(57)【要約】【課題】噴射時期を固定する場合と比較してＰＮを抑制できるようにした内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ５２は、燃焼室２４内に充填される新気量に基づき要求噴射量を算出する。ＣＰＵ５２は、充填効率が所定値以上である場合、要求噴射量を、吸気バルブ１８の開弁前に燃料を噴射する吸気非同期噴射の噴射量と、吸気バルブ１８の開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射の噴射量とに分割して噴射するマルチ噴射処理を実行する。ＣＰＵ５２は、クランク軸２８の回転速度に応じて吸気同期噴射の噴射開始時期を可変設定する。【選択図】図１
2019218872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備える内燃機関に適用され、
前記ポート噴射弁を操作して、１燃焼サイクル内において要求される噴射量である要求噴射量の燃料を噴射すべく、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射と、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射とを実行するマルチ噴射処理と、
前記内燃機関のクランク軸の回転角度で表現される前記吸気同期噴射の噴射時期を、前記内燃機関のクランク軸の回転速度、前記吸気バルブの開弁開始時期、および前記内燃機関の吸気系の温度の３つのパラメータのうちの少なくとも２つのパラメータに基づき可変設定する可変処理と、を実行する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の気筒内に充填される新気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するための噴射量として前記要求噴射量を算出する要求噴射量算出処理を実行し、
前記可変処理は、前記吸気同期噴射の噴射時期を、前記少なくとも２つのパラメータに加えて、前記内燃機関の負荷に基づき可変設定する処理である請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記可変処理は、
前記回転速度、前記吸気系の温度および前記負荷に基づき、前記ポート噴射弁から最も遅いタイミングで噴射される燃料が前記内燃機関の燃焼室の入口に到達するタイミングの目標値である到達終了時期を可変設定する終了時期設定処理と、
前記到達終了時期に基づき、前記吸気同期噴射の噴射開始時期を算出する開始時期算出処理と、を含む請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、前記吸気バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変装置を備え、
前記バルブ特性可変装置を操作して前記吸気バルブの開弁開始時期を可変制御するバルブ特性制御処理を実行し、
前記終了時期設定処理は、前記回転速度、前記吸気系の温度および前記負荷に基づき、前記開弁開始時期に対する前記到達終了時期の遅角量を算出する遅角量算出処理を含み、前記開弁開始時期に対して前記遅角量だけ遅角したタイミングを前記到達終了時期とする処理である請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備える内燃機関に適用され、
前記ポート噴射弁を操作して、１燃焼サイクル内において要求される噴射量である要求噴射量の燃料を噴射すべく、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射と、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射とを実行するマルチ噴射処理と、
前記内燃機関のクランク軸の回転角度で表現される前記吸気同期噴射の噴射時期を可変設定する可変処理と、を実行し、
前記可変処理は、
前記クランク軸の回転速度に基づき、前記ポート噴射弁から最も遅いタイミングで噴射される燃料が前記内燃機関の燃焼室の入口に到達するタイミングの目標値である到達終了時期を可変設定する終了時期設定処理と、
前記到達終了時期に基づき、前記吸気同期噴射の噴射開始時期を算出する開始時期算出処理と、を含む内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記終了時期設定処理は、前記回転速度に加えて前記内燃機関の負荷に基づき到達終了時期を可変設定する処理を含む請求項５記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、前記吸気バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変装置を備え、
前記バルブ特性可変装置を操作して前記吸気バルブの開弁開始時期を可変制御するバルブ特性制御処理を実行し、
前記終了時期設定処理は、前記回転速度および前記負荷に基づき、前記開弁開始時期に対する前記到達終了時期の遅角量を算出する遅角量算出処理を含み、前記開弁開始時期に対して前記遅角量だけ遅角したタイミングを前記到達終了時期とする処理である請求項６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、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備える内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば下記特許文献１には、１燃焼サイクル内に１つの気筒に噴射する燃料を、排気行程と吸気行程とに分割して噴射するマルチ噴射処理を実行する制御装置が記載されている。この制御装置は、吸気行程における噴射時期を、予め定められたタイミングに設定している（「００１７」，「００２４」）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９１１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者は、吸気行程における噴射時期によって、排気中の粒子状物質（ＰＭ）の数（ＰＮ）が大きく変化することを見出した。このため、噴射時期を固定することは、排気成分を良好に制御する上で問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
【０００６】
１．吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備える内燃機関に適用され、前記ポート噴射弁を操作して、１燃焼サイクル内において要求される噴射量である要求噴射量の燃料を噴射すべく、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射と、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射とを実行するマルチ噴射処理と、前記内燃機関のクランク軸の回転角度で表現される前記吸気同期噴射の噴射時期を、前記内燃機関のクランク軸の回転速度、前記吸気バルブの開弁開始時期、および前記内燃機関の吸気系の温度の３つのパラメータのうちの少なくとも２つのパラメータに基づき可変設定する可変処理と、を実行する内燃機関の制御装置である。
【０００７】
内燃機関の吸気系の温度が低いときに、要求噴射量の燃料を全て吸気非同期噴射によって噴射する場合、負荷によっては排気中の粒子状物質（ＰＭ）の数（ＰＮ）が多くなるおそれがある。これは、吸気系に付着する燃料量が多くなり、付着した燃料のせん断によって、一部が液滴のまま燃焼室に流入することによってＰＭが発生するためであると推察される。そこで上記構成では、要求噴射量の一部を吸気同期噴射によって噴射することにより、非同期噴射量を低減し、ひいては吸気系に付着する燃料量を低減する。これにより、付着した燃料のせん断によって液滴のまま燃料が燃焼室に流入することを抑制できる。
【０００８】
ただし、クランク軸の回転速度によって、ＰＮを極力少なくするための吸気同期噴射の噴射時期が変化することを発明者が見出している。これは、回転速度によって、吸気通路内の流速が変化することなどから燃焼室に流入することなく吸気系に付着して留まる燃料量が変化する傾向にあることや、ポート噴射弁から噴射された燃料のうちの所定量の燃料が気化するまでの期間内におけるクランク軸の回転量が変化することなどが理由と推察される。これに対し、上記構成において、吸気同期噴射の噴射時期を回転速度に応じて可変設定するなら、回転速度に応じて可変としない場合と比較して、ＰＮを抑制できる。
【０００９】
また、吸気バルブの開弁開始時期によって、ＰＮを極力少なくするための吸気同期噴射の噴射時期が変化することを発明者が見出している。これは、開弁開始時期に応じて吸気バルブと排気バルブとのオーバーラップ量が変化することによって内部ＥＧＲ量が変化することから、吸気系の温度が上昇して吸気系における燃料の気化のしやすさが変化したり、燃焼室内に流入することなく吸気系に付着して留まる燃料量が変化したりすることなどが要因と推察される。これに対し、上記構成において、吸気同期噴射の噴射時期を開弁開始時期に応じて可変設定するなら、開弁開始時期に応じて可変としない場合と比較して、ＰＮを抑制できる。
【００１０】
また、吸気系の温度によって、ＰＮを極力少なくするための吸気同期噴射の噴射時期が変化することを発明者が見出している。これは、吸気系の温度によって、吸気系における燃料の気化のしやすさに相違が生じるためであると推察される。これに対し、上記構成において、吸気同期噴射の噴射時期を吸気系の温度に応じて可変設定するなら、吸気系の温度に応じて可変としない場合と比較して、ＰＮを抑制できる。
【００１１】
２．前記内燃機関の気筒内に充填される新気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するための噴射量として前記要求噴射量を算出する要求噴射量算出処理を実行し、前記可変処理は、前記吸気同期噴射の噴射時期を、前記少なくとも２つのパラメータに加えて、前記内燃機関の負荷に基づき可変設定する処理である上記１記載の内燃機関の制御装置である。
【００１２】
内燃機関の負荷によって、ＰＮを極力少なくするための噴射時期が変化することを発明者が見出している。これは、負荷によって、噴射される燃料量が変化することや、吸気通路内の圧力が変化することによって燃料の霧化のしやすさが変化するためであると推察される。そこで上記構成では、吸気同期噴射の噴射時期を負荷に応じて可変設定する。これにより、負荷に応じて可変としない場合と比較して、ＰＮを抑制できる。
【００１３】
３．前記可変処理は、前記回転速度、前記吸気系の温度および前記負荷に基づき、前記ポート噴射弁から最も遅いタイミングで噴射される燃料が前記内燃機関の燃焼室の入口に到達するタイミングの目標値である到達終了時期を可変設定する終了時期設定処理と、前記到達終了時期に基づき、前記吸気同期噴射の噴射開始時期を算出する開始時期算出処理と、を含む上記２記載の内燃機関の制御装置である。
【００１４】
発明者は、最も遅いタイミングで噴射される燃料が内燃機関の燃焼室の入口に到達するタイミングの変動によってＰＮが大きく変動し、吸気同期噴射と吸気非同期噴射との噴射割合を多少変更しても、ＰＮを抑制する上で最適なタイミングがほとんど変化しないことを見出した。このため、上記構成では、到達終了時期を設定した後、噴射開始時期を設定することにより、制御装置が扱うパラメータである到達終了時期によって、ＰＮを抑制する上で適切な時期を管理することができる。
【００１５】
４．前記内燃機関は、前記吸気バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変装置を備え、前記バルブ特性可変装置を操作して前記吸気バルブの開弁開始時期を可変制御するバルブ特性制御処理を実行し、前記終了時期設定処理は、前記回転速度、前記吸気系の温度および前記負荷に基づき、前記開弁開始時期に対する前記到達終了時期の遅角量を算出する遅角量算出処理を含み、前記開弁開始時期に対して前記遅角量だけ遅角したタイミングを前記到達終了時期とする処理である上記３記載の内燃機関の制御装置である。
【００１６】
吸気バルブの開弁開始時期によって、ＰＮを極力少なくするための吸気同期噴射の噴射時期が変化することを発明者が見出している。これは、開弁開始時期に応じて吸気バルブ
と排気バルブとのオーバーラップ量が変化することによって内部ＥＧＲ量が変化することから、吸気系の温度が上昇して吸気系における燃料の気化のしやすさが変化したり、燃焼室に流入することなく吸気系に付着して留まる燃料量が変化したりすることなどが要因と推察される。そこで上記構成では、吸気同期噴射の噴射時期を開弁開始時期に応じて可変設定する。これにより、開弁開始時期に応じて可変としない場合と比較して、ＰＮを抑制できる。
【００１７】
特に、上記構成では、到達終了時期を直接算出するのではなく、開弁開始時期に対する遅角量をまず算出することにより、遅角量の算出に用いるパラメータに開弁開始時期を用いることなく、到達終了時期を開弁開始時期に応じて可変設定することができる。
【００１８】
５．吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備える内燃機関に適用され、前記ポート噴射弁を操作して、１燃焼サイクル内において要求される噴射量である要求噴射量の燃料を噴射すべく、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射と、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射とを実行するマルチ噴射処理と、前記内燃機関のクランク軸の回転角度で表現される前記吸気同期噴射の噴射時期を可変設定する可変処理と、を実行し、前記可変処理は、前記クランク軸の回転速度に基づき、前記ポート噴射弁から最も遅いタイミングで噴射される燃料が前記内燃機関の燃焼室の入口に到達するタイミングの目標値である到達終了時期を可変設定する終了時期設定処理と、前記到達終了時期に基づき、前記吸気同期噴射の噴射開始時期を算出する開始時期算出処理と、を含む内燃機関の制御装置である。
【００１９】
内燃機関の吸気系の温度が低いときに、要求噴射量の燃料を全て吸気非同期噴射によって噴射する場合、負荷によっては排気中の粒子状物質（ＰＭ）の数（ＰＮ）が多くなるおそれがある。これは、吸気系に付着する燃料量が多くなり、付着した燃料のせん断によって、一部が液滴のまま燃焼室に流入することによってＰＭが発生するためであると推察される。そこで上記構成では、要求噴射量の一部を同期噴射によって噴射することにより、非同期噴射量を低減し、ひいては吸気系に付着する燃料量を低減する。これにより、付着した燃料のせん断によって液滴のまま燃料が燃焼室に流入することを抑制できる。
【００２０】
ただし、最も遅いタイミングで噴射される燃料が内燃機関の燃焼室の入口に到達するタイミングの変動によってＰＮが大きく変動し、吸気同期噴射と吸気非同期噴射との噴射割合を多少変更しても、ＰＮを抑制する上で最適なタイミングがほとんど変化しないことを発明者が見出している。このため、上記構成では、到達終了時期を設定した後、噴射開始時期を設定することにより、制御装置が扱うパラメータである到達終了時期によって、ＰＮを抑制する上で適切な時期を管理することができる。
【００２１】
ところで、クランク軸の回転速度によって、ＰＮを極力少なくするための到達終了時期が変化することを発明者が見出している。これは、回転速度によって、吸気通路内の流速が変化することなどから燃焼室に流入することなく吸気系に付着して留まる燃料量が変化する傾向にあることや、ポート噴射弁から噴射された燃料のうちの所定量の燃料が気化するまでの期間内におけるクランク軸の回転量が変化することなどが理由と推察される。そこで上記構成では、到達終了時期を回転速度に応じて可変設定することによって、回転速度に応じて可変としない場合と比較して、ＰＮを抑制できる。
【００２２】
６．前記終了時期設定処理は、前記回転速度に加えて前記内燃機関の負荷に基づき到達終了時期を可変設定する処理を含む上記５記載の内燃機関の制御装置である。
【００２３】
内燃機関の負荷によって、ＰＮを極力少なくするための到達終了時期が変化することを発明者が見出している。これは、負荷によって、噴射される燃料量が変化することや、吸
気通路内の圧力が変化することによって燃料の霧化のしやすさが変化するためであると推察される。そこで上記構成では、到達終了時期を負荷に応じて可変設定する。これにより、負荷に応じて可変としない場合と比較して、ＰＮを抑制できる。
【００２４】
７．前記内燃機関は、前記吸気バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変装置を備え、前記バルブ特性可変装置を操作して前記吸気バルブの開弁開始時期を可変制御するバルブ特性制御処理を実行し、前記終了時期設定処理は、前記回転速度および前記負荷に基づき、前記開弁開始時期に対する前記到達終了時期の遅角量を算出する遅角量算出処理を含み、前記開弁開始時期に対して前記遅角量だけ遅角したタイミングを前記到達終了時期とする処理である上記６記載の内燃機関の制御装置である。
【００２５】
吸気バルブの開弁開始時期によって、ＰＮを極力少なくするための到達終了時期が変化することを発明者が見出している。これは、開弁開始時期に応じて吸気バルブと排気バルブとのオーバーラップ量が変化することによって内部ＥＧＲ量が変化することから、吸気系の温度が上昇して吸気系における燃料の気化のしやすさが変化したり、燃焼室に流入することなく吸気系に付着して留まる燃料量が変化したりすることなどが要因と推察される。そこで上記構成では、到達終了時期を開弁開始時期に応じて可変設定する。これにより、開弁開始時期に応じて可変としない場合と比較して、ＰＮを抑制できる。
【００２６】
特に、上記構成では、到達終了時期を直接算出するのではなく、開弁開始時期に対する遅角量をまず算出することにより、遅角量の算出に用いるパラメータに開弁開始時期を用いることなく、到達終了時期を開弁開始時期に応じて可変設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態にかかる制御装置および内燃機関を示す図。
【図２】同実施形態にかかる制御装置が実行する処理を示すブロック図。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、同実施形態にかかる噴射パターンを示す図。
【図４】同実施形態にかかる噴射弁操作処理の手順を示す流れ図。
【図５】同実施形態にかかる噴射弁操作処理の手順を示す流れ図。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、吸気バルブの開弁タイミングによるＰＮの排出量の変動を示す図。
【図７】第２の実施形態にかかる噴射弁操作処理の手順を示す流れ図。
【図８】第３の実施形態にかかる噴射弁操作処理の手順を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第１の実施形態＞
以下、内燃機関の制御装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１に示す内燃機関１０は、車両に搭載される。内燃機関１０の吸気通路１２には、上流側から順に、スロットルバルブ１４およびポート噴射弁１６が設けられている。吸気通路１２に吸入された空気とポート噴射弁１６から噴射された燃料とは、吸気バルブ１８の開弁に伴って、シリンダ２０およびピストン２２によって区画された燃焼室２４に流入する。燃焼室２４において、燃料と空気との混合気は、点火装置２６の火花放電によって燃焼に供される。そして、燃焼によって生成される燃焼エネルギは、ピストン２２を介してクランク軸２８の回転エネルギに変換される。燃焼に供された混合気は、排気バルブ３０の開弁に伴って、排気として排気通路３２に排出される。排気通路３２には、触媒３４が設けられている。
【００３０】
クランク軸２８の回転動力は、タイミングチェーン３８を介して、吸気側カム軸４０および排気側カム軸４２に伝達される。なお、本実施形態では、吸気側カム軸４０には、吸
気側バルブタイミング調整装置４４を介してタイミングチェーン３８の動力が伝達される。吸気側バルブタイミング調整装置４４は、クランク軸２８と吸気側カム軸４０との回転位相差を調整することによって、吸気バルブ１８の開弁タイミングを調整するアクチュエータである。
【００３１】
制御装置５０は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量（トルク、排気成分比率等）を制御するために、上記スロットルバルブ１４や、ポート噴射弁１６、点火装置２６、吸気側バルブタイミング調整装置４４等の内燃機関１０の操作部を操作する。この際、制御装置５０は、クランク角センサ６０の出力信号Ｓｃｒや、エアフローメータ６２によって検出される吸入空気量Ｇａ、空燃比センサ６４によって検出される空燃比Ａｆ、吸気側カム角センサ６６の出力信号Ｓｃａ、水温センサ６８によって検出される内燃機関１０の冷却水の温度（水温ＴＨＷ）を参照する。また、制御装置５０は、電圧センサ７２によって検出されるバッテリ７０の端子電圧Ｖｂを参照する。ここで、バッテリ７０は、ポート噴射弁１６等の電源となるものである。なお、図１には、スロットルバルブ１４、ポート噴射弁１６、点火装置２６、スタータモータ３６および吸気側バルブタイミング調整装置４４のそれぞれを操作するための操作信号ＭＳ１〜ＭＳ５を記載している。
【００３２】
制御装置５０は、ＣＰＵ５２、ＲＯＭ５４、および制御装置５０内の各箇所に電力を供給する電源回路５６を備えており、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２が実行することにより、上記制御量の制御を実行する。
【００３３】
図２に、制御装置５０が実行する処理の一部を示す。図２に示す処理は、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２が実行することにより実現される。
【００３４】
吸気位相差算出処理Ｍ１０は、クランク角センサ６０の出力信号Ｓｃｒと吸気側カム角センサ６６の出力信号Ｓｃａとに基づき、クランク軸２８の回転角度に対する吸気側カム軸４０の回転角度の位相差である吸気位相差ＤＩＮを算出する処理である。目標吸気位相差算出処理Ｍ１２は、内燃機関１０の動作点に基づき、目標吸気位相差ＤＩＮ＊を可変設定する処理である。なお、本実施形態では、回転速度ＮＥと充填効率ηとによって動作点を定義している。ここで、ＣＰＵ５２は、回転速度ＮＥを、クランク角センサ６０の出力信号Ｓｃｒに基づき算出し、充填効率ηを回転速度ＮＥおよび吸入空気量Ｇａに基づき算出する。なお、充填効率ηは、燃焼室２４内に充填される新気量を定めるパラメータである。
【００３５】
吸気位相差制御処理Ｍ１４は、吸気位相差ＤＩＮを目標吸気位相差ＤＩＮ＊に制御するために吸気側バルブタイミング調整装置４４を操作すべく、吸気側バルブタイミング調整装置４４に操作信号ＭＳ５を出力する処理である。
【００３６】
ベース噴射量算出処理Ｍ２０は、充填効率ηに基づき、燃焼室２４内の混合気の空燃比を目標空燃比とするための燃料量のベース値であるベース噴射量Ｑｂを算出する処理である。詳しくは、ベース噴射量算出処理Ｍ２０は、たとえば充填効率ηが百分率で表現される場合、空燃比を目標空燃比とするための充填効率ηの１％当たりの燃料量ＱＴＨに、充填効率ηを乗算することによりベース噴射量Ｑｂを算出する処理とすればよい。ベース噴射量Ｑｂは、燃焼室２４内に充填される新気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するために算出された燃料量である。ちなみに、目標空燃比は、たとえば理論空燃比とすればよい。
【００３７】
フィードバック処理Ｍ２２は、空燃比Ａｆを目標値Ａｆ＊にフィードバック制御するための操作量であるフィードバック操作量としてのベース噴射量Ｑｂの補正比率δに「１」を加算したフィードバック補正係数ＫＡＦを算出して出力する処理である。詳しくは、フ
ィードバック処理Ｍ２２は、空燃比Ａｆと目標値Ａｆ＊との差を入力とする比例要素および微分要素の各出力値と、同差に応じた値の積算値を保持し出力する積分要素の出力値との和を補正比率δとする。
【００３８】
低温補正処理Ｍ２４は、水温ＴＨＷが所定温度Ｔｔｈ（たとえば６０℃）未満の場合、ベース噴射量Ｑｂを増量すべく、低温増量係数Ｋｗを「１」よりも大きい値に算出する処理である。詳しくは、低温増量係数Ｋｗは、水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりも大きい値に算出される。なお、水温ＴＨＷが所定温度Ｔｔｈ以上の場合には、低温増量係数Ｋｗは「１」とされ、低温増量係数Ｋｗによるベース噴射量Ｑｂの補正量をゼロとする。
【００３９】
噴射弁操作処理Ｍ３０は、ポート噴射弁１６を操作すべく、ポート噴射弁１６に操作信号ＭＳ２を出力する処理である。特に、噴射弁操作処理Ｍ３０は、エアフローメータ６２によって検出される吸入空気量Ｇａの精度が許容範囲となる場合には、ベース噴射量Ｑｂ、フィードバック補正係数ＫＡＦおよび低温増量係数Ｋｗに基づき、ポート噴射弁１６に操作信号ＭＳ２を出力する処理となる。詳しくは、ポート噴射弁１６から１燃焼サイクル内に１つの気筒に供給することが要求される燃料量である要求噴射量Ｑｄをポート噴射弁１６から噴射させる処理である。ここで、要求噴射量Ｑｄは、「ＫＡＦ・Ｋｗ・Ｑｂ」である。
【００４０】
本実施形態では、燃料噴射処理として、図３（ａ）に例示する処理と、図３（ｂ）に例示する処理との２通りの処理を有する。
【００４１】
図３（ａ）は、吸気バルブ１８の開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射と、吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射との２つの燃料噴射を実行するマルチ噴射処理である。詳しくは、吸気同期噴射は、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が吸気バルブ１８の開弁前の位置に到達する期間が吸気バルブ１８の開弁期間に収まるように燃料を噴射するものである。ここで、開弁前の位置とは、吸気ポートの下流端のことであり、換言すれば図１に示す燃焼室２４への入口ＩＮ部分のことである。なお、図１においては、吸気バルブ１８が開弁している状態を記載している。また、「到達する期間」の始点は、ポート噴射弁１６から噴射された燃料のうちの最も早いタイミングで噴射された燃料が開弁前の位置に到達するタイミングであり、終点は、ポート噴射弁１６から噴射された燃料のうちの最も遅いタイミングで噴射された燃料が開弁前の位置に到達するタイミングである。これに対し、吸気非同期噴射は、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が吸気バルブ１８が開弁する前に吸気バルブ１８に到達するように燃料を噴射するものである。換言すれば、吸気非同期噴射は、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が、吸気バルブ１８が開弁するまでは吸気通路１２内で滞留し、開弁した後に燃焼室２４内に流入する噴射である。なお、本実施形態において吸気非同期噴射は、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が吸気バルブ１８の開弁前の位置に到達する期間が吸気バルブ１８の閉弁期間に収まるように燃料を噴射するものとする。
【００４２】
図３（ｂ）は、吸気非同期噴射のみを実行するシングル噴射処理である。
【００４３】
本実施形態においてマルチ噴射処理は、排気中の粒子状物質（ＰＭ）の数（ＰＮ）を低減することを狙って実行される。すなわち、吸気通路１２や吸気バルブ１８等の内燃機関１０の吸気系の温度がある程度低い場合、充填効率ηがある程度大きい領域においてシングル噴射処理を実行すると、ＰＮが増加する傾向がある。これは、充填効率ηが大きい場合には小さい場合よりも要求噴射量Ｑｄが大きい値となり、結果、吸気系に付着する燃料量が多くなることに起因していると考えられる。詳しくは、吸気系に付着した燃料量がある程度多くなる場合、付着した燃料のせん断によって、付着した燃料の一部が液滴のまま燃焼室２４に流入するためであると推察される。そこで本実施形態では、要求噴射量Ｑｄ
の一部を吸気同期噴射によって噴射することにより、要求噴射量Ｑｄが多い場合であっても、吸気系に付着する燃料量を要求噴射量Ｑｄが多い割に少なくし、ひいてはＰＮの低減を図る。なお、内燃機関１０の冷間始動時においては、充填効率ηによらず、噴射量が多くなることから、やはりシングル噴射処理を実行するとＰＮが増加する傾向がある。
【００４４】
図４に、噴射弁操作処理Ｍ３０の処理の手順を示す。図４に示す処理は、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって各処理のステップ番号を表現する。
【００４５】
図４に示す一連の処理において、ＣＰＵ５２は、まず、スタータモータ３６が起動されてから（図中、「スタータＯＮ後」と記載）所定期間内であるか否かを判定する（Ｓ１０）。ここで所定期間とは、燃焼室２４内に充填される空気量を精度よく把握することができず、ベース噴射量Ｑｂを精度よく算出することができない期間とする。ＣＰＵ５２は、所定期間内であると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、マルチ噴射処理の要求があるか否かを判定する（Ｓ１２）。ここで、ＣＰＵ５２は、水温ＴＨＷが所定温度Ｔｔｈ未満の場合に、マルチ噴射処理の要求があると判定する。そしてＣＰＵ５２は、マルチ噴射処理の要求があると判定する場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、水温ＴＨＷ、スタータＯＮ後の噴射回数、および内燃機関１０が前回停止してから今回の始動までの経過時間である内燃機関１０の停止時間Ｔｓｔｐに基づき、吸気非同期噴射の噴射量である非同期噴射量Ｑｎｓを算出する（Ｓ１４）。ここでＣＰＵ５２は、水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりも非同期噴射量Ｑｎｓを大きい値に算出する。またＣＰＵ５２は、停止時間Ｔｓｔｐが長い場合に短い場合よりも非同期噴射量Ｑｎｓを大きい値に算出する。
【００４６】
次にＣＰＵ５２は、水温ＴＨＷに基づき、吸気同期噴射の噴射量である同期噴射量Ｑｓを算出する（Ｓ１６）。ここでＣＰＵ５２は、水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりも同期噴射量Ｑｓを大きい値に算出する。
【００４７】
上記非同期噴射量Ｑｎｓと同期噴射量Ｑｓとの和は、１燃焼サイクルに要求される噴射量である要求噴射量Ｑｄである。すなわち、Ｓ１４，Ｓ１６の処理は、要求噴射量Ｑｄの燃料を、非同期噴射量Ｑｎｓと同期噴射量Ｑｓとに分割する処理とみなせる。
【００４８】
次にＣＰＵ５２は、水温ＴＨＷ、回転速度ＮＥおよび吸気位相差ＤＩＮに基づき、吸気同期噴射の噴射開始時期Ｉｓ（クランク角度）を算出する（Ｓ１８）。ここで、水温ＴＨＷは、内燃機関１０の吸気系と正の相関を有するパラメータであり、水温ＴＨＷが異なると、吸気系に付着した燃料の気化のしやすさが異なる傾向があることから、ＰＮを抑制する上で適切な噴射開始時期Ｉｓは、水温ＴＨＷに依存する。また、回転速度ＮＥが異なると、吸気通路１２内の流体の流速が異なることから燃焼室２４内に流入することなく吸気系に付着して留まる燃料量が異なることとなる。また、回転速度ＮＥが異なると、ポート噴射弁１６から噴射された燃料のうち所定量の燃料が気化するまでの期間内におけるクランク軸２８の回転量が異なることとなる。このため、ＰＮを抑制するうえで適切な噴射開始時期Ｉｓは、回転速度ＮＥに依存する。また、吸気位相差ＤＩＮが異なると、吸気バルブ１８の開弁期間と排気バルブ３０の開弁期間とが重複するオーバーラップ量が異なり、ひいては燃焼室２４から吸気通路１２への流体の吹き返し量が異なることとなる。そして、吹き返し量が異なると、吸気系の温度が異なることから、吸気系における燃料の気化のしやすさが異なったり、燃焼室２４内に流入することなく吸気系に付着して留まる燃料量が異なる。このため、ＰＮを抑制するうえで適切な噴射開始時期Ｉｓは、吸気位相差ＤＩＮに依存する。なお、スタータＯＮ後所定期間内においては、目標吸気位相差ＤＩＮ＊を充填効率ηに基づき可変とすることもできないことから目標吸気位相差ＤＩＮ＊を固定値としてもよい。この場合であっても、固定される位置が車両毎に異なる場合があることか
ら、吸気位相差ＤＩＮに基づき噴射開始時期Ｉｓを算出することにより、Ｓ１８の処理の汎用性を高めることができる。
【００４９】
具体的には、水温ＴＨＷ、回転速度ＮＥおよび吸気位相差ＤＩＮを入力変数とし、噴射開始時期Ｉｓを出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ５４に記憶された状態で、ＣＰＵ５２により噴射開始時期Ｉｓをマップ演算する処理となる。ここで、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とするのに対し、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。
【００５０】
次にＣＰＵ５２は、吸気非同期噴射の噴射開始時期Ｉｎｓ（クランク角度）を算出する（Ｓ２０）。ここでＣＰＵ５２は、吸気非同期噴射の噴射終了時期と吸気同期噴射の噴射開始時期Ｉｓとの時間間隔が所定時間以上となるように、吸気非同期噴射の噴射開始時期Ｉｎｓを算出する。ここで所定時間は、ポート噴射弁１６の構造によって定まるものであり、時系列的に隣り合う燃料噴射のうちの進角側の噴射の終了前に遅角側の噴射が始まることを回避するための時間である。そしてＣＰＵ５２は、噴射開始時期Ｉｎｓに非同期噴射量Ｑｎｓの燃料を噴射すべくポート噴射弁１６に操作信号ＭＳ２を出力してポート噴射弁１６を操作し、次に噴射開始時期Ｉｓに同期噴射量Ｑｓの燃料を噴射すべくポート噴射弁１６に操作信号ＭＳ２を出力してポート噴射弁１６を操作する（Ｓ２２）。
【００５１】
これに対し、ＣＰＵ５２は、マルチ噴射処理の実行要求がないと判定する場合（Ｓ１２：ＮＯ）、水温ＴＨＷ、スタータＯＮ後の噴射回数、および停止時間Ｔｓｔｐに基づき、１燃焼サイクルに要求される噴射量である要求噴射量Ｑｄを算出する（Ｓ２４）。次にＣＰＵ５２は、噴射開始時期Ｉｓｉｎ（クランク角度）を設定する（Ｓ２６）。そしてＣＰＵ５２は、噴射開始時期Ｉｓｉｎに要求噴射量Ｑｄの燃料を噴射させるべくポート噴射弁１６に操作信号ＭＳ２を出力してポート噴射弁１６を操作する（Ｓ２２）。
【００５２】
なお、ＣＰＵ５２は、Ｓ２２の処理が完了する場合や、Ｓ１０の処理において否定判定する場合には、図４に示す一連の処理を一旦終了する。
【００５３】
図５に、噴射弁操作処理Ｍ３０の処理の手順を示す。図５に示す処理は、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。
【００５４】
図５に示す一連の処理において、ＣＰＵ５２は、まずスタータモータ３６がＯＮ状態とされてから所定期間が経過したか否かを判定する（Ｓ３０）。そしてＣＰＵ５２は、所定期間が経過したと判定する場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、マルチ噴射要求があるか否かを判定する（Ｓ３２）。ここでＣＰＵ５２は、水温ＴＨＷが所定温度Ｔｔｈ以下である旨の条件（ア）と、充填効率ηが規定値以上である旨の条件（イ）と、回転速度ＮＥが所定速度ＮＥｔｈ以下である旨の条件（ウ）との論理積が真である場合にマルチ噴射処理を実行する要求があると判定する。なお、条件（ウ）は、吸気非同期噴射の終了タイミングと吸気同期噴射の開始タイミングとの時間間隔を確保するための条件である。また、この条件は、マルチ噴射処理がシングル噴射処理よりも演算負荷が大きいことから、制御装置５０の演算負荷の増大によって発熱量が過大となることを抑制する旨の条件である。
【００５５】
そしてＣＰＵ５２は、マルチ噴射要求があると判定する場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、吸気同期噴射の噴射量である同期噴射量Ｑｓを算出する（Ｓ３４）。ここで、ＣＰＵ５２は、回転速度ＮＥ、充填効率η、水温ＴＨＷおよび吸気位相差ＤＩＮに応じて、同期噴射量Ｑ
ｓを算出する。詳しくは、回転速度ＮＥ、充填効率η、水温ＴＨＷおよび吸気位相差ＤＩＮを入力変数とし、同期噴射量Ｑｓを出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ５４に記憶された状態で、ＣＰＵ５２により同期噴射量Ｑｓがマップ演算される。
【００５６】
次にＣＰＵ５２は、要求噴射量Ｑｄである「Ｑｂ・ＫＡＦ・Ｋｗ」から同期噴射量Ｑｓを減算することによって、吸気非同期噴射の噴射量である非同期噴射量Ｑｎｓを算出する（Ｓ３６）。
【００５７】
このため、非同期噴射量Ｑｎｓと同期噴射量Ｑｓとの和は、要求噴射量Ｑｄに等しい。すなわち、Ｓ３４〜Ｓ３６の処理によって、要求噴射量Ｑｄの燃料が、非同期噴射量Ｑｎｓと同期噴射量Ｑｓとに分割される。ちなみに、同期噴射量Ｑｓは、フィードバック補正係数ＫＡＦおよび低温増量係数Ｋｗの値に影響されない。このように、同期噴射量Ｑｓを固定する理由は、同期噴射量Ｑｓを変化させる場合の排気成分比率の変化が、非同期噴射量Ｑｎｓを変化させる場合の排気成分比率の変化よりも顕著となるためである。
【００５８】
次に、ＣＰＵ５２は、回転速度ＮＥおよび充填効率ηに基づき、ポート噴射弁１６から噴射された燃料のうち最も遅いタイミングで噴射された燃料が吸気バルブ１８の閉弁期間における位置に到達するタイミングの目標値である図３（ａ）に示す到達終了時期ＡＥｓを算出する（Ｓ３８）。ここで、回転速度ＮＥが異なると、吸気通路１２内の流体の流速の変化をもたらすことから燃焼室２４内に流入することなく吸気系に付着して留まる燃料量が異なることとなる。また、回転速度ＮＥが異なると、ポート噴射弁１６から噴射された燃料のうち所定量の燃料が気化するまでに要する期間内におけるクランク軸２８の回転量が異なることとなる。このため、ＰＮを抑制するうえで適切な到達終了時期ＡＥｓは、回転速度ＮＥに依存する。また、充填効率ηが異なると、ベース噴射量Ｑｂが異なり、ひいては吸気系に付着する燃料量が異なることとなる。また、充填効率ηが異なると、吸気通路１２内の圧力が変化し、燃料の霧化のしやすさが異なることとなる。このため、ＰＮを抑制するうえで適切な到達終了時期ＡＥｓは、充填効率ηに依存する。
【００５９】
次に、ＣＰＵ５２は、水温ＴＨＷに応じた補正係数である水温補正係数ＫｔｈｗをＳ３８の処理によって算出された到達終了時期ＡＥｓに乗算した値を、到達終了時期ＡＥｓに代入する（Ｓ４０）。
【００６０】
ここで、到達終了時期ＡＥｓは、その想定される最も遅角側の位置よりも遅角側に位置する基準とするクランク角度に対して進角側の値であるほど大きい値となっており、水温補正係数Ｋｔｈｗはゼロよりも大きい値である。詳しくは、ＣＰＵ５２は、水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりも、水温補正係数Ｋｔｈｗを小さい値に算出することによって、到達終了時期ＡＥｓを遅角側に補正する。これは、水温ＴＨＷが低い場合には高い場合よりも吸気系において燃料が気化しにくくなることによって燃焼室２４内に流入することなく吸気系に付着して留まる燃料量が多くなることから、ＰＮを抑制する上で最適な時期が遅角側にずれることに鑑みたものである。
【００６１】
そしてＣＰＵ５２は、Ｓ４０の処理によって求めた到達終了時期ＡＥｓと同期噴射量Ｑｓと回転速度ＮＥと端子電圧Ｖｂとに基づき、吸気同期噴射の噴射開始時期Ｉｓを算出する（Ｓ４２）。ここで、ＣＰＵ５２は、同期噴射量Ｑｓが大きい場合に小さい場合よりも噴射開始時期Ｉｓをより進角側の値に算出する。また、ＣＰＵ５２は、回転速度ＮＥが大きい場合に小さい場合よりも噴射開始時期Ｉｓをより進角側の値とする。詳しくはＣＰＵ５２は、同期噴射量Ｑｓから定まるポート噴射弁１６による噴射期間と飛行時間と無効噴射時間とを加算した値だけ、到達終了時期ＡＥｓに対して進角したタイミングを噴射開始時期Ｉｓとする。ここで、飛行時間とは、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が燃焼室２４の入口ＩＮに到達するまでの所要時間のことであり、本実施形態では固定値としてい
る。また、無効噴射時間とは、ポート噴射弁１６を開弁させる操作信号ＭＳ２を出力した後、実際に燃料の噴射が開始されるまでの時間のことである。無効噴射時間は、ポート噴射弁１６に印加される駆動電圧に依存することから、本実施形態においてＣＰＵ５２は、端子電圧Ｖｂに応じて無効噴射時間を算出する。
【００６２】
次にＣＰＵ５２は、噴射開始時期Ｉｓに基づき、非同期噴射の噴射開始時期Ｉｎｓを算出する（Ｓ４４）。ここでは、吸気非同期噴射の噴射終了時期と噴射開始時期Ｉｓとの時間間隔が上記所定時間以上となるようにする。
【００６３】
上記処理により、吸気同期噴射の噴射開始時期Ｉｓが、吸気非同期噴射の噴射開始時期Ｉｎｓとは独立に設定される。これは、吸気同期噴射の上記到達終了時期ＡＥｓが排気中のＰＮやＨＣに特に影響しやすいためである。
【００６４】
そして、ＣＰＵ５２は、噴射開始時期Ｉｎｓにおいて非同期噴射量Ｑｎｓの燃料を噴射し、次に噴射開始時期Ｉｓにおいて同期噴射量Ｑｓの燃料を噴射すべく、ポート噴射弁１６に操作信号ＭＳ２を出力してポート噴射弁１６を操作する（Ｓ４６）。
【００６５】
一方、ＣＰＵ５２は、マルチ噴射処理の要求がないと判定する場合（Ｓ３２：ＮＯ）、要求噴射量Ｑｄに、「ＫＡＦ・Ｋｗ・Ｑｂ」を代入する（Ｓ４８）。次にＣＰＵ５２は、シングル噴射の噴射開始時期Ｉｓｉｎを算出する（Ｓ５０）。詳しくは、ＣＰＵ５２は、図３（ｂ）に示すように、吸気バルブ１８の開弁開始時期に対して所定量Δ１だけ進角したタイミングを到達終了時期ＡＥｎｓとする。次にＣＰＵ５２は、要求噴射量Ｑｄから定まるポート噴射弁１６による噴射期間と、飛行時間と無効噴射時間とを加算した値だけ、到達終了時期ＡＥｓに対して進角したタイミングを噴射開始時期Ｉｓｉｎとする。図５に戻り、ＣＰＵ５２は、噴射開始時期Ｉｓｉｎにおいて要求噴射量Ｑｄの燃料を噴射すべくポート噴射弁１６に操作信号ＭＳ２を出力してポート噴射弁１６を操作する（Ｓ４６）。
【００６６】
なお、ＣＰＵ５２は、Ｓ４６の処理が完了する場合や、Ｓ３０において否定判定する場合には、図５に示す一連の処理を一旦終了する。
【００６７】
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
【００６８】
ＣＰＵ５２は、スタータＯＮ後所定期間内においては、水温ＴＨＷ、回転速度ＮＥおよび吸気位相差ＤＩＮに基づき、吸気同期噴射の噴射開始時期Ｉｓを可変設定する。また、ＣＰＵ５２は、スタータＯＮ後所定期間経過した後においては、回転速度ＮＥ、充填効率ηおよび水温ＴＨＷに基づき、吸気同期噴射の噴射開始時期Ｉｓを可変設定する。これにより、吸気同期噴射の噴射開始時期Ｉｓを固定する場合と比較すると、ＰＮを抑制するうえで最適な時期への適合が可能となることから、ＰＮを抑制することができる。
【００６９】
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
【００７０】
（１）ＣＰＵ５２は、スタータＯＮ後所定期間経過すると、到達終了時期ＡＥｓに基づき噴射開始時期Ｉｓを設定した。ここで、ＰＮを抑制する上で適切なタイミングは、ポート噴射弁１６から最も遅いタイミングで噴射された燃料が燃焼室２４の入口ＩＮに到達するタイミングで定まることが発明者によって見出されている。そして、入口ＩＮに到達する上記タイミングから噴射開始時期Ｉｓは、一義的に定まらず、同期噴射量Ｑｓ等に依存する。ここで、同期噴射量Ｑｓは、回転速度ＮＥ、水温ＴＨＷ，充填効率ηおよび吸気位相差ＤＩＮに応じて算出される。このため、到達終了時期ＡＥｓを求めることなく、噴射開始時期Ｉｓを直接求める場合には、少なくとも同期噴射量Ｑｓの算出に用いるパラメータすべてを含んだ高次元の適合が必要となり、適合工数が大きくなる。これに対し、到達
終了時期ＡＥｓを用いることにより、回転速度ＮＥおよび充填効率ηの２次元のパラメータと到達終了時期ＡＥｓとの関係の適合と、水温ＴＨＷの１次元のパラメータと水温補正係数Ｋｔｈｗとの関係の適合とで済むため、本実施形態では、適合工数を低減できる。
【００７１】
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７２】
図６に、到達終了時期とＰＮおよびＨＣとの関係を示す。詳しくは、図６（ａ）は、オーバーラップ量がゼロである場合を示し、図６（ｂ）は、吸気バルブ１８の開弁開始時期を進角させることによってオーバーラップ量がゼロよりも大きくなっている場合を示す。
【００７３】
図６に示すように、吸気バルブ１８を進角させてオーバーラップ量が大きくなると、ＰＮを抑制する上で最適な到達終了時期は進角側に移行する。これは、吸気バルブ１８と排気バルブ３０との双方が開弁している期間において燃焼室２４内の流体が吸気通路１２に吹き返すことによって、吸気系が温められ、吸気系における燃料が気化しやすくなり、また、燃焼室２４内に流入することなく吸気系に付着して留まる燃料量が減少するためであると考えられる。
【００７４】
このため、本実施形態では、到達終了時期ＡＥｓを直接適合するのではなく、吸気バルブ１８の開弁開始時期に対する到達終了時期ＡＥｓの遅角量ΔＡＥｓを適合する。これにより、到達終了時期ＡＥｓは、吸気位相差ＤＩＮが進角側となるほど進角側の時期となる。
【００７５】
なお、図６（ａ）は、水温ＴＨＷが０°，２０°，４０°のそれぞれである場合を示しており、図６（ｂ）は、水温ＴＨＷが０°，２０°のそれぞれである場合を示している。図６には、水温ＴＨＷが低い場合、到達終了時期ＡＥｓをより遅角側とした方がＰＮを抑制できることが示されており、これは、図５のＳ４０の処理における水温補正係数Ｋｔｈｗの設定と整合している。
【００７６】
図７に、本実施形態にかかる噴射弁操作処理Ｍ３０の処理の手順を示す。図７に示す処理は、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図７において、図５に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００７７】
図７に示す一連の処理において、ＣＰＵ５２は、Ｓ３６の処理が完了すると、回転速度ＮＥおよび充填効率ηに基づき、遅角量ΔＡＥｓを算出する（Ｓ３８ａ）。次に、ＣＰＵ５２は、Ｓ３８ａにおいて算出された遅角量ΔＡＥｓに水温補正係数Ｋｔｈｗを乗算した値を、遅角量ΔＡＥｓに代入する（Ｓ４０ａ）。そしてＣＰＵ５２は、吸気位相差ＤＩＮから定まる吸気バルブ１８の開弁開始時期に対して遅角量ΔＡＥｓだけ遅角したタイミングである到達終了時期ＡＥｓに対して、同期噴射量Ｑｓから定まるポート噴射弁１６による噴射期間と飛行時間と無効噴射時間とを加算した値だけ進角したタイミングを噴射開始時期Ｉｓとする（Ｓ４２ａ）。そしてＣＰＵ５２は、Ｓ４４の処理に移行する。
【００７８】
このように、本実施形態によれば、遅角量ΔＡＥｓによって到達終了時期ＡＥｓを定めることから、到達終了時期ＡＥｓは、吸気バルブ１８の開弁開始時期が進角側となるほどより進角側の値とされる。これは、図６に示した傾向を反映させたものとなっている。
【００７９】
なお、吸気位相差ＤＩＮが回転速度ＮＥおよび充填効率ηから定まる場合、上記第１の実施形態のように、到達終了時期ＡＥｓを回転速度ＮＥおよび充填効率ηに応じて定める
ことにより、吸気位相差ＤＩＮが進角側となるほど到達終了時期ＡＥｓは進角側の値に適合される。ただし、同一の内燃機関１０であっても、搭載車種によって回転速度ＮＥおよび充填効率ηに応じた吸気位相差ＤＩＮの設定が異なる場合があり、その場合に設定を変えたことのみを理由として、到達終了時期ＡＥｓの適合やり直すことは適合工数の増大を招く。これに対し、本実施形態では、遅角量ΔＡＥｓを適合することにより、回転速度ＮＥおよび充填効率ηに応じた吸気位相差ＤＩＮの設定が異なる場合であっても、それら吸気位相差ＤＩＮの設定が互いに異なるもの同士で遅角量ΔＡＥｓを共有することが可能となる。
【００８０】
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８１】
図８に、本実施形態にかかる噴射弁操作処理Ｍ３０の処理の手順を示す。図８に示す処理は、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図８において、図５に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００８２】
図８に示す一連の処理において、ＣＰＵ５２は、Ｓ３６の処理が完了する場合、水温ＴＨＷの値（図中、ＴＨＷ１，…ＴＨＷｎと記載）に応じて、次のいずれかの処理を選択的に実行する（Ｓ３８ｂ）。ここで第１の処理は、回転速度ＮＥ，充填効率ηおよび吸気位相差ＤＩＮを入力変数とし到達終了時期ＡＥｓを出力変数とするマップデータに基づき到達終了時期ＡＥｓをマップ演算する処理である。また第２の処理は、回転速度ＮＥおよび充填効率ηを入力変数とし遅角量ΔＡＥｓを出力変数とするマップデータに基づき遅角量ΔＡＥｓをマップ演算する処理である。ここで、第１の処理は、到達終了時期ＡＥｓを吸気バルブ１８の開弁開始時期の進角量に比例して進角させることによっては必ずしもＰＮを抑制する上で最適な到達終了時期ＡＥｓとならない懸念がある水温領域において実行される。
【００８３】
次にＣＰＵ５２は、Ｓ３８ｂの処理において遅角量ΔＡＥｓが算出されたか到達終了時期ＡＥｓが算出されたかに応じて、図７のＳ４２ａの処理か図５のＳ４２の処理に応じた処理を実行する（Ｓ４２ｂ）。なお、ＣＰＵ５２は、Ｓ４２ｂの処理が完了する場合、Ｓ４４の処理に移行する。
【００８４】
このように、本実施形態では、吸気バルブ１８の開弁開始時期の進角量に比例して到達終了時期ＡＥｓを定めることによってはＰＮを抑制する観点から最適化が困難な水温領域においては、回転速度ＮＥ、充填効率ηおよび吸気位相差ＤＩＮに応じた到達終了時期ＡＥｓの適合値を用いる。このため、適合工数の増大を抑制しつつも、ＰＮをより低減できる。さらに、吸気位相差ＤＩＮに基づき到達終了時期ＡＥｓを設定することにより、たとえば水温ＴＨＷが低い場合等において、吸気位相差ＤＩＮが回転速度ＮＥおよび充填効率ηに応じた値とされることなく、例外的により遅角側の値とされる場合等であっても、ＰＮの抑制にとって適切な値とすることができる。
【００８５】
＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１，２］マルチ噴射処理は、図４におけるＳ２０の処理を経由したＳ２２の処理や、図５におけるＳ４４の処理を経由したＳ４６の処理に対応する。可変処理は、図４におけるＳ１８の処理や図５におけるＳ３８〜Ｓ４２の処理、図７におけるＳ３８ａ〜Ｓ４２ａの処理、図８におけるＳ３８ｂ，Ｓ４２
ｂの処理に対応する。［２］要求噴射量算出処理は、ベース噴射量算出処理Ｍ２０、フィードバック処理Ｍ２２、および低温補正処理Ｍ２４に対応する。すなわち、要求噴射量Ｑｄは、「Ｑｂ・ＫＡＦ・Ｋｗ」であるため、上記各処理のそれぞれによって、ベース噴射量Ｑｂ、フィードバック補正係数ＫＡＦ、低温増量係数Ｋｗが算出されることによって、要求噴射量Ｑｄが算出されたとみなせる。［３，５，６］終了時期設定処理は、図５におけるＳ３８，Ｓ４０の処理と、図７におけるＳ３８ａ，Ｓ４０ａの処理と、図８におけるＳ３８ｂの処理に対応する。すなわち、吸気位相差ＤＩＮから定まる吸気バルブ１８の開弁開始時期に対して遅角量ΔＡＥｓだけ遅角したタイミングが到達終了時期であることから、Ｓ４２ａ，Ｓ４２ｂの処理において吸気位相差ＤＩＮを参照していることを、吸気バルブ１８の開弁開始時期に対して遅角量ΔＡＥｓだけ遅角したタイミングとしているとみなせる。開始時期算出処理は、図５のＳ４２の処理や、図７のＳ４２ａの処理、図８のＳ４２ｂの処理に対応する。［４，７］バルブ特性可変装置は、吸気側バルブタイミング調整装置４４に対応し、バルブ特性制御処理は、目標吸気位相差算出処理Ｍ１２および吸気位相差制御処理Ｍ１４に対応する。遅角量算出処理は、Ｓ３８ａ，Ｓ３８ｂの処理に対応する。
【００８６】
＜その他の実施形態＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【００８７】
・「開始時期算出処理について」
上記実施形態では、無効噴射時間が端子電圧Ｖｂに依存することを考慮して噴射開始時期Ｉｓを算出したがこれに限らない。たとえば、無効噴射時間を固定値としてもよい。
【００８８】
・「終了時期算出処理について」
図７においては、回転速度ＮＥおよび充填効率ηを入力変数とし遅角量ΔＡＥｓを出力変数とするマップデータを用いて遅角量ΔＡＥｓをマップ演算し、これを水温ＴＨＷに基づき補正したがこれに限らない。たとえば、回転速度ＮＥ，充填効率ηおよび水温ＴＨＷを入力変数とし遅角量ΔＡＥｓを出力変数とするマップデータを用いてマップ演算してもよい。
【００８９】
図８においては、水温ＴＨＷが所定温度領域に入る場合に限り、回転速度ＮＥ、充填効率ηおよび吸気位相差ＤＩＮを入力変数とし到達終了時期ＡＥｓを出力変数とするマップデータを用いて到達終了時期ＡＥｓをマップ演算したがこれに限らない。たとえば水温ＴＨＷにかかわらず、回転速度ＮＥ、充填効率ηおよび吸気位相差ＤＩＮを入力変数とし到達終了時期ＡＥｓを出力変数とするマップデータを用いて到達終了時期ＡＥｓをマップ演算し、これを水温ＴＨＷに応じて補正してもよい。また、これに代えて、回転速度ＮＥ、充填効率η、吸気位相差ＤＩＮおよび水温ＴＨＷを入力変数とし到達終了時期ＡＥｓを出力変数とするマップデータを用いて到達終了時期ＡＥｓをマップ演算してもよい。
【００９０】
・「可変処理について」
（ａ）スタータＯＮ後所定期間内
図４においては、回転速度ＮＥ、水温ＴＨＷおよび吸気位相差ＤＩＮを入力変数とし噴射開始時期を出力変数とするマップデータに基づき噴射開始時期をマップ演算したがこれに限らない。たとえば、回転速度ＮＥおよび吸気位相差ＤＩＮを入力変数とし噴射開始時期を出力変数とするマップデータに基づき噴射開始時期をマップ演算し、これを水温ＴＨＷに基づき補正してもよい。また、たとえば、吸気位相差ＤＩＮによらずに回転速度ＮＥおよび水温ＴＨＷのみに基づき噴射開始時期を算出したり、水温ＴＨＷによらずに回転速度ＮＥおよび吸気位相差ＤＩＮに基づき噴射開始時期を算出したり、回転速度ＮＥによらずに水温ＴＨＷおよび吸気位相差ＤＩＮに基づき噴射開始時期を算出したりしてもよい。
なお、吸気位相差ＤＩＮを用いることに代えて、目標吸気位相差ＤＩＮ＊を用いてもよい。
【００９１】
（ｂ）スタータＯＮ後所定期間経過後
上記実施形態では、回転速度ＮＥ、充填効率η、水温ＴＨＷ等に基づき、到達終了時期ＡＥｓを設定したが、これに限らない。燃焼室２４内に充填される新気量を示すパラメータ（負荷を示すパラメータ）として、充填効率ηに代えて、たとえばベース噴射量Ｑｂを用いてもよい。また、回転速度ＮＥ、負荷、水温ＴＨＷおよび吸気位相差ＤＩＮの４つのパラメータに関しては、上記実施形態以外にもそれらのうちの３つのパラメータのみに基づき、到達終了時期ＡＥｓを可変設定したり、２つのパラメータのみに基づき可変設定したりしてもよい。
【００９２】
到達終了時期ＡＥｓや遅角量ΔＡＥｓを算出した後、噴射開始時期Ｉｓを算出するものに限らない。たとえば、回転速度ＮＥおよび充填効率ηを入力変数とし噴射開始時期Ｉｓを出力変数とするマップデータに基づき噴射開始時期Ｉｓを算出してもよい。この場合、算出した噴射開始時期Ｉｓを水温ＴＨＷに応じて補正してもよい。またたとえば、回転速度ＮＥ、充填効率ηおよび吸気位相差ＤＩＮを入力変数とし噴射開始時期Ｉｓを出力変数とするマップデータに基づき噴射開始時期Ｉｓを算出してもよい。この場合、算出した噴射開始時期Ｉｓを水温ＴＨＷに応じて補正してもよい。またたとえば、回転速度ＮＥ、充填効率η、吸気位相差ＤＩＮおよび水温ＴＨＷを入力変数とし噴射開始時期Ｉｓを出力変数とするマップデータに基づき噴射開始時期Ｉｓを算出してもよい。
【００９３】
なお、吸気位相差ＤＩＮを用いる代わりに、目標吸気位相差ＤＩＮ＊を用いてもよい。さらに、算出した噴射開始時期Ｉｓを端子電圧Ｖｂに応じて補正してもよい。
【００９４】
・「吸気系の温度について」
上記構成では、吸気系の温度として水温ＴＨＷを用いたが、これに限らない。たとえば内燃機関１０の潤滑油の温度を用いてもよい。
【００９５】
・「要求噴射量について」
要求噴射量Ｑｄを、低温増量係数Ｋｗや、フィードバック補正係数ＫＡＦに加えて、学習値ＬＡＦによってベース噴射量Ｑｂが補正されたものとしてもよい。ちなみに、学習値ＬＡＦの算出処理は、フィードバック補正係数ＫＡＦを入力とし、フィードバック補正係数ＫＡＦによるベース噴射量Ｑｂの補正比率が小さくなるように学習値ＬＡＦを更新する処理である。なお、学習値ＬＡＦは、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されることが望ましい。
【００９６】
また、たとえば外乱燃料割合に基づくフィードフォワード制御によって、外乱燃料割合が大きい場合に小さい場合よりも要求噴射量Ｑｄが小さくなるようにして要求噴射量Ｑｄを算出してもよい。ここで、外乱燃料割合とは、１燃焼サイクル内においてポート噴射弁１６から噴射される燃料以外に内燃機関１０の燃焼室２４に流入する燃料（外乱燃料）の量の燃焼室２４内に流入する燃料総量に対する割合である。また、外乱燃料としては、たとえばポート噴射弁１６から噴射される燃料を貯蔵する燃料タンクからの燃料蒸気を捕集するキャニスタと、キャニスタ内の流体の吸気通路１２への流入量を調整する調整装置とを内燃機関が備える場合、キャニスタから吸気通路１２に流入する燃料蒸気がある。またたとえば、クランクケース内の燃料蒸気を吸気通路１２に戻すシステムを備える場合には、クランクケースから吸気通路１２に流入する燃料蒸気がある。
【００９７】
・「吸気非同期噴射について」
上記実施形態では、吸気非同期噴射を、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が吸気バ
ルブ１８の開弁前の位置に到達する期間が吸気バルブ１８の閉弁期間に収まるように燃料を噴射するものとしたが、これに限らない。たとえば回転速度ＮＥが高くて且つ非同期噴射量Ｑｎｓが過度に多い場合、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が吸気バルブ１８の開弁前の位置に到達する期間の一部が吸気バルブ１８の開弁期間と重複してもよい。
【００９８】
・「シングル噴射処理について」
上記実施形態では、シングル噴射処理を、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が吸気バルブ１８の開弁前の位置に到達する期間が吸気バルブ１８の閉弁期間に収まるように燃料を噴射するものとしたがこれに限らない。たとえば、要求噴射量Ｑｄが大きい場合には、ポート噴射弁１６から噴射された燃料が吸気バルブ１８の開弁前の位置に到達する期間の一部が吸気バルブ１８の開弁期間と重複することがあってもよい。なお、シングル噴射処理を実行することは必須ではない。
【００９９】
・「要求噴射量の分割手法について」
上記実施形態では、回転速度ＮＥ、充填効率η、水温ＴＨＷおよび吸気位相差ＤＩＮに基づき、同期噴射量Ｑｓを可変設定したが、これに限らない。たとえば、燃焼室２４内に充填される新気量を示すパラメータである負荷パラメータとして、充填効率ηに代えて、ベース噴射量Ｑｂを用いてもよい。また、負荷パラメータと回転速度ＮＥと水温ＴＨＷと吸気位相差ＤＩＮとの４つのパラメータについては、それらのうちの３つパラメータのみに基づき可変設定したり、２つのパラメータのみに基づき可変設定したり、１つのパラメータのみに基づき可変設定したりしてもよい。なお、この際、負荷パラメータおよび水温ＴＨＷのうちの少なくとも１つを極力用いて可変設定することが望ましい。また、上記４つのパラメータ以外にたとえば、吸気圧や、吸入空気の流速を用いてもよい。ただし、上記４つのパラメータによれば、吸気圧や吸入空気の流速を把握することができる。
【０１００】
また、同期噴射量Ｑｓを算出すること自体必須ではなく、たとえば負荷等に応じてベース噴射量Ｑｂに対する同期噴射量Ｑｓの割合である同期噴射割合Ｋｓを定めてもよい。さらに、たとえばベース噴射量Ｑｂがフィードバック補正係数ＫＡＦによって補正された値「ＫＡＦ・Ｑｂ」を、同期噴射割合Ｋｓによって分割したものを同期噴射量Ｑｓとしてもよい。この場合、同期噴射量Ｑｓは、「Ｋｓ・ＫＡＦ・Ｑｂ」となる。
【０１０１】
・「バルブ特性制御処理について」
上記実施形態では、回転速度ＮＥおよび充填効率ηに応じて目標吸気位相差ＤＩＮ＊を可変設定したが、これに限らない。たとえば、上記第３の実施形態において触れたように、たとえば水温ＴＨＷが低い場合には、例外的に回転速度ＮＥおよび充填効率ηに応じて定まる吸気バルブ１８の開弁タイミングに対して実際のタイミングを遅角側に制限するなどしてもよい。
【０１０２】
・「吸気バルブの特性可変装置について」
吸気バルブ１８の特性を変更する特性可変装置としては、吸気側バルブタイミング調整装置４４に限らない。たとえば、吸気バルブ１８のリフト量を変更するものであってもよい。この場合、吸気バルブ１８のバルブ特性を示すパラメータは、吸気位相差ＤＩＮに代えて、リフト量等となる。
【０１０３】
・「制御装置について」
制御装置がＣＰＵ５２とＲＯＭ５４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲ
ＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。
【０１０４】
・「そのほか」
内燃機関１０が吸気バルブ１８の特性を変更する特性可変装置を備えることは必須ではない。内燃機関１０がスロットルバルブ１４を備えることは必須ではない。
【０１０５】
内燃機関１０が搭載される車両が、車両の推力を生成する原動機として、回転電機を搭載する場合、スタータモータ３６に代えて、回転電機をクランク軸２８に初期回転を付与する手段として用いてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…スロットルバルブ、１６…ポート噴射弁、１８…吸気バルブ、２０…シリンダ、２２…ピストン、２４…燃焼室、２６…点火装置、２８…クランク軸、３０…排気バルブ、３２…排気通路、３４…触媒、３６…スタータモータ、３８…タイミングチェーン、４０…吸気側カム軸、４２…排気側カム軸、４４…吸気側バルブタイミング調整装置、５０…制御装置、５２…ＣＰＵ、５４…ＲＯＭ、５６…電源回路、６０…クランク角センサ、６２…エアフローメータ、６４…空燃比センサ、６６…吸気側カム角センサ、６８…水温センサ、７０…バッテリ、７２…電圧センサ。
【図１】
2019218872.tif 000003
【図２】
2019218872.tif 000004
【図３】
2019218872.tif 000005
【図４】
2019218872.tif 000006
【図５】
2019218872.tif 000007
【図６】
2019218872.tif 000008
【図７】
2019218872.tif 000009
【図８】
2019218872.tif 000010