(57)【要約】【課題】  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を備えた内燃機関において、ＤＩ比率ｒの変化（０＜ｒ＜１）があっても燃焼室壁面付着燃料を適正に補正する。【解決手段】  エンジンＥＣＵは、エンジンのボア壁面やピストン頂面に付着する壁面付着量ｑｃｗ(ＫＬ)を算出するステップ（Ｓ１００）と、壁面付着量を補正するための第１の補正係数であるＫ１(ｔｈｗ，ｆｕｅｌ)を算出するステップ（Ｓ２００）と、壁面付着量を補正するための第２の補正係数である補正係数Ｋ２(ΔＱ)を算出するステップ（Ｓ３００）と、壁面付着に対する補正量ｆｃｗを、Δｑｃｗ×Ｋ１（ｔｈｗ，ｆｕｅｌ）×Ｋ２(ΔＱ)として算出するステップ（Ｓ４００）と、吸気通路噴射用インジェクタの最終的な燃料噴射量ｔａｕｐを、ｔａｕｐｂ＋ｆｃｗ＋ｔａｕｖにより算出するステップ（Ｓ５００）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】        図２
2006063947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と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た内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関に要求される条件に基づいて、前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、
噴射量分担率が変化した場合に前記内燃機関の内壁面付着燃料を推定するための推定手段とを含み、
前記制御手段は、前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段とで燃料噴射量が分担されている領域において、前記内壁面付着燃料を、少なくとも前記第２の燃料噴射手段を用いて補正するように、燃料噴射手段を制御するための手段を含む、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記推定手段は、前記内燃機関のボア壁面、ピストン頂面に付着した燃料を推定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】
前記推定手段は、前記内燃機関の負荷、前記内燃機関の温度、燃料の揮発性および前記内燃機関への燃料噴射量の変化の少なくとも１つに基づいて、前記内燃機関の内壁面付着燃料を推定するための手段を含む、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
前記第２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１〜３のいずれか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、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）と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）とを備えた内燃機関の制御装置に関し、特に、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段との分担比率が変更された場合に内燃機関の燃焼室の内壁面に付着した燃料分を補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関燃焼室内に常時燃料を噴射するための第１の燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）と、機関吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射弁（吸気通路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。この内燃機関では両燃料噴射弁から噴射される燃料の合計である全噴射量が機関負荷の関数として予め定められており、この全噴射量は機関負荷が高くなるほど増大せしめられる。
【０００３】
このような内燃機関では機関負荷が設定負荷よりも高くなって吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射が開始されたときには、吸気通路噴射用インジェクタからの噴射燃料の一部が吸気通路内壁面に付着し、その結果、吸気通路から機関燃焼室内に供給される燃料量は吸気通路噴射用インジェクタからの噴射燃料量も少なくなる。したがって、内燃機関の負荷の関数として予め定められた噴射量に基づいて各燃料噴射弁から燃料噴射を行なうと吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射が開始されたときに、実際に機関燃焼室内に供給される燃料量が要求燃料量よりも少なくなってしまい（リーンな状態）、そのため機関の出力トルクが一時的に低下してしまうという問題を生じる。
【０００４】
また、このような内燃機関では機関負荷が設定負荷よりも低くなって吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射が停止されたときには、吸気通路内壁面に付着している燃料が機関燃焼室内に供給され続ける。その結果、内燃機関の負荷の関数として予め定められた噴射量に基づいて各燃料噴射弁から燃料噴射を行なうと吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射が停止されたときに、実際に機関燃焼室内に供給される燃料量が要求燃料量よりも多くなってしまい（リッチな状態）、そのため機関の出力トルクが一時的に高くなってしまうという問題を生じる。
【０００５】
さらに、このような内燃機関においては、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料を、燃焼室の天井面に形成された滑らかな湾曲面に沿って進行させ、燃料濃度の濃い成層部分を点火プラグへ到達させる構成となっている場合が多い。燃焼に必要な量の燃料の多くを、燃焼室内に直接噴射する筒内噴射用インジェクタから噴射すると、ピストン頂面などの燃焼室内壁に液体として大量に付着する事態となり燃焼性が悪化する。この結果、燃費の悪化、不完全燃焼による燃焼室内でのカーボンの生成量の増加、あるいは燃料によるエンジンオイルの希釈、黒煙の発生等のおそれが生じる。
【０００６】
特開２００１−３４２８３５号公報（特許文献１）は、燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を直接噴射する火花点火式内燃機関において、燃焼室内壁への液体燃料の付着を抑制して、燃焼性を良好にする内燃機関を開示する。この内燃機関は、燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を直接噴射することにより形成した点火可能混合気に火花点火して燃焼させる筒内噴射火花点火式内燃機関であって、燃焼室への吸気経路において吸気中に燃料を供給する吸気経路燃料供給機構と、吸気経路燃料供給機構により形成され燃焼室内に吸入されている混合気中に、燃料噴射弁から燃料を噴射することで点火可能混合気を形成する点火可能混合気形成手段とを備える。
【０００７】
この筒内噴射火花点火式内燃機関によると、燃焼室に入る前の吸気には、吸気経路燃料供給機構から既に燃料が供給されて、必要な燃料濃度よりも希薄な混合気として形成されている。このため点火可能混合気形成手段が燃料噴射弁により燃焼室内に直接噴射する燃料量は、燃料濃度が０の単なる空気が燃焼室に供給される従来の構成に比較して少ない量で点火可能な燃料濃度の混合気を形成することができる。また、吸気経路燃料供給機構から供給される燃料は、吸気経路において吸気中に供給されるので、直接燃焼室内に噴射される場合に比較して燃焼室内に入った時には十分に霧化が進んでいる。そして、点火可能混合気を形成するために燃料噴射弁により燃焼室内に直接噴射される燃料は、上述したごとく量的に少なくなるので、自ずと燃焼室内壁に付着する液体燃料は少なくなる。したがって、燃焼室内壁への液体燃料の付着を抑制でき、燃焼性を良好にすることができる。
【特許文献１】特開２００１−３４２８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、この特許文献１に開示された筒内噴射火花点火式内燃機関においては、燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を直接噴射するのみでは、ピストン頂面などの燃焼室内壁に液体として大量に付着する事態となり燃焼性が悪化するので、燃料噴射弁のみならず吸気経路燃料供給機構を用いて、単に、双方から燃料を噴射するようにしたものに過ぎない。
【０００９】
このような２つの燃料噴射弁を有する内燃機関においては、燃料噴射弁の燃料噴射量の分担比率を内燃機関の運転状態により制御する。燃料噴射量の分担比率は、ステップ状に急激に変化する場合が多い。
【００１０】
たとえば、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量の分担比率がステップ状に上昇して、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量が急激に増加した場合には、燃焼室内に直接噴射する筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量が急激に増加する。このとき、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料の一部はピストン頂面などの燃焼室内壁に液体として付着する。このため、従来においては、筒内噴射用インジェクタから噴射する燃料量をこの内壁に付着する分だけ増量補正していた。しかしながら、このような増量補正した燃料が、内燃機関の状態（冷間時等）によっては、シリンダ壁面（ボア壁面）やピストン頂面にさらに付着することになり、燃焼性をさらに悪化させていた。すなわち、増量補正しても燃焼されない燃料が存在した。シリンダ壁面に付着した燃料はオイル希釈を招き、ピストン頂面に付着した燃料は液膜を形成したり、黒煙の発生原因となる。
【００１１】
このために、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量がステップ状に急激に増加した場合において、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量から、特にピストン頂面に付着する分の燃料噴射量を減量する補正を行なうことが考えられる。ところが、単に筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量を単に減量させるだけでは、内燃機関が供給する燃料噴射量を確保できないばかりか、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量に近づいてしまい、燃料噴射精度が低下するとともに、燃料による放熱効果が低減してデポジット形成が促進されてしまう。
【００１２】
逆に、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量の分担比率がステップ状に下降して、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量が急激に減少した場合には、その直前まで筒内噴射用インジェクタから多くの燃料を噴射していたので、ピストン頂面などの燃焼室内壁に燃料が付着している場合がある。この内燃機関の内壁の付着燃料分を考慮しないで（吸気通路内に付着する燃料分だけを考慮して）、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料を増加させたのでは、実際に機関燃焼室内に供給される燃料量が要求燃料量よりも多くなってしまう（リッチな状態）という問題がある。
【００１３】
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第１の燃料噴射手段と吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射手段とで噴射燃料を分担する内燃機関において、ＤＩ比率の変化時に内燃機関の内壁面付着量を適正に補正することができる、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】
【００１４】
第１の発明に係る制御装置は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と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た内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関に要求される条件に基づいて、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、噴射量分担率が変化した場合に内燃機関の内壁面付着燃料を推定するための推定手段とを含む。この制御手段は、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段とで燃料噴射量が分担されている領域において、内壁面付着燃料を、少なくとも第２の燃料噴射手段を用いて補正するように、燃料噴射手段を制御するための手段を含む。
【００１５】
第１の発明によると、第１の燃料噴射手段（たとえば筒内噴射用インジェクタ）と第２の燃料噴射手段（たとえば吸気通路噴射用インジェクタ）とで分担して燃料を噴射しているときに（０＜ＤＩ比率ｒ＜１）、（内燃機関に対する負荷が同じ状態で）ＤＩ比率ｒがステップ状に上昇（ｒ＜１）すると、所定の時間においては（急峻な変化による燃焼性の悪化が発生しないようになるまでの時間）、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量をステップ状に増加させないで、緩やかに増加させる。また、筒内噴射用インジェクタから噴射されても内燃機関の内壁面に付着して燃焼に寄与しない燃料を推定して、その分を吸気通路噴射用インジェクタから供給するようにする。このようにすると、従来は、増加する筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量に、内燃機関の内壁面に付着する燃料をさらに増量補正していたため、燃焼室内がウエットな状態になり、燃焼性が悪化していた。しかしながら、第１の発明では、増量補正を少なくとも吸気通路噴射用インジェクタを用いて行なうので、黒煙の発生等を抑制できる。これは、吸気通路噴射用インジェクタから吸気行程において燃焼室に混合気が音速程度で吸入されるので、燃料が蒸し焼きになることがなくなり、黒煙の発生を抑制できるということである。
【００１６】
逆に、筒内噴射インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで分担して燃料を噴射しているときに（０＜ＤＩ比率ｒ＜１）、（内燃機関に対する負荷が同じ状態で）ＤＩ比率ｒがステップ状に低下（０＜ｒ）すると、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量をステップ状に減少して、吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量がステップ状に増加する。このとき、直前まで筒内噴射用インジェクタから噴射されていた燃料の一部が、燃焼に寄与しないまま内燃機関の内壁面に付着している。従来は、減少する筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量から、内燃機関の内壁面に付着した燃料をさらに減量補正していたため、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量が最小噴射量に近づいたり、燃料による冷却効果が低減してデポジットが生成する等の問題が発生していた。第１の発明では、減量補正を少なくとも吸気通路噴射用インジェクタを用いて行なうので（さらに詳しく説明すると、吸気通路噴射用インジェクタによる吸気通路への付着する燃料の増量補正分から、燃焼室内に付着している燃料の減量補正分を減じる）、筒内噴射用インジェクタの噴射量を確保することができ、精度高く燃料を筒内噴射用インジェクタから噴射できるとともに、燃料による冷却効果によりデポジットの発生を抑制できる。
【００１７】
その結果、筒内に燃料を噴射する第１の燃料噴射手段と吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射手段とで噴射燃料を分担する内燃機関において、ＤＩ比率の変化時に内燃機関の内壁面付着量を適正に補正することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。
【００１８】
第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、推定手段は、内燃機関のボア壁面、ピストン頂面に付着した燃料を推定するための手段を含む。
【００１９】
第２の発明によると、内燃機関のボア壁面、ピストン頂面に付着した燃料であって、燃焼に寄与していない燃料の量が推定される。筒内噴射インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで分担して燃料を噴射しているときに、ＤＩ比率ｒがステップ状に変化した場合には、この推定された燃料量を考慮して吸気通路噴射用インジェクタで増量補正や減量補正が行なわれる。
【００２０】
第３の発明に係る制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、推定手段は、内燃機関の負荷、内燃機関の温度、燃料の揮発性および内燃機関への燃料噴射量の変化の少なくとも１つに基づいて、内燃機関の内壁面付着燃料を推定するための手段を含む。
【００２１】
第３の発明によると、内燃機関の内壁面付着燃料を推定するにあたり、内燃機関の負荷、内燃機関の温度、燃料の揮発性および内燃機関への燃料噴射量の変化の少なくとも１つを用いて正確に推定することができる。
【００２２】
第４の発明に係る制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、第２の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである。
【００２３】
第４の発明によると、第１の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第２の燃料噴射手段であ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、ＤＩ比率の変化時に内燃機関の内壁面付着量を適正に補正することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
以下、燃焼室内壁に付着する燃料について説明する。筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は、エンジン１０の温度、燃料の揮発性（重質、軽質）、車両の走行状態（加速、減速）等により、その一部が燃焼室内のシリンダ壁面（ボア壁面）やピストン頂面に付着する。特に、ピストン頂面に付着した燃料は液膜を形成するとともに黒煙の発生原因となる。筒内噴射用インジェクタ１１０によるピストン頂面の液膜およびシリンダ壁面への衝突分ならびに吸気通路噴射用インジェクタ１２０によるピストン頂面の液膜は、エンジン１０の温度、燃料の性状（揮発性）、エンジン１０の負荷により変動する。一方、ピストン頂面で発生する黒煙は、燃料量Ｑの変化率により変動する。
【００３６】
図２を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジン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、このフローチャートは、予め定められた時間間隔や、予め定められたエンジン１０のクランク角度の時に実行される。
【００３７】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０のボア壁面やピストン頂面に付着する壁面付着量ｑｃｗ(ＫＬ)をマップから算出する。この壁面付着量ｑｃｗ(ＫＬ)は、エンジン１０の負荷率ＫＬに依存する。負荷率ＫＬが高いほど、壁面付着量ｑｃｗ(ＫＬ)も高くなる傾向を有する。
【００３８】
Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ３００は、壁面付着量を補正するための第１の補正係数であるＫ１(ｔｈｗ，ｆｕｅｌ)を算出する。この第１の補正係数Ｋ１(ｔｈｗ，ｆｕｅｌ)は、エンジン１０の水温ｔｈｗと燃料の性状（揮発性（重質、軽質））ｆｕｅｌとによる壁面付着量への影響を補正するための係数である。
【００３９】
Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ３００は、壁面付着量を補正するための第２の補正係数である補正係数Ｋ２(ΔＱ)を算出する。この補正係数Ｋ２(ΔＱ)は、燃料量Ｑの時間変化による壁面付着量への影響を補正するための係数である。Ｋ２（ΔＱ）は、車両が加速しているとき、負荷率ＫＬの変化率とエンジン１０の水温とに応じて黒煙としての焼失分を補正する。Ｋ２（ΔＱ）は、車両が減速しているとき、壁面付着量の時間変化の中の、ピストン頂面からの液膜の剥離分を補正する。図３に示すように、この補正係数Ｋ２(ΔＱ)は、エンジン１０の水温ｔｈｗをパラメータとしたΔＱの関数で表わされる。なお、図３は、補正係数Ｋ２(ΔＱ)の一例であって、これに限定されるものではない。
【００４０】
Ｓ４００にて、エンジンＥＣＵ３００は、壁面付着に対する補正量ｆｃｗを、Δｑｃｗ×Ｋ１（ｔｈｗ，ｆｕｅｌ）×Ｋ２(ΔＱ)として算出する。ここで、Δｑｃｗは壁面付着量の変化量である。このように、エンジン１０のボア壁面やピストン頂面に付着する壁面付着に対する補正量ｆｃｗは、計算（推定）された壁面付着量ｑｃｗに基づいて算出される。
【００４１】
Ｓ５００にて、エンジンＥＣＵ３００は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の最終的な燃料噴射量ｔａｕｐを、ｔａｕｐｂ＋ｆｃｗ＋ｔａｕｖにより算出する。ここで、ｔａｕｐｂは吸気通路噴射用インジェクタ１２０の基本噴射量、ｔａｕｖは無効噴射量である。
【００４２】
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内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ３００により制御されるエンジン１０の動作について、図４および図５のタイミングチャートを参照して説明する。
【００４３】
図４（Ａ）に示すように、ＤＩ比率ｒを急激に増加させると、図４（Ｂ）に示すように、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の基本噴射量ｔａｕｐｂが最小噴射量ｔａｕｍｉｎ近傍まで急激に低下する。一方、図４（Ｃ）左側に示すように筒内噴射用インジェクタ１１０の最終的な燃料噴射量ｔａｕｄはステップ状に急激に上昇するが、なまし処理されて、所定の時間が経過した後に定常状態になる。
【００４４】
エンジン１０において、このようにＤＩ比率が変化した場合、壁面付着量ｑｃｗ（ＫＬ）が算出され（Ｓ１００）、第１の補正係数Ｋ１（ｔｈｗ，ｆｕｅｌ）および第２の補正係数Ｋ２（ΔＱ）が算出され（Ｓ２００，Ｓ３００）、これらに基づいて、エンジン１０のボア壁面やピストン頂面に付着する壁面付着に対する補正量ｆｃｗが算出される（Ｓ４００）。この補正量を図４（Ｄ）に示す。
【００４５】
従来は、この補正量ｆｃｗを、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射量ｔａｕｄに加算していた（図４（Ｃ）右側参照）。しかしながら、このようにすると、ＤＩ比率が変化したことにより増加させた燃料の中の一部である付着量（Ａ）が黒煙になることに加えて、補正量（Ｂ）（＝ｆｃｗ）のうちの一部も黒煙になる。
【００４６】
本実施の形態においては、図４（Ｅ）左側に示すように、この補正量ｆｃｗを、吸気通路噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射量ｔａｕｐに加算する。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は、燃焼室に到達するまでに十分に霧化されているので、燃焼室の内壁であるボア内壁やピストン頂面に付着することがなく、黒煙等の発生による燃焼性の悪化を招くこともない。
【００４７】
図５（Ａ）に示すように、ＤＩ比率ｒを急激に低下させると、図５（Ｂ）に示すように、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の基本噴射量ｔａｕｐｂがステップ状に急激に上昇するが、このときに吸気通路付着分の補正量ｆｍｗが加えられる。これは、吸気通路の壁面や吸気ポートに所定分の燃料が付着するまで燃焼室に吸入される燃料が減少するので、このままでは空燃比がリーンになるので、吸気通路噴射用インジェクタ１２０で吸気通路の壁面や吸気ポートに付着する燃料分を増量するように補正している。一方、図５（Ｃ）に示すように筒内噴射用インジェクタ１１０の最終的な燃料噴射量ｔａｕｄはステップ状に急激に低下する。
【００４８】
エンジン１０において、このようにＤＩ比率が変化した場合、壁面付着量ｑｃｗ（ＫＬ）が算出され（Ｓ１００）、第１の補正係数Ｋ１（ｔｈｗ，ｆｕｅｌ）および第２の補正係数Ｋ２（ΔＱ）が算出され（Ｓ２００，Ｓ３００）、これらに基づいて、エンジン１０のボア壁面やピストン頂面に付着する壁面付着に対する補正量ｆｃｗが算出される（Ｓ４００）。この補正量を図５（Ｄ）に示す。このとき、補正量ｆｃｗはマイナスの値になる。
【００４９】
従来は、この補正量ｆｃｗを、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射量ｔａｕｄから減算していた。しかしながら、このようにすると、ＤＩ比率が変化したことにより筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射量が減少させた上にさらに減量補正されることになる。このように減量補正を筒内噴射用インジェクタ１１０で行なうと、最小燃料噴射量ｔａｕｍｉｎを下回ってしまい、精度高く所定の燃料量を噴射することが困難になる。また、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射量がさらに減量補正されるので、燃料の噴射による筒内噴射用インジェクタ１１０の冷却効果も低減して、筒内噴射用インジェクタ１１０の先端にデポジットの生成を促進させかねない。
【００５０】
本実施の形態においては、図５（Ｅ）に示すように、この補正量ｆｃｗを、吸気通路噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射量ｔａｕｐから減算する。より詳しくは、増量補正される吸気通路付着分の補正量ｆｍｗから筒内付着分の補正量ｆｃｗが減算される。これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０の最小燃料噴射量ｔａｕｍｉｎが確保できるとともに、燃料噴射による筒内噴射用インジェクタ１１０の冷却効果が発現できて、筒内噴射用インジェクタ１１０のデポジット生成を抑制できる。
【００５１】
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置によると、燃料を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で分担している場合において、ＤＩ比率ｒがステップ状に上昇すると、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量がステップ状に増加する。このとき、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料の一部がボア内壁やピストン頂面に付着して燃焼に寄与しない。この分を従来は筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料に増量補正していたがさらに黒煙が発生する等の問題があった。このため、吸気通路噴射用インジェクタで増量補正することとして黒煙の発生等の燃焼性の悪化を抑制できる。
【００５２】
また、ＤＩ比率ｒがステップ状に低下すると、吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射量がステップ状に増加するとともに筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量がステップ状に低下する。このとき、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料の一部がボア内壁やピストン頂面に付着した状態である。この分を従来は筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料から減量補正していたが筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を下回るというおそれや筒内噴射用インジェクタの先端にデポジットの生成が促進する等の問題があった。このため、吸気通路噴射用インジェクタで減量補正することとして最小噴射量を確保して精度高く筒内噴射用インジェクタから燃料を噴射するとともに、デポジットの発生を抑制できる。
【００５３】
＜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について＞
図６および図７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６は、エンジン１０の温間用マップであって、図７は、エンジン１０の冷間用マップである。
【００５４】
図６および図７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。
【００５５】
図６および図７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。
【００５６】
さらに、これらの図６および図７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６の温間時のマップを選択して、そうではないと図７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。
【００５７】
図６および図７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６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７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６のＮＥ（２）や、図７のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。
【００５８】
図６および図７を比較すると、図６に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図７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。
【００５９】
図６および図７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。
【００６０】
図６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。
【００６１】
図６および図７を比較すると、図７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。
【００６２】
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。
【００６３】
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】
【００６４】
【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】本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジン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である。
【図３】本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵにされるマップを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで制御された場合においてＤＩ比率が上昇した場合のタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで制御された場合においてＤＩ比率が下降した場合のタイミングチャートである。
【図６】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である。
【図７】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である。
【符号の説明】
【００６５】
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、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、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。
【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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