(57)【要約】【課題】  ポート噴射弁と筒内噴射弁を有する機関で空燃比センサの出力に基き燃料噴射量をフィードバック補正する場合の各燃料噴射弁のフィードバック補正量を最適化する。【解決手段】  空燃比偏差ΔAFを目標空燃比AFREFから実空燃比AFを減算してもとめる。吸入空気量QAを空燃比偏差ΔAFで除算して過不足燃料ΔFIをもとめる。過不足燃料ΔFIに筒内噴射比率RCとポート噴射比率RPを乗算して、筒内噴射過不足燃料ΔFICとポート噴射過不足燃料ΔFIPを算出する。筒内噴射フィードバックゲインGCと噴射フィードバックゲインGPとをマップからもとめ、それぞれを筒内噴射過不足燃料ΔFICとポート噴射過不足燃料ΔFIPに乗算して筒内噴射補正量FCORRCとポート噴射補正量FCORRPを算出し、それらを、それぞれ基準筒内噴射量FCBと基準ポート噴射量FPBに加算して筒内噴射量FCとポート噴射量FPを算出する。【選択図】      図１
2006118426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を吸気ポート内に噴射するポート噴射弁と、燃料を燃焼室内に噴射する筒内噴射弁とを備え、ポート噴射弁と筒内噴射弁とから運転条件に応じて定められた比率で燃料を噴射する内燃機関であって、空燃比センサで排気ガスの空燃比を検出し、空燃比センサの出力にもとづいて燃料噴射量のフィードバック補正をおこなうものにおいて、
目標空燃比と実空燃比の偏差である空燃比偏差をもとめ、空燃比偏差にもとづいて筒内噴射の過不足燃料とポート噴射の過不足燃料を算出し、
算出された筒内噴射の過不足燃料に筒内噴射フィードバックゲインを乗算して筒内噴射補正量を算出し、算出されたポート噴射の過不足燃料にポート噴射フィードバックゲインを乗算してポート噴射補正量を算出し、
筒内噴射フィードバックゲインとポート噴射フィードバックゲインが、それぞれ別個に設定される、
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
算出された空燃比偏差から全過不足燃料を算出し、
全過不足燃料を予め定めた比によって筒内噴射過不足燃料とポート噴射過不足燃料に分配する、ことを特徴とする請求項１の内燃機関。
【請求項３】
目標空燃比と実空燃比の偏差である空燃比偏差をもとめ、空燃比偏差にもとづいて筒内噴射の過不足燃料とポート噴射の過不足燃料を算出する際に、
筒内噴射弁から空燃比センサの間の距離に起因する筒内噴射輸送遅れと、ポート噴射弁から空燃比センサの間の距離に起因するポート噴射輸送遅れを考慮する、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に関する。特には、燃料を吸気ポート内に噴射するポート噴射弁と、燃料を燃焼室内に噴射する筒内噴射弁とを備えるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料を吸気ポート内に噴射するポート噴射弁と、燃料を燃焼室内に噴射する筒内噴射弁とを備え、ポート噴射弁と筒内噴射弁とから運転条件に応じて定められた噴射比率で燃料を噴射するような内燃機関、すなわちダブル噴射型内燃機関、が開発されている。例えば、特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
ところで、現在、内燃機関を車両用にもちいる場合、排気管に空燃比センサを設け、空燃比センサの出力にもとづいて空燃比が所定の値になるように燃料噴射量をフィードバック補正することが多い。その際、空燃比センサが検出する空燃比は、燃焼室で燃料が燃焼して発生した排気ガスの空燃比である。
【０００４】
２つの燃料噴射弁から燃料が噴射される場合には、上記の空燃比はポート噴射弁から噴射された燃料が燃焼して発生した排気ガスと筒内噴射弁から噴射された燃料が燃焼して発生した排気ガスの混合した排気ガスの空燃比である。したがって、この空燃比に基き算出されるフィードバック補正量はポート噴射弁から噴射される燃料の補正量と筒内噴射弁から噴射される燃料の補正量の総和である。
よって、両方の燃料噴射弁にフィードバック補正をおこなうには各燃料噴射弁のフィードバック補正量を適切にしないと燃焼変動が発生し運転者に不快感、あるいは違和感を与える可能性がある。
【０００５】
ところが、上記特許文献１の装置ではこの燃料噴射量のフィードバック補正については何等言及せず、開示もされていない。
また、特許文献２の装置は２つの燃料噴射弁を有するもののフィードバック補正をおこなうのは一方の燃料噴射弁のみであって両方のフィードバック補正量の比率を開示してはいない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２０８３７号公報
【特許文献２】特開平２−１５３２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題に鑑み、ポート噴射弁と筒内噴射弁を有する内燃機関で空燃比センサの出力にもとづいて燃料噴射量をフィードバック補正する場合の各燃料噴射弁のフィードバック補正量を最適化する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明によれば、燃料を吸気ポート内に噴射するポート噴射弁と、燃料を燃焼室内に噴射する筒内噴射弁とを備え、ポート噴射弁と筒内噴射弁とから運転条件に応じて定められた比率で燃料を噴射する内燃機関であって、空燃比センサで排気ガスの空燃比を検出し、空燃比センサの出力にもとづいて燃料噴射量のフィードバック補正をおこなうものにおいて、
目標空燃比と実空燃比の偏差である空燃比偏差を算出し、算出された空燃比偏差にもとづいて筒内噴射の過不足燃料とポート噴射の過不足燃料を算出し、算出された筒内噴射の過不足燃料に筒内噴射フィードバックゲインを乗算して筒内噴射補正量を算出し、算出されたポート噴射の過不足燃料にポート噴射フィードバックゲインを乗算してポート噴射補正量を算出し、筒内噴射フィードバックゲインとポート噴射フィードバックゲインが、それぞれ別個に設定される、内燃機関が提供される。
このように構成された空燃比偏差にもとづいてもとめた過不足燃料が筒内噴射の過不足燃料とポート噴射の過不足燃料に分配され、それらに筒内噴射フィードバックゲイン、ポート噴射フィードバックゲインを乗算してポート噴射補正量が算出されるが、その際、筒内噴射フィードバックゲインとポート噴射フィードバックゲインが、それぞれ別個に設定される。
【０００９】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、算出された空燃比偏差から全過不足燃料を算出し、全過不足燃料を予め定めた比によって筒内噴射過不足燃料とポート噴射過不足燃料に分配される。
【００１０】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明において、目標空燃比と実空燃比の偏差である空燃比偏差をもとめ、空燃比偏差にもとづいて筒内噴射の過不足燃料とポート噴射の過不足燃料を算出する際に、筒内噴射弁から空燃比センサの間の距離に起因する筒内噴射輸送遅れと、ポート噴射弁から空燃比センサの間の距離に起因するポート噴射輸送遅れを考慮しておこなわれ、精度がよい。
【発明の効果】
【００１１】
各請求項に記載の発明によれば、筒内噴射のフィードバック補正ゲインとポート噴射のフィードバック補正ゲインが、それぞれ別個に決定され、燃焼変動の発生が防止され、運転者に違和感、不快感を与えない。
特に請求項３のように、目標空燃比と実空燃比の偏差である空燃比偏差をもとめ、空燃比偏差にもとづいて筒内噴射の過不足燃料とポート噴射の過不足燃料を算出する際に、筒内噴射弁から空燃比センサの間の距離に起因する筒内噴射輸送遅れと、ポート噴射弁から空燃比センサの間の距離に起因するポート噴射輸送遅れを考慮しておこなえば、精度がよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の各実施の形態に共通のハード構成を示す図である。
１は火花点火式の内燃機関を示し、内燃機関１はシリンダヘッド１ａとシリンダブロック１ｂとを備えて成る。シリンダヘッド１ａは吸気ポート５、排気ポート６、吸気弁７、排気弁８、および、点火栓４０を備え、点火栓４０には点火コイル４１から高圧電流が供給される。
【００１３】
シリンダブロック１ｂ内をクランク軸３と連結されているピストン２が往復動し、ピストン２とシリンダヘッド１ａの間に燃焼室１ｃが形成される。また、シリンダブロック１ｂにはクランク角センサ５２、冷却水温センサ５３が取付けられていて、機関回転数はこのクランク角センサ５２からの信号に基いて算出される。
【００１４】
図１において、吸気ポート５内に燃料を噴射するためのポート噴射弁３１と燃焼室１ｃ内に燃料を噴射するための筒内噴射弁３２がそれぞれシリンダヘッド１ａに取付けられている。ポート噴射弁３１、筒内噴射弁３２には燃料タンク３０から燃料ポンプ（図示せず）により燃料パイプ３３を介して燃料が送給される。
【００１５】
吸気ポート５には吸気管１０が接続され、吸気管１０の上流端にはエアクリーナ１１が取付けられている。エアクリーナ１１の直下流には吸入空気量を検出するエアフローメータ５１が配置されている。エアフローメータ５１の下流にはスロットルバルブ１２が配置されている。スロットルバルブ１２はスロットルモータ１３で駆動される。一方、アクセルペダル１４にアクセルペダル１４の踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ５０が付設されていて、アクセルペダルセンサ５０が検出したアクセルペダル１４の踏み込み量に対応して、スロットルモータ１３によりスロットルバルブ１２の開度が変更せしめられる。
【００１６】
排気ポート６には排気管２０が接続され、排気管２０には三元触媒２１が配設されている。三元触媒２１の上流側近傍には第１空燃比センサ２２が配設され、三元触媒２１の下流側近傍には第２空燃比センサ２３が配設されている。燃焼室１ａで発生した排気ガスは排気弁８で流路が開閉される排気ポート６を経て、排気管２０に導かれ三元触媒２１によって浄化されてから排出される。
そして、本発明にもとづいて、第１空燃比センサ２２と第２空燃比センサ２３の出力に基いて所定の空燃比が得られるようにポート噴射弁３１、筒内噴射弁３２から噴射される燃料噴射量がフィードバック補正される。
【００１７】
電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１００は入力ポート１０１、出力ポート１０２、ＣＰＵ１０３、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０５等を共通バスで相互に接続してなる。ＥＣＵ１００には各センサの検出した信号が入力され、本発明に関わる制御をおこなう制御信号が各アクチュエータ類に送出される。
【００１８】
以下、上記のような基本的なハード構成を有する各実施の形態のフィードバック補正の制御についてフローチャートを参照しながら説明する。
図１は第１の実施の形態のメインルーチンのフローチャートである。ステップＳ１で各パラメータを読み込み、ステップＳ２のサブルーチンで目標空燃比AFREFと実空燃比AFの差に基いて筒内噴射過不足燃料ΔFICとポート噴射過不足燃料ΔFIPを算出する。
【００１９】
ステップＳ３では、現在の運転条件（吸入空気量と回転数）における筒内噴射フィードバックゲインGCと、現在の運転条件（吸入空気量と回転数）におけるポート噴射フィードバックゲインGPとを、それぞれ図７、８のマップから読み込む。
このように筒内噴射とポート噴射で別々のフィードバックゲインを用いるところが本発明の特徴であり、これにより、それぞれの噴射弁に応じた補正がおこなわれるので補正により大きな変動が発生することがない。
【００２０】
ステップＳ４ではステップＳ２でもとめた筒内噴射過不足燃料ΔFICとポート噴射過不足燃料ΔFIPに、それぞれ、ステップＳ３でもとめた筒内噴射フィードバックゲインGCとポート噴射フィードバックゲインGPとを乗算して、筒内噴射補正量FCORRCとポート噴射補正量FCORRPを算出する。
【００２１】
そして、ステップＳ５では基準筒内噴射量FCBと基準ポート噴射量FPBに、それぞれ、ステップＳ４で算出した筒内噴射補正量FCORRCとポート噴射補正量FCORRPを加算して筒内噴射量FCとポート噴射量FPを算出する。この後、算出した筒内噴射量FCとポート噴射量FPを噴射する。
【００２２】
図３に示すのがステップＳ２のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ２０１では空燃比偏差ΔAFをΔAF＝AFREF−AFによって算出する。AFREFは目標空燃比でありAFは実空燃比である。実空燃比AFは第１空燃比センサ２２の検出した値である。そして、ステップＳ２０２では過不足燃料ΔFIをΔFI＝QA／ΔAFによって算出する。QAは吸入空気量でありエアフローメータ５１が検出した値である。
【００２３】
ステップＳ２０３では筒内噴射比率RC、ポート噴射比率RPをもとめる。筒内噴射比率RCは図５のマップから読み込み、ポート噴射比率RPはRP＝１−RCで算出する。ステップＳ５の基準筒内噴射量FCBと基準ポート噴射量FPBは図６に記憶している合計基準噴射量FBのマップに上記のようにしてもとめた筒内噴射比率RC、ポート噴射比率RPを乗算してもとめる。
なお、逆に、基準筒内噴射量FCBと基準ポート噴射量FPBをそれぞれ記憶しておいて、筒内噴射比率RCをRC＝FCB/（FCB＋FPB)で算出し、ポート噴射比率RPをRP＝FPB/（FCB＋FPB)で算出してもよい。
【００２４】
ステップＳ２０４では、ステップＳ２０２でもとめた過不足燃料ΔFIに、ステップＳ２０３でもとめた筒内噴射比率RC、ポート噴射比率RPを乗算して、筒内噴射過不足燃料ΔFICとポート噴射過不足燃料ΔFIPを算出する。
【００２５】
ここで、第１空燃比センサ２２が検出している排気ガスの内、筒内噴射３２が噴射した燃料がそこを通る吸入空気と混合した混合気が燃焼して生成された排気ガスは、燃料が噴射された後に、筒内噴射弁３２から第１空燃比センサ２２まで輸送されてきたものである。同様に、第１空燃比センサ２２が検出している排気ガスの内、ポート噴射弁３１が噴射した燃料がそこを通る吸入空気と混合した混合気が燃焼して生成された排気ガスは、燃料が噴射された後に、ポート噴射弁３１から第１空燃比センサ２２まで輸送されてきたものである。
【００２６】
そこで、第２の実施の形態は上記を考慮してステップＳ２のサブルーチンは図４に示すものとされている。
ステップＳ２１１は図３のステップＳ２０１と同じである。ステップＳ２１２は図３のステップＳ２０３と同じである。
そして、ステップＳ２１３でステップＳ２１１で算出した空燃比偏差ΔAFにステップＳ２１２で算出した筒内噴射比率RC、ポート噴射比率RPを乗算して空燃比ΔAFを筒内噴射空燃比偏差分ΔAFCとポート噴射空燃比偏差分ΔAFPに分割する。
そして、ステップＳ２１４ではステップＳ２１３で算出した筒内噴射空燃比偏差分ΔAFCとポート噴射空燃比偏差分ΔAFPで、それぞれ上述した輸送遅れを考慮した、筒内噴射吸入空気量QAC、ポート噴射吸入空気量QAPを除算して筒内噴射過不足燃料ΔFICとポート噴射過不足燃料ΔFIPを算出する。
筒内噴射吸入空気量QACは空燃比AFの検出時点から前述の筒内噴射の場合の輸送遅れ時間だけ遡った時点での吸入空気量を表わし、ポート噴射吸入空気量QAPは空燃比AFの検出時点から前述のポート噴射の場合の輸送遅れ時間だけ遡った時点での吸入空気量を表わしている。
輸送遅れ時間は筒内噴射とポート噴射で異なる値であり、それぞれは、エンジン回転数と負荷などの運転状態にもとづくマップとして予め記憶されている。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、燃料を吸気ポート内に噴射するポート噴射弁と、燃料を燃焼室内に噴射する筒内噴射弁とを備え、ポート噴射弁と筒内噴射弁とから運転条件に応じて定められた比率で燃料を噴射する内燃機関であって、空燃比センサで排気ガスの空燃比を検出し、空燃比センサの出力にもとづいて燃料噴射量をフィードバック補正するものに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態のハード構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の制御のメインルーチンのフローチャートである。
【図３】第１の実施の形態のサブルーチンのフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態のサブルーチンのフローチャートである。
【図５】回転数と吸入空気量に対する筒内噴射の比率のマップである。
【図６】回転数と吸入空気量に対する全噴射量のマップである。
【図７】回転数と吸入空気量に対する筒内噴射フィードバックゲインGCのマップである。
【図８】回転数と吸入空気量に対するポート噴射フィードバックゲインGPのマップである。
【符号の説明】
【００２９】
２２    第１空燃比センサ
２３    第２空燃比センサ
３１    ポート噴射弁
３２    筒内噴射弁
５１    クランク角センサ
５２    エアフローメータ
１００    ＥＣＵ（電子制御ユニット）
【図１】
2006118426.tif 000003
【図２】
2006118426.tif 000004
【図３】
2006118426.tif 000005
【図４】
2006118426.tif 000006
【図５】
2006118426.tif 000007
【図６】
2006118426.tif 000008
【図７】
2006118426.tif 000009
【図８】
2006118426.tif 000010