JP4727177B2

JP4727177B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP4727177B2
Application number: JP2004214644A
Authority: JP
Inventors: 信之柴垣
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2024-07-22
Also published as: JP2006037744A

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、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段との分担比率が変更された場合に吸気ポートの内壁面に付着した燃料分を補正する技術に関する。

機関吸気通路内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射弁（背景技術においては、吸気通路噴射用インジェクタ）と、機関燃焼室内に常時燃料を噴射するための第２の燃料噴射弁（背景技術においては、筒内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第１燃料噴射弁（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共に機関負荷が設定負荷よりも高いときには第１燃料噴射弁（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。

このような内燃機関では機関負荷が設定負荷よりも高くなって第１燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）からの燃料噴射が開始されたときには、第１燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）からの噴射燃料の一部が吸気通路内壁面に付着し、その結果、吸気通路から機関燃焼室内に供給される燃料量は第１燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）からの噴射燃料量も少なくなる。したがって、内燃機関の負荷の関数として予め定められた噴射量に基づいて各燃料噴射弁から燃料噴射を行なうと第１燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）からの燃料噴射が開始されたときに、実際に機関燃焼室内に供給される燃料量が要求燃料量よりも少なくなってしまい（リーンな状態）、そのため機関の出力トルクが一時的に低下してしまうという問題を生じる。

また、このような内燃機関では機関負荷が設定負荷よりも低くなって第１燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）からの燃料噴射が停止されたときには、吸気通路内壁面に付着している燃料が機関燃焼室内に供給され続ける。その結果、内燃機関の負荷の関数として予め定められた噴射量に基づいて各燃料噴射弁から燃料噴射を行なうと第１燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）からの燃料噴射が停止されたときに、実際に機関燃焼室内に供給される燃料量が要求燃料量よりも多くなってしまい（リッチな状態）、そのため機関の出力トルクが一時的に高くなってしまうという問題を生じる。

特開平５−２３１２２１号公報（特許文献１）は、筒内に向けて燃料を噴射する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吸気通路噴射用インジェクタとを備えた内燃機関において、ポート噴射の開始時および停止時に機関出力トルクが変動するのを阻止する燃料噴射式内燃機関を開示する。この燃料噴射式内燃機関は、機関吸気通路内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）と、機関燃焼室内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）とを具備し、機関の運転状態が予め定められた運転領域内にあるときには第１燃料噴射弁からの燃料噴射を停止するとともに機関の運転状態が上記予め定められた運転領域外となったときには第１燃料噴射弁から燃料を噴射するようにした内燃機関であって、第１燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されたときに吸気通路内壁面に付着する付着燃料量を推定しかつ第１燃料噴射弁からの燃料噴射が停止されたときに機関燃焼室内に流入する付着燃料の流入量を推定する手段と、第１燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されたときに第２燃料噴射弁からの噴射燃料量を上記付着燃料量だけ増量補正するとともに、第１燃料噴射弁からの燃料噴射が停止されたときに第２燃料噴射弁からの噴射燃料量を上記流入量だけ減量補正する手段とを含む。

この燃料噴射式内燃機関によると、第１燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されたときに第２燃料噴射弁からの噴射燃料量を付着燃料量だけ増量補正することによって実際に機関燃焼室内に供給される燃料量が要求燃料量となり、第１燃料噴射弁からの燃料噴射が停止されたときに第２燃料噴射弁からの噴射燃料量を流入量だけ減量補正することによって実際に機関燃焼室内に供給される燃料量が要求燃料量となる。その結果、第１燃料噴射弁からの燃料供給の開始時および停止時のいずれの場合においても、機関燃焼室内に供給される燃料量は要求燃料量となるので、機関出力トルクが変動するのを阻止することができる。
特開平５−２３１２２１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された燃料噴射式内燃機関においては、第１燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）からの燃料噴射が行なわれていない状態から開始されたとき、または、第１燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）からの燃料噴射が行なわれている状態から停止されたときのみを対象として、第２燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）の燃料噴射量を補正しているに過ぎない。すなわち、ＤＩ比率ｒ（全燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量の比率）が１（筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射しか行なわれていない状態）から変化したとき（吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射が開始された状態）、または、ＤＩ比率ｒが０（吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射しか行なわれていない状態）から変化したとき（筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射が開始された状態）を対象としたものであって、吸気通路噴射用インジェクタのＯＮ／ＯＦＦに伴う壁面付着量の補正を筒内噴射用インジェクタで行なっているものに過ぎない。ＤＩ比率ｒが、ｒ（１）（０＜ｒ（１）＜１）の第１の状態からｒ（２）（０＜ｒ（１）＜ｒ（２）＜１）の第２の状態に変化した（ＤＩ比率が上昇した）場合や、ＤＩ比率ｒが、ｒ（３）（０＜ｒ（３）＜１）の第３の状態からｒ（４）（０＜ｒ（４）＜ｒ（３）＜１）の第４の状態に変化した（ＤＩ比率が低下した）場合における壁面付着量の補正を対象としていない。

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、ＤＩ比率の変化時に壁面付着量を適正に補正することができる、内燃機関の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、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、噴射量分担率が変化した場合に吸気通路の壁面付着燃料を推定するための推定手段とを含む。制御手段は、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段とで燃料噴射量が分担されている領域において、壁面付着燃料を、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補正するように、燃料噴射手段を制御するための手段を含む。

第１の発明によると、第１の燃料噴射手段（たとえば筒内噴射用インジェクタ）と第２の燃料噴射手段（たとえば吸気通路噴射用インジェクタ）とで分担して燃料を噴射しているときに（０＜ＤＩ比率ｒ＜１）、（内燃機関に対する負荷が同じ状態で）ＤＩ比率ｒがステップ状に上昇（ｒ＜１）すると、吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量がステップ状に減少する。このとき、吸気ポートに付着していた燃料が燃焼室に吸入される。このままでは空燃比がリッチになるので、吸気通路噴射用インジェクタで壁面付着燃料の補正を行なう。すなわち、吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量を減少させるように補正する。この補正により、吸気通路噴射用インジェクタの最小噴射量を下回る場合が発生すると、もはや吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量を減らすことによる壁面付着燃料の補正は不可能になる。この状態のままでは、依然空燃比がリッチであるので、筒内噴射用インジェクタを用いて壁面付着燃料の補正を行なう。吸気通路噴射用インジェクタで補正しきれなかった燃料噴射分だけ減算して、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量とする。

逆に、筒内噴射インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで分担して燃料を噴射しているときに（０＜ＤＩ比率ｒ＜１）、（内燃機関に対する負荷が同じ状態で）ＤＩ比率ｒがステップ状に低下（０＜ｒ）すると、吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量がステップ状に増加する。このとき、吸気ポートに所定分の燃料が付着するまで燃焼室に吸入される燃料が減少する。このままでは空燃比がリーンになるので、吸気通路噴射用インジェクタで壁面付着燃料の補正を行なう。すなわち、吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量を増加させるように補正する。この補正により、吸気通路噴射用インジェクタの最大噴射量を上回る場合が発生すると、もはや吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量を増やすことによる壁面付着燃料の補正は不可能になる。この状態のままでは、依然空燃比がリーンであるので、筒内噴射用インジェクタを用いて壁面付着燃料の補正を行なう。吸気通路噴射用インジェクタで補正しきれなかった燃料噴射分だけ加算して、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量とする。

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で分担して燃料を噴射している状態が継続しているときであってＤＩ比率ｒの変化前後においても、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量と吸気ポートから流入する燃料量との比率が所望の値に保持され、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量がＤＩ比率ｒからずれることによる、筒内噴射用インジェクタの噴口にデポジットが堆積することや燃焼悪化を回避できる。また、空燃比のフィードバックの追従遅れに起因するエミッションの悪化も防止できる。その結果、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で、噴射燃料を分担する内燃機関において、ＤＩ比率の変化時に壁面付着量を適正に補正することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、補正による燃料減少量が第２の燃料噴射手段の最小噴射量を下回った場合には、第２の燃料噴射手段からの噴射燃料量を最小噴射量とし、残りの補正を第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量で行なうように、インジェクタを制御するための手段を含む。

第２の発明によると、ＤＩ比率ｒがステップ状に上昇（ｒ＜１）すると、吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量がステップ状に減少する。このとき、吸気ポートに付着していた燃料が燃焼室に吸入されるので空燃比がリッチになるため、吸気通路噴射用インジェクタで壁面付着燃料の補正を行なう。吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量を減少させるように補正しようとして吸気通路噴射用インジェクタの最小噴射量を下回る場合が発生すると、もはや吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量を減らすことによる壁面付着燃料の補正は不可能になる。この状態のままでは、依然空燃比がリッチであるので、筒内噴射用インジェクタを用いて壁面付着燃料の補正を行なう。吸気通路噴射用インジェクタで補正しきれなかった燃料噴射分だけ減算して、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量とすることができる。

第３の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、補正による燃料増加量が第２の燃料噴射手段の最大噴射量を上回った場合には、第２の燃料噴射手段からの噴射燃料量を最大噴射量とし、残りの補正を第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量で行なうように、インジェクタを制御するための手段を含む。

第３の発明によると、ＤＩ比率ｒがステップ状に低下（０＜ｒ）すると、吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量がステップ状に増加する。このとき、吸気ポートに所定分の燃料が付着するまで燃焼室に吸入される燃料が減少するので、空燃比がリーンになるため、吸気通路噴射用インジェクタで壁面付着燃料の補正を行なう。吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量を増加させるように補正しようとして吸気通路噴射用インジェクタの最大噴射量を上回る場合が発生すると、もはや吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量を増やすことによる壁面付着燃料の補正は不可能になる。この状態のままでは、依然空燃比がリーンであるので、筒内噴射用インジェクタを用いて壁面付着燃料の補正を行なう。吸気通路噴射用インジェクタで補正しきれなかった燃料噴射分だけ加算して、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量とすることができる。

第４の発明に係る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、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。

第４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、ＤＩ比率の変化時に壁面付着量を適正に補正することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。

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。

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。

以下、吸気ポートに付着する燃料について説明する。

吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのポート噴射量Ｑpが増加した場合（ＤＩ比率ｒが減少：０＜ｒ）、吸気ポートの内壁面に付着する燃料量Ｑmを考えてみると、１回のポート噴射量Ｑpによって付着する燃料量はポート噴射量Ｑpが多いほど増大するものと考えられ、したがって１回のポート噴射量Ｑpによって付着する燃料量はポート噴射量Ｑpに比例することになる。一方、吸気ポートの内壁面の温度が低いほど付着燃料量が増大するものと考えられ、したがって付着燃料量は吸気ポートの内壁面の温度に反比例することになる。ところで吸気ポートの内壁面の温度はほぼ機関冷却水温Ｔwに比例するので付着燃料量は機関冷却水温Ｔwに対して反比例することになる。このように１回のポート噴射量Ｑpによって付着する燃料量はポート噴射量Ｑpに比例し、機関冷却水温Ｔwに反比例するので１回のポート噴射量Ｑpによって付着する燃料量はＱp・ｆ（Ｔw）で表わされることになる。したがってポート噴射量Ｑpが次々に行なわれた場合の付着燃料量Ｑmは、Ｑp・ｆ（Ｔw）の累積値となる（ただし、厳密には、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのポート噴射量Ｑpが増加する前の吸気ポートの内壁面の燃料付着状態を考慮しなければならない）。

ポート噴射量Ｑpが増加された当初は、付着燃料量Ｑmが増大するがしばらくすると平衡状態に達して付着燃料量Ｑmが一定となる。平衡状態に達したときの付着燃料量Ｑm、すなわち付着燃料量Ｑmの最大値Ｑmaxは、吸気ポート内の絶対圧ＰＭおよび吸気ポートの内壁面の温度、すなわち機関冷却水温Ｔwの関数となる。すなわち、吸気ポート内の絶対値ＰＭが低くなるほど付着燃料の蒸発が促進されるので、吸気ポート内の絶対圧ＰＭが高くなるほど最大値Ｑmaxは大きくなる。一方、最大値Ｑmaxは機関冷却水温Ｔwが低くなるほど増大する。

上述したようにポート噴射量Ｑpが増加されると付着燃料量が徐々に増大し、平衡状態に達したとき、すなわち最大値Ｑmaxになったときに付着燃料が燃焼室内に流入を開始すると考える。このように考えるとポート噴射量Ｑpが増加されたときに燃焼室内に流入しない燃料量は最大値Ｑmaxと付着燃料量Ｑmとの差（Ｑmax−Ｑm）で表わされることになる。したがってポート噴射量Ｑpが増加されたときに、壁面付着による補正量（fmw）として（Ｑmax−Ｑm）だけ増量すれば、実際に燃焼室内に供給される燃料量は要求全噴射量Ｑallに一致することになる。

逆に、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射量が減少した場合（ＤＩ比率ｒが増加：ｒ＜１）、吸気ポートの内壁面上に付着している燃料が徐々に燃焼室内に流入する。このとき、燃焼室内に流入する付着燃料の流入量Ｑnは、付着燃料量Ｑmに比例するものと考えられる。さらに、流入量Ｑnは、アクセルペダル１００の踏込み量Ａccが大きくなって吸入空気量が増大するほど増大するものと考えられるので、流入量Ｑnはアクセルペダル１００の踏込み量Ａccに比例することになる。また、流入量Ｑnは吸気ポートの内壁面の温度が高くなるほど増大するものと考えられるので、流入量Ｑnは機関冷却水温Ｔwが高くなるにつれて増大するものと考えられる。したがって、流入量Ｑnは、Ｑm・ｆ（Ａcc）・ｆ（Ｔw）で表わされることになり、ポート噴射量Ｑpが減少されたときに、壁面付着による補正量（fmw）として、Ｑm・ｆ（Ａcc）・ｆ（Ｔw）だけ減量すれば、実際に燃焼室内に供給される燃料量は要求全噴射量Ｑallに一致することになる（ただし、厳密には、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのポート噴射量Ｑpが停止される状態にはならないので、この状態での吸気ポートの内壁面上に付着している燃料が燃焼室内に流入することを考慮しなければならない）。

図２を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ３００で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、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ＥＣＵ３００は、壁面付着による補正係数fmw、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の基本噴射量taupb、筒内噴射用インジェクタ１１０の基本噴射量taudbを算出する。このとき、筒内噴射用インジェクタ１１０の基本噴射量taudbは、
taudb＝r×EQMAX×klfwd×fafd×kgd×kpr …（１）
により算出される。また、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の基本噴射量taupbは、
taupb＝k×（１−r）×EQMAX×klfwd×fafp×kgp＋fmw …（２）
として算出される。上記した（１）式および（２）式において、rは噴き分け率（ＤＩ比率）であって、EQMAXは最大噴射量であって、klfwdは負荷率であって、fafdおよびfafpはストイキ状態のフィードバック係数であって、kgdは筒内噴射用インジェクタ１１０の学習値であって、kprは燃圧に応じた変換係数であって、kgpは吸気通路噴射用インジェクタ１２０の学習値である。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ３００は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の基本噴射量taupbから吸気通路噴射用インジェクタの最小噴射量tauminを減算した値が負である
か否かを判断する。taupb−taumin＜０であると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ３０
０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ４００へ移される。

Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０の最終噴射量taudに、taudb＋（taupb−taumin）を代入し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の最終噴射量taupに、taumin＋tauv（無効噴射量）を代入する。

Ｓ４００にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０の最終噴射量taudに、taudbを代入し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の最終噴射量taupに、taupbを代入する。

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内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ３００により制御されるエンジン１０の動作について、図３のタイミングチャートを参照して説明する。

図３（Ａ）に示すように、ＤＩ比率ｒを急激に増加させると、図３（Ｃ）に示すように吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの基本噴射量taupbが急減に減少して、図３（Ｄ）に示すように筒内噴射用インジェクタ１１０からの基本噴射量taudbが急減に増加する。また、壁面付着による補正係数fmwは、図３（Ｂ）に示すように、急激に負の値となった後、徐々に０に戻る。これらの壁面付着による補正係数fmw、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の基本噴射量taupb、筒内噴射用インジェクタ１１０の基本噴射量taudbが、一定の時間間隔で算出される（Ｓ１００）。

吸気ポートに付着していた燃料が燃焼室に吸入されるので、まずは吸気通路噴射用インジェクタ１２０で補正する。図３（Ｂ）に示すように壁面付着の補正係数fmwが負の値として算出され、図３（Ｃ）に示すように吸気通路噴射用インジェクタ１２０の基本噴射量taupbが小さく算出されていて、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の基本噴射量taupbが吸気通路噴射用インジェクタ１２０の最小噴射量tauminを下回ること(taupb−taumin＜０)を想定する（Ｓ２００にてＹＥＳ）。

このようになると、もはや吸気通路噴射用インジェクタ１２０の噴射燃料量Ｑpを減らすことによる壁面付着燃料分の補正は不可能になる。そのため、吸気通路噴射用インジェクタ１１０側の最終噴射量taupは、taumin＋tauv（無効分を考慮した最小燃料量Ｑmin）とする（Ｓ４００）。これでも空燃比がリッチになってしまうので、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いて補正する。吸気通路噴射用インジェクタ１２０で補正しきれなかった(taupb−taumin)の分だけ、筒内噴射用インジェクタ１１０の基本噴射量taudbから減算して、筒内噴射用インジェクタ１１０の最終噴射量taudを算出する。

以上のようにして、燃料を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で分担している場合において、ＤＩ比率ｒがステップ状に上昇（ｒ＜１）した場合であって、吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量がステップ状に減少する。このとき、吸気ポートに付着していた燃料が燃焼室に吸入されるので空燃比がリッチになるため、吸気通路噴射用インジェクタで壁面付着燃料の補正を行なう。吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量を減少させるように補正しようとして吸気通路噴射用インジェクタの最小噴射量を下回る場合が発生すると、もはや吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量を減らすことによる壁面付着燃料の補正は不可能になる。この状態のままでは、依然空燃比がリッチであるので、筒内噴射用インジェクタを用いて壁面付着燃料の補正を行なう。吸気通路噴射用インジェクタで補正しきれなかった燃料噴射分だけ減算して、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量とすることができる。

図４に、ＤＩ比率ｒがステップ状に低下（０＜ｒ）した場合のタイミングチャートを示す。図４（Ａ）にＤＩ比率ｒ、図４（Ｂ）に壁面付着による補正係数fmw、図４（Ｃ）に吸気通路噴射用インジェクタ１２０の基本噴射量taupbおよび最終噴射量taup、図４（Ｄ）に筒内噴射用インジェクタ１１０の基本噴射量taudbおよび最終噴射量taudをそれぞれ示す。

吸気ポートに燃料が付着して平衡状態になるまでは燃料が燃焼室に吸入されないので、まずは吸気通路噴射用インジェクタ１２０で補正する。図４（Ｂ）に示すように壁面付着の補正係数fmwが正の値として算出され、図４（Ｃ）に示すように吸気通路噴射用インジェクタ１２０の基本噴射量taupbが大きく算出されていて、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の基本噴射量taupbが吸気通路噴射用インジェクタ１２０の最大噴射量taumaxを上回ること(taupb−taumax＞０)を想定する。

このようになると、もはや吸気通路噴射用インジェクタ１２０の噴射燃料量Ｑpを増やすことによる壁面付着燃料分の補正は不可能になる。そのため、吸気通路噴射用インジェクタ１１０側の最終噴射量taupは、taumaxとする。これでも空燃比がリーンになってしまうので、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いて補正する。吸気通路噴射用インジェクタ１２０で補正しきれなかった(taupb−taumax)の分だけ（厳密には無効噴射分を考慮して
算出される）、筒内噴射用インジェクタ１１０の基本噴射量taudbに加算して、筒内噴射
用インジェクタ１１０の最終噴射量taudを算出する。

以上のようにして、燃料を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で分担している場合において、ＤＩ比率ｒがステップ状に低下（０＜ｒ）すると、吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量がステップ状に増加する。このとき、吸気ポートに所定分の燃料が付着するまで燃焼室に吸入される燃料が減少するので、空燃比がリーンになるため、吸気通路噴射用インジェクタで壁面付着燃料の補正を行なう。吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量を増加させるように補正しようとして吸気通路噴射用インジェクタの最大噴射量を上回る場合が発生すると、もはや吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量を増やすことによる壁面付着燃料の補正は不可能になる。この状態のままでは、依然空燃比がリーンであるので、筒内噴射用インジェクタを用いて壁面付着燃料の補正を行なう。吸気通路噴射用インジェクタで補正しきれなかった燃料噴射分だけ加算して、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量とすることができる。

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。本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで制御された場合においてＤＩ比率が上昇した場合のタイミングチャートである。本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで制御された場合においてＤＩ比率が下降した場合のタイミングチャートである。

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、３２０ＲＯＭ、３３０ＲＡＭ、３４０ＣＰＵ、３５０入力ポート、３６０出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０Ａ／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。

Claims

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、前記第１および前記第２の燃料噴射手段を制御するための制御手段と、
前記制御手段によって前記第１および前記第２の燃料噴射手段の間での噴射量分担率が変化されることによって前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量が変化した場合に前記吸気通路の壁面付着燃料の量を推定するための推定手段とを含み、
前記制御手段は、前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段との両方から燃料が噴射されるように分担が制御されている領域内において、前記第２の燃料噴射手段による分担率が減少するように前記噴射量分担率が変化することによって前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量が減少した場合に、変化後の前記噴射量分担率に基づいて設定された前記第１および前記第２の燃料噴射手段のそれぞれの燃料噴射量に対して、機関燃焼室内に供給される燃料量についての前記壁面付着燃料の影響による増減分を、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補正するための補正手段を含み、
前記補正手段は、前記補正が反映された前記第２の燃料噴射手段による燃料噴射量の基本設定値が前記第２の燃料噴射手段の最小噴射量を下回ったときに、前記第２の燃料噴射手段からの噴射燃料量を最小噴射量とし、残りの補正を前記第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量で行なうように、前記第１および前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量を制御するための手段を含む、内燃機関の制御装置。
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、前記第１および前記第２の燃料噴射手段を制御するための制御手段と、
前記制御手段によって前記第１および前記第２の燃料噴射手段の間での噴射量分担率が変化されることによって前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量が変化した場合に前記吸気通路の壁面付着燃料の量を推定するための推定手段とを含み、
前記制御手段は、前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段との両方から燃料が噴射されるように分担が制御されている領域内において、前記第２の燃料噴射手段による分担率が増加するように前記噴射量分担率が変化することによって前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量が増加した場合に、変化後の前記噴射量分担率に基づいて設定された前記第１および前記第２の燃料噴射手段のそれぞれの燃料噴射量に対して、機関燃焼室内に供給される燃料量についての前記壁面付着燃料の影響による増減分を、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補正するための補正手段を含み、
前記補正手段は、前記補正が反映された前記第２の燃料噴射手段による燃料噴射量の基本設定値が前記第２の燃料噴射手段の最大噴射量を上回ったときに、前記第２の燃料噴射手段からの噴射燃料量を最大噴射量とし、残りの補正を前記第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量で行なうように、前記第１および前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量を制御するための手段を含む、内燃機関の制御装置。
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または２に記載の内燃機関の制御装置。