JP7486660B2 - 燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射装置を備えた内燃機関に適用される、燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法に関する。

特許文献１が開示する燃料噴射制御装置は、吸気弁が開く前に吸気量ＡＰを測定し、吸気量ＡＰに基づく供給量ＧＰの８０％の量Ｑ１の燃料を噴射し、吸気弁が開いてから吸気量ＡＳを測定しそれに基づく供給量ＧＳから量Ｑ１を差し引いた量Ｑ２の燃料を噴射する。

特開平１１－２４７６８１号公報

ところで、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射装置を備えた内燃機関において、高負荷域において、吸気弁の開弁前と吸気弁の開弁中との２回に分けて燃料噴射を行わせるようにすれば、吸気弁の開弁前の燃料噴射によって十分に気化した燃料を燃焼室に流入させつつ、更に吸気弁の開弁中に燃料噴射を実施することで、筒内における混合気の均質度を向上させることができる。
しかし、吸気弁の開弁前における燃料噴射タイミングが早いと、燃料の気化時間は確保されるものの、吸気ポート内に噴射された燃料の気化によって一旦冷却された吸気ポート内の空気が吸気ポートの壁面からの受熱で温度上昇した状態で吸気弁が開くことで、筒内圧縮温度が上昇し、引いては、空気充填量の低下による出力トルクの低下を招くという問題があった。

本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の高負荷において吸気弁の開弁前と吸気弁の開弁中との２回に分けて燃料噴射を行わせるときに、空気充填量を維持できる、燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法を提供することにある。

そのため、本発明に係る燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法は、その一態様として、内燃機関の運転状態に関する情報を取得し、前記内燃機関の高負荷域において、前記内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射装置による燃料噴射を、前記内燃機関の吸気弁の開弁前と前記吸気弁の開弁中との２回に分けて行わせるときに、前記吸気弁の開弁タイミングが、前記吸気ポート内の温度が極小値になった時点から所定温度だけ上昇するまでの期間内になるように、前記吸気弁の開弁前における燃料噴射の終了タイミングを前記運転状態に関する情報に基づき可変に設定し、前記終了タイミングに応じた噴射制御信号を前記燃料噴射装置に出力する。

上記発明によると、内燃機関の高負荷において、内燃機関の高負荷において吸気弁の開弁前と吸気弁の開弁中との２回に分けて燃料噴射を行わせるときに、空気充填量を維持できる。

内燃機関の一態様を示すシステム図である。 高負荷域での燃料噴射制御の手順を示すフローチャートである。 噴射終了タイミングと、吸気弁の開弁時におけるポート内温度との相関を示す図である。 噴射終了タイミングの設定処理の詳細を示すフローチャートである。 噴射終了タイミングの設定処理の作用、効果を説明するための図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法を適用する内燃機関の一態様を示す構成図である。

図１の内燃機関１０１は、たとえば自動車に駆動源として搭載される、火花点火機関であって、点火装置２００及び燃料供給装置３００を備える。
点火装置２００は、点火プラグ２０１と、パワートランジスタを内蔵した点火コイル２０２とを備え、燃焼室１１０内の混合気を火花点火によって着火燃焼させる。

燃料供給装置３００は、内燃機関１０１に燃料を噴射する燃料噴射装置としての燃料噴射弁３０１と、燃料を蓄える燃料タンク３０２と、燃料タンク３０２内の燃料を燃料噴射弁３０１に圧送する電動式の燃料ポンプ３０３と、燃料ポンプ３０３の吐出口と燃料噴射弁３０１の燃料入口とを接続する燃料配管３０４と、燃料配管３０４内の燃料の圧力ＦＰを計測する燃圧センサ３０５と、燃料配管３０４内の燃料の温度ＦＴ（換言すれば、燃料噴射弁３０１に供給される燃料の温度ＦＴ）を計測する燃料温度センサ３０６と、を備える。
なお、燃料配管３０４内の燃料の圧力ＦＰは、換言すれば、燃料噴射弁３０１に供給される燃料の圧力ＦＰである。
また、燃料配管３０４内の燃料の温度ＦＴは、換言すれば、燃料噴射弁３０１に供給される燃料の温度ＦＴである。

燃料噴射弁３０１は、吸気弁１１９の上流の吸気ポート１０２に、吸気弁１１９を指向して取り付けられ、吸気ポート１０２内に燃料を噴射する。
したがって、内燃機関１０１は、所謂ポート噴射式の内燃機関である。
燃料噴射弁３０１は、燃料噴霧を渦状の流れとするなどによって、燃料噴霧の微粒化を促進する微粒化促進機構を備える。

なお、燃料噴射弁３０１は、燃料噴霧を渦状の流れとする機構に代えて、また、係る機構とともに、燃料噴霧に空気流を衝突させる機構、噴孔から噴射される前の燃料を加熱する機構などの微粒化促進機構を備えることができる。
燃料供給装置３００においては、燃料ポンプ３０３の吐出量の制御、つまり、燃料ポンプ３０３の駆動電力の制御によって、燃料噴射弁３０１に供給する燃料の圧力が調整される。

電制スロットル１０８は、スロットルバルブ１０８ａと、スロットルモータ１０８ｂと、スロットル開度センサ１０８ｃとを備え、スロットルモータ１０８ｂでスロットルバルブ１０８ａを開閉する。
スロットル開度センサ１０８ｃは、スロットルバルブ１０８ａの開度の情報であるスロットル開度信号ＴＰＳを出力する。

エアークリーナ１０７を通過した空気は、電制スロットル１０８のスロットルバルブ１０８ａで流量調節され、燃料噴射弁３０１から噴射された燃料とともに吸気弁１１９を介して燃焼室１１０に吸引される。
クランク角センサ１０６は、クランクシャフト１１７の回転角を計測するセンサであって、リングギア１１４の突起を検出して、クランクシャフト１１７の所定回転角毎に立ち上がるパルス信号であるクランク角信号ＣＡを出力する。

流量検出装置１０９は、電制スロットル１０８の上流の吸気ダクト１０４に配置され、内燃機関１０１の吸入空気量の情報である吸入空気流量信号ＱＡＲを出力する。
また、排気弁１１５は、内燃機関１０１の燃焼室１１０から排出される燃焼ガスを制御し、内燃機関１０１の排気管１０３に配置される触媒コンバータ１１２は、内蔵する三元触媒によって内燃機関１０１の排気を浄化する。

空燃比センサ１１１は、触媒コンバータ１１２の上流の排気管１０３に配置され、排気中の酸素濃度に応じて排気空燃比の情報である空燃比信号ＲＡＢＦを出力する。
また、排気温度センサ１１６は、触媒コンバータ１１２の上流の排気管１０３に配置され、触媒コンバータ１１２の入口での排気温度［℃］の情報である排気温度信号ＴＥＸを出力する。

水温センサ１１８は、内燃機関１０１の冷却水ジャケット１０５内における冷却水の温度［℃］の情報である冷却水温度信号ＴＷを出力する。
燃料噴射制御装置としての機能を有するエンジン制御装置１１３は、ＭＰＵ（Microprocessor Unit）１２６、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２７、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２８を含むマイクロコンピュータを備えた電子制御装置である。

エンジン制御装置１１３は、スロットル開度信号ＴＰＳ、吸入空気流量信号ＱＡＲ、クランク角信号ＣＡ、空燃比信号ＲＡＢＦ、排気温度信号ＴＥＸ、冷却水温度信号ＴＷ、燃圧信号ＦＰ、燃料温度信号ＦＴなどの内燃機関１０１の運転状態に関する情報を、前述した各センサから取得する。
そして、エンジン制御装置１１３は、取得した内燃機関１０１の運転状態に関する情報に基づき各種の操作量を演算し、演算した操作量の信号、換言すれば、制御信号を、点火コイル２０２，燃料噴射弁３０１，スロットルモータ１０８ｂ，燃料ポンプ３０３などに出力することで、内燃機関１０１の運転を制御する。

エンジン制御装置１１３は、センサ信号の取り込みや制御対象への操作量の出力を行うために、アナログ入力回路１２０、Ａ／Ｄ変換回路１２１、デジタル入力回路１２２、出力回路１２３、Ｉ／Ｏ回路１２４を備える。
アナログ入力回路１２０は、吸入空気流量信号ＱＡＲ、スロットル開度信号ＴＰＳ、空燃比信号ＲＡＢＦ、排気温度信号ＴＥＸ、冷却水温度信号ＴＷ、燃圧信号ＦＰ、燃料温度信号ＦＴなどのアナログ信号を取り込む。

アナログ入力回路１２０が取り込んだアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換回路１２１でデジタル信号に変換され、バス１２５上に出力される。
また、デジタル入力回路１２２が取り込むクランク角信号ＣＡなどのデジタル信号は、Ｉ／Ｏ回路１２４を介してバス１２５上に出力される。

バス１２５には、ＭＰＵ１２６、ＲＯＭ１２７、ＲＡＭ１２８、タイマ／カウンタ（ＴＭＲ／ＣＮＴ）１２９等が接続されている。
そして、ＭＰＵ１２６、ＲＯＭ１２７、ＲＡＭ１２８は、バス１２５を介してデータの授受を行う。

ＭＰＵ１２６には、クロックジェネレータ１３０からクロック信号が供給され、ＭＰＵ１２６は、クロック信号に同期して様々な演算や処理を実行する。
ＲＯＭ１２７は、たとえば、データの消去と書き換えが可能なＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）からなり、エンジン制御装置１１３を動作させるためのプログラム、設定データ及び初期値などを記憶する。

ＲＯＭ１２７が記憶する情報は、バス１２５を介してＲＡＭ１２８及びＭＰＵ１２６に取り込まれる。
ＭＰＵ１２６は、ＲＡＭ１２８を、演算結果や処理結果を一時的に記憶する作業領域として用いる。

なお、タイマ／カウンタ１２９は、時間の測定や回数の測定などに用いられる。
ＭＰＵ１２６が演算した点火制御信号、噴射制御信号、燃圧制御信号などの操作量の信号は、バス１２５上に出力された後、Ｉ／Ｏ回路１２４を介して出力回路１２３から点火コイル２０２、燃料噴射弁３０１、燃料ポンプ３０３などに与えられる。
上記の噴射制御信号は、換言すれば、空燃比制御信号である。

以下では、エンジン制御装置１１３による燃料噴射制御、特に、内燃機関１０１の高負荷域での燃料噴射制御を詳細に説明する。
なお、内燃機関１０１の高負荷域とは、たとえば、内燃機関１０１の負荷率が閾値よりも高い状態であり、内燃機関１０１の負荷率が前記閾値よりも低い低負荷域或いは低中負荷域と前記閾値で区分けされる運転域である。

エンジン制御装置１１３は、内燃機関１０１の高負荷域において、燃料噴射弁３０１による燃料噴射を、吸気弁１１９の開弁前と吸気弁１１９の開弁中との２回に分けて行わせる。
換言すれば、エンジン制御装置１１３は、内燃機関１０１の高負荷域において、１燃焼サイクル当たりの必要な燃料噴射量を、吸気弁１１９の開弁前と吸気弁１１９の開弁中との２回に分けて噴射させる分割噴射処理を実行する。
なお、１燃焼サイクル当たりの必要な燃料噴射量とは、目標当量比の混合気を形成するための燃料噴射量を基準とする燃料量である。

図２は、エンジン制御装置１１３が実施する、内燃機関１０１の高負荷域における燃料噴射制御の手順を示すフローチャートである。
エンジン制御装置１１３は、ステップＳ５０１で、吸入空気流量ＱＡＲ、及び、クランク角信号ＣＡから求めた機関回転速度ＮＥを含む、内燃機関１０１の運転状態に関する情報を取得する。

次いで、エンジン制御装置１１３は、ステップＳ５０２で、内燃機関１０１が、分割噴射処理の実施域である高負荷域で運転されているか否かを、吸入空気流量ＱＡＲや機関回転速度ＮＥなどの情報に基づいて判断する。
そして、内燃機関１０１が高負荷域で運転されている場合、ステップＳ５０３以降に進み、内燃機関１０１が高負荷域で運転されていない場合、つまり、低負荷域或いは低中負荷域で運転されている場合は、ステップＳ５１２に進み、低負荷域或いは低中負荷域、換言すれば、高負荷域を除く負荷域を対象とする噴射制御を実施する。

エンジン制御装置１１３は、内燃機関１０１の高負荷域であってステップＳ５０３以降に進むと、燃料噴射弁３０１による燃料噴射を、吸気弁１１９の開弁前と吸気弁１１９の開弁中との２回に分けて行わせる分割噴射制御を実施する。
エンジン制御装置１１３は、ステップＳ５０３で、制御対象とする気筒について、吸気弁１１９の開弁中であるか否かをクランク角信号ＣＡなどから判断する。

吸気弁１１９の開弁中でない場合、エンジン制御装置１１３は、ステップＳ５０４に進み、吸気弁１１９の開弁前に実施する第１回燃料噴射、換言すれば、プレ噴射が実施済であるか否かを判断する。
そして、第１回燃料噴射を行なっていない場合、エンジン制御装置１１３は、ステップＳ５０５に進み、第１回燃料噴射が実施済であれば、ステップＳ５０３に戻って吸気弁１１９の開弁を待つ。

エンジン制御装置１１３は、ステップＳ５０５で、第１回燃料噴射、つまり、吸気弁１１９の開弁前の燃料噴射における燃料噴射量を、吸入空気流量ＱＡＲや機関回転速度ＮＥなどの情報、更に、分割噴射における燃料噴射量の割合設定などに基づいて求める。
エンジン制御装置１１３は、たとえば、吸入空気流量ＱＡＲや機関回転速度ＮＥなどの情報に基づき、１燃焼サイクル当たりの必要な燃料噴射量を求め、求めた燃料噴射量のうち第１回燃料噴射での分担割合に相当する燃料噴射量を第１回燃料噴射における燃料噴射量に定める。

次いで、エンジン制御装置１１３は、ステップＳ５０６で、第１回燃料噴射の終了タイミングＦＳＥを、内燃機関１０１の運転状態に基づき可変に設定する。
ここで、エンジン制御装置１１３は、吸気弁１１９の開弁タイミングが、第１回燃料噴射で噴射された燃料の気化に伴って吸気ポート１０２内の空気温度が低下してから上昇に転じるまでの期間内になるように、第１回燃料噴射の終了タイミングＦＳＥを求める。
なお、以下では、第１回燃料噴射で噴射された燃料の気化に伴って吸気ポート１０２内の空気温度が低下してから上昇に転じるまでの期間を、ポート内温度低下期間ともいう。

つまり、エンジン制御装置１１３は、吸気弁１１９の開弁前における第１回燃料噴射で吸気ポート１０２内に噴射させた燃料が気化することで、吸気ポート１０２内の空気の温度が下がりきった状態で吸気弁１１９が開弁し、可及的に温度低下した空気を燃焼室内に吸引させるように、ポート内温度低下期間のタイミングを変化させる終了タイミングＦＳＥを可変に制御する。

なお、ポート内温度低下期間は、たとえば、第１回燃料噴射で噴射された燃料の気化に伴って吸気ポート１０２内の空気温度が第１閾値を超える速度で低下している状態から、前記空気温度の低下速度が前記第１閾値を下回るようになった時点を始期とし、その後、前記空気温度の上昇速度が第２閾値を上回るようになった時点を終期することができる。
また、ポート内温度低下期間の始期を吸気ポート１０２内の空気温度が極小値になった時点としたり、終期を始期での空気温度から設定温度だけ温度上昇した時点としたりすることもできる。

エンジン制御装置１１３は、係る終了タイミングＦＳＥの可変制御により、内燃機関１０１の高負荷において吸気弁１１９の開弁前と吸気弁の開弁中との２回に分けて燃料噴射を行わせるときに、第１回燃料噴射で噴射された燃料が吸気弁１１９の開弁に伴って吸引されるときの空気温度を可及的に低くして、空気充填量を維持する。
なお、第１回燃料噴射の終了タイミングＦＳＥの可変制御については、後でより詳細に説明する。

エンジン制御装置１１３は、次のステップＳ５０７で、ステップＳ５０６で定めた終了タイミングＦＳＥで第１回燃料噴射が終了するように、第１回燃料噴射で噴射させる燃料量に相当する噴射時間だけ終了タイミングＦＳＥから遡った時点を第１回燃料噴射の開始タイミングＥＳＳに定める。
そして、エンジン制御装置１１３は、開始タイミングＥＳＳになった時点から燃料噴射弁３０１による第１回燃料噴射が行われるように、燃料噴射弁３０１に噴射制御信号、換言すれば、噴射パルス信号を出力する。

一方、エンジン制御装置１１３は、ステップＳ５０３で、吸気弁１１９の開弁中であると判断すると、開弁中の第２回燃料噴射を制御するために、ステップＳ５０８に進む。
エンジン制御装置１１３は、ステップＳ５０８で、吸気弁１１９の開弁中に実施する第２回燃料噴射（換言すれば、メイン噴射）が実施済であるか否かを判断する。

ここで、エンジン制御装置１１３は、第２回燃料噴射が実施済である場合は本ルーチンを終了させ、第２回燃料噴射が実施済でない場合はステップＳ５０９に進む。
エンジン制御装置１１３は、ステップＳ５０９で、第２回燃料噴射、つまり、吸気弁１１９の開弁中の燃料噴射における燃料噴射量を設定する。

なお、エンジン制御装置１１３は、第２回燃料噴射での燃料噴射量を、第１回燃料噴射での燃料噴射量を求めるときに算出した１燃焼サイクル当たりの必要な燃料噴射量から、第１回燃料噴射で噴射させた燃料量を除いた量に定めることができる。
また、エンジン制御装置１１３は、第２回燃料噴射での燃料噴射量を算出するに当たって、そのときの内燃機関１０１の運転状態からあらためて１燃焼サイクル当たりの必要な燃料噴射量を演算し、あらたに演算した１燃焼サイクル当たりの必要な燃料噴射量から第１回燃料噴射で噴射させた燃料量を除いた量を、第２回燃料噴射での燃料噴射量とすることができる。

次いで、エンジン制御装置１１３は、ステップＳ５１０で、第２回燃料噴射のタイミングを設定する。
ここで、エンジン制御装置１１３は、たとえば、第２回燃料噴射の噴射開始タイミングを固定のタイミングとして設定し、係る噴射開始タイミングから燃料噴射量に相当する時間だけ燃料噴射弁３０１による燃料噴射を行なわせることができる。
また、エンジン制御装置１１３は、吸気弁１１９の開期間と排気弁１１５の開期間とがオーバーラップするときに、排気弁１１５の閉弁後から吸気流速の減速度が極大になるタイミングまでの燃料噴射期間で燃料噴射弁３０１による第２回燃料噴射を行なわせることができる。

エンジン制御装置１１３は、ステップＳ５１０で、第２回燃料噴射のタイミングを設定すると、次いで、ステップＳ５１１で、燃料噴射弁３０１に噴射制御信号を出力し、吸気弁１１９の開弁中の第２回燃料噴射を実行する。
なお、エンジン制御装置１１３は、第２回燃料噴射に割り当てた燃料噴射量を、排気弁１１５の閉弁後から吸気流速の減速度が極大になるタイミングまでの燃料噴射期間で噴射させる場合、燃料噴射弁３０１に供給する燃料圧力を調整することで、上記の燃料噴射期間で噴射される燃料量を変化させる。

以下では、吸気弁１１９の開弁前における第１回燃料噴射の終了タイミングＦＳＥの設定処理を、より詳細に説明する。
図３は、第１回燃料噴射で噴射された燃料の気化に伴う吸気ポート１０２内の空気の温度変化を、３つの異なる第１回燃料噴射の終了タイミングＦＳＥ１、ＦＳＥ２、ＦＳＥ３毎に示す図である。

吸気弁１１９の開弁前に吸気ポート１０２内に燃料が噴射されると、燃料が気化することで、吸気ポート１０２内の空気が冷却されて温度が低下する。
その後、吸気ポート１０２内の空気の温度は、吸気ポート１０２の壁面から受熱することで上昇に転じる。

図３に示した第１終了タイミングＦＳＥ１は、３つの終了タイミングＦＳＥ１、ＦＳＥ２、ＦＳＥ３の中で最も進角した終了タイミングＦＳＥであって、第１終了タイミングＦＳＥ１から吸気弁１１９の開弁タイミングＩＶＯまでの時間が最も長い。
係る第１終了タイミングＦＳＥ１にしたがって第１回燃料噴射を実施した場合、吸気ポート１０２内の空気の温度が一旦低下してから上昇に転じた後に、吸気弁１１９の開弁タイミングＩＶＯになっている。

このため、第１終了タイミングＦＳＥ１で第１回燃料噴射を実施した場合、吸気ポート１０２内の空気が、燃料の気化に伴って最も温度低下したときよりも温度が高くなってから、燃焼室１１０内に吸引されることになる。
一方、図３に示した第２終了タイミングＦＳＥ２は、３つの終了タイミングＦＳＥ１、ＦＳＥ２、ＦＳＥ３の中で最も遅角した終了タイミングＦＳＥであって、第２終了タイミングＦＳＥ２から吸気弁１１９の開弁タイミングＩＶＯまでの時間が最も短い。

係る第２終了タイミングＦＳＥ２にしたがって第１回燃料噴射を実施した場合、噴射燃料の気化に伴う温度低下の過程、つまり、吸気ポート１０２内の空気の温度が下がりきっていない状態で、吸気弁１１９の開弁タイミングＩＶＯになっている。
このため、第２終了タイミングＦＳＥ２で第１回燃料噴射を実施した場合、吸気ポート１０２内の空気が、燃料の気化に伴って最も温度低下する前の温度が高い状態で燃焼室１１０内に吸引されることになる。

これらに対し、図３に示した第３終了タイミングＦＳＥ３は、第１終了タイミングＦＳＥ１と第２終了タイミングＦＳＥ２とで挟まれる終了タイミングＦＳＥであって、第３終了タイミングＦＳＥ３から吸気弁１１９の開弁タイミングＩＶＯまでの時間は、中間値になる。
係る第３終了タイミングＦＳＥ３にしたがって第１回燃料噴射を実施した場合、吸気弁１１９の開弁タイミングＩＶＯが、吸気ポート１０２内の空気の温度が低下してから上昇に転じるまでの期間内、つまり、ポート内温度低下期間内になって、吸気ポート１０２内の空気の温度が燃料の気化に伴って下がりきった状態で、吸気弁１１９が開弁することになっている。

このため、第３終了タイミングＦＳＥ３で第１回燃料噴射を実施した場合、吸気ポート１０２内の空気が、燃料の気化に伴って最も温度低下した状態で燃焼室１１０内に吸引されることになる。
つまり、ポート内温度低下期間内において吸気弁１１９が開弁することになる第３終了タイミングＦＳＥ３で第１回燃料噴射を実施すれば、吸気弁１１９の開弁時に燃焼室１１０内に吸引される空気の温度が最も低くなり、これによって筒内圧縮温度を最も低くして空気充填量を最も多くできる。

そこで、エンジン制御装置１１３は、第１回燃料噴射の終了タイミングＦＳＥからポート内温度低下期間になるまでの時間に影響する内燃機関１０１の運転状態に基づき、終了タイミングＦＳＥを進角、遅角変化させることで、内燃機関１０１の運転状態が変化してもポート内温度低下期間内で吸気弁１１９が開くようにする。
これにより、エンジン制御装置１１３は、内燃機関１０１の高負荷域において、可及的に温度の低い空気を燃焼室内に吸引させて空気充填量を高く維持できるとともに、吸気弁１１９の開弁前の第１回燃料噴射で噴射された燃料を十分に気化させた状態で燃焼室に吸引させ、更に、吸気弁１１９の開弁中に第２回燃料噴射を実施することで、筒内均質度を向上させることができる。

図４は、図２のフローチャートのステップＳ５０６における終了タイミングＦＳＥの可変処理の詳細を示すフローチャートである。
なお、本実施形態では、第１回燃料噴射における終了タイミングＦＳＥを、排気上死点からの進角値で表すものとする。

エンジン制御装置１１３は、まず、ステップＳ６０１で、吸入空気流量ＱＡＲや機関回転速度ＮＥなどの内燃機関１０１の運転状態に関する情報、詳細には、終了タイミングＦＳＥからポート内温度低下期間になるまでの時間に影響する内燃機関１０１の運転状態に関する情報を取得する。
そして、エンジン制御装置１１３は、後述するように、基本の終了タイミングＦＳＥｂを、内燃機関１０１の運転状態に応じて変更することで、内燃機関１０１の運転状態が異なっても、ポート内温度低下期間内において吸気弁１１９が開弁することになる終了タイミングＦＳＥを定める。

エンジン制御装置１１３は、ステップＳ６０２で、吸入空気流量ＱＡＲに基づく補正係数Ｋ１を、吸入空気流量ＱＡＲが増加するほど終了タイミングＦＳＥが遅角されるように、吸入空気流量ＱＡの増大に応じて減少変化させる。
係る補正係数Ｋ１の設定は、吸入空気流量ＱＡが増加するほど、内燃機関１０１が発生する熱エネルギーが多くなって、吸気ポート１０２内の空気のポート壁からの受熱量が多くなり、終了タイミングＦＳＥからポート内温度低下期間になるまでの時間が短くなることに因る。
なお、終了タイミングＦＳＥからポート内温度低下期間になるまでの時間が短くなるということは、燃料気化に伴う空気温度の低下の停止が早くなることを意味する。

次いで、エンジン制御装置１１３は、ステップＳ６０３で、機関回転速度ＮＥに基づく補正係数Ｋ２を、機関回転速度ＮＥが高くなるほど終了タイミングＦＳＥが進角されるように、吸入空気流量ＱＡの増大に応じて増大変化させる。
係る補正係数Ｋ２の設定は、機関回転速度ＮＥが高くなるほど、単位クランク角度当たりの時間が短くなることに因る。

また、エンジン制御装置１１３は、ステップＳ６０４で、内燃機関１０１が吸気弁１１９の開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構を備える場合、吸気弁１１９の開弁タイミングＩＶＯに基づく補正係数Ｋ３を、開弁タイミングＩＶＯが進角するほど終了タイミングＦＳＥが進角されるように、開弁タイミングＩＶＯの進角に応じて増大変化させる。
係る補正係数Ｋ３の設定は、開弁タイミングＩＶＯが進角するほど、終了タイミングＦＳＥから開弁タイミングＩＶＯまでの期間が短くなることに因る。

なお、内燃機関１０１が可変バルブタイミング機構を備えない場合、エンジン制御装置１１３は、補正係数Ｋ３を1.0に固定して、補正係数Ｋ３による終了タイミングＦＳＥの変更、つまり、吸気弁１１９の開弁タイミングＩＶＯによる終了タイミングＦＳＥの変更を停止する。
また、エンジン制御装置１１３は、ステップＳ６０５で、内燃機関１０１が機械圧縮比を可変とする可変圧縮比機構を備える場合、機械圧縮比に基づく補正係数Ｋ４を、機械圧縮比が高くなるほど終了タイミングＦＳＥが遅角されるように、機械圧縮比の増加に応じて減少変化させる。
なお、機械圧縮比は、機械圧縮比の可変制御における目標値と、実際の機械圧縮比とのいずれであってもよい。

係る補正係数Ｋ４の設定は、機械圧縮比が高いときは、圧縮温度が高くなって吸気ポート１０２内の空気のポート壁からの受熱量が多くなり、終了タイミングＦＳＥからポート内温度低下期間になるまでの時間が短くなることに因る。
なお、内燃機関１０１が可変圧縮比機構を備えない場合、エンジン制御装置１１３は、補正係数Ｋ４を1.0に固定して、補正係数Ｋ４による終了タイミングＦＳＥの変更、つまり、機械圧縮比による終了タイミングＦＳＥの変更を停止する。

また、エンジン制御装置１１３は、ステップＳ６０６で、燃料温度に基づく補正係数Ｋ５を、燃料温度が高いほど終了タイミングＦＳＥが遅角されるように、燃料温度が高くなるのに応じて減少変化させる。
係る補正係数Ｋ５の設定は、燃料温度が高いと気化が促進され、終了タイミングＦＳＥからポート内温度低下期間になるまでの時間が短くなることに因る。

更に、エンジン制御装置１１３は、ステップＳ６０７で、内燃機関１０１がアルコール混合ガソリンを燃料とする場合、燃料のアルコール濃度に基づく補正係数Ｋ６を、燃料のアルコール濃度が高いほど終了タイミングＦＳＥが進角されるように、アルコール濃度が高くなるのに応じて増大変化させる。
係る補正係数Ｋ６の設定は、アルコール濃度が高くなるほど発熱量が小さくなり、終了タイミングＦＳＥからポート内温度低下期間になるまでの時間が長くなることに因る。
なお、終了タイミングＦＳＥからポート内温度低下期間になるまでの時間が長くなるということは、燃料気化に伴う空気温度の低下の停止が遅くなることを意味する。

内燃機関１０１がアルコール混合ガソリンを使用しない場合、エンジン制御装置１１３は、補正係数Ｋ６を1.0に固定して、補正係数Ｋ６による終了タイミングＦＳＥの変更、つまり、アルコール濃度による終了タイミングＦＳＥの変更を停止する。
次いで、エンジン制御装置１１３は、ステップＳ６０８で、基本の終了タイミングＦＳＥｂにステップＳ６０２－ステップＳ６０７で設定した補正係数Ｋ１－Ｋ６を乗算した結果を最終的な終了タイミングＦＳＥとする。

そして、エンジン制御装置１１３は、前述したステップＳ５０６で、第１回燃料噴射が上記の終了タイミングＦＳＥで終了するように噴射開始タイミングを制御する。
これにより、吸入空気流量ＱＡＲなどの運転状態が異なっても、第１回燃料噴射で噴射した燃料の気化に伴って発生するポート内温度低下期間内で吸気弁１１９が開弁することになる。
したがって、内燃機関１０１の高負荷域において吸気弁１１９が開弁したときに、可及的に温度が低い空気が燃料室１０内に吸引されて筒内圧縮温度が低く抑えられ、空気充填量が維持される。

図５は、エンジン制御装置１１３が、ポート内温度低下期間内で吸気弁１１９が開弁するように第１回燃料噴射の終了タイミングＦＳＥを制御したときの効果を説明するための図である。
図５に示した例では、終了タイミングＦＳＥを排気上死点前の９０degにしたときに、ポート内温度低下期間内で吸気弁１１９が開弁することで、吸気弁１１９の開弁時におけるポート内空気温度が最も低くなる。

つまり、終了タイミングＦＳＥを排気上死点前９０degから進角してもまた遅角しても、吸気弁１１９の開弁時におけるポート内空気温度は、終了タイミングＦＳＥを排気上死点前９０degとしたときよりも高くなる。
そこで、エンジン制御装置１１３は、ポート内温度低下期間内で吸気弁１１９が開弁する終了タイミングＦＳＥを、内燃機関１０１の運転状態に基づき設定することで、内燃機関１０１の運転状態が異なっても、吸気弁１１９の開弁時におけるポート内空気温度を可及的に低く維持させる。

そして、吸気弁１１９の開弁時におけるポート内空気温度が低ければ、温度の低い空気が燃焼室に吸引されることになるため、筒内圧縮温度が抑えられ、空気充填量が可及的に高くなる。
また、吸気弁１１９の開弁時におけるポート内空気温度が最も低くなる終了タイミングＦＳＥで第１回燃料噴射が実施されれば、第１回燃料噴射で噴射した燃料の予混合が十分に促進した状態で、吸気弁１１９が開弁することになり、筒内均質度が向上する。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

たとえば、エンジン制御装置１１３は、吸気弁１１９の開弁前における燃料噴射の終了タイミングの可変制御において、前述した吸入空気流量ＱＡ、機関回転速度ＮＥなどの他、ガソリン燃料のオクタン価、空燃比（目標当量比）、気圧、高度、外気の湿度、外気の温度、燃料噴射弁３０１が備える微粒化促進機構のオン・オフ状態、燃料噴射弁３０１への燃料の供給圧などのいずれかに応じて、燃料噴射の終了タイミングを変更することができる。

また、内燃機関１０１が、燃料噴射弁３０１下流の吸気ポート１０２内の空気温度を検出する空気温度センサを備える場合、エンジン制御装置１１３は、内燃機関１０１の運転状態と終了タイミングとの相関を、空気温度センサが検出した吸気ポート１０２内の空気温度に基づき変更する学習制御を実施することができる。
また、エンジン制御装置１１３は、吸入空気流量ＱＡ、機関回転速度ＮＥなどの運転状態に基づく終了タイミングの可変範囲を、設定クランク角範囲内に制限したり、吸入空気流量ＱＡ、機関回転速度ＮＥなどの運転状態に基づく終了タイミングの演算周期当たりの変化量を設定値以下に制限したりすることができる。

１０１…内燃機関、１０２…吸気ポート、１１３…エンジン制御装置（燃料噴射制御装置）、１１９…吸気弁、３０１…燃料噴射弁（燃料噴射装置）

Claims (9)

1. 吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射装置を備えた内燃機関に適用される燃料噴射制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態に関する情報を取得し、
   前記内燃機関の高負荷域において、前記燃料噴射装置による燃料噴射を、前記内燃機関の吸気弁の開弁前と前記吸気弁の開弁中との２回に分けて行わせるときに、前記吸気弁の開弁タイミングが、前記吸気ポート内の温度が極小値になった時点から所定温度だけ上昇するまでの期間内になるように、前記吸気弁の開弁前における燃料噴射の終了タイミングを前記運転状態に関する情報に基づき可変に設定し、
   前記終了タイミングに応じた噴射制御信号を前記燃料噴射装置に出力するよう構成された、
   燃料噴射制御装置。
2. 請求項１記載の燃料噴射制御装置であって、
   前記内燃機関の吸入空気量が増加するほど、前記終了タイミングを遅角する、
   燃料噴射制御装置。
3. 請求項１記載の燃料噴射制御装置であって、
   前記内燃機関の回転速度が高くなるほど、前記終了タイミングを進角する、
   燃料噴射制御装置。
4. 請求項１記載の燃料噴射制御装置であって、
   前記吸気弁の開弁タイミングが進角するほど、前記終了タイミングを進角する、
   燃料噴射制御装置。
5. 請求項１記載の燃料噴射制御装置であって、
   前記内燃機関の機械圧縮比が高くなるほど、前記終了タイミングを遅角する、
   燃料噴射制御装置。
6. 請求項１記載の燃料噴射制御装置であって、
   前記燃料の温度が高いほど、前記終了タイミングを遅角する、
   燃料噴射制御装置。
7. 請求項１記載の燃料噴射制御装置であって、
   前記燃料におけるアルコール濃度が高いほど、前記終了タイミングを進角する、
   燃料噴射制御装置。
8. 請求項１記載の燃料噴射制御装置であって、
   前記吸気ポート内の温度が極小値になった時点から所定温度だけ上昇するまでの期間を温度低下期間としたときに、前記運転状態は、前記終了タイミングから前記温度低下期間になるまでの時間に関与する状態量である、
   燃料噴射制御装置。
9. 吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射装置を備えた内燃機関に搭載される燃料噴射制御装置が実行する燃料噴射制御方法であって、
   前記内燃機関の運転状態に関する情報を取得し、
   前記内燃機関の高負荷域において、前記燃料噴射装置による燃料噴射を、前記内燃機関の吸気弁の開弁前と前記吸気弁の開弁中との２回に分けて行わせるときに、前記吸気弁の開弁タイミングが、前記吸気ポート内の温度が極小値になった時点から所定温度だけ上昇するまでの期間内になるように、前記吸気弁の開弁前における燃料噴射の終了タイミングを前記運転状態に関する情報に基づき可変に設定し、
   前記終了タイミングに応じた噴射制御信号を前記燃料噴射装置に出力する、
   燃料噴射制御方法。

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