(57)【要約】【課題】  機関出力向上と耐ノック性向上との両立を好適に図ることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】  吸気温検出手段４０によって検出された吸気温が所定値以下のときには第１燃料噴射弁２による筒内噴射のみを実行し、吸気温が所定値を超えたときには第１燃料噴射弁２による筒内噴射に併せて第２燃料噴射弁３３による吸気通路噴射を実行する。吸気の筒内燃焼室２８への導入前に吸気温度を下げられ、吸気の充填効率及び耐ノック性を向上できる。またその吸気量増加分、供給燃料量を増加でき、高出力化を達成できる。吸気温が所定値を超えれば第２燃料噴射弁３３が作動されるので、検出された吸気温に直接応答して吸気冷却を行うことができる。【選択図】  図１
2006348865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内燃焼室に燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、
吸気通路に燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、
吸気通路の所定位置にて吸気温を検出する吸気温検出手段と、
該吸気温検出手段によって検出された吸気温が所定値以下のときには前記第１燃料噴射弁のみによる燃料噴射を実行させ、前記吸気温が前記所定値を超えたときには前記第１燃料噴射弁による燃料噴射に併せて前記第２燃料噴射弁による燃料噴射を実行させるように前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁を制御する噴射弁制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
過給機と、該過給機の吸気下流側に設けられたインタークーラとをさらに備え、前記第２燃料噴射弁が前記インタークーラの下流側に設けられることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記吸気温検出手段が、前記インタークーラの下流側且つ前記第２燃料噴射弁の上流側に設けられることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングを可変にするためのバルブタイミング可変手段と、前記吸気温が前記所定値を超えたとき、吸排気弁のオーバーラップが所定の基本オーバーラップよりも少なくなるように、前記バルブタイミング可変手段を制御するバルブタイミング制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記バルブタイミング制御手段が、前記吸気温が前記所定値を超え且つ機関運転状態が所定の吹き抜け域にあるときに前記バルブタイミング可変手段の制御を実行することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記第２燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量が前記吸気温の関数であることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記噴射弁制御手段が、前記吸気温が前記所定値を超えたとき、前記第１燃料噴射弁の燃料噴射量を、その超える直前の燃料噴射量の値に設定することを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に、筒内燃焼室と吸気通路との双方に燃料噴射可能な内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの出力トルクを増大する要請は常に存在しており、このためターボチャージャ、スーパーチャージャといった過給機や、必要に応じてインタークーラをも搭載し、過給圧の増大及び吸気温の低下による吸気の充填効率の向上を図り、供給可能な燃料量を増大することが既に知られている。しかし、ガソリンエンジンの場合、これと背反してノッキングの問題が常に存在し、このノッキングをいかに抑え込むかが重要なテーマとなる。
【０００３】
ここで、直噴式ガソリンエンジンの場合だと、筒内燃焼室に噴射される燃料の気化潜熱を利用して筒内混合気の温度を直接下げられ、これを以て吸気の充填効率を向上することができる。従って高出力化に有利であり、また耐ノック性も比較的良好である。
【０００４】
そしてさらに、筒内噴射に加えて吸気通路に燃料を噴射することも考えられ、こうすると吸気通路噴射によって筒内燃焼室に導入される前の吸気を燃料の気化潜熱を利用して冷却することができ、高出力化と耐ノック性向上には一層有利となる。
【０００５】
かかる機関出力向上と耐ノック性向上との両立に関連する従来技術として例えば特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１には、筒内に燃料を噴射する第１の燃料噴射弁と、吸気ポートに燃料を噴射する第２の燃料噴射弁とを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、筒内に噴射された燃料の気化潜熱による充填効率の向上が見込まれる範囲内の燃料が前記第１の燃料噴射弁から噴射されるように、前記第１及び第２の燃料噴射弁のそれぞれの燃料噴射量の割合を制御することが開示されている。そして内燃機関の回転数が所定レベルよりも高い領域では、回転数が高いほど第２の燃料噴射弁からの燃料噴射量の割合を大きく設定することが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２７０５８３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、この特許文献１に開示された技術は、機関回転数に応じて第１の燃料噴射弁と第２の燃料噴射弁との燃料噴射量割合を増減するに止まり、機関出力向上と耐ノック性向上との両立を図る上で必ずしも十分ではない。
【０００８】
そこで、以上の事情に鑑みて本発明は創案されたものであり、その目的は、機関出力向上と耐ノック性向上との両立を好適に図ることができる内燃機関の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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、筒内燃焼室に燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、吸気通路の所定位置にて吸気温を検出する吸気温検出手段と、該吸気温検出手段によって検出された吸気温が所定値以下のときには前記第１燃料噴射弁のみによる燃料噴射を実行させ、前記吸気温が前記所定値を超えたときには前記第１燃料噴射弁による燃料噴射に併せて前記第２燃料噴射弁による燃料噴射を実行させるように前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁を制御する噴射弁制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この本発明の一形態によれば、吸気温が所定値を超えたとき、第１燃料噴射弁による筒内噴射に併せて、第２燃料噴射弁による吸気通路噴射が実行される。従って、吸気の筒内燃焼室への導入前に第２燃料噴射弁から噴射された燃料の気化潜熱を利用して吸気温度を下げられ、吸気の充填効率を高めると共に耐ノック性を向上することができる。またその吸気量増加分、筒内燃焼室内に供給する燃料量を増加することができ、高出力化を達成できる。特に、吸気通路の所定位置で検出された吸気温が所定値を超えれば第２燃料噴射弁が作動されるので、検出された吸気温に直接応答して吸気冷却を行うことができ、極めて合目的的である。
【００１１】
ここで、過給機と、該過給機の吸気下流側に設けられたインタークーラとをさらに備え、前記第２燃料噴射弁が前記インタークーラの下流側に設けられるのが好ましい。
【００１２】
周知のように、過給機とインタークーラとにより吸気の充填効率を向上し、吸気温度を低下できるので、高出力化と耐ノック性向上とに有利となる。そして第２燃料噴射弁がインタークーラの下流側に設けられるので、燃焼室導入前の吸気冷却に有利となる。
【００１３】
また、前記吸気温検出手段が、前記インタークーラの下流側且つ前記第２燃料噴射弁の上流側に設けられるのが好ましい。
【００１４】
吸気温検出手段がインタークーラの下流側に設けられるので、インタークーラを通過して冷却された後の吸気温度を検出することができ、第２燃料噴射弁の作動の必要性を正確に判断することができる。また、吸気温検出手段が第２燃料噴射弁の上流側に設けられるので、第２燃料噴射弁による吸気冷却の影響を吸気温検出手段が受けなくて済む。
【００１５】
また、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングを可変にするためのバルブタイミング可変手段と、前記吸気温が前記所定値を超えたとき、吸排気弁のオーバーラップが所定の基本オーバーラップよりも少なくなるように、前記バルブタイミング可変手段を制御するバルブタイミング制御手段とをさらに備えるのが好ましい。
【００１６】
第２燃料噴射弁から燃料噴射が行われるような場合にオーバーラップを大きい状態とすると、吸気冷却用に噴射され蒸発した燃料が新気と共に排気側に吹き抜けてしまい、ＨＣが悪化する。よってこのようにオーバーラップが所定の基本オーバーラップよりも少なくなるようにバルブタイミング可変手段を制御することにより、燃料の吹き抜け及びＨＣ悪化を防止することができる。
【００１７】
ここで、前記バルブタイミング制御手段が、前記吸気温が前記所定値を超え且つ機関運転状態が所定の吹き抜け域にあるときに前記バルブタイミング可変手段の制御を実行するのが好ましい。所定の吹き抜け域とは、例えば低回転高負荷域である。
【００１８】
好ましくは、前記第２燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量が前記吸気温の関数である。例えば第２燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量は吸気温の増大に応じて増大され、これにより吸気温が高くなった分、吸気の冷却効果を高めることができる。
【００１９】
好ましくは、前記噴射弁制御手段が、前記吸気温が前記所定値を超えたとき、前記第１燃料噴射弁の燃料噴射量を、その超える直前の燃料噴射量の値に設定ないし維持する。これにより制御が簡便になるなどの利点がある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、機関出力向上と耐ノック性向上との両立を好適に図ることができるという、優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適一実施形態を添付図面に基づき詳述する。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置を概略的に示す。図示されるエンジン１は、１気筒のみ代表的に示されているものの、多気筒エンジンであり、気筒数に特に制限は無い。これら気筒毎に、筒内燃焼室に燃料を直接噴射する第１燃料噴射弁（第１インジェクタ）２が設けられている。さらにこのエンジン１は火花点火式であり、より具体的にはガソリンエンジンであるが、代替燃料としてのアルコール又はこれとガソリンとの混合燃料、ＣＮＧ等の気体燃料、その他の燃料を用いるものであってもよい。
【００２３】
エンジン１は過給式であり、吸気を過給する過給機として例えばターボチャージャ３が設けられている。ターボチャージャ３は、排気系に設けられたタービン４と吸気系に設けられたコンプレッサ５とを有し、排気エネルギを利用してタービン４を駆動すると共にこれと同軸連結されたコンプレッサ５を駆動して吸気を過給するようになっている。タービン４にはこれをバイパスするウェストゲート６と、ウェストゲート６を開閉するウェストゲートバルブ７とが設けられている。なお、過給機としてスーパーチャージャを採用することも可能である。
【００２４】
エアクリーナ８から吸入された空気は、吸気通路９を介して各気筒の燃焼室に分配供給される。吸気通路９は、上流側から順に配置された吸気管１０、吸気マニホールド１１及び吸気ポート１２により主に区画形成され、吸気管１０には、前記コンプレッサ５と、コンプレッサ５の下流側に位置されるインタークーラ１３と、インタークーラ１３の下流側に位置される電子制御式スロットル弁１４とが設けられる。インタークーラ１３はこれを通過する吸気を冷却する。本実施形態のインタークーラ１３は空冷式であるが、水冷式などであってもよい。なお、本実施形態のエンジン１は車両に搭載されるものであり、吸気はインタークーラ１３を介して外気（特に走行風）との間で熱交換を行い冷却される。吸気マニホールド１１は、上流側に位置された集合部としてのサージタンク１５と、サージタンク１５及び各気筒の吸気ポート１２を気筒毎に接続する複数の枝管１６とからなる。吸気ポート１２はエンジン１のシリンダヘッド１７に気筒毎に形成される。
【００２５】
排気通路１８も同様に、エンジン１のシリンダヘッド１７に気筒毎に形成された排気ポート１９と、これら排気ポート１９に接続される排気マニホールド２０と、排気マニホールド２０の下流側に接続された排気管２１とにより主に区画形成され、排気管２１には前記タービン４が設けられている。
【００２６】
吸気ポート１２の出口が吸気弁２２により開閉され、排気ポート１９の入口が排気弁２３により開閉される。本実施形態では特にこれら吸気弁２２と排気弁２３との開弁期間の重複部分であるオーバーラップが可変であり、これを実現すべく、吸気弁２２と排気弁２３とがそれぞれ電磁駆動式の吸気弁アクチュエータ２４と排気弁アクチュエータ２５とにより開閉駆動されるようになっている。電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）１００からの開閉信号に基づき、吸気弁アクチュエータ２４と排気弁アクチュエータ２５とが作動させられ、これにより吸気弁２２と排気弁２３とは任意のタイミング及びリフトで開閉可能である。このように本実施形態では吸気弁アクチュエータ２４と排気弁アクチュエータ２５とがバルブタイミング可変手段をなし、ＥＣＵ１００がバルブタイミング制御手段をなす。
【００２７】
なお、ここで重要なのはオーバーラップが可変になることである。従ってバルブタイミング可変手段は前記アクチュエータ２４，２５に限られない。例えば、吸気弁（及び（又は）排気弁）を開閉駆動するカムシャフトを進角又は遅角して、全気筒の吸気弁（及び（又は）排気弁）の開閉タイミングを、同一の作用角を保ったまま一斉に進角又は遅角させる可変バルブタイミング機構（所謂ＶＶＴ）をバルブタイミング可変手段として採用してもよい。また、吸気弁アクチュエータ２４と排気弁アクチュエータ２５とは油圧又は空圧で作動するものでも構わない。吸気弁２２と排気弁２３とのいずれか一方のみに対しバルブタイミング可変手段を設けても構わない。
【００２８】
エンジン１のシリンダ２６内にはピストン２７が往復動可能に配設され、ピストン２７の上方には筒内燃焼室２８が区画形成される。筒内燃焼室２８に臨んで点火プラグ２９がシリンダヘッド１７に取り付けられ、ピストン２７はコンロッド３０を介してクランクシャフト３１に連結される。
【００２９】
第１燃料噴射弁２は、吸気行程及び圧縮行程のいずれか一方又は両方で燃料噴射を行う。圧縮行程噴射の場合、上昇してくるピストン２７の頂部の凹部３２に向けて燃料を噴射し、凹部３２内面に沿って巻き上がるタンブル状の流れを生成する過程で燃料と空気とを混合させ、点火プラグ２９付近に比較的リッチな混合気層を形成する。このリッチな混合気層の周りにはリーンな混合気層或いは空気層が形成され、これにより筒内燃焼室２８内の混合気が成層化され、成層燃焼が実現される。第１燃料噴射弁１１は、ＥＣＵ１００からの駆動信号により開弁して燃料を噴射し、ＥＣＵ１００からの駆動信号が停止すると閉弁して燃料噴射を停止する。筒内燃焼室２８内の混合気は、ＥＣＵ１００からの点火信号に基づき、点火プラグ２９により点火され、燃焼する。筒内燃焼室２８内の排気は排気通路１８を通じて排出される。
【００３０】
ここで特に、吸気通路９には、この吸気通路９内に燃料を噴射するための第２燃料噴射弁（第２インジェクタ）３３が設けられる。この第２燃料噴射弁３３は、燃料の気化潜熱を利用して、筒内燃焼室２８に導入される前の吸気通路９内の吸気を冷却するために設けられる。第２燃料噴射弁３３は好ましくはインタークーラ１３の下流側に設けられ、本実施形態においては第２燃料噴射弁３３がサージタンク１５に設けられてこの内部に燃料を噴射する。本実施形態において第２燃料噴射弁３３は１本であり、各気筒に共通である。第２燃料噴射弁３３も第１燃料噴射弁２と同様に、ＥＣＵ１００からの駆動信号により開弁して燃料を噴射し、ＥＣＵ１００からの駆動信号が停止すると閉弁して燃料噴射を停止する。このように第１燃料噴射弁２と第２燃料噴射弁３３とが設けられてエンジン１は所謂デュアル噴射式として構成される。
【００３１】
なお、第２燃料噴射弁の設置位置や数は上記に限定されず、例えば各枝管１６に１本ずつ、即ち気筒毎に、第２燃料噴射弁が設けられてもよい。
【００３２】
図示省略するが、第１燃料噴射弁２及び第２燃料噴射弁３３には、燃料タンク内の燃料が図示しない燃料供給装置を介して供給される。第１燃料噴射弁２には高圧の燃料が高圧ポンプによって供給され、噴射圧は第１燃料噴射弁２による主噴射の方が第２燃料噴射弁３３による補助噴射より高圧である。
【００３３】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサ類からの入力信号を受け、これに基づいて所定の処理を行い、第１燃料噴射弁２、第２燃料噴射弁３３、点火プラグ２９、吸気弁アクチュエータ２４、排気弁アクチュエータ２５、スロットル弁１４の駆動モータ３４、及びウェストゲートバルブ７の駆動アクチュエータ３５等を制御する。
【００３４】
前記センサ類として、吸気温センサ４０、吸気圧センサ４１、水温センサ４２、クランク角センサ４３、スロットル開度センサ４４、及びアクセル開度センサ４５が含まれる。吸気温センサ４０は、これが設置される位置の吸気温を検出するためのものであり、好ましくはインタークーラ１３の下流側に設置され、本実施形態ではサージタンク１５の上流側即ち第２燃料噴射弁３３の上流側に設置される。吸気圧センサ４１は、これが設置される位置の吸気圧を検出するためのものであり、本実施形態ではサージタンク１５に設置される。水温センサ４２はエンジン１の冷却水温を検出するためのものである。なおこの冷却水温はエンジン温度の代表値であり、これは油温等に置き換えることもできる。クランク角センサ４３はクランクシャフト３１の角度ないし位相を検出するためのものであり、電磁ピックアップ等から構成される非接触式センサで、クランクシャフト３１に設けられた歯付きロータの歯の通過毎にパルスを出力する。スロットル開度センサ４４はスロットル弁１４の開度（スロットル開度）を検出するためのものである。アクセル開度センサ４５は、アクセルペダルの開度（アクセル開度）ないし踏み込み量を検出するためのものである。
【００３５】
ＥＣＵ１００は、吸気圧センサ４１により検出される吸気圧に基づいてエンジン１に要求されている負荷を算出する。またＥＣＵ１００は、クランク角センサ４３の出力パルスに基づいてエンジン１のクランク角を検出すると共に、回転速度を算出する。ＥＣＵ１００は、通常、スロットル開度センサ４４の出力値がアクセル開度センサ４５の出力値に応じた値となるように駆動モータ３４を制御し、スロットル開度をアクセル開度に連動させる。
【００３６】
次に、本実施形態における内燃機関の燃料噴射制御について説明する。
【００３７】
本実施形態において、第２燃料噴射弁３３は、吸気温度を下げることを主目的としており、吸気温度が所定値を超えた場合にのみ作動される。即ち、ＥＣＵ１００は、吸気温センサ４０によって検出された吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨ以下のときには第１燃料噴射弁２のみによる燃料噴射を実行させ、その吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨを超えたときには第１燃料噴射弁２による燃料噴射に併せて第２燃料噴射弁３３による燃料噴射を実行させるように第１燃料噴射弁２及び第２燃料噴射弁３３を制御する。なお、第１燃料噴射弁２による燃料噴射を主噴射と称し、第２燃料噴射弁による燃料噴射を補助噴射と称す。
【００３８】
エンジン１の運転に際し、例えばアクセルペダルが大きく踏み込まれ、エンジン１への要求負荷が非常に大きくなり、エンジン運転状態が高負荷領域例えばＷＯＴ(Wide Open Throttle)と称される全負荷領域に突入すると、ターボチャージャ３が著しく作動され、過給圧はほぼ最大値付近まで達し、吸気温は著しく上昇する。かかる状況において、高速走行中であれば走行風によりインタークーラ１３を介して吸気温を許容値以下に下げられるものの、そうでなければ許容値を超える高温の吸気が筒内燃焼室２８内に導入されてしまうことがあり得る。こうなるともはや筒内噴射である主噴射の気化潜熱の利用によっても、筒内燃焼室２８内の吸気を十分に冷却するのは困難であり、高い充填効率を得られないばかりでなく、ノッキングを生じさせる場合がある。このノッキング発生によって結局、点火時期を遅角するなどの対ノック制御を実行せざるを得なくなり、エンジン１からの高出力は期待できない。そこで、この耐ノック性を高めるために、補助噴射によって吸気の温度を筒内燃焼室２８内に導入される前に予め下げておこうというのが本発明の狙いである。
【００３９】
図２に本実施形態の燃料噴射制御ルーチンを示す。このルーチンはＥＣＵ１００によって各噴射サイクル毎に繰り返し実行される。なお、以下の説明においてステップをＳで表す。
【００４０】
ＥＣＵ１００はまず、その時点でのエンジン運転状態に基づき、当該噴射サイクルで噴射すべき全燃料噴射量である基本噴射量Ｑｔを所定のマップを参照して算出する（Ｓ１０１）。ここで、エンジン運転状態とは例えば回転速度と負荷であり、前述したように、回転速度はクランク角センサ４３の出力信号に基づいてＥＣＵ１００により算出され、負荷は吸気圧センサ４１の出力信号に基づいてＥＣＵ１００により算出される。なお、吸気流量を検出するエアフローメータを設けてこれの出力値に基づき負荷を算出してもよい。当該マップは、実機試験等に基づいて予め作成され、ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されており、回転速度と負荷とに対応した基本噴射量Ｑｔの値が入力してある。基本噴射量Ｑｔは基本的に主噴射で噴射すべき燃料量として設定されている。
【００４１】
次に、ＥＣＵ１００は、吸気温センサ４０により検出される吸気温ＴＨＩＮを取得すると共に、この吸気温ＴＨＩＮが、ＥＣＵ１００のＲＯＭに予め記憶されている所定値ＴＨＨより大きいか否かを判断する（Ｓ１０２）。所定値ＴＨＨは、筒内燃焼室２８内に導入される吸気の許容しうる最大温度として設定されており、本実施形態では一定値である。しかしながら所定値ＴＨＨはエンジン運転状態（例えば回転速度と負荷）に応じた値とされてもよい。
【００４２】
吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨ以下と判断された場合、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０１で算出した基本噴射量Ｑｔの値を設定噴射量ＱｆとしてＲＡＭに一時記憶する（Ｓ１０８）。そして所定の噴射開始時期の到来と同時に、基本噴射量Ｑｔに相応した時間だけ第１燃料噴射弁２を通電（ＯＮ）し、基本噴射量Ｑｔに等しい量の燃料を第１燃料噴射弁２から噴射させる（Ｓ１０９）。ここで噴射開始時期は圧縮行程の期間内に設定され、例えば前述したような成層燃焼を行うような圧縮行程筒内噴射が実行される。これによりルーチンが終了し、結局、吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨ以下の場合は第１燃料噴射弁２のみにより燃料噴射が実行される。
【００４３】
他方、Ｓ１０２で吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨを超えたと判断された場合、ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態が所定の吹き抜け域にあるか否かを判断する（Ｓ１０３）。この判断は図３に示される所定のマップを参照して行われる。このマップも実機試験等に基づいて予め作成され、ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。ＥＣＵ１００は、Ｓ１０１で算出した回転速度と負荷とが、マップ中ハッチングで示される吹き抜け域Ａにあるか否かを判断する。吹き抜け域Ａは低回転且つ高負荷側に設定されている。
【００４４】
エンジン運転状態が所定の吹き抜け域にあると判断された場合、ＥＣＵ１００は、吸気弁アクチュエータ２４及び排気弁アクチュエータ２５の作動タイミングを吸排気弁のオーバーラップが少なくなるように設定する（Ｓ１０４）。ここで、吸気弁アクチュエータ２４及び排気弁アクチュエータ２５の作動タイミング（即ち吸排気弁のバルブタイミング）は前記同様にエンジン運転状態（例えば回転速度と負荷）に基づいて予めマップ等で定められており、従って、これから求められる基本オーバーラップも、エンジン運転状態に基づいて予め定められている。他方、このＳ１０４では、そのような基本オーバーラップよりも少ないオーバーラップが設定される。例えば、吸気弁アクチュエータ２４の開作動タイミング（即ち吸気弁の開タイミング）が基本タイミングより遅らされ、これによりオーバーラップが基本オーバーラップよりも減少される。
【００４５】
一般に、直噴エンジンでは低回転高負荷側でオーバーラップを比較的大きな値に設定する。これは、吸排気脈動の関係で筒内燃焼室内に多量の空気を取り入れるためである。同様の理由で本実施形態のエンジンも通常時には低回転高負荷時にオーバーラップが大きく取られている。しかしながら、第２燃料噴射弁３３から補助噴射が行われるような場合にもオーバーラップを大きい状態とすると、低回転時ではエンジン１回転当たりの時間が長く、また高負荷即ち高過給圧下では吸気圧が背圧より高くなるため、吸気冷却用に噴射され蒸発した補助燃料が新気と共に排気側に吹き抜けてしまい、ＨＣが悪化する。よってこのような場合には、オーバーラップを少なくして吹き抜け及びＨＣ悪化を防止するようにしている。
【００４６】
他方、Ｓ１０３でエンジン運転状態が所定の吹き抜け域にないと判断された場合、ＥＣＵ１００はＳ１０４をスキップする。即ちオーバーラップは通常時の比較的大きい値とされる。
【００４７】
次にＥＣＵ１００は、図５に示されるような所定のマップに基づいて、第２燃料噴射弁３３から噴射すべき燃料量である補助噴射量Ｑｓを算出する（Ｓ１０５）。このマップについては後に詳述する。
【００４８】
そしてＥＣＵ１００は、所定の噴射開始時期の到来と同時に、その補助噴射量Ｑｓに相応した時間だけ第２燃料噴射弁３３を通電（ＯＮ）し、補助噴射量Ｑｓに等しい量の燃料を第２燃料噴射弁３３から噴射させる（Ｓ１０６）。ここで、噴射開始時期は、第２燃料噴射弁３３による燃料噴射が吸気弁の開弁前に終了するように設定されている。なお噴射開始時期は、第２燃料噴射弁３３による燃料噴射期間の少なくとも一部が吸気弁の開弁期間に重複するように、即ち同期噴射を行うように、設定されていてもよい。
【００４９】
この後ＥＣＵ１００は、例えば圧縮行程期間内の所定の噴射開始時期の到来と同時に、Ｓ１０８で記憶した設定噴射量Ｑｆに相応した時間だけ第１燃料噴射弁２を通電（ＯＮ）し、設定噴射量Ｑｆに等しい量の燃料を第１燃料噴射弁２から噴射させる（Ｓ１０７）。これによりルーチンが終了し、結局、吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨを超えている場合、第１燃料噴射弁２による燃料噴射に併せて第２燃料噴射弁３３による燃料噴射が実行される。なお、第２燃料噴射弁３３による燃料噴射が実行される結果、筒内燃焼室内に形成される混合気は、例えば点火プラグ付近のリッチな混合気層の周りにリーンな混合気層が形成される弱成層ともいうべき状態となる。一旦吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨを超え、その状態が継続する場合、Ｓ１０８における設定噴射量Ｑｆの更新が行われないので、結局、吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨを超える直前に記憶された設定噴射量Ｑｆが引き続き第１燃料噴射弁２から噴射されることになる。
【００５０】
次に、このような制御を行った場合の各値の変化の様子を図４に基づいて説明する。図においては、吸気圧の増大に伴う吸気温、空燃比及び燃料噴射量の推移をそれぞれ示す。ここで吸気圧の増大とは、言い換えると過給圧の増大、負荷の増大、スロットル開度の増大、アクセル開度の増大、機関又は車両の加速などと同義である。吸気圧及び吸気温としてはそれぞれ吸気圧センサ４１及び吸気温センサ４０で検出される値が使用される。なおこの図はエンジン回転速度をある値で一定とした場合の図である。
【００５１】
見られるように、吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨ以下の場合、燃料噴射は第１燃料噴射弁２のみによって行われる。このとき吸気圧の増大につれて主噴射量Ｑｍと吸気温ＴＨＩＮとが上昇していく。空燃比は図示しない空燃比センサを利用してフィードバック制御されており、燃費に有利な比較的高い所定値に維持される。
【００５２】
吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨを超えると、第２燃料噴射弁３３からも燃料噴射が行われるようになる。このとき、第２燃料噴射弁３３から噴射される補助噴射量Ｑｓは、前述の図５のマップに基づいて算出される。このマップはＥＣＵ１００のＲＯＭに予め記憶されている。図５に見られるように、補助噴射量Ｑｓは吸気温ＴＨＩＮの関数であり、吸気温ＴＨＩＮの上昇に応じて補助噴射量Ｑｓは多くなる。吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨであるとき補助噴射量Ｑｓは最小のＱｓｍｉｎとなる。この最小補助噴射量Ｑｓｍｉｎは、例えば第２燃料噴射弁３３の構造自体から決定される第２燃料噴射弁３３の最小噴射量と等しく設定される。なお、補助噴射量Ｑｓの値自体は、燃料が筒内燃焼室２８に導入される前に蒸発してしまうような値であることが望ましい。
【００５３】
この補助燃料の供給により、吸気温ＴＨＩＮは、主噴射のみで燃料噴射が行われた場合に比べ減少される。なおその減少幅をΔＴで示す。そして吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨを超えている間、主噴射量Ｑｍは、その超える直前の主噴射量Ｑｍ１に一定に維持される。吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨを超えた直後、主噴射量Ｑｍ１に、補助噴射量Ｑｓｍｉｎ（厳密にはこれより僅かに多い補助噴射量）が加えられる結果、空燃比はステップ状に下降する（つまり、リッチ側の値となる）。吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨを超えた時の吸気圧をＰＢＨとすると、吸気圧がＰＢＨから増大するにつれ、吸気温ＴＨＩＮが上昇し、これに伴って補助噴射量Ｑｓが増大し、空燃比は下がっていく（つまり、次第にリッチ側の値となっていく）。なおこのような空燃比の下降は燃費要求の観点からは必ずしも好ましいものではないが、吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨを超えるような高過給、高負荷運転が要求されているような状況下では燃費よりもむしろ出力を優先すべきであり、従って空燃比の下降は問題とならない。
【００５４】
ここで、主噴射量の一定の維持値Ｑｍ１について述べると、図２に示されるルーチンにおいて、Ｓ１０２の判定がＮＯからＹＥＳに切り替わったとき、その切り替わる１回前のサイクルでＳ１０８において記憶された設定噴射量ＱｆがＱｍ１となる。その後Ｓ１０２の判定がＹＥＳである限り、主噴射量としてＱｆ＝Ｑｍ１が用いられる。
【００５５】
図６には、図４の場合よりも外気温が上昇した場合の各線図が実線で示されている。なお比較のため図４の各線図も一点鎖線で示されている。（ａ）図に見られるように、吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨより低い場合において、吸気温ＴＨＩＮは図４の場合よりも高く、これに伴って同一の空燃比を維持するため主噴射量Ｑｍは図４の場合よりも減少される。そして、外気温が高い分、図４の場合よりも低い吸気圧ＰＢＨ‘で吸気温ＴＨＩＮが所定値ＴＨＨに達している。従って、第２燃料噴射弁３３の作動もより低い吸気圧ＰＢＨ‘で開始され、加速状態にあってはより早いタイミングで第２燃料噴射弁３３の作動及び吸気冷却が開始される。
【００５６】
ここで、第２燃料噴射弁３３の作動タイミングを吸気温に対して設定することの利点について述べると、前述したように、吸気がインタークーラ１３を介して外気によって冷却されるため、その冷却度合いは外気温や車速に応じて変化する。したがって例えば吸気圧ないし過給圧に対して第２燃料噴射弁３３の作動タイミングを設定するのは好ましくない。吸気圧が一定でも、吸気温は外気温や車速に応じて変化するからである。他方、本実施形態のように第２燃料噴射弁３３の作動タイミングを吸気温に対して設定すれば、常に一定の吸気温ＴＨＨになったときに第２燃料噴射弁３３を作動させられ、吸気温の低下という目的に直接的に合致しており、より合目的的である。
【００５７】
また、吸気温センサ４０の設置位置は、本実施形態のように第２燃料噴射弁３３の上流側であるのが好ましい。第２燃料噴射弁３３による吸気冷却の影響を吸気温センサ４０が受けないようにするためである。
【００５８】
図５のマップによれば、吸気温ＴＨＩＮの上昇に応じて補助噴射量Ｑｓは多くなる。従って、過給圧の上昇に応じて吸気温ＴＨＩＮが上昇する場合、吸気温ＴＨＩＮの上昇度合いに見合った分だけ補助噴射量Ｑｓを増加して吸気冷却効果を増し、必要十分な吸気冷却を実行することができる。
【００５９】
なお、図２に示されたルーチンのＳ１０５において、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０１で算出した基本噴射量ＱｔとＳ１０８で記憶した設定噴射量Ｑｆとに基づいて、補助噴射量Ｑｓを式：Ｑｓ＝Ｑｔ−Ｑｆから算出してもよい。
【００６０】
以上のように、本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、吸気温が所定値を超えたとき、第１燃料噴射弁による主噴射としての筒内噴射に併せて、第２燃料噴射弁による補助噴射としての吸気通路噴射が実行されるので、吸気の筒内燃焼室への導入前に補助燃料の気化潜熱を利用して吸気温度を下げられ、吸気の充填効率を高めることができる。またその吸気量の増加分、筒内燃焼室内に供給する燃料量（＝主噴射量＋補助噴射量）を増加することができ、高出力化を達成できる。さらに補助燃料の気化潜熱により吸気温度が低下されるので耐ノック性をも向上することができる。
【００６１】
また、高過給時には吸気弁２２への熱負荷が高くなり熱害が問題となるが、本実施形態によれば第２燃料噴射弁３３からの燃料噴射によりその熱害を同時に防止できる。
【００６２】
そして、前述したように吸気温が所定値を超えたとき第２燃料噴射弁を作動させるようにしたので、特許文献１に開示されている技術よりも合目的的であり、高出力化と耐ノック性との両立に対して有利である。即ち、特許文献１の技術では、内燃機関の回転数が所定レベルよりも高くなったとき、ポート噴射を行う第２の燃料噴射弁からの燃料噴射量の割合がマップに従って自動的に大きくされるが、これだと、回転数が所定レベルよりも高い場合にたとえ吸気温が十分低くても第２の燃料噴射弁から多くの噴射量割合で燃料噴射がなされてしまい、吸気の過冷却となる虞があり、また、回転数が所定レベルよりも低い場合に仮に吸気温が十分高くても、第２の燃料噴射弁から十分な燃料噴射がなされずに、ノッキングを発生させる虞がある。本実施形態はこのような問題を好適に解消し得るものである。
【００６３】
以上の説明で分かる通り、本実施形態では吸気温センサ４０が吸気温検出手段を構成し、ＥＣＵ１００が噴射弁制御手段を構成する。
【００６４】
以上、本発明の一実施形態を説明してきたが、本発明は前記実施形態に限定されず、他にも様々な実施形態を採り得る。例えば、本発明は吸気温度が上昇しやすい前記実施形態のような過給式エンジンに特に有効であるが、本発明は自然吸気式エンジンにも適用可能である。また、前記実施形態では第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁により成層燃焼や弱成層燃焼を行う例を挙げたが、第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁により均質燃焼を行うものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置を示す概略システム図である。
【図２】本実施形態の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】吹き抜けマップである。
【図４】吸気圧の変化に伴う吸気温、空燃比及び燃料噴射量の変化の様子を示す図である。
【図５】補助噴射量の算出マップである。
【図６】外気温が上昇した場合の図４と同様の図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  エンジン
２  第１燃料噴射弁
３  ターボチャージャ
９  吸気通路
１３  インタークーラ
１５  サージタンク
２２  吸気弁
２３  排気弁
２４  吸気弁アクチュエータ
２５  排気弁アクチュエータ
２８  筒内燃焼室
３３  第２燃料噴射弁
４０  吸気温センサ
１００  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
ＴＨＩＮ  吸気温
ＴＨＨ  吸気温の所定値
Ａ  吹き抜け域
Ｑｍ  主噴射量
Ｑｓ  補助噴射量
【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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