JP2006274923A - 自動車の内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
筒内噴射弁と吸気ポート噴射弁とを備えた内燃機関において、筒内噴射弁の噴孔部へのデポジット堆積を抑制しながら、振動、騒音による搭乗者への違和感、不快感を抑制するという課題の両立は、従来困難であった。
【解決手段】
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を備えた内燃機関であって、吸気通路噴射用インジェクタ120から燃料を噴射しているときに、車室内の騒音レベルに基づいて、高圧燃料系を駆動しても違和感、不快感を与えないレベルであると判断した場合に、高圧燃料系からの燃料噴射を行うように制御することによりNV（Noise&Vibration）と筒内噴射用インジェクタ110の噴孔デポジットの抑制を両立することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、筒内に向けて高圧燃料を供給する筒内燃料噴射手段を備えた内燃機関の制御装置に関する。特に筒内燃料噴射手段と、吸気通路の吸気ポートに燃料を供給する吸気通路燃料噴射手段を備えた内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関の一つとして、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁（第１の燃料噴射弁）と吸気通路の吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射弁（第２の燃料噴射弁）とを併せ備え、それら各燃料噴射弁のうち少なくとも一方を駆動することで燃料噴射形態を適宜切り替え可能とした構成がある（例えば、特許文献１参照）。

上記のような内燃機関において、吸気ポート噴射弁のみからの燃料噴射が長時間継続すると、上記筒内噴射弁は、常に高温の燃焼ガスに晒されることとなり、かつ燃料噴射を休止していることから燃料の気化に伴う冷却もなされない状態にある。すなわち、こうした運転時には、筒内噴射弁の先端部が高温に維持され、その噴孔部にデポジットが堆積され易い状態にある。そして、筒内噴射弁の噴孔部にデポジットが堆積されるようなことがあると、同燃料噴射弁による噴霧形状が変化したり、燃料噴射量が減少するなどの不都合が生じ、ひいてはそれに起因する燃焼悪化を招く虞がある。

そこで、本出願人は特許文献２により、吸気ポート噴射弁のみによる運転状態が所定時間継続した場合に、筒内噴射を所定期間は行うことで、筒内噴射弁を冷却し、デポジットの堆積を抑制した技術を既に発明している。
特開平５−２３１２２１号公報 特願２００４−５９３６号公報

ところで、２系統の燃料噴射弁を備える内燃機関においては、通常、筒内噴射弁から噴射される燃料の噴射圧（燃圧）は、吸気ポート噴射弁におけるそれと比較して高圧に設定されている。これは、筒内噴射弁では、高圧となった気筒の内圧に抗して燃料を噴射しなければならず、また、良好な燃料状態を確保すべく燃料噴霧を適度に微粒化する必要があるからである。しかしながら、高圧燃料ポンプを駆動するとスピル弁作動騒音が大きくなるため、アイドル時などの内燃機関運転音やロードノイズが比較的静かな状況において筒内噴射を実行すると、筒内噴射に伴う作動音が相対的に際立ち、搭乗者に違和感、不快感を与えるおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、高圧燃料を供給する筒内噴射弁を備え、上記のような筒内噴射弁のデポジットの堆積を抑制する等の制御を行った場合にも搭乗者への不快感を与えることがない、自動車の内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

第１の発明に関わる自動車の内燃機関の制御装置は、高圧燃料ポンプによって所定の圧力まで昇圧された高圧燃料を第１の燃料供給系の燃料噴射手段から供給する高圧燃料供給手段を備えた自動車の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記自動車の車室内の音レベルを測定する車室音測定手段を備え、前記車室音測定手段により検出した音レベルの値を、前記高圧燃料供給手段の制御に反映させる燃料供給制御状態反映手段を含むことを特徴とする。

第１の発明によると、車室内の音レベルを反映した高圧燃料供給手段の制御を実行することで、車室内の音と高圧燃料供給手段から発生される騒音の関係を、高圧燃料供給手段から発生される騒音が搭乗者に与える不快感を抑制する上で、適切な状態とすることができる。
第２の発明に関わる内燃機関の制御装置は、前記第１の発明の構成に加えて、前記燃料供給制御状態反映手段は、前記車室音測定手段により検出した音レベルが、所定値以上であると判断した場合には、前記高圧燃料供給手段の作動を許容することを特徴とすることを特徴とする。

第２の発明によると、高圧燃料供給手段が実行されたとしても、高圧燃料供給手段が発する騒音が車室内の音にかき消されるため搭乗者に不快感を与えることがない。

第３の発明に関わる内燃機関の制御装置は、前記第１または第２の発明の構成に加えて、低圧燃料を第２の燃料供給系の燃料噴射手段から供給する低圧燃料供給手段を備え、前記高圧燃料供給手段からの燃料供給停止時は、前記低圧燃料供給手段からの燃料供給で、前記内燃機関の運転を維持することを特徴とする。

第３の発明によると、高圧燃料供給手段からの燃料供給を停止しても、騒音発生の少ない低圧燃料供給手段を使用することで、搭乗者に対する不快感を抑制しながら内燃機関の運転を継続することができる。ここで、低圧燃料供給手段は高圧燃料ポンプのような大きい駆動力を要求する燃料ポンプを使用する必要がないため、騒音発生を小さく抑えることができる。

第４の発明に関わる内燃機関の制御装置は、前記第１〜３の発明の構成に加えて、前記内燃機関のアイドル運転時に、前記燃料供給制御状態反映手段による制御を実行することを特徴とする。

第４の発明によると、ロードノイズや内燃機関の運転音が特に静かになるアイドル時に、車室内の音を考慮した燃料供給制御を行い、車室音が比較的大きいその他の領域では、内燃機関の燃費効率または出力性能を重視した燃料供給制御を行うことで、搭乗者に違和感、不快感を与えることなく、内燃機関を最適に制御することができる。

第５の発明に関わる内燃機関の制御装置は、前記第１〜４の発明の構成において、前記高圧燃料供給手段は前記内燃機関の燃焼室内に直接燃料を供給する筒内燃料噴射手段であり、前記低圧燃料供給手段は前記内燃機関の吸気通路に燃料を供給する吸気通路燃料噴射手段であることを特徴とする。

第５の発明によると、特性がそれぞれ異なる燃料噴射手段を備えることにより、内燃機関の燃焼状態を好適に維持するように噴射形態を設定することができる。

第６の発明に関わる内燃機関の制御装置は、前記第５の発明の構成において、前記筒内燃料噴射手段からの燃料供給がない状態で、前記吸気通路燃料噴射手段からの燃料供給が所定時間以上経過し、且つ前記車室音測定手段により検出した音レベルが所定値以上であると判断した場合に、前記筒内燃料噴射手段から燃料供給を行うことを特徴とする。

第６の発明によると、筒内燃料噴射手段からの燃料供給がない状態で、前記吸気通路燃料噴射手段からの燃料供給が所定時間以上経過した状況は筒内燃料噴射手段へのデポジット堆積量が大きくなった状況またはデポジット堆積が起こるであろう状況であるため、筒内燃料噴射手段から燃料供給を行うことでデポジット堆積を抑制できる。ここで、デポジット抑制に伴う筒内燃料噴射手段からの燃料供給は音レベルが所定値以上の時に行うため、筒内燃料噴射手段によって発生する騒音が車室内音にかき消され、搭乗者に対する不快感を抑制することができる。

第７の発明に関わる内燃機関の制御装置は、前記第１〜６の発明の構成において、前記高圧ポンプは、シリンダとプランジャの相対移動に基づいて加圧室の容積を変化させて前記加圧室に燃料を吸入すると共に、前記第１の燃料供給系の燃料噴射手段に向けて圧送するポンプ部と、前記加圧室から燃料を流出させるスピル通路と同加圧室との間を開閉するスピル弁とを備え、前記スピル弁の閉弁期間を制御することにより前記ポンプ部から、前記第１の燃料供給系の燃料噴射手段への燃料圧送量を調整する圧送量調整部とを有することを特徴とする。

第７の発明によると、筒内噴射用インジェクタから噴射する燃料を、例えば１３MPa程度まで昇圧して筒内に直接燃料を噴射することができるため、安定した燃焼状態を維持できる、内燃機関の制御装置を提供することができる。

第８の発明に関わる内燃機関の制御装置は、高圧燃料ポンプにより昇圧された高圧燃料を内燃機関の燃焼室内に直接燃料を供給する筒内燃料噴射手段と、前記内燃機関の吸気通路に低圧燃料を供給する吸気通路燃料噴射手段とを有した自動車の内燃機関の燃料制御装置において、前記自動車の車室内の音レベルを測定する車室音測定手段と、前記筒内燃料噴射手段へ堆積するデポジット量を検出するデポジット検出手段とを備え、前記デポジット検出手段により検出したデポジット量が所定値以上であり、且つ前記車室音測定手段により検出した音レベルが所定値以上であると判断した場合に、前記筒内燃料噴射手段から燃料供給を行うことを特徴とする。

第８の発明によると、デポジット量が所定値以上になった時、筒内燃料噴射手段から燃料を噴射することで筒内燃料噴射手段へ付着したデポジットを除去できる。ここで、車室内の音レベルが所定値以上の場合にのみ筒内燃料噴射手段からの燃料を噴射するため、筒内燃料噴射手段から発生する音は車室内の音にかき消され、搭乗者に不快感を与えることなくデポジットの除去を行うことができる。

第９の発明に関わる内燃機関の制御装置は、前記デポジット検出手段は、前記筒内燃料噴射手段からの燃料供給がない状態で、前記吸気通路燃料噴射手段からの燃料供給が所定時間以上経過した場合にデポジット量が所定値以上であると判断することを特徴とする。

第９の発明によると、特別な装置を用いずに簡単な方法で、噴孔デポジットの堆積量を予測することができる。これは、噴孔デポジットの堆積量は噴孔温度が高温になるほど、また、その継続時間が長くなるほど増大する傾向にあることが実験的に分かっている。従って、前記筒内燃料噴射手段からの燃料供給がない状態（自己冷却効果がない、つまり高温になりやすい）の継続時間と、前記吸気通路燃料噴射手段からの燃料供給が行われている経過時間（燃焼に晒されている時間）に基づいて推定することができる。

第１０の発明に関わる内燃機関の制御装置は、高圧燃料ポンプにより昇圧された高圧燃料を内燃機関の燃焼室内に直接燃料を供給する筒内燃料噴射手段と、前記内燃機関の吸気通路に低圧燃料を供給する吸気通路燃料噴射手段とを有した自動車の内燃機関の燃料制御装置において、前記自動車の車室内の音レベルを測定する車室音測定手段と、前記筒内燃料噴射手段へのデポジット堆積を予測するデポジット予測手段とを備え、前記デポジット予測手段によりデポジットが堆積しそうであると判断し、且つ前記車室音測定手段により検出した音レベルが所定値以上であると判断した場合に、前記筒内燃料噴射手段から燃料供給を行うことを特徴とする。

第１０の発明によると、デポジットの堆積し易さが所定値以上になった時、筒内燃料噴射手段から燃料を噴射することで筒内燃料噴射手段へ付着したデポジットを除去できる。ここで、車室内の音レベルが所定値以上の場合にのみ筒内燃料噴射手段からの燃料を噴射するため、筒内燃料噴射手段から発生する音は車室内の音にかき消され、搭乗者に不快感を与えることなくデポジットの堆積を未然に抑制することができる。

第１１の発明に関わる内燃機関の制御装置は、前記デポジット予測手段は、前記筒内燃料噴射手段からの燃料供給がない状態で、前記吸気通路燃料噴射手段からの燃料供給が所定時間以上経過した場合にデポジットが堆積し易い状態であると判断することを特徴とする。

第１１の発明によると、特別な装置を用いずに簡単な方法で、噴孔へのデポジットの堆積し易さの度合を予測することができる。これは、噴孔デポジットの堆積は噴孔温度が高温になるほど、また、その継続時間が長くなるほど堆積しやすい傾向にあることが実験的に分かっている。従って、前記筒内燃料噴射手段からの燃料供給がない状態（自己冷却効果がない、つまり高温になりやすい）の継続時間と、前記吸気通路燃料噴射手段からの燃料供給が行われている経過時間（燃焼に晒されている時間）に基づいて推定することができる。

上記の発明によれば、高圧燃料系から発生する騒音と車室内外環境の騒音を考慮して、燃料供給系の使用状態を決定するようにしたため、内燃機関の振動、騒音による搭乗者への違和感、不快感を与えることを防止することが可能な、燃料噴射制御装置を提供することが可能になる。

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。

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エンジンに限定されるものではない。

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ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

車室音センサ４８０は車室内に設置され、車室内の音レベルに比例した出力電圧を発生し、Ａ／Ｄ変換器４７０を介して入力ポート３５０に入力される。なお、車室音センサ４８０は周知のマイクロフォンなどを利用すればよく、設置個所、個数なども適宜設定すればよい。ここで、搭乗者が聴感上不快感を感じる周波数帯のピーク値またはその平均値を車室内の音レベルとして用いることができる。本実施形態では、高圧ポンプから発生する音の周波数のピーク値またはその平均値を用いているが、これらに限定されるものではない。あるいは、車内オーディオのボリュームレベル、車室外の音レベルなどに基づいたり、考慮したりして車室内音レベルを推定するようにしてもよい。

上記構成部品と請求項の対応関係であるが、請求項における高圧燃料ポンプは高圧燃料ポンプ１５０に、第１の燃料供給系の噴射手段は筒内噴射用インジェクタ１１０、第２の燃料供給系の噴射手段は吸気通路噴射用インジェクタ１２０に相当する。

次に、本発明の実施形態における、内燃機関の制御を説明する。
＜この制御装置が適用されるに適したエンジン＞
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について説明する。

図２および図３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２は、エンジン１０の温間用マップであって、図３は、エンジン１０の冷間用マップである。

図２および図３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。

図２および図３に示すように、エンジン１０の回転数と負荷率とで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。「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、気化潜熱による充填効率の向上に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均質性に寄与する。

さらに、これらの図２および図３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２の温間時のマップを選択して、そうではないと図３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。

図２および図３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２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３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２のＮＥ（２）や、図３のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。

図２および図３を比較すると、図２に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図３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。

図２および図３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。

図２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。

図２および図３を比較すると、図３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、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。
次にアイドル状態時の内燃機関の制御に関して説明する。アイドル状態においては、図２、３とは異なる図示しない条件に基づいて内燃機関が制御される。温間アイドル時においては筒内噴射用インジェクタ１１０のみを用いた燃料供給が行われるが、冷間アイドル（機関温度が所定値以下の低温状態）時においては吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いた燃料供給が行われる。これは、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の最小燃料噴射量と筒内噴射用インジェクタ１１０のデポジット堆積し易さに基づいて決定されている。

次に、図４を参照して、本発明の実施形態に係るアイドル時の内燃機関の制御について説明する。なお、このフローチャートは、予め定められた時間間隔や、予め定められたエンジン１０のクランク角度の時に実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジン１０がアイドル状態であるか否かを判断する。アイドル状態の判定は、機関回転数やアクセル開度、または図示しない周知のアイドルスイッチからの信号などを利用することで実現できる。

エンジン１０がアイドル状態ではないと判定された場合（Ｓ１００におけるＮＯ判定）、本ルーチンは終了される。

エンジン１０がアイドル状態であると判定された場合（Ｓ１００におけるＹＥＳ判定）、Ｓ１１０が実行されて、エンジンＥＣＵ３００は、吸気通路噴射用インジェクタのみによる運転領域であるか否かを判断する。

エンジン１０が吸気通路噴射用インジェクタのみによる運転領域ではないと判定された場合（Ｓ１１０におけるＮＯ判定）、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射も行われている機関状態であるため、本ルーチンは終了される。

エンジン１０が吸気通路噴射用インジェクタのみによる運転領域であると判定された場合（Ｓ１１０におけるＹＥＳ判定）、Ｓ１２０が実行されて、エンジンＥＣＵ３００は、吸気通路噴射を実行すると共に、Ｓ１３０で燃料分配管１３０の燃料圧力を低下させるように高圧燃料ポンプ１５０を制御する。この燃圧制御は電磁スピル弁１５２の開度を制御することで行うことができる。なお、Ｓ１３０を実行することで高圧ポンプの機械損失を低減することができるが、必ずしも実行する必要はない。次に、Ｓ１４０が実行されて、エンジンＥＣＵ３００は、車室内の音レベルを判断する。

車室内の音レベルが所定値NL以上ではないと判定された場合（Ｓ１４０におけるＮＯ判定）、車室内は静かであるため、本ルーチンは終了される。

車室内が静かであるときは、筒内噴射用インジェクタ１１０や高圧燃料ポンプ１５０の作動音が車室内の搭乗者に際立って聞こえるため、聴感上の不快感が大きくなる。従って車室内の音レベルが所定値NL以下の状況では、筒内噴射用インジェクタ１１０の作動は行わないようにしている。

一方、車室内の音レベルが所定値以上であると判定された場合（Ｓ１４０におけるＹＥＳ判定）、筒内噴射用インジェクタ１１０や高圧燃料ポンプ１５０の作動音が車室内の搭乗者に際立って聞こえないため、Ｓ１４０にて筒内噴射用インジェクタ１１０の作動が許可される。

次にＳ１５０において、吸気通路噴射用インジェクタ１１０のみによる運転継続時間が所定期間T1以下（筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔にデポジットが堆積していない、あるいは堆積する可能性小）であると判定された場合（Ｓ１５０におけるＮＯ判定）、本ルーチンは終了される。つまり、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔へのデポジット堆積は噴孔温度が高温である場合に顕著となることが分かっている。即ち、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射がなく、かつ、燃焼に晒されているような状態が短時間であれば筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔へのデポジット堆積は無視できる範囲と判断できるからである。

上述のように、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔デポジット堆積度合は、噴孔温度が高温になると大きくなる関係にあり、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料流通による冷却作用がなく、かつ燃焼に晒される時間に依存する。従って、本実施例においては、上記吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみによる運転継続時間に基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔デポジット堆積度合、或いは堆積し易さを推定している。しかし、機関冷却水温などを考慮してもよく、また、直接的に筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔温度を測定するようにしてもよい。

吸気通路噴射用インジェクタ１１０のみによる運転継続時間が所定期間T1以上（筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔にデポジットが堆積しているか、あるいは堆積する可能性大）であると判定された場合（Ｓ１５０におけるＹＥＳ判定）、Ｓ１６０が実行されて、エンジンＥＣＵ３００は、燃料分配管１３０の燃料圧力を目標燃圧とするように高圧燃料ポンプ１５０を制御する。この燃圧制御は電磁スピル弁１５２の開度を制御することで行うことができる。なお、Ｓ１３０を実行しなかった場合であって、目標燃圧に維持され続けているような場合では、Ｓ１６０は実質的には燃圧の確認となる。より好ましくは、機関の運転状態、騒音レベル、筒内噴射用インジェクタ１１０のデポジットの堆積度合などを総合的に考慮して、燃圧を設定することとする。

Ｓ１６０にて目標燃圧まで昇圧が完了したことが判断されたことを条件に、Ｓ１６０にて筒内噴射用インジェクタ１１０の作動時間を設定する。設定時間は予め定められている一定時間であっても良いし、より好ましくは、機関の運転状態、騒音レベル、筒内噴射用インジェクタ１１０のデポジットの堆積度合などを総合的に考慮して設定しても良い。具体的には、騒音レベルが大きいほど、或いは/かつ、筒内噴射用インジェクタ１１０のデポジットの堆積度合が大きいほど、筒内噴射用インジェクタ１１０の作動時間を長くしてもよい。

従って、本発明の実施形態によれば、車室内の音レベルに基づいて筒内噴射用インジェクタ１１０の使用状態、高圧燃料ポンプ１５０の使用状態を変更することができるため、乗員に不快感を与えることがない。

なお、本発明の実施形態においての音レベル判定値NLは一定値であるが、これをデポジットの堆積度合や燃焼の安定度合に応じて可変に設定してもよい。また、筒内噴射用インジェクタ１１０や高圧燃料ポンプ１５０の作動に伴う騒音レベルを推定して、これを車室内の音レベルと比較するようにすれば、なお好適に静粛性を得ることができる。これは、機関運転状態によって筒内噴射用インジェクタ１１０や高圧燃料ポンプ１５０の作動に伴う騒音レベルが異なり、これに対応して搭乗者が不快と感じるレベルも変化するからである。

これは、筒内噴射用インジェクタ１１０や高圧燃料ポンプ１５０の作動に伴う騒音レベルは、高圧燃料ポンプ１５０の回転数、電磁スピル弁１５２の開度、開タイミング、燃圧などから推定することができる。

なお、車室音センサ４８０にかえて/加えて、車内オーディオのボリュームレベル、車室外の音レベルなどに基づいたり/考慮したりして車室内音レベルを推定するようにしてもよい。従って、請求項における車室音測定手段は、センサで車室内音を計測する構成以外にも、車内オーディオのボリュームレベル、車室外の音レベルなどから推定するようにした構成も含む。

次に、図５を用いて上記制御の経時的変化を説明する。吸気通路噴射期間が所定値T1以上経過し、車室内音レベルが判定値NLを越えた時間t0を起点として、燃料分配管１３０内の圧力を目標燃圧まで昇圧する。ｔ1（＝ｔ0+α）において、目標燃圧に到達したことを判断し、このときを起点として、筒内噴射の継続時間は予め設定された期間T2だけ実行される。実線（１）で示すように、通常は車室内音レベルは徐々に増加し判定値NLを下回ることがない。仮に、破線（２）で示すように、期間T2の間に車室内音レベルが判定値NLを下回ったとしても、筒内噴射の中止は行わない。これにより、一旦筒内噴射を許可した場合には、確実に筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔デポジットを除去することを優先させる。

また、図６に示すように、予め燃圧が筒内噴射を実行するための値に等しい場合であっては（図４におけるＳ１３０が実行されない場合）、時間t0より筒内噴射制御が実行されるため、時間t0からT2の間、筒内噴射が実行されることとなる。

今回開示された実施の形態は、１つの気筒に対して高圧燃料供給手段と低圧燃料供給手段を備えた内燃機関について説明したが、これに限定されるものではなく、１つの気筒に対して高圧燃料供給手段のみを備えた内燃機関へ適用しても良い。つまり、車室内の音レベルに基づいて高圧燃料供給手段から噴射する燃料の圧力を適宜設定するようにすればよく、高圧燃料ポンプの制御量を変化させることで可能である。

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。

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。 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である。 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である。 本発明の実施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。 本発明の実施形態に係る制御状態を示すタイミングチャート（その１）である。 本発明の実施形態に係る制御状態を示すタイミングチャート（その２）である。

符号の説明

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、
３７０，３９０，４１０，４３０，４５０，４７０ 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
４８０ 車室音センサ

Claims (11)

1. 高圧燃料ポンプによって所定の圧力まで昇圧された高圧燃料を第１の燃料供給系の燃料噴射手段から供給する高圧燃料供給手段を備えた自動車の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   前記自動車の車室内の音レベルを測定する車室音測定手段を備え、
   前記車室音測定手段により検出した音レベルの値を、
   前記高圧燃料供給手段の制御に反映させる反映手段を含む、自動車の内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記反映手段は、前記車室音測定手段により検出した音レベルが、所定値以上であると判断した場合には、
   前記高圧燃料供給手段の作動を許容することを特徴とする請求項１記載の、自動車の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記内燃機関は、低圧燃料を第２の燃料供給系の燃料噴射手段から供給する低圧燃料供給手段を備え、前記高圧燃料供給手段からの燃料供給停止時は、前記低圧燃料供給手段からの燃料供給で、前記内燃機関の運転を維持することを特徴とする、請求項１または２記載の、自動車の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記内燃機関のアイドル運転時に、前記反映手段による制御を実行することを特徴とする、請求項１乃至4記載の自動車の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記高圧燃料供給手段は前記内燃機関の燃焼室内に直接燃料を供給する筒内燃料噴射手段であり、前記低圧燃料供給手段は前記内燃機関の吸気通路に燃料を供給する吸気通路燃料噴射手段であることを特徴とする、請求項１乃至５記載の、自動車の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記筒内燃料噴射手段からの燃料供給がない状態で、前記吸気通路燃料噴射手段からの燃料供給が所定時間以上経過し、且つ前記車室音測定手段により検出した音レベルが所定値以上であると判断した場合に、前記筒内燃料噴射手段から燃料供給を行うことを特徴とした請求項５記載の自動車の内燃機関の燃料噴射制御装置。
7. 前記高圧ポンプは、シリンダとプランジャの相対移動に基づいて加圧室の容積を変化させて前記加圧室に燃料を吸入すると共に、前記第１の燃料供給系の燃料噴射手段に向けて圧送するポンプ部と、
   前記加圧室から燃料を流出させるスピル通路と同加圧室との間を開閉するスピル弁とを備え、前記スピル弁の閉弁期間を制御することにより前記ポンプ部から、前記第１の燃料供給系の燃料噴射手段への燃料圧送量を調整する圧送量調整部とを有することを特徴とする、請求項１乃至６記載の、自動車の内燃機関の燃料噴射制御装置。
8. 高圧燃料ポンプにより昇圧された高圧燃料を内燃機関の燃焼室内に直接燃料を供給する筒内燃料噴射手段と、
   前記内燃機関の吸気通路に低圧燃料を供給する吸気通路燃料噴射手段とを有した自動車の内燃機関の燃料制御装置において、
   前記自動車の車室内の音レベルを測定する車室音測定手段と、前記筒内燃料噴射手段へ堆積するデポジット量を検出するデポジット検出手段とを備え、
   前記デポジット検出手段により検出したデポジット量が所定値以上であり、且つ前記車室音測定手段により検出した音レベルが所定値以上であると判断した場合に、前記筒内燃料噴射手段から燃料供給を行うことを特徴とする自動車の内燃機関の燃料噴射制御装置。
9. 前記デポジット検出手段は、前記筒内燃料噴射手段からの燃料供給がない状態で、前記吸気通路燃料噴射手段からの燃料供給が所定時間以上経過した場合に前記デポジット量が所定値以上であると判断することを特徴とする自動車の内燃機関の燃料噴射装置。
10. 高圧燃料ポンプにより昇圧された高圧燃料を内燃機関の燃焼室内に直接燃料を供給する筒内燃料噴射手段と、
    前記内燃機関の吸気通路に低圧燃料を供給する吸気通路燃料噴射手段とを有した自動車の内燃機関の燃料制御装置において、
    前記自動車の車室内の音レベルを測定する車室音測定手段と、前記筒内燃料噴射手段へのデポジット堆積を予測するデポジット予測手段とを備え、
    前記デポジット予測手段により前記筒内燃料噴射手段へデポジットが堆積し易い状態であると判断し、且つ前記車室音測定手段により検出した音レベルが所定値以上であると判断した場合に、前記筒内燃料噴射手段から燃料供給を行うことを特徴とする自動車の内燃機関の燃料噴射制御装置。
11. 前記デポジット予測手段は、前記筒内燃料噴射手段からの燃料供給がない状態で、前記吸気通路燃料噴射手段からの燃料供給が所定時間以上経過した場合にデポジットが堆積し易い状態であると判断することを特徴とする自動車の内燃機関の燃料噴射装置。