(57)【要約】【課題】排気系部品の過熱を防止する必要のある際に、燃費を悪化させることなく排気ガスの温度を低下させることのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタと吸気通路中に燃料を噴射する吸気通路噴射インジェクタとを備えた内燃機関に適用される燃料噴射制御装置において、排気系部品の温度が所定温度以上となると判断されたときには、そうでないときに比して、筒内噴射インジェクタからの燃料の噴射量に対する吸気通路噴射インジェクタからの燃料の噴射量の比率を増加させるように噴射形態の設定を変更する噴射形態変更手段を備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタと吸気通路中に燃料を噴射する吸気通路噴射インジェクタとを備えた内燃機関に適用される燃料噴射制御装置であって、
排気系部品の温度が所定温度以上となると判断されたときには、そうでないときに比して、前記筒内噴射インジェクタからの燃料の噴射量に対する前記吸気通路噴射インジェクタからの燃料の噴射量の比率を増加させるように噴射形態の設定状況を変更する噴射形態変更手段
を備えた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】
気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタと吸気通路中に燃料を噴射する吸気通路噴射インジェクタとを備えた内燃機関に適用される燃料噴射制御装置であって、
前記筒内噴射インジェクタからのみ燃料噴射が行われている状態で排気系部品の温度が所定温度以上となると判断されたときには、前記筒内噴射インジェクタからの燃料の噴射分を前記吸気通路噴射インジェクタから噴射させるように噴射形態を変更する噴射形態変更手段
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記噴射形態変更手段により変更される噴射形態の設定状況と機関運転状況とに基づいて前記排気系部品の温度を推定する温度推定手段を更に備える
請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記温度推定手段は、
前記噴射形態変更手段による変更前の噴射形態に対応して機関運転状況に基づき前記排気系部品の温度を推定する第１の温度推定手段と、
前記噴射形態変更手段による変更後の噴射形態に対応して機関運転状況に基づき前記排気系部品の温度を推定する第２の温度推定手段と、
を備え、
前記噴射形態変更手段による前記第１の温度推定手段から前記第２の温度推定手段へ切替えて前記排気系部品の温度の推定を行う
請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記温度推定手段によって推定された前記排気系部品の温度に基づき、前記排気系部品が過昇温となるか否かの判定を行うとともに、過昇温となる旨の判定がなされたときに燃料噴射量の増量を行う燃料増量実行手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記燃料増量実行手段による増量分の燃料噴射を前記筒内噴射インジェクタから行う請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記噴射形態変更手段による噴射形態の変更後には、前記燃料増量実行手段による燃料噴射の増量量を、該噴射形態の変更前に比して減量させる請求項５又は６に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記噴射形態変更手段による噴射形態の変更後には、前記排気系部品の過昇温を抑制すべく行われる燃料噴射増量に際してその燃料噴射の増量量を、該噴射形態の変更前に比して低減させる請求項１〜４のいずれか１項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、内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、筒内直接燃料噴射によりガソリン混合比を薄くしたリーンバーン（希薄燃焼）で、吸気ポート噴射よりも燃費を改善したものが提案されている。さらに、特許文献１に記載のエンジンのように、気筒内に燃料を噴射供給する筒内噴射用インジェクタと、吸気ポートに燃料を噴射供給する吸気ポート噴射用インジェクタとの双方のインジェクタを備えている内燃機関が提案されている。
【０００３】
この筒内直接燃料噴射によれば、上記のような燃費の改善にも効果的であるが、その一方で、吸気ポート噴射よりも筒内噴射の方がエンジンの最大出力性能を高めることもできる。ポート噴射では気筒内に吸入されるガスは空気と燃料との混合気であるが、筒内噴射では気筒内に吸入されるガスはすべて空気であり燃料はそれとは別に追加されるため筒内の酸素量を多くできる。さらに、筒内噴射では、燃料の気化がすべて気筒内で行われるため、吸気ポート噴射に比して筒内の混合気の温度を下げることができる。混合気の温度が低下すると、筒内の密度は高くなるため、一定容積の気筒内に充填可能な酸素の量を増やすことができる。よって、筒内噴射の方が、スロットルバルブの全開時により多くの酸素を確保し、より多くの燃料を燃焼させることができるため、吸気ポート噴射に比して最高出力性能を高くすることができる。したがって、出力性能が要求される高負荷時には、筒内噴射によって燃料噴射することが効率的であるため、吸気ポート噴射と組み合わせた内燃機関も提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２０８３７（請求項１、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、後者の場合、高負荷時に筒内噴射を実行し続けると排気系部品が過熱してしまうという虞があった。
即ち、多量の燃料が噴射される高負荷運転時には、燃料噴射量が多いことや筒内に導入される空気量も多く、さらに圧縮行程中の筒内では圧力も高いことから燃料が気化しにくい。また、着火するまでの気化時間も短いことからすべての噴射燃料を気化させることが困難になる。加えて燃料と空気の混合も不十分となり易く、その結果燃焼が緩慢となる。そのため、排気行程まで燃焼が継続したり排気系で燃焼しやすくなるため、排気ガス温度が上昇する。排気ガス温度の上昇に伴い、排気浄化用触媒等が劣化したり溶損したりする虞が発生する。
【０００５】
その際、燃料噴射量を増量して（いわゆるＯＴ増量）排気ガス温度を低下させる技術が知られているが、増量した燃料によって燃料消費率（燃費）が悪化したり、排気ガスが汚染されるという問題があった。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気系部品の過熱を防止する必要のある際に、燃費を悪化させることなく排気ガスの温度を低下させることのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタと吸気通路中に燃料を噴射する吸気通路噴射インジェクタとを備えた内燃機関に適用される燃料噴射制御装置であって、排気系部品の温度が所定温度以上となると判断されたときには、そうでないときに比して、前記筒内噴射インジェクタからの燃料の噴射量に対する前記吸気通路噴射インジェクタからの燃料の噴射量の比率を増加させるように噴射形態の設定状況を変更する噴射形態変更手段を備えたことを要旨とする。
【０００８】
上記構成では、排気系部品の温度が所定温度以上となると判断されたときには、筒内インジェクタからの噴射量に対する吸気ポートインジェクタからの燃料の噴射量の比率を増加させるように噴射形態が変更される。よって、吸気ポート噴射では燃焼が緩慢になりにくいため、筒内噴射に比して排気ガス温度の上昇を抑えることができる。また、排気系部品の温度上昇を抑えるために、燃焼に供される以上の燃料を供給するＯＴ増量と比べて、燃費を向上させることができる。
【０００９】
請求項２に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタと吸気通路中に燃料を噴射する吸気通路噴射インジェクタとを備えた内燃機関に適用される燃料噴射制御装置であって、前記筒内噴射インジェクタからのみ燃料噴射が行われている状態で排気系部品の温度が所定温度以上となると判断されたときには、前記筒内噴射インジェクタからの燃料の噴射分を前記吸気通路噴射インジェクタから噴射させるように噴射形態を変更する噴射形態変更手段を備えたことを要旨とする。
【００１０】
上記構成では、高負荷運転時等に出力性能が優る筒内噴射を実行している際に、排気系部品の温度が上昇してきて所定温度以上となると判断されたときに、はじめて筒内噴射から排気系部品が温度上昇しにくい吸気ポート噴射に切替える。よって、運転時の出力性能を最大限利用できるとともに、排気系部品の温度上昇を抑制することができる。
【００１１】
請求項３に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、前記噴射形態変更手段により変更される噴射形態の設定状況と機関運転状況とに基づいて前記排気系部品の温度を推定する温度推定手段を更に備えることを要旨とする。
【００１２】
上記構成では、噴射形態変更手段によって変更される噴射形態の設定状況と機関運転状況とに対応した排気系部品の温度を推定により求めることができる。
請求項４に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記温度推定手段は、前記噴射形態変更手段による変更前の噴射形態に対応して機関運転状況に基づき前記排気系部品の温度を推定する第１の温度推定手段と、前記噴射形態変更手段による変更後の噴射形態に対応して機関運転状況に基づき前記排気系部品の温度を推定する第２の温度推定手段と、を備え、前記噴射形態変更手段による前記第１の温度推定手段から前記第２の温度推定手段へ切替えて前記排気系部品の温度の推定を行うことを要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、噴射形態変更手段による変更前の噴射形態および機関運転状況に基づく排気系部品の温度推定は第１の温度推定手段によって行われ、変更後の噴射形態および機関運転状況に基づく排気系部品の温度推定は第２の温度推定手段によって行うことができる。
【００１４】
請求項５に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求項３又は４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記温度推定手段によって推定された前記排気系部品の温度に基づき、前記排気系部品が過昇温となるか否かの判定を行うとともに、過昇温となる旨の判定がなされたときに燃料噴射量の増量を行う燃料増量実行手段を更に備えることを要旨とする。
【００１５】
上記構成では、推定された排気系部品の温度が過昇温となる旨の判定がなされたときに、はじめて燃料噴射量の増量を行う。よって、燃料増量による燃費の悪化を最小限に抑えることができる。
【００１６】
請求項６に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料増量実行手段による増量分の燃料噴射を前記筒内噴射インジェクタから行うことを要旨とする。
【００１７】
上記構成では、増量分の燃料噴射を筒内噴射インジェクタによって行う。増量分の燃料はほとんど燃焼に供されることがないため、増量分の燃料噴射により燃焼の緩慢化を招くことはなく、気筒内に直接噴射された燃料の気化潜熱による冷却効果のみを享受できる。よって、吸気ポート噴射による燃料増量と比べて、より効果的に排気ガス温度を低下させることができる。
【００１８】
請求項７に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求項５又は６に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記噴射形態変更手段による噴射形態の変更後には、前記燃料増量実行手段による燃料噴射の増量量を、該噴射形態の変更前に比して減量させることを要旨とする。
【００１９】
上記構成によれば、噴射形態変更手段によって噴射形態が変更された後の燃料噴射の増量量は、噴射形態が変更される前の増量量より減量となるように制御を行う。噴射形態変更手段によって噴射形態が変更されると、変更前と比べて排気系部品の温度はある程度下がるため、燃料噴射の増量量も変更前と比して少量で良い。よって、燃費の向上を図ることができる。
【００２０】
請求項８に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記噴射形態変更手段による噴射形態の変更後には、前記排気系部品の過昇温を抑制すべく行われる燃料噴射増量に際してその燃料噴射の増量量を、該噴射形態の変更前に比して低減させることを要旨とする。
【００２１】
上記構成によれば、噴射形態変更手段によって噴射形態が変更された後の燃料噴射の増量量は、噴射形態が変更される前の増量量と比して低減させるように制御を行う。よって、請求項７に対して上記にも述べたように、噴射形態が変更されると、一旦排気系部品の温度が下がるので、燃料噴射の増量量は変更前と比して少量で良い。よって、上記の制御を行うことにより、無駄な増量を防ぎ、燃費の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、排気系部品の過熱を防止する必要のある際に、燃費を悪化させることなく排気ガスの温度を低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１の実施形態）
以下、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の第１の実施形態について、図１〜３を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１は本実施形態に係る燃料噴射制御装置１の概略構成を示すブロック図である。図１に示されるように、燃料噴射制御装置１が適用される内燃機関は、４サイクルの筒内噴射式内燃機関１１（以下、単に「内燃機関」ともいう。）を中心として構成されている。内燃機関１１は、気筒１２内にピストン１３を備え、ピストン１３は内燃機関１１の出力軸であるクランクシャフト１５にコンロッド１４を介して連結されている。そのコンロッド１４によって、ピストン１３の往復運動がクランクシャフト１５の回転に置換されるようになっている。
【００２５】
気筒１２内において、ピストン１３の上方には、燃焼室１６が区画形成されている。燃焼室１６には、筒内噴射用インジェクタ（以下、単に「筒内インジェクタ」ともいう。）１７が取り付けられている。筒内インジェクタ１７には、図示しない周知の燃料供給機構を通じて所定の高圧の燃料が供給されている。そして、筒内インジェクタ１７の開弁駆動により、燃料が燃焼室１６内に噴射供給されるようになっている。
【００２６】
また、燃焼室１６には、燃料と空気とからなる混合気に対して点火を行う点火プラグ１８が取り付けられている。点火プラグ１８による混合気への点火タイミングは、点火プラグ１８の上方に設けられるイグナイタ１９によって調整される。
【００２７】
さらに、燃焼室１６には、吸気通路２０および排気通路２１が連通されており、吸気通路２０の吸気側寄りにはサージタンク２３が備えられ、排気通路２１の排気側寄りには触媒２４が備えられている。そして、燃焼室１６と吸気通路２０との連通部分である吸気ポート２０ａには、吸気ポート２０ａ内に燃料を噴射する吸気ポート噴射用インジェクタ（以下、単に「吸気ポートインジェクタ」ともいう。）２２が取り付けられている。吸気ポートインジェクタ２２には、図示しない周知の燃料供給機構を通じて所定の高圧の燃料が供給されている。そして、吸気ポートインジェクタ２２の開弁駆動により、燃料が吸気ポート２０ａ内に噴射供給されるようになっている。
【００２８】
一方、この燃料噴射制御装置１には、機関運転状況を検出するためのセンサとして、クランクシャフト１５の回転位相（クランク角）および機関回転速度を検出するためのクランクセンサ３１やアクセルペダル（図示略）の踏み込み量を検出するためのアクセルセンサ３２が設けられている。さらに、排気ガス温度を検出するための排気温センサ３３、吸入空気量ＧＡを検出するためのエアフローメータ３４等が設けられている。
【００２９】
また、この装置には、電子制御装置（ＥＣＵ）３０が備えられている。電子制御装置３０はデジタルコンピュータからなり、双方向バス３５によって相互に接続されたＣＰＵ（中央処理装置）３６、ＲＯＭ３７、ＲＡＭ３８、入力ポート３９および出力ポート４０を備えている。よって、電子制御装置３０は、上記各センサから取り込まれた出力信号に基づいて、そのときどきにおける機関運転状態を演算し、その演算結果に基づいて筒内インジェクタ１７や吸気ポートインジェクタ２２、点火プラグ１８（イグナイタ１９）等の駆動を制御する。
【００３０】
また、電子制御装置３０は、上記演算される機関運転状況に応じて筒内インジェクタ１７による燃料噴射（以下、単に「筒内噴射」ともいう。）と吸気ポートインジェクタ２２による燃料噴射（以下、単に「吸気ポート噴射」ともいう。）の分担比率を変更する。例えば、低負荷運転時には、電子制御装置３０は基本的に吸気ポートインジェクタ２２を開弁駆動して、燃料を内燃機関１１の吸気行程中に吸気ポート２０ａ内に噴射させる。一方、高出力が要求される高負荷運転時には、電子制御装置３０は筒内インジェクタ１７を開弁駆動して、燃料を内燃機関１１の圧縮行程中に燃焼室１６内に噴射させる。更に、本実施形態では、筒内インジェクタ１７と吸気ポートインジェクタ２２の両方を開弁して燃焼室への噴射と吸気ポートへの噴射が併せて行われるようにもなっている。
【００３１】
また、上述のＣＰＵ３６は、後述する各ステップに係る筒内噴射と吸気ポート噴射の分担比率を変更する噴射形態変更手段と、排気系部品の温度を推定する温度推定手段、燃料噴射量の増量を行う燃料増量実行手段とを兼ねるものである。
【００３２】
図２は、本実施形態における燃料噴射制御装置１の制御についての処理手順を示す図である。
図２に示されるように、この一連の処理ではまず、内燃機関１１が高負荷で運転されているか否かが判断される（ステップ１０１、以下「ステップ」を「Ｓ」と略す。）。そして、高負荷で運転されていると判断された場合には（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、筒内インジェクタ１７の駆動が制御されて燃焼室１６内への噴射が実行されるとともに、吸気ポートインジェクタ２２の駆動が制御されて吸気ポート２０ａへの噴射を禁止する（Ｓ１０２）。次に、噴射形態が判定される（Ｓ１０３）。具体的には、筒内インジェクタ１７と吸気ポートインジェクタ２２の燃料噴射量の分担比率が判定される。高負荷で運転されており、筒内噴射が実行されている場合には、ここで判定される分担比率は、筒内噴射：吸気ポート噴射＝１０：０となる。最初の段階で高負荷で運転されていないと判断された時（Ｓ１０１：ＮＯ）にも、同様に噴射形態が判定される（Ｓ１０３）。次に、判定された所定の分担率に対応したマップを読み出し排気系部品の温度が推定される（Ｓ１０４）。
【００３３】
続いて、その推定された排気系部品の温度が過昇温となるか否かが判断される（Ｓ１０５）。過昇温とはならないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）には、過昇温より低く設定された所定温度以上となるか否かの判断（Ｓ１０６）へと進む。所定温度は、排気系部品の温度が徐々に上昇していく際、過昇温まではいかないが、過昇温となる虞があるかどうかの判断のしきい値として予め設定されている。続いて、推定された排気系部品の推定温度が所定温度以上であると判断されると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、噴射形態が変更される（Ｓ１０７）。具体的には、筒内インジェクタ１７と吸気ポートインジェクタ２２の燃料噴射量の分担比率が、筒内インジェクタ１７からの燃料の噴射量に対する吸気ポートインジェクタ２２からの燃料の噴射量の比率を増加させるように噴射形態が変更される。次に、変更後の燃料噴射量の分担比率である噴射形態が判定される（Ｓ１０３）。そして、先程と同様に、変更後の分担比率（Ｓ１０３で判定された噴射形態）に対応したマップを読み出し、再び排気系部品の温度が推定される（Ｓ１０４）。その後、過昇温となるか否かが判断され（Ｓ１０５）、過昇温とはならないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）には、上記と同様の処理の流れとなり、随時燃料噴射量の分担比率が変更されて（Ｓ１０７）、その都度変更後の分担比率による排気系部品の温度が推定される（Ｓ１０４）。また、所定温度以上とならないと判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）は、本処理は一旦終了される。
【００３４】
このように、噴射形態判定（燃料噴射量の分担比率判定）（Ｓ１０３）から噴射形態変更（Ｓ１０７）までの処理は、推定温度が過昇温となると判断されるまで繰り返し行われる。具体的には、最初の分担比率が筒内噴射：吸気ポート噴射＝９：１であったものが、例えば筒内噴射：吸気ポート噴射＝５：５の比率に変更される（Ｓ１０７）。そして、その分担比率でもまだ所定温度以上となる場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）には、さらに吸気ポート噴射の分担比率を増加させ、例えば筒内噴射：吸気ポート噴射＝７：３の比率に変更される（Ｓ１０７）。このように、吸気ポート噴射の分担比率を所定量増加させていく制御を行う。
【００３５】
一方、推定された排気系部品の温度が過昇温となると判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）には、排気系部品の過熱を防止するための燃料増量が実行される（Ｓ１０８）。
つまり、まずは筒内噴射から吸気ポート噴射へ徐々に切り替えていき、温度上昇が進み過昇温となるようであれば、初めて燃料増量（ＯＴ増量）が実行されるという流れである。また、この一連の処理が繰り返し行われる中で、燃料増量実行（Ｓ１０８）が複数回実行されるような場合には、実行される燃料増量量を前回の燃料の増量量に比して減量させるよう制御するものである。
【００３６】
なお、図２における各ステップのうち、Ｓ１０７の手順を実行するＣＰＵ３６が噴射形態変更手段に対応し、Ｓ１０８の手順を実行するＣＰＵ３６が燃料増量実行手段に対応する。
【００３７】
次に、排気系部品の温度推定（Ｓ１０４）について詳しく説明する。エンジン回転速度ＮＥはクランクセンサ３１の出力信号からＣＰＵ３６により演算される。また、内燃機関１１の負荷ＧＮ（ｇ／ｒｅｖ）はエアフローメータ３４により検出される吸入空気量ＧＡをエンジン回転速度ＮＥで割り算して求められる（ＧＮ＝ＧＡ／ＮＥ）。内燃機関１１の運転中、電子制御装置３０は、エンジン回転速度ＮＥや負荷ＧＮを算出し、判定された分担比率と併せて予め記憶されたマップを参照して、排気系部品の温度を推定する。本実施形態では、加重平均処理、いわゆるなまし処理にて推定温度Ｔを求めている。すなわち、下式により、推定温度Ｔ［℃］が求められる。
【００３８】
推定温度Ｔ［℃］＝（１−［時定数（マップ値）］）×［前回値］＋［時定数］×（［定常温度（マップ値）］−［前回の推定値］）
又は
推定温度Ｔ［℃］＝［前回値］＋［時定数（マップ値）］×［定常温度（マップ値）］                                
ある運転条件（エンジン回転速度ＮＥ、負荷ＧＮ、噴射形態（燃料噴射における筒内噴射と吸気ポート噴射の分担比率））を一定に保ちながら運転し続けると、推定温度Ｔはある一定の温度に落ち着く。この定常運転時の温度の収束値が定常温度である。
【００３９】
また、時定数とは、収束するまでの推定温度の変化度合を数値化したものである。その値は０から１までの値を取り、温度変化が速やかに進む運転条件ではその値は１に近い値に設定され、温度変化が緩やかな運転条件ではその値は０に近い値に設定される。
【００４０】
図３は、上記の定常温度を求めるためのマップを示している。（ａ）は噴射燃料の分担比率が筒内噴射：吸気ポート＝１０：０の場合、（ｂ）は筒内噴射：吸気ポート＝０：１０の場合をそれぞれ示している。電子制御装置３０のＲＯＭ３７には、実験等で求められる運転条件の組み合わせ毎の定常温度や時定数がマップとしてあらかじめ記憶されている。推定温度算出の際には、これらの定常温度マップ（図３）および時定数マップを読み出して演算されている。
【００４１】
一般に、単位時間当たりの燃焼による発熱量が多くなる高負荷・高回転速度の時ほど、推定温度は高くなる。また、高負荷運転領域では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、エンジン回転速度ＮＥおよび負荷ＧＮが同じでも、吸気ポート噴射に比べて筒内噴射の方が推定温度が高くなる。つまり、排気系部品の温度上昇を抑える必要がある際には、筒内噴射よりもできるだけ吸気ポート噴射とした方が温度が上がりにくく効果的であるといえる。
【００４２】
なお、時定数に関しては図示を省略したが、図３に示す定常温度と同様のマップを用いて時定数を求めている。
以上説明した本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
【００４３】
（１）本実施形態では、噴射形態を判定した後、所定温度以上となると判断されると、まず噴射形態変更手段としてのＣＰＵ３６（Ｓ１０７）により、筒内インジェクタ１７からの噴射量に対する吸気ポートインジェクタ２２からの燃料の噴射量の比率を増加させるように噴射形態が変更される。上述したように、筒内噴射では、筒内に導入される空気量も多く、圧縮行程中の筒内では圧力も高いため燃料が気化しにくく、また、着火するまでの気化時間も短いことからすべての噴射燃料を気化させることが困難になる。よって、空気と燃料の混合が不十分となり易く、燃焼が悪化して緩慢となり、排気ガス温度の上昇を招き易い。
【００４４】
この点、吸気ポート噴射によれば吸気ポートから気筒内に移動する間にも燃料と空気との混合が進むため、燃焼が緩慢になりにくく筒内噴射に比して排気ガス温度の上昇を抑えることができる。通常、排気ガス温度の上昇を抑え触媒床温の過昇温を防止する際には、燃焼に供される以上の燃料を供給する燃料増量（いわゆるＯＴ増量）が行われるのが主流である。これと比べ、本実施形態では、いきなり燃料増量を実行するのではなく、まず筒内噴射から排気ガス温度が上昇しにくい吸気ポート噴射へ徐々に切替える。このため、この段階である程度の温度上昇が防げれば、燃料増量をしなくてすみ、燃費の向上や、排気ガスの黒煙化の防止につながる。
【００４５】
（２）さらに、本実施形態によれば、高負荷運転時には、出力性能が優る筒内噴射を積極的に行うとともに、排気系部品の温度上昇を抑える必要がある時には、温度上昇しにくい吸気ポート噴射の比率を徐々に増加させる制御を行う。よって、機関運転時の出力性能を最大限効率的に利用することができるとともに、排気系部品の温度上昇を抑制できるという効果がある。
【００４６】
（３）また、吸気ポート噴射の分担比率を徐々に増加させることにより、吸入空気と燃料との混合状態が良好となり、燃焼速度が速く燃焼エネルギの仕事（出力トルク）への変換効率が上昇する。このため、燃料増量せずに排気ガスの温度を低下させることができ、触媒の劣化を防止するとともに、排気ガスに含まれるＣＯやＨＣ、ＮＯＸといった有害物質の発生や黒煙の発生を低減することができる。
【００４７】
（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施形態について、図４、図５を参照しつつ上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、本実施形態における燃料噴射制御装置の機械構成は、第１の実施形態と同様であり、その制御方法のみが異なるものであるため、その制御方法のみを図示し、その機械構成は図示及び説明を省略する。
【００４８】
図４は、本実施形態における燃料噴射の制御についての処理手順を示す図である。この処理が実行されるにあたっては、基本的に吸気ポートインジェクタ２２によって燃料噴射が行われているものとする。図４に示されるように、この一連の処理ではまず、内燃機関１１が高負荷で運転されているか否かが判断される（Ｓ２０１）。そして、高負荷で運転されていると判断された場合には（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、筒内インジェクタ１７の駆動が制御されて燃焼室１６内への噴射が実行されるとともに、吸気ポートインジェクタ２２の駆動が制御されて吸気ポート２０ａへの噴射を禁止する（Ｓ２０２）。高負荷時には、吸気ポート噴射ではなく筒内噴射を実行してより強い出力性能を出すためである。次に、燃料噴射量の分担比率が筒内噴射：吸気ポート噴射＝１０：０に対応したマップ（定常温度については図３（ａ））を読み出し排気系部品の温度が推定される（Ｓ２０３）。続いて、その推定された排気系部品の温度が所定温度以上となるか否かが判断される（Ｓ２０４）。所定温度以上にはならないと判断された場合（Ｓ２０４：ＮＯ）には、本処理は一旦終了される。
【００４９】
推定温度が所定温度以上となると判断された場合には（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、筒内噴射から吸気ポート噴射へ完全に切替える形態変更の制御を行い、筒内インジェクタ１７の駆動が制御されて燃焼室１６内への噴射が禁止されるとともに、吸気ポートインジェクタ２２の駆動が制御されて吸気ポート２０ａへの噴射を実行する（Ｓ２０５）。つまり、燃料噴射の分担比率は、筒内噴射：吸気ポート噴射＝０：１０となる。次に、図５に示すルーチンＡへ進み、筒内噴射：吸気ポート噴射＝０：１０の分担比率に対応したマップ（図３（ｂ））を読み出し、再び排気系部品の温度が推定される（Ｓ２０６）。その後、排気系部品の温度が過昇温となるか否かが判断され（Ｓ２０７）、過昇温とはならないと判断された場合（Ｓ２０７：ＮＯ）には、本処理は一旦終了される。また、過昇温となると判断された場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）には、筒内インジェクタ１７の駆動が制御されて、燃料増量を実行する（（Ｓ２０８）。ここで、本処理は一旦終了される。なお、はじめの段階で、高負荷で運転されているか否かの判断において高負荷で運転されていないと判断された場合には（Ｓ２０１：ＮＯ）、ルーチンＡへ進み、筒内噴射：吸気ポート噴射＝０：１０の分担比率に対応したマップ（図３（ｂ））を読み出し排気系部品の温度が推定され（Ｓ２０６）、以後上記と同様の処理を行う。
【００５０】
なお、各ステップのうち、図４におけるＳ２０５の手順を実行するＣＰＵ３６が噴射形態変更手段に対応し、Ｓ２０３の手順を実行するＣＰＵ３６が第１の温度推定手段に対応する。さらに、図５におけるＳ２０６の手順を実行するＣＰＵ３６が第２の温度推定手段に対応し、Ｓ２０８の手順を実行するＣＰＵ３６が燃料増量実行手段に対応する。
【００５１】
以上説明した本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施形態では、過昇温となると判断された場合の燃料増量を筒内噴射により行っている（Ｓ２０８）。ここでは、燃焼に供される燃料が吸気ポート噴射によってまかなわれているという状況であり増量分の燃料はほとんど燃焼に供されることはないため、増量分の噴射を筒内噴射で行っても燃焼の緩慢化を招くことはなく、気筒１２内に直接噴射された燃料の気化潜熱による冷却効果のみを享受できる。よって、燃料増量を筒内噴射で実行することにより、吸気ポート噴射で実行するよりも、より効率的に排気ガス温度を低下させることができる。
【００５２】
なお、各実施例において示したフローチャート（図２、図４、図５）は、本発明の具体例としての一例を示したにすぎず、各ステップの順序や構成をなんら限定するものではない。よって、他のステップを新たに付加したり、一部のステップを削除した構成とすることもできる。
【００５３】
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態（別例）に変更しても良い。
・本実施形態における吸気噴射は、燃焼室１６と吸気通路２０との連通部分である吸気ポート２０ａに設けられる吸気ポートインジェクタ２２によるものとしたが、これに代えて、図１に示すサージタンク２３に設けられるインジェクタによる噴射として構成しても良い。また、コールドスタートインジェクタによるものとしても良い。
【００５４】
・本実施形態における排気系部品の温度推定では、あらかじめ記憶されたマップから定常温度と時定数を読み出して排気系部品の温度を推定するものとしたが、これに代えて、マップを使用しない関数式による推定や、さらに、推定を行わない排気温センサ３３からの検出による実測値としても良い。
【００５５】
・本実施形態では、エアフローメータ３４を備えたものについて説明し、負荷の検出に利用する構成としたが、吸気管内に設けた圧力センサにより吸入空気量を測定するものとしても良い。
【００５６】
・また、負荷ＧＮの検出方法として、アクセルペダルの踏み込み量または燃料噴射量に基づいて機関の負荷ＧＮを検出することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態の燃料噴射制御装置の処理手順を示すフローチャート。
【図３】定常温度を求めるためのマップの説明図であって、（ａ）は分担比率が筒内噴射：吸気ポート＝１０：０の場合を示す図、（ｂ）は筒内噴射：吸気ポート＝０：１０の場合を示す図。
【図４】第２の実施形態の燃料噴射制御装置の処理手順を示すフローチャート。
【図５】図４のフローチャートに続く処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５８】
１…燃料噴射制御装置、１１…筒内噴射式内燃機関（内燃機関）、１２…気筒、１６…燃焼室、１７…筒内噴射用インジェクタ（筒内インジェクタ）、２０…吸気通路、２２…吸気ポート噴射用インジェクタ（吸気ポートインジェクタ）、２４…触媒、３０…電子制御装置（ＥＣＵ）、３６…ＣＰＵ（噴射形態変更手段、温度推定手段（第１の温度推定手段、第２の温度推定手段）、燃料増量実行手段）、３７…ＲＯＭ、３８…ＲＡＭ。
【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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