JP6636156B2 - 燃料噴射装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射装置の制御装置に関する。

内燃機関の筒内に直接燃料噴射が可能な筒内噴射式内燃機関では、吸気行程から圧縮行程の広い範囲に燃料噴射が可能となっており、筒内噴射式内燃機関の燃料噴射量は、吸気行程の開始時に、空気流量計（ＡＦＭ：Air Flow Meter）で検出した吸入空気量を基に算出される。

しかし、空気流量計（ＡＦＭ）における吸入空気量の計測後、加速時などによって、吸気行程中の吸入空気量が増加した場合には、空燃比がリーンとなり、排気性能や運転性能に影響を及ぼすことが考えられる。

この解決策として、内燃機関の運転状態に基づき燃料の噴射量を算出、算出した噴射量を吸気行程中に燃焼室内に噴射し、この燃料噴射量とは別に、吸入行程の終了時期に内燃機関の燃焼室に吸入された吸入空気量を計測し、計測した吸入空気量に基づいて燃料の補正量を算出、算出した補正用の燃料を吸気行程末期から燃焼室内に追加で噴射する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、不足分の燃料を、吸気行程の終了時期から燃焼室内に追加で噴射させるようにしたものである。

特開２０００‐２５７４７６号公報

上記特許文献１に開示されるような技術では、加速などにより、吸入空気量の計測後、吸気行程中に増加した空気量を吸気行程末期まで検出し、不足分の燃料を吸気行程末期から噴射するため、燃料噴射量の不足分を正確に演算できる。しかし、燃料噴射量の不足分の演算タイミングが遅いため、算出した燃料噴射量、エンジン回転速度によっては、燃料噴射が圧縮行程中となり、ピストン冠面や燃焼室の壁面への燃料付着によって、排気性能が悪化するおそれがある。

また多段噴射制御のように、１サイクルに複数回の燃料噴射を、吸気行程および圧縮行程に実施する方式では、基本となる燃料噴射量の噴射時期が設定されているため、加速などにより、吸気行程中に増加した不足分の燃料を、吸気行程末期から噴射できず、圧縮行程で噴射することになる。そのため、さらに排気性能が悪化するおそれがある。

本発明の目的は、吸気行程において車両の加速が要求された場合に、運転性能を確保しつつ排気性能の悪化を抑制することができる燃料噴射装置の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一例である燃料噴射装置の制御装置は、気筒ごとの１燃焼サイクルの吸気行程において車両の加速が要求された場合、吸気バルブのリフト量に基づいて、前記１燃焼サイクルにおいて前記車両の加速が要求された後に内燃機関の燃焼室に吸入される空気量の前記車両の加速に伴う増加分を推定する推定部と、前記推定部によって推定された前記空気量の増加分に応じて前記１燃焼サイクルの吸気行程における燃料噴射量を増加させるように燃料噴射装置を制御する制御部と、前記吸気バルブのリフト量の時間積分値に基づいて、前記吸気バルブの開弁開始タイミングから閉弁完了タイミングまでに前記内燃機関の前記燃焼室に吸入される空気量に対する前記車両の加速が要求されたタイミングから前記閉弁完了タイミングまでに内燃機関の燃焼室に吸入される空気量の比を示す空気量比率を計算する計算部と、を備え、前記推定部は、開弁開始タイミング以前のタイミングに測定された吸入空気量と前記車両の加速が要求されたタイミングに測定された吸入空気量の差分と、前記空気量比率と、に基づいて、前記車両の加速が要求された後に内燃機関の燃焼室に吸入される空気量の前記車両の加速に伴う増加分を推定する。

本発明によれば、吸気行程において車両の加速が要求された場合に、運転性能を確保しつつ排気性能の悪化を抑制することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係る火花点火内燃機関と制御装置の模式図である。 コントロールユニットの内部構成図である。 加速判定時の吸気バルブリフト量と吸気行程中の積算空気量を表したチャートである。 加速判定時の吸気バルブリフト量と吸気行程中の空気量比率の関係を表したチャートである。 加速判定時の第１の多段噴射方法を表したタイムチャートである。 加速判定時の第２の多段噴射方法を表したタイムチャートである。 加速判定時の燃料噴射補正量の算出方法を表したフローチャートである。 燃料噴射補正量の燃料噴射制御方法を表したフローチャートである。 燃料噴射補正量の燃料噴射制御方法を表したフローチャートである。 加速判定時の第３の多段噴射方法を表したタイムチャートである。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態による燃料噴射装置の制御装置であるエンジンコントロールユニット９の構成及び動作について説明する。

（基本構成）
図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関１とその制御装置の基本構成図である。本説明では以下、筒内噴射式内燃機関を用いて説明を進めていくが、ポート噴射式内燃機関や、筒内噴射とポート噴射の両方を備えたデュアル噴射式内燃機関においても適用可能である。

図１において、内燃機関１には、ピストン２、吸気バルブ３、排気バルブ４が備えられる。吸気は、吸気流量計１８（ＡＦＭ）を通過してスロットルバルブ１７に入り、分岐部であるインテークマニホールド１４より吸気管１０、吸気バルブ３を介して内燃機関１の燃焼室１９に供給される。燃料は、燃料噴射弁５（燃料噴射装置）から、内燃機関１の燃焼室１９に噴射供給され、点火コイル７、点火プラグ６で点火される。燃焼後の排気ガスは排気バルブ４を介して排気管１１に排出され、排気管１１には排気ガス浄化のための三元触媒１２が備えられている。

エンジンコントロールユニット９には、内燃機関１のクランク角度センサ１５の信号、吸気流量計１８（ＡＦＭ）の空気量信号、排気ガス中の空燃比を検出する空燃比センサ１３の信号、アクセル開度センサ２０のアクセル開度等の信号が入力される。エンジンコントロールユニット９はアクセル開度センサ２０の信号から内燃機関への要求トルクの算出、アイドル状態の判定等を行ない、内燃機関１に必要な吸入空気量を算出し、それに見合った開度信号をスロットルバルブ１７に出力する。また燃料噴射弁５へは燃料噴射信号が、点火プラグ６へは点火信号が出力される。

図２はエンジンコントロールユニット９の内部構成を示したものである。

エンジンコントロールユニット９は、入力回路１０１、Ａ／Ｄ変換部１０２、中央演算部１０３、ＲＯＭ１０４（Read Only Memory）、ＲＡＭ１０５（Random Access Memory）、および出力回路１０６を含んだマイクロコンピュータにより構成されている。入力回路１０１は、入力信号１００がアナログ信号の場合（例えば、吸気流量計１８（ＡＦＭ）、アクセル開度センサ２０等からの信号）、信号からノイズ成分の除去等を行い、当該信号をＡ／Ｄ変換部１０２に出力するためのものである。

中央演算部１０３は、Ａ／Ｄ変換結果を取り込み、ＲＯＭ１０４等の媒体に記憶された、燃料噴射制御プログラムやその他の制御プログラムを実行することによって、各制御及び診断等を実行する機能を備えている。なお演算結果、及び、前記Ａ／Ｄ変換結果は、ＲＡＭ１０５に一時保管されるとともに、演算結果は、出力回路１０６を通じて制御信号１０７として出力され、燃料噴射弁５、点火コイル７等の制御に用いられる。

（比較例）
続いて、所定の加速判定による、吸気行程中の空気量の推移について、図３により説明する。吸気行程噴射の場合に、燃料噴射制御は、内燃機関のエンジン回転数と、吸気行程開始時に吸気流量計１８（ＡＦＭ）で検出した吸入空気量を基に、燃料噴射量を算出している。

また吸気行程開始から圧縮行程終了まで、１サイクル中に複数回の燃料噴射を実施する多段噴射の場合、内燃機関のエンジン回転数と、吸気行程開始時に吸気流量計１８（ＡＦＭ）で検出した吸入空気量を基に、燃料噴射量を算出し、圧縮行程開始時に最新の情報を基に、燃料噴射量を補正することが考えられる。

この場合、燃料噴射量算出の基本となる吸入空気量は、吸気行程開始時に吸気流量計１８（ＡＦＭ）で検出した吸入空気量であり、吸気バルブ３が開弁を開始するＡ点より前に検出した値となる。加速を判定しない場合には（車両の加速が要求されていないと判定された場合）、単位時間当たりの吸入空気量はほぼ一定であり、１サイクル中に内燃機関の燃焼室に吸入される積算空気量は、図３の加速前のような挙動となり、吸気バルブ３が閉弁するＣ点における積算空気量が、加速前空気量ａとなる。

また図中のＢ点で加速を判定した場合（車両の加速が要求されたと判定された場合）、加速判定以降、内燃機関の燃焼室に吸入される吸入空気量は増加し、１サイクル中に内燃機関の燃焼室に吸入される積算空気量は、図中の加速後のような挙動になり、吸気バルブ３が閉弁するＣ点の積算空気量が、加速後空気量ｂとなる。このとき、加速要求による吸入空気量の増加分は、加速前空気量ａと加速後空気量ｂの差分になるが、加速要求による空気量の増加分を、精度よく検出するためには、吸気バルブ３が閉弁するＣ点の吸入空気量（＝加速後空気量ｂ）を検出することが有効である。

吸気行程終了時（Ｃ点）の吸入空気量（＝加速後空気量ｂ）を検出し、加速要求による空気量の増加分（＝ｂ−ａ）から燃料噴射量を算出した場合、空気量の増加分に対応した燃料を内燃機関の燃焼室に供給できるため、燃料不足による運転性能、発進性能の悪化は抑制できる。しかし、燃料噴射開始時期が圧縮行程となるため、ピストン冠面および内燃機関の燃焼室壁面への燃料付着による、排気性能の悪化が懸念されることになる。

（加速時吸入空気量の算出）
図４では比較例において提起された問題の解決策である、加速要求発生時の加速時吸入空気量Ｑａｄの算出方法について、説明する。加速時吸入空気量Ｑａｄは、１燃焼サイクルにおいて車両の加速が要求された後に内燃機関の燃焼室に吸入される空気量の車両の加速に伴う増加分を意味する。

本実施形態では、加速要求による空気量の増加を判定した場合（車両の加速が要求されたと判定された場合）、吸気行程終了時に内燃機関の燃焼室に吸入される吸入空気量を基に、燃料噴射量を算出し、即時に吸気行程中の燃料噴射を補正する制御とする。

なお本制御では、所定時間毎の吸気バルブ３のリフト量を積算して求める、空気量比率Ｑｒを算出し、算出した空気量比率Ｑｒで吸入空気量を補正することとした。空気量比率Ｑｒは、吸気バルブの開弁開始タイミング（Ａ点）から閉弁完了タイミング（Ｃ点）までに内燃機関の燃焼室に吸入される空気量と、車両の加速が要求されたタイミング（Ｂ点）から閉弁完了タイミング（Ｃ点）までに内燃機関の燃焼室に吸入される空気量の比を示す。なお、開弁開始タイミングは、吸気バルブ３が開弁を開始するタイミングであり、閉弁完了タイミングは、吸気バルブ３が閉弁を完了するタイミングである。

具体的には、燃料噴射量算出の基本となる吸入空気量は、吸気行程開始時に吸気流量計１８（ＡＦＭ）で検出した吸入空気量Ｑｓｔｄであり、吸気バルブ３が開弁を開始するＡ点より前に検出した値となる。一方、空気量比率Ｑｒは、Ａ点である吸気バルブ３の開弁開始時に１００％、Ｃ点である閉弁終了時に０％となる。

なお、図４の例では、空気量比率Ｑｒは、Ａ点からＣ点までの吸気バルブ３のリフト量Ｌの積算値（時間積分値）に対するＢ点からＣ点までの吸気バルブ３のリフト量Ｌの積算値（図４の斜線部）の比に相当する。

図４に示すように、図中のＢ点にて、所定の加速要求が発生し、そのときの空気量比率Ｑｒが７０％である場合には、加速要求が発生したＢ点から、吸気バルブ３が閉弁するＣ点までには、吸気行程中に吸入される、全ての吸入空気量のうちの７０％が吸入されることになる。一方、Ａ点からＢ点までに、吸気行程中に吸入される、全ての吸入空気量のうちの約３０％が、内燃機関の燃焼室に吸入されたことになる。

したがって、燃料噴射量算出の基本となる吸入空気量Ｑｓｔｄ（Ａ点）と加速要求発生時の吸入空気量Ｑａｃｃ（Ｂ点）の差分に空気量比率Ｑｒ（補正係数）を掛けることで、加速時吸入空気量Ｑａｄを算出することが可能となる。なお、本実施形態では、燃料噴射量算出の基本となる吸入空気量ＱｓｔｄをＡ点で更新し、加速時吸入空気量Ｑａｄの精度を向上している。

この結果、吸気行程終了時に加速要求によって増加する吸入吸気量（加速時吸入空気量Ｑａｄ）を、加速要求発生時に算出するため、空気量の増加分Ｑａｄに対応した燃料を、吸気行程中に内燃機関の燃焼室に供給でき、燃料不足による運転性能、発進性能の悪化の抑制と、圧縮行程噴射による排気性能の悪化防止を両立できる。

なお吸気バルブ３および排気バルブ４に、可変動弁機構を採用した場合においても、考え方は同一であるが、排気バルブ４の閉弁タイミングと、吸気バルブ３の開弁タイミングが重なる、バルブのオーバーラップが発生した場合、吸入された吸入空気量がオーバーラップにより、排気管１１に吹き抜けるため、吹き抜ける量を考慮し、吸入空気量を算出することが必要である。

また本制御では、加速要求発生時の運転性能、発進性能の悪化抑制と、圧縮行程噴射による排気性能の悪化防止を両立させるため、多段噴射の制御方法を合わせて変更する。

（多段噴射制御）
多段噴射の変更方法について、図５、図６のタイムチャートを参照しながら、変更内容について、説明する。図５は吸気行程中に２回、圧縮行程中に１回の燃料噴射を実施する、多段噴射制御を想定しており、吸気行程１回目の燃料噴射の後、加速判定した場合を表したものである。

運転者のアクセル操作によって加速判定した場合、前述したとおり、加速時吸入空気量Ｑａｄは、燃料噴射量算出の基本となる吸入空気量Ｑｓｔｄと、加速要求発生時の吸入空気量Ｑａｃｃの差分に、空気量比率Ｑｒ（補正係数）を乗算し算出する。加速時吸入空気量Ｑａｄに対応する燃料噴射補正量Ｔａｃｃは、エンジン回転数と加速時吸入空気量Ｑａｄから算出することができるが、記憶媒体に記憶したマップ等を用いて算出してもよい。

ここで算出した補正量Ｔａｃｃを圧縮行程中の燃料噴射（噴射パルス幅Ｔｉ３）の直後、若しくは圧縮行程中の燃料噴射（噴射パルス幅Ｔｉ３）と合わせて噴射した場合、圧縮行程中の噴射期間が長くなり、ピストン冠面および内燃機関の燃焼室壁面への燃料付着による、排気性能の悪化が懸念される。

この対応策として、加速判定した場合には圧縮行程中の燃料噴射を実施しないよう、加速判定後の吸気行程２回目の燃料噴射（噴射パルス幅Ｔｉ２）の噴射開始時期に、吸気行程２回目の燃料噴射（噴射パルス幅Ｔｉ２）と、残りの燃料噴射である圧縮行程中の燃料噴射（噴射パルス幅Ｔｉ３）と、加速判定による吸入空気量増加分Ｑａｄに対応した燃料噴射補正量Ｔａｃｃを加算し、一括で燃料噴射を実施する制御とした。これによって、１サイクル中に内燃機関の燃焼室に吸入される、吸入空気量に対応した燃料を過不足無く供給できるため、運転性能の確保と、排気性能の悪化抑制を両立することが可能である。

また図６は吸気行程中に２回、圧縮行程中に１回の燃料噴射を実施する、多段噴射制御を想定しており、吸気行程１回目の燃料噴射の前に、加速判定した場合を表したものである。

運転者のアクセル操作によって加速判定した場合、前述した場合と同様に、加速判定による吸入空気量増加分Ｑａｄに対応した燃料噴射補正量Ｔａｃｃが算出される。

図６の例では、加速判定した場合には圧縮行程中の燃料噴射（噴射パルス幅Ｔｉ３）を実施しないよう、加速判定直後に、吸気行程１回目の燃料噴射（噴射パルス幅Ｔｉ１）と、吸気行程２回目の燃料噴射（噴射パルス幅Ｔｉ２）と、残りの燃料噴射である圧縮行程中の燃料噴射（噴射パルス幅Ｔｉ３）と、加速判定による吸入空気量増加分Ｑａｄに対応した燃料噴射補正量Ｔａｃｃを加算し、一括で燃料噴射を実施する制御とした。この場合も、１サイクル中に内燃機関の燃焼室に吸入される、吸入空気量に対応した燃料を過不足無く供給できるため、運転性能の確保と、排気性能の悪化抑制を両立することが可能となる。

（処理フロー）
次に、加速判定時の燃料噴射制御方法について、図７、図８、図９のフローチャートを参照しながら説明する。図７に示すフローチャートは、燃料噴射量の算出と、加速判定時に算出する、燃料噴射補正量の関係を表したものである。なお、フローチャートの各処理は、エンジンコントロールユニット９によって実行される。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップＳ１０１で燃料噴射量を算出するための基準となる、吸入空気量Ｑｓｔｄを吸気流量計１８（ＡＦＭ）の出力から検出する。

この後、ステップＳ１０２において、燃料噴射量の計算タイミングかどうか判定する。このステップＳ１０２で燃料噴射量の計算タイミングであると判定された場合には（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３へ進み、現在のエンジン回転数と、ステップＳ１０１で検出した吸入空気量Ｑｓｔｄを基に、燃料噴射量を算出し、終了となる。

一方、前記ステップＳ１０２で、燃料噴射量の計算タイミングではないと判定された場合には（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ステップＳ１０４において、所定の加速判定が成立しているかどうか判定する。このステップＳ１０４で、所定の加速判定が成立していると判定された場合には（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ステップＳ１０５で、加速判定成立時の吸入空気量Ｑａｃｃを、吸気流量計１８（ＡＦＭ）の出力から検出する。

この後、ステップＳ１０６において、吸気バルブのリフト量より、吸気バルブ３の開弁開始時を１００％、閉弁終了時を０％とする、吸入空気量比率Ｑｒを算出する。ここで、エンジンコントロールユニット９は、吸気バルブのリフト量に基づいて吸入空気量比率Ｑｒを計算し、吸入空気量比率ＱｒをＲＡＭ１０５（記憶部）に記憶する計算部として機能する。詳細には、エンジンコントロールユニット９（計算部）は、吸気バルブのリフト量の積算値に基づいて吸入空気量比率Ｑｒを計算する。

続くステップＳ１０７では、前記ステップＳ１０５で検出した、加速判定時の吸入空気量Ｑａｃｃと、前記ステップＳ１０６で算出した吸入空気量比率Ｑｒ（ＲＡＭ１０５に一時的に記憶された）より、次の式（１）にて、加速時吸入空気量Ｑａｄを算出する。なお、予め計算された吸入空気量比率Ｑｒを記憶媒体に記憶し、その値を用いて加速時吸入空気量Ｑａｄを算出してもよい。

ここで、エンジンコントロールユニット９は、１燃焼サイクルの吸気行程において車両の加速が要求された場合、吸気バルブのリフト量に基づいて、１燃焼サイクルにおいて車両の加速が要求された後に内燃機関の燃焼室に吸入される空気量の車両の加速に伴う増加分（加速時吸入空気量Ｑａｄ）を推定する推定部として機能する。これにより、吸気バルブ３の閉弁完了タイミングより前に、１燃焼サイクルにおいて車両の加速が要求された後に内燃機関の燃焼室に吸入される空気量の車両の加速に伴う増加分を算出することができる。

この後、ステップＳ１０８では、前記ステップＳ１０７で算出した、加速時吸入空気量Ｑａｄと、エンジン回転数を基に、燃料噴射補正量Ｔａｃｃを算出する。エンジンコントロールユニット９は、加速時吸入空気量Ｑａｄに応じて１燃焼サイクルにおける燃料噴射量を増加させるように燃料噴射装置を制御する制御部として機能する。

なお前記ステップＳ１０８で算出した、燃料噴射補正量Ｔａｃｃの噴射方法については、図８、図９のフローチャートで詳しく説明する。一方、前記ステップＳ１０４で、所定の加速判定が成立していないと判定された場合には（ステップＳ１０４：ＮＯ）、何の処理も実施せず、終了となる。

図８、図９は、前記ステップＳ１０８で算出した、燃料噴射補正量Ｔａｃｃの燃料噴射制御方法を示したフローチャートであり、図８のＡから開始する。なお本フローチャートでは、吸気行程中に２回、圧縮行程中に１回の燃料噴射を実施する、多段噴射制御の場合を例として説明するが、噴射回数、噴射時期等の設定は、前記実施形態に限定されるものではない。

まず、ステップＳ２０１において、前記ステップＳ１０８で算出した、燃料噴射補正量Ｔａｃｃの算出タイミングが、吸気行程１回目の噴射前かどうか判定する。このステップＳ２０１で吸気行程１回目の噴射前であると判定された場合には（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ステップＳ２０２へ進み、次の式（２）のように、設定されている多段噴射制御をキャンセルし、１サイクル中に設定されている全ての燃料噴射量を加算し、加算後噴射量Ｔｉを算出する。なお、Ｔｉ、Ｔｉ１〜Ｔｉ３は、燃料噴射弁５から燃料が噴射される期間を示す噴射パルス幅に対応する。

この後、ステップＳ２０３において、次の式（３）のように、前記ステップＳ２０２で算出した加算後噴射量Ｔｉに、前記ステップＳ１０８で算出した燃料噴射補正量Ｔａｃｃを加算することで、加速時燃料補正量Ｔｅを算出する。

続くステップＳ２０４では、前記ステップＳ２０３で求めた加速時燃料補正量Ｔｅを基に、即座に燃料噴射を実施し、終了となる。一方、前記ステップＳ２０１で、燃料噴射補正量Ｔａｃｃの算出タイミングが、吸気行程１回目の噴射前ではないと判定された場合には（ステップＳ２０１：ＮＯ）、ステップＳ２０５へ進み、前記ステップＳ１０８で算出した、燃料噴射補正量Ｔａｃｃの算出タイミングが、吸気行程２回目の噴射前かどうか判定する。このステップＳ２０５で吸気行程２回目の噴射前であると判定された場合には（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、ステップＳ２０６へ進み、次の式（４）のように、設定されている多段噴射制御をキャンセルし、１サイクル中に設定されている残り全ての燃料噴射量を加算し、加算後噴射量Ｔｉを算出する。

換言すれば、エンジンコントロールユニット９（制御部）は、内燃機関の運転状態（エンジン回転数、冷却水の温度、エンジンオイルの温度など）に応じて１燃焼サイクルにおいて設定回数の燃料噴射を燃料噴射弁５（燃料噴射装置）に行わせる第１制御を実行し、第１制御の実行中に、吸気行程において車両の加速が要求された場合、第１制御をキャンセルし、１燃焼サイクルにおいて車両の加速が要求された後の燃料噴射を１回にまとめて燃料噴射弁５に行わせる第２制御を実行する。

この後、ステップＳ２０７において、前記式（３）のように、前記ステップＳ２０６で算出した加算後噴射量Ｔｉに、前記ステップＳ１０８で算出した燃料噴射補正量Ｔａｃｃを加算することで、加速時燃料補正量Ｔｅを算出する。続くステップＳ２０８では、前記ステップＳ２０７で求めた加速時燃料補正量Ｔｅを基に、即座に燃料噴射を実施し、終了となる。一方、前記ステップＳ２０５で、燃料噴射補正量Ｔａｃｃの算出タイミングが、吸気行程２回目の噴射前ではないと判定された場合については（ステップＳ２０５：ＮＯ）、Ｂへ進み、図９のフローチャートへ移行する。

図９は、前記ステップＳ２０５において、燃料噴射補正量Ｔａｃｃの算出タイミングが、吸気行程２回目の噴射前ではないと判定された場合のフローチャートであり、図９のＢから開始する。

まず、ステップＳ３０１において、前記ステップＳ１０８で算出した、燃料噴射補正量Ｔａｃｃの算出タイミングが、圧縮行程１回目の噴射前かどうか判定する。このステップＳ３０１で圧縮行程１回目の噴射前であると判定された場合には（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、ステップＳ３０２へ進み、吸気行程中に燃料噴射が開始できるかどうか判定する。

例えば、エンジンコントロールユニット９は、ステップＳ３０２の判定タイミングが閉弁完了タイミングの所定時間前である場合に、吸気行程中に燃料噴射が開始できると判定してもよい。

このステップＳ３０２で吸気行程中に燃料噴射が開始できると判定された場合には（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、ステップＳ３０３へ進み、次の式（５）のように、圧縮行程１回目の燃料噴射量Ｔｉ３に、前記ステップＳ１０８で算出した燃料噴射補正量Ｔａｃｃを加算することで、加速時燃料補正量Ｔｅを算出する。

続くステップＳ３０４では、前記ステップＳ３０３で求めた加速時燃料補正量Ｔｅを基に、即座に燃料噴射を実施し、終了となる。一方、前記ステップＳ３０１で、燃料噴射補正量Ｔａｃｃの算出タイミングが、圧縮行程１回目の噴射前ではないと判定された場合には（ステップＳ３０１：ＮＯ）、ステップＳ３０５へ進み、圧縮行程中での加速時燃料補正は実施せず、次気筒の吸気行程噴射で補正を実施するよう判定し、終了となる。

換言すれば、内燃機関１は、第１の気筒と、第１の気筒の次に点火が行われる第２の気筒と、を少なくとも有し、エンジンコントロールユニット９（制御部）は、第１の気筒について１燃焼サイクルの最後の燃料噴射が吸気行程中に開始できるか否かを判定し、第１の気筒について１燃焼サイクルの最後の燃料噴射が吸気行程中に開始できない場合、第１の気筒について推定された加速時吸入空気量Ｑａｄに応じて、第２の気筒について１燃焼サイクルの最後の燃料噴射の燃料噴射期間を増加させるように燃料噴射弁５（燃料噴射装置）を制御する。

また、前記ステップＳ３０２で、吸気行程中に燃料噴射が開始できないと判定された場合にも（ステップＳ３０２：ＮＯ）、ステップＳ３０５へ進み、圧縮行程中での加速時燃料補正は実施せず、次気筒の吸気行程噴射で補正を実施するよう判定し、終了となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、吸気行程において車両の加速が要求された場合に、運転性能を確保しつつ排気性能の悪化を抑制することができる。

すなわち、本実施形態の構成では、所定の加速要求が発生した場合に、加速要求前の吸入空気量と、加速要求が発生した際の吸入空気量と、吸気バルブのバルブ動作に応じて、加速要求によって一燃焼サイクル中に増加する加速時吸入空気量を算出し、即座に、加速時吸入空気量に基づき燃料噴射量を補正できるため、吸気行程での吸入空気量増加による燃料不足が解消され、発進、加速などの運転性能を改善することができる。

また加速要求が発生した際に、即座に燃料噴射量を補正するため、吸気行程内での燃料噴射が可能となり、圧縮行程での燃料噴射とならず、圧縮行程での燃料噴射による、ピストンおよび燃焼室壁面への燃料付着が回避され、排気性能の悪化を抑制することもできる。

（変形例）
図１０は、吸気行程に３回の燃料噴射を行う多段噴射の例を示す図である。エンジンコントロールユニット９（制御部）は、内燃機関の運転状態に応じて１燃焼サイクルにおいて３回（設定回数）の燃料噴射を燃料噴射弁５（燃料噴射装置）に行わせる制御を実行している。

１燃焼サイクルの吸気行程において車両の加速が要求された場合、エンジンコントロールユニット９は、加速時吸入空気量Ｑａｄに応じて１燃焼サイクルの最後の燃料噴射の燃料噴射期間を増加させるように燃料噴射弁５（燃料噴射装置）を制御する。

本変形例では、多段噴射が吸気行程でのみ行われるため、多段噴射制御をキャンセルし、１燃焼サイクルにおいて車両の加速が要求された後の燃料噴射を１回にまとめて燃料噴射弁５に行わせる制御をしなくてもよい。これにより、多段噴射による効果（例えば、粒子状物質の抑制）を得ることができる。

なお、本変形例では、エンジンコントロールユニット９（制御部）は、加速時吸入空気量Ｑａｄに応じて１燃焼サイクルの最後の燃料噴射の燃料噴射期間を増加させるが、所定の噴射間隔を確保でき、燃料噴射が間に合う場合には、１回目又は２回目のいずれかの燃料噴射の燃料噴射期間を増加させてもよい。

また、エンジンコントロールユニット９は、第１の気筒（図１０の＃１に対応する気筒）について１燃焼サイクルの最後の燃料噴射が吸気行程中に開始できるか否かを判定し、第１の気筒について１燃焼サイクルの最後の燃料噴射が吸気行程中に開始できない場合、第１の気筒について推定された加速時吸入空気量Ｑａｄに応じて、第２の気筒（図１０の＃３に対応する気筒）について１燃焼サイクルの燃料噴射の燃料噴射期間を増加させるように燃料噴射弁５（燃料噴射装置）を制御してもよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。

なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。

（１）内燃機関の気筒に対し、直接、燃料噴射を行う燃料噴射装置を制御する制御装置において、１サイクルに設定回数の燃料噴射を行うように前記燃料噴射装置を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記１サイクルの吸気行程において加速することを判定した場合に、当該吸気行程における空気吸入量に基づいて、その後の燃料噴射の噴射幅を増加させるように制御する燃料噴射装置の制御装置。

（２）内燃機関の気筒に対し、直接、燃料噴射を行う燃料噴射装置を制御する制御装置において、１サイクルに設定回数の燃料噴射を行うように前記燃料噴射装置を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記１サイクルの吸気行程において加速することを判定した場合に、その際の前記内燃機関の吸気側流路の開閉を行う吸気バルブの動作に応じて、その後の燃料噴射の噴射幅を増加させるように制御する燃料噴射装置の制御装置。

（３）（１）に記載の燃料噴射装置の制御装置において、前記制御部は、前記１サイクルの吸気行程において加速することを判定した場合に、当該吸気行程における空気吸入量に基づいて、前記１サイクルにおける最後の燃料噴射の噴射幅を増加させるように制御する燃料噴射装置の制御装置。

（４）（２）に記載の燃料噴射装置の制御装置において、前記制御部は、前記１サイクルの吸気行程において加速することを判定した場合に、その際の前記内燃機関の吸気側流路の開閉を行う吸気バルブの動作に応じて、前記１サイクルにおける最後の燃料噴射の噴射幅を増加させるように制御する燃料噴射装置の制御装置。

（５）（１）に記載の燃料噴射装置の制御装置において、前記制御部は、前記１サイクルの吸気行程において加速することを判定した場合に、当該吸気行程における空気吸入量に基づいて、前記吸気行程の最後の燃料噴射の噴射幅を前記吸気行程の次の圧縮行程にかからない範囲で増加させるように制御する燃料噴射装置の制御装置。

（６）（２）に記載の燃料噴射装置の制御装置において、前記制御部は、前記１サイクルの吸気行程において加速することを判定した場合に、その際の前記内燃機関の吸気側流路の開閉を行う吸気バルブの動作に応じて、前記吸気行程の最後の燃料噴射の噴射幅を前記吸気行程の次の圧縮行程にかからない範囲で増加させるように制御する燃料噴射装置の制御装置。

（７）（２）に記載の燃料噴射装置の制御装置において、前記制御部は、前記加速することを判定した場合で、その際の前記内燃機関に吸入される空気量が同じであった場合において、その際の前記内燃機関の吸気側流路の開閉を行う吸気バルブの動作に応じて、前記吸気行程の最後の燃料噴射の噴射幅を前記吸気行程の次の圧縮行程にかからない範囲で増加させるように制御する燃料噴射装置の制御装置。

（８）（１）に記載の燃料噴射装置の制御装置において、前記制御部は、前記加速することを判定した場合で、その際の前記内燃機関の吸気側流路の開閉を行う吸気バルブの動作が同じであった場合において、その際の前記内燃機関に吸入される空気量が多い程、前記吸気行程の最後の燃料噴射の噴射幅を前記吸気行程の次の圧縮行程にかからない範囲で増加させるように制御する燃料噴射装置の制御装置。

（９）（１）、又は（２）に記載の燃料噴射装置の制御装置において、前記制御部は、前記加速することを判定した場合で、その際の前記内燃機関に吸入される空気量が同じで、かつ、前記内燃機関の吸気側流路の開閉を行う吸気バルブの動作が同じであった場合において、前記吸気行程における前記加速判定のタイミングが早い程、前記吸気行程の最後の燃料噴射の噴射幅を前記吸気行程の次の圧縮行程にかからない範囲で増加させるように制御する燃料噴射装置の制御装置。

（１０）（１）、又は（２）に記載の燃料噴射装置の制御装置において、前記制御部は、前記加速することを判定した場合で、その際の前記内燃機関に吸入される空気量、及び前記内燃機関の吸気側流路の開閉を行う吸気バルブの動作から求まる前記吸気行程における前記内燃機関へのトータル吸入空気量に基づいて、前記吸気行程の最後の燃料噴射の噴射幅を制御する燃料噴射装置の制御装置。

（１１）内燃機関の気筒に対し、直接、燃料噴射を行う燃料噴射装置の制御装置において、１サイクルに設定回数の燃料噴射を行うように前記燃料噴射装置を制御する制御部を備え、前記設定回数の燃料噴射を行った場合のトータルの燃料噴射量よりも燃料噴射量が多くなるように前記燃料噴射装置を制御し、前記制御部は、第１サイクルにおいて、前記設定回数の燃料噴射を行うように前記燃料噴射装置を制御した場合において、前記第１サイクルの次の第２サイクルにおいて加速を判定した場合に、前記第２サイクルにおけるその後の燃料噴射を前記第１サイクルにおける同じタイミングの燃料噴射に対して長い噴射パルスで行うことで、前記第１サイクルにおけるトータルの燃料噴射量よりも前記第２サイクルにおけるトータルの燃料噴射量が多くなるように制御する燃料噴射装置の制御装置。

（１２）（１１）に記載の燃料噴射装置の制御装置において、前記制御部は、前記第２サイクルにおいて加速判定した場合に前記第１サイクルの前記設定回数よりも少ない回数の燃料噴射を前記第２サイクルで行うように制御する燃料噴射装置の制御装置。

（１３）（１１）に記載の燃料噴射装置の制御装置において、前記制御部は、前記長い噴射パルスを前記第２サイクルの吸気行程内に収まるように燃料噴射装置に送る燃料噴射装置の制御装置。

（１４）（１１）に記載の燃料噴射装置の制御装置において、前記制御部は、前記第２サイクルの１段目の噴射において、加速判定した場合に対して、前記第２サイクルの１段目より後の噴射において、加速判定した場合には、前記長い噴射パルスの長さを短くするように制御する燃料噴射装置の制御装置。

上記実施形態（１）〜（１４）によれば、多段噴射制御時に、加速などにより、吸気行程中に増加する空気量を精度よく算出し、算出した吸入空気量に基づき燃料噴射量を演算することで、運転性能の確保と排気性能の悪化抑制を両立できる。

１…内燃機関
２…ピストン
３…吸気バルブ
４…排気バルブ
５…燃料噴射弁
６…点火プラグ
７…点火コイル
８…ノックセンサ
９…ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）
１０…吸気管
１１…排気管
１２…三元触媒
１３…空燃比センサ
１４…インテークマニホールド
１５…クランク角度センサ
１６…シグナルプレート
１７…スロットルバルブ
１８…吸気流量計（ＡＦＭ）
１９…燃焼室
２０…アクセル開度センサ

Claims (6)

1. 気筒ごとの１燃焼サイクルの吸気行程において車両の加速が要求された場合、吸気バルブのリフト量に基づいて、前記１燃焼サイクルにおいて前記車両の加速が要求された後に内燃機関の燃焼室に吸入される空気量の前記車両の加速に伴う増加分を推定する推定部と、
   前記推定部によって推定された前記空気量の増加分に応じて前記１燃焼サイクルの吸気行程における燃料噴射量を増加させるように燃料噴射装置を制御する制御部と、
   前記吸気バルブのリフト量の時間積分値に基づいて、前記吸気バルブの開弁開始タイミングから閉弁完了タイミングまでに前記内燃機関の前記燃焼室に吸入される空気量に対する前記車両の加速が要求されたタイミングから前記閉弁完了タイミングまでに内燃機関の燃焼室に吸入される空気量の比を示す空気量比率を計算する計算部と、を備え、
   前記推定部は、
   開弁開始タイミング以前のタイミングに測定された吸入空気量と前記車両の加速が要求されたタイミングに測定された吸入空気量の差分と、前記空気量比率と、に基づいて、前記車両の加速が要求された後に内燃機関の燃焼室に吸入される空気量の前記車両の加速に伴う増加分を推定することを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置であって、
   前記空気量比率を記憶する記憶部を備える
   ことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
3. 請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置であって、
   前記制御部は、
   前記内燃機関の運転状態に応じて１燃焼サイクルにおいて１回を超える設定回数の燃料噴射を前記燃料噴射装置に行わせる第１制御を実行し、
   前記第１制御の実行中に、吸気行程において前記車両の加速が要求された場合、前記第１制御をキャンセルし、前記１燃焼サイクルにおいて前記車両の加速が要求された後の燃料噴射を１回にまとめて前記燃料噴射装置に行わせる第２制御を実行する
   ことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
4. 請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置であって、
   前記制御部は、
   前記内燃機関の運転状態に応じて１燃焼サイクルにおいて１回を超える設定回数の燃料噴射を前記燃料噴射装置に行わせる制御を実行し、
   前記推定部によって推定された前記空気量の増加分に応じて前記１燃焼サイクルの吸気行程のいずれかの燃料噴射の燃料噴射期間を増加させるように前記燃料噴射装置を制御する
   ことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
5. 請求項４に記載の燃料噴射装置の制御装置であって、
   前記制御部は、
   前記推定部によって推定された前記空気量の増加分に応じて前記１燃焼サイクルの吸気行程の最後の燃料噴射の燃料噴射期間を増加させるように前記燃料噴射装置を制御する
   ことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
6. 請求項５に記載の燃料噴射装置の制御装置であって、
   前記内燃機関は、
   第１の気筒と、前記第１の気筒の次に点火が行われる第２の気筒と、を少なくとも有し、
   前記制御部は、
   前記第１の気筒について１燃焼サイクルの最後の燃料噴射が吸気行程中に開始できるか否かを判定し、
   前記第１の気筒について前記１燃焼サイクルの最後の燃料噴射が吸気行程中に開始できない場合、
   前記第１の気筒について前記推定部によって推定された前記空気量の増加分に応じて、前記第２の気筒について前記１燃焼サイクルの吸気行程の燃料噴射の燃料噴射期間を増加させるように前記燃料噴射装置を制御する
   ことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。

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