(57)【要約】【課題】成層燃焼によりエンジンを運転する時において燃焼状態を良好にする。【解決手段】成層燃焼によりエンジンが運転される触媒の暖機中（時間ｔ２以降）は、筒内インジェクタからの燃料噴射量とポートインジェクタからの燃料噴射量とを合計した総噴射量に対する筒内インジェクタからの燃料噴射量の比率（ＤＩ比率ｒ）が比率ｒ１（５０％≦比率ｒ１＜１００％）に定められる。成層燃料によりエンジンが運転されている間に燃焼状態が悪化すると、ＤＩ比率ｒが、比率ｒ１よりも大きい所定の比率ｒ２に定められる。【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筒内噴射用インジェクタと、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタとが設けられた内燃機関の制御装置であって、
成層燃焼によって前記内燃機関を運転する時に、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量と前記吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量との和に対する前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率を、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量が前記吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量以上となるように定められた第１の比率にするための第１の噴射制御手段と、
前記内燃機関における燃焼状態が悪化すると、成層燃焼によって前記内燃機関を運転する時に、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量と前記吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量との和に対する前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率を、前記第１の比率よりも大きい第２の比率にするための第２の噴射制御手段とを備える、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関には、排気ガスを浄化する触媒が設けられ、
前記第１の噴射制御手段は、成層燃焼によって前記触媒を暖機する時に、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量と前記吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量との和に対する前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率を前記第１の比率にし、
前記第２の噴射制御手段は、前記内燃機関における燃焼状態が悪化すると、成層燃焼によって前記触媒を暖機する時に、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量と前記吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量との和に対する前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率を、前記第２の比率にする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記第２の噴射制御手段は、前記筒内噴射用インジェクタと前記吸気通路噴射用インジェクタとの両方から燃料を噴射させる、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第２の比率は、点火プラグの周囲の空燃比が所定の空燃比より大きくなるように定められた比率である、請求項１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、内燃機関の制御装置に関し、特に、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が設けられた内燃機関において、成層燃焼により運転する時の筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量と吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量との比率を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
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が設けられた内燃機関が知られている。このような内燃機関においては、運転状態に応じて、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量と吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量との比率が変更される。
【０００３】
特開２００５−３２５８２５号公報は、エンジンの始動中でなければ吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率を１００％とし、エンジン始動中に、重質燃料を用いたことなどに起因して燃焼状態が悪化すると、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率を増大する、または１００％とすることを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２５８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２００５−３２５８２５号公報に記載の技術は、内燃機関の始動性を考慮しているものの、始動とは別の運転状態を考慮したものではない。たとえば、成層燃焼により内燃機関を運転する状態は何等考慮されていない。したがって、特開２００５−３２５８２５号公報に記載の技術では、成層燃焼により内燃機関を運転する時において燃焼状態を良好にし難い。
【０００６】
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、成層燃焼により内燃機関を運転する時において燃焼状態を良好にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
筒内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタとが設けられた内燃機関の制御装置は、成層燃焼によって内燃機関を運転する時に、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量と吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量との和に対する筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率を、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量が吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量以上となるように定められた第１の比率にするための第１の噴射制御手段と、内燃機関における燃焼状態が悪化すると、成層燃焼によって内燃機関を運転する時に、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量と吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量との和に対する筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率を、第１の比率よりも大きい第２の比率にするための第２の噴射制御手段とを備える。
【０００８】
この構成によると、内燃機関における燃焼状態が悪化すると、成層燃焼によって内燃機関を運転する時には、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量を吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量以上に維持しながら、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量が増量される。そのため、成層燃焼を維持しながら、たとえば重質燃料の霧化不足を増量した燃料の霧化により補うことができる。その結果、成層燃焼により内燃機関を運転する時において燃焼状態を良好にできる。
【０００９】
別の実施例において、内燃機関には、排気ガスを浄化する触媒が設けられる。第１の噴射制御手段は、成層燃焼によって触媒を暖機する時に、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量と吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量との和に対する筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率を第１の比率にする。第２の噴射制御手段は、内燃機関における燃焼状態が悪化すると、成層燃焼によって触媒を暖機する時に、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量と吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量との和に対する筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率を、第２の比率にする。
【００１０】
この構成によると、成層燃焼により触媒を運転する時において燃焼状態を良好にできる。
【００１１】
さらに別の実施例において、第２の噴射制御手段は、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の両方から燃料を噴射させる。
【００１２】
この構成によると、成層燃焼により内燃機関を運転する時において、点火プラグの回りの空燃比がオーバーリッチとならないように、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量と吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量との和に対する筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率が１００％よりも小さくされる。
【００１３】
さらに別の実施例において、第２の比率は、点火プラグの周囲の空燃比が所定の空燃比より大きくなるように定められた比率である。
【００１４】
この構成によると、成層燃焼により内燃機関を運転する時において、点火プラグの回りの空燃比がオーバーリッチとならないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】エンジンを示す概略図である。
【図２】総噴射量に対する筒内インジェクタからの燃料噴射量の比率を定めたマップを示す図である。
【図３】エンジンの始動時ならびに触媒の暖機時における、総噴射量に対する筒内インジェクタからの燃料噴射量の比率を示す図である。
【図４】燃焼状態が悪化した場合の触媒の暖機時における、総噴射量に対する筒内インジェクタからの燃料噴射量の比率を示す図である。
【図５】ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１７】
図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置により制御されるエンジン１００について説明する。本実施の形態に係る制御装置は、たとえば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０００により実現される。
【００１８】
エンジン１００には、エアクリーナ１０２から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。
【００１９】
エンジン１００には、複数のシリンダ１０６が設けられる。シリンダ１０６において、空気が燃料と混合される。シリンダ１０６には、筒内インジェクタ１０８から燃料が直接噴射される。すなわち、筒内インジェクタ１０８の噴射孔はシリンダ１０６内に設けられている。
【００２０】
エンジン１００には、筒内インジェクタ１０８に加えて、吸気通路としての吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタ１０９が設けられる。筒内インジェクタ１０８とポートインジェクタ１０９とは、各シリンダ１０６に対して設けられる。
【００２１】
シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。
【００２２】
筒内インジェクタ１０８からの燃料噴射量とポートインジェクタ１０９からの燃料噴射量とを合計した総噴射量に対する筒内インジェクタ１０８からの燃料噴射量の比率（以下、ＤＩ比率ｒとも記載する）は、エンジン１００の運転状態に応じて適宜定められる。ＤＩ比率ｒは、実験およびシミュレーション等に基づいて開発者により予め決定される。
【００２３】
たとえば、触媒１１２の暖機が終了した後において、ＤＩ比率ｒは、エンジン１００の負荷と回転数とに応じて定められる。一例として、図２に斜線で示す領域においては、ＤＩ比率ｒ＝１００％に定められる。すなわち、図２に斜線で示す領域においては、筒内インジェクタ１０８のみから燃料が噴射され、ポートインジェクタ１０９からの燃料噴射が停止される。その他の領域においては、０％≦ＤＩ比率ｒ≦１００％の範囲でＤＩ比率ｒが定められる。たとえば、図２中の運転点Ａにおいては、０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％の範囲でＤＩ比率ｒが定められる。その結果、運転点Ａでは、筒内インジェクタ１０８およびポートインジェクタ１０９の両方から燃料が噴射される。
【００２４】
図３に示すように、エンジン１００の始動開始から終了までの間（時間ｔ１〜ｔ２の間）は、ＤＩ比率ｒ＝０％に定められる。すなわち、筒内インジェクタ１０８からの燃料噴射が停止され、ポートインジェクタ１０９のみから燃料が噴射される。
【００２５】
成層燃焼によりエンジン１００が運転される触媒１１２の暖機中（時間ｔ２以降）は、ＤＩ比率ｒは、所定の比率ｒ１に定められる。本実施の形態においては、５０％≦比率ｒ１＜１００％である。筒内インジェクタ１０８からの燃料噴射を、ポートインジェクタ１０９からの燃料噴射量以上とすることで、好適な成層燃焼を実現できる。
【００２６】
一方、燃料に重質燃料を用いると、霧化し難いという重質燃料の特性に起因して、燃料の燃焼状態が悪化する。その結果、エンジン１００の出力軸回転数または出力トルクが低下する。このような状態は好ましいものではない。そこで、本実施の形態においては、成層燃料によりエンジン１００が運転されている間に、すなわち成層燃焼による触媒１１２の暖機中に、図４に示すように、時間ｔ３において燃焼状態が悪化すると、重質燃料の霧化不足を補うべく、ＤＩ比率ｒが、比率ｒ１よりも大きい所定の比率ｒ２に定められる。
【００２７】
一例として、燃料として重質燃料が用いられていることが検出されると、ＤＩ比率ｒが比率ｒ２に設定される。したがって、燃料として重質燃料が用いられていることが検出されると、重質燃料が用いられていない場合、もしくは重質燃料が用いられていることが検出される前に比べて、ＤＩ比率ｒが増大される。なお、重質燃料燃料とは異なる要因に起因して燃焼状態が悪化した場合においても、ＤＩ比率ｒを増大するようにしてもよい。
【００２８】
比率ｒ２は、５０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％の範囲で水温に応じて最適な比率に定められる。したがって、触媒１１２の暖機中、すなわち成層燃料によりエンジン１００が運転される時は、筒内インジェクタ１０８およびポートインジェクタ１０９の両方から燃料が噴射される。
【００２９】
また、比率ｒ２は、点火プラグ１１０の周囲の空燃比が所定の空燃比より大きくなるように定められた比率である。所定の空燃比は、点火プラグ１１０の周囲の空燃比がオーバーリッチと判断される空燃比である。したがって、比率ｒ２は、点火プラグ１１０の周囲の空燃比がオーバーリッチとならないように定められる。
【００３０】
図１に戻って、シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および時期は排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８はカム１２２により駆動される。排気バルブ１２０はカム１２４により駆動される。
【００３１】
吸気バルブ１１８は、可変バルブタイミング機構１２６により、開閉タイミング（位相）が変更される。なお、排気バルブ１２０の開閉タイミングを変更するようにしてもよい。
【００３２】
本実施の形態においては、カム１２２が設けられたカムシャフト（図示せず）が可変バルブタイミング機構１２６により回転されることにより、吸気バルブ１１８の開閉タイミングが制御される。なお、開閉タイミングを制御する方法はこれに限らない。本実施の形態において、可変バルブタイミング機構１２６は、油圧により作動する。
【００３３】
エンジン１００は、ＥＣＵ１０００により制御される。ＥＣＵ１０００は、エンジン１００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブ１１８の開閉タイミングを制御する。ＥＣＵ１０００には、カム角センサ８００、クランク角センサ８０２、水温センサ８０４、エアフローメータ８０６、空燃比センサ８０８から信号が入力される。
【００３４】
カム角センサ８００は、カムの位置を表す信号を出力する。クランク角センサ８０２は、クランクシャフト１１６の回転数（エンジン回転数）ＮＥおよびクランクシャフト１１６の回転角度を表す信号を出力する。水温センサ８０４は、エンジン１００の冷却水の温度（以下、水温とも記載する）を表す信号を出力する。エアフローメータ８０６は、エンジン１００に吸入される空気量表す信号を出力する。空燃比センサ８０８は、排気ガス中の酸素濃度に基いて、空燃比を検出する。なお、空燃比センサ８０８としてＯ2センサを用いるようにしてもよい。
【００３５】
ＥＣＵ１０００は、これらのセンサから入力された信号、ＲＯＭ１００２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１００を制御する。
【００３６】
図５を参照して、本実施の形態においてＥＣＵ１０００が実行する処理について説明する。
【００３７】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、成層燃焼による触媒１１２の暖機が実行される。触媒１１２の暖機中は、点火時期が遅角される。触媒１１２の暖機中において、Ｓ１０２にて、燃焼状態が悪化したか否かが判定される。一例として、重質燃料が用いられているか否かが判定される。たとえば、エンジン回転数ＮＥの低下率または低下量が所定のしきい値以上であったり、エンジン１００の出力トルクの低下率または低下量が所定のしきい値以上であると、燃焼状態が悪化したと、すなわち重質燃料が用いられていると判定される。
【００３８】
燃焼状態が悪化していなければ（Ｓ１０２にてＮＯ）、Ｓ１０４にて、ＤＩ比率ｒが前述した比率ｒ１に設定される。燃焼状態が悪化した場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、Ｓ１０６にて、ＤＩ比率ｒが前述した比率ｒ２に設定される。
【００３９】
以上のように、本実施の形態においては、エンジン１００における燃焼状態が悪化すると、成層燃焼によってエンジン１００を運転する時には、筒内インジェクタ１０８からの燃料噴射量をポートインジェクタ１０９からの燃料噴射量以上に維持しながら、筒内インジェクタ１０８からの燃料噴射量が増量される。そのため、成層燃焼を維持しながら、たとえば重質燃料の霧化不足を増量した燃料の霧化により補うことができる。その結果、成層燃焼によりエンジン１００を運転する時において燃焼状態を良好にできる。
【００４０】
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。
【符号の説明】
【００４１】
１００  エンジン、１０２  エアクリーナ、１０４  スロットルバルブ、１０６  シリンダ、１０８  筒内インジェクタ、１０９  ポートインジェクタ、１１０  点火プラグ、１１２  触媒、１１４  ピストン、１１６  クランクシャフト、１１８  吸気バルブ、１２０  排気バルブ、１２２，１２４  カム、１２６  可変バルブタイミング機構、８００  カム角センサ、８０２  クランク角センサ、８０４  水温センサ、８０６  エアフローメータ、８０８  空燃比センサ、１０００  ＥＣＵ。
【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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