(57)【要約】【課題】筒内燃料噴射弁と過給機とを備えた内燃機関において、加速時の排気エミッションとドライバビリティを改善する。【解決手段】燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内用燃料噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路用燃料噴射弁と、燃焼室に吸入される空気を過給するための過給機とを備えた過給機付き内燃機関において、加速時に、実過給圧が目標過給圧に上昇するまでの間は、ポート噴射用インジェクタ２ｂからの燃料噴射のみを行うことで、混合気の均質度を高めて空気の利用効率を高くする。このような燃料噴射制御により、加速時におけるスモークの発生を抑制することができ、排気エミッションを改善することができる。【選択図】図５
2012167607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内用燃料噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路用燃料噴射弁と、前記燃焼室に吸入される空気を過給する過給機とを備えた過給機付き内燃機関の制御装置であって、
加速時に前記過給機による過給圧が目標過給圧に上昇するまでの間、前記吸気通路用燃料噴射弁からの燃料噴射のみを実行する燃料噴射制御手段を備えていることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
前記過給機にて過給された吸気の実過給圧を認識する実過給圧認識手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段とを備え、
前記燃料噴射制御手段は、加速時において前記実過給圧認識手段で認識される実過給圧が、前記目標過給圧設定手段にて設定される目標過給圧に上昇するまでの間、前記吸気通路用燃料噴射弁からの燃料噴射のみを実行することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
前記実過給圧認識手段は、前記過給機の下流側の吸気通路に配置された過給圧センサであって、その過給圧センサの出力から実過給圧を認識するように構成されていることを特徴とする過給機付き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、燃焼室に吸入される空気を過給する過給機を備えた過給機付き内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両などに搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）には、ポート噴射型エンジンや筒内直噴型エンジンが知られている。
【０００３】
ポート噴射型エンジンは、吸気ポートに配置した燃料噴射弁（吸気通路用燃料噴射弁）から吸気通路内にガソリン等の燃料を噴射して均質な混合気を形成し、その混合気を燃焼室内に導入し、点火プラグにて点火する方式のエンジンである。
【０００４】
筒内直噴型エンジンは、各気筒に燃料噴射弁（筒内用燃料噴射弁）を配置し、その燃料噴射弁からガソリン等の燃料を燃焼室内に直接噴射して、吸気ポートから燃焼室内に導入される吸入空気と混合して混合気を形成し、この混合気を点火プラグにより点火する方式のエンジンである。このような筒内用燃料噴射弁を備えたエンジンでは、内燃機関の圧縮行程に燃料を燃焼室内へ噴射し、点火時期において点火プラグ近傍だけに着火性の良好な混合気を形成させることで、燃焼室全体としては希薄な混合気の燃焼、いわゆる成層燃焼を実現することができる。
【０００５】
また、筒内直噴型エンジンには、排気エネルギを利用した過給機（以下、ターボチャージャともいう）を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。ターボチャージャは、一般に、エンジンの排気通路を流れる排気ガスによって回転するタービンホイールと、吸気通路内の空気を強制的にエンジンの燃焼室へと送り込むコンプレッサインペラと、これらタービンホイールとコンプレッサインペラとを連結する連結シャフトとを備えている。このような構造のターボチャージャにおいては、排気通路に配置のタービンホイールが排気のエネルギによって回転し、これに伴って吸気通路に配置のコンプレッサインペラが回転することによって吸入空気が過給され、エンジンの各気筒の燃焼室に過給空気が強制的に送り込まれる。
【０００６】
なお、筒内燃料噴射弁と過給機とを備えた内燃機関（エンジン）において、過給圧に応じて燃料噴射制御を行う技術に関するものとして、下記の特許文献２及び３に記載の技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２１４８１２号公報
【特許文献２】特開平０４−２０３３３５号公報
【特許文献３】特開平１１−３５１０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、過給機付き筒内直噴型エンジン（筒内用燃料噴射弁のみを備えたエンジン）においては、加速時にスモークが発生して排気エミッションが悪化する場合がある。すなわち、筒内用燃料噴射弁のみを備えたエンジンは、もともと混合気の均質度が低いエンジンであるため、加速時（機関加速時）にはスモーク、ＰＮ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｎｕｍｂｅｒ）、ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｍａｔｔｅｒ）（以下、スモークと表記する）が発生する場合がある。
【０００９】
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、筒内燃料噴射弁と過給機とを備えた内燃機関において、加速時の排気エミッションを改善することが可能な制御の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内用燃料噴射弁と、吸気通路（吸気ポート等）に燃料を噴射する吸気通路用燃料噴射弁と、前記燃焼室に吸入される空気を過給する過給機とを備えた過給機付き内燃機関の制御装置を前提としており、このような過給付き内燃機関の制御装置において、加速時（内燃機関が加速される過渡時）に、前記過給機による過給圧が目標過給圧に上昇するまでの間、前記吸気通路用燃料噴射弁（ポート噴射用インジェクタ）からの燃料噴射のみを実行する燃料噴射制御手段を備えていることを技術的特徴としている。
【００１１】
本発明の具体的な構成として、過給機にて過給された吸気の実過給圧を認識する実過給圧認識手段と、内燃機関の運転状態（例えば、機関負荷など）に基づいて目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段とを備え、加速時において上記実過給圧認識手段で認識される実過給圧が、上記目標過給圧設定手段にて設定される目標過給圧（加速時における目標過給圧）に上昇するまでの間、吸気通路用燃料噴射弁からの燃料噴射のみを実行する、という構成を挙げることができる。
【００１２】
この場合、上記実過給圧認識手段の具体的な例として、過給機（コンプレッサインペラ）の下流側の吸気通路に配置される過給圧センサ（インマニ圧センサ）を挙げることができる。そして、その過給圧センサの出力から得られる実過給圧（機関加速時の実過給圧）が上記目標過給圧に上昇するまでの間、吸気通路用燃料噴射弁からの燃料噴射のみを行うようにすればよい。
【００１３】
また、本発明において、加速時を判定する方法としては、例えば、アクセル開度（またはスロットル開度）の単位時間当たりの変化量が所定の判定閾値以上である場合に「加速時」であると判定する、という方法を挙げることができる。なお、加速判定閾値については、対象とするエンジン機種などを考慮して、実験・計算等によって適合した値を設定するようにすればよい。
【００１４】
本発明によれば、加速時において実過給圧が目標過給圧に上昇するまでの間、つまり、ターボラグによる過給遅れが生じている間は、吸気通路用燃料噴射弁（ポート噴射用インジェクタ）からの燃料噴射のみを行うので、混合気の均質度を高くすることが可能となって空気の利用効率が高くなる。これによって、加速時におけるスモークの発生を抑制することができ、排気エミッションの改善を図ることができる。また、過給遅れ中の機関出力トルクの増大を図ることも可能で、ドライバビリティを改善することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、筒内燃料噴射弁と過給機とを備えた内燃機関において、加速時におけるスモークの発生を抑制することが可能になるので、排気エミッションを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用する過給機付きエンジンの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１のエンジンの１気筒のみを示す概略構成図である。
【図３】ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】燃料噴射の噴き分け率マップの一例を示す図である。
【図５】加速時の燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。
【図６】加速時（アクセルペダル踏み込み時）における負荷率、インマニ圧（実過給圧）、エンジン回転数、高圧レール燃圧、機関出力トルク、及び、スモーク・ＰＭ・ＰＮの変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
まず、本発明を適用する内燃機関（以下、エンジンともいう）について説明する。
【００１９】
−エンジン−
図１及び図２は本発明を適用するエンジンの概略構成を示す図である。なお、図２にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。また、図２においてターボチャージャ及びＥＧＲ装置の図示は省略している。
【００２０】
この例のエンジン１は、車両に搭載される４気筒ガソリンエンジンであって、その各気筒を構成するシリンダブロック１ａ内には上下方向に往復動するピストン１ｃが設けられている。ピストン１ｃはコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１５に連結されており、ピストン１ｃの往復運動がコネクティングロッド１６によってクランクシャフト１５の回転へと変換される。
【００２１】
クランクシャフト１５にはシグナルロータ１７が取り付けられている。シグナルロータ１７の外周面には複数の歯（突起）１７ａが等角度（この例では、例えば１０°ＣＡ（クランク過度））ごとに設けられている。また、シグナルロータ１７は、歯１７ａの２枚分が欠落した欠歯部１７ｂを有している。
【００２２】
シグナルロータ１７の側方近傍には、クランク角を検出するクランクポジションセンサ（エンジン回転数センサ）３０１が配置されている。クランクポジションセンサ３０１は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１５が回転する際にシグナルロータ１７の歯１７ａに対応するパルス状の信号（電圧パルス）を発生する。このクランクポジションセンサ３０１の出力信号からエンジン回転数ＮＥを算出することができる。
【００２３】
エンジン１のシリンダブロック１ａにはエンジン冷却水の水温を検出する水温センサ３０３が配置されている。また、シリンダブロック１ａの上端にはシリンダヘッド１ｂが設けられており、このシリンダヘッド１ｂとピストン１ｃとの間に燃焼室１ｄが形成されている。エンジン１の燃焼室１ｄには点火プラグ３が配置されている。点火プラグ３の点火タイミングはイグナイタ４によって調整される。イグナイタ４はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５００によって制御される。
【００２４】
エンジン１のシリンダブロック１ａの下部には、潤滑油（エンジンオイル）を貯留するオイルパン１８が設けられている。オイルパン１８に貯留された潤滑油は、エンジン１の運転時に、異物を除去するオイルストレーナを介してオイルポンプ（図示せず）によって汲み上げられて、ピストン１ｃ、クランクシャフト１５、コネクティングロッド１６などエンジン各部に供給され、その各部の潤滑・冷却等に使用される。そして、このようにして供給された潤滑油は、エンジン各部の潤滑・冷却等のために使用された後、オイルパン１８に戻され、再びオイルポンプによって汲み上げられるまでオイルパン１８内に貯留される。
【００２５】
エンジン１の燃焼室１ｄには吸気通路１１と排気通路１２とが接続されている。吸気通路１１の一部は吸気ポート１１ａ及び吸気マニホールド１１ｂによって形成されている。また、排気通路１２の一部は排気ポート１２ａ及び排気マニホールド１２ｂによって形成されている。
【００２６】
吸気通路１１には、吸入空気（新気）を濾過するエアクリーナ７、エアフロメータ３０４、後述するターボチャージャ１００のコンプレッサインペラ１０２、ターボチャージャ１００での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ８、エンジン１の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ５などが配置されている。また、吸気通路１１（吸気マニホールド１１ｂ）には、吸気温センサ３０７及びインマニ圧センサ（過給圧センサ）３０８が配置されている。
【００２７】
エアフロメータ３０４は、吸入空気量（新規空気量）を検出する。吸気温センサ３０７は、インタークーラ８にて冷却された後であって、エンジン１に吸入される前の空気の温度（吸気温）を検出する。インマニ圧センサ３０８は、吸気マニホールド１１ｂ内の圧力つまり過給圧（吸気圧）を検出する。
【００２８】
スロットルバルブ５のスロットル開度はＥＣＵ５００によって駆動制御される。具体的には、クランクポジションセンサ３０１の出力信号から算出されるエンジン回転数ＮＥ、及び、ドライバのアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）等のエンジン１の運転状態に応じた最適な吸入空気量（目標吸気量）が得られるようにスロットルバルブ５のスロットル開度を制御している。より詳細には、スロットル開度センサ３０５を用いてスロットルバルブ５の実際のスロットル開度を検出し、その実スロットル開度が、上記目標吸気量が得られるスロットル開度（目標スロットル開度）に一致するようにスロットルバルブ５のスロットルモータ６をフィードバック制御している。なお、こうしたスロットルバルブ５の制御システムは、「電子スロットルシステム」と称されており、アイドリング運転時などにおいて、ドライバのアクセルペダルの操作とは独立してスロットル開度を制御することも可能である。
【００２９】
吸気通路１１と燃焼室１ｄとの間に吸気バルブ１３が設けられており、この吸気バルブ１３を開閉駆動することにより、吸気通路１１と燃焼室１ｄとが連通または遮断される。また、排気通路１２と燃焼室１ｄとの間に排気バルブ１４が設けられており、この排気バルブ１４を開閉駆動することにより、排気通路１２と燃焼室１ｄとが連通または遮断される。これら吸気バルブ１３及び排気バルブ１４の開閉駆動は、クランクシャフト１５の回転がタイミングチェーン等を介して伝達される吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２の各回転によって行われる。
【００３０】
吸気カムシャフト２１の近傍には、特定の気筒（例えば第１気筒＃１）のピストン１ｃが圧縮上死点（ＴＤＣ）に達したときにパルス状の信号を発生するカムポジションセンサ３０２が設けられている。カムポジションセンサ３０２は、例えば電磁ピックアップであって、吸気カムシャフト２１に一体的に設けられたロータ外周面の１個の歯（図示せず）に対向するように配置されており、その吸気カムシャフト２１が回転する際にパルス状の信号（電圧パルス）を出力する。なお、吸気カムシャフト２１（及び排気カムシャフト２２）は、クランクシャフト１５の１／２の回転速度で回転するので、クランクシャフト１５が２回転（７２０°回転）するごとにカムポジションセンサ３０２が１つのパルス状の信号を発生する。
【００３１】
このようなカムポジションセンサ３０２及び上記クランクポジションセンサ３０１の各出力信号から、エンジン運転時において、各気筒（第１気筒＃１〜第４気筒＃４）のピストン位置（吸入行程・圧縮行程・爆発行程・排気行程）を認識することができ、精密な燃料噴射制御や点火時期制御などのエンジン運転制御を行うことができる。
【００３２】
一方、排気通路１２には、ターボチャージャ１００のタービンホイール１０１の下流側（排気流れの下流側）に三元触媒９が配置されている。三元触媒９においては、燃焼室１ｄから排気通路１２に排気された排気ガス中のＣＯ、ＨＣの酸化及びＮＯｘの還元が行われ、それらを無害なＣＯ2、Ｈ2Ｏ、Ｎ2とすることで排気ガスの浄化が図られている。
【００３３】
三元触媒９の上流側（排気流れの上流側）の排気通路１２に空燃比（Ａ／Ｆ）センサ３０９が配置されている。空燃比センサ３０９は、空燃比に対してリニアな特性を示すセンサである。また、三元触媒９の下流側の排気通路１２にはＯ2センサ３１０が配置されている。Ｏ2センサ３１０は、排気ガス中の酸素濃度に応じて起電力を発生するものであって、理論空燃比に相当する電圧（比較電圧）よりも出力が高いときはリッチと判定し、逆に比較電圧よりも出力が低いときはリーンと判定する。
【００３４】
＜燃料噴射系＞
次に、エンジン１の燃料噴射系について説明する。
【００３５】
エンジン１の各気筒には、それぞれ、各燃焼室１ｄ内に燃料を直接噴射することが可能な筒内噴射用インジェクタ（筒内用燃料噴射弁）２ａが配置されている。これら筒内噴射用インジェクタ２ａ・・２ａは、共通の高圧燃料用デリバリパイプ２０ａに接続されている。
【００３６】
また、エンジン１の吸気通路１１には、各吸気ポート１１ａ内に燃料を噴射可能なポート噴射用インジェクタ（吸気通路用燃料噴射弁）２ｂが配置されている。ポート噴射用インジェクタ２ｂは各気筒毎に設けられている。これらポート噴射用インジェクタ２ｂ・・２ｂは共通の低圧燃料用デリバリパイプ２０ｂに接続されている。
【００３７】
上記高圧燃料用デリバリパイプ２０ａ、及び、上記低圧燃料用デリバリパイプ２０ｂへの燃料供給は、低圧ポンプとしてのフィードポンプ４０１及び高圧ポンプ４０２によって行われる。フィードポンプ４０１は、燃料タンク４００内の燃料（ガソリン等）を汲み上げて、低圧燃料用デリバリパイプ２０ｂ及び高圧ポンプ４０２に供給する。高圧ポンプ４０２は、フィードポンプ４０１からの低圧燃料を加圧して高圧燃料用デリバリパイプ２０ａに供給する。
【００３８】
筒内噴射用インジェクタ２ａは、所定電圧が印加されたときに開弁して燃焼室１ｄ内に燃料を直接噴射する電磁駆動式の開閉弁である。筒内噴射用インジェクタ２ａの開閉（噴射時間・噴射タイミング）は、ＥＣＵ５００によってデューティ制御される。
【００３９】
ポート噴射用インジェクタ２ｂも、同様に、所定電圧が印加されたときに開弁して吸気ポート１１ａ内に燃料を噴射する電磁駆動式の開閉弁である。ポート噴射用インジェクタ２ｂについても、ＥＣＵ５００によって開閉（噴射時間・噴射タイミング）がデューティ制御される。
【００４０】
なお、筒内噴射用インジェクタ２ａによる燃料噴射（ＤＩ噴射）と、ポート噴射用インジェクタ２ｂによる燃料噴射（ＰＦｉ噴射）との噴き分け率（分担率）等については後述する。
【００４１】
そして、以上の筒内噴射用インジェクタ２ａ及びポート噴射用インジェクタ２ｂのいずれか一方または両方のインジェクタからの燃料噴射により、燃焼室１ｂ内に混合気（燃料＋空気）が形成される。この混合気は点火プラグ３にて点火されて燃焼・爆発する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１ｃが往復動され、クランクシャフト１５が回転されてエンジン１の駆動力（出力トルク）が得られる。燃焼室１ｄ内で燃焼した燃焼ガスは、排気バルブ１４の開弁にともない排気通路１２に排出される。
【００４２】
−ターボチャージャ−
この例のエンジン１には、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャ（過給機）１００が装備されている。
【００４３】
ターボチャージャ１００は、図１に示すように、排気通路１２に配置されたタービンホイール１０１、吸気通路１１に配置されたコンプレッサインペラ１０２、及び、これらタービンホイール１０１とコンプレッサインペラ１０２とを回転一体に連結する連結シャフト１０３などを備えており、排気通路１２に配置のタービンホイール１０１が排気のエネルギによって回転し、これに伴って吸気通路１１に配置のコンプレッサインペラ１０２が回転する。そして、コンプレッサインペラ１０２の回転により吸入空気が過給され、エンジン１の各気筒の燃焼室１ｄに過給空気が強制的に送り込まれる。
【００４４】
タービンホイール１０１はタービンハウジング１１０内に収容されており、コンプレッサインペラ１０２はコンプレッサハウジング１２０内に収容されている。これらタービンハウジング１１０とコンプレッサハウジング１２０とはセンターハウジング１３０の両側に取り付けられている。そして、上記コンプレッサインペラ１０２及びコンプレッサハウジング１２０などによってコンプレッサ１００Ｂが構成されており、また、上記タービンホイール１０１及びタービンハウジング１１０などによってタービン１００Ａが構成されている。
【００４５】
また、この例のターボチャージャ１００においては、タービンホイール１０１の上流側と下流側とを連通（タービンホイール１０１をバイパス）する排気バイパス通路１０４、及び、その排気バイパス通路１０４を開閉するウエストゲートバルブ（ＷＧＶ）１０５が設けられており、そのウエストゲートバルブ１０５の開度を調整し、タービンホイール１０１をバイパスする排気ガス量を調整することにより過給圧を制御することができる。ウエストゲートバルブ１０５の開度はＥＣＵ５００によって調整される。
【００４６】
なお、ターボチャージャ１００としては、タービン１００Ａ側に可変ノズルベーン機構が設けられた可変ノズル式ターボチャージャ（ＶＮＴ）を用いてもよい。
【００４７】
−ＥＧＲ装置−
また、エンジン１にはＥＧＲ装置（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ装置）２００が装備されている。ＥＧＲ装置２００は、吸入空気に排気ガスの一部を導入することで、燃焼室１ｄ内の燃焼温度を低下させてＮＯｘの発生量を低減させる装置である。
【００４８】
ＥＧＲ装置２００は、図１に示すように、ターボチャージャ１００のタービンホイール１０１よりも上流側（排気ガス流れの上流）の排気通路１２（排気マニホールド１２ｂ）と、インタークーラ８（ターボチャージャ１００のコンプレッサインペラ１０２）の下流側（吸入空気流れの下流側）の吸気通路１１（吸気マニホールド１１ｂ）とを連通するＥＧＲ通路（排気還流通路）２０１、このＥＧＲ通路２０１に設けられたＥＧＲクーラ２０２、及び、ＥＧＲバルブ２０３などによって構成されている。
【００４９】
このような構成のＥＧＲ装置２００において、ＥＧＲバルブ２０３の開度を調整することにより、ＥＧＲ率［ＥＧＲ量／（ＥＧＲ量＋吸入空気量（新規空気量））（％）］を変更することができ、排気通路１２から吸気通路１１に導入されるＥＧＲ量（排気還流量）を調整することができる。
【００５０】
なお、ＥＧＲ装置２００には、ＥＧＲクーラ２０２をバイパスするＥＧＲバイパス通路及びＥＧＲバイパス切替バルブを設けておいてもよい。
【００５１】
−ＥＣＵ−
ＥＣＵ５００は、図３に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）５０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）５０３、及び、バックアップＲＡＭ５０４などを備えている。
【００５２】
ＲＯＭ５０２は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ５０１は、ＲＯＭ５０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭ５０３は、ＣＰＵ５０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ５０４は、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
【００５３】
以上のＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３及びバックアップＲＡＭ５０４は、バス５０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース５０５及び出力インターフェース５０６と接続されている。
【００５４】
入力インターフェース５０５には、クランクポジションセンサ（エンジン回転数センサ）３０１、カムポジションセンサ３０２、水温センサ３０３、エアフロメータ３０４、スロットル開度センサ３０５、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ３０６、吸気温センサ３０７、インマニ圧センサ（過給圧センサ）３０８、空燃比センサ３０９、Ｏ2センサ３１０、筒内噴射用インジェクタ２ａに供給する高圧燃料の圧力（燃圧）を検出する高圧燃料用燃圧センサ３１１、及び、ポート噴射用インジェクタ２ｂに供給する低圧燃料の圧力（燃圧）を検出する低圧燃料用燃圧センサ３１２などの各種センサ類が接続されている。また、入力インターフェース５０５にはイグニッションスイッチ３１３が接続されており、このイグニッションスイッチ３１３がオン操作されると、スタータモータ（図示せず）によるエンジン１のクランキングが開始される。
【００５５】
出力インターフェース５０６には、筒内噴射用インジェクタ２ａ、ポート噴射用インジェクタ２ｂ、点火プラグ３のイグナイタ４、及び、スロットルバルブ５のスロットルモータ６などが接続されている。
【００５６】
そして、ＥＣＵ５００は、上記した各種センサの検出信号に基づいて、燃料噴射量制御（定常時の燃料噴射制御）、点火プラグ３の点火時期制御、及び、スロットルバルブ５のスロットルモータ６の駆動制御（吸入空気量制御）などを含むエンジン１の各種制御を実行する。さらに、ＥＣＵ５００は、下記の「加速時の燃料噴射制御」を実行する。
【００５７】
以上のＥＣＵ５００により実行されるプログラムによって本発明の過給機付き内燃機関（エンジン）の制御装置が実現される。
【００５８】
−燃料噴射量制御（定常時）−
まず、ＥＣＵ５００のＲＯＭ５０３には、図４に示す噴き分け率マップが記憶されている。
【００５９】
図４の噴き分け率マップは、エンジン１の運転状態を示すエンジン回転数ＮＥ及び負荷率ＫＬをパラメータとして、燃費（燃料消費率）特性や出力特性などを考慮して、燃料噴射形態を実験・シミュレーション等によって適合したマップであって、ポート噴射用インジェクタ２ｂのみによって燃料が噴射されるポート噴射領域（ＰＦｉ領域）、ポート噴射用インジェクタ２ｂ及び筒内噴射用インジェクタ２ａによって燃料が噴射される分担領域（直噴及びポート噴射領域（ＰＦｉ＋ＤＩ））、及び、筒内噴射用インジェクタ２ａのみによって燃料が噴射される直噴領域（ＤＩ領域）が設定されている。
【００６０】
なお、噴き分け率マップについては、エンジン回転数ＮＥ及び負荷率ＫＬ等のエンジン運転状態のパラメータに加えて、ＥＧＲ量を考慮して噴き分け率を設定したマップを用いるようにしてもよい。
【００６１】
そして、ＥＣＵ５００は、クランクポジションセンサ３０１の出力信号から得られるエンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷率ＫＬに基づいて、図４のマップを参照して燃料噴射の噴き分け率（筒内噴射用インジェクタ２ａから噴射する燃料の分担率：Ｄｉ率）Ｒ（％）を求め、その噴き分け率Ｒ及び要求噴射量に基づいて噴射時間及び噴射タイミングを算出して燃料噴射を実行する。
【００６２】
具体的には、エンジン運転状態（エンジン回転数・負荷率）が、ＰＦｉ領域（噴き分け率Ｒ＝０％）である場合、ＰＦｉ要求噴射量、低圧燃料用燃圧センサ３１２の出力信号から得られる燃圧、及び、ポート噴射用インジェクタ２ｂの容量（流量サイズ）に基づいてポート噴射用インジェクタ２ｂから噴射する低圧燃料のＰＦｉ噴射時間、及び、ＰＦｉ噴射タイミングを算出し、その算出したＰＦｉ噴射時間及びＰＦｉ噴射タイミングに基づいてポート噴射用インジェクタ２ｂを開閉制御して燃料噴射を実行する。
【００６３】
エンジン運転状態（エンジン回転数・負荷率）が、ＤＩ領域（噴き分け率Ｒ＝１００％）である場合、Ｄｉ要求噴射量、高圧燃料用燃圧センサ３１１の出力信号から得られる燃圧、及び、筒内噴射用インジェクタ２ａの容量（流量サイズ）に基づいて、筒内噴射用インジェクタ２ａから噴射する高圧燃料のＤＩ噴射時間及びＤＩ噴射タイミングを算出し、その算出したＤＩ噴射時間及びＤＩ噴射タイミングに基づいて筒内噴射用インジェクタ２ａを開閉制御して燃料噴射を実行する。
【００６４】
エンジン運転状態（エンジン回転数・負荷率）が、分担領域（０％＜噴き分け率Ｒ＜１００％）である場合、噴き分け率Ｒに基づいて筒内噴射用インジェクタ２ａのＤＩ要求噴射量（全体要求噴射量×噴き分け率Ｒ／１００）と、ポート噴射用インジェクタ２ｂのＰＦｉ要求噴射量（全体要求噴射量×（１−噴き分け率Ｒ／１００））とを求め、上記と同様にして、ＤＩ噴射時間及びＤＩ噴射タイミングと、ＰＦｉ噴射時間及びＰＦｉ噴射タイミングとを算出する。そして、その算出したＤＩ噴射時間及びＤＩ噴射タイミングに基づいて筒内噴射用インジェクタ２ａを開閉制御するとともに、算出したＰＦｉ噴射時間及びＰＦｉ噴射タイミングに基づいてポート噴射用インジェクタ２ｂを開閉制御して燃料噴射を実行する。
【００６５】
ここで、上記要求噴射量は、エンジン１で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比となる燃料の量であって、例えば、エンジン運転状態（エンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷率ＫＬ）に基づいてマップ等を用いて算出することができる。また、エンジン負荷率ＫＬは、例えば、エンジン回転速度ＮＥ、エアフロメータ３０４の出力信号から得られる吸入空気量、スロットル開度センサ３０５の出力信号から得られるスロットル開度などに基づいてマップ等を用いて算出することができる。
【００６６】
−加速時の燃料噴射制御−
次に、ＥＣＵ５００が実行する加速時（エンジン１が加速される過渡時）の燃料噴射制御について図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、ＥＣＵ５００において所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返して実行される。
【００６７】
まず、ステップＳＴ１０１では、加速時（機関加速時）であるか否かを判定する。具体的には、例えば、アクセル開度センサ３０６の出力信号から得られるアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）の単位時間当たりの変化量が、所定の加速判定閾値以上であるか否かを判定する。その判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合（アクセル開度変化量＜加速判定閾値である場合）はリターンする。ステップＳＴ１０１の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合（［アクセル開度変化量≧加速判定閾値］であり「加速時」と判定した場合）はステップＳＴ１０２に進む。
【００６８】
ここで、ステップＳＴ１０１の判定に用いる加速判定閾値については、対象とするエンジン機種などを考慮して、実験・計算等によって適合した値を設定する。具体的には、例えば、加速判定閾値を２０％／ｓｅｃ〜３０％／ｓｅｃと設定して、「加速時」であるか否かを判定する。なお、この加速判定閾値はこれに限定されるものでなく、他の数値を採用してもよい。
【００６９】
また、上記ステップＳＴ１０１での「加速時」の判定処理については、スロットル開度センサ３０５の出力信号から得られるスロットル開度などの他のエンジン運転状態に基づいて判定するようにしてもよいし、他の公知の手法で「加速時」を判定するようにしてもよい。
【００７０】
ステップＳＴ１０２においては、エンジン１の運転状態に関らず、ポート噴射用インジェクタ２ｂからの燃料噴射（ＰＦｉ噴射）のみを実行する。なお、このポート噴射用インジェクタ２ｂのみによる燃料噴射は、加速要求時（アクセルペダル踏み込み時：例えば図６のｔ１の時点）に開始する。
【００７１】
次に、ステップＳＴ１０３において、加速時における要求過給圧を算出する。具体的には、例えば、エンジン運転状態の１つである要求負荷（加速時のアクセルペダルの操作量（アクセル開度センサ３０６にて検出されるアクセル開度）に応じて決定）に基づいて、公知のマップ等を参照して目標過給圧を算出して設定する。なお、要求負荷は、アクセル開度が小さいほど小さく、アクセル開度が大きいほど大きくなる。また、目標過給圧は、要求負荷が大きいほど大きな値となる。
【００７２】
ステップＳＴ１０４では、インマニ圧センサ３０８の出力信号から現在の実過給圧を読み込み、その実過給圧が、上記ステップＳＴ１０３で算出した目標過給圧（加速時の目標過給圧）に到達したか否かを判定する。その判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合（現在の実過給圧＜目標過給圧である場合）は、ポート噴射用インジェクタ２ｂのみによる燃料噴射を継続する。このステップＳＴ１０４の判定処理は所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返して実行される。
【００７３】
そして、ステップＳＴ１０４の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）となった時点、つまり、現在の実過給圧が上記目標過給圧にまで上昇した時点（過給圧が十分に立ち上った時点）で、定常時の燃料噴射制御に戻して、図４の噴き分け率マップを用いた燃料噴射制御を実行する（ステップＳＴ１０５）。
【００７４】
次に、この例の制御の具体的な例について、図６のタイミングチャートを参照して説明する。
【００７５】
まず、例えば、アイドル運転状態から、図６のｔ１の時点でアクセルペダルが踏み込まれると（加速要求があると）、要求負荷（負荷率）がステップ状に上昇する（例えば、負荷率が１００％付近にまで上昇する）。このとき、図４に示す噴き分け率マップ（定常時用）上では、エンジン運転条件がＰａからＰｂに移行してＤＩ領域に入る状況となり、従来制御では筒内噴射用インジェクタ２ａのみによる噴射（ＤＩ噴射）が実行される。こうした状況（加速時にＤＩ噴射のみを実行する状況）になると、スモークが発生して排気エミッションが悪化する場合がある。すなわち、筒内噴射用インジェクタ２ａのみによる噴射は混合気の均質度が低いので、加速時のターボラグにより過給遅れが生じると、スモークが発生する場合がある。
【００７６】
このような不具合を解消するため、この例の制御では、上記した加速時のターボラグによる過給遅れを考慮して、図６に示すように、加速要求時ｔ１から実過給圧が目標過給圧に上昇するまでの間（ｔ１からｔ２までの間（過給圧が十分に立ち上るまでの間））については、ポート噴射用インジェクタ２ｂからの燃料噴射（ＰＦｉ噴射）のみを行うようにする。このような燃料噴射により混合気の均質度が高くなって空気の利用効率が高くなるので、加速時におけるスモークの発生を抑制することが可能になる（従来制御は破線）。これによって排気エミッションの改善を図ることができる。また、混合気の均質度が高くなると燃焼状態が安定するので、図６に示すように、機関出力トルクを増大させることも可能になり（従来制御は破線）、ドライバビリティの改善を図ることができる。
【００７７】
なお、この例の制御（加速時の燃料噴射制御）は、アイドル運転状態からの加速時（アクセルペダル踏み込み時）に限られることなく、例えば、高速道路で定速運転している状態（定常運転状態）からアクセルペダルの踏み込みにより加速状態に移行した場合（図６に示す直噴領域（ＤＩ領域）に入った場合）など、他の定常運転状態からの加速の際においても、上記制御と同様に、実過給圧が目標過給圧に上昇するまでの間については、ポート噴射用インジェクタ２ｂからの燃料噴射のみを行うようにしてもよい。
【００７８】
−他の実施形態−
以上の例では、４気筒ガソリンエンジンに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られることなく、例えば６気筒ガソリンエンジンなど他の任意の気筒数のガソリンエンジンにも適用可能である。また、直列多気筒ガソリンエンジンのほか、Ｖ型多気筒ガソリンエンジンの制御にも本発明を適用することができる。
【００７９】
さらに、ガソリンエンジンに限られることなく、例えばガソリンとアルコールとを任意の割合で混合したアルコール含有燃料が使用可能なフレックス燃料内燃機関の制御にも本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、内燃機関の制御に利用可能であり、さらに詳しくは、燃焼室に吸入される空気を過給する過給機を備えた内燃機関において、加速時の燃料噴射制御に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１  エンジン
１ｄ  燃焼室
２ａ  筒内噴射用インジェクタ（筒内用燃料噴射弁）
２ｂ  ポート噴射用インジェクタ（吸気通路用燃料噴射弁）
１１  吸気通路
１２  排気通路
１２ｂ  排気マニホールド
１００  ターボチャージャ
１０１  タービンホイール
１０２  コンプレッサインペラ
３０１  クランクポジションセンサ（エンジン回転数センサ）
３０５  スロットル開度センサ
３０６  アクセル開度センサ
３０８  インマニ圧センサ（過給圧センサ）
３０９  空燃比センサ
５００  ＥＣＵ
【図１】
2012167607.tif 000003
【図２】
2012167607.tif 000004
【図３】
2012167607.tif 000005
【図４】
2012167607.tif 000006
【図５】
2012167607.tif 000007
【図６】
2012167607.tif 000008