(57)【要約】【課題】  燃焼室内に所望の混合気を形成するとともに、点火プラグについての悪影響を抑制する。【解決手段】  ＥＣＵは、点火プラグの絶縁抵抗がしきい値よりも小さくて（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射があると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料噴霧が吸気弁に干渉するか否かを判断するステップ（Ｓ１５０）と、干渉している状態で（Ｓ１５０にてＹＥＳ）かつ筒内噴射用インジェクタが低圧噴射中でないと（Ｓ１６０にてＮＯ）、筒内噴射用インジェクタの噴射圧を低下させるステップ（Ｓ１７０）と、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射があると（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、吸気通路噴射用インジェクタが吸気同期噴射中であるか否かを判断するステップ（Ｓ２００）と、吸気通路噴射用インジェクタが吸気同期噴射中でないと（Ｓ２００にてＮＯ）、吸気通路噴射用インジェクタを吸気同期噴射に切換えるステップ（Ｓ２１０）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段および噴射された燃料に点火する点火プラグを備えた内燃機関の制御装置であって、
前記燃料噴射手段に供給される燃料の圧力を調整するための調整手段と、
前記点火プラグへ燃料が飛散する状態を検知するための検知手段と、
前記点火プラグへ燃料が飛散する状態が検知された場合には、前記調整手段により前記燃料噴射手段へ供給される燃料の圧力を低下させるように、前記内燃機関を制御するための制御手段とを含む、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記点火プラグは吸気バルブの近傍に設けられ、
前記検知手段は、前記吸気バルブに前記燃料噴射手段により噴射された燃料が干渉され得るタイミングであると、前記点火プラグへの燃料が飛散する状態であると検知するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射手段は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段であって、
前記内燃機関は、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記吸気バルブが開いているときに前記第２の燃料噴射手段により燃料を噴射するように制御するための手段をさらに含む、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段とで燃料を噴射する場合には、前記第１の燃料噴射手段により燃料を噴射した後に前記第２の燃料噴射手段により燃料を噴射するように制御するための手段をさらに含む、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記点火プラグの絶縁抵抗を検知するための手段と、
前記絶縁抵抗が予め定められた値以下になると、前記制御手段による制御を実行するように前記内燃機関を制御するための手段とをさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記絶縁抵抗が予め定められた値以下になった後に通常の状態に戻ると、前記制御手段による制御を中止するように前記内燃機関を制御するための手段をさらに含む、請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記内燃機関の温度を検知するための手段と、
前記温度が予め定められた値以下になると、前記制御手段による制御を実行するように前記内燃機関を制御するための手段とをさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともに筒内に向けて燃料を噴射する燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）を有する内燃機関の制御装置に関し、特に、点火プラグの不具合を回避することができる制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内噴射用インジェクタにより燃焼室に直接噴射された燃料と空気の混合気を点火プラグにより着火および燃焼させ、その燃焼にともな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公知である。さらに、このような筒内噴射用インジェクタに加えて吸気通路噴射用インジェクタから吸気ポートに燃料を噴射する内燃機関も公知である。このような内燃機関においては、たとえば、内燃機関の負荷が予め定められた設定負荷よりも低いときには吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止するとともに内燃機関の負荷が設定負荷よりも高いときには吸気通路噴射用インジェクタから燃料を噴射するようにしている。
【０００３】
筒内噴射用インジェクタにより燃料を燃焼室内に直接噴射して、燃料および空気の混合気を点火プラグの火花により着火および燃焼させるようにした内燃機関（あるいは、これに加えて吸気ポートに燃料を噴射する内燃機関）において、吸気弁の作動タイミングによっては筒内に噴射した燃料が吸気弁の傘部に干渉し所望の燃焼が実現できない場合がある。
【０００４】
すなわち、気筒の上部である燃焼室の端に設けられた筒内噴射用インジェクタから燃料が噴射されると、吸気弁リフト時に、筒内噴射用インジェクタから噴射された噴霧が吸気弁に干渉してしまう。このように、噴霧が吸気弁に干渉すると、吸気弁の傘部にて燃料が跳ね返り、点火プラグやヘッド下面への燃料付着や吸気ポート内への燃料の逆流が発生する可能性がある。そして、このような干渉により、燃料付着や燃料の逆流が発生すると、燃焼が不安定になったり、スモーク（黒煙）やＨＣが増大したり、煤が堆積してデポジットが生成したり、デポジットが噛み込んでバルブシール不良が発生したりする可能性がある。また、点火プラグの燻りが発生する可能性もある。
【０００５】
このような問題に対して、特開平８−４５７８号公報（特許文献１）は、安定した燃焼を確保することができる噴射タイミング制御装置を提供して、よって、機関の燃焼性を改善することを目的とする内燃機関の燃料噴射タイミング制御装置を開示する。この内燃機関の燃料噴射タイミング制御装置は、各気筒毎に少なくとも１個設けられる吸気弁と、吸気弁の背面近傍に向けて各気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、機関運転状態に基づいて燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を演算し、所定の噴射開始時期と所定の噴射終了時期との間で燃料噴射量に従って燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段とを備えた内燃機関の燃料噴射タイミング制御装置であって、吸気弁のリフトを検出する吸気弁リフト検出手段と、吸気弁リフト検出手段により検出される吸気弁リフトが最大近傍にあっては、燃料噴射制御手段による燃料噴射弁の噴射制御を禁止する禁止手段とを備える。
【０００６】
この内燃機関の燃料噴射タイミング制御装置によると、燃料噴射制御手段により所定の噴射開始時期と所定の噴射終了時期との間で燃料が噴射するように燃料噴射弁が制御されるが、吸気弁リフトが最大近傍にあっては、燃料噴射弁の噴射制御が禁止されるので、吸気弁がリフト最大となった時に、噴射弁から噴射された噴霧が吸気弁に干渉することを防止できる。このようにして、吸気弁の傘部に燃料が干渉することを防止して、安定した燃焼を確保することができる。
【０００７】
また、特開２００３−１９３８９４号公報（特許文献２）は、筒内噴射式エンジンにおいて、燃料を複数の行程にわたって噴射する場合に、霧化時間の確保、排気エミッションの向上、始動性の向上を実現できるエンジンの燃料噴射タイミング制御装置を開示する。このエンジンの燃料噴射タイミング制御装置は、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備え、エンジンの運転状態に基いて燃料噴射量を設定する噴射量設定手段と、設定手段で設定された燃料噴射量が全量噴射されるように燃料噴射タイミングを設定する噴射タイミング設定手段と、設定手段で設定された燃料噴射タイミングで燃料を噴射するように燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段とを有するエンジンの燃料噴射タイミング制御装置であって、噴射タイミング設定手段が、吸気行程、圧縮行程、排気行程の優先順位に従って燃料噴射タイミングを設定する。
【０００８】
このエンジンの燃料噴射タイミング制御装置によると、エンジンの運転状態に基いて設定された燃料噴射量が全量噴射されるように、燃料が複数の行程にわたって噴射される場合に、吸気行程、圧縮行程、排気行程の優先順位に従って燃料が噴射される。まず、燃料の噴射から点火までの時間が圧縮行程に比べて長い吸気行程を最優先させたから、燃料の霧化時間が確保され、着火性・燃焼性に富む混合気が得られ、高出力が効率よく得られ、未燃成分が低減され、排気エミッションの向上を図ることができる。
【特許文献１】特開平８−４５７８号公報
【特許文献２】特開２００３−１９３８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した２つの特許文献とも、吸気弁のリフト量が大きい時（吸気行程中期）には、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を行なわないようにしている。このため、燃料噴射が可能な時期は、吸気行程初期、吸気行程後期〜圧縮行程であり、運転条件により決定される燃料噴射量がこの時期において確保できない場合には（吸気行程中期での燃料噴射を禁止したためでもある）、排気行程において燃料を噴射してでも必要な燃料を噴射するようにしている。排気行程での燃料噴射は、当然のことながら、未燃燃料の排出の問題がある。
【００１０】
さらに、特許文献１および特許文献２で燃料噴射を禁止している、吸気行程中期以降の燃料噴射は、以下のような燃焼に優位な特性を有する。低温時において燃料が気化する時間を確保しつつ、かつ、黒煙排出の要因となるピストンへの付着燃料を抑制できる。この時期の燃料噴射を禁止すると、混合気形成の悪化および黒煙排出の問題が発生する。
【００１１】
このように、吸気弁のリフト量が大きい時（吸気行程中期）に筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を禁止してしまうと、上記したような優位な特性の発現が不可能となり、燃焼安定性の確保が困難となったり、排気エミッションの問題が発生する。
【００１２】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、燃焼室内に所望の混合気を形成するとともに、点火プラグについての悪影響を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の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ための燃料噴射手段および噴射された燃料に点火する点火プラグを備えた内燃機関を制御する。この制御装置は、燃料噴射手段に供給される燃料の圧力を調整するための調整手段と、点火プラグへ燃料が飛散する状態を検知するための検知手段と、点火プラグへ燃料が飛散する状態が検知された場合には、調整手段により燃料噴射手段へ供給される燃料の圧力を低下させるように、内燃機関を制御するための制御手段とを含む。
【００１４】
第１の発明によると、点火プラグへ燃料が飛散する状態が検知された場合には、プラグかぶり、プラグ燻りなどの点火プラグについての悪影響が発生する。このような場合には、燃料噴射手段から噴射する燃料の圧力を低下させることにより、吸気バルブの傘部に干渉して点火プラグの方向へ向かう燃料を抑制できる。これにより、点火プラグについての悪影響を抑制することができる。さらに、吸気行程中期以降であっても、燃料噴射手段により燃料を噴射することができるので、低温時において燃料が気化する時間を確保しつつ、かつ、黒煙排出の要因となるピストンへの付着燃料を抑制でき、燃焼室内に所望の混合気を形成することができる。その結果、燃焼室内に所望の混合気を形成するとともに、点火プラグについての悪影響を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することができる。なお、調整手段としては、燃料噴射手段に供給される燃料の圧力を調整できるものであれば特に限定されず、高圧燃料系統に設けられた高圧燃料ポンプの吐出量、吐出圧を変更するもの、高圧燃料ポンプと燃料噴射手段との間に設けられた燃料の圧力を調整するもの、燃料噴射手段自体で噴射圧を変更するもの等、いずれであってもよい。
【００１５】
第２の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、検知手段は、吸気バルブの傘部に燃料噴射手段により噴射された燃料が干渉され得るタイミングであると、吸気バルブの近傍に設けられた点火プラグへの燃料が飛散する状態であると検知するための手段を含む。
【００１６】
第２の発明によると、吸気バルブがリフトして、吸気バルブの傘部に燃料噴射手段により燃料が噴射され得るタイミングであると、吸気バルブの傘部に当たって点火プラグの方向へ燃料が向かう。このため、このようなタイミングである場合には、燃料噴射手段から噴射する燃料の圧力を低下させることにより、吸気バルブの傘部に当たって点火プラグの方向へ向かう燃料を抑制できる。これにより、点火プラグについての悪影響を抑制することができる。
【００１７】
第３の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、燃料噴射手段は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段であって、内燃機関は、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段をさらに含む。制御手段は、吸気バルブが開いているときに第２の燃料噴射手段により燃料を噴射するように制御するための手段をさらに含む。
【００１８】
第３の発明によると、内燃機関が低温時であるときに吸気バルブが閉じているときに吸気通路内に燃料を噴射すると、吸気バルブの傘部に燃料の液膜が形成される。その後、吸気バルブが開かれ、そのときに第１の燃料噴射手段で燃料が噴射されると、その液膜を形成した燃料が点火プラグの方向へ向かう。このような状態にならないように、第２の燃焼噴射手段は、吸気バルブが（所定量以上）開いているときに燃料を噴射する。このようにすると、第２の燃料噴射手段により噴射された燃料は吸気の気流に乗って速やかに燃焼室に導入され液膜を形成することがなくなり、点火プラグの方向へ向かう燃料を抑制できる。これにより、点火プラグについての悪影響を抑制することができる。
【００１９】
第４の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第３の発明の構成に加えて、制御手段は、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段とで燃料を噴射する場合には、第１の燃料噴射手段により燃料を噴射した後に第２の燃料噴射手段により燃料を噴射するように制御するための手段をさらに含む。
【００２０】
第４の発明によると、内燃機関が低温時であるときに吸気バルブが閉じているときに吸気通路内に燃料を噴射すると、吸気バルブの傘部に燃料の液膜が形成される。その後、吸気バルブが開かれ、そのときに第１の燃料噴射手段で燃料が噴射されると、その液膜を形成した燃料が点火プラグの方向へ向かう。このような状態にならないように、第２の燃焼噴射手段は、吸気バルブが（所定量以上）開いているときに燃料を噴射することに加えて、第１の燃料噴射手段により燃料を噴射した後に第２の燃料噴射手段により燃料を噴射する。このようにすると、先に第１の燃料噴射手段により燃料を噴射しているので、第２の燃料噴射手段により噴射された燃料がたとえ液膜を形成しても、第１の燃料噴射手段により噴射された燃料の噴霧力に起因して、点火プラグの方向へ向かう燃料を発生させることがなくなる。これにより、点火プラグについての悪影響を抑制することができる。
【００２１】
第５の発明に係る内燃機関の制御装置は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、点火プラグの絶縁抵抗を検知するための手段と、絶縁抵抗が予め定められた値以下になると、制御手段による制御を実行するように内燃機関を制御するための手段をさらに含む。
【００２２】
第５の発明によると、点火プラグに燃料が付着したり、過濃混合気の燃焼により点火プラグ硝子部に煤が形成されると、点火プラグの絶縁抵抗が低下する。このような状態では好ましい点火を実現できないため、さらにこのような不具合を促進させる、燃料噴射手段により噴射された燃料が点火プラグに飛散しないように制御して、点火プラグ自体の異常を回避することができる。
【００２３】
第６の発明に係る内燃機関の制御装置は、第５の発明の構成に加えて、絶縁抵抗が予め定められた値以下になった後に通常の状態に戻ると、制御手段による制御を中止するように内燃機関を制御するための手段とをさらに含む。
【００２４】
第６の発明によると、点火プラグの絶縁状態が一旦低下したため制御手段により燃料噴射手段により噴射された燃料が点火プラグに飛散しないように制御した後、点火プラグの絶縁状態が元の正常な状態に復帰すると、通常の制御を再開することができる。
【００２５】
第７の発明に係る内燃機関の制御装置は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関の温度を検知するための手段と、温度が予め定められた値以下になると、制御手段による制御を実行するように内燃機関を制御するための手段とをさらに含む。
【００２６】
第７の発明によると、内燃機関が十分に暖機していない冷間時には、燃料の気化を促進させるため、燃料噴射手段から高圧の燃料を噴射することが好ましい。そのため、点火プラグへの飛散燃料が多くなる。そのような場合であっても、燃焼変動を悪化させない範囲で、噴射圧力を低下させることで、点火プラグへの飛散燃料を減らすことができる。この場合であっても、燃焼変動を悪化させない範囲であるので、好ましい燃焼状態を実現することができる。なお、内燃機関の温度とは、内燃機関の冷却水温度、内燃機関に吸気される空気の温度、内燃機関の周囲の雰囲気温度等のいずれであってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２８】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本実施の形態に係るエンジンについて説明する。このエンジンは、シリンダブロック１００、筒内噴射用インジェクタ１１０、吸気通路噴射用インジェクタ１２０、シリンダボア１３０、ピストン１４０、燃焼室１５０、コネクチングロッド１６０、クランク軸１８０、シリンダヘッド２００、点火プラグ２４０、吸気弁２６０、吸気ポート２８０、排気弁３００、排気ポート３２０、吸気管３４０、スロットル弁３６０が主要構成部品である。
【００２９】
また、吸気弁２６０および排気弁３００のバルブ開閉タイミングを可変に制御する可変バルブタイミング（ＶＶＴ（（Variable Valve Timing））機構２５０が備えられている。なお、このバルブタイミング機構２５０は、吸気弁２６０および排気弁３００のバルブ開閉タイミングおよびバルブリフト量を可変に制御するものであってもよい。
【００３０】
筒内に直接燃料を噴射するため、筒内噴射用インジェクタ１１０は、燃焼室１５０に直接開口するように設けられる。筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料入口は、配管３８０を介して、燃料タンク４００からフィードポンプ４１０および高圧燃料ポンプ４０２に接続され、高圧の燃料が筒内噴射用インジェクタ１１０に圧送され、筒内に直接噴射される。
【００３１】
吸気管内に噴射を噴射するため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、吸気ポート２８０に開口するように設けられる。吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料入口は、燃料タンク４００からフィードポンプ４１０に接続され、フィード圧の燃料が吸気通路噴射用インジェクタに供給され、吸気ポート２８０に噴射される。
【００３２】
ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４２０は、マイクロコンピュータとして構成され、各センサからの内燃機関運転状態信号が入力され、ＥＣＵ４２０で必要な処理が実行され、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０への燃料噴射信号、高圧燃料ポンプ４０２への燃圧指令信号および点火プラグ２４０への点火信号が出力される。このエンジンシステムに設けられるセンサとしては、クランク軸１８０に近接して設けられ、クランク角度の所定回転角度毎のパルス信号を発生するクランク角度センサ４４０、スロットル弁３６０の上流の吸気管３４０に設けられ、筒内に導入される吸入空気量を検出するエアーフローメータ４６０、スロットル弁３６０の開度を検知するスロットル開度センサ（図示せず）、排気管３２０に設けられ、空燃比を検出するための空燃比センサ（図示せず）がある。また、シリンダブロック１００の冷却水通路には冷却水温を検出するための水温センサ５００が設けられる。
【００３３】
図２を参照して、上述したエンジンにおける筒内噴射用インジェクタ１１０へ高圧の燃料を供給する燃料供給機構について説明する。なお、以下の説明では、４気筒エンジンの例を示すが本発明はこのような形式のエンジンに限定されない。Ｖ型８気筒、Ｖ型６気筒、直列６気筒等のエンジンでもよく、少なくとも、筒内噴射用インジェクタを有し、その筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料が吸気弁２６０に当たる構成を有すればよい。
【００３４】
図２に示すように、この燃料供給機構は、燃料タンク４００に設けられ、低圧（プレッシャーレギュレータ圧力である０．３ＭＰａ程度）の吐出圧で燃料を供給するフィードポンプ４１０と、カム１２１０により駆動される高圧燃料ポンプ４０２と、筒内噴射用インジェクタ１１０に高圧燃料を供給するために設けられた高圧デリバリパイプ１１１０（図１の配管３８０と同じ）と、高圧デリバリパイプ１１１０に設けられた各気筒１個ずつの筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気通路噴射用インジェクタ１２０に燃料を供給するために設けられた低圧デリバリパイプ１１２０と、低圧デリバリパイプ１１２０に設けられた各気筒のインテークマニホールドに１個ずつの吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを含む。
【００３５】
燃料タンク４００のフィードポンプ４１０の吐出口は、低圧供給パイプ１４００に接続され、低圧供給パイプ１４００は、低圧デリバリ連通パイプ１４１０とポンプ供給パイプ１４２０とに分岐する。低圧デリバリ連通パイプ１４１０は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０が設けられた低圧デリバリパイプ１１２０に接続されている。
【００３６】
ポンプ供給パイプ１４２０は、高圧燃料ポンプ４０２の入り口に接続される。高圧燃料ポンプ４０２の入り口の手前には、パルセーションダンパー１２２０が設けられ、燃料脈動の低減を図っている。
【００３７】
高圧燃料ポンプ４０２の吐出口は、高圧デリバリ連通パイプ１５００に接続され、高圧デリバリ連通パイプ１５００は、高圧デリバリパイプ１１１０に接続される。高圧デリバリパイプ１１１０に設けられたリリーフバルブ１１４０は、高圧デリバリリターンパイプ１６１０を介して高圧燃料ポンプリターンパイプ１６００に接続される。高圧燃料ポンプ４０２のリターン口は、高圧燃料ポンプリターンパイプ１６００に接続される。高圧燃料ポンプリターンパイプ１６００は、リターンパイプ１６３０に接続され、燃料タンク４００に接続される。
【００３８】
図３に、図２の高圧燃料ポンプ４０２付近の拡大図を示す。高圧の燃料を筒内噴射用インジェクタ１１０に圧送するために、高圧燃料ポンプ４０２と、カム１２１０で駆動され上下に摺動するポンププランジャー１２０６と、電磁スピル弁１２０２とリーク機能付きチェックバルブ１２０４とを主な構成部品としている。
【００３９】
カム１２１０によりポンププランジャー１２０６が下方向に移動しているときであって電磁スピル弁１２０２が開いているときに燃料が導入され（吸い込まれ）、カム１２１０によりポンププランジャー１２０６が上方向に移動しているときに電磁スピル弁１２０２を閉じるタイミングを変更して、高圧燃料ポンプ４０２から吐出される燃料量を制御する。ポンププランジャー１２０６が上方向に移動している加圧行程中における電磁スピル弁１２０２を閉じる時期が早いほど多くの燃料が吐出され、遅いほど少ない燃料が吐出される。
【００４０】
ＥＣＵ４２０は、高圧燃料ポンプ４０２の圧送行程に相当するカム角度θ（０）に対する電磁スピル弁１２０２が閉弁しているカム角度θの割合（θ／θ（０））を制御値であるデューティ比として算出して、このデューティ比を用いて電磁スピル弁１２０２が制御する。
【００４１】
高圧燃料ポンプ４０２の燃料吐出量（電磁スピル弁１２０２の閉弁開始時期）を制御するための制御量であるデューティ比ＤＴは、０〜１００％という値の間で変化する値であって、電磁スピル弁１２０２の閉弁期間に対応するカム１２１０のカム角度に関係した値である。すなわち、このカム角度に関して、電磁スピル弁１２０２の最大閉弁期間に対応したカム角度（最大カム角度）を「θ（０）」とし、同閉弁期間の目標値に対応するカム角度（目標カム角度）を「θ」とすると、デューティ比ＤＴは、最大カム角度θ（０）に対する目標カム角度θの割合を示すものということになる。従って、デューティ比ＤＴは、目標とする電磁スピル弁１２０２の閉弁期間（閉弁開始時期）が最大閉弁期間に近づくほど１００％に近い値とされ、目標とする閉弁期間が「０」に近づくほど０％に近い値とされるようになる。
【００４２】
デューティ比ＤＴが１００％に近づくほど、デューティ比ＤＴに基づき調整される電磁スピル弁１２０２の閉弁開始時期は早められ、電磁スピル弁１２０２の閉弁期間は長くなる。その結果、高圧燃料ポンプ４０２の燃料吐出量が増加して燃圧が上昇するようになる。また、デューティ比ＤＴが０％に近づくほど、デューティ比ＤＴに基づき調整される電磁スピル弁１２０２の閉弁開始時期は遅らされ、電磁スピル弁１２０２の閉弁期間は短くなる。その結果、高圧燃料ポンプ２００の燃料吐出量が減少して燃圧が低下するようになる。
【００４３】
ＥＣＵ４２０は、デューティ比ＤＴに基づき、電磁スピル弁１２０２における電磁ソレノイドに対する通電開始時期、すなわち電磁スピル弁１２０２の閉弁開始時期を制御する。こうして電磁スピル弁１２０２の閉弁開始時期が制御されることにより、電磁スピル弁１２０２の閉弁期間が変化して高圧燃料ポンプ１００の燃料吐出量が調整され、燃圧が目標燃圧に向けて変化するようになる。なお、このような高圧燃料の燃圧制御は、デューティ比ＤＴを用いたフィードバック制御に限定されるものではない。
【００４４】
このように燃圧を変化させることにより、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射される燃料の圧力（噴射圧）を変更させることができる。なお、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射される燃料の圧力（噴射圧）を変更させるためには、高圧燃料系統に調圧弁を設けてもよいし、筒内噴射用インジェクタ１１０自体が噴射圧調整機構を有するようにしてもよい。
【００４５】
図４を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ４２０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００４６】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＥＣＵ４２０は、点火プラグ２４０の絶縁抵抗Ｒを検知する。Ｓ１１０にて、ＥＣＵ４２０は、絶縁抵抗Ｒがしきい値Ｒ（ＴＨ）よりも小さいか否かを判断する。絶縁抵抗Ｒ＜しきい値Ｒ（ＴＨ）であると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００４７】
点火プラグ２４０の絶縁抵抗の低下は、主に点火プラグ２４０に燃料が付着した状態の燃焼、過濃混合気（濃過ぎる混合気）の燃焼により点火プラグ２４０の硝子部に煤が生成され発生する。点火プラグ２４０の絶縁抵抗の低下を検知すると、通常設定されている燃料噴射制御により、筒内噴射用インジェクタ１１０による噴霧の吸気弁２６０への干渉の有無を判定した後、干渉すると判断された運転条件では、通常の設定されている燃料噴射制御とは異なる制御が実行されて、噴射燃料の点火プラグ２４０方向への飛散や燃料の点火プラグ２４０への付着を抑制し、点火プラグ２４０の絶縁抵抗の回復を促進する。
【００４８】
Ｓ１２０にて、ＥＣＵ４２０は、エンジン回転数センサ４４０、スロットル開度センサからの信号等により、エンジン回転数ＮＥ、エンジン負荷ＫＬおよび筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との燃料分担率（噴き分け率）を検知する。なお、噴き分け率は、後述する、エンジン回転数と負荷率とで規定されたマップに基づいて検知される。
【００４９】
Ｓ１３０にて、ＥＣＵ４２０は、噴き分け率に基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射があるか否かを判断する。筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射があると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、処理はＳ１４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３０にてＮＯ）、処理はＳ１８０へ移される。
【００５０】
Ｓ１４０にて、ＥＣＵ４２０は、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射時期、吸気弁２６０の開閉タイミング、筒内噴射圧（高圧燃料系統の燃圧）を検知する。
【００５１】
Ｓ１５０にて、ＥＣＵ４２０は、Ｓ１４０にて検知した筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射時期での噴霧が吸気弁２６０に干渉するか否かを判断する。これは、エンジン回転数、スロットル開度、吸気弁２６０のバルブタイミングおよび筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期により判断される。この燃料噴射時期での噴霧が吸気弁２６０に干渉すると判断されると（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、処理はＳ１６０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１５０にてＮＯ）、処理はＳ１８０へ移される。
【００５２】
Ｓ１６０にて、ＥＣＵ４２０は、筒内噴射用インジェクタ１１０が低圧噴射中であるか否かを判断する。これは、高圧燃料系統に設けられた燃圧センサからＥＣＵ４２０に入力された信号に基づいて行なわれる。筒内噴射用インジェクタが低圧噴射中であると判断されると（Ｓ１６０にてＹＥＳ）、処理はＳ１８０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１６０にてＮＯ）、処理はＳ１７０へ移される。
【００５３】
Ｓ１７０にて、ＥＣＵ４２０は、高圧燃料ポンプ４０２に、燃圧を所望の圧力まで低下させるように噴射圧変更指令を出力する。このとき、電磁スピル弁１２０２を閉じるタイミングが遅れるようにデューティ比ＤＴが小さくなるような指令信号が出力されて、高圧燃料ポンプ４０２からの燃料吐出量が減少して、高圧燃料系統の圧力（燃圧）が低下して、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射圧が低下される。なお、燃料噴射圧をどの程度まで低下させるのかについては、たとえば、図５に示すように、燃焼変動が悪化領域に入らない最下限の噴射圧に設定される。すなわち、噴射圧が低下すれば、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料の微粒化が悪化するために良好な混合気の形成を実現できなくなり、燃焼変動が悪化する。この変動が許容できない領域（燃焼変動悪化領域）に入らない程度まで燃圧を低下させるに留めて、良好な燃焼を実現する。
【００５４】
Ｓ１８０にて、ＥＣＵ４２０は、噴き分け率に基づいて、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射があるか否かを判断する。吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射があると（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、処理はＳ１９０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１８０にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００５５】
Ｓ１９０にて、ＥＣＵ４２０は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射時期を検知する。Ｓ２００にて、ＥＣＵ４２０は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０が吸気同期噴射中であるか否かを判断する。このとき、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射が、吸気行程に同期した燃料噴射時期（吸気同期噴射）であるのか、吸気行程に同期していない燃料噴射時期（吸気非同期）であるのかが判断される。吸気通路噴射用インジェクタ１２０が吸気同期噴射中であると判断されると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、この処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ２１０へ移される。
【００５６】
Ｓ２１０にて、ＥＣＵ４２０は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気同期噴射へ変更するように変更指令を出力する。
【００５７】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ４２０により制御されるエンジンの動作について説明する。
【００５８】
筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料が吸気弁２６０に当たって点火プラグ２４０付近に飛散されたり排気側ヘッド内壁面に飛散されたりするような状態が続いている場合において、特に点火プラグ２４０付近に噴射された燃料が飛散されると点火プラグ２４０の絶縁抵抗Ｒが次第に低下する。絶縁抵抗Ｒが検知され（Ｓ１００）、検知された絶縁抵抗Ｒがしきい値Ｒ（ＴＨ）よりも小さいと（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、これ以上、このような点火プラグ２４０付近に噴射された燃料が吸気弁２６０に当たって点火プラグ２４０付近に燃料が到達することを避けなければならない。
【００５９】
筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射があって（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料による噴霧が吸気弁２６０に干渉して（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が低圧噴射中でないと（Ｓ１６０にてＮＯ）、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料の噴射圧（高圧燃料系統の燃圧）を図５に示す設定値まで低下させる（Ｓ１７０）。
【００６０】
さらに、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射があって（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射タイミングが吸気に同期していないと（Ｓ２００にてＮＯ）、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射が吸気同期噴射へ変更される。
【００６１】
以上のような動作について、さらに図６〜図９を用いて説明する。図６および図７が筒内噴射用インジェクタ１１０について、図８および図９が吸気通路噴射用インジェクタ１２０について説明した図である。
【００６２】
筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料が吸気弁２６０に干渉する運転条件では、図６に示すように、干渉した燃料が点火プラグ２４０方向へ飛散して、燃料が点火プラグ２４０に付着して、プラグかぶり、プラグ燻りが発生する。特に、低温域での筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射は噴射燃料の微粒化を促進するために高圧噴射が実行されている。このため、吸気弁２６０に干渉した燃料は、点火プラグ２４０へ飛散しやすくなっている。このような場合には、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射される燃料の圧力（噴射圧）を低下させる（たとえば、図５に示す燃焼変動悪化領域に入らない最下限の噴射圧まで低下させる）。このようにすると、図７に示すように、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射される燃料の圧力が低下するので、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料が吸気弁２６０に干渉する運転条件であっても、点火プラグ２４０への燃料の飛散を抑制することができる。
【００６３】
吸気弁２６０が開いていない時に吸気通路噴射用インジェクタ１２０から燃料が噴射されると（吸気非同期噴射）、吸気管内に一旦付着した燃料が、吸気弁２６０が開いた直後に吸気弁２６０の傘部に沿って吸入される。このため、図８に示すように、点火プラグ２４０に燃料が付着して、プラグ燻りが発生する。このような場合には、吸気弁２６０が開いている時に吸気通路噴射用インジェクタ１２０から燃料が噴射させて（吸気同期噴射）、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射された燃料を吸気の流れに乗せて、点火プラグ２４０の方向へ燃料が流れることを低減させる。このようにすると、図９に示すように、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射された燃料はそのまま燃焼室１５０内に速やかに導入されるので、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射された燃料が点火プラグ２４０へ飛散することを抑制することができる。
【００６４】
このようにして、図１０に示すように、従来は、吸気行程中期以降において、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射を禁止していたが、本発明においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射される燃料の噴射圧を低下させる。また、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は吸気弁２６０が開いているときに燃料を噴射する吸気同期噴射とする。このようにすると、吸気行程中期以降においても燃料を噴射できるので、従来技術よりも、ピストン付着燃料抑制による黒煙排出の低減させるとともに、排気中のＨＣを減少させることができる。
【００６５】
さらに、このような効果を発現する要因について説明する。図１１に筒内噴射用インジェクタ１１０における燃料噴射圧と点火プラグ付着燃料液膜厚さとの関係を、図１２に筒内噴射用インジェクタ１１０におけるクランク角と点火プラグ付着燃料液膜厚さとの関係を、図１３に吸気通路噴射用インジェクタ１２０における燃料噴射時期と点火プラグ付着燃料液膜厚さとの関係を、図１４に吸気通路噴射用インジェクタ１２０におけるクランク角と点火プラグ付着燃料液膜厚さとの関係を、それぞれ示す。なお、この点火プラグ付着燃料液膜厚さは、点火プラグ２４０におけるプラグかぶり、プラグ燻りの発生要因として最も影響が高いものである。
【００６６】
図１１および図１２を参照して、筒内噴射用インジェクタ１１０についての点火プラグ付着燃料液膜厚さについて考察する。高噴射圧では、燃料噴射後、一旦点火プラグ２４０に燃料が付着するが、その後、衝突する燃料に勢いがあるので（高衝突力を有するので）、点火プラグ付着燃料液膜厚さは減少して、その後一定となり圧縮行程後半で減少する。これに対して、低噴射圧では、衝突した燃料の点火プラグ２４０への飛散が抑制されるので、燃料噴射後の液膜の形成が抑制され、点火時期においては付着燃料がなくなっている（点火プラグ付着燃料液膜厚さがゼロである）ことがわかる。
【００６７】
図１３および図１４を参照して、吸気通路噴射用インジェクタ１２０についての点火プラグ付着燃料液膜厚さについて考察する。吸気非同期噴射では、吸気開始後、付着燃料が徐々に増加して、点火時期においても厚い液膜が形成されている。これに対して、吸気同期噴射では、点火プラグ２４０への燃料の飛散が抑制されているので、点火時期においては付着燃料がなくなっている（点火プラグ付着燃料液膜厚さがゼロである）ことがわかる。
【００６８】
さらに、図１５に示すように、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料を分担している場合においては、図１２と図１４とを重ね合わせた図となる。図１５に示すように、筒内噴射用インジェクタ１１０の低圧燃料噴射および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の吸気同期噴射により、点火プラグ２４０への燃料の飛散が抑制されているので、点火時期においては付着燃料がなくなっている（点火プラグ付着燃料液膜厚さがゼロである）ことがわかる。
【００６９】
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵにより制御されるエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタからの噴射燃料が吸気弁に付着する場合には、噴射圧を低圧に切換えて、付着しても点火プラグの方向に燃料が飛散する度合いを抑制している。さらに、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射を吸気同期噴射として、吸気行程において吸気の流れに乗せて吸気通路噴射用インジェクタから噴射された燃料を速やかに燃焼室内に導入して、点火プラグの方向に燃料が飛散する度合いを抑制している。このようにすることにより、点火プラグに燃料が飛散することを抑制でき、プラグかぶりやプラグ燻りを抑制できるとともに、吸気行程中期以降にも燃料を噴射できるので、良好な燃焼特性を実現できる。
【００７０】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、前述の第１の実施の形態において説明した制御において、特にエンジン温度が低温である場合に実行される。なお、本実施の形態におけるエンジンシステムのハードウェア構成は、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００７１】
エンジンが低温であると（エンジン冷却水温、エンジン吸気温、外気温等がしきい値よりも低いと）、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射された燃料の一部は、冷たい吸気弁２６０の傘部に付着する。この状態で、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料が吸気弁２６０に付着すると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により、吸気弁２６０に付着した燃料を点火プラグ２４０近傍に飛散させる。
【００７２】
このため、本実施の形態においては、先に筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射した後に、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から吸気に同期させて燃料を噴射する。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料を分担して噴射している場合において、吸気通路噴射用インジェクタ１２０により燃料を吸気行程噴射した後に筒内噴射用インジェクタ１１０により燃料を（低圧で）噴射するのではなく、筒内噴射用インジェクタ１１０により燃料を（低圧で）噴射した後に吸気通路噴射用インジェクタ１２０により燃料を吸気同期噴射する。このようにすると、図１６に示すように、点火時期における点火プラグ付着燃料液膜厚さを薄くすることができる。
【００７３】
＜この制御装置が適用されるに適したエンジン＞
図１７を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジンについて説明する。図１７は、エンジンの運転状態に対応させた情報である、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の噴き分け比率（以下、ＤＩ比率（r）とも記載する。）を表わすマップについて説明する。これらのマップは、ＥＣＵ４２０のメモリに記憶される。
【００７４】
図１７に示すように、このマップは、エンジンの回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタの分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内噴射用インジェクタからのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタからのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、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で燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。
【００７５】
なお、上述した実施の形態においては、点火プラグ２４０の絶縁抵抗の低下により噴射制御を切換えるようにしていた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。冷間時の燃焼変動（エンジン回転数ＮＥのばらつき）、排気温度の変化等を利用して、点火プラグ２４０の燻りを検知して、噴射制御を切換えるようにしてもよい。また、上述したように点火プラグ２４０に燃料が飛散することを抑制する制御は、エンジンの暖機状態にかかわらず実行できる。このため、飛散された燃料による点火プラグ２４０の冷却が抑制され点火プラグ２４０の温度が上昇するので、硝子部の煤を焼き切る可能性が高くなるという効果もある。
【００７６】
さらに、点火プラグ２４０の絶縁抵抗の低下により噴射制御を切換えるようにしていたが、点火プラグ２４０の絶縁抵抗の低下が回復したら噴射制御を通常の状態（筒内噴射用インジェクタ１１０から高圧で燃料を噴射して、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気同期噴射に限定しない状態）に切換えるようにしてもよい。
【００７７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】図１のエンジンシステムにおける燃料供給機構の全体概要図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】図１のＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図５】燃料噴射圧と燃焼変動との関係を示す図である。
【図６】燃料噴射状態を示す図（その１）である。
【図７】燃料噴射状態を示す図（その２）である。
【図８】燃料噴射状態を示す図（その３）である。
【図９】燃料噴射状態を示す図（その４）である。
【図１０】吸気弁および排気弁の作動タイミングと燃料噴射タイミングとを示すタイミングチャートである。
【図１１】筒内噴射用インジェクタの燃料噴射圧と点火プラグ付着燃料液膜厚さとの関係を示す図である。
【図１２】筒内噴射用インジェクタによる点火プラグ付着燃料液膜厚さの変化を示す図である。
【図１３】吸気通路噴射用インジェクタの燃料噴射時期と点火プラグ付着燃料液膜厚さとの関係を示す図である。
【図１４】吸気通路噴射用インジェクタによる点火プラグ付着燃料液膜厚さの変化を示す図である。
【図１５】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による点火プラグ付着燃料液膜厚さの変化を示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態における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による点火プラグ付着燃料液膜厚さの変化を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図である。
【符号の説明】
【００７９】
１００  シリンダブロック、１１０  筒内噴射用インジェクタ、１２０  吸気通路噴射用インジェクタ、１３０  シリンダボア、１４０  ピストン、１５０  燃焼室、２４０  点火プラグ、４００  燃料タンク、４０２  高圧燃料ポンプ、４１０  フィードポンプ、４２０  ＥＣＵ、５００  水温センサ、１１１０  高圧デリバリパイプ、１１２０  低圧デリバリパイプ、１１４０  リリーフバルブ、１２００  高圧燃料ポンプ、１２０２  電磁スピル弁、１２０４  リーク機能付きチェックバルブ、１２０６  ポンププランジャー、１２１０  カム、１２２０  パルセーションダンパー、１４００  低圧供給パイプ、１４１０  低圧デリバリ連通パイプ、１４２０  ポンプ供給パイプ、１５００  高圧デリバリ連通パイプ、１６００  高圧燃料ポンプリターンパイプ、１６１０  高圧デリバリリターンパイプ、１６３０  リターンパイプ。
【図１】
2007032302.tif 000003
【図２】
2007032302.tif 000004
【図３】
2007032302.tif 000005
【図４】
2007032302.tif 000006
【図５】
2007032302.tif 000007
【図６】
2007032302.tif 000008
【図７】
2007032302.tif 000009
【図８】
2007032302.tif 000010
【図９】
2007032302.tif 000011
【図１０】
2007032302.tif 000012
【図１１】
2007032302.tif 000013
【図１２】
2007032302.tif 000014
【図１３】
2007032302.tif 000015
【図１４】
2007032302.tif 000016
【図１５】
2007032302.tif 000017
【図１６】
2007032302.tif 000018
【図１７】
2007032302.tif 000019