(57)【要約】【課題】  吸気行程における筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射により発生する問題点を解決する。【解決手段】  筒内噴射用インジェクタからは、上面視で点火プラグを挟む八の字形状で側面視で扇形状の噴霧が噴射される。噴霧は開状態の吸気バルブと干渉する。エンジンＥＣＵは、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射時期をマップから決定するステップ（Ｓ１００）と、噴射量から噴射期間を決定するステップ（Ｓ１１０）と、干渉が発生するか否かをマップに基づいて判断するステップ（Ｓ１２０）と、干渉する噴射期間分だけ噴射期間を進角側へ変更するステップ（Ｓ１３０）と、噴射時期および噴射期間を決定するステップ（Ｓ１４０）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】        図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記内燃機関についての予め定められた運転状態に対応させて、吸気行程において前記燃料噴射手段から筒内に燃料を噴射するように前記燃料噴射手段を制御するための噴射制御手段と、
吸気バルブの開閉タイミング、開閉時間およびリフト量の少なくともいずれかを制御するためのバルブ制御手段と、
前記燃料噴射手段から噴射された燃料により形成される噴霧と吸気バルブとが干渉することにより、前記噴射された燃料が点火プラグ近傍に飛散したか否かを判定するための判定手段と、
前記判定手段により前記点火プラグ近傍に燃料が飛散したと判定された場合には、前記噴霧と前記吸気バルブとの干渉を回避するために、前記噴射制御手段を用いて燃料噴射態様を変更および前記バルブ制御手段を用いて吸気バルブの作動態様を変更の少なくともいずれかの変更を実行するための制御変更手段とを含む、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御変更手段は、前記噴射制御手段を用いて、前記燃料噴射時期を変更することにより、前記燃料噴射態様を変更するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御変更手段は、前記燃料噴射時期を進角側に変更するための手段を含む、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御変更手段は、前記噴射制御手段を用いて、前記燃料噴射を少なくとも２回に分割することにより、前記燃料噴射態様を変更するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、吸気通路に燃料を噴射するための燃料噴射手段をさらに含み、
前記制御変更手段は、前記噴射制御手段を用いて、前記燃料噴射期間を短縮するように変更するとともに、前記短縮により要求燃料量を満たさない場合には、前記吸気通路に燃料を噴射するための燃料噴射手段により不足分の燃料を噴射することにより、前記燃料噴射態様を変更するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
前記吸気通路内に燃料を噴射するための燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである、請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御変更手段は、前記バルブ制御手段を用いて、前記吸気バルブの開閉タイミングを変更することにより、前記燃料噴射態様を変更するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記制御変更手段は、前記吸気バルブが開くタイミングを遅角側に変更するための手段を含む、請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記判定手段は、前記内燃機関の運転状態を表わすパラメータにより表わされたマップに基づいて、前記噴射された燃料が点火プラグ近傍に飛散したか否かを判定するための手段を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記判定手段は、前記点火プラグの電気的特性を検知して、前記電気的特性が正常な状態から変化したことに基づいて、前記噴射された燃料が点火プラグ近傍に飛散したか否かを判定するための手段を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記制御変更手段は、前記電気的特性の変化が検知されなくなるまで、前記燃料噴射態様を変更および前記吸気バルブの作動態様を変更の少なくともいずれかの変更を実行するための手段を含む、請求項１０に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】
本発明は、車両の内燃機関に関し、特に、少なくとも筒内に向けて燃料を噴射する第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）を有し、さらに、吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関吸気通路内に燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタと、機関燃焼室内に燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタとを具備し、機関負荷が予め定められた設定負荷よりも低いときには吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止するとともに機関負荷が設定負荷よりも高いときには吸気通路噴射用インジェクタから燃料を噴射するようにした内燃機関が公知である。
【０００３】
また、このような内燃機関の筒内噴射用インジェクタに関連する技術として、筒内に噴射された燃料の微粒化により燃焼効率の向上、排ガス浄化を図る筒内噴射式エンジンがある。たとえば、特開２００３−２５４１９９号公報（特許文献１）は、内燃機関の低負荷時など、シリンダ孔内における混合気の全体の平均空燃比が大きくて、混合気が平均して希薄な場合でも、圧縮比を高く設定できるようにして、燃費をより確実に向上させるようにする筒内燃料噴射式内燃機関を開示する。この筒内燃料噴射式内燃機関は、シリンダ孔の軸心を鉛直線に一致させた場合のシリンダの側面視で、シリンダヘッドの一側部に吸気通路を形成する一方、他側部に排気通路を形成し、シリンダヘッドの一側部の端部側からシリンダ孔内に向い斜め下方に向って燃料を噴射可能とする燃料噴射弁を設け、シリンダ孔のほぼ軸心上でシリンダ孔内に放電部が臨む点火プラグを設けた筒内燃料噴射式内燃機関において、燃料噴射弁により噴射される燃料が、シリンダの平面視で、放電部を挟む八の字形状となるようにし、吸気行程で燃料噴射弁に燃料の噴射をさせる。
【０００４】
この筒内燃料噴射式内燃機関によると、燃料噴射弁から噴射される燃料は放電部を挟む八の字形状であり、かつ、内燃機関の吸気行程ではピストンは上死点から下降するのであってその方向と、燃料噴射弁による燃料の噴射の方向とはいずれも下方であって同じ方向である。このため、燃料噴射弁から噴射された燃料は放電部の各外側方を進行し、また、この際、ピストンの上面と勢いよく衝突するということが防止されて、噴射された方向に向って円滑に進行する。そして、噴射された左右各燃料のそれぞれ先端部がシリンダ孔の内周面やピストンの上面に達すると、これら各面に案内されて各燃料のそれぞれ一部分同士がシリンダ孔の周方向で互いに接近させられ、その一方、各燃料のそれぞれ他部分はシリンダ孔の周方向で互いに離反させられる。すると、吸気行程とこれに続く圧縮行程とで、シリンダ孔内に噴射された燃料の多くがこのシリンダ孔の内周面近傍域に集められ、かつ、その周方向ほぼ均一となるよう集められ、つまり、このシリンダ孔内では、シリンダの平面視で、シリンダ孔の軸心をほぼ中心とするドーナツ形状の濃い混合気層と、この濃い混合気層で囲まれて放電部の近傍に位置する薄い混合気層とが成形されることとなる。
【０００５】
特許文献１に記載されたような噴霧形状および噴霧方向に特徴のある燃料噴射弁を用いて、吸気行程にて燃料噴射を行なうと、吸気バルブがリフトしているため、噴射された燃料の一部が吸気バルブ傘裏に付着し、これが液滴となって流入することで、筒内での混合気形成を阻害し、内燃機関から排出される未燃焼燃料（ＨＣ）が多くなるという問題点がある。そこで、特開２００４−３１６５３８号公報（特許文献２）は、吸気行程噴射時に吸気バルブ傘裏に燃料噴霧が付着することによる未燃燃料の排出量の増加を防止することを目的とする、直噴火花点火式内燃機関を開示する。この直噴火花点火式内燃機関は、燃焼室の側部に配置される燃料噴射弁から２つの吸気バルブの間を経由し燃焼室中心側へ燃料を噴射する直噴火花点火式内燃機関であって、吸気バルブを介して燃焼室内に流入させる空気を吸気バルブ傘裏の燃焼室中心側に吹き付けることのできるエアモーションデバイスを備える一方、燃料噴射弁からの燃料噴霧が吸気バルブ傘裏の燃焼室中心側に付着するが吸気バルブ傘裏の燃焼室壁面側に付着しないようなバルブリフト量となる期間を演算する手段と、吸気行程にて燃料噴射を行う運転モードの時に、期間の情報に基づいて、燃料噴射を制御する手段とを備える。
【０００６】
この直噴火花点火式内燃機関によると、吸気行程噴射において、燃料噴霧と吸気バルブとの干渉部位を吸気バルブ傘裏の燃焼室中心側に限定し、ここに付着した燃料（若しくは付着しようとする燃料）をエアモーションデバイスにより強化された空気流に乗せて吹き飛ばすことで、筒内での混合気形成に利用できるようにし、未燃燃料の排出量を低減することができる。
【特許文献１】特開２００３−２５４１９９号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載された内燃機関においては、燃料噴射弁からの燃料噴霧が吸気バルブ傘裏の燃焼室壁面側に付着しないようなバルブリフト量となる期間に基づいて、燃料噴射を制御しているので、燃料噴射期間が短くなり、要求燃料量を噴射できない場合や、混合気の均質化が低下して燃焼が不安定になる等の問題がある。
【０００８】
また、燃料噴射弁からの燃料噴霧が吸気バルブの傘裏に沿って点火プラグの方向へ飛散すると、点火プラグに燃料が付着して点火プラグが燻りプラグかぶりにより正常な点火が不可能になることがある。
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関であって、内燃機関の性能の低下を抑制して、燃料噴射手段を用いた吸気行程における燃料噴射により発生する問題点を解決できる、内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段を備えた内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関についての予め定められた運転状態に対応させて、吸気行程において燃料噴射手段から筒内に燃料を噴射するように燃料噴射手段を制御するための噴射制御手段と、吸気バルブの開閉タイミング、開閉時間およびリフト量の少なくともいずれかを制御するためのバルブ制御手段と、燃料噴射手段から噴射された燃料により形成される噴霧と吸気バルブとが干渉することにより、噴射された燃料が点火プラグ近傍に飛散したか否かを判定するための判定手段と、判定手段により点火プラグ近傍に燃料が飛散したと判定された場合には、噴霧と吸気バルブとの干渉を回避するために、噴射制御手段を用いて燃料噴射態様を変更およびバルブ制御手段を用いて吸気バルブの作動態様を変更の少なくともいずれかの変更を実行するための制御変更手段とを含む。
【００１１】
第１の発明によると、たとえば、燃料室内の混合気の均質性向上のために、燃料噴射手段の一例である筒内噴射用インジェクタからの燃料の噴射形状が、ピストンが往復する方向の延長線上から見て（シリンダの平面視）点火プラグを含むような八の字型に広がる形状であって、その延長線に垂直な方向から見て（シリンダの側面視）扇形状とするものがある。噴射された燃料の噴霧形状のこのような場合、吸気行程において筒内噴射用インジェクタから燃料噴射を行なうと吸気バルブと干渉する。干渉した噴霧は吸気バルブの傘裏に沿って点火プラグの方向へ飛散する。この傾向は、吸気量が少なく気流が弱い低回転低負荷時に顕著に発生する。点火プラグに燃料が飛散すると点火プラグが燻りプラグかぶりにより正常な点火が不可能になることがある。このため、判定手段により点火プラグ近傍に燃料が飛散したと判定されると、筒内噴射用インジェクタから吸気行程で噴射された燃料により形成される噴霧と吸気バルブとが干渉しないように、燃料噴射時期、燃料噴射期間（燃料噴射量）、吸気バルブを開くタイミング、吸気バルブのリフト量等を変更して干渉を回避する。これにより、点火プラグ近傍へ燃料が飛散することもなくなる。その結果、筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関であって、内燃機関の性能の低下を抑制して、燃料噴射手段を用いた吸気行程における燃料噴射により発生する問題点を解決できる、内燃機関の制御装置を提供することができる。
【００１２】
第２の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御変更手段は、噴射制御手段を用いて、燃料噴射時期を変更することにより、燃料噴射態様を変更するための手段を含む。
【００１３】
第２の発明によると、判定手段により点火プラグ近傍に燃料が飛散したと判定されると、筒内噴射用インジェクタから燃料を噴射する時期を進角側にして（早めて）、たとえば、吸気バルブが開く前までにまたは干渉位置まで吸気バルブが降下する前までに、筒内噴射用インジェクタで燃料を噴射するようにして、干渉を回避することができる。なお、干渉を回避できるのであって、かつ内燃機関の所望の性能を発現できるのであれば、筒内噴射用インジェクタから燃料を噴射する時期を遅角側にするようにしてもよい。
【００１４】
第３の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第２の発明の構成に加えて、制御変更手段は、燃料噴射時期を進角側に変更するための手段を含む。
【００１５】
第３の発明によると、判定手段により点火プラグ近傍に燃料が飛散したと判定されると、筒内噴射用インジェクタから燃料を噴射する時期を進角側に早めて、干渉を回避することができる。
【００１６】
第４の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御変更手段は、噴射制御手段を用いて、燃料噴射を少なくとも２回に分割することにより、燃料噴射態様を変更するための手段を含む。
【００１７】
第４の発明によると、たとえば、吸気バルブが開く前または干渉位置まで吸気バルブが降下する前までに１回目の燃料噴射を行ない、吸気バルブが閉じた後または干渉位置よりも吸気バルブが上昇した後に２回目の燃料噴射を行ない、干渉を回避することができる。なお、燃料噴射回数は２回に限定されるものではない。
【００１８】
第５の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御変更手段は、噴射制御手段を用いて、燃料噴射期間を短縮するように変更するとともに、短縮により要求燃料量を満たさない場合には、吸気通路に燃料を噴射するための燃料噴射手段により不足分の燃料を噴射することにより、燃料噴射態様を変更するための手段を含む。
【００１９】
第５の発明によると、たとえば、吸気バルブが開く前または干渉位置まで吸気バルブが降下する前までに燃料噴射を終了するようにするか、吸気バルブが閉じた後または干渉位置よりも吸気バルブが上昇した後に燃料噴射を開始するようにして（すなわち燃料噴射期間を短くして）、干渉を回避することができる。このときに、燃料噴射量が不足する場合（要求燃料量＜筒内噴射用インジェクタからの噴射燃料量＋吸気通路噴射用インジェクタからの噴射燃料量）には、その不足分を吸気通路噴射用インジェクタから噴射するようにして、内燃機関に要求燃料量を供給することができる。
【００２０】
第６の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第５の発明の構成に加えて、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、吸気通路内に燃料を噴射するための燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである。
【００２１】
第６の発明によると、筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関において、内燃機関の性能の低下を抑制して、筒内噴射用インジェクタによる吸気行程における燃料噴射により発生する問題点を解決できる、内燃機関の制御装置を提供することができる。
【００２２】
第７の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御変更手段は、バルブ制御手段を用いて、吸気バルブの開閉タイミングを変更することにより、燃料噴射態様を変更するための手段を含む。
【００２３】
第７の発明によると、判定手段により点火プラグ近傍に燃料が飛散したと判定されると、吸気バルブを開くタイミングを遅角側にして（遅らせて）、たとえば、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射期間が終了した後のタイミングでまたは吸気バルブを開いても干渉位置に到達するまでに燃料噴射期間が終了するタイミングで、吸気バルブを開くようにして、干渉を回避することができる。なお、干渉を回避できるのであって、かつ内燃機関の所望の性能を発現できるのであれば、吸気バルブを開く時期を進角側にするようにしてもよい。
【００２４】
第８の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第７の発明の構成に加えて、制御変更手段は、吸気バルブが開くタイミングを遅角側に変更するための手段を含む。
【００２５】
第８の発明によると、判定手段により点火プラグ近傍に燃料が飛散したと判定されると、吸気バルブを開くタイミングを遅角側に遅らせて、干渉を回避することができる。
【００２６】
第９の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜８のいずれかの発明の構成に加えて、判定手段は、内燃機関の運転状態を表わすパラメータにより表わされたマップに基づいて、噴射された燃料が点火プラグ近傍に飛散したか否かを判定するための手段を含む。
【００２７】
第９の発明によると、内燃機関の回転数、負荷率などをパラメータとした、筒内噴射用インジェクタからの吸気行程噴射と吸気バルブとが干渉するマップを作成しておいて、このマップに基づいて、噴射された燃料が点火プラグ近傍に飛散したか否かを判定することができる。
【００２８】
第１０の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜８のいずれかの発明の構成に加えて、判定手段は、点火プラグの電気的特性を検知して、電気的特性が正常な状態から変化したことに基づいて、噴射された燃料が点火プラグ近傍に飛散したか否かを判定するための手段を含む。
【００２９】
第１０の発明によると、点火プラグに燃料が付着すると燻りによる汚損が発生して、たとえば、点火プラグの２つの電極の（絶縁）抵抗値が低下する。電気的特性である抵抗値が正常値から変化したことに基づいて、噴射された燃料が点火プラグ近傍に飛散したことを判定できる。
【００３０】
第１１の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１０の発明の構成に加えて、制御変更手段は、電気的特性の変化が検知されなくなるまで、燃料噴射態様を変更および吸気バルブの作動態様を変更の少なくともいずれかの変更を実行するための手段を含む。
【００３１】
第１１の発明によると、たとえば、点火プラグが燻ると点火プラグの２つの電極の（絶縁）抵抗値が低下する。１サイクル毎に電気的特性である抵抗値が正常値から変化していると噴射された燃料が点火プラグ近傍に飛散していると判定して、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射態様や吸気バルブの作動態様を変更する。干渉が回避されると次第に抵抗値は正常な状態に戻る。この抵抗値が正常な状態に戻るまで（電気的特性の変化が検知されなくなるまで）、繰り返し筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射態様や吸気バルブの作動態様を変更する。これにより、点火プラグの燻りをなくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３３】
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形式のエンジンに限定されるものではなく、Ｖ型６気筒、Ｖ型８気筒、直列６気筒などの形式であってもよい。また、以下においては、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を有するエンジンについて説明するが、少なくとも筒内噴射用インジェクタを有するエンジンであれば、本発明は適用できる。
【００３４】
図１に示すように、エンジン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ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００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。
【００３５】
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。また、各気筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されており、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。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。
【００３６】
図１に示すように、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。
【００３７】
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おり、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設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
図２に、図１の部分拡大図を示す。図２は、図１の各気筒１１２におけ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の位置関係、ならびにインテークマニホールド２０、吸気バルブ１２２、排気バルブ１２１、点火プラグ１１９およびピストン１２３の位置関係を説明する図である。
【００４４】
インテークマニホールド２０の燃焼室側には吸気バルブ１２２が設けられており、その吸気バルブ１２２の上流側に吸気通路噴射用インジェクタ１２０が配置されている。吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、吸気通路であるインテークマニホールド２０の内壁にに向けて燃料を噴射する。
【００４５】
この吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射方向については、一例として、以下のようにすることが考えられる。
【００４６】
このインテークマニホールド２０の内壁には、吸気バルブ１２２と、排気バルブ１２１とのオーバーラップにより燃焼室内のＰＭ(Particulate Matter)がインテークマニホールド２０に逆流し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０により噴射された燃料が噴霧され微細化された燃料が接着剤として働き、インテークマニホールド２０の吸気バルブ１２２の近い側の内壁にデポジットとして堆積することがある。吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射方向は、このデポジットに向けられた方向になるように設けられている。これにより、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射された燃料により、このデポジットを洗い流すことができる。
【００４７】
また、このインテークマニホールド２０には、スワールコントロールバルブなどであって、燃焼室内に渦流を形成するものが設けられない。このスワールコントロールバルブなどが設けられると、流量係数を低下せしめることになり、ＷＯＴ時に必要十分な空気を燃焼室に流入させることができない。ところが、本実施の形態における内燃機関においては、流量係数を高くするようにして、高流量ポートを実現した。なお、高流量を実現できるのであれば、タンジェンシャル型（tangential type）の吸気ポートであってもよい。こ
のタンジェンシャル型ポートは、吸気バルブ１２２の周辺で渦巻状となって左右に振れた形状とはならず、真っ直ぐに伸びて上下に大きく円弧を画いた先端部を有する。したがって吸気ポート内での流れに対する抵抗が小さく、吸気ポートの流量係数はスワールポートに比しはるかに大きくなり、エンジン１０の体積効率が高くなり、多量の空気が燃焼室内に吸入することができるものである。このときの吸気ポートの流量係数Ｃｆは０．５〜０．７以上が好ましい。
【００４８】
図２に示すように、ピストン１２３の頂部には、筒内噴射用インジェクタ１１０に対向する位置に緩やかな曲線から形成されるくぼみが設けられている。このくぼみに向けて筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料が噴射される。このとき、筒内噴射用インジェクタ１１０に対向するピストン１２３の頂部は角部を有しないので、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た噴霧が角部により分裂されることがない。このような分裂があるとローカルリッチの状態になる場合があり得るが、そのような状態になることを回避できる。なお、ピストン１２３の頂部の形状はこのような形状に限定されない。また、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴霧の形状の詳細については後述する。また、図２に示すように配置された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との燃料分担比率の詳細については、後述する。
【００４９】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）を参照して、吸気バルブ１２２および排気バルブ１２１について説明する。図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、このエンジン１０は、吸気バルブ１２２を２つ（第1の吸気バルブ１２２Ａと第２の吸気バルブ１２２Ｂ）、排気バルブ１２１を２つ（第1の排気バルブ１２１Ａと第２の排気バルブ１２１Ｂ）を有する。  
【００５０】
この４つのバルブの中央付近に点火プラグ１１９が設けられている。この吸気バルブ１２２Ａと吸気バルブ１２２Ｂとの間に筒内噴射用インジェクタ１１０が設けられる。
【００５１】
図４に、エンジン１０を上方から見た断面図を示す。インテークマニホールド２０は吸気バルブ１２２の数に対応するように、シリンダへッドとの連結点手前で２つに分岐される。インテークマニホールド２０を通った吸気は、吸気バルブ１２２Ａおよび吸気バルブ１２２Ｂを介してシリンダ内に導入される。
【００５２】
燃焼室で燃焼された排気は、排気バルブ１２１Ａおよび排気バルブ１２１Ｂを介してエキゾーストマニホールド８０に送られる。このときにも、エキゾーストマニホールド８０はシリンダヘッドとの連結点直後で１つに集合される。さらに、４気筒分のエキゾーストマニホールド８０が１つに集合される。
【００５３】
図４に示すように、筒内噴射用インジェクタ１１０は、吸気バルブ１２２Ａと吸気バルブ１２２Ｂとの間に設けられる。
【００５４】
図５を参照して、筒内噴射用インジェクタ１１０について説明する。図５は、筒内噴射用インジェクタ１１０の縦方向の断面図である。
【００５５】
図５に示すように、筒内噴射用インジェクタ１１０は、その本体７４０の下端にノズルボディ７６０がスペーサを介してノズルホルダによって固定される。ノズルボディ７６０は、その下端に噴口５００Ａおよび噴口５００Ｂを形成しており、ノズルボディ７６０内にニードル５２０が上下可動に配置される。ニードル５２０の上端は本体７４０内を摺動自在なコア５４０に当接しており、スプリング５６０はコア５４０を介してニードル５２０を下向きに付勢しており、ニードル５２０はノズルボディ７６０の内周シート面５２２に着座され、その結果、常態では噴口５００Ａおよび噴口５００Ｂを閉鎖している。
【００５６】
本体７４０の上端にはスリーブ５７０が挿入固定され、スリーブ５７０内には燃料通路５８０が形成され、燃料通路５８０の下端側は、本体７４０内の通路を介してノズルボディ７６０の内部まで連通され、ニードル５２０のリフト時に燃料は噴口５００Ａおよび噴口５００Ｂから噴射される。燃料通路５８０の上端側は、フィルタ６００を介して燃料導入口６２０に接続され、この燃料導入口６２０は、図１の燃料分配管１３０に接続される。
【００５７】
電磁ソレノイド６４０は、本体７４０内においてスリーブ５７０の下端部を包囲するように配置される。ソレノイド６４０の通電時においては、コア５４０はスプリング５６０に抗して上昇され、燃料圧はニードル５２０を押し上げ、噴口５００Ａおよび噴口５０００Ｂが開放されるので燃料噴射が実行される。ソレノイド６４０は絶縁ハウジング６５０内のワイヤ６６０に取り出され、開弁のための電気信号を、エンジンＥＣＵ３００から受信することができる。この開弁のための電気信号をエンジンＥＣＵ３００が出力しないと、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が行なわれない。
【００５８】
エンジンＥＣＵ３００から受信した開弁のための電気信号により、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射時期および燃料噴射期間が制御される。この燃料噴射期間を制御することにより、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量を調節できる。すなわち、この電気信号により（最小燃料噴射量以上の領域において）、少量の燃料を噴射するように制御することもできる。なお、このような制御のために、エンジンＥＣＵ３００と筒内噴射用インジェクタ１１０との間に、ＥＤＵ（Electronic Driver Unit）が設けられることもある。なお、このような構造を有する筒内噴射用インジェクタ１１０に供給される燃料の圧力は非常に高圧（１３ＭＰａ程度）である。
【００５９】
図６に、噴口５００Ａおよび噴口５００Ｂを、筒内噴射用インジェクタ１１０の内部から見た状態を示す。図６に示すように、縦長のスリット形状の噴口が平行に形成されている（縦Ｗスリット）。このような噴口５００Ａおよび噴口５００Ｂにより噴射された燃料は、図７に示すように、上面から見て八の字形に広がる。この八の字形に開いた部分に点火プラグ１１９が設けられている。また、噴口５００Ａおよび噴口５００Ｂにより噴射された燃料は、図７に示すように、側面から見て上下の両方向に広がった扇形の形状に広がる。
【００６０】
上面から見た場合においては、八の字形に開いた間に点火プラグ１１９が設けられるので、噴霧が点火プラグ１１９に当たって霧化が促進されないことを回避できる。また、側面から見た場合においては、上下の両方向に広がった扇形の形状となっているが、ピストン１２３の頂部に緩やかな曲線から形成されたくぼみを有する。平面状のピストン頂部であると筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料が平面状に付着して霧化を阻害するが、このくぼみによりこのような霧化が阻害されることもない。
【００６１】
なお、噴霧形状については、
１）上面視（平面視）で、点火プラグ１１９を挟む扇形状であって、かつ、側面視で扇形状であってもよいし、
２）上面視で、点火プラグ１１９を挟む扇形状であって、かつ、側面視で上部のみの扇の形状であってもよいし、
３）上面視で、点火プラグ１１９を挟む扇形状であって、かつ、側面視で下部のみの扇の形状であってもよいし、
４）側面視で、点火プラグ１１９を挟む扇形状であってもよい。
【００６２】
さらに、このような噴霧形状を実現するための噴口は、図４に示す縦Ｗスリット形状に限定されない。縦Ｓ（シングル）スリットであってもよいし、Ｔ字のスリットであってもよいし、十字のスリットであってもよい。
【００６３】
図８を参照して、吸気バルブ１２２と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た噴霧とが干渉した場合の、干渉後の噴霧の飛散について説明する。
【００６４】
図８に示すように、筒内噴射用インジェクタ１１０から吸気行程で燃料が噴射された場合に、吸気バルブ１２２の傘裏に干渉して（当たって）、矢印で示すように点火プラグ１１９の方向に干渉後の噴霧が向かう。このため、点火プラグ１１９に燻りが発生する可能性がある。本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ３００は、このような可能性がある場合に、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噴霧と吸気バルブ１２２との干渉の発生を回避するように、筒内噴射用インジェクタ１１０を制御する。
【００６５】
図９を参照して、本実施の形態に係るエンジン１０を制御するエンジンＥＣＵ３００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００６６】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射時期をマップ（このマップは限定されるものではないが、たとえばエンジン回転数ＮＥと負荷率ＫＬとで規定されるマップ）から決定する。
【００６７】
Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃焼室に供給される燃料の噴射量から噴射期間を決定する。なお、エンジンＥＣＵ３００は、全噴射燃料量（筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量＋吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射量）に対する筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射量の比率（ＤＩ比率ｒ）を算出しておいて、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料の噴射量を、このＳ１１０の処理とは別に計算している。なお、この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との噴き分けの詳細については後述する。
【００６８】
Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、決定された噴射期間と、噴霧干渉する噴射期間のマップ（このマップは限定されるものではないが、たとえばエンジン回転数ＮＥと負荷率ＫＬとで規定されるマップ）とに基づくと、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た噴霧と吸気バルブ１２２との干渉があるか否かを判断する。干渉があると判断されると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１４０へ移される。
【００６９】
Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、干渉する噴射期間分だけ、噴射時期を進角側へ変更する。Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射時期および噴射期間を決定する。
【００７０】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジン１０の動作について説明する。
【００７１】
エンジン１０が作動中には、予め定められた時間の間隔で（燃料噴射を１回含む１サイクル毎に）、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料を噴射する時期がマップから決定される（Ｓ１００）。筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射分担比率であるＤＩ比率ｒに基づいて算出された、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料の噴射量から、燃圧等を考慮して筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射する期間が決定される（Ｓ１１０）。
【００７２】
決定された筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射する期間（噴射期間）と、噴霧干渉する噴射期間のマップとに基づいて、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た噴霧と吸気バルブ１２２との干渉があるか否かが判断される（Ｓ１２０）。干渉がある場合には（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、干渉する噴射期間だけ噴射時期を進角側へ変更する（Ｓ１３０）。
【００７３】
このようにすると、干渉する時間の分だけ噴射時期が進角側へ変更されて、すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射時期が吸気バルブ１２２と干渉しないように前出しされて、干渉が回避され、点火プラグ１１９近傍に燃料が飛散して、点火プラグ１１９の燻りを回避できる。
【００７４】
以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンおよびエンジンＥＣＵによると、点火プラグの燻りの原因となる、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料により形成される噴霧と吸気バルブとの干渉があると判断されると、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射時期を干渉する噴射期間の分だけ早めて、干渉を回避できる。その結果、点火プラグの燻りも回避できる。
【００７５】
なお、上述したフローチャートのＳ１３０における処理は、以下のようにしてもよい。
【００７６】
１）筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を進角側にするとスモーク等の発生の懸念があるので、吸気バルブ１２２に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噴霧が干渉しないような少なくとも２回のタイミングに分けて噴射する。
【００７７】
２）干渉する噴射期間の分だけ筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射期間を短くして、不足する燃料分を吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射して、吸気バルブ１２２に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噴霧が干渉しないようにする。なお、このとき、噴き分け率（ＤＩ比率ｒ）が変更されることになる。
【００７８】
３）吸気バルブ１２２に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噴霧が干渉しないように、可変バルブタイミング機構等により吸気バルブ１２２を開くタイミングを遅角側に変更して（吸気バルブ１２２を開くタイミングを筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射の完了後にまで遅らせる）、吸気バルブ１２２に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噴霧が干渉しないようにする。なお、可変バルブリフト機構を用いて、干渉しないような吸気バルブのリフト量に変更するようにしてもよい。
【００７９】
＜変形例＞
以下、図９とは異なる処理により、吸気バルブ１２２と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噴霧とが干渉するか否かを判定する本実施の形態の変形例について説明する。なお、本変形例におけるハードウェア構成は前述の実施の形態と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。
【００８０】
図１０を参照して、本変形例に係るエンジン１０を制御するエンジンＥＣＵ３００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、図１０に示すフローチャートにおいて図９のフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらの処理の内容も同じである。したがって、それらについての説明はここでは繰り返さない。
【００８１】
Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ３００は、前サイクル（吸入行程〜圧縮行程〜燃焼・膨張行程〜排気行程で１サイクル）における点火コイルの抵抗値を検知する。点火プラグ１１９の２つの電極間における（絶縁）抵抗値（点火コイルの抵抗値）が変化するのは、主に、点火プラグ１１９において、２つの電極の近傍に不完全燃焼生成物が付着する現象、すなわち、燻りによる汚損が発生するからである。２つの電極近傍への不完全燃焼生成物の付着量が多いほど燻り汚損の程度が大きく、２つの電極間における（絶縁）抵抗値が低下することになる。このような場合、正常な火花放電が行なえなくなる可能性がある。
【００８２】
Ｓ２１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、点火コイルの抵抗値に基づくと、前サイクルで噴霧干渉があったか否かを判断する。このとき、点火コイルの抵抗値が予め定められたしきい値よりも低下していると、噴霧干渉が発生して、燻りにより点火コイルの抵抗値が低下したということである。前サイクルで噴霧干渉があったと判断されると（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２１０にてＮＯ）、処理はＳ１４０へ移される。
【００８３】
以上のようにして、本変形例によると、筒内噴射用インジェクタ１１０により噴射された燃料により形成された噴霧と吸気バルブ１１２との干渉の有無を、点火プラグにおける点火コイルの抵抗値の変化により判定することができる。このような処理を繰り返すことにより、点火コイルの抵抗値が正常値でない場合には、干渉を回避するように制御される。すなわち、干渉が回避されるようにフィードバックされて、干渉が回避されるまで（抵抗値が正常値になるまで）筒内噴射用インジェクタ１１０や吸気バルブ１２２が制御される。
【００８４】
＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）について説明する。
【００８５】
図１１および図１２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１１は、エンジン１０の温間用マップであって、図１２は、エンジン１０の冷間用マップである。
【００８６】
図１１および図１２に示すように、これらのマップは、エンジン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。
【００８７】
図１１および図１２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。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（たとえば、アイドル時の触媒暖気時が、通常運転状態以外の非通常運転状態の一例であるといえる）である場合には、均質燃焼のみが行なわれるようにしている。
【００８８】
さらに、これらの図１１および図１２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１１の温間時のマップを選択して、そうではないと図１２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。
【００８９】
図１１および図１２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１１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１２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１１のＮＥ（２）や、図１２のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。
【００９０】
図１１および図１２を比較すると、図１１に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図１２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。
【００９１】
図１１および図１２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。
【００９２】
図１１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。これは、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、このために、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた領域としている。
【００９３】
図１１および図１２を比較すると、図１２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。
【００９４】
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気時の場合（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。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。
【００９５】
＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）について説明する。なお、以下のエンジン（その２）の説明において、エンジン（その１）と同じ説明については、ここでは繰り返さない。
【００９６】
図１３および図１４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１３は、エンジン１０の温間用マップであって、図１４は、エンジン１０の冷間用マップである。
【００９７】
図１３および図１４を比較すると、以下の点で図１１および図１２と異なる。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低回転数領域を除くＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいては低回転数領域を除く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のみが使用される領域が多いことを示す。しかしながら、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１３および図１４に十字の矢印で示す。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１３および図１４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。
【００９８】
なお、図１１〜図１４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。
【００９９】
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。
【０１００】
また、図１１〜図１４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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
さらに、エンジン１０の温度によらず（すなわち、温間時および冷間時のいずれの場合であっても）、オフアイドル時（アイドルスイッチがオフの場合、アクセルペダルが踏まれている場合）には、図１１または図１３に示す温間マップを用いるようにしてもよい（冷間温間を問わず、低負荷領域において筒内噴射用インジェクタ１１０を用いる）。
【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制御装置で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の部分拡大図である。
【図３】吸気バルブおよび排気バルブの配置を示す図（その１）である。
【図４】吸気バルブおよび排気バルブの配置を示す図（その２）である。
【図５】筒内噴射用インジェクタの断面図である。
【図６】筒内噴射用インジェクタの噴口の断面図である。
【図７】筒内噴射用インジェクタの噴霧形状を示す図である。
【図８】筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料により形成される噴霧と吸気バルブとの干渉状態を示す図である。
【図９】図１のエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その１）である。
【図１０】図１のエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その２）である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）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、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、９０  三元触媒コンバータ、１００  アクセルペダル、１１０  筒内噴射用インジェクタ、１１２  気筒、１１９  点火プラグ、１２０  吸気通路噴射用インジェクタ、１２１Ａ，１２１Ｂ  排気バルブ、１２２Ａ，１２２Ｂ  吸気バルブ、１２３  ピストン、１３０  燃料分配管、１４０  逆止弁、１５０  高圧燃料ポンプ、１５２  電磁スピル弁、１６０  燃料分配管（低圧側）、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、３１０  双方向性バス、３２０  ＲＯＭ、３３０  ＲＡＭ、３４０  ＣＰＵ、３５０  入力ポート、３６０  出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０  Ａ／Ｄ変換器、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、５００Ａ，５００Ｂ  噴口。
【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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