(57)【要約】    【課題】  燃料の気化促進と、過渡応答性の向上との両立を図り、更にシリンダ吸入空気量との相関を高める。    【解決手段】  各気筒の排気行程にて最新の要求噴射量を算出し、この最新の要求噴射量の一部を１回目の噴射量として、噴射させる。その後、各気筒の吸気行程の下死点前であって、下死点後の吸気弁閉時期と同じピストン位置にて、最新の要求噴射量を算出し、この最新の要求噴射量から排気行程にて噴射した１回目の噴射量を減算して、２回目の噴射量を算出する。そして、吸気弁閉時期までに燃料噴射を終了するように、この２回目の噴射量の燃料を噴射させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に各気筒毎に燃料噴射弁を備える内燃機関において、
各気筒の吸気行程前に最新の要求噴射量を算出し、この最新の要求噴射量の一部を１回目の噴射量として算出する第１の噴射量算出手段と、
吸気行程前にこの１回目の噴射量の燃料を噴射させる第１の燃料噴射手段と、
各気筒の吸気行程の吸気下死点前であって、吸気下死点後の吸気弁閉時期と同じピストン位置にて、最新の要求噴射量を算出し、この最新の要求噴射量から吸気行程前に噴射した１回目の噴射量を減算して、２回目の噴射量を算出する第２の噴射量算出手段と、
吸気弁閉時期までに燃料噴射を終了するように、この２回目の噴射量の燃料を噴射させる第２の燃料噴射手段と、
を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２】
吸気通路に各気筒毎に燃料噴射弁を備える内燃機関において、
各気筒の吸気行程前に最新の要求噴射量を算出し、この最新の要求噴射量の一部を１回目の噴射量として算出する第１の噴射量算出手段と、
吸気行程前にこの１回目の噴射量の燃料を噴射させる第１の燃料噴射手段と、
各気筒の吸気行程にて一定時間間隔で最新の要求噴射量を算出し、最新の要求噴射量を算出する毎に、最新の要求噴射量から吸気行程前に噴射した１回目の噴射量を減算して、２回目の噴射量を算出する第２の噴射量算出手段と、
吸気弁閉時期までに燃料噴射を終了するように、吸気弁閉時期までに燃料噴射を終了可能な範囲で、最も遅い時期に算出した２回目の噴射量の燃料を噴射させる第２の燃料噴射手段と、
を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３】
前記第２の燃料噴射手段は、前記第２の噴射量算出手段により２回目の噴射量が算出される毎に、吸気弁閉時期までの時間と２回目の噴射量の燃料噴射に要する時間との差を算出し、この差が所定値未満となっているときに、２回目の噴射量の燃料を噴射させることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記第１の燃料噴射手段は、最新の要求噴射量から所定量を減算して、１回目の噴射量を算出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記第１の噴射量算出手段及び前記第１の燃料噴射手段は、各気筒の排気行程にて、１回目の噴射量を算出し、噴射させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つ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、吸気通路に各気筒毎に燃料噴射弁を備える内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、吸気通路に各気筒毎に燃料噴射弁を備える内燃機関において、燃料噴射を２回に分割し、１回目の燃料噴射は、そのときの要求噴射量から所定量を減じた先行噴射量の燃料を噴射し、２回目の燃料噴射では、そのときの要求噴射量から先行噴射量を減じた後行噴射量の燃料を噴射するようにして、先行噴射による燃料の気化の促進と、最新の要求噴射量に基づくことによる過渡応答性の向上とを両立させている。
【特許文献１】特開平４−２９２５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、２回目の燃料噴射を排気行程若しくは吸気行程にて行うとしているが、単にその燃料噴射時期に先立って噴射量の演算時期を設定するだけでは、実際にシリンダに吸入される空気量に対応するような噴射量を算出することができず、シリンダ吸入空気量に合わせて分割噴射を行うことができないという問題点があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、燃料の気化促進と、過渡応答性の向上との両立を図り、更にシリンダ吸入空気量との相関を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、請求項１に係る発明では、各気筒の吸気行程前に最新の要求噴射量を算出し、この最新の要求噴射量の一部を１回目の噴射量として算出し、吸気行程前にこの１回目の噴射量の燃料を噴射させる。その後、各気筒の吸気行程の吸気下死点前であって、吸気下死点後の吸気弁閉時期と同じピストン位置にて、最新の要求噴射量を算出し、この最新の要求噴射量から吸気行程前に噴射した１回目の噴射量を減算して、２回目の噴射量を算出する。そして、吸気弁閉時期までに燃料噴射を終了するように、この２回目の噴射量の燃料を噴射させる。
【０００６】
また、請求項２に係る発明では、各気筒の吸気行程前に最新の要求噴射量を算出し、この最新の要求噴射量の一部を１回目の噴射量として算出し、吸気行程前にこの１回目の噴射量の燃料を噴射させる。その後、各気筒の吸気行程にて一定時間間隔で最新の要求噴射量を算出し、最新の要求噴射量を算出する毎に、最新の要求噴射量から吸気行程前に噴射した１回目の噴射量を減算して、２回目の噴射量を算出する。そして、吸気弁閉時期までに燃料噴射を終了するように、吸気弁閉時期までに燃料噴射を終了可能な範囲で、最も遅い時期に算出した２回目の噴射量の燃料を噴射させる。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明によれば、２回目の噴射量の演算は、吸気弁閉時期と同じピストン位置にて行うため、吸気弁閉時期のシリンダ吸入空気量と同等の空気量にて、噴射量の演算を行うことができ、噴射量演算時の空気量と実際のシリンダ吸入空気量との誤差を大幅に低減できる。
請求項２に係る発明によれば、２回目の噴射量の演算時期を可能な限り吸気弁閉時期に近づけることができ、吸気弁閉時期のシリンダ吸入空気量に近い空気量にて、噴射量の演算を行うことができ、噴射量演算時の空気量と実際のシリンダ吸入空気量との誤差を大幅に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す内燃機関（エンジン）のシステム図である。
エンジン１の各気筒のピストン２により画成される燃焼室３には、点火プラグ４を囲むように、吸気弁５及び排気弁６を備えている。吸気弁５及び排気弁６は、可変動弁装置７、８により開閉時期を調整可能である。
【０００９】
吸気通路９には、吸気マニホールドの上流側に、モータ駆動の電制スロットル弁１０が設けられている。吸気通路９にはまた、吸気マニホールドの各ブランチ部（シリンダヘッド側の吸気ポートに臨む位置）に、各気筒毎に、電磁式の燃料噴射弁１１が設けられており、吸気弁５の弁傘部に向けて燃料を噴射することができる。
排気通路１２には、排気浄化触媒１３が設けられている。
【００１０】
ここにおいて、可変動弁装置７、８、電制スロットル弁１０、燃料噴射弁１１及び点火プラグ４の作動は、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）２０により制御され、このＥＣＵ２０には、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力しこれによりクランク角位置と共にエンジン回転数Ｎｅを検出可能なクランク角センサ２１、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２２、吸気通路９の電制スロットル弁１０上流にて吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ２３、エンジン冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ２４などから、信号が入力されている。
【００１１】
燃料噴射弁１１による燃料噴射量の制御は、吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとから基本噴射量Ｔｐ＝Ｋ・Ｑａ／Ｎｅ（Ｋは定数）を算出し、これを各種補正係数ＣＯＥＦで補正して、最終的な噴射量（要求噴射量）Ｔｉ＝Ｔｐ・ＣＯＥＦを算出し、制御する。尚、燃料噴射弁１１は所定圧力に調圧された燃料を噴射するので、燃料噴射弁１１の開時間（噴射時間）より噴射量を制御できることから、噴射量は噴射時間（噴射パルス幅）として算出する。
【００１２】
ここで、通常は、要求噴射量Ｔｉの燃料を排気行程などにおいて１回で噴射するが、本発明では、特に始動時を含む過渡時において、燃料噴射を２回に分割することで、気化の促進と、過渡応答性の向上とを両立させる。
かかる分割噴射の制御について、フローチャートにより説明する。
図２は第１実施形態での分割噴射の制御のフローチャートである。
【００１３】
Ｓ１では、排気行程の所定の噴射量演算時期か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ２〜Ｓ４の処理を実行する。
Ｓ２では、排気行程の所定の噴射量演算時期（予め定めた時期）において、現在の運転条件に基づく、最新の要求噴射量Ｔｉを算出する。具体的には、現時点の吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、要求噴射量Ｔｉ＝Ｋ・Ｑａ／Ｎｅ・ＣＯＥＦ（Ｋは定数、ＣＯＥＦは各種補正係数）を算出する。
【００１４】
Ｓ３では、Ｓ２で算出した要求噴射量Ｔｉの一部（大部分で、例えば８０％程度）を１回目の噴射量Ｔｉ１として算出する。具体的には、最新の要求噴射量Ｔｉから所定量ＣＴｉを減算して、１回目の噴射量Ｔｉ１＝Ｔｉ−ＣＴｉを算出する。
Ｓ４では、排気行程にて、上記１回目の噴射量Ｔｉ１の燃料を噴射させる。
排気行程にて噴射された燃料は、閉弁中の吸気弁の傘裏に衝突し、熱を受けることで、吸気弁が開弁するまでの間に、気化が促進され、吸気弁の開弁により燃焼室内に吸入される。
【００１５】
Ｓ５では、吸気行程の所定の噴射量演算時期、具体的には、図４（ａ）又は（ｂ）に示すように、吸気下死点前であって、吸気下死点後の吸気弁閉時期（ＩＶＣ）と同じピストン位置の時期か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ６〜Ｓ８の処理を実行する。
Ｓ６では、吸気行程の所定の噴射量演算時期において、現在の運転条件に基づく、最新の要求噴射量Ｔｉを算出する。具体的には、現時点の吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、要求噴射量Ｔｉ＝Ｋ・Ｑａ／Ｎｅ・ＣＯＥＦ（Ｋは定数、ＣＯＥＦは各種補正係数）を算出する。
【００１６】
Ｓ７では、Ｓ６で算出した最新の要求噴射量Ｔｉから、排気行程にて噴射した１回目の噴射量Ｔｉ１を減算して、２回目の噴射量Ｔｉ２＝Ｔｉ−Ｔｉ１を算出する。
Ｓ８では、吸気弁閉時期ＩＶＣまでに燃料噴射を終了するように、上記２回目の噴射量Ｔｉ２の燃料を噴射させる。
尚、Ｓ１〜Ｓ３の部分が第１の噴射量算出手段に相当し、Ｓ４の部分が第１の燃料噴射手段に相当し、Ｓ５〜Ｓ７の部分が第２の噴射量算出手段に相当し、Ｓ８の部分が第２の燃料噴射手段に相当する。
【００１７】
本フローでは、図３に示すように、各気筒の排気行程にて、そのときの吸入空気量Ｑａ及びエンジン回転数Ｎｅに基づいて、最新の要求噴射量Ｔｉを算出し、この最新の要求噴射量の一部（大部分）を１回目の噴射量Ｔｉ１として算出し、排気行程にてこの１回目の噴射量の燃料を噴射させることにより、吸気弁開弁までに燃料の気化を促進して、燃焼性の改善を図る。また、吸気行程で燃料を噴射すると均質度の低下による燃焼の悪化や、燃料の排気側への吹き抜けによるエンジンアウトＨＣの悪化を生じるが、必要な燃料の大部分を排気行程で噴射することにより、このような問題も回避できる。
【００１８】
その一方、各気筒の吸気行程の吸気下死点前であって、吸気下死点後の吸気弁閉時期（ＩＶＣ）と同じピストン位置にて、そのときの吸入空気量Ｑａ及びエンジン回転数Ｎｅに基づいて、最新の要求噴射量Ｔｉを算出し、この最新の要求噴射量Ｔｉから１回目の噴射量Ｔｉ１を減算して、２回目の噴射量Ｔｉ２を算出し、吸気弁閉時期ＩＶＣまでに燃料噴射を終了するように、この２回目の噴射量Ｔｉ２の燃料を噴射させる。
【００１９】
ここで、１回目に算出した要求噴射量をＴｉold 、２回目に算出した要求噴射量をＴｉnew とすると、１回目の噴射量Ｔｉ１に対し、２回目の噴射量Ｔｉ２は、Ｔｉ２＝Ｔｉnew −Ｔｉ１であるので、１回目と２回目の噴射量の合計値は、Ｔｉ１＋Ｔｉ２＝Ｔｉ１＋（Ｔｉnew −Ｔｉ１）＝Ｔｉnew となり、２回目に算出した最新の要求噴射量Ｔｉnew と等しくなることから、過渡応答性を向上させることができる。
【００２０】
また、２回目の噴射量の演算は、図４（ａ）又は（ｂ）に示すように、吸気弁閉時期ＩＶＣと同じピストン位置にて行うため、吸気弁閉時期ＩＶＣのシリンダ吸入空気量と同等の空気量にて、噴射量の演算を行うことができ、噴射量演算時の空気量と実際のシリンダ吸入空気量との誤差を大幅に低減できる。これにより、噴射量の制御精度を向上させ、始動時を含む過渡時の排気性能などを大幅に向上できる。
【００２１】
尚、本実施形態は、他気筒の吸気による自気筒の圧力変化が無視できる場合、具体的には、図４（ａ）のように、各気筒の吸気行程が重ならないバルブタイミングの場合や、図４（ｂ）のように、吸気弁閉時期ＩＶＣが下死点に近く、他気筒の吸気体積変化が小さく無視できる場合に、特に有効である。
また、本実施形態によれば、最新の要求噴射量Ｔｉの一部（大部分）を１回目の噴射量Ｔｉ１として算出する際、最新の要求噴射量Ｔｉから所定量ＣＴｉを減算して、１回目の噴射量Ｔｉ１＝Ｔｉ−ＣＴｉを算出するので、容易に算出できる。
【００２２】
また、本実施形態によれば、各気筒の排気行程にて、１回目の噴射量を算出し、噴射させることにより、必要かつ十分な気化性能を得ることができる。
尚、バルブタイミングによっては、吸気弁閉時期ＩＶＣまでに２回目の燃料噴射を終了できないことが考えられるが、その場合は、可変動弁装置を用いて、バルブタイミングを適宜変更すればよい。
【００２３】
図５は第２実施形態のフローチャートを示している。
Ｓ１１〜Ｓ１４での排気行程での１回目の噴射量演算、噴射制御については、第１実施形態（図２）のＳ１〜Ｓ４と同じであり、説明を省略する。
Ｓ１５では、吸気行程の所定の噴射量演算時期（予め定めた演算開始時期）か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ１６以降の処理を実行する。
【００２４】
Ｓ１６では、現在の運転条件に基づく、最新の要求噴射量Ｔｉを算出する。具体的には、現時点の吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、要求噴射量Ｔｉ＝Ｋ・Ｑａ／Ｎｅ・ＣＯＥＦ（Ｋは定数、ＣＯＥＦは各種補正係数）を算出する。
Ｓ１７では、Ｓ１６で算出した最新の要求噴射量Ｔｉから、排気行程にて噴射した１回目の噴射量Ｔｉ１を減算して、２回目の噴射量Ｔｉ２＝Ｔｉ−Ｔｉ１を算出する。
【００２５】
Ｓ１８では、現在のエンジン回転数Ｎｅと、吸気弁閉時期ＩＶＣ（クランク角度）より、吸気弁閉時期ＩＶＣまでの時間ＴＩＶＣを算出する。
Ｓ１９では、吸気弁閉時期ＩＶＣまでの時間ＴＩＶＣから、２回目の噴射量（噴射時間）Ｔｉ２を減算して、余裕時間（ＴＩＶＣ−Ｔｉ２）を求め、これが所定値未満か否かを判定する。
【００２６】
ＴＩＶＣ−Ｔｉ２≧所定値であれば、まだ十分に、吸気弁閉時期ＩＶＣまでに２回目の燃料噴射を終了する余裕があると判断して、Ｓ１６へ戻り、最新の要求噴射量Ｔｉの演算（Ｓ１６）と、２回目の噴射量Ｔｉ２の演算（Ｓ１７）と、吸気弁閉時期ＩＶＣまでの時間ＴＩＶＣの算出（Ｓ１８）と、余裕時間の判定（Ｓ１９）とを、一定時間間隔で繰り返す。
【００２７】
この結果、Ｓ１９での判定で、ＴＩＶＣ−Ｔｉ２＜所定値となると、吸気弁閉時期ＩＶＣまでに燃料噴射を終了可能な範囲で、最も遅い時期であると判断し、Ｓ２０へ進む。
Ｓ２０では、吸気弁閉時期ＩＶＣまでに燃料噴射を終了するように、吸気弁閉時期ＩＶＣまでに燃料噴射を終了可能な範囲で、最も遅い時期に算出した、上記２回目の噴射量Ｔｉ２の燃料を噴射させる。
【００２８】
尚、Ｓ１１〜Ｓ１３の部分が第１の噴射量算出手段に相当し、Ｓ１４の部分が第１の燃料噴射手段に相当し、Ｓ１５〜Ｓ１７の部分が第２の噴射量算出手段に相当し、Ｓ１８〜Ｓ２０の部分が第２の燃料噴射手段に相当する。
本フローでは、図６に示すように、各気筒の排気行程にて、そのときの吸入空気量Ｑａ及びエンジン回転数Ｎｅに基づいて、最新の要求噴射量Ｔｉを算出し、この最新の要求噴射量の一部（大部分）を１回目の噴射量Ｔｉ１として算出し、排気行程にてこの１回目の噴射量の燃料を噴射させることにより、吸気弁開弁までに燃料の気化を促進して、燃焼性の改善などを図る。この点は第１実施形態と同じ。
【００２９】
その一方、各気筒の吸気行程にて一定時間間隔で、最新の吸入空気量Ｑａ及びエンジン回転数Ｎｅに基づいて、最新の要求噴射量Ｔｉを算出し、最新の要求噴射量Ｔｉを算出する毎に、最新の要求噴射量Ｔｉから１回目の噴射量Ｔｉ１を減算して、２回目の噴射量Ｔｉ２を算出し、吸気弁閉時期ＩＶＣまでに燃料噴射を終了するように、吸気弁閉時期ＩＶＣまでに燃料噴射を終了可能な範囲で、最も遅い時期に算出した２回目の噴射量Ｔｉ２の燃料を噴射させる。
【００３０】
従って、１回目と２回目の噴射量の合計値は、第１実施形態と同様、Ｔｉ１＋Ｔｉ２＝Ｔｉ１＋（Ｔｉnew −Ｔｉ１）＝Ｔｉnew となり、２回目の噴射量として最後に演算した時に用いた最新の要求噴射量Ｔｉnew と等しくなることから、過渡応答性を向上させることができる。
また、２回目の噴射量の演算時期を、図７に示すように、可能な限り吸気弁閉時期ＩＶＣに近づけることができ、吸気弁閉時期ＩＶＣのシリンダ吸入空気量に近い空気量にて、噴射量の演算を行うことができ、噴射量演算時の空気量と実際のシリンダ吸入空気量との誤差を大幅に低減できる。これにより、噴射量の制御精度を向上させ、始動時を含む過渡時の排気性能などを大幅に向上できる。
【００３１】
尚、本実施形態は、図７のように、他気筒での吸気行程が自気筒の吸気圧力に影響があるバルブタイミングの場合（他気筒の吸気により自気筒の圧力が変化する場合）に、特に有効である。
また、本実施形態によれば、吸気行程にて２回目の噴射量Ｔｉ２が算出される毎に、吸気弁閉時期ＩＶＣまでの時間ＴＩＶＣと２回目の噴射量の燃料噴射に要する時間Ｔｉ２との差を算出し、この差が所定値未満となっているときに、２回目の噴射量の燃料を噴射させる制御構成とすることで、簡単な制御ロジックで実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図
【図２】第１実施形態での分割噴射の制御のフローチャート
【図３】第１実施形態でのタイミングチャート
【図４】第１実施形態での吸気弁開閉時期と関連を示す図
【図５】第２実施形態での分割噴射の制御のフローチャート
【図６】第２実施形態でのタイミングチャート
【図７】第２実施形態での吸気弁開閉時期との関連を示す図
【符号の説明】
【００３３】
１  エンジン
２  ピストン
３  燃焼室
４  点火プラグ
５  吸気弁
６  排気弁
７、８  可変動弁装置
９  吸気通路
１０  電制スロットル弁
１１  燃料噴射弁
１２  排気通路
１３  排気浄化触媒
２０  ＥＣＵ
２１  クランク角センサ
２２  アクセル開度センサ
２３  エアフローメータ
２４  水温センサ
【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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【図６】
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【図７】
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