JP3847052B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気筒内への燃料噴射を圧縮行程中に行う成層燃焼と、吸気行程中に行う均一燃焼とに切り換えて運転される筒内噴射式の内燃機関において、気筒内への燃料噴射時期を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃料噴射制御装置として、例えば特開平８−４２３８１号公報に記載されたものが知られている。この燃料噴射制御装置では、以下に述べるようにして、成層燃焼時の燃料噴射時期が算出される。まず、燃料圧および要求燃料量に基づき、この要求燃料量を噴射するのに必要な燃料噴射弁の開弁時間（燃料噴射時間）を算出する。次に、圧縮行程中に燃料噴射が終了するように、燃料噴射時期の終了タイミングを求め、この終了タイミングおよび燃料噴射時間に基づき、燃料噴射時期の開始タイミングを算出する。さらに、エンジン水温、エンジン回転数およびエンジン負荷に基づき、補正項を算出し、この補正項を燃料噴射時期に加算することにより、最終的な燃料噴射時期が算出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、筒内噴射式の内燃機関では、燃焼室に直接、燃料が噴射されるので、所望のエンジン出力などを得るためには、燃料噴射時間だけでなく、燃料噴射時期を適正に制御する必要がある。このため、上記従来の燃料噴射制御装置では、上述したように、燃料噴射時間を燃料圧および要求燃料量に基づいて算出するとともに、燃料噴射時間から決定した燃料噴射時期を、上記エンジン水温、エンジン回転数およびエンジン負荷により求めた補正項で補正している。しかし、燃料噴射時間の算出においては、燃料付着などの燃料の動的挙動による影響や蒸発燃料をパージした場合の影響などを補償するために、これらの燃料の挙動状態を表すパラメータを用いて補正することが望ましい。これに対して、そのような補正が行われた場合、上記燃料噴射制御装置では、上記パラメータに応じた燃料噴射時期の補正が行われないため、燃料噴射時期を適切に算出することができない。その結果、エンジン出力の低下などによる運転性の悪化および燃費の悪化を招くおそれがある。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、燃料の挙動状態を反映させながら、燃料噴射時期を適切に求めることができ、それにより運転性および燃費を向上させることができる筒内噴射式の内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、気筒内への燃料噴射を圧縮行程中に行う成層燃焼と、吸気行程中に行う均一燃焼とに切り換えて運転される筒内噴射式の内燃機関３において、気筒内への燃料噴射時期θｉｎｊを制御する内燃機関３の燃料噴射制御装置１であって、内燃機関３の運転状態（例えば実施形態における（以下、この項において同じ）アクセル開度ＡＰ、エンジン回転数ＮＥ、大気圧ＰＡ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、吸気温ＴＡ、エンジン水温ＴＷ）を検出する運転状態検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２１、水温センサ２２、吸気管内絶対圧センサ２３、吸気温センサ２４、大気圧センサ２７、アクセル開度センサ２９）と、検出された運転状態に応じて、要求燃料量（要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ）を決定する要求燃料量決定手段（ＥＣＵ２、ステップ１４）と、検出された運転状態に応じて、気筒内に噴射された燃料量のうち、今回の燃焼サイクルにおいて燃焼される燃料量の割合を表す直接率（基本直接率Ａ）と、前記気筒内に付着している燃料量のうち、今回の燃焼サイクルにおいて燃焼される燃料量の割合を表す持ち去り率（基本持ち去り率Ｂ）とを、燃料挙動パラメータとして算出する燃料挙動パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ３１〜３２，４１〜４２）と、気筒内に噴射される燃料の燃料圧ＰＦを検出する燃料圧検出手段（燃料圧センサ２０）と、検出された燃料圧ＰＦが高いほど、算出された直接率（基本直接率Ａ）および持ち去り率（基本持ち去り率Ｂ）をより大きくなるように補正する燃料挙動パラメータ補正手段（ＥＣＵ２、ステップ３９〜４０，４９〜５０）と、補正された直接率（直接率Ａｅ）および持ち去り率（持ち去り率Ｂｅ）に基づき、要求燃料量（要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ）を補正することにより、最終的な燃料噴射量（最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ）を決定する燃料噴射量決定手段（ＥＣＵ２、ステップ１５）と、内燃機関３の機関回転数（エンジン回転数ＮＥ）を検出する機関回転数検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２１）と、検出された機関回転数（エンジン回転数ＮＥ）および決定された燃料噴射量（最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ）に基づき、燃料噴射時期θｉｎｊを決定する燃料噴射時期決定手段（ＥＣＵ２、ステップ１６，６１〜６２，６４〜６６）と、を備え、燃料噴射量決定手段（ＥＣＵ２、ステップ１５）は、補正された直接率（直接率Ａｅ）および持ち去り率（持ち去り率Ｂｅ）が大きいほど、最終的な燃料噴射量（最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ）をより少なくなるように決定することを特徴とする。
【０００６】
この内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、要求燃料量が運転状態に応じて決定されるとともに、気筒内に噴射された燃料量のうち、今回の燃焼サイクルにおいて燃焼される燃料量の割合を表す直接率と、気筒内に付着している燃料量のうち、今回の燃焼サイクルにおいて燃焼される燃料量の割合を表す持ち去り率とが、運転状態に応じて算出される。また、上記直接率および持ち去り率は、燃料圧が高いほど、より大きくなるように補正される。さらに、補正された直接率および持ち去り率に基づき、要求燃料量を補正することにより、最終的な燃料噴射量が決定される。この場合、最終的な燃料噴射量は、補正された直接率および持ち去り率が大きいほど、より少なくなるように決定される。そして、この最終的な燃料噴射量および機関回転数に基づき、燃料噴射時期が決定される。このように燃料の挙動状態を表す燃料挙動パラメータとしての直接率および持ち去り率により最終的な燃料噴射量を適切に決定できるとともに、この燃料噴射量に基づき、燃料噴射時期が決定されるので、従来と異なり、燃料の挙動状態を反映させながら、すなわち燃料付着などの燃料の動的挙動による影響などを反映させながら、燃料噴射時期を適切に算出することができる。これにより、運転性および燃費を向上させることができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置１において、内燃機関３の機関温度（エンジン水温ＴＷ）を検出する機関温度検出手段（水温センサ２２）と、均一燃焼時には、検出された機関温度（エンジン水温ＴＷ）に基づき、燃料噴射時期θｉｎｊを補正する（基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦに水温補正項ＩＪＴＷを加算したものを噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨとする）燃料噴射時期補正手段（ＥＣＵ２、ステップ７５，８３）と、をさらに備えることを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、均一燃焼時に、検出された機関温度に基づき燃料噴射時期が補正されるので、機関温度を反映させながら、燃料噴射時期を適切に設定することができる。例えば、均一燃焼時、低温でピストンが冷えている場合に、燃料を噴射するインジェクタとピストンとの間の距離が大きいときには、噴射した燃料の液滴化の度合が低温時には高いことを考慮して、燃料噴射時期を早めることにより、燃料の霧化が促進され、より良好な燃焼状態を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置について説明する。図１は、本実施形態の燃料噴射制御装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示している。同図に示すように、燃料噴射制御装置１はＥＣＵ２（運転状態検出手段、要求燃料量決定手段、燃料挙動パラメータ算出手段、燃料挙動パラメータ補正手段、燃料噴射量決定手段、機関回転数検出手段、燃料噴射時期決定手段、燃料噴射時期補正手段）を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、内燃機関３（以下「エンジン３」という）の燃料噴射制御および点火時期制御などを行う。
【００１０】
エンジン３は、車両用の直列４気筒（１つのみ図示）タイプのガソリンエンジンであり、各気筒のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂとの間に燃焼室３ｃが形成されている。ピストン３ａの上面の中央部には、凹部３ｄが形成されている。また、シリンダヘッド３ｂには、燃焼室３ｃに臨むように燃料噴射弁４（以下「インジェクタ４」という）および点火プラグ５が取り付けられており、燃料は燃焼室３ｃ内に直接噴射される。すなわちエンジン３は、筒内噴射式のものである。
【００１１】
インジェクタ４は、燃焼室３ｃの天壁中央部に配置されており、燃料パイプ４ａを介して高圧ポンプ４ｂに接続されている。燃料は、図示しない燃料タンクからこの高圧ポンプ４ｂで高圧に昇圧された後、レギュレータ（図示せず）で調圧された状態でインジェクタ４に供給される。燃料は、インジェクタ４からピストン３ａの凹部３ｄ側に向かって噴射されるとともに、凹部３ｄを含むピストン３ａの上面に衝突して燃料噴流を形成する。特に、後述する成層燃焼のときには、インジェクタ４が噴射した燃料の大部分は、凹部３ｄに衝突して燃料噴流を形成する。
【００１２】
一方、燃料パイプ４ａのインジェクタ４付近の部分には、燃料圧センサ２０が取り付けられている。この燃料圧センサ２０（燃料圧検出手段）は、インジェクタ４が噴射する燃料の燃料圧ＰＦを検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。また、インジェクタ４は、ＥＣＵ２に接続されており、後述するように、ＥＣＵ２からの駆動信号により、その開弁時間である最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（燃料噴射量）と、燃料噴射時期θｉｎｊ（開弁タイミングおよび閉弁タイミング）とが制御される。
【００１３】
また、上記点火プラグ５もＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２から点火時期θｉｇに応じたタイミングで高電圧が加えられることにより放電し、それにより燃焼室３ｃ内の混合気を燃焼させる。
【００１４】
さらに、各気筒の吸気弁６および排気弁７を開閉駆動する吸気カム６ａおよび排気カム７ａの各々は、低速カムと、低速カムよりも高いカムノーズを有する高速カムとで構成されている。また、エンジン３には、バルブタイミング切換機構（以下「ＶＴＥＣ」（登録商標）という）８と、このＶＴＥＣ８への油圧の供給および供給停止を制御する油圧制御弁８ａとが設けられている。
【００１５】
ＶＴＥＣ８は、各気筒の吸気カム６ａ（または排気カム７ａ）を低速カムと高速カムの間で切り換えることにより、吸気弁６（または排気弁７）の動作時のバルブタイミングを低速バルブタイミング（以下「ＬＯ．ＶＴ」という）と高速バルブタイミング（以下「ＨＩ．ＶＴ」という）との間で切り換える。また、ＶＴＥＣ８は、ＥＣＵ２の制御により、油圧制御弁８ａを介して油圧が供給されているときにバルブタイミングをＨＩ．ＶＴとし、油圧が供給されていないときにＬＯ．ＶＴとする。
【００１６】
また、バルブタイミングは、後述する均一燃焼のうちのリーン燃焼および成層燃焼のときにはＬＯ．ＶＴとされ、後述する均一燃焼のうちのストイキ燃焼およびリッチ燃焼のときには、ＬＯ．ＶＴまたはＨＩ．ＶＴに切り換えられる。このＨＩ．ＶＴのときには、吸気弁６（または排気弁７）の開弁および閉弁タイミングが、ＬＯ．ＶＴのときよりも早くなるとともに、バルブリフト量も大きくなる。
【００１７】
一方、エンジン３のクランクシャフト３ｅには、マグネットロータ２１ａが取り付けられている。このマグネットロータ２１ａは、ＭＲＥピックアップ２１ｂとともに、クランク角センサ２１を構成している。クランク角センサ２１（機関回転数検出手段、運転状態検出手段）は、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、いすれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を出力する。
【００１８】
ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに１パルスが出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の機関回転数ＮＥ（運転状態を表すパラメータ。以下「エンジン回転数ＮＥ」という）を求める。ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン３ａが吸入行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに１パルスが出力される。また、エンジン３には、図示しない気筒判別センサが設けられており、この気筒判別センサは、気筒を判別するためのパルス信号である気筒判別信号をＥＣＵ２に送る。ＥＣＵ２は、これらの気筒判別信号、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号によって、気筒ごとにどの行程のどのクランク角度位置にあるかを判別するようになっている。
【００１９】
また、エンジン３の本体には、水温センサ２２が取り付けられている。水温センサ２２（機関温度検出手段、運転状態検出手段）は、サーミスタで構成されており、エンジン３の本体内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷ（機関温度、運転状態を表すパラメータ）を検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００２０】
一方、エンジン３の吸気管９のスロットルバルブ９ａよりも下流側には、吸気管内絶対圧センサ２３が配置されている。この吸気管内絶対圧センサ２３（運転状態検出手段）は、半導体圧力センサなどで構成されており、吸気管９内の絶対圧である吸気管内絶対圧ＰＢＡ（運転状態を表すパラメータ）を検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。さらに、吸気管９には、吸気温センサ２４が取り付けられている。吸気温センサ２４（運転状態検出手段）は、サーミスタで構成されており、吸気管９内の吸気温ＴＡ（運転状態を表すパラメータ）を検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００２１】
また、エンジン３は、吸気管９と排気管１０に接続されたＥＧＲ管１１を備えている。このＥＧＲ管１１は、エンジン３の排気ガスを吸気側に再循環し、前記燃焼室３ｃ内の燃焼温度を下げることによって排気ガス中のＮＯｘを低減させるＥＧＲを実行するためのものであり、吸気管９のスロットルバルブ９ａよりも下流側と、排気管１０の図示しない触媒装置よりも上流側とに接続されている。
【００２２】
ＥＧＲ管１１には、ＥＧＲ制御弁１２が取り付けられている。ＥＧＲ制御弁１２は、リニア電磁弁であり、ＥＣＵ２からの駆動信号に応じてそのバルブリフト量がリニアに変化し、これによってＥＧＲ管１１を開閉する。ＥＧＲ制御弁１２には、バルブリフトセンサ２５が取り付けられている。バルブリフトセンサ２５は、ＥＧＲ制御弁１２の実際のバルブリフト量ＬＡＣＴを検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００２３】
ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じてＥＧＲ制御弁１２の目標バルブリフト量ＬＣＭＤを算出するとともに、実際のバルブリフト量ＬＡＣＴが目標バルブリフト量ＬＣＭＤになるように制御することにより、ＥＧＲ率を制御する。
【００２４】
また、排気管１０の触媒装置よりも上流側には、ＬＡＦセンサ２６が配置されている。ＬＡＦセンサ２６は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比Ａ／Ｆの領域において排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その酸素濃度に比例する検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００２５】
さらに、エンジン３には、大気圧センサ２７が取り付けられている。大気圧センサ２７（運転状態検出手段）は、半導体圧力センサなどで構成されており、大気圧ＰＡ（運転状態を表すパラメータ）を検出してその検出信号をＥＣＵ２に送る。さらに、ＥＣＵ２には、バッテリ電圧センサ２８が接続されており、このバッテリ電圧センサ２８は、インジェクタ４に駆動電圧を供給するバッテリ（図示せず）の電圧値ＶＢを検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。また、エンジン３を搭載した車両には、アクセルペダルセンサ２９が取り付けられている。このアクセルペダルセンサ２９（運転状態検出手段）は、運転状態を表すパラメータとしての図示しないアクセルペダルの操作量ＡＰ（以下「アクセル開度ＡＰ」という）を検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００２６】
一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力インターフェースなどからなるマイクロコンピュータ（いずれも図示せず）で構成されている。前述したセンサ２０〜２９の検出信号はそれぞれ、ＥＣＵ２に入力され、入力インターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムおよびＲＡＭに記憶された後述する各フラグ値および演算値などに基づいて各種の演算処理を実行する。
【００２７】
具体的には、インジェクタ４の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔおよび燃料噴射時期θｉｎｊを制御することにより、後述するように、空燃比制御処理を含む燃料噴射制御処理を実行する。さらに、この燃料噴射制御に加えて点火プラグ５の点火時期θｉｇを制御することで、エンジン３の燃焼状態を、アイドル運転時などの極低負荷運転時には成層燃焼状態に、極低負荷運転時以外の運転時には均一燃焼状態にそれぞれ切り換える。
【００２８】
この成層燃焼状態では、後述するように求められる燃料噴射時期θｉｎｊで、燃料をインジェクタ４から圧縮行程中に燃焼室３ｃ内に噴射し、噴射燃料の大部分を凹部３ｄに衝突させることにより燃料噴流が形成される。この燃料噴流と、吸気管９から吸入される空気の流動とによって混合気が生成されるとともに、ピストン３ａが圧縮行程の上死点に近い位置にあることで、混合気を点火プラグ５の付近に偏在させながら、理論空燃比よりも極リーンな空燃比Ａ／Ｆ（例えば２７〜６０）で燃焼させる。以上のように、成層燃焼が行われる。また、均一燃焼状態では、後述するように求められる燃料噴射時期θｉｎｊで、燃料を吸気行程中に燃焼室３ｃ内に噴射し、上記燃料噴流と空気の流動とによって生成した混合気を燃焼室３ｃ内に均一に分散させながら、成層燃焼状態よりもリッチな空燃比Ａ／Ｆ（例えば１２〜２７）で、均一燃焼が行われる。
【００２９】
以下、ＥＣＵ２が実行する空燃比制御処理を含む燃料噴射制御処理について、図２〜図１６を参照しながら説明する。図２は、この制御処理のメインルーチンを示しており、本処理は、ＴＤＣ信号の入力に同期して割り込み実行される。後述するように、この処理では、各種の補正係数を算出する（ステップ２〜１３）とともに、これらの補正係数を用いて要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔおよび燃料噴射時期θｉｎｊを算出するものである（ステップ１４〜１６）。
【００３０】
まず、ステップ１（図ではＳ１と略す。以下同様）で、Ｔｉｍａｐ算出処理を実行する。この処理では、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、図示しない３次元マップ（以下「マップ」という）を検索することにより、基本燃料噴射時間Ｔｉｍａｐを求める。
【００３１】
次に、ステップ２に進み、ＫＴＡ算出処理を実行する。この処理では、吸気温ＴＡに基づき、図示しないテーブルを検索することにより、吸気温補正係数ＫＴＡを求める。
【００３２】
次いで、ステップ３に進み、ＫＰＡ算出処理を実行する。この処理では、大気圧ＰＡに基づき、図示しないテーブルを検索することにより、大気圧補正係数ＫＰＡを求める。
【００３３】
次に、ステップ４に進み、ＫＴＷ算出処理を実行する。この処理では、エンジン水温ＴＷおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、図示しないマップを検索することにより、水温補正係数ＫＴＷを求める。
【００３４】
次いで、ステップ５に進み、ＫＢＳ算出処理を実行する。この処理では、まず、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに基づき、図示しないマップを検索することにより、要求トルクＰＭＥを求める。この後、エンジン回転数ＮＥと要求トルクＰＭＥに基づき、図示しないマップを検索することにより、基本目標空燃比係数ＫＢＳを求める。
【００３５】
次に、ステップ６に進み、ステップ５で求めた基本目標空燃比係数ＫＢＳに、ステップ４で求めた水温補正係数ＫＴＷを乗算することにより、最終目標空燃比係数ＫＣＭＤを算出する。すなわち、基本目標空燃比係数ＫＢＳをエンジン水温ＴＷおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて補正することにより、最終目標空燃比係数ＫＣＭＤを算出する。これらの基本目標空燃比係数ＫＢＳおよび最終目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数に比例する当量比として表される。
【００３６】
次いで、ステップ７に進み、ＫＥＴＣ算出処理を実行する。この処理では、ステップ６で求めた最終目標空燃比係数ＫＣＭＤに基づき、図示しないテーブルを検索することにより、充填効率補正係数ＫＥＴＣを求める。この充填効率補正係数ＫＥＴＣは、空燃比Ａ／Ｆの変化による充填効率の変化を補償するためのものである。
【００３７】
次に、ステップ８に進み、ＫＥＧＲ算出処理を実行する。この処理では、ＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲを以下のように求める。まず、ステップ５で求めた要求トルクとエンジン回転数ＮＥに基づき、図示しないマップを検索することにより、基本ＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲｍを求める。次に、ＥＧＲ制御弁１２の目標バルブリフト量ＬＣＭＤと、リフトセンサ２５が検出した実際のバルブリフト量ＬＡＣＴとに基づき、リフト量補正係数ＫＥＧｌを求める。
【００３８】
さらに、吸気管内絶対圧ＰＢＡと、吸気管内絶対圧ＰＢＡのマップ値ＰＢＡｍとに基づき、吸気管内絶対圧補正係数ＫＥＧＲｐを求める。そして、基本ＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲｍに、リフト量補正係数ＫＥＧｌおよび吸気管内絶対圧補正係数ＫＥＧＲｐを乗算することにより、ＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲを求める（ＫＥＧＲ＝ＫＥＧＲｍ・ＫＥＧｌ・ＫＥＧＲｐ）。以上のようにして求められるＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲは、ＥＧＲ率の変化による吸入空気量の変化を補償するためのものである。
【００３９】
次いで、ステップ９に進み、ＫＳＴＲ算出処理を実行する。この処理では、ＬＡＦセンサ２６の検出信号に基づき、図示しないSelf Tuning Regulator 型の適応制御器によりフィードバック補正係数ＫＳＴＲを求める。このフィードバック補正係数ＫＳＴＲは、後述するように基本燃料噴射時間Ｔｉｍａｐに適用され、燃料噴射系の応答遅れによって実際の空燃比が目標空燃比になるのに時間がかかることを動的に補償し、空燃比フィードバック制御の収束性を向上させるためのものである。
【００４０】
次に、ステップ１０に進み、ＫＰＦ算出処理を実行する。図３に示すように、この処理では、ステップ２０において、燃料圧ＰＦと筒内圧ＰＣＹＬの差圧ΔＰＦ（＝ＰＦ−ＰＣＹＬ）に基づき、図４にその一例を示すΔＰＦ−ＫＰＦテーブルを検索することにより、燃料圧補正係数ＫＰＦを求めて、本処理を終了する。この場合、筒内圧ＰＣＹＬは、その気筒のクランク角度位置に基づき、図示しないテーブルを検索することにより推定される。なお、筒内圧ＰＣＹＬを求める手法は、これに限らず、筒内圧ＰＣＹＬを検出する筒内圧センサをエンジン３に取り付けるようにしてもよい。
【００４１】
このΔＰＦ−ＫＰＦテーブルでは、燃料圧補正係数ＫＰＦは、差圧ΔＰＦが第１所定値ΔＰＦＬ（例えば０．０３ＭＰａ）以下の範囲では値３０に、差圧ΔＰＦが第１所定値ΔＰＦＬよりも大きな第２所定値ΔＰＦＲＥＦ（例えば１０ＭＰａ）以上の範囲では値１．０に、ΔＰＦＬ＜ΔＰＦ＜ΔＰＦＲＥＦの範囲では、差圧ΔＰＦが大きいほど小さい値にそれぞれ設定されている。ΔＰＦＬ＜ΔＰＦ＜ΔＰＦＲＥＦの範囲で、燃料圧補正係数ＫＰＦがこのように設定されている理由は、インジェクタ４を後述する最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ分、開弁させたときに、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔが同じであっても、実際に噴射される燃料量が差圧ΔＰＦに応じて変化してしまうことを補償するためである（例えば、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔが同じであっても、差圧ΔＰＦが大きくなると、実際の燃料噴射量が増大する）。
【００４２】
また、ΔＰＦ≦ΔＰＦＬの範囲で、燃料圧補正係数ＫＰＦが上記のように設定されている理由は、成層燃焼の場合において差圧ΔＰＦがΔＰＦＬより小さいときには、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔに対して実際に噴射される燃料量が変化しないためである。さらに、ΔＰＦ≧ΔＰＦＲＥＦの範囲で、燃料圧補正係数ＫＰＦが上記のように設定されている理由は、均一燃焼の場合において差圧ΔＰＦがΔＰＦＲＥＦ以上のときには、インジェクタ４を最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ分、開弁することにより、目標空燃比に対応する燃料量が確実に噴射されるためである。なお、筒内噴射式のエンジン３では、燃料圧ＰＦおよび筒内圧ＰＣＹＬは、燃料圧ＰＦが筒内圧ＰＣＹＬよりも極めて大きい（例えば燃料圧ＰＦは筒内圧ＰＣＹＬの１００倍）関係にあるので、差圧ΔＰＦに代えて燃料圧ＰＦをパラメータとして燃料圧補正係数ＫＰＦを求めてもよい。
【００４３】
以上のようにＫＰＦ算出処理を実行した後、図２のステップ１１に進み、ＴｉＶＢ算出処理を実行する。この処理では、バッテリの電圧値ＶＢに基づき、図示しないテーブルを検索することにより、無効補正時間ＴｉＶＢを算出する。この無効補正時間ＴｉＶＢは、燃料噴射時においてインジェクタ４が実際に開くまでの遅れ（無効時間）を補償するためのものである。
【００４４】
次に、ステップ１２に進み、燃料挙動パラメータ算出処理を実行する。この処理の詳細については後述するが、この処理では燃料挙動パラメータである直接率Ａｅ（燃料の挙動を表すパラメータ）および持ち去り率Ｂｅ（燃料の挙動を表すパラメータ）が算出される。
【００４５】
次いで、ステップ１３に進み、以上のように求めた吸気温補正係数ＫＴＡ、大気圧補正係数ＫＰＡ、充填効率補正係数ＫＥＴＣおよびＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲを乗算することにより、総補正係数Ｋｔｏｔａｌを算出する。
【００４６】
次に、ステップ１４に進み、以上のように求めた基本燃料噴射時間Ｔｉｍａｐに総補正係数Ｋｔｏｔａｌ、最終目標空燃比係数ＫＣＭＤおよびフィードバック補正係数ＫＳＴＲを乗算することにより、気筒ごとの要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ（ｉ）を算出する。これらの要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ（ｉ）は、エンジン３の運転状態から必要とされる気筒ごとの要求燃料量に相当する。なお、要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ（ｉ）の記号ｉは、気筒の番号を表す。
【００４７】
次いで、ステップ１５に進み、下式（１）により気筒ごとの最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）を算出する。これらの最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）は、気筒ごとのインジェクタ４の開弁時間であり、各気筒内に実際に噴射される燃料噴射量を表す。
【００４８】
ここで、ＴＷＰ（ｉ）は気筒ごとの付着燃料量に相当する付着燃料量相当値（時間）であり、後述するように求められる。
【００４９】
以上のステップ１４，１５から明らかなように、エンジン３の運転状態から必要とされる要求燃料量を決定する要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ（ｉ）の算出では、燃料圧補正係数ＫＰＦが用いられない。本来、要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ（ｉ）は、燃料圧ＰＦとは無関係のものであるから、その算出に燃料圧補正係数ＫＰＦを除外することによって、要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ（ｉ）を適切に算出することができる。これに対して、気筒内に実際に噴射される燃料量を決定する最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔの算出では、燃料圧補正係数ＫＰＦが基本燃料噴射時間Ｔｉｍａｐに乗算される。これにより、インジェクタ４が実際に噴射する燃料量を、燃料圧ＰＦと筒内圧ＰＣＹＬの差圧ΔＰＦに応じて適切に補正することができ、その結果、気筒内に実際に噴射される燃料噴射量を精度よく制御することができる。以上により、燃料噴射量を目標空燃比に応じて適切に決定でき、それにより空燃比Ａ／Ｆのフィードバック制御の収束性を向上させることができる。
【００５０】
次に、図１６を参照しながら、上記式（１）で用いた付着燃料量相当値ＴＷＰ（ｉ）を算出するＴＷＰ算出処理について説明する。この処理は、ＣＲＫ信号の入力に同期して、気筒ごとに実行される。この処理では、ステップ１００において、下記式（２）により、付着燃料量相当値ＴＷＰ（ｉ）の今回値ＴＷＰ（ｉ）ｎを算出するとともに、これをＲＡＭに記憶して本処理を終了する。
【００５１】
ここで、ＴＷＰ(ｉ)ｎ−１は、付着燃料量相当値ＴＷＰ（ｉ）の前回値である。
【００５２】
図２のステップ１５に続いて、ステップ１６に進み、噴射時期処理において燃料噴射時期θｉｎｊを算出して、本ルーチンを終了する。この噴射時期処理の詳細については、後述する。
【００５３】
次に、図５を参照しながら、前述したステップ１２の燃料挙動パラメータ算出処理について説明する。この処理では、以下に述べるようにして、直接率Ａｅおよび持ち去り率Ｂｅを算出する。この直接率Ａｅは、今回の燃焼サイクルにおいてインジェクタ４から噴射された燃料量に対する、この燃料噴射量のうちの今回の燃焼サイクルで実際に燃焼する燃料量の割合を示す。また、持ち去り率Ｂｅは、前回の燃焼サイクル終了時点で燃焼室３ｃの内壁面（シリンダ面やピストン面）に付着している燃料量に対する、この付着燃料量のうちの今回の燃焼サイクルで実際に燃焼する燃料量の割合を示す。
【００５４】
具体的には、まず、ステップ３０において、フラグＦ＿ＶＴＥＣが「１」か否かを判別する。このフラグＦ＿ＶＴＥＣは、ＶＴＥＣ８によりバルブタイミングがＨＩ．ＶＴに設定されているときに「１」にセットされ、ＬＯ．ＶＴに設定されているときに「０」にセットされるものである。
【００５５】
ステップ３０の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちバルブタイミングがＨＩ．ＶＴに設定されているときには、ステップ３１に進み、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、図６に示すようなマップを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本直接率Ａを求める。このマップでは、エンジン回転数ＮＥまたは吸気管内絶対圧ＰＢＡが高いほど、基本直接率Ａが大きい値に設定されている。
【００５６】
次に、ステップ３２に進み、上記ステップ３１の基本直接率Ａと同様に、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、上記図６と同様のマップを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本持ち去り率Ｂを求める。このマップでは、基本持ち去り率Ｂの値は、基本直接率Ａと同様の傾向でかつ異なる値に設定されている。
【００５７】
次いで、ステップ３３に進み、エンジン水温ＴＷおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、図７に示すようなマップを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本直接率Ａ用の水温補正係数ＫＴＷＰＡを求める。このマップでは、エンジン水温ＴＷまたは吸気管内絶対圧ＰＢＡが高いほど、水温補正係数ＫＴＷＰＡが大きい値に設定されている。
【００５８】
次に、ステップ３４に進み、水温補正係数ＫＴＷＰＡと同様に、エンジン水温ＴＷおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、上記図７と同様のマップを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本持ち去り率Ｂの水温補正係数ＫＴＷＰＢを求める。このマップでは、水温補正係数ＫＴＷＰＢの値も、水温補正係数ＫＴＷＰＡと同様の傾向でかつ異なる値に設定されている。
【００５９】
次いで、ステップ３５に進み、前述したステップ１６で求められた燃料噴射時期θｉｎｊの前回値に基づき、図８にその一例を示すテーブルを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本直接率Ａ用の噴射時期補正係数ＫＪＷＰＡを求める。同図に示すように、このテーブルでは、噴射時期補正係数ＫＪＷＰＡは、燃料噴射時期θｉｎｊにかかわらず、一定の値に設定されている。
【００６０】
次に、ステップ３６に進み、噴射時期補正係数ＫＪＷＰＡと同様に、前述したステップ１６で求められた燃料噴射時期θｉｎｊの前回値に基づき、上記図８のテーブルを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本持ち去り率Ｂの噴射時期補正係数ＫＪＷＰＢを求める。同図に示すように、このテーブルでは、噴射時期補正係数ＫＪＷＰＢは、燃料噴射時期θｉｎｊが吸気行程後半のＢＤＣ位置と圧縮行程のＴＤＣ位置との間の所定のクランク角度θｉｎｊ１よりも進角側であるときには、噴射時期補正係数ＫＪＷＰＡと同じ一定値に設定され、所定のクランク角度位置θｉｎｊ１よりも遅角側であるほど、すなわち圧縮行程のＴＤＣ位置に近いほど、小さい値になるように設定されている。これは、圧縮行程では、ＴＤＣ位置に近いほど、筒内圧ＰＣＹＬが大きくなることにより、燃焼室３ｃの内壁面に付着した燃料が気化しにくくなることによる。
【００６１】
次いで、ステップ３７に進み、燃料圧ＰＦに基づき、図９にその一例を示すテーブルを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本直接率Ａ用の燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＡを求める。同図に示すように、このテーブルでは、燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＡは、燃料圧ＰＦが所定値ＰＦ１未満であるときには、燃料圧ＰＦが高いほど、大きい値に設定されている。これは、燃料圧ＰＦが低圧であるほど、霧化の度合が低くなることで、燃料が燃焼室３ｃの内壁面に付着しやすいのに対して、高圧であるほど、霧化の度合が高くなることで、燃料が付着しにくくなることによる。また、燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＡは、燃料圧ＰＦが所定値ＰＦ１以上であるときには、値１．０に設定されている。これは、燃料圧ＰＦが所定値ＰＦ１以上であれば、燃焼室３ｃの内壁面に付着する燃料の割合がほぼ一定になることによる。
【００６２】
次に、ステップ３８に進み、燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＡと同様に、燃料圧ＰＦに基づき、上記図９のテーブルを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本持ち去り率Ｂ用の燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＢを求める。同図に示すように、このテーブルでは、燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＢは、燃料圧ＰＦが所定値ＰＦ２未満であるときには、燃料圧ＰＦが高いほど、大きい値に設定されている。これは、燃料圧ＰＦが高圧であるほど、燃焼室３ｃの内壁面に付着している燃料が内壁面から離脱して霧化しやすいことによる。また、燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＢは、燃料圧ＰＦが所定値ＰＦ２以上である領域において、値１．０に設定されている。これは、燃料圧ＰＦが所定値ＰＦ２以上であれば、燃焼室３ｃの内壁面に付着している燃料のうち、今回の燃焼サイクルで実際に燃焼する燃料の割合が変化しないことによる。
【００６３】
次いで、ステップ３９に進み、以上のように求めた基本直接率Ａに、水温補正係数ＫＴＷＰＡ、噴射時期補正係数ＫＪＷＰＡおよび燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＡを乗算することにより、直接率Ａｅを算出する。
【００６４】
次に、ステップ４０に進み、直接率Ａｅと同様に、基本持ち去り率Ｂに、水温補正係数ＫＴＷＰＢ、噴射時期補正係数ＫＪＷＰＢおよび燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＢを乗算することにより、持ち去り率Ｂｅを算出して、本処理を終了する。
【００６５】
一方、ステップ３０の判別結果がＮＯのとき、すなわちバルブタイミングがＬＯ．ＶＴに設定されているときには、ステップ４１〜５０において、前述したステップ３１〜４０と同様に、ＬＯ．ＶＴ用の直接率Ａｅおよび持ち去り率Ｂｅを算出して、本処理を終了する。この場合、ステップ４１〜４８において用いられる各マップおよび各テーブルは、ＨＩ．ＶＴ用のものと同様の傾向でかつ異なる値に設定されている。
【００６６】
以上のように直接率Ａｅおよび持ち去り率Ｂｅはそれぞれ、基本直接率Ａおよび基本持ち去り率Ｂを、燃料圧ＰＦに基づいて求めた燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＡ，ＫＰＦＷＰＢで補正することにより求められる。そして、このように補正された直接率Ａｅおよび持ち去り率Ｂｅを用いて、付着燃料量に相当する付着燃料量相当値ＴＷＰが算出される。燃料圧ＰＦと付着燃料量相当値ＴＷＰの間には、図９のテーブルに関連して述べたような密接な関連性があるので、付着燃料量相当値ＴＷＰを、上述した直接率Ａｅ，持ち去り率Ｂｅの算出手法により、燃料圧ＰＦを反映させながら気筒ごとに適切に算出することができる。また、基本直接率Ａおよび基本持ち去り率Ｂが、バルブタイミング（ＬＯ．ＶＴまたはＨＩ．ＶＴ）に応じて別個に算出されるので、バルブタイミングの切り換えに伴う吸入空気量や燃料噴射時期θｉｎｊの変化に対応しながら、付着燃料量相当値ＴＷＰをより適切に求めることができる。以上により、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔすなわち燃料噴射量を適切に決定することができ、その結果、空燃比Ａ／Ｆのフィードバック制御の収束性を向上させることができる。
【００６７】
次に、図１０〜図１５を参照しながら、前述したステップ１６の噴射時期処理について説明する。図１０は、噴射時期処理のメインルーチンを示すフローチャートである。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ６０において、燃焼形態モニタＳ＿ＥＭＯＤが「０」であるか否かを判別する。
【００６８】
この燃焼形態モニタＳ＿ＥＭＯＤは、エンジン３が成層燃焼、均一燃焼のうちのリーン燃焼、ストイキ燃焼およびリッチ燃焼の中のいずれの燃焼形態にあるかを表すものである。燃焼形態モニタＳ＿ＥＭＯＤの値は、前述したステップ５で求めた要求トルクＰＭＥとエンジン回転数ＮＥに基づき、図１１に示すマップを検索することによってセットされる。具体的には、同マップにおいて、成層燃焼域のときに「２」に、均一燃焼のうちのリーン燃焼域のときに「１」に、均一燃焼のうちのストイキ燃焼域のときに「０」にそれぞれセットされる。なお、このマップにおけるストイキ燃焼域は、混合気を主として理論空燃比で燃焼させる領域であるとともに、混合気を理論空燃比よりもリッチな空燃比Ａ／Ｆで燃焼させるリッチ燃焼域も含むように設定されており、以下、リッチ燃焼も含めてストイキ燃焼という。
【００６９】
ステップ６０の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＳ＿ＥＭＯＤ＝０であって、エンジン３がストイキ燃焼で運転されているときには、ステップ６１に進み、ストイキ燃焼用の噴射終了タイミング算出処理を実行する。この処理の詳細は後述するが、この処理では、燃料噴射時期θｉｎｊの噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨが算出される。
【００７０】
次に、ステップ６２に進み、均一燃焼用の噴射開始タイミング算出処理を実行して、本処理を終了する。この処理では、前記ステップ１５で算出した最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔと、ステップ６１で算出した噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨとから、燃料噴射時期θｉｎｊの噴射開始タイミングを逆算する。この噴射開始タイミングおよび噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨは、いずれも吸気行程のＴＤＣ位置を基準とするクランク角度位置として算出される。
【００７１】
一方、ステップ６０でＳ＿ＥＭＯＤ≠０のときには、ステップ６３に進み、燃焼形態モニタＳ＿ＥＭＯＤが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＳ＿ＥＭＯＤ＝１であって、エンジン３がリーン燃焼で運転されているときには、ステップ６４に進み、後述するリーン燃焼用の噴射終了タイミング算出処理で、噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨを算出する。
【００７２】
次に、前記ステップ６２に進み、ステップ６４で算出した噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨおよび最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔに基づき、燃料噴射時期θｉｎｊの噴射開始タイミングを算出して、本処理を終了する。これらのステップ６２，６４では、前記ステップ６１，６２と同様に、噴射開始タイミングおよび噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨは、いずれも吸気行程のＴＤＣ位置を基準とするクランク角度位置として算出される。
【００７３】
一方、ステップ６３の判別結果がＮＯのとき、すなわちＳ＿ＥＭＯＤ＝２であって、エンジン３が成層燃焼で運転されているときには、ステップ６５に進み、後述する成層燃焼用の噴射終了タイミング算出処理において、前記ステップ６１，６４と同様に、燃料噴射時期θｉｎｊの噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＤを算出する。
【００７４】
次に、ステップ６６に進み、前記ステップ６２と同様に、ステップ６５で算出した噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＤおよび最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔに基づき、成層燃焼用の噴射開始タイミングを算出して、本処理を終了する。これらのステップ６５，６６では、噴射開始タイミングおよび噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＤは、前記ステップ６１，６２，６４と異なり、いずれも圧縮行程のＴＤＣ位置を基準とするクランク角度位置として算出される。
【００７５】
次に、図１２を参照しながら、前述したステップ６１のストイキ燃焼用の噴射終了タイミング算出処理について説明する。この処理では、以下に述べるように燃料噴射時期θｉｎｊの噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨが気筒ごとに算出される。また、これらの噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨは、吸気行程のＴＤＣ後（ＡＴＤＣ）のクランク角度位置として算出される。
【００７６】
この処理では、まず、ステップ７０において、水温補正項ＩＪＴＷを求める。この水温補正項ＩＪＴＷは、具体的には、エンジン水温ＴＷに基づき、図１３にその一例を示すＴＷ−ＩＪＴＷテーブルを検索することにより求められる。同図に示すように、このＴＷ−ＩＪＴＷテーブルでは、水温補正項ＩＪＴＷは、エンジン水温ＴＷが高いほど、小さい値に設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが高いほど、燃焼室３ｃに噴射された燃料が着火しやすく、均一燃焼が効率よく行われるので、燃料噴射時期θｉｎｊの噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨを早めることにより、発生トルクを効率よく得るためである。
【００７７】
次に、図１２のステップ７１において、フラグＦ＿ＶＴＥＣが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちバルブタイミングがＨＩ．ＶＴに設定されているときには、ステップ７２に進み、ＥＧＲ許可フラグＦ＿ＥＧＲが「１」であるか否かを判別する。このＥＧＲ許可フラグＦ＿ＥＧＲは、ＥＧＲ制御弁１２によるＥＧＲ管１１の開放によりＥＧＲが実行されているときに「１」に、ＥＧＲ管１１の閉鎖によってＥＧＲが実行されていないときに「０」にそれぞれ設定されるものである。
【００７８】
ステップ７２の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＥＧＲが実行されているときには、ステップ７３に進み、エンジン回転数ＮＥおよび前記ステップ１５で求めた各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ，ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。
【００７９】
次に、ステップ７５に進み、これらの基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦに前記ステップ７０で求めた水温補正項ＩＪＴＷを加算した値を、噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨとして設定して、本処理を終了する。以上により、ＨＩ．ＶＴ，ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨが気筒ごとに求められる。
【００８０】
一方、ステップ７２の判別結果がＮＯのとき、すなわちＥＧＲが実行されていないときには、ステップ７４に進み、上記ステップ７３と同様に、エンジン回転数ＮＥおよび各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ，非ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。次に、上記ステップ７５で、ＨＩ．ＶＴ，非ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨを気筒ごとに算出して、本処理を終了する。
【００８１】
一方、ステップ７１の判別結果がＮＯのとき、すなわちバルブタイミングがＬＯ．ＶＴに設定されているときには、ステップ７６に進み、ＥＧＲ許可フラグＦ＿ＥＧＲが「１」であるか否かを判別する。
【００８２】
この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＥＧＲが実行されているときには、ステップ７７に進み、前記ステップ７３と同様に、エンジン回転数ＮＥおよび各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、ＬＯ．ＶＴ，ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。次に、前述したステップ７５で、ＬＯ．ＶＴ，ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨを気筒ごとに算出して、本処理を終了する。
【００８３】
一方、ステップ７６の判別結果がＮＯのとき、すなわちＥＧＲが実行されていないときには、ステップ７８に進み、ステップ７６と同様に、エンジン回転数ＮＥおよび各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、ＬＯ．ＶＴ，非ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。次に、上記ステップ７５で、ＬＯ．ＶＴ，非ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨを気筒ごとに算出して、本処理を終了する。
【００８４】
次に、図１４を参照しながら、前述したステップ６４のリーン燃焼用の噴射終了タイミング算出処理について説明する。この処理でも、噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨは、ストイキ燃焼用のものと同様に、吸気行程のＴＤＣ後のクランク角度位置として算出される。
【００８５】
この処理では、まず、ステップ８０において、前述したステップ７０と同様に、エンジン水温ＴＷに基づき、図１３のＴＷ−ＩＪＴＷテーブルを検索することにより水温補正項ＩＪＴＷを求める。
【００８６】
次に、ステップ８１に進み、ＥＧＲ許可フラグＦ＿ＥＧＲが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＥＧＲが実行されているときには、ステップ８２に進み、エンジン回転数ＮＥおよび各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。
【００８７】
次に、ステップ８３に進み、これらの基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦにステップ８０で求めた水温補正項ＩＪＴＷを加算した値を、噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨとして設定して、本処理を終了する。以上により、ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨが気筒ごとに算出される。
【００８８】
一方、ステップ８１の判別結果がＮＯのとき、すなわちＥＧＲが実行されていないときには、ステップ８４に進み、ステップ８２と同様に、エンジン回転数ＮＥおよび各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、非ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。次に、上述したステップ８３で、非ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨを気筒ごとに算出して、本処理を終了する。
【００８９】
次に、図１５を参照しながら、前述したステップ６５の成層燃焼用の噴射終了タイミング算出処理について説明する。この処理では、噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＤは、ストイキ燃焼用およびリーン燃焼用のものと異なり、圧縮行程のＴＤＣ後のクランク角度位置として算出される。
【００９０】
この処理では、まず、ステップ９０において、ＥＧＲ許可フラグＦ＿ＥＧＲが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＥＧＲが実行されているときには、ステップ９１に進み、エンジン回転数ＮＥおよび各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。
【００９１】
次に、ステップ９２に進み、これらの基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを、ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＤにセットして、本処理を終了する。
【００９２】
一方、ステップ９０の判別結果がＮＯのとき、すなわちＥＧＲが実行されていないときには、ステップ９３に進み、ステップ９１と同様に、エンジン回転数ＮＥおよび各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、非ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。次に、上述したステップ９２で、非ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＤを気筒ごとに算出して、本処理を終了する。
【００９３】
以上のように、本実施形態の燃料噴射制御装置１によれば、要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌが基本燃料噴射時間Ｔｉｍａｐに総補正係数Ｋｔｏｔａｌ、目標空燃比係数ＫＣＭＤおよびフィードバック補正係数ＫＳＴＲを乗算することで算出されるとともに、付着燃料量ＴＷＰ、直接率Ａｅおよび持ち去り率Ｂｅで要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌを補正することにより、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔが算出される。そして、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔおよびエンジン回転数ＮＥにより、燃料噴射時期θｉｎｊが決定される。以上のように、燃料付着に関連する直接率Ａｅおよび持ち去り率Ｂｅで補正された最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔに基づき、燃料噴射時期θｉｎｊが適切に決定されるので、従来と異なり、燃料付着による燃料の挙動の影響を反映させながら、燃料噴射時期θｉｎｊを適切に算出することができる。これにより、運転性および燃費を向上させることができる。
【００９４】
なお、本実施形態のようなタイプの筒内噴射式エンジン、すなわちインジェクタ４を燃焼室３ｃの天壁のほぼ中央部に配置し、成層燃焼時に、インジェクタ４から噴射した燃料をピストン３ａの上面に衝突させることで燃料噴流を形成し、この燃料噴流と吸気管９から吸入される空気の流動とによって、混合気を生成するタイプのものでは特に、ここではデータは示さないが、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔから燃料噴射時期θｉｎｊを求めた方が、成層燃焼時の混合気を良好に生成できることが実験により確認されている。
【００９５】
また、均一燃焼時には、燃料噴射時期θｉｎｊの噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨは、基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦに水温補正項ＩＪＴＷを加算することにより求められ、成層燃焼時には、水温補正項ＩＪＴＷを加算することなく、基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦがそのまま、噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＤとされる。これにより、均一燃焼時、低温でピストン３ａが冷えている場合に、インジェクタ４とピストン３ａとの間の距離が大きいときには、噴射した燃料の液滴化の度合が低温時には高いことを考慮して、燃料噴射時期θｉｎｊを早めることにより、燃料の霧化が促進され、より良好な燃焼状態を得ることができる。
【００９６】
なお、前述した実施形態では、燃料の挙動状態を表すパラメータとして直接率Ａｅおよび持ち去り率Ｂｅを求め、これらを用いて要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌを補正することで最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔを算出したが、燃料の挙動状態を表すパラメータは、これに限らず、蒸発燃料をパージする場合のパージ量やこれを表すパラメータなどでもよい。
【００９７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃料の挙動状態を反映させながら、燃料噴射時期を適切に求めることができ、それにより運転性および燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】燃料噴射制御装置の燃料噴射制御処理のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図３】図２のステップ１０のＫＰＦ算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図３のＫＰＦ算出処理で用いるΔＰＦ−ＫＰＦテーブルの一例を示す図である。
【図５】図２のステップ１２の燃料挙動パラメータ算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図５の基本直接率Ａおよび基本持ち去り率Ｂの算出処理で用いるマップを示す図である。
【図７】図５の水温補正係数ＫＴＷＰＡ，ＫＴＷＰＢの算出処理で用いるマップを示す図である。
【図８】図５の噴射時期補正係数ＫＪＷＰＡ，ＫＪＷＰＢの算出処理で用いるテーブルの一例を示す図である。
【図９】図５の燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＡ，ＫＰＦＷＰＢの算出処理で用いるテーブルの一例を示す図である。
【図１０】図２のステップ１６の噴射時期処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】図１０のＳ＿ＥＭＯＤ算出処理で用いるマップを示す図である。
【図１２】図１０のストイキ燃焼用の噴射終了タイミング算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】図１２のステップ７０および図１４のステップ８０のＩＪＴＷ算出で用いるテーブルの一例を示す図である。
【図１４】図１０のリーン燃焼用の噴射終了タイミング算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】図１０の成層燃焼用の噴射終了タイミング算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１６】ＴＷＰ算出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 燃料噴射制御装置
２ ＥＣＵ（運転状態検出手段、要求燃料量決定手段、パラメータ算出手段、燃料噴射量決定手段、機関回転数検出手段、燃料噴射時期決定手段、燃料噴射時期補正手段）
３ 内燃機関
２１ クランク角センサ（機関回転数検出手段、運転状態検出手段）
２２ 水温センサ（機関温度検出手段、運転状態検出手段）
２３ 吸気管内絶対圧センサ（運転状態検出手段）
２４ 吸気温センサ（運転状態検出手段）
２７ 大気圧センサ（運転状態検出手段）
２９ アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
ＡＰ アクセル開度（運転状態を表すパラメータ）
Ａｅ 直接率（燃料の挙動状態を表すパラメータ）
Ｂｅ 持ち去り率（燃料の挙動状態を表すパラメータ）
ＮＥ エンジン回転数（機関回転数、運転状態を表すパラメータ）
ＰＡ 大気圧（運転状態を表すパラメータ）
ＰＢＡ 吸気管内絶対圧（運転状態を表すパラメータ）
ＴＡ 吸気温（運転状態を表すパラメータ）
ＴＷ エンジン水温（機関温度、運転状態を表すパラメータ）
Ｔｃｙｌ 要求燃料噴射時間（要求燃料量）
Ｔｏｕｔ 最終燃料噴射時間（燃料噴射量）
θｉｎｊ 燃料噴射時期
ＩＪＬＯＧＨ 噴射終了タイミング
ＩＪＭＡＰＦ 基本噴射終了タイミング
ＩＪＴＷ 水温補正項
【発明の属する技術分野】
本発明は、気筒内への燃料噴射を圧縮行程中に行う成層燃焼と、吸気行程中に行う均一燃焼とに切り換えて運転される筒内噴射式の内燃機関において、気筒内への燃料噴射時期を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃料噴射制御装置として、例えば特開平８−４２３８１号公報に記載されたものが知られている。この燃料噴射制御装置では、以下に述べるようにして、成層燃焼時の燃料噴射時期が算出される。まず、燃料圧および要求燃料量に基づき、この要求燃料量を噴射するのに必要な燃料噴射弁の開弁時間（燃料噴射時間）を算出する。次に、圧縮行程中に燃料噴射が終了するように、燃料噴射時期の終了タイミングを求め、この終了タイミングおよび燃料噴射時間に基づき、燃料噴射時期の開始タイミングを算出する。さらに、エンジン水温、エンジン回転数およびエンジン負荷に基づき、補正項を算出し、この補正項を燃料噴射時期に加算することにより、最終的な燃料噴射時期が算出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、筒内噴射式の内燃機関では、燃焼室に直接、燃料が噴射されるので、所望のエンジン出力などを得るためには、燃料噴射時間だけでなく、燃料噴射時期を適正に制御する必要がある。このため、上記従来の燃料噴射制御装置では、上述したように、燃料噴射時間を燃料圧および要求燃料量に基づいて算出するとともに、燃料噴射時間から決定した燃料噴射時期を、上記エンジン水温、エンジン回転数およびエンジン負荷により求めた補正項で補正している。しかし、燃料噴射時間の算出においては、燃料付着などの燃料の動的挙動による影響や蒸発燃料をパージした場合の影響などを補償するために、これらの燃料の挙動状態を表すパラメータを用いて補正することが望ましい。これに対して、そのような補正が行われた場合、上記燃料噴射制御装置では、上記パラメータに応じた燃料噴射時期の補正が行われないため、燃料噴射時期を適切に算出することができない。その結果、エンジン出力の低下などによる運転性の悪化および燃費の悪化を招くおそれがある。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、燃料の挙動状態を反映させながら、燃料噴射時期を適切に求めることができ、それにより運転性および燃費を向上させることができる筒内噴射式の内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、気筒内への燃料噴射を圧縮行程中に行う成層燃焼と、吸気行程中に行う均一燃焼とに切り換えて運転される筒内噴射式の内燃機関３において、気筒内への燃料噴射時期θｉｎｊを制御する内燃機関３の燃料噴射制御装置１であって、内燃機関３の運転状態（例えば実施形態における（以下、この項において同じ）アクセル開度ＡＰ、エンジン回転数ＮＥ、大気圧ＰＡ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、吸気温ＴＡ、エンジン水温ＴＷ）を検出する運転状態検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２１、水温センサ２２、吸気管内絶対圧センサ２３、吸気温センサ２４、大気圧センサ２７、アクセル開度センサ２９）と、検出された運転状態に応じて、要求燃料量（要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ）を決定する要求燃料量決定手段（ＥＣＵ２、ステップ１４）と、検出された運転状態に応じて、気筒内に噴射された燃料量のうち、今回の燃焼サイクルにおいて燃焼される燃料量の割合を表す直接率（基本直接率Ａ）と、前記気筒内に付着している燃料量のうち、今回の燃焼サイクルにおいて燃焼される燃料量の割合を表す持ち去り率（基本持ち去り率Ｂ）とを、燃料挙動パラメータとして算出する燃料挙動パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ３１〜３２，４１〜４２）と、気筒内に噴射される燃料の燃料圧ＰＦを検出する燃料圧検出手段（燃料圧センサ２０）と、検出された燃料圧ＰＦが高いほど、算出された直接率（基本直接率Ａ）および持ち去り率（基本持ち去り率Ｂ）をより大きくなるように補正する燃料挙動パラメータ補正手段（ＥＣＵ２、ステップ３９〜４０，４９〜５０）と、補正された直接率（直接率Ａｅ）および持ち去り率（持ち去り率Ｂｅ）に基づき、要求燃料量（要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ）を補正することにより、最終的な燃料噴射量（最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ）を決定する燃料噴射量決定手段（ＥＣＵ２、ステップ１５）と、内燃機関３の機関回転数（エンジン回転数ＮＥ）を検出する機関回転数検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２１）と、検出された機関回転数（エンジン回転数ＮＥ）および決定された燃料噴射量（最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ）に基づき、燃料噴射時期θｉｎｊを決定する燃料噴射時期決定手段（ＥＣＵ２、ステップ１６，６１〜６２，６４〜６６）と、を備え、燃料噴射量決定手段（ＥＣＵ２、ステップ１５）は、補正された直接率（直接率Ａｅ）および持ち去り率（持ち去り率Ｂｅ）が大きいほど、最終的な燃料噴射量（最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ）をより少なくなるように決定することを特徴とする。
【０００６】
この内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、要求燃料量が運転状態に応じて決定されるとともに、気筒内に噴射された燃料量のうち、今回の燃焼サイクルにおいて燃焼される燃料量の割合を表す直接率と、気筒内に付着している燃料量のうち、今回の燃焼サイクルにおいて燃焼される燃料量の割合を表す持ち去り率とが、運転状態に応じて算出される。また、上記直接率および持ち去り率は、燃料圧が高いほど、より大きくなるように補正される。さらに、補正された直接率および持ち去り率に基づき、要求燃料量を補正することにより、最終的な燃料噴射量が決定される。この場合、最終的な燃料噴射量は、補正された直接率および持ち去り率が大きいほど、より少なくなるように決定される。そして、この最終的な燃料噴射量および機関回転数に基づき、燃料噴射時期が決定される。このように燃料の挙動状態を表す燃料挙動パラメータとしての直接率および持ち去り率により最終的な燃料噴射量を適切に決定できるとともに、この燃料噴射量に基づき、燃料噴射時期が決定されるので、従来と異なり、燃料の挙動状態を反映させながら、すなわち燃料付着などの燃料の動的挙動による影響などを反映させながら、燃料噴射時期を適切に算出することができる。これにより、運転性および燃費を向上させることができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置１において、内燃機関３の機関温度（エンジン水温ＴＷ）を検出する機関温度検出手段（水温センサ２２）と、均一燃焼時には、検出された機関温度（エンジン水温ＴＷ）に基づき、燃料噴射時期θｉｎｊを補正する（基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦに水温補正項ＩＪＴＷを加算したものを噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨとする）燃料噴射時期補正手段（ＥＣＵ２、ステップ７５，８３）と、をさらに備えることを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、均一燃焼時に、検出された機関温度に基づき燃料噴射時期が補正されるので、機関温度を反映させながら、燃料噴射時期を適切に設定することができる。例えば、均一燃焼時、低温でピストンが冷えている場合に、燃料を噴射するインジェクタとピストンとの間の距離が大きいときには、噴射した燃料の液滴化の度合が低温時には高いことを考慮して、燃料噴射時期を早めることにより、燃料の霧化が促進され、より良好な燃焼状態を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置について説明する。図１は、本実施形態の燃料噴射制御装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示している。同図に示すように、燃料噴射制御装置１はＥＣＵ２（運転状態検出手段、要求燃料量決定手段、燃料挙動パラメータ算出手段、燃料挙動パラメータ補正手段、燃料噴射量決定手段、機関回転数検出手段、燃料噴射時期決定手段、燃料噴射時期補正手段）を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、内燃機関３（以下「エンジン３」という）の燃料噴射制御および点火時期制御などを行う。
【００１０】
エンジン３は、車両用の直列４気筒（１つのみ図示）タイプのガソリンエンジンであり、各気筒のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂとの間に燃焼室３ｃが形成されている。ピストン３ａの上面の中央部には、凹部３ｄが形成されている。また、シリンダヘッド３ｂには、燃焼室３ｃに臨むように燃料噴射弁４（以下「インジェクタ４」という）および点火プラグ５が取り付けられており、燃料は燃焼室３ｃ内に直接噴射される。すなわちエンジン３は、筒内噴射式のものである。
【００１１】
インジェクタ４は、燃焼室３ｃの天壁中央部に配置されており、燃料パイプ４ａを介して高圧ポンプ４ｂに接続されている。燃料は、図示しない燃料タンクからこの高圧ポンプ４ｂで高圧に昇圧された後、レギュレータ（図示せず）で調圧された状態でインジェクタ４に供給される。燃料は、インジェクタ４からピストン３ａの凹部３ｄ側に向かって噴射されるとともに、凹部３ｄを含むピストン３ａの上面に衝突して燃料噴流を形成する。特に、後述する成層燃焼のときには、インジェクタ４が噴射した燃料の大部分は、凹部３ｄに衝突して燃料噴流を形成する。
【００１２】
一方、燃料パイプ４ａのインジェクタ４付近の部分には、燃料圧センサ２０が取り付けられている。この燃料圧センサ２０（燃料圧検出手段）は、インジェクタ４が噴射する燃料の燃料圧ＰＦを検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。また、インジェクタ４は、ＥＣＵ２に接続されており、後述するように、ＥＣＵ２からの駆動信号により、その開弁時間である最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（燃料噴射量）と、燃料噴射時期θｉｎｊ（開弁タイミングおよび閉弁タイミング）とが制御される。
【００１３】
また、上記点火プラグ５もＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２から点火時期θｉｇに応じたタイミングで高電圧が加えられることにより放電し、それにより燃焼室３ｃ内の混合気を燃焼させる。
【００１４】
さらに、各気筒の吸気弁６および排気弁７を開閉駆動する吸気カム６ａおよび排気カム７ａの各々は、低速カムと、低速カムよりも高いカムノーズを有する高速カムとで構成されている。また、エンジン３には、バルブタイミング切換機構（以下「ＶＴＥＣ」（登録商標）という）８と、このＶＴＥＣ８への油圧の供給および供給停止を制御する油圧制御弁８ａとが設けられている。
【００１５】
ＶＴＥＣ８は、各気筒の吸気カム６ａ（または排気カム７ａ）を低速カムと高速カムの間で切り換えることにより、吸気弁６（または排気弁７）の動作時のバルブタイミングを低速バルブタイミング（以下「ＬＯ．ＶＴ」という）と高速バルブタイミング（以下「ＨＩ．ＶＴ」という）との間で切り換える。また、ＶＴＥＣ８は、ＥＣＵ２の制御により、油圧制御弁８ａを介して油圧が供給されているときにバルブタイミングをＨＩ．ＶＴとし、油圧が供給されていないときにＬＯ．ＶＴとする。
【００１６】
また、バルブタイミングは、後述する均一燃焼のうちのリーン燃焼および成層燃焼のときにはＬＯ．ＶＴとされ、後述する均一燃焼のうちのストイキ燃焼およびリッチ燃焼のときには、ＬＯ．ＶＴまたはＨＩ．ＶＴに切り換えられる。このＨＩ．ＶＴのときには、吸気弁６（または排気弁７）の開弁および閉弁タイミングが、ＬＯ．ＶＴのときよりも早くなるとともに、バルブリフト量も大きくなる。
【００１７】
一方、エンジン３のクランクシャフト３ｅには、マグネットロータ２１ａが取り付けられている。このマグネットロータ２１ａは、ＭＲＥピックアップ２１ｂとともに、クランク角センサ２１を構成している。クランク角センサ２１（機関回転数検出手段、運転状態検出手段）は、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、いすれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を出力する。
【００１８】
ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに１パルスが出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の機関回転数ＮＥ（運転状態を表すパラメータ。以下「エンジン回転数ＮＥ」という）を求める。ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン３ａが吸入行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに１パルスが出力される。また、エンジン３には、図示しない気筒判別センサが設けられており、この気筒判別センサは、気筒を判別するためのパルス信号である気筒判別信号をＥＣＵ２に送る。ＥＣＵ２は、これらの気筒判別信号、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号によって、気筒ごとにどの行程のどのクランク角度位置にあるかを判別するようになっている。
【００１９】
また、エンジン３の本体には、水温センサ２２が取り付けられている。水温センサ２２（機関温度検出手段、運転状態検出手段）は、サーミスタで構成されており、エンジン３の本体内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷ（機関温度、運転状態を表すパラメータ）を検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００２０】
一方、エンジン３の吸気管９のスロットルバルブ９ａよりも下流側には、吸気管内絶対圧センサ２３が配置されている。この吸気管内絶対圧センサ２３（運転状態検出手段）は、半導体圧力センサなどで構成されており、吸気管９内の絶対圧である吸気管内絶対圧ＰＢＡ（運転状態を表すパラメータ）を検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。さらに、吸気管９には、吸気温センサ２４が取り付けられている。吸気温センサ２４（運転状態検出手段）は、サーミスタで構成されており、吸気管９内の吸気温ＴＡ（運転状態を表すパラメータ）を検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００２１】
また、エンジン３は、吸気管９と排気管１０に接続されたＥＧＲ管１１を備えている。このＥＧＲ管１１は、エンジン３の排気ガスを吸気側に再循環し、前記燃焼室３ｃ内の燃焼温度を下げることによって排気ガス中のＮＯｘを低減させるＥＧＲを実行するためのものであり、吸気管９のスロットルバルブ９ａよりも下流側と、排気管１０の図示しない触媒装置よりも上流側とに接続されている。
【００２２】
ＥＧＲ管１１には、ＥＧＲ制御弁１２が取り付けられている。ＥＧＲ制御弁１２は、リニア電磁弁であり、ＥＣＵ２からの駆動信号に応じてそのバルブリフト量がリニアに変化し、これによってＥＧＲ管１１を開閉する。ＥＧＲ制御弁１２には、バルブリフトセンサ２５が取り付けられている。バルブリフトセンサ２５は、ＥＧＲ制御弁１２の実際のバルブリフト量ＬＡＣＴを検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００２３】
ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じてＥＧＲ制御弁１２の目標バルブリフト量ＬＣＭＤを算出するとともに、実際のバルブリフト量ＬＡＣＴが目標バルブリフト量ＬＣＭＤになるように制御することにより、ＥＧＲ率を制御する。
【００２４】
また、排気管１０の触媒装置よりも上流側には、ＬＡＦセンサ２６が配置されている。ＬＡＦセンサ２６は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比Ａ／Ｆの領域において排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その酸素濃度に比例する検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００２５】
さらに、エンジン３には、大気圧センサ２７が取り付けられている。大気圧センサ２７（運転状態検出手段）は、半導体圧力センサなどで構成されており、大気圧ＰＡ（運転状態を表すパラメータ）を検出してその検出信号をＥＣＵ２に送る。さらに、ＥＣＵ２には、バッテリ電圧センサ２８が接続されており、このバッテリ電圧センサ２８は、インジェクタ４に駆動電圧を供給するバッテリ（図示せず）の電圧値ＶＢを検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。また、エンジン３を搭載した車両には、アクセルペダルセンサ２９が取り付けられている。このアクセルペダルセンサ２９（運転状態検出手段）は、運転状態を表すパラメータとしての図示しないアクセルペダルの操作量ＡＰ（以下「アクセル開度ＡＰ」という）を検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００２６】
一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力インターフェースなどからなるマイクロコンピュータ（いずれも図示せず）で構成されている。前述したセンサ２０〜２９の検出信号はそれぞれ、ＥＣＵ２に入力され、入力インターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムおよびＲＡＭに記憶された後述する各フラグ値および演算値などに基づいて各種の演算処理を実行する。
【００２７】
具体的には、インジェクタ４の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔおよび燃料噴射時期θｉｎｊを制御することにより、後述するように、空燃比制御処理を含む燃料噴射制御処理を実行する。さらに、この燃料噴射制御に加えて点火プラグ５の点火時期θｉｇを制御することで、エンジン３の燃焼状態を、アイドル運転時などの極低負荷運転時には成層燃焼状態に、極低負荷運転時以外の運転時には均一燃焼状態にそれぞれ切り換える。
【００２８】
この成層燃焼状態では、後述するように求められる燃料噴射時期θｉｎｊで、燃料をインジェクタ４から圧縮行程中に燃焼室３ｃ内に噴射し、噴射燃料の大部分を凹部３ｄに衝突させることにより燃料噴流が形成される。この燃料噴流と、吸気管９から吸入される空気の流動とによって混合気が生成されるとともに、ピストン３ａが圧縮行程の上死点に近い位置にあることで、混合気を点火プラグ５の付近に偏在させながら、理論空燃比よりも極リーンな空燃比Ａ／Ｆ（例えば２７〜６０）で燃焼させる。以上のように、成層燃焼が行われる。また、均一燃焼状態では、後述するように求められる燃料噴射時期θｉｎｊで、燃料を吸気行程中に燃焼室３ｃ内に噴射し、上記燃料噴流と空気の流動とによって生成した混合気を燃焼室３ｃ内に均一に分散させながら、成層燃焼状態よりもリッチな空燃比Ａ／Ｆ（例えば１２〜２７）で、均一燃焼が行われる。
【００２９】
以下、ＥＣＵ２が実行する空燃比制御処理を含む燃料噴射制御処理について、図２〜図１６を参照しながら説明する。図２は、この制御処理のメインルーチンを示しており、本処理は、ＴＤＣ信号の入力に同期して割り込み実行される。後述するように、この処理では、各種の補正係数を算出する（ステップ２〜１３）とともに、これらの補正係数を用いて要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔおよび燃料噴射時期θｉｎｊを算出するものである（ステップ１４〜１６）。
【００３０】
まず、ステップ１（図ではＳ１と略す。以下同様）で、Ｔｉｍａｐ算出処理を実行する。この処理では、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、図示しない３次元マップ（以下「マップ」という）を検索することにより、基本燃料噴射時間Ｔｉｍａｐを求める。
【００３１】
次に、ステップ２に進み、ＫＴＡ算出処理を実行する。この処理では、吸気温ＴＡに基づき、図示しないテーブルを検索することにより、吸気温補正係数ＫＴＡを求める。
【００３２】
次いで、ステップ３に進み、ＫＰＡ算出処理を実行する。この処理では、大気圧ＰＡに基づき、図示しないテーブルを検索することにより、大気圧補正係数ＫＰＡを求める。
【００３３】
次に、ステップ４に進み、ＫＴＷ算出処理を実行する。この処理では、エンジン水温ＴＷおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、図示しないマップを検索することにより、水温補正係数ＫＴＷを求める。
【００３４】
次いで、ステップ５に進み、ＫＢＳ算出処理を実行する。この処理では、まず、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに基づき、図示しないマップを検索することにより、要求トルクＰＭＥを求める。この後、エンジン回転数ＮＥと要求トルクＰＭＥに基づき、図示しないマップを検索することにより、基本目標空燃比係数ＫＢＳを求める。
【００３５】
次に、ステップ６に進み、ステップ５で求めた基本目標空燃比係数ＫＢＳに、ステップ４で求めた水温補正係数ＫＴＷを乗算することにより、最終目標空燃比係数ＫＣＭＤを算出する。すなわち、基本目標空燃比係数ＫＢＳをエンジン水温ＴＷおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて補正することにより、最終目標空燃比係数ＫＣＭＤを算出する。これらの基本目標空燃比係数ＫＢＳおよび最終目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数に比例する当量比として表される。
【００３６】
次いで、ステップ７に進み、ＫＥＴＣ算出処理を実行する。この処理では、ステップ６で求めた最終目標空燃比係数ＫＣＭＤに基づき、図示しないテーブルを検索することにより、充填効率補正係数ＫＥＴＣを求める。この充填効率補正係数ＫＥＴＣは、空燃比Ａ／Ｆの変化による充填効率の変化を補償するためのものである。
【００３７】
次に、ステップ８に進み、ＫＥＧＲ算出処理を実行する。この処理では、ＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲを以下のように求める。まず、ステップ５で求めた要求トルクとエンジン回転数ＮＥに基づき、図示しないマップを検索することにより、基本ＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲｍを求める。次に、ＥＧＲ制御弁１２の目標バルブリフト量ＬＣＭＤと、リフトセンサ２５が検出した実際のバルブリフト量ＬＡＣＴとに基づき、リフト量補正係数ＫＥＧｌを求める。
【００３８】
さらに、吸気管内絶対圧ＰＢＡと、吸気管内絶対圧ＰＢＡのマップ値ＰＢＡｍとに基づき、吸気管内絶対圧補正係数ＫＥＧＲｐを求める。そして、基本ＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲｍに、リフト量補正係数ＫＥＧｌおよび吸気管内絶対圧補正係数ＫＥＧＲｐを乗算することにより、ＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲを求める（ＫＥＧＲ＝ＫＥＧＲｍ・ＫＥＧｌ・ＫＥＧＲｐ）。以上のようにして求められるＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲは、ＥＧＲ率の変化による吸入空気量の変化を補償するためのものである。
【００３９】
次いで、ステップ９に進み、ＫＳＴＲ算出処理を実行する。この処理では、ＬＡＦセンサ２６の検出信号に基づき、図示しないSelf Tuning Regulator 型の適応制御器によりフィードバック補正係数ＫＳＴＲを求める。このフィードバック補正係数ＫＳＴＲは、後述するように基本燃料噴射時間Ｔｉｍａｐに適用され、燃料噴射系の応答遅れによって実際の空燃比が目標空燃比になるのに時間がかかることを動的に補償し、空燃比フィードバック制御の収束性を向上させるためのものである。
【００４０】
次に、ステップ１０に進み、ＫＰＦ算出処理を実行する。図３に示すように、この処理では、ステップ２０において、燃料圧ＰＦと筒内圧ＰＣＹＬの差圧ΔＰＦ（＝ＰＦ−ＰＣＹＬ）に基づき、図４にその一例を示すΔＰＦ−ＫＰＦテーブルを検索することにより、燃料圧補正係数ＫＰＦを求めて、本処理を終了する。この場合、筒内圧ＰＣＹＬは、その気筒のクランク角度位置に基づき、図示しないテーブルを検索することにより推定される。なお、筒内圧ＰＣＹＬを求める手法は、これに限らず、筒内圧ＰＣＹＬを検出する筒内圧センサをエンジン３に取り付けるようにしてもよい。
【００４１】
このΔＰＦ−ＫＰＦテーブルでは、燃料圧補正係数ＫＰＦは、差圧ΔＰＦが第１所定値ΔＰＦＬ（例えば０．０３ＭＰａ）以下の範囲では値３０に、差圧ΔＰＦが第１所定値ΔＰＦＬよりも大きな第２所定値ΔＰＦＲＥＦ（例えば１０ＭＰａ）以上の範囲では値１．０に、ΔＰＦＬ＜ΔＰＦ＜ΔＰＦＲＥＦの範囲では、差圧ΔＰＦが大きいほど小さい値にそれぞれ設定されている。ΔＰＦＬ＜ΔＰＦ＜ΔＰＦＲＥＦの範囲で、燃料圧補正係数ＫＰＦがこのように設定されている理由は、インジェクタ４を後述する最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ分、開弁させたときに、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔが同じであっても、実際に噴射される燃料量が差圧ΔＰＦに応じて変化してしまうことを補償するためである（例えば、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔが同じであっても、差圧ΔＰＦが大きくなると、実際の燃料噴射量が増大する）。
【００４２】
また、ΔＰＦ≦ΔＰＦＬの範囲で、燃料圧補正係数ＫＰＦが上記のように設定されている理由は、成層燃焼の場合において差圧ΔＰＦがΔＰＦＬより小さいときには、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔに対して実際に噴射される燃料量が変化しないためである。さらに、ΔＰＦ≧ΔＰＦＲＥＦの範囲で、燃料圧補正係数ＫＰＦが上記のように設定されている理由は、均一燃焼の場合において差圧ΔＰＦがΔＰＦＲＥＦ以上のときには、インジェクタ４を最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ分、開弁することにより、目標空燃比に対応する燃料量が確実に噴射されるためである。なお、筒内噴射式のエンジン３では、燃料圧ＰＦおよび筒内圧ＰＣＹＬは、燃料圧ＰＦが筒内圧ＰＣＹＬよりも極めて大きい（例えば燃料圧ＰＦは筒内圧ＰＣＹＬの１００倍）関係にあるので、差圧ΔＰＦに代えて燃料圧ＰＦをパラメータとして燃料圧補正係数ＫＰＦを求めてもよい。
【００４３】
以上のようにＫＰＦ算出処理を実行した後、図２のステップ１１に進み、ＴｉＶＢ算出処理を実行する。この処理では、バッテリの電圧値ＶＢに基づき、図示しないテーブルを検索することにより、無効補正時間ＴｉＶＢを算出する。この無効補正時間ＴｉＶＢは、燃料噴射時においてインジェクタ４が実際に開くまでの遅れ（無効時間）を補償するためのものである。
【００４４】
次に、ステップ１２に進み、燃料挙動パラメータ算出処理を実行する。この処理の詳細については後述するが、この処理では燃料挙動パラメータである直接率Ａｅ（燃料の挙動を表すパラメータ）および持ち去り率Ｂｅ（燃料の挙動を表すパラメータ）が算出される。
【００４５】
次いで、ステップ１３に進み、以上のように求めた吸気温補正係数ＫＴＡ、大気圧補正係数ＫＰＡ、充填効率補正係数ＫＥＴＣおよびＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲを乗算することにより、総補正係数Ｋｔｏｔａｌを算出する。
【００４６】
次に、ステップ１４に進み、以上のように求めた基本燃料噴射時間Ｔｉｍａｐに総補正係数Ｋｔｏｔａｌ、最終目標空燃比係数ＫＣＭＤおよびフィードバック補正係数ＫＳＴＲを乗算することにより、気筒ごとの要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ（ｉ）を算出する。これらの要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ（ｉ）は、エンジン３の運転状態から必要とされる気筒ごとの要求燃料量に相当する。なお、要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ（ｉ）の記号ｉは、気筒の番号を表す。
【００４７】
次いで、ステップ１５に進み、下式（１）により気筒ごとの最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）を算出する。これらの最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）は、気筒ごとのインジェクタ４の開弁時間であり、各気筒内に実際に噴射される燃料噴射量を表す。
【００４８】
【００４９】
以上のステップ１４，１５から明らかなように、エンジン３の運転状態から必要とされる要求燃料量を決定する要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ（ｉ）の算出では、燃料圧補正係数ＫＰＦが用いられない。本来、要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ（ｉ）は、燃料圧ＰＦとは無関係のものであるから、その算出に燃料圧補正係数ＫＰＦを除外することによって、要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌ（ｉ）を適切に算出することができる。これに対して、気筒内に実際に噴射される燃料量を決定する最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔの算出では、燃料圧補正係数ＫＰＦが基本燃料噴射時間Ｔｉｍａｐに乗算される。これにより、インジェクタ４が実際に噴射する燃料量を、燃料圧ＰＦと筒内圧ＰＣＹＬの差圧ΔＰＦに応じて適切に補正することができ、その結果、気筒内に実際に噴射される燃料噴射量を精度よく制御することができる。以上により、燃料噴射量を目標空燃比に応じて適切に決定でき、それにより空燃比Ａ／Ｆのフィードバック制御の収束性を向上させることができる。
【００５０】
次に、図１６を参照しながら、上記式（１）で用いた付着燃料量相当値ＴＷＰ（ｉ）を算出するＴＷＰ算出処理について説明する。この処理は、ＣＲＫ信号の入力に同期して、気筒ごとに実行される。この処理では、ステップ１００において、下記式（２）により、付着燃料量相当値ＴＷＰ（ｉ）の今回値ＴＷＰ（ｉ）ｎを算出するとともに、これをＲＡＭに記憶して本処理を終了する。
【００５１】
【００５２】
図２のステップ１５に続いて、ステップ１６に進み、噴射時期処理において燃料噴射時期θｉｎｊを算出して、本ルーチンを終了する。この噴射時期処理の詳細については、後述する。
【００５３】
次に、図５を参照しながら、前述したステップ１２の燃料挙動パラメータ算出処理について説明する。この処理では、以下に述べるようにして、直接率Ａｅおよび持ち去り率Ｂｅを算出する。この直接率Ａｅは、今回の燃焼サイクルにおいてインジェクタ４から噴射された燃料量に対する、この燃料噴射量のうちの今回の燃焼サイクルで実際に燃焼する燃料量の割合を示す。また、持ち去り率Ｂｅは、前回の燃焼サイクル終了時点で燃焼室３ｃの内壁面（シリンダ面やピストン面）に付着している燃料量に対する、この付着燃料量のうちの今回の燃焼サイクルで実際に燃焼する燃料量の割合を示す。
【００５４】
具体的には、まず、ステップ３０において、フラグＦ＿ＶＴＥＣが「１」か否かを判別する。このフラグＦ＿ＶＴＥＣは、ＶＴＥＣ８によりバルブタイミングがＨＩ．ＶＴに設定されているときに「１」にセットされ、ＬＯ．ＶＴに設定されているときに「０」にセットされるものである。
【００５５】
ステップ３０の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちバルブタイミングがＨＩ．ＶＴに設定されているときには、ステップ３１に進み、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、図６に示すようなマップを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本直接率Ａを求める。このマップでは、エンジン回転数ＮＥまたは吸気管内絶対圧ＰＢＡが高いほど、基本直接率Ａが大きい値に設定されている。
【００５６】
次に、ステップ３２に進み、上記ステップ３１の基本直接率Ａと同様に、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、上記図６と同様のマップを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本持ち去り率Ｂを求める。このマップでは、基本持ち去り率Ｂの値は、基本直接率Ａと同様の傾向でかつ異なる値に設定されている。
【００５７】
次いで、ステップ３３に進み、エンジン水温ＴＷおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、図７に示すようなマップを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本直接率Ａ用の水温補正係数ＫＴＷＰＡを求める。このマップでは、エンジン水温ＴＷまたは吸気管内絶対圧ＰＢＡが高いほど、水温補正係数ＫＴＷＰＡが大きい値に設定されている。
【００５８】
次に、ステップ３４に進み、水温補正係数ＫＴＷＰＡと同様に、エンジン水温ＴＷおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、上記図７と同様のマップを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本持ち去り率Ｂの水温補正係数ＫＴＷＰＢを求める。このマップでは、水温補正係数ＫＴＷＰＢの値も、水温補正係数ＫＴＷＰＡと同様の傾向でかつ異なる値に設定されている。
【００５９】
次いで、ステップ３５に進み、前述したステップ１６で求められた燃料噴射時期θｉｎｊの前回値に基づき、図８にその一例を示すテーブルを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本直接率Ａ用の噴射時期補正係数ＫＪＷＰＡを求める。同図に示すように、このテーブルでは、噴射時期補正係数ＫＪＷＰＡは、燃料噴射時期θｉｎｊにかかわらず、一定の値に設定されている。
【００６０】
次に、ステップ３６に進み、噴射時期補正係数ＫＪＷＰＡと同様に、前述したステップ１６で求められた燃料噴射時期θｉｎｊの前回値に基づき、上記図８のテーブルを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本持ち去り率Ｂの噴射時期補正係数ＫＪＷＰＢを求める。同図に示すように、このテーブルでは、噴射時期補正係数ＫＪＷＰＢは、燃料噴射時期θｉｎｊが吸気行程後半のＢＤＣ位置と圧縮行程のＴＤＣ位置との間の所定のクランク角度θｉｎｊ１よりも進角側であるときには、噴射時期補正係数ＫＪＷＰＡと同じ一定値に設定され、所定のクランク角度位置θｉｎｊ１よりも遅角側であるほど、すなわち圧縮行程のＴＤＣ位置に近いほど、小さい値になるように設定されている。これは、圧縮行程では、ＴＤＣ位置に近いほど、筒内圧ＰＣＹＬが大きくなることにより、燃焼室３ｃの内壁面に付着した燃料が気化しにくくなることによる。
【００６１】
次いで、ステップ３７に進み、燃料圧ＰＦに基づき、図９にその一例を示すテーブルを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本直接率Ａ用の燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＡを求める。同図に示すように、このテーブルでは、燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＡは、燃料圧ＰＦが所定値ＰＦ１未満であるときには、燃料圧ＰＦが高いほど、大きい値に設定されている。これは、燃料圧ＰＦが低圧であるほど、霧化の度合が低くなることで、燃料が燃焼室３ｃの内壁面に付着しやすいのに対して、高圧であるほど、霧化の度合が高くなることで、燃料が付着しにくくなることによる。また、燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＡは、燃料圧ＰＦが所定値ＰＦ１以上であるときには、値１．０に設定されている。これは、燃料圧ＰＦが所定値ＰＦ１以上であれば、燃焼室３ｃの内壁面に付着する燃料の割合がほぼ一定になることによる。
【００６２】
次に、ステップ３８に進み、燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＡと同様に、燃料圧ＰＦに基づき、上記図９のテーブルを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ用の基本持ち去り率Ｂ用の燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＢを求める。同図に示すように、このテーブルでは、燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＢは、燃料圧ＰＦが所定値ＰＦ２未満であるときには、燃料圧ＰＦが高いほど、大きい値に設定されている。これは、燃料圧ＰＦが高圧であるほど、燃焼室３ｃの内壁面に付着している燃料が内壁面から離脱して霧化しやすいことによる。また、燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＢは、燃料圧ＰＦが所定値ＰＦ２以上である領域において、値１．０に設定されている。これは、燃料圧ＰＦが所定値ＰＦ２以上であれば、燃焼室３ｃの内壁面に付着している燃料のうち、今回の燃焼サイクルで実際に燃焼する燃料の割合が変化しないことによる。
【００６３】
次いで、ステップ３９に進み、以上のように求めた基本直接率Ａに、水温補正係数ＫＴＷＰＡ、噴射時期補正係数ＫＪＷＰＡおよび燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＡを乗算することにより、直接率Ａｅを算出する。
【００６４】
次に、ステップ４０に進み、直接率Ａｅと同様に、基本持ち去り率Ｂに、水温補正係数ＫＴＷＰＢ、噴射時期補正係数ＫＪＷＰＢおよび燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＢを乗算することにより、持ち去り率Ｂｅを算出して、本処理を終了する。
【００６５】
一方、ステップ３０の判別結果がＮＯのとき、すなわちバルブタイミングがＬＯ．ＶＴに設定されているときには、ステップ４１〜５０において、前述したステップ３１〜４０と同様に、ＬＯ．ＶＴ用の直接率Ａｅおよび持ち去り率Ｂｅを算出して、本処理を終了する。この場合、ステップ４１〜４８において用いられる各マップおよび各テーブルは、ＨＩ．ＶＴ用のものと同様の傾向でかつ異なる値に設定されている。
【００６６】
以上のように直接率Ａｅおよび持ち去り率Ｂｅはそれぞれ、基本直接率Ａおよび基本持ち去り率Ｂを、燃料圧ＰＦに基づいて求めた燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＡ，ＫＰＦＷＰＢで補正することにより求められる。そして、このように補正された直接率Ａｅおよび持ち去り率Ｂｅを用いて、付着燃料量に相当する付着燃料量相当値ＴＷＰが算出される。燃料圧ＰＦと付着燃料量相当値ＴＷＰの間には、図９のテーブルに関連して述べたような密接な関連性があるので、付着燃料量相当値ＴＷＰを、上述した直接率Ａｅ，持ち去り率Ｂｅの算出手法により、燃料圧ＰＦを反映させながら気筒ごとに適切に算出することができる。また、基本直接率Ａおよび基本持ち去り率Ｂが、バルブタイミング（ＬＯ．ＶＴまたはＨＩ．ＶＴ）に応じて別個に算出されるので、バルブタイミングの切り換えに伴う吸入空気量や燃料噴射時期θｉｎｊの変化に対応しながら、付着燃料量相当値ＴＷＰをより適切に求めることができる。以上により、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔすなわち燃料噴射量を適切に決定することができ、その結果、空燃比Ａ／Ｆのフィードバック制御の収束性を向上させることができる。
【００６７】
次に、図１０〜図１５を参照しながら、前述したステップ１６の噴射時期処理について説明する。図１０は、噴射時期処理のメインルーチンを示すフローチャートである。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ６０において、燃焼形態モニタＳ＿ＥＭＯＤが「０」であるか否かを判別する。
【００６８】
この燃焼形態モニタＳ＿ＥＭＯＤは、エンジン３が成層燃焼、均一燃焼のうちのリーン燃焼、ストイキ燃焼およびリッチ燃焼の中のいずれの燃焼形態にあるかを表すものである。燃焼形態モニタＳ＿ＥＭＯＤの値は、前述したステップ５で求めた要求トルクＰＭＥとエンジン回転数ＮＥに基づき、図１１に示すマップを検索することによってセットされる。具体的には、同マップにおいて、成層燃焼域のときに「２」に、均一燃焼のうちのリーン燃焼域のときに「１」に、均一燃焼のうちのストイキ燃焼域のときに「０」にそれぞれセットされる。なお、このマップにおけるストイキ燃焼域は、混合気を主として理論空燃比で燃焼させる領域であるとともに、混合気を理論空燃比よりもリッチな空燃比Ａ／Ｆで燃焼させるリッチ燃焼域も含むように設定されており、以下、リッチ燃焼も含めてストイキ燃焼という。
【００６９】
ステップ６０の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＳ＿ＥＭＯＤ＝０であって、エンジン３がストイキ燃焼で運転されているときには、ステップ６１に進み、ストイキ燃焼用の噴射終了タイミング算出処理を実行する。この処理の詳細は後述するが、この処理では、燃料噴射時期θｉｎｊの噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨが算出される。
【００７０】
次に、ステップ６２に進み、均一燃焼用の噴射開始タイミング算出処理を実行して、本処理を終了する。この処理では、前記ステップ１５で算出した最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔと、ステップ６１で算出した噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨとから、燃料噴射時期θｉｎｊの噴射開始タイミングを逆算する。この噴射開始タイミングおよび噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨは、いずれも吸気行程のＴＤＣ位置を基準とするクランク角度位置として算出される。
【００７１】
一方、ステップ６０でＳ＿ＥＭＯＤ≠０のときには、ステップ６３に進み、燃焼形態モニタＳ＿ＥＭＯＤが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＳ＿ＥＭＯＤ＝１であって、エンジン３がリーン燃焼で運転されているときには、ステップ６４に進み、後述するリーン燃焼用の噴射終了タイミング算出処理で、噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨを算出する。
【００７２】
次に、前記ステップ６２に進み、ステップ６４で算出した噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨおよび最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔに基づき、燃料噴射時期θｉｎｊの噴射開始タイミングを算出して、本処理を終了する。これらのステップ６２，６４では、前記ステップ６１，６２と同様に、噴射開始タイミングおよび噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨは、いずれも吸気行程のＴＤＣ位置を基準とするクランク角度位置として算出される。
【００７３】
一方、ステップ６３の判別結果がＮＯのとき、すなわちＳ＿ＥＭＯＤ＝２であって、エンジン３が成層燃焼で運転されているときには、ステップ６５に進み、後述する成層燃焼用の噴射終了タイミング算出処理において、前記ステップ６１，６４と同様に、燃料噴射時期θｉｎｊの噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＤを算出する。
【００７４】
次に、ステップ６６に進み、前記ステップ６２と同様に、ステップ６５で算出した噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＤおよび最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔに基づき、成層燃焼用の噴射開始タイミングを算出して、本処理を終了する。これらのステップ６５，６６では、噴射開始タイミングおよび噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＤは、前記ステップ６１，６２，６４と異なり、いずれも圧縮行程のＴＤＣ位置を基準とするクランク角度位置として算出される。
【００７５】
次に、図１２を参照しながら、前述したステップ６１のストイキ燃焼用の噴射終了タイミング算出処理について説明する。この処理では、以下に述べるように燃料噴射時期θｉｎｊの噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨが気筒ごとに算出される。また、これらの噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨは、吸気行程のＴＤＣ後（ＡＴＤＣ）のクランク角度位置として算出される。
【００７６】
この処理では、まず、ステップ７０において、水温補正項ＩＪＴＷを求める。この水温補正項ＩＪＴＷは、具体的には、エンジン水温ＴＷに基づき、図１３にその一例を示すＴＷ−ＩＪＴＷテーブルを検索することにより求められる。同図に示すように、このＴＷ−ＩＪＴＷテーブルでは、水温補正項ＩＪＴＷは、エンジン水温ＴＷが高いほど、小さい値に設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが高いほど、燃焼室３ｃに噴射された燃料が着火しやすく、均一燃焼が効率よく行われるので、燃料噴射時期θｉｎｊの噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨを早めることにより、発生トルクを効率よく得るためである。
【００７７】
次に、図１２のステップ７１において、フラグＦ＿ＶＴＥＣが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちバルブタイミングがＨＩ．ＶＴに設定されているときには、ステップ７２に進み、ＥＧＲ許可フラグＦ＿ＥＧＲが「１」であるか否かを判別する。このＥＧＲ許可フラグＦ＿ＥＧＲは、ＥＧＲ制御弁１２によるＥＧＲ管１１の開放によりＥＧＲが実行されているときに「１」に、ＥＧＲ管１１の閉鎖によってＥＧＲが実行されていないときに「０」にそれぞれ設定されるものである。
【００７８】
ステップ７２の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＥＧＲが実行されているときには、ステップ７３に進み、エンジン回転数ＮＥおよび前記ステップ１５で求めた各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ，ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。
【００７９】
次に、ステップ７５に進み、これらの基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦに前記ステップ７０で求めた水温補正項ＩＪＴＷを加算した値を、噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨとして設定して、本処理を終了する。以上により、ＨＩ．ＶＴ，ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨが気筒ごとに求められる。
【００８０】
一方、ステップ７２の判別結果がＮＯのとき、すなわちＥＧＲが実行されていないときには、ステップ７４に進み、上記ステップ７３と同様に、エンジン回転数ＮＥおよび各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、ＨＩ．ＶＴ，非ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。次に、上記ステップ７５で、ＨＩ．ＶＴ，非ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨを気筒ごとに算出して、本処理を終了する。
【００８１】
一方、ステップ７１の判別結果がＮＯのとき、すなわちバルブタイミングがＬＯ．ＶＴに設定されているときには、ステップ７６に進み、ＥＧＲ許可フラグＦ＿ＥＧＲが「１」であるか否かを判別する。
【００８２】
この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＥＧＲが実行されているときには、ステップ７７に進み、前記ステップ７３と同様に、エンジン回転数ＮＥおよび各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、ＬＯ．ＶＴ，ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。次に、前述したステップ７５で、ＬＯ．ＶＴ，ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨを気筒ごとに算出して、本処理を終了する。
【００８３】
一方、ステップ７６の判別結果がＮＯのとき、すなわちＥＧＲが実行されていないときには、ステップ７８に進み、ステップ７６と同様に、エンジン回転数ＮＥおよび各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、ＬＯ．ＶＴ，非ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。次に、上記ステップ７５で、ＬＯ．ＶＴ，非ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨを気筒ごとに算出して、本処理を終了する。
【００８４】
次に、図１４を参照しながら、前述したステップ６４のリーン燃焼用の噴射終了タイミング算出処理について説明する。この処理でも、噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨは、ストイキ燃焼用のものと同様に、吸気行程のＴＤＣ後のクランク角度位置として算出される。
【００８５】
この処理では、まず、ステップ８０において、前述したステップ７０と同様に、エンジン水温ＴＷに基づき、図１３のＴＷ−ＩＪＴＷテーブルを検索することにより水温補正項ＩＪＴＷを求める。
【００８６】
次に、ステップ８１に進み、ＥＧＲ許可フラグＦ＿ＥＧＲが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＥＧＲが実行されているときには、ステップ８２に進み、エンジン回転数ＮＥおよび各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。
【００８７】
次に、ステップ８３に進み、これらの基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦにステップ８０で求めた水温補正項ＩＪＴＷを加算した値を、噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨとして設定して、本処理を終了する。以上により、ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨが気筒ごとに算出される。
【００８８】
一方、ステップ８１の判別結果がＮＯのとき、すなわちＥＧＲが実行されていないときには、ステップ８４に進み、ステップ８２と同様に、エンジン回転数ＮＥおよび各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、非ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。次に、上述したステップ８３で、非ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨを気筒ごとに算出して、本処理を終了する。
【００８９】
次に、図１５を参照しながら、前述したステップ６５の成層燃焼用の噴射終了タイミング算出処理について説明する。この処理では、噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＤは、ストイキ燃焼用およびリーン燃焼用のものと異なり、圧縮行程のＴＤＣ後のクランク角度位置として算出される。
【００９０】
この処理では、まず、ステップ９０において、ＥＧＲ許可フラグＦ＿ＥＧＲが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＥＧＲが実行されているときには、ステップ９１に進み、エンジン回転数ＮＥおよび各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。
【００９１】
次に、ステップ９２に進み、これらの基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを、ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＤにセットして、本処理を終了する。
【００９２】
一方、ステップ９０の判別結果がＮＯのとき、すなわちＥＧＲが実行されていないときには、ステップ９３に進み、ステップ９１と同様に、エンジン回転数ＮＥおよび各気筒の最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔ（ｉ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、非ＥＧＲ用の基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦを気筒ごとに求める。次に、上述したステップ９２で、非ＥＧＲ用の噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＤを気筒ごとに算出して、本処理を終了する。
【００９３】
以上のように、本実施形態の燃料噴射制御装置１によれば、要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌが基本燃料噴射時間Ｔｉｍａｐに総補正係数Ｋｔｏｔａｌ、目標空燃比係数ＫＣＭＤおよびフィードバック補正係数ＫＳＴＲを乗算することで算出されるとともに、付着燃料量ＴＷＰ、直接率Ａｅおよび持ち去り率Ｂｅで要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌを補正することにより、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔが算出される。そして、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔおよびエンジン回転数ＮＥにより、燃料噴射時期θｉｎｊが決定される。以上のように、燃料付着に関連する直接率Ａｅおよび持ち去り率Ｂｅで補正された最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔに基づき、燃料噴射時期θｉｎｊが適切に決定されるので、従来と異なり、燃料付着による燃料の挙動の影響を反映させながら、燃料噴射時期θｉｎｊを適切に算出することができる。これにより、運転性および燃費を向上させることができる。
【００９４】
なお、本実施形態のようなタイプの筒内噴射式エンジン、すなわちインジェクタ４を燃焼室３ｃの天壁のほぼ中央部に配置し、成層燃焼時に、インジェクタ４から噴射した燃料をピストン３ａの上面に衝突させることで燃料噴流を形成し、この燃料噴流と吸気管９から吸入される空気の流動とによって、混合気を生成するタイプのものでは特に、ここではデータは示さないが、最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔから燃料噴射時期θｉｎｊを求めた方が、成層燃焼時の混合気を良好に生成できることが実験により確認されている。
【００９５】
また、均一燃焼時には、燃料噴射時期θｉｎｊの噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＨは、基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦに水温補正項ＩＪＴＷを加算することにより求められ、成層燃焼時には、水温補正項ＩＪＴＷを加算することなく、基本噴射終了タイミングＩＮＪＭＡＰＦがそのまま、噴射終了タイミングＩＪＬＯＧＤとされる。これにより、均一燃焼時、低温でピストン３ａが冷えている場合に、インジェクタ４とピストン３ａとの間の距離が大きいときには、噴射した燃料の液滴化の度合が低温時には高いことを考慮して、燃料噴射時期θｉｎｊを早めることにより、燃料の霧化が促進され、より良好な燃焼状態を得ることができる。
【００９６】
なお、前述した実施形態では、燃料の挙動状態を表すパラメータとして直接率Ａｅおよび持ち去り率Ｂｅを求め、これらを用いて要求燃料噴射時間Ｔｃｙｌを補正することで最終燃料噴射時間Ｔｏｕｔを算出したが、燃料の挙動状態を表すパラメータは、これに限らず、蒸発燃料をパージする場合のパージ量やこれを表すパラメータなどでもよい。
【００９７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃料の挙動状態を反映させながら、燃料噴射時期を適切に求めることができ、それにより運転性および燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】燃料噴射制御装置の燃料噴射制御処理のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図３】図２のステップ１０のＫＰＦ算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図３のＫＰＦ算出処理で用いるΔＰＦ−ＫＰＦテーブルの一例を示す図である。
【図５】図２のステップ１２の燃料挙動パラメータ算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図５の基本直接率Ａおよび基本持ち去り率Ｂの算出処理で用いるマップを示す図である。
【図７】図５の水温補正係数ＫＴＷＰＡ，ＫＴＷＰＢの算出処理で用いるマップを示す図である。
【図８】図５の噴射時期補正係数ＫＪＷＰＡ，ＫＪＷＰＢの算出処理で用いるテーブルの一例を示す図である。
【図９】図５の燃料圧補正係数ＫＰＦＷＰＡ，ＫＰＦＷＰＢの算出処理で用いるテーブルの一例を示す図である。
【図１０】図２のステップ１６の噴射時期処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】図１０のＳ＿ＥＭＯＤ算出処理で用いるマップを示す図である。
【図１２】図１０のストイキ燃焼用の噴射終了タイミング算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】図１２のステップ７０および図１４のステップ８０のＩＪＴＷ算出で用いるテーブルの一例を示す図である。
【図１４】図１０のリーン燃焼用の噴射終了タイミング算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】図１０の成層燃焼用の噴射終了タイミング算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１６】ＴＷＰ算出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 燃料噴射制御装置
２ ＥＣＵ（運転状態検出手段、要求燃料量決定手段、パラメータ算出手段、燃料噴射量決定手段、機関回転数検出手段、燃料噴射時期決定手段、燃料噴射時期補正手段）
３ 内燃機関
２１ クランク角センサ（機関回転数検出手段、運転状態検出手段）
２２ 水温センサ（機関温度検出手段、運転状態検出手段）
２３ 吸気管内絶対圧センサ（運転状態検出手段）
２４ 吸気温センサ（運転状態検出手段）
２７ 大気圧センサ（運転状態検出手段）
２９ アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
ＡＰ アクセル開度（運転状態を表すパラメータ）
Ａｅ 直接率（燃料の挙動状態を表すパラメータ）
Ｂｅ 持ち去り率（燃料の挙動状態を表すパラメータ）
ＮＥ エンジン回転数（機関回転数、運転状態を表すパラメータ）
ＰＡ 大気圧（運転状態を表すパラメータ）
ＰＢＡ 吸気管内絶対圧（運転状態を表すパラメータ）
ＴＡ 吸気温（運転状態を表すパラメータ）
ＴＷ エンジン水温（機関温度、運転状態を表すパラメータ）
Ｔｃｙｌ 要求燃料噴射時間（要求燃料量）
Ｔｏｕｔ 最終燃料噴射時間（燃料噴射量）
θｉｎｊ 燃料噴射時期
ＩＪＬＯＧＨ 噴射終了タイミング
ＩＪＭＡＰＦ 基本噴射終了タイミング
ＩＪＴＷ 水温補正項
Claims (2)
- 気筒内への燃料噴射を圧縮行程中に行う成層燃焼と、吸気行程中に行う均一燃焼とに切り換えて運転される筒内噴射式の内燃機関において、前記気筒内への燃料噴射時期を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
当該内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
当該検出された運転状態に応じて、要求燃料量を決定する要求燃料量決定手段と、
前記検出された運転状態に応じて、前記気筒内に噴射された燃料量のうち、今回の燃焼サイクルにおいて燃焼される燃料量の割合を表す直接率と、前記気筒内に付着している燃料量のうち、今回の燃焼サイクルにおいて燃焼される燃料量の割合を表す持ち去り率とを、燃料挙動パラメータとして算出する燃料挙動パラメータ算出手段と、
前記気筒内に噴射される燃料の燃料圧を検出する燃料圧検出手段と、
当該検出された燃料圧が高いほど、前記算出された直接率および持ち去り率をより大きくなるように補正する燃料挙動パラメータ補正手段と、
当該補正された直接率および持ち去り率に基づき、前記要求燃料量を補正することにより、最終的な燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定手段と、
前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
当該検出された機関回転数および前記決定された燃料噴射量に基づき、前記燃料噴射時期を決定する燃料噴射時期決定手段と、
を備え、
前記燃料噴射量決定手段は、前記補正された直接率および持ち去り率が大きいほど、前記最終的な燃料噴射量をより少なくなるように決定することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記内燃機関の機関温度を検出する機関温度検出手段と、
前記均一燃焼時には、前記検出された機関温度に基づき、前記燃料噴射時期を補正する燃料噴射時期補正手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
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