(57)【要約】【課題】機関燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関であって機関運転状態に応じて２回噴射式の燃料噴射を実行する内燃機関において、燃料圧力が低下をした場合においても、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重なってしまうことを回避することができ、所望の量の燃料噴射を確実に実行することが可能な内燃機関の燃料噴射制御装置を提供すること。【解決手段】本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置は、機関運転状態に応じて必要燃料噴射量を算出し、該必要燃料噴射量に基づいて燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段であって、燃料圧力が変動しても、少なくとも１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段を有する、ことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関であって、機関運転状態に応じて１機関サイクル中に２回の燃料噴射を前記燃料噴射弁により実行する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
機関運転状態に応じて必要燃料噴射量を算出し、該必要燃料噴射量に基づいて燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段であって、機関運転状態に応じて１機関サイクル中に２回の燃料噴射を実行する場合、燃料圧力が変動しても、少なくとも１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段を有する、
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】
前記燃料噴射時期制御手段は、
前記必要燃料噴射量に基づいて目標燃料圧力を算出し、機関運転状態に応じて１機関サイクル中に２回の燃料噴射を実行する場合、前記目標燃料圧力に基づいて１回目の燃料噴射および２回目の燃料噴射のそれぞれの基準開始時期を設定する基準燃料噴射開始時期設定手段と、
少なくとも１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように、実際に燃料が噴射される際の燃料圧力と前記目標燃料圧力との圧力差に基づいて、前記基準燃料噴射開始時期設定手段により設定された１回目の燃料噴射の基準開始時期を進角側に補正制御し、２回目の燃料噴射の基準開始時期を遅角側に補正制御する燃料噴射開始時期補正手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射時期制御手段は、
機関運転状態に応じて１機関サイクル中に２回の燃料噴射を実行する場合、
少なくとも１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように、前記必要燃料噴射量に基づいて、１回目の燃料噴射の終了時期および２回目の燃料噴射の開始時期と、１回目の燃料噴射量および２回目の燃料噴射量とを設定し、
前記１回目の燃料噴射量と実際に燃料が噴射される際の燃料圧力とに基づいて１回目の燃料噴射期間を算出し、該１回目の燃料噴射期間と前記１回目の燃料噴射の終了時期とに基づいて１回目の燃料噴射の開始時期を制御する、
ことを特徴とする請求項１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、燃焼室内へ直接に燃料を噴射する内燃機関、即ち、筒内噴射式内燃機関における燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内噴射式内燃機関では一般に、高圧ポンプにより燃料を高圧にして各気筒の燃料噴射弁に供給して、この燃料噴射弁から気筒内に燃料を直接噴射する。このような筒内噴射式内燃機関の従来技術として、運転性能や排気エミッションの改善、また黒煙の発生の抑制などを目的として、機関運転状態に応じて内燃機関の１機関サイクル中すなわち吸気行程から次の吸気行程までの間に２回の燃料噴射を連続して行うことで燃料の気化霧化や吸気との混合を促進して燃料噴霧の拡散状態を調整し、燃焼状態を最適に調整する２回噴射式の燃料噴射を実行するものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２８８１６号公報
【特許文献２】特開２００１−９８９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような機関運転状態に応じて２回噴射式の燃料噴射を実行する筒内噴射式内燃機関において、燃焼噴射弁から噴射される燃料に掛けられた圧力（以下、燃料圧力と称する）が何らかの異常に起因して低下をした場合、所望の量の燃料噴射を実行するために燃料噴射期間が通常の運転状態と比較して長く設定されることが考えられる。そして、燃料噴射期間が長く設定されると、２回噴射式の燃料噴射が実行される場合において、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間が重なってしまい、所望の量の燃料噴射を実行することができずに、運転性能（ドライバビリティ）や排気エミッションの悪化をもたらすといった問題が生じる場合がある。尚、燃料圧力を低下させる原因には、例えば、燃料噴射弁の作動動作の異常や、燃焼噴射弁に燃料を供給する高圧ポンプの作動動作の異常等が考えられる。
【０００５】
特許文献１および特許文献２においては、２回噴射式の燃料噴射を実行する筒内噴射式内燃機関において、燃料噴射作動による燃料圧力の変動に着眼し、燃料圧力の変動の収束あるいは抑制を目的とした燃料噴射時期の最適化を図る内燃機関の制御装置が開示されている。
【０００６】
しかしながら、２回噴射式の燃料噴射を実行する筒内噴射式内燃機関において、燃料圧力の低下に起因してもたらされうる１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間との重なりに着眼して、所望の量の確実な燃料噴射を目的とした燃料噴射時期の最適化を図る制御手段については開示されていない。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑み、機関燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関であって機関運転状態に応じて２回噴射式の燃料噴射を実行する内燃機関において、燃料圧力が何らかの異常に起因して低下をした場合においても、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重なってしまうことを回避することができ、所望の量の燃料噴射を確実に実行することが可能な内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、機関燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関であって、機関運転状態に応じて１機関サイクル中に２回の燃料噴射を前記燃料噴射弁により実行する内燃機関の燃料噴射制御装置において、機関運転状態に応じて必要燃料噴射量を算出し、該必要燃料噴射量に基づいて燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段であって、機関運転状態に応じて１機関サイクル中に２回の燃料噴射を実行する場合、燃料圧力が変動しても、少なくとも１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段を有する、ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置が提供される。
【０００９】
すなわち、請求項１の発明では、機関運転状態に応じて必要燃料噴射量が算出され、機関運転状態に応じて内燃機関の１機関サイクル中すなわち吸気行程から次の吸気行程までの間に２回の燃料噴射が実行される場合、燃料圧力が変動しても少なくとも１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように、必要燃料噴射量に基づいて燃料噴射時期が制御される。これにより、燃料圧力が何らかの異常に起因して低下して必要燃料量を噴射するために燃料噴射期間を長くする必要が生じた場合であっても、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重なってしまうことを回避することができ、所望の量の燃料噴射を確実に実行することが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、前記燃料噴射時期制御手段は、前記必要燃料噴射量に基づいて目標燃料圧力を算出し、機関運転状態に応じて１機関サイクル中に２回の燃料噴射を実行する場合、前記目標燃料圧力に基づいて１回目の燃料噴射および２回目の燃料噴射のそれぞれの基準開始時期を設定する基準燃料噴射開始時期設定手段と、少なくとも１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように、実際に燃料が噴射される際の燃料圧力と前記目標燃料圧力との圧力差に基づいて、前記基準燃料噴射開始時期設定手段により設定された１回目の燃料噴射の基準開始時期を進角側に補正制御し、２回目の燃料噴射の基準開始時期を遅角側に補正制御する燃料噴射開始時期補正手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置が提供される。
【００１１】
すなわち、請求項２の発明では、必要燃料噴射量に基づいて目標燃料圧力を算出し、機関運転状態に応じて１機関サイクル中に２回の燃料噴射を実行する場合、目標燃料圧力に基づいて１回目の燃料噴射および２回目の燃料噴射のそれぞれの基準開始時期を設定し、少なくとも１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように、実際に燃料が噴射される際の燃料圧力と目標燃料圧力との圧力差に基づいて、設定された１回目の燃料噴射の基準開始時期を進角側に補正制御し、２回目の燃料噴射の基準開始時期を遅角側に補正制御する。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、前記燃料噴射時期制御手段は、機関運転状態に応じて１機関サイクル中に２回の燃料噴射を実行する場合、少なくとも１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように、前記必要燃料噴射量に基づいて、１回目の燃料噴射の終了時期および２回目の燃料噴射の開始時期と、１回目の燃料噴射量および２回目の燃料噴射量とを設定し、前記１回目の燃料噴射量と実際に燃料が噴射される際の燃料圧力とに基づいて１回目の燃料噴射期間を算出し、該１回目の燃料噴射期間と前記１回目の燃料噴射の終了時期とに基づいて１回目の燃料噴射の開始時期を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置が提供される。
【００１３】
すなわち、請求項３の発明では、少なくとも１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように、必要燃料噴射量に基づいて１回目の燃料噴射の終了時期および２回目の燃料噴射の開始時期と１回目の燃料噴射量および２回目の燃料噴射量とを設定し、１回目の燃料噴射量と実際に燃料が噴射される際の燃料圧力とに基づいて１回目の燃料噴射期間を算出し、該１回目の燃料噴射期間と燃料噴射終了時期とに基づいて１回目の燃料噴射の開始時期を制御する。
【発明の効果】
【００１４】
各請求項に記載の発明によれば、機関燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関であって、機関運転状態に応じて２回噴射式の燃料噴射を実行する内燃機関において、燃料圧力が何らかの異常に起因して低下をした場合においても、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間が重なってしてしまうことを回避することができ、所望の量の燃料噴射を確実に実行することが可能となる共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明による燃料噴射制御装置が取り付けられた筒内噴射式内燃機関の一実施形態を示す概略構成図である。本実施形態における筒内噴射式内燃機関は、各機関運転状態において均一混合気燃焼を実行するものであり、点火時点において燃焼室内に均一混合気を形成するために機関運転状態に応じて、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程にわたる１機関サイクル中の、特に吸気行程から圧縮行程にわたる行程中に２回の燃料噴射が連続して行われるようになっているものである。
【００１６】
図１において、１は点火プラグ、２は吸気弁３を介して気筒内へ通じる吸気通路、４は排気弁５を介して気筒内へ通じる排気通路である。また、６はピストン、７はピストン６頂面へ向けて燃料を円錐状に微流化して噴射する燃料噴射弁である。
【００１７】
また、図１において示される１０は、高圧ポンプ（図示せず）により加圧された高圧燃料を蓄える蓄圧室であり、各気筒の燃料噴射弁７へ接続される。燃料噴射弁７には蓄圧室１０内の高圧燃料が供給され、燃料噴射弁７は筒内圧に対して燃料を噴射することが可能となる。１１は、蓄圧室１０内の燃料圧力を監視するための圧力センサである。尚、高圧ポンプは、一般的には、機関駆動式であり、機関運転中に蓄圧室１０内の燃料圧力を所望高圧力に維持する役割を果すものである。
【００１８】
更に、図１において示される２０は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）である。該ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知のデジタルコンピュータからなり、各種センサや駆動装置と信号をやり取りして内燃機関の回転数や吸入空気量などの制御に必要なパラメータを算出するとともに、算出されたパラメータに基づいて燃焼空燃比制御あるいは燃料噴射制御や点火時期制御等の内燃機関の運転に関する種々の制御を行う役割を果すものである。
【００１９】
図１に示されるように、ＥＣＵ２０には、吸気通路２に配置されたスロットル弁（図示せず）の開度を検出するための開度センサ２１、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ２２、機関回転数を検出する機関回転数検出手段２３、機関温度を検出する機関温度検出手段２４及びクランク角を検出するクランク角センサ２５等が接続されている。また、図１に示されるように、ＥＣＵ２０には、燃料噴射時期制御手段３０がＥＣＵ２０との情報のやり取りが可能なように接続されている。
【００２０】
燃料噴射時期制御手段３０は、機関の運転状態に応じて必要燃料噴射量を算出し、該必要燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁７による燃料噴射時期を制御する役割を果すものである。尚、本実施形態においては、上記必要燃料噴射量は、機関運転状態特にエアフローメータ２２によって検出される吸入空気量や機関回転数検出手段２３により検出された機関回転数などに基づき、所望の空燃比の混合気が形成されるように算出されるものとする。また、燃料噴射時期制御手段３０は、基準燃料噴射開始時期設定手段３１と燃料噴射開始時期補正手段３２とを有する。
【００２１】
基準燃料噴射開始時期設定手段３１は、機関運転状態に応じて必要燃料噴射量を算出し、該必要燃料噴射量に基づいて目標燃料圧力を算出し、機関運転状態に応じて１機関サイクル中に２回の燃料噴射を実行する場合、上記目標燃料圧力に基づいて１回目の燃料噴射および２回目の燃料噴射のそれぞれの基準開始時期を設定する役割を果すものである。また、燃料噴射開始時期補正手段３２は、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように、実際に燃料が噴射される際の燃料圧力と上記目標燃料圧力との圧力差に基づいて、前記基準燃料噴射開始時期設定手段３１により設定された１回目の燃料噴射の基準開始時期を進角側に補正制御し、２回目の燃料噴射の基準開始時期を遅角側に補正制御する役割を果すものである。
【００２２】
以下に、上述した各構成要素を有する本発明の燃料噴射制御装置が適用された図１に示す一実施形態の筒内噴射式内燃機関における燃料噴射時期制御の制御ルーチンの第一の実施形態について説明する。図２は、本発明の燃料噴射制御装置が適用された図１に示す一実施形態の筒内噴射式内燃機関において、機関運転状態が燃料噴射を２回に分けてする必要がある２回噴射時の燃料噴射開始時期制御ルーチンの第一の実施形態を示すフローチャートである。
【００２３】
先にも述べたが、機関運転状態の応じて２回噴射式の燃料噴射を実行する筒内噴射式内燃機関において、燃料圧力すなわち燃焼噴射弁７から噴射される燃料に掛けられた圧力が、例えば燃料噴射弁７の作動動作の異常や燃焼噴射弁７に燃料を供給する高圧ポンプの作動動作の異常等に起因して低下をした場合、所望の量の燃料噴射を実行するために燃料噴射期間を通常の運転状態と比較して長くする必要が生じることが考えられる。そして、燃料噴射期間が長く設定されると、２回噴射時すなわち２回噴射式の燃料噴射を実行する場合においては、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重なってしまい、所望の量の燃料噴射を実行することができずに、運転性能や排気エミッションの悪化をもたらすといった問題が生じる場合がある。このような問題を解決するためには、燃料圧力が低下した場合であっても所望の量の燃料を確実に噴射すべく、少なくとも１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように燃料噴射時期を制御する必要がある。
【００２４】
このことに基づいて、図２に示す燃料噴射時期制御手段３０による第一の実施形態の燃料噴射開始時期制御においては、まず、必要燃料噴射量に基づいて算出された目標燃料圧力と、実際に燃料が噴射される際の燃料圧力となる実燃料圧力との圧力差が算出される。次に、目標燃料圧力と実燃料圧力との圧力差に基づいて、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように、燃料圧力が上記目標燃料圧力にあるものとして設定される１回目の燃料噴射および２回目の燃料噴射のそれぞれの基準開始時期に対する補正量が算出される。そして、算出された補正量に基づいて１回目の燃料噴射および２回目の燃料噴射のそれぞれの基準開始時期が補正され、該補正された燃料噴射時期に基づいて、１回目の燃料噴射および２回目の燃料噴射のそれぞれが実行される。これにより、燃料圧力が低下し必要燃料量を噴射するために燃料噴射期間を長くする必要が生じた場合であっても、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重なってしまうことを回避させることができ、必要燃料噴射量の燃料を確実に噴射することが可能となる。以下に各ステップの詳細について説明する。
【００２５】
ステップ１０１においては、必要燃料噴射量に基づいて算出された目標燃料圧力と、実際に燃料が噴射される際の燃料圧力となる実燃料圧力との圧力差が算出される。具体的には、基準燃料噴射開始時期設定手段３１により、まず機関運転状態に応じて、本実施形態においてはエアフローメータ２２により検出された吸入空気量や機関回転数検出手段２３により検出された機関回転数などに基づいて、所望の空燃比の混合気が形成されるように必要燃料噴射量が算出され、該必要燃料噴射量に基づいて目標燃料圧力が算出される。次に、算出された目標燃料圧力に基づいて、燃料圧力が目標燃料圧力にあるものとして設定される１回目の燃料噴射および２回目の燃料噴射のそれぞれの基準開始時期が算出される。これらの各値の算出は、評価試験や解析評価などのデータに基づいて予め作成された幾つかのマップであって、例えば吸入空気量や機関回転数や混合気の所望の空燃比などをパラメータとして必要燃料噴射量や目標燃料圧力や燃料噴射の基準開始時期を算出できるマップを使用して実行される。
【００２６】
そして、算出された目標燃料圧力と、圧力センサ１１により検出される実際に燃料が噴射される際の燃料圧力となる実燃料圧力との圧力差が、燃料噴射時期制御手段３０により算出される。
【００２７】
ステップ１０１に続くステップ１０２においては、ステップ１０１において算出された目標燃料圧力と実燃料圧力との圧力差に基づいて、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように、燃料圧力が目標燃料圧力にあるものとして設定される１回目の燃料噴射および２回目の燃料噴射のそれぞれの基準開始時期に対する補正量が算出される。該補正量の算出は、燃料噴射開始時期補正手段３２により、評価試験や解析評価などのデータに基づいて予め作成されたマップであって、目標燃料圧力と実燃料圧力との圧力差をパラメータとして１回目の燃料噴射および２回目の燃料噴射のそれぞれの基準開始時期に対する補正量を算出できるマップを使用して実行される。
【００２８】
本実施形態においては、燃料噴射の基準開始時期に対する補正量を算出する際に使用するパラメータを目標燃料圧力と実燃料圧力との圧力差としているが、燃料噴射される際の機関回転数を燃料噴射の基準開始時期に対する補正量を算出する際のパラメータとして更に加えてもよい。これにより、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないようにするための、より精度の良い燃料噴射の基準開始時期に対する補正量を算出することが可能となる。
【００２９】
ステップ１０２に続くステップ１０３においては、算出された燃料噴射の基準開始時期に対する補正量に基づいて１回目の燃料噴射および２回目の燃料噴射のそれぞれの基準開始時期が補正される。具体的には、１回目の燃料噴射開始時期は、基準開始時期よりも補正量分だけ進角された時期とされ、また、２回目の燃料噴射開始時期は、基準開始時期よりも補正量分だけ遅角された時期とされるように燃料噴射開始時期補正手段３２により制御される。
【００３０】
ステップ１０３に続くステップ１０４においては、ステップ１０３において補正された燃料噴射開始時期に基づいて、燃料噴射弁７により１回目の燃料噴射および２回目の燃料噴射が実行され、一連の制御ルーチンが終了される。
【００３１】
図３は、実際に燃料噴射が実行される際の燃料圧力が目標燃料圧力にある場合における１回目および２回目のそれぞれの燃料噴射時期および燃料噴射期間の一例を示す図である。図４は、実際に燃料噴射が実行される際の燃料圧力が目標燃料圧力に対して低い場合であって、燃料噴射が基準開始時期に実行された場合における１回目および２回目のそれぞれの燃料噴射時期および燃料噴射期間の一例を示す図である。図５は、実際に燃料噴射が実行される際の燃料圧力が目標燃料圧力に対して低い場合であって、図２に示す第一の実施形態の燃料噴射開始時期制御が実行された場合における１回目および２回目のそれぞれの燃料噴射時期および燃料噴射期間の一例を示す図である。
【００３２】
図３および図４から理解されるごとく、実際に燃料噴射が実行される際の燃料圧力となる実燃料圧力が目標燃料圧力にある場合においては、燃料噴射開始時期を基準開始時期とすることで１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならない場合であっても、実燃料圧力が目標燃料圧力よりも低い場合であって燃料噴射開始時期を基準開始時期とした場合には１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重なってしまうことがありうることがわかる。これは、実燃料圧力が低い場合には所望の量の燃料噴射するためには燃料噴射期間を長くすることが必要となることに起因する。
【００３３】
これに対して、実燃料圧力が目標燃料圧力に対して低い場合であって、図２に示す第一の実施形態の燃料噴射開始時期制御が実行された場合には、図５に示されるごとく、１回目の燃料噴射開始時期が基準開始時期よりも補正量分だけ進角された時期とされ、また、２回目の燃料噴射開始時期が基準開始時期よりも補正量分だけ遅角された時期とされるため、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように制御することができることがわかる。
【００３４】
以下に、本発明の燃料噴射制御装置が適用された図１に示す一実施形態の筒内噴射式内燃機関における燃料噴射時期制御の制御ルーチンの第二の実施形態について説明する。図６は、本発明の燃料噴射制御装置が適用された図１に示す一実施形態の筒内噴射式内燃機関における燃料噴射開始時期制御ルーチンの第二の実施形態を示すフローチャートである。
【００３５】
図６に示す燃料噴射時期制御手段３０による第二の実施形態の燃料噴射開始時期制御においては、まず、機関運転状態が燃料噴射を２回に分けてする必要がある２回噴射時状態にあるか否かの判定がなされる。機関運転状態が２回噴射時状態にあると判定されると、機関負荷状態や機関回転数に基づいて必要燃料噴射量が算出され、該必要燃料噴射量に基づいて、１回目の燃料噴射の終了時期および２回目の燃料噴射の開始時期と、１回目の燃料噴射量および２回目の燃料噴射量とが設定される。次に、実際に燃料噴射が実行される際の燃料圧力となる実燃料圧力と１回目の燃料噴射量とに基づいて１回目の燃料噴射期間を算出する。そして、１回目の燃料噴射の終了時期、燃料噴射期間および機関回転数に基づいて、１回目の燃料噴射開始時期が算出される。これにより、燃料圧力が低下し必要燃料量を噴射するために燃料噴射期間を長くする必要が生じた場合であっても、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重なってしまうことを回避させることができ、必要燃料噴射量の燃料を確実に噴射することが可能となる。以下に各ステップの詳細について説明する。
【００３６】
ステップ２０１においては、機関運転状態が燃料噴射を２回に分けてする必要がある２回噴射時の状態にあるか否かの判定がなされる。この判定は、燃料噴射時期制御手段３０により、評価試験や解析評価などのデータに基づいて予め作成された幾つかのマップであって、エアフローメータ２２により検出された吸入空気量や機関回転数検出手段２３により検出された機関回転数や機関温度検出手段２４により検出された機関温度などをパラメータとして機関運転状態が２回噴射時の状態にあるか否かを判定するマップを使用して実行される。ステップ２０１において内燃機関の運転状態が燃料噴射の２回噴射時の状態にあると判定されと、ステップ２０２に進む。
【００３７】
ステップ２０２においては、燃料噴射時期制御手段３０により、必要燃料噴射量が算出され、該必要燃料噴射量に基づいて、少なくとも１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように、１回目の燃料噴射終了時期および２回目の燃料噴射開始時期と、１回目の燃料噴射量および２回目の燃料噴射量とが算出される。
【００３８】
具体的には、燃料噴射時期設定手段３０により、まず、機関運転状態に基づいて、本実施形態においては、機関回転数検出手段２３により検出された機関回転数や機関負荷状態に基づいて、所望の空燃比の混合気が形成されるように必要燃料噴射量が算出される。次に、該必要燃料噴射量に基づいて、燃料噴射時期制御手段３０により、１回目の燃料噴射の終了時期および２回目の燃料噴射の開始時期と、１回目の燃料噴射量および２回目の燃料噴射量とが算出され設定される。これらの各値の算出は、評価試験や解析評価などのデータに基づいて予め作成された幾つかのマップであって、機関負荷状態や機関回転数や混合気の所望の空燃比などをパラメータとして、必要燃料噴射量と、１回目の燃料噴射の終了時期および２回目の燃料噴射の開始時期と、１回目の燃料噴射量および２回目の燃料噴射量とを算出できるマップを使用して実行される。
【００３９】
尚、必要燃料噴射量を算出する際に使用される機関負荷状態を表すパラメータとしては、エアフローメータ２２により検出された吸入空気量や内燃機関の各気筒内に充填された新気の量を表す負荷率（ＫＬ）などが適用される。ここで、内燃機関の各気筒内に充填された新気の量を表す負荷率（ＫＬ）とは、内燃機関の負荷を表す一つのパラメータであり、例えば次式により定義されるものである。
ＫＬ（％）＝Ｍｃａｉｒ／（（ＤＳＰ／ＮＣＹＬ）×ρａｓｔｄ）×１００
ここで、Ｍｃａｉｒは吸気弁が開弁し次いで閉弁したときに各気筒の筒内に充填されている新気の量である筒内充填新気量（ｇ）を、ＤＳＰは機関の排気量（リットル）を、ＮＣＹＬは気筒数を、ρａｓｔｄは標準状態（１気圧、２５℃）における空気密度（約１．２ｇ／リットル）をそれぞれ示している。
【００４０】
ステップ２０２において、必要燃料噴射量が算出され、該必要燃料噴射量に基づいて１回目の燃料噴射の終了時期および２回目の燃料噴射の開始時期と、１回目の燃料噴射量および２回目の燃料噴射量が算出されると、続くステップ２０３に進み、実際に燃料噴射が実行される際の燃料圧力となる実燃料圧力と１回目の燃料噴射量とに基づいて、１回目の燃料噴射期間が、燃料噴射時期制御手段３０により算出される。尚、１回目の燃料噴射量と２回目の燃料噴射量とは、それぞれが同じ量となるように制御されてもよく、また、機関運転状態および所望の目標制御空燃比に応じて適当な割合で配分されてもよい。
【００４１】
ステップ２０３において１回目の燃料噴射期間が算出されると、続くステップ２０４に進む。ステップ２０４においては、機関回転数検出手段２３により検出された機関回転数を考慮して、ステップ２０２にて算出された１回目の燃料噴射の終了時期とステップ２０３にて算出された１回目の燃料噴射期間とに基づいて、１回目の燃料噴射開始時期が燃料噴射時期制御手段３０により算出される。
【００４２】
ステップ２０４に続くステップ２０５においては、ステップ２０４において算出された１回目の燃料噴射開始時期と、ステップ２０２において算出された２回目の燃料噴射開始時期に基づいて、燃料噴射弁７により１回目の燃料噴射および２回目の燃料噴射が実行される。
【００４３】
尚、ステップ２０１において機関運転状態が燃料噴射の２回噴射時の状態にないと判定されと、ステップ２０６に進む。機関運転状態が燃料噴射の２回噴射時の状態にない場合には、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重なってしまい必要燃料噴射量の燃料を噴射できないといったような問題が発生することはない。よって、ステップ２０６においては、燃料噴射時期設定手段３０により、まず、機関運転状態に基づいて、本実施形態においては、機関回転数検出手段２３により検出された機関回転数や機関負荷状態に基づいて、所望の空燃比の混合気が形成されるように必要燃料噴射量が算出され、該必要燃料噴射量に基づいて燃料噴射開始時期が算出される。
【００４４】
ステップ２０６に続くステップ２０７においては、ステップ２０６において算出された燃料噴射開始時期に基づいて、燃料噴射弁７により燃料噴射が実行され、一連の制御ルーチンが終了される。
【００４５】
図７は、機関運転状態が燃料噴射の２回噴射時の状態にあると判定された場合であって、図６に示す第二の実施形態の燃料噴射開始時期制御が実行された場合における１回目および２回目のそれぞれの燃料噴射時期および燃料噴射期間の一例を示す図である。
【００４６】
図７から理解されるごとく、図６に示す第二の実施形態の燃料噴射開始時期制御によれば、実際に燃料噴射が実行される際の燃料圧力となる実燃料圧力が低く必要燃料噴射量を噴射するために燃料噴射期間が長くする必要が生じた場合であっても、少なくとも１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように、１回目の燃料噴射終了時期と２回目の燃料噴射開始時期が算出される。そして、１回目の燃料噴射開始時期が１回目の燃料噴射終了時期と燃料噴射期間とに基づいて算出される、すなわち、１回目の燃料噴射開始時期が１回目の燃料噴射終了時期から１回目の燃料噴射期間を逆算して算出されるため、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重ならないように制御することができることがわかる。
【００４７】
以上、本発明の燃料噴射制御装置によれば、機関運転状態に応じて２回噴射式の燃料噴射を実行する筒内噴射式内燃機関において、燃料圧力が何らかの異常に起因して低下をした場合においても、１回目の燃料噴射期間と２回目の燃料噴射期間とが重なってしまうことを回避することができ、所望の量の燃料噴射を確実に実行することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による燃料噴射制御装置が取り付けられた筒内噴射式内燃機関の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の燃料噴射制御装置が適用された図１に示す一実施形態の筒内噴射式内燃機関において、機関運転状態が燃料噴射を２回に分けてする必要がある２回噴射時の燃料噴射開始時期制御ルーチンの第一の実施形態を示すフローチャートである。
【図３】実際に燃料噴射が実行される際の燃料圧力が目標燃料圧力にある場合における１回目および２回目のそれぞれの燃料噴射時期および燃料噴射期間の一例を示す図である。
【図４】実際に燃料噴射が実行される際の燃料圧力が目標燃料圧力に対して低い場合であって、燃料噴射が基準開始時期に実行された場合における１回目および２回目のそれぞれの燃料噴射時期および燃料噴射期間の一例を示す図である。
【図５】実際に燃料噴射が実行される際の燃料圧力が目標燃料圧力に対して低い場合であって、図２に示す第一の実施形態の燃料噴射開始時期制御が実行された場合における、１回目および２回目のそれぞれの燃料噴射時期および燃料噴射期間の一例を示す図である。
【図６】本発明の燃料噴射制御装置が適用された図１に示す一実施形態の筒内噴射式内燃機関における燃料噴射開始時期制御ルーチンの第二の実施形態を示すフローチャートである。
【図７】機関運転状態が燃料噴射の２回噴射時の状態にあると判定された場合であって、図６に示す第二の実施形態の燃料噴射開始時期制御が実行された場合における１回目および２回目のそれぞれの燃料噴射時期および燃料噴射期間の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    点火プラグ
２    吸気通路
３    吸気弁
４    排気通路
５    排気弁
６    ピストン
７    燃料噴射弁
１０    蓄圧室
１１    圧力センサ
２０    ＥＣＵ
２１    開度センサ
２２    エアフローメータ
２３    機関回転数検出手段
２４    機関温度検出手段
２５    クランク角センサ
３０    燃料噴射時期制御手段
３１    基準燃料噴射開始時期設定手段
３２    燃料噴射開始時期補正手段
【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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