(57)【要約】【課題】  筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備えた内燃機関において、エミッションやドライバビリティの悪化を抑制し得る内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】  筒内噴射用インジェクタ１１と吸気通路噴射用インジェクタ１２とを備え、運転状態に応じて所定の分担率で燃料噴射するようにした内燃機関において、筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタの少なくとも一方に対するインジェクタ特性学習が完了する迄は、両インジェクタの中いずれか一方のみのインジェクタから燃料噴射するようにした。ここで、いずれか一方のみのインジェクタは、所定の運転状態において分担率が大きい方のインジェクタであることが好ましい。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備え、運転状態に応じて所定の分担率で燃料噴射するようにした内燃機関において、
前記筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタの少なくとも一方に対するインジェクタ特性学習が完了する迄は、両インジェクタの中いずれか一方のみのインジェクタから燃料噴射するようにし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】
前記いずれか一方のみのインジェクタは、所定の運転状態において分担率が大きい方のインジェクタであ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、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、より詳しくは、筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタとを備え、運転状態に応じて所定の分担率で燃料噴射するようにした内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタと吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタとを備え、機関の運転状態に応じてこれらのインジェクタを切替え使用することにより、例えば低負荷運転領域での成層燃焼と高負荷運転領域での均質燃焼を実現させたり、運転状態に応じて所定の分担率で燃料噴射するようにして、燃費特性や出力特性の改善を図った、いわゆるデュアル噴射型の内燃機関が知られている。
【０００３】
また、内燃機関では種々の運転条件に対応して出力特性や排気特性、さらにはドライバビリティ等の各種性能を適正化させるために、機関に供給される混合気の空燃比を運転条件に合う目標空燃比にフィードバック補正制御することが行なわれている。ところで、このような空燃比のフィードバック補正制御をデュアル噴射型の内燃機関で行なうようにした場合には、その機関に搭載された複数のインジェクタのバラツキ（個体差）をも含めて補正していることになる。従って、ある特定の運転領域で記憶された学習値を用いて複数のインジェクタからの燃料噴射量を補正しても、学習を行なった運転領域で用いられたインジェクタと、その学習値を用いて燃料噴射量を補正する場合のインジェクタとが異なるときには、搭載された複数のインジェクタの個体差により、噴射量の補正精度が低下する。そこで、特許文献１には、かかる不具合に対処すべく、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備えた内燃機関において、各インジェクタの使用状態に対応する複数の学習領域を設定し、各学習領域のそれぞれにおいて学習した学習値を用いて、各学習領域に対応する運転状態時に燃料噴射量を補正するようにした技術が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１８５２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる特許文献１に記載の技術は、各学習領域のそれぞれにおいて学習した学習値を用いて、各学習領域に対応する運転状態時に燃料噴射量を補正するようにしており、学習が完了した時点では有効であるものの、両インジェクタの学習が完了していない状況では、いずれのインジェクタからの燃料噴射量に起因して空燃比の変動が生じたかを把握するのは困難である。従って、新車段階からの使用が間もなく、このようなインジェクタの個体差ないしは特性についての学習が完了していない状況下において、例えば、両インジェクタから所定の分担率で噴射が行なわれるような運転状態に対応させて空燃比フィードバック補正制御を実行しても、逆に、空燃比のさらなる変動が生じたりする可能性があり、エミッションやドライバビリティの悪化を招くおそれがあるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備えた内燃機関において、エミッションやドライバビリティの悪化を抑制し得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本発明の一形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備え、運転状態に応じて所定の分担率で燃料噴射するようにした内燃機関において、前記筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタの少なくとも一方に対するインジェクタ特性学習が完了する迄は、両インジェクタの中いずれか一方のみのインジェクタから燃料噴射するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記いずれか一方のみのインジェクタは、所定の運転状態において分担率が大きい方のインジェクタであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備えて、運転状態に応じて所定の分担率で燃料噴射するようにした内燃機関において、前記筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタの少なくとも一方に対するインジェクタ特性学習が完了する迄は、両インジェクタの中いずれか一方のみのインジェクタから燃料噴射が行なわれる。従って、学習が完了していない状況では、両インジェクタの中いずれか一方のみのインジェクタからの燃料噴射が行なわれるので、制御誤差の発生の程度が軽減されエミッションやドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００１０】
また、前記いずれか一方のみのインジェクタが、所定の運転状態において分担率が大きい方のインジェクタである形態によれば、誤差の影響を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１２】
まず、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の概略構成が示されている図１を参照するに、機関１は４つの気筒１ａを備えている。各気筒１ａはそれぞれ対応する吸気枝管２を介して共通のサージタンク３に接続されている。サージタンク３は吸気ダクト４を介してエアフローメータ４ａに接続され、エアフローメータ４ａはエアクリーナ５に接続されている。吸気ダクト４内にはステップモータ６によって駆動されるスロットル弁７が配置されている。このスロットル弁７はアクセルペダル１０の踏み込みにほぼ連動して吸気ダクト４を開閉する。一方、各気筒１ａは共通の排気マニホルド８に連結され、この排気マニホルド８は三元触媒コンバータ９に連結されている。
【００１３】
各気筒１ａには、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１と吸気ポートまたは吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２とがそれぞれ取付けられている。これらインジェクタ１１、１２は電子制御ユニット３０の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各筒内噴射用インジェクタ１１は共通の燃料分配管１３に接続されており、この燃料分配管１３は燃料分配管１３に向けて流通可能な逆止弁１４を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５に接続されている。
【００１４】
図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５の吐出側はスピル電磁弁１５ａを介して高圧燃料ポンプ１５の吸入側に連結されており、このスピル電磁弁１５ａの開度が小さいとき程、高圧燃料ポンプ１５から燃料分配管１３内に供給される燃料量が増大され、スピル電磁弁１５ａが全開にされると、高圧燃料ポンプ１５から燃料分配管１３への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、スピル電磁弁１５ａは電子制御ユニット３０の出力信号に基づいて制御される。
【００１５】
一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２は共通の燃料分配管１６に接続されており、燃料分配管１６および高圧燃料ポンプ１５は共通の燃料圧レギュレータ１７を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８は燃料フィルタ１９を介して燃料タンク２０に接続されている。燃料圧レギュレータ１７は低圧燃料ポンプ１８から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８から吐出された燃料の一部を燃料タンク２０に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。さらに、図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５と燃料圧レギュレータ１７との間には流通弁２１が設けられている。この流通弁２１は通常開弁されており、この流通弁２１が閉弁されると低圧燃料ポンプ１８から高圧燃料ポンプ１５への燃料供給が停止される。なお、この流通弁２１の開閉は電子制御ユニット３０の出力信号に基づいて制御される。
【００１６】
また、電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１を介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備している。エアフローメータ４ａは吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４ａの出力電圧はＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。機関１には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８が取付けられ、この水温センサ３８の出力電圧はＡＤ変換器３９を介して入力ポート３５に入力される。
【００１７】
燃料分配管１３には燃料分配管１３内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４０が取付けられ、この燃料圧センサ４０の出力電圧はＡＤ変換器４１を介して入力ポート３５に入力される。触媒９上流の排気マニホルド８には燃焼ガスの空燃比に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２が取付けられ、この空燃比センサ４２の出力電圧はＡＤ変換器４３を介して入力ポート３５に入力される。アクセルペダル１０はその踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４に接続され、アクセル開度センサ４４の出力電圧はＡＤ変換器４５を介して入力ポート３５に入力される。また、入力ポート３５には機関回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサ４６が接続されている。電子制御ユニット３０のＲＯＭ３２には、上述のエアフローメータ４ａやアクセル開度センサ４４および回転数センサ４６により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や分担率および機関冷却水温に基づく補正値等が予めマップ化されて記憶されている。
【００１８】
さらに、図２には気筒１ａの側断面図が示されている。図２を参照するに、６１はシリンダブロック、６２は頂面上に凹部６２ａが形成されたピストン、６３はシリンダブロック６１上に固締されたシリンダヘッド、６４はピストン６２とシリンダヘッド６３間に形成された燃焼室、６５は吸気バルブ、６６は排気バルブ、６７は吸気ポート、６８は排気ポート、６９は点火プラグをそれぞれ示している。吸気ポート６７は燃焼室６４内に流入した空気がシリンダ軸線周りの旋回流を発生するように形成されている。凹部６２ａは筒内噴射用インジェクタ１１側に位置するピストン６２の周縁部からピストン６２中央部に向かって延び、また点火プラグ６９の下方において上方に延びるように形成されている。
【００１９】
また、吸気バルブ６５および排気バルブ６６は、それぞれ、吸気バルブ駆動機構７０および排気バルブ駆動機構７１に連係されている。吸気バルブ駆動機構７０および排気バルブ駆動機構７１は、励磁電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して、それぞれ、吸気バルブ６５と排気バルブ６６とを進退駆動する電磁駆動機構から構成され、電子制御ユニット３０の信号に基づき、開閉のタイミングおよびリフト量が任意に制御可能に構成されている。従って、例えば電子制御ユニット３０からの信号に基づいて吸気バルブ駆動機構７０および／または排気バルブ駆動機構７１が作動されると、吸気バルブ６５および／または吸気バルブ６５の開閉時期、延いては開期間が長く或いは短く可変制御されることになる。
【００２０】
ここで、電子制御ユニット３０の出力ポート３６は対応する駆動回路４７を介して、ステップモータ６、各筒内噴射用インジェクタ１１、各吸気通路噴射用インジェクタ１２、スピル電磁弁１５ａ、流通弁２１、吸気バルブ駆動機構７０および排気バルブ駆動機構７１に接続されている。
【００２１】
次に、上記電子制御ユニット３０により実行される各種制御のうち、空燃比フィードバック制御を含む燃料噴射制御の一部として実行されるインジェクタの選択ルーチンについて、以下、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２２】
このルーチンは、例えばクランク角度が所定角度進む毎に実行される。まず、このインジェクタの選択ルーチンにおけるステップＳ３０１では、電子制御ユニット３０に運転状態を示す各種パラメータが入力される。このパラメータとしては、水温センサ３８からの検出値であるエンジン１の冷却水温、回転数センサ４６からの算出値である回転数、およびエアフローメータ４ａやアクセル開度センサ４４により得られる機関負荷率等が挙げられる。そして、次のステップＳ３０２において、上記ステップＳ３０１にて入力された運転状態を示すパラメータの回転数および負荷率に基づき、運転状態に対応した筒内噴射比率Ｘがマップから、または演算により算出される。本実施の形態におけるエンジン１では、例えば、図４に示すような運転領域ないしは条件に対応して、筒内噴射用インジェクタ１１と吸気通路噴射用インジェクタ１２とによる噴射の分担率が定められている。図４において、「直噴１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１からのみ噴射が行なわれる領域（Ｘ＝１００）であることを意味し、「直噴０〜２０％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１からの噴射が０〜２０％の領域（Ｘ＝０〜２０）であることを意味している。例えば、「直噴４０％」の領域では、筒内噴射用インジェクタ１１からの噴射が４０％、吸気通路噴射用インジェクタ１２からの噴射が６０％行なわれ、両者の分担率は４０：６０となる。
【００２３】
次に、ステップＳ３０３において、後で説明する、筒内噴射用インジェクタ１１または吸気通路噴射用インジェクタ１２に対するインジェクタ特性学習が完了しているか否かの判断が行われる。いずれのインジェクタについても完了していない、すなわち「Ｎｏ」の場合にはステップＳ３０６に進み、両インジェクタからの噴射制御を許可する旨のフラグ「exdualinjex」がオフにセットされる。一方、筒内噴射用インジェクタ１１または吸気通路噴射用インジェクタ１２の少なくともいずれか一方に対するインジェクタ特性学習が完了している、すなわち「Ｙｅｓ」の場合には、ステップＳ３０４に進んで、上述の両インジェクタからの噴射制御を許可する旨のフラグ「exdualinjex」をオンにセットした後、ステップＳ３０５において、ステップＳ３０２において求められていた筒内噴射比率Ｘのまま、筒内噴射用インジェクタ１１および吸気通路噴射用インジェクタ１２からそれぞれ分担率に対応した所定の燃料量の噴射が実行される。
【００２４】
なお、上述のステップＳ３０６における両インジェクタからの噴射制御を許可する旨のフラグ「exdualinjex」がオフにセットされた後のステップＳ３０７においては、ステップＳ３０２において求められていた筒内噴射比率Ｘに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１からの噴射比率（図３には、筒内ＩＮＪ比率と表示されている）が吸気通路噴射用インジェクタ１２からの噴射比率（図３には、ポートＩＮＪ比率と表示されている）よりも大きいか否かが判断される。そこで、「Ｙｅｓ」の場合は、ステップＳ３０８に進み、分担率にかかわらず、筒内噴射用インジェクタ１１から比率１００％での噴射が実行される。一方、吸気通路噴射用インジェクタ１２からの噴射比率が筒内噴射用インジェクタ１１からの噴射比率よりも大きい、すなわち、「Ｎｏ」の場合には、ステップＳ３０９に進み、同様に分担率にかかわらず、吸気通路噴射用インジェクタ１２から比率１００％での噴射が実行される。
【００２５】
ここで、上述の筒内噴射用インジェクタ１１または吸気通路噴射用インジェクタ１２に対するインジェクタ特性学習が完了しているか否かの判断の前提となる空燃比フィードバック及び学習制御ルーチンにつき、図５のフローチャートを参照して説明する。図５の制御ルーチンは、所定時間毎（又は所定回転毎）に実行される。まず、ステップＳ５０１では、所定の空燃比フィードバック制御領域か否かが判定される。具体的には、例えば、均質ストイキ燃焼時であり、また全開領域ではないことを条件とする。空燃比フィードバック制御領域でないときは本ルーチンを終了し（このとき空熱比フィードバック補正係数γは前回値に保持される）、成立時にのみステップＳ５０２以降へ進む。
【００２６】
そこで、ステップＳ５０２では、空燃比センサ４２の出力に基づき空燃比がリッチまたはリーンかが判定される。空燃比がリッチの場合は、ステップＳ５０３へ進んで空燃比フィードバック補正係数γを前回値に対し所定の積分分Ｉ減少させ、逆に、空燃比がリーンの場合は、ステップＳ５０４へ進んで空燃比フィードバック補正係数γを前回値に対し所定の積分分Ｉ増大させる。尚、リッチ・リーンの反転時には、空燃比フィードバック補正係数γを前回値に対し所定の比例分Ｐ（>>Ｉ）増減するが、説明を簡略化するために図示は省略されている。
【００２７】
次に、ステップＳ５０５では、空燃比フィードバック補正係数γの平均値γaveが算出される。具体的には、例えば、リッチ→リーンの反転時の空燃比フィードバック補正係数の最新の記憶値γ１と、リーン→リッチの反転時の空燃比フィードバック補正係数の最新の記憶値γ２とから、平均値γave＝（γ１＋γ２）／２が算出される。そして、次のステップＳ５０６では、空燃比フィードバック補正係数の平均値γaveの基準値（１）からの偏差Δγ＝γave−１が算出される。
【００２８】
そして、ステップＳ５０７では、次式のごとく、現在のインジェクタ特性学習値Ｌγに上記偏差Δγの所定割合Ｇ（Ｇは学習ゲインで、０＜Ｇ＜１）が加算されて、新たなインジェクタ特性学習値Ｌγが算出される。
Ｌγ＝Ｌγ＋Δγ×Ｇ
【００２９】
そして、ステップＳ５０８に進み、学習回数のカウンタを１だけカウントアップし、学習回数カウント値「ｎ」を算出する。さらに、ステップＳ５０９に進み、この学習回数カウント値「ｎ」が所定回数（例えば、３０回）以上であるか否かが判断される。学習回数カウント値「ｎ」が所定回数を超えたとき、すなわち「Ｙｅｓ」のときはステップＳ５１０に進み、インジェクタ特性の学習値が更新される。詳しくは、上述のステップＳ５０７で算出された学習値「Ｌγ」が、学習成果が反映されたインジェクタ特性学習反映値とされるのである。そして、ステップＳ５１１において、インジェクタ特性学習完了フラグＦがオン（＝１）にセットされる。一方、所定回数を超えないとき、すなわち「Ｎｏ」のときは、学習精度が充分でないとしてステップＳ５１２に進み、インジェクタ特性の学習値の更新が禁止される。そして、ステップＳ５１３において、インジェクタ特性学習完了フラグＦがオフ（＝０）にセットされる。
【００３０】
従って、前述した図３のフローチャートのステップＳ３０３における、筒内噴射用インジェクタ１１または吸気通路噴射用インジェクタ１２に対するインジェクタ特性学習が完了しているか否かの判断は、上記インジェクタ特性学習完了フラグＦがオンまたはオフであるかにより行うことができる。なお、本実施の形態では、筒内噴射用インジェクタ１１または吸気通路噴射用インジェクタ１２のいずれにおいてもインジェクタ特性学習が完了されていないときには、そのいずれかのインジェクタから１００％燃料が噴射されて学習が行なわれることになる。そこで、一旦、一方のインジェクタに対する特性学習が完了すれば、その後、筒内噴射用インジェクタ１１および吸気通路噴射用インジェクタ１２の両者から所定の分担率で燃料が噴射されて運転されても、一方のインジェクタに対する特性学習値は既知であるから、他方のインジェクタに対する特性学習も速やかに行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るデュアル噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置の概略構成図を示す模式図である。
【図２】図１に示す機関の側断面図である。
【図３】本発明の実施形態における制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明が適用されるエンジンの燃料噴射分担率の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるインジェクタ特性の学習ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１１    筒内噴射用インジェクタ
１２    吸気通路噴射用インジェクタ
３０    電子制御ユニット
４２    空燃比センサ
４４    アクセル開度センサ
４６    回転数センサ
【図１】
2005307756.tif 000003
【図２】
2005307756.tif 000004
【図３】
2005307756.tif 000005
【図４】
2005307756.tif 000006
【図５】
2005307756.tif 000007