JP5047011B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、気筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁と、吸気ポートに燃料を噴射するポート燃料噴射弁を有する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

従来のこの種の内燃機関の燃料噴射制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関では、高回転高負荷時に筒内燃料噴射弁による筒内噴射が行われ、それ以外のときにポート燃料噴射弁によるポート噴射が行われる。筒内燃料噴射弁およびポート燃料噴射弁から噴射すべき燃料の噴射量は、吸入空気量および内燃機関の回転数に応じて算出される。また、この燃料噴射制御装置では、ポート噴射から筒内噴射に噴射モードを切り替える際、ポート燃料噴射弁によるポート噴射量を漸減させながら、筒内燃料噴射弁による筒内噴射量を漸増させ、それにより、噴射モードの切替時におけるトルクの変動を抑制するようにしている。

しかし、ポート噴射および筒内噴射の実行中には、噴射された燃料が、吸気ポートや気筒内の壁面に付着した後、次回以降の燃焼サイクルでの燃焼に用いられる、いわゆる燃料の輸送遅れが生じる。これに対して、従来の燃料噴射制御装置では、筒内噴射量およびポート噴射量を、吸入空気量および内燃機関の回転数に応じて算出するにすぎず、燃料の輸送遅れが反映されないため、気筒内で燃焼に実際に用いられる燃料量を適切に制御できない。このような問題は、噴射モードをポート噴射から筒内噴射に切り替えた際に、特に顕著になる。すなわち、筒内噴射への切替直後には、それまでにポート燃料噴射弁から噴射され、吸気ポートの壁面に付着していた燃料が気筒内にもっぱら持ち去られる状態になるなどのため、持去り率は高くなる。これに対して、従来の燃料噴射制御装置では、ポート噴射による噴射量を漸減させながら、筒内噴射による噴射量を漸増させるだけなので、気筒内に供給される燃料量が過剰になることで、空燃比がリッチ側に大きく変動し、それにより、トルクの変動も大きくなってしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、噴射モードを筒内噴射モードに切り替えた際、燃料の挙動を良好に反映させながら、気筒内に供給される燃料量を適切に制御でき、それにより、空燃比の安定化やトルクの変動の抑制を図ることができる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。

特開２００５−２２０８８７号公報

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、気筒３ａ内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁６と、吸気ポート３ｆに燃料を噴射するポート燃料噴射弁８を有し、噴射モードを、筒内燃料噴射弁６から燃料を噴射する筒内噴射モードと、ポート燃料噴射弁８から燃料を噴射するポート噴射モードに切り替えて運転される内燃機関３の燃料噴射制御装置１であって、噴射モードをポート噴射モードから筒内噴射モードに切り替えた際、当該切替の直後に、気筒３ａ内の壁面に付着した筒内付着燃料量（実施形態における（以下、本項において同じ）付着燃料量ＧＷＰ）を一旦、０にリセットするとともに、その後に筒内燃料噴射弁６から噴射され、気筒３ａ内の壁面に付着した燃料量を、筒内付着燃料量として算出する筒内付着燃料量算出手段（ＥＣＵ２、図１１のステップ７４、図９のステップ５３、５４）と、算出された筒内付着燃料量のうちの、次回の燃焼サイクルにおいて持ち去られる筒内持去り燃料量（ＤＩ持去り燃料量ＧＷＰＣＡＤＩ）を算出する筒内持去り燃料量算出手段（ＥＣＵ２、図８のステップ４３）と、筒内噴射モードに切り替えた際、当該切替の直前に吸気ポート３ｆの壁面に付着していたポート付着燃料量ＧＷＰＰのうちの、次回の燃焼サイクルにおいて気筒３ａ内に持ち去られるポート持去り燃料量（切替持去り燃料量ＧＷＰＣＡＰ）を算出するポート持去り燃料量算出手段（ＥＣＵ２、図８のステップ４４）と、内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ）を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ２１、アクセル開度センサ２４）と、検出された内燃機関３の運転状態に応じて、内燃機関３に供給すべき要求燃料量ＧＣＹＬを算出する要求燃料量算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１）と、筒内噴射モードに切り替えた際、算出された要求燃料量ＧＣＹＬに基づき、算出された筒内持去り燃料量およびポート持去り燃料量に応じて、筒内燃料噴射弁６から噴射すべき筒内正味噴射量（ＤＩ正味噴射量ＧＣＹＬＮＥＤＩ）を決定する筒内正味噴射量決定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ６）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、噴射モードが、筒内燃料噴射弁から気筒内に燃料を噴射する筒内噴射モードと、ポート燃料噴射弁から吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射モードに切り替えられる。噴射モードがポート噴射モードから筒内噴射モードに切り替えられた際には、当該切替の直後に、気筒内の壁面に付着した筒内付着燃料量を一旦、０にリセットするとともに、その後に筒内燃料噴射弁から噴射され、気筒内の壁面に付着した燃料量を、筒内付着燃料量として算出する。そして、算出された筒内付着燃料量のうちの、次回の燃焼サイクルにおいて持ち去られる筒内持去り燃料量を算出するとともに、当該切替の直前に吸気ポートの壁面に付着していたポート付着燃料量のうちの、次回の燃焼サイクルにおいて気筒内に持ち去られるポート持去り燃料量を算出する。

以上のように、噴射モードを筒内噴射モードに切り替えた際に、筒内持去り燃料量とポート持去り燃料量を別個に算出するのは、以下の理由からである。すなわち、ポート噴射モードから筒内噴射モードに切り替えられた直後には、吸気ポートの壁面に付着した燃料の持去り率が大きくなることが判明した。その理由は、筒内噴射モードへの切替直後には、それまでにポート燃料噴射弁から噴射され、吸気ポートの壁面に付着していた燃料が気筒内にもっぱら持ち去られる状態になるためである。また、ポート燃料噴射弁から噴射された燃料には、直接、気筒内に流入するものと吸気ポートの壁面に付着するもの以外に、吸気ポートの壁面でバウンドし、それに付着せずに残留するものがあり、そのように残留した燃料が気筒内に遅れて流入することで、見掛けの持去り量が増大するためである。このような観点から、筒内噴射モードへ切り替えた際に、筒内持去り燃料量とポート持去り燃料量を互いに独立して算出することによって、切替直後における持去り率の相違に見合った筒内持去り燃料量およびポート持去り燃料量を適切に算出することができる。

また、本発明によれば、噴射モードを筒内噴射モードに切り替えた際には、内燃機関の運転状態に応じて算出された要求燃料量に基づき、上述したようにして算出した筒内持去り燃料量およびポート持去り燃料量を用いて、筒内燃料噴射弁から噴射すべき筒内正味噴射量を決定するので、燃料の挙動を良好に反映させながら、気筒内に供給される燃料量を適切に制御することができる。その結果、空燃比の安定化やトルクの変動の抑制を図ることができる。

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、筒内持去り燃料量算出手段は、筒内付着燃料量と筒内持去り率（持去り率Ｂ）との積に基づいて筒内持去り燃料量を算出し、ポート持去り燃料量算出手段は、ポート付着燃料量と筒内持去り率と異なるポート持去り率（モード切替時用持去り率ＢＰ）との積に基づいて、ポート持去り燃料量を算出することを特徴とする。

この構成によれば、筒内持去り燃料量およびポート持去り燃料量の算出にそれぞれ用いられる筒内持去り率およびポート持去り率が互いに異なる値に設定されるので、筒内持去り率およびポート持去り率を、燃料の付着部位の相違に応じたそれぞれの輸送遅れの度合いを反映した適切な値に設定することができる。これにより、それらを用いた筒内持去り燃料量およびポート持去り燃料量の算出精度を向上させることができ、筒内正味噴射量をより適切に制御することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置１において、噴射モードが筒内噴射モードへの切替時以外のときに、気筒３ａ内および吸気ポート３ｆの壁面に付着した全体付着燃料量（付着燃料量ＧＷＰ）と全体持去り率（持去り率Ｂ）との積に基づいて、全体持去り燃料量（持去り燃料量ＧＷＰＣＡ）を算出する全体持去り燃料量算出手段（ＥＣＵ２、図８のステップ４２）と、筒内噴射モードへの切替時以外のときに、要求燃料量ＧＣＹＬに基づき、算出された全体持去り燃料量に応じて、筒内燃料噴射弁６またはポート燃料噴射弁８から噴射すべき全体正味噴射量（正味噴射量ＧＣＹＬＮＥ）を算出する全体正味噴射量算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ６）と、をさらに備え、ポート持去り率は、全体持去り率よりも大きな値に設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、ポート持去り率は、全体持去り率よりも大きな値に設定されている。この全体持去り率は、気筒内および吸気ポートの壁面に付着した全体付着燃料量のうちの、次回の燃焼サイクルにおいて持ち去られる燃料の割合を表す。このように、ポート持去り率を全体持去り率よりも大きな値に設定することによって、ポート持去り燃料量がより大きな値に算出されるので、ポート持去り燃料量は、吸気ポートの壁面に付着している燃料に加え、吸気ポートに残留している燃料をも加味した値になり、ポート持去り燃料量の算出精度をさらに向上させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項２または３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の温度（エンジン水温ＴＷ）を検出する機関温度検出手段（エンジン水温センサ２３）と、検出された機関温度に応じて、ポート持去り率を算出するポート持去り率算出手段（ＥＣＵ２、図６のステップ３２）と、をさらに備えることを特徴とする。

一般に、吸気ポートの壁面に付着した燃料が持ち去られる度合いは、内燃機関の温度に応じて変化し、その温度が高いほど、燃料の温度も高く、その流動性が高くなるため、より高くなる。したがって、本発明によれば、ポート持去り率を、内燃機関の温度に応じて適切に算出でき、このポート持去り率を用いて、筒内正味噴射量を最適に制御することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本実施形態による燃料噴射制御装置１を適用した内燃機関３を概略的に示している。内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば直列４気筒の４サイクルガソリンエンジンである。エンジン３の各気筒３ａには、一対の吸気弁１０，１０および一対の排気弁１１，１１（ともに１つのみ図示）が設けられている。

エンジン３のシリンダヘッド３ｃには、吸気管４および排気管５が接続されるとともに、気筒３ａごとに、筒内燃料噴射弁６および点火プラグ７（図２参照）が、燃焼室３ｄに臨むように取り付けられている（いずれも１つのみ図示）。この筒内燃料噴射弁６は、第１燃料ポンプ（図示せず）で高圧に昇圧された燃料を、燃焼室３ｄ内の点火プラグ７の付近に噴射する。また、筒内燃料噴射弁６の開弁時間および開弁時期と点火プラグ７の点火時期は、燃料噴射制御装置１の後述するＥＣＵ２によって制御される。

エンジン３には、クランク角センサ２１が設けられている。クランク角センサ２１は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップ（いずれも図示せず）で構成されており、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒３ａにおいて、ピストン３ｂが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号であり、本実施形態のように４気筒の場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。

また、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号には、所定のクランク角度位置に、気筒３ａを判別するためのパルス信号である気筒判別信号が含まれている。ＥＣＵ２は、これらの３つの信号に基づいて、燃料噴射制御用のクランク角ステージＦＩＳＴＧを気筒３ａごとに算出する。このクランク角ステージＦＩＳＴＧは、各気筒３ａにおいて、所定のクランク角（例えばＴＤＣ信号の発生クランク角）を基準として、１燃焼サイクルに相当する７２０°のクランク角度を３０゜ごとに区分し、順にステージ番号０〜２３を割り当てたものである。

吸気管４の吸気マニホルドには、ポート燃料噴射弁８が、気筒３ａごとに、吸気ポート３ｆに臨むように設けられている。ポート燃料噴射弁８は、第２燃料ポンプ（図示せず）で昇圧された燃料を吸気ポート３ｆに噴射する。ポート燃料噴射弁８の開弁時間および開弁時期は、ＥＣＵ２によって制御される。

また、吸気管４には、スロットル弁機構９が設けられている。スロットル弁機構９は、吸気管４内に配置された回動自在のスロットル弁９ａと、これを駆動するＴＨアクチュエータ９ｂを有している。ＴＨアクチュエータ９ｂは、モータとギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの制御信号で駆動され、それにより、スロットル弁９ａの開度が変化することで、吸気量が制御される。

さらに、吸気管４には、スロットル弁機構９よりも上流側に、エアフローメータ２２が設けられている。エアフローメータ２２は、吸気量ＱＡを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

ＥＣＵ２には、エンジン水温センサ２３から、エンジン３の本体内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを表す検出信号が、アクセル開度センサ２４から、アクセルペダルの操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２１〜２４からの検出信号に応じて、エンジン３の運転状態を判別し、噴射モードを決定するとともに、筒内燃料噴射弁６およびポート燃料噴射弁８を制御する燃料噴射制御や、スロットル弁機構９を制御する吸入空気量制御などを実行する。上記の噴射モードは、吸気行程中に筒内燃料噴射弁６から気筒３ａ内に燃料を噴射する第１筒内噴射モード（以下「第１ＤＩモード」という）、圧縮行程中に筒内燃料噴射弁６から燃料を噴射する第２筒内噴射モード（以下「第２ＤＩモード」という）、およびポート燃料噴射弁８から吸気ポート３ｆに燃料を噴射するポート噴射モード（以下「ＰＩモード」という）で構成され、これらのいずれか１に決定される。なお、以下の説明では、第１ＤＩモードおよび第２ＤＩモードを適宜、総称して「ＤＩモード」という。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、筒内持去り燃料量算出手段、ポート持去り燃料量算出手段、要求燃料量算出手段、筒内正味噴射量決定手段、全体持去り燃料量算出手段、全体正味噴射量算出手段およびポート持去り率算出手段に相当する。

図３は、ＥＣＵ２で実行される燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。また、この燃料噴射制御処理は、気筒判別信号に基づいて気筒３ａごとに同じ処理が行われるため、以下では、説明の便宜上、１つの気筒３ａについて説明を行うものとする。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、エンジン３の各気筒３ａに要求される要求燃料量ＧＣＹＬを算出する。なお、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。

次に、ステップ２において、直接率Ａを算出する。この直接率Ａは、今回の燃焼サイクルにおいて筒内燃料噴射弁６またはポート燃料噴射弁８から噴射された燃料量に対する、その燃料量のうちの今回の燃焼サイクルにおいて燃焼室３ｄで燃焼される燃料量の割合を表す。

図４は、この直接率Ａの算出処理のサブルーチンである。本処理では、まず、ステップ１１において、始動フラグＦ＿ＳＴＭＯＤが「１」であるか否かを判別する。この始動フラグＦ＿ＳＴＭＯＤは、エンジン３がクランキング中のときに「１」にセットされるものである。この判別結果がＹＥＳのときには、エンジン水温ＴＷに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、クランキング時用の直接率（以下「クランキング時用直接率」という）ＡＣＲを算出し（ステップ１２）、ステップ１３に進む。一方、ステップ１１の判別結果がＮＯで、エンジン３がクランキング中でなく、通常の運転中には、ステップ１３にそのまま進む。

このステップ１３では、エンジン水温ＴＷに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、ＰＩモード時用の直接率（以下「ＰＩ直接率」という）ＡＰＩを算出する。

次に、エンジン水温ＴＷに応じ、それぞれの所定のマップ（図示せず）を検索することによって、第１ＤＩモード時用の直接率（以下「第１ＤＩ直接率」という）ＡＤＩ１、および第２ＤＩモード時用の直接率（以下「第２ＤＩ直接率」という）ＡＤＩ２を算出する（ステップ１４，１５）。

次いで、これらのＰＩ直接率ＡＰＩ、第１ＤＩ直接率ＡＤＩ１および第２ＤＩ直接率ＡＤＩ２を用い、次式（１）に従って、直接率の基本値ＡＢＡＳＥを算出する（ステップ１６）。
ＡＢＡＳＥ＝ＫＰ×ＡＰＩ＋ＫＤ１×ＡＤＩ１＋ＫＤ２×ＡＤＩ２ ・・・（１）
ここで、ＫＰ、ＫＤ１およびＫＤ２は係数であり、現在の噴射モードに応じて設定される。具体的には、噴射モードがＰＩモードのときには、ＫＰ＝１に、ＫＤ１＝ＫＤ２＝０に設定される。また、第１ＤＩモードのときには、ＫＤ１＝１に、ＫＰ＝ＫＤ２＝０に設定される。さらに、第２ＤＩモードのときには、ＫＤ２＝１に、ＫＰ＝ＫＤ１＝０に設定される。以上により、算出された基本値ＡＢＡＳＥは、現在、設定されている噴射モードに対応する直接率に相当する。

次に、この基本値ＡＢＡＳＥと前記ステップ１２で算出したクランキング時用直接率ＡＣＲを用い、次式（２）に従って、直接率Ａを算出する（ステップ１７）。
Ａ＝Ｋ１×ＡＣＲ＋（１−Ｋ１）×ＡＢＡＳＥ ・・・（２）
ここで、Ｋ１は、所定のなまし係数（０≦Ｋ１≦１．０）であり、エンジン３のクランキングの開始直後に最大値（例えば１．０）に設定され、その後、最小値（例えば０）まで漸減するように設定される。

次に、ステップ１７で算出した直接率Ａに対してリミット処理を行った（ステップ１８）後、本処理を終了する。具体的には、算出した直接率Ａが、所定の上限値を上回っているときに、直接率Ａを上限値に設定し、所定の下限値を下回っているときに、直接率Ａを下限値に設定する。

図３に戻り、前記ステップ２に続くステップ３では、持去り率Ｂを算出する。この持去り率Ｂは、噴射モードがＤＩモードまたはＰＩモードのときに、前回の燃焼サイクル終了時の気筒３ａ内の壁面や吸気ポート３ｆの壁面に付着していた付着燃料量ＧＷＰに対する、その付着燃料量ＧＷＰのうちの今回の燃焼サイクルにおいて持ち去られる燃料量の割合を表す。なお、気筒３ａ内の壁面には、気筒３ａの内壁面の他にピストン３ｂの頂面が含まれる。

図５は、この持去り率Ｂの算出処理のサブルーチンである。本処理では、まず、ステップ２１において、始動フラグＦ＿ＳＴＭＯＤが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、エンジン水温ＴＷに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、クランキング時用の持去り率（以下「クランキング時用持去り率」という）ＢＣＲを算出し（ステップ２２）、ステップ２３に進み、判別結果がＮＯのときには、そのままステップ２３に進む。なお、クランキング時用持去り率ＢＣＲは、エンジン水温ＴＷが高いほど、より大きな値に設定されるとともに、エンジン水温ＴＷの全領域において、後述するＰＩ持去り率ＢＰＩ、第１ＤＩ持去り率ＢＤＩ１および第２ＤＩ持去り率ＢＤＩ２よりも小さな値に設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが同じでも、クランキングの開始直後は、通常運転時よりも気筒３ａ、吸気弁１０や排気弁１１の温度が低い場合が多く、その場合、噴射された燃料の熱がそれらによって奪われることにより、燃料の流動性が低くなるためである。

このステップ２３では、エンジン水温ＴＷに応じ、図７に示すマップを検索することによって、ＰＩモード時用の持去り率（以下「ＰＩ持去り率」という）ＢＰＩを算出する。このマップでは、ＰＩ持去り率ＢＰＩは、エンジン水温ＴＷが高いほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが高いほど、吸気ポート３ｆの壁面に付着した燃料の温度も高く、その流動性が高くなることにより、持ち去られる燃料量が多くなるためである。

次に、エンジン水温ＴＷに応じ、それぞれの所定のマップ（図示せず）を検索することによって、第１ＤＩモード時用の持去り率（以下「第１ＤＩ持去り率」という）ＢＤＩ１、および第２ＤＩモード時用の持去り率（以下「第２ＤＩ持去り率」という）ＢＤＩ２を算出する（ステップ２４，２５）。これらのマップにおいても、第１ＤＩ持去り率ＢＤＩ１および第２ＤＩ持去り率ＢＤＩ２は、ＰＩ持去り率ＢＰＩで述べた場合と同じ理由から、エンジン水温ＴＷが高いほど、より大きな値に設定されるとともに、エンジン水温ＴＷの全領域において、ＰＩ持去り率ＢＰＩよりも小さな値に設定されている。これは、ＰＩモードでは、噴射された燃料が吸気ポート３ｆの壁面に付着するのに対し、ＤＩモードでは、噴射された燃料が気筒３ａ内の壁面に付着するため、ＰＩモードの方が、付着した燃料が持ち去られる度合いが高くなるからである。

次いで、これらのＰＩ持去り率ＢＰＩ、第１ＤＩ持去り率ＢＤＩ１および第２ＤＩ持去り率ＢＤＩ２と、前述した係数ＫＰ、ＫＤ１およびＫＤ２を用い、次式（３）に従って、持去り率の基本値ＢＢＡＳＥを算出する（ステップ２６）。
ＢＢＡＳＥ＝ＫＰ×ＢＰＩ＋ＫＤ１×ＢＤＩ１＋ＫＤ２×ＢＤＩ２ ・・・（３）
以上のように、算出された基本値ＢＢＡＳＥは、式（１）で算出された直接率の基本値ＡＢＡＳＥと同様、現在、設定されている噴射モードに対応する持去り率に相当する。

次に、この基本値ＢＢＡＳＥと前記ステップ２２で算出したクランキング時用持去り率ＢＣＲを用い、次式（４）に従って、持去り率Ｂを算出し（ステップ２７）、本処理を終了する。
Ｂ＝Ｋ２×ＢＣＲ＋（１−Ｋ２）×ＢＢＡＳＥ ・・・（４）
ここで、Ｋ２は、所定のなまし係数（０≦Ｋ２≦１．０）であり、エンジン３のクランキングの開始直後に最大値（例えば１．０）に設定され、その後、最小値（例えば０）まで漸減するように設定される。このため、クランキング時用持去り率ＢＣＲの重みを決定するなまし係数Ｋ２を上述したようにして設定することによって、クランキング時における輸送遅れの影響を、持去り率Ｂに、クランキングの開始直後に最大限に反映させるとともに、その後は、徐々に小さな度合いで反映させることができ、持去り率Ｂを、クランキング時用持去り率ＢＣＲから基本値ＢＢＡＳＥに円滑にかつ適切に移行させることができる。

図３に戻り、前記ステップ３に続くステップ４では、モード切替時用持去り率ＢＰを算出する。このモード切替時用持去り率ＢＰは、噴射モードをＰＩモードからＤＩモードに切り替えた際、それまでにポート燃料噴射弁８から噴射され、吸気ポート３ｆの壁面に付着していたポート付着燃料量ＧＷＰＰに対する、そのポート付着燃料量ＧＷＰＰのうちの今回の燃焼サイクルにおいて気筒３ａ内に流入し、持ち去られる燃料量の割合を表す。

図６は、このモード切替時用持去り率ＢＰの算出処理のサブルーチンを示している。本処理では、ステップ３１において、切替中フラグＦ＿ＰＩＤＩが「１」であるか否かを判別する。この切替中フラグＦ＿ＰＩＤＩは、ＰＩモードからＤＩモードへの切替中に「１」にセットされるものであり、その詳細は後述する。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ３１の判別結果がＹＥＳで、ＤＩモードへの切替中のときには、エンジン水温ＴＷに応じ、図７に示すマップを検索することによって、モード切替時用持去り率ＢＰを算出し（ステップ３２）、本処理を終了する。このモード切替時用持去り率ＢＰもまた、ＰＩ持去り率ＢＰＩで述べた場合と同じ理由から、エンジン水温ＴＷが高いほど、より大きな値に設定されている。また、モード切替時用持去り率ＢＰは、エンジン水温ＴＷの全領域において、ＰＩ持去り率ＢＰＩよりも大きな値に設定されている。これは、ＤＩモードへの切替直後には、それまでにポート燃料噴射弁８から噴射され、吸気ポート３ｆの壁面に付着していた燃料がもっぱら気筒３ａ内に持ち去られる状態になることや、噴射された燃料が、吸気ポート３ｆの壁面でバウンドした後、それに付着することなく残留し、気筒３ａ内に遅れて流入するために、見掛けの持去り量が増大することから、燃料が持ち去られる度合いが高くなるためである。

図３に戻り、前記ステップ４に続くステップ５では、持去り燃料量ＧＷＰＣＡを算出する。この持去り燃料量ＧＷＰＣＡは、前回までの燃焼サイクルで気筒３ａ内および吸気ポート３ｆの壁面に付着した燃料量のうちの、今回の燃焼サイクルにおいて燃焼される燃料量である。

図８は、この持去り燃料量ＧＷＰＣＡの算出処理のサブルーチンである。本処理では、まず、ステップ４１において、切替中フラグＦ＿ＰＩＤＩが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ＤＩモードへの切替中でないときには、前回までの燃焼サイクルにおいて気筒３ａ内や吸気ポート３ｆの壁面に付着した付着燃料量ＧＷＰに前記ステップ２７で算出した持去り率Ｂを乗算する（＝Ｂ×ＧＷＰ）ことによって、持去り燃料量ＧＷＰＣＡを算出し（ステップ４２）、本処理を終了する。

一方、ステップ４１の判別結果がＹＥＳで、ＤＩモードへの切替中には、ＤＩモードにより気筒３ａ内の壁面に付着した付着燃料量ＧＷＰに持去り率Ｂを乗算する（＝ＧＷＰ×Ｂ）ことによって、ＤＩ持去り燃料量ＧＷＰＣＡＤＩを算出する（ステップ４３）。次に、ポート付着燃料量ＧＷＰＰに前記ステップ３２で算出したモード切替時用持去り率ＢＰを乗算する（＝ＧＷＰＰ×ＢＰ）ことによって、切替持去り燃料量ＧＷＰＣＡＰを算出する（ステップ４４）。そして、ＤＩ持去り燃料量ＧＷＰＣＡＤＩと切替持去り燃料量ＧＷＰＣＡＰとの和（＝ＧＷＰＣＡＤＩ＋ＧＷＰＣＡＰ）によって、持去り燃料量ＧＷＰＣＡを算出し（ステップ４５）、本処理を終了する。

図９は、上述した付着燃料量ＧＷＰおよびポート付着燃料量ＧＷＰＰの算出処理のサブルーチンである。本処理では、まず、ステップ５１において、フューエルカットフラグＦ＿ＦＣが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、筒内燃料噴射弁６およびポート燃料噴射弁８による燃料の供給を停止するフューエルカットの実行中のときには、噴射付着燃料量ＧＦＷを値０にセットする（ステップ５２）。

一方、ステップ５１の判別結果がＮＯのときには、前記ステップ１７で算出した直接率Ａを用い、次式（５）に従って、噴射付着燃料量ＧＦＷを算出する（ステップ５３）。
ＧＦＷ＝（１−Ａ）×ＧＣＹＬＮＥＺ ・・・（５）
この噴射付着燃料量ＧＦＷは、今回の燃焼サイクルにおいて筒内燃料噴射弁６またはポート燃料噴射弁８から噴射された燃料量のうちの、気筒３ａ内の壁面などに付着した燃料量である。また、式（５）中のＧＣＹＬＮＥＺは、正味噴射量の前回値である。

次に、算出した噴射付着燃料量ＧＦＷ、および前記ステップ２７で算出した持去り率Ｂを用い、次式（６）に従って、付着燃料量ＧＷＰを算出する（ステップ５４）。
ＧＷＰ＝ＧＦＷ＋（１−Ｂ）×ＧＷＰＺ ・・・（６）
ここで、第２項のＧＷＰＺは、付着燃料量ＧＷＰの前回値であり、したがって、第２項全体は、前回の燃焼サイクルの終了時に気筒３ａ内の壁面などに付着している燃料量である。このため、式（６）によって得られた付着燃料量ＧＷＰは、今回の燃焼サイクルの終了時に気筒３ａ内の壁面などに付着している燃料量の総和を表す。

次いで、切替中フラグＦ＿ＰＩＤＩが「１」であるか否かを判別する（ステップ５５）。この判別結果がＮＯで、ＤＩモードへの切替中でないときには、ポート付着燃料量ＧＷＰＰを値０にセットし（ステップ５６）、本処理を終了する。

一方、ステップ５５の判別結果がＹＥＳで、ＤＩモードへの切替中には、前記ステップ３２で算出したモード切替時用持去り率ＢＰを用い、次式（７）に従って、ポート付着燃料量ＧＷＰＰを算出し（ステップ５７）、本処理を終了する。
ＧＷＰＰ＝（１−ＢＰ）×ＧＷＰＰＺ ・・・（７）
ここで、ＧＷＰＰＺは、ポート付着燃料量ＧＷＰＰの前回値である。

図３に戻り、前記ステップ５に続くステップ６では、以上のようにして算出した直接率Ａおよび持去り燃料量ＧＷＰＣＡに応じ、筒内燃料噴射弁６またはポート燃料噴射弁８から噴射すべき燃料量である正味噴射量ＧＣＹＬＮＥを算出し、本処理を終了する。

図１０は、この正味噴射量ＧＣＹＬＮＥの算出処理のサブルーチンである。本処理では、まず、ステップ６１において、フューエルカットフラグＦ＿ＦＣが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、フューエルカットの実行中のときには、正味噴射量ＧＣＹＬＮＥを値０に設定した（ステップ６２）後、本処理を終了する。

一方、ステップ６１の判別結果がＮＯのときには、前記ステップ１，２および５で算出した要求燃料量ＧＣＹＬ、直接率Ａおよび持去り燃料量ＧＷＰＣＡを用い、次式（８）に従って、正味噴射量の基本値ＧＣＹＬＮＥＢを算出する（ステップ６３）。
ＧＣＹＬＮＥＢ＝（ＧＣＹＬ−ＧＷＰＣＡ）／Ａ ・・・（８）

次に、基本値ＧＣＹＬＮＥＢに応じ、噴射モードごとに設定された所定のマップ（いずれも図示せず）を検索することによって、正味噴射量ＧＣＹＬＮＥを算出し（ステップ６４）、本処理を終了する。具体的には、噴射モードがＰＩモードのときには、ＰＩモード用のマップからＰＩモード用の正味噴射量（ＰＩ正味噴射量）ＧＣＹＬＮＥＰＩを算出し、第１ＤＩモードのときには第１ＤＩモード用のマップから第１ＤＩ正味噴射量ＧＣＹＬＮＥＤＩ１を算出し、第２ＤＩモードのときには第２ＤＩモード用のマップから第２ＤＩ正味噴射量ＧＣＹＬＮＥＤＩ２を算出する。以下、第１ＤＩ正味噴射量ＧＣＹＬＮＥＤＩ１および第２ＤＩ正味噴射量ＧＣＹＬＮＥＤＩ２を適宜、総称してＤＩ正味噴射量ＧＣＹＬＮＥＤＩという。

図１１は、ＤＩモードへの切替中であるか否かを判定する切替判定処理を示すフローチャートである。本処理は、ＣＲＫ信号の発生に同期して気筒３ａごとに実行される。本処理では、まず、ステップ７１において、気筒３ａのクランク角ステージＦＩＳＴＧが、所定の下限値ＰＩＳＥＴＳＧＬ（例えば６）以上で、かつ所定の上限値ＰＩＳＥＴＳＧＨ（例えば１１）以下であるか否かを判別する。これらの下限値ＰＩＳＥＴＳＧＬと上限値ＰＩＳＥＴＳＧＨで規定されるクランク角度区間は、圧縮行程の始期から終期に相当する。この判別結果がＮＯのときは、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ７１の判別結果がＹＥＳで、気筒３ａが圧縮行程にあるときには、ＤＩモードフラグＦ＿ＤＩＯＫが前回と今回の間で「０」から「１」に変化したか否かを判別する（ステップ７２）。このＤＩモードフラグＦ＿ＤＩＯＫは、ＤＩモードの実行中に、「１」にセットされるものである。

この判別結果がＹＥＳで、ＤＩモードへの切替直後のときには、前記ステップ５４で算出した付着燃料量ＧＷＰをポート付着燃料量ＧＷＰＰとして設定する（ステップ７３）。これにより、ポート付着燃料量ＧＷＰＰが、ＤＩモードへの切替直前に吸気ポート３ｆの壁面に付着していた燃料の総量にセットされる。

次に、付着燃料量ＧＷＰを値０にリセットする（ステップ７４）。以上により、次回以降のループにおいて前記ステップ５４で算出される付着燃料量ＧＷＰには、吸気ポート３ｆの壁面に付着した燃料は含まれず、ＤＩモードにより気筒３ａ内の壁面に付着した燃料のみが含まれる。そして、ＤＩモードへの切替中であることを表すために、切替中フラグＦ＿ＰＩＤＩを「１」にセットし（ステップ７５）、本処理を終了する。

ステップ７２の判別結果がＮＯのときには、このステップ７５の実行により、前記ステップ７６の判別結果がＹＥＳになり、その場合には、前記ステップ５７で算出したポート付着燃料量ＧＷＰＰが所定のしきい値ＧＲＥＦ（例えば１．０×１０^-4ｇ）よりも小さいか否かを判別する（ステップ７７）。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ７７の判別結果がＹＥＳで、ポート付着燃料量ＧＷＰＰがしきい値ＧＲＥＦを下回ったときには、吸気ポート３ｆの壁面に付着した燃料がもはやほとんど残留しておらず、ＤＩモードへの切替が終了したと判定し、切替中フラグＦ＿ＰＩＤＩを「０」にリセットした（ステップ７８）後、本処理を終了する。

以下、図１２を参照しながら、上述した燃料噴射制御によって得られる動作をとりまとめて説明する。この例では、タイミングｔ１以前では、噴射モードがＰＩモードに設定されており、それに伴い、ＤＩモードフラグＦ＿ＤＩＯＫおよび切替中フラグＦ＿ＰＩＤＩはともに「０」にセットされている。これにより、図８のステップ４１の判別結果がＮＯになることで、持去り燃料量ＧＷＰＣＡとして、ステップ５４で算出された付着燃料量ＧＷＰと、ステップ２７で算出された持去り率Ｂとの積が用いられる（ステップ４２）。そして、この持去り燃料量ＧＷＰＣＡを用い、ポート燃料噴射弁８から噴射されるＰＩ正味噴射量ＧＣＹＬＮＥＰＩが算出される。

この状態から、ＤＩモードの実行条件が成立すると、ＤＩモードフラグＦ＿ＤＩＯＫが「１」にセットされ、ＤＩモードに切り替えられる（ｔ１）。これにより、図１１のステップ７２の判別結果がＹＥＳになることで、それまでの付着燃料量ＧＷＰがポート付着燃料量ＧＷＰＰとして設定される（ステップ７３）。また、このとき、付着燃料量ＧＷＰは値０にリセットされることにより、次回以降のループにおいて算出される付着燃料量ＧＷＰは、筒内燃料噴射弁６から噴射され、気筒３ａ内の壁面に付着した燃料量の総和になる。さらに、ＤＩモードフラグＦ＿ＤＩＯＫの「１」への切替に伴い、切替中フラグＦ＿ＰＩＤＩが「０」から「１」に切り替えられ、ステップ４１の判別結果がＹＥＳになることによって、持去り燃料量ＧＷＰＣＡとして、付着燃料量ＧＷＰと持去り率Ｂとの積であるＤＩ持去り燃料量ＧＷＰＣＡＤＩと、ポート付着燃料量ＧＷＰＰとモード切替時用持去り率ＢＰとの積である切替持去り燃料量ＧＷＰＣＡＰとの和が用いられる（ステップ４３〜４５）。そして、この持去り燃料量ＧＷＰＣＡを用い、筒内燃料噴射弁６から噴射されるＤＩ正味噴射量ＧＣＹＬＮＥＤＩが算出される。

その後、ステップ５７によって算出されたポート付着燃料量ＧＷＰＰがしきい値ＧＲＥＦを下回ると（ｔ２）、ＤＩモードへの切替直前に吸気ポート３ｆの壁面に付着していた燃料がもはやほとんど残留していないとして、ＤＩモードへの切替が終了したと判定され、切替中フラグＦ＿ＰＩＤＩが「０」にセットされる。これにより、ステップ４１の判別結果が再びＮＯになることで、持去り燃料量ＧＷＰＣＡは、ポート付着燃料量ＧＷＰＰによらず、付着燃料量ＧＷＰに応じて算出される。

以上のように、本実施形態によれば、噴射モードをＰＩモードからＤＩモードへ切り替えた際には、ＤＩ持去り燃料量ＧＷＰＣＡＤＩと切替持去り燃料量ＧＷＰＣＡＰを互いに独立して算出するので、持去り率Ｂおよびモード切替時用持去り率ＢＰの相違に見合ったＤＩ持去り燃料量ＧＷＰＣＡＤＩおよび切替持去り燃料量ＧＷＰＣＡＰを適切に算出することができる。また、これらのＤＩ持去り燃料量ＧＷＰＣＡＤＩおよび切替持去り燃料量ＧＷＰＣＡＰを用いて、ＤＩ正味噴射量ＧＣＹＬＮＥＤＩを算出するので、燃料の挙動を良好に反映させながら、気筒３ａ内に供給される燃料量を適切に制御することができ、その結果、空燃比の安定化やトルクの変動の抑制を図ることができる。

さらに、持去り率Ｂとモード切替時用持去り率ＢＰが互いに異なる値に設定されているので、持去り率Ｂおよびモード切替時用持去り率ＢＰを、燃料の付着部位の相違に応じたそれぞれの輸送遅れの度合いを反映した適切な値に設定することができる。

また、モード切替時用持去り率ＢＰは、ＰＩ持去り率ＢＰＩよりも大きな値に設定されているので、切替持去り燃料量ＧＷＰＣＡＰは、吸気ポート３ｆの壁面に付着している燃料に加え、吸気ポート３ｆに残留している燃料をも加味した値になり、切替持去り燃料量ＧＷＰＣＡＰの算出精度をさらに向上させることができる。

さらに、持去り率Ｂおよびモード切替時用持去り率ＢＰを、エンジン水温ＴＷに応じて適切に算出するので、それらを用いて、正味噴射量ＧＣＹＬＮＥを最適に制御することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、モード切替時用持去り率ＢＰを、エンジン水温ＴＷに応じて算出しているが、これに代えて、またはこれとともに、エンジン３の温度を表す他の適当なパラメータ、例えばエンジン回転数ＮＥや吸気量ＱＡに応じて算出してもよい。このことは、持去り率Ｂおよび直接率Ａについても同様である。

さらに、本実施形態は、本発明を車両用のエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、クランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンや他の産業用の内燃機関に適用してもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本実施形態による燃料噴射制御装置を適用した内燃機関を概略的に示す図である。 燃料噴射制御装置のブロック図である。 燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 直接率の算出処理を示すサブルーチンである。 持去り率の算出処理を示すサブルーチンである。 モード切替時用持去り率の算出処理を示すサブルーチンである。 図５および図６の処理で用いられるマップである。 持去り燃料量の算出処理を示すサブルーチンである。 付着燃料量およびポート付着燃料量の算出処理を示すサブルーチンである。 正味噴射量の算出処理を示すサブルーチンである。 ＤＩモードへの切替中であるか否かを判定する切替判定処理を示すフローチャートである。 図３の処理によって得られる動作例のタイミングチャートである。

符号の説明

１ 燃料噴射制御装置
２ ＥＣＵ（筒内持去り燃料量算出手段、ポート持去り燃料量算出手段、要求燃料量算
出手段、筒内正味噴射量決定手段、全体持去り燃料量算出手段、全体正味
噴射量算出手段およびポート持去り率算出手段）
３ エンジン
３ａ 気筒
３ｆ 吸気ポート
６ 筒内燃料噴射弁
８ ポート燃料噴射弁
２１ クランク角センサ（運転状態検出手段）
２３ エンジン水温センサ（機関温度検出手段）
２４ アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
ＧＣＹＬ 要求燃料量
ＧＣＹＬＮＥＤＩ ＤＩ正味噴射量（筒内正味噴射量）
ＧＣＹＬＮＥ 正味噴射量（全体正味噴射量）
ＧＷＰ 付着燃料量（筒内付着燃料量、全体付着燃料量）
ＧＷＰＣＡＤＩ ＤＩ持去り燃料量（筒内持去り燃料量）
ＧＷＰＣＡＰ 切替持去り燃料量（ポート持去り燃料量）
ＧＷＰＣＡ 持去り燃料量（全体持去り燃料量）
ＧＷＰＰ ポート付着燃料量
Ｂ 持去り率（筒内持去り率、全体持去り率）
ＢＰ モード切替時用持去り率（ポート持去り率）
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の運転状態）
ＰＭＣＭＤ 要求トルク（内燃機関の運転状態）
ＴＷ エンジン水温（内燃機関の温度）

Claims (4)

1. 気筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁と、吸気ポートに燃料を噴射するポート燃料噴射弁を有し、噴射モードを、前記筒内燃料噴射弁から燃料を噴射する筒内噴射モードと、前記ポート燃料噴射弁から燃料を噴射するポート噴射モードに切り替えて運転される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   前記噴射モードを前記ポート噴射モードから前記筒内噴射モードに切り替えた際、当該切替の直後に、前記気筒内の壁面に付着した筒内付着燃料量を一旦、０にリセットするとともに、その後に前記筒内燃料噴射弁から噴射され、前記気筒内の壁面に付着した燃料量を、前記筒内付着燃料量として算出する筒内付着燃料量算出手段と、
   当該算出された筒内付着燃料量のうちの、次回の燃焼サイクルにおいて持ち去られる筒内持去り燃料量を算出する筒内持去り燃料量算出手段と、
   前記筒内噴射モードに切り替えた際、当該切替の直前に前記吸気ポートの壁面に付着していたポート付着燃料量のうちの、次回の燃焼サイクルにおいて前記気筒内に持ち去られるポート持去り燃料量を算出するポート持去り燃料量算出手段と、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、当該内燃機関に供給すべき要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、
   前記筒内噴射モードに切り替えた際、前記算出された要求燃料量に基づき、前記算出された筒内持去り燃料量およびポート持去り燃料量に応じて、前記筒内燃料噴射弁から噴射すべき筒内正味噴射量を決定する筒内正味噴射量決定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記筒内持去り燃料量算出手段は、前記筒内付着燃料量と筒内持去り率との積に基づいて前記筒内持去り燃料量を算出し、
   前記ポート持去り燃料量算出手段は、前記ポート付着燃料量と前記筒内持去り率と異なるポート持去り率との積に基づいて、前記ポート持去り燃料量を算出す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。
3. 前記噴射モードが前記筒内噴射モードへの切替時以外のときに、前記気筒内および前記吸気ポートの壁面に付着した全体付着燃料量と全体持去り率との積に基づいて、全体持去り燃料量を算出する全体持去り燃料量算出手段と、
   前記筒内噴射モードへの切替時以外のときに、前記要求燃料量に基づき、前記算出された全体持去り燃料量に応じて、前記筒内燃料噴射弁または前記ポート燃料噴射弁から噴射すべき全体正味噴射量を算出する全体正味噴射量算出手段と、をさらに備え、
   前記ポート持去り率は、前記全体持去り率よりも大きな値に設定されていることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記内燃機関の温度を検出する機関温度検出手段と、
   当該検出された機関温度に応じて、前記ポート持去り率を算出するポート持去り率算出手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項２または３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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