JP6126432B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、スロットル開度及びエンジン回転数等の所定条件に応じて燃料噴射回数を切り替える燃料噴射制御装置に関する。

下記に示す特許文献１には、スロットル開度の変化に応じた基本噴射量での燃料噴射に加え、スロットル開度の変化量に応じて追加燃料噴射を行う燃料噴射制御装置が記載されている。

特開２００９−１４４６４９号公報

しかしながら、上記特許文献１によれば、追加噴射を行う必要があると判断した場合は所定のタイミングで追加噴射を行うが、急に所定のタイミングで追加噴射を行うと、急激なエンジンの出力変化が発生する可能性がある。

そこで、本発明は、燃料噴射回数が変わった場合でも、エンジンの出力変化を抑える燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る燃料噴射制御装置（１０）は、以下の特徴を有する。

第１の特徴；燃料を噴射する燃料噴射装置（１２）と、噴射量マップ（７８）を用いて前記燃料噴射装置（１２）から噴射する燃料噴射量を算出し、前記燃料噴射装置（１２）を駆動させて算出した燃料噴射量で燃料噴射を行なわせる燃料噴射制御部（７６）と、を備える燃料噴射制御装置（１０）において、スロットル開度（ＴＨ）及びエンジン回転数（ＮＥ）に基づいて、所定の噴射ステージ数に分割設定されているエンジンの１サイクルにおける燃料噴射回数を１回にするか２回にするかを判断する燃料噴射回数判断部（７２）と、前記燃料噴射回数判断部（７２）により判断された燃料噴射回数が１回から２回に切り替わった場合は、１サイクルにおける燃料噴射を１回にしたまま、噴射位置が所定サイクル毎に徐々に早まるように前記噴射位置を移行させる２回燃料噴射移行モードに設定し、前記噴射位置が第１所定噴射ステージまで移行すると、１サイクルにおける燃料噴射を２回にし、前記噴射位置を前記第１所定噴射ステージにしたまま、追加噴射位置を前記第１所定噴射ステージより遅い第２所定噴射ステージにさせる２回燃料噴射モードに設定し、前記燃料噴射回数判断部（７２）により判断された燃料噴射回数が２回から１回に切り替わった場合は、１サイクルにおける燃料噴射を１回にし、前記噴射位置が前記所定サイクル毎に前記第１所定噴射ステージから徐々に遅くなるように前記噴射位置を移行させる１回燃料噴射移行モードに設定し、前記噴射位置が第３所定噴射ステージまで戻ると、１回燃料噴射モードに設定する燃料噴射モード設定部（７４）と、を備え、前記第２所定噴射ステージは、前記第３所定噴射ステージよりも遅いタイミングであって、気筒（１６）の吸気バルブ（２６）が開くタイミングよりも早い噴射ステージであって、前記燃料噴射制御部（７６）は、前記燃料噴射モード設定部（７４）が設定した噴射モードに従った前記噴射位置及び前記追加噴射位置で燃料噴射量を算出して燃料噴射を行なわせる。

第２の特徴；前記噴射量マップ（７８）は、燃料噴射が２回用の２回用噴射量マップ（７８ａ）と、燃料噴射が１回用の１回用噴射量マップ（７８ｂ）とを備える。

第３の特徴；前記燃料噴射制御部（７６）は、前記噴射位置で検出された前記スロットル開度（ＴＨ）及び前記エンジン回転数（ＮＥ）に応じて前記２回用噴射量マップ（７８ａ）から取得した基本噴射量（ＴＩＭＡＰ２）に、環境補正係数（Ｋ＿ＴＯＴＡＬ）を乗算する共に、所定の噴射比率（ＲＴＩ）を乗算することで、前記２回燃料噴射モードの１回目の燃料噴射量（ＴＩＭ２）を算出する。

第４の特徴；前記燃料噴射制御部（７６）は、前記追加噴射位置で検出された前記スロットル開度（ＴＨ）及び前記エンジン回転数（ＮＥ）に応じて前記２回用噴射量マップ（７８ａ）から取得した前記基本噴射量（ＴＩＭＡＰ２）に、前記環境補正係数（Ｋ＿ＴＯＴＡＬ）を乗算して得られる値から、前記１回目の燃料噴射量（ＴＩＭ２）を減算することで、前記２回燃料噴射モードの２回目の燃料噴射量（ＴＩＭ３）を算出する。

第５の特徴；前記所定サイクルは、１サイクルであり、前記２回燃料噴射移行モードは、前記噴射位置を１サイクル毎に１噴射ステージずつ早めるように移行させ、前記１回燃料噴射移行モードは、前記噴射位置を１サイクル毎に１噴射ステージずつ遅くなるように移行させる。

第６の特徴；前記エンジンの始動時に斉時噴射を実施することでクランク基準位置を確定し、その後、固定噴射を１回行うことで噴射ステージを確定するエンジン始動部（７０）を備え、前記燃料噴射モード設定部（７４）は、前記エンジン始動部（７０）が噴射ステージを確定した後に、前記１回燃料噴射モードに設定する。

第７の特徴；前記エンジン始動部（７０）は、斉時噴射後に、クランク基準位置が確定できなくとなると、再び、斉時噴射及び固定噴射を実施して、噴射ステージを確定する。

本発明の第１の特徴によれば、燃料噴射回数を１回から２回に切り替える場合は、燃料噴射を１回にしたまま噴射位置が第１所定噴射ステージに移行するまで噴射位置を徐々に早めていき、噴射位置が第１所定噴射ステージまで移行すると燃料噴射を２回にし、燃料噴射回数を２回から１回に切り替える場合は、噴射回数を１回にし、噴射位置が第３所定噴射ステージに移行するまで、噴射位置を徐々に遅らせていくので、噴射回数の切り替わりによって、急激なエンジンの出力変化を抑制することができ、ドライバビリティが向上する。また、燃料噴射を２回行うことで、気化潜熱効果によって気化効率を向上させることができる。

本発明の第２の特徴によれば、噴射量マップは、燃料噴射が２回用の２回用噴射量マップと、燃料噴射が１回用の１回用噴射量マップとを備えるので、燃料噴射回数に応じた適切な燃料噴射量で燃料噴射を行うことができる。

本発明の第３の特徴によれば、噴射位置（第１所定噴射ステージ）のスロットル開度及びエンジン回転数に応じて２回用噴射量マップから取得した基本噴射量に、環境補正係数を乗算する共に、所定の噴射比率を乗算することで、２回燃料噴射モードの１回目の燃料噴射量を算出するので、基本噴射量に補正を掛け、且つ、２回目の燃料噴射量との割合を含めた１回目の燃料噴射量を算出することができる。

本発明の第４の特徴によれば、追加噴射位置（第２所定噴射ステージ）のスロットル開度及びエンジン回転数に応じて２回用噴射量マップから取得した基本噴射量に環境補正係数を乗算して得られる値から、１回目の燃料噴射量を減算することで、スロットル開度等の変化に応じた２回目の燃料噴射量を算出することができる。

本発明の第５の特徴によれば、所定サイクルは、１サイクルであり、２回燃料噴射移行モードは、噴射位置を１サイクル毎に１噴射ステージずつ早めるように移行させ、１回燃料噴射移行モードは、噴射位置を１サイクル毎に１噴射ステージずつ遅くなるように移行させるので、エンジンの出力が急激に変化することを更に抑制することができ、リニアな変化とすることができる。

本発明の第６の特徴によれば、エンジンの始動時に斉時噴射を実施することでクランク基準位置を確定し、その後、固定噴射を１回行うことで噴射ステージを確定するエンジン始動部を備え、燃料噴射モード設定部は、エンジン始動部が噴射ステージを確定した後に、１回燃料噴射モードに設定するので、噴射ステージが確定して、１回燃料噴射モードが設定されてから、燃料噴射を２回にするか否かを判断することができる。

本発明の第７の特徴によれば、斉時噴射後に、クランク基準位置が確定できなくとなると、再び、斉時噴射及び固定噴射を実施して、噴射ステージを確定するので、フェイルセーフを行うことができる。

燃料噴射制御装置の制御対象となるインジェクターが設けられる単気筒、４ストロークのエンジンの構成図である。 燃料噴射制御装置の構成図である。 燃料噴射制御装置の全体的な動作を示す図である。 クランク軸の回転角度（クランクアングル）に応じたクランキングステージ、サイクルステージ、噴射ステージ、及び吸気圧のタイミングチャートを示す図である。 ２回噴射実施可能マップを示す図である。 １回燃料噴射モードから２回燃料噴射モードへの切り替わりを説明する図である。 ２回燃料噴射モードから１回燃料噴射モードへの切り替わりを説明する図である。

本発明に係る燃料噴射制御装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

図１は、燃料噴射制御装置１０の制御対象となるインジェクター（燃料噴射装置）１２が設けられる単気筒、４ストロークのエンジン１４の構成図である。なお、エンジン１４は多気筒のものであってもよい。エンジン１４の気筒１６に接続された吸気管１８には、気筒１６に吸気される空気量を調整するためのスロットルバルブ２０と、スロットルバルブ２０を通過した空気に燃料を噴射するインジェクター（燃料噴射装置）１２とが設けられている。この空気に燃料を噴射することで燃料が気化し混合気が生成される。このスロットルバルブ２０の開度（スロットル開度）は、車両のアクセルグリップ２１の開度に応じて大きくなる。気筒１６には、燃焼室２２内の混合気を爆発させるための点火プラグ２４が設けられている。

この気筒１６には、吸気バルブ２６が設けられており、該吸気バルブ２６が開いている間は、吸気管１８の混合気が気筒１６の燃焼室２２に流入する（吸気行程）。この混合気の流入と共に、ピストン２８は下降する。混合気が燃焼室２２に流入され、ピストン２８が上昇することで燃焼室２２内の混合気が圧縮される（圧縮行程）。その後、気筒１６に設けられた点火プラグ２４が点火することで、圧縮された混合気が爆発してピストン２８が加速しながら下降する（燃焼行程）。再びピストン２８が上昇すると、排気バルブ３０が開かれ、燃焼室２２内にある排気ガスが排気管３２から排出される（排気行程）。このピストン２８の上下運動によってエンジン１４のクランク軸３４が回転する。なお、エンジン１４が多気筒であった場合は、各気筒の吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、及び排気行程は、タイミングが異なるので、点火プラグ２４の点火タイミングも気筒１６毎に異なる。

図２は、燃料噴射制御装置１０の構成図である。燃料噴射制御装置１０は、インジェクター１２、クランクパルサロータ５０、パルス発生器５２、スロットル開度センサ５４、エンジン回転数センサ５６、吸気圧センサ５８、吸気温センサ６０、水温センサ６２、大気圧センサ６４、及び制御部６６を有する。

クランクパルサロータ５０は、クランク軸３４と一体的に回転するものであり、歯欠け部５１を有する。つまり、クランクパルサロータ５０は、円板状のロータ５０ａと、該ロータ５０ａの外周に設けられた１１個の凸部である歯５０ｂとで構成される。歯５０ｂは３０度間隔で配置され、歯欠け部５１の角度は６０度である。パルス発生器５２は、歯５０ｂを検出し、クランクパルスを発生して出力する。

スロットル開度センサ５４は、スロットルバルブ２０の開度（回転角度）ＴＨを検出する。エンジン回転数センサ５６は、エンジン１４のクランク軸３４の回転数（以下、エンジン回転数）ＮＥを検出する。吸気圧センサ５８及び吸気温センサ６０は、吸気管１８に設けられ、気筒１６に吸気される空気圧ＰＢ及び吸気温ＴＡを検出する。水温センサ６２は、エンジン１４の水温ＴＷを検出し、大気圧センサ６４は、大気圧ＰＡを検出する。

制御部６６は、パルス発生器５２が発生したクランクパルスと、スロットル開度センサ５４、吸気温センサ６０、吸気圧センサ５８、大気圧センサ６４、及び水温センサ６２の検出信号に基づいて、インジェクター１２を制御する。

制御部６６は、エンジン始動部７０、燃料噴射回数判断部７２、燃料噴射モード設定部７４、及び燃料噴射制御部７６を有する。エンジン始動部７０は、エンジン１４を始動させると共に、後述する噴射ステージを確定する。燃料噴射回数判断部７２は、スロットルバルブ２０の開度（以下、スロットル開度）ＴＨ、エンジン回転数ＮＥ、吸気温ＴＡ、水温ＴＷ、及び大気圧ＰＡに基づいて燃料噴射回数を１回にするか２回にするかを判断する。燃料噴射モード設定部７４は、燃料噴射回数判断部７２の判断結果に基づいて、１回燃料噴射モード、２回燃料噴射移行モード、２回燃料噴射モード、及び１回燃料噴射移行モードの何れか１つの噴射モードに設定する。燃料噴射制御部７６は、噴射量マップ７８を有し、燃料噴射モード設定部７４が設定した噴射モードに従って、噴射量マップ７８を用いて燃料噴射量を算出し、インジェクター１２を駆動させて燃料噴射を行う。

次に、燃料噴射制御装置１０の全体的な動作について簡単に説明する。図３は、燃料噴射制御装置１０の全体的な動作を示す図である。エンジンストール等によってエンジン１４が停止した場合等の始動時には、エンジン始動部７０は、気筒１６に対して燃料を噴射する斉時噴射を行う。この斉時噴射は、クランク軸３４の回転位置に関わらず噴射する処理である。この斉時噴射により燃料が噴射されて燃焼行程に入ることでクランク軸３４が回転する。このクランク軸３４の回転に伴い、パルス発生器５２からクランクパルスが送られることで、エンジン始動部７０は、クランク軸の基準位置（以下、クランク基準位置）を確定する。本実施の形態では、エンジン始動部７０は、１２個のクランクパルスを検知した時点、若しくは、歯欠け部５１を検出した時点でクランク基準位置を確定し、後述するクランキングステージを確定する。なお、クランク基準位置が確定しない場合は、再び斉時噴射を行う。

このクランキングステージ（３６０度ステージ）は、クランク軸３４の１回転をパルス発生器５２のクランクパルスの出力タイミングで１１分割したのであり、クランク軸３４の各位相に「０」〜「１０」のクランキングステージが割り当てられる。

ここで、４ストロークのエンジン１４は、吸気行程、圧縮行程の２行程でクランク軸３４が１回転し、燃焼行程、排気行程の２行程でクランク軸３４が１回転するので、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程の４行程（１サイクル）でクランク軸３４が２回転する。従って、クランク基準位置が確定しても、行程を判別することができない。従って、エンジン始動部７０は、予め決められたタイミングで１回固定噴射を行なって、吸気圧の変化を見ることで行程を判別し、サイクルステージ及び噴射ステージを確定する。

図４に示す様に、同じ番号のクランキングステージであっても、吸気圧の値が異なり、排気行程から吸気行程に遷移する段階で吸気圧が最もピークとなる。従って、この吸気圧の変動を見ることで、サイクルステージ及び噴射ステージを確定することが可能となる。

サイクルステージ（７２０度ステージ）は、クランク軸３４の２回転をパルス発生器５２のクランクパルスの出力タイミングで２２分割したものであり、各位相に「０」〜「２１」のサイクルステージが割り当てられる。噴射ステージは、歯欠け部５１を２分割することで、１サイクルを全て等間隔に所定の噴射ステージ数（２４）で分割設定されたものであり、各位相に「０」〜「２３」の噴射ステージが割り当てられる。本実施の形態では、説明をわかり易くするため、圧縮行程の最初の噴射ステージ（吸気行程が終了した直後の噴射ステージ）が「０」となるように割り当てる。

図４の最上段のクランクアングルは、所定角度からのクランクの回転角度を表したものである。クランクアングルには、気筒１６の上死点（ＴＤＣ）と、オーバーラップトップ（ＯＬＴ）の位置を示している。

そのクランクアングルの下段には、パルス発生器５２が出力するクランクパルスを示しており、その下には、気筒１６の吸気バルブ２６（ＩＮ）及び排気バルブ３０（ＥＸ）の開閉タイミングが示されている。更に、その下段には、クランキングステージ、サイクルステージ、噴射ステージ、吸気圧を示している。

固定噴射を行なって噴射ステージが割り当てられると、図３に示すように、燃料噴射モード設定部７４は、気筒１６の１サイクルに１回燃料噴射を行う１回燃料噴射モード（通常の燃料噴射モード）に移行する。そして、燃料噴射回数判断部７２が、燃料噴射回数を２回にすると判断すると、燃料噴射モード設定部７４は、気筒１６の１サイクルに２回燃料噴射を行う２回燃料噴射モードに移行する。１回燃料噴射モードから２回燃料噴射モードに移行する場合は、一気に２回燃料噴射モードに切り替わるのではなく、２回燃料噴射移行モードを経てから２回燃料噴射モードに切り替わる。

燃料噴射回数が２回のときに、燃料噴射回数判断部７２が燃料噴射回数を１回にすると判断すると、燃料噴射モード設定部７４は、２回燃料噴射モードから１回燃料噴射モードに移行する。２回燃料噴射モードから１回燃料噴射モードに移行する場合は、一気に１回燃料噴射モードに切り替わるのではなく、１回燃料噴射移行モードを経てから１回燃料噴射モードに切り替わる。

燃料噴射回数判断部７２が２回燃料噴射移行モード中に燃料噴射回数を１回にすると判断すると、燃料噴射モード設定部７４は、１回燃料噴射移行モードに移行してから１回燃料噴射モードに切り替わる。また、燃料噴射回数判断部７２が１回燃料噴射移行モード中に燃料噴射回数を２回にすると判断すると、２回燃料噴射移行モードに移行してから２回燃料噴射モードに切り替わる。また、１回燃料噴射モード中、２回燃料噴射モード中、２回燃料噴射移行モード中、及び１回燃料噴射移行モード中に、エンジンストール等によりエンジン１４が停止することによってクランク基準位置が未確定となった場合は、エンジン始動部７０は、再び斉時噴射及び固定噴射を行ない、噴射ステージを確定する。

燃料噴射回数判断部７２は、２回噴射実施可能マップ７２ａを有する（図２参照）。２回噴射実施可能マップ７２ａは、図５に示すように、スロットル開度ＴＨ及びエンジン回転数ＮＥに応じて２回噴射実施可能領域（斜線で示した領域）が定められている。２回噴射実施可能領域以外の領域は、２回噴射を禁止する禁止領域である。

燃料噴射回数判断部７２は、スロットル開度ＴＨとエンジン回転数ＮＥで定まる点が２回噴射実施可能領域内であり、且つ、吸気温ＴＡ、水温ＴＷ、及び大気圧ＰＡが所定条件を満たす場合に燃料噴射回数を２回と判断する。一方、燃料噴射回数判断部７２は、スロットル開度ＴＨとエンジン回転数ＮＥで定まる点が２回噴射実施可能領域外にある場合、又は、スロットル開度ＴＨとエンジン回転数ＮＥで定まる点が２回噴射実施可能領域内であるが、吸気温ＴＡ、水温ＴＷ、及び大気圧ＰＡが所定条件を満たさない場合は、燃料噴射回数を１回にすると判断する。なお、点線で囲まれている領域を、２回噴射実施可能領域としてもよい。

ここで、燃料噴射を２回行う理由について説明する。上述した車両の中速域を含む２回噴射実施可能領域では、アクセルグリップ２１を操作して開度を大きくしても、所望するエンジン１４の駆動力が得られないので、駆動力を大きくするために燃料噴射を２回行う。詳しくは、まず、吸気バルブ２６が開くタイミングから遠いタイミングで、閉じている吸気バルブ２６の裏に、燃料噴射を行うことで、気化潜熱効果により気筒１６に吸入される空気を冷やし、その後、吸気バルブ２６が閉じている時に、再び燃料噴射を行うことで燃料の体積効率（気化効率）を向上させる。これにより、エンジン１４の駆動力が増加する。

従って、所定条件を満たさない場合（吸気温ＴＡ、水温ＴＷが低い場合等）は、気筒１６に吸入される空気の温度は低いので、スロットル開度ＴＨとエンジン回転数ＮＥで定まる点が２回噴射実施可能領域内である場合であっても、燃料噴射を２回行わない。

図６は、１回燃料噴射モードから２回燃料噴射モードへの切り替わりを説明する図、図７は、２回燃料噴射モードから１回燃料噴射モードへの切り替わりを説明する図である。

燃料噴射モード設定部７４により１回燃料噴射モードが設定されると、図６に示すように、噴射位置が１回燃料噴射モード用の噴射ステージ（以下、第３所定噴射ステージ）に設定される。この第３所定噴射ステージは、吸気バルブ２６が開くタイミングより早い噴射ステージであり、本実施の形態では、第３所定噴射ステージを「１０」として説明する。この第３所定噴射ステージは、スロットル開度ＴＨとエンジン回転数ＮＥに応じて変動してもよいし、固定であってもよい。

燃料噴射制御部７６は、設定された噴射モードに従った噴射位置で燃料噴射量を算出し、インジェクター１２を駆動させて燃料噴射を行う。つまり、１回燃料噴射モードの場合は、燃料噴射制御部７６は、噴射ステージが「１０」になったタイミングで、燃料噴射量を算出し、燃料噴射を行う。なお、図６及び図７の「ＦＩＣＡＬ」は、燃料噴射量の算出時間を示し、「燃料噴射」は、燃料噴射を行う燃料噴射時間を示している。

その後、燃料噴射回数判断部７２により、燃料噴射回数を２回にすると判断されると、燃料噴射モード設定部７４は、２回燃料噴射移行モードに設定する。２回燃料噴射移行モードに設定されると、図６に示すように、噴射位置が、現在の噴射位置から所定サイクル毎に徐々に早まるように設定される。より具体的には、１サイクル毎に設定する噴射位置の噴射ステージが「９」→「８」→「７」→「６」→・・・となるように、噴射位置が１噴射ステージずつ早まるように噴射位置を移行させる。なお、噴射位置が複数噴射ステージずつ早まるように噴射位置を移行させてもよい。

この２回燃料噴射移行モードは、噴射位置が所定の噴射ステージ（以下、第１所定噴射ステージ）に移行するまで噴射位置を早めていく。本実施の形態ではこの第１所定噴射ステージを、吸気バルブ２６が開くタイミングから最も遠い噴射ステージ、つまり、「０」の噴射ステージとする。燃料噴射制御部７６は、サイクル毎にそれぞれの噴射位置で、燃料噴射量を算出し、燃料噴射を行う。

噴射位置が第１所定噴射ステージまで移行すると、燃料噴射モード設定部７４は、２回燃料噴射モードに設定する。２回燃料噴射モードに設定されると、図６に示すように、１サイクルにおける燃料噴射を２回にし、噴射位置を第１所定噴射ステージに固定し、追加噴射位置を第１所定噴射ステージより遅い噴射ステージ（以下、第２所定噴射ステージ）に設定する。この追加噴射位置が設定される噴射ステージは、吸気バルブ２６が開くタイミングより早く、気化率（燃料の体積効率）がよい噴射ステージである。追加噴射位置が設定される第２噴射ステージは、予め定められた固定のものであり、本実施の形態では、第３所定噴射ステージより１つ遅い「１１」の噴射ステージとする。

２回燃料噴射モードの場合は、燃料噴射制御部７６は、噴射ステージが「０」になったタイミングで、１回目の燃料噴射量を算出し、１回目の燃料噴射を行い、噴射ステージが「１１」になったタイミングで、２回目の燃料噴射量を算出し、２回目の燃料噴射を行う。

その後、燃料噴射回数判断部７２により、燃料噴射回数を１回にすると判断されると、燃料噴射モード設定部７４は、１回燃料噴射移行モードに設定する。１回燃料噴射移行モードが設定されると、図７に示すように、１サイクルにおける燃料噴射を１回にし、噴射位置が現在の噴射位置から所定サイクル毎に徐々に遅くなるように設定される。より具体的には、１サイクル毎に設定する噴射位置の噴射ステージが「０」→「１」→「２」→「３」→・・・となるように、噴射位置が１噴射ステージずつ遅くなるように噴射位置を移行させる。なお、噴射位置が複数噴射ステージずつ遅くなるように噴射位置を移行させてもよい。

この１回燃料噴射移行モードは、噴射位置が第３所定噴射ステージ「１０」に戻るまで噴射位置を遅らせていく。このサイクル毎にそれぞれの噴射位置で、燃料噴射量を算出し、燃料噴射を行う。燃料噴射制御部７６は、サイクル毎にそれぞれの噴射位置で、燃料噴射量を算出し、燃料噴射を行う。

次に、燃料噴射制御部７６による燃料噴射量の算出について説明する。噴射量マップ７８は、燃料噴射が２回用の２回用噴射量マップ７８ａと、燃料噴射が１回用の１回用噴射量マップ７８ｂとを備える（図２参照）。この２回用噴射量マップ７８ａ及び１回用噴射量マップ７８ｂは、図示しないが、スロットル開度ＴＨの大きさに応じた基本噴射量ＴＩＭＡＰ２、ＴＩＭＡＰ１が記憶されている。

まず、１回燃料噴射モード、２回燃料噴射移行モード、及び１回燃料噴射移行モードの燃料噴射量ＴＩＭ１の算出について説明する。燃料噴射制御部７６は、噴射位置でスロットル開度センサ５４が検出したスロットル開度ＴＨに応じた基本噴射量ＴＩＭＡＰ１を１回用噴射量マップ７８ｂから取得する。

また、燃料噴射制御部７６は、噴射位置で、吸気温センサ６０、水温センサ６２、及び大気圧センサ６４が検出した吸気温ＴＡ、水温ＴＷ、及び大気圧ＰＡに応じた吸気温補正係数Ｋ＿ＴＡ、水温補正係数Ｋ＿ＴＷ、及び大気圧補正係数Ｋ＿ＰＡを乗算することで環境補正係数Ｋ＿ＴＯＴＡＬを算出する。つまり、Ｋ＿ＴＯＴＡＬ＝（Ｋ＿ＴＡ）×（Ｋ＿ＴＷ）×（Ｋ＿ＰＡ）、の関係式を用いて環境補正係数Ｋ＿ＴＯＴＡＬを算出する。

なお、燃料噴射制御部７６は、図示しないが、吸気温ＴＡに応じた吸気温補正係数Ｋ＿ＴＡが記憶されたマップ、水温ＴＷに応じた水温補正係数Ｋ＿ＴＷが記憶されたマップ、及び、大気圧ＰＡに応じた大気圧補正係数Ｋ＿ＰＡが記憶されたマップを有し、これらのマップを用いて、環境補正係数Ｋ＿ＴＯＴＡＬを算出する。

燃料噴射制御部７６は、基本噴射量ＴＩＭＡＰ１と、環境補正係数Ｋ＿ＴＯＴＡＬとを乗算することで、燃料噴射量ＴＩＭ１を算出する。つまり、ＴＩＭ１＝ＴＩＭＡＰ１×（Ｋ＿ＴＯＴＡＬ）の関係式を用いて燃料噴射量ＴＩＭ１を算出する。

次に、２回燃料噴射モードの１回目の燃料噴射量ＴＩＭ２の算出について説明する。燃料噴射制御部７６は、噴射位置（この場合は、第１所定噴射ステージ）でスロットル開度センサ５４が検出したスロットル開度ＴＨに応じた基本噴射量ＴＩＭＡＰ２を２回用噴射量マップ７８ａから取得する。また、燃料噴射制御部７６は、噴射位置（この場合は、第１所定噴射ステージ）で、吸気温センサ６０、水温センサ６２、及び大気圧センサ６４が検出した吸気温ＴＡ、水温ＴＷ、及び大気圧ＰＡに応じた吸気温補正係数Ｋ＿ＴＡ、水温補正係数Ｋ＿ＴＷ、及び大気圧補正係数Ｋ＿ＰＡを乗算することで環境補正係数Ｋ＿ＴＯＴＡＬを算出する。

燃料噴射制御部７６は、基本噴射量ＴＩＭＡＰ２と、環境補正係数Ｋ＿ＴＯＴＡＬと、所定の噴射比率ＲＴＩを乗算することで、１回目の燃料噴射量ＴＩＭ２を算出する。つまり、ＴＩＭ２＝ＴＩＭＡＰ２×（Ｋ＿ＴＯＴＡＬ）×ＲＴＩ、の関係式を用いて１回目の燃料噴射量ＴＩＭ２を算出する。この所定の噴射比率ＲＴＩは、２回目の燃料噴射量との割合である。

次に、２回燃料噴射モードの２回目の燃料噴射量ＴＩＭ３の算出について説明する。燃料噴射制御部７６は、追加噴射位置（第２所定噴射ステージ）でスロットル開度センサ５４が検出したスロットル開度ＴＨに応じた基本噴射量ＴＩＭＡＰ２を２回用噴射量マップ７８ａから取得する。また、燃料噴射制御部７６は、追加噴射位置（第２所定噴射ステージ）で、吸気温センサ６０、水温センサ６２、及び大気圧センサ６４が検出した吸気温ＴＡ、水温ＴＷ、及び大気圧ＰＡに応じた吸気温補正係数Ｋ＿ＴＡ、水温補正係数Ｋ＿ＴＷ、大気圧補正係数Ｋ＿ＰＡを乗算することで環境補正係数Ｋ＿ＴＯＴＡＬを算出する。

燃料噴射制御部７６は、基本噴射量ＴＩＭＡＰ２と、環境補正係数Ｋ＿ＴＯＴＡＬとを乗算した値から、１回目の燃料噴射量ＴＩＭ２を減算することで、２回目の燃料噴射量ＴＩＭ３を算出する。つまり、ＴＩＭ３＝ＴＩＭＡＰ２×（Ｋ＿ＴＯＴＡＬ）−ＴＩＭ２、の関係式を用いて２回目の燃料噴射量ＴＩＭ３を算出する。

なお、燃料噴射量ＴＩＭ１から無効時間補正量ＴＩＶＢを加算した噴射量を、１回燃料噴射モード、２回燃料噴射移行モード、及び１回燃料噴射移行モードの燃料噴射量として用いてもよい。同様に、燃料噴射量ＴＩＭ２から無効時間補正量ＴＩＶＢを加算した噴射量を、２回燃料噴射モードの１回目の燃料噴射量として、燃料噴射量ＴＩＭ３から無効時間補正量ＴＩＶＢを加算した噴射量を、２回燃料噴射モードの２回目の燃料噴射量として用いてもよい。

インジェクター１２が出力する単位時間当たりに燃料噴射量は、一定なので燃料噴射量ＴＩＭ１、ＴＩＭ２、ＴＩＭ３は、燃料噴射時間として表すことができる。そして、算出した燃料噴射量（燃料噴射時間）ＴＩＭ１、ＴＩＭ２、ＴＩＭ３で燃料噴射を行うようにインジェクター１２を駆動させても、実際に燃料噴射が開始されるまでタイムラグが生じる場合がある。これにより、算出した燃料噴射量ＴＩＭ１、ＴＩＭ２、ＴＩＭ３で燃料噴射を行うようにインジェクター１２を駆動させても、実際に噴射される燃料噴射量は、算出した燃料噴射量ＴＩＭ１、ＴＩＭ２、ＴＩＭ３より少なくなってしまう。そこで、算出した燃料噴射量ＴＩＭ１、ＴＩＭ２、ＴＩＭ３に無効時間補正量ＴＩＶＢを加算することで適正な燃料噴射量で燃料噴射を行うことができる。

このように、燃料噴射回数を１回から２回に切り替える場合は、燃料噴射を１回にしたまま噴射位置が第１所定噴射ステージに移行するまで噴射位置を徐々に早めていき、噴射位置が第１所定噴射ステージまで移行すると燃料噴射を２回にし、燃料噴射回数を２回から１回に切り替える場合は、噴射回数を１回にし、噴射位置が第３所定噴射ステージに移行するまで、噴射位置を徐々に遅らせていくので、噴射回数の切り替わりによって、急激なエンジン１４の出力変化を抑制することができ、ドライバビリティが向上する。また、燃料噴射を２回行うことで、気化潜熱効果によって気化効率を向上させることができる。

噴射量マップ７８は、燃料噴射が２回用の２回用噴射量マップ７８ａと、燃料噴射が１回用の１回用噴射量マップ７８ｂとを備えるので、燃料噴射回数に応じた適切な燃料噴射量で燃料噴射を行うことができる。

第１所定噴射ステージのスロットル開度ＴＨ及びエンジン回転数ＮＥに応じて２回用噴射量マップ７８ａから取得した基本噴射量ＴＩＭＡＰ２に、環境補正係数Ｋ＿ＴＯＴＡＬを乗算する共に、所定の噴射比率ＲＴＩを乗算することで、２回燃料噴射モードの１回目の燃料噴射量ＴＩＭ２を算出するので、基本噴射量ＴＩＭＡＰ２に補正を掛け、且つ、２回目の燃料噴射量ＴＩＭ３との割合を含めた１回目の燃料噴射量ＴＩＭ２を算出することができる。

第２所定噴射ステージのスロットル開度ＴＨ及びエンジン回転数ＮＥに応じて２回用噴射量マップ７８ａから取得した基本噴射量ＴＩＭＡＰ２に環境補正係数Ｋ＿ＴＯＴＡＬを乗算して得られる値から、１回目の燃料噴射量ＴＩＭ２を減算することで、スロットル開度ＴＨ等の変化に応じた２回目の燃料噴射量ＴＩＭ３を算出することができる。

所定サイクルは、１サイクルであり、２回燃料噴射移行モードは、噴射位置を１サイクル毎に１噴射ステージずつ早めるように移行させ、１回燃料噴射移行モードは、噴射位置を１サイクル毎に１噴射ステージずつ遅くなるように移行させるので、エンジン１４の出力が急激に変化することを更に抑制することができ、リニアな変化とすることができる。

エンジン１４の始動時に斉時噴射を実施することでクランク基準位置を確定した後、固定噴射を１回行うことで噴射ステージを確定し、噴射ステージを確定した後に、１回燃料噴射モードに設定するので、噴射ステージが確定して、１回燃料噴射モードが設定されてから、燃料噴射を２回にするか否かを判断することができる。

斉時噴射後に、クランク基準位置が確定できなくとなると、再び、斉時噴射及び固定噴射を実施して、噴射ステージを確定するので、フェイルセーフを行うことができる。

なお、上記実施の形態では、２回燃料噴射移行モードは、噴射位置を１サイクル毎に１噴射ステージずつ早めるように移行させたが、所定サイクル毎（例えば、２サイクル毎）に、噴射位置を所定の噴射ステージ（例えば、２噴射ステージ）ずつ早めるように移行させてもよい。また、１回燃料噴射移行モードは、噴射位置を１サイクル毎に１噴射ステージずつ遅くするように移行させたが、所定サイクル毎に、噴射位置を所定の噴射ステージずつ遅くなるように移行させてもよい。

以上、本発明について好適な実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態の記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、特許請求の範囲に記載された括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化のために添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号をつけた要素に限定されて解釈されるものではない。

１０…燃料噴射制御装置 １２…インジェクター
１４…エンジン １６…気筒
１８…吸気管 ２０…スロットルバルブ
２６…吸気バルブ ３０…排気バルブ
３４…クランク軸 ５０…クランクパルサロータ
５２…パルス発生器 ５４…スロットル開度センサ
５６…エンジン回転数センサ ５８…吸気圧センサ
６０…吸気温センサ ６２…水温センサ
６４…大気圧センサ ６６…制御部
７０…エンジン始動部 ７２…燃料噴射回数判断部
７２ａ…２回噴射実施可能マップ ７４…燃料噴射モード設定部
７６…燃料噴射制御部 ７８…噴射量マップ
７８ａ…２回用噴射量マップ ７８ｂ…１回用噴射量マップ

Claims (7)

1. 燃料を噴射する燃料噴射装置（１２）と、
   噴射量マップ（７８）を用いて前記燃料噴射装置（１２）から噴射する燃料噴射量を算出し、前記燃料噴射装置（１２）を駆動させて算出した燃料噴射量で燃料噴射を行なわせる燃料噴射制御部（７６）と、
   を備える燃料噴射制御装置（１０）において、
   スロットル開度（ＴＨ）及びエンジン回転数（ＮＥ）に基づいて、所定の噴射ステージ数に分割設定されているエンジンの１サイクルにおける燃料噴射回数を１回にするか２回にするかを判断する燃料噴射回数判断部（７２）と、
   前記燃料噴射回数判断部（７２）により判断された燃料噴射回数が１回から２回に切り替わった場合は、１サイクルにおける燃料噴射を１回にしたまま、噴射位置が所定サイクル毎に徐々に早まるように前記噴射位置を移行させる２回燃料噴射移行モードに設定し、前記噴射位置が第１所定噴射ステージまで移行すると、１サイクルにおける燃料噴射を２回にし、前記噴射位置を前記第１所定噴射ステージにしたまま、追加噴射位置を前記第１所定噴射ステージより遅い第２所定噴射ステージにさせる２回燃料噴射モードに設定し、前記燃料噴射回数判断部（７２）により判断された燃料噴射回数が２回から１回に切り替わった場合は、１サイクルにおける燃料噴射を１回にし、前記噴射位置が前記所定サイクル毎に前記第１所定噴射ステージから徐々に遅くなるように前記噴射位置を移行させる１回燃料噴射移行モードに設定し、前記噴射位置が第３所定噴射ステージまで戻ると、１回燃料噴射モードに設定する燃料噴射モード設定部（７４）と、
   を備え、
   前記第２所定噴射ステージは、前記第３所定噴射ステージよりも遅いタイミングであって、気筒（１６）の吸気バルブ（２６）が開くタイミングよりも早い噴射ステージであって、
   前記燃料噴射制御部（７６）は、前記燃料噴射モード設定部（７４）が設定した噴射モードに従った前記噴射位置及び前記追加噴射位置で燃料噴射量を算出して燃料噴射を行なわせる
   ことを特徴とする燃料噴射制御装置（１０）。
2. 請求項１に記載の燃料噴射制御装置（１０）において、
   前記噴射量マップ（７８）は、燃料噴射が２回用の２回用噴射量マップ（７８ａ）と、燃料噴射が１回用の１回用噴射量マップ（７８ｂ）とを備える
   ことを特徴とする燃料噴射制御装置（１０）。
3. 請求項２に記載の燃料噴射制御装置（１０）において、
   前記燃料噴射制御部（７６）は、前記噴射位置で検出された前記スロットル開度（ＴＨ）及び前記エンジン回転数（ＮＥ）に応じて前記２回用噴射量マップ（７８ａ）から取得した基本噴射量（ＴＩＭＡＰ２）に、環境補正係数（Ｋ＿ＴＯＴＡＬ）を乗算する共に、所定の噴射比率（ＲＴＩ）を乗算することで、前記２回燃料噴射モードの１回目の燃料噴射量（ＴＩＭ２）を算出する
   ことを特徴とする燃料噴射制御装置（１０）。
4. 請求項３に記載の燃料噴射制御装置（１０）において、
   前記燃料噴射制御部（７６）は、前記追加噴射位置で検出された前記スロットル開度（ＴＨ）及び前記エンジン回転数（ＮＥ）に応じて前記２回用噴射量マップ（７８ａ）から取得した前記基本噴射量（ＴＩＭＡＰ２）に、前記環境補正係数（Ｋ＿ＴＯＴＡＬ）を乗算して得られる値から、前記１回目の燃料噴射量（ＴＩＭ２）を減算することで、前記２回燃料噴射モードの２回目の燃料噴射量（ＴＩＭ３）を算出する
   ことを特徴とする燃料噴射制御装置（１０）。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の燃料噴射制御装置（１０）において、
   前記所定サイクルは、１サイクルであり、
   前記２回燃料噴射移行モードは、前記噴射位置を１サイクル毎に１噴射ステージずつ早めるように移行させ、
   前記１回燃料噴射移行モードは、前記噴射位置を１サイクル毎に１噴射ステージずつ遅くなるように移行させる
   ことを特徴とする燃料噴射制御装置（１０）。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の燃料噴射制御装置（１０）において、
   前記エンジンの始動時に斉時噴射を実施することでクランク基準位置を確定し、その後、固定噴射を１回行うことで噴射ステージを確定するエンジン始動部（７０）を備え、
   前記燃料噴射モード設定部（７４）は、前記エンジン始動部（７０）が噴射ステージを確定した後に、前記１回燃料噴射モードに設定する
   ことを特徴とする燃料噴射制御装置（１０）。
7. 請求項６に記載の燃料噴射制御装置（１０）において、
   前記エンジン始動部（７０）は、斉時噴射後に、クランク基準位置が確定できなくとなると、再び、斉時噴射及び固定噴射を実施して、噴射ステージを確定する
   ことを特徴とする燃料噴射制御装置（１０）。

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