(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備える筒内噴射式内燃機関の噴射制御装置において、
前記燃料噴射弁はスワール型であり噴射燃料が前記気筒内のヘッドの中央に位置する点火プラグに向かうように前記気筒内のヘッドの頂部に配置され、
圧縮行程中に前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を算出する噴射量算出手段と、
前記機関の１燃焼サイクルに要求される基本燃料噴射量に基づき前記燃料噴射弁から噴射された燃料と吸入空気とがスワール流により拡散され点火時期に前記点火プラグの近傍に到達するように噴射終了時期を算出する噴射終了時期算出手段と、
前記噴射終了時期を基準にして噴射開始時期を算出し、該噴射開始時期から前記噴射終了時期までの間、前記燃料噴射弁から前記圧縮行程における燃料噴射量を噴射するように制御する噴射制御手段と、
を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は筒内噴射式内燃機関の噴射制御装置に関し、特に、噴射終了時期を基準にして圧縮行程における燃料を噴射する筒内噴射式内燃機関の噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５−１１３１４６号公報には、機関気筒内に燃料を直接噴射できる燃料噴射弁を備え、機関運転状態に応じて求められた要求燃料噴射量の全量を圧縮行程において機関気筒内の点火プラグ近傍に噴射して点火プラグ周りに着火に良好な混合気を作るようにした機関において、圧縮行程における燃料噴射量と点火時期に基づいて圧縮行程における燃料噴射時期を決定する筒内噴射式内燃機関が開示されている。また、吸気行程において機関気筒内に大半の燃料を噴射して予混合気を作ると共に圧縮行程において機関気筒内に少量の燃料を噴射して点火プラグ近傍に火種分の混合気を作るようにした機関において、圧縮行程における燃料噴射量と点火時期と吸気行程における燃料噴射量とに基づいて圧縮行程における噴射時期を決定する筒内噴射式内燃機関が開示されている。
【０００３】
図１６は筒内噴射式内燃機関における従来技術の問題点の説明図であり、（Ａ）はスワール流、（Ｂ）は圧縮行程噴射後の燃料分布、（Ｃ）は噴射時期と失火率の関係を示す図である。図１６の（Ａ）は気筒を上部から見た図であり、燃料噴射弁５から点火プラグ６５に向けて噴射された燃料Ａがスワール流により拡散される所を示す。図１６の（Ｂ）は圧縮行程において噴射された燃料Ａの気筒内の燃料分布を示す。縦軸は空燃比を示し横軸はシリンダ円周方向の位置を示す。図示するシリンダ円周位置ａ領域とｂ領域にある空燃比の混合気が点火プラグ６５近傍に来た時に着火が可能となる。図１６の（Ｃ）は横軸に点火時期をｃ点としたときの噴射時期、縦軸にその噴射時期に燃料が噴射されたときの失火率を示す。図１６の（Ｃ）に示す図１６の（Ｂ）に対応するａ領域とｂ領域に在る混合気が点火時期に点火プラグ６５近傍へ来た時には着火され、ａ領域とｂ領域以外の領域に在る混合気が点火時期に点火プラグ６５近傍へ来た時には着火されない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特開平５−１１３１４５に記載の筒内噴射式内燃機関の噴射制御装置は、点火時期に着火に良好な混合気が点火プラグ近傍に作られるように圧縮行程における燃料噴射量と噴射時期を制御しているが、キャニスタパージ等の影響により点火プラグ近傍の混合気の空燃比が目標空燃比からずれその空燃比の変動が大きくなると、燃料噴射後の噴霧の拡散時間が変化し点火時期に着火に良好な混合気が点火プラグ近傍に生成されなくなり失火するという問題が生じる。
【０００５】
それゆえ本発明は前記問題を解決し、すなわち圧縮行程に噴射した燃料がキャニスタパージ等の影響を受けず点火時期に着火に良好な可燃混合気を点火プラグ近傍に生成するように噴射後の噴霧の拡散時間を適切にする筒内噴射式内燃機関の噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明による筒内噴射式内燃機関の噴射制御装置は、機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備え、前記燃料噴射弁はスワール型であり噴射燃料が前記気筒内のヘッドの中央に位置する点火プラグに向かうように前記気筒内のヘッドの頂部に配置され、圧縮行程中に前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を算出する噴射量算出手段と、前記機関の１燃焼サイクルに要求される基本燃料噴射量に基づき前記燃料噴射弁から噴射された燃料と吸入空気とがスワール流により拡散され点火時期に前記点火プラグの近傍に到達するように噴射終了時期を算出する噴射終了時期算出手段と、噴射終了時期を基準にして噴射開始時期を算出し、該噴射開始時期から前記噴射終了時期までの間、燃料噴射弁から圧縮行程における燃料噴射量を噴射するように制御する噴射制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】
本発明の筒内噴射式内燃機関の噴射制御装置は、機関の１燃焼サイクルに要求される基本燃料噴射量に基づいて求める噴射終了時期をスワール型の燃料噴射弁から噴射された燃料と吸入空気とがスワール流により拡散され点火時期に点火プラグの近傍に到達するように算出し、算出した噴射終了時期を基準にして圧縮行程において噴射する燃料噴射量に対応した噴射開始時期を算出し、噴射開始時期から噴射終了時期までの間、スワール型の燃料噴射弁を開弁して圧縮行程における燃料噴射量を噴射して吸入空気とスワール流により拡散させるようにしたので、噴射後から点火時期までに噴霧が拡散し、点火時期に着火に良好な可燃混合気が点火プラグ近傍に生成される。
【０００８】
【実施例】
図１は本発明の実施例に採用した４気筒ガソリン機関の構成図である。本図において１は機関本体、２はサージタンク、３はエアクリーナ、４はサージタンク２とエアクリーナ３とを連結する吸気管、５は各気筒内に燃料噴射する電歪式の高圧燃料噴射弁、６は高圧用リザーバタンク、７は高圧導管８を介して高圧燃料をリザーバタンク６に圧送するための吐出圧制御可能な高圧燃料ポンプ、９は燃料タンク、１０は導管１１を介して燃料タンク９から高圧燃料ポンプ７に燃料を供給する低圧燃料ポンプ、６５は点火プラグをそれぞれ示す。低圧燃料ポンプ１０の吐出側は各燃料噴射弁５のピエゾ圧電素子を冷却するための圧電素子冷却用導入管１２に接続される。圧電素子冷却用返戻管１３は燃料タンク９に連結され、圧電素子冷却用返戻管１３を介して圧電素子冷却用導入管１２を流れる燃料を燃料タンク９に回収する。各枝管１４は各高圧燃料噴射弁５を高圧用リザーバタンク６に接続する。
【０００９】
電子制御ユニット２０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス２１によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、マイクロプロセッサによるＣＰＵ（セントラルプロセシングユニット）２４、入力ポート２５および出力ポート２６を備える。高圧用リザーバタンク６に取り付けられた圧力センサ２７は高圧用リザーバタンク６内の圧力を検出し、その検出信号はＡ／Ｄコンバータ２８を介して入力ポート２５に入力される。機関回転数ＮＥに比例した出力パルスを発生するクランク角センサ２９の出力パルスは入力ポート２５に入力される。アクセルペダル（図示せず）の踏込量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ３０の出力電圧はＡ／Ｄコンバータ３１を介して入力ポート２５に入力される。機関本体１に取り付けられた水温センサ３２は機関冷却水温を検出し、その検出信号はＡ／Ｄコンバータ３３を介して入力ポート２５に入力される。一方、各燃料噴射弁５は各駆動回路３４を介して出力ポート２６に接続される。また各点火プラグ６５は各駆動回路３５を介して出力ポート２６に接続される。また高圧燃料ポンプ７は駆動回路３６を介して出力ポート２６に接続される。本発明による機関の燃料噴射制御ルーチンは電子制御ユニット２０により実行される。
【００１０】
図２は燃料噴射弁５の側断面図である。本図において４０はノズル５０内に挿入されたニードル、４１は加圧ロッド、４２は可動プランジャ、４３はバネ収容室４４内に配置されかつニードル４０を下方に向けて押圧する圧縮バネ、４５は加圧ピストン、４６はピエゾ圧電素子、４７は可動プランジャ４２の頂部とピストン４５間に形成されかつ燃料で満たされた加圧室、４８はニードル加圧室をそれぞれ示す。ニードル加圧室４８は燃料通路４９および枝管１４を介して高圧用リザーバタンク６（図１）に連結され、従って高圧用リザーバタンク６内の高圧燃料が枝管１４および燃料通路４９を介してニードル加圧室４８内に供給される。ピエゾ圧電素子４６に電荷が充電されるとピエゾ圧電素子４６が伸長し、それによって加圧室４７内の燃料圧が高められる。その結果、可動プランジャ４２が下方に押圧され、ノズル口５３はニードル４０によって閉弁状態に保持される。一方、ピエゾ圧電素子４６に充電された電荷が放電されるとピエゾ圧電素子４６が収縮し、加圧室４７内の燃料圧が低下する。その結果、可動プランジャ４２が上昇するためにニードル４０が上昇しノズル口５３から燃料が噴射される。なお燃料噴射弁５は上述のピエゾ素子タイプの代わりにソレノイドタイプを用いてもよい。
【００１１】
図３は実施例の機関の縦断面図である。本図は圧縮行程後期の燃料噴射中の機関を示す図である。本図において６０はシリンダブロック、６１はシリンダヘッド、６２はピストン、６３はピストン６２の頂面に形成された略円筒状凹部、６４はピストン６２の頂面とシリンダヘッド６１内壁面間に形成されたシリンダ室をそれぞれ示す。点火プラグ６５はシリンダ室６４に臨んでシリンダヘッド６１の略中央部に取り付けられる。図示しないがシリンダヘッド６１内には吸気ポートおよび排気ポートが形成され、これら吸気ポートおよび排気ポートのシリンダ室６４内への開口部にはそれぞれ吸気弁６６（図４の（ａ）参照）および排気弁が配置される。燃料噴射弁５はスワール型の燃料噴射弁であり、広がり角が大きく噴霧の分散が多い貫徹力の弱い噴霧状の燃料を噴射する。燃料噴射弁５は斜め下方を指向してシリンダ室６４の頂部に配置され、点火プラグ６５近傍に向かって燃料噴射するように配置される。また燃料噴射弁５の燃料噴射方向および燃料噴射時期は噴射燃料がピストン６２の頂部に形成された凹部６３に指向するように決められている。
【００１２】
図４は図１に示す機関の作用の説明図であり、（ａ）は吸気行程初期、（ｂ）は吸気行程後期から圧縮行程初期、（ｃ）は圧縮行程後期、および（ｄ）は燃焼行程における機関の気筒内の状態を示す図である。本発明の実施例において、機関の低負荷運転時には、機関の運転状態に応じて求めた要求燃料噴射量の全量を図３に示す圧縮行程後期に噴射する。燃料噴射弁５から点火プラグ６５およびピストン６２頂面の凹部６３を指向して燃料が噴射される。この噴射燃料は貫徹力が弱く、またシリンダ室６４内の圧力が高くかつ空気流動が弱いため、噴射燃料は点火プラグ６５付近の領域Ｋに偏在する。この領域Ｋ内の燃料分布は不均一であり、リッチな混合気層から空気層まで変化するため、領域Ｋ内には最も燃焼し易い理論空燃比付近の可燃混合気が存在する。したがって点火プラグ６５付近の可燃混合気層が容易に着火され、この着火火炎が不均一混合気層全体に伝播して燃焼が完了する。このように低負荷域においては、圧縮行程後期に点火プラグ６５付近に燃料を噴射することにより点火プラグ６５付近に可燃混合気層が作られ、良好な着火や燃焼が得られる。
【００１３】
機関の中負荷運転時には、機関の運転状態に応じて求めた要求燃料噴射量の全量を図４の（ａ）に示す吸気行程初期と図４の（ｃ）に示す圧縮行程後期とに分割して噴射する。先ず図４の（ａ）に示すように燃料噴射弁５から点火プラグ６５およびピストン６２の頂面の凹部６３を指向して吸気行程に燃料が噴射される。この噴射燃料は広がり角が大きく貫徹力の弱い噴霧状の燃料であり、噴射燃料の一部はシリンダ室６４に浮遊し他は凹部６３に衝突する。これらの噴射燃料は吸気ポートからシリンダ室６４内に流入する吸入空気流によって生ずるシリンダ室６４内の乱れＲによってシリンダ室６４内に拡散され、図４の（ｂ）に示すように吸気行程から圧縮行程に至る間に予混合気Ｐが作られる。この予混合気Ｐの空燃比は着火火炎が伝播できる程度の空燃比である。図４の（ｂ）の状態では噴射燃料の中心軸線の延長がシリンダ壁に指向しているため噴射燃料の貫徹力が強い場合には噴霧の一部が直接シリンダ壁に付着する虞があるがこの期間を無噴射期間とすることにより燃料のシリンダ壁面への付着防止効果を高めている。
【００１４】
図４の（ｃ）に示すように燃料噴射弁５から点火プラグ６５近傍およびピストン６２頂面の凹部６３を指向して圧縮行程後期に燃料が噴射される。この噴射燃料は元々点火プラグ６５に指向している上貫徹力が弱く、またシリンダ室６４内の圧力が大きいため噴射燃料は点火プラグ６５付近の領域Ｋに偏在する。この領域Ｋ内の燃料分布も不均一であり、リッチな混合気層から空気層まで変化するため、この領域Ｋ内には最も燃焼し易い理論空燃比付近の可燃混合気層が存在する。したがって図４の（ｄ）の燃焼行程において、点火プラグ６５付近の可燃混合気層が着火されると不均一混合気領域Ｋを中心に燃焼が進行する。この燃焼過程で体積膨張した燃焼ガスＢの周辺から順次、予混合気Ｐに火炎が伝播し燃焼が完了する。このように中負荷域においては、吸気行程初期に燃料を噴射することにより火炎伝播用の混合気をシリンダ室６４内全体に作ると共に、圧縮行程後期に燃料を噴射することにより点火プラグ６５近傍に比較的濃い混合気を作ることができ、良好な着火と空気利用率の高い燃焼が得られる。
【００１５】
機関の高負荷運転時には、燃料噴射量が多いため吸気行程噴射により作られるシリンダ室内の予混合気の濃度が着火に十分な程濃いため着火のための圧縮行程噴射をやめて機関の運転状態に応じて求めた要求燃料噴射量の全量を吸気行程において噴射する。
【００１６】
図５は機関の負荷に応じた燃料噴射量と燃料噴射時期を示す図である。本図において横軸のＬはアクセルペダル（図示せず）の踏込量を、上部縦軸は燃料噴射量Ｑall を、下部縦軸は噴射時期をそれぞれ示す。本図は説明の便宜上、燃料噴射量Ｑall が機関の回転数と負荷から算出される基本燃料噴射量の場合を示すが、図６以降で説明するように実際の燃料噴射量Ｑall Ａは基本燃料噴射量Ｑall に空燃比補正係数ＦＡＦ等の補正係数を乗算し他の補正係数を加算して得られ、吸気行程噴射量Ｑ1 と圧縮行程噴射量Ｑ2 を加算した噴射量に等しく、次式で表される。
Ｑall Ａ＝Ｑall ×（ＦＡＦ＋α）＋β＝Ｑ1 ＋Ｑ2 
ここでαはＦＡＦ以外の補正係数、βはその他の補正項を示す。なお、空燃比補正係数ＦＡＦとは機関の排気系に設けられた空燃比センサの出力に応じて機関の空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック制御して燃料噴射量を補正する係数である。
【００１７】
本図から判るようにアクセルペダルの踏込量ＬがＬ1 よりも小さい機関低負荷運転時には圧縮行程末期に噴射量Ｑ2 だけ燃料噴射が行われる。一方、アクセルペダルの踏込量ＬがＬ1 とＬ2 の間の機関中負荷運転時には吸気行程中に噴射量Ｑ1 だけ燃料噴射され、圧縮行程末期に噴射量Ｑ2 だけ燃料が噴射される。すなわち機関中負荷運転時には吸気行程と圧縮行程末期の２回に分けて燃料噴射が行われる。また、アクセルペダルの踏込量ＬがＬ2 よりも大きい機関高負荷運転時には吸気行程中に噴射量Ｑ1 だけ燃料が噴射される。なお、本図においてθＳ１およびθＥ１は吸気行程中に行われる燃料の噴射量Ｑ1 の噴射開始時期と噴射終了時期をそれぞれ示しており、θＳ２およびθＥ２は圧縮行程末期に行われる燃料の噴射量Ｑ2 の噴射開始時期と噴射終了時期をそれぞれ示している。
【００１８】
図６は本発明による機関の燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。本図においてＳに続く数字はステップ番号を示す。本発明の圧縮行程において噴射する燃料噴射量を算出する噴射量算出手段は、本ルーチンのステップＳ１〜Ｓ３により処理され、本発明の燃料噴射量に基づき噴射終了時期を算出する噴射終了時期算出手段は、本ルーチンのステップＳ４〜Ｓ６により処理され、本発明の燃料噴射量を噴射する時間だけ噴射終了時期より進角側に噴射開始時期を定め、噴射開始時期から噴射終了時期まで燃料噴射弁を開弁するように燃料噴射弁の開弁時間を制御する開弁制御手段は、本ルーチンのステップＳ７〜Ｓ１０により処理される。本ルーチンは機関の一定クランク角毎の割り込みによって各噴射弁毎に実行される。４気筒機関の場合は１８０°ＣＡ（クランク角）毎に実行される。
【００１９】
先ずステップＳ１では機関の回転数ＮＥとアクセルペダルの踏込量Ｌが読み込まれる。ステップＳ２では図７に示すマップ１から機関の回転数ＮＥとアクセルペダルの踏込量Ｌ（機関の負荷状態を表す）に基づいて機関の１燃焼サイクルに必要な基本となる（空燃比補正係数ＦＡＦ＝１、α＝０、β＝０のときの）各気筒の基本燃料噴射量Ｑall を算出する。図７に示されるように基本燃料噴射量Ｑall はアクセルペダルの踏込量Ｌが増大する程増大し、機関の回転数ＮＥが高い程増大し回転数ＮＥが最高速の６０００ｒｐｍで最大値となっていることが判る。
【００２０】
ステップＳ３では実際の燃料噴射量Ｑall Ａを基本燃料噴射量Ｑall に空燃比補正係数ＦＡＦ等を乗算して前述の下式から求める。
Ｑall Ａ＝Ｑall ×（ＦＡＦ＋α）＋β
次いでステップＳ４では噴射方式ＣＱＮを判定する。これは図５で説明したように機関の負荷状態を表すアクセルペダルの踏込量Ｌから機関の負荷状態を低、中、高の領域に分けて、低負荷領域ではＣＱＮ＝０の圧縮行程のみ噴射する圧縮行程噴射方式、中負荷領域ではＣＱＮ＝１の圧縮行程と吸気行程に噴射する２回噴射方式、高負荷領域ではＣＱＮ＝２の吸気行程のみ噴射する吸気行程噴射方式に設定する。
【００２１】
ステップＳ５では噴射方式がＣＱＮ＝０または１の圧縮行程噴射方式または２回噴射方式か、あるいはＣＱＮ＝２の吸気行程噴射方式かを判別し、ＣＱＮ＝０または１のときはステップＳ６へ進み、ＣＱＮ＝２のときはステップＳ１１へ進む。
【００２２】
ステップＳ６では機関の回転数ＮＥと基本燃料噴射量Ｑall とから圧縮行程における噴射終了時期ＡＩＮＪ２をＣＱＮ＝０のときは図８に示すマップ２から算出し、ＣＱＮ＝１のときはマップ２と同様な図示しないマップから算出する。なお、基本燃料噴射量Ｑall に空燃比補正係数ＦＡＦ等を乗算し他の補正項を加算して得られる実際の燃料噴射量Ｑall Ａは吸気行程噴射量Ｑ1 と圧縮行程噴射量Ｑ2 を加算した噴射量に等しい。
【００２３】
図１０は圧縮行程における燃料噴射時期の算出方法の説明図であり、（Ａ）は燃料噴射時間がクランク角割込周期より短い場合、（Ｂ）は燃料噴射時間がクランク角割込周期より長い場合の各説明図である。ステップＳ７では先ず実際の燃料噴射量Ｑall Ａにおける圧縮行程噴射量Ｑ2 に対応する燃料噴射時間τ2 を図９に示すマップ３から算出する。このマップ３は燃料蓄圧室の燃料圧力と機関の回転数と負荷状態から求められた燃料噴射量に基づき各燃料噴射弁毎に算出される。次いで、求めた燃料噴射時間τ2 とステップＳ６で求めた噴射終了時期ＡＩＮＪ２とから燃料噴射弁を開弁する燃料噴射時間τ2 内に１０°ＣＡまたは３０°ＣＡ毎に出力されるクランク角センサの割込信号が何パルス発生したをカウントするカウント値ＣＩＮＪ２（図１０参照）を算出し、かつステップＳ６で求めた噴射終了時期ＡＩＮＪ２から次のクランク角センサの割込信号を受信するまでの時間ＲＩＮＪ２（図１０参照）を算出する。
【００２４】
ステップＳ８では（τ2 ＋ＲＩＮＪ２）＜ＴＮＥが成立するか否かを判別し、ＹＥＳのとき（図１０の（Ａ）の場合）はステップＳ９へ進み、ＮＯのとき（図１０の（Ｂ）の場合）はステップＳ１０へ進む。このＴＮＥは機関の回転に伴って時々刻々演算されるクランク角センサの出力周期をいう。したがって、（τ2 ＋ＲＩＮＪ２）＜ＴＮＥが成立することはクランク角センサの１周期内にクランク角センサの出力パルスが１つも存在しないことを意味し、（τ2 ＋ＲＩＮＪ２）＜ＴＮＥが成立しないことはクランク角センサの１周期内にクランク角センサの出力パルスが１つ存在することを意味する。
【００２５】
ステップＳ９では次式を演算して（図１０の（Ａ）の場合）ステップＳ１１へ進む。
ＴＩＮＪ２＝ＴＮＥ−（τ2 ＋ＲＩＮＪ２）
ここでＴＩＮＪ２は噴射終了時期ＡＩＮＪ２より進角側で１つ手前にあるクランク角センサの割込信号から燃料を噴射開始するまでの時間を示す。燃料噴射時間τ2 内にクランク角割込信号がないのでＣＩＮＪ２は０であり、圧縮行程における噴射開始時期ＡＩＮＪ０２は噴射終了時期ＡＩＮＪ２より１パルス分進角側のクランク角割込信号よりＴＩＮＪ２だけ遅角側となる。
【００２６】
ステップＳ１０では下記の式を演算して（図１０の（Ｂ）の場合）ステップＳ１１へ進む。
ＣＩＮＪ２＝ＣＩＮＪ２−１
ＴＩＮＪ２＝２ＴＮＥ−（τ2 ＋ＲＩＮＪ２）
ここでＴＩＮＪ２は噴射終了時期ＡＩＮＪ２より進角側で２つ手前にあるクランク角センサの割込信号から燃料を噴射開始するまでの時間を示す。燃料噴射時間τ2 内にクランク角割込信号が１つあるのでＣＩＮＪ２は１であり、圧縮行程における噴射開始時期ＡＩＮＪ０２は噴射終了時期ＡＩＮＪ２より２パルス分進角側のクランク角割込信号よりＴＩＮＪ２だけ遅角側となる。なおＣＩＮＪ２＝ＣＩＮＪ２−１の演算は噴射開始時期ＡＩＮＪ０２の算出のために実行される。
【００２７】
図１２は吸気行程における燃料噴射時期算出方法の説明図であり、（Ａ）は燃料噴射時間がクランク角割込周期より短い場合、（Ｂ）は燃料噴射時間がクランク角割込周期より長い場合の各説明図である。図６のフローチャートのステップＳ１１では噴射方式がＣＱＮ＝１または２の２回噴射方式または吸気行程噴射方式か、あるいはＣＱＮ＝０の圧縮行程噴射方式かを判別し、ＣＱＮ＝１または２のときはステップＳ１２へ進み、ＣＱＮ＝０のときはこのルーチンを終了する。ステップＳ１２では吸気行程噴射の噴射開始時期ＡＩＮＪ１を図１１に示すマップ４から算出する。ステップＳ１３では先ず実際の燃料噴射量Ｑall Ａにおける吸気行程噴射量Ｑ1 に対応する燃料噴射時間τ1 を図９に示すマップ３から算出する。次いで、求めた燃料噴射時間τ1 とステップＳ１２で求めた噴射開始時期ＡＩＮＪ１とから燃料噴射弁を開弁する燃料噴射時間τ1 内に１０°ＣＡまたは３０°ＣＡ毎に出力されるクランク角センサの割込信号が何パルス発生したかをカウントするカウント値ＣＩＮＪ１（図１２参照）を算出し、さらにステップＳ１２で求めた噴射終了時期ＡＩＮＪ１より燃料噴射時間τ1 だけ進角側の最初のクランク角位置におけるクランク角センサの割込信号を受信するまでの時間ＲＩＮＪ１（図１２参照）を算出する。次いでステップＳ１４ではＴＩＮＪ１＝ＲＩＮＪ１としてこのルーチンを終了する。
【００２８】
図１３は噴射開始時期算出ルーチンのフローチャートである。このルーチンはクランク角割込周期１０°ＣＡまたは３０°ＣＡ毎に実行される。ステップＳ２１ではＣＩＮＪ（ＣＩＮＪ１またはＣＩＮＪ２）がクランク角割込信号の発生時期（タイミング）ＣＲＮＫと一致しているか否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップＳ２２へ進み、ＮＯのときはこのルーチンを終了し次のクランク角割込信号を受けて再びステップＳ２１へ戻り繰り返しこの処理を実行する。ステップ２１の実行により機関の第１気筒の噴射開始時期に対応するクランク角位置が算出される。ステップＳ２２ではクランク角割込時間ＡＳＲＮＥとステップＳ９とＳ１０で算出したＴＩＮＪ２またはステップＳ１４で算出したＴＩＮＪ１を加算して得られるコンペアレジスタＣＰＲを次式から演算する。
ＣＰＲ＝ＡＳＲＮＥ＋ＴＩＮＪ
次いでステップＳ２２で演算したコンペアレジスタＣＰＲの値に基づき第１気筒の燃料噴射弁開弁ビットＹＩＮＪをオンに設定してこのルーチンを終了する。
【００２９】
図１４は噴射終了時期算出ルーチンのフローチャートである。このルーチンはクランク角割込周期１０°ＣＡまたは３０°ＣＡ毎に実行される。ステップＳ３１では第１気筒の燃料噴射弁開弁ビットＹＩＮＪがオンかオフかを判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップＳ３２へ進み、ＮＯのときはこのルーチンを終了し次のクランク角割込信号を受けて再びステップＳ３１へ戻り繰り返しこの処理を実行する。ステップＳ３２ではＣＰＲ＝ＣＰＲ＋τを演算したコンペアレジスタの値に基づく噴射終了時期に第１気筒の燃料噴射弁を閉じてこのルーチンを終了する。
【００３０】
以上説明したように実施例の内燃機関は、圧縮行程中に噴射する燃料噴射量を算出し、機関の１燃焼サイクルに要求される基本燃料噴射量に基づいて求めた噴射終了時期ＡＩＮＪ２を基準にして燃料噴射弁を開弁して燃料噴射するように制御するので、噴射後の噴霧が拡散して点火時期に着火に良好な可燃混合気が点火プラグ近傍に作られる。
【００３１】
以上、図１３と図１４を用いて機関の第１気筒に対する燃料噴射弁の噴射開始時期と噴射終了時期について説明したが、第２〜第４気筒に対する燃料噴射弁の噴射開始時期と噴射終了時期も同様に求められるので説明を省略する。
【００３２】
図１５は本発明による筒内噴射式内燃機関の圧縮行程噴射後の燃料分布を示す図であり、（Ａ）はキャニスタパージ無しのとき、（Ｂ）はキャニスタパージ有りのときの燃料分布を示す図である。本図において縦軸は空燃比を示し、横軸はシリンダ円周方向の位置を示す。シリンダ内に噴射された燃料は図示する燃料分布をもってスワール流により拡散される。キャニスタパージが有るときと無いときとでは、実際の燃料噴射量Ｑall Ａは、キャニスタパージ有りのときの方がキャニスタパージ無しのときよりパージガスに含まれる燃料分だけ減量されるので少なく、図示するように図１５の（Ａ）の方が図１５の（Ｂ）の方より濃い燃料がシリンダ内に分布していることが判る。また図１５の（Ｂ）に示すようにキャニスタパージ有りのときはパージガスに含まれる燃料分だけ燃料噴射量は減量される。実際の燃料噴射量Ｑall Ａは次式から算出されることからキャニスタパージによる燃料噴射量が減量されることが判る。
Ｑall Ａ＝Ｑall ×（ＦＡＦ＋ＦＰＧ＋α）＋β
ここで、Ｑall は機関の回転数と負荷に応じて算出される基本燃料噴射量、ＦＡＦは空燃比補正係数、ＦＰＧはキャニスタパージガスのパージ率に応じて算出される減量補正係数、αはその他の補正係数、βはその他の補正項を示す。
【００３３】
次に図１５を参照しつつ本発明の特徴を説明する。従来技術によれば、燃料の噴射開始時期を基準にしているので図１５の（Ａ）におけるｃ点と図１５の（Ｂ）におけるｃ’点とが基準点となる。それゆえ着火に良好な可燃範囲である図１５の（Ａ）における領域ａに在る可燃混合気と図１５の（Ｂ）における領域ａ’に在る可燃混合気がそれぞれ点火時期に点火プラグ近傍へ到達する時間は異なる。何故ならば、スワール流によって領域ａに在る可燃混合気がｃ点まで移動する時間と、領域ａ’に在る可燃混合気がｃ’点まで移動する時間とは異なるからである。これに対して本発明は噴射終了時期を基準としているので、キャニスタパージ無しのときは領域ａ、キャニスタパージ有りのときは領域ａ’に在る可燃混合気が、点火時期に点火プラグ近傍へ到達するように設定でき、キャニスタパージの影響による失火を防止することができる。なお図１５の（Ａ）における領域ｂや図１５の（Ｂ）における領域ｂ’を点火に採用せずに図１５の（Ａ）における領域ａや図１５の（Ｂ）における領域ａ’を点火に採用する理由は、前者の空燃比の方が後者と比べて急激に変化して領域が狭くなり、かつ後者の方が噴射開始から点火までの時間を長くとることができ蒸発が促進されるからである。
【００３４】
以上説明した実施例の内燃機関は吸気管に配置され吸気ポートに向けて燃料噴射するポート噴射弁を備えていない機関であるが、本発明は図１で示す筒内に直接噴射する燃料噴射弁の他にこのようなポート噴射弁を吸気管に設けた筒内噴射式内燃機関にも適用できる。この内燃機関においては、気筒内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射弁はこれまで説明したように機関の負荷に応じて吸気行程噴射と圧縮行程噴射を行い、圧縮行程の燃料噴射時期が本発明により制御され、吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射弁は通常の吸気行程噴射を行う。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の筒内噴射式内燃機関の噴射制御装置によれば、基本燃料噴射量に基づいて求めた噴射終了時期を基準にして圧縮行程における燃料噴射を行うので、噴射後の噴霧の拡散時間が適切になり点火時期に着火に良好な可燃混合気が点火プラグ近傍に生成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に採用した４気筒ガソリン機関の構成図である。
【図２】燃料噴射弁の側断面図である。
【図３】実施例の機関の縦断面図である。
【図４】図１に示す機関の作用の説明図であり、（ａ）は吸気行程初期、（ｂ）は吸気行程後期から圧縮行程初期、（ｃ）は圧縮行程後期、および（ｄ）は燃焼行程における機関の気筒内の状態を示す図である。
【図５】機関の負荷に応じた燃料噴射量と燃料噴射時期を示す図である。
【図６】本発明による機関の燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】機関の回転数とアクセル開度に基づいて基本燃料噴射量を算出するマップ１を示す図である。
【図８】機関の回転数と基本燃料噴射量とから圧縮行程における噴射時期を算出するマップ２を示す図である。
【図９】燃料噴射量に対する燃料噴射時間を算出するマップ３を示す図である。
【図１０】圧縮行程における燃料噴射時期算出方法の説明図であり、（Ａ）は燃料噴射時間がクランク角割込周期より短い場合、（Ｂ）は燃料噴射時間がクランク角割込周期より長い場合の各説明図である。
【図１１】機関の回転数と基本燃料噴射量とから吸気行程における噴射時期を算出するマップ４を示す図である。
【図１２】吸気行程における燃料噴射時期算出方法の説明図であり、（Ａ）は燃料噴射時間がクランク角割込周期より短い場合、（Ｂ）は燃料噴射時間がクランク角割込周期より長い場合の各説明図である。
【図１３】噴射開始時期算出ルーチンのフローチャートである。
【図１４】噴射終了時期算出ルーチンのフローチャートである。
【図１５】本発明による筒内噴射式内燃機関の圧縮行程噴射後の燃料分布を示す図であり、（Ａ）はキャニスタパージ無しのとき、（Ｂ）はキャニスタパージ有りのときの燃料分布を示す図である。
【図１６】筒内噴射式内燃機関における従来技術の問題点の説明図であり、（Ａ）はスワール流、（Ｂ）は圧縮行程噴射後の燃料分布、（Ｃ）は噴射時期と失火率の関係を示す図である。
【符号の説明】
５…燃料噴射弁
２０…電子制御ユニット
２９…クランク角センサ
３２…水温センサ
６１…シリンダヘッド
６２…ピストン
６３…凹状燃焼室
６４…シリンダ室
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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