(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒毎に第１吸気通路と第２吸気通路とを備え、前記第１吸気通路に第１燃料噴射弁を配置し、前記第２吸気通路に第２燃料噴射弁を配置した内燃機関に対して、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁に燃料の噴射を行わせる燃料噴射制御装置であって、
各燃焼サイクルにおいて前記第１燃料噴射弁が燃料を噴射する噴射時期と前記第２燃料噴射弁が燃料を噴射する噴射時期との２つの噴射時期に位相差を設けつつ、前記２つの噴射時期を所定燃焼サイクル数毎に交互に入れ替えるように、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁に対する指示信号を設定する指示信号設定手段を備えたことを特徴とする、燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記指示信号設定手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて前記所定燃焼サイクル数が変化するように、前記指示信号を設定することを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記指示信号設定手段は、機関負荷又は機関回転速度が高くなるに従って前記所定燃焼サイクル数が減少するように、前記指示信号を設定することを特徴とする、請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記指示信号設定手段は、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のうち一方の燃料噴射弁が他方の燃料噴射弁よりも先に排気行程中で噴射を開始し、吸気行程中における前記他方の燃料噴射弁の噴射期間が前記一方の燃料噴射弁の噴射期間よりも長くなるように、前記指示信号を設定することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記指示信号設定手段は、前記他方の燃料噴射弁が燃料を噴射している期間である第２噴射期間に対して、前記一方の燃料噴射弁が燃料を噴射している期間である第１噴射期間の比率が、前記内燃機関の運転状態に応じて変化するように、前記指示信号を設定することを特徴とする、請求項４に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記指示信号設定手段は、前記第１噴射期間が前記第２噴射期間以上となるように制限し、機関負荷又は機関回転速度が高くなるに従って前記比率が低下するように、前記指示信号を設定することを特徴とする、請求項５に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記指示信号設定手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記一方の燃料噴射弁による燃料噴射を終了する時期が変化するように、前記指示信号を設定することを特徴とする、請求項５又は請求項６に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記指示信号設定手段は、機関負荷又は機関回転速度が高くなるに従って、前記一方の燃料噴射弁による燃料噴射を終了する時期が遅くなるように、前記指示信号を設定することを特徴とする、請求項７に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
前記指示信号設定手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記一方の燃料噴射弁による燃料の噴射を開始する時期が変化するように、前記指示信号を設定することを特徴とする、請求項５又は請求項６に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】
前記指示信号設定手段は、機関負荷又は機関回転速度が高くなるに従って、前記一方の燃料噴射弁による燃料噴射を開始する時期が早くなるように、前記指示信号を設定することを特徴とする、請求項９に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１１】
前記指示信号設定手段は、前記他方の燃料噴射弁による燃料噴射を終了する時期が吸気行程中の一定時期に固定されることを特徴とする、請求項４〜請求項１０のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１２】
前記内燃機関の運転状態が高負荷高回転領域にある場合、前記２つの噴射時期の入れ替えを停止することを特徴とする、請求項１〜請求項１１のいずれか１つに記載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、気筒毎に第１吸気通路と第２吸気通路とを備え、第１吸気通路に第１燃料噴射弁を配置し、第２吸気通路に第２燃料噴射弁を配置した内燃機関に対して、第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁から燃料の噴射を行わせる燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒毎に第１吸気通路と第２吸気通路とを備え、第１吸気通路に第１燃料噴射弁を配置し、第２吸気通路に第２燃料噴射弁を配置した内燃機関に対し、第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁から燃料の噴射を行わせる燃料噴射制御装置として、第１燃料噴射弁が噴射する噴射時期と第２燃料噴射弁が噴射する噴射時期との２つの噴射時期に位相差を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２９６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば、第１燃料噴射弁の噴射時期及び第２燃料噴射弁の噴射時期のうち一方を吸気行程に同期させて空気と燃料の混合を促進する等、第１燃料噴射弁の噴射時期と第２燃料噴射弁の噴射時期とで、各吸気通路における吸入空気量が異なる場合が考えられる。吸入空気量が増えると、吸気通路の湾曲部において、吸気流の慣性により噴射燃料が気化せずに吸気通路内壁に付着する付着量が多くなる。
【０００５】
したがって、第１燃料噴射弁の噴射時期と第２燃料噴射弁の噴射時期とを位相差を設けたまま固定してしまうと、噴射時期の吸入空気量が多い一方の吸気通路において、燃焼サイクル毎に新たな付着燃料が発生して、吸気通路内壁における平衡付着量が増加するため、過渡運転時の空燃比変動が大きくなり、排気エミッションや燃費性能に好ましくない影響を与えるおそれがある。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、第１吸気通路に配置された第１燃料噴射弁の噴射時期と第２吸気通路に配置された第２燃料噴射弁の噴射時期とに位相差を設けた場合に、第１吸気通路と第２吸気通路との間における平衡付着量の偏りを抑制する燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本発明に係る燃料噴射制御装置は、気筒毎に第１吸気通路と第２吸気通路とを備え、第１吸気通路に第１燃料噴射弁を配置し、第２吸気通路に第２燃料噴射弁を配置した内燃機関に対して、第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁に燃料の噴射を行わせるものであって、各燃焼サイクルにおいて第１燃料噴射弁が燃料を噴射する噴射時期と第２燃料噴射弁が燃料を噴射する噴射時期との２つの噴射時期に位相差を設けつつ、２つの噴射時期を所定燃焼サイクル数毎に交互に入れ替えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の燃料噴射制御装置によれば、第１吸気通路に配置された第１燃料噴射弁の噴射時期と第２吸気通路に配置された第２燃料噴射弁の噴射時期とに位相差が設けられていても、第１吸気通路と第２吸気通路との間における平衡付着量の偏りを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る実施形態の内燃機関のシステム構成図である。
【図２】同実施形態の吸気ポートにおける燃料噴射を示す模式図であり、（ａ）は第１次噴射、（ｂ）は第２次噴射である。
【図３】同実施形態の噴射時期入れ替えを示す噴射パルス信号のタイムチャートである。
【図４】同実施形態における噴射パルス信号の設定処理を示すフローチャートである。
【図５】同実施形態における燃料分担率の設定を示す噴射パルス信号のタイムチャートであり、（ａ）は低負荷低回転速度側、（ｂ）は高負荷高回転速度側である。
【図６】同実施形態の第１次噴射における噴射時期の設定を示す噴射パルス信号のタイムチャートであり、（ａ）は低負荷低回転速度側、（ｂ）は高負荷高回転速度側である。
【図７】同実施形態の第１次噴射における噴射時期の設定を示す噴射パルス信号のタイムチャートであり、（ａ）は低負荷低回転速度側、（ｂ）は高負荷高回転速度側である。
【図８】同実施形態の第２次噴射における噴射時期の設定を示す噴射パルス信号のタイムチャートである。
【図９】同実施形態における噴射時期入れ替えタイミングを示す噴射パルス信号のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、実施形態における内燃機関（４サイクルエンジン）のシステム構成図である。
【００１１】
内燃機関１０において、吸気管１２の下流側は、第１吸気ポート１４及び第２吸気ポート１６に分岐し、第１吸気ポート１４及び第２吸気ポート１６の下流端はそれぞれ独立して気筒１８に開口する。吸気管１２及び第１吸気ポート１４が第１吸気通路を形成し、吸気管１２及び第２吸気ポート１６が第２吸気通路を形成する。
第１吸気ポート１４及び第２吸気ポート１６が気筒１８に開口する部分には、それぞれ、吸気バルブ２０が介装され、各吸気ポート１４,１６の開口部分を開閉する。
【００１２】
一方、２つの独立した第１排気ポート２２及び第２排気ポート２４の上流端が気筒１８に開口し、第１排気ポート２２及び第２排気ポート２４は下流側で合流して排気管（図示省略）に接続する。第１排気ポート２２及び第２排気ポート２４の開口部分は、排気バルブ２６によって開閉される。
【００１３】
吸気管１２の第１吸気ポート１４側（あるいは第１吸気ポート１４）には第１燃料噴射弁２８を配置し、吸気管１２の第２吸気ポート１６側（あるいは第２吸気ポート１６）には第２燃料噴射弁３０を配置してあり、第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０は、第１吸気ポート１４及び第２吸気ポート１６についてそれぞれ介装された各吸気バルブ２０の傘部２０ａに向けて燃料を噴射する。
【００１４】
第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０は、電磁コイルの磁気吸引力によって弁体をリフトさせることで開弁する電磁式燃料噴射弁である。このように、２つの燃料噴射弁２８,３０を用いることで１個の燃料噴射弁の分担噴射量を低減できるので、噴孔の小さな微粒化に優れた噴射弁を用いることができる。
【００１５】
第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０には、燃料タンク３２内の燃料（ガソリン）が燃料ポンプ３４によって圧送されるようになっており、燃料の供給圧は、燃料ポンプ３４の吐出量の制御によって目標圧に制御される。
【００１６】
第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０から噴射された燃料は、吸気バルブ２０を介して燃焼室３６に吸引される。燃焼室３６に吸引された燃料は、点火プラグ３８の火花点火によって着火燃焼し、燃焼排気は、排気バルブ２６を介して、第１排気ポート２２及び第２排気ポート２４から排出される。
【００１７】
エンジン・コントロール・ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）４０は、マイクロコンピュータを内蔵し、内燃機関１０の運転条件を検出する各種センサの出力信号を入力して、燃料ポンプ３４及び点火プラグ３８を制御する制御装置を構成する他、第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０に燃料の噴射を行わせる燃料噴射制御装置を構成する。
【００１８】
各種センサとしては、内燃機関１０のクランクシャフトの回転に同期する回転パルス信号ＰＯＳを出力するクランク角センサ４２、内燃機関１０の吸入空気量を示す流量検出信号Ｑを出力するエアフローセンサ４４、内燃機関１０の冷却水温度を示す温度検出信号ＴＷを出力する水温センサ４６などを設けてある。
【００１９】
第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０は、ＥＣＵ４０が出力する噴射パルス信号（指示信号）によって規定される噴射時期及び噴射期間で開弁し、噴射期間に比例する量の燃料を噴射する。
【００２０】
ここで、ＥＣＵ４０は、各燃焼サイクルにおいて第１燃料噴射弁２８が燃料を噴射する噴射時期（噴射開始時期及び噴射終了時期を含む。以下、同様）と第２燃料噴射弁３０が燃料を噴射する噴射時期との２つの噴射時期に位相差を設けるように、噴射パルス信号を設定している。各燃焼サイクルにおいて、先の噴射を第１次噴射といい、後の噴射を第２次噴射というものとする。
【００２１】
ＥＣＵ４０は、第１次噴射において、噴射燃料の気化を促進すべく、一方の燃料噴射弁（例えば、第１燃料噴射弁２８）が、排気行程において燃料の噴射を開始し、排気行程中における噴射期間が吸気行程中における噴射期間よりも長くなるように、あるいは、排気行程中でのみ燃料を噴射するように、一方の燃料制御弁の噴射パルス信号を設定する。
【００２２】
また、ＥＣＵ４０は、第２次噴射において、未燃炭化水素の低減、及び燃焼の高速化による燃費向上を目的として空気と燃料との混合を促進すべく、他方の燃料噴射弁（例えば、第２燃料噴射弁３０）が一方の燃料噴射弁よりも後に噴射を開始して、吸気行程中における他方の燃料噴射弁の噴射期間が、吸気行程中における一方の燃料噴射弁の噴射期間より長くなるように、他方の燃料制御弁の噴射パルス信号を設定する。例えば、第２次噴射では、吸気行程における空気の吸入期間と同期して燃料を噴射する。
【００２３】
このようにＥＣＵ４０が噴射パルス信号を設定すると、図２（ａ）に示すように、第１次噴射が行われる第１吸気ポート１４において、第１燃料噴射弁２８が排気行程で噴射した燃料の一部は、気化せずに吸気バルブ２０の傘部２０ａに付着するが、直前の膨張行程における燃焼の残留熱を吸熱することで、付着燃料の気化が促進される。
また、排気行程では、燃焼の残留熱が吸気行程に比べて大きく、かつ、吸気流が発生しない分、第１吸気ポート１４のポート内壁の温度も低下しにくいため、ポート内壁に液着した付着燃料も、吸気行程に比べて気化しやすい。
【００２４】
一方、図２（ｂ）に示すように、第２次噴射が行われる第２吸気ポート１６において、第２燃料噴射弁３０が吸気行程で噴射した燃料の一部は、気化しないまま、吸気流の慣性により第２吸気ポート１６の湾曲部１６ａにおけるポート内壁に付着しやすくなるが、かかるポート内壁は吸気流により冷却され、また、燃焼の残留熱も排気行程に比べると小さくなるため、付着燃料は排気行程に比べて気化しにくい。
【００２５】
したがって、１燃焼サイクルにおける各吸気ポート１４,１６への燃料の付着量は、第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０の各燃料噴射量が同じであれば、吸気行程における噴射期間が比較的短い第１次噴射を行う第１燃料噴射弁２８を配置した第１吸気ポート１４よりも、吸気行程における噴射期間が比較的長い第２次噴射を行う第２燃料噴射弁３０を配置した第２吸気ポート１６の方が大きくなる。
そして、第１次噴射を行う燃料噴射弁を第１燃料噴射弁２８に固定し、第２次噴射を行う燃料噴射弁を第２燃料噴射弁３０に固定すると、第２吸気ポート１６の湾曲部１６ａには燃焼サイクル毎に次々と新たな付着燃料が発生して、平衡付着量が増大してしまう。平衡付着量が増大すると、過渡運転時の空燃比変動が大きくなり、排気エミッションや燃費性能に好ましくない影響を与えるおそれがある。
【００２６】
このため、図３に示すように、ＥＣＵ４０では、各燃焼サイクルにおいて第１燃料噴射弁２８が燃料を噴射する噴射時期（開始時期ｔ1s及び終了時期ｔ1e）と第２燃料噴射弁３０が燃料を噴射する噴射時期（開始時期ｔ2s及び終了時期ｔ2e）との２つの噴射時期に位相差（ｔ2s−ｔ1s、及び、ｔ2e−ｔ1e）を設けつつ、内燃機関１０の運転状態に応じて、２つの噴射時期を所定燃焼サイクル数毎（例えば、１サイクル毎）に交互に入れ替えるように、噴射パルス信号を設定している。換言すれば、ＥＣＵ４０は、各燃焼サイクルにおいて第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０に異なる噴射モード（第１次噴射又は第２次噴射）で噴射を行わせ、内燃機関１０の運転状態に応じて、第１燃料噴射弁２８の噴射モードと第２燃料噴射弁３０の噴射モードとを所定燃焼サイクル数毎に交互に入れ替えるように、噴射パルス信号を設定している。
【００２７】
このように、第１燃料噴射弁２８と第２燃料噴射弁３０との間において、第１次噴射と第２次噴射とを所定燃焼サイクル数毎に交互に入れ替えることで、吸気行程における噴射期間が比較的長い第２次噴射で燃料を噴射して、噴射燃料の一部が吸気流によって一方の吸気ポートのポート内壁に付着しても、所定燃焼サイクル数経過後には、噴射モードを吸気行程における噴射期間が比較的短い第１次噴射に入れ替えて、付着燃料の気化を促進するようにしている。これにより、空気と燃料との混合促進を考慮しつつ、燃焼サイクル毎に、一方の吸気ポートの付着部位に噴射燃料が次々と付着して平衡付着量が増大することを抑制している。
【００２８】
図４は、ＥＣＵ４０により燃焼サイクル１回毎に実行される噴射パルス信号の設定処理の詳細を示すフローチャートである。
なお、以下の噴射パルス信号の設定処理を実行することにより、第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０に対する噴射パルス信号（指示信号）を設定する指示信号設定手段が実現される。
【００２９】
ステップＳ１０１（図中において「Ｓ１０１」と略記する。以下同様）では、内燃機関１０の運転状態に基づいて、各燃焼サイクルにおける第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０の（すなわち第１次噴射及び第２次噴射の）合計燃料噴射量を演算する。詳細には、合計燃料噴射量に比例する噴射期間として、噴射パルス信号のパルス幅（噴射パルス幅ＴＩ）を演算する。
【００３０】
噴射パルス幅ＴＩは、基本噴射パルス幅（基本燃料噴射量）ＴＰに基づいて演算され、基本噴射パルス幅ＴＰは、クランク角センサ４２の回転パルス信号ＰＯＳから演算された内燃機関１０の回転速度（機関回転速度）と、エアフローセンサ４４の流量検出信号Ｑから検出された吸入空気量と、に基づいて演算される。基本噴射パルス幅ＴＰは、例えば、機関回転速度及び吸入空気量に対して基本噴射パルス幅ＴＰを関連付けた基本噴射パルス幅マップを参照することで設定される。基本噴射パルス幅マップは、実験やシミュレーションにより予め求められ、ＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶されている。
【００３１】
本実施形態では、説明の便宜上、例えば、内燃機関１０の運転状態を、機関回転速度及び吸入空気量の組み合せにより、低負荷・低回転速度領域である領域Ａ、中負荷・中回転速度領域である領域Ｂ、高負荷・高回転速度領域である領域Ｃに区分し、機関回転速度及び吸入空気量の組み合せが、領域Ａに該当する場合は基本噴射パルス幅ＴＰをＴＰAに設定し、領域Ｂに該当する場合は基本噴射パルス幅ＴＰをＴＰBに設定し、領域Ｃに該当する場合は基本噴射パルス幅ＴＰをＴＰCに設定している。基本噴射パルス幅ＴＰA,ＴＰB,ＴＰCは、ＴＰA＜ＴＰB＜ＴＰCの大小関係を有している。
【００３２】
更に、ＥＣＵ４０は、水温センサ４６から出力された温度検出信号ＴＷに基づいて検出した冷却水温度などに基づいて、各種補正係数ＣＯＥＦを演算し、基本噴射パルス幅ＴＰを、各種補正係数ＣＯＥＦや、第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０の作動遅れを補償する補正値Ｔｓで補正して、下式に示すように、１燃焼サイクル当たりに各気筒１８内に噴射する合計燃料噴射量に相当する噴射パルス幅ＴＩを算出する。
ＴＩ＝ＴＰ×ＣＯＥＦ＋Ｔｓ
【００３３】
したがって、領域Ａで設定される噴射パルス幅ＴＩA、領域Ｂで設定される噴射パルス幅ＴＩB、及び領域Ｃで設定される噴射パルス幅ＴＩCは、それぞれ下式のように示され、ＴＩA＜ＴＩB＜ＴＩCの大小関係を有する。
ＴＩA＝ＴＰA×ＣＯＥＦ＋Ｔｓ
ＴＩB＝ＴＰB×ＣＯＥＦ＋Ｔｓ
ＴＩC＝ＴＰC×ＣＯＥＦ＋Ｔｓ
【００３４】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で燃料噴射量を演算したときの内燃機関１０の運転状態が領域Ａ〜Ｃのいずれに該当するかを判定する。例えば、ステップＳ１０１で設定された基本パルス幅ＴＰがＴＰA、ＴＰB、ＴＰCのいずれかであるかによって判定してもよい。
内燃機関１０の運転状態が領域Ｃに該当すると判定された場合には、ステップＳ１０３へ進む（Ｙｅｓ）。一方、内燃機関１０の運転状態が領域Ｃに該当しないと判定された場合には、ステップＳ１０４へ進む（Ｎｏ）。
【００３５】
ステップＳ１０３では、第２次噴射の噴射パルス幅ＴＩ2に対する第１次噴射の噴射パルス幅ＴＩ1の比率である燃料分担率Ｐ（＝ＴＩ1／ＴＩ2）を１に設定して、第１次噴射の噴射期間と第２次噴射の噴射期間とを同じにする。第１次噴射の噴射パルス幅ＴＩ1と第２次噴射の噴射パルス幅ＴＩ2との和（ＴＩ1＋ＴＩ2）は、領域Ｃで設定される噴射パルス幅ＴＩCとなる。
【００３６】
第１次噴射の噴射パルス幅ＴＩ1は、下式にＰ＝１を代入し、ＴＩ1について解くことでＴＩ1＝ＴＩC／２と求めることができ、これにより、第２次噴射の噴射パルス幅ＴＩ2は、ＴＩ2＝ＴＩC／２と求めることができ、ＴＩ1＝ＴＩ2となる。
ＴＩC＝ＴＩ1＋ＴＩ2
Ｐ＝ＴＩ1／ＴＩ2
【００３７】
領域Ｃで燃料分担率Ｐを１に設定するのは、領域Ｃでは、内燃機関１０の運転状態に応じて必要となる燃料噴射量が増大して第１次噴射及び第２次噴射における噴射期間を最大にする必要があるからである。したがって、噴射パルス幅は、例えば、排気行程の最初から吸気行程の中間までの期間等、噴射時期の入れ替えが困難となる程長くなるため、第１燃料噴射弁２８の噴射時期と第２燃料噴射弁３０の噴射時期には位相差を設けずに同期させ、噴射時期の入れ替えは停止する。これにより、内燃機関１０の運転状態が領域Ｃに該当する場合の第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０に対する噴射パルス信号の設定処理が終了する。
【００３８】
ステップＳ１０４では、内燃機関１０の運転状態が領域Ａ又は領域Ｂに該当する場合の燃料分担率Ｐを設定し、これにより第１次噴射及び第２次噴射における各噴射パルス幅を演算する。
燃料分担率Ｐは、内燃機関１０の運転状態に応じて、すなわち、領域Ａ及び領域Ｂにおいて吸入空気量及び機関回転速度がどの程度であるかによって変化するように設定される。燃料分担率Ｐは、例えば、機関回転速度及び吸入空気量に対して燃料分担率Ｐを関連付けた燃料分担率マップを参照することで設定される。
【００３９】
詳細には、燃料分担率Ｐは、第２次噴射の噴射パルス幅ＴＩ2よりも第１次噴射の噴射パルス幅ＴＩ1の方が大きくなるようにして（ＴＩ1＞ＴＩ2）、各燃焼サイクルにおいて、吸気ポートのポート内壁に対する噴射燃料の付着量を低減すべく、１より大きく設定される。
【００４０】
また、燃料分担率Ｐは、吸入空気量又は機関回転速度が高くなるに従って小さくなるように設定されて、各燃焼サイクルにおいて、第２次噴射で噴射される燃料噴射量を第１次噴射で噴射される燃料噴射量に近づけることで、第１吸気ポート１４から燃焼室３６内に吸入された燃料と空気との混合気、及び第２吸気ポート１６から燃焼室３６内に吸入された燃料と空気との混合気の２つの混合気における燃料濃度の偏りを低減するようにしている。
以下の説明では、便宜上、吸入空気量又は機関回転速度が比較的低い場合に内燃機関１０の運転状態が領域Ａにあるものとして燃料分担率ＰをＰAとし、吸入空気量又は機関回転速度が比較的高い場合に内燃機関１０の運転状態が領域Ｂにあるものとして燃料分担率ＰをＰBとして、燃料分担率ＰがＰAとＰBのいずれかに設定されるものとする。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、吸入空気量又は機関回転速度が比較的低い場合（領域Ａの場合）には、本ステップで燃料分担率Ｐが１より大きいＰAに設定されることで、ステップＳ１０１で噴射パルス幅ＴＩとして演算されたＴＩAの値により、下式のように、第１次噴射の噴射パルス幅ＴＩ1であるＴＩA1及び第２次噴射の噴射パルス幅ＴＩ2であるＴＩA2が演算される。
ＴＩ1＝ＴＩA1＝ＰA×ＴＩA／（ＰA＋１）
ＴＩ2＝ＴＩA2＝ＴＩA／（ＰA＋１）
【００４２】
一方、図５（ｂ）に示すように、吸入空気量又は機関回転速度が比較的高い場合（領域Ｂの場合）には、本ステップで燃料分担率ＰがＰAの値より小さく１より大きいＰBの値に設定されることで、ステップＳ１０１で演算された噴射パルス幅ＴＩBにより、下式のように、第１次噴射の噴射パルス幅ＴＩB1及び第２次噴射の噴射パルス幅ＴＩB2が演算される。
ＴＩ1＝ＴＩB1＝ＰB×ＴＩB／（ＰB＋１）
ＴＩ2＝ＴＩB2＝ＴＩB／（ＰB＋１）
【００４３】
なお、吸入空気量又は機関回転速度が比較的高い場合（領域Ｂの場合）に、前述のように、燃料分担率ＰをＰAからＰBへ変化させる代わりに、燃料分担率ＰをＰAに設定して演算された第１次噴射の噴射パルス幅ＴＩA1及び第２次噴射の噴射パルス幅ＴＩA2に直接所定量を加算してもよい。
例えば、吸入空気量又は機関回転速度が比較的高い場合（領域Ｂの場合）に、第１次噴射の噴射パルス幅ＴＩ1がＴＩA1からＴＩX1に増加し、第２次噴射の噴射パルス幅ＴＩ2がＴＩA2からＴＩX2に増加したとすると、第１次噴射の噴射パルス幅の増加分ΔＴＩ1（＝ＴＩX1−ＴＩA1）と第２次噴射の噴射パルス幅の増加分ΔＴＩ2（＝ＴＩX2−ＴＩA2）との大小関係がΔＴＩ1＜ΔＴＩ2となり、かつ、ＴＩX1とＴＩX2との和が噴射パルス幅ＴＩBと一致するΔＴＩ1及びΔＴＩ2を演算し、このΔＴＩ1及びΔＴＩ2を、それぞれ第１次噴射の噴射パルス幅ＴＩA1及び第２次噴射の噴射パルス幅ＴＩA2に加算する所定量として設定することができる。
【００４４】
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０１で燃料噴射量を演算したときの内燃機関１０の運転状態が領域Ａ又は領域Ｂのいずれに該当するか否かを判定する。
内燃機関１０の運転状態が領域Ｂに該当すると判定された場合には、ステップＳ１０６へ進む（Ｙｅｓ）。一方、内燃機関１０の運転状態が領域Ａに該当すると判定された場合には、ステップＳ１０７へ進む（Ｎｏ）。
【００４５】
ステップＳ１０６では、内燃機関１０の運転状態が領域Ｂに該当する場合の第１次噴射の噴射終了時期ｔ1eBを設定する。
第１次噴射における噴射終了時期ｔ1eBは、内燃機関１０の運転状態に応じて、すなわち、領域Ｂにおける吸入空気量及び機関回転速度に応じて設定される。詳細には、領域Ｂにおいて、吸入空気量又は機関回転速度が高くなるに従って、噴射終了時期ｔ1eBは遅く設定される。これにより、中負荷・中回転速度領域である領域Ｂでは、吸入空気量又は機関回転速度が高くなるに従って、第１次噴射の噴射期間のうち、吸気行程における空気の吸入期間と重複する期間を長くすることで、空気と燃料との混合を促進するようにしている。
【００４６】
例えば、図６（ａ）に示すように、領域Ｂにおいて、吸入空気量又は機関回転速度が比較的低い（すなわち、領域Ａ側にある）場合の第１次噴射の噴射終了時期ｔ1eBをｔ1eαの値に設定する一方、図６（ｂ）に示すように、領域Ｂにおいて、吸入空気量又は機関回転速度が比較的高い（すなわち、領域Ｃ側にある）場合の第１次噴射の噴射終了時期ｔ1eBをｔ1eαの値よりも大きいｔ1eβの値に設定して、領域Ｂにおける噴射終了時期ｔ1eBを内燃機関１０の運転状態に応じて２種類で設定するようにしてもよい。
【００４７】
なお、ステップＳ１０６で、内燃機関１０の運転状態が領域Ｂに該当する場合の第１次噴射の噴射終了時期ｔ1eBを設定することで、この噴射終了時期ｔ1eBとステップＳ１０４で演算された第１次噴射における噴射パルス幅ＴＩ1（例えばＴＩB1）とに基づいて、第１次噴射の噴射開始時期ｔ1sB（＝ｔ1eB−ＴＩ1）を演算することができる。
【００４８】
ステップＳ１０７では、内燃機関１０の運転状態が領域Ａに該当する場合の第１次噴射の噴射開始時期ｔ1sAを設定する。
第１次噴射の噴射開始時期ｔ1sAは、内燃機関１０の運転状態に応じて、すなわち、領域Ａのうち吸入空気量及び機関回転速度がどの程度であるかによって変化するように設定される。詳細には、領域Ａにおいて、吸入空気量又は機関回転速度が高くなるに従って、第１次噴射の噴射開始時期ｔ1sAは早く設定される。これにより、低負荷・低回転速度領域である領域Ａでは、吸入空気量又は機関回転速度が高くなるに従って、第１次噴射の噴射期間のうち排気行程における期間を長くする、あるいは、第１次噴射が排気行程中で行われるようにすることで、噴射燃料を気化しやすくし、吸気ポートのポート内壁に対する噴射燃料の付着量を低減するようにしている。
【００４９】
例えば、図７（ａ）に示すように、領域Ａにおいて、吸入空気量又は機関回転速度が比較的低い場合の第１次噴射の噴射開始時期ｔ1sAをｔ1sαの値に設定する一方、図７（ｂ）に示すように、領域Ａにおいて、吸入空気量又は機関回転速度が比較的高い（すなわち、領域Ｂ側にある）場合の第１次噴射の噴射開始時期ｔ1sAをｔ1sαの値よりも小さいｔ1sβの値に設定して、領域Ａにおける第１次噴射の噴射開始時期ｔ1sAを内燃機関１０の運転状態に応じて２種類で設定するようにしてもよい。
【００５０】
なお、ステップＳ１０７で、内燃機関１０の運転状態が領域Ａに該当する場合の第１次噴射の噴射開始時期ｔ1sAを設定することで、この噴射開始時期ｔ1sAとステップＳ１０４で演算された第１次噴射における噴射パルス幅ＴＩ1（例えばＴＩA1）とに基づいて、第１次噴射の噴射終了時期ｔ1eA（＝ｔ1sA＋ＴＩ1）を演算することができる。
【００５１】
ステップＳ１０８では、内燃機関１０の運転状態が領域Ａ又は領域Ｂに該当する場合の第２次噴射の噴射終了時期ｔ2eを設定する。
第２次噴射の噴射終了時期ｔ2eは、各燃焼サイクルにおいて、吸気流によるポート内壁への噴射燃料の付着量を低減すべく、領域Ａ又は領域Ｂによらず吸気行程中の一定時期に固定される。例えば、第２次噴射の噴射終了時期ｔ2eは、吸気バルブ２０のリフト量が最大となる、すなわち、吸気バルブ２０の開弁度が最大となる時期に設定してもよい。
【００５２】
なお、図８に示すように、ステップＳ１０８で、内燃機関１０の運転状態が領域Ａ又は領域Ｂに該当する場合の第２次噴射の噴射終了時期ｔ2eを設定することで、この噴射終了時期ｔ2eとステップＳ１０４で演算された第２次噴射における噴射パルス幅ＴＩ2（例えばＴＩA2又はＴＩB2）とに基づいて、第２次噴射の噴射開始時期ｔ2s（＝ｔ2e−ＴＩ2）を演算することができる。
【００５３】
ステップＳ１０９では、現在の第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０の噴射時期が所定燃焼サイクル数継続しているか否かを判定し、継続していると判定された場合には、現在の第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０の噴射時期を互いに入れ替える。
すなわち、第１燃料噴射弁２８の噴射モードが第１次噴射に設定され、第２燃料噴射弁３０の噴射モードが第２次噴射に設定されている場合、かかる噴射モードによる噴射が所定燃焼サイクル数連続して行われたと判定された場合には、第１燃料噴射弁２８の噴射モードを第２次噴射に入れ替え、第２燃料噴射弁３０は第１次噴射に入れ替える。逆に、第１燃料噴射弁２８の噴射モードが第２次噴射に設定され、第２燃料噴射弁３０の噴射モードが第１次噴射に設定されている場合、かかる噴射モードによる噴射が所定燃焼サイクル数連続して行われたと判定された場合には、第１燃料噴射弁２８の噴射モードを第１次噴射に入れ替え、第２燃料噴射弁３０の噴射モードを第２次噴射に入れ替える。
【００５４】
所定燃焼サイクル数Ｎは、内燃機関１０の運転状態に応じて変化するように設定される。詳細には、所定燃焼サイクル数Ｎ（１以上の整数）は、領域Ａ及び領域Ｂにおいて吸入空気量又は機関回転速度が高くなるに従って減少するように設定される。
領域Ａ及び領域Ｂにおいて吸入空気量又は機関回転速度が高くなるに従って、第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０の燃料噴射量が増加するため、第２次噴射では、吸気流によるポート内壁への噴射燃料の付着量が増加する。これに対し、第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０において行われる各噴射モードが同じ状態で連続する燃焼サイクル数を減少させて第１次噴射と第２次噴射とを頻繁に入れ替えることで、特に第２次噴射により発生した付着燃料の気化を促進して平衡付着量の増大を抑制するようにしている。
所定燃焼サイクル数Ｎを１に設定すれば、第１燃料噴射弁２８の噴射時期と第２燃料噴射弁３０の噴射時期とが同じまま連続しない、すなわち、第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０において行われる各噴射モードが同じ状態のまま連続しないので、平衡付着量が最も少なくなる。
【００５５】
例えば、図９（ａ）に示すように、領域Ａ及び領域Ｂにおいて吸入空気量又は機関回転速度が比較的低い場合には、所定燃焼サイクル数ＮをＮL（例えば、３）に設定し、図９（ｃ）に示すように、領域Ａ及び領域Ｂにおいて吸入空気量又は機関回転速度が比較的高い場合には、所定燃焼サイクル数ＮをＮH（例えば、１）に設定し、図９（ｂ）に示すように、領域Ａ及び領域Ｂにおい吸入空気量又は機関回転速度が中程度の場合には、所定燃焼サイクル数ＮをＮM（例えば、２）に設定して、ＮL,ＮM,ＮHの大小関係がＮL＜ＮM＜ＮHとなるようにすることができる。
【００５６】
ステップＳ１０４〜ステップＳ１０９を実行することで、内燃機関１０の運転状態が領域Ａ又は領域Ｂに該当する場合の第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０に対する噴射パルス信号の設定が終了する。
【００５７】
このようなＥＣＵ４０によれば、各燃焼サイクルにおいて第１燃料噴射弁２８が燃料を噴射する噴射時期と第２燃料噴射弁３０が燃料を噴射する噴射時期との２つの噴射時期に位相差を設けつつ、内燃機関１０の運転状態に応じて、２つの噴射時期を所定燃焼サイクル数毎に交互に入れ替えるように、噴射パルス信号を設定している。
したがって、各燃焼サイクルにおいて、吸気行程における噴射期間が比較的長い第２次噴射で燃料を噴射して、噴射燃料の一部が吸気流によって一方の吸気ポートのポート内壁に付着しても、所定燃焼サイクル数経過後には、噴射モードを吸気行程における噴射期間が比較的短い第１次噴射に入れ替えて、付着燃料の気化を促進することができる。
このため、空気と燃料との混合促進を考慮しつつ、燃焼サイクル毎に、一方の吸気ポートの付着部位に噴射燃料が次々と付着して平衡付着量が増大すること抑制できるので、過渡運転時の空燃比変動を抑えて、排気エミッションや燃費性能を改善することが可能となる。
【００５８】
なお、前述の実施形態において、第１次噴射では、一方の燃料噴射弁が排気行程において燃料の噴射を開始していたが、これに限られず、第１次噴射では、単に、一方の燃料噴射弁が他方の燃料噴射弁よりも先に噴射を開始するようにしてもよい。例えば、第１次噴射では、一方の燃料噴射弁が吸気行程のうち吸気バルブ２０の開弁度が比較的小さい期間で燃料を噴射するようにしてもよい。この場合、第２次噴射では、他方の燃料噴射弁の噴射期間における吸入空気量が一方の燃料噴射弁の噴射期間における吸入空気量よりも大きくなるように、例えば、吸気バルブ２０の開弁度が比較的大きくなる期間で、他方の燃料噴射弁が燃料を噴射するようにしてもよい。
このように第１次噴射及び第２次噴射を行う場合でも、第１燃料噴射弁２８及び第２燃料噴射弁３０の噴射モードを固定してしまうと、第２次噴射により噴射期間中の吸入空気量が多くなる吸気ポートでは平衡付着量が増大してしまうので、前述の実施形態による噴射パルス信号の設定処理により、噴射モードを所定燃焼サイクル毎に交互に入れ替えることが効果的である。
【００５９】
内燃機関１０の運転状態を規定するパラメータとしては、前述の機関回転速度と吸入空気量との組み合せに限定されず、機関回転速度に対して、例えば、内燃機関１０の発生トルク、吸気管１２の負圧、スロットル開度等、内燃機関１０の負荷（機関負荷）を示すパラメータを組み合せることができる。
【００６０】
前述の実施形態で、内燃機関１０の運転状態を領域Ａ、領域Ｂ及び領域Ｃに区分して、それぞれの領域に対応する基本噴射パルス幅ＴＰをＴＰA，ＴＰB，ＴＰCの３つに設定したが、これに替えて、内燃機関１０の運転状態を２つ、又は４つ以上の領域に区分して、それぞれの領域に対応する基本噴射パルス幅ＴＰを設定してもよい。
領域Ａと領域Ｂとに区分して設定される燃料分担率Ｐ、領域Ｂを吸入空気量又は機関回転速度が比較的低い場合と高い場合とに区分して設定される第１次噴射の噴射終了時期ｔ1eB、領域Ａを吸入空気量又は機関回転速度が比較的低い場合と高い場合とに区分して設定される第１次噴射の噴射開始時期ｔ1sB、並びに、領域Ａ及び領域Ｂを吸入空気量又は機関回転速度が比較的低い場合と高い場合と中程度とに区分して設定される所定燃焼サイクル数Ｎについても、基本噴射パルス幅ＴＰと同様に、複数であれば、区分数を増減して設定可能である。
【００６１】
図４のフローチャートは、噴射パルス信号の設定処理の一例を示したものであり、例えば、最初に領域Ａ〜領域Ｃを判定し、判定された領域に応じて噴射パルス幅信号の設定処理を実行してもよい。すなわち、例えば領域Ａであると判定されれば、第１のステップでステップＳ１０１のように噴射パルス幅ＴＩAを算出し、第２のステップでステップＳ１０４のように燃料分担率ＰAを設定して、第１次噴射の噴射パルス幅ＴＩA1及び第２次噴射の噴射パルス幅ＴＩA2を演算し、第３のステップでステップＳ１０７のように第１次噴射の噴射開始時期ｔ1sAを設定して、第１次噴射の噴射終了時期ｔ1eAを演算し、第４のステップでステップＳ１０８のように第２次噴射の噴射終了時期ｔ2eを設定して、第２次噴射の噴射開始時期ｔ2sを演算し、第５のステップでステップＳ１０９のように噴射時期の入れ替えを行ってもよい。同様に、領域Ｂと判定された場合には、ステップＳ１０１、ステップＳ１０４、ステップＳ１０６、ステップＳ１０８、ステップＳ１０９の各処理をこの順番で実行し、領域Ｃと判定された場合には、ステップＳ１０１、ステップＳ１０３の各処理をこの順番で実行してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０…内燃機関、１４…第１吸気ポート、１６…第２吸気ポート、１８…気筒、２０…吸気バルブ、２８…第１燃料噴射弁、３０…第２燃料噴射弁、３６…燃焼室、４０…ＥＣＵ、４２…クランク角センサ、４４…エアフローセンサ
【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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【図８】
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【図９】
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