(57)【要約】  筒内直噴式内燃機関を、１燃焼サイクル中に燃料を複数回に分割して噴射する多段噴射の噴射回数を運転領域に応じて切り替えて実行するよう制御する。そして、燃料タンクで発生する燃料蒸気を気化燃料として前記内燃機関に供給し、内燃機関に供給される気化燃料量が多い場合は、多くない超えない場合に比べて多段噴射の噴射回数の多い運転領域を狭くするよう制御する。
2017122328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１燃焼サイクル中に燃料を複数回に分割して噴射可能な多段噴射の噴射回数を運転領域に応じて切り替えて実行する筒内直噴式内燃機関の制御方法において、
燃料タンクで発生する燃料蒸気を気化燃料として前記内燃機関に供給し、
前記内燃機関に供給される気化燃料量が多い場合は、多くない場合に比べて前記多段噴射の噴射回数が多い運転領域を狭くする筒内直噴式内燃機関の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の筒内直噴式内燃機関の制御方法において、
前記運転領域は、予め噴射回数の異なる複数の領域に分割されており、前記複数の領域のそれぞれの噴射回数を減少させることで前記多段噴射の噴射回数が多い運転領域を狭くする筒内直噴式内燃機関の制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の筒内直噴式内燃機関の制御方法において、
前記運転領域は、予め噴射回数の異なる複数の領域に分割されており、前記複数の領域をそれぞれ縮小することで前記多段噴射の噴射回数の多い運転領域を狭くする筒内直噴式内燃機関の制御方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の筒内直噴式内燃機関の制御方法において、
前記気化燃料量が所定の閾値を超えた場合に前記気化燃料量が多いと判断し、
前記閾値は、前記多段噴射の噴射回数を変更せずに前記気化燃料量に応じて燃料噴射量を補正した後の各噴射の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅となる気化燃料量である筒内直噴式内燃機関の制御方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の筒内直噴式内燃機関の制御方法において、
燃焼室温度が所定温度より低い低温状態である場合には、前記所定温度以上の場合に比べて、前記多段噴射の噴射回数が多い運転領域における多段噴射回数を増大させる筒内直噴式内燃機関の制御方法。
【請求項６】
燃料タンクで発生する燃料蒸気を気化燃料として前記内燃機関に供給する気化燃料処理装置と、
１燃焼サイクル中に燃料を複数回に分割して噴射可能な多段噴射の噴射回数を運転領域に応じて切り替えて実行する制御部と、
を有する筒内直噴式内燃機関の制御装置において、
前記制御部は、前記内燃機関に供給される気化燃料量が多い場合は、多くない場合に比べて前記多段噴射の噴射回数が多い運転領域を狭くする筒内直噴式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、筒内直噴式内燃機関の燃料噴射制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関システムは、燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸着させるためのキャニスタを備える。キャニスタに吸着した蒸発燃料は、内燃機関の運転中に吸気通路で発達する吸入負圧を利用してキャニスタから離脱させられて、吸入空気と共に内燃機関に供給されて燃焼処理される（以下、この処理をパージ処理という）。【０００３】
キャニスタから離脱した蒸発燃料が内燃機関に吸入されると、その分、空燃比はリッチ化する。このため、エミッションの悪化等を抑制するために、パージ処理中は供給される蒸発燃料量（以下、パージ量ともいう）に応じて燃料噴射量を減量補正する必要がある。【０００４】
ところで、１燃焼サイクル中に複数回に分割して燃料を噴射する、いわゆる多段噴射を行う場合には、減量補正することによって、１回当たりの噴射パルス幅が安定した燃料噴射が可能な最小のパルス幅（以下、最小パルス幅といもいう）よりも小さくなってしまうことがある。この点に鑑み、ＪＰ４４９１３８７Ｂでは、多段噴射のいずれの噴射パルス幅も最小パルス幅を下回ることがないように、パージ量に制限を設けることが開示されている。
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、上記文献のようにパージ量に制限を設けると、キャニスタに吸着した蒸発燃料を処理し切れなくなって、蒸発燃料が大気に放出されるおそれがある。
【０００６】
そこで本発明では、パージ量に上記文献のような制限を設けることなく、安定した燃料噴射を可能にすることを目的とする。
【０００７】
本発明のある態様によれば、１燃焼サイクル中に燃料を複数回に分割して噴射する多段噴射と、１燃焼サイクル中に燃料を１回噴射する単段噴射と、を運転領域に応じて切り替えて実行する筒内直噴式内燃機関の制御方法が提供される。この制御方法においては、燃料タンクで発生する燃料蒸気を気化燃料として内燃機関に供給し、内燃機関に供給される気化燃料量が所定の閾値を超えた場合は、超えない場合に比べて多段噴射を実行する運転領域を狭くする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、筒内直噴式内燃機関の概略構成図である。
【図２】図２は、多段噴射制御のブロック図である。
【図３】図３は、多段噴射マップの一例である。
【図４】図４は、多段噴射領域を狭めた場合の多段噴射マップの例である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る多段噴射制御のフローチャートである。
【図６】図６は、多段噴射制御を実行した場合のタイミングチャートである。
【図７】図７は、パージ分担率とＰＮとの関係を示す図である。
【図８】図８は、多段噴射領域を狭めた場合の多段噴射マップの変形例である。
【図９】図９は、多段噴射領域を狭めた場合の多段噴射マップの他の変形例である。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係る多段噴射制御のフローチャートである。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る多段噴射制御のフローチャートである。
【図１２】図１２は、第３実施形態に係る多段噴射制御のフローチャートの他の例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態を適用する筒内直噴式内燃機関（以下、「エンジン」ともいう）１の概略構成図である。なお、図１は一の気筒について示しているが、本実施形態は多気筒エンジンにも適用可能である。
【００１１】
エンジン１のシリンダブロック１Ｂはシリンダ２を備える。シリンダ２にはピストン３が往復動可能に収められている。ピストン３は図示しないクランクシャフトと連結されており、クランクシャフトが回転することにより往復動する。
【００１２】
エンジン１のシリンダヘッド１Ａは凹状の燃焼室１１を備える。燃焼室１１は、いわゆるペントルーフ型に構成されており、吸気側の傾斜面には一対の吸気バルブ６が、排気側の傾斜面には一対の排気バルブ７がそれぞれ配置されている。そして、これら一対の吸気バルブ６及び一対の排気バルブ７に囲まれた燃焼室１１の略中心位置に、点火プラグ８がシリンダ２の軸線に沿うように配置されている。
【００１３】
また、シリンダヘッド１Ａの、一対の吸気バルブ６に挟まれた位置には、燃料噴射弁９が燃焼室１１に臨むように配置されている。燃料噴射弁９には、燃料タンク２０から低圧燃料ポンプ２１及び高圧燃料ポンプ２２を介して燃料が供給される。
【００１４】
排気通路５の排気流れ下流側には、エンジン１の排気ガスを浄化するための排気浄化触媒が介装されている。排気浄化触媒は、例えば三元触媒である。
【００１５】
また、エンジン１は、燃料タンク２０で発生する蒸発燃料を処理するためのキャニスタ２４を備える。キャニスタ２４は、燃料タンク２０とベーパ通路２３を介して接続されており、スロットルバルブ１２より下流の吸気通路４とパージ通路２５を介して接続されている。パージ通路２５には、パージ通路２５の流路面積を調整するパージバルブ２６が介装されている。また、キャニスタ２４は、大気通路２７を介して大気と連通している。
【００１６】
燃料タンク２０で発生した蒸発燃料は、ベーパ通路２３を通ってキャニスタ２４に流入し、キャニスタ２４の活性炭に吸着する。活性炭に吸着した蒸発燃料は、パージバルブ２６が開弁して吸入負圧によって大気通路２７からキャニスタ２４に空気が導入されると、活性炭から脱離する。脱離した蒸発燃料は吸気通路４を流れる吸入空気とともにシリンダ２へ流入し、燃焼処理される（以下、この処理をパージ処理という）。パージバルブ２６の開閉は後述するコントローラ１００が制御する。
【００１７】
エンジン１の燃料噴射量、燃料噴射タイミング、及び点火タイミング等は、コントローラ１００によりエンジン１の運転状態に応じて制御される。これらの制御を実行するために、エンジン１はクランクシャフト角度センサ、冷却水温センサ、吸入空気量を検出するエアフローメータ等の各種検出装置を備える。なお、コントローラ１００は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ１００を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
【００１８】
三元触媒は、排気ガスが理論空燃比の場合に最大の浄化性能を発揮する。そこで、コントローラ１００は、排気ガスの空燃比を理論空燃比に近づけるように燃料噴射量をフィードバック制御する、いわゆる空燃比フィードバック制御を実行する。
【００１９】
また、コントローラ１００は、パージ処理のための目標パージ率を設定し、その目標パージ率を実現するようにパージバルブ２６の開閉制御を実行する。なお、パージ率とは、吸入空気流量に対するパージ流量の比率である。パージ流量とは、パージ通路２５から吸気通路４へ流入するパージガス（蒸発燃料及び空気）の流量である。また、目標パージ率は、エンジン１の燃焼安定性や排気エミッションを悪化させない範囲で設定する。
【００２０】
パージ処理中は、パージガス中の燃料及び空気がエンジン１に供給されることになるので、コントローラ１００は、エンジン１の空燃比変動を抑制するためにパージ率に応じて燃料噴射量を補正する。
【００２１】
このため、コントローラ１００は、キャニスタ２４からの脱離燃料量を推定し、この脱離燃料量、目標パージ率、及び吸入空気質量に基づいてパージ分補正係数ＦＨＯＳを算出する。そして、運転状態に基づいて定まる要求噴射パルス幅Ｔｐをパージ分補正係数ＦＨＯＳで補正する。脱離燃料量の推定は、公知の手法により行う。例えば特開２００７−３０９１２２号公報に開示されているように、キャニスタ２４に吸着する燃料量Ｙと活性炭温度Ｔとを演算し、これらに基づいてパージ流量に応じた脱離量を演算により推定する。
【００２２】
このようにすることで、パージ処理による排気空燃比への影響はパージ分補正係数ＦＨＯＳが補償することになり、空燃比フィードバック補正係数αはパージがないのと同じ動きをする。したがって、空燃比フィードバック補正係数αはパージによる外乱に対する影響を考慮しなくてよい。
【００２３】
ところで、筒内直噴式のエンジン１においては、ＰＮ（Particulate Number）低減や燃料によるオイルの希釈防止の観点から、ピストン３や燃焼室壁面への燃料付着量を低減することが望ましい。このピストン３等への燃料付着量を低減する方法として、１燃焼サイクル当たりの燃料噴射量（要求噴射パルス幅Ｔｐ）を複数回に分割して噴射する、いわゆる多段噴射が知られている。
【００２４】
燃料噴射弁９には、安定した燃料噴射量のコントロールが可能な最小の噴射パルス幅（以下、最小パルス幅という）がある。このため、多段噴射の場合には、各段の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅より小さくならないような噴射回数を設定する必要がある。
【００２５】
しかしながら、パージ分補正係数ＦＨＯＳの変動により、エンジン１に供給する総燃料量のうちパージガスが分担する比率（以下、パージ分担率）が増大すると、その分、燃料噴射弁９から噴射する燃料量が減少し、各段の噴射パルス幅が最小パルス幅を下回る事になるおそれがある。
【００２６】
そこで本実施形態では、以下に説明する制御によって、噴射パルス幅が最小噴射パルス幅を下回ることを防止する。
【００２７】
図２は、本実施形態における多段噴射制御を説明するためのブロック図である。
【００２８】
本実施形態では、エンジン１の負荷及び回転速度から定まる運転状態に応じて噴射回数を設定した多段噴射マップを予め２つ作成しておき、パージ分補正係数ＦＨＯＳに応じていずれかのマップを選択する。そして、選択したマップに基づいて、各噴射の噴射タイミングを設定する。
【００２９】
図３は、図２の多段噴射マップ１の一例を示す。図４は、図２の多段噴射マップ２の一例を示す。なお、図３及び図４の点Ａについては後述する。なお、図４の破線は図３の２段噴射領域を示している。
【００３０】
図３の多段噴射マップ１では、エンジン１の低中回転速度領域に２段噴射を行なう２段噴射領域があり、２段噴射領域の内側で低回転速度かつ高負荷の領域が３段噴射を行う３段噴射領域となっている。その他の領域は単段（１段）噴射領域である。
【００３１】
一方、図４の多段噴射マップ２は、多段噴射マップ１では２段噴射領域である領域も１段噴射領域となっており、多段噴射マップ１では３段噴射領域である領域が２段噴射領域となっている。したがって、エンジン１の運転点が多段噴射マップ１の３段噴射領域にある場合に、多段噴射マップ１から多段噴射マップ２に切り替えられると、噴射回数は３段から２段へと変化する。
【００３２】
このように同じ運転状態のまま噴射回数を３段から２段へ変更すると、１燃焼サイクルあたりの燃料噴射量はそのままで噴射回数が少なくなるので、各噴射の噴射パルス幅は大きくなる。したがって、３段噴射では各段の噴射パルス幅が最小パルス幅を下回ってしまう場合でも、２段噴射にすることで、各段の噴射パルス幅を最小パルス幅より大きくすることができる。
【００３３】
図５は、多段噴射制御の具体的な制御ルーチンを示すフローチャートである。
【００３４】
ステップＳ００１で、コントローラ１００はパージ分担率が予め設定した閾値より大きいか否かを判定する。閾値はパージ分担率の上限値の１／２の大きさとする。
【００３５】
なお、本実施形態においては、パージ分担率を上述した脱離燃料量の推定値等に基づいてフィードフォワード制御する。これにより、噴射パルス幅が最小パルス幅を下回ることがないように制御することが可能である。また、噴射回数が予めマップ化されているので、パージ分担率が急変した場合には、噴射回数を都度演算により設定するよりも速やかに対応することができる。
【００３６】
なお、パージ分担率の上限値は、パージバルブ２６のサイズで実現可能なこと、及び単段噴射にした場合に噴射パルス幅が最小パルス幅を下回らないこと、を考慮して設定する。
【００３７】
パージ分担率が閾値以下の場合には、コントローラ１００はステップＳ００２で多段噴射マップ１を選択する。一方、パージ分担率が閾値より大きい場合には、コントローラ１００はステップＳ００３で多段噴射マップ２を選択する。
【００３８】
なお、ステップＳ００１の判定では、パージ分担率に替えてパージ分補正係数ＦＨＯＳを用いてもよい。
【００３９】
図６は、上記制御を実行した場合のタイミングチャートである。
【００４０】
図中のパージ補正率は、パージ分補正係数ＦＨＯＳによる補正率である。つまり、パージ補正率が１００％でれば、燃料噴射弁９の噴射量は要求噴射量のままであって、パージ分担率が０％であることを意味する。パージ補正率が８０％であれば、燃料噴射弁９の噴射量が要求噴射量の８０％に減少し、パージ分担率が２０％であることを意味する。
【００４１】
また、図中のＤＩＧ１〜３は、３段噴射における各噴射段を意味し、縦軸方向の長さが各噴射段の噴射量を意味する。図中のＰＧはパージ処理によってエンジン１に供給されるパージガス中の蒸発燃料量を意味する。
【００４２】
タイミングｔ１でパージ処理を開始し、タイミングｔ２でパージ分補正係数ＦＨＯＳの演算を開始する。これにより、蒸発燃料の導入に伴ってＤＩＧ１〜３の各噴射パルス幅はタイミングｔ２以前に比べて短くなる。タイミングｔ３でパージ補正率が８０％になると、ＤＩＧ１〜３の噴射パルス幅はさらに短くなる。このときの噴射パルス幅を最小噴射パルス幅とする。
【００４３】
そして、タイミングｔ４でパージ補正率が８０％を下回ると、つまり、パージ分担率が閾値（２０％）を超えると、コントローラ１００は多段噴射マップ１から多段噴射マップ２へとマップ切り替えを実行し、ＤＩＧ１及びＤＩＧ２からなる２段噴射となる。これにより、パージ分担率が増大しているにもかかわらず、ＤＩＧ１及びＤＩＧ２の噴射パルス幅は３段噴射の場合よりも長くなる。つまり、タイミングｔ４以降も３段噴射のままにしていれば最小噴射パルス幅を下回ってしまうところを、２段噴射に切り替えることで、パージ分担率を高めながらも最小噴射パルス幅より大きい噴射パルス幅を維持している。
【００４４】
タイミングｔ５でパージ補正率が８０％を超えると、コントローラ１００は再び多段噴射マップ１に切り替えて、３段噴射を実行する。
【００４５】
なお、制御の安定性等を確保するために、２段噴射から３段噴射へ戻すか否かを判断する際の閾値にヒステリシスを設けてもよい。例えば、パージ補正率が７５％から８０％に変化しても２段噴射を維持し、８５％を超えたら３段噴射に戻すようにしてもよい。
【００４６】
図７は、運転点が図３及び図４の点Ａに位置する場合の、ＰＮの変化を表す図である。図７の縦軸はＰＮ、横軸はパージ分担率を示している。なお、ＰＮは排気１ｃｃ当たりの個数を示している。図中の丸印は１段噴射の場合、三角印は２段噴射の場合について示している。
【００４７】
２段噴射の場合には、パージ分担率の上限が４０％、閾値が２０％である。そして、パージ分担率が０％から２０％までは、パージ率の増大に伴ってＰＮは減少する。これは、パージガスの導入による効果である。すなわち、燃料が燃焼するためには気化して吸入空気中で拡散・混合する必要があるところ、燃料噴射弁９から噴射される燃料が拡散・混合できるのは噴射から点火タイミングまでの限られた期間しかない。これに対しパージガス中の燃料は、既に空気と混合した状態である。したがって、パージガス分担率が上がるほどエンジン１には燃焼し易い混合気が多く供給されることとなり、その結果、ＰＮが減少する。
【００４８】
そしてパージ分担率が２０％を超えると、ＰＮは増加に転じる。これは、パージ分担率が２０％を超えると燃料噴射量バラツキが大きくなり、吸入空気量に対して適切な量の燃料が供給されなくなるためである。
【００４９】
１段噴射の場合には、パージ分担率が０％から２０％までは２段噴射の場合と同様に、パージ率の増大に伴ってＰＮが減少する。ただし、ＰＮは２段噴射の場合よりも大きい。これは、１段噴射の場合には２段噴射に比べて燃焼室内の燃料付着量が多くなるためである。
【００５０】
１段噴射の場合には、パージ分担率が２０％を超えてもＰＮは減少し続ける。これは、噴射回数が少ないため、燃料噴射量バラツキが限界を超えてしまうパージ分担率が２段噴射の場合と比較して高くなるからである。そして、パージ分担率が４０％を超えると、１段噴射の場合も燃料噴射量バラツキが大きくなってＰＮが増大に転じる。
【００５１】
本実施形態の制御ルーチンを実行すると、図３及び図４の点Ａは、パージ分担率が０％から２０％までは２段噴射の領域となり、パージ分担率が２０％を超えると１段噴射の領域となる。すなわち、パージ分担率の増大に伴うＰＮの履歴は、図中に矢印で示したように、パージ分担率が０％から２０％までは２段噴射の履歴をたどり、パージ分担率が２０％を超えると１段噴射の履歴をたどることになる。したがって、本実施形態の制御によれば、噴射回数を減少させることによるＰＮの増大を抑制できる。
【００５２】
なお、多段噴射マップ２は図４のものに限られない。図８及び図９は、多段噴射マップ２の他の例である。図８及び図９の破線は、図３における２段噴射領域及び３段噴射領域をそれぞれ表している。
【００５３】
図４では、図３の多段噴射マップ１における２段噴射領域が１段噴射領域になり、多段噴射マップ１における３段噴射領域が２段噴射領域になっている。これに対し図８では、図３における３段噴射領域が２段噴射領域に変わるだけでなく、２段噴射領域が図３の３段噴射領域に比べて高負荷側に縮小されている。また、図９では、２段噴射領域及び３段噴射領域が、それぞれ図３における２段噴射領域及び３段噴射領域よりも低回転・高負荷側に縮小されている。すなわち、本実施形態においては、図３から図４、図８または図９のいずれに切り替えた場合も、多段噴射を実行する運転領域が狭くなったといえる。
【００５４】
以上のように本実施形態では、１燃焼サイクル中に燃料を複数回に分割して噴射する多段噴射の噴射回数を運転領域に応じて切り替えて実行する。そして、燃料タンクで発生する燃料蒸気を気化燃料としてエンジン１に供給し、エンジン１に供給される気化燃料量が多い場合は、多くない場合に比べて多段噴射の噴射回数が多い運転領域を狭くする。なお、「気化燃料量が多い」とは、例えば気化燃料量が所定の閾値を超えた場合のように、相対的に多い状態である。また、「多段噴射の噴射回数が多い」とは、設定されている噴射回数の中で相対的に多いことを意味する。本実施形態によれば、パージ分担率の増大に応じて噴射回数が減り、各噴射の噴射パルス幅は増大するので、多段噴射の各噴射パルス幅が最小噴射パルス幅を下回ることを防止することが可能となる。その結果、パージ量に制限をかけることなく安定して燃料を供給することが可能となる。
【００５５】
また本実施形態によれば、運転領域は、噴射回数の異なる複数の領域に分割されており、複数の領域のそれぞれの噴射回数を減少させることで多段噴射の噴射回数の多い運転領域を狭くする。このように、多段噴射の回数を運転領域毎に設定しておくことで、パージ量（パージ分担率）が急変した場合でも安定した燃料供給が可能となる。
【００５６】
また本実施形態では、噴射回数を設定した複数の領域をそれぞれ縮小することで、多段噴射の噴射回数が多い運転領域を狭くしてもよい。これによっても、上記と同様にパージ率に制限をかけることなく、かつパージ量が急変した場合でも安定した燃料供給が可能となる。
【００５７】
また本実施形態では、気化燃料量が多いか否かの判断基準となる閾値は、多段噴射の噴射回数を変更せずにパージ量（気化燃料量）に応じて燃料噴射量を補正した後の各噴射の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅となるパージ量（気化燃料量）である。したがって、パージ量（パージ分担率）が増大しても、噴射パルス幅が最小噴射パルス幅を下回ることはない。
【００５８】
なお、上記実施形態では、図３に示すように運転領域が単段噴射を行う領域と多段噴射を行う領域とに分かれている場合について説明したが、これに限られるわけではない。例えば、最少噴射回数が２段の場合、つまり図３の単段噴射の領域が２段噴射で、同じく２段噴射の領域が３段噴射で、同じく３段噴射の領域が４段噴射の場合にも、本実施形態の制御を適用可能である。
【００５９】
（第２実施形態）
第１実施形態では、複数の多段噴射マップを予め作成しておき、コントローラ１００がこれらを切り替えることで噴射回数を変化させている。これに対し、第２実施形態では、コントローラ１００は演算により噴射回数を設定する点が第１実施形態と相違する。
【００６０】
図１０は第２実施形態における多段噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。以下、ステップに沿って説明する。
【００６１】
ステップＳ１１０で、コントローラ１００は要求燃料量からパージガスが分担する燃料量（パージ分担量）を減算した値が、燃料噴射弁９の最小噴射量より多いか否かを判定する。要求燃料量とは、エンジン１の運転状態に応じて定まる、シリンダ内での燃焼に必要な燃料量であり、例えば、吸入空気量に対して理論空燃比となる燃料量である。パージ分担量は、上述したパージ分担率に基づいて算出する。燃料噴射弁９の最小噴射量は、最小噴射パルス幅と燃料噴射圧力とを用いて定まる。
【００６２】
上記の判定は、パージガスの導入に応じて減量補正した燃料噴射量を噴射する場合に、燃料噴射弁９の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅より大きいか否かを確認するためのものである。コントローラ１００は、判定結果がｙｅｓの場合はステップＳ１２０の処理を実行し、判定結果がｎｏの場合はステップＳ１３０の処理を実行する。
【００６３】
ステップＳ１３０で、コントローラ１００はステップＳ１１０の判定結果がｙｅｓになるようにパージ分担量を補正して本ルーチンを終了する。なお、一般的に行われるパージ制御では、最小噴射パルス幅を考慮したパージ率を設定するので、ステップＳ１１０の判定結果がｎｏになることはない。したがって、本ルーチンではステップＳ１１０及びＳ１３０を省略しても構わない。
【００６４】
ステップＳ１２０で、コントローラ１００は分割可能段数を演算する。具体的には、シリンダ要求噴射量からパージ分担量を減算したものを、燃料噴射弁９の最小噴射パルス幅で除算したものを分割可能段数とする。なお、上記演算の結果が小数点以下を含む場合には、少数点以下を切り捨てて整数部分を分割可能段数とする。
【００６５】
ステップＳ１４０で、コントローラ１００は分割可能段数が多段設定段数より少ないか否かを判定する。多段設定段数は、本実施形態で用いる燃料噴射システムで実現可能な噴射回数の上限値に近く、かつ上限値よりも少ない回数である。上限値を多段設定段数としないのは、上限値に近づくほど安定した燃料供給が難しくなるので、燃料供給量の安定性の観点から余裕を持たせるためである。
【００６６】
コントローラ１００は、判定結果がｙｅｓの場合にはステップＳ１５０の処理を実行し、判定結果がｎｏの場合にはステップＳ１６０の処理を実行する。
【００６７】
ステップＳ１５０で、コントローラ１００はステップＳ１２０において算出した分割可能段数を今回の噴射回数として設定する。
【００６８】
ステップＳ１６０で、コントローラ１００は多段設定段数を今回の噴射回数として設定する。
【００６９】
上記のように、本実施形態では制御ルーチンを実行する度に噴射回数を演算により設定する。そして、ステップＳ１２０の演算においては、パージ分担量が大きくなるほど分割可能段数は小さくなる。そして、パージ分担量に応じて算出された分割可能段数が予め設定した多段設定段数より小さくなると、分割可能段数を噴射回数として採用する。
【００７０】
すなわち、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、エンジン１に供給される気化燃料量には実質的に閾値が存在する。そして、気化燃料量が閾値を超えると、超えない場合に比べて多段噴射の回数が小さくなる。つまり、気化燃料量が閾値を超えると多段噴射を実行する運転領域が狭くなる。その結果、第１実施形態と同様にパージ量に制限をかけることなく、安定した燃料供給が可能となる。
【００７１】
（第３実施形態）
図１１は、第３実施形態における多段噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図１０と同様の処理を行なうステップには図１０と同じステップ番号を付してある。
【００７２】
本実施形態の多段噴射制御は、燃焼室温度（特にピストン冠面の温度）についての判定を実行する点（ステップＳ１４５）と、燃焼室温度が閾値より低温の場合の噴射回数を設定する点（ステップＳ１７０）と、が第２実施形態の制御と異なる。なお、本実施形態の制御においては、図１０のステップＳ１１０とステップＳ１３０に相当するステップを省略している。以下、ステップＳ１４５とステップＳ１７０を中心に説明する。
【００７３】
コントローラ１００は、ステップＳ１４０において分割可能段数が多段設定段数以上であると判断した場合には、ステップＳ１４５において燃焼室温度が予め設定した閾値より高いか否かを判定する。この判定は、燃焼室内がいわゆる低温状態であるか否かを判定するものである。
【００７４】
燃焼室温度としては、例えばピストン冠面温度を用いる。ピストン冠面温度は、直接計測してもよいし、冷却水温度やエンジン運転時間等に基づいて演算により推定してもよい。
【００７５】
判定に用いる閾値は、ＰＮの増大を招来するか否かの閾値である。具体的には、実験等により求めたピストン３への燃料付着量とピストン冠面温度との関係、及び燃料付着量とＰＮとの関係に基づいて、ＰＮの増大を招来しない下限のピストン冠面温度を閾値とする。
【００７６】
なお、ピストン温度に代えて、シリンダ壁面温度の推定値を用いてもよい。
【００７７】
ステップＳ１４５の判定結果がｙｅｓの場合には、コントローラ１００は図１０のステップＳ１６０と同様の処理を実行する。
【００７８】
ステップＳ１４５の判定結果がｎｏの場合には、コントローラ１００はステップＳ１７０の処理を実行する。
【００７９】
ステップＳ１７０で、コントローラ１００は噴射回数として低温時用最大噴射段数を設定する。低温時用最大噴射段数とは、本実施形態で用いる燃料噴射システムで実現可能な噴射回数よりは小さく、ステップＳ１４０で用いる多段設定段数よりは大きい回数である。すなわち、本実施形態では、ピストン冠面温度が低温の場合には、燃料供給量の安定性よりも噴射回数を多くすることによるピストン冠面への燃料付着量の低減を優先する。
【００８０】
以上のように本実施形態では、燃焼室温度（ピストン冠面温度）が所定の閾値より低い低温状態である場合には、閾値以上の場合に比べて、多段噴射を実行する運転領域における多段噴射回数を増大させる。これにより、燃焼室温度が低温の場合には噴射回数が増大し、ピストン冠面への燃料付着量の増大を抑制できる。したがって、本実施形態によれば第２実施形態と同様の作用効果に加えて、さらに、エンジン１の低温始動時やアイドルストップからの復帰時において、ＰＮの増大をより抑制することが可能となる。
【００８１】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。例えば、第１実施形態で説明した多段噴射マップを切り替える制御に、第３実施形態で説明した低温時用の制御を組み合わせてもよい。この場合は、低温時用の多段噴射マップを予め作成しておき、図１２に示すように、コントローラ１００はパージ分担率が閾値を超えたら燃焼室温度が低温か否かの判定を行い（Ｓ１４５）、低温であれば低温時用多段噴射マップを選択する（Ｓ２００）。
【００８２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年8月5日(2016.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１燃焼サイクル中に燃料を複数回に分割して噴射可能な多段噴射の噴射回数を運転領域に応じて切り替えて実行する筒内直噴式内燃機関の制御方法において、
前記運転領域は、予め噴射回数の異なる複数の領域に分割されており、
燃料タンクで発生する燃料蒸気を気化燃料として前記内燃機関に供給し、
運転状態に基づいて定まる燃料噴射量から気化燃料量を減じた燃料量を、複数回に分割して噴射し、
各噴射の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅を下回る場合には、前記複数の領域のそれぞれの噴射回数を減少させる、または前記複数の領域をそれぞれ縮小することで、各噴射の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅以上の場合に比べて、前記多段噴射の噴射回数が多い運転領域を狭くする筒内直噴式内燃機関の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の筒内直噴式内燃機関の制御方法において、
燃焼室温度が所定温度より低い低温状態である場合には、前記所定温度以上の場合に比べて、前記多段噴射の噴射回数が多い運転領域における多段噴射回数を増大させる筒内直噴式内燃機関の制御方法。
【請求項３】
燃料タンクで発生する燃料蒸気を気化燃料として前記内燃機関に供給する気化燃料処理装置と、
１燃焼サイクル中に燃料を複数回に分割して噴射可能な多段噴射の噴射回数を運転領域に応じて切り替えて実行する制御部と、
を有する筒内直噴式内燃機関の制御装置において、
前記運転領域は、予め噴射回数の異なる複数の領域に分割されており、
前記制御部は、各噴射の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅を下回る場合には、前記複数の領域のそれぞれの噴射回数を減少させる、または前記複数の領域をそれぞれ縮小することで、各噴射の噴射パルス幅が最小噴射パルス幅以上の場合に比べて、前記多段噴射の噴射回数が多い運転領域を狭くする筒内直噴式内燃機関の制御装置。
【国際調査報告】
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