(57)【要約】      （修正有）【課題】高圧燃料系の故障時に、筒内噴射用インジェクタにおけるデポジット生成を抑制する。【解決手段】エンジンＥＣＵは、高圧燃料系が異常であるか否かを判断するステップＳ１００と、高圧燃料系が異常であってかつ筒内噴射用インジェクタが異常でない場合には、筒内噴射用インジェクタから燃料を噴射するステップＳ１２０と、より緩いエンジン出力制限であるクライテリア（１）を選択するステップＳ１３０と、高圧燃料系が異常であってかつ筒内噴射用インジェクタが異常である場合には、筒内噴射用インジェクタを停止させるステップＳ１４０と、より厳しいエンジン出力制限であるクライテリア（２）を選択するステップＳ１５０と、ＶＶＴオーバラップ量を大きくするステップＳ１６０と、点火時期を遅角するステップＳ１７０と、スロットル開度を選択したクライテリアに従って制限するステップＳ１８０とを含む、プログラムを実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記第１の燃料噴射手段および前記第２の燃料噴射手段の一方の噴射停止を含んで、燃料を分担して噴射するように、燃料噴射手段を制御するための噴射制御手段と、
前記第１の燃料噴射手段が正常動作できないことを検知するための検知手段と、 
前記第１の燃料噴射手段が正常動作できないときに、前記内燃機関の筒内温度が低下するように前記内燃機関を制御するための制御手段とを含む、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１の燃料噴射手段の温度に基づいて、前記内燃機関の筒内温度が低下するように前記内燃機関を制御するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記第１の燃料噴射手段の温度は、内燃機関の回転数および吸入空気量に基づいて、算出される、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第１の燃料噴射手段の温度は、内燃機関の回転数および吸入空気量に基づいて算出された温度と、温度変動要因とにより算出される、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記温度変動要因は、吸排気バルブのオーバラップ量および点火時期の遅角量の少なくともいずれかに基づいて算出される補正温度である、請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記内燃機関への吸入空気量を制限することにより、前記内燃機関の筒内温度が低下するように前記内燃機関を制御するための手段を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を制限することにより、前記内燃機関の筒内温度が低下するように前記内燃機関を制御するための手段を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記第１の燃料噴射手段の温度が予め定められた温度以上の場合に、前記制御手段により前記内燃機関の温度を低下させる、請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
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１〜８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に関し、特に、第１の燃料噴射手段に燃料を供給する燃料供給系統に異常が発生した場合であっても、第１の燃料噴射手段の噴口に付着物（デポジット）の付着を回避する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関吸気通路内に燃料を噴射するための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筒内噴射用インジェクタとを具備し、機関回転数と機関負荷とに基づいて吸気通路噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を決定する内燃機関が公知である。
【０００３】
筒内噴射用インジェクタあるいは筒内噴射用インジェクタに燃料を供給する燃料系（以下においては高圧燃料供給系と記載する）に故障等による作動不良が生じた場合には、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射が停止してしまう。
【０００４】
このような作動不良時のフェイルセーフとして、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を禁止し、かつ燃焼モードを均一燃焼モードに固定し、吸気通路噴射用インジェクタのみからの燃料噴射により走行を確保することも可能であるが、吸気通路噴射用インジェクタが筒内噴射用インジェクタの補助的役割として設定されている場合においては、スロットル弁全開時等の吸入空気量に見合うだけの燃料噴射量を供給することができず、フェイルセーフ時の空燃比がリーン化してしまい、燃焼不良によるトルク不足が発生する場合がある。
【０００５】
特開２０００−１４５５１６号公報（特許文献１）は、筒内噴射用インジェクタ系の作動不良によるフェイルセーフにおいて、吸気通路噴射用インジェクタのみからの燃料噴射制御であっても、空燃比を適正に保持することができ、適切な駆動力を得ることができるエンジン制御装置を開示する。この公報に開示されたエンジン制御装置は、燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタと吸気系に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタと電子制御式スロットル弁とを備え、エンジン運転状態に基づいて設定した目標燃料噴射量が筒内噴射用インジェクタの所定噴射量を越えているとき、その不足分を吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射により補完するエンジン制御装置であって、筒内噴射用インジェクタおよび筒内噴射用インジェクタに燃料を供給する高圧燃料供給系の異常を判定する異常判定部と、異常と判定したとき吸気通路噴射用インジェクタの最大噴射量と目標燃料噴射量とを比較し、目標燃料噴射量が最大噴射量を越えているときは目標燃料噴射量を最大噴射量に固定する目標燃料補正部と、最大噴射量に固定された目標燃料噴射量と目標空燃比とに基づき目標吸入空気量を算出する目標吸入空気量補正部と、目標吸入空気量に基づき電子制御式スロットル弁に対するスロットル開度指示値を算出するスロットル開度指示値算出部とを含む。
【０００６】
このエンジン制御装置によると、筒内噴射用インジェクタおよび筒内噴射用インジェクタに燃料を供給する高圧燃料供給系の異常が検知されたとき、吸気通路噴射用インジェクタの最大噴射量とエンジン運転状態に基づいて設定した目標燃料噴射量とを比較し、目標燃料噴射量が最大噴射量を越えているときは目標燃料噴射量を最大噴射量で固定し、この固定された目標燃料噴射量と目標空燃比とに基づき目標吸入空気量を算出し、この目標吸入空気量に基づき上記電子制御式スロットル弁に対するスロットル開度指示値を算出する。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ系の異常が検知されたとき、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を禁止し、吸気通路噴射用インジェクタのみからの燃料噴射として、このときの最大噴射量と目標空燃比とに基づき目標吸入空気量を算出して、この目標吸入空気量に基づき電子制御式スロットル弁に対するスロットル開度指示値を算出する。これにより、筒内噴射用インジェクタ系の故障によるフェイルセーフにおいて、アクセルペダルを踏み込んでも目標空燃比に対応するスロットル開度以上は開弁せず、空燃比が適正に保持され、適切な駆動力を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１４５５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されたエンジン制御装置においては、高圧燃料供給系に異常が発生すると筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を禁止して吸気通路噴射用インジェクタからのみ燃料を噴射している。このようにすると、筒内噴射用インジェクタの噴口にデポジットが容易に堆積してしまう。筒内噴射用インジェクタ自体に故障が発生していなくても（たとえば、（１）高圧燃料供給系の故障であったとしても、（２）複数の筒内噴射用インジェクタの中の１つの筒内噴射用インジェクタの故障であったとしても）、筒内噴射用インジェクタの噴口に堆積したデポジットにより、故障していなかった筒内噴射用インジェクタ自体も故障してしまう。
【０００９】
また、特許文献１に開示されたエンジン制御装置においては、目標燃料噴射量を吸気通路噴射用インジェクタの最大噴射量で固定して、吸気通路噴射用インジェクタから最大噴射量で燃料を噴射している。このようにすると、筒内噴射用インジェクタの噴口に堆積するデポジットの抑制策がなんら考慮されていないので、筒内噴射用インジェクタの噴口にデポジットが堆積して故障していなかった筒内噴射用インジェクタ自体も故障してしまう。
【００１０】
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、第１の燃料噴射手段への燃料供給系統を含む第１の燃料噴射手段側に故障が発生した場合に第１の燃料噴射手段のさらなる故障を誘発させない、内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明に係る内燃機関の制御装置は、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、第１の燃料噴射手段に燃料を供給するための第１の燃料供給手段と、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段に燃料を供給するための第２の燃料供給手段とを備えた内燃機関を制御する。この制御装置は、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段の一方の噴射停止を含んで、燃料を分担して噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、第１の燃料供給手段の異常の有無を判断するための第１の異常判断手段と、第１の燃料噴射手段の異常の有無を判断するための第２の異常判断手段とを含む。この制御手段は、第１の異常判断手段により第１の燃料供給手段に異常があると判断され、かつ、第２の異常判断手段により第１の燃料噴射手段に異常があると判断されない場合、第２の燃料供給手段を用いて、少なくとも第１の燃料噴射手段から燃料噴射を行なうように制御するための手段を含む。
【００１２】
第１の発明によると、内燃機関の筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段としての第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）の先端部の噴口は、燃焼室内に位置しており、高温領域や窒素酸化物（ＮＯｘ）の高濃度領域で、付着物（デポジット）がより多く付着（堆積）することがある。このようにデポジットが堆積すると所望の燃料量を噴射できない。筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止してしまうとデポジットが堆積しやすく、筒内噴射用インジェクタから燃料が噴射しているとデポジットが堆積しにくい。この筒内噴射用インジェクタには、圧縮行程にて燃料を噴射するための高圧ポンプを含む燃料供給系である第１の燃料供給手段および燃料タンクから高圧ポンプまで燃料を供給するフィードポンプを含む燃料供給系である第２の燃料供給手段から燃料が供給される。従来はこの第１の燃料供給手段に異常が発生すると筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を禁止して第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）からのみ燃料を噴射していた。このため、故障していない筒内噴射用インジェクタであってもデポジットが堆積して筒内噴射用インジェクタの噴口を塞いで故障していた。このような場合には、制御手段は、第２の燃料供給手段を用いて、第１の燃料噴射手段から、たとえば吸気行程にて燃料を噴射する。このため、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射が停止しないので、筒内噴射用インジェクタの噴口のデポジットの堆積を回避することができる。その結果、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、第１の燃料噴射手段への燃料供給系統を含む第１の燃料噴射手段側に故障が発生した場合に第１の燃料噴射手段のさらなる故障を誘発させない、内燃機関の制御装置を提供することができる。
【００１３】
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、第１の異常判断手段により第１の燃料供給手段に異常があると判断され、かつ、第２の異常判断手段により第１の燃料噴射手段に異常があると判断された場合、第１の燃料噴射手段からの燃料供給を停止するように制御するための手段を含む。
【００１４】
第２の発明によると、筒内噴射用インジェクタに異常があると判断されない限り、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止させないので、筒内噴射用インジェクタの噴口のデポジットの堆積を回避することができる。
【００１５】
第３の発明に係る制御装置は、第１または２の発明の構成に加えて、第１の異常判断手段により第１の燃料供給手段に異常があると判断された場合、第１の燃料供給手段に異常がないと判断された場合に比べて、吸排気バルブのオーバーラップが大きくなるように、内燃機関に設けられた可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ（Variable Valve Timing））を調整するための手段をさらに含む。
【００１６】
第３の発明によると、吸排気バルブのオーバーラップを大きくすると、内部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）量が増加して燃焼温度が下がりＮＯｘの発生を抑制することができる。第１の燃料供給手段に異常があると判断されて筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止させる場合には、このようにバルブオーバラップを大きくして内部ＥＧＲ量を増加させて燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を抑制することができる。燃焼温度の低下およびＮＯｘの抑制により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を抑制できる。
【００１７】
第４の発明に係る制御装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、第１の異常判断手段により第１の燃料供給手段に異常があると判断された場合、点火時期を第１の燃料供給手段に異常がないと判断された場合に比べて、遅角させるように調整するための手段をさらに含む。
【００１８】
第４の発明によると、点火時期を遅角させて、燃焼温度を下げて、ＮＯｘの発生を抑制することができる。これは、点火時期をＭＢＴ（Minimum spark advance for Best Torque）付近に設定した場合（最も燃焼圧力が高く燃焼温度も高い）に比べて点火時期を遅角するに従い燃焼圧力が低下し燃焼温度も低下してＮＯｘの発生を抑制することができる。燃焼温度の低下およびＮＯｘの抑制により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を抑制できる。
【００１９】
第５の発明に係る制御装置は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段の噴口に付着物が堆積しないように、内燃機関の出力を制限するための制限手段をさらに含む。
【００２０】
第５の発明によると、第1の燃焼供給手段に異常がある場合には、筒内噴射用インジェクタのデポジットの堆積を回避するために、筒内噴射用インジェクタの先端温（燃焼温度）を低下させ、ＮＯｘを抑制させるように、内燃機関の出力を制限する。このため、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を抑制できる。このようにすると、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止させてデポジットが堆積しやすい状態になっても、筒内噴射用インジェクタの噴口にデポジットが堆積しないように、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射が抑制される。退避走行後においても、筒内噴射用インジェクタの噴口がデポジットで塞がれてしまっていることを回避できる。
【００２１】
第６の発明に係る制御装置においては、第５の発明の構成に加えて、制限手段は、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射を停止する場合と、第２の燃料供給手段を用いて第１の燃料噴射手段から燃料噴射を行なう場合とで、内燃機関の出力の制限を変更して、内燃機関の出力を制限するための手段を含む。
【００２２】
第６の発明によると、より筒内噴射用インジェクタの噴口にデポジットが堆積しやすい燃料噴射の停止時には、燃料噴射を停止しない時よりも、たとえば内燃機関の出力をより厳しく制限する。このようにして、噴口にデポジットが堆積しやすい状態においても内燃機関の出力が抑制され、筒内噴射用インジェクタの噴口にデポジットが堆積しないようにできる。
【００２３】
第７の発明に係る制御装置においては、第６の発明の構成に加えて、制限手段は、第１の燃料噴射手段からの燃料供給を停止する場合の方が、第２の燃料供給手段を用いて第１の燃料噴射手段から燃料噴射を行なう場合よりも、内燃機関の出力の制限がより厳しくなるように変更して、内燃機関の出力を制限するための手段を含む。
【００２４】
第７の発明によると、より筒内噴射用インジェクタの噴口にデポジットが堆積しやすい燃料噴射の停止時には、燃料噴射を停止しない時よりも、内燃機関の出力をより厳しく制限する。このようにして、噴口にデポジットが堆積しやすい状態においても内燃機関の出力が抑制され、筒内噴射用インジェクタの噴口にデポジットが堆積しないようにできる。
【００２５】
第８の発明に係る内燃機関の制御装置は、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、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段の一方の噴射停止を含んで、燃料を分担して噴射するように、燃料噴射手段を制御するための噴射制御手段と、第１の燃料噴射手段が正常動作できないことを検知するための検知手段と、第１の燃料噴射手段が正常動作できないときに、内燃機関の筒内温度が低下するように内燃機関を制御するための制御手段とを含む。
【００２６】
第８の発明によると、内燃機関の筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段としての第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）の先端部の噴口は、燃焼室内に位置しており、高温領域で、付着物（デポジット）がより多く付着（堆積）することがある。このようにデポジットが堆積すると所望の燃料量を噴射できない。筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止してしまい、筒内が高温であるとデポジットが堆積しやすく、筒内噴射用インジェクタ自体も壊れやすくなる。この筒内噴射用インジェクタの噴射系統または筒内噴射用インジェクタの燃料系統に異常が発生すると筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を禁止するか、フィード圧で燃料を噴射していた。いずれの場合も、筒内噴射用インジェクタが正常動作できないときである。このような場合、筒内噴射用インジェクタから燃料が噴射されないので燃料による冷却が行なわれない。このため、故障していない筒内噴射用インジェクタであってもデポジットが堆積して筒内噴射用インジェクタの噴口を塞いで故障したり、高温になり筒内噴射用インジェクタ自体が故障したりしていた。このような場合には、制御手段は、内燃機関の筒内温度が低下するように内燃機関を制御する。このため、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射が停止するか、フィード圧でしか噴射できなくなっても、筒内噴射用インジェクタが過度の高温になることを回避することができる。その結果、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、第１の燃料噴射手段のさらなる故障を誘発させない、内燃機関の制御装置を提供することができる。
【００２７】
第９の発明に係る制御装置においては、第８の発明の構成に加えて、制御手段は、第１の燃料噴射手段の温度に基づいて、内燃機関の筒内温度が低下するように内燃機関を制御するための手段を含む。
【００２８】
第９の発明によると、第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）の温度を算出（推定および測定）して、その温度が過度に高くならないように（しきい値以上にならないように）筒内温度が下がるように内燃機関を制御して、筒内噴射用インジェクタのさらなる故障を誘発させないようにできる。
【００２９】
第１０の発明に係る制御装置においては、第９の発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段の温度は、内燃機関の回転数および吸入空気量に基づいて、算出される。
【００３０】
第１０の発明によると、内燃機関の回転数が高く吸入空気量が多いほど、筒内噴射用インジェクタの温度が高く、内燃機関の回転数が低く吸入空気量が少ないほど、筒内噴射用インジェクタの温度が低く算出される。
【００３１】
第１１の発明に係る制御装置においては、第９の発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段の温度は、内燃機関の回転数および吸入空気量に基づいて算出された温度と、温度変動要因とにより算出される。
【００３２】
第１１の発明によると、基本的な筒内噴射用インジェクタの温度を内燃機関の回転数と吸入空気量とで算出しておいて、温度を低下させたり上昇させたりする要因である温度変動要因を考慮して、筒内噴射用インジェクタの温度が算出される。
【００３３】
第１２の発明に係る制御装置においては、第１１の発明の構成に加えて、温度変動要因は、吸排気バルブのオーバラップ量および点火時期の遅角量の少なくともいずれかに基づいて算出される補正温度である。
【００３４】
第１２の発明によると、吸排気バルブのオーバラップ量が大きい場合には、内部ＥＧＲが増加して燃焼温度が低下する。点火時期が遅角される場合にも燃焼温度が低下する。このような温度を低下させる要因である温度変動要因を考慮して、筒内噴射用インジェクタの温度が算出される。
【００３５】
第１３の発明に係る制御装置においては、第８〜１２のいずれかの発明の構成に加えて、制御手段は、内燃機関への吸入空気量を制限することにより、内燃機関の筒内温度が低下するように内燃機関を制御するための手段を含む。
【００３６】
第１３の発明によると、内燃機関への吸入空気量を制限することにより内燃機関の出力を制限して、筒内温度を低下させることができる。
【００３７】
第１４の発明に係る制御装置においては、第８〜１２のいずれかの発明の構成に加えて、制御手段は、内燃機関の回転数を制限することにより、内燃機関の筒内温度が低下するように内燃機関を制御するための手段を含む。
【００３８】
第１４の発明によると、内燃機関の回転数を制限することにより内燃機関の出力を制限して、筒内温度を低下させることができる。
【００３９】
第１５の発明に係る制御装置においては、第１〜１４のいずれかの発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段の温度が予め定められた温度以上の場合に、制御手段により内燃機関の温度を低下させるものである。
【００４０】
第１５の発明によると、筒内噴射用インジェクタの温度が高いときに、内燃機関の筒内温度を低下させることができる。
【００４１】
第１６の発明に係る制御装置は、第１〜１５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。
【００４２】
第１６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、筒内噴射用インジェクタへ燃料を供給する第１の燃料供給手段（例えば高圧ポンプ）が故障した場合や複数の筒内噴射用インジェクタの中の１つの筒内噴射用インジェクタが故障した場合であっても、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止させないので、筒内噴射用インジェクタのさらなる故障を誘発させない、内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】燃料噴射時間と噴射量との関係を示す図である。
【図４】エンジン回転数と要求噴射量との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。
【図６】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。
【図７】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。
【図８】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。
【図９】本発明の実施の形態の変形例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。
【図１０】本発明の実施の形態の変形例における筒内噴射用インジェクタの温度許容領域を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
より詳しくは、カムシャフトに取り付けられたカムによりポンププランジャーが上下することにより燃料を加圧する高圧燃料ポンプ１５０における、ポンプ吸入側に設けられた電磁スピル弁１５２を、加圧行程中に閉じるタイミングを、燃料分配管１３０に設けられた燃料圧センサ４００を用いて、エンジンＥＣＵ３００でフィードバック制御することにより、燃料分配管１３０内の燃料圧力（燃圧）が制御される。すなわち、エンジンＥＣＵ３００により電磁スピル弁１５２を制御することにより、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への供給される燃料量および燃料圧力が制御される。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
一方、燃料タンク２００に発生する燃料蒸発ガスを捕集する捕集容器であるキャニスタ２３０が、ペーパ通路２６０を介して燃料タンク２００に接続されており、さらにキャニスタ２３０はそこに捕集された燃料蒸発ガスをエンジン１０の吸気系に供給するためのパージ通路２８０に接続されている。そして、パージ通路２８０は、吸気ダクト４０のスロットルバルブ７０下流に開口されたパージポート２９０に連通されている。キャニスタ２３０の内部には、周知のように、燃料蒸発ガスを吸着する吸着剤（活性炭）が充填されており、パージ中にキャニスタ２３０内に逆止弁を介して大気を導入するための大気通路２７０が設けられている。さらに、パージ通路２８０には、パージ量を制御するパージ制御弁２５０が設けられており、このパージ制御弁２５０の開度がエンジンＥＣＵ３００によりデューティ制御されることで、キャニスタ２３０内でパージ処理される燃料蒸発ガス量、ひいてはエンジン１０に導入される燃料量（以下、パージ燃料量と記載する。）が制御されるように構成されている。
【００５７】
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。
【００５８】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、高圧燃料系の異常を検知したか否かを判断する。たとえば、機関駆動式の高圧燃料ポンプが故障して、燃料圧センサ４００にて検知される燃料圧が予め定められたしきい値以下であることや、燃料圧センサ４００を用いて実行されているフィードバック制御が正常ではないこと等により、高圧燃料系の異常を検知する。高圧燃料系の異常を検知すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ２００へ移される。
【００５９】
Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０の異常を検知したか否かを判断する。たとえば、筒内噴射用インジェクタ１００への指令信号を送信するハーネス等の断線であること等により、筒内噴射用インジェクタ１１０の異常を検知する。筒内噴射用インジェクタ１００の異常を検知すると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１２０へ移される。
【００６０】
Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０（フィードポンプ）により供給された燃料を筒内噴射用インジェクタ１００から噴射する。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１００をフィード圧で噴射することになる。Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、スロットル制限する場合に用いられる判断基準としてクライテリア（１）を選択する。その後、処理はＳ１６０へ移される。
【００６１】
Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１００からの燃料噴射を停止させる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１００自体が故障していると判断してフィード圧でも噴射しない。Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵ３００は、スロットル制限する場合に用いられる判断基準としてクライテリア（２）を選択する。その後、処理はＳ１６０へ移される。
【００６２】
Ｓ１６０にて、エンジンＥＣＵ３００は、ＶＶＴにより吸排気バルブのオーバラップ量を大きくする。これにより、内部ＥＧＲが増加して、燃焼温度の低下およびＮＯｘの低減を実現できる。Ｓ１７０にて、エンジンＥＣＵ３００は、点火時期を遅角する。これにより、燃焼温度の低下およびＮＯｘの低減を実現できる。
【００６３】
Ｓ１８０にて、エンジンＥＣＵ３００は、スロットルバルブ７０の開度を制限する。これは、エンジン１０の出力が制限されることを意味する。これにより、吸入空気量が減少されるので（ストイキ状態であることを前提とすれば）燃料噴射量が減少されて、筒内噴射用インジェクタ１１０の先端温の上昇抑制およびＮＯｘの発生を抑制することができ、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口に堆積するデポジットを抑制できる。このときに、クライテリア（１）またはクライテリア（２）が用いられるが、これについては後述する。
【００６４】
Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ３００は通常運転を実行するようにエンジン１０を制御する。
【００６５】
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および図４を参照して説明する。
【００６６】
たとえば、高圧燃料ポンプ１５０やその配管系に設けられたバルブ等が故障すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０の異常を検知したか否かが判断される。
【００６７】
＜高圧燃料系は異常、筒内噴射用インジェクタは異常でない場合＞
筒内噴射用インジェクタ１１０が異常でないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、筒内噴射用インジェクタ１１０がフィード圧で噴射される（Ｓ１２０）。このときの燃料の噴射量の一例を図３に示す。図３は、燃料噴射時間tauと燃料噴射量との関係を示したものであって、筒内噴射用インジェクタ１１０が故障していないので、筒内噴射用インジェクタ１１０に燃料噴射の一部を分担させている。図３の「筒内噴射用インジェクタ＝Ｑmin」の部分で
ある。それ以外の燃料は、燃料供給系もインジェクタ自体も正常な、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射する。
【００６８】
図４における一点鎖線が従来の技術に対応するものであって、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射を禁止して吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみこの一点鎖線で示される領域内（一点鎖線よりも下側）でエンジン１０を制御していた。本実施の形態においては、筒内噴射用インジェクタ１１０をフィード圧で燃料噴射するときにはクライテリア（１）の判断基準が選択され、筒内噴射用インジェクタ１１０を停止するときにはクライテリア（２）の判断基準が選択される。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料噴射を行なうか否かにより、いずれかのクライテリアで示される領域内（実線よりも下側）でエンジン１０が制御される。
【００６９】
なお、クライテリア（１）およびクライテリア（２）とＱminとは無関係であって、図４に示すクライテリア（１）とクライテリア（２）との差は、筒内噴射用インジェクタ１１０が停止することによるインジェクタの詰り易さの差を補完するものである。すなわち、クライテリア（１）の方は筒内噴射用インジェクタ１１０を作動させて燃料噴射をしている分、インジェクタの詰まりに対して余裕があり、より多くの燃料を噴射することができることを示している。
【００７０】
図４に示すクライテリア（１）が選択され（Ｓ１３０）、ＶＶＴにより吸排気バルブのオーバラップが大きくなるように制御され（Ｓ１６０）、点火時期が遅角され（Ｓ１７０）、図４に示すクライテリア（１）を示す実線よりも下側の要求噴射量になるようにエンジン１０の出力が制限される。このとき、ストイキで燃焼されていると仮定すると、燃料量と吸入空気量とは一定の相関関係があるので、スロットルバルブ７０の開度が小さくされる。
【００７１】
このように、吸排気バルブのオーバーラップを大きくすると、内部ＥＧＲ量が増加して燃焼温度が下がりＮＯｘの発生を抑制することができる。点火時期を遅角させると、燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を抑制することができる。燃焼温度の低下およびＮＯｘの抑制により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を抑制できる。また、従来は図４の一点鎖線で示すように吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射（要求噴射量）の制限については筒内噴射用インジェクタ１１０のデポジットを考慮していなかった。本実施の形態においては、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いて燃料をフィード圧で噴射する場合には、その従来よりもエンジン回転数に対する要求噴射量を制限したクライテリア（１）の範囲内でエンジン１０を制御する。このようにすると、筒内噴射用インジェクタの先端温（燃焼温度）を低下させ、ＮＯｘを抑制させ、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を抑制できる。
【００７２】
＜高圧燃料系は異常、筒内噴射用インジェクタも異常である場合＞
筒内噴射用インジェクタ１１０が異常であると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が停止される（Ｓ１４０）。
【００７３】
図４に示すクライテリア（２）が選択され（Ｓ１５０）、ＶＶＴにより吸排気バルブのオーバラップが大きくなるように制御され（Ｓ１６０）、点火時期が遅角され（Ｓ１７０）、図４に示すクライテリア（２）を示す実線よりも下側の要求噴射量になるようにエンジン１０の出力が制限される。このとき、上述したようにストイキで燃焼されていると仮定すると、燃料量と吸入空気量とは一定の相関関係があるので、スロットルバルブ７０の開度が小さくされる。
【００７４】
特に、筒内噴射用インジェクタ１１０を停止させる場合には、筒内噴射用インジェクタ１１０をフィード圧で噴射する場合に選択されるクライテリア（１）よりも、より制限が厳しいクライテリア（２）が選択される。図４に示すように、さらに要求噴射量が制限されることになる。このように吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射される燃料量をより厳しく制限することにより、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しておらず噴口にデポジットがより堆積しやすい状態であっても、デポジットの堆積を抑制することができる。
【００７５】
以上のようにして、筒内噴射用インジェクタに燃料を供給する燃料供給系に異常が発生しても筒内噴射用インジェクタが正常であればフィードポンプで燃料を筒内噴射用インジェクタに供給して噴射する。これにより筒内噴射用インジェクタの噴口へのデポジットの堆積を回避できる。このとき、ＶＶＴにより吸排気バルブのオーバラップを大きくして、点火時期を遅角して、燃焼温度を下げるとともにＮＯｘの発生を抑制して、デポジットの堆積を抑制する。また、クライテリア（１）を用いて要求燃料量を低下させて燃焼温度を下げるとともにＮＯｘの発生を抑制して、デポジットの堆積を抑制する。さらに、筒内噴射用インジェクタに燃料を供給する燃料供給系に異常が発生しても筒内噴射用インジェクタも異常であれば筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止する。この場合には、クライテリア（１）よりも制限が厳しいクライテリア（２）を用いて要求燃料量をさらに低下させて燃焼温度を下げるとともにＮＯｘの発生を抑制して、燃料噴射が停止している筒内噴射用インジェクタにおけるデポジットの堆積を抑制する。
【００７６】
＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）について説明する。
【００７７】
図５および図６を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率（以下、ＤＩ比率（r）とも記載する。）を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図５は、エンジン１０の温間用マップであって、図６は、エンジン１０の冷間用マップである。
【００７８】
図５および図６に示すように、これらのマップは、エンジン１０の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。
【００７９】
図５および図６に示すように、エンジン１０の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒが設定されている。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均一性に寄与する。このような特性の異なる２種類のインジェクタを、エンジン１０の回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態（たとえば、アイドル時の触媒暖気時が、通常運転状態以外の非通常運転状態の一例であるといえる）である場合には、均質燃焼のみが行なわれるようにしている。
【００８０】
さらに、これらの図５および図６に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けて、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０のＤＩ分担率ｒを規定した。エンジン１０の温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン１０の温度を検知して、エンジン１０の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図５の温間時のマップを選択して、そうではないと図６に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン１０の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および／または吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御する。
【００８１】
図５および図６に設定されるエンジン１０の回転数と負荷率について説明する。図５のＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。また、図６のＮＥ（３）は２９００〜３１００ｒｐｍに設定されている。すなわち、ＮＥ（１）＜ＮＥ（３）である。その他、図５のＮＥ（２）や、図６のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。
【００８２】
図５および図６を比較すると、図５に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図６に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジン１０の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン１０が冷えている状態であるので、（たとえ、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しなくても）筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。
【００８３】
図５および図６を比較すると、エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射しても、エンジン１０の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
【００８４】
図５に示す温間マップでは、負荷率ＫＬ（１）以下では、筒内噴射用インジェクタ１１０のみが用いられる。これは、エンジン１０の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。これは、温間時においてはエンジン１０が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ１１０を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ１１０を閉塞させないことも考えられ、このために、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた領域としている。
【００８５】
図５および図６を比較すると、図６の冷間用マップにのみ「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域が存在する。これは、エンジン１０の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域（ＫＬ（３）以下）では吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみが使用されるということを示す。これはエンジン１０が冷えていてエンジン１０の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いる。
【００８６】
また、通常運転時以外の場合、エンジン１０がアイドル時の触媒暖気時の場合（非通常運転状態であるとき）、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ１１０が制御される。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。
【００８７】
＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）について説明する。なお、以下のエンジン（その２）の説明において、エンジン（その１）と同じ説明については、ここでは繰り返さない。
【００８８】
図７および図８を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図７は、エンジン１０の温間用マップであって、図８は、エンジン１０の冷間用マップである。
【００８９】
図７および図８を比較すると、以下の点で図５および図６と異なる。エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用される領域が多いことを示す。しかしながら、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させるようにしている。これらのＤＩ比率ｒの変化を図７および図８に十字の矢印で示す。このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域（図７および図８で十字の矢印が記載された領域）以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射している領域（高回転側、低負荷側）においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
【００９０】
なお、図５〜図８を用いて説明したエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮工程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮工程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。
【００９１】
＜本実施の形態の変形例＞
以下、本発明の変形例に係る制御装置について説明する。この変形例に係る制御装置であるＥＣＵ３００により制御されるエンジンシステムの構成は、前述の図１に示した構成と同じである。したがって、ここでの詳細な説明は繰り返さない。本変形例においては、前述の高圧燃料系の異常時において、筒内噴射用インジェクタ１１０の温度に基づいて、エンジン１０の運転領域を制限することが特徴である。
【００９２】
図９を参照して、本変形例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。
【００９３】
Ｓ３００にて、、エンジンＥＣＵ３００は、高圧燃料系の異常を検知したか否かを判断する。高圧燃料系の異常を検知すると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ３４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ）、処理はＳ３１０へ移される。
【００９４】
Ｓ３１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０の異常を検知したか否かを判断する。筒内噴射用インジェクタ１００の異常を検知すると（Ｓ３１０にてＹＥＳ）、処理はＳ３４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ３１０にてＮＯ）、処理はＳ３２０へ移される。
【００９５】
Ｓ３２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、燃圧の異常を検知したか否かを判断する。たとえば、筒内噴射用インジェクタ１１０がフィード圧でも噴射できない場合等に燃圧が異常であると検知する。燃圧の異常を検知すると（Ｓ３２０にてＹＥＳ）、処理はＳ３４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ３２０にてＮＯ）、処理はＳ３３０へ移される。
【００９６】
Ｓ３３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、高圧系の配線が断線（たとえば、筒内噴射用インジェクタ１００への指令信号を送信するハーネス等の断線）しているか否かを判断する。高圧系の配線が断線していると判断されると（Ｓ３３０にてＹＥＳ）、処理はＳ３４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ３３０にてＮＯ）、処理はＳ５００へ移される。
【００９７】
Ｓ３４０にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射を停止させる。
【００９８】
Ｓ３５０にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン回転数ＮＥ、スロットルバルブ７０の開度に基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０の基本温度Ｔ（０）を算出する。この基本温度Ｔ（０）が、後述する補正を考慮しない場合の筒内噴射用インジェクタ１１０の推定温度である。
【００９９】
Ｓ３６０にて、エンジンＥＣＵ３００は、点火遅角量、ＶＶＴオーバラップ量に基づいて、温度補正値Ｔ（１）を算出する。ＶＶＴにより吸排気バルブのオーバラップ量が大きい場合には、内部ＥＧＲが増加して、燃焼温度が低下すること、および点火時期が遅角される場合には、燃焼温度が低下することを、実現できるためである。したがって、燃焼温度が低下される側に、ＶＶＴのオーバラップ量や点火時期が変更（遅角）されているときには、Ｔ（１）がマイナスの値になる。
【０１００】
Ｓ３７０にて、エンジンＥＣＵ３００は、基本温度Ｔ（０）に温度補正値Ｔ（１）を加算した温度がしきい値以上であるか否かを判断する。しきい値以上であると（Ｓ３７０にてＹＥＳ）、処理はＳ４００へ移される。もしそうでないと（Ｓ３７０にてＮＯ）、処理はＳ５００へ移される。なお、（基本温度Ｔ（０）＋温度補正値Ｔ（１））が、最終的に推定された筒内噴射用インジェクタ１１０の温度である。この推定温度が、正常な筒内噴射用インジェクタ１１０が停止されているときに熱的な要因で故障することを回避するために許容される温度であるしきい値以上であると、エンジン１０の出力を制限して、それ以上の温度上昇を回避する。このときの故障とは、筒内噴射用インジェクタ１１０は燃料を噴射することにより自身を冷却しているが、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射を停止させると冷却できなくなることに起因する。この故障には、噴口付近のデポジットの堆積による噴口の閉塞、筒内噴射用インジェクタ１１０自体の耐熱温度を越えることによる破損等がある。なお、この筒内噴射用インジェクタ１１０の推定温度の代わりに、実測された筒内噴射用インジェクタ１１０の温度（先端温度）であってもよい。
【０１０１】
Ｓ４００にて、エンジンＥＣＵ３００は、スロットルバルブ７０の開度を制限する。これは、エンジン１０の出力が制限されることを意味する。これにより、吸入空気量が減少されて、エンジン１０の出力が制限され、燃焼温度が過度に上昇しない。このため、筒内噴射用インジェクタ１１０の先端の温度上昇が抑制できて、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口に堆積するデポジットに起因する二次故障が誘発することを抑制できる。
【０１０２】
Ｓ５００にて、エンジンＥＣＵ３００は、スロットルバルブ７０を通常制御する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本変形例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、説明する。
【０１０３】
高圧燃料系が故障するか（Ｓ３００にてＹＥＳ）、少なくとも１つの筒内噴射用インジェクタ１１０が故障するか（Ｓ３１０にてＹＥＳ）、燃圧が異常であることを検知するか（Ｓ３２０にてＹＥＳ）、高圧系の配線が断線していると（Ｓ３３０にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が停止される（Ｓ３４０）。
【０１０４】
エンジン回転数ＮＥおよびスロットル開度に基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０の基本温度Ｔ（０）が算出される。この基本温度Ｔ（０）に温度低下要因や温度上昇要因を考慮するための温度補正値Ｔ（１）が算出されて（Ｓ３６０）、基本温度Ｔ（０）に温度補正値Ｔ（１）が加算されて筒内噴射用インジェクタ１１０の推定温度が算出される。この推定温度がしきい値以上まで上昇していると熱的要因による筒内噴射用インジェクタ１１０の二次故障を誘発し得るので、スロットルバルブ７０の開度を制限してエンジン１０の出力を制限する。これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０の過度の温度上昇を回避して、筒内噴射用インジェクタ１１０の二次故障を回避できる。
【０１０５】
なお、本変形例においては、筒内噴射用インジェクタ１１０を停止する場合に、スロットルバルブ７０の開度を制限するようにして筒内噴射用インジェクタ１１０の二次故障の誘発を回避したが、以下のようにしてもよい。
【０１０６】
図１０に示すように、エンジン回転数ＮＥと負荷率とで、筒内噴射用インジェクタ１１０の温度許容領域を予め定めておいて、この領域内でエンジン１０が運転されるように、エンジン回転数等を制御する。
【０１０７】
また、本変形例においては、筒内噴射用インジェクタ１１０を停止する場合について説明したが、図２を用いて説明したように、筒内噴射用インジェクタ１１０をフィード圧で燃料噴射する場合にも、本変形例に係る制御装置を適用するようにしてもよい。
【０１０８】
また、図５〜図８を用いて説明したエンジンも、本変形例に係る制御装置が適用されるに適している。
【０１０９】
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。
【符号の説明】
【０１１０】
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、３２０  ＲＯＭ、３３０  ＲＡＭ、３４０  ＣＰＵ、３５０  入力ポート、３６０  出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０  Ａ／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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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