(57)【要約】【課題】燃料噴射量の誤差を低減して、各種再始動時における空燃比エラーを低減して排気性状の悪化を抑制できるようにすることを目的とする。【解決手段】吸気ポート４、５に、燃料温度の増大に応じて燃料噴射量の増大側に誤差を生じるように弁体４３から噴射プレート４１に至るまでの燃料流路容積を相対的に小さく設定した第１燃料噴射弁６と、燃料温度の増大に応じて燃料噴射量の減少側に誤差を生じるように弁体４３から噴射プレート４１に至るまでの燃料流路容積を相対的に大きく設定した第２燃料噴射弁７と、を配設した。これにより、燃料温度上昇に応じて第１燃料噴射弁６の燃料噴射量増大側の誤差と第２燃料噴射弁７の燃料噴射量減少側の誤差とが相殺されて、１気筒当たりの総燃料噴射量の誤差を低減でき、排気性状の悪化を抑制することができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒毎の吸気通路に、燃料温度の増大に応じて燃料噴射量の増大側に誤差を生じるように弁体から噴射プレートに至るまでの燃料流路容積を相対的に小さく設定した第１燃料噴射弁と、燃料温度の増大に応じて燃料噴射量の減少側に誤差を生じるように弁体から噴射プレートに至るまでの燃料流路容積を相対的に大きく設定した第２燃料噴射弁と、を配設したことを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記第２燃料噴射弁の燃料流路容積の大きさに基づいて、前記第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁のうち、燃料噴射１回当たりの燃料噴射量の誤差の絶対値が小さい方の燃料噴射弁による燃料噴射を優先して分割させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
燃料タンク又は燃料通路内の燃料温度を推定し、該推定した燃料温度に基づく燃料噴射の補正量に応じて燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記燃料噴射の補正量に応じて燃料噴射を分割させるか否かを判断することを特徴とする請求項３に記載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、気筒毎の吸気通路に２個の燃料噴射弁を有し、吸気行程中に燃料噴射す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、車両の内燃機関に運転状態に応じて燃料を供給する燃料噴射制御装置において、燃料噴射弁の弁座部と噴射プレートの間の燃料流路（以下、燃料噴射弁の燃料流路という）に燃料の流れを適正化する拡散室を設けることにより、燃料の微粒化の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９９９７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジンの運転状態に応じて燃料の噴射パルス幅が決定されるが、アイドル運転時又は燃料カットリカバー噴射時において要求される燃料噴射量は少なく、高負荷高回転時は要求される燃料噴射量が増大するため、１個の燃料噴射弁のみではダイナミックレンジが不足する場合がある。
【０００５】
そのため、広い噴射領域の確保を図るために、気筒毎の吸気通路に燃料噴射弁を２個設けたものが知られている。ところで、燃料噴射弁は、その燃料流路容積によって燃料温度の増加に応じて燃料噴射量の誤差が増大する傾向がある。このため、気筒毎に同一仕様の燃料噴射弁を２個設けた場合は、１気筒当たりに噴射される総燃料噴射量の誤差が略倍増する。その結果、暖機後に停止して次回冷機始動する時、耐熱再始動時、及び給油後再始動時などに、理想的な空燃比に対する誤差（空燃比エラー）が増大することにより排気性状が悪化してしまう。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、燃料噴射量の誤差を低減して、各種再始動時における空燃比エラーを低減して排気性状の悪化を抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するため、本発明に係る燃料噴射制御装置は、
気筒毎の吸気通路に、燃料温度の増大に応じて燃料噴射量の増大側に誤差を生じるように弁体から噴射プレートに至るまでの燃料流路容積を相対的に小さく設定した第１燃料噴射弁と、燃料温度の増大に応じて燃料噴射量の減少側に誤差を生じるように弁体から噴射プレートに至るまでの燃料流路容積を相対的に大きく設定した第２燃料噴射弁と、を配設したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃料温度上昇に応じて第１燃料噴射弁の燃料噴射量増大側の誤差と第２燃料噴射弁の燃料噴射量減少側の誤差とが相殺されて燃料噴射量の誤差を低減でき、排気性状の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（Ａ）は、実施形態における内燃機関の燃料噴射制御装置のシステム構成図、図１（Ｂ）は、吸気ポート内に配設された２個の燃料噴射弁を示す図。
【図２】燃料噴射弁の噴孔部周辺を示す断面図。
【図３】図３（Ａ）は、噴射特性が同一の燃料噴射弁を２個用いた場合の燃料噴射量と誤差の関係を示す図、図３（Ｂ）は、燃料温度及び吸気負圧と誤差の関係を示すグラフ。
【図４】図４（Ａ）は、第１実施形態に係る燃料噴射量と誤差の関係を示す図、図４（Ｂ）は、燃料温度及び吸気負圧と誤差の関係を示すグラフ。
【図５】図５（Ａ）は、吸気負圧と燃料温度に応じた燃料噴射量の補正テーブルを示す図、図５（Ｂ）は、補正テーブルを用いた燃料噴射量の補正を示す図。
【図６】第２燃料噴射弁の拡散室の容積を所定値以上とした場合の燃料噴射量と誤差の関係を示す図。
【図７】図７（Ａ）は、第２実施形態に係る燃料噴射量と誤差の関係を示す図、図７（Ｂ）は、燃料温度及び吸気負圧と誤差の関係を示すグラフ。
【図８】第２燃料噴射弁の拡散室の容積を所定値以下とした場合の燃料噴射量と誤差の関係を示す図。
【図９】図９（Ａ）は、第３実施形態に係る燃料噴射量と誤差の関係を示す図、図９（Ｂ）は、燃料温度及び吸気負圧と誤差の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示す内燃機関１は、気筒毎に２個ずつの吸気バルブ２を有し、吸気通路３は、下流端部が２つに分岐して各吸気バルブ２に至る吸気ポート４、５を有するように形成されている。
【００１１】
一方の吸気ポート４には、燃料噴射弁６、他方の吸気ポート５には、燃料噴射弁７が配設されている。
【００１２】
各燃料噴射弁６、７は、電磁コイルの磁気吸引力によって弁体をリフトさせることで開弁する電磁式燃料噴射弁である。なお、２つの噴射弁を用いて１個の噴射弁の分担噴射量を減少できるので、噴孔の小さな微粒化に優れた噴射弁を用いることができるが、詳細な構造については後述する。
【００１３】
各燃料噴射弁６、７により、吸気バルブ２が開かれる吸気行程で燃料が噴射され、この噴射された燃料と空気とが燃焼室８内に吸入される。
燃焼室８内の混合気は、点火栓９による火花点火によって燃焼し、燃焼排気は、排気バルブ１０を介して排出される。
【００１４】
また、燃料噴射弁６、７には、燃料タンク１１内の燃料（ガソリン）が燃料ポンプ１２によって燃料通路１３を介して圧送されるようになっており、燃料の供給圧は、燃料ポンプ１２の吐出量の制御によって目標圧に制御される。但し、圧力レギュレータを用いて燃圧一定に制御するものであってもよい。
【００１５】
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０は、各種センサからの検出信号に基づいて、燃料噴射弁６、７、点火栓９、燃料ポンプ１２を制御する。
【００１６】
前記各種センサとしては、図示省略したスロットルバルブの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ２１、内燃機関１の吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ２２、機関回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２３、内燃機関１の冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ２４、吸気管内の吸気負圧ＰＢを検出する吸気圧センサ２５、吸気管内の温度ＴＢを検出する吸気管温度センサ２６等が設けられている。
【００１７】
このように構成されたシステムにおいて、燃料噴射弁６、７の燃料噴射制御が以下のように実行される。
まず、燃料噴射弁６から噴射された燃料が、機関運転状態、例えば吸入空気量Ｑａ、スロットルバルブ開度ＴＶＯ等で検出される機関負荷と機関回転速度Ｎｅとに基づいて算出された吸気行程開始時期、すなわち、燃焼室８内に空気が導入されるタイミングに同期して燃焼室８内に導入されるように設定する。詳細には、該空気導入タイミングより、燃料噴射弁６からの噴霧が吸気バルブ２に達するまでの移動時間分だけ早めに噴射開始時期が設定される。但し、噴射開始時期制御はかかる制御に限らず、噴射開始時期一定に制御するものであってもよい。
【００１８】
次に、機関運転状態（機関負荷、機関回転速度Ｎｅ、冷却水温度等）に基づいて、基本的には、気筒毎の総燃料噴射量ＴＰ、及び該総燃料噴射量ＴＰを２等分した燃料噴射量ＴＰ／２を算出して燃料噴射弁６、７毎に所望の燃料噴射量（指示値）を割り当てる。
【００１９】
このように、燃料噴射弁６と燃料噴射弁７とで異なる吸気ポート４、５に半分ずつ分配して燃料噴射することにより、１個の燃料噴射弁で１箇所に燃料噴射量の全量を１回で噴射する場合に比較して、噴射燃料の空気中への拡散性が高められ、燃料と空気との混合性（以下、単に混合性という）が向上する。
【００２０】
そして、吸気期間中での燃料噴射により高応答の運転性能を確保しつつ、上記のように混合性を向上させることにより、減速時の運転性（トルクショック）、燃費、排気エミッションを改善できる。
【００２１】
上述した各燃料噴射弁６、７に用いられる微粒化に優れた噴射弁は、図２に示すように、噴射ノズル４０の噴射プレート４１と弁座部４２によって、着座した弁体４３より下流側に拡散室４４が形成されている。
【００２２】
噴射プレート４１に向けて流入した燃料は、その拡散室４４内で噴射プレート４１に沿って旋回し、噴孔４５から噴射される。これにより、噴孔から噴射される燃料の微粒化が促進される。しかしながら、上記の拡散室を形成した燃料噴射弁においては、微粒化が促進されるものの、燃料温度の増大に応じて燃料噴射量の誤差を生じる。
【００２３】
燃料温度が増大すると、燃料噴射弁６、７の開弁時に弁体４３直上の燃料が吸気負圧を受け燃料拡散室４４内で減圧沸騰を生じて気泡が生成され、拡散室４４内の圧力Ｐｄが上昇する。これにより、弁体４３の上流側に供給される燃料の供給圧力Ｐｐとの差圧（噴射圧）ΔＰ（＝Ｐｐ−Ｐｄ）が減少し、燃料噴射率（単位時間当たりの噴射量）が減少する。
【００２４】
ここで、拡散室４４の容積（デッドボリューム）が相対的に小さい燃料噴射弁においては、燃料拡散室内での燃料の減圧沸騰による差圧（噴射圧）減少の影響が相対的に小さいため、燃料温度の増大に応じた燃料噴射量の指示値に対する誤差が燃料噴射量増大側に生じる。
一方、拡散室４４の容積が相対的に大きい燃料噴射弁においては、燃料の前記減圧沸騰による差圧（噴射圧）減少の影響が相対的に大きくなるため、燃料温度の増大に応じた燃料噴射量の誤差が燃料噴射量減少側に生じる。
【００２５】
したがって、図３に示すように、同一仕様の燃料拡散室容積が同一の２個の燃料噴射弁を用いた場合（この場合、拡散室容積が相対的に小さいものを用いている）、１気筒当たりの総燃料噴射量の誤差が略倍増し、運転状態に応じて所望される空燃比に対する誤差（空燃比エラー）が増大する。また、燃料噴射量の誤差は、燃料温度（及び吸気負圧）が増加するほど増大するので、機関暖気後に停止して、次回冷機始動する時、耐熱再始動時、及び給油後再始動時などの燃料温度の変化時に、空燃比エラーが増大し、その結果、排気性状が悪化してしまう。
【００２６】
そこで、第１実施形態では、気筒毎の吸気通路（吸気ポート４、５）に、燃料温度の増大に応じて燃料噴射量の増大側に誤差を生じるように弁体から噴射プレートに至るまでの燃料流路容積を相対的に小さく設定した燃料噴射弁６（以下、第１燃料噴射弁とする）と、燃料温度の増大に応じて燃料噴射量の減少側に長を生じるように弁体から噴射プレートに至るまでの燃料流路容積を相対的に大きく設定した燃料噴射弁７（以下、第２燃料噴射弁７とする）と、を配設した。
【００２７】
図４に示すように、第１燃料噴射弁６は、拡散室の容積を相対的に小さくして吸気負圧及び燃料温度に応じて、指示値に対して燃料噴射量が増加する特性となるように設定している（＋誤差）。
一方、第２燃料噴射弁７は、拡散室の容積を相対的に大きくして吸気負圧及び燃料温度に応じて、指示値に対して燃料噴射量が減少する特性となるように設定している（−誤差）。
【００２８】
このように、吸気負圧及び燃料温度に応じて、それぞれ燃料噴射量の誤差が増加する特性、及び減少する特性を有する２個の燃料噴射弁を用いることにより、双方の誤差同士が相殺され、燃料噴射量の指示値に対するトータルの誤差を同一仕様の燃料噴射弁を２個用いた場合に比較して大きく低減することができる。
したがって、燃料噴射量の制御精度をより向上することができ、各種再始動時における空燃比エラーを低減して排気性状の悪化を抑制することができる。
【００２９】
以上示した第１実施形態は、燃料温度の推定を行わない場合について、噴射特性の異なる２個の燃料噴射弁６、７を用いることにより誤差を相殺して、総燃料噴射量の誤差を低減するものである。
【００３０】
ここで、燃料タンク１１及び燃料通路１３内の燃料温度については、センサ等は特に用いず、例えば、特開２００３−０３５２１５号公報、又は特開２００７−３１５２６６号公報等で知られているように、機関回転速度Ｎｅと吸気負圧ＰＢとに基づいて排気熱などによる燃料温度上昇分を算出するとともに、車速と吸気温度ＴＢに基づいて放熱による燃料温度下降分を算出し、これらの値と燃料タンク内の燃料残量および前回の燃料温度推定値に基づいて今回の燃料温度を推定するようにしている。
【００３１】
上述したように、拡散室を有する燃料噴射弁による燃料噴射量は、吸気負圧及び燃料温度に応じて誤差が増大する。そのため、第１実施形態に加えて、図５（Ａ）に示すような、燃料温度と吸気負圧とに応じた燃料噴射の補正量のテーブルを、燃料噴射弁毎に予め用意して、それぞれ該テーブルによる補正を併用することにより、運転条件（吸気負圧及び燃料温度）毎の誤差を可及的に減少することができ、より正確な燃料噴射量の制御が可能となる。
【００３２】
また、噴射特性によっても燃料噴射量の誤差が変化するため、上記のような補正量のテーブルを用意しておくことは有用である。
例えば、第１実施形態において、図４に示すように、各種再始動時等において、燃料タンク１１及び燃料通路１３内の燃料温度が高く（例えば８０℃）、吸気負圧が比較的大きい（例えば−４０ｋＰａ）ときに、第２燃料噴射弁７のよる誤差の絶対値が第１燃料噴射弁による誤差の絶対値を大きく上回ることがある。このとき、補正量のテーブルから補正量を決定して（例えば６０％）、ＥＣＵ２０によって算出した総燃料噴射量ＴＰを２分割した各燃料噴射弁の基本燃料噴射量ＴＰ／２のうち、第２燃料噴射弁７による基本燃料噴射量の６０％を指示値として噴射させる（図５（Ｂ））。
【００３３】
したがって、異なる噴射特性を有する燃料噴射弁による総燃料噴射量の誤差の低減に加え、燃料温度及び吸気負圧に基づく補正量によって、運転状態に応じて、より正確な燃料噴射の制御が可能となる。
【００３４】
また、燃料流路容積が大きい方の第２燃料噴射弁７の拡散室４４を所定値以上の容積とした場合には、指示値に対する実際値が減少して、−誤差がより増大する。
【００３５】
このような場合には、拡散室４４が小さい方の第１燃料噴射弁６を分割して噴射することで、第２燃料噴射弁７による指示値に対して減少した燃料噴射量を補うことができる。
以下、上記問題に対処するための第２実施形態について、詳細に説明する。
【００３６】
図６に示すように、拡散室４４の容積が所定値以上の第２燃料噴射弁７を用いた場合には、指示値に対して実際に噴射される燃料噴射量が少なくなり、その結果、２個の燃料噴射弁６、７により噴射される総燃料噴射量の誤差が増大してしまう（総燃料噴射量が不足する）。
【００３７】
ここで、燃料噴射弁による燃料噴射量の誤差は、噴射回数の増加に応じて増大する傾向があり、１回の噴射当たりの指示値に対する誤差よりも、複数回の燃料噴射を行った場合の合計の誤差の方が大きくなる。これは、減圧沸騰期間が噴射回数に比例的に増大するためである。
【００３８】
したがって、第２実施形態では、図７（Ａ）に示すように、燃料流路容積が小さい方の第１燃料噴射弁６による燃料噴射を複数回、例えば、２回に分割して行わせることにより、＋誤差を増大させる。
尚、図７（Ｂ）の燃料温度及び吸気負圧と誤差の関係を示すグラフにおいて、実線は２回に分割して噴射した場合の誤差を示し、点線は１回噴射した場合の誤差を示す。
【００３９】
このように、分割噴射による合計の誤差、すなわち、＋誤差を増大させることにより、第２燃料噴射弁７による燃料噴射量の−誤差を相殺することができ、その結果、総燃料噴射量の誤差が低減される。
【００４０】
また、燃料流路容積が大きい方の第２燃料噴射弁７の拡散室４４を所定値以下の容積とした場合には、実際に噴射される燃料噴射量は相対的に多くなり、−誤差が減少する。
【００４１】
したがって、第３実施形態では、燃料流路容積が大きい方の第２燃料噴射弁７を分割して噴射することで−誤差を増大させ、総燃料噴射量の誤差を低減する。
【００４２】
図８に示すように、第２燃料噴射弁７の拡散室４４の容積が所定値以下の場合には、指示値に対して実際に噴射される燃料噴射量は少ないが、第１実施形態及び第２実施形態の燃料噴射弁７と比較して燃料噴射量が多くなる。その結果、−誤差が＋誤差に比べて小さくなり、総燃料噴射量の誤差が大きくなる（総燃料噴射量が増大する）。
【００４３】
ここで、燃料噴射弁は、第２実施形態と同様に、複数回の燃料噴射を行った場合の合計の誤差の方が大きくなることから、第３実施形態では、図９（Ａ）に示すように、＋誤差を−誤差により相殺するために、燃料噴射弁７による燃料噴射を複数回、例えば、２回に分割して行わせるにより、−誤差を増大させる。
尚、図９（Ｂ）の燃料温度及び吸気負圧と誤差との関係を示すグラフにおいて、実線は２回に分割して噴射した場合の誤差を示し、点線は１回噴射した場合の誤差を示す。
【００４４】
このように、分割噴射による合計の誤差、すなわち、−誤差を増大させることにより、燃料噴射弁６による燃料噴射量の＋誤差を相殺することができ、その結果、総燃料噴射量の誤差が低減される。
【００４５】
以上示した第２実施形態及び第３実施形態をまとめると、第１燃料噴射弁６による＋誤差の絶対値と、第２燃料噴射弁７による−誤差の絶対値とのうち、小さい方の燃料噴射弁による燃料噴射を分割して行わせることにより増大又は減少させた燃料噴射量によって他方の燃料噴射弁による誤差を相殺することができる。
したがって、総燃料噴射量に対する誤差を低減して、燃料噴射量の制御精度をより向上することができ、各種再始動時における空燃比エラーを低減して排気性状の悪化を抑制することができる。
【００４６】
また、第２実施形態及び第３実施形態においても、一方の燃料噴射弁による誤差が他方の燃料噴射弁による誤差を大きく上回ったときに、補正量のテーブルに基づく補正量によって一方の燃料噴射弁による基本燃料噴射量を補正してもよく、あるいは、分割噴射と組み合わせることによってより正確な燃料噴射量の制御が可能となる。
すなわち、基本燃料噴射量ＴＰ／２の算出後、燃料温度及び吸気負圧に基づく燃料噴射の補正量に応じて分割噴射を行わせるか否かを判断してもよい。
【００４７】
このように、異なる噴射特性を有する燃料噴射弁を用いることに加え、分割噴射、又は燃料温度及び吸気負圧に基づく燃料噴射量の補正等を組み合わせることで、同一の噴射特性を示す２個の燃料噴射弁を用いた場合と比較して様々な燃料噴射方式による誤差の低減が可能となる。
【符号の説明】
【００４８】
１…内燃機関
２…吸気バルブ
３…吸気通路
４、５…吸気ポート
６…燃料噴射弁（第１燃料噴射弁）
７…燃料噴射弁（第２燃料噴射弁）
８…燃料室
９…点火プラグ
１０…排気バルブ
１１…燃料タンク
１２…燃料ポンプ
１３…燃料通路
２０…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
４０…噴射ノズル
４４…拡散室
【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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【図８】
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【図９】
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