(57)【要約】【課題】吸気ポート壁面の燃料付着量の不足により生じる筒内燃料量の目標燃料量に対するずれを燃料噴射量の増量によって抑えつつ、粒子状物質数量（ＰＮ）の上昇を抑えることのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の運転状態に関する情報に基づいて、吸気ポートの壁面における燃料付着量の補正を実行するか判断する。燃料付着量の補正を実行すると判断された場合、吸気ポートの温度の推定値が高いほどポート噴射弁の燃料噴射量を増量し、前記推定値が低いほど筒内噴射弁の燃料噴射量を増量する。好ましくは、前記推定値が所定の判定温度以上の場合にはポート噴射弁の燃料噴射量を増量するが、前記推定値が判定温度よりも低い場合には、ポート噴射弁の燃料噴射量を増量することに代えて筒内噴射弁の燃料噴射量を増量する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁とを備える内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態に関する情報に基づいて、筒内燃料量の目標燃料量に対するずれを抑えるために前記吸気ポートの壁面における燃料付着量の補正を実行するかどうか判断する判断手段と、
前記吸気ポートの温度を推定する吸気ポート温度推定手段と、
前記燃料付着量の補正を実行すると判断された場合、前記吸気ポートの温度の推定値が高いほど前記ポート噴射弁の燃料噴射量を増量し、前記吸気ポートの温度の推定値が低いほど前記筒内噴射弁の燃料噴射量を増量する燃料噴射量補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料噴射量補正手段は、前記吸気ポートの温度の推定値が所定の判定温度以上の場合には、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を増量し、前記吸気ポートの温度の推定値が前記判定温度よりも低い場合には、前記ポート噴射弁に代えて前記筒内噴射弁の燃料噴射量を増量することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記吸気ポートの温度の推定値に基づいて前記ポート噴射弁の燃料噴射量の限界値を算出するポート噴射限界値算出手段をさらに備え、
前記燃料噴射量補正手段は、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を増量した場合の増量後の燃料噴射量が前記限界値を超える場合は、前記限界値を超える分を前記筒内噴射弁の燃料噴射量の増量分に置き換えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記燃料噴射量補正手段は、前記ポート噴射弁に代えて前記筒内噴射弁の燃料噴射量を増量する場合は、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を増量する場合よりも燃料噴射量の増量分を小さくすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃料噴射量補正手段は、前記ポート噴射弁に代えて前記筒内噴射弁の燃料噴射量を増量した場合の前記筒内噴射弁の燃料噴射の期間が所定の上限期間を超える場合、前記筒内噴射弁の燃料噴射量の増量分を減量するとともに、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を増量することを特徴とする請求項２又は４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記ポート噴射弁に代えて前記筒内噴射弁の燃料噴射量を増量した場合の前記筒内噴射弁の燃料噴射の期間が所定の上限期間を超える場合、前記筒内噴射弁の燃料噴射の期間が前記上限期間に収まるように、前記前記筒内噴射弁に供給する燃料の圧力を上昇させる燃料圧力制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項２又は４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
ピストンの温度を推定するピストン温度推定手段と、
前記ポート噴射弁に代えて前記筒内噴射弁の燃料噴射量を増量した場合の前記筒内噴射弁の燃料噴射の期間が所定の上限期間を超える場合、前記ピストンの温度の推定値から前記筒内噴射弁の燃料噴射の開始時期の許容進角量を計算し、前記許容進角量を上限として前記筒内噴射弁の燃料噴射の開始時期を進角する燃料噴射時期補正手段とをさらに備えることを特徴とする請求項２又は４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
筒内の既燃ガスが前記吸気ポートへ吹き返されるように吸気バルブ及び排気バルブの各バルブタイミングを変更するバルブタイミング制御手段をさらに備え、
前記燃料噴射量補正手段は、筒内の既燃ガスが前記吸気ポートへ吹き返される場合、前記筒内噴射弁の燃料噴射量の増量分を減量するとともに、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を増量することを特徴とする請求項２又は４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記判断手段は、スロットルバルブの目標開度が離散的に開き方向に変更された場合に、前記燃料付着量の補正を実行すると判断することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記判断手段は、前記ポート噴射弁の燃料噴射量が離散的に増大される場合に、前記燃料付着量の補正を実行すると判断することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記判断手段は、筒内空燃比を理論空燃比に制御するストイキ燃焼モードから、筒内空燃比を理論空燃比よりも燃料リーンな空燃比に制御するリーン燃焼モードへ前記内燃機関の運転モードが切り替えられた場合に、前記燃料付着量の補正を実行すると判断することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項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、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁とを備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁を備える内燃機関では、吸気ポートの壁面への燃料の付着と吸気ポートの壁面に付着した燃料の気化を考慮した燃料噴射量制御が必要とされる。吸気ポートの壁面の燃料付着量が不足すると、筒内燃料量の目標燃料量に対するずれが生じ、空燃比が要求空燃比に対してリーンになってしまうおそれがある。下記の特許文献１には、吸気ポートの壁面における燃料付着量をポート噴射弁の燃料噴射量によって補正することと、燃料噴射量に含まれる壁面付着補正量を冷却水温が高いときには少なくし、冷却水温が低いときには多くすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−３４２８４４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０８３９９号公報
【特許文献３】特開２００６−３４８７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、低温時にポート噴射弁の燃料噴射量が過大になると、吸気ポート内での燃料の気化及び霧化は悪化し、筒内に液滴の状態で流入する燃料が急増する。その結果、未燃燃料の多量の発生によって排気ガスに含まれる粒子状物質数量（ＰＮ）が上昇し、エミッション性能の低下を招いてしまう。このことは、例えば上記の特許文献２や特許文献３に記載されているポート噴射弁と筒内噴射弁とを備える内燃機関にも共通する課題である。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みて創案されたものであって、吸気ポート壁面の燃料付着量の不足により生じる筒内燃料量の目標燃料量に対するずれを燃料噴射量の増量によって抑えつつ、粒子状物質（ＰＭ）の数量（ＰＮ）の上昇を抑えることのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る制御装置は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と、筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁とを備える内燃機関を制御する。内燃機関は、好ましくは、筒内空燃比を理論空燃比に制御するストイキ燃焼モードによる運転と、筒内空燃比を理論空燃比よりも燃料リーンな空燃比に制御するリーン燃焼モードによる運転とを選択可能な内燃機関である。
【０００７】
本発明に係る制御装置は、内燃機関の運転状態に関する情報に基づいて、筒内燃料量の目標燃料量に対するずれを抑えるために吸気ポートの壁面における燃料付着量の補正を実行するかどうか判断する判断手段を備える。ここで行う燃料付着量の補正は、吸気ポートの壁面への燃料の付着状況、或いは、吸気ポートの壁面に付着した燃料の気化状況が急激に変化する過渡状態での燃料付着量の補正、より詳しくは、過渡状態での燃料付着量の増量補正である。
【０００８】
本発明に係る制御装置は、吸気ポートの温度を推定する吸気ポート温度推定手段を備える。その具体的な推定方法には限定はない。吸気ポートの温度と相関する状態量から吸気ポートの温度を推定することができるし、吸気ポートの温度に影響する複数の状態量の組み合わせから吸気ポートの温度を推定することもできる。
【０００９】
そして、本発明に係る制御装置は、燃料噴射量補正手段を備える。燃料噴射量補正手段は、判定手段によって燃料付着量の補正を実行すると判断された場合、吸気ポートの温度の推定値が高いほどポート噴射弁の燃料噴射量を増量し、吸気ポートの温度の推定値が低いほど筒内噴射弁の燃料噴射量を増量するように構成される。
【００１０】
吸気ポートの温度が低いほど燃料の気化及び霧化が悪化して排気ガス中のＰＮは上昇する。よって、吸気ポートの温度の推定値が相対的に低い場合には、燃料を直接筒内に噴射する筒内噴射弁による燃料噴射量を優先的に増量することによって、吸気ポート内で霧化或いは気化できなかった燃料が液滴となって筒内に流入することを抑えることができる。これにより、筒内燃料量の目標燃料量に対するずれを抑えつつＰＮの上昇を抑えることができる。吸気ポートの温度の推定値が相対的に高い場合には、ポート噴射弁による燃料噴射量を優先的に増量することよって、燃料と空気との混合時間を十分に確保して混合気の均質性を高めることができる。
【００１１】
本発明に係る制御装置の好ましい形態では、燃料噴射量補正手段は、判定手段によって燃料付着量の補正を実行すると判断された場合、吸気ポートの温度の推定値が所定の判定温度以上の場合には、ポート噴射弁の燃料噴射量を増量し、吸気ポートの温度の推定値が判定温度よりも低い場合には、ポート噴射弁に代えて筒内噴射弁の燃料噴射量を増量するように構成される。判定に用いる判定温度は、ポート噴射弁の燃料噴射量を増量してもＰＮが許容範囲に収まる温度域の下限温度に設定される。
【００１２】
吸気ポートの温度の推定値が判定温度以下の場合には、増量分の燃料を筒内噴射弁によって直接筒内に噴射することによって、吸気ポート内で霧化或いは気化できなかった燃料が液滴となって筒内に流入することを抑えることができる。これにより、筒内燃料量の目標燃料量に対するずれを抑えつつＰＮの上昇を抑えることができる。また、吸気ポートの温度の推定値が判定温度を超える場合には、増量分の燃料をポート噴射弁によって吸気ポートに噴射することによって、燃料と空気との混合時間を十分に確保して混合気の均質性を高めることができる。
【００１３】
本発明に係る制御装置の上記形態において、好ましくは、燃料噴射量補正手段は、ポート噴射弁に代えて筒内噴射弁の燃料噴射量を増量する場合、ポート噴射弁の燃料噴射量を増量する場合よりも燃料噴射量の増量分を小さくするように構成される。ポート噴射弁から噴射した燃料は一部が壁面に付着するのに対し、筒内噴射弁から噴射した燃料は壁面に付着せずにそのほとんどが空気と混合する。よって、この構成によれば、ポート噴射弁に代えて筒内噴射弁の燃料噴射量を増量する場合に、筒内燃料量が目標燃料量に対して過剰になるのを抑えることができる。
【００１４】
また、好ましくは、燃料噴射量補正手段は、ポート噴射弁に代えて筒内噴射弁の燃料噴射量を増量した場合の筒内噴射弁の燃料噴射の期間が所定の上限期間を超える場合、筒内噴射弁の燃料噴射量の増量分を減量するとともに、ポート噴射弁の燃料噴射量を増量するように構成される。上限期間は、シリンダの壁面への燃料の付着が懸念されはじめる期間である。この構成によれば、筒内噴射弁から噴射された燃料のシリンダの壁面への付着を抑えることができる。
【００１５】
また、好ましくは、制御装置は、燃料圧力制御手段をさらに備える。燃料圧力制御手段は、ポート噴射弁に代えて筒内噴射弁の燃料噴射量を増量した場合の筒内噴射弁の燃料噴射の期間が所定の上限期間を超える場合、筒内噴射弁の燃料噴射の期間が上限期間に収まるように、筒内噴射弁に供給する燃料の圧力を上昇させるように構成される。上限期間は、シリンダの壁面への燃料の付着が懸念されはじめる期間である。この構成によれば、筒内噴射弁から噴射された燃料のシリンダの壁面への付着を抑えることができる。
【００１６】
また、好ましくは、制御装置は、ピストンの温度を推定するピストン温度推定手段と、燃料噴射時期補正手段とをさらに備える。燃料噴射時期補正手段は、ポート噴射弁に代えて筒内噴射弁の燃料噴射量を増量した場合の筒内噴射弁の燃料噴射の期間が所定の上限期間を超える場合、ピストンの温度の推定値から筒内噴射弁の燃料噴射の開始時期の許容進角量を計算し、許容進角量を上限として筒内噴射弁の燃料噴射の開始時期を進角するように構成される。ピストンの温度が高ければ高いほど、ピストンの表面に付着した燃料は気化しやすくなる。よって、この構成によれば、筒内噴射弁から噴射された燃料のシリンダの壁面への付着を抑えることができる。
【００１７】
また、好ましくは、制御装置は、筒内の既燃ガスが吸気ポートへ吹き返されるように吸気バルブ及び排気バルブの各バルブタイミングを変更するバルブタイミング制御手段をさらに備える。そして、燃料噴射量補正手段は、筒内の既燃ガスが吸気ポートへ吹き返される場合、筒内噴射弁の燃料噴射量の増量分を減量するとともに、ポート噴射弁の燃料噴射量を増量するように構成される。この構成によれば、高温の既燃ガスが吸気ポートを通過することで壁面の付着燃料の気化を促進することができ、また、ポート噴射弁から噴射された燃料に既燃ガスを衝突させることによって噴射燃料の微粒化を促進することができるので、ポート噴射弁による燃料噴射の比率を高めることができる。
【００１８】
また、好ましくは、判断手段は、スロットルバルブの目標開度が離散的に開き方向に変更された場合に、燃料付着量の補正を実行すると判断するように構成される。スロットルバルブが急速に開くとき、吸気ポートの負圧は急速に小さくなって吸気ポート内での燃料の気化及び霧化が悪化する。しかし、この構成によれば、スロットルバルブが急速に開かれるのに合わせてポート噴射弁の燃料噴射量或いは筒内噴射弁の燃料噴射量の増量補正が実行されるので、筒内燃料量の目標燃料量に対する不足を抑えることができる。
【００１９】
また、好ましくは、判断手段は、ポート噴射弁の燃料噴射量が離散的に増大される場合に、燃料付着量の補正を実行すると判断するように構成される。ポート噴射弁の燃料噴射量を急増させる場合、吸気ポート壁面の付着燃料が気化する分よりも噴射された燃料が壁面に付着する分の方が多くなるため、実際に吸気ポートから筒内に入る燃料量はポート噴射弁の燃料噴射量よりも少なくなる。しかし、この構成によれば、ポート噴射弁の燃料噴射量の急増に合わせてポート噴射弁の燃料噴射量或いは筒内噴射弁の燃料噴射量の増量補正が実行されるので、筒内燃料量の目標燃料量に対する不足を抑えることができる。
【００２０】
また、好ましくは、判断手段は、ストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへ内燃機関の運転モードが切り替えられた場合に、燃料付着量の補正を実行すると判断するように構成される。ストイキ燃焼モードは、筒内空燃比を理論空燃比に制御する運転モードであり、リーン燃焼モードは、筒内空燃比を理論空燃比よりも燃料リーンな空燃比に制御する運転モードである。ストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの切り替え時には、スロットルバルブの開度が大きくされる。このため、吸気ポートの負圧が小さくなり吸気ポート内での燃料の気化及び霧化が悪化する。また、ストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの切り替え時には、総燃料噴射量を減量する一方で、燃料と空気とを均質に混合させるためにポート噴射弁の燃料噴射量が増量される場合がある。この場合、吸気ポート壁面への燃料の付着によって吸気ポートから筒内に入る燃料量はポート噴射弁の燃料噴射量よりも少なくなる。このような理由により、ストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの切り替え時には、筒内燃料量の目標燃料量に対する不足が生じうる。しかし、上記の構成によれば、運転モードの切り替えに合わせてポート噴射弁の燃料噴射量或いは筒内噴射弁の燃料噴射量の増量補正が実行されるので、筒内燃料量の目標燃料量に対する不足を抑えることができる。
【００２１】
本発明に係る制御装置の別の好ましい形態では、制御装置は、吸気ポートの温度の推定値に基づいてポート噴射弁の燃料噴射量の限界値を算出するポート噴射限界値算出手段をさらに備える。そして、燃料噴射量補正手段は、ポート噴射弁の燃料噴射量を増量した場合の増量後の燃料噴射量が限界値を超える場合は、限界値を超える分を筒内噴射弁の燃料噴射量の増量分に置き換えるように構成される。ポート噴射限界値算出手段により算出される限界値は、好ましくは、ＰＮを許容範囲に収めることができるポート噴射弁の燃料噴射量の上限値である。
【００２２】
限界値を超える分の燃料を筒内噴射弁によって直接筒内に噴射することによって、吸気ポート内で霧化或いは気化できなかった燃料が液滴となって筒内に流入することを抑えることができる。これにより、筒内燃料量の目標燃料量に対するずれを抑えつつＰＮの上昇を抑えることができる。また、限界値に収まる分の燃料はポート噴射弁によって吸気ポートに噴射することによって、燃料と空気との混合時間を十分に確保して混合気の均質性を高めることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上述べたように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、吸気ポートの温度の推定値が相対的に低い場合には、燃料を直接筒内に噴射する筒内噴射弁による燃料噴射量を優先的に増量することによって、吸気ポート内で霧化或いは気化できなかった燃料が液滴となって筒内に流入することを抑えることができる。これにより、筒内燃料量の目標燃料量に対するずれを抑えつつＰＮの上昇を抑えることができる。また、吸気ポートの温度の推定値が相対的に高い場合には、ポート噴射弁による燃料噴射量を優先的に増量することよって、燃料と空気との混合時間を十分に確保して混合気の均質性を高めることができる。これにより、排気ガスのＰＮをより低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるシステムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１の燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１の燃料噴射制御の実行例を示すタイムチャートである。
【図４】ＰＦＩ比率とＰＭ粒子数との関係を示す図である。
【図５】ＤＩ噴射終了時期とＰＭ粒子数との関係を示す図である。
【図６】燃料によるオイルの希釈率をポート噴射と筒内噴射との間で比較した図である。
【図７】ＰＦＩ噴射量とＰＭ粒子数との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２の燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２の燃料噴射制御の実行例を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３の燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。
【図１１】筒内噴射弁の燃料圧力と噴射時間との関係を示す図である。
【図１２】排気バルブの閉弁時期と始動時のＴＨＣ量との関係を示す図である。
【図１３】バルブタイミングとＰＭ粒子数との関係を示す図である。
【図１４】既燃ガスの吹き返しの効果を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態４の燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。
【図１６】ＤＩ噴射開始時期とピストン温度とＰＭ粒子数との関係を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態５の燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態６の燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態７の燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。
【図２０】ポート限界噴射量の設定を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図を用いて説明する。
【００２６】
［実施の形態１のシステムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１にかかるシステムの構成を示す図である。本実施の形態にかかるシステムは、自動車に動力装置として搭載されるリーンバーンエンジン（以下、単にエンジンと称す）２を備える。エンジン２の気筒数および気筒配置は特に限定されない。
【００２７】
エンジン２は、ピストン１２が配置されたシリンダブロック４とシリンダヘッド３とを備える。シリンダヘッド３とピストン１２とで挟まれた空間が燃焼室５となる。エンジン２は火花点火式エンジンであって、シリンダヘッド３には燃焼室５の頂部に突き出るように点火装置の点火プラグ１８が取り付けられている。
【００２８】
燃焼室５には吸気ポート６と排気ポート８がそれぞれ開口している。燃焼室５と吸気ポート６との連通状態は、シリンダヘッド３に設けられた吸気バルブ１４によって制御される。燃焼室５と排気ポート８との連通状態は、シリンダヘッド３に設けられた排気バルブ１６によって制御される。吸気バルブ１４には、その開弁特性を可変とする吸気可変動弁機構２４が設けられている。排気バルブ１６には、その開弁特性を可変とする排気可変動弁機構２６が設けられている。これらの可変動弁機構には、少なくともバルブタイミングを可変にする公知の動弁機構を適用することができる。
【００２９】
このエンジン２は、各気筒に２つずつ燃料噴射弁を備える。一つは、燃焼室５の中に燃料を直接噴射する筒内噴射弁２２であり、もう一つは、吸気ポート６に燃料を噴射するポート噴射弁２０である。以下、ポート噴射弁２０による燃料噴射をポート噴射（ＰＦＩと表記する場合がある）と呼び、筒内噴射弁２２による燃料噴射を筒内噴射或いは直接噴射（ＤＩと表記する場合がある）。
【００３０】
吸気ポート６には、サージタンク１９が一体化された吸気マニホールド１０が接続されている。サージタンク１９には、外部から空気を吸入する吸気通路３０が接続されている。吸気通路３０におけるサージタンク１９の近傍には、電子制御式のスロットルバルブ４０が設けられている。吸気通路３０の先端には、エアクリーナ３１が設けられている。
【００３１】
排気ポート８には、排気マニホールド１１が接続されている。排気マニホールド１１には、排気ガスを外部に排出する排気通路３２が接続されている。排気通路３２には、その上流側から順に、三元触媒６２、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（以下、ＮＳＲ触媒）６４が設けられている。
【００３２】
エンジン２は、ターボ過給機２８を有している。ターボ過給機２８のコンプレッサ２８ａは、吸気通路３０におけるスロットルバルブ４０の上流に設けられている。吸気通路３０におけるコンプレッサ２８ａとスロットルバルブ４０との間には、コンプレッサ２８ａで圧縮された吸入空気を冷却するインタークーラ３６が設けられている。ターボ過給機２８のタービン２８ｂは、排気通路３２における三元触媒６２の上流に設けられている。タービン２８ｂの近傍には、タービン２８ｂの上流側と下流側とをバイパスするバイパス通路４４が設けられている。バイパス通路４４には、ウェイストゲートバルブ４６が設置されている。ウェイストゲートバルブ４６が開くと、排気ガスの一部は、タービン２８ｂを通らずにバイパス通路４４を通って流れる。ウェイストゲートバルブ４６はダイアフラム式の負圧アクチュエータ４８により駆動される。
【００３３】
本実施形態のシステムは、エンジン２の運転状態に関する情報を得るためのセンサを各所に備えている。吸気通路３０におけるエアクリーナ３１の直下流には、吸入空気量を計測するためのエアフローメータ３４が設置されている。吸気通路３０におけるインタークーラ３６の直下流には、過給圧を計測するための過給圧センサ３８が設置されている。スロットルバルブ４０の近傍には、スロットルバルブ４０の開度を計測するためのスロットルポジションセンサ４２が設置されている。サージタンク１９には吸気管圧力を計測するための吸気管圧センサ５６が設置されている。
【００３４】
排気通路３２における三元触媒６２の直上流には、排気ガスの燃焼前の空燃比に対してリニアに変化する信号を出力する空燃比センサ７０が設置されている。また、排気通路３２における三元触媒６２の直下流には、理論空燃比の混合気の燃焼により得られる排気ガスの酸素濃度を境にして、酸素過剰側と酸素不足側とでステップ的に変化する信号を出力する酸素センサ７２が設置されている。排気通路３２におけるＮＳＲ触媒６４の直下流には、ＮＳＲ触媒６４を通過した排気ガス中のＮＯｘの濃度に応じて変化する信号を出力するＮＯｘセンサ７４が設置されている。ＮＳＲ触媒６４には、その温度（詳しくは床温）を計測するための触媒温度センサ７６が取り付けられている。
【００３５】
また、本実施形態のシステムは、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を計測するためのアクセルポジションセンサ５２、エンジン２のクランク角度を計測するためのクランク角センサ５４、及び、エンジン２の冷却水の温度を計測するための水温センサ５８を有している。
【００３６】
上述した各種のセンサ及びアクチュエータは、制御装置５０に電気的に接続されている。制御装置５０はＥＣＵ(Electronic Control Unit)である。制御装置５０は、エンジン２のシステム全体の制御を行うものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭには、後述する燃料噴射制御を含む各種制御のルーチンが記憶されている。制御装置５０は、各センサからの信号に基づいて各アクチュエータを操作することにより、エンジン２を制御する。具体的には、制御装置５０は、先ず、アクセルポジションセンサ５２によって計測されるアクセルペダルの踏み込み量に応じて要求トルクを算出する。そして、要求トルクと、クランク角センサ５４が出力する信号から計算される現在のエンジン回転速度とに基づいてエンジン２の運転モードを決定し、決定した運転モードに従って各アクチュエータを操作する。制御装置５０によって選択されるエンジン２の運転モードには、筒内空燃比を理論空燃比に制御して運転するストイキ燃焼モードと、筒内空燃比を理論空燃比よりも燃料リーンな空燃比に制御して運転するリーン燃焼モードとが含まれる。
【００３７】
[実施の形態１のシステムの動作]
＜リーン燃焼モードへの切り替えのための燃料噴射制御＞
制御装置５０は、エンジン２の冷間時、ＮＳＲ触媒６４が暖機されるまでの間はストイキ燃焼モードでエンジン２を運転する。冷間時のストイキ燃焼モードでは、ポート噴射弁２０の燃料噴射量よりも筒内噴射弁２２の燃料噴射量のほうが多くされている。図２は、実施の形態１において制御装置５０により実行される燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。制御装置５０は、このフローチャートに示す燃料噴射制御をエンジン２の冷間時に実行する。
【００３８】
図２に示すフローのステップＳ１０２では、触媒温度センサ７６によって計測したＮＳＲ触媒６４の温度（Temp NSR）が判定温度（Const.1）と比較される。判定温度は、ＮＳＲ触媒６４がＮＯｘを吸蔵可能になる温度、つまり、ＮＳＲ触媒６４の活性温度に基づいて定められている。ＮＳＲ触媒６４の温度が判定温度以下の場合、これ以降の処理は全てスキップされ、ストイキ燃焼モードによる運転が維持される。
【００３９】
ＮＳＲ触媒６４の温度が判定温度より高い場合、ステップＳ１０４の判定が行われる。ステップＳ１０４では、運転モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへ切り替えることの可否が判定される。この判定は、予め定められた切り替え禁止条件が成立しているかどうかに基づいて行われる。切り替え禁止条件には、加速時のようにエンジン２のレスポンスが要求されている状態であること、リーン燃焼モードに切り替えた場合には燃焼の悪化が推定される状態であること、等が含まれる。何れか一つの条件でも満たされている場合には、リーン燃焼モードへの切り替えは不可と判定される。この場合、これ以降の処理は全てスキップされ、ストイキ燃焼モードによる運転が維持される。
【００４０】
ステップＳ１０４の判定において、全ての切り替え禁止条件が不成立の場合、リーン燃焼モードへの切り替えが許可される。この場合、ステップＳ１０６の処理が実行される。ステップＳ１０６では、水温センサ５８の出力に基づいて吸気ポート６の温度の推定値（ethw）が算出される。吸気ポート６の温度とエンジン２の水温との間には相関がある。なお、エンジン２の水温に代えて油温から吸気ポート６の温度を推定してもよい。
【００４１】
ステップＳ１０６の処理の後、ステップＳ１０８の処理が行われる。ステップＳ１０８では、エンジン２の回転速度及び負荷情報からリーン燃焼モードでの各制御パラメータの目標値が算出される。制御パラメータには、スロットルバルブ４０の開度、点火時期、バルブタイミング、ポート噴射の噴射比率（総燃料噴射量に占めるポート噴射弁２０の燃料噴射量の比率）、筒内噴射の燃料圧力、等が含まれる。具体的な例では、スロットルバルブ４０の目標開度は、筒内に吸入される空気量を増大させるためにストイキ燃焼モードにおける開度よりも大きくされる。ポート噴射の噴射比率の目標値は、燃料と空気とを均質に混合させるためにストイキ燃焼モードにおける噴射比率よりも大きくされる。各制御パラメータの目標値は、ＲＯＭに記憶されたマップにおいてエンジン回転速度及び吸入空気量に関連付けられている。
【００４２】
ステップＳ１０８の処理の後、ステップＳ１１０の処理が行われる。ステップＳ１１０では、ポート噴射弁２０の燃料噴射量に加えるべき壁面付着補正量（fmwl）が算出される。壁面付着補正量は、以下に説明するように、吸気ポート６の壁面に付着した燃料の量をエンジン２の運転状態に応じた適切な量に補正するために必要な燃料量である。
【００４３】
ストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの運転モードの切り替えでは、スロットルバルブ４０の開度が大きくされることで吸気管圧力が上昇する。吸気管圧力の上昇によって吸気ポート６に作用している負圧は小さくなり、吸気ポート６内での燃料の気化及び霧化が悪化する。このため、リーン燃焼モードでは、ストイキ燃焼モードに比較して吸気ポート６の壁面の付着燃料を多くする必要がある。また、ストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの運転モードの切り替えでは、総燃料噴射量は減量される一方で、ポート噴射の噴射比率が大きくされ、ポート噴射弁２０の燃料噴射量は離散的に増大される。このとき、吸気ポート６の壁面に付着する燃料の量と、壁面付着燃料から気化する燃料の量とが釣り合うには、ポート噴射弁２０の燃料噴射量に応じた量の燃料が壁面に付着している必要がある。
【００４４】
このような理由により、エンジン２の運転モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへ切り替えられたときには、吸気ポート６の壁面に付着した燃料の量をストイキ燃焼モードにおける適正量からリーン燃焼モードにおける適正量へ速やかに変化させることが求められる。壁面付着燃料量が適正量に対して不足する場合、吸気ポート６から筒内に入る燃料量が必要量よりも少なくなり、筒内燃料量の目標燃料量に対する不足が生じてしまうからである。
【００４５】
ステップＳ１１０で算出される壁面付着補正量は、吸気ポート６の壁面付着燃料量を適正量にするためにポート噴射弁２０の燃料噴射量に加える燃料量である。各運転モードにおける壁面付着燃料量の適正量はエンジン２の運転状態、具体的には、エンジン回転速度、負荷、吸気ポート温度によって異なる。このため、壁面付着補正量もエンジン２の運転状態によって異なった値となる。壁面付着補正量は、ＲＯＭに記憶されたマップにおいてエンジン回転速度、吸入空気量、水温（或いは油温）に関連付けられている。また、このマップによれば、壁面付着補正量は、リーン燃焼モードへの切り替え直後は大きい値とされ、サイクルごとに次第に小さい値へと変更されていく。
【００４６】
ステップＳ１１０の処理の後、ステップＳ１１２の判定が行われる。ステップＳ１１２では、ステップＳ１０６で算出された吸気ポート温度の推定値（ethw）が判定温度（Const.2）と比較される。この判定温度は、壁面付着補正の方法を吸気ポート温度から判断するための判断基準となる温度である。ポート噴射弁２０から吸気ポート６に噴射された燃料の霧化及び気化は、ポート噴射弁２０の燃料噴射量と吸気ポート６の温度とに影響される。燃料噴射量が多くなるほど霧化及び気化できない燃料の量が増え、また、吸気ポート６の温度が低いほど霧化及び気化できない燃料の量が増える。上記の判定温度は、ポート噴射弁２０の燃料噴射量に壁面付着補正量を加えた場合に、噴射した燃料が十分に霧化或いは気化できる吸気ポート温度の下限温度、つまり、ポート噴射由来のＰＮを許容範囲に収めることができる吸気ポート温度の下限温度である。
【００４７】
吸気ポート温度の推定値が判定温度より低い場合、ステップＳ１１４の処理が実行される。ステップＳ１１４では、まず、吸入空気量、要求空燃比、及び、目標噴射比率に基づき、ポート噴射弁２０の燃料噴射量と筒内噴射弁２２の燃料噴射量の各目標値が算出される。そして、ポート噴射弁２０に代えて筒内噴射弁２２の燃料噴射量が増量補正される。筒内噴射弁２２の燃料噴射量を増量補正すれば、吸気ポート６の壁面付着燃料量が適正量に対して不足しているままであっても、筒内燃料量の目標燃料量に対する不足は抑えることができる。ただし、ポート噴射弁２０から噴射した燃料は一部が壁面に付着するのに対し、筒内噴射弁２２から噴射した燃料は壁面に付着せずにそのほとんどが空気と混合する。このため、ステップＳ１１０で算出された壁面付着補正量をそのまま筒内噴射弁２２の燃料噴射量に加えると、筒内燃料量が目標燃料量に対して過剰になってしまう。このため、ステップＳ１１４では、ステップＳ１１０で算出された壁面付着補正量（fmwl）が補正係数（Cd）により補正される。補正係数は１より小さい値である。そして、筒内噴射弁２２の燃料噴射量（qinjd）に補正後の壁面付着補正量（fmwl*Cd）が加えられる。
【００４８】
一方、吸気ポート温度の推定値が判定温度以上の場合、ステップＳ１１６の処理が実行される。ステップＳ１１６では、まず、吸入空気量、要求空燃比、及び、目標噴射比率に基づき、ポート噴射弁２０の燃料噴射量と筒内噴射弁２２の燃料噴射量の各目標値が算出される。そして、ポート噴射弁２０の燃料噴射量（qinjp）にステップＳ１１０で算出された壁面付着補正量（fmwl）が加えられる。つまり、吸気ポート温度の推定値が判定温度以上であれば、ポート噴射弁２０の燃料噴射量が増量補正される。吸気ポート６の温度が高いときには、増量分の燃料を筒内噴射弁２２ではなくポート噴射弁２０によって吸気ポート６に噴射することにより、燃料と空気との混合時間を十分に確保して混合気の均質性を高め、排気ガスのＰＮをより低く抑えることができる。
【００４９】
ステップＳ１１８では、ステップＳ１０８、Ｓ１１４、Ｓ１１６で算出された各制御パラメータの目標値がアクチュエータに対して設定される。これにより、エンジン２の運転モードはストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへ切り替えられる。また、ステップＳ１１４或いはステップＳ１１６で算出された各燃料噴射量を目標値としてポート噴射弁２０及び筒内噴射弁２２が駆動されることにより、壁面付着燃料量の不足により生じる筒内燃料量の目標燃料量に対するずれを抑えつつ、ＰＮの上昇が抑えられる。
【００５０】
ステップＳ１１８の処理の後、ステップＳ１２０の判定が行われる。ステップＳ１２０では、エンジン２の所定の状態量がリーン燃焼モードでの目標値に収束したかどうか判定される。判定に用いられる所定の状態量は、例えば、吸気管圧力である。スロットルバルブ４０の開度が大きくされることで吸気管圧力は上昇する。吸気管圧力の上昇は連続的であるので、吸気管圧力が目標値に達するまでにはある程度の時間を要する。ステップＳ１２０の判定結果が肯定になるまで、ステップＳ１１０からステップＳ１１８の処理が繰り返し行われ、燃料噴射量の増量補正が続けられる。ただし、燃料噴射量に加えられる壁面付着補正量は、サイクルごとに次第に小さい値に変更されていく。そして、ステップＳ１２０の判定結果が肯定になったとき、壁面付着補正量による燃料噴射量の増量補正は終了し、これによりリーン燃焼モードへの切り替えのための燃料噴射制御は終了する。
【００５１】
＜燃料噴射制御の実行例＞
図３は、上述の燃料噴射制御の実行例を示すタイムチャートである。このタイムチャートには、上から順に、吸気ポート６の温度の推定値（ethw）、ＮＳＲ触媒６４の温度（ＮＳＲ温度）、リーン燃焼モードへの切り替え許可フラグ（リーン許可フラグ）、要求空燃比、スロットルバルブ開度、吸気管圧力、総燃料噴射量、ポート噴射の噴射比率、筒内燃料量、ポート噴射弁２０燃料噴射量（ＰＦＩ噴射量）、筒内噴射弁２２の燃料噴射量（ＤＩ噴射量）、筒内に液滴の状態で流入する燃料の量（筒内液滴燃料量）、１サイクルで生成されるＰＭの粒子数（生成ＰＮ）の各時間変化が示されている。
【００５２】
タイムチャートの例では、ＮＳＲ触媒６４の温度が判定温度（Const.1）より高くなった時点で、リーン燃焼モードへの切り替えが許可されてリーン許可フラグがオフからオンへ切り替えられている。リーン許可フラグがオフからオンに切り替えられたことに連動して、要求空燃比はストイキ燃焼モードでの空燃比値（14.5程度）からリーン燃焼モードでの空燃比値（20〜30程度）へ切り替わる。そして、要求空燃比が切り替わったことにより、スロットルバルブ４０の目標開度は離散的に開き方向に変更される。これによりスロットルバルブ開度は急速に増大し、吸気管圧力は大きく上昇していく。また、ポート噴射の噴射比率が高められ、筒内噴射弁２２の燃料噴射量は減少される一方で、ポート噴射弁２０燃料噴射量は離散的に増大される。
【００５３】
タイムチャートの例では、リーン許可フラグがオフからオンに切り替えられたとき、吸気ポート温度の推定値は判定温度（Const.2）よりも低い。このため、壁面付着補正量による燃料噴射量の増量補正は、ポート噴射弁２０ではなく筒内噴射弁２２の燃料噴射量に対して行われる。タイムチャートにおいて、破線は、ポート噴射弁２０の燃料噴射量に対して増量補正を行った場合を示し、実線は、筒内噴射弁２２の燃料噴射量に対して増量補正を行った場合を示している。
【００５４】
ポート噴射弁２０の燃料噴射量に対して増量補正を行う場合と、筒内噴射弁２２の燃料噴射量に対して増量補正を行う場合とで、総燃料噴射量及び筒内燃料量に大きな差はない。しかし、吸気ポート温度が低い状況においてポート噴射弁２０の燃料噴射量に対して増量補正を行った場合、破線で示すように、筒内液滴燃料量が一時的に増大して生成ＰＮが上昇する。これに対し、筒内噴射弁２２の燃料噴射量に対して増量補正を行うことにより、実線で示すように、リーン燃焼モードへの切り替え後の筒内液滴燃料量の増大は抑えられ、ひいては、生成ＰＮの上昇が抑えられる。
【００５５】
ここで、図４は、吸気ポート温度が低い場合のポート噴射の噴射比率と１サイクルあたりのＰＭ粒子数とのおおよその関係を示している。この図に示すように、ポート噴射の噴射比率が高い場合には、吸気ポート６内で燃料が十分に霧化或いは気化できないためにＰＭ粒子数は大きくなる。しかし、タイムチャートの例のようにポート噴射の噴射比率を下げれば、ＰＭ粒子数を大幅に減少させることができる。
【００５６】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図を用いて説明する。
【００５７】
[実施の形態２のシステムの構成]
本実施の形態にかかるシステムは、実施の形態１のシステムと同じく、図１に示す構成のエンジン２と、エンジン２を制御する制御装置５０とを備える。本実施の形態のシステムと実施の形態１のシステムとの違いは、制御装置５０の機能、より詳しくは、リーン燃焼モードへの切り替えのための燃料噴射制御にある。
【００５８】
[実施の形態２のシステムの動作]
＜リーン燃焼モードへの切り替えのための燃料噴射制御＞
実施の形態２の燃料噴射制御は、実施の形態１の燃料噴射制御のさらなる改良である。実施の形態１の燃料噴射制御では、吸気ポート温度の推定値が判定温度より低い場合、ポート噴射弁２０に代えて筒内噴射弁２２の燃料噴射量が増量補正される。これにより、吸気ポート６内で霧化或いは気化できずに液滴のまま筒内に流入する燃料の量を抑えることができる。しかし、その一方で、筒内噴射弁２２の燃料噴射量が増量されることによって、必要な燃料噴射期間が長くなる。通常、燃料噴射の開始時期は固定され、燃料噴射の終了時期を変化させることによって燃料噴射期間が調整される。このため、燃料噴射期間が長くなれば、燃料噴射の終了時期が遅くなる。
【００５９】
ここで、図５は、筒内噴射弁２２の燃料噴射の終了時期（ＤＩ噴射終了時期）と１サイクルあたりのＰＭ粒子数とのおおよその関係を示している。燃料噴射の終了時期がある時期よりも遅くなると、ＰＭ粒子数は急激に増大する。これは、燃料噴射の終了時期が遅くなる、つまり、燃料噴射期間が長くなると、筒内噴射弁２２から噴射された燃料のシリンダ壁面への付着が顕著になるためである。シリンダ壁面に付着した燃料は未燃のまま排出され、これがＰＭ粒子数の増大を招くことになる。
【００６０】
また、シリンダ壁面に付着した燃料はオイルを希釈する。図６は、燃料によるオイルの希釈率をポート噴射（ＰＦＩ）と筒内噴射（ＤＩ）との間で比較した図である。燃料と空気とを予混合させることができるポート噴射に比べて、液状の燃料を筒内に直接噴射する筒内噴射のほうがオイルの希釈率は大きい。燃料によるオイルの希釈は空燃比制御に悪影響を及ぼし、エミッション性能や燃費の低下を招いてしまう。
【００６１】
筒内噴射弁２２から噴射された燃料のシリンダの壁面への付着を抑えるためには、単純には、筒内噴射弁２２の燃料噴射量に加える壁面付着補正量を減量し、その分、ポート噴射弁２０の燃料噴射量を増量すればよい。しかし、実施の形態１の説明において述べたとおり、吸気ポート温度が低い状況でポート噴射弁２０の燃料噴射量が増やすと、吸気ポート６内で霧化或いは気化できない燃料の量が増えてしまい、ＰＮが上昇してしまう。図７は、吸気ポート温度が判定温度より低い場合における筒内噴射弁２２の燃料噴射量（ＰＦＩ噴射量）と１サイクルあたりのＰＭ粒子数とのおおよその関係を示している。筒内噴射弁２２の燃料噴射量がある量を超えたところで、ＰＭ粒子数は急激に増大する。
【００６２】
以上のことから、ＰＮの上昇をより確実に抑えるためには、ポート噴射弁２０の燃料噴射量と筒内噴射弁２２の燃料噴射の終了時期とをうまく調整することが必要である。
【００６３】
図８は、実施の形態２において制御装置５０により実行される燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。制御装置５０は、このフローチャートに示す燃料噴射制御をエンジン２の冷間時に実行する。図８において、図２に示す燃料噴射制御のフローと同じ内容の処理には、同一のステップ番号を付している。図８に示すフローと図２に示すフローとの違いは、図８に示すフローでは、ステップＳ１１４の処理の後にステップＳ２０２からステップＳ２０８までの処理を行うことにある。
【００６４】
図８に示すフローによれば、ステップＳ１１４において、筒内噴射弁２２の燃料噴射量が増量補正された後、ステップＳ２０２の処理が行われる。ステップＳ２０２では、筒内噴射弁２２の燃料噴射の終了時期（injd_end）が燃料圧力に基づいて算出される。筒内噴射弁２２に供給される燃料の圧力は、燃料供給ラインに設けられた図示しない圧力センサによって計測される。
【００６５】
ステップＳ２０２の処理の後、ステップＳ２０４の判定が行われる。ステップＳ２０４では、ステップＳ２０２で算出された燃料噴射の終了時期が所定の限界時期（Const.3）よりも遅いかどうか判定される。フローチャートにおけるinjd_end及びConst.3の単位はdegBTDCであり、injd_endがConst.3より小さいことは燃料噴射の終了時期が限界時期より遅いことを意味する。限界時期は、ＲＯＭに記憶されたマップにおいて少なくとも水温に関連付けられている。なお、フローチャートでは燃料噴射の終了時期を限界時期と比較しているが、これは燃料噴射期間を所定の上限期間と比較することと等価である。燃料噴射の終了時期が限界時期に達していない場合（燃料噴射期間が上限期間に収まっている場合）、次に説明するステップＳ２０６及びＳ２０８の処理はスキップされ、次に、ステップＳ１１８の処理が行われる。
【００６６】
燃料噴射の終了時期が限界時期を超えている場合（燃料噴射期間が上限期間を超えている場合）、ステップＳ２０６の処理が実行される。ステップＳ２０６では、ポート噴射弁２０の燃料噴射可能量とステップＳ１１４で算出された現状の燃料噴射量（qinjp）との差分が余裕量（alpha）として算出される。燃料噴射可能量は、ポート噴射に由来するＰＭの生成を許容範囲に収めることができる燃料噴射量の上限値である。ポート噴射弁２０の燃料噴射可能量は、ＲＯＭに記憶されたマップにおいて少なくとも水温に関連付けられている。
【００６７】
ステップＳ２０６の処理の後、ステップＳ２０８の処理が行われる。ステップＳ２０８では、ポート噴射弁２０の燃料噴射量（qinjp）にステップＳ２０６で算出された余裕量（alpha）が加えられる。また、ステップＳ２０６で算出された余裕量（alpha）が補正係数（Cd）により補正される。補正係数は１より小さい値である。そして、筒内噴射弁２２の燃料噴射量（qinjd）から補正後の余裕量（alpha*Cd）が減じられる。ポート噴射弁２０から噴射した燃料は一部が壁面に付着するのに対し、筒内噴射弁２２から噴射した燃料は壁面に付着せずにそのほとんどが空気と混合する。このことを考慮して、筒内噴射弁２２の燃料噴射量の減量分は、ポート噴射弁２０の燃料噴射量の増量分よりも小さくされる。
【００６８】
ステップＳ２０８の処理の後、ステップＳ１１８の処理が行われる。ステップＳ１１８では、ステップＳ１０８、Ｓ１１４、Ｓ１１６、Ｓ２０８で算出された各制御パラメータの目標値がアクチュエータに対して設定される。
【００６９】
＜燃料噴射制御の実行例＞
図９は、上述の燃料噴射制御の実行例を示すタイムチャートである。このタイムチャートには、上から順に、吸気ポート６の温度の推定値（ethw）、ＮＳＲ触媒６４の温度（ＮＳＲ温度）、リーン燃焼モードへの切り替え許可フラグ（リーン許可フラグ）、要求空燃比、スロットルバルブ開度、吸気管圧力、総燃料噴射量、ポート噴射の噴射比率、筒内燃料量、ポート噴射弁２０燃料噴射量（ＰＦＩ噴射量）、筒内噴射弁２２の燃料噴射の終了時期（ＤＩ噴射終了時期）、筒内噴射弁２２の燃料噴射量（ＤＩ噴射量）、シリンダの壁面に付着する燃料の量（シリンダ付着燃料量）、１サイクルで生成されるＰＭの粒子数（生成ＰＮ）の各時間変化が示されている。
【００７０】
タイムチャートにおいて、破線は、実施の形態１のフローに従って燃料噴射制御を行う場合を示し、実線は、実施の形態２のフローに従って燃料噴射制御を行う場合を示している。タイムチャートの例では、実施の形態１のフローに従う場合、リーン燃焼モードへの切り替え後、筒内噴射弁２２の燃料噴射量の増量補正によって燃料噴射の終了時期は限界時期（Const.3）を超えることになる。この場合、シリンダの壁面に付着する燃料量が一時的に増大して生成ＰＮが上昇する。これに対し、実施の形態２のフローに従って燃料噴射制御を行う場合は、上限値を超えない範囲でポート噴射弁２０燃料噴射量が増量され、その分、筒内噴射弁２２の燃料噴射量が減量される。これにより、筒内噴射弁２２の燃料噴射の終了時期は限界時期よりも早められ、筒内噴射弁２２から噴射された燃料のシリンダの壁面への付着は抑えられる。
【００７１】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について図を用いて説明する。
【００７２】
[実施の形態３のシステムの構成]
本実施の形態にかかるシステムは、実施の形態１のシステムと同じく、図１に示す構成のエンジン２と、エンジン２を制御する制御装置５０とを備える。本実施の形態のシステムと実施の形態１のシステムとの違いは、制御装置５０の機能、より詳しくは、リーン燃焼モードへの切り替えのための燃料噴射制御にある。
【００７３】
[実施の形態３のシステムの動作]
＜リーン燃焼モードへの切り替えのための燃料噴射制御＞
実施の形態３の燃料噴射制御は、実施の形態２の燃料噴射制御と同じく、実施の形態１の燃料噴射制御のさらなる改良である。実施の形態３の燃料噴射制御では、筒内噴射弁２２の燃料噴射期間に関する課題を燃料圧力の制御によって解決する。
【００７４】
図１０は、実施の形態３において制御装置５０により実行される燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。制御装置５０は、このフローチャートに示す燃料噴射制御をエンジン２の冷間時に実行する。図１０において、図２に示す燃料噴射制御のフローと同じ内容の処理には、同一のステップ番号を付している。図１０に示すフローと図２に示すフローとの違いは、図１０に示すフローでは、ステップＳ１１４の処理の後にステップＳ３０２からステップＳ３０８までの処理を行うことにある。
【００７５】
図１０に示すフローによれば、ステップＳ１１４において、筒内噴射弁２２の燃料噴射量が増量補正された後、ステップＳ３０２の処理が行われる。ステップＳ３０２では、筒内噴射弁２２の燃料噴射の終了時期（injd_end）が燃料圧力に基づいて算出される。筒内噴射弁２２に供給される燃料の圧力は、燃料供給ラインに設けられた図示しない圧力センサによって計測される。
【００７６】
ステップＳ３０２の処理の後、ステップＳ３０４の判定が行われる。ステップＳ３０４では、ステップＳ３０２で算出された燃料噴射の終了時期が所定の限界時期（Const.3）よりも遅いかどうか判定される。ステップＳ３０４の判定の内容は実施の形態２のフローにおけるステップＳ２０４の判定の内容と同じである。燃料噴射の終了時期が限界時期に達していない場合（燃料噴射期間が上限期間に収まっている場合）、次に説明するステップＳ３０６及びＳ３０８の処理はスキップされ、次に、ステップＳ１１８の処理が行われる。
【００７７】
燃料噴射の終了時期が限界時期を超えている場合（燃料噴射期間が上限期間を超えている場合）、ステップＳ３０６の処理が実行される。ステップＳ３０６では、燃料供給ラインに設けられた圧力センサの信号に基づいて現在の燃料圧力が算出される。
【００７８】
ステップＳ３０６の処理の後、ステップＳ３０８の処理が行われる。ステップＳ３０８では、筒内噴射弁２２の燃料噴射の終了時期を限界時期に収めることができる燃料圧力が算出される。具体的には、まず、現在の燃料噴射の終了時期と限界時期との間の差分が算出される。この差分の単位は角度であるので、エンジン回転速度に基づいて差分の時間換算が行われる。これにより得られた差分時間と現在の燃料噴射時間とに基づき、図１１に示す筒内噴射弁２２の燃料圧力（ＤＩ燃料圧力）と燃料噴射時間（ＤＩ噴射時間）との関係を用いて、必要な燃料圧力の補正量が算出される。燃料圧力は制御パラメータの１つであり、ここで算出された燃料圧力の補正量を現在の燃料圧力に加えた値が燃料圧力の新たな目標値として設定される。なお、図１１に示す関係は、マップ化されてＲＯＭに記憶されている。
【００７９】
ステップＳ３０８の処理の後、ステップＳ１１８の処理が行われる。ステップＳ１１８では、ステップＳ１０８、Ｓ１１４、Ｓ１１６、Ｓ３０８で算出された各制御パラメータの目標値がアクチュエータに対して設定される。燃料圧力がステップＳ３０８で設定された目標値に調整されることにより、筒内噴射弁２２の燃料噴射期間が短縮され、筒内噴射弁２２から噴射された燃料のシリンダの壁面への付着が抑えられるようになる。
【００８０】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について図を用いて説明する。
【００８１】
[実施の形態４のシステムの構成]
本実施の形態にかかるシステムは、実施の形態１のシステムと同じく、図１に示す構成のエンジン２と、エンジン２を制御する制御装置５０とを備える。本実施の形態のシステムと実施の形態１のシステムとの違いは、制御装置５０の機能、より詳しくは、リーン燃焼モードへの切り替えのための燃料噴射制御にある。
【００８２】
[実施の形態４のシステムの動作]
＜リーン燃焼モードへの切り替えのための燃料噴射制御＞
実施の形態４の燃料噴射制御は、実施の形態２及び３の燃料噴射制御と同じく、実施の形態１の燃料噴射制御のさらなる改良である。実施の形態４の燃料噴射制御では、筒内噴射弁２２の燃料噴射期間に関する課題を吸気バルブ１４及び排気バルブ１６の各バルブタイミングの制御によって解決する。
【００８３】
図１２は、排気バルブ１６の閉弁時期（ＥＶＣ）と始動時のＴＨＣ量との関係を示す図である。排気バルブ１６を排気行程中に早めに閉じることで、始動時のＴＨＣ量を低減することができる。これは、排気バルブ１６の早閉じにより筒内圧力が上がり、吸気バルブ１４の開弁時に既燃ガスが吸気ポート６に吹き返されることによる。高温の既燃ガスが吸気ポート６に吹き返されることで、吸気ポート６の温度が上昇して壁面の付着燃料の気化が促進される。また、ポート噴射弁２０から噴射された燃料に既燃ガスを衝突させることによって噴射燃料の微粒化が促進される。
【００８４】
図１３は、吸気バルブ１４及び排気バルブ１６の各バルブタイミングと１サイクルあたりのＰＭ粒子数との関係を示す図である。吸気バルブ１４の開弁時期（ＩＶＯ）が同一であれば、排気バルブ１６の閉弁時期（ＥＶＣ）が早いほどＰＭ粒子数は低減される。また、排気バルブ１６の閉弁時期（ＥＶＣ）が同一であれば、吸気バルブ１４の開弁時期（ＩＶＯ）が早いほどＰＭ粒子数は低減される。吸気バルブ１４を排気行程中に開くことによって、筒内の既燃ガスが吸気ポート６に吹き返されるからである。吸気ポート６に吹き返される既燃ガスの量が大きくなる条件ほど、ＰＭ粒子数の低減効果は大きくなる。
【００８５】
図１４は、既燃ガスの吹き返しの効果を示す図である。破線は、既燃ガスの吸気ポート６への吹き返しを行わない場合のポート噴射弁２０の燃料噴射量（ＰＦＩ噴射量）と１サイクルあたりのＰＭ粒子数との関係を示している。実線は、既燃ガスの吸気ポート６への吹き返しを行う場合のポート噴射弁２０の燃料噴射量と１サイクルあたりのＰＭ粒子数との関係を示している。既燃ガスの吸気ポート６への吹き返しを利用することにより、ポート噴射弁２０の燃料噴射量の上限値（ＰＭ粒子数を低く抑えることができる燃料噴射量の最大値）を高めることができる。
【００８６】
図１５は、実施の形態４において制御装置５０により実行される燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。制御装置５０は、このフローチャートに示す燃料噴射制御をエンジン２の冷間時に実行する。図１５において、図２に示す燃料噴射制御のフローと同じ内容の処理には、同一のステップ番号を付している。図１５に示すフローと図２に示すフローとの違いは、図１５に示すフローでは、ステップＳ１１４の処理の後にステップＳ４０２からステップＳ４０８までの処理を行うことにある。
【００８７】
図１５に示すフローによれば、ステップＳ１１４において、筒内噴射弁２２の燃料噴射量が増量補正された後、ステップＳ４０２の処理が行われる。ステップＳ４０２では、既燃ガスを吸気ポート６へ吹き返させるための吸気バルブ１４及び排気バルブ１６の各バルブタイミングが算出される。吸気バルブ１４及び排気バルブ１６の各バルブタイミングは、ＲＯＭに記憶されたマップにおいてエンジン回転速度、吸入空気量及び水温に関連付けられている。
【００８８】
ステップＳ４０２の処理の後、ステップＳ４０４の処理が行われる。ステップＳ４０４では、ステップＳ４０２で算出された吸気バルブ１４及び排気バルブ１６の各バルブタイミングに基づき、エンジン２のトルクが一定となるように、ステップＳ１０８で算出されたスロットルバルブ開度及び点火時期の各目標値が修正される。
【００８９】
ステップＳ４０４の処理の後、ステップＳ４０６の処理が行われる。ステップＳ４０６では、既燃ガスの吸気ポート６への吹き返しによって上昇したポート噴射弁２０の燃料噴射可能量とステップＳ１１４で算出された現状の燃料噴射量（qinjp）との差分が余裕量（beta）として算出される。燃料噴射可能量は、ポート噴射に由来するＰＭの生成を許容範囲に収めることができる燃料噴射量の上限値である。ポート噴射弁２０の燃料噴射可能量は、ＲＯＭに記憶されたマップにおいて吸気バルブ１４及び排気バルブ１６の各バルブタイミングと水温に関連付けられている。
【００９０】
ステップＳ４０６の処理の後、ステップＳ４０８の処理が行われる。ステップＳ４０８では、ポート噴射弁２０の燃料噴射量（qinjp）にステップＳ４０６で算出された余裕量（beta）が加えられる。また、ステップＳ４０６で算出された余裕量（beta）が補正係数（Cd）により補正される。補正係数は１より小さい値である。そして、筒内噴射弁２２の燃料噴射量（qinjd）から補正後の余裕量（beta*Cd）が減じられる。ポート噴射弁２０から噴射した燃料は一部が壁面に付着するのに対し、筒内噴射弁２２から噴射した燃料は壁面に付着せずにそのほとんどが空気と混合する。このことを考慮して、筒内噴射弁２２の燃料噴射量の減量分は、ポート噴射弁２０の燃料噴射量の増量分よりも小さくされる。
【００９１】
ステップＳ４０８の処理の後、ステップＳ１１８の処理が行われる。ステップＳ１１８では、ステップＳ１０８、Ｓ１１４、Ｓ１１６、Ｓ４０２、Ｓ４０４、Ｓ４０８で算出された各制御パラメータの目標値がアクチュエータに対して設定される。実施の形態４のフローに従って燃料噴射制御を行うことにより、燃料と空気とをより均質に混合させることができるポート噴射弁２０による燃料噴射の比率を高めることができる。
【００９２】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５について図を用いて説明する。
【００９３】
[実施の形態５のシステムの構成]
本実施の形態にかかるシステムは、実施の形態１のシステムと同じく、図１に示す構成のエンジン２と、エンジン２を制御する制御装置５０とを備える。本実施の形態のシステムと実施の形態１のシステムとの違いは、制御装置５０の機能、より詳しくは、リーン燃焼モードへの切り替えのための燃料噴射制御にある。
【００９４】
[実施の形態５のシステムの動作]
＜リーン燃焼モードへの切り替えのための燃料噴射制御＞
実施の形態５の燃料噴射制御は、実施の形態２乃至４の燃料噴射制御と同じく、実施の形態１の燃料噴射制御のさらなる改良である。実施の形態５の燃料噴射制御では、筒内噴射弁２２の燃料噴射期間に関する課題を筒内噴射弁２２の燃料噴射の開始時期の制御によって解決する。
【００９５】
図１６は、筒内噴射弁２２の燃料噴射の開始時期（ＤＩ噴射開始時期）とピストン温度と１サイクルあたりのＰＭ粒子数との関係を示す図である。筒内噴射弁２２の燃料噴射の開始時期を早めていくと、燃料噴霧がピストン１２と干渉するようになる。このときのピストン１２の温度が低い場合には、ピストン１２に燃料が付着し、それがＰＭとなって排出される。しかし、ピストン１２の温度が高くなるにつれて、ピストン１２と干渉する燃料噴霧はピストン１２の表面で気化するようになり、燃料噴射の開始時期を早めてもＰＭ粒子数は大きく上昇しなくなる。ピストン１２の温度が高ければ高いほど、ピストン１２の表面において燃料は気化しやすくなるので、筒内噴射弁２２の燃料噴射の開始時期を早めることができる。燃料噴射の開始時期が早まれば、それに連動して燃料噴射の終了時期も早まるので、筒内噴射弁２２から噴射された燃料のシリンダの壁面への付着を抑えることができる。
【００９６】
図１７は、実施の形態５において制御装置５０により実行される燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。制御装置５０は、このフローチャートに示す燃料噴射制御をエンジン２の冷間時に実行する。図１７において、図２に示す燃料噴射制御のフローと同じ内容の処理には、同一のステップ番号を付している。図１７に示すフローと図２に示すフローとの違いは、図１７に示すフローでは、ステップＳ１１４の処理の後にステップＳ５０２からステップＳ５１０までの処理を行うことにある。
【００９７】
図１７に示すフローによれば、ステップＳ１１４において、筒内噴射弁２２の燃料噴射量が増量補正された後、ステップＳ５０２の処理が行われる。ステップＳ５０２では、筒内噴射弁２２の燃料噴射の終了時期（injd_end）が燃料圧力に基づいて算出される。筒内噴射弁２２に供給される燃料の圧力は、燃料供給ラインに設けられた図示しない圧力センサによって計測される。
【００９８】
ステップＳ５０２の処理の後、ステップＳ５０４の判定が行われる。ステップＳ５０４では、ステップＳ５０２で算出された燃料噴射の終了時期が所定の限界時期（Const.3）よりも遅いかどうか判定される。ステップＳ５０４の判定の内容は実施の形態２のフローにおけるステップＳ２０４の判定の内容と同じである。燃料噴射の終了時期が限界時期に達していない場合（燃料噴射期間が上限期間に収まっている場合）、次に説明するステップＳ５０６乃至Ｓ５１０の処理はスキップされ、次に、ステップＳ１１８の処理が行われる。
【００９９】
燃料噴射の終了時期が限界時期を超えている場合（燃料噴射期間が上限期間を超えている場合）、ステップＳ５０６の処理が実行される。ステップＳ５０６では、エンジン回転速度、負荷、積算吸入空気量及び水温などのパラメータに基づいてピストン１２の温度が算出される。ＲＯＭには、ピストン温度をこれらのパラメータに関連付けるマップが記憶されている。
【０１００】
ステップＳ５０６の処理の後、ステップＳ５０８の処理が行われる。ステップＳ５０８では、ステップＳ５０６で算出されたピストン温度に基づいて筒内噴射弁２２の燃料噴射の開始時期の許容進角量が算出される。ＲＯＭには、許容進角量をピストン温度に関連付けるマップが記憶されている。許容進角量はピストン温度に比例して、ピストン温度が高いほど大きくなるように設定されている。
【０１０１】
ステップＳ５０８の処理の後、ステップＳ５１０の処理が行われる。ステップＳ５１０では、ステップＳ５０８で算出された許容進角量を上限として、筒内噴射弁２２の燃料噴射の開始時期が進角される。具体的には、まず、限界時期（Const.3）と現在の燃料噴射の終了時期（injd_end）との間の差分が算出される。フローチャートにおけるinjd_end及びConst.3の単位はdegBTDCであるので、燃料噴射の終了時期が限界時期より遅い場合、限界時期から現在の燃料噴射の終了時期を引いて得られる差分は正値となる。この差分が許容進角量以下の場合、差分が進角補正量（Δinjd）として算出される。一方、差分が許容進角量より大きい場合、許容進角量が進角補正量（Δinjd）として算出される。こうして得られた進角補正量（Δinjd）を現在の燃料噴射の開始時期（injd）に加算することで、新たな燃料噴射の開始時期（injd）が得られる。なお、フローチャートにおけるinjdの単位はdegBTDCであるので、injdの値が大きいほど燃料噴射の開始時期は進角されることになる。
【０１０２】
ステップＳ５１０の処理の後、ステップＳ１１８の処理が行われる。ステップＳ１１８では、ステップＳ１０８、Ｓ１１４、Ｓ１１６、Ｓ５１０で算出された各制御パラメータの目標値がアクチュエータに対して設定される。実施の形態５のフローに従って燃料噴射制御を行うことにより、ピストンの温度が高ければ高いほど、筒内噴射弁２２から噴射された燃料のシリンダの壁面への付着を抑えることができるようになる。
【０１０３】
実施の形態６．
次に、本発明の実施の形態６について図を用いて説明する。
【０１０４】
[実施の形態６のシステムの構成]
本実施の形態にかかるシステムは、実施の形態１のシステムと同じく、図１に示す構成のエンジン２と、エンジン２を制御する制御装置５０とを備える。本実施の形態のシステムと実施の形態１のシステムとの違いは、制御装置５０の機能にある。より詳しくは、本実施の形態では、壁面付着補正を加速時において実施する。加速時には、ストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの切り替え時と同様、スロットルバルブ４０の目標開度は離散的に開き方向に大きく変更される。また、ストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの切り替え時と同様、ポート噴射弁２０の燃料噴射量が離散的に大きく増大される。これらの動作は、何れも壁面付着燃料量の不足を生じさせる動作であるので、壁面付着燃料量の補正のための燃料増量が必要となる。
【０１０５】
[実施の形態６のシステムの動作]
＜加速のための燃料噴射制御＞
図１８は、実施の形態６において制御装置５０により実行される燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。制御装置５０は、このフローチャートに示す燃料噴射制御をエンジン２の冷間時に実行する。
【０１０６】
図１８に示すフローのステップＳ６０２では、アクセルポジションセンサ５２によって計測されるアクセル開度（accp）が判定開度（Const.4）と比較される。判定開度は、ドライバがエンジン２に加速を要求していると判断することができる開度である。アクセル開度が判定開度以下の場合、これ以降の処理は全てスキップされる。なお、ここでは加速要求をアクセル開度から判断しているが、アクセル開度の変化速度から判断してもよいし、アクセル開度とその変化速度の両方から判断してもよい。
【０１０７】
ステップＳ６０２の判定において、アクセル開度が判定開度より大きい場合、ステップＳ６０４の処理が実行される。ステップＳ６０４では、水温センサ５８の出力に基づいて吸気ポート６の温度の推定値（ethw）が算出される。
【０１０８】
ステップＳ６０４の処理の後、ステップＳ６０６の処理が行われる。ステップＳ６０６では、アクセル開度から算出された目標トルクに基づいて各制御パラメータの目標値が算出される。制御パラメータには、スロットルバルブ４０の開度、点火時期、バルブタイミング、ポート噴射の噴射比率等が含まれる。各制御パラメータの目標値は、ＲＯＭに記憶されたマップにおいて目標トルクに関連付けられている。
【０１０９】
ステップＳ６０６の処理の後、ステップＳ６０８の処理が行われる。ステップＳ６０８では、ポート噴射弁２０の燃料噴射量に加えるべき壁面付着補正量（fmwa）が算出される。壁面付着補正量は、吸気ポート６の壁面に付着した燃料の量をエンジン２の運転状態に応じた適切な量に補正するために必要な燃料量である。
【０１１０】
ステップＳ６０８で算出される壁面付着補正量は、吸気ポート６の壁面付着燃料量を適正量にするためにポート噴射弁２０の燃料噴射量に加える燃料量である。壁面付着補正量は、ＲＯＭに記憶されたマップにおいてエンジン回転速度、吸入空気量、水温（或いは油温）に関連付けられている。また、このマップによれば、壁面付着補正量は、加速開始直後は大きい値とされ、サイクルごとに次第に小さい値へと変更されていく。
【０１１１】
ステップＳ６０８の処理の後、ステップＳ６１０の判定が行われる。ステップＳ６１０では、ステップＳ６０４で算出された吸気ポート温度の推定値（ethw）が判定温度（Const.5）と比較される。この判定温度は、ポート噴射弁２０の燃料噴射量に壁面付着補正量を加えた場合に、噴射した燃料が十分に霧化或いは気化できる吸気ポート温度の下限温度、つまり、ポート噴射由来のＰＮを許容範囲に収めることができる吸気ポート温度の下限温度である。
【０１１２】
吸気ポート温度の推定値が判定温度より低い場合、ステップＳ６１２の処理が実行される。ステップＳ６１２では、まず、吸入空気量、要求空燃比、及び、目標噴射比率に基づき、ポート噴射弁２０の燃料噴射量と筒内噴射弁２２の燃料噴射量の各目標値が算出される。そして、ポート噴射弁２０に代えて筒内噴射弁２２の燃料噴射量が増量補正される。具体的には、ステップＳ６０８で算出された壁面付着補正量（fmwa）が補正係数（Cd）により補正される。補正係数は１より小さい値である。そして、筒内噴射弁２２の燃料噴射量（qinjd）に補正後の壁面付着補正量（fmwa*Cd）が加えられる。
【０１１３】
一方、吸気ポート温度の推定値が判定温度以上の場合、ステップＳ６１４の処理が実行される。ステップＳ６１４では、まず、吸入空気量、要求空燃比、及び、目標噴射比率に基づき、ポート噴射弁２０の燃料噴射量と筒内噴射弁２２の燃料噴射量の各目標値が算出される。そして、ポート噴射弁２０の燃料噴射量（qinjp）にステップＳ６０８で算出された壁面付着補正量（fmwa）が加えられる。
【０１１４】
ステップＳ６１６では、ステップＳ６０６、Ｓ６１２、Ｓ６１４で算出された各制御パラメータの目標値がアクチュエータに対して設定される。これにより、エンジン２の加速が開始される。また、ステップＳ６１２或いはステップＳ６１４で算出された各燃料噴射量を目標値としてポート噴射弁２０及び筒内噴射弁２２が駆動されることにより、壁面付着燃料量の不足により生じる筒内燃料量の目標燃料量に対するずれを抑えつつ、ＰＮの上昇が抑えられる。
【０１１５】
ステップＳ６１６の処理の後、ステップＳ６１８の判定が行われる。ステップＳ６１８では、エンジン２のトルクがエンジン回転速度、吸入空気量、点火時期、空燃比の各計測値或いは設定値から推定され、その推定トルクが目標トルクに収束したかどうか判定される。ステップＳ６１８の判定結果が肯定になるまで、ステップＳ６０８からステップＳ６１６の処理が繰り返し行われ、燃料噴射量の増量補正が続けられる。ただし、燃料噴射量に加えられる壁面付着補正量は、サイクルごとに次第に小さい値に変更されていく。そして、ステップＳ６１８の判定結果が肯定になったとき、壁面付着補正量による燃料噴射量の増量補正は終了し、これにより加速のための燃料噴射制御は終了する。
【０１１６】
実施の形態７．
次に、本発明の実施の形態７について図を用いて説明する。
【０１１７】
[実施の形態７のシステムの構成]
本実施の形態にかかるシステムは、実施の形態１のシステムと同じく、図１に示す構成のエンジン２と、エンジン２を制御する制御装置５０とを備える。本実施の形態のシステムと実施の形態１のシステムとの違いは、制御装置５０の機能、より詳しくは、リーン燃焼モードへの切り替えのための燃料噴射制御にある。
【０１１８】
[実施の形態７のシステムの動作]
＜リーン燃焼モードへの切り替えのための燃料噴射制御＞
実施の形態７の燃料噴射制御は、実施の形態１の燃料噴射制御の変形例である。実施の形態７の燃料噴射制御では、基本的には、ポート噴射弁２０の燃料噴射量の増量によって壁面付着補正を行う。ただし、増量補正後のポート噴射弁２０の燃料噴射量が吸気ポート温度から決まる限界値を超えるのであれば、その超過分は筒内噴射弁２２の燃料噴射量に対する増量補正によって賄う。
【０１１９】
ポート噴射弁２０の燃料噴射量に対して設定される限界値は、吸気ポート温度が高いほど高く、吸気ポート温度が低いほど低くなるように設定される。つまり、吸気ポート内で燃料が気化或いは霧化しやすい条件であるほど、限界値を高くして、均質性の高い混合気を得ることができるポート噴射によって壁面付着補正を行うようにする。逆に、吸気ポート内で燃料が気化或いは霧化し難い条件であるほど、限界値を低くして、壁面付着補正のための増量分をポート噴射から筒内噴射へ移していき、ポート噴射由来のＰＮの発生を抑えるようにする。
【０１２０】
図１９は、実施の形態７において制御装置５０により実行される燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。制御装置５０は、このフローチャートに示す燃料噴射制御をエンジン２の冷間時に実行する。図１９において、図２に示す燃料噴射制御のフローと同じ内容の処理には、同一のステップ番号を付している。図１９に示すフローと図２に示すフローとの違いは、図１９に示すフローでは、ステップＳ１１０の処理の後、ステップＳ１１２からステップＳ１１６までの処理に代えて、ステップＳ７０２からステップＳ７１４までの処理を行うことにある。
【０１２１】
図１９に示すフローによれば、ステップＳ１１０において壁面付着補正量が算出された後、ステップＳ７０２の処理が行われる。ステップＳ７０２では、ポート噴射弁２０の燃料噴射量（qinjp）にステップＳ１１０で算出された壁面付着補正量（fmwl）が加えられる。
【０１２２】
ステップＳ７０４では、ポート噴射弁２０の燃料噴射量の限界値であるポート限界噴射量（pqmax）が算出される。ポート限界噴射量は、ポート噴射由来のＰＮを許容範囲に収めることのできる燃料噴射量の上限値である。ＲＯＭに記憶されたマップにおいて、ポート限界噴射量は、エンジン水温で代表される吸気ポート温度の推定値（ethw）とエンジン回転速度とに関連付けられている。図２０には、そのマップにおけるポート限界噴射量の設定が示されている。吸気ポート温度が高いほど、また、エンジン回転速度が低いほど、ポート限界噴射量は大きくされ、吸気ポート温度が低いほど、また、エンジン回転速度が高いほど、ポート限界噴射量は小さくされる。
【０１２３】
ステップＳ７０４の処理の後、ステップＳ７０６の判定が行われる。ステップＳ７０６では、ステップＳ７０２で算出された燃料噴射量（qinjp）と、ステップＳ７０４で算出されたポート限界噴射量（pqmax）との差がゼロよりも大きいかどうか判定される。この判定の結果が否定の場合、つまり、ポート噴射弁２０の燃料噴射量がポート限界噴射量以下の場合は、ステップＳ７１４の処理が行われる。ステップＳ７１４では、ステップＳ７０２で算出された燃料噴射量が、ポート噴射弁２０の燃料噴射量として確定される。
【０１２４】
ポート噴射弁２０の燃料噴射量がポート限界噴射量を超えている場合、ステップＳ７０８、Ｓ７１０、及びＳ７１２の処理が実行される。ステップＳ７０８では、ステップＳ７０２で算出された燃料噴射量（qinjp）のポート限界噴射量（pqmax）に対する超過分が、筒内噴射弁２２の燃料噴射量に対する補正量（qinjdp）として算出される。
【０１２５】
ステップＳ７１０では、ステップＳ７０４で算出されたポート限界噴射量（pqmax）がポート噴射弁２０の燃料噴射量（qinjp）として設定される。
【０１２６】
ステップＳ７１２では、筒内噴射弁２２の燃料噴射量（qinjd）にステップＳ７０８で算出された補正量（qinjdp）が加えられる。なお、ステップＳ７１０の処理とステップＳ７１２の処理の実行順序は逆でも良い。
【０１２７】
ステップＳ７１２の処理の後、または、ステップＳ７１４の処理の後、ステップＳ１１８の処理が行われる。ステップＳ１１８では、ステップＳ１０８、Ｓ７１０、Ｓ７１２、Ｓ７１４で算出された各制御パラメータの目標値がアクチュエータに対して設定される。実施の形態７のフローに従って燃料噴射制御を行うことにより、ポート噴射由来のＰＮが許容範囲を超えない範囲内で、ポート噴射弁２０の燃料噴射量を最大限まで増量することが可能となる。
【０１２８】
その他実施の形態．
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１２９】
実施の形態４で実施するバルブタイミング制御は、実施の形態２に係る燃料噴射制御と組み合わせることができる。つまり、筒内噴射弁２２の燃料噴射量を減量し、ポート噴射弁２０の燃料噴射量を増量する場合に、ポート噴射弁２０の燃料噴射量が上限値を超えるようであれば、実施の形態４に係るバルブタイミング制御を行いポート噴射弁２０の燃料噴射可能量を高めるようにしてもよい。
【０１３０】
また、実施の形態４で実施するバルブタイミング制御は、実施の形態３に係る燃料噴射制御と組み合わせることもできる。つまり、筒内噴射弁２２の燃料圧力を上昇させたにもかかわらず燃料噴射の終了時期が限界時期を超えるようであれば、ポート噴射弁２０の燃料噴射量を増量できるように、実施の形態４に係るバルブタイミング制御を行いポート噴射弁２０の燃料噴射可能量を高めるようにしてもよい。
【０１３１】
同様に、実施の形態５で実施する筒内噴射弁２２の燃料噴射開始時期の制御は、実施の形態２に係る燃料噴射制御と組み合わせることもできるし、実施の形態３に係る燃料噴射制御と組み合わせることもできる。また、実施の形態４に係る燃料噴射制御と組み合わせることもできる。
【０１３２】
実施の形態２−５に係る燃料噴射制御が実施の形態１に係る燃料噴射制御の改良であるように、実施の形態６に係る加速のための燃料噴射制御にも同様の改良を適用することができる。また、実施の形態７に係る燃料噴射制御を加速のための燃料噴射制御に適用することもできる。
【符号の説明】
【０１３３】
２  リーンバーンエンジン
５  燃焼室
６  吸気ポート
８  排気ポート
１４  吸気バルブ
１６  排気バルブ
２０  ポート噴射弁
２２  筒内噴射弁
２４  吸気可変動弁機構
２６  排気可変動弁機構
３０  吸気通路
３２  排気通路
４０  スロットルバルブ
５０  制御装置
５６  吸気管圧センサ
５８  水温センサ
６４  ＮＳＲ触媒
７６  触媒温度センサ
【図１】
2016102471.tif 000003
【図２】
2016102471.tif 000004
【図３】
2016102471.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016102471.tif 000009
【図８】
2016102471.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2016102471.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2016102471.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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