(57)【要約】【課題】デポジットの堆積量が気筒毎に異なることに起因する失火等の不具合を解消する。【解決手段】燃料噴射制御装置は、少なくともピストン１６が下降する吸気行程で各気筒１１の燃焼室１２内に燃料を直接噴射する筒内噴射火花点火式のエンジン１０に適用される。電子制御装置３６は、各気筒１１の吸気系に堆積するデポジット３７の堆積量を推測し、各気筒１１の吸気行程における燃料の噴射時期を、前記のようにして推測したデポジット３７の堆積量に応じて補正する。例えば、所定気筒１１でのデポジット３７の堆積量が他の気筒１１での堆積量よりも多いとき、その所定気筒１１の燃料噴射時期を遅角補正する。また、所定気筒１１でのデポジット３７の堆積量が他の気筒１１での堆積量よりも少ないとき、その所定気筒１１の燃料噴射時期を進角補正する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有し、かつ少なくとも吸気行程で各気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関に用いられる燃料噴射制御装置であって、
前記各気筒の吸気系に堆積するデポジットの堆積量を推測する推測手段と、
前記各気筒の吸気行程における燃料の噴射時期を、前記推測手段により推測されるデポジットの堆積量に応じて補正する噴射時期補正手段と
を備えることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記噴射時期補正手段は、前記推測手段により推測される所定気筒でのデポジットの堆積量が他の気筒での堆積量よりも多いとき、前記所定気筒での燃料の噴射時期を遅角補正するものである請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記噴射時期補正手段は、前記推測手段により推測される所定気筒でのデポジットの堆積量が他の気筒での堆積量よりも少ないとき、前記所定気筒での燃料の噴射時期を進角補正するものである請求項１又は２に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記推測手段は、
気筒毎の空燃比を算出する空燃比算出手段と、
前記空燃比算出手段による全気筒の空燃比が所定値となるように各気筒の燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と
を備え、前記噴射量補正手段により補正される気筒毎の噴射量又はその噴射量の燃料噴射に対応して変化する機関情報に基づきデポジットの堆積量を推測するものである請求項１〜３のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記機関情報は気筒毎の出力トルクである請求項４に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記噴射時期補正手段は、前記推測手段による前記気筒毎の噴射量又は前記機関情報と所定の判定値との偏差に応じて前記燃料の噴射時期の補正量を変更するものである請求項４又は５に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記筒内噴射式内燃機関は、吸気バルブの最大リフト量を可変とするための最大リフト量可変機構を備える請求項１〜６のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の気筒を有し、かつ少なくとも吸気行程で各気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の一形態として、気筒（燃焼室）内に燃料を直接噴射し、この燃料と空気との混合気を火花により着火及び燃焼させ、その燃焼に伴い生じた燃焼ガスによりピストンを往復動させるようにした筒内噴射式内燃機関が知られている。
【０００３】
また、近年では、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の最大リフト量を機関運転状態に応じて可変とする最大リフト量可変機構を内燃機関に搭載することが提案・実用化されている。この技術によれば、例えば低回転低負荷域では、吸気バルブの最大リフト量を小さくして吸入空気量を制御することで、スロットルバルブの開度制御によって生ずるポンピングロスを小さくし、燃費の向上を図ることができる。また、高回転高負荷域では最大リフト量を大きくし、吸気充填効率の向上により出力の増加を確保することができる。
【０００４】
なお、本発明にかかる先行技術文献としては、以下の特許文献１〜特許文献４が挙げられる。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２９１４３４１号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６３０１５号公報
【特許文献３】
特開平１０−１７６５６２号公報
【特許文献４】
特開平７−２２４７１１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述した筒内噴射式の内燃機関では、吸気行程で気筒内に燃料を直接噴射すると、デポジットが吸気系に堆積して吸入空気量に影響を及ぼす。この現象は次のようにして起るものと考えられる。噴射された燃料は、燃焼室内で霧化するほかピストンの頂面に液状に付着する。これらの燃料は全て燃焼されるべきであるが、実際には、燃焼室内の酸素が主として霧化した燃料の燃焼に使用されてしまい、ピストンに付着した燃料が完全に燃焼されず微粒子（ＰＭ）となって燃焼室内を浮遊する。この微粒子は、排気行程の後半で吸気バルブが開弁する際等に、既燃ガスとともに燃焼室から吸気通路に吹き返される。そして、ブローバイガス還元装置によって吸気通路へ戻されたブローバイガス中のオイル等に前記の吹き返された微粒子が付着し、これがデポジットとして吸気バルブの傘部、吸気ポート等に堆積する。そして、このデポジットが吸入空気の抵抗となり、デポジットのない場合に比べて吸入空気量を減少させる。
【０００７】
ここで、デポジットの堆積量が気筒間で略均一であれば、全気筒の平均空燃比が所定の値（理論空燃比）となるようにフィードバック制御することで、どの気筒の空燃比についても所定値近傍の値にすることができる。しかし、デポジットの堆積量は通常気筒毎に異なる。従って、デポジットの堆積量が気筒間で大きく異なると、前述した空燃比フィードバック制御を行っても、デポジットが多く堆積した気筒では空燃比がリッチとなり、デポジットの堆積量が少ない気筒では空燃比がリーンとなる場合がある。そして、空燃比が極端にリッチ又はリーンになると失火を招くおそれがある。
【０００８】
この不具合は、前述した最大リフト量可変機構を搭載した筒内噴射式の内燃機関で特に問題となりやすい。これは、最大リフト量が小さいときには、少しのデポジットでも吸入空気量が大きく変化し、本来通過すべき吸入空気の量に対しデポジットによる吸入空気の減少量の占める割合が、最大リフト量が大きいときに比べ非常に大きくなるからである。
【０００９】
なお、特許文献１には、吸気バルブの傘部背面に付着するデポジットの量を、内燃機関の運転状態に基づいて推測する技術が提案されている。しかし、推測した堆積量を内燃機関の制御にどのように反映させるかについて考慮されていないため、前述した不具合は解消されない。
【００１０】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、デポジットの堆積量が気筒毎に異なることに起因する失火等の不具合を解消できる筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、複数の気筒を有し、かつ少なくとも吸気行程で各気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関に用いられる燃料噴射制御装置であって、前記各気筒の吸気系に堆積するデポジットの堆積量を推測する推測手段と、前記各気筒の吸気行程における燃料の噴射時期を、前記推測手段により推測されるデポジットの堆積量に応じて補正する噴射時期補正手段とを備えている。
【００１２】
上記の構成によれば、吸気行程で噴射された燃料の一部がピストンの頂面に液状に付着すると、この燃料は完全に燃焼されず微粒子となって燃焼室内を浮遊し、既燃ガスとともに燃焼室から吸気通路に吹き返され、デポジットとして吸気系に堆積する場合がある。ここで、燃料噴射時期が変化すると、燃料が噴射されるときのピストンの位置が異なる。そのため、ピストンの頂面に付着する燃料の量が変化し、吹き返される微粒子の量、ひいては堆積するデポジットの量が変化する。従って、推測手段によって推測されるデポジットの堆積量に応じて、各気筒の吸気行程における燃料噴射時期を補正することで、デポジットの堆積量の気筒間ばらつきを小さくすることが可能となる。その結果、デポジットの堆積量が気筒毎に異なることに起因する不具合を解消することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記噴射時期補正手段は、前記推測手段により推測される所定気筒でのデポジットの堆積量が他の気筒での堆積量よりも多いとき、前記所定気筒での燃料の噴射時期を遅角補正するものであるとする。
【００１４】
上記の構成によれば、上記筒内噴射式内燃機関では、吸気行程での燃料噴射時期が遅角されると、ピストンがより下降したときに燃料が噴射されることからピストンの頂面に付着する燃料の量が少なくなり、既燃ガスとともに燃焼室から吸気通路に吹き返される微粒子の量が減少し、デポジットの堆積量が減少する。従って、推測手段によって推測されるデポジット堆積量の多い気筒について、燃料噴射時期が遅角補正されることで、デポジットの堆積が抑制される。この抑制により、堆積量の少ない他の気筒とのデポジットの堆積量についての差が少なくなり、同堆積量の気筒間ばらつきが小さくなる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記噴射時期補正手段は、前記推測手段により推測される所定気筒でのデポジットの堆積量が他の気筒での堆積量よりも少ないとき、前記所定気筒での燃料の噴射時期を進角補正するものであるとする。
【００１６】
上記の構成によれば、上記筒内噴射式内燃機関では、吸気行程での燃料噴射時期が進角されると、ピストンが比較的高い位置にあるときに燃料が噴射されることからピストンの頂面に付着する燃料の量が多くなり、既燃ガスとともに燃焼室から吸気通路に吹き返される未燃の微粒子の量が増大し、デポジットの堆積量が増加する。従って、推測手段によって推測されるデポジットの堆積量が少ない気筒について、燃料噴射時期が進角補正されることで、デポジットの堆積が促進される。この促進により、堆積量の多い他の気筒とのデポジットの堆積量についての差が少なくなり、同堆積量の気筒間ばらつきが小さくなる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記推測手段は、気筒毎の空燃比を算出する空燃比算出手段と、前記空燃比算出手段による全気筒の空燃比が所定値となるように各気筒の燃料噴射量を補正する噴射量補正手段とを備え、前記噴射量補正手段により補正される気筒毎の噴射量又はその噴射量の燃料噴射に対応して変化する機関情報に基づきデポジットの堆積量を推測するものであるとする。
【００１８】
上記の構成によれば、吸入空気量がデポジットの堆積の影響を受けて減少すると、それに応じて空燃比が変化する。例えば、デポジットの堆積量の増加に伴い吸入空気量が減少するほど空燃比がリッチになる。従って、デポジットの堆積量が気筒毎に異なると空燃比もまた気筒毎に異なる。この気筒毎の空燃比は空燃比算出手段によって算出される。そして、算出された気筒毎の空燃比がいずれも所定値となるように、噴射量補正手段によって各気筒の燃料噴射量が補正される。この際の気筒毎の燃料噴射の補正量はデポジットの堆積量に応じて異なる。また、前記の補正により燃料噴射量が変化すると、それに伴って内燃機関の運転状態も変化する。この補正後の噴射量の燃料噴射に対応して変化する機関情報もまた、デポジットの堆積量に応じて異なる。従って、これらの補正後の気筒毎の噴射量又は機関情報に基づきデポジットの堆積量を推測することが可能である。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、前記機関情報は気筒毎の出力トルクであるとする。
上記の構成によれば、空燃比を所定値にするために燃料噴射量が減量補正されると、その気筒での出力トルクは低下する。これとは逆に、空燃比を所定値にするために燃料噴射量が増量補正されると、その気筒での出力トルクは増加する。従って、気筒毎の出力トルクを機関情報として用いることにより、気筒毎のデポジットの堆積量を推測することが可能である。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、請求項４又は５に記載の発明において、前記噴射時期補正手段は、前記推測手段による前記気筒毎の噴射量又は前記機関情報と所定の判定値との偏差に応じて前記燃料の噴射時期の補正量を変更するものであるとする。
【００２１】
上記の構成によれば、気筒毎の噴射量又は機関情報と判定値との偏差に応じた補正量によって燃料噴射時期が補正される。従って、気筒毎のデポジットの堆積量に応じた補正量によって噴射時期を適切に補正することが可能となり、予め定めた一定量ずつ燃料噴射時期を補正する場合よりも早期に気筒毎の堆積量のばらつきを小さくすることが可能となる。
【００２２】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記筒内噴射式内燃機関は、吸気バルブの最大リフト量を可変とするための最大リフト量可変機構を備えるものであるとする。
【００２３】
最大リフト量可変機構を備える筒内噴射式内燃機関では、同可変機構によって最大リフト量が小さな値に調整されているときに、デポジットの堆積による吸入空気量の不足分の必要とされる吸入空気量全体に占める割合が大きなものとなり、デポジットが空燃比に大きな影響を及ぼす。このため、デポジットの堆積量が気筒間でばらついていると、全気筒の平均空燃比が所定の値に制御されていても、各気筒の空燃比がばらつく。そして、空燃比が極端にリッチ又はリーンである気筒では、失火を引き起こすおそれがある。これに対し、前記のように、吸気行程における燃料の噴射時期をデポジットの堆積量に応じて補正することにより、デポジットの堆積量の気筒間ばらつきが小さくなると、気筒間での空燃比のばらつきが小さくなる。そのため、吸入空気量がデポジットの影響を受けやすいものの、空燃比が極端にリッチ又はリーンになることが確実に抑制され、失火の発生が効果的に解消される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を、車両に搭載される筒内噴射火花点火式ガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）に具体化した第１実施形態を、図１〜図３に従って説明する。
【００２５】
図１に示すエンジン１０は、複数の気筒１１（図１では１つのみ図示）を有している。このエンジン１０においては、各気筒１１の燃焼室１２に吸気通路１３を通じて空気が吸入されるとともに、燃料噴射弁１４から燃料が直接噴射供給される。この燃料と空気の混合気に対し点火プラグ１５による点火が行われると、その混合気が燃焼してピストン１６が往復動し、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフト１７が回転する。そして、燃焼後の混合気は排気として各燃焼室１２から排気通路１８へ排出される。
【００２６】
エンジン１０の出力調整は、吸気通路１３に設けられたスロットルバルブ１９をアクチュエータ２０等によって駆動して、そのスロットルバルブ１９の開度（スロットル開度）を調節することによって実現される。すなわち、スロットル開度を調整すると、エンジン１０の吸入空気量が変化し、その変化に対応して燃料噴射量が制御され、燃焼室１２に充填される混合気の量が変化してエンジン１０の出力が調整される。なお、スロットル開度は、運転者によって操作されるアクセルペダル２１の踏込み量（アクセル踏込み量）に応じてアクチュエータ２０を駆動することにより調整される。
【００２７】
エンジン１０において、燃焼室１２と吸気通路１３との間（吸気ポート１３ａ）は吸気バルブ２２によって開閉され、燃焼室１２と排気通路１８との間は排気バルブ２３によって開閉される。これら吸・排気バルブ２２，２３は、クランクシャフト１７の回転が伝達されて回転する吸気カムシャフト２４及び排気カムシャフト２５等によって動作する。
【００２８】
エンジン１０には、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト２４の相対回転位相を調節して吸気バルブ２２のバルブタイミング（開閉期間）を進角又は遅角させるバルブタイミング可変機構２６が設けられている。また、吸気カムシャフト２４と吸気バルブ２２との間には、同吸気バルブ２２の最大リフト量を連続的に可変とする最大リフト量可変機構２７が設けられている。
【００２９】
最大リフト量可変機構２７としては、例えば仲介駆動機構及び仲介位相差可変手段を備えたもの（特開２００１−２６３０１５号公報参照）を用いることができる。仲介駆動機構は、吸気カムシャフト２４とは異なる軸２８によって揺動可能に支持された入力部２９及び出力部３０を有している。この仲介駆動機構では、吸気カムシャフト２４のカムにより入力部２９が押下げられると、出力部３０によって吸気バルブ２２が押下げられる。そして、仲介位相差可変手段によって入力部２９及び出力部３０の相対位相差が変更されると、吸気バルブ２２の最大リフト量が変化する。
【００３０】
また、エンジン１０には一般的なエンジンと同様にブローバイガス還元装置（図示略）が設けられている。同装置は、燃焼室１２からピストン１６と気筒１１の壁面との隙間を通ってクランクケースへ漏れ出るガス（ブローバイガス）を再びエンジン１０の吸気系に戻し、ブローバイガスの大気への放出を防止するための装置である。
【００３１】
さらに、車両には、各部の状態を検出するセンサが種々取付けられている。これらのセンサとしては、例えばクランクポジションセンサ３１、アクセルポジションセンサ３２、スロットルポジションセンサ３３、エアフロメータ３４、空燃比センサ３５等が用いられている。
【００３２】
クランクポジションセンサ３１はクランクシャフト１７の回転に対応した信号を出力し、アクセルポジションセンサ３２は、運転者によるアクセルペダル２１の踏込み量（アクセル踏込み量）を検出する。スロットルポジションセンサ３３はスロットル開度を検出し、エアフロメータ３４は吸気通路１３を通過する空気の流量を検出する。空燃比センサ３５は、各気筒１１の燃焼室１２から排出される排気の酸素濃度を検出し、その酸素濃度に対応した信号を出力する。
【００３３】
車両には、前記各種信号に基づいて、エンジン１０の各部を制御する電子制御装置３６が搭載されている。電子制御装置３６はマイクロコンピュータを中心として構成されており、中央処理装置（ＣＰＵ）が、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラム、初期データ、制御マップ等に従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。ＣＰＵによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）において一時的に記憶される。
【００３４】
電子制御装置３６が行う制御としては、例えばエンジン１０の燃料噴射制御、点火時期制御、スロットル開度制御等が挙げられる。そのほかにも、吸気バルブ２２のバルブタイミング制御及び最大リフト量制御が行われる。
【００３５】
電子制御装置３６は、例えば燃料噴射制御に際し、混合気を所定の空燃比で燃焼させる場合、エンジン回転速度及びエンジン負荷といったエンジン１０の運転状態に基づき燃料噴射量及び燃料噴射時期をそれぞれ算出する。
【００３６】
ここで、エンジン回転速度は、クランクポジションセンサ３１の検出信号に基づき求められ、エンジン負荷はエンジン１０の吸入空気量に関係するパラメータとエンジン回転速度とに基づき求められる。エンジン１０の吸入空気量に関係するパラメータとしては、例えばエアフロメータ３４の検出信号から求められる吸入空気量、アクセルポジションセンサ３２の検出信号から求められるアクセル踏込み量、スロットルポジションセンサ３３の検出信号から求められるスロットル開度等が用いられる。
【００３７】
また、エンジン１０が暖機完了後の安定した運転状態にある場合、全気筒１１の平均空燃比をその目標値である理論空燃比に的確に合わせ込むための空燃比フィードバック制御を行う。この空燃比フィードバック制御は、空燃比センサ３５によって検出される各気筒１１の空燃比の平均値（平均空燃比）と理論空燃比との偏差が「０」となるように、前記燃料噴射量を補正することによって行われる。
【００３８】
そして、前記のようにして算出した燃料噴射時期になると、補正後の燃料噴射量に対応した時間にわたり燃料噴射弁１４に通電する。この通電により燃料噴射弁１４が開弁し、高圧の燃料が燃焼室１２内へ噴射される。本実施形態では、こういった燃料噴射の少なくとも一部が、ピストン１６が下降する吸気行程で行われる。
【００３９】
また、スロットルバルブ１９の開度制御に際し、電子制御装置３６は、エンジン１０に対する運転者の出力要求を表すアクセル踏込み量が大となるほどスロットルバルブ１９が開き側となるようにアクチュエータ２０を駆動制御する。ここで、スロットル開度が大となるほどエンジン１０の吸入空気量が多くなり、それに応じて燃料噴射量も大とされるため、燃焼室１２に充填される混合気の量が増加してエンジン出力が大となる。そのため、エンジン１０に対する運転者の出力要求に対応したエンジン出力が得られる。
【００４０】
なお、必要とされる吸入空気量が少なくなる機関運転領域、例えばアイドル運転時等のエンジン低負荷領域では、電子制御装置３６はスロットルバルブ１９を開き側で保持する。これは、吸入空気量を必要とされる値に調整するためにスロットルバルブ１９を閉じ側に制御すると、エンジン１０の吸気抵抗が増大してポンピングロスとなり、エンジン１０の燃費改善に悪影響を及ぼすからである。ただし、スロットルバルブ１９の開き側での保持により、吸気抵抗の増大を抑制して燃費の改善を図ることが可能となる反面、スロットルバルブ１９に代えて吸入空気量を調整する手段が別途必要となる。これについては後述する。
【００４１】
また、吸気バルブ２２の最大リフト量制御に際し、電子制御装置３６は、エンジン回転速度、エンジン負荷等に基づき最大リフト量可変機構２７を駆動制御することで、吸気バルブ２２の最大リフト量をエンジン１０の運転状態に適した値に調整する。例えば、エンジン回転速度が一定という条件下では、エンジン負荷が大となるほどエンジン１０の吸入空気量を確保しやすくするために、吸気バルブ２２の最大リフト量を大きくする。これは、エンジン負荷が大となるほどエンジン出力が要求されていることになり、その出力を得るために必要とされる吸入空気量も多くなるからである。
【００４２】
なお、必要とされる吸入空気量が少なくなるエンジン低負荷領域では、吸気バルブ２２の最大リフト量を低リフト領域で可変とする。これは、前述したように、エンジン低負荷領域ではスロットルバルブ１９が開き側で保持されて吸入空気量を調整できなくなることから、吸気バルブ２２のリフトによって吸入空気量を調整しようとするものである。この場合、必要とされる吸入空気量が少ないことから吸気バルブ２２の最大リフト量は極小さい値とされる。
【００４３】
ところで、前述したように燃料噴射の少なくとも一部が吸気行程で行われる本実施形態では、同行程で噴射された燃料は、燃焼室１２内で霧化するほかピストン１６の頂面に液状に付着する。これらの燃料のうち、ピストン１６に付着した燃料は完全に燃焼されず微粒子（ＰＭ）となって燃焼室１２内を浮遊する。このＰＭは、排気行程の後半で吸気バルブ２２が開弁する際等に、既燃ガスとともに燃焼室１２から吸気通路１３に吹き返される。そして、ブローバイガス還元装置によって吸気通路１３へ戻されたブローバイガス中のオイル等に前記の吹き返されたＰＭが付着する。このオイルにＰＭが付着したものがデポジット３７として吸気系、特に吸気バルブ２２の傘部２２ａの背面（吸気ポート１３ａ側の面）、吸気ポート１３ａにおいて燃焼室１２近傍等に堆積する。このデポジット３７は、吸気行程における吸入空気の流通の抵抗となって吸入吸気量に影響を及ぼす。すなわち、デポジットの堆積量が多くなるほど吸入空気量が少なくなる。その結果、空燃比が目標値よりも小さくなる。また、この影響の度合は、吸気バルブ２２の最大リフト量が大きく、必要とされる吸入空気量が多いときには小さいが、最大リフト量が小さく、必要とされる吸入空気量が少ないときに大きい。しかも、デポジット３７の堆積量は気筒１１毎に異なるのが通常である。
【００４４】
一方、実験によると、ＰＭの排出量と燃料噴射時期との間には、図２に示す関係が見られる。すなわち、ＰＭの排出量は燃料噴射時期が進角されると増加し、同噴射時期が遅角されると減少する。これは、進角されると、ピストン１６が高い位置にあるときに燃料が噴射されることから多くの燃料がピストン１６の頂面に付着する。また、遅角されると、ピストン１６が低い位置にあるときに燃料が噴射されることからピストン１６の頂面に付着する燃料が少なくなるためである。ＰＭの排出量とデポジットの堆積量とは略比例関係にある。このことから、デポジットの堆積量は燃料噴射時期の進角により多くなり、遅角により少なくなることがわかる。そこで、本実施形態では、気筒１１毎のデポジットの堆積量を推測し、その堆積量に応じて燃料噴射時期を補正して気筒１１間の堆積量のばらつきを小さくする制御を行うようにしている。
【００４５】
次に、この制御の内容について説明する。図３のフローチャートは、吸気行程での燃料噴射時期を補正するルーチンを示しており、所定の実行条件が成立した場合に実行される。
【００４６】
この実行条件が成立すると、電子制御装置３６は、まずステップ１１０において、後述するステップ１３０の処理（燃料噴射量の補正）が完了しているかどうかを判定する。この判定条件が満たされていない、すなわち燃料噴射量の補正を未だ行っていないと、ステップ１２０において、空燃比センサ３５の検出信号に基づき各気筒１１の実際の空燃比を算出する。
【００４７】
ここで、前述した空燃比フィードバック制御では、全気筒１１の空燃比の平均値（平均空燃比）が理論空燃比となるように燃料噴射量が補正される。従って、噴射時期補正ルーチンが空燃比フィードバック制御中に行われるものであれば、平均空燃比は理論空燃比に近い値となっているはずである。ただし、平均空燃比は全気筒１１の空燃比を平均した値である。そのため、例えばデポジット３７に起因する吸入空気量の減少により、各気筒１１の空燃比が理論空燃比から外れていても平均空燃比は理論空燃比に近い値となり得る。空燃比がデポジット３７から受ける影響の度合は、そのデポジット３７の堆積量に対応している。そこで、ステップ１２０では、気筒１１毎の空燃比を算出し、その算出結果をデポジット３７の堆積量の推測に生かそうとしている。
【００４８】
続いて、ステップ１３０において、全気筒１１の実際の空燃比が所定値となるように、気筒毎に燃料噴射量を補正する。ここで、噴射時期補正ルーチンが前述した空燃比フィードバック制御の実行中に行われる場合には、理論空燃比が所定値とされる。また、噴射時期補正ルーチンが空燃比フィードバック制御の非実行中に行われる場合には、そのときのエンジン１０の運転状況に応じた値が所定値とされる。そして、気筒１１毎に、この所定値に対する実際の空燃比のずれ量（偏差）を求め、このずれ量が「０」となるように燃料噴射量を補正する。この処理を全気筒１１について行う。
【００４９】
すなわち、所定値よりもリーンな気筒１１については、その所定値に対する空燃比のリーン側へのずれ量に対応して燃料噴射量が増量補正される。このときの増量補正量は、上記空燃比のリーン側へのずれ量が大となるほど大きいものとされる。これとは逆に、所定値よりもリッチな気筒１１において、その所定値に対する空燃比のリッチ側へのずれ量に対応して燃料噴射量が減量補正される。このときの減量補正量は、上記空燃比のリッチ側へのずれ量が大となるほど大きいものとされる。このように気筒１１毎に燃料噴射量を補正することにより、全ての気筒１１の空燃比が所定値に近づけられる。そして、この噴射量補正により、各気筒１１でのデポジットの堆積量が多いほど燃料噴射量が減量側に大きく補正される。
【００５０】
そして、補正後の燃料噴射量に対応した時間にわたり燃料噴射弁１４に通電する。この通電により燃料噴射弁１４が開弁し、高圧の燃料が燃焼室１２内へ噴射される。このステップ１３０の処理により全気筒１１の空燃比が同一（所定値）になる。しかし、補正により燃料噴射量が補正前の値と異なった気筒１１では、混合気の燃焼により発生する出力トルクもまた補正前の値と異なってくる。例えば、デポジット３７の堆積量が多く吸入空気量の減少している気筒１１では、それに応じて燃料噴射量が少なくされるため、燃料噴射量の補正前に比べて出力トルクが低下する。ステップ１３０の処理を経た後、この噴射時期補正ルーチンを一旦終了する。
【００５１】
そして、ステップ１３０の処理を行うことで、前述したステップ１１０の判定条件が満たされると、ステップ１４０へ移行し、後述するステップ１５０〜１７０の処理（燃料噴射時期の補正）が完了しているかどうかを判定する。この判定条件が満たされていない、すなわち噴射時期の補正を未だ行っていないと、ステップ１５０において気筒１１毎の出力トルクを算出する。ここで、一般に出力トルクとクランクシャフト１７との間には相関関係が見られる。すなわち、出力トルクの増大に伴いクランクシャフト１７が速く回転するようになり、そのクランクシャフト１７が所定の角度（クランク角）回転するのに要する時間が短くなる。そこで、クランクポジションセンサ３１の検出信号に基づきこの時間を求め、所定の演算によって出力トルクを算出する。なお、前記時間を出力トルクの代用値としてそのまま用いてもよい。
【００５２】
続いて、ステップ１６０において、前記ステップ１５０の気筒１１毎の出力トルクを用いて判定値αを算出する。例えば、全気筒１１の出力トルクの平均値を求め、これを判定値αとしてもよい。そして、気筒１１毎の出力トルクと判定値αとを比較し、その出力トルクが判定値α以下の気筒１１を選定する。選定された気筒１１は、デポジット３７の堆積量が他の気筒１１よりも多く、吸入空気量が少なくなっている気筒１１であるといえる。
【００５３】
次に、ステップ１７０において、前記ステップ１６０で選定した気筒１１の噴射時期を所定量だけ遅角補正する。ここで、前記ステップ１６０における判定値αと気筒１１毎の出力トルクとの偏差を求め、この偏差に応じた値を所定量として用いる。この所定量の算出のために、例えば、予め実験等により、偏差が大きくなるほど所定量が多くなるような関係を求めておき、これをマップとしてメモリに記憶しておく。このマップを参照して偏差に対応する所定量を求め、これを噴射時期の遅角補正に用いる。
【００５４】
そして、遅角補正した燃料噴射時期に基づき、燃料噴射量に対応した時間にわたり燃料噴射弁１４に通電する。この通電により、遅角補正前に比べ、吸気行程でピストン１６が一層下降したときに燃料噴射弁１４が開弁し、高圧の燃料が燃焼室１２内へ噴射されることとなる。そのため、遅角補正された気筒１１については、ピストン１６の頂面に付着する燃料の量が遅角補正前に比べて少なくなる。
【００５５】
前記ステップ１７０の処理を経た後に噴射時期補正ルーチンを一旦終了する。なお、ステップ１７０の処理を経ると、以後はステップ１４０の判定条件が満たされる。この場合には、前述したステップ１５０〜１７０の処理を行うことなく噴射時期補正ルーチンを終了する。
【００５６】
上述した噴射時期補正ルーチンでは、ステップ１２０の処理が空燃比算出手段に相当し、ステップ１３０の処理が噴射量補正手段に相当する。また、ステップ１５０，１６０の処理が推測手段に相当し、ステップ１７０の処理が噴射時期補正手段に相当する。
【００５７】
なお、デポジット３７が吸入空気量に大きく影響を及ぼすほどに堆積するには、ある程度の時間を要する。従って、前述した噴射時期補正ルーチンは頻繁に行われる必要はなく、例えば、日、週、月等、ある程度の時間間隔をもって行われてもよい。また、一定時間毎ではなく、エンジン１０が始動される毎に行われたり、車両が所定距離走行する毎に行われてもよい。
【００５８】
上述した第１実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）筒内噴射式のエンジン１０では、燃料噴射時期が変化すると燃料噴射時のピストン１６の位置（高さ）が異なり、ピストン１６の頂面に付着する燃料の量が変化し、吹き返されるＰＭの量、ひいては堆積するデポジット３７の量が変化する。この点、第１実施形態では、デポジット３７の堆積量を間接的に推測し（ステップ１５０，１６０）、その推測したデポジット３７の堆積量に応じて、各気筒１１の吸気行程における燃料噴射時期を補正している（ステップ１７０）。このため、デポジット３７の堆積量の気筒間ばらつきを小さくすることが可能となる。その結果、堆積量が気筒１１毎に異なることに起因する不具合、例えば失火の発生を解消することができる。
【００５９】
この効果は、必要とされる吸入空気量が少なくなるアイドル運転時等のエンジン低負荷時において、最大リフト量可変機構２７により最大リフト量が極小さい値に調整されているときに、特に有効である。この状況下では、デポジット３７の堆積による吸入空気量の不足分の必要とされる吸入空気量全体に占める割合が大きなものとなり、少しのデポジット３７でも空燃比に大きな影響を及ぼす。このため、デポジット３７の堆積量が気筒１１間でばらついていると、全気筒１１の平均空燃比が所定の値に制御されていても、各気筒１１の空燃比が大きくばらつく。そして、空燃比が極端にリッチ又はリーンである気筒１１では、失火を引き起こすおそれがある。これに対し、前記のように、吸気行程における燃料の噴射時期をデポジット３７の堆積量に応じて補正することにより、デポジット３７の堆積量の気筒間ばらつきを小さくすると、気筒１１間での空燃比のばらつきが小さくなる。そのため、最大リフト量が小さいときには吸入空気量がデポジット３７の影響を受けやすいが、空燃比が極端にリッチ又はリーンになるのを確実に抑制し、失火の発生を効果的に解消することが可能となる。
【００６０】
（２）上記（１）に関連するが、筒内噴射式のエンジン１０では、吸気行程での燃料噴射時期が遅角されると、ピストン１６が低い位置にあるときに燃料が噴射されるため、ピストン１６の頂面に付着する燃料の量が少なくなる。既燃ガスとともに燃焼室１２から吸気通路１３に吹き返されるＰＭの量が減少し、デポジット３７の堆積量が減少する。この点、第１実施形態では、推測される堆積量の多い気筒１１について、燃料噴射時期を遅角するようにしている。このため、堆積量の多い気筒１１については、それ以上デポジット３７が堆積するのを抑制し、堆積量の少ない他の気筒１１との堆積量についての差を少なくし、同堆積量の気筒間ばらつきを確実に小さくすることができる。
【００６１】
（３）吸入空気量がデポジット３７による影響を受けると、それに応じて空燃比が変化する。例えば、デポジット３７の堆積量の増加に伴い吸入空気量が減少するほど空燃比がリッチになる。従って、デポジット３７の堆積量が気筒１１毎に異なると空燃比もまた気筒１１毎に異なる。
【００６２】
この点、第１実施形態では、気筒１１毎の空燃比を算出し、全気筒１１について各空燃比が所定値となるように、各気筒１１の燃料噴射量を補正するようにしている。この際の気筒１１毎の補正量はデポジット３７の堆積量に応じて異なる。
【００６３】
また、前記の補正により燃料噴射量が変化すると、それに伴ってエンジン１０の運転状態も変化する。この補正後の噴射量の燃料噴射に対応して変化する機関情報もまた、デポジット３７の堆積量に応じて異なる。従って、この機関情報に基づきデポジット３７の堆積量を推測することが可能となる。
【００６４】
（４）空燃比を所定値にするために燃料噴射量が減量補正されると、その気筒１１での出力トルクは低下する。これとは逆に、空燃比を所定値にするために燃料噴射量が増量補正されると、その気筒１１での出力トルクは増加する。この点、第１実施形態では、気筒１１毎の出力トルクを機関情報として用いるようにしている。そのため、この出力トルクに基づき気筒１１毎のデポジットの堆積量を推測することが可能である。
【００６５】
（５）気筒毎の出力トルクと判定値αとの偏差に応じて燃料噴射時期の補正量を変更するようにしている（ステップ１７０）。このため、気筒１１毎のデポジット３７の堆積量に応じた補正量によって燃料噴射時期を適切に遅角補正することが可能となる。その結果、予め定めた一定量ずつ燃料噴射時期を遅角補正する場合よりも早期に気筒１１毎の堆積量のばらつきを小さくすることが可能となる。
【００６６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４に基づいて説明する。第２実施形態は、電子制御装置３６による噴射時期補正ルーチンの処理において、デポジット３７の堆積量の推測の結果、その堆積量の少ない気筒１１については燃料噴射時期を進角補正するようにしている。それ以外の点は第１実施形態と同様である。従って、図４において第１実施形態と同様の処理については同一のステップ数を付して詳しい説明を省略する。
【００６７】
噴射時期補正ルーチンにおいて、ステップ１１０〜１５０の処理を順に経た後、前記ステップ１６０に代わるステップ１６５において、前記ステップ１５０の気筒１１毎の出力トルクを用いて判定値βを算出する。例えば、全気筒１１の出力トルクの平均値を求め、これを判定値βとしてもよい。そして、気筒１１毎の出力トルクと判定値βとを比較し、その出力トルクが判定値β以上の気筒１１を選定する。選定された気筒１１は、デポジット３７の堆積量が少なく、必要とする吸入空気量に近い吸入空気量の空気が取り込まれている気筒１１であるといえる。
【００６８】
次に、ステップ１７５において、前記ステップ１６５で選定した気筒１１の燃料噴射時期を所定量だけ進角補正する。ここで、例えば、前記ステップ１６５における判定値βと気筒１１毎の出力トルクとの偏差を求め、この偏差に応じた値を所定量として用いてもよい。そして、進角補正した燃料噴射時期に基づき、燃料噴射量に対応した時間にわたり燃料噴射弁１４に通電する。この通電により、進角補正前に比べ、吸気行程でピストン１６が比較的高い箇所に位置しているときに燃料噴射弁１４が開弁し、高圧の燃料が燃焼室１２内へ噴射されることとなる。そのため、進角補正された気筒１１については、ピストン１６の頂面に付着する燃料の量が進角補正しない場合に比べて多くなる。
【００６９】
前記ステップ１７５の処理を経た後に噴射時期補正ルーチンを一旦終了する。なお、ステップ１７５の処理を経ると、以後はステップ１４０の判定条件が満たされる。この場合には、前述したステップ１５０〜１７５の処理を行うことなく噴射時期補正ルーチンを終了する。
【００７０】
上述した噴射時期補正ルーチンでは、ステップ１５０，１６５の処理が推測手段に相当し、ステップ１７５の処理が噴射時期補正手段に相当する。
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した（１），（３），（４）に加え、次の（６），（７）の効果が得られる。なお、（６）は前述した（２）の効果に対応し、（７）は前述した（５）の効果に対応するものである。
【００７１】
（６）筒内噴射式のエンジン１０では、吸気行程での燃料噴射時期が進角されると、ピストン１６が高い位置にあるときに燃料が噴射されるため、ピストン１６の頂面に付着する燃料の量が多くなる。既燃ガスとともに燃焼室１２から吸気通路１３に吹き返されるＰＭの量が増大し、デポジット３７の堆積量が増加する。この点、第１実施形態では、推測される堆積量の少ない気筒１１について、燃料噴射時期を進角補正するようにしている。このため、堆積量の少ない気筒１１については、デポジット３７の堆積を促進し、堆積量の多い他の気筒１１との堆積量についての差を少なくし、同堆積量の気筒間ばらつきを小さくすることができる。
【００７２】
（７）気筒毎の出力トルクと判定値βとの偏差に応じて燃料噴射時期の補正量を変更するようにしている（ステップ１７５）。このため、気筒１１毎のデポジット３７の堆積量に応じた補正量によって燃料噴射時期を適切に進角補正することが可能となる。その結果、予め定めた一定量ずつ燃料噴射時期を進角補正する場合に比べ、より早期に気筒１１毎の堆積量のばらつきを小さくすることが可能となる。
【００７３】
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・燃料噴射量を補正すると、その補正量に応じて気筒１１毎の出力トルクも変化する。このことから、ステップ１５０，１６０，１６５において、各気筒１１の出力トルクに代えて、ステップ１３０で補正した気筒１１毎の噴射量を用いてもよい。このようにしても、第１及び第２実施形態と同様にしてデポジット３７の堆積量を推測することが可能である。
【００７４】
・第１実施形態における判定値α（ステップ１６０）として、全気筒１１の出力トルクのうち最も小さな値を除く他の値を設定してもよい。例えば、最も大きな値を判定値αとしてもよく、この場合、デポジット３７の堆積量が最も少なくデポジット３７の吸入空気量に及ぼす影響の最も小さな気筒については、噴射時期が遅角補正されず、それ以外の気筒１１については遅角補正される。なお、遅角補正の対象となる気筒１１の数は、判定値αの大きさに応じて異なってくる。
【００７５】
このことは、第２実施形態における判定値β（ステップ１６５）についても同様である。すなわち、全気筒１１の出力トルクのうち最も大きな値を除く他の値を判定値βとして設定してもよい。例えば、最も小さな値を判定値βとしてもよく、この場合、デポジット３７の堆積量が最も多くデポジット３７の吸入空気量に及ぼす影響の最も大きな気筒１１については、噴射時期が進角補正されず、それ以外の気筒１１については進角補正される。なお、進角補正の対象となる気筒１１の数は、判定値βの大きさに応じて異なってくる。
【００７６】
・第１実施形態において噴射時期の遅角補正に用いる所定量、及び第２実施形態において噴射時期の進角補正に用いる所定量をそれぞれ一定の値としてもよい。
【００７７】
・図３及び図４の噴射時期補正ルーチンにおいて、ステップ１３０での燃料噴射量の補正によって出力トルクの気筒間ばらつきが許容範囲を超える場合には、そのばらつきを小さくするための処理、例えば点火時期の補正等を別途行ってもよい。
【００７８】
・第１実施形態と第２実施形態とを組合わせてもよい。すなわち、出力トルクが判定値α以下の気筒１１については噴射時期を遅角補正し、かつ判定値β（＞α）以上の気筒１１については噴射時期を進角補正してもよい。このようにすると、より早期に堆積量の気筒間ばらつきを小さくすることが可能となる。
【００７９】
・最大リフト量可変機構としては、前述したもの以外にも、カムシャフトのカムを軸方向にプロフィールが変化する三次元カムとし、このカム軸をアクチュエータにより軸方向に変位させることにより、最大リフト量を機関運転状態に応じて変化させるようにしたものを用いてもよい。
【００８０】
・本発明は、最大リフト量可変機構を備えない筒内噴射式内燃機関にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した第１実施形態における筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の構成を示す略図。
【図２】燃料噴射時期とＰＭの排出量との関係を示す特性図。
【図３】燃料噴射時期を補正する手順を示すフローチャート。
【図４】本発明を具体化した第２実施形態において燃料噴射時期を補正する手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０…エンジン、１１…気筒、２２…吸気バルブ、２７…最大リフト量可変機構、３６…電子制御装置（推測手段、噴射時期補正手段、空燃比算出手段、噴射量補正手段）、３７…デポジット、α，β…判定値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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