(57)【要約】【課題】  機関温度が低い場合であっても、燃料の気筒内壁流量を低減し、排気エミッションを向上させることを課題とする。【解決手段】    水温センサ９で測定された気筒４の冷却水温度が所定温度よりも低く、かつ吸気弁３に設けられたＶＥＬ機構（可変動弁機構）により吸気弁３のリフト量が低リフト量に設定されている場合は、噴射タイミング設定手段１６により燃料を噴射するタイミングが内燃機関の排気行程に設定され、冷却水温度が所定温度よりも低く、かつＶＥＬ機構により吸気弁３のリフト量が中高リフト量に設定されている場合には、噴射タイミング設定手段１６により燃料を噴射するタイミングが内燃機関の吸気行程に設定されるように構成される。【選択図】      図１
2006063946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁のリフト量を可変制御する可変動弁機構を備えた内燃機関の気筒に、前記吸気弁を介して吸入される燃料の噴射を制御する燃料噴射制御装置において、
前記内燃機関の機関温度が予め設定された所定温度よりも低く、かつ前記可変動弁機構により前記吸気弁のリフト量が予め設定された所定量よりも小さい低リフト量に設定されている場合は、前記内燃機関の排気行程で燃料を噴射するタイミングを設定する一方、前記内燃機関の機関温度が予め設定された所定温度よりも低く、かつ前記可変動弁機構により前記吸気弁のリフト量が予め設定された所定量よりも大きく中高リフト量に設定されている場合には、前記内燃機関の吸気行程で燃料を噴射するタイミングを設定する噴射タイミング設定手段
を有することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の運転状態に基づいて、燃料の噴射タイミングを可変する燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献に記載された技術では、吸気弁のリフト量に応じて燃料の噴射タイミングを変更している。すなわち、吸気弁のリフト量が小さい場合は、吸気行程で燃料を噴射して燃焼室内における燃料付着度合いのバラツキを抑制する一方、リフト量が大きい場合には、吸気弁が開く前に燃料の噴射が終了するように噴射タイミングを設定し、吸気ポート内の熱で燃料の気化を促進させている。
【特許文献１】特開２００３−２４７４４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来技術において、エンジンの温度が高い場合は、燃料が噴射される吸気ポート内の温度も高くなっているため、吸気弁が開く前に燃料の噴射を終了することで燃料の気化が促進される。しかし、エンジンの温度が低い場合、例えばエンジンの温度が周囲温度と同程度の状態でエンジンを始動させた時には、吸気ポート内の温度も周囲温度と同程度に低くなっている。このため、吸気弁の開弁前に燃料の噴射を終了したとしても、吸気ポート内の熱で噴射された燃料の気化を促進させることは極めて困難であった。
【０００４】
また、吸気弁が低リフト時には吸気行程で燃料を噴射するので、噴射された燃料は直接燃焼室内に吸入されるが、燃焼室内も温度が低いため、燃料の気化が不十分となる。これにより、燃焼室の内壁に燃料が液体として付着して、燃料の壁面流量が増大し、排気エミッションが悪化するといった不具合を招いていた。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、機関温度が低い場合であっても、燃料の気筒内壁流量を低減し、排気エミッションを向上させた燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、吸気弁のリフト量を可変制御する可変動弁機構を備えた内燃機関の気筒に、前記吸気弁を介して吸入される燃料の噴射を制御する燃料噴射制御装置において、前記内燃機関の機関温度が予め設定された所定温度よりも低く、かつ前記可変動弁機構により前記吸気弁のリフト量が予め設定された所定量よりも小さい低リフト量に設定されている場合は、前記内燃機関の排気行程で燃料を噴射するタイミングを設定する一方、前記内燃機関の機関温度が予め設定された所定温度よりも低く、かつ前記可変動弁機構により前記吸気弁のリフト量が予め設定された所定量よりも大きく中高リフト量に設定されている場合には、前記内燃機関の吸気行程で燃料を噴射するタイミングを設定する噴射タイミング設定手段を有することを特徴とする。
【０００７】
上記特徴の請求項１記載の発明によれば、機関温度が低く、かつ吸気弁のリフト量が低リフト量である場合には、排気行程において燃料を噴射することで、開弁後気筒内に吸入される燃料の流速を急激に増大させることが可能になる一方、機関温度が低く、かつ吸気弁のリフト量が中高リフト量である場合には、吸気行程において燃料を噴射することで、噴射された燃料の温度低下を回避して燃料の気化率を高めることが可能となる。これらにより、機関温度が低い場合であっても、燃料の気筒内壁流量を低減し、排気エミッションを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明の実施例１に係る燃料噴射制御装置を含む内燃機関のシステムを示す図である。図１において、吸気ポート１に設けられた燃料噴射弁２で噴射された燃料は、吸気ポート１に吸入された空気とともに混合気を形成し、吸気弁３を介して各気筒４の燃焼室５に吸入される。燃焼室５に吸入された混合気は、燃焼室５内で圧縮されて点火プラグ６により着火される。各気筒４の排気行程では、排気弁７を介して排気が燃焼室５から排気ポート８に排出される。
【００１０】
気筒４には、機関を冷却する冷却水の温度を測定する水温センサ９が設けられている。水温センサ９で測定された冷却水温度は、冷却水温度信号としてコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１０に与えられる。機関の冷却水温度は機関温度と見なして使用される。
【００１１】
吸気弁３及び排気弁７は、それぞれ吸気側カム軸１１及び排気側カム軸１２に設けられたカム（図示せず）により開閉駆動される。吸気弁３側には、揺動カムの揺動特性を変化させて吸気弁３のリフト量及び作動角（バルブイベント）を可変制御する公知のＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構（可変動弁機構）１３が設けられている。このＶＥＬ機構では、図示されていないが、電動アクチュエータにより回転駆動制御される制御軸の回転角に基づいて吸気弁３のリフト量が可変制御される。
【００１２】
ＶＥＬ機構１３には、回転角度センサ１４が設けられている。回転角度センサ１４は、吸気弁３のリフト量を決定する制御軸の回転角を検出する。回転角度センサ１４で検出された回転角は、回転角信号としてコントロールユニット１０に与えられる。
【００１３】
また、吸気側カム軸１１の端部には、クランク角に対するカム軸の回転位相を変化させて吸気弁３の開閉タイミングを進遅角する公知のＶＴＣ（Variable Timing Control）機構１５が設けられている。 
コントロールユニット１０は、本システムの動作を制御する制御中枢として機能し、プログラムに基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な、ＣＰＵ、記憶装置、入出力装置等の資源を備えた例えばマイクロコンピュータ等により実現される。コントロールユニット１０は、水温センサ９ならびに回転角度センサ１４を含む本システムにおける各センサからの信号を読み込み、予め内部に保有する制御ロジック（プログラム）に基づいて、本システムの各構成要素に指令を送り、以下に説明する燃料の噴射タイミングを含む本システムに必要な動作を統括管理して制御する。
【００１４】
コントロールユニット１０は、水温センサ９から与えられた冷却水温度信号に基づいて、予め用意されたテーブルもしくは算出式を用いて機関の冷却水温度を求める。また、コントロールユニット１０は、回転角度センサ１４から与えられた回転角信号に基づいて、予め用意された、回転角信号をリフト量に変換する変換テーブルもしくは変換式を用いて吸気弁３のリフト量を求める。
【００１５】
コントロールユニット１０は、噴射タイミング設定手段１６を備えている。この噴射タイミング設定手段１６は、機関の冷却水温度ならびに吸気弁３のリフト量に基づいて、燃料噴射弁２の燃料噴射タイミングを設定制御する。
【００１６】
以下、図２のフローチャートを参照して、噴射タイミング設定手段１６における燃料の噴射タイミングの設定手順を説明する。
【００１７】
図２において、先ず水温センサ９から出力された冷却水温度信号、ならびに回転角度センサ１４から出力された回転角信号がコントロールユニット１０に読み込まれる（ステップＳ１）。コントロールユニット１０では、読み込まれた冷却水温度信号に基づいて機関の冷却水温度を求め、かつ読み込まれた回転角信号に基づいて吸気弁３のリフト量を求める。
【００１８】
続いて、機関の温度を冷却水温度と見なし、この冷却水温度を、例えば通常使用時の外気温よりも多少高い値として予め設定された所定値と比較する（ステップＳ２）。なお、冷却水温と比較される所定値は、この設定に限定されることはなく、様々な要因に応じて適宜設定されるものである。この比較結果において、冷却水温度が所定値よりも低い場合は、続いて吸気弁３のリフト量と所定値を比較して、リフト量が低リフト量であるか否かを判別する（ステップＳ３）。ここで、低リフト量とは、最大リフト量の例えば５０％程度以下のリフト量とし、それ以上のリフト量を中高リフト量として設定する。したがって、吸気弁３のリフト量と比較される所定値は、最大リフト量の５０％程度の値に設定される。なお、この所定値は上記値に限定されることはなく、適宜設定されるものである。
【００１９】
比較結果において、吸気弁３のリフト量が所定値よりも大きな場合、すなわち吸気弁３のリフト量が中高リフト量である場合には、燃料の噴射タイミングを吸気行程に設定する（ステップＳ４）。この後、機関の温度（冷却水温度）が所定値よりも低く、かつ吸気弁３のリフト量が中高リフト量である場合では、コントロールユニット１０からの指令に基づいて、吸気行程において燃料噴射弁２により燃料を噴射する（ステップＳ５）。
【００２０】
一方、ステップＳ３の比較結果において、吸気弁３のリフト量が所定値よりも小さく、低リフト量である場合には、燃料の噴射タイミングを排気行程に設定する（ステップＳ６）。この後、機関の温度（冷却水温度）が所定値よりも低く、かつ吸気弁３のリフト量が低リフト量である場合では、コントロールユニット１０からの指令に基づいて、排気行程において燃料噴射弁２により燃料を噴射する（ステップＳ５）。
【００２１】
一方、ステップＳ２の比較結果において、冷却水温度が所定値よりも高く、機関温度が高い場合には、吸気弁３のリフト量にかかわらず、ステップＳ６ならびにステップＳ５に示す処理が行われる。
【００２２】
このように、この実施例１では、例えば機関が暖機した状態に比べて機関温度が低く、かつ吸気弁３のリフト量が低リフト量である場合は、排気行程（吸気弁３の開弁前）において燃料を噴射することで、噴射された燃料が気筒４に吸入される前に、噴射された燃料を一旦吸気ポート１内に滞留させる。その後、吸気弁３が低リフト量で開弁されると、吸気ポート１内に滞留していた燃料が低リフト量の吸気弁３を介して燃焼室５に吸入される。この時、吸気ポート１内から燃焼室５に吸入される燃料は、その流速が急激に増大することになる。これにより、機関温度が外気温と同程度の状態において機関が始動された時等、吸気弁３付近が低温状態であっても、吸気行程で燃料を噴射する場合に比べて燃料の気化を促進することが可能となり、燃料の気筒内壁流量を低減し、排気エミッションを向上することができる。
【００２３】
一方、機関温度が低く、かつ吸気弁３のリフト量が中高リフト量である場合には、吸気行程（吸気弁３の開弁後）において燃料を噴射することで、吸気弁３の開弁前に燃料が噴射される場合に比べて噴射された燃料が吸気弁３にあたりづらくなり、気筒４内に吸入される。この時、吸気弁３の傘部裏面側、すなわち吸気ポート１側よりも気筒４内の方が若干温度が高くなっているので、排気行程で燃料を噴射する場合に比べて燃料の気化率が高くなる。これにより、機関温度が外気温と同程度の状態において機関が始動された時等、吸気弁３付近が低温状態であっても、排気行程で燃料を噴射する場合に比べて燃料の気化を促進することが可能となり、燃料の気筒内壁流量を低減し、排気エミッションを向上することができる。
【００２４】
なお、上記実施例１においては、回転角センサ１４で検出された制御軸の回転角に基づいて求められた吸気弁３のリフト量に基づいて燃料の噴射タイミングを設定しているが、回転角とリフト量は一定の対応関係にあるので、吸気弁のリフト量を求めず、吸気弁のリフト量に代えてＶＥＬ機構１３における制御軸の回転角を用いるようにしてもよい。その場合には、吸気弁のリフト量を求めるために必要となる構成ならびに処理を削減することができ、コントロールユニット１０を簡素化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関のシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る噴射タイミングの設定手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２６】
１…吸気ポート
２…燃料噴射弁
３…吸気弁
４…気筒
５…燃焼室
６…点火プラグ
７…排気弁
８…排気ポート
９…水温センサ
１０…コントロールユニット
１１…吸気側カム軸
１２…排気側カム軸
１３…ＶＥＬ機構
１４…回転角度センサ
１５…ＶＴＣ機構
１６…噴射タイミング設定手段
【図１】
2006063946.tif 000003
【図２】
2006063946.tif 000004