(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各気筒内に直接に燃料を噴射するための燃料噴射弁を有し、前記各燃料噴射弁に対して前記各燃料噴射弁の駆動時間に応じたパルス幅の噴射信号を印加することにより、前記各気筒の１行程に要求される燃料量を前記各気筒内に供給する内燃機関の筒内噴射燃料制御装置において、
前記各気筒の１行程に印加される噴射信号を３つのパルスに分割するとともに、前記１行程に要求される燃料量を３回に分割し、
前記各気筒の燃料噴射弁に対して、第１回目の噴射信号を排気行程で印加し、第２回目の噴射信号を吸気行程で印加し、第３回目の噴射信号を圧縮行程で印加することを特徴とする内燃機関の筒内噴射燃料制御装置。
【請求項２】
前記第２回目の噴射信号により供給される燃料量を前記内燃機関の運転状態に応じて補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の筒内噴射燃料制御装置。
【請求項３】
前記第３回目の噴射信号により供給される燃料量を一定値に設定したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の筒内噴射燃料制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、筒内に直接に燃料を噴射する内燃機関の筒内噴射燃料制御装置に関し、特に過渡運転時の燃料量を容易に適正化することのできる内燃機関の筒内噴射燃料制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は一般的な内燃機関の筒内噴射燃料制御装置のシステム全体を示す構成図である。
図において、１は内燃機関の本体となる複数の気筒１ａ〜１ｄからなるエンジン、２はエンジン１の各気筒１ａ〜１ｄに空気を供給する吸気管、３は吸気管２の吸入口に設けられたエアクリーナ、４は吸気管２内に設置されて吸入空気量Ｑを調整するスロットル弁、５は吸気管２のインテークマニホールド部に形成されたサージタンクである。
【０００３】
６はスロットル弁４の開度θを検出するスロットル弁開度センサ、７はスロットル弁４の開閉を行うスロットル弁アクチュエータ、８は各気筒１ａ〜１ｄ内に直接に燃料を噴射する燃料噴射弁、９は各気筒１ａ〜１ｄに設けられた点火コイルユニット、１０は点火コイルユニット９を介して放電駆動される各気筒１ａ〜１ｄ内の点火プラグである。
【０００４】
１１は運転者により踏み込み操作されるアクセルペダル、１２はアクセルペダル１１の踏み込み量αを検出するアクセル踏み込み量検出センサ、１３はエンジン１のクランク軸に設けられてクランク角信号ＳＧＴを出力するクランク角センサ、１４はクランク軸と連動するカム軸に設けられて気筒識別信号ＳＧＣを出力する気筒識別センサである。
【０００５】
１５はエンジン１から排出される排気ガス中の酸素濃度Ｘを検出する酸素濃度検出センサ、１６は排気ガスを浄化するための触媒である。
なお、各センサ６および１３〜１５は、運転情報を出力するための各種センサを構成しており、図示しないが、他のセンサとして、吸入空気量Ｑを検出するためのエアフローセンサや吸気管圧力センサ等が設けられているものとする。
【０００６】
２０はマイクロコンピュータからなる電子制御ユニットであり、各種センサ６および１３〜１５からの運転情報θ、ＳＧＴ、ＳＧＣおよびＸに基づいて各種制御量を演算し、制御量に応じた制御信号Ｊ、ＧおよびＲによりエンジン１を制御する。
【０００７】
たとえば、電子制御ユニット２０は、アクセルペダル１１の踏み込み量αからスロットル弁４の目標開度を演算し、開度制御信号Ｒによりスロットル弁アクチュエータ７を制御して、スロットル弁４の開度θが目標開度と一致するようにフィードバック制御を行う。
【０００８】
また、電子制御ユニット２０は、クランク角信号ＳＧＴからエンジン回転数Ｎｅを演算し、エンジン回転数Ｎｅおよびアクセル踏み込み量αから目標エンジントルクを演算し、エンジン回転数Ｎｅおよび目標エンジントルクＴｏから目標燃料噴射量Ｆｏを演算し、目標燃料噴射量Ｆｏに応じたデューティの噴射信号Ｊにより燃料噴射弁８を駆動する。
【０００９】
さらに、電子制御ユニット２０は、クランク角信号ＳＧＴおよび気筒識別信号ＳＧＣ等に基づいて各気筒１ａ〜１ｄの点火時期を演算し、点火信号Ｇにより点火コイルユニット９を駆動して点火プラグ１０を放電させる。
【００１０】
図８は図７内の電子制御ユニット２０の具体的構成を詳細に示すブロック図である。
図８において、２１は電子制御ユニット２０内のマイクロコンピュータ、２２および２３は各種の運転情報をマイクロコンピュータ２１内に取り込むための入力Ｉ／Ｆ、２４はマイクロコンピュータ２１に給電を行う電源回路、２５はマイクロコンピュータ２１からの制御信号Ｒ、ＪおよびＧを出力するための出力Ｉ／Ｆである。２６は車載のバッテリ、２７は起動時にバッテリ２６を電子制御ユニット２０に接続するイグニションスイッチである。
【００１１】
マイクロコンピュータ２１は、所定のプログラムにしたがって燃料噴射弁８および点火プラグ９の制御等を行うＣＰＵ３１と、クランク角信号ＳＧＴから回転周期を検出するためのフリーランニングのカウンタ３２と、種々の制御用の計時を行うタイマ３３と、入力Ｉ／Ｆ２３からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３４と、ＣＰＵ３１のワークエリアとして使用されるＲＡＭ３５と、ＣＰＵ３１の動作プログラムが記憶されているＲＯＭ３６と、各種の駆動制御信号Ｊ、ＲおよびＧ等を出力する出力ポート３７と、ＣＰＵ３１と各構成要素３２〜３７とを結合するコモンバス３８とを備えている。
【００１２】
一方の入力Ｉ／Ｆ２２は、クランク角信号ＳＧＴおよび気筒識別信号ＳＧＣを波形整形し、これを割り込み信号としてマイクロコンピュータ２１に入力する。マイクロコンピュータ２１内のＣＰＵ３１は、入力Ｉ／Ｆ２２から割り込み信号が発生すると、カウンタ３２の値を読み取り、今回値と前回値との差からクランク角信号ＳＧＴのパルス周期を演算し、現在のエンジン回転数Ｎｅに相当する値としてＲＡＭ３５内に記憶させる。
【００１３】
また、ＣＰＵ３１は、上記割り込みの際に、気筒識別信号ＳＧＣの信号レベルを検出して、今回検出されたクランク角信号ＳＧＴの検出クランク角が、複数気筒１ａ〜１ｄのうちのどの気筒に相当するかを検出する。
【００１４】
他方の入力Ｉ／Ｆ２３は、スロットル弁開度θ、アクセル踏み込み量αおよび酸素濃度Ｘ等の検出信号を、Ａ／Ｄ変換器３４を介してマイクロコンピュータ２１内のＣＰＵ３１に入力する。
出力Ｉ／Ｆ２５は、ＣＰＵ３１から出力ポート３７を介して出力される各種の制御信号を増幅し、スロットル弁アクチュエータ７、燃料噴射弁８、点火コイルユニット９等に供給する。
【００１５】
図９は電子制御ユニット２０から生成される噴射信号Ｊの制御タイミングを示すタイミングチャートであり、気筒識別信号ＳＧＣおよびクランク角信号ＳＧＴの各パルス波形と、燃料噴射弁８の燃料噴射時期およびエンジン行程（吸気、圧縮、爆発、排気）との関係を示している。
【００１６】
図９において、（ａ）は気筒識別信号ＳＧＣのパルス波形、（ｂ）はクランク角信号ＳＧＴのパルス波形、（ｃ）は＃１気筒の燃料噴射弁８を駆動するための噴射信号Ｊ、（ｄ）は＃１気筒のエンジン行程を示している。
なお、点火コイルユニット９に対する点火信号Ｇは、点火プラグ１０の点火時期すなわちエンジン行程（ｄ）内の爆発行程の直前に出力される。
【００１７】
図９の（ｂ）において、Ｔ（ｎ−３）は演算に用いられるクランク角信号ＳＧＴの立ち上がりエッジ間の周期であり、＃１気筒に対応する今回パルスから見て、３回前および４回前の各パルス（＃３気筒および＃４気筒に対応するパルス）から演算される周期である。また、Ｉｕ（ｉ）およびＩｄ（ｉ）（ｉ＝ｎ、ｎ−１、ｎ−２、…）は、クランク角信号ＳＧＴの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジであり、＃１気筒の圧縮行程（点火時期に対応）のタイミングで、ｉ＝ｎとしている。
【００１８】
Ｂ５°（ＴＤＣの５°手前）は＃１気筒のクランク角信号ＳＧＴの立ち下がりエッジＩｄ（ｎ）のクランク角位置、Ｂ７５°は＃１気筒のクランク角信号ＳＧＴの立ち上がりエッジＩｕ（ｎ）のクランク角位置、Ｂ１８５°は＃２気筒のクランク角信号ＳＧＴの立ち下がりエッジＩｄ（ｎ−１）のクランク角位置、Ｂ２５５°は＃２気筒のクランク角信号ＳＧＴの立ち上がりエッジＩｕ（ｎ−１）のクランク角位置である。
【００１９】
すなわち、クランク角信号ＳＧＴの各エッジＩｕ（ｉ）およびＩｄ（ｉ）は＃１〜＃４気筒の基準クランク角位置を示し、立ち上がりエッジＩｕ（ｉ）はＢ７５゜、立ち下がりエッジＩｄ（ｉ）はＢ５゜を示している。
マイクロコンピュータ２１内のＣＰＵ３１は、クランク角信号ＳＧＴの各エッジでの電圧変化をエッジ割り込みによって検出して、エンジン１のクランク角位置を検出する。
【００２０】
また、図９の（ｃ）において、ｔ１は噴射信号Ｊの立ち上がり時刻、ｔ２は噴射信号Ｊの立ち下がり時刻、Ｔｉｎｊは時刻ｔ１から時刻ｔ２までの噴射信号Ｊのパルス幅すなわち燃料噴射弁８の駆動時間（燃料噴射時間）である。
噴射信号Ｊの立ち上がり時刻ｔ１は、燃料供給が吸気行程の前半で行われるようにタイマ設定される。
【００２１】
たとえば、ＣＰＵ３１は、クランク角信号ＳＧＴの周期Ｔ（ｎ−３）や吸入空気量等Ｑ（ｎ−３）から、制御対象気筒に噴射する燃料噴射量Ｆｏを演算し、目標燃料量Ｆｏを得るための燃料噴射弁８の駆動時間Ｔｉｎｊを演算する。
ここでは、吸気行程において燃料噴射弁８を駆動時間Ｔｉｎｊの間だけ駆動する場合を示している。
【００２２】
電子制御ユニット２０内のＣＰＵ３１は、気筒識別信号ＳＧＣに基づいて、クランク角信号ＳＧＴがどの気筒に対応するかを判断し、制御対象に該当する気筒の燃料噴射弁８に対して、燃料噴射時期に応じた噴射信号Ｊを印加して所要量Ｆｏの燃料を噴射する。
【００２３】
また、ＣＰＵ３１は、制御対象となる気筒の点火コイルユニット９に対して、点火時期に応じた点火信号Ｇを出力する。これにより、点火コイルユニット９は、バッテリ電圧を増幅して得られた高電圧を点火プラグ１０に印加し、演算された制御タイミングで燃料を点火して燃焼させる。
以上の動作により、各気筒１ａ〜１ｄの筒内に直接に燃料が噴射され、噴射された燃料が燃焼してエンジン１が動作する。
【００２４】
次に、図９のタイミングチャートとともに、図１０〜図１３の説明図および特性図ならびに図１４〜図１６のフローチャートを参照しながら、図７および図８のように構成された従来の内燃機関の筒内噴射燃料制御装置の具体的な動作について説明する。
【００２５】
図１０はエンジン回転数Ｎｅおよび目標エンジントルクＴｏに対する燃料噴射方式の関係を示しており、目標エンジントルクＴｏがＴｏＡ以下で、且つエンジン回転数ＮｅがＮｅＢ以下の領域（図中に斜線で示す）は、エンジン１が１サイクル中に消費する燃料量が少ない領域を示している。
【００２６】
したがって、上記領域においては、燃料噴射弁８の駆動時間Ｔｉｎｊを短く設定することができ、エンジン１の圧縮行程中に燃料を噴射する圧縮行程噴射が行われる。圧縮行程噴射は、各気筒１ａ〜１ｄ内の一部（点火プラグ１０の近傍）で燃焼が行われ、筒内容積に対して燃料が少なくて済むので、経済性が向上するうえ、燃焼のための空燃比制御が容易になるという利点を有している。
【００２７】
図１１は空燃比Ａ／Ｆとエンジン発生トルクＴｅとの関係を示す特性図であり、実線は圧縮行程噴射時の特性曲線、一点鎖線は吸気行程噴射時の特性曲線である。
図１１から明らかなように、圧縮行程噴射によれば、理論空燃比（１４．７）よりもリーン側においても、空燃比Ａ／Ｆに応じたエンジン発生トルクＴｅの制御が可能である。
【００２８】
一方、図１０において、目標エンジントルクＴｏがＴｏＡよりも大きくなるか、または、エンジン回転数ＮｅがＮｅＢ以上になると、圧縮行程中に所要燃料量Ｆｏの噴射を終了させることができないので、吸入行程から圧縮行程までの間に燃料を噴射する吸気行程噴射が行われる。
吸気行程噴射は、吸気ポート付近に燃料を噴射するエンジン（図示せず）と同様の燃料噴射および燃焼状態となり、筒内容積の全てを用いた燃焼が行われるので、高いエンジン出力が得られるという利点を有している。
【００２９】
図１２および図１３は燃料噴射方式の違いによる各燃焼状態を示す説明図であり、図１２は圧縮行程噴射での燃焼状態、図１３は吸気行程噴射での燃焼状態をそれぞれ模式的に示している。
各図において、４０はエンジン１の気筒内の燃焼室、４１は燃焼室４０をサージタンク５に連通する吸気弁、４２は燃焼室４０を排気管に連通する排気弁、５０は圧縮行程噴射での燃焼領域、５１は吸気行程噴射での燃焼領域である。
【００３０】
図１２のように、圧縮行程噴射においては、燃焼室４０内に少量の燃料を噴射して、点火プラグ１０の近傍に燃料を集め、点火プラグ１０の近傍のみを濃い混合気の層として燃焼させる（燃焼領域５０参照）。
このとき、エンジン１の吸入空気量Ｑが同じであっても、点火プラグ１０の近傍に噴射する燃料量によってエンジン１の発生トルクＴｅが変わるので、燃料噴射量Ｆｏは目標エンジントルクＴｏに応じて変更される。
【００３１】
一方、図１３のように、吸気行程噴射においては、燃料が吸気行程で噴射されて筒内全体に拡散されるので、筒内全体で燃焼することになる（燃焼領域５１参照）。
一般に、混合気の空燃比Ａ／Ｆが燃焼可能な理論空燃比（１４．７）の近傍に設定されて燃料噴射量Ｆｏが多くなった場合、圧縮行程噴射では、圧縮行程中に燃料が噴射しきれないうえ燃料を筒内に十分に拡散させることができないので、図１３のような吸入行程噴射が用いられる。
【００３２】
図１４〜図１６は実際に燃料噴射弁８を駆動する際の筒内噴射燃料制御装置の制御処理を示し、図１４はクランク角信号ＳＧＴの立ち上がりエッジＩｕ（ｎ−２）での割り込み処理、図１５は噴射信号Ｊの立ち上がり時刻ｔ１でのタイマ割り込み処理、図１６は噴射信号Ｊの立ち下がり時刻ｔ２でのタイマ割り込み処理である。
【００３３】
まず、電子制御ユニット２０内のＣＰＵ３１は、図１４の割り込み処理により、クランク角信号ＳＧＴに同期して、今回の立ち上がりエッジＩｕ（ｎ−２）の時刻と前回の立ち上がりエッジＩｕ（ｎ−３）の時刻との時間差から、クランク角信号ＳＧＴのパルス周期Ｔ（ｎ−３）（図９参照）を演算する（ステップＳ１）。
【００３４】
続いて、エアフローセンサまたは吸気管圧力センサ（ともに図示せず）等からの情報に基づいて、立ち上がりエッジＩｕ（ｎ−３）〜Ｉｕ（ｎ−２）間の周期Ｔ（ｎ−３）における吸入空気量Ｑ（ｎ−３）を演算し（ステップＳ２）、クランク角信号ＳＧＴの周期Ｔ（ｎ−３）および吸入空気量Ｑ（ｎ−３）を含む各種運転情報（エンジン１のパラメータ）から、燃料噴射量Ｆｏ（ｎ−２）を演算する（ステップＳ３）。
【００３５】
また、演算された燃料噴射量Ｆｏ（ｎ−２）から燃料噴射弁８の駆動時間Ｔｉｎｊを演算し（ステップＳ４）、燃料の噴射を開始する時刻ｔ１にマイクロコンピュータ２１のタイマ割り込みが発生するようにタイマを設定（ステップＳ５）した後、図１４のタイマ割り込み処理を抜け出る。
【００３６】
次に、ＣＰＵ３１は、図１５のタイマ割り込み処理により、ステップＳ３〜Ｓ５で算出された制御量にしたがって、時刻ｔ１に噴射信号Ｊを出力して燃料噴射弁８を駆動する（ステップＳ６）。
続いて、現在の時刻ｔ１から燃料噴射弁８の駆動時間Ｔｉｎｊだけ経過した後の噴射終了時刻ｔ２にタイマ割り込みが発生するようにタイマを設定（ステップＳ７）した後、図１５のタイマ割り込み処理を抜け出る。
【００３７】
最後に、ＣＰＵ３１は、図１６のタイマ割り込み処理により、目標燃料量Ｆｏ（ｎ−２）の噴射が終了する時刻ｔ２に噴射信号Ｊを終了させ、燃料噴射弁８の駆動を停止（ステップＳ８）した後、対象気筒に対する燃料噴射制御を終了する。
【００３８】
このように、たとえば＃１気筒に対する燃料噴射量Ｆｏを演算するために、図９のように、＃１気筒に充填される吸入空気の時期（すなわち、吸気行程）とは異なるタイミング（爆発行程〜排気行程）でのクランク角信号ＳＧＴの周期Ｔ（ｎ−３）およびエンジン１の吸入空気量Ｑ（ｎ−３）を用いている。
【００３９】
この場合、エンジン１の回転数Ｎｅや吸入空気量Ｑが比較的安定している定常時においては、周期Ｔ（ｎ−３）および吸入空気量Ｑ（ｎ−３）が安定しているので、吸入空気量Ｑの計測時期が実際の空気吸入時期より早くても、大きな誤差は生じない。
【００４０】
しかしながら、加速時や減速時等の過渡状態においては、周期Ｔ（ｎ−３）や吸入空気量Ｑが刻々と変化するので、早いタイミングで燃料噴射量Ｆｏを演算すると、加速性や減速性を損なうことになる。
たとえば、加速時においては、刻々と増大する要求燃料量Ｆｏに対して実際に供給される燃料量Ｆが不足するので加速性が悪化し、減速時においては、スロットル弁４の閉成によって減少する吸入空気量Ｑと比べて実際に供給される燃料が多くなるので減速しにくくなる。
【００４１】
また、一般に、エンジン１が冷機状態の場合には、噴射された燃料が気化しにくいことから燃焼が不安定になるうえ、エンジン１の始動後の温度上昇によって触媒１６が活性化するまでは排気ガスが清浄されないことから排気ガスが悪化することになる。
【００４２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関の筒内噴射燃料制御装置は以上のように、たとえば、制御対象気筒に対する燃料噴射量Ｆｏ（ｎ−２）の演算を、吸気行程とは異なる前回の爆発行程〜排気行程での周期Ｔ（ｎ−３）および吸入空気量Ｑ（ｎ−３）のみを用いているので、加速時においては実際の燃料噴射量Ｆの不足から加速性が悪化し、減速時においては燃料の過剰供給から減速しにくくなるという問題点があった。
【００４３】
また、エンジン１が冷機時の場合には、燃料が気化されにくく燃焼が不安定になるうえ、始動後に触媒１６が高温になって活性化するまでは排気ガスが悪化してしまうという問題点があった。
【００４４】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、筒内噴射エンジンで燃料噴射量を演算する際に、最新の運転状態（吸入空気量およびクランク角周期）を反映させることにより、過渡運転時の燃料量を適正化した内燃機関の筒内噴射燃料制御装置を得ることを目的とする。
【００４５】
また、この発明は、過渡運転時の燃料量を容易に適正化するとともに、燃料の気化を促進し、且つエンジン冷機時の触媒を直ちに活性化することのできる内燃機関の筒内噴射燃料制御装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、過渡運転時の燃料量を容易に適正化するとともに、エンジン出力性能を安定化させた内燃機関の筒内噴射燃料制御装置を得ることを目的とする。
【００４６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る内燃機関の筒内噴射燃料制御装置は、内燃機関の各気筒内に直接に燃料を噴射するための燃料噴射弁を有し、各燃料噴射弁に対して各燃料噴射弁の駆動時間に応じたパルス幅の噴射信号を印加することにより、各気筒の１行程に要求される燃料量を各気筒内に供給する内燃機関の筒内噴射燃料制御装置において、各気筒の１行程に印加される噴射信号を３つのパルスに分割するとともに、１行程に要求される燃料量を３回に分割し、各気筒の燃料噴射弁に対して、第１回目の噴射信号を排気行程で印加し、第２回目の噴射信号を吸気行程で印加し、第３回目の噴射信号を圧縮行程で印加するものである。
【００４９】
これにより、第１回目に噴射された燃料が排気ガスで暖められて燃料の気化が促進するとともに、そのまま排出された一部の燃料が燃焼して触媒を加熱活性化するので、特に冷機時のエンジン性能を確保することができる。
【００５０】
また、この発明の請求項２に係る内燃機関の筒内噴射燃料制御装置は、請求項１において、第２回目の噴射信号により供給される燃料量を内燃機関の運転状態に応じて補正するものである。これにより、エンジンの運転状態に応じた出力性能を得ることができ、過渡時での燃料量を適正化することができる。
【００５１】
また、この発明の請求項３に係る内燃機関の筒内噴射燃料制御装置は、請求項１において、第３回目の噴射信号により供給される燃料量を一定値に設定したものである。これにより、エンジンの出力性能を安定化することができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。なお、この発明の実施の形態１のシステムの全体構成については、図７および図８と同様であり、前述した通りなので、ここでは説明を省略する。
【００５３】
図１はこの発明の実施の形態１に関連した参考例１による燃料噴射方法を示すタイミングチャートであり、前述と同様に、＃１気筒の圧縮行程に対応したクランク角信号ＳＧＴの立ち上がりエッジをＩｕ（ｎ）とし、＃１気筒の燃料噴射に注目した場合を示している。
ここでは、図１の（ｃ）の噴射信号ＪがＪ１〜Ｊ３に３分割されている点のみが図９と異なる。
【００５４】
Ｊ１は吸気行程での第１回目の噴射信号、Ｊ２は吸気行程での第２回目の噴射信号、Ｊ３は圧縮行程での第３回目の噴射信号である。
また、ｔ１ａ、ｔ３、ｔ５は、各噴射信号Ｊ１〜Ｊ３の立ち上がり時刻、ｔ２ａ、ｔ４、ｔ６は、各噴射信号Ｊ１〜Ｊ３の立ち下がり時刻、Ｔｉｎｊ１〜Ｔｉｎｊ３は各噴射信号Ｊ１〜Ｊ３のパルス幅（燃料噴射弁８の各駆動時間）である。
【００５５】
次に、図７および図８とともに、図２〜図５のフローチャートを参照しながら、３分割された噴射信号Ｊ１〜Ｊ３を用いた参考例１による燃料噴射処理動作について説明する。
【００５６】
図２はクランク角信号ＳＧＴの立ち上がりエッジＩｕ（ｎ−２）での割り込み処理を示すフローチャートであり、Ｓ１〜Ｓ３は前述と同様のステップである。また、図３は第１回目の噴射を行う時刻ｔ１ａでのタイマ割り込み処理を示すフローチャート、図４は第２回目の噴射を行う時刻ｔ３でのタイマ割り込み処理を示すフローチャート、図５は第３回目の噴射を行う時刻ｔ５でのタイマ割り込み処理を示すフローチャートである。
【００５７】
図２の割り込み処理は、Ｉｕ（ｎ−２）のみならず、次のクランク角信号ＳＧＴの立ち上がりエッジＩｕ（ｎ−１）およびＩｕ（ｎ）においても、逐次に実行される。
【００５８】
まず、ＣＰＵ３１（図８参照）は、クランク角信号ＳＧＴの立ち上がりエッジＩｕ（ｎ−２）で割り込みが発生した場合、前述と同様に、今回および前回の割り込み発生時刻Ｉｕ（ｎ−２）およびＩｕ（ｎ−３）から、クランク角信号ＳＧＴの前回の周期Ｔ（ｎ−３）を演算する（ステップＳ１）。
【００５９】
続いて、吸入空気量Ｑ（ｎ−３）を演算し（ステップＳ２）、クランク角信号ＳＧＴの周期Ｔ（ｎ−３）および吸入空気量Ｑ（ｎ−３）から燃料噴射量Ｆｏ（ｎ−２）を演算する（ステップＳ３）。
さらに、目標燃料噴射量Ｆｏ（ｎ−２）を３分割した燃料噴射量に相当する各噴射信号Ｊ１〜Ｊ３のパルス幅（駆動時間）Ｔｉｎｊ１（ｎ−２）〜Ｔｉｎｊ３（ｎ−２）を、以下の（１）〜（３）式のように演算する（ステップＳ１４）。
【００６０】
Ｔｉｎｊ１（ｎ−２）＝０．８×Ｔｉｎｊ（ｎ−２）    …（１）
Ｔｉｎｊ２（ｎ−２）＝０．２×Ｔｉｎｊ（ｎ−２）−τ  …（２）
Ｔｉｎｊ３（ｎ−２）＝τ    …（３）
【００６１】
すなわち、第１回目の噴射信号Ｊ１は、目標燃料量Ｆｏ（ｎ−２）の８０％を供給し、第２回目および第３回目の噴射信号Ｊ２およびＪ３は、残りの２０％の燃料量を供給することになる。なお、第３回目の燃料噴射時間Ｔｉｎｊ３（ｎ−２）は、前述と同様の一定値τである。
【００６２】
また、３回の駆動時間Ｔｉｎｊ１（ｎ−２）〜Ｔｉｎｊ３（ｎ−２）の和として、燃料噴射弁８の総合駆動時間Ｔｉｎｊ（ｎ−２）を、以下の（４）式のように演算する。
【００６３】
Ｔｉｎｊ（ｎ−２）＝Ｔｉｎｊ１（ｎ−２）＋Ｔｉｎｊ２（ｎ−２）＋Ｔｉｎｊ３（ｎ−２）    …（４）
【００６４】
こうして、ステップＳ１４において、目標燃料量Ｆｏ（ｎ−２）に相当する総合駆動時間Ｔｉｎｊ（ｎ−２）および目標燃料量Ｆｏ（ｎ−２）の３分割に相当する駆動時間Ｔｉｎｊ１（ｎ−２）〜Ｔｉｎｊ３（ｎ−２）を設定し、立ち上がりエッジＩｕ（ｎ−２）の割り込み処理（図２）を抜け出る。
【００６５】
次に、ＣＰＵ３１は、時刻ｔ１ａのタイマ割り込み処理（図３）により、第１回目の燃料噴射を実行する。
すなわち、＃１気筒の吸気行程初期の時刻ｔ１ａから第１回目の噴射信号Ｊ１を立ち上げることにより、燃料噴射弁８を駆動開始する（ステップＳ１５）。
【００６６】
続いて、第１回目の噴射信号Ｊ１の立ち下がり時刻ｔ２ａ（燃料噴射弁８の駆動停止時刻）を設定し（ステップＳ１６）、時刻ｔ１ａのタイマ割り込み処理（図３）を抜け出る。
ここで、第１回目の噴射終了時刻ｔ２ａは、図２内のステップＳ１４で演算した第１回目の駆動時間Ｔｉｎｊ１（ｎ−２）を用いて、以下の（５）式のように演算される。
【００６７】
ｔ２ａ＝ｔ１ａ＋Ｔｉｎｊ１（ｎ−２）  …（５）
【００６８】
以下、第１回目の噴射信号Ｊ１の立ち下がり時刻ｔ２ａにおいて、前述（図１６参照）と同様に、時刻ｔ２ａでのタイマ割り込み処理（図示せず）を実行し、燃料噴射弁８の駆動を停止させる。
【００６９】
続いて、クランク角信号ＳＧＴの立ち上がりエッジＩｕ（ｎ−１）において、図２と同様の割り込み処理を実行し、クランク角周期Ｔ（ｎ−２）および吸入空気量Ｑ（ｎ−２）を求めた後、上記（２）〜（４）式と同様に、燃料噴射弁８の第ｋ回目（ｋ＝１、２、３）の駆動時間Ｔｉｎｊｋ（ｎ−１）を、以下の（６）〜（８）式のように演算する。
【００７０】
Ｔｉｎｊ１（ｎ−１）＝０．８×Ｔｉｎｊ（ｎ−１）    …（６）
Ｔｉｎｊ２（ｎ−１）＝０．２×Ｔｉｎｊ（ｎ−１）−τ  …（７）
Ｔｉｎｊ３（ｎ−１）＝τ    …（８）
【００７１】
（６）〜（８）式は、上記（１）〜（３）式内の演算処理タイミング（ｎ−２）が今回タイミング（ｎ−１）に置き換わっているのみである。
また、今回の目標燃料量Ｆｏ（ｎ−１）に相当する総合駆動時間Ｔｉｎｊ（ｎ−１）は、（６）〜（８）式で得られた各駆動時間Ｔｉｎｊ１（ｎ−１）〜Ｔｉｎｊ３（ｎ−１）の和となる。
【００７２】
次に、ＣＰＵ３１は、時刻ｔ３でのタイマ割り込み処理（図４）により、第２回目の燃料噴射を実行する。
すなわち、＃１気筒の吸気行程後半の時刻ｔ３から第２回目の噴射信号Ｊ２を立ち上げることにより、燃料噴射弁８を駆動開始する（ステップＳ１７）。
【００７３】
続いて、運転状態の変化に応じた燃料量を設定して過渡時の燃料噴射量Ｆの補正を行うために、前回の総合駆動時間Ｔｉｎｊ（ｎ−２）と今回の総合駆動時間Ｔｉｎｊ（ｎ−１）との時間偏差ΔＴｉｎｊ（ｎ−１）を、以下の（９）式のように演算する（ステップＳ１８）。
【００７４】
ΔＴｉｎｊ（ｎ−１）＝Ｔｉｎｊ（ｎ−１）−Ｔｉｎｊ（ｎ−２）…（９）
【００７５】
また、上式から演算された駆動時間偏差ΔＴｉｎｊ（ｎ−１）を用いて、第２回目の噴射信号Ｊ２による燃料噴射弁８の駆動時間Ｔｉｎｊ２（ｎ−２）を、以下の（１０）式のように補正し、新規の第２回目の駆動時間Ｔｉｎｊ２（ｎ−１）とする（ステップＳ１９）。
【００７６】
Ｔｉｎｊ２（ｎ−１）＝Ｔｉｎｊ２（ｎ−２）＋ΔＴｉｎｊ（ｎ−１）  …（１０）
【００７７】
続いて、第２回目の噴射信号Ｊ２の立ち下がり時刻ｔ４（燃料噴射弁８の駆動停止時刻）を、以下の（１１）式のように設定し（ステップＳ２０）、時刻ｔ３のタイマ割り込み処理（図４）を抜け出る。
【００７８】
ｔ４＝ｔ３＋Ｔｉｎｊ２（ｎ−１）  …（１１）
【００７９】
こうして、第２回目の噴射信号Ｊ２のタイマ設定が終了すると、時刻ｔ４において、前述と同様に、噴射信号Ｊ２を立ち下げるためのタイマ割り込み処理（図示せず）が実行される。
【００８０】
次に、ＣＰＵ３１は、時刻ｔ５のタイマ割り込み処理（図５）により、第３回目の燃料噴射を実行する。
すなわち、時刻ｔ５から第３回目の噴射信号Ｊ３を立ち上げることにより、燃料噴射弁８を駆動開始する（ステップＳ２１）。
【００８１】
続いて、第３回目の噴射信号Ｊ３の立ち下がり時刻ｔ６（燃料噴射弁８の駆動停止時刻）を、以下の（１２）式のように設定し（ステップＳ２２）、時刻ｔ５のタイマ割り込み処理（図５）を抜け出す。
【００８２】
ｔ６＝ｔ５＋τ    …（１２）
【００８３】
このように、制御対象気筒に対して、３分割された噴射信号Ｊ１〜Ｊ３を用い、第１回目の噴射信号Ｊ１を吸気行程の前半で出力し、第２回目の噴射信号Ｊ２を吸気行程の後半で出力し、第３回目の噴射信号Ｊ３を圧縮行程で出力することにより、第２回目の噴射信号Ｊ２による燃料噴射開始時においては、最新のクランク角周期Ｔ（ｎ−１）および吸入空気量Ｑ（ｎ−１）等から演算された最新の燃料噴射量Ｆｏ（ｎ−１）を演算することができる。
【００８４】
ここで、第１回目の噴射信号Ｊ１（パルス幅Ｔｉｎｊ１）により噴射される燃料量Ｆ１は前回の運転状態に応じた既知値であり、第３回目の噴射信号Ｊ３（パルス幅τ）により噴射される燃料量Ｆ３は一定値であるが、第２回目の噴射信号Ｊ２により噴射される燃料量Ｆ２を今回の運転状態に応じて調整することにより、総合燃料噴射量Ｆを最新のエンジン状態に見合う目標燃料量Ｆｏに一致させることができる。
【００８５】
したがって、加減速時の過渡運転状態においても、最新のエンジン状態を反映させることができ、加速不足や減速性悪化等を解消することができる。
また、圧縮行程において、第３回目の噴射信号Ｊ３により燃料を噴射するので、比較的濃い混合気の層が点火プラグ１０の周辺に形成されて（図１２参照）、燃料への着火が確実且つ容易になる。
【００８６】
さらに、圧縮行程での第３回目の燃料噴射量Ｆ３が変動すると、エンジン１の発生トルク等の性能変動に著しく影響を与えることになるが、第３回目の噴射信号Ｊ３のパルス幅Ｔｉｎｊ３を一定値τに設定したので、圧縮行程での噴射量Ｆ３が変動せず、圧縮行程でのエンジン１の燃焼性に影響を与えることはない。
したがって、吸気行程で噴射される第１回目の燃料量Ｆ１および第２回目の燃料量Ｆ２（特に、補正制御される第２回目の噴射信号Ｊ２による燃料量Ｆ２）によって、エンジン１の出力を制御することができる。
【００８７】
なお、上記参考例１では、３分割した噴射信号Ｊ１〜Ｊ３のうち、第１回目の噴射信号Ｊ１および第２回目の噴射信号Ｊ２を吸気行程において出力したが、図６に示すように、第１回目の噴射信号Ｊ１を排気行程で出力し、第２回目の噴射信号Ｊ２のみを吸気行程で出力するようにしてもよい。
【００８８】
図６はこの発明の実施の形態１による燃料噴射動作を示すタイミングチャートであり、図６の（ｃ）において、＃１気筒の燃料噴射弁８に対する噴射信号Ｊは、各制御行程毎に３つの噴射信号Ｊ１〜Ｊ３に分割されており、このうち、第１回目の噴射信号Ｊ１は排気行程で出力される。
他の動作については前述（図１〜図５参照）と同様であり、第２回目の噴射信号Ｊ２は吸気行程で出力され、第３回目の噴射信号Ｊ３は圧縮行程で出力される。
【００８９】
この場合、排気行程で出力される第１回目の噴射信号Ｊ１は、クランク角周期Ｔ（ｎ−３）で演算した燃料噴射量Ｆ１を噴射し、吸気行程で出力される第２回目の噴射信号Ｊ２は、クランク角周期Ｔ（ｎ−２）で演算した最新の燃料量を考慮して燃料量Ｆ２の補正を行い、圧縮行程で出力される第３回目の噴射信号Ｊ３は一定パルス幅τに基づく一定燃料量Ｆ３を噴射する。
これにより、前述と同様に、第２回目の噴射信号Ｊ２により燃料量を補正することができる。
【００９０】
また、第１回目の噴射信号Ｊ１を排気行程で出力することにより、排気行程で噴射した燃料が排気ガスで暖められ、燃料の気化が促進されるので、特にエンジン１が冷機状態での燃焼性を向上させることができる。
さらに、排気行程に噴射した燃料の一部が、気筒内に留まらずにそのまま排出ポートから排気管に排出された場合、未燃ガスが触媒１６の付近で燃焼して触媒１６が加熱されるため、冷機時における始動後の触媒１６の活性化を促進することができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の請求項１によれば、各気筒１ａ〜１ｄの１行程に印加される噴射信号Ｊを３つのパルスＪ１〜Ｊ３に分割するとともに、１行程に要求される燃料量Ｆｏを３回に分割し、各気筒１ａ〜１ｄの燃料噴射弁８に対して、第１回目の噴射信号Ｊ１を排気行程で印加し、第２回目の噴射信号Ｊ２を吸気行程で印加し、第３回目の噴射信号Ｊ３を圧縮行程で印加するようにしたので、燃料の気化が促進されてエンジン冷機状態での燃焼性を向上させるとともに、排気行程噴射された燃料の一部が触媒１６の付近で燃焼して冷機時始動後の触媒１６の活性化を促進することができる。
【００９３】
また、この発明の請求項２によれば、請求項１において、第２回目の噴射信号Ｊ２により供給される燃料量Ｆ２をエンジン１の運転状態に応じて補正するようにしたので、エンジン状態に応じた出力性能を得ることができ、過渡時での燃料量Ｆを適正化することができる。
【００９４】
また、この発明の請求項３によれば、請求項１において、第３回目の噴射信号Ｊ３により供給される燃料量を一定値に設定したので、エンジン１の燃焼状態に影響を与えることがなく、エンジン出力性能を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に関連した参考例１による燃料噴射処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図２】  参考例１による燃料噴射処理のクランク角信号の立ち上がりエッジでの割り込み処理動作を示すフローチャートである。
【図３】  参考例１による燃料噴射処理の時刻ｔ１１でのタイマ割り込み処理動作を示すフローチャートである。
【図４】  参考例１による燃料噴射処理の時刻ｔ３でのタイマ割り込み処理動作を示すフローチャートである。
【図５】  参考例１による燃料噴射処理の時刻ｔ５でのタイマ割り込み処理動作を示すフローチャートである。
【図６】  この発明の実施の形態１による燃料噴射処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】  一般的な内燃機関の筒内噴射燃料制御装置の全体を示す構成図である。
【図８】  図７内の電子制御ユニットの具体的な構成例を示すブロック図である。
【図９】  従来の内燃機関の筒内噴射燃料制御装置による燃料噴射処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】  一般的なエンジン回転数および目標エンジントルクと燃料噴射方式との関係を示す説明図である。
【図１１】  一般的な圧縮行程噴射時および吸気行程噴射時における空燃比とエンジン発生トルクとの関係を示す特性図である。
【図１２】  一般的な圧縮行程噴射時の燃焼状態を模式的に示す説明図である。
【図１３】  一般的な吸気行程噴射時の燃焼状態を模式的に示す説明図である。
【図１４】  従来の内燃機関の筒内噴射燃料制御装置による燃料噴射処理のクランク角信号の立ち上がりエッジでの割り込み処理動作を示すフローチャートである。
【図１５】  従来の内燃機関の筒内噴射燃料制御装置による燃料噴射処理の時刻ｔ１でのタイマ割り込み処理動作を示すフローチャートである。
【図１６】  従来の内燃機関の筒内噴射燃料制御装置による燃料噴射処理の時刻ｔ２でのタイマ割り込み処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  エンジン（内燃機関）、１ａ〜１ｄ  気筒、８  燃料噴射弁、Ｊ１〜Ｊ３  噴射信号、Ｔｉｎｊ  総合駆動時間、Ｔｉｎｊ１、Ｔｉｎｊ２、Ｔｉｎｊ３  駆動時間（パルス幅）、τ  一定値、Ｓ１  クランク角信号の周期を演算するステップ、Ｓ２  吸入空気量を演算するステップ、Ｓ３  燃料噴射量を演算するステップ、Ｓ１４  駆動時間を演算するステップ、Ｓ１５  第１回目の噴射信号を立ち上げるステップ、Ｓ１６  第１回目の噴射信号の停止時刻を設定するステップ、Ｓ１７  第２回目の噴射信号を立ち上げるステップ、Ｓ１８  前回値と今回値との偏差を演算するステップ、Ｓ１９  第２回目の噴射信号を補正するステップ、Ｓ２０  第２回目の噴射信号の停止時刻を設定するステップ、Ｓ２１  第３回目の噴射信号を立ち上げるステップ、Ｓ２２  第３回目の噴射信号の停止時刻を設定するステップ。
【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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【図１０】
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【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】
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