(57)【要約】【課題】均質燃焼領域で筒内噴射とポート噴射とを併用する場合にトルクを向上させること。【解決手段】この内燃機関の制御装置１０は、内燃機関が均質燃焼領域で運転されるか否かを判定する燃焼判定部２１と、内燃機関が均質燃焼領域で運転される場合であり、かつ前記内燃機関の機関回転数が所定の回転数範囲である場合には、ポート噴射弁と筒内噴射弁との両方から燃料を噴射させる噴射条件であると判定する噴射判定部２２と、両噴射弁から燃料を噴射させる噴射条件と判定された場合、機関回転数が低回転の範囲では筒内噴射弁による燃料噴射時期を吸気下死点側とし、機関回転数が高回転の範囲では筒内噴射弁による燃料噴射時期を吸気上死点側として、前記筒内噴射弁から燃料を噴射させる筒内噴射時期決定部２３とを含んで構成される。【選択図】        図６
2005133663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備える内燃機関を制御するものであり、
前記内燃機関が均質燃焼領域で運転されるか否かを判定する燃焼判定部と、
前記内燃機関が均質燃焼領域で運転される場合であり、かつ前記内燃機関の機関回転数が所定の回転数範囲である場合には、前記ポート噴射弁と前記筒内噴射弁との両方から燃料を噴射させる噴射条件であると判定する噴射判定部と、
前記噴射条件と判定された場合、前記所定の回転数範囲における機関回転数が低回転の範囲では筒内噴射弁による燃料噴射時期を吸気下死点側とし、前記所定の範囲における機関回転数が高回転の範囲では筒内噴射弁による燃料噴射時期を吸気上死点側として、前記筒内噴射弁から燃料を噴射させる筒内噴射時期決定部と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
吸気上死点側における前記筒内噴射弁の燃料噴射による前記内燃機関のトルクピークが、吸気下死点側における前記筒内噴射弁の燃料噴射による前記内燃機関のトルクピークを上回る機関回転数以上の機関回転数である場合に、前記ポート噴射弁と前記筒内噴射弁との両方から燃料を噴射させる噴射条件であると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記筒内噴射時期決定部は、
前記所定の回転数範囲において、機関回転数が大きくなるにしたがって、前記筒内噴射弁による燃料噴射時期を前記内燃機関の吸気上死点側に進角させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記筒内噴射時期決定部は、
前記所定の回転数範囲において、前記低回転の範囲と前記高回転の範囲との中間の回転数範囲の場合には、前記内燃機関の吸気上死点側と吸気下死点側とで前記筒内噴射弁に燃料を噴射させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の吸気上死点側と吸気下死点側とでの前記筒内噴射弁による燃料噴射割合を、機関回転数に応じて変化させる噴射割合決定部をさらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記噴射割合決定部は、
さらに前記ポート噴射弁と前記筒内噴射弁との噴射割合を、前記機関回転数又は前記内燃機関の負荷に応じて変化させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備える内燃機関を制御するにあたり、
前記内燃機関が均質燃焼領域で運転されるか否かを判定する手順と、
前記内燃機関が均質燃焼領域で運転され、かつ前記内燃機関の機関回転数が所定の回転数範囲である場合には、前記ポート噴射弁と前記筒内噴射弁との両方から燃料を噴射させる噴射条件であると判定する手順と、
前記所定の回転数範囲における機関回転数が低回転の範囲では筒内噴射弁による燃料噴射時期を吸気下死点側に決定し、前記所定の範囲における機関回転数が高回転の範囲では筒内噴射弁による燃料噴射時期を吸気上死点側に決定する手順と、
を含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項８】
前記所定の回転数範囲において、前記低回転の範囲と前記高回転の範囲との中間の回転
数範囲である場合には、前記内燃機関の吸気上死点側と吸気下死点側とで前記筒内噴射弁に燃料を噴射させることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項９】
さらに前記ポート噴射弁と前記筒内噴射弁との噴射割合を、前記機関回転数又は前記内燃機関の負荷に応じて変化させることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備える内燃機関の制御に関するものであり、さらに詳しくは、均質燃焼領域においてトルクを向上させることのできる内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒内に直接燃料を噴射して点火する、いわゆる直噴の内燃機関は、圧縮行程中に直接燃料を噴射して、点火プラグ付近に燃料噴霧をとどめて着火しやすい混合気を形成し、その周りの空気層と分離、すなわち成層化する。この状態で点火プラグ付近の混合気に点火して燃焼させ、いわゆる成層燃焼の下で運転することで、超希薄燃焼運転を実現できる。これにより、内燃機関の燃費を向上させるとともに、ＣＯ2の排出量を低減させることができる。
【０００３】
また、直噴の内燃機関は、吸入行程中に気筒内へ直接燃料を噴射して気筒内へ燃料を拡散させ、均質の混合気を形成して燃焼させる、いわゆる均質燃焼の下で運転することができる。均質燃焼領域では、吸入行程中に気筒内へ直接噴射した燃料の気化熱によって吸入空気をより冷却できるので、充填効率を高めることができる。これにより、直噴の内燃機関の均質燃焼領域における運転では高出力を得ることもできる。このような利点から、近年、直噴の火花点火式内燃機関が注目されており、実用化されている。
【０００４】
直噴の内燃機関が均質燃焼で運転される場合には、特に高出力、あるいは高負荷時において供給される燃料の量が多くなるので、燃料の気化が間に合わず、均質燃焼の不良を招き、トルクを低下させる場合がある。かかる問題点を解決するため、特許文献１には、気筒内へ直接燃料を噴射する主燃料噴射弁と、吸気ポートへ燃料を噴射する副燃料噴射弁とを備え、それぞれの燃料噴射量の分担率を、エンジンの運転状態に基づいて可変に設定するエンジンの燃料噴射制御技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２０８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１には、主燃料噴射弁の燃料噴射量と副燃料噴射弁の燃料噴射量との分担率は開示されている。しかし、単に前記分担率を可変とするだけでは、均質燃焼を良好に維持することはできず、内燃機関のトルクを向上させるには改善の余地がある。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、均質燃焼領域で筒内噴射とポート噴射とを併用する場合における内燃機関のトルクを向上させることができる内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法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】
本発明者らは、上述の目的を達成するために鋭意研究した結果、筒内噴射による燃料噴射時期に着目し、内燃機関の機関回転数と筒内噴射時期とは、均質燃焼領域における内燃機関のトルクに影響を与えることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備える内燃機関を制御するものであり、前記内燃機関が均質燃焼領域で運転されるか否かを判定する燃焼判定部と、前記内燃機関が均質燃焼領域で運転される場合であり、かつ前記内燃機関の機関回転数が所定の回転数範囲である場合には、前記ポート噴射弁と前記筒内噴射弁との両方
から燃料を噴射させる噴射条件であると判定する噴射判定部と、前記噴射条件と判定された場合、前記所定の回転数範囲における機関回転数が低回転の範囲では筒内噴射弁による燃料噴射時期を吸気下死点側とし、前記所定の範囲における機関回転数が高回転の範囲では筒内噴射弁による燃料噴射時期を吸気上死点側として、前記筒内噴射弁から燃料を噴射させる筒内噴射時期決定部と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の制御装置は、均質燃焼領域でポート噴射弁と筒内噴射弁との両方を用いて燃料を噴射する場合、機関回転数の低い範囲では筒内噴射弁の燃料噴射時期を吸気下死点側とし、機関回転数の高い範囲では吸気上死点側となるように制御する。これにより、機関回転数の低い範囲では空気冷却の利用により、機関回転数の高い範囲では燃料と空気との混合促進により、トルクの向上を図ることができる。その結果、均質燃焼領域で筒内噴射とポート噴射とを併用する場合における内燃機関のトルクを向上させることができる。
【００１０】
また、次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置において、吸気上死点側における前記筒内噴射弁の燃料噴射による前記内燃機関のトルクピークが、吸気下死点側における前記筒内噴射弁の燃料噴射による前記内燃機関のトルクピークを上回る機関回転数以上の機関回転数である場合に、前記ポート噴射弁と前記筒内噴射弁との両方から燃料を噴射させる噴射条件であると判定することを特徴とする。
【００１１】
この内燃機関の制御装置は、吸気上死点側の筒内噴射を続けた場合におけるトルクピークが吸気下死点側の筒内噴射を続けた場合におけるトルクピーク以上になる機関回転数で、筒内噴射に加えてポート噴射を追加するように制御する。これにより、筒内噴射による空気冷却効果とポート噴射による燃料と空気との混合促進効果とを両立させて、均質燃焼領域でのトルクを向上させることができる。
【００１２】
また、次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置において、
前記筒内噴射時期決定部は、前記所定の回転数範囲において、機関回転数が大きくなるにしたがって、前記筒内噴射弁による燃料噴射時期を前記内燃機関の吸気上死点側に進角させることを特徴とする。
【００１３】
このように、機関回転数の上昇にともない、筒内噴射弁の燃料噴射時期を吸気上死点側へ移行させるように制御することにより、機関回転数が高い範囲においても燃料と空気との混合をより促進させることができる。これにより、均質燃焼領域で筒内噴射とポート噴射とを併用する場合における内燃機関のトルクを向上させることができる。
【００１４】
また、次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置において、前記筒内噴射時期決定部は、前記所定の回転数範囲において、前記低回転の範囲と前記高回転の範囲との中間の回転数範囲の場合には、前記内燃機関の吸気上死点側と吸気下死点側とで前記筒内噴射弁に燃料を噴射させることを特徴とする。
【００１５】
このように制御することにより、筒内噴射とポート噴射とを併用する機関回転数の範囲内における中回転の範囲で、内燃機関のトルクを向上させることができるとともに、筒内噴射弁の燃料噴射時期を切り替える際に発生するトルク変動を滑らかにすることができる。
【００１６】
また、次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の吸気上死点側と吸気下死点側とでの前記筒内噴射弁による燃料噴射割合を、前記筒内噴射弁による燃料噴射割合を、機関回転数に応じて変化させる噴射割合決定部をさらに有することを特徴とする。
【００１７】
このように制御することにより、機関回転数の上昇とともに吸気下死点側における筒内噴射弁の燃料噴射量を減少させ、吸気上死点側における筒内噴射弁の燃料噴射量を増加させて気筒内へ燃料を噴射させることができる。その結果、筒内噴射時期の切り替えに起因する内燃機関のトルク変動をより滑らかにできる。また、吸気上死点側と吸気下死点側とで筒内噴射する場合における機関回転数の範囲において、空気冷却と燃料と空気との混合との最適なバランスを維持しながら気筒内へ燃料を噴射することができるので、トルクの向上を図ることができる。
【００１８】
また、次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置において、前記噴射割合決定部は、さらに前記ポート噴射弁と前記筒内噴射弁との噴射割合を、前記機関回転数又は前記内燃機関の負荷に応じて変化させることを特徴とする。
【００１９】
このような構成により、機関回転数が大きくなる、あるいは内燃機関の負荷が増加するにしたがって、ポート噴射弁による燃料噴射割合を増加させるように制御することができる。これにより、機関回転数増加等とともに、ポート噴射弁による燃料と空気との混合をより促進することができるので、筒内噴射とポート噴射とを併用する場合において、内燃機関のトルクを大きくすることができる。
【００２０】
また、次の本発明に係る内燃機関の制御方法は、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備える内燃機関を制御するにあたり、前記内燃機関が均質燃焼領域で運転されるか否かを判定する手順と、前記内燃機関が均質燃焼領域で運転され、かつ前記内燃機関の機関回転数が所定の回転数範囲である場合には、前記ポート噴射弁と前記筒内噴射弁との両方から燃料を噴射させる噴射条件であると判定する手順と、前記所定の回転数範囲における機関回転数が低回転の範囲では筒内噴射弁による燃料噴射時期を吸気下死点側に決定し、前記所定の範囲における機関回転数が高回転の範囲では筒内噴射弁による燃料噴射時期を吸気上死点側に決定する手順と、を含むことを特徴とする。
【００２１】
この内燃機関の制御方法は、均質燃焼領域でポート噴射弁と筒内噴射弁との両方を用いて燃料を噴射する場合、機関回転数の低い範囲では筒内噴射弁の燃料噴射時期を吸気下死点側とし、機関回転数の高い範囲では吸気上死点側とする。これにより、機関回転数の低い範囲では空気冷却の利用により、機関回転数の高い範囲では燃料と空気との混合促進により、トルクの向上を図ることができる。その結果、均質燃焼領域で筒内噴射とポート噴射とを併用する場合における内燃機関のトルクを向上させることができる。
【００２２】
また、次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御方法において、前記所定の回転数範囲において、前記低回転の範囲と前記高回転の範囲との中間の回転数範囲である場合には、前記内燃機関の吸気上死点側と吸気下死点側とで前記筒内噴射弁に燃料を噴射させることを特徴とする。
【００２３】
このような構成により、筒内噴射とポート噴射とを併用する機関回転数の範囲内における中回転の範囲で、内燃機関のトルクを向上させることができるとともに、筒内噴射弁の燃料噴射時期を切り替える際に発生するトルク変動を滑らかにすることができる。
【００２４】
また、次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御方法において、
さらに前記ポート噴射弁と前記筒内噴射弁との噴射割合を、前記機関回転数又は前記内燃機関の負荷に応じて変化させることを特徴とする。
【００２５】
このようにすれば、機関回転数が大きくなる、あるいは内燃機関の負荷増加とともに、ポート噴射弁による燃料噴射割合を増加させることができる。これにより、機関回転数の
増加等とともに、燃料と空気との混合をより促進することができるので、筒内噴射とポート噴射とを併用する場合において、内燃機関のトルクを大きくすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明に係る内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法によれば、均質燃焼領域で筒内噴射とポート噴射とを併用する場合における内燃機関のトルクを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、本発明はレシプロ式の内燃機関に対して好適に適用でき、特に乗用車やバス、あるいはトラック等の車両に搭載される内燃機関に対して好ましい。
【実施例】
【００２８】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁とをそれぞれ備える内燃機関の制御に用いられるものである。そして、この実施例の本発明に係る内燃機関の制御装置及び制御方法は、次の点に特徴がある。すなわち、均質燃焼領域で運転する場合において、ポート噴射弁と筒内噴射弁との両方から燃料を噴射させるか否かを機関回転数に応じて判定する。そして、ポート噴射弁と筒内噴射弁との両方から燃料を噴射させる機関回転数の範囲においては、機関回転数が低回転のときには筒内噴射の時期を吸気下死点側とし、機関回転数が高回転のときには筒内噴射の時期を吸気上死点側とする。
【００２９】
図１は、本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置により内燃機関を制御する場合の一例を示す概念図である。内燃機関の制御装置１０の制御対象である内燃機関１は、ガソリンを燃料としたレシプロ式の内燃機関であり、吸気通路４内に燃料Ｆを噴射するポート噴射弁２と、気筒１ｓ内に燃料Ｆを噴射する筒内噴射弁３とを備える。そして、ポート噴射弁２と筒内噴射弁３とによって、内燃機関１へ燃料Ｆを供給する。
【００３０】
吸気通路４から気筒１ｓ内に導入される空気は、ポート噴射弁２又は筒内噴射弁３から噴射される燃料Ｆと混合気を形成し、この混合気が点火プラグ７で着火されて燃焼する。混合気の燃焼圧力はピストン５に伝えられ、ピストン５を往復運動させる。ピストン５の往復運動はクランク軸６で回転運動に変換されて、内燃機関１の出力として取り出される。クランク軸６にはクランク角センサ４１が取り付けられており、クランク角センサ４１の出力をＥＣＵ（Engine Control Unit）３０が取得して、ポート噴射弁２や筒内噴射弁３が燃料Ｆを噴射する時期を制御するために使用する。
【００３１】
ＥＣＵ３０は、クランク角センサ４１、アクセルセンサ４２、エアフローセンサ４３、その他の各種センサ類からの出力を取得して、内燃機関１の運転を制御する。また、この実施例において、本発明に係る内燃機関の制御装置１０はＥＣＵ３０に接続されており、本発明に係る内燃機関の制御方法を実現するにあたって、ＥＣＵ３０が備える内燃機関１の制御機能を利用できるように構成されている。
【００３２】
筒内噴射弁３は、内燃機関１の気筒１ｓ内へ直接燃料Ｆを噴射することができる。すなわち、内燃機関１は、いわゆる直噴の内燃機関であり、成層燃焼領域及び均質燃焼領域の両方で運転することができる。ここで、均質燃焼領域において内燃機関１の性能を向上させるためには、空気と燃料との混合を均質にすること、及びより多くの空気（酸素）を気筒１ｓ内へ導入することが必要となる。
【００３３】
筒内噴射弁３により直接気筒１ｓ内へ燃料を噴射すると、燃料と空気との混合は劣るが、気筒１ｓ内の空気を効率的に冷却でき、内燃機関１の吸入空気量を増加させて体積効率を向上させることができる。このため、燃料と空気との混合時間に余裕のある低回転領域においては、均質混合と空気冷却との効果により筒内噴射の性能が優れる。一方、燃料と空気とが混合する時間に余裕のない高回転領域において、筒内噴射弁３により直接気筒１ｓ内へ燃料Ｆを噴射した場合は、燃料と空気との混合が不十分になりやすい。その結果、内燃機関１のトルクが低下する。
【００３４】
図２は、気筒内に直接燃料を噴射する場合における燃料噴射時期とトルクとの関係を示す説明図である。気筒１ｓ内への燃料噴射時期は、点火上死点を０度（ＣＡ）としたときのピストン位置で表し、ピストン位置はクランク角ＣＡで表される。ここで、（ＣＡ）は、クランク角で表示していることを意味する（以下同様）。また、気筒１ｓ内への燃料噴射時期は、ＢＴＤＣ（Before Top Death Center：上死点前）で表す。なお、このＢＴＤＣでいう「上死点」は、点火上死点である。図３−１は、吸気上死点近傍において気筒内へ燃料を噴射した状態を示す説明図である。また、図３−２は、吸気下死点近傍において気筒内へ燃料を噴射した状態を示す説明図である。
【００３５】
図２では、吸気上死点近傍（ＢＴＤＣ３００度（ＣＡ）付近）と吸気下死点近傍（ＢＴＤＣ２００度（ＣＡ）付近）とにおいて、内燃機関１の気筒１ｓ内へ燃料を噴射した場合のトルク値を、機関回転数ＮＥをパラメータとして表している。吸気上死点近傍においては、機関回転数ＮＥの上昇とともに、内燃機関１の発生するトルクは大きくなる。これは、機関回転数ＮＥが大きい場合、図３−１に示すように、吸気上死点近傍から燃料Ｆの噴射を開始することにより燃料と空気とを十分に混合できるので、内燃機関１のトルクを大きくできるからである。すなわち、筒内噴射をする場合、機関回転数ＮＥが大きい領域においては、内燃機関１のトルク向上に対して燃料と空気との混合が支配的になる。したがって、筒内噴射する場合において、機関回転数ＮＥが大きいときに内燃機関１のトルクを向上させるためには、吸気上死点近傍で気筒１ｓ内へ燃料を噴射することが効果的である。
【００３６】
一方、吸気下死点近傍においては、機関回転数ＮＥが低くなるとともに、内燃機関１の発生するトルクは大きくなる。これは、機関回転数ＮＥが低い場合には燃料と空気との混合に十分な時間を確保できることに起因する。すなわち、図３−２に示すように、吸気下死点近傍で燃料を噴射することにより気筒１ｓ内の空気を冷却して、より多くの空気を気筒１ｓ内へ導入できる。この空気冷却の効果によって、内燃機関１の発生するトルクを大きくできるからである。すなわち、筒内噴射をする場合、機関回転数ＮＥが小さい領域においては、トルクの向上に対して空気冷却が支配的になる。したがって、筒内噴射をする場合において、機関回転数ＮＥが小さいときにトルクを向上させるためには、吸気下死点近傍で気筒１ｓ内へ燃料Ｆを噴射することが効果的である。
【００３７】
図２に示すように、筒内噴射をした場合において、機関回転数ＮＥが大きくなったときには、空気冷却を促進するよりも燃料と空気との混合を促進した方が、トルクの向上に効果的であることがわかる。すなわち、かかる場合には吸気上死点近傍で筒内噴射する方が、トルクの向上には効果的である。ここで、ポート噴射弁２により吸気通路４へ燃料を噴射するポート噴射は、空気と燃料Ｆとの混合が良好なので、燃料と空気との混合時間に余裕のない高回転領域における性能が優れる。したがって、燃料と空気との混合がトルク向上に対して支配的になる領域へ移行するにしたがって、徐々にポート噴射を付加することにより、筒内噴射による冷却効果と燃料と、空気との混合促進効果とを効果的に両立させることができる。これにより内燃機関１のトルクを向上させることができる。
【００３８】
ここで、燃料と空気との混合が支配的になる領域は、吸気上死点近傍（ＢＴＤＣ３００度（ＣＡ）前後）において筒内噴射弁３での燃料噴射を続けた場合のトルクピークが、吸気下死点近傍（ＢＴＤＣ２００度（ＣＡ）前後）において筒内噴射弁３での燃料噴射を続けた場合のトルクピークを上回る機関回転数ＮＥ１以上の範囲をいう。図２においては、ＮＥｂとＮＥｃとの中間程度の機関回転数が、概ねこの機関回転数ＮＥ１に該当する。本発明では、機関回転数ＮＥが前記機関回転数ＮＥ１以上になったらポート噴射を追加するとともに、機関回転数ＮＥが大きくなるにしたがってポート噴射の割合を増加させる。これによって、筒内噴射による冷却効果と燃料と、空気との混合促進効果とを効果的に両立させて、トルクを向上させることができる。次に、機関回転数ＮＥと燃料噴射に使用する噴射弁との関係について説明する。
【００３９】
図４は、燃料噴射に使用する噴射弁と機関回転数との関係を示す説明図である。上述したように、空気冷却が支配的な機関回転数の範囲では、筒内噴射弁３のみを使用して気筒１ｓ内へ直接燃料を噴射する。すなわち、図４に示すように、吸気上死点近傍における筒内噴射弁３での燃料噴射によるトルクピークが、吸気下死点近傍における筒内噴射弁３での燃料噴射によるトルクピークを上回る機関回転数ＮＥ１までは、筒内噴射弁３のみを使用する。
【００４０】
内燃機関１の機関回転数ＮＥが前記機関回転数ＮＥ１以上になったら、筒内噴射弁３とポート噴射弁２との両方を用いて、内燃機関１へ燃料Ｆを供給する。このときには、図４に示すように、機関回転数ＮＥの上昇とともにポート噴射弁２によるポート噴射の割合を増加させるとともに、筒内噴射弁３による筒内噴射の割合を減少させる。機関回転数ＮＥがさらに大きくなってＮＥ２に達すると、トルク向上のためには燃料と空気との混合促進の影響が極めて大きくなるので、ポート噴射弁２のみで内燃機関１に燃料を供給する。
【００４１】
図５−１は、筒内噴射弁及びポート噴射弁の両方を使用する領域における筒内噴射弁の噴射時期を示す説明図である。均質燃焼領域であって、筒内噴射弁３及びポート噴射弁２を使用する領域、すなわち機関回転数ＮＥがＮＥ１からＮＥ２の範囲では、トルク向上に対して支配的な要因に応じて、筒内噴射弁３の噴射時期を変更する。空気冷却が支配的な領域、すなわち筒内噴射弁３及びポート噴射弁２を使用する領域であって機関回転数ＮＥが低回転の範囲（ＮＥ１≦ＮＥ≦ＮＥ３、ＮＥ３は第３機関回転数）では、筒内噴射弁３の燃料噴射時期を吸気下死点側とする。これにより、空気冷却の効果を発揮させることができるので、機関回転数ＮＥがＮＥ１≦ＮＥ≦ＮＥ３の範囲において内燃機関１が発生するトルクの向上を図ることができる。
【００４２】
燃料と空気との混合が支配的な領域、すなわち筒内噴射弁３及びポート噴射弁２を使用する領域であって機関回転数ＮＥが高回転の範囲（ＮＥ４≦ＮＥ≦ＮＥ２：ＮＥ４は第４機関回転数）では、筒内噴射弁３の燃料噴射時期は吸気上死点側とする。従来、このように、燃料と空気との混合が支配的な領域では、ポート噴射のみによって内燃機関１へ燃料を供給していたが、本発明においてはポート噴射に加え、吸気上死点側で筒内噴射弁３から気筒１ｓ内へ燃料を噴射させる。これにより、燃料と空気との混合の効果に加え、筒内噴射による空気冷却の効果も発揮させることができるので、機関回転数ＮＥがＮＥ４≦ＮＥ≦ＮＥ２の範囲において内燃機関１が発生するトルクの向上を図ることができる。ここで、前記機関回転数ＮＥ１、ＮＥ２、ＮＥ３及びＮＥ４は、筒内噴射弁３が形成する燃料噴霧の形状や、筒内噴射弁３の仕様に応じて決まる値である。ＮＥ１、ＮＥ２、ＮＥ３及びＮＥ４は、実験や数値シミュレーション等によって予め求めることができる。
【００４３】
空気冷却の効果と、燃料と空気との混合の効果とがほぼ等しい領域、すなわち機関回転数ＮＥがＮＥ３＜ＮＥ＜ＮＥ４の範囲では、筒内噴射弁３の燃料噴射時期は次のように設定する。すなわち、図５−１に示すように、吸気下死点側と吸気上死点側との２回に分け
て、筒内噴射弁３から気筒１ｓ内へ燃料を噴射する。これにより、前記機関回転数の範囲における内燃機関１のトルクを向上させることができるとともに、筒内噴射弁３の燃料噴射時期を切り替える際に発生するトルク変動を滑らかにすることができる。
【００４４】
図５−２は、吸気上死点側と吸気下死点側とについて説明する概念図である。吸気上死点側であるか吸気下死点側であるかは、点火上死点を０度（ＣＡ）とした場合、ＢＴＤＣ２７０度（ＣＡ）を基準として判断する。すなわち、図５−２に示すように、ＢＴＤＣ２７０度（ＣＡ）よりも吸気上死点（ＢＴＤＣ３６０度（ＣＡ））に近い方が吸気上死点側であり、ＢＴＤＣ２７０度（ＣＡ）よりも吸気下死点（ＢＴＤＣ１８０度（ＣＡ））に近い方が吸気下死点側となる。なお、ＢＴＤＣ２７０度（ＣＡ）は吸気下死点側に含むものとする。また、クランク軸６（図１参照）は、図５−２の矢印Ｒ方向に回転する。
【００４５】
図６は、本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置の構成を示す説明図である。図６を用いて、本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置１０の構成を説明する。内燃機関の制御装置１０は、処理部１０ｐと、記憶部１０ｍとを含んで構成される。処理部１０ｐは、さらに燃焼判定部２１と、噴射判定部２２と、筒内噴射時期決定部２３と、噴射割合決定部２４とを含んで構成される。ここで、燃焼判定部２１と、噴射判定部２２と、筒内噴射時期決定部２３と、噴射割合決定部２４とが、本発明に係る内燃機関の制御方法を実行する部分となる。
【００４６】
記憶部１０ｍと、燃焼判定部２１と、噴射判定部２２と、筒内噴射時期決定部２３と、噴射割合決定部２４とは、内燃機関の制御装置１０の入出力ポート（Ｉ／Ｏ）２９を介して接続されている。これにより、記憶部１０ｍと、燃焼判定部２１と、噴射判定部２２と、筒内噴射時期決定部２３と、噴射割合決定部２４とは、それぞれ双方向でデータをやり取りできるように構成される。なお、装置構成上の必要に応じて片方向でデータを送受信するようにしてもよい。
【００４７】
内燃機関の制御装置１０とＥＣＵ３０とは、内燃機関の制御装置１０の入出力ポート（Ｉ／Ｐ）２９を介して接続されており、両者間で相互にデータをやり取りすることができる。これにより、内燃機関の制御装置１０はＥＣＵ３０が有する内燃機関制御データを取得したり、ＥＣＵを介して内燃機関１の各種センサからの情報を取得したり、あるいは内燃機関の制御装置１０の制御をＥＣＵ３０のエンジン制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。また、本発明に係る内燃機関の制御装置１０は、ＥＣＵ３０に組み込んでもよく、ＥＣＵ３０の機能の一部を利用することで、本発明に係る内燃機関の制御装置１０の機能を実現してもよい。
【００４８】
記憶部１０ｍには、本発明に係る内燃機関の制御方法の処理手順を含むコンピュータプログラムや、燃料噴射時期、筒内と吸気ポートとの燃料噴射割合その他のデータマップ等が格納されている。ここで、記憶部１０ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。また、処理部１０ｐは、メモリ及びＣＰＵにより構成することができる。
【００４９】
上記コンピュータプログラムは、処理部１０ｐやＥＣＵ３０へすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、本発明に係る内燃機関の制御方法の処理手順を実現できるものであってもよい。この処理部１０ｐは、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、燃焼判定部２１、噴射判定部２２、筒内噴射時期決定部２３及び噴射割合決定部２４の機能を実現するものであってもよい。次に、この内燃機関の制御装置１０を用いて、本発明の実施例に係る内燃機関の制御方法を実現する手順を説明する。なお、この説明にあたっては、適宜図１、６を参照されたい。
【００５０】
図７は、本発明の実施例に係る内燃機関の制御方法の制御手順を示すフローチャートである。本発明の実施例に係る内燃機関の制御方法を実現するにあたり、まず、ＥＣＵ３０が、内燃機関１の空気流量や負荷、あるいは機関回転数ＮＥ等から、その運転条件において内燃機関１が必要とする全燃料噴射量ＴＡＵを算出する（ステップＳ１０１）。次に、内燃機関の制御装置１０の燃焼判定部２１が、均質燃焼領域であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。均質燃焼領域であるか否かは、内燃機関１のアクセル開度や吸気通路４の吸気圧力等から判定する。均質燃焼領域は一般に高負荷運転領域であり、いわゆるＷＯＴ（Wide Open Throttle）の領域である。したがって、高負荷領域（ＷＯＴ領域）であれば均質燃焼領域と判断することができる。例えば、アクセル開度がおよそ８割以上の場合に、均質燃焼領域（高負荷運転領域）と判定される。
【００５１】
均質燃焼領域であると燃焼判定部２１が判定した場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、噴射判定部２２はポート噴射弁２と筒内噴射弁３との両方から燃料Ｆを噴射させるか否かを判定する。この判定において、噴射判定部２２は内燃機関１の機関回転数ＮＥを取得し、機関回転数ＮＥがＮＥ１以上で（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、かつＮＥ２以下の場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）に、ポート噴射弁２と筒内噴射弁３との両方から燃料Ｆを噴射させると判定する。なお、前記機関回転数ＮＥ１は、内燃機関１において、吸気上死点側の筒内噴射を続けた場合におけるトルクピークが、吸気下死点側の筒内噴射を続けた場合におけるトルクピーク以上になる機関回転数である。
【００５２】
機関回転数ＮＥがＮＥ１よりも小さい場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、噴射判定部２２は筒内噴射弁３のみで燃料を噴射させると判定し（ステップＳ１０９）、また、機関回転数ＮＥがＮＥ２よりも大きい場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、噴射判定部２２はポート噴射弁２のみで燃料を噴射させると判定する（ステップＳ１１０）。均質燃焼領域ではないと燃焼判定部２１が判定した場合は（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、筒内噴射弁３のみの噴射により、成層燃焼領域で内燃機関１を運転する（ステップＳ１０８）。ここで、ＮＥ１は、筒内噴射のみの燃料噴射から、筒内及びポート噴射による燃料噴射に切り替える第１機関回転数となり、ＮＥ２は、筒内及びポート噴射による燃料噴射からポート噴射のみによる燃料噴射に切り替える第２機関回転数となる。
【００５３】
第１機関回転数ＮＥ１は２０００ｒｐｍ（Revolution Per Minute）前後であり、第２機関回転数ＮＥ２は５０００ｒｐｍ前後である。これらの値は、筒内噴射弁３の噴霧形態によって変化させてもよい。例えば、筒内噴射弁３の噴霧形態が機関出力を重視した形態に設計されている場合、ＮＥ２はより大きくなり、筒内噴射弁３の噴霧形態が吸気効率を重視した形態に設計されている場合、ＮＥ２はより小さくなる。
【００５４】
ポート噴射弁２と筒内噴射弁３との両方から燃料Ｆを噴射させる場合には（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ、ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、筒内噴射時期決定部２３が筒内噴射弁３の燃料噴射時期を決定する（ステップＳ１０５）。次に、この筒内噴射弁３の燃料噴射時期について説明する。図８は、本発明の実施例に係る内燃機関の制御方法における筒内噴射弁による噴射時期を決定する手順を示すフローチャートである。図９−１、図９−２は、筒内噴射弁の燃料噴射時期マップを示す説明図である。内燃機関の制御装置１０の筒内噴射時期決定部２３は、まず、機関回転数ＮＥがＮＥ３以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。
【００５５】
ＮＥがＮＥ３以下である場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、筒内噴射時期決定部２３は、記憶部１０ｍに格納されている低回転側噴射時期マップ５０（図９−１）に機関回転数ＮＥを与えて、機関回転数ＮＥに応じた筒内噴射弁３の燃料噴射時期（以下筒内噴射時期という）Θｄｉを決定する（ステップＳ２０５）。なお、ステップＳ２０５においては
、筒内噴射弁３が吸気下死点側で燃料を噴射するように筒内噴射時期Θｄｉが決定される。
【００５６】
ＮＥ＞ＮＥ３である場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、内燃機関の制御装置１０の筒内噴射時期決定部２３は、機関回転数ＮＥがＮＥ４以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。機関回転数ＮＥがＮＥ４以上である場合（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、筒内噴射時期決定部２３は、記憶部１０ｍに格納されている高回転側噴射時期マップ５１（図９−２）に機関回転数ＮＥを与えて、機関回転数ＮＥに応じた筒内噴射時期Θｄｉを決定する（ステップ２０６）。なお、ステップＳ２０６においては、筒内噴射弁３が吸気上死点側で燃料を噴射するように筒内噴射時期Θｄｉが決定される。
【００５７】
低回転側噴射時期マップ５０及び高回転側噴射時期マップ５１は、例えば図９−１及び図９−２に示すように設定される。ＮＥ１≦ＮＥ≦ＮＥ３である場合、低回転側噴射時期マップ５０に示すように、筒内噴射時期Θｄｉは、ＢＴＤＣ１８０度（ＣＡ）以上２７０度（ＣＡ）以下の範囲で、機関回転数ＮＥの増加とともに吸気上死点側へ移行するように設定することが好ましい。ＮＥ４≦ＮＥ≦ＮＥ２である場合、高回転側噴射時期マップ５１に示すように、筒内噴射時期Θｄｉは、ＢＴＤＣ２９０度（ＣＡ）以上３６０度（ＣＡ）以下の範囲で、機関回転数ＮＥの増加とともに吸気上死点側へ移行するように設定することが好ましい。これは次の理由による。機関回転数ＮＥが高くなるほど、燃料の気化に十分な時間が確保できなくなる。このため、機関回転数ＮＥの上昇とともに筒内噴射時期Θｄｉを吸気上死点側へ移行させることで、燃料Ｆと空気とを十分に混合し、内燃機関１のトルクを向上させることができるからである。なお、吸気下死点側の筒内噴射時期ΘｄｉはＢＴＤＣ１８０度（ＣＡ）以上２７０度（ＣＡ）以下の範囲内で、吸気上死点側の筒内噴射時期ΘｄｉはＢＴＤＣ２９０度（ＣＡ）以上３６０度（ＣＡ）以下の範囲内で、機関回転数ＮＥによらず、前記各々の範囲内でそれぞれ一つの値に決定してもよい。
【００５８】
低回転側噴射時期マップ５０及び高回転側噴射時期マップ５１では、機関回転数ＮＥの増加とともに筒内噴射時期Θｄｉを吸気上死点側へ移行させるように制御できればよい。したがって、低回転側噴射時期マップ５０及び高回転側噴射時期マップ５１の実線で示すように、筒内噴射時期Θｄｉと機関回転数ＮＥとの関係を線形としてもよいし、同マップの一点鎖線や二点鎖線で示すように非線形としてもよい。なお、低回転側噴射時期マップ５０及び高回転側噴射時期マップ５１は、実験や数値シミュレーションにより作成することができる。
【００５９】
機関回転数ＮＥがＮＥ３＜ＮＥ＜ＮＥ４の関係を満たすとき（ステップＳ２０１；Ｎｏ：ステップＳ２０２；Ｎｏ）、筒内噴射時期決定部２３は、吸気上死点側と吸気下死点側との二回に分けて気筒１ｓ内に燃料を噴射するように、筒内噴射時期Θｄｉを決定する（ステップＳ２０３）。具体的には、吸気下死点側の筒内噴射時期Θｄｉは、ＢＴＤＣ２７０度（ＣＡ）、吸気上死点側の筒内噴射時期ΘｄｉはＢＴＤＣ２９０度（ＣＡ）とする。これは、前記第３及び第４機関回転数ＮＥ３、ＮＥ４を境として筒内噴射時期Θｄｉを吸気下死点側から吸気上死点側へ切り替えると、内燃機関１のトルクが急激に変動しドライバビリティを悪化させるからである。したがって、上記のように筒内噴射時期Θｄｉを決定することにより、急激なトルク変動を抑制して滑らかに筒内噴射時期Θｄｉを切り替えるためである。このとき、内燃機関の制御装置１０が備える噴射割合決定部２４は、吸気上死点側燃料噴射量ＦTDCと吸気下死点側燃料噴射量ＦBDCとを決定する（ステップＳ２０４）。この決定手順について説明する。
【００６０】
図１０は、機関回転数に対する燃料噴射割合決定係数の関係を記述した燃料噴射割合決定マップを示す説明図である。燃料噴射割合決定マップ５２の実線に示すように、吸気下死点側燃料噴射量ＦBDCの燃料噴射割合決定係数ＫBDCは、機関回転数ＮＥの増加とともに
減少するように決定される。このとき、吸気上死点側燃料噴射量ＦTDCの燃料噴射割合決定係数ＫTDCは、（１−ＫBDC）で表される。そして、吸気下死点側燃料噴射量ＦBDCは、ＫBDC×ＴＡＵdiで、吸気上死点側燃料噴射量ＦTDCは、ＫTDC×ＴＡＵdi＝（１−ＫBDC）×ＴＡＵdiで決定される。
【００６１】
このようにすると、機関回転数ＮＥの上昇とともに吸気下死点側燃料噴射量ＦBDCを減少させ、吸気上死点側燃料噴射量ＦTDCを増加させて気筒１ｓ内へ燃料を噴射することができる。その結果、筒内噴射時期Θｄｉの切り替えに起因する内燃機関１のトルク変動をより滑らかにできる。また、機関回転数ＮＥがＮＥ３＜ＮＥ＜ＮＥ４の範囲において、空気冷却と、燃料と空気との混合との最適なバランスを維持しながら気筒１ｓ内へ燃料を噴射することができるので、トルクの向上も図ることができる。なお、吸気下死点側燃料噴射量ＦBDCの燃料噴射割合決定係数ＫBDCは、機関回転数ＮＥの増加とともに減少するように決定すればよいので、燃料噴射割合決定マップ５２の一点鎖線や二点鎖線で示すように非線形としてもよい。ここで、燃料噴射割合決定マップ５２は、実験や数値シミュレーションにより作成することができる。なお、吸気下死点側燃料噴射量ＦBDCと、吸気上死点側燃料噴射量ＦTDCとの噴射割合を、機関回転数ＮＥに関わらず１：１としてもよい。このようにすれば、燃料噴射量を制御するアルゴリズムを簡略化できる。上記手順により吸気上死点側燃料噴射量ＦTDCと吸気下死点側燃料噴射量ＦBDCとを決定したら、筒内噴射時期Θｄｉの決定手順が終了する。
【００６２】
筒内噴射弁３の燃料噴射時期を決定したら（ステップＳ１０５）、内燃機関の制御装置１０が備える噴射割合決定部２４は、筒内噴射割合とポート噴射割合とを決定する（ステップＳ１０６）。この噴射割合決定手順について説明する。図１１は、筒内噴射割合とポート噴射割合との決定手順を説明するフローチャートである。図１２は、筒内噴射割合を記述した筒内噴射割合マップを示す説明図である。
【００６３】
ポート噴射弁２と筒内噴射弁３との両方から燃料を噴射させる場合、機関回転数ＮＥに応じてポート噴射弁２からの燃料噴射割合と筒内噴射弁３からの燃料噴射割合とを変化させる。機関回転数ＮＥが大きくなるにしたがって、燃料と空気との混合を促進した方が内燃機関１のトルクを大きくするためには効果的である。このため、機関回転数ＮＥが大きくなるにしたがって、ポート噴射弁２による燃料噴射割合を増加させて、燃料と空気との混合をより促進させる。
【００６４】
噴射割合決定部２４は、記憶部１０ｍに格納されている筒内噴射割合マップ５５に、機関回転数ＮＥを与えて、当該機関回転数ＮＥにおける筒内噴射割合Ｋdiを決定し、これを取得する（ステップＳ３０１）。そして、ポート噴射弁２及び筒内噴射弁３からの燃料噴射量を次のように定める（ステップＳ３０２）。
ポート噴射弁２による燃料噴射量ＴＡＵｐ＝（１−Ｋdi）×ＴＡＵ
筒内噴射弁３による燃料噴射量ＴＡＵdi＝Ｋdi×ＴＡＵ
ここで、ＴＡＵは内燃機関１の負荷や機関回転数ＮＥ等によって定められる全燃料噴射量である。
【００６５】
図１２に示すように、この実施例に係る筒内噴射割合マップ５５は、機関回転数ＮＥの増加とともに、筒内噴射割合Ｋdiを８０％から２０％まで変化させる。これにより、ポート噴射弁２と筒内噴射弁３との両方から燃料Ｆを噴射させる場合、筒内噴射弁３による燃料噴射量は、機関回転数ＮＥの増加とともに全燃料噴射量ＴＡＵの８０％から２０％まで変化する。また、ポート噴射弁２による燃料噴射量は、機関回転数ＮＥの増加とともに全燃料噴射量の２０％から８０％まで変化する。なお、この筒内噴射割合マップ５５は一例であり、筒内噴射割合Ｋdiの変化量はこれに限定されるものではない。さらに、機関回転数ＮＥではなく、エンジンの負荷（充填効率）ＫＥによって筒内噴射割合Ｋdiを変化させ
てもよい。
【００６６】
また、前記筒内噴射割合Ｋdiは、機関回転数ＮＥの増加とともに減少するように決定すればよい。したがって、前記筒内噴射割合Ｋdiと機関回転数ＮＥとの関係は、図１２の実線で示すような線形のみならず、筒内噴射割合マップ５５の点線で示すように非線形としてもよい。なお、筒内噴射割合マップ５５は、実験や数値シミュレーションにより作成することができる。
【００６７】
ポート噴射弁２及び筒内噴射弁３からの燃料噴射量が上記のように決定されたら、噴射割合決定手順が終了する。そして、ポート噴射弁２と筒内噴射弁３とは、決定された燃料噴射割合及び燃料噴射時期で、それぞれ吸気通路４と気筒１ｓ内へ燃料を噴射する（ステップＳ１０７）。なお、ポート噴射弁２の噴射時期は内燃機関１の吸気行程であればよい。ここで、吸気弁５８が開く時期と排気弁５９が閉じる時期とにオーバーラップがある場合、ポート噴射弁２で噴射した燃料が排気通路９へ吹き抜けることを抑制するため、排気弁５９が閉じてからポート噴射弁２で燃料を噴射することが好ましい。
【００６８】
ここで、上記ステップＳ１０９において、噴射判定部２２が筒内噴射弁３のみで燃料Ｆを噴射させると判定した場合、噴射割合決定部２４は筒内噴射割合Ｋdiを１．０として、全燃料を筒内噴射弁３から気筒１ｓ内へ噴射させるように制御する。また、上記ステップＳ１１０において、噴射判定部２２がポート噴射弁２のみで燃料Ｆを噴射させると判定した場合、噴射割合決定部２４は筒内噴射割合Ｋdiを０として、全燃料をポート噴射弁２から吸気通路４内へ噴射させるように制御する。
【００６９】
次に、本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置及び制御方法によって内燃機関の制御を実行した場合における制御結果について説明する。図１３は、内燃機関の機関回転数とトルクとの関係を示した説明図である。本発明に係る内燃機関の制御装置で本発明に係る内燃機関の制御方法を実行するにあたり、機関回転数ＮＥがＮＥ１以上ＮＥ２の領域において、ポート噴射弁２と筒内噴射弁３との両方から燃料を噴射させた。また、機関回転数ＮＥがＮＥ１からＮＥ２までの増加するにしたがって、筒内噴射割合Ｋdiを８０％から２０％まで変化させることにより、ポート噴射弁２及び筒内噴射弁３の燃料噴射量を制御した。制御結果は、内燃機関１のトルクの機関回転数ＮＥに対する変化で表す。比較対象として、筒内噴射弁３のみの場合（図１３中点線で示す）と、ポート噴射弁２のみの場合（図１３中一点鎖線で示す）とを併記する。なお、いずれも均質燃焼領域である。
【００７０】
図１３に示すように、本発明により内燃機関の運転を制御した場合には、機関回転数ＮＥがＮＥ１以上ＮＥ２以下の範囲において、ポート噴射弁２又は筒内噴射弁３のみで燃料を噴射した場合と比較して、ほぼ前記範囲全体にわたって内燃機関１のトルクが向上していることがわかる。このように、本発明によれば、均質燃焼領域において、ポート噴射と筒内噴射とで燃料を噴射するとともに、ポート噴射の時期を機関回転数ＮＥに応じて変化させるので、ポート噴射又は筒内噴射のみの場合と比較して、トルクの向上を図ることができる。
【００７１】
以上、本発明では、均質燃焼領域であって、筒内噴射弁及びポート噴射弁の両方を使用する領域では、機関回転数が低回転の場合は吸気下死点側で筒内噴射し、機関回転数が高回転の場合は吸気上死点側で筒内噴射する。これにより、機関回転数の低い範囲では空気冷却を効果的に利用して充填効率を向上させ、また、機関回転数の高い範囲では燃料と空気との混合を効率的に促進して燃料と空気とを効果的に均質化させることができる。その結果、均質燃焼領域であって、筒内噴射弁及びポート噴射弁の両方を使用する領域でのトルク向上を図ることができる。
【００７２】
また、吸気上死点側の筒内噴射を続けた場合におけるトルクピークが、吸気下死点側の筒内噴射を続けた場合におけるトルクピーク以上になる機関回転数で、筒内噴射に加えてポート噴射を追加する。これにより、筒内噴射による空気冷却効果とポート噴射による燃料と空気との混合促進効果とを効果的に両立させることができる。その結果、筒内噴射やポート噴射単独の場合と比較して、均質燃焼領域における内燃機関のトルクを向上させることができる。
【００７３】
また、均質燃焼領域であって、筒内噴射弁及びポート噴射弁の両方を使用する領域において、機関回転数が低回転及び高回転以外の場合には、吸気下死点近傍と吸気上死点近傍との２回に分けて、筒内噴射弁から筒内噴射する。これにより、トルクの向上を図ることができるとともに、筒内噴射弁からの燃料噴射時期を切り替える際に発生するトルク変動を滑らかにすることができる。
【００７４】
また、均質燃焼領域であって、筒内噴射弁及びポート噴射弁の両方を使用する領域においては、機関回転数の増加とともに、筒内噴射弁による燃料噴射割合を低減させる。これによって、トルクを大きくするためには、燃料と空気との混合を促進させる方が効果的な領域、すなわち機関回転数が高い領域では、ポート噴射弁による燃料噴射割合を増加させることにより燃料と空気との混合を促進して、内燃機関のトルクを向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置及び制御方法は、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備える内燃機関に適し、均質燃焼領域で内燃機関のトルクを向上させることに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置により内燃機関を制御する場合の一例を示す概念図である。
【図２】気筒内に直接燃料を噴射する場合における燃料噴射時期とトルクとの関係を示す説明図である。
【図３−１】吸気上死点近傍において気筒内へ燃料を噴射した状態を示す説明図である。
【図３−２】吸気下死点近傍において気筒内へ燃料を噴射した状態を示す説明図である。
【図４】燃料噴射に使用する噴射弁と機関回転数との関係を示す説明図である。
【図５−１】筒内噴射弁及びポート噴射弁の両方を使用する領域における筒内噴射弁の噴射時期を示す説明図である。
【図５−２】吸気上死点側と吸気下死点側とについて説明する概念図である。
【図６】本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置の構成を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例に係る内燃機関の制御方法の制御手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例に係る内燃機関の制御方法における筒内噴射弁による噴射時期を決定する手順を示すフローチャートである。
【図９−１】筒内噴射弁の燃料噴射時期マップを示す説明図である。
【図９−２】筒内噴射弁の燃料噴射時期マップを示す説明図である。
【図１０】機関回転数に対する燃料噴射割合決定係数の関係を記述した燃料噴射割合決定マップを示す説明図である。
【図１１】筒内噴射割合とポート噴射割合との決定手順を説明するフローチャートである。
【図１２】筒内噴射割合を記述した筒内噴射割合マップを示す説明図である。
【図１３】内燃機関の機関回転数とトルクとの関係を示した説明図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  内燃機関
１ｓ  気筒
２  ポート噴射弁
３  筒内噴射弁
４  吸気通路
５  ピストン
９  排気通路
１０  内燃機関の制御装置
１０ｍ  記憶部
１０ｐ  処理部
２１  燃焼判定部
２２  噴射判定部
２３  噴射割合決定部
２３  筒内噴射時期決定部
２４  噴射割合決定部
５８  吸気弁
５９  排気弁
【図１】
2005133663.tif 000003
【図２】
2005133663.tif 000004
【図３−１】
2005133663.tif 000005
【図３−２】
2005133663.tif 000006
【図４】
2005133663.tif 000007
【図５−１】
2005133663.tif 000008
【図５−２】
2005133663.tif 000009
【図６】
2005133663.tif 000010
【図７】
2005133663.tif 000011
【図８】
2005133663.tif 000012
【図９−１】
2005133663.tif 000013
【図９−２】
2005133663.tif 000014
【図１０】
2005133663.tif 000015
【図１１】
2005133663.tif 000016
【図１２】
2005133663.tif 000017
【図１３】
2005133663.tif 000018