(57)【要約】【課題】この発明は、実渦流比を目標渦流比に一致させる渦流比フィードバック制御を実施する内燃機関において、サイクル間での噴霧形状のばらつきを軽減し、着火性を向上させることのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】燃料噴射時期に応じて気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段と、吸気通路に設けられ、気筒内に生じる渦流を変更する渦流制御手段と、前記吸気通路に設けられた流量計の出力値に基づいて実渦流比を取得する実渦流比取得手段と、前記実渦流比を運転状態に応じた目標渦流比に一致させるように、前記実渦流比と前記目標渦流比との差を前記渦流制御手段の制御値にフィードバックする渦流比フィードバック制御手段と、前記実渦流比と前記目標渦流比との差が所定値以上である場合に、燃料噴射時期を前記運転状態に応じた通常燃料噴射時期よりも遅角する燃料噴射時期遅角制御手段と、を備える。【選択図】図８
2014092085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射時期に応じて気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段と、
吸気通路に設けられ、気筒内に生じる渦流を変更する渦流制御手段と、
前記吸気通路に設けられた流量計の出力値に基づいて実渦流比を取得する実渦流比取得手段と、
前記実渦流比を運転状態に応じた目標渦流比に一致させるように、前記実渦流比と前記目標渦流比との差を前記渦流制御手段の制御値にフィードバックする渦流比フィードバック制御手段と、
前記実渦流比と前記目標渦流比との差が所定値以上である場合に、燃料噴射時期を前記運転状態に応じた通常燃料噴射時期よりも遅角する燃料噴射時期遅角制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料噴射時期遅角制御手段は、前記渦流比フィードバック制御手段による制御値へのフィードバック前に燃料噴射時期の決定タイミングがある場合、かつ、前記実渦流比と前記目標渦流比との差が所定値以上である場合に、前記渦流比フィードバック制御手段による制御値へのフィードバック後まで燃料噴射時期を遅角すること、
を特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記渦流制御手段は、バルブ開度を可変制御して気筒内にタンブル流を生じさせるタンブル流コントロールバルブ、バルブ開度を可変制御して気筒内にスワール流を生じさせるスワール流コントロールバルブ、及び、吸気バルブのバルブリフト量を可変制御する可変動弁装置の少なくとも１つを含むこと、
を特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記渦流制御手段は、前記燃料噴射手段に供給する燃圧を変更可能な燃圧変更手段を含み、
前記渦流比フィードバック制御手段は、
前記実渦流比が前記目標渦流比よりも小さい場合に、前記運転状態に応じて定められた通常燃圧よりも高い燃圧の制御値を前記燃圧変更手段に出力し、前記燃料噴射手段による燃料噴射期間中において、前記実渦流比取得手段により新たに取得された実渦流比が前記目標渦流比に一致した場合に、前記通常燃圧の制御値を前記燃圧変更手段に出力する燃圧制御手段、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記渦流制御手段は、前記燃料噴射手段に供給する燃圧を変更可能な燃圧変更手段を含み、
前記渦流比フィードバック制御手段は、
前記実渦流比が前記目標渦流比よりも大きい場合に、前記運転状態に応じて定められた通常燃圧よりも低い燃圧の制御値を前記燃圧変更手段に出力し、前記燃料噴射手段による燃料噴射期間中において、前記実渦流比取得手段により新たに取得された実渦流比が前記目標渦流比に一致した場合に、前記通常燃圧の制御値を前記燃圧変更手段に出力する燃圧制御手段、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記燃料噴射手段は、設定された吹き分け比率に応じて、気筒内に燃料を直接噴射する直噴噴射弁と吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁とから燃料を噴射し、
前記渦流制御手段は、吹き分け比率の変更を含み、
前記渦流比フィードバック制御手段は、
前記実渦流比が前記目標渦流比よりも小さい場合に、前記直噴噴射弁から噴射する燃料の吹き分け比率を、前記運転状態に応じて定められた通常の吹き分け比率よりも高く設定し、前記燃料噴射手段による燃料噴射期間中において、前記実渦流比取得手段により新たに取得された実渦流比が前記目標渦流比に一致した場合に、前記直噴噴射弁から噴射する燃料の吹き分け比率を、前記通常の吹き分け比率に設定する吹き分け比率制御手段、
を備えることを特徴する請求項１乃至５のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記燃料噴射手段は、設定された吹き分け比率に応じて、気筒内に燃料を直接噴射する直噴噴射弁と吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁とから燃料を噴射し、
前記渦流制御手段は、吹き分け比率の変更を含み、
前記渦流比フィードバック制御手段は、
前記実渦流比が前記目標渦流比よりも大きい場合に、前記直噴噴射弁から噴射する燃料の吹き分け比率を、前記運転状態に応じて定められた通常の吹き分け比率よりも低く設定し、前記燃料噴射手段による燃料噴射期間中において、前記実渦流比取得手段により新たに取得された実渦流比が前記目標渦流比に一致した場合に、前記直噴噴射弁から噴射する燃料の吹き分け比率を、前記通常の吹き分け比率に設定する吹き分け比率制御手段、
を備えることを特徴する請求項１乃至５のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記燃料噴射手段は、設定された噴射回数に分けて気筒内に燃料を直接噴射し、
前記渦流制御手段は、噴射回数の変更を含み、
前記渦流比フィードバック制御手段は、
前記実渦流比が前記目標渦流比よりも小さい場合に、噴射回数を前記運転状態に応じて定められた通常噴射回数よりも多く設定する噴射回数制御手段、
を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記燃料噴射手段は、設定された噴射回数に分けて気筒内に燃料を直接噴射し、
前記渦流制御手段は、噴射回数の変更を含み、
前記渦流比フィードバック制御手段は、
前記実渦流比が前記目標渦流比よりも大きい場合に、噴射回数を前記運転状態に応じて定められた通常噴射回数よりも少なく設定する噴射回数制御手段、
を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項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】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、車両の運転状態に応じて気筒内に渦流（タンブル流、スワール流）を生じさせる内燃機関の制御を実行するのに好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に開示されるように、気筒内に渦流を生じさせるエンジン渦流制御装置が知られている。このエンジン渦流制御装置は、気流内に渦流を生じさせる渦流発生バルブと、この渦流発生バルブの開度を可変させる電動アクチュエータと、この電動アクチュエータを通電制御する制御装置とを備えている。また、本公報には、スロットルバルブ上流の吸気流量と渦流発生バルブ下流の吸気流量との関係を用いて推定渦流比を求め、この推定渦流比が運転状態に応じた目標渦流比に追従するように電動アクチュエータを介して渦流発生バルブの開度をフィードバック制御することが開示されている。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１５０１号公報
【特許文献２】特開２００６−２８３７５４号公報
【特許文献３】特開２００８−３１８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、気筒内の気流の強さはサイクル間でばらつきが生じ易く、気流パターンや、圧縮上死点近傍の乱れや、気筒内に噴射される燃料の噴霧形状（Ｖ角、広がり角、厚み角、貫徹力）がサイクル間でばらつく。そのため、サイクルによっては点火プラグ周囲の気流パターンや燃料濃度が期待よりも悪化し、着火性が悪化するおそれがある。特に、均質リーン燃焼におけるリーン領域の拡大を図る上で課題となっている。特許文献１の技術では、渦流発生バルブの開度をフィードバック制御することにより、吸気・圧縮行程において気筒内に生じる気流の強さ（渦流比）のばらつきの低減を図っている。
【０００５】
しかしながら、単に渦流比のばらつきの低減を図っても噴霧形状が改善されるとは限らない。特許文献１では、渦流比のフィードバック制御と燃料噴射時期との関係について考慮されておらず、渦流比のフィードバック制御がなされるよりも早く燃料が噴射されれば噴霧形状は改善されない。そのため、そのサイクルでの着火性が十分に改善されるとは言えない。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、実渦流比を目標渦流比に一致させる渦流比フィードバック制御を実施する内燃機関において、サイクル間での噴霧形状のばらつきを軽減し、着火性を向上させることのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
燃料噴射時期に応じて気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段と、
吸気通路に設けられ、気筒内に生じる渦流を変更する渦流制御手段と、
前記吸気通路に設けられた流量計の出力値に基づいて実渦流比を取得する実渦流比取得手段と、
前記実渦流比を運転状態に応じた目標渦流比に一致させるように、前記実渦流比と前記目標渦流比との差を前記渦流制御手段の制御値にフィードバックする渦流比フィードバック制御手段と、
前記実渦流比と前記目標渦流比との差が所定値以上である場合に、燃料噴射時期を前記運転状態に応じた通常燃料噴射時期よりも遅角する燃料噴射時期遅角制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記燃料噴射時期遅角制御手段は、前記渦流比フィードバック制御手段による制御値へのフィードバック前に燃料噴射時期の決定タイミングがある場合、かつ、前記実渦流比と前記目標渦流比との差が所定値以上である場合に、前記渦流比フィードバック制御手段による制御値へのフィードバック後まで燃料噴射時期を遅角すること、を特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記渦流制御手段は、バルブ開度を可変制御して気筒内にタンブル流を生じさせるタンブル流コントロールバルブ、バルブ開度を可変制御して気筒内にスワール流を生じさせるスワール流コントロールバルブ、及び、吸気バルブのバルブリフト量を可変制御する可変動弁装置の少なくとも１つを含むこと、を特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、
前記渦流制御手段は、前記燃料噴射手段に供給する燃圧を変更可能な燃圧変更手段を含み、
前記渦流比フィードバック制御手段は、
前記実渦流比が前記目標渦流比よりも小さい場合に、前記運転状態に応じて定められた通常燃圧よりも高い燃圧の制御値を前記燃圧変更手段に出力し、前記燃料噴射手段による燃料噴射期間中において、前記実渦流比取得手段により新たに取得された実渦流比が前記目標渦流比に一致した場合に、前記通常燃圧の制御値を前記燃圧変更手段に出力する燃圧制御手段、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、
前記渦流制御手段は、前記燃料噴射手段に供給する燃圧を変更可能な燃圧変更手段を含み、
前記渦流比フィードバック制御手段は、
前記実渦流比が前記目標渦流比よりも大きい場合に、前記運転状態に応じて定められた通常燃圧よりも低い燃圧の制御値を前記燃圧変更手段に出力し、前記燃料噴射手段による燃料噴射期間中において、前記実渦流比取得手段により新たに取得された実渦流比が前記目標渦流比に一致した場合に、前記通常燃圧の制御値を前記燃圧変更手段に出力する燃圧制御手段、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明のいずれかにおいて、
前記燃料噴射手段は、設定された吹き分け比率に応じて、気筒内に燃料を直接噴射する直噴噴射弁と吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁とから燃料を噴射し、
前記渦流制御手段は、吹き分け比率の変更を含み、
前記渦流比フィードバック制御手段は、
前記実渦流比が前記目標渦流比よりも小さい場合に、前記直噴噴射弁から噴射する燃料の吹き分け比率を、前記運転状態に応じて定められた通常の吹き分け比率よりも高く設定し、前記燃料噴射手段による燃料噴射期間中において、前記実渦流比取得手段により新たに取得された実渦流比が前記目標渦流比に一致した場合に、前記直噴噴射弁から噴射する燃料の吹き分け比率を、前記通常の吹き分け比率に設定する吹き分け比率制御手段、を備えることを特徴する。
【００１３】
また、第７の発明は、第１乃至第５の発明のいずれかにおいて、
前記燃料噴射手段は、設定された吹き分け比率に応じて、気筒内に燃料を直接噴射する直噴噴射弁と吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁とから燃料を噴射し、
前記渦流制御手段は、吹き分け比率の変更を含み、
前記渦流比フィードバック制御手段は、
前記実渦流比が前記目標渦流比よりも大きい場合に、前記直噴噴射弁から噴射する燃料の吹き分け比率を、前記運転状態に応じて定められた通常の吹き分け比率よりも低く設定し、前記燃料噴射手段による燃料噴射期間中において、前記実渦流比取得手段により新たに取得された実渦流比が前記目標渦流比に一致した場合に、前記直噴噴射弁から噴射する燃料の吹き分け比率を、前記通常の吹き分け比率に設定する吹き分け比率制御手段、を備えることを特徴する。
【００１４】
また、第８の発明は、第１乃至第７の発明のいずれかにおいて、
前記燃料噴射手段は、設定された噴射回数に分けて気筒内に燃料を直接噴射し、
前記渦流制御手段は、噴射回数の変更を含み、
前記渦流比フィードバック制御手段は、
前記実渦流比が前記目標渦流比よりも小さい場合に、噴射回数を前記運転状態に応じて定められた通常噴射回数よりも多く設定する噴射回数制御手段、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第９の発明は、第１乃至第７の発明のいずれかにおいて、
前記燃料噴射手段は、設定された噴射回数に分けて気筒内に燃料を直接噴射し、
前記渦流制御手段は、噴射回数の変更を含み、
前記渦流比フィードバック制御手段は、
前記実渦流比が前記目標渦流比よりも大きい場合に、噴射回数を前記運転状態に応じて定められた通常噴射回数よりも少なく設定する噴射回数制御手段、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、実渦流比を目標渦流比に一致させる渦流比フィードバック制御を実施する内燃機関において、サイクル間での噴霧形状のばらつきを軽減し、着火性を向上させることができる。
【００１７】
第２の発明によれば、渦流比フィードバック制御のフィードバック後まで燃料噴射時期を遅角する。これにより、実渦流比が目標渦流比に近づいた状態で、多くの燃料を噴射させることができる。そのため、サイクル間での噴霧形状のばらつきを軽減し、着火性を向上させることができる。
【００１８】
第３の発明によれば、タンブル流コントロールバルブのバルブ開度、スワール流コントロールバルブのバルブ開度、吸気バルブのバルブリフト量を可変制御することで渦流比を制御することができる。
【００１９】
第４又は第５の発明によれば、燃圧を可変制御して渦流比フィードバック制御を実現することができる。さらに、第４又は第５の発明によれば、実渦流比が目標渦流比まで回復した場合に燃圧を通常燃圧に戻す。必要期間だけ燃圧を変更することで、燃圧変更手段（例えば燃料ポンプ）の損失を最低限に抑えることができる。
【００２０】
第６又は第７の発明によれば、直噴噴射弁とポート噴射弁との吹き分け比率の変更を利用して渦流比フィードバック制御を実現することができる。さらに、第６又は第７の発明によれば、実渦流比が目標渦流比まで回復した場合に吹き分け比率を通常の吹き分け比率に戻す。必要期間だけ吹き分け比率を変更することで、不均質化を最低限に抑えることができる。
【００２１】
第８又は第９の発明によれば、噴射回数の変更を利用して渦流比フィードバック制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための概念図である。
【図２】渦流比（この例ではタンブル比）と流量係数との関係を示す図である。
【図３】吸気・圧縮行程におけるタンブル比の変化（非定常タンブル比）を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵ５０が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１で実行される、計測タンブル履歴を設計タンブル履歴に一致させる渦流比フィードバック制御の例を示す図である。
【図６】気流のばらつきによる噴霧形状の変動について説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵ５０が実行する燃料噴射時期制御ルーチンのフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１で実行される、燃料噴射時期制御の例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための概念図である。
【図１０】本発明の実施の形態２のシステムにおいて、ＥＣＵ５０が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態２で実行される、計測タンブル履歴を設計タンブル履歴に一致させる渦流比フィードバック制御の例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２の渦流比フィードバック制御において、吸気バルブの最大バルブリフト量を小さく制御する例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態３のシステムにおいて、ＥＣＵ５０が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンのフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態３で実行される、計測タンブル履歴を設計タンブル履歴に一致させる渦流比フィードバック制御の例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態３の渦流比フィードバック制御において、燃圧を通常燃圧よりも高める制御例を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態４のシステム構成を説明するための概念図である。
【図１７】本発明の実施の形態４のシステムにおいて、ＥＣＵ５０が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンのフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態４で実行される、計測タンブル履歴を設計タンブル履歴に一致させる渦流比フィードバック制御の例を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態４の渦流比フィードバック制御において、総燃料噴射量を変更すること無く吹き分け比率を変更する例を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態５のシステムにおいて、ＥＣＵ５０が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンのフローチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態５で実行される、計測タンブル履歴を設計タンブル履歴に一致させる渦流比フィードバック制御の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２４】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための概念図である。図１に示すシステムは、内燃機関（以下、単にエンジンとも称する。）１０を備えている。内燃機関１０は、火花点火式の４ストロークエンジンである。好ましくは、所定の運転状態（機関負荷、エンジン回転数等）において均質リーン燃焼を実現可能なエンジンである。
【００２５】
図１には１つの気筒のみが描かれているが、車両用の内燃機関１０は、一般的に複数の気筒を備えている。各気筒には、その内部を往復運動するピストンが配置されている。各気筒のピストン上面からシリンダヘッドまでの空間は燃焼室１２を形成している。各気筒には、燃焼室１２内に燃料を直接噴射する直噴用の燃料噴射弁１４が配置されている。燃料として、例えばガソリンやアルコールが用いられる。各気筒には、燃焼室１２内の混合気に点火するための点火プラグ１６が配置されている。また、ピストンの往復運動は、クランク軸の回転運動に変換される。クランク軸の近傍には、クランクアングル、クランク角速度及びエンジン回転数を検出するためのクランクアングルセンサ１８が取り付けられている。
【００２６】
内燃機関１０には、空気を気筒内に取り込むための吸気通路２０と、排気ガスを気筒内から排出するための排気通路２２とが接続されている。吸気通路２０の入口近傍には、吸気通路２０に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ２４が取り付けられている。エアフローメータ２４の下流には、吸気通路２０を流れる空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ２６が配置されている。スロットルバルブ２６の近傍にはスロットルバルブ２６の開度に応じた信号を出力するスロットル開度センサ２８が取り付けられている。
【００２７】
吸気通路２０のスロットルバルブ２６下流は各気筒に分岐し、気筒毎の吸気ポート３０を形成している。各吸気ポート３０には気流制御弁３２が配置されている。気流制御弁３２は例えばタンブル流コントロールバルブであり、バルブを立てることによりバルブ開度を絞り、開口面積を小さくして気筒内のタンブル流を強めることができる。気流制御弁３２の下流には、単位時間あたりの空気量（流量）に応じた信号を出力する流量計３４が配置されている。流量計３４は気筒毎の吸気ポート３０に配置されているため気筒毎に流量を計測することができる。吸気ポート３０の下流端には、気筒内と吸気ポート３０との間を開閉する吸気バルブ３６が配置されている。なお、エンジン１０の各種部材は気筒内に渦流（図１の例ではタンブル流）を生じさせるように構成されている。
【００２８】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を更に備えている。ＥＣＵ５０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む記憶回路を備えた演算処理装置により構成されている。ＥＣＵ５０の入力部には、上述したクランクアングルセンサ１８、エアフローメータ２４、スロットル開度センサ２８、流量計３４の他、内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。
【００２９】
ＥＣＵ５０の出力部には、上述した燃料噴射弁１４、点火プラグ１６、スロットルバルブ２６、気流制御弁３２等の内燃機関１０の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、各種センサ出力に基づいて、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを駆動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。
【００３０】
［実施の形態１における特徴的制御］
（渦流比フィードバック制御：気流制御弁）
上述したように、気筒内の気流や圧縮上死点近傍の乱れにはサイクル間でばらつきが生じる。そこで、本実施形態のシステムでは、１サイクル内で、計測渦流比（実渦流比）を運転状態（機関負荷、エンジン回転数等）に応じた設計渦流比（目標渦流比）に一致させるように、計測渦流比と設計渦流比との差を気流制御弁３２の制御値にフィードバックする渦流比フィードバック制御を実行する。
【００３１】
渦流比フィードバック制御について図２乃至図５を用いて説明する。
図２は、渦流比（図２の例ではタンブル比）と流量係数との関係を示す図である。渦流比（タンブル比）は、ピストンが１往復する間に燃焼室１２内で気流（タンブル流）がどれだけ回転するかを無次元化した値である。また、流量係数は、通路を通過する空気の流量と通路の絞り量とに基づいて定まる。気筒毎の空気の流量は、吸気ポート３０に設けられた流量計３４の出力値から算出される。
【００３２】
タンブル比と流量係数とは強い相関関係があり、流量とバルブリフト量とに基づく流量係数から瞬時の（そのクランクアングルにおける）タンブル比を一意に定めることができる（図２）。これは、タンブル比は吸気ポート３０端部の流線の絞りによって決まるからである。具体的には、吸気バルブ３６のバルブリフト量の大きい状態ほど絞りは小さく、流量係数は大きくなる。一方、吸気バルブ３６のバルブリフト量が小さい状態ほど絞りは大きく、流量係数は小さくなる。シミュレーションや実験等に基づいて図２に示すようなタンブル比と流量係数との関係を定めた関係マップを用意しておくことで、流量係数に対応するタンブル比を取得することができる。図２の関係マップには、バルブリフト量が小さい状態ほど流量係数が小さくなり、流量係数が小さいほどタンブル比は大きくなるという傾向が示されている。
【００３３】
図３は、吸気・圧縮行程におけるタンブル比の変化（非定常タンブル比）を示すグラフである。図３のグラフは、図２に示す関係マップを用いて、クランクアングル毎に流量係数から得られる瞬時のタンブル比をプロットしたグラフである。図３において０°ＣＡは圧縮上死点を示し、３６０°ＣＡは吸気上死点を示している。
【００３４】
（渦流比フィードバック制御ルーチン：気流制御弁）
本実施形態のシステムにおいてＥＵＣ５０が実行する上記特性を活用した渦流比フィードバック制御ルーチンについて説明する。図４は、ＥＣＵ５０が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンのフローチャートである。渦流比フィードバック制御ルーチンは各サイクルにおいて気筒毎に実行される。ＥＣＵ５０には、図２に示すような流量係数とタンブル比との関係を定めた関係マップや、運転状態に応じた設計タンブル履歴が記憶されている。具体的には設計タンブル履歴として、クランクアングル毎の設計タンブル比が記憶されている。
【００３５】
まず、ＥＣＵ５０は、上述したように所定クランクアングルにおける流量計３４の出力値に基づく流量係数を求める（Ｓ１０）。所定クランクアングルは、吸気バルブ３６が開弁している期間中のクランクアングルである。ＥＣＵ５０は、上述の関係マップからＳ１０で求められた流量係数に対応する瞬時のタンブル比（現サイクルの吸気行程中の計測タンブル比）を取得する（Ｓ１１）。次に、ＥＣＵ５０は、運転状態に応じた設計タンブル履歴から上記所定クランクアングルに対応する設計タンブル比を取得し、計測タンブル比と設計タンブル比との差を算出する（Ｓ１２）。ＥＣＵ５０は、算出した差に応じて気流制御弁３２のフィードバック制御値を決定する（Ｓ１３）。具体的には、現サイクルの吸気行程中に取得した計測タンブル比が設計タンブル比よりも小さい場合には、現サイクルの吸気行程中に気流制御弁３２の弁開度を下げる（タンブル流コントロールバルブにおいてはバルブを立てる）方向に制御する制御値を決定する。一方、計測タンブル比が設計タンブル比よりも大きい場合には気流制御弁３２の弁開度を上げる方向に制御する制御値を決定する。制御値を決定後、ＥＣＵ５０は、Ｓ１３において設定された制御値に応じた制御信号を現サイクルの吸気行程中に気流制御弁３２に出力する（Ｓ１４）。その後、本ルーチンの処理は終了される。次サイクルにおいて再び本ルーチンは実行される。
【００３６】
上述した制御ルーチンによれば、１サイクルの吸気行程中において気筒毎に、計測タンブル比を設計タンブル比に一致させるように気流制御弁３２の弁開度を制御することができる。図５は、本実施形態のシステムにおける計測タンブル履歴を設計タンブル履歴に一致させる渦流比フィードバック制御の例を示す図である。図５には、運転状態に応じた設計タンブル履歴に比して計測タンブル比が小さい例が示されている。上述の渦流比フィードバック制御ルーチンにより、気流制御弁３２を立ててタンブル比を増大させることで、計測タンブル履歴（破線）を設計タンブル履歴（実線）まで回復させることができる。これにより、各気筒のサイクル間の気流パターン、乱れの変動を低減することができる。
【００３７】
（燃料噴射時期制御）
しかしながら、サイクル間で気流のばらつきが低減されるのはそのサイクルの渦流比フィードバック制御後であるため、制御前に噴射された燃料の噴霧形状（Ｖ角（水平方向に対するピストン方向への傾き）、広がり角、厚み角、貫徹力）にはばらつきが生じる。
【００３８】
図６は、気流のばらつきによる噴霧形状の変動について説明するための図である。図６の左図には、運転状態に応じて定められた想定タンブル流に、想定タイミングで燃料を噴射することで得られる想定噴霧形状の想定Ｖ角が示されている。しかし、気流のばらつきにより実タンブル比が想定タンブル比よりも小さい場合には、タンブル流による噴霧の押上げ力が小さいため、図６の右図に示すように、実Ｖ角が想定Ｖ角よりも大きくなる。その結果、点火プラグ１６周囲の気流パターンや燃料濃度が期待よりも悪化し、着火性が悪化するおそれがある。特に、均質リーン燃焼におけるリーン領域の拡大を図る上で改善が求められる。
【００３９】
そこで、本実施形態のシステムでは、燃料噴射時期の決定タイミングよりも前に、計測渦流比（実渦流比）と運転状態に応じた設計渦流比（目標渦流比）との差が所定値以上であると判定された場合に、燃料噴射時期をその運転状態に応じた通常燃料噴射時期よりも遅角することとした。
【００４０】
好ましくは、渦流比フィードバック制御において気流制御弁３２に制御信号を出力する時期（上記Ｓ１４）前に燃料噴射時期の決定タイミングがある場合、かつ、計測渦流比（実渦流比）と運転状態に応じた設計渦流比（目標渦流比）との差が所定値以上である場合に、気流制御弁３２に制御信号を出力する時期（上記Ｓ１４）後まで燃料噴射時期を遅角する。さらに好ましくは、気流制御弁３２に制御信号を出力してから（上記Ｓ１４）更に所定時間が経過してタンブル流が設計タンブル履歴まで回復すると予測される時期後まで燃料噴射時期を遅角する。
【００４１】
（燃料噴射時期制御ルーチン）
本実施形態のシステムにおいてＥＣＵ５０が実行する燃料噴射時期制御ルーチンについて説明する。図７は、ＥＣＵ５０が実行する燃料噴射時期制御ルーチンのフローチャートである。燃料噴射時期制御ルーチンは各サイクルにおいて気筒毎に実行され、上述した渦流比フィードバック制御ルーチンと並列に実行される。ＥＣＵ５０には、運転状態（機関負荷、エンジン回転数等）に応じた通常燃料噴射時期がマップ等に記憶されている。
【００４２】
まず、ＥＣＵ５０は、燃料噴射時期の決定タイミング前であるか否かを判定する（Ｓ１５）。決定タイミング後である場合には本ルーチンの処理は終了される。一方、決定タイミング前である場合には、ＥＣＵ５０は、上述したＳ１０〜Ｓ１２と同様の処理を実行して計測タンブル比と設計タンブル比との差を算出する。次に、ＥＣＵ５０は、その差の絶対値が所定値以上であるか否かを判定する（Ｓ１６）。所定値は、０よりも大きい値であり、シミュレーションや実験等に基づき計測タンブル比と設計タンブル比との差が噴霧形状に与える影響、例えば上述した想定Ｖ角に対する実Ｖ角のずれの許容範囲、を考慮して予め設定された値である。所定値未満である場合には本ルーチンの処理は終了される。所定値以上である場合には、燃料噴射時期を現運転状態に応じた通常燃料噴射時期よりも遅角する（Ｓ１７）。好ましくは、渦流比フィードバック制御ルーチンにおいて気流制御弁３２に制御信号を出力する時期（上記Ｓ１４）より前に燃料噴射時期の決定タイミングがある場合、かつ、計測タンブル比と運転状態に応じた設計タンブル比との差が所定値以上である場合に、気流制御弁３２に制御信号を出力する時期（上記Ｓ１４）より後まで燃料噴射時期を遅角する。さらに好ましくは、気流制御弁３２に制御信号を出力してから（上記Ｓ１４）更に所定時間が経過してタンブル流が設計タンブル履歴まで回復すると予測される時期より後まで燃料噴射時期を遅角する。
【００４３】
上述した制御ルーチンによれば、１サイクルの吸気行程中において気筒毎に、渦流比フィードバック制御によりタンブル比を設計値まで回復させてから、より多くの燃料を噴射することができる。図８は、本実施形態のシステムにおける燃料噴射時期制御の例を示す図である。図８には、運転状態に応じた設計タンブル履歴に比して計測タンブル比が小さい例が示されている。上述の渦流比フィードバック制御ルーチンにより、気流制御弁を立てて計測タンブル履歴（破線）を設計タンブル履歴（実線）まで回復させると共に、燃料噴射時期をタンブル回復後まで遅角させている。燃料噴射時期をタンブル回復後まで遅らせることで、噴霧形状を想定噴霧形状に近づけることができ、着火性を高めることができる。
【００４４】
（変形例）
ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、渦流比としてタンブル比を用いることとしているが、スワール比を用いることとしてもよい。この場合、気流制御弁３２はスワール流コントロールバルブであり、バルブ開度を絞ることによりスワール流を強めることができる。この点については以下の実施の形態においても同様である。
【００４５】
また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、図２の関係マップに示す流量係数とタンブル比（渦流比）との関係を用いて制御を実行しているが、これに限定されるものではない。例えば、流量係数に代えて流量計３４の出力値から算出される流量を用いてもよい。また、タンブル比に代えてこれに相当する気流の強さや回転する気流の速さを用いてもよい。これらの点については以下の実施の形態においても同様である。
【００４６】
尚、上述した実施の形態１においては、燃料噴射弁１４が前記第１の発明における「燃料噴射手段」に、気流制御弁３２が前記第１の発明における「渦流制御手段」に、気流制御弁３２が前記第３の発明における「タンブル流コントロールバルブ」又は「スワール流コントロールバルブ」に、流量計３４が前記第１の発明における「流量計」に、それぞれ相当している。
また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記Ｓ１１の処理を実行することにより前記第１の発明における「実渦流比取得手段」が、上記Ｓ１２乃至Ｓ１４の処理を実行することにより前記第１の発明における「渦流比フィードバック制御手段」が、上記燃料噴射時期制御ルーチンを実行することにより前記第１の発明及び第２の発明における「燃料噴射時期遅角制御手段」それぞれ実現されている。
【００４７】
実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
次に、図１０〜図１２を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは図９に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図１０のルーチンを実行させることで実現することができる。
【００４８】
図９は、本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための概念図である。図９に示すシステム構成は、図１に示す気流制御弁３２に代えて、可変リフト機構５２が設けられている点を除き、図１に示すシステム構成と同様である。図１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図９に示す可変リフト機構５２は、少なくとも吸気バルブ３６のバルブリフト量を変更することができる。バルブリフト量を変更する手法としては、バルブリフト量の異なる複数のカムを切り替える手法等が公知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４９】
［実施の形態２における特徴的制御］
（渦流比フィードバック制御：バルブリフト量）
上述した実施の形態１では、サイクル間の気流のばらつきに対して、計測渦流比と設計渦流比に一致させるように、計測渦流比と設計渦流比との差を気流制御弁３２の制御値にフィードバックする渦流比フィードバック制御を実現している。これに対して、実施の形態２では、気流制御弁３２に代えて吸気バルブ３６のバルブリフト量を可変制御することにより渦流比フィードバック制御を実現する点に特徴を有している。
【００５０】
（渦流比フィードバック制御ルーチン：バルブリフト量）
本実施形態のシステムにおいてＥＵＣ５０が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンについて説明する。図１０は、ＥＣＵ５０が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンのフローチャートである。渦流比フィードバック制御ルーチンは各サイクルにおいて気筒毎に実行される。ＥＣＵ５０には、実施の形態１と同様に、図２に示すような流量係数とタンブル比との関係を定めた関係マップや、運転状態に応じた設計タンブル履歴が記憶されている。
【００５１】
まず、ＥＣＵ５０は、上述したように所定クランクアングルにおける流量計３４の出力値に基づく流量係数を求める（Ｓ１０）。所定クランクアングルは、吸気バルブ３６が開弁している期間中のクランクアングルである。ＥＣＵ５０は、上述の関係マップからＳ１０で求められた流量係数に対応する瞬時のタンブル比（現サイクルの吸気行程中の計測タンブル比）を取得する（Ｓ１１）。次に、ＥＣＵ５０は、運転状態に応じた設計タンブル履歴から上記所定クランクアングルに対応する設計タンブル比を取得し、計測タンブル比と設計タンブル比との差を算出する（Ｓ１２）。ＥＣＵ５０は、算出した差に応じて吸気バルブ３６の最大バルブリフト量のフィードバック制御値を決定する（Ｓ２３）。具体的には、現サイクルの吸気行程中に取得した計測タンブル比が設計タンブル比よりも小さい場合には、現サイクルの吸気行程中に吸気バルブ３６の最大バルブリフト量を小さくする方向に制御する可変リフト機構５２の制御値を決定する。一方、計測タンブル比が設計タンブル比よりも大きい場合には吸気バルブ３６の最大バルブリフト量を大きくする方向に制御する可変リフト機構５２の制御値を決定する。制御値を決定後、ＥＣＵ５０は、Ｓ２３において設定された制御値に応じた制御信号を現サイクルの吸気行程中に可変リフト機構５２に出力する（Ｓ２４）。その後、本ルーチンの処理は終了される。次サイクルにおいて再び本ルーチンは実行される。
【００５２】
上述した制御ルーチンによれば、１サイクルの吸気行程中において気筒毎に、計測タンブル比を設計タンブル比に一致させるように吸気バルブ３６の最大バルブリフト量を制御することができる。図１１は、本実施形態のシステムにおける計測タンブル履歴を設計タンブル履歴に一致させる渦流比フィードバック制御の例を示す図である。図１１には、運転状態に応じた設計タンブル履歴に比して計測タンブル比が小さい例が示されている。上述の渦流比フィードバック制御ルーチンにより、図１２に示すように吸気バルブ３６の最大バルブリフト量を小さくし、タンブル比を増大させることで、図１１に示すように、計測タンブル履歴（破線）を設計タンブル履歴（実線）まで回復させることができる。これにより、各気筒のサイクル間の気流パターン、乱れの変動を低減することができる。
【００５３】
燃料噴射時期制御に関しては、上述した実施の形態２の渦流比フィードバック制御に適合させる点を除き実施の形態１と同様であるためその説明を省略する。なお、以下の実施の形態についても同様である。燃料噴射時期制御によれば、実施の形態１と同様に、燃料噴射時期をタンブル回復後まで遅らせることで、噴霧形状を想定噴霧形状に近づけることができ、着火性を高めることができる。
【００５４】
尚、上述した実施の形態２においては、燃料噴射弁１４が前記第１の発明における「燃料噴射手段」に、吸気バルブ３６及び可変リフト機構５２が前記第３の発明における「可変動弁装置」に、流量計３４が前記第１の発明における「流量計」に、それぞれ相当している。
また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記Ｓ１１の処理を実行することにより前記第１の発明における「実渦流比取得手段」が、上記Ｓ１２、Ｓ２３、Ｓ２４の処理を実行することにより前記第１の発明における「渦流比フィードバック制御手段」が、上記燃料噴射時期制御ルーチンを実行することにより前記第１の発明及び第２の発明における「燃料噴射時期遅角制御手段」それぞれ実現されている。
【００５５】
実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
次に、図１３及び図１５を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは図１又は図９に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図１３のルーチンを実施させることで実現することができる。なお、燃料噴射弁１４には図示省略する燃料ポンプが接続されており、ＥＣＵ５０は、燃料ポンプに出力する制御値（信号）を変更して燃料噴射弁１４に供給する燃圧を変更することができる。
【００５６】
［実施の形態３における特徴的制御］
（渦流比フィードバック制御：噴射燃圧制御）
本実施形態のシステムでは、渦流比フィードバック制御に燃料噴射弁１４に供給される燃料の燃圧制御を用いる点に特徴を有している。
なお、以下の本実施形態の説明においては、実施の形態１又は実施の形態２の構成を前提として説明するが、気流制御弁３２や可変リフト機構５２が備わっていないシステムにも本実施形態の特徴的制御は適用可能である。
【００５７】
本実施形態では、筒内の乱れは、燃料噴射の噴流活用（燃料の噴射力による気流促進）によりタンブル流を強めることができることに着目して、渦流比フィードバック制御を実現する。具体的には、流量計３４の出力値に基づいて算出された計測渦流比が運転状態に応じた設計渦流比よりも小さい場合に、その運転状態に応じた通常燃圧よりも高い燃圧で燃料を噴射する。燃圧を高めることで、燃料の噴射力による気流促進を図ることができる。さらに、燃料噴射期間中において、計測渦流比が設計渦流比まで回復した後は、通常燃圧に戻す。必要な期間だけ燃圧を高めることで、燃料ポンプの損失を最低限に抑えることができる。
【００５８】
（渦流比フィードバック制御ルーチン：噴射燃圧制御）
本実施形態のシステムにおいてＥＵＣ５０が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンについて説明する。図１３は、ＥＣＵ５０が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンのフローチャートである。渦流比フィードバック制御ルーチンは各サイクルにおいて気筒毎に実行される。なお、実施の形態１又は２における渦流比フィードバック制御ルーチン及び燃料噴射時期制御ルーチンと共に実行してもよい。ＥＣＵ５０には、実施の形態１と同様に、図２に示すような流量係数とタンブル比との関係を定めた関係マップや、運転状態に応じた設計タンブル履歴が記憶されている。また、ＥＣＵ５０には、運転状態（エンジン回転数、噴射量、噴射時間）に応じた通常燃圧を定めた燃圧マップが記憶されている。
【００５９】
まず、ＥＣＵ５０は、燃料噴射時期の決定タイミング前であるか否かを判定する（Ｓ３０）。決定タイミング後である場合には本ルーチンの処理は終了される。一方、決定タイミング前である場合には、ＥＣＵ５０は、上述したように所定クランクアングルにおける流量計３４の出力値に基づく流量係数を求める（Ｓ１０）。所定クランクアングルは、吸気バルブ３６が開弁している期間中のクランクアングルである。ＥＣＵ５０は、上述の関係マップからＳ１０で求められた流量係数に対応する瞬時のタンブル比（現サイクルの吸気行程中の計測タンブル比）を取得する（Ｓ１１）。次に、ＥＣＵ５０は、運転状態に応じた設計タンブル履歴から上記所定クランクアングルに対応する設計タンブル比を取得し、計測タンブル比と設計タンブル比との差を算出する（Ｓ１２）。ＥＣＵ５０は、算出した差に応じて上述した燃料ポンプの制御値を設定する（Ｓ３３）。具体的には、現サイクルの吸気行程中に取得した計測タンブル比が設計タンブル比よりも小さい場合には、現サイクルの吸気行程中に現運転状態に応じた通常燃圧よりも燃圧を高める制御値を設定する。一方、計測タンブル比が設計タンブル比よりも大きい場合には、現運転状態に応じた通常燃圧よりも燃圧を低める制御値を設定する。制御値を設定後、ＥＣＵ５０は、Ｓ３３において設定された制御値に応じた制御信号を現サイクルの吸気行程中に燃圧ポンプに出力する（Ｓ３４）。その後、設定された燃料噴射時期に合わせて燃料噴射弁１４は燃料を噴射する（Ｓ３５）。その後、ＥＣＵ５０は、上記Ｓ１０〜Ｓ１１と同様の処理により、現サイクルの所定のクランクアングル（例えば数度）毎に、燃料噴射期間中の計測タンブル比を取得する（Ｓ３６）。燃料噴射期間中に計測された計測タンブル比が設計タンブル比まで回復しているか否かを判定する（Ｓ３７）。例えば、差が所定値内にある場合には回復していると判定する。計測タンブル比が設計タンブル比まで回復している場合には、現サイクルの燃料噴射が終了する前に燃圧を通常燃圧に戻すべく、通常燃圧に応じた制御信号を燃料ポンプに出力する（Ｓ３８）。その後、本ルーチンの処理は終了され、次サイクルにおいて再び本ルーチンは実行される。なお、Ｓ３７において計測タンブル比が設計タンブル比まで回復していない場合は、燃料噴射期間中はＳ３６に戻り処理を継続する。
【００６０】
上述した制御ルーチンによれば、１サイクルの間に気筒毎に、計測タンブル比を設計タンブル比に一致させるように燃料噴射弁１４に供給する燃圧を制御することができる。図１４は、本実施形態のシステムにおける計測タンブル履歴を設計タンブル履歴に一致させる渦流比フィードバック制御の例を示す図である。図１４には、運転状態に応じた設計タンブル履歴に比して計測タンブル比が小さい例が示されている。上述の渦流比フィードバック制御ルーチンにより、図１５に示すように高燃圧での燃料噴射を行い、タンブル比を高めることで、図１４に示すように計測タンブル履歴（破線）を設計タンブル履歴（実線）まで回復させることができる。
【００６１】
さらに、上述した制御ルーチンによれば、燃料噴射期間中に計測渦流比が設計渦流比まで回復した後は、通常燃圧に戻すことで、必要な期間だけ燃圧を高めて燃料ポンプの損失を最低限に抑えることができる。
【００６２】
尚、上述した実施の形態３においては、上述の燃料ポンプが前記第４及び第５の発明における「燃圧変更手段」に相当している。また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記Ｓ３３〜Ｓ３８の処理を実行することにより前記第４及び第５の発明における「燃圧制御手段」が実現されている。
【００６３】
実施の形態４．
［実施の形態４のシステム構成］
次に、図１６〜図１９を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは図１６に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図１７のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００６４】
図１６は、本発明の実施の形態４のシステム構成を説明するための概念図である。図１６に示すシステム構成は、直噴用の燃料噴射弁１４に加えて、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射用の燃料噴射弁１５を備えている。なお、図１６に示すシステムには含まれていないが、図１に示す気流制御弁３２と図９に示す可変リフト機構５２を備えるシステムであってもよい。図１６に示すその他の構成については図１又は図９と同様であるため、同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００６５】
実施の形態４のシステムでは、リーン燃焼時に、乱れ増速効果と気化熱効果を狙える直噴と、高均質化が狙えるポート噴射とによる燃料の吹き分けを行なっている。ＥＣＵ５０には、例えば、運転状態（機関負荷、エンジン回転数等）に応じた総燃料噴射量と通常の吹き分け比率が燃料噴射マップに記憶されており、通常（以下、通常モードともいう）は燃料噴射マップを用いて運転状態に応じた総燃料噴射量と通常の吹き分け比率が設定される。
【００６６】
［実施の形態４における特徴的制御］
（渦流比フィードバック制御：燃料吹き分け比率制御）
上述した実施の形態３では、サイクル間の気流のばらつきに対して、計測渦流比と設計渦流比に一致させるように、計測渦流比と設計渦流比との差を、燃料噴射弁１４に供給される燃圧（燃料ポンプの制御値）にフィードバックする渦流比フィードバック制御を実現している。これに対して、実施の形態４では、燃圧に代えて直噴用の燃料噴射弁１４とポート噴射用の燃料噴射弁１５とによる吹き分け比率を可変制御することにより渦流比フィードバック制御を実現する点に特徴を有している。
【００６７】
（渦流比フィードバック制御ルーチン：燃料吹き分け比率制御）
本実施形態のシステムにおいてＥＵＣ５０が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンについて説明する。図１７は、ＥＣＵ５０が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンのフローチャートである。渦流比フィードバック制御ルーチンは、燃料噴射弁１４と１５の吸気同期噴射により燃料を供給する場合に各サイクルにおいて気筒毎に実行される。また、実施の形態１乃至３における渦流比フィードバック制御ルーチン及び燃料噴射時期制御ルーチンと共に実行してもよい。ＥＣＵ５０には、実施の形態１と同様に、図２に示すような流量係数とタンブル比との関係を定めた関係マップ、運転状態に応じた設計タンブル履歴が記憶されている、また、ＥＣＵ５０には上述した燃料噴射マップが記憶されている。
【００６８】
まず、ＥＣＵ５０は、燃料噴射時期の決定タイミング前であるか否かを判定する（Ｓ４０）。決定タイミング後である場合には本ルーチンの処理は終了される。一方、決定タイミング前である場合には、ＥＣＵ５０は、上述したように所定クランクアングルにおける流量計３４の出力値に基づく流量係数を求める（Ｓ１０）。所定クランクアングルは、吸気バルブ３６が開弁している期間中のクランクアングルである。ＥＣＵ５０は、上述の関係マップからＳ１０で求められた流量係数に対応する瞬時のタンブル比（現サイクルの吸気行程中の計測タンブル比）を取得する（Ｓ１１）。次に、ＥＣＵ５０は、運転状態に応じた設計タンブル履歴から上記所定クランクアングルに対応する設計タンブル比を取得し、計測タンブル比と設計タンブル比との差を算出する（Ｓ１２）。ＥＣＵ５０は、燃料噴射マップから運転状態に応じた総燃料噴射量と吹き分け比率を取得する（Ｓ４３）。ＥＣＵ５０は、Ｓ４３で取得した通常モードの吹き分け比率を、Ｓ１２で算出した差に応じて変更して、燃料噴射弁１４、１５の吹き分け比率を決定する（Ｓ４４）。具体的には、現サイクルの吸気行程中に取得した計測タンブル比が設計タンブル比よりも小さい場合には、現サイクルの直噴用の燃料噴射弁１４から噴射する燃料の吹き分け比率を、通常の吹き分け比率よりも高く設定する。一方、計測タンブル比が設計タンブル比よりも大きい場合には、直噴用の燃料噴射弁１４から噴射する燃料の吹き分け比率を、通常の吹き分け比率よりも低く設定する。ＥＣＵ５０は、設定された吹き分け比率に基づく制御信号を現サイクルの吸気行程中に燃料噴射弁１４、１５に出力し、燃料噴射弁１４、１５は制御信号に応じて燃料を噴射する（Ｓ４５）。その後、ＥＣＵ５０は、上記Ｓ１０〜Ｓ１１と同様の処理により、現サイクルの所定のクランクアングル（例えば数度）毎に、燃料噴射期間中の計測タンブル比を取得する（Ｓ４６）。燃料噴射期間中に計測された計測タンブル比が設計タンブル比まで回復しているか否かを判定する（Ｓ４７）。例えば差が所定値内にある場合には回復していると判定する。計測タンブル比が設計タンブル比まで回復している場合には、現サイクルの燃料噴射が終了する前に吹き分け比率を通常の吹き分け比率に再設定する（Ｓ４８）。その後、再設定された吹き分け比率に応じて燃料噴射弁１４、１５から残りの燃料が噴射される（Ｓ４９）。その後、本ルーチンの処理は終了され、次サイクルにおいて再び本ルーチンは実行される。なお、Ｓ４７において計測タンブル比が設計タンブル比まで回復していない場合は、燃料噴射期間中はＳ４６に戻り処理を継続する。
【００６９】
上述した制御ルーチンによれば、燃料噴射弁１４と１５の吸気同期噴射により燃料を供給する場合において、１サイクルの間に気筒毎に、計測タンブル比を設計タンブル比に一致させるように吹き分け率を制御することができる。図１８は、本実施形態のシステムにおける計測タンブル履歴を設計タンブル履歴に一致させる渦流比フィードバック制御の例を示す図である。図１８には、運転状態に応じた設計タンブル履歴に比して計測タンブル比が小さい例が示されている。上述の渦流比フィードバック制御ルーチンにより、図１９に示すように総燃料噴射量を変更すること無く吹き分け比率を変更して、タンブル比を高めることで、図１８に示すように計測タンブル履歴（破線）を設計タンブル履歴（実線）まで回復させることができる。
【００７０】
さらに、上述した制御ルーチンによれば、燃料噴射期間中に計測渦流比が設計渦流比まで回復した後は、通常の吹き分け比率に戻すことで、必要な期間だけ吹き分け比率を変更して不均質化を最低限に抑えることができる。
【００７１】
尚、上述した実施の形態４においては、直噴用の燃料噴射弁１４が前記第６及び第７の発明における「直噴噴射弁」に、ポート噴射用の燃料噴射弁１５が前記第６及び第７の発明における「ポート噴射弁」に、それぞれ相当している。また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記Ｓ４３〜Ｓ４９の処理を実行することにより前記第６及び第７の発明における「吹き分け比率制御手段」が実現されている。
【００７２】
実施の形態５．
［実施の形態５のシステム構成］
次に、図２０及び図２１を参照して本発明の実施の形態５について説明する。本実施形態のシステムは図１、図９又は図１６に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図２０のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００７３】
［実施の形態５における特徴的制御］
（渦流比フィードバック制御：噴射回数制御）
上述した実施の形態３では、計測渦流比と設計渦流比との差を燃料噴射弁１４に供給される燃圧（燃料ポンプの制御値）にフィードバックし、実施の形態４では、その差を直噴用の燃料噴射弁１４とポート噴射用の燃料噴射弁１５との吹き分け比率にフィードバックすることで、渦流比フィードバック制御を実現している。これに対して、実施の形態５では、燃料噴射弁１４による噴射回数を可変制御することにより渦流比フィードバック制御を実現する点に特徴を有している。
なお、以下の本実施形態の説明においては、実施の形態１乃至４に示すシステムを前提として説明するが、気流制御弁３２や可変リフト機構５２やポート噴射用の燃料噴射弁１５が備わっていないシステムにも本実施形態の特徴的制御は適用可能である。
【００７４】
本実施形態では、噴流による乱れ増速は噴射回数が多いほど強いことに着目して、渦流比フィードバック制御を実現する。具体的には、複数回噴射が行われるエンジンにおいて、流量計３４の出力値に基づいて算出された計測渦流比が運転状態に応じた設計渦流比よりも小さい場合に、直噴の噴射回数をその運転状態に応じた通常噴射回数よりも増やす。噴射回数を増やすことで、噴流効果が増し、計測渦流比を設計渦流比まで回復させることができる。
【００７５】
（渦流比フィードバック制御ルーチン：噴射回数制御）
本実施形態のシステムにおいてＥＵＣ５０が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンについて説明する。図２０は、ＥＣＵ５０が実行する渦流比フィードバック制御ルーチンのフローチャートである。渦流比フィードバック制御ルーチンは、各サイクルにおいて気筒毎に実行される。なお、実施の形態１乃至４における渦流比フィードバック制御ルーチン及び燃料噴射時期制御ルーチンと共に実行してもよい。ＥＣＵ５０には、実施の形態１と同様に、図２に示すような流量係数とタンブル比との関係を定めた関係マップ、運転状態に応じた設計タンブル履歴が記憶されている。また、ＥＣＵ５０には、運転状態（機関負荷、エンジン回転数等）に応じた総燃料噴射量と、総燃料噴射量を何回に分けて直噴するかを定めた通常噴射回数とを定めた噴射回数マップが記憶されており、通常（以下、通常モードともいう）は噴射回数マップを用いて運転状態に応じた総燃料噴射量と通常噴射回数が設定される。
【００７６】
まず、ＥＣＵ５０は、燃料噴射時期の決定タイミング前であるか否かを判定する（Ｓ５０）。決定タイミング後である場合は本ルーチンの処理は終了される。一方、決定タイミング前である場合には、ＥＣＵ５０は、上述したように所定クランクアングルにおける流量計３４の出力値に基づく流量係数を求める（Ｓ１０）。所定クランクアングルは、吸気バルブ３６が開弁している期間中のクランクアングルである。ＥＣＵ５０は、上述の関係マップからＳ１０で求められた流量係数に対応する瞬時のタンブル比（現サイクルの吸気行程中の計測タンブル比）を取得する（Ｓ１１）。次に、ＥＣＵ５０は、運転状態に応じた設計タンブル履歴から上記所定クランクアングルに対応する設計タンブル比を取得し、計測タンブル比と設計タンブル比との差を算出する（Ｓ１２）。ＥＣＵ５０は、運転状態に応じた噴射回数マップから運転状態に応じた総燃料噴射量と通常噴射回数を取得する（Ｓ５３）。ＥＣＵ５０は、Ｓ５３で取得した通常噴射回数を、Ｓ１２で算出した差に応じて変更して、燃料噴射弁１４の噴射回数を決定する（Ｓ５４）。具体的には、現サイクルの吸気行程中に取得した計測タンブル比が設計タンブル比よりも小さい場合には、現サイクルの噴射回数を通常噴射回数よりも多く設定する。一方、計測タンブル比が設計タンブル比よりも大きい場合には、噴射回数を通常噴射回数よりも少なく設定する。ＥＣＵ５０は、設定された噴射回数に基づく制御信号を現サイクルの吸気行程中に燃料噴射弁１４に出力し、燃料噴射弁１４は制御信号に応じて燃料を噴射する（Ｓ５５）。その後、本ルーチンの処理は終了され、次サイクルにおいて再び本ルーチンは実行される。
【００７７】
上述した制御ルーチンによれば、１サイクルの間に気筒毎に、計測タンブル比を設計タンブル比に一致させるように燃料噴射弁１４の噴射回数を制御することができる。図２１は、本実施形態のシステムにおける計測タンブル履歴を設計タンブル履歴に一致させる渦流比フィードバック制御の例を示す図である。図２１の上図は計測タンブル比と設計タンブル比が一致する場合の通常噴射回数を示している。図２１の下図のように計測タンブル比が設計タンブル比を下回った場合には、上述の渦流比フィードバック制御ルーチンにより、噴射回数を増やして噴流による乱れ増速を強めることで、図２１に示すように計測タンブル履歴（破線）を設計タンブル履歴（実線）まで回復させることができる。
【００７８】
尚、上述した実施の形態５においては、直噴用の燃料噴射弁１４が前記第８及び第９の発明における「燃料噴射手段」に相当している。また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記Ｓ５３〜Ｓ５５の処理を実行することにより前記第８及び第９の発明における「噴射回数制御手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００７９】
１０  内燃機関（エンジン）
１２  燃焼室
１４  直噴用の燃料噴射弁
１５  ポート噴射用の燃料噴射弁
１６  点火プラグ
１８  クランクアングルセンサ
２０  吸気通路
２２  排気通路
２４  エアフローメータ
２６  スロットルバルブ
２８  スロットル開度センサ
３０  吸気ポート
３２  気流制御弁
３４  流量計
３６  吸気バルブ
５０  ＥＣＵ
５２  可変リフト機構
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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