(57)【要約】【課題】内燃機関の気筒内に実際に充填される空気量に対して適正量の燃料を噴射する。【解決手段】エンジン１０は、燃焼室２３内に燃料を直接噴射する筒内噴射式の燃料噴射弁１９を備える。ＥＣＵ４０は、吸気行程で燃料噴射を実施する。また、吸気バルブ２１が閉弁した時点での筒内充填空気量を算出するとともに、吸気バルブ２１の閉弁時又は閉弁後に算出した吸気バルブ閉弁時点の筒内充填空気量を基に決定される燃料量と、直前の吸気行程で噴射した燃料量とから算出される吸気行程の不足分の燃料量を、その吸気行程の直後の圧縮行程で噴射する。【選択図】図１
2010019108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関に適用され、
前記内燃機関の吸気弁が閉弁した時点での筒内充填空気量を算出する空気量算出手段と、
前記内燃機関の吸気行程で燃料噴射を実施する第１の噴射制御手段と、
前記内燃機関の吸気弁の閉弁時又は閉弁後に前記空気量算出手段により算出した前記筒内充填空気量を基に決定される燃料量と、前記第１の噴射制御手段により前記吸気行程で噴射した燃料量とから算出される前記吸気行程の不足分の燃料量を、前記吸気行程の直後の圧縮行程で噴射する第２の噴射制御手段と、
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。
【請求項２】
前記空気量算出手段は、前記吸気行程での燃料噴射前に前記筒内充填空気量を第１推定値として算出する手段と、前記吸気弁の閉弁時又は閉弁後に前記筒内充填空気量を第２推定値として算出する手段とを有し、
前記第１の噴射制御手段は、前記第１推定値に基づいて算出した燃料量を前記吸気行程で噴射し、
前記第２の噴射制御手段は、前記第２推定値に基づいて算出した燃料量から前記第１の噴射制御手段により噴射した燃料量を差し引いた燃料量を前記圧縮行程で噴射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。
【請求項３】
前記第１の噴射制御手段は、前記第１推定値又は該第１推定値から算出した燃料量を、前記第１推定値の算出時点から前記第２推定値の算出時点までの前記筒内充填空気量のばらつき分に基づいて補正し、その補正後の燃料量を前記吸気行程で噴射す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。
【請求項４】
前記ばらつき分を、前記内燃機関の運転状態に応じて可変に設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の回転速度が所定の低回転速度領域にある場合、又は前記内燃機関の運転状態が高負荷側に移行する過渡状態の場合に、前記第２の噴射制御手段により前記圧縮行程で燃料噴射することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関の運転中に所定の停止条件が成立した場合に前記内燃機関の運転を自動停止し、前記所定の停止条件の成立後に所定の再始動条件が成立した場合に前記内燃機関の運転を自動再始動する内燃機関に適用され、
前記所定の停止条件の成立後であってかつ前記内燃機関の回転が停止する前に前記所定の再始動条件が成立した場合に、前記第２の噴射制御手段により前記吸気行程での不足分の燃料を前記圧縮行程で噴射することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものであり、詳しくは、燃料噴射弁により気筒内に燃料を直接噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式の内燃機関では、内燃機関の運転状態等に応じて、吸気行程での噴射（吸気行程噴射）及び圧縮行程での噴射（圧縮行程噴射）のいずれか一方又はその両方が１燃焼サイクル内に実施される（例えば特許文献１参照）。また、内燃機関の燃料噴射制御について、例えば筒内充填空気量及びエンジン回転速度に基づいて燃料噴射量が算出される。ここで、燃焼ごとの筒内充填空気量については、吸気弁が閉弁した時点で確定される。一方、吸気行程噴射においては、吸気弁が閉弁される前に燃料噴射が実施されるため、燃料噴射量の算出時点では燃焼ごとの筒内充填空気量が未だ確定していない。したがって、吸気行程噴射では、例えば現在の吸気管圧力とスロットル開度と機関回転速度とに基づいて吸気弁の閉弁時点における筒内充填空気量を予測し、その予測した筒内充填空気量を基に算出される燃料量を吸気行程で噴射している。
【特許文献１】特開２０００−２１３３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、内燃機関の運転状態によっては、筒内充填空気量の予測値と実際に燃焼室内に導入される筒内充填空気量とに大きなずれが生じることが考えられる。例えば、内燃機関の回転速度がアイドル回転速度以下の低回転速度領域では、吸気弁が開弁してから閉弁するまでの時間が車両走行時に比べて長いため、筒内充填空気量の予測値が実際の充填空気量に対して正確に算出されないことが考えられる。かかる場合、吸気行程噴射において適正量の燃料を噴射することができず、燃費の悪化や排気エミッションの悪化等が生じることが懸念される。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の気筒内に実際に充填される空気量に対して適正量の燃料を噴射す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主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００６】
請求項１に記載の発明は、気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関に適用される。また、前記内燃機関の吸気弁が閉弁した時点での筒内充填空気量を算出する空気量算出手段と、前記内燃機関の吸気行程で燃料噴射を実施する第１の噴射制御手段と、前記内燃機関の吸気弁の閉弁時又は閉弁後に前記空気量算出手段により算出した前記筒内充填空気量を基に決定される燃料量と、前記第１の噴射制御手段により前記吸気行程で噴射した燃料量とから算出される前記吸気行程の不足分の燃料量を、前記吸気行程の直後の圧縮行程で噴射する第２の噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
燃料噴射を吸気行程で実施する構成において、吸気行程での燃料噴射量が、燃焼ごとの実際の筒内充填空気量に対する燃料量と比較して少なくなる場合がある。また、燃焼ごとの筒内充填空気量は内燃機関の吸気弁が閉弁した時点で確定される。本発明では、吸気弁の閉弁時又は閉弁後に算出される筒内充填空気量を基に決定される燃料量と、吸気行程での燃料噴射量とから実際の筒内充填空気量に対する吸気行程の不足分の燃料量を算出し、その不足分の燃料を吸気行程直後の圧縮行程で噴射する。したがって、吸気行程での燃料噴射量が実際の筒内充填空気量に対する燃料量よりも少ない場合であっても、その不足分の燃料を直後の圧縮行程で噴射するため、内燃機関に実際に導入される筒内充填空気量に対して適正量の燃料を噴射することができる。
【０００８】
吸気行程噴射では、吸気弁閉弁時点での筒内充填空気量を吸気行程噴射前に算出し、その筒内充填空気量から算出した燃料量を吸気行程で噴射する。その場合、吸気行程での噴射直前に筒内充填空気量を算出（推定）する時刻と、燃焼ごとの実際の筒内充填空気量が確定する時刻（つまり吸気弁の閉弁時刻）とに時間のずれがあるため、吸気行程噴射での燃料噴射量につき、実際の筒内充填空気量に対する燃料量と比較して過不足が生じることが考えられる。その点に鑑み、請求項２に記載の発明は、前記空気量算出手段は、前記吸気行程での燃料噴射前に前記筒内充填空気量を第１推定値として算出する手段と、前記吸気弁の閉弁時又は閉弁後に前記筒内充填空気量を第２推定値として算出する手段とを有し、前記第１の噴射制御手段は、前記第１推定値に基づいて算出した燃料量を前記吸気行程で噴射し、前記第２の噴射制御手段は、前記第２推定値に基づいて算出した燃料量から前記第１の噴射制御手段により噴射した燃料量を差し引いた燃料量を前記圧縮行程で噴射する。この構成によれば、吸気行程の不足分の燃料をその直後の圧縮行程で噴射するため、吸気行程での燃料噴射前に閉弁時点の筒内充填空気量を算出する場合であっても、実際の筒内充填空気量に応じた適正量の燃料を気筒内に供給することができる。
【０００９】
筒内充填空気量については、吸気行程噴射前の算出時点から吸気弁閉弁時又は閉弁後の算出時点までにばらつきが生じ、吸気行程噴射前に算出した筒内充填空気量（第１推定値）が実際の筒内充填空気量よりも多くなる場合と少なくなる場合とがある。例えば、第１推定値が実際の筒内充填空気量よりも多い場合には、吸気行程噴射により気筒内に過剰量の燃料が導入されてしまう。一方、第１推定値が実際の筒内充填空気量よりも少ない場合には、圧縮行程噴射によりその不足分を補充することが可能であるが、その反面、気筒内における空気の充填効率を向上させる（過給効果を得る）には、吸気行程でできるだけ多くの燃料を噴射するのが望ましい。その点に鑑み、請求項３に記載の発明は、前記第１の噴射制御手段は、前記第１推定値又は該第１推定値から算出した燃料量を、前記第１推定値の算出時点から前記第２推定値の算出時点までの前記筒内充填空気量のばらつき分に基づいて補正し、その補正後の燃料量を前記吸気行程で噴射する。この構成によれば、筒内充填空気量のばらつき分を考慮し、そのばらつき分に基づいて補正される燃料量を吸気行程で噴射するため、筒内充填空気量のばらつき分が比較的大きい場合に燃料が過剰に供給されるのを防ぐとともに、そのばらつき分の補正に留めることで吸気行程での燃料噴射量が過少になるのを防ぐことができる。なお、「補正後の燃料量」としては、補正後の第１推定値に基づいて算出した燃料量と、第1推定値から算出した燃料量の補正後の燃料量とを含む。
【００１０】
上記の筒内充填空気量のばらつき分は、内燃機関の運転状態により異なることが考えられる。その点に鑑み、請求項４に記載の発明は、前記ばらつき分を、前記内燃機関の運転状態に応じて可変に設定する。こうすることで、内燃機関の運転状態に応じた筒内充填空気量のばらつき分に応じて第１推定値又は第１推定値から算出した燃料量が補正されるため、内燃機関の運転状態に応じて適正な量の燃料を吸気行程で噴射することができる。
【００１１】
また、吸気行程噴射前に算出した閉弁時点の筒内充填空気量（第１推定値）と実際の筒内充填空気量との差が大きいほど、吸気行程で噴射される燃料量に過不足が生じる。特に、内燃機関の回転速度が低回転速度領域にある場合や、内燃機関の運転状態が高負荷側への過渡状態の場合には上記の差が大きくなりやすい。その点に鑑み、請求項５に記載の発明は、前記内燃機関の回転速度が所定の低回転速度領域にある場合、又は前記内燃機関の運転状態が高負荷側に移行する過渡状態の場合に、前記第２の噴射制御手段により前記圧縮行程で燃料噴射する。この構成によれば、第１推定値が実際の筒内充填空気量から大きくずれる場合に吸気行程での不足分の燃料を圧縮行程で噴射するため、内燃機関の実際の筒内充填空気量に対して適正量の燃料を噴射するといった効果を好適に実現することができる。ここで、所定の低回転速度領域としては、アイドル回転速度以下の極めて低い回転速度領域とするのが望ましい。また、内燃機関の回転速度が所定の低回転速度領域にある場合としては、センサ検出値に基づいて判断してもよいし、あるいは内燃機関の始動開始からの時間に基づいて判断してもよい。
【００１２】
所謂アイドルストップ機能を備える内燃機関において、内燃機関の停止条件が成立した後、内燃機関の回転が停止する前に再始動条件が成立した場合、内燃機関の回転速度が、例えばアイドル回転速度以下の極めて低回転速度で燃料噴射制御が再開されることがある。このとき、内燃機関の回転速度が極めて低いことに起因して吸気弁の開弁時間が比較的長くなるため、吸気行程噴射前に算出した閉弁時点の筒内充填空気量（第１推定値）が実際の筒内充填空気量から大きくずれてしまい、吸気行程で適正量の燃料を噴射することができない。その点に鑑み、請求項６に記載の発明は、前記内燃機関の運転中に所定の停止条件が成立した場合に前記内燃機関の運転を自動停止し、前記所定の停止条件の成立後に所定の再始動条件が成立した場合に前記内燃機関の運転を自動再始動する内燃機関に適用される。また、前記所定の停止条件の成立後であってかつ前記内燃機関の回転が停止する前に前記所定の再始動条件が成立した場合に、前記第２の噴射制御手段により前記吸気行程での不足分の燃料を前記圧縮行程で噴射する。この構成によれば、内燃機関の回転速度がアイドル回転速度以下の極めて低回転速度領域にある場合に吸気行程での不足分の燃料を圧縮行程で噴射するため、実際の筒内充填空気量に対して適正量の燃料を噴射するといった効果を好適に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、内燃機関である車載多気筒４サイクルガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしている。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御、アイドルストップ制御等を実施する。このエンジン制御システムの全体概略構成図を図１に示す。
【００１４】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられ、エアクリーナ１２の下流側には吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１３が設けられている。エアフロメータ１３の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１５に内蔵されたスロットル開度センサにより検出される。スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には、吸気管内圧力を検出するための吸気管内圧力センサ１７が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポートに接続されている。
【００１５】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられている。この吸気バルブ２１の開動作によりサージタンク１６内の空気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４に排出される。
【００１６】
エンジン１０の各気筒の上部には、燃焼室２３内に燃料を直接供給する例えば電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられており、燃料配管３６を介して燃料タンク２５に接続されている。燃料タンク２５内の燃料は、電磁駆動式の低圧用ポンプ３１により汲み上げられた後、機関駆動式の高圧用ポンプ２６により加圧される。この高圧燃料が、高圧用ポンプ２６からデリバリパイプ３５に圧送され、デリバリパイプ３５から各気筒の燃料噴射弁１９に供給される。
【００１７】
エンジン１０のシリンダヘッドには気筒毎に点火プラグ２７が取り付けられている。点火プラグ２７には、点火コイル等よりなる点火装置（図示略）を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２７の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内の混合気が着火され燃焼に供される。
【００１８】
また、エンジン１０には、冷却水温を検出する冷却水温センサ２８や、エンジンの所定クランク角毎に（例えば１０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ２９が取り付けられている。その他本システムには、アクセル開度を検出するアクセルセンサ３２や、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ３３、車両速度を検出する車速センサ３４などが設けられている。また、本システムには、スタータ３７が設けられており、図示しないバッテリからスタータ３７に電力供給されることでクランキングが開始され、エンジン１０の始動が行われる。
【００１９】
ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）４１を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ４０のマイコン４１は、前述した各種センサなどから各々検出信号を入力し、それらの各種検出信号に基づいて燃料噴射量や点火時期等を演算して燃料噴射弁１９や点火装置の駆動を制御したり、あるいはアイドルストップ制御を実施したりする。
【００２０】
アイドルストップ制御としてマイコン４１は、所定のエンジン停止条件が成立した場合に燃料噴射及び点火を停止してエンジン１０の自動停止を行う。また、エンジン１０の自動停止によりエンジン回転速度がゼロになった後、所定のエンジン再始動条件が成立した場合には、スタータ３７により初期回転を付与した後に燃料噴射及び点火を再開してエンジン１０の自動再始動を行う。なお、エンジン１０の自動停止のために燃料噴射及び点火が停止された後、エンジン回転速度がゼロになる前に所定のエンジン再始動条件が成立した場合には、スタータ３７により初期回転が付与されることなく燃料噴射及び点火が再開される。ここで、所定のエンジン停止条件としては、例えばアクセルオフであることや、ブレーキオンであること、車速がゼロであること等とする。また、所定のエンジン再始動条件としては、例えばブレーキオフであること等とする。
【００２１】
また、燃料噴射制御についてマイコン４１は、燃焼ごとの筒内充填空気量に基づいて燃料噴射量を決定する必要がある。具体的には、例えば筒内充填空気量とエンジン回転速度とから燃料噴射量を算出し、その燃料噴射量に対応する噴射時間だけ燃料噴射弁１９を開弁する。また、噴射タイミングについて本実施形態では、吸気行程噴射と圧縮行程噴射とのいずれか一方又はその両者をエンジン運転状態等に応じて１燃焼サイクル内に実施する。つまり、本システムでは、エンジン１０の燃焼形態として、吸気行程噴射により燃焼室２３内で燃料と空気とを均一に混合し空燃比が均一な混合気に対して点火を行う均質燃焼と、圧縮行程噴射により燃焼室２３内の全体としては空燃比リーンでありながら点火プラグ２７近傍を部分的に空燃比リッチにして点火を行う成層燃焼とをエンジン運転状態に合わせて使い分けることで、エンジン１０の高出力化と低燃費化との両立を図っている。
【００２２】
ここで、吸気行程噴射及び圧縮行程噴射について図２（ａ）を用いて説明する。図２（ａ）は、吸気行程噴射及び圧縮行程噴射での燃料噴射量算出タイミング及び燃料噴射タイミングを示すタイムチャートである。図２（ａ）において、吸気バルブ２１は、吸気行程より前に（例えば圧縮上死点前３８０°ＣＡで）開弁され、吸気行程より後に（例えば圧縮上死点前１２０°ＣＡで）閉弁される。また、吸気行程噴射は吸気行程の途中（例えば圧縮上死点前２７０°ＣＡで）で実施され、圧縮行程噴射は圧縮行程の途中（例えば圧縮上死点前９０°ＣＡで）で実施される。したがって、吸気バルブ２１の開閉タイミングを考慮すると、吸気バルブ２１の開弁中のいずれかのタイミングで（例えば図２（ａ）のＡ点で）に吸気行程噴射での燃料噴射量が算出されることになる。一方、燃焼ごとの筒内充填空気量は、吸気バルブ２１が閉弁した時点で（図２（ａ）のＢ点で）確定される。つまり、燃焼ごとの筒内充填空気量は、吸気バルブ２１の閉弁時点における筒内充填空気量として示すことができる。また、吸気行程噴射では、燃焼ごとの筒内充填空気量が確定される前に燃料噴射量を算出する必要がある。そのため、一般に、現在の吸気管内圧力（又は吸入空気量）とスロットル開度とエンジン回転速度とから、例えば図示しないマップ等を用いて吸気バルブ閉弁時点における筒内充填空気量が吸気行程噴射前に予測され、吸気行程噴射での燃料噴射量がその予測した筒内充填空気量に対応する燃料量として算出される。
【００２３】
その一方で、エンジン１０の運転状態によっては、吸気行程噴射前に算出される吸気バルブ閉弁時点の筒内充填空気量と実際の筒内充填空気量とにずれが生じることが考えられる。この様子を、図２（ｂ）の吸気管負圧の推移を表すタイムチャートを用いて説明する。図２（ｂ）に実線で示すように、吸気管負圧ＰＭは排気行程から吸気行程への移行に伴い上昇し、吸気行程噴射の噴射量算出時点（図のＡ時点）で、そのときの吸気管負圧「ＰＭ１」に基づいて、吸気バルブ閉弁時点の筒内充填空気量が算出される。つまり、吸気管負圧ＰＭが実線のごとく上昇し、実際の吸気バルブ閉弁時には「ＰＭ２」になっていることを想定して吸気バルブ閉弁時点の筒内充填空気量が算出される。しかしながら、Ａ時点以降の圧力変化は予測しがたく、実際には図２（ｂ）の一点鎖線のように吸気管負圧ＰＭが変化することが考えられる。この場合、実際の吸気バルブ閉弁時に吸気管負圧ＰＭが「ＰＭ３」であると、ΔＰＭ分のばらつきが生じることとなり、それに起因して吸気行程噴射前に算出される吸気バルブ閉弁時点の筒内充填空気量と実際の筒内充填空気量とにずれが生じることになる。
【００２４】
このような筒内充填空気量のずれは、特にアイドルストップ制御中において大きくなることが考えられる。つまり、エンジン１０の運転中にエンジン停止条件が成立した場合、エンジン１０の自動停止のために燃料供給及び点火が停止されることで、エンジン回転速度がアイドル回転速度近傍からゼロまで低下する。そして、エンジン回転速度がゼロになる前にエンジン再始動条件が成立した場合には、エンジン１０の自動再始動のために燃料供給及び点火が再開されることになる。このとき、エンジン回転速度がアイドル回転速度以下の極めて低回転速度領域にあることから、吸気バルブ２１が開弁してから閉弁するまでの時間が長くなる。そのため、吸気系を流れる吸入空気量に変動が生じた場合に（例えば外乱の発生などによる）、吸気行程前に算出される充填空気量と実際の筒内充填空気量とに大きなずれが生じることになる。また、エンジン自動再始動を実施する際、始動時間を短縮させる等の目的でスロットルバルブ１４を開く制御を行うことが考えられる。このとき、過渡的な吸気系の状態をモデル化しきることは困難であり、吸気行程噴射前に算出される筒内充填空気量と実際の筒内充填空気量とにずれが生じる要因となる。かかる場合、吸気行程での燃料噴射量を算出するのに用いた筒内充填空気量が正確な値でないことから、吸気行程噴射において適正量の燃料を噴射することができない。
【００２５】
そこで、本実施形態では、エンジン１０の自動停止後であってかつエンジン回転速度がゼロになる前にエンジン１０の自動再始動を実施する場合、吸気バルブ２１の閉弁時刻での筒内充填空気量をその閉弁時点で算出し、該算出した筒内充填空気量に基づく燃料量と、直前の吸気行程で噴射した燃料噴射量とから同吸気行程での不足分の燃料量を算出する。そして、その不足分の燃料を圧縮行程噴射にて燃焼室２３内に供給する。これにより、燃焼ごとの筒内充填空気量に対して適正量の燃料が燃焼室２３内に導入されるようにする。この処理としてＥＣＵ４０のマイコン４１は、以下の処理を実行する。
【００２６】
図３は、本実施形態における燃料噴射処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。この処理は、エンジン停止条件の成立後エンジン再始動条件が成立した場合にＥＣＵ４０のマイコン４１により所定周期毎に実行される。図３において、まずステップＳ１０では、エンジン回転速度Ｎｅがゼロより大きくアイドル回転速度Ｎｉｄｌ以下であって、かつスタータ３７がオフであるか否かを判定する。エンジン回転速度Ｎｅがゼロよりも大きくかつアイドル回転速度Ｎｉｄｌ以下であって、スタータ３７がオフの場合には、ステップＳ１１へ進み、吸気行程噴射の燃料噴射量（吸気行程噴射量Ｆｉｎ）を算出するタイミングか否かを判定する。本実施形態では、クランク角度センサ２９により検出されるクランク角度位置が、吸気バルブ２１の開弁時刻から吸気行程噴射の燃料噴射時刻までの間の所定位置（図２（ａ）のＡ点）になった場合に吸気行程噴射量Ｆｉｎの算出タイミングと判断する。
【００２７】
吸気行程噴射量Ｆｉｎの算出タイミングであれば、ステップＳ１２へ進み、吸気行程噴射量Ｆｉｎを算出するための処理（吸気行程噴射量算出処理）を実行する。なお、吸気行程噴射量算出処理については後に詳述する。続くステップＳ１３では、クランク角度センサ２９により検出されるクランク角度位置に基づいて吸気行程噴射の噴射タイミングか否かを判定し、該噴射タイミングであればステップＳ１４へ進み、吸気行程噴射量算出処理で算出した吸気行程噴射量Ｆｉｎの燃料が燃焼室２３内に供給されるよう燃料噴射弁１９を駆動する。
【００２８】
また、ステップＳ１５では、圧縮行程噴射の際の燃料噴射量（圧縮行程噴射量Ｆｃｏ）を算出するタイミングか否かを判定する。本実施形態では、クランク角度センサ２９により検出されるクランク角度位置が、吸気バルブ２１の閉弁位置になった場合に圧縮行程噴射量Ｆｃｏの算出タイミングと判断する。
【００２９】
圧縮行程噴射量Ｆｃｏの算出タイミングであれば、ステップＳ１６へ進み、圧縮行程噴射量Ｆｃｏを算出するための処理（圧縮行程噴射量算出処理）を実行する。なお、圧縮行程噴射量算出処理については、吸気行程噴射量算出処理と併せて後に詳述する。続くステップＳ１７では、クランク角度センサ２９により検出されるクランク角度位置に基づいて圧縮行程噴射の噴射タイミングか否かを判定し、該噴射タイミングであればステップＳ１８へ進み、圧縮行程噴射量算出処理で算出した圧縮行程噴射量Ｆｃｏの燃料が燃焼室２３内に供給されるよう燃料噴射弁１９を駆動する。
【００３０】
次に、吸気行程噴射量算出処理と圧縮行程噴射量算出処理とについて詳しく説明する。エンジン回転速度がアイドル回転速度以下の極低回転速度領域にある場合の燃料噴射制御として本実施形態では、吸気行程噴射前に算出した吸気バルブ閉弁時点の筒内充填空気量（第１推定値Ｑ１）を減側に補正した値を吸気行程噴射分に相当する筒内充填空気量Ｑｉｎとし、その筒内充填空気量Ｑｉｎに基づいて算出される燃料量を吸気行程噴射量Ｆｉｎとして吸気行程で噴射する。また、吸気バルブ閉弁時に算出した吸気バルブ閉弁時点の筒内充填空気量（第２推定値Ｑ２）に基づいて算出される燃料量から吸気行程噴射量Ｆｉｎを差し引いた燃料量を圧縮行程噴射量Ｆｃｏとして圧縮行程で噴射する。
【００３１】
吸気行程噴射量Ｆｉｎと圧縮行程噴射量Ｆｃｏとの詳細を、図４を用いて説明する。ここで、図４の（ａ）は、筒内充填空気量について、吸気行程噴射の噴射量算出時における推定値と、吸気バルブ閉弁時の推定値とを説明する図であり、（ｂ）は、燃料噴射量について、吸気行程噴射量Ｆｉｎと圧縮行程噴射量Ｆｃｏとの関係を示す図である。
【００３２】
吸気行程噴射量Ｆｉｎは、第１推定値Ｑ１を、第１推定値Ｑ１の算出時点から第２推定値の算出時点Ｑ２までの筒内充填空気量のばらつき分に基づいて補正し、その補正後の筒内充填空気量Ｑｉｎに基づいて算出される。第１推定値Ｑ１の補正として本実施形態では、第１推定値Ｑ１に対し、予め設定した減補正率ｋ（０＜ｋ＜１の値であり、例えば０．７や０．８）を乗じ、その値（＝Ｑ１・ｋ）を吸気行程噴射分の筒内充填空気量Ｑｉｎとしている。
【００３３】
また、圧縮行程噴射量Ｆｃｏは、図４（ｂ）に示すように、第２推定値Ｑ２に基づいて算出される燃料量から吸気行程噴射量Ｆｉｎを差し引いた値とする。つまり、本実施形態では、吸気行程噴射での燃料噴射量が、実際の筒内充填空気量に対する燃料量よりも少なくなるように減補正率ｋを用いて第１推定値Ｑ１を補正することで、吸気行程噴射で不足分の燃料量が発生するようにする。そして、その吸気行程噴射での不足分の燃料を圧縮行程噴射により補充する。なお、燃料噴射弁１９の最小噴射量を考慮すると、圧縮行程噴射量Ｆｃｏが燃料噴射弁１９の最小噴射量以上の値になるよう吸気行程噴射量Ｆｉｎを設定するのが望ましい。
【００３４】
続いて、吸気行程噴射量算出処理及び圧縮行程噴射量算出処理の処理手順について説明する。図５は、吸気行程噴射量算出処理の処理手順の一例を示すフローチャートであり、図６は、圧縮行程噴射量算出処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。まず吸気行程噴射量算出処理について、図５のステップＳ２１で、第１推定値Ｑ１を、例えば噴射量算出タイミングでの吸気管内圧力とスロットル開度とエンジン回転速度とから算出する。続くステップＳ２２では、第１推定値Ｑ１に減補正率ｋを乗じることにより吸気行程噴射分の筒内充填空気量Ｑｉｎを算出する。その後、ステップＳ２３において、吸気行程噴射分の充填空気量Ｑｉｎに基づいて吸気行程噴射量Ｆｉｎを算出する。
【００３５】
また、圧縮行程噴射量算出処理について、図６のステップＳ３１ではまず、第２推定値Ｑ２を、例えば吸気管内圧力とスロットル開度とエンジン回転速度とに基づいて算出する。続くステップＳ３２では、第２推定値Ｑ２を燃焼に供するのに必要な燃料量Ｆ２を算出する。その後、ステップＳ３３において、その燃料量Ｆ２から吸気行程噴射量Ｆｉｎを差し引くことにより圧縮行程噴射量Ｆｃｏを算出する。
【００３６】
以上詳述した実施形態によれば以下の優れた効果が得られる。
【００３７】
吸気バルブ２１の閉弁時点での筒内充填吸入空気量（第２推定値Ｑ２）に基づいて算出される燃料量と、吸気行程噴射量Ｆｉｎとから吸気行程での不足分の燃料量を算出し、その不足分の燃料量を吸気行程直後の圧縮行程で噴射する構成としたため、エンジン１０に実際に充填される空気量に対して適正量の燃料を噴射することができる。
【００３８】
吸気バルブ閉弁時点での筒内充填空気量を吸気行程噴射前に算出し、その筒内充填空気量（第１推定値Ｑ１）から算出した燃料量を吸気行程で噴射する構成としたため、吸気行程噴射では実際の筒内充填空気量から算出される燃料量に対して過不足が生じることが考えられるところ、本実施形態では、吸気行程の不足分の燃料量をその直後の圧縮行程で噴射する構成としたため、吸気行程での燃料噴射前に閉弁時点の筒内充填空気量を算出する場合であっても、実際の筒内充填空気量に応じた適正量の燃料を気筒内に供給することができる。
【００３９】
第１推定値Ｑ１を、第１推定値Ｑ１の算出時点から第２推定値の算出時点Ｑ２までの筒内充填空気量のばらつき分に基づいて補正し、その補正後の筒内充填空気量Ｑｉｎに基づいて算出される燃料量を吸気行程噴射量Ｆｉｎとして吸気行程で噴射する構成としたため、筒内充填空気量のばらつき分が比較的大きい場合に燃料が過剰に供給されるのを防ぐとともに、筒内充填空気量のばらつき分相当の燃料量よりも多い燃料が減量されることで吸気行程での燃料噴射量が過少になるのを防ぐことができる。これにより、燃費悪化を抑制することができるとともに、気筒内における空気の充填効率を向上させることができる。
【００４０】
所定のエンジン停止条件が成立したのに伴い燃料噴射及び点火が停止されることでエンジン回転速度がゼロに向かっている最中にエンジン再始動条件が成立した場合であって、かつエンジン回転速度がアイドル回転速度以下の極めて低回転速度領域にある場合に吸気行程での不足分の燃料を圧縮行程で噴射する構成としたため、燃焼室２３内に実際に充填される空気量に対して適正量の燃料を噴射するといった効果を好適に実現することができる。
【００４１】
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００４２】
・上記実施形態では、エンジン回転速度がアイドル回転速度以下の極低回転速度領域内で燃料噴射制御を実施する場合に吸気行程噴射での不足分の燃料を圧縮行程で噴射する構成としたが、不足分の燃料を圧縮行程で噴射する場合としてはこれに限定しない。例えば、エンジン回転速度がアイドル回転速度又はアイドル回転速度よりも高い回転速度領域にある場合において、吸気行程噴射での不足分の燃料を圧縮行程で噴射する構成としてもよい。例えば、エンジン回転速度にかかわらず吸気行程での不足分の燃料を圧縮行程で噴射する構成としてもよいし、エンジン回転速度がアイドル回転速度よりも高い所定の低回転速度以下の場合に吸気行程での不足分の燃料を圧縮行程で噴射する構成としてもよい。あるいは、エンジン始動開始から所定時間において吸気行程での不足分の燃料を圧縮行程で噴射する構成としてもよい。
【００４３】
・上記実施形態において、エンジン運転状態が高負荷側に移行する過渡状態の場合に、吸気行程での不足分の燃料を圧縮行程で噴射する構成としてもよい。エンジン１０が高負荷側に移行する過渡状態にある場合では、吸入空気量が不安定であるため、第１推定値Ｑ１における実際の筒内充填空気量からのずれが大きくなることが考えられる。したがって、エンジン運転状態が高負荷側への過渡状態の場合に吸気行程での不足分の燃料を圧縮行程で噴射することにより、実際の筒内充填空気量に対して適正量の燃料を噴射するといった効果を好適に実現することができる。
【００４４】
・上記実施形態において、第１推定値Ｑ１の算出時点から第２推定値の算出時点Ｑ２までの筒内充填空気量のばらつき分を例えばエンジン運転状態に応じて可変にしてもよい。つまり、上記実施形態では、減補正率ｋを固定値として吸気行程噴射分の筒内充填空気量Ｑｉｎを算出する構成としたが、例えばエンジン回転速度や吸入空気量に応じて減補正率ｋを可変に設定する構成としてもよい。エンジン回転速度に応じて減補正率ｋを可変にする場合、エンジン回転速度が低いほど減補正率ｋを小さい値にする。つまり、エンジン回転速度が低いほど吸気バルブ２１の開弁時間が長くなり、それに起因して、第１推定値Ｑ１の算出時点から第２推定値の算出時点Ｑ２までの筒内充填空気量のばらつき分が大きくなることが考えられる。したがって、エンジン回転速度が低いほど減補正率ｋを小さい値にすることで、吸気行程噴射量Ｆｉｎを適正量にすることができ、燃料過少による過給効果低下を抑制しつつ燃料過剰による燃費悪化及びエミッション悪化を抑制する上で好適である。
【００４５】
・上記実施形態では、第１推定値Ｑ１に減補正率ｋを乗じることにより吸気行程噴射分の筒内充填空気量Ｑｉｎを設定し、その充填空気量Ｑｉｎに基づいて算出される燃料量を吸気行程噴射量Ｆｉｎとする構成としたが、吸気行程噴射分の筒内充填空気量Ｑｉｎの算出方法はこれに限定しない。例えば、第１推定値Ｑ１から所定量αを差し引くことにより吸気行程噴射分の筒内充填空気量Ｑｉｎを算出してもよい。あるいは、吸気行程噴射分の筒内充填空気量Ｑｉｎを固定値としてもよい。
【００４６】
・上記実施形態では、吸気行程噴射量Ｆｉｎを算出するのにあたり、第１推定値の算出時点から第２推定値の算出時点までの筒内充填空気量のばらつき分に基づいて第１推定値を補正し、その補正後の第１推定値から算出される燃料量を吸気行程噴射量Ｆｉｎとする構成としたが、上記ばらつき分に基づいて第１推定値を補正する代わりに、同ばらつき分に基づいて第１推定値から算出した燃料量を補正し、その補正後の燃料量を吸気行程噴射量Ｆｉｎとする構成としてもよい。
【００４７】
・上記実施形態では、吸気管内圧力に基づいて燃料噴射量を算出する構成としたが、吸気管内圧力の代わりに吸入空気量に基づいて燃料噴射量を算出する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】エンジン制御システムの全体概略構成図。
【図２】吸気行程噴射と圧縮行程噴射とについてのタイムチャート。（ａ）は燃料量算出及び燃料噴射のタイミングを示し、（ｂ）は吸気管負圧の推移を示す。
【図３】燃料噴射処理の処理手順の一例を示すフローチャート。
【図４】吸気行程噴射量と圧縮行程噴射量とについての説明図。（ａ）は、筒内充填空気量を説明する図であり、（ｂ）は、燃料噴射量を説明する図である。
【図５】吸気行程噴射量算出処理の処理手順の一例を示すフローチャート。
【図６】圧縮行程噴射量算出処理の処理手順の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４９】
１０…エンジン、１３…エアフロメータ、１６…燃料噴射弁、１７…吸気管内圧力センサ、２１…吸気バルブ、４０…ＥＣＵ、４１…マイコン。
【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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