(57)【要約】【課題】  バルブタイミング制御によって設定される吸気弁の閉タイミングが遅い領域において、内燃機関での燃焼速度の低下による燃費悪化を回避する。【解決手段】  筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０を含んで構成されるエンジンにおいて、均質燃焼運転時における全燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の間の燃料噴射量分担比率は、通常はエンジンの運転状態（回転数，負荷率）に応じて設定される。バルブタイミング制御によって吸気弁２４の閉タイミングが所定量より遅く設定され、かつ、吸気通路噴射用インジェクタ１２０による燃料噴射分担比率がほぼ１００％近傍に設定される運転領域では、筒内噴射用インジェクタ１１０から高圧燃料噴射によって燃焼室内の気流形成が確保されるように、燃料噴射分担比率の設定を通常より修正する。【選択図】        図２
2006144629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と、前記内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備える内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態に応じて、吸気弁の開タイミングおよび閉タイミングならびにリフト量の少なくとも１つを可変設定するバルブ開閉可変制御手段と、
前記内燃機関に要求される条件に基づいて、全燃料噴射量を前記第１の燃料噴射手段および前記第２燃料噴射手段の間で分担して燃料を噴射するように、前記第１の燃料噴射手段および前記第２の燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段とを備え、
前記燃料噴射制御手段は、均質燃焼運転時に、前記バルブ開閉可変制御手段によって制御された前記吸気弁の開閉特性に応じて、全燃料噴射量に対する前記第１の燃料噴射手段および前記第２燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御する燃料噴射分担比率制御手段を含む、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料噴射分担比率制御手段は、前記吸気弁の開期間に応じて前記分担比率を制御する、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射分担比率制御手段は、前記吸気弁の開タイミングに応じて前記分担比率を制御する、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記燃料噴射分担比率制御手段は、前記吸気弁のリフト量に応じて前記分担比率を制御する、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記バルブ開閉可変制御手段は、排気弁の開タイミングおよび閉タイミングならびにリフト量の少なくとも１つをさらに可変設定し、
前記燃料噴射分担比率制御手段は、前記排気弁の開閉特性をさらに反映して前記分担比率を制御する、請求項１から４のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関の運転状態に対応させた情報に基いて前記均質燃焼運転時における前記分担比率を設定する基本比率比率設定手段をさらに含み、
前記燃料噴射分担比率制御手段は、前記内燃機関の運転領域が前記基本比率設定手段によって前記第１の燃料噴射手段の分担比率が基準値以下に設定される領域である場合に、前記吸気弁の開閉特性に応じて、前記第１の燃料噴射手段の分担比率を前記基本比率設定手段による設定よりも増大させる、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記燃料噴射制御手段は、前記均質燃焼運転時に、前記吸気弁の開閉特性に応じて、前記第１の燃料噴射手段からの燃料噴射の少なくとも一部を前記内燃機関の圧縮行程で実行する手段をさらに含む、請求項６記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
内燃機関の筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と、前記内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備える内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態に応じて、吸気弁の開タイミングおよび閉タイミングならびにリフト量の少なくとも１つを可変設定するバルブ開閉可変制御手段と、
前記内燃機関に要求される条件に基づいて、全燃料噴射量を前記第１の燃料噴射手段および前記第２燃料噴射手段の間で分担して燃料を噴射するように、前記第１の燃料噴射手段および前記第２の燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段とを備え、
前記燃料噴射制御手段は、均質燃焼運転時に、前記バルブ開閉可変制御手段によって制御された前記吸気弁の開閉特性に応じて、前記第１の燃料噴射手段からの燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段を含む、内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記燃料噴射時期制御手段は、前記吸気弁の開期間に応じて前記燃料噴射時期を制御する、請求項８記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記燃料噴射時期制御手段は、前記吸気弁の開タイミングに応じて前記燃料噴射時期を制御する、請求項８記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記燃料噴射時期制御手段は、前記吸気弁のリフト量に応じて前記燃料噴射時期を制御する、請求項８記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記バルブ開閉可変制御手段は、排気弁の開タイミングおよび閉タイミングならびにリフト量の少なくとも１つをさらに可変設定し、
前記燃料噴射時期制御手段は、前記排気弁の開閉特性をさらに反映して前記燃料噴射時期を制御する、請求項８から１１のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記燃料噴射時期制御手段は、前記吸気弁の開閉特性に応じて、前記第１の燃料噴射手段からの燃料噴射の少なくとも一部を前記内燃機関の圧縮行程で実行する、請求項８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関し、より特定的には、筒内に燃料噴射するための第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）および吸気通路内に燃料噴射するための第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを含んで構成される内燃機関における、均質燃焼運転時の燃料噴射制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃焼室に直接燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、吸気ポートに燃料噴射する吸気通路噴射用インジェクタとの両方を備えた内燃機関の構成が提案されている。このような内燃機関を均質燃焼運転する場合には、特に高出力あるいは高負荷時において供給される燃料の量が多くなると燃料の気化が間に合わず、均質燃焼の燃焼性悪化を生じる場合がある。したがって、均質運転燃焼時に、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとの両者を用いて燃料噴射を行ない、それぞれの燃料噴射量の分担比率をエンジンの運転状態に基づいて可変に設定する内燃機関の燃料噴射制御技術が開示されている（たとえば特許文献１および２）。
【特許文献１】特開２００１−２０８３７号公報
【特許文献２】特開２００２−３６４４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、エンジンでは、燃料噴射量の分担比率制御とは独立に、エンジンに設けられた吸気弁および排気弁について、開閉タイミングおよび／またはリフト量をエンジンの運転状態に合せて制御する、バルブ開閉可変制御が行なわれている。
【０００４】
代表的には、バルブ開閉可変制御の一環であるバルブタイミング制御により、吸気弁および排気弁の両方が開弁しているオーバラップ期間や吸気弁の閉じタイミングを運転状態に応じて調整することによって、内燃機関の低燃費と高出力および低エミッションの両立を図っている。一般的に、バルブタイミング制御によって、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷運転時には、オーバラップ量を減らして燃焼を安定させるために、吸気弁の閉タイミングは遅めに設定される傾向にある。
【０００５】
しかしながら、吸気弁の閉タイミングが遅くなる領域では、圧縮行程初期での吸気弁の開弁期間が長くなるため、燃焼室内における混合気の流動、すなわち気流の形成が弱くなる傾向にある。この他にも、バルブ開閉可変制御によって設定された吸気弁の開閉タイミングやリフト量によって、燃焼室内での気流の形成が弱くなるケースが発生し得る。
【０００６】
また、均質燃焼運転時には筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタの両者から吸気行程に燃料噴射が行なわれるが、全燃料噴射量が吸気通路噴射用インジェクタから燃料噴射されるように分担比率が設定される運転領域では、筒内噴射用インジェクタからの高燃圧の燃料噴射によって燃焼室内に燃料気流を生じさせる効果が得られないので、さらに燃焼室内での気流の形成が弱くなる可能性がある。
【０００７】
このため、バルブ開閉可変制御および燃料噴射分担比率制御の組合わせによって、たとえば、吸気弁の閉タイミングが遅めに設定され、かつ筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射分担比率が極めて低い領域では、燃焼室内における燃料の気流形成が弱くなり、燃焼速度の低下を招いて内燃機関の燃費が悪化する可能性がある。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、筒内へ燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）および吸気通路内に燃料噴射するための第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを含んで構成される内燃機関において、バルブタイミング制御によって設定される吸気弁の閉タイミングが遅い領域において、燃焼速度の低下による燃費悪化を回避することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関の筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備える内燃機関の制御装置であって、バルブ開閉可変制御手段と、燃料噴射制御手段とを備える。バルブ開閉可変制御手段は、内燃機関の運転状態に応じて、吸気弁の開タイミングおよび閉タイミングならびにリフト量の少なくとも１つを可変設定する。燃料噴射制御手段は、内燃機関に要求される条件に基づいて、全燃料噴射量を第１の燃料噴射手段および第２燃料噴射手段の間で分担して燃料を噴射するように、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段を制御する。燃料噴射制御手段は、均質燃焼運転時に、バルブ開閉可変制御手段によって制御された吸気弁の開閉特性（開タイミング、閉タイミングおよびリフト量を含む）に応じて、全燃料噴射量に対する第１の燃料噴射手段および第２燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御する燃料噴射分担比率制御手段を含む。
【００１０】
好ましくは、燃料噴射制御手段は、内燃機関の運転状態に対応させた情報に基いて均質燃焼運転時における分担比率を設定する基本比率設定手段をさらに含み、燃料噴射分担比率制御手段は、内燃機関の運転領域が基本比率設定手段によって第１の燃料噴射手段の分担比率が基準値以下に設定される領域である場合に、吸気弁の閉タイミングに応じて、第１の燃料噴射手段の分担比率を基本比率設定手段による設定よりも増大させる。
【００１１】
上記内燃機関の制御装置では、吸気弁の開閉特性に応じて、第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）および第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）の間での燃料噴射量分担比率を制御できる。特に、バルブ開閉可変制御によって吸気弁の開閉特性が燃焼室内での混合気の流動（気流形成）が弱くなることが懸念されるような領域に設定される場合には、第１の燃料噴射手段の分担比率が通常よりも増大するように制御することにより、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射によって燃焼室内の混合気の流動（気流形成）を確保して、燃焼速度の低下による燃費悪化を防止することができる。
【００１２】
特に、燃料噴射分担比率制御手段が、吸気弁の開期間（開タイミングおよび閉タイミングの両方を考慮）、吸気弁の開タイミング、または、吸気弁のリフト量に応じて分担比率を制御することにより、吸気弁の開閉特性が燃焼室内での混合気の流動（気流形成）が弱くなることが懸念される領域に設定されているかどうかを簡易に判断できる。
【００１３】
さらに、バルブ開閉可変制御手段が、排気弁の開タイミングおよび閉タイミングならびにリフト量の少なくとも１つをさらに可変設定し、かつ、燃料噴射分担比率制御手段が排気弁の開閉特性をさらに反映して分担比率を制御する構成とすることにより、バルブオーバーラップ期間による燃焼室内の気流への影響をさらに考慮して、バルブ開閉可変制御によるバルブ開閉特性が燃焼室内での気流形成が弱くなる領域に設定されているかどうかを判断できる。
【００１４】
また好ましくは、燃料噴射制御手段は、均質燃焼運転時に、吸気弁の開閉特性に応じて、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射の少なくとも一部を内燃機関の圧縮行程で実行する手段をさらに含む。
【００１５】
上記内燃機関の制御装置では、吸気弁の開閉特性が燃焼室内での気流形成が弱くなるような領域に設定される場合において、燃料噴射量分担比率の制御によって第１の燃料噴射手段からの燃料噴射（筒内噴射）を確保するとともに、この第１の燃料噴射手段からの燃料噴射の少なくとも一部を圧縮行程で行なう。これにより、吸気弁閉タイミングが遅く設定される領域においても、燃焼室内の混合気の流動（気流形成）を確保して、燃焼速度の低下による燃費悪化をより確実に防止することができる。
【００１６】
本発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関の筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備える内燃機関の制御装置であって、バルブタイミング開閉手段と、燃料噴射制御手段とを備える。バルブ開閉可変制御手段は、内燃機関の運転状態に応じて、吸気弁の開タイミングおよび閉タイミングならびにリフト量の少なくとも１つを可変設定する。燃料噴射制御手段は、内燃機関に要求される条件に基づいて、全燃料噴射量を第１の燃料噴射手段および第２燃料噴射手段の間で分担して燃料を噴射するように、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段を制御する。燃料噴射制御手段は、均質燃焼運転時に、バルブ開閉可変制御手段によって制御された吸気弁の開閉特性に応じて、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射時期を制御する手段を含む。
【００１７】
好ましくは、燃料噴射時期制御手段は、吸気弁の開閉特性に応じて、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射の少なくとも一部を内燃機関の圧縮行程で実行する。
【００１８】
上記内燃機関の制御装置では、吸気弁の開閉特性に応じて、第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）からの燃料噴射時期を制御できる。特に、吸気弁の開閉特性が燃焼室内での気流形成が弱くなることが懸念される領域に設定される場合において、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射（筒内噴射）の少なくとも一部を圧縮行程で行なうことにより、吸気弁閉タイミングが遅く設定される領域においても、燃焼室内の混合気の流動（気流形成）を確保して、燃焼速度の低下による燃費悪化をより確実に防止することができる。
【００１９】
特に、燃料噴射時期制御手段が、吸気弁の開期間（開タイミングおよび閉タイミングの両方を考慮）、吸気弁の開タイミング、または、吸気弁のリフト量に応じて分担比率を制御することにより、吸気弁の開閉特性が燃焼室内での混合気の流動（気流形成）が弱くなることが懸念される領域に設定されているかどうかを簡易に判断できる。
【００２０】
さらに、バルブ開閉可変制御手段が、排気弁の開タイミングおよび閉タイミングならびにリフト量の少なくとも１つをさらに可変設定し、かつ、燃料噴射時期制御手段が排気弁の開閉特性をさらに反映して分担比率を制御する構成とすることにより、バルブオーバーラップ期間による燃焼室内の気流への影響をさらに考慮して、バルブ開閉可変制御によるバルブ開閉特性が燃焼室内での気流形成が弱くなる領域に設定されているかどうかを判断できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る内燃機関の制御装置では、バルブ開閉可変制御によって燃焼室内の混合気の流動が弱められる可能性がある領域において、燃焼室内の混合気の流動（気流形成）を確保するように燃料噴射制御を行なうことにより、燃焼速度の低下による燃費悪化をより確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は原則として繰返さないものとする。
【００２３】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は原則として繰返さないものとする。
【００２４】
図１に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのようなエンジンに限定されるものではない。
【００２５】
図１に示すように、エンジン（内燃機関）１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。
【００２６】
各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。
【００２７】
図２には、図１に示された４つ気筒１１２のうちの１つを代表として示したエンジンの構成図である。
【００２８】
図２を参照して、エンジン１０は、シリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の上部に連結されるシリンダヘッド１０２とを備えるシリンダ１１１と、シリンダ１１１内を往復動するピストン１０３とを有して構成される。このピストン１０３は、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフト１０４に、クランクアーム１０５およびコンロッド１０６を介して連結される。コンロッド１０６は、ピストン１０３の往復運動をクランクシャフト１０４の回転に変換する。シリンダ１１１内においては、シリンダブロック１０１およびシリンダヘッド１０２の内壁とピストンの頂面とによって混合気を燃焼するための燃焼室１０７が区画形成されている。
【００２９】
シリンダヘッド１０２には、この燃焼室１０７に突出する態様で混合気に点火を行なう点火プラグ１１４と、燃焼室１０７に燃料を噴射供給する筒内噴射用インジェクタ１１０とが配設されている。さらに、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、インテークマニホールド、すなわち吸気通路２０と燃焼室１０７との連通部分である吸気ポート２２または／および吸気通路２０に燃料を噴射供給するように配設されている。
【００３０】
吸気通路２０および／または吸気ポート２２に噴射された燃料を含む混合気は、吸気弁２４の開弁期間に燃焼室１０７内へ導かれる。点火プラグ１１４による点火により燃料が燃焼された後の排気は、排気弁８４の開弁期間に排気通路（エキゾーズトマニホールド）８０を介して三元触媒コンバータ９０（図１）へ送られる。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、２つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような１個のインジェクタを有する内燃機関であってもよい。
【００３２】
再び図１を参照して、各筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されている。この燃料分配管１３０は、燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁１４０を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５０に接続されている。高圧燃料ポンプ１５０の吐出側は電磁スピル弁１５２を介して高圧燃料ポンプ１５０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁１５２の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁１５２が全開にされると、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁１５２はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。
【００３３】
一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧燃料ポンプ１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されている。したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。
【００３４】
エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ（Read Only Memory）３２０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３３０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。
【００３５】
エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。
【００３６】
燃料分配管１３０には燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。
【００３７】
本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ2センサを用いてもよい。
【００３８】
アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。
【００３９】
エンジンＥＣＵ３００は、所定プログラムの実行により各センサからの信号に基づいて、エンジンシステムの全体動作を制御するための各種制御信号を生成する。これらの制御信号は、出力ポート３６０および駆動回路４７０を介して、エンジンシステムを構成する機器・回路群へ送出される。
【００４０】
図１に示したエンジンシステムでは、このような特性の異なる２種類のインジェクタを以下に説明するようにエンジン１０の回転率と負荷率で使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態である場合には均質燃焼が行なわれるようにしている。
【００４１】
一方、エンジン１０が、アイドル時の触媒暖機時を始めとする非通常運転状態であるときには成層燃焼が行なわれる。
【００４２】
均質燃焼運転時には、上記のように算出された全燃料噴射量に対する、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の間での燃料噴射量分担比率は、以下に説明するように制御される。
【００４３】
図３および図４は、図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時における筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気通路噴射用インジェクタ１２０との燃料噴射量分担比率（噴分け比率）の設定マップの第１の例を説明する図である。
【００４４】
図３および図４を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率（以下、ＤＩ比率ｒとも記載する。）を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図３は、エンジン１０の温間用マップであって、図４は、エンジン１０の冷間用マップである。
【００４５】
図３および図４に示すように、これらのマップは、エンジン（内燃機関）１０の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。
【００４６】
図３および図４に示すように、エンジン１０の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒが設定されている。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。
【００４７】
なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均一性に寄与する。このような特性の異なる２種類のインジェクタを、エンジン１０の回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態である場合には、均質燃焼が行なわれるようにしている。
【００４８】
さらに、これらの図３および図４に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けて、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０のＤＩ分担率ｒを規定した。エンジン１０の温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン１０の温度を検知して、エンジン１０の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図３の温間時のマップを選択して、そうではないと図４に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン１０の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および／または吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御する。
【００４９】
図３および図４に設定されるエンジン１０の回転数と負荷率について説明する。図３のＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。また、図４のＮＥ（３）は２９００〜３１００ｒｐｍに設定されている。すなわち、ＮＥ（１）＜ＮＥ（３）である。その他、図３のＮＥ（２）や、図４のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。
【００５０】
図３および図４を比較すると、図３に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図４に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジン１０の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン１０が冷えている状態であるので、（たとえ、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しなくても）筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。
【００５１】
図３および図４を比較すると、エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「
ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射しても、エンジン１０の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
【００５２】
図３に示す温間マップでは、負荷率ＫＬ（１）以下では、筒内噴射用インジェクタ１１０のみが用いられる。これは、エンジン１０の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。温間時においてはエンジン１０が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ１１０を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ１１０を閉塞させないことも考えられる。このため、この領域では、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた燃料噴射を行なっている。
【００５３】
図３および図４を比較すると、図４の冷間用マップにのみ「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域が存在する。これは、エンジン１０の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域（ＫＬ（３）以下）では吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみが使用されるということを示す。これはエンジン１０が冷えていてエンジン１０の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いる。
【００５４】
また、通常運転時以外の場合、エンジン１０がアイドル時の触媒暖機時の場合（非通常運転状態であるとき）、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ１１０が制御される。このような触媒暖機運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖機を促進させ、排気エミッションの向上を図る。
【００５５】
図５および図６には、図１に示したエンジンシステムにおけるＤＩ比率ｒの設定マップの第２の例が示される。
【００５６】
図５（温間時）および図６（冷間時）に示された設定マップは、図３および図４に示された設定マップと比較して、低回転数領域の高負荷領域におけるＤＩ比率設定が異なる。
【００５７】
エンジン１０では、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させるようにしている。これらのＤＩ比率ｒの変化を図５および図６に十字の矢印で示す。
【００５８】
このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域（図５および図６で十字の矢印が記載された領域）以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射している領域（高回転側、低負荷側）においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
【００５９】
なお、図３〜図６を用いて説明したこのエンジン１０においては、均質燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程とすることにより、成層燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることにより実現できる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることで、点火プラグ周りにリッチ混合気が偏在させることにより燃焼室全体としてはリーンな混合気に着火する成層燃焼を実現することができる。また、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程としても点火プラグ周りにリッチ混合気を偏在させることができれば、吸気行程噴射であっても成層燃焼を実現できる。
【００６０】
また、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖気時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態（アイドル状態）を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。
【００６１】
また、図３〜図６を用いて説明したエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。ただし、上述したエンジン１０は、基本的な大部分の領域には（触媒暖気時にのみに行なわれる、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程噴射させ、筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程噴射させる弱成層燃焼領域以外を基本的な領域という）、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、吸気行程である。しかしながら、以下に示す理由があるので、燃焼安定化を目的として一時的に筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程噴射とするようにしてもよい。
【００６２】
筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮工程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮工程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。
【００６３】
本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、バルブ開閉可変制御機能を有するものとする。バルブ開閉可変制御には、バルブタイミング制御およびバルブリフト量制御の少なくとも一方が含まれる。たとえば、バルブタイミング制御の機構としては、ベーン式の連続可変バルブタイミングコントローラをカムシャフトに設け、当該コントローラがエンジンＥＣＵ３００の指示に応答した油圧の印加により、カムシャフトを進角方向あるいは遅角方向へ回転させる機構を適用することができる。これにより、エンジンＥＣＵからの指令により、吸気弁２４および排気弁８４の開閉タイミングを可変に設定することできる。また、バルブリフト量制御としては、たとえば、複数種類のカムをエンジン回転数域に応じて選択的に使用する機構が知られている。
【００６４】
なお、以下では、バルブ開閉可変制御のうちバルブタイミング制御による吸気弁の閉タイミング設定による影響について主に説明する。
【００６５】
図７に示すように、上記バルブタイミング制御により、吸気弁２４の開弁期間５００（以下、「吸気弁開期間」とも称する）５００、および排気弁８４の開弁期間５１０（以下、「排気弁開期間」と称する）が設定される。一般的に、吸気弁開期間５００は、上死点（ＴＤＣ）よりも先に開始され、下死点（ＢＤＣ）よりも遅れて終了される。以下、本明細書では、下死点（ＢＤＣ）および吸気弁２４の閉タイミングの間の位相差を「吸気弁遅閉じ角φｄ」と示すこととする。同様に、排気弁開期間５１０は、下死点（ＢＤＣ）に先立って開始され、上死点（ＴＤＣ）よりも遅れて終了される。このため、上死点（ＴＤＣ）を挟んで、吸気弁２４および排気弁８４の両方が開弁されるオーバラップ期間５１５が設けられる。
【００６６】
均質燃焼運転時には、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射期間５２０（以下、「ＰＦＩ噴射期間」とも称する）は、吸気弁開期間５００に合せて吸入行程に設けられ、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射期間５３０（以下、「ＤＩ噴射期間」とも称する）は、吸入行程に設けられる。
【００６７】
次に、図８を用いて一般的なバルブタイミング制御について説明しておく。
【００６８】
低温時、エンジン始動時や、アイドル運転時を含む軽負荷域での運転時には、図８（ａ）に示されるように、オーバラップ期間５１５が短くなるようにバルブタイミングが設定される。オーバラップ期間５１５を短くすることにより、燃焼時に発生する排気ガスが吸気ポート２２へ吹き返される量を抑えることができるため、燃焼室内の燃焼が安定し、燃費が向上する。オーバラップ期間５１５が短くなると、吸気弁開期間５００は全体的に位相が遅れる方向に設定されるので、吸気弁遅閉じ角φｄについても比較的大きくなる。
【００６９】
中負荷域での運転時には、図８（ｂ）に示されるように、オーバラップ期間５１５を長く確保する。これに伴い、吸気弁遅閉じ角φｄは図８（ａ）の場合と比較して小さくなる傾向にある。
【００７０】
オーバラップ期間５１５を長くすると、ポンピングロスの低減による燃費の向上を図ることができる。さらに、内部でのＥＧＲ率を高めて、エンジンから排出された排気ガスの一部を吸気系へ再循環させて新しい混合気と混ぜて燃焼速度を下げられることから、窒素酸化物（ＮＯX）の低減や、炭化水素（ＨＣ）の再燃焼促進により排気性状を改善することが可能となる。
【００７１】
また、図８（ｃ）に示される高負荷−低中回転域での運転時には、吸気弁２４の閉じタイミングを早くする、すなわち吸気弁遅閉じ角φｄを小さくすることにより、吸気が吸気ポート２２へ吹き返される量を抑えて、体積効率の向上により内燃機関からの出力を確保できる。
【００７２】
これに対して、図８（ｄ）に示される高負荷−高回転域での運転時には、反対に吸気弁２４の閉じタイミングを回転数に合せて遅くする。これにより、吸入空気の慣性力に合せた吸気弁閉じタイミングとなるため、体積効率を向上させて内燃機関の出力を確保できる。
【００７３】
なお、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の両者を備える構成のエンジンでは、オーバラップ期間５１５を長くすると、吸気ポートにデポジットが堆積し易くなる傾向にある。すなわち、吸気通路噴射用インジェクタ１２０にデポジットが堆積し易くなり、燃料噴射量の低下が発生し易くなってしまう。
【００７４】
したがって、図１に示したエンジンシステムでのバルブタイミング制御は、筒内噴射用インジェクタ１１０または吸気通路噴射用インジェクタ１２０の一方のみで燃料噴射を行なうエンジンシステムと比較すると、全体的にオーバラップ期間５１５を短くして、吸気弁２４の閉タイミングが遅く設定される傾向にある。
【００７５】
図８（ａ）〜（ｄ）に示したバルブタイミング制御による一般的なバルブタイミング設定と、図３〜図６に示した好ましいＤＩ比率の設定とを考慮すれば、機関冷間時における低負荷領域において、吸気弁２４の閉タイミングが遅く設定される（吸気弁遅閉じ角φｄ：大）とともに、ＤＩ比率が０％近傍に設定され、ほぼ全燃料噴射量が吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射される。
【００７６】
このような条件時には、圧縮行程の初期において吸気弁２４の開弁に加え、筒内噴射用インジェクタからの高燃圧の燃料噴射によって燃焼室内に燃料気流を生じさせる効果が得られないので、燃焼室内に形成される気流が弱くなり、燃焼速度の低下を招いて燃費が悪化する可能性がある。このため、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置では、以下に説明するような燃焼速度改善制御を行なう。
【００７７】
図９を参照して、本発明の実施の形態の第１の例に従う燃焼速度改善制御では、均質燃焼運転中に吸気弁２４の閉タイミングが遅いかどうかが、吸気弁遅閉じ角φｄと所定の判定基準値φｒｅｆとの比較によって逐時判定される（ステップＳ１００）。
【００７８】
吸気弁閉タイミングが遅くない場合には（ステップＳ１００におけるＮＯ判定）、吸気弁の閉タイミングに起因して燃焼速度の低下が懸念されることがないので、燃焼速度改善制御は終了される。
【００７９】
一方、吸気弁の閉タイミングが遅いと判定された場合には（ステップＳ１００におけるＹＥＳ判定）、さらに、図３〜図６に示されたマップによって決定される基本的なＤＩ比率ｒが０％近傍の領域であるかどうかが、所定の判定基準値ｒｆとの比較により判定される（ステップＳ１１０）。
【００８０】
ＤＩ比率ｒが基準値ｒｆ以上である場合（ｒ≧ｒｆ）、すなわちステップＳ１１０におけるＮＯ判定の場合には、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射がある程度行なわれているので、ＤＩ比率制御による燃焼速度改善は実行しない。
【００８１】
一方、ＤＩ比率ｒが基準値ｒｆよりも低い場合（ｒ＜ｒｆ）、すなわちステップＳ１１０におけるＹＥＳ判定の場合には、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射による気流形成が期待できないことと、吸気弁閉タイミングが遅いこととがあいまって、燃焼室内に十分な気流が形成されずに燃焼速度の低下による燃費の悪化を招く懸念がある。
【００８２】
したがって、この場合には、図３〜図６に示したマップに従い設定されるＤＩ比率ｒと比較して、ＤＩ比率を増加させる。具体的には、ＤＩ比率がｒ＋Δｒ（Δｒ＞０）に増加される（ステップＳ１２０）。
【００８３】
ＤＩ比率補正量Δｒは、図１０に示すように、吸気弁遅閉じ角φｄに応じて設定する。たとえば、図中に実線で示すように、吸気弁遅閉じ角φｄが基準値φｒｅｆ以上である領域でΔｒを一律に設定してもよいし、図中に点線で示すように、吸気弁遅閉じ角φｄの大きさに応じて、Δｒを複数段階に設定してもよい。あるいは、ＤＩ比率補正量Δｒを設定するのではなく、燃焼室内の気流形成を改善するのに必要な筒内燃料噴射量を確保するように、Ｓ１２０において、ＤＩ比率設定ではなく、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量そのものを所定量（固定値）に設定する構成としてもよい。
【００８４】
このように、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置においては、吸気弁閉タイミングが遅く設定され、かつＤＩ比率が低い領域において、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量を所定量確保できるようにＤＩ比率を制御するので、燃焼室内の混合気の流動（気流形成）を確保して、燃焼速度の低下による燃費悪化を防止することができる。
【００８５】
あるいは、両インジェクタ間での燃料噴射分担比率（ＤＩ比率）制御ではなく、燃料噴射タイミングの制御によっても、上記のような領域での燃焼速度改善を図ることができる。
【００８６】
図１１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置による燃焼速度改善制御の第２の例を示すフローチャートである。
【００８７】
図１１を参照して、第２の例に従う燃焼速度改善制御においても、まず図９と同様にステップＳ１００が実行されて、均質燃焼運転中に吸気弁２４の閉タイミングが遅いかどうかが、吸気弁遅閉じ角φｄと所定の判定基準値φｒｅｆとの比較によって逐時判定される（ステップＳ１００）。
【００８８】
吸気弁閉タイミングが遅いと判定された場合（ステップＳ１００におけるＹＥＳ判定）においては、ステップＳ１３０が実行されて、筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射タイミングが図１２に示すように変更される。
【００８９】
図１２を参照して、図１１のステップＳ１３０による燃料噴射タイミング設定では、ＤＩ噴射期間５３０は、その少なくとも一部が、圧縮行程における噴射期間５３２を含むように設定される。なお、従来と同様に吸気行程における噴射期間５３１を設けてもよいが、噴射期間５３１および５３２による燃料噴射量の合計は、図７でのＤＩ噴射期間５３０による燃料噴射量と同一となるように設定される。すなわち、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量は変化しないように設定される。
【００９０】
このように、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射を、圧縮行程期間で行なうことにより、吸気弁閉タイミングが遅い場合にも燃焼室内により強い混合気の流動を起こすことが可能となる。これにより、吸気弁閉タイミングが遅い領域でも、燃焼室内での気流の確保が確実化され、燃焼速度の低下による燃費の悪化を防止することができる。
【００９１】
しかしながら、図１１に示した燃焼速度改善制御では、ＤＩ比率がほぼ０％のとき、すなわち燃料噴射量のほぼ全てが吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射される運転領域では、燃焼速度を改善することができない。
【００９２】
したがって、図９に示した燃焼速度改善制御および図１１に示した燃焼速度改善制御を組合せて、図１３に示すような燃焼速度改善制御を行なうことができる。
【００９３】
図１３に示された燃焼速度改善制御では、図９と同様のステップＳ１００、Ｓ１１０およびＳ１２０が実行されて、吸気弁閉タイミングが遅く、かつＤＩ比率が低い領域で、ＤＩ比率が増加される。
【００９４】
これにより、図３〜図６のマップ上でＤＩ比率がほぼ０％の領域であっても、所定量の燃料噴射が筒内噴射用インジェクタ１１０から行なわれるようにＤＩ比率が設定される。さらに、図１１に示したステップＳ１３０を実行して、図１２に示した筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射タイミングの変更が行なわれる。
【００９５】
したがって、図１２に示した圧縮行程中の噴射期間５３２において、筒内噴射用インジェクタ１１０から高燃圧の燃料が燃焼室内に噴射される。たとえば、ステップＳ１２０におけるＤＩ比率補正量Δｒに相当する燃料噴射量を、噴射期間５３２に噴射するように設定することができる。
【００９６】
また、吸気弁の閉タイミングが遅いと判定された場合（ステップＳ１００におけるＹＥＳ判定）には、ＤＩ比率が所定値以上（ｒ≧ｒｆ）でＤＩ比率増加を行なわないとき（ステップＳ１１０におけるＮＯ判定）にも、ステップＳ１３０が実行されて、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射の少なくとも一部が圧縮行程で行なわれる。
【００９７】
この結果、図１３に示す燃焼速度改善制御によれば、吸気弁閉じタイミングが遅い領域において、ＤＩ比率の増加による筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射を確保し、かつこの燃料噴射の少なくとも一部を圧縮行程に実行できる。したがって、燃焼室内の混合気の流動（気流形成）をより確実に確保して、燃焼速度低下による燃費の悪化を回避することが可能である。
【００９８】
なお、本実施の形態に係る燃焼速度改善制御におけるＤＩ比率増加については、ステップＳ１２０（図９，１３）において、ＤＩ比率補正演算（ｒ＋Δｒ）を実行する構成を説明した。しかしながら、本実施の形態に係る燃焼速度改善制御におけるＤＩ比率増加処理は、上記のような処理に限定されない。たとえば、ステップＳ１１０およびＳ１２０での処理を統合するように、図３〜図６のマップ内でのＤＩ比率ｒ＜ｒｆの領域について、予め補正量Δｒを加算した値（ｒ＋Δｒ）を格納した燃焼速度改善制御用マップを別途作成して、これらのマップ切換えによってＤＩ比率を設定する構成とすることもできる。この場合には、ステップＳ１１０およびＳ１２０に代えて、図３〜図６の基本的なＤＩ比率設定マップ（基本マップ）の代わりに、上記燃焼速度改善制御用マップを参照してＤＩ比率を設定するステップが実行される。エンジンＥＣＵ３００の演算負荷軽減の面からは、このような参照マップを切換える構成の方が好ましい。
【００９９】
なお、参照マップの切換え構成では、図１０に点線で示したようにＤＩ比率補正量Δｒが吸気弁遅閉じ角φｄに応じて複数段階に設定される場合には、上記燃焼速度改善制御用マップについても複数個用意する必要が生じる。
【０１００】
以上では、バルブ開閉可変制御のうちバルブタイミング制御による吸気弁の閉タイミングに着目して、ＤＩ比率増加および／または燃料噴射タイミング制御（圧縮行程ＤＩ噴射期間の確保）による燃焼速度改善制御を実行する実施の形態を説明した。しかしながら、本願発明に係る内燃機関の制御装置は、バルブ開閉可変制御によって、吸気弁の開閉タイミングやリフト量が、燃焼室内での気流の形成が弱くなる領域に設定された場合に、上記燃焼速度改善制御を実行するものであり、吸気弁の閉タイミングに応じて燃焼速度改善制御を行なうのは一例に過ぎない。すなわち、本願発明の適用は上記のような実施形態に限定されるものではない。
【０１０１】
したがって、本発明の他の実施の形態として、吸気弁の開閉タイミング（位相）およびリフト量を含む吸気弁開閉特性に応じて、燃焼速度改善制御が必要なレベルまで燃焼室内の気流が弱くなるか否かを判断する構成とすることができる。このような判断は、図９、図１１および図１３に示したステップＳ１００での判定に対応する。たとえば、吸気弁の開期間（開タイミングおよび閉タイミングの両方を考慮）やバルブリフト量に基づいて、あるいは、吸気弁に加えて排気弁の開閉特性（たとえばオーバラップ期間の反映）に基づいて、上記判定を行なうことが可能である。
【０１０２】
これら他の実施の形態においても、本実施の形態における吸気弁の閉タイミングを評価するための吸気弁遅閉じ位相φに対応する評価パラメータを適宜設定し、当該評価パラメータに基づいて、ステップＳ１００（図９、図１１および図１３）での判定や、ＤＩ比率増加量Δｒの設定を行なうことができる。
【０１０３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置により制御されるエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】図１に示したエンジンの構成を説明する図である。
【図３】図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時のＤＩ比率設定マップ（機関温間時）の第１の例を説明する図である。
【図４】図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時のＤＩ比率設定マップ（機関冷間時）の第１の例を説明する図である。
【図５】図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時のＤＩ比率設定マップ（機関温間時）の第２の例を説明する図である。
【図６】図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時のＤＩ比率設定マップ（機関冷間時）の第２の例を説明する図である。
【図７】エンジンのバルブタイミングおよび燃料噴射タイミングを説明する概念図である。
【図８】一般的なバルブタイミング制御による吸気弁および排気弁の開閉タイミングを説明する概念図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置による燃焼速度改善制御の第１の例を説明するフローチャートである。
【図１０】燃焼速度改善制御におけるＤＩ比率補正量の設定手法を説明する概念図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置による燃焼速度改善制御の第２の例を説明するフローチャートである。
【図１２】燃焼速度改善制御における燃料噴射タイミング変更を説明する概念図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置による燃焼速度改善制御の第３の例を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０５】
１０  エンジン、２０  インテークマニホールド（吸気通路）、２２  吸気ポート、２４  吸気弁、３０  サージタンク、４０  吸気ダクト、４２  エアフローメータ、５０
エアクリーナ、６０  電動モータ、７０  スロットルバルブ、８０  エキゾーストマニホールド（排気通路）、８４  排気弁、９０  三元触媒コンバータ、１００  アクセルペダル、１０１  シリンダブロック、１０２  シリンダヘッド、１０３  ピストン、１０４
クランクシャフト、１０５  クランクアーム、１０６  コンロッド、１０７  燃焼室、１１０  筒内噴射用インジェクタ、１１１  シリンダ、１１２  各気筒、１１４  点火プラグ、１２０  吸気通路噴射用インジェクタ、１３０  燃料分配管、１４０  逆止弁、１５０  高圧燃料ポンプ、１６０  燃料分配管、１７０  燃料圧レギュレータ、１８０  低圧燃料ポンプ、１９０  燃料フィルタ、２００  燃料タンク、３００  エンジンＥＣＵ、３８０  水温センサ、４００  燃料圧センサ、４２０  空燃比センサ、４４０  アクセル開度センサ、４６０  回転数センサ、５００  吸気弁開期間、５１０  排気弁開期間、５１０  開弁期間、５１５  オーバラップ期間、５２０  ＰＦＩ噴射期間、５３０  ＤＩ噴射期間、５３１  ＤＩ噴射期間（吸入行程）、５３２  ＤＩ噴射期間（圧縮行程）、ｒ
ＤＩ比率、ｒｆ  判定基準値（ＤＩ比率）、Δｒ  ＤＩ比率補正量、φｒｅｆ  判定基準値（吸気弁遅閉じ量）。
【図１】
2006144629.tif 000003
【図２】
2006144629.tif 000004
【図３】
2006144629.tif 000005
【図４】
2006144629.tif 000006
【図５】
2006144629.tif 000007
【図６】
2006144629.tif 000008
【図７】
2006144629.tif 000009
【図８】
2006144629.tif 000010
【図９】
2006144629.tif 000011
【図１０】
2006144629.tif 000012
【図１１】
2006144629.tif 000013
【図１２】
2006144629.tif 000014
【図１３】
2006144629.tif 000015