(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁と、同機関の吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射用燃料噴射弁とを有し、成層燃焼運転時には成層燃焼を行うべく前記筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御して前記気筒内に燃料噴射を行うとともに、均質燃焼運転時には均質燃焼を行うべく前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁を駆動制御して前記吸気ポートに燃料噴射を行う筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記均質燃焼運転時、前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁から燃料噴射を行うことに加えて、前記筒内噴射用燃料噴射弁からも燃料噴射を行うように前記筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御する制御手段を備え、
この制御手段は、前記均質燃焼運転時に前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁の燃料噴射に加えて前記筒内噴射用燃料噴射弁の燃料噴射を行うときの同筒内噴射用噴射弁の燃料噴射量を機関回転速度及び目標燃料噴射量の少なくとも一方に基づいて設定するとともに、機関回転速度及び目標燃料噴射量の少なくとも一方が大きくなるにつれて同燃料噴射量を大きくする
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】
内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁と、同機関の吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射用燃料噴射弁とを有し、成層燃焼運転時には成層燃焼を行うべく前記筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御して前記気筒内に燃料噴射を行うとともに、均質燃焼運転時には均質燃焼を行うべく前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁を駆動制御して前記吸気ポートに燃料噴射を行う筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記均質燃焼運転時、前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁から燃料噴射を行うことに加えて、前記筒内噴射用燃料噴射弁からも燃料噴射を行うように前記筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御する制御手段を備え、
この制御手段は、前記均質燃焼運転時に前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁の燃料噴射に加えて前記筒内噴射用燃料噴射弁の燃料噴射を行うときの同筒内噴射用噴射弁の燃料噴射時期を機関回転速度及び目標燃料噴射量の少なくとも一方に基づいて設定するとともに、機関回転速度及び目標燃料噴射量の少なくとも一方が大きくなるにつれて同燃料噴射時期を進角する
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３】
請求項１または２に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記制御手段は、機関回転速度及び目標燃料噴射量のそれぞれを座標軸とする座標平面上においてそのときどきの機関回転速度及び目標燃料噴射量により規定される１つの点が同平面上の高回転側且つ大噴射量側に予め設定された所定領域内にあるとき、１燃焼サイクルにおいて前記筒内噴射用燃料噴射弁に対して要求される燃料噴射量を同噴射弁の２回の噴射によりまかなう
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４】
内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁と、同機関の吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射用燃料噴射弁とを有し、成層燃焼運転時には成層燃焼を行うべく前記筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御して前記気筒内に燃料噴射を行うとともに、均質燃焼運転時には均質燃焼を行うべく前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁を駆動制御して前記吸気ポートに燃料噴射を行う筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記均質燃焼運転時、前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁から燃料噴射を行うことに加えて、前記筒内噴射用燃料噴射弁からも燃料噴射を行うように前記筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御する制御手段を備え、
この制御手段は、前記均質燃焼運転に移行してから所定期間経過後に前記筒内噴射用燃料噴射弁による燃料噴射が開始されるように同筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御する
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気筒内に燃料を噴射供給する筒内噴射用燃料噴射弁を備える筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置にかかり、詳しくは、均質燃焼運転時に吸気ポートに燃料を噴射供給する吸気ポート噴射用燃料噴射弁を併せ備える筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気筒内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁を備える内燃機関、いわゆる筒内噴射式内燃機関においては、いわゆる圧縮行程噴射を行うことで成層燃焼（希薄燃焼）を実現し、燃費の向上を図ることが行われている。また、同機関にあっても、加速時等の高出力が要求される場合は、空気利用率を高める吸気行程噴射を行うことで均質燃焼を狙い、出力の確保を図っているのが一般的である。
【０００３】
ところで、こうした筒内噴射式内燃機関では、燃焼室の形状や燃料噴射弁による燃料の噴霧形状など、これらを上記成層燃焼を重視した設計にすると、上記均質燃焼を狙った運転時においては混合気が十分に均質にならず、燃焼状態の悪化を招くおそれがある。
【０００４】
そこで従来は、例えば特開平７−１０３０４８号公報や特開平７−１０３０５０号公報にみられるように、上記気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁、すなわち筒内噴射用燃料噴射弁に加えて、吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射用燃料噴射弁を設け、均質燃焼運転時にはこの吸気ポート噴射用燃料噴射弁から燃料を噴射するようにしたものも提案されている。均質燃焼運転時、このように吸気ポート噴射用燃料噴射弁から燃料を噴射することで、混合気の均質化も自ずと促進されるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
筒内噴射式内燃機関とはいえ、上述のように筒内噴射用燃料噴射弁と吸気ポート噴射用燃料噴射弁とをそれぞれ備え、燃焼形態に応じてそれら燃料噴射弁を切換えることで、理論上は確かに、それら燃焼形態に要求される燃料噴射条件を満たすことはできる。しかしこの場合には、次のような新たな不都合が生じることにもなっている。
【０００６】
先ず、上記筒内噴射用燃料噴射弁は、常に高温の燃焼ガスに晒されており、また均質燃焼運転時には、その燃料噴射を休止していることから燃料の気化に伴う冷却もなされない状態にある。すなわち、こうした均質燃焼運転時には、筒内噴射用燃料噴射弁の先端部が高温に維持され、その噴孔部にデポジットが堆積され易い状態にある。そして、筒内噴射用燃料噴射弁の噴孔部にこうしてデポジットが堆積されるようなことがあると、均質燃焼運転後、成層燃焼運転に移行しようとしても、同燃料噴射弁による噴霧形状が変化したり、燃料噴射量が減少するなどの不都合が生じ、ひいてはそれに起因する燃焼悪化を招くようになる。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、筒内噴射用燃料噴射弁と吸気ポート噴射用燃料噴射弁とをそれぞれ備えながらも、均質燃焼運転時、筒内噴射用燃料噴射弁が高温に維持されることを好適に抑制することの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。
【０００８】
【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。
（１）請求項１に記載の発明は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁と、同機関の吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射用燃料噴射弁とを有し、成層燃焼運転時には成層燃焼を行うべく前記筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御して前記気筒内に燃料噴射を行うとともに、均質燃焼運転時には均質燃焼を行うべく前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁を駆動制御して前記吸気ポートに燃料噴射を行う筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記均質燃焼運転時、前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁から燃料噴射を行うことに加えて、前記筒内噴射用燃料噴射弁からも燃料噴射を行うように前記筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御する制御手段を備え、この制御手段は、前記均質燃焼運転時に前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁の燃料噴射に加えて前記筒内噴射用燃料噴射弁の燃料噴射を行うときの同筒内噴射用噴射弁の燃料噴射量を機関回転速度及び目標燃料噴射量の少なくとも一方に基づいて設定するとともに、機関回転速度及び目標燃料噴射量の少なくとも一方が大きくなるにつれて同燃料噴射量を大きくすることをその要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、均質燃焼運転時において、吸気ポート噴射用燃料噴射弁による吸気ポートへの燃料噴射を通じて混合気の均質化が図られつつ、筒内噴射用燃料噴射弁による気筒内への燃料噴射が行われるようになる。このため、均質燃焼運転時においても、筒内噴射用燃料噴射弁では燃料の気化に伴う冷却効果が得られるようになり、筒内噴射用燃料噴射弁の先端部が高温に維持されることを好適に抑制することができるようになる。また、こうして筒内噴射用燃料噴射弁の先端部が高温に維持されることが抑制されることで、その噴孔部へのデポジットの堆積も抑制され、その後成層燃焼に移行される場合であっても、その要求される噴霧形状や燃料噴射量が維持されるようにもなる。
また、上記筒内噴射用燃料噴射弁の温度を許容できる温度以下とするために必要な同筒内噴射用燃料噴射弁による燃料噴射量は機関回転速度が高くなるにつれて増大する。この点、上記構成によれば、筒内噴射用燃料噴射弁から噴射すべき燃料噴射量を機関回転速度に応じた必要最小限の量とすることができるようになり、ひいては筒内噴射用燃料噴射弁の温度低減と混合気の均質化とのより好適な両立を図ることができるようになる。
【００１０】
（２）請求項２に記載の発明は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁と、同機関の吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射用燃料噴射弁とを有し、成層燃焼運転時には成層燃焼を行うべく前記筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御して前記気筒内に燃料噴射を行うとともに、均質燃焼運転時には均質燃焼を行うべく前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁を駆動制御して前記吸気ポートに燃料噴射を行う筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記均質燃焼運転時、前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁から燃料噴射を行うことに加えて、前記筒内噴射用燃料噴射弁からも燃料噴射を行うように前記筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御する制御手段を備え、この制御手段は、前記均質燃焼運転時に前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁の燃料噴射に加えて前記筒内噴射用燃料噴射弁の燃料噴射を行うときの同筒内噴射用噴射弁の燃料噴射時期を機関回転速度及び目標燃料噴射量の少なくとも一方に基づいて設定するとともに、機関回転速度及び目標燃料噴射量の少なくとも一方が大きくなるにつれて同燃料噴射時期を進角することをその要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、均質燃焼運転時において、吸気ポート噴射用燃料噴射弁による吸気ポートへの燃料噴射を通じて混合気の均質化が図られつつ、筒内噴射用燃料噴射弁による気筒内への燃料噴射が行われるようになる。このため、均質燃焼運転時においても、筒内噴射用燃料噴射弁では燃料の気化に伴う冷却効果が得られるようになり、筒内噴射用燃料噴射弁の先端部が高温に維持されることを好適に抑制することができるようになる。また、こうして筒内噴射用燃料噴射弁の先端部が高温に維持されることが抑制されることで、その噴孔部へのデポジットの堆積も抑制され、その後成層燃焼に移行される場合であっても、その要求される噴霧形状や燃料噴射量が維持されるようにもなる。
また、気筒内に噴射された燃料の霧化や空気とのミキシングの状況は機関運転状態によっても変化する。この点、上記構成によれば、筒内噴射用燃料噴射弁の燃料噴射時期を、同噴射される燃料の霧化や空気とのミキシングが良好となる時期に設定することができるため、これによっても筒内噴射用燃料噴射の温度低減と混合気の均質化との好適な両立を図ることができるようになる。
【００１２】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記制御手段は、機関回転速度及び目標燃料噴射量のそれぞれを座標軸とする座標平面上においてそのときどきの機関回転速度及び目標燃料噴射量により規定される１つの点が同平面上の高回転側且つ大噴射量側に予め設定された所定領域内にあるとき、１燃焼サイクルにおいて前記筒内噴射用燃料噴射弁に対して要求される燃料噴射量を同噴射弁の２回の噴射によりまかなうことをその要旨とする。
【００１４】
（４）請求項４に記載の発明は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁と、同機関の吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射用燃料噴射弁とを有し、成層燃焼運転時には成層燃焼を行うべく前記筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御して前記気筒内に燃料噴射を行うとともに、均質燃焼運転時には均質燃焼を行うべく前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁を駆動制御して前記吸気ポートに燃料噴射を行う筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記均質燃焼運転時、前記吸気ポート噴射用燃料噴射弁から燃料噴射を行うことに加えて、前記筒内噴射用燃料噴射弁からも燃料噴射を行うように前記筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御する制御手段を備え、この制御手段は、前記均質燃焼運転に移行してから所定期間経過後に前記筒内噴射用燃料噴射弁による燃料噴射が開始されるように同筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御することをその要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、均質燃焼運転時において、吸気ポート噴射用燃料噴射弁による吸気ポートへの燃料噴射を通じて混合気の均質化が図られつつ、筒内噴射用燃料噴射弁による気筒内への燃料噴射が行われるようになる。このため、均質燃焼運転時においても、筒内噴射用燃料噴射弁では燃料の気化に伴う冷却効果が得られるようになり、筒内噴射用燃料噴射弁の先端部が高温に維持されることを好適に抑制することができるようになる。また、こうして筒内噴射用燃料噴射弁の先端部が高温に維持されることが抑制されることで、その噴孔部へのデポジットの堆積も抑制され、その後成層燃焼に移行される場合であっても、その要求される噴霧形状や燃料噴射量が維持されるようにもなる。
また、均質燃焼運転に移行してからしばらくの期間は、筒内噴射用燃料噴射弁の温度が許容温度を超えることはない。この点、上記構成によれば、こうした期間中における筒内噴射用燃料噴射弁からの燃料噴射が禁止されるようになり、混合気の均質性の悪化を防止することができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の第１の実施の形態について説明する。
【００１７】
はじめに、図１を参照して本実施の形態にかかる燃料噴射制御装置の概略構成について説明する。
同図１に示されるように、この装置は、４サイクルの筒内噴射式内燃機関１１を中心として構成されている。この内燃機関１１は、その気筒１２内にピストン１３を備えている。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、そのコンロッド１４によりピストン１３の往復運動がクランクシャフト１５の回転に置き換えられるようになっている。
【００１８】
上記気筒１２内にあってピストン１３の上方には、燃焼室１６が区画形成されている。この燃焼室１６には、筒内噴射用燃料噴射弁（以下、「筒内噴射弁」）１７が取り付けられている。筒内噴射弁１７には、先の公報に例示されるような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、この筒内噴射弁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。
【００１９】
また、燃焼室１６には、その内部に形成される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。この点火プラグ１８による上記混合気への点火タイミングは同プラグ１８の上方に設けられたイグナイタ１９によって調整される。なお、上記ピストン１３の上面は、筒内噴射弁１７から噴射された燃料により層状の混合気を形成させるとともに、この混合気を点火タイミングにおいて点火プラグ１８付近に到達させるのに適した形状に形成されている。
【００２０】
更に、上記燃焼室１６には、吸気通路２０及び排気通路２１が連通されている。そして、燃焼室１６と吸気通路２０との連通部分、すなわち吸気ポート２０ａには、同吸気ポート２０ａに燃料を噴射する吸気ポート噴射用燃料噴射弁（以下、「吸気ポート噴射弁」）２２が設けられている。吸気ポート噴射弁２２には、周知の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、この吸気ポート噴射弁２２の開弁駆動に伴って、燃料が吸気ポート２０ａに噴射されるようになっている。
【００２１】
一方、この装置には、機関運転状態を検出するためのセンサとして、上記クランクシャフト１５の回転位相（クランク角）及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）の踏込量を検出するためのアクセルセンサ３２等が設けられている。
【００２２】
また、この装置には、例えばマイクロコンピュータを有して構成される電子制御装置３０が設けられており、この電子制御装置３０には、上記各センサ３１，３２の出力信号が取り込まれている。そして、電子制御装置３０は、これら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噴射弁１７や、吸気ポート噴射弁２２、点火プラグ１８（イグナイタ１９）等の駆動を制御する。
【００２３】
また、電子制御装置３０は、上記演算される機関運転状態に応じて燃焼方式を「成層燃焼」と「均質燃焼」とで切り換える。例えば、内燃機関１１の運転状態が高回転高負荷領域にあるときには均質燃焼運転を行い、低回転低負荷領域にあるときには成層燃焼運転を行う。このように燃焼方式を切り換えるのは、高出力が要求される高回転高負荷時には混合気の空燃比をリッチ側の値にして機関出力を高め、あまり高出力を必要としない低回転低負荷時には空燃比をリーン側の値にして燃費の向上を図るためである。
【００２４】
なお、成層燃焼運転時には、電子制御装置３０は、筒内噴射弁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。こうした燃料噴射により燃焼室１６内に形成される混合気は、その空燃比が均質燃焼運転時の空燃比よりもリーン側の値に設定される。こうした成層燃焼運転時において、内燃機関１１の圧縮行程中に燃焼室１６内に噴射された燃料は、点火プラグ１８の周りに集められる。このように点火プラグ１８の周りに燃料を集めることによって、燃焼室１６内の混合気全体の平均空燃比を均質燃焼運転時よりリーン側の値にしても、同プラグ１８周りの混合気の空燃比が着火に適したものとされて良好な混合気への着火が行われる。
【００２５】
一方、均質燃焼運転時には、電子制御装置３０は、基本的に吸気ポート噴射弁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に噴射させる。こうした燃料噴射に基づき燃焼室１６内に形成される混合気は、その空燃比が理論空燃比若しくは理論空燃比よりもリッチ側の値に設定される。
【００２６】
更に、本実施の形態の装置では、均質燃焼運転時において、筒内噴射弁１７を開弁駆動して燃焼室１６内への燃料噴射を併せ行うことで、同筒内噴射弁１７を冷却するようにしている。
【００２７】
図２に示すフローチャートは、こうした燃料噴射にかかる制御についての処理手順を示している。このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎（例えば所定クランク角毎）の処理として電子制御装置３０により実行される。
【００２８】
同図２に示されるように、この一連の処理では先ず、内燃機関１１が均質燃焼で運転されているか否かが判断される（ステップＳ１０１）。
そして、均質燃焼で運転されていない、すなわち成層燃焼で運転されていると判断される場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、筒内噴射弁１７の駆動が制御されて燃焼室１６内への燃料噴射が実行される（ステップＳ４００）。詳しくは、そのときどきにおける機関運転状態に適した目標燃料噴射量Ｑｉｎｊが本処理とは別途の処理にて設定されており、この目標燃料噴射量Ｑｉｎｊだけの燃料を噴射すべく筒内噴射弁１７の開弁時間が設定され、圧縮行程中、その開弁時間に応じて同筒内噴射弁１７が開弁駆動される。その後、本処理は一旦終了される。
【００２９】
一方、均質燃焼で運転されていると判断される場合には（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、筒内噴射弁１７による燃料噴射量Ｑｔが、
Ｑｔ←（一定量α）
といったように一定量αに設定される一方、吸気ポート噴射弁２２による燃料噴射量Ｑｋが、
Ｑｋ←Ｑｉｎｊ−（一定量α）
といったように、上記目標燃料噴射量Ｑｉｎｊから一定量αだけ減じた量として算出される（ステップＳ２００）。なお、上記一定量αは、いかなる機関運転状態にあっても均質燃焼運転時における筒内噴射弁１７の温度を許容温度以下に抑えることのできる量が、実験等により求められた上で、電子制御装置３０に予め設定されている。
【００３０】
ここで、筒内噴射弁１７の温度が１４０℃〜１８０℃よりも低いときには、同筒内噴射弁１７にデポジットがほとんど付着しないことや、筒内噴射弁１７の熱による損傷がないことが発明者により確認されている。このため、デポジット付着の抑制や筒内噴射弁１７の熱損傷を防止を図る上では、上記許容温度を１４０℃〜１８０℃に定め、上記一定量αとしても、筒内噴射弁１７の温度をこの１４０℃〜１８０℃以下に抑えることのできる燃料噴射量に設定することが望ましい。
【００３１】
その後、吸気行程において、上記設定された燃料噴射量Ｑｋだけの燃料を噴射すべく吸気ポート噴射弁２２の開弁時間が設定され、その開弁時間に応じて同吸気ポート噴射弁２２が開弁駆動される（ステップＳ３００）。これにより、吸気ポート２０ａへの燃料噴射が実行される。
【００３２】
そして、その後の圧縮行程において、上記燃料噴射量Ｑｔだけの燃料を噴射すべく筒内噴射弁１７の開弁時間が設定され、その開弁時間に応じて筒内噴射弁１７が開弁駆動される（ステップＳ４００）。すなわちこの場合には、筒内噴射弁１７による燃料噴射が併せ実行される。その後、本処理は一旦終了される。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）均質燃焼運転時において、吸気ポート噴射弁２２による燃料噴射を実行するとともに、筒内噴射弁１７による燃料噴射を併せ実行するようにした。これにより、吸気ポート２０ａへの燃料噴射を通じて混合気の均質化が図られつつ、筒内噴射弁１７による燃焼室１６内への燃料噴射が行われるようになる。このため、均質燃焼運転時においても、筒内噴射弁１７では燃料の気化に伴う冷却効果が得られるようになり、同噴射弁１７の先端部が高温に維持されることを好適に抑制することができるようになる。また、これにより、筒内噴射弁１７の噴孔部へのデポジットの堆積も抑制され、その後成層燃焼運転に移行される場合であっても、その要求される噴霧形状や燃料噴射量が維持されるようにもなる。
【００３４】
（２）また、このときの筒内噴射弁１７による燃料噴射量Ｑｔを、筒内噴射弁１７の温度を許容温度以下に抑えることのできる一定量αに設定した。その一方、このときの吸気ポート噴射弁２２による燃料噴射量Ｑｋを、機関運転状態に適した目標燃料噴射量Ｑｉｎｊから一定量αを減じた量に設定した。このため、燃焼室１６内における混合気全体の平均空燃比を機関運転状態に適した所望の値に維持した上で、筒内噴射弁１７についての冷却効果を得ることができるようになる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
以下、本発明にかかる筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の第２の実施の形態について説明する。
【００３６】
なお、本実施の形態にかかる燃料噴射制御装置も、その概略の構成は、先の図１に例示したものと同様であり、それら各部の重複する説明は割愛する。
さて、前記筒内噴射弁１７の不要な温度上昇を抑制するためとはいえ、均質燃焼運転時において同筒内噴射弁１７による燃料噴射を行うと、その分だけ燃焼室１６内の混合気の均質性は悪化する。このため、均質燃焼運転中は、筒内噴射弁１７により燃料噴射を行う機会をできるだけ少なくすることが望ましい。
【００３７】
一方、均質燃焼運転に移行してからしばらくの期間は、吸気ポート噴射弁２２のみによる燃料噴射を実行したところで、筒内噴射弁１７の温度が前記許容温度を超えることはない。
【００３８】
そこで、本実施の形態の装置では、均質燃焼運転時において筒内噴射弁１７による燃料噴射を併せ実行するに際し、均質燃焼運転に移行してから所定期間経過後に、筒内噴射弁１７による燃料噴射を開始するようにしている。これにより、この所定期間中は筒内噴射弁１７からの燃料噴射が禁止されるようになり、混合気の均質性の悪化が防止されるようになる。なお、本実施の形態にかかる燃料噴射制御において、筒内噴射弁１７による燃料噴射が開始された後は、先の第１の実施の形態の燃料噴射制御と同一の制御が行われる。
【００３９】
図３に示すフローチャートは、本実施の形態の燃料噴射制御についての処理手順を示している。このフローチャートに示される一連の処理も、所定周期毎（例えば所定クランク角毎）の処理として前記電子制御装置３０により実行される。なお、図３において、先の図２に示した第１の実施の形態の処理と同一の処理については同一のステップ番号を付して示している。
【００４０】
以下、図３を参照して、本実施の形態の燃料噴射制御について、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
同図３に示されるように、この一連の処理では、内燃機関１１が成層燃焼で運転中であると判断される場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、遅延カウンタのカウント値がリセットされる（ステップＳ１０２）。この遅延カウンタは、上述した均質燃焼運転に移行してからの所定期間の経過をカウントするためのカウンタである。本実施の形態の装置では、この遅延カウンタにより、均質燃焼運転への移行後、燃焼室１６内にて混合気の燃焼が実行された回数、すなわち筒内噴射弁１７が火炎に晒された回数をカウントするようにしている。
【００４１】
その後、成層燃焼を実行すべく、圧縮行程において筒内噴射弁１７が前記目標燃料噴射量Ｑｉｎｊに基づき開弁駆動されて、燃焼室１６内への燃料噴射が実行された後（ステップＳ４００）、本処理は一旦終了される。
【００４２】
一方、内燃機関１１が均質燃焼で運転中であると判断されるようになると（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、上記遅延カウンタのカウント値が所定値βに達したか否かが判断される（ステップＳ１０３）。なお、この所定値βは、筒内噴射弁１７が火炎に晒される回数であって、同筒内噴射弁１７の温度が許容温度以上になるおそれがない回数が、実験等により求められた上で、電子制御装置３０に予め記憶されている。すなわち、この判断では、均質燃焼運転に移行した後、燃焼室１６内における混合気の燃焼がβ回繰り返されたか否かが判断される。
【００４３】
そして、遅延カウンタのカウント値が所定値βに達していないと判断される場合には（ステップＳ１０３：ＮＯ）、筒内噴射弁１７の温度が許容温度以上になっているおそれはなく、このとき同筒内噴射弁１７による燃料噴射の実行を開始する必要はないとして、遅延カウンタのカウント値がインクリメントされる（ステップＳ１０４）。
【００４４】
その後、吸気行程において吸気ポート噴射弁２２が目標燃料噴射量Ｑｉｎｊに基づき開弁駆動されて、前記吸気ポート２０ａへの燃料噴射が実行された後（ステップＳ１０５）、本処理は一旦終了される。
【００４５】
その後、遅延カウンタのカウント値のインクリメントが繰り返され（ステップＳ１０４）、同カウント値が所定値β以上になると（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、筒内噴射弁１７の温度を許容温度以下に維持すべく、第１の実施の形態と同様の態様で、吸気ポート噴射弁２２による燃料噴射と、筒内噴射弁１７による燃料噴射とが併せ実行される（ステップＳ２００，Ｓ３００，Ｓ４００）。その後、本処理は一旦終了される。
【００４６】
以下、図４を参照して、本実施の形態の燃料噴射制御装置の制御態様を更に詳述する。
図４は、本実施の形態の装置による両噴射弁１７，２２の駆動制御態様についてその一例を示したもので、同図４において、図４（ａ）には筒内噴射弁１７の動作態様を、図４（ｂ）には吸気ポート噴射弁２２の動作態様を、図４（ｃ）には上記遅延カウンタのカウント値の推移をそれぞれ示している。
【００４７】
燃焼形態が成層燃焼から均質燃焼に移行すると、図４（ａ）に示すように筒内噴射弁１７の開弁駆動が停止されるとともに、図４（ｂ）に示すように吸気ポート噴射弁２２の開弁駆動が開始されて、吸気ポート２０ａへの燃料噴射が開始される（タイミングｔ１）。
【００４８】
このとき同時に、図４（ｃ）に示すように、遅延カウンタのカウント値のインクリメントが開始され、その後において吸気ポート噴射弁２２が開弁駆動される度に、同カウント値のインクリメントが繰り返される（タイミングｔ１〜ｔ２）。
【００４９】
その後、このカウント値が所定値βに達すると、すなわち均質燃焼運転に移行した後において混合気の燃焼がβ回繰り返されると、図４（ａ）に示すように、筒内噴射弁１７の開弁駆動が開始され、燃焼室１６内への燃料噴射が併せて開始される（タイミングｔ２）。
【００５０】
すなわち、本実施の形態の装置では、均質燃焼運転に移行した後、筒内噴射弁１７の温度が許容温度以上になるおそれがない所定期間だけ、同筒内噴射弁１７による燃料噴射が禁止されている。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、上記（１）及び（２）に記載の作用効果に加えて、以下に記載する効果が得られるようになる。
（３）均質燃焼運転時において筒内噴射弁１７による燃料噴射を併せ実行するに際し、均質燃焼運転に移行してから筒内噴射弁１７が許容温度以上になるおそれがない所定期間において、同噴射弁１７からの燃料噴射を禁止するようにした。このため、この所定期間における混合気の均質性の悪化を防止することができるようになる。
【００５２】
なお、筒内噴射弁１７による所定期間の燃料噴射の禁止は、成層燃焼運転から均質燃焼運転に移行した直後には限られない。図３にも示されるように、要は、どのような運転状態からであっても、均質燃焼運転に移行した直後に、筒内噴射弁１７による燃料噴射が所定期間だけ禁止される構成であればよい。
【００５３】
（第３の実施の形態）
以下、本発明にかかる筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の第３の実施の形態について説明する。
【００５４】
なお、本実施の形態にかかる燃料噴射制御装置もその概略の構成は、先の図１に例示したものと同様であり、それら各部の重複する説明は割愛する。
通常、混合気の燃焼に伴って燃焼室１６内で発生する熱量は、機関運転状態に応じて変化する。例えば、前記目標燃料噴射量Ｑｉｎｊが多くなると、燃焼室１６内に供給される燃料量が多くなり、その燃焼に伴って発生する熱量が大きくなる。これに伴い、筒内噴射弁１７が受ける熱量も大きくなり、その温度が上昇しやすくなる。
【００５５】
また、混合気の燃焼温度も機関運転状態に応じて変化する。例えば、機関回転速度が速くなると、それに伴い燃焼の間隔が短くなって機関温度が上昇し、ひいては混合気の燃焼温度が上昇するようになる。そしてこの場合にも、筒内噴射弁１７が受ける熱量が大きくなって、その温度が上昇しやすくなる。
【００５６】
このように、機関回転速度や目標燃料噴射量Ｑｉｎｊに応じて、筒内噴射弁１７が受ける熱量は変化するために、燃料噴射により自身の温度を許容温度以下の温度にまで低下させるために必要な筒内噴射弁１７の燃料噴射量も自ずと変化する。
【００５７】
そこで、本実施の形態の装置では、均質燃焼運転時における筒内噴射弁１７による燃料噴射量Ｑｔを、機関回転速度及び目標燃料噴射量Ｑｉｎｊに基づき算出するようにしている。
【００５８】
図５に示すフローチャートは、本実施の形態の燃料噴射制御についてその処理手順を示している。このフローチャートに示される一連の処理も、所定周期毎（例えば所定クランク角毎）の処理として前記電子制御装置３０により実行される。なお、図５においても、先の図２に示した第１の実施の形態の処理や図３に示した第２の実施の形態の処理と同一の処理については同一のステップ番号を付して示している。
【００５９】
ちなみに、この図５に示す一連の処理と、先の図３に例示した第２の実施の形態の一連の処理とでは、両噴射弁１７，２２の燃料噴射量Ｑｔ，Ｑｋを算出する処理のみが異なっている。以下ではこの算出処理について説明する。
【００６０】
図５に示すように、遅延カウンタのカウント値が所定値β以上になって、この算出処理に入ると、この処理では、機関回転速度及び目標燃料噴射量Ｑｉｎｊに基づき、図６に示すＡマップから筒内噴射弁１７の燃料噴射量Ｑｔが算出される（ステップＳ２１０）。
【００６１】
このＡマップは、機関回転速度と目標燃料噴射量Ｑｉｎｊとの関係から、筒内噴射弁１７の燃料噴射量Ｑｔを算出するためのマップである。また、このＡマップは、これら機関回転速度及び目標燃料噴射量Ｑｉｎｊと、筒内噴射弁１７の温度を許容温度以下に維持するために必要最小限の燃料噴射量Ｑｔとの関係が実験などにより求められた上で、予め電子制御装置３０に記憶されている。図６に示されるように、このＡマップにより算出される燃料噴射量Ｑｔは、機関回転速度が速いときほど、また、目標燃料噴射量Ｑｉｎｊが多いときほど、多い量として算出される。
【００６２】
そして本実施の形態では、こうして算出される燃料噴射量Ｑｔに基づいて、吸気ポート噴射弁２２の燃料噴射量Ｑｋが、
Ｑｋ←Ｑｉｎｊ−Ｑｔ
といったように算出される。
【００６３】
こうして算出される燃料噴射量Ｑｔ及びＱｋを用いて筒内噴射弁１７及び吸気ポート噴射弁２２を駆動制御することで、筒内噴射弁１７からの燃料噴射量を機関運転状態に応じた必要最小限の量に抑えることができるようになる。
【００６４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、上記（１）、及び（３）に記載の作用効果に加えて、以下に記載する効果が得られるようになる。
（４）筒内噴射弁１７の燃料噴射量Ｑｔを、機関回転速度及び目標燃料噴射量Ｑｉｎｊに基づいて、筒内噴射弁１７の温度を許容温度以下に維持するために必要最小限の量として算出するようにした。これにより、筒内噴射弁１７の温度低減と混合気の均質化との好適な両立を図ることができるようになる。
【００６５】
（第４の実施の形態）
以下、本発明にかかる筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の第４の実施の形態について説明する。
【００６６】
なお、本実施の形態にかかる燃料噴射制御装置も、その概略の構成は、先の図１に例示したものと同様であり、それら各部の重複する説明は割愛する。
通常、内燃機関１１の各行程の時間は、機関回転速度が速くなるほど短くなる。その一方で、筒内噴射弁１７から一定量の燃料を噴射するのに要する時間は、機関回転速度によらず一定であり、また、噴射する燃料量が多いほど、燃料噴射に要する時間は長くなる。このため、機関回転速度が速く、目標燃料噴射量Ｑｉｎｊが多いときにおいて、燃料噴射を遅い時期に開始すると、圧縮行程中に燃料を噴射しきれなくなるおそれがある。
【００６７】
また、機関回転速度が速いときには、吸気行程において燃焼室１６内に空気が勢いよく吸入されるために、その影響により圧縮行程中においても同燃焼室１６内の空気の流れの乱れが残っている。このため、このような状態では早い時期に筒内噴射弁１７から燃料を噴射することで、噴射燃料と空気とのミキシングが促進されるようになる。
【００６８】
一方、機関回転速度が遅いときには、吸気行程において燃焼室１６内に吸入される空気の流速が遅いために、圧縮行程中における同燃焼室１６内の空気の流れの乱れが小さい。この状態で、筒内噴射弁１７により早い時期に燃料を噴射すると、噴射燃料の一部が空気とミキシングされることなく、気筒１２の内壁やピストン１３の上面に付着するようになり、この付着燃料の分だけ、混合気の空燃比がリーン側の値になる。このため、機関回転速度が遅いときには、筒内噴射弁１７による燃料噴射を圧縮行程中の比較的遅い時期に開始することが望ましい。
【００６９】
そこで、本実施の形態の装置では、均質燃焼運転時における筒内噴射弁１７の燃料噴射時期を、機関回転速度及び目標燃料噴射量Ｑｉｎｊに基づき算出することで、同筒内噴射弁１７から噴射される燃料と空気とのミキシングが良好に行われるようにしている。
【００７０】
図７に示すフローチャートは、本実施の形態の燃料噴射制御についてその処理手順を示している。このフローチャートに示される一連の処理も、所定周期毎（例えば所定クランク角毎）の処理として前記電子制御装置３０により実行される。なお、図７において、先の図２に示した第１の実施の形態の処理、図３に示した第２の実施の形態の処理、及び図５に示した第３の実施の形態の処理と同一の処理については同一の符号を付して示している。
【００７１】
ちなみに、この図７に示す一連の処理と、先の図５に例示した第３の実施の形態の一連の処理とでは、筒内噴射弁１７の燃料噴射時期を算出する処理（ステップＳ２２０）が加えられた点のみが異なっている。以下、この相違点を中心に、本実施の形態の燃料噴射制御の処理手順を説明する。
【００７２】
図７に示すように、この一連の処理では、第３の実施の形態で述べたように筒内噴射弁１７及び吸気ポート噴射弁２２の燃料噴射量Ｑｔ及びＱｋが算出された後（ステップＳ２１０）、筒内噴射弁１７の燃料噴射時期が、機関回転速度及び目標燃料噴射量Ｑｉｎｊに基づいて、図８に示すＢマップから算出される（ステップＳ２２０）。
【００７３】
このＢマップは、機関回転速度と目標燃料噴射量Ｑｉｎｊとの関係から、筒内噴射弁１７の燃料噴射時期を算出するためのマップである。また、このＢマップは、これら機関回転速度及び目標燃料噴射量Ｑｉｎｊと、混合気の好適な均質化が図られる燃料噴射時期との関係が実験などにより求められた上で、予め電子制御装置３０に記憶されている。なお、このＢマップにより算出される燃料噴射時期は、機関回転速度が速い運転領域にあるときほど、また目標燃料噴射量Ｑｉｎｊが多い運転領域にあるときほど早い時期（進角した値）として算出される。また特に、機関回転速度が速く、且つ目標燃料噴射量Ｑｉｎｊが多い運転領域（図８中に斜線で示す運転領域）では、上記比較的早い時期と、圧縮行程末期といった２つの燃料噴射時期を算出する。この圧縮行程末期の燃料噴射時期についても、機関回転速度が速い運転領域にあるときほど、また目標燃料噴射量Ｑｉｎｊが多い運転領域にあるときほど早い時期として算出する。
【００７４】
こうして筒内噴射弁１７の燃料噴射時期が算出された後、この燃料噴射時期、及び上記各燃料噴射量Ｑｔ，Ｑｋに基づいて、両噴射弁１７，２２の開弁駆動が実行されて、吸気ポート噴射弁２２による燃料噴射と、筒内噴射弁１７による燃料噴射とが併せ実行される（ステップＳ３００，Ｓ４００）。なお、筒内噴射弁１７の開弁駆動に際し、上記２つの燃料噴射時期が算出されている場合には、両燃料噴射時期に噴射される燃料量を加算した量が、上記燃料噴射量Ｑｔとなるように、その駆動が制御される。
【００７５】
こうして両噴射弁１７，２２の開弁駆動が実行された後、本処理は一旦終了される。
すなわち、本実施の形態の装置では基本的に、機関回転速度が速いときほど、また目標燃料噴射量Ｑｉｎｊが多いときほど、早い時期に筒内噴射弁１７が開弁駆動されて燃料噴射が実行されるようにする。また特に、機関回転速度が速く、且つ目標燃料噴射量Ｑｉｎｊが多いとき、すなわち筒内噴射弁１７の温度条件が厳しいときには、上記比較的早い時期と圧縮行程末期との２回に分けて筒内噴射弁１７を開弁駆動して燃料噴射を実行するようにする。
【００７６】
このような本実施の形態によれば、上記（１）、（３）及び（４）に記載の作用効果に加えて、以下に記載する効果が得られるようになる。
（５）機関回転速度が速いときほど、また、目標燃料噴射量Ｑｉｎｊが多いときほど、早い時期に筒内噴射弁１７を開弁駆動して燃料噴射を実行するようにした。これにより、筒内噴射弁１７の燃料噴射時期を、噴射される燃料と空気とのミキシングが良好となる時期に設定することができるようになる。このため、筒内噴射弁１７の温度低減と混合気の均質化との好適な両立を図ることができるようになる。
【００７７】
（６）また、筒内噴射弁１７の温度条件が厳しいときには、比較的早い時期と圧縮行程末期といった２回に分けて筒内噴射弁１７を開弁駆動して燃料噴射を実行するようにした。これにより、筒内噴射弁１７が冷却される機会が増え、同筒内噴射弁１７の温度をより好適に低減することができるようになる。
【００７８】
（その他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記第２〜第４の実施の形態では、筒内噴射弁１７の温度が許容温度より高くなるおそれのない所定期間を遅延カウンタによりカウントするようにしたが、この所定期間を遅延タイマにより計時するようにしてもよい。
【００７９】
・また、この所定期間を、機関回転速度や目標燃料噴射量Ｑｉｎｊ等の機関運転状態に応じて可変設定するようにしてもよい。こうした構成によれば、上記所定期間を、機関運転状態により変化する筒内噴射弁１７の温度条件に応じた期間として設定することが可能になり、混合気の均質性の悪化をより好適に抑制することができるようになる。
【００８０】
・また、上記所定期間の可変設定に用いる機関運転状態として、冷却水の温度や、アクセルペダルの踏込量、吸入空気量等を用いるようにしてもよい。要は、筒内噴射弁１７の温度が許容温度以上になるおそれがない期間を精度よく設定することができるのであれば、どのようなパラメータを用いてもよい。
【００８１】
・上記第３及び第４の実施の形態では、均質燃焼時における筒内噴射弁１７の燃料噴射量Ｑｔを、機関回転速度及び目標燃料噴射量Ｑｉｎｊに基づいて算出するようにしたが、この燃料噴射量Ｑｔの算出パラメータについても、冷却水の温度や、アクセルペダルの踏込量、吸入空気量等を用いるようにしてもよい。要は、筒内噴射弁１７の温度を許容温度以下に維持するために最低限必要な燃料噴射量Ｑｔを精度よく算出することができるのであれば、どのようなパラメータを用いてもよい。
【００８２】
・上記第４の実施の形態では、筒内噴射弁１７の温度条件が厳しいときには、比較的早い時期と圧縮行程末期といった２回に分けて筒内噴射弁１７を開弁駆動して燃料噴射を実行するようにしたが、これに限られない。例えば、２回目の燃料噴射を省略しても、上記（５）に記載の作用効果を得ることはできる。また、２回目の燃料噴射を、圧縮行程末期ではなく、１回目の燃料噴射が実行されてから混合気が燃焼するまでの期間のいずれかの時期に実行することで、筒内噴射弁１７が冷却される機会を増やすことができる。
【００８３】
・また、混合気の均質化が好適に図られるのであれば、筒内噴射弁１７による燃料噴射を３回以上に分けて実行するようにしてもよい。
・その他、第１の実施の形態による筒内噴射弁１７からの燃料噴射を併せ行う構成を（Ａ）、第１の実施の形態による筒内噴射弁１７から一定量の燃料を噴射する構成を（Ｂ）、第２の実施の形態による筒内噴射弁１７からの燃料噴射を所定期間禁止する構成を（Ｃ）、第３の実施の形態による筒内噴射弁１７の燃料噴射量を機関運転状態に基づき算出する構成を（Ｄ）、第４の実施の形態による筒内噴射弁１７の燃料噴射時期を機関運転状態に基づき算出する構成を（Ｅ）とすると、（Ａ），（Ｂ）及び（Ｅ）を組み合わせる構成、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｅ）を組み合わせる構成、（Ａ）及び（Ｄ）を組み合わせる構成、（Ａ），（Ｄ）及び（Ｅ）を組み合わせる構成、等々も適宜採用することができる。
【００８４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態には、次のような形態を含むものであることを付記しておく。
（１）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において、前記制御手段は、前記筒内噴射用燃料噴射弁の温度を許容温度以下に維持可能な一定量の燃料を噴射するように同筒内噴射用燃料噴射弁を駆動制御す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。
【００８５】
（２）請求項３に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記所定期間を、機関運転状態に基づき可変設定する手段を更に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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる筒内噴射式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の実施の形態の燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。
【図３】第２の実施の形態の燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。
【図４】両噴射弁の駆動態様の一例を示すタイミングチャート。
【図５】第３の実施の形態の燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。
【図６】筒内噴射弁の燃料噴射量の算出に用いるマップのマップ構造を示す略図。
【図７】第４の実施の形態の燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。
【図８】筒内噴射弁の燃料噴射時期の算出に用いるマップのマップ構造を示す略図。
【符号の説明】
１１…内燃機関、１２…気筒、１３…ピストン、１４…コンロッド、１５…クランクシャフト、１６…燃焼室、１７…筒内噴射弁、１８…点火プラグ、１９…イグナイタ、２０…吸気通路、２０ａ…吸気ポート、２１…排気通路、２２…吸気ポート噴射弁、３０…電子制御装置、３１…クランクセンサ、３２…アクセルセンサ。
【図１】
0004423816.tif 000002
【図２】
0004423816.tif 000003
【図３】
0004423816.tif 000004
【図４】
0004423816.tif 000005
【図５】
0004423816.tif 000006
【図６】
0004423816.tif 000007
【図７】
0004423816.tif 000008
【図８】
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