control structure of a program executed by engine ECU 300 that is the control device for the internal combustion engine according to the present embodiment will be described. Note that the program shown in the flowchart of FIG. 5 is executed every predetermined time period T (cycle).

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、ＶＶＴ機構を用いて、吸気バルブの開タイミングを進角側に変更して、排気バルブの閉タイミングを遅角側に変更して、バルブオーバラップを拡大する。このバルブオーバラップの拡大により、ポンピングロスが減少して最終的には燃費が向上する。   In step (hereinafter, step is abbreviated as S) 100, engine ECU 300 uses the VVT mechanism to change the opening timing of the intake valve to the advance side and the closing timing of the exhaust valve to the retard side. To enlarge the valve overlap. The expansion of the valve overlap reduces the pumping loss and ultimately improves the fuel consumption.

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射開始タイミングを進角側に変更する。これにより、吸気行程の早期の段階で筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料が噴射されて、点火までにより均質な混合気が形成されるので、バルブオーバラップの拡大により増加した内部ＥＧＲ量による燃焼悪化を抑制することができる。   In S200, engine ECU 300 changes the injection start timing of in-cylinder injector 110 to the advance side. Accordingly, fuel is injected from the in-cylinder injector 110 at an early stage of the intake stroke, and a homogeneous air-fuel mixture is formed until ignition. Therefore, combustion deterioration due to the increased internal EGR amount due to the expansion of the valve overlap Can be suppressed.

Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ３００は、ピストンへの燃料付着量Ａを算出する。このとき、ｆを関数として、ピストンへの燃料付着量Ａ＝ｆ（回転数、負荷、噴射開始タイミング）により算出される。なお、回転数はピストンの下降速度、負荷は燃料噴射量または噴射時間に関係する。   In S300, engine ECU 300 calculates fuel adhesion amount A to the piston. At this time, f is used as a function, and the fuel adhesion amount A = f (rotation speed, load, injection start timing) is calculated. The rotational speed is related to the lowering speed of the piston, and the load is related to the fuel injection amount or the injection time.

Ｓ４００にて、エンジンＥＣＵ３００は、ピストンへの燃料付着量Ａが限界付着量よりも小さいか否かを判断する。ピストンへの燃料付着量Ａが限界付着量よりも小さいと（Ｓ４００にてＹＥＳ）、処理はＳ５００へ移される。もしそうでないと（Ｓ４００にてＮＯ）、処理はＳ６００へ移される。   In S400, engine ECU 300 determines whether fuel adhesion amount A to the piston is smaller than the limit adhesion amount. If fuel adhesion amount A to the piston is smaller than the limit adhesion amount (YES in S400), the process proceeds to S500. If not (NO in S400), the process proceeds to S600.

Ｓ５００にて、エンジンＥＣＵ３００は、バルブオーバラップによる内部ＥＧＲ量の増加により悪化した燃焼形態を改善すべく、燃焼最善状態まで筒内噴射用インジェクタ１１０の吸気行程における燃料噴射タイミングを進角側に変更して、要求燃料量Ｑｄを吸気行程において噴射する。その後、処理は終了する。   In S500, engine ECU 300 changes the fuel injection timing in the intake stroke of in-cylinder injector 110 to the advance side to the best combustion state in order to improve the combustion mode that has deteriorated due to the increase in internal EGR amount due to valve overlap. Then, the required fuel amount Qd is injected in the intake stroke. Thereafter, the process ends.

Ｓ６００にて、エンジンＥＣＵ３００は、バルブオーバラップによる内部ＥＧＲ量の増加により悪化した燃焼形態を改善すべく、燃焼最善状態まで筒内噴射用インジェクタ１１０の吸気行程における燃料噴射タイミングを進角側に変更して、限界付着量まで吸気行程において噴射する。このとき、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射時間ＴＡＵｄが短縮されて筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射量が要求燃料量を下回ることになる。   In S600, engine ECU 300 changes the fuel injection timing in the intake stroke of in-cylinder injector 110 to the advance side to the best combustion state in order to improve the combustion mode that has deteriorated due to the increase in the internal EGR amount due to valve overlap. Then, the fuel is injected in the intake stroke up to the limit adhesion amount. At this time, the fuel injection time TAUd of the in-cylinder injector 110 is shortened, and the injection amount from the in-cylinder injector 110 falls below the required fuel amount.

Ｓ７００にて、エンジンＥＣＵ３００は、（ピストンへの燃料付着量Ａ−限界付着量）に対応する燃料量ΔＱｄを算出する。ここで算出される燃料量ΔＱｄは筒内噴射用インジェクタ１１０が吸気行程において噴射した燃料量の不足分である。   In S700, engine ECU 300 calculates a fuel amount ΔQd corresponding to (amount of fuel adhering to piston A−a limit adhering amount). The fuel amount ΔQd calculated here is a shortage of the fuel amount injected by the in-cylinder injector 110 in the intake stroke.

Ｓ８００にて、エンジンＥＣＵ３００は、燃料量ΔＱｄを吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射する。なお、後述するように、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料噴射を分担している場合においては、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の要求燃料量Ｑｐ（分担比率に対応した要求燃料量）に、燃料量ΔＱｄを加算して吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射する。   In S800, engine ECU 300 injects fuel amount ΔQd from intake manifold injector 120. As will be described later, when the fuel injection is shared by the in-cylinder injector 110 and the intake passage injector 120, the required fuel amount Qp (corresponding to the sharing ratio) of the intake passage injector 120 is assigned. The fuel amount ΔQd is added to the required fuel amount), and the fuel is injected from the intake manifold injector 120.

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ３００で制御されるエンジン１０の動作について説明する。   An operation of engine 10 controlled by engine ECU 300 that is the control device according to the present embodiment based on the above-described structure and flowchart will be described.

ポンピングロスを低減させて燃費を向上させるために、ＶＶＴにより吸気バルブと排気バルブのバルブオーバラップが拡大される（Ｓ１００）。内部ＥＧＲ量が増加して燃焼形態が悪化するので、筒内噴射用インジェクタ１１０により吸気行程の早期で燃料を噴射して（噴射開始タイミングを進角側にして）、燃焼形態の悪化を改善する（Ｓ２００）。   In order to reduce the pumping loss and improve the fuel consumption, the valve overlap between the intake valve and the exhaust valve is expanded by VVT (S100). Since the internal EGR amount increases and the combustion mode deteriorates, fuel is injected at an early stage of the intake stroke by the in-cylinder injector 110 (the injection start timing is advanced) to improve the deterioration of the combustion mode. (S200).

筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを進角側に変更した場合における、ピストンへの燃料付着量Ａを、エンジン１０の回転数、負荷および噴射開始タイミングをパラメータとする関数により算出する（Ｓ３００）。なお、関数を用いるのではなく、予め作成されたマップを用いて、ピストンへの燃料付着量Ａを算出するようにしてもよい。   When the fuel injection timing of the in-cylinder injector 110 is changed to the advance side, the fuel adhesion amount A to the piston is calculated by a function having the engine speed, load, and injection start timing as parameters (S300). ). Note that the fuel adhesion amount A to the piston may be calculated using a map created in advance, instead of using a function.

一方、ピストンへの燃料付着量Ａが限界付着量よりも小さいと（Ｓ４００にてＹＥＳ）、燃焼最善状態まで筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射タイミングを進角側に変更して、要求燃料量Ｑｄを筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射する（Ｓ５００）。このときの燃料噴射状態を図６（Ａ）に示す。図６（Ａ）に示すように、要求燃料量Ｑｄの全てが筒内噴射用インジェクタ１１０から吸気行程において噴射される。   On the other hand, when fuel adhesion amount A to the piston is smaller than the limit adhesion amount (YES in S400), the injection timing of in-cylinder injector 110 is changed to the advance side until the best combustion state, and required fuel amount Qd Is injected from the in-cylinder injector 110 (S500). The fuel injection state at this time is shown in FIG. As shown in FIG. 6A, all of the required fuel amount Qd is injected from the in-cylinder injector 110 in the intake stroke.

ピストンへの燃料付着量Ａが限界付着量以上であると（Ｓ４００にてＮＯ）、燃焼最善状態まで筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射タイミングを進角側に変更して、限界付着量まで筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射する（Ｓ６００）。このとき、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射時間ＴＡＵｄが短縮されることになる。これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料が限界付着量を越えてピストン頂面に付着することが回避され、ＰＭ等の発生を抑制できる。   If the fuel adhesion amount A on the piston is equal to or greater than the limit adhesion amount (NO in S400), the injection timing of the in-cylinder injector 110 is changed to the advance side until the best combustion state, and the cylinder adhesion amount reaches the limit adhesion amount. Fuel is injected from the injector 110 for injection (S600). At this time, the fuel injection time TAUd of the in-cylinder injector 110 is shortened. Thereby, it is avoided that the fuel injected from the in-cylinder injector 110 exceeds the limit adhesion amount and adheres to the piston top surface, and generation of PM or the like can be suppressed.

（ピストンへの燃料付着量Ａ−限界付着量）に対応する燃料量ΔＱｄが算出され、これが筒内噴射用インジェクタ１１０の要求燃料量に対する不足分の燃料量となる（Ｓ７００）。このときの燃料噴射状態を図６（Ｂ）に示す。図６（Ｂ）に示すように、要求燃料量Ｑｄの中で不足分の燃料量ΔＱｄは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射される（Ｓ８００）ので、エンジン１０の燃焼室には、所望の燃料量（エンジン１０に対する要求燃料量）を含む、均質な混合気を形成することができる。   A fuel amount ΔQd corresponding to (amount of fuel adhering to the piston A−a limit adhering amount) is calculated, and this becomes a fuel amount that is insufficient with respect to the required fuel amount of the in-cylinder injector 110 (S700). The fuel injection state at this time is shown in FIG. As shown in FIG. 6 (B), the shortage fuel amount ΔQd in the required fuel amount Qd is injected from the intake manifold injector 120 (S800). A homogeneous air-fuel mixture including the fuel amount (required fuel amount for the engine 10) can be formed.

以上のようにして、吸気行程の早期において筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料がピストンに付着する度合いが大きいときには、その度合いを抑制するように、かつ内燃機関に要求される性能を満足させるように、筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタ（筒内噴射用インジェクタの要求燃料量に対して不足分が発生する場合）を制御する。たとえば、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射開始タイミングを進角側に変更するとともにピストン付着度合いが限界値を越えない範囲で吸気行程における筒内噴射用インジェクタからの噴射を行なう。このようにすると、燃焼室へ必要な量の燃料を導入して均質な混合気を形成できるとともに、ピストンの付着量の度合いを限界値以下にでき、ＰＭの発生を抑制することができる。さらに、このような制御をＶＶＴによるバルブオーバラップ時に行なうとポンピングロスが抑制されて燃費を向上させることができる。   As described above, when the fuel injected from the in-cylinder injector adheres to the piston early in the intake stroke, the performance required for the internal combustion engine is satisfied so as to suppress the degree. As described above, the in-cylinder injector and the intake manifold injector (when the shortage occurs with respect to the required fuel amount of the in-cylinder injector) are controlled. For example, the fuel injection start timing from the in-cylinder injector is changed to the advance side, and the injection from the in-cylinder injector is performed in the intake stroke within a range where the degree of piston adhesion does not exceed the limit value. In this way, a necessary amount of fuel can be introduced into the combustion chamber to form a homogeneous air-fuel mixture, and the degree of adhesion of the piston can be made below the limit value, thereby suppressing the generation of PM. Further, when such control is performed at the time of valve overlap by VVT, the pumping loss is suppressed and the fuel consumption can be improved.

＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）について説明する。 <Engine suitable for application of this control apparatus (part 1)>
Hereinafter, an engine (part 1) suitable for application of the control device according to the present embodiment will be described.

図７および図８を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率（以下、ＤＩ比率（r）とも記載する。）を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図７は、エンジン１０の温間用マップであって、図８は、エンジン１０の冷間用マップである。   With reference to FIGS. 7 and 8, the injection ratio of in-cylinder injector 110 and intake manifold injector 120 (hereinafter referred to as DI ratio (r)), which is information corresponding to the operating state of engine 10, is referred to. Will be described). These maps are stored in the ROM 320 of the engine ECU 300. FIG. 7 is a map for the warm of the engine 10, and FIG. 8 is a map for the cold of the engine 10.

図７および図８に示すように、これらのマップは、エンジン１０の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。   As shown in FIG. 7 and FIG. 8, these maps are shown in percentages where the engine 10 rotational speed is on the horizontal axis, the load factor is on the vertical axis, and the share ratio of the in-cylinder injector 110 is the DI ratio r. It is shown.

図７および図８に示すように、エンジン１０の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒが設定されている。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均一性に寄与する。このような特性の異なる２種類のインジェクタを、エンジン１０の回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態（たとえば、アイドル時の触媒暖気時が、通常運転状態以外の非通常運転状態の一例であるといえる）である場合には、均質燃焼のみが行なわれるようにしている。   As shown in FIGS. 7 and 8, the DI ratio r is set for each operation region determined by the rotational speed and load factor of the engine 10. “DI ratio r = 100%” means a region where fuel injection is performed only from in-cylinder injector 110, and “DI ratio r = 0%” means from intake manifold injector 120. This means that only the region where fuel injection is performed. “DI ratio r ≠ 0%”, “DI ratio r ≠ 100%” and “0% <DI ratio r <100%” indicate that in-cylinder injector 110 and intake passage injector 120 perform fuel injection. It means that the area is shared. In general, the in-cylinder injector 110 contributes to an increase in output performance, and the intake manifold injector 120 contributes to the uniformity of the air-fuel mixture. By using two types of injectors having different characteristics depending on the rotation speed and load factor of the engine 10, the engine 10 is in a normal operation state (for example, when the catalyst is warmed up at idle when the engine 10 is in an abnormal state other than the normal operation state). In this case, only homogeneous combustion is performed.

さらに、これらの図７および図８に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けて、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０のＤＩ分担率ｒを規定した。エンジン１０の温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン１０の温度を検知して、エンジン１０の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図７の温間時のマップを選択して、そうではないと図８に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン１０の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および／または吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御する。   Further, as shown in FIG. 7 and FIG. 8, the DI share ratio r of the in-cylinder injector 110 and the intake manifold injector 120 is defined separately for the warm time map and the cold time map. did. When the temperature of the engine 10 is different, the temperature of the engine 10 is detected by detecting the temperature of the engine 10 using a map in which the control areas of the in-cylinder injector 110 and the intake passage injector 120 are different. If it is equal to or higher than a predetermined temperature threshold value, the warm time map shown in FIG. 7 is selected. Otherwise, the cold time map shown in FIG. 8 is selected. Based on the selected maps, the in-cylinder injector 110 and / or the intake manifold injector 120 are controlled based on the rotation speed and load factor of the engine 10.

図７および図８に設定されるエンジン１０の回転数と負荷率について説明する。図７のＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。また、図８のＮＥ（３）は２９００〜３１００ｒｐｍに設定されている。すなわち、ＮＥ（１）＜ＮＥ（３）である。その他、図７のＮＥ（２）や、図８のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。   The engine speed and load factor of engine 10 set in FIGS. 7 and 8 will be described. In FIG. 7, NE (1) is set to 2500 to 2700 rpm, KL (1) is set to 30 to 50%, and KL (2) is set to 60 to 90%. Further, NE (3) in FIG. 8 is set to 2900-3100 rpm. That is, NE (1) <NE (3). In addition, NE (2) in FIG. 7 and KL (3) and KL (4) in FIG. 8 are also set as appropriate.

図７および図８を比較すると、図７に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図８に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジン１０の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン１０が冷えている状態であるので、（たとえ、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しなくても）筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。   When FIG. 7 and FIG. 8 are compared, NE (3) of the map for cold shown in FIG. 8 is higher than NE (1) of the map for warm shown in FIG. This indicates that as the temperature of the engine 10 is lower, the control range of the intake manifold injector 120 is expanded to a higher engine speed range. That is, since the engine 10 is in a cold state, deposits are unlikely to accumulate at the injection port of the in-cylinder injector 110 (even if fuel is not injected from the in-cylinder injector 110). For this reason, it sets so that the area | region which injects a fuel using the intake manifold injector 120 may be expanded, and a homogeneity can be improved.

図７および図８を比較すると、エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射しても、エンジン１０の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。   7 and FIG. 8, when the engine 10 has a rotational speed of “DI ratio r” in the region of NE (1) or higher in the warm map and in the region of NE (3) or higher in the cold map. = 100% ". Further, the load factor is “DI ratio r = 100%” in the region of KL (2) or higher in the warm map and in the region of KL (4) or higher in the cold map. This indicates that only the in-cylinder injector 110 is used in a predetermined high engine speed region, and only the in-cylinder injector 110 is used in a predetermined high engine load region. . That is, in the high speed region and the high load region, even if the fuel is injected only by the in-cylinder injector 110, the engine 10 has a high rotational speed and load, and the intake amount is large. It is because it is easy to homogenize. Thus, the fuel injected from the in-cylinder injector 110 is vaporized with latent heat of vaporization (sucking heat from the combustion chamber) in the combustion chamber. Thereby, the temperature of the air-fuel mixture at the compression end is lowered. As a result, the knocking performance is improved. Further, since the temperature of the combustion chamber is lowered, the suction efficiency is improved and high output can be expected.

図７に示す温間マップでは、負荷率ＫＬ（１）以下では、筒内噴射用インジェクタ１１０のみが用いられる。これは、エンジン１０の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。これは、温間時においてはエンジン１０が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ１１０を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ１１０を閉塞させないことも考えられ、このために、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた領域としている。   In the warm map shown in FIG. 7, only the in-cylinder injector 110 is used at a load factor KL (1) or less. This indicates that when the temperature of the engine 10 is high, only the in-cylinder injector 110 is used in a predetermined low load region. This is because when the engine 10 is warm, the engine 10 is in a warm state, and deposits are likely to accumulate at the injection port of the in-cylinder injector 110. However, since the injection port temperature can be lowered by injecting fuel using the in-cylinder injector 110, it is conceivable to avoid deposit accumulation, and the minimum fuel injection amount of the in-cylinder injector Therefore, it is conceivable that the in-cylinder injector 110 is not blocked, and for this reason, the in-cylinder injector 110 is used as an area.

図７および図８を比較すると、図８の冷間用マップにのみ「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域が存在する。これは、エンジン１０の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域（ＫＬ（３）以下）では吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみが使用されるということを示す。これはエンジン１０が冷えていてエンジン１０の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いる。   Comparing FIG. 7 and FIG. 8, there is an area of “DI ratio r = 0%” only in the cold map of FIG. This indicates that when the temperature of the engine 10 is low, only the intake manifold injector 120 is used in a predetermined low load region (KL (3) or less). This is because the engine 10 is cold and the load on the engine 10 is low and the intake air amount is low, so that the fuel is difficult to atomize. In such a region, it is difficult to perform good combustion with the fuel injection by the in-cylinder injector 110. In particular, a high output using the in-cylinder injector 110 is required in the region of low load and low rotation speed. Therefore, only the intake passage injector 120 is used without using the in-cylinder injector 110.

また、通常運転時以外の場合、エンジン１０がアイドル時の触媒暖気時の場合（非通常運転状態であるとき）、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ１１０が制御される。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。   In addition, in the case other than the normal operation, the in-cylinder injector 110 is controlled so as to perform stratified combustion when the engine 10 is at the time of catalyst warm-up when idling (in a non-normal operation state). By performing stratified charge combustion only during such catalyst warm-up operation, catalyst warm-up is promoted and exhaust emission is improved.

＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）について説明する。なお、以下のエンジン（その２）の説明において、エンジン（その１）と同じ説明については、ここでは繰り返さない。 <Engine suitable for application of this control device (part 2)>
Hereinafter, an engine (part 2) suitable for application of the control device according to the present embodiment will be described. In the following description of the engine (part 2), the same description as the engine (part 1) will not be repeated here.

図９および図１０を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図９は、エンジン１０の温間用マップであって、図１０は、エンジン１０の冷間用マップである。   With reference to FIG. 9 and FIG. 10, a map representing an injection ratio between in-cylinder injector 110 and intake passage injector 120 that is information corresponding to the operating state of engine 10 will be described. These maps are stored in the ROM 320 of the engine ECU 300. FIG. 9 is a map for the warm of the engine 10, and FIG. 10 is a map for the cold of the engine 10.

図９および図１０を比較すると、以下の点で図７および図８と異なる。エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用される領域が多いことを示す。しかしながら、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させるようにしている。これらのＤＩ比率ｒの変化を図９および図１０に十字の矢印で示す。このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域（図９および図１０で十字の矢印が記載された領域）以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射している領域（高回転側、低負荷側）においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。   9 and 10 differ from FIGS. 7 and 8 in the following points. The rotational speed of the engine 10 is “DI ratio r = 100%” in the region of NE (1) or more in the warm map and in the region of NE (3) or more in the cold map. In the region where the load factor is KL (2) or higher excluding the low rotational speed region in the warm map, and in the region where KL (4) is higher than the low rotational speed region in the cold map, “DI” Ratio r = 100% ”. This is because only the in-cylinder injector 110 is used in a predetermined high engine speed region, and only the in-cylinder injector 110 is used in a predetermined high engine load region. Indicates. However, in the high load region of the low engine speed region, mixing of the air-fuel mixture formed by the fuel injected from the in-cylinder injector 110 is not good, and the air-fuel mixture in the combustion chamber is inhomogeneous and combustion is unstable. Tend to be. For this reason, the injection ratio of the in-cylinder injector is increased with the shift to the high rotation speed region where such a problem does not occur. In addition, the injection ratio of the in-cylinder injector 110 is decreased as the engine shifts to a high load region where such a problem occurs. These changes in the DI ratio r are shown by cross arrows in FIGS. If it does in this way, the fluctuation | variation of the output torque of an engine resulting from combustion being unstable can be suppressed. It should be noted that these things can be achieved by reducing the injection ratio of the in-cylinder injector 110 as the engine shifts to the predetermined low rotational speed region, or by the in-cylinder injection as the vehicle shifts to the predetermined low load region. The fact that it is substantially equivalent to increasing the injection ratio of the injector 110 for operation will be described. Further, areas other than such areas (areas where the crossed arrows are described in FIGS. 9 and 10) and areas where fuel is injected only by the in-cylinder injector 110 (high rotation side, low load) On the other hand, it is easy to homogenize the air-fuel mixture with the in-cylinder injector 110 alone. Thus, the fuel injected from the in-cylinder injector 110 is vaporized with latent heat of vaporization (sucking heat from the combustion chamber) in the combustion chamber. Thereby, the temperature of the air-fuel mixture at the compression end is lowered. As a result, the knocking performance is improved. Further, since the temperature of the combustion chamber is lowered, the suction efficiency is improved and high output can be expected.

なお、図７〜図１０を用いて説明したこのエンジン１０においては、均質燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程とすることにより、成層燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることにより実現できる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることで、点火プラグ周りにリッチ混合気が偏在させることにより燃焼室全体としてはリーンな混合気に着火する成層燃焼を実現することができる。また、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程としても点火プラグ周りにリッチ混合気を偏在させることができれば、吸気行程噴射であっても成層燃焼を実現できる。   In the engine 10 described with reference to FIGS. 7 to 10, the homogeneous combustion uses the fuel injection timing of the in-cylinder injector 110 as the intake stroke, and the stratified combustion uses the fuel of the in-cylinder injector 110. This can be realized by setting the injection timing to the compression stroke. That is, by setting the fuel injection timing of the in-cylinder injector 110 as the compression stroke, stratified combustion is realized in which the rich air-fuel mixture is unevenly distributed around the spark plug and the entire combustion chamber ignites a lean air-fuel mixture. Can do. Further, even when the fuel injection timing of the in-cylinder injector 110 is set to the intake stroke, if rich air-fuel mixture can be unevenly distributed around the spark plug, stratified combustion can be realized even with the intake stroke injection.

また、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖気時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態（アイドル状態）を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。   Further, the stratified combustion here includes both stratified combustion and weakly stratified combustion described below. In the weak stratified combustion, the intake passage injector 120 is injected with fuel in the intake stroke to produce a lean and homogeneous mixture in the entire combustion chamber, and the in-cylinder injector 110 is injected with fuel in the compression stroke. A rich air-fuel mixture is generated around the spark plug to improve the combustion state. Such weak stratified combustion is preferable when the catalyst is warmed up. This is due to the following reason. That is, it is necessary to significantly retard the ignition timing and maintain a good combustion state (idle state) in order to allow high-temperature combustion gas to reach the catalyst during catalyst warm-up. Moreover, it is necessary to supply a certain amount of fuel. Even if this is done by stratified combustion, there is a problem that the amount of fuel is small, and even if this is done by homogeneous combustion, there is a problem that the retard amount is small compared to stratified combustion in order to maintain good combustion. is there. From such a viewpoint, it is preferable to use the above-described weak stratified combustion at the time of warming up the catalyst, but either stratified combustion or weak stratified combustion may be used.

また、図７〜図１０を用いて説明したエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。ただし、上述したエンジン１０は、基本的な大部分の領域には（触媒暖気時にのみに行なわれる、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程噴射させ、筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程噴射させる弱成層燃焼領域以外を基本的な領域という）、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、吸気行程である。しかしながら、以下に示す理由があるので、燃焼安定化を目的として一時的に筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程噴射とするようにしてもよい。   Further, in the engine described with reference to FIGS. 7 to 10, the fuel injection timing by the in-cylinder injector 110 is preferably performed in the compression stroke for the following reason. However, in the engine 10 described above, in a basic most region (a weak operation that is performed only when the catalyst is warmed up, the intake passage injection injector 120 is injected in the intake stroke and the in-cylinder injector 110 is compressed in the compression stroke. The timing of fuel injection by the in-cylinder injector 110 other than the stratified combustion region is a basic region) is the intake stroke. However, for the following reasons, the fuel injection timing of the in-cylinder injector 110 may be temporarily set to the compression stroke injection for the purpose of stabilizing the combustion.

筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。   By setting the fuel injection timing from the in-cylinder injector 110 during the compression stroke, the air-fuel mixture is cooled by fuel injection at a time when the in-cylinder temperature is higher. Since the cooling effect is enhanced, knock resistance can be improved. Furthermore, if the fuel injection timing from the in-cylinder injector 110 is in the compression stroke, the time from the fuel injection to the ignition timing is short, so that the air flow can be strengthened by spraying and the combustion speed can be increased. From these improvement in knocking property and increase in combustion speed, combustion fluctuation can be avoided and combustion stability can be improved.

さらに、エンジン１０の温度によらず（すなわち、温間時および冷間時のいずれの場合であっても）、オフアイドル時（アイドルスイッチがオフの場合、アクセルペダルが踏まれている場合）には、図７または図９に示す温間マップを用いるようにしてもよい（冷間温間を問わず、低負荷領域において筒内噴射用インジェクタ１１０を用いる）。   Furthermore, regardless of the temperature of the engine 10 (that is, whether the engine is warm or cold), it is off-idle (when the idle switch is off or the accelerator pedal is depressed). 7 or 9 may be used (the in-cylinder injector 110 is used in the low load region regardless of the cold temperature).

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンシステムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine system controlled by a control device according to an embodiment of the present invention. 筒内噴射用インジェクタの吸気行程噴射状態を示す図（その１）である。It is FIG. (1) which shows the intake stroke injection state of the injector for cylinder injection. 筒内噴射用インジェクタの吸気行程噴射状態を示す図（その２）である。FIG. 6 is a diagram (No. 2) illustrating an intake stroke injection state of an in-cylinder injector. 筒内噴射用インジェクタ噴射時期と筒内発生ＰＭとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the injector injection timing for cylinder injection, and cylinder generation | occurrence | production PM. 本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control structure of the program performed by engine ECU which is a control apparatus which concerns on embodiment of this invention. ピストン付着量の大小の差による噴射形態の相違を示す図である。It is a figure which shows the difference in the injection form by the magnitude difference of piston adhesion amount. 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。FIG. 5 is a diagram (No. 1) showing a DI ratio map when the engine is suitable for application of the control device according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。It is FIG. (1) showing the DI ratio map at the time of cold of an engine suitable for the control apparatus which concerns on embodiment of this invention to be applied. 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。FIG. 6 is a diagram (No. 2) showing a DI ratio map when the engine is suitable for application of the control device according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。FIG. 6 is a diagram (No. 2) showing a DI ratio map during cold engine suitable for application of the control device according to the embodiment of the present invention;

符号の説明Explanation of symbols

１０ エンジン、２０ インテークマニホールド、３０ サージタンク、４０ 吸気ダクト、４２ エアフローメータ、５０ エアクリーナ、６０ 電動モータ、７０ スロットルバルブ、８０ エキゾーストマニホールド、９０ 三元触媒コンバータ、１００ アクセルペダル、１１０ 筒内噴射用インジェクタ、１１２ 気筒、１２０ 吸気通路噴射用インジェクタ、１３０ 燃料分配管、１４０ 逆止弁、１５０ 高圧燃料ポンプ、１５２ 電磁スピル弁、１６０ 燃料分配管（低圧側）、１７０ 燃料圧レギュレータ、１８０ 低圧燃料ポンプ、１９０ 燃料フィルタ、２００ 燃料タンク、３００ エンジンＥＣＵ、３１０ 双方向性バス、３２０ ＲＯＭ、３３０ ＲＡＭ、３４０ ＣＰＵ、３５０ 入力ポート、３６０ 出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０ Ａ／Ｄ変換器、３８０ 水温センサ、４００ 燃料圧センサ、４２０ 空燃比センサ、４４０ アクセル開度センサ、４６０ 回転数センサ。   10 engine, 20 intake manifold, 30 surge tank, 40 intake duct, 42 air flow meter, 50 air cleaner, 60 electric motor, 70 throttle valve, 80 exhaust manifold, 90 three-way catalytic converter, 100 accelerator pedal, 110 in-cylinder injector , 112 cylinder, 120 Injector injector, 130 Fuel distribution pipe, 140 Check valve, 150 High pressure fuel pump, 152 Electromagnetic spill valve, 160 Fuel distribution pipe (low pressure side), 170 Fuel pressure regulator, 180 Low pressure fuel pump, 190 fuel filter, 200 fuel tank, 300 engine ECU, 310 bidirectional bus, 320 ROM, 330 RAM, 340 CPU, 350 input port, 360 output port, 370, 39 , 410,430,450 A / D converter, 380 a water temperature sensor, 400 a fuel pressure sensor, 420 an air-fuel ratio sensor, 440 an accelerator opening sensor, 460 rpm sensor.

Claims (6)

筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関に要求される条件に基づいて、前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、
前記第1の燃料噴射手段から吸気行程において筒内に噴射された燃料が燃焼室内に付着する度合いを推定するための推定手段とを含み、
前記制御手段は、前記度合いが大きいと推定された場合には、前記度合いを抑制するように、かつ内燃機関に要求される性能を満足させるように、前記第１の燃料噴射手段および前記第２の燃料噴射手段を制御するための手段を含む、内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine comprising a first fuel injection means for injecting fuel into a cylinder and a second fuel injection means for injecting fuel into an intake passage,
Control means for controlling the fuel injection means so as to inject fuel in a shared manner between the first fuel injection means and the second fuel injection means based on conditions required for the internal combustion engine; ,
Estimating means for estimating the degree to which the fuel injected into the cylinder in the intake stroke from the first fuel injection means adheres to the combustion chamber,
When it is estimated that the degree is large, the control means suppresses the degree and satisfies the performance required for the internal combustion engine, and satisfies the first fuel injection means and the second fuel injection means. A control apparatus for an internal combustion engine, including means for controlling the fuel injection means. 前記推定手段は、前記内燃機関の回転数、前記内燃機関の負荷および前記第１の燃料噴射手段の噴射タイミングに基づいて、前記度合いを推定するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the estimation means includes means for estimating the degree based on a rotation speed of the internal combustion engine, a load of the internal combustion engine, and an injection timing of the first fuel injection means. Engine control device. 前記制御手段は、前記第１の燃料噴射手段の燃料噴射期間を変更して、燃焼室内に付着する燃料の度合いの限界値を越えないように、前記第１の燃料噴射手段を制御するための手段を含む、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。   The control means changes the fuel injection period of the first fuel injection means to control the first fuel injection means so as not to exceed the limit value of the degree of fuel adhering to the combustion chamber. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, comprising means. 前記制御手段は、前記第１の燃料噴射手段の燃料噴射制御の変更により、要求燃料噴射量に対して、不足分が生じる場合には、前記不足分を補うように前記第２の燃料噴射手段を制御するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   In the case where a deficiency occurs with respect to the required fuel injection amount due to a change in the fuel injection control of the first fuel injection means, the control means is configured to compensate the deficiency for the second fuel injection means. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, comprising means for controlling the engine. 前記内燃機関は、吸気バルブと排気バルブとをオーバラップさせて開状態とするためのバルブ制御手段が設けられ、
前記制御手段は、前記オーバラップに対応させて、吸気行程における前記第１の燃料噴射手段による燃料噴射のタイミングを進角側に変更することにより前記度合いが大きいと推定された場合には、前記度合いを抑制するように、かつ内燃機関に要求される性能を満足させるように、前記第１の燃料噴射手段および前記第２の燃料噴射手段を制御するための手段を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine is provided with valve control means for overlapping an intake valve and an exhaust valve to be in an open state,
In response to the overlap, the control means changes the timing of fuel injection by the first fuel injection means in the intake stroke to the advance side, and when the degree is estimated to be large, 5. Means for controlling the first fuel injection means and the second fuel injection means so as to suppress the degree and satisfy the performance required for the internal combustion engine. The internal combustion engine control device according to any one of the above. 前記第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
前記第２の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
The first fuel injection means is an in-cylinder injector,
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the second fuel injection means is an intake passage injector.
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