内燃機関の制御装置
【課題】吸気弁を遅角制御する内燃機関において排気ガス中の粒子状物質の低減を図り、低燃費と低エミッションを両立させ得る内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】吸気弁の遅角制御を実行するとともに、吸気ポート内に吸気非同期噴射と吸気同期噴射とを実行可能なポート噴射弁に対し吸気非同期噴射割合を変化させるよう噴射条件を制御する内燃機関の制御装置であって、ポート噴射弁の非同期噴射を吸気弁開弁時期ｔｐ３より排気上死点ＴＤＣ側で終了する吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中に実行させるとともに、要求噴射量のうちポート噴射弁による吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中の噴射量を超える未噴射残量の噴射を吸気弁開弁時期ｔｐ３から始まる吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中に実行させる噴き分け制御手段と、吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中の噴射量および未噴射残量をそれぞれ内燃機関の温度に応じて設定する噴き分け噴射量設定手段とを具備する。
【解決手段】吸気弁の遅角制御を実行するとともに、吸気ポート内に吸気非同期噴射と吸気同期噴射とを実行可能なポート噴射弁に対し吸気非同期噴射割合を変化させるよう噴射条件を制御する内燃機関の制御装置であって、ポート噴射弁の非同期噴射を吸気弁開弁時期ｔｐ３より排気上死点ＴＤＣ側で終了する吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中に実行させるとともに、要求噴射量のうちポート噴射弁による吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中の噴射量を超える未噴射残量の噴射を吸気弁開弁時期ｔｐ３から始まる吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中に実行させる噴き分け制御手段と、吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中の噴射量および未噴射残量をそれぞれ内燃機関の温度に応じて設定する噴き分け噴射量設定手段とを具備する。
【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、特にポート噴射用の燃料噴射弁を有する内燃機関において吸気弁を遅角制御するとともに気筒内渦流を生じさせる場合に好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両用の内燃機関においては、高度な低燃費要求に対して、吸気弁の遅閉じ制御（閉弁タイミングを遅角させる遅角制御）によりポンピングロスを低減するとともに、ピストンの排気上死点通過後に吸気弁を開弁させる遅開き制御（開弁タイミングを遅角させる遅角制御）を実行することにより、タンブル気流等の気筒内渦流発生手段（吸気流制御弁、吸気ポートの特定の傾きや形状、バルブリフト量の制御等）の作用を高めて燃焼改善を図るような制御を実行するものがある。
【０００３】
吸気弁の遅角制御や気筒内渦流の制御を実行する従来の内燃機関の制御装置としては、例えばバルブリフト可変（２段切替え）機構を備えたポート噴射式のエンジンにおいて、吸気弁の開弁時期を排気上死点より遅角させるとともに吸気弁のバルブリフト量を小さくして吸気の流速を高めるようにし、さらに、燃料が蒸発し難い燃料であるときに、要求噴射量のうちポート噴射弁から吸気非同期噴射される燃料割合を減少させることで吸気ポート内壁面への燃料の付着量を抑えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、タンブル制御弁の開閉切替えのための閾値を、内燃機関の暖機中には相対的に低負荷・低回転側に、内燃機関の暖機後には相対的に高負荷・高回転側にそれぞれ設定することで、暖機中には、タンブル制御弁の開弁領域（タンブルが抑えられる運転領域）を拡大するようにし、タンブル制御弁の開閉による出力変動の抑制を図ったものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、エンジン回転数および負荷に応じて成層燃焼と均一燃焼とのうち任意の燃焼方式を選択するとともに、成層燃焼を実行する低中負荷運転領域ではタンブル制御弁を開いてタンブル気流の生成を中止し、プラグ周辺の点火し易い濃混合気がタンブル気流により拡散されてしまうのを防止するようにしたものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３３２９３６号公報
【特許文献２】特開平０８−１６５９２９号公報
【特許文献３】特開平０７−２９３３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、吸気弁の開弁時期を遅角させるとともにそのバルブリフトを小さくするようにした従来の内燃機関の制御装置にあっては、吸気ポートや気筒内の壁面温度が低い内燃機関の冷間時に、吸気弁の開弁中に吸気弁周りに付着し液滴化した燃料が吸気弁の開弁時に吸気流と共に一気に気筒内に入ることがあり、気筒内に入った燃料が燃焼し切れずに排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったり気筒内壁面のオイルが希釈されてしまったりするという問題の発生が懸念される。
【０００８】
すなわち、吸気弁の開弁までに吸気ポート内の空気と燃料が所要の混合状態となるようにポート噴射が実行される場合、冷間始動時等のように吸気ポート壁面温度が低いときには、吸気ポート内に噴射された燃料の霧化が進行し難いため、吸気弁が遅角制御される場合には、吸気ポートから吸気行程の気筒内に十分に霧化されない燃料の液滴が流入してしまう。また、吸気弁が遅角制御される場合、気筒内の圧縮端温度も低くなり、ボアの壁面に付着した液状燃料を蒸発させ難くなるが、その状態で強い気筒内渦流にのった燃料が例えばその排気口側のシリンダボアの壁面まで飛ばされてそこに付着し、ボア壁面上のオイルが希釈されたり、さらに不燃物となって排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったりする可能性がある。
【０００９】
特に、冷間時に燃料噴射量が増量補正されたり、吸気ポートが高タンブル気流を生じ得るような傾斜姿勢を有しているような場合、液滴状の燃料が気筒内壁面に付着し易く、かつ、蒸発し難いために、排気ガス中の粒子状物質（粒子状物質の質量（ＰＭ）や粒子個数濃度（ＰＮ））の増加と潤滑・冷却用のオイルの希釈という問題が生じる可能性が高くなっていた。
【００１０】
また、暖機中や低中負荷時にタンブル気流を抑えるようにした従来の内燃機関の制御装置にあっても、吸気弁の開弁時期を遅角させることから、吸気弁の開弁に先立って吸気ポート内に噴射される燃料量が多くなると、その燃料が吸気ポートの内壁面に付着して液滴化し易くなり、上述と同様な問題が生じ得るものとなっていた。
【００１１】
そこで、本発明は、高タンブル気流等の気筒内渦流を生じさせるとともに吸気弁を遅角制御する内燃機関において、排気ガス中の粒子状物質の低減および潤滑・冷却用オイルの希釈防止を図り、低燃費および低エミッションを両立させることのできる内燃機関の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記課題の解決のため、（１）内燃機関の吸気弁を排気上死点以降に設定された開弁期間中に開弁させる遅角制御を実行するとともに、前記吸気弁の開弁期間外に前記内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する吸気非同期噴射と前記吸気弁の開弁期間中に前記吸気通路内に燃料を噴射する吸気同期噴射とを実行可能なポート噴射弁に対して、要求燃料量のうち前記吸気非同期噴射による燃料量の割合を変化させるよう噴射条件を制御する内燃機関の制御装置であって、前記ポート噴射弁の前記非同期噴射を前記吸気弁の開弁時期より前記排気上死点側で終了する吸気非同期噴射期間中に実行させるとともに、前記要求噴射量のうち前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量を超える未噴射残量の燃料噴射を前記吸気弁の開弁時期から始まる吸気同期噴射期間中に実行させる噴き分け制御手段と、前記吸気非同期噴射期間中の噴射量および前記未噴射残量をそれぞれ前記内燃機関の温度に応じて設定する噴き分け噴射量設定手段と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
この構成により、ポート噴射弁による吸気通路内への燃料噴射を、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とに噴き分け制御することで、吸気通路内に噴射された燃料が吸気通路の内壁面に付着して液化しないように吸気非同期の燃料噴射量を減量できることになり、吸気弁が遅角制御されても、吸気通路内に噴射された燃料が吸気弁の周りに付着し難くなり、壁面付着した燃料が液滴化して気筒内に入るような現象が有効に抑制されることになる。したがって、気筒内に入った液状の燃料により排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったり気筒内壁面のオイルが希釈されたりすることが防止されることになり、高タンブル気流等の気筒内渦流を生じさせるとともに吸気弁を遅角制御する内燃機関において、排気ガス中の粒子状物質の低減と潤滑・冷却用オイルの希釈防止とを図ることができる。なお、ここにいう内燃機関の温度は、例えば内燃機関の冷却水温度で把握できるが、吸気ポートや気筒内の壁温度に応じて変化する他の温度検出情報でもよいのは勿論である。
【００１４】
本発明に係る内燃機関の制御装置においては、（２）前記噴き分け噴射量設定手段は、前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量を、前記内燃機関の温度が高いときには多量に、前記内燃機関の温度が低いときには少量に、それぞれ設定することが望ましい。これにより、内燃機関の温度が高く燃料が蒸発し易いか、内燃機関の温度が低く燃料が蒸発し難いかによって、吸気非同期噴射期間中の燃料噴射量が増・減調節されることになり、吸気通路内に噴射された燃料が吸気弁の周り等の壁面に付着し難くなる。
【００１５】
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、好ましくは、（３）前記内燃機関の温度が予め設定された設定温度より低温であるとき、該温度が前記設定温度以上に高温であるときよりも、前記ポート噴射弁に供給される燃料の供給圧を高圧に変化させるフィード圧可変手段をさらに備えるものである。この場合、吸気非同期噴射期間中の燃料噴射量が減量されることに加えて燃料噴射圧力が高めることになり、燃料貫通力の上昇によって燃料の霧化が助長されることになる。
【００１６】
本発明に係る内燃機関の制御装置においては、（４）前記噴き分け噴射量設定手段は、前記吸気非同期噴射期間を、前記内燃機関の排気上死点より進角側で非同期噴射開始時期を変化させて可変設定するとともに、前記吸気同期噴射期間を、前記排気上死点より遅角側で同期噴射終了時期を変化させて可変設定することが好ましい。これにより、吸気非同期噴射期間中にポート噴射される燃料のすべてについて所要の霧化時間が確保されることになる。なお、この場合、前記吸気非同期噴射期間の終了時期は、前記内燃機関（ピストン）が前記排気上死点となるタイミングであるのが好ましい。
【００１７】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、より好ましくは、（５）前記吸気弁の開弁時に前記内燃機関に気筒内渦流を発生させる気筒内渦流発生機構と、前記内燃機関の温度が予め設定された温度より低温であるとき、前記気筒内渦流発生機構による前記気筒内渦流の発生を制限する渦流制限手段と、をさらに備えたものである。この構成により、タンブル気流等の気筒内渦流の生成によって燃焼改善を図るとともに、気筒内渦流が好ましくない冷間時には気筒内渦流の生成を制限することができ、吸気弁の遅閉じによりポンピングロスの低減を図るとともに、適時の吸気弁の遅開き制御によりタンブル気流等の気筒内渦流の作用を高めて燃焼改善を図ることができる。なお、ここにいう気筒内渦流発生機構は、タンブル制御弁等の吸気流制御弁であってもよいし、タンブル気流等の気筒内渦流の生成に有効な吸気通路形状や遅開吸気弁、バルブタイミングの可変機構等であってもよい。また、冷間時とは、内燃機関の温度、例えば冷却水温度が所定値以下であるときであり、内燃機関の始動時でも運転時でもよい。
【００１８】
本発明に係る内燃機関の制御装置においては、（６）前記噴き分け噴射量設定手段は、前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量と前記ポート噴射弁による前記吸気同期噴射期間中の噴射量との比率を固定値に保持するものであってもよい。この場合、噴き分け噴射量の設定が容易になる。
【００１９】
また、（７）前記噴き分け噴射量設定手段は、前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量と前記ポート噴射弁による前記吸気同期噴射期間中の噴射量との比率を可変設定するものであってもよい。この場合、きめ細かな噴き分け噴射量の設定が可能になる。なお、内燃機関の温度が高くなるほどポート噴射限界量が増加する一方、必要な燃料噴射量は、内燃機関の温度が低くなるほど燃料が蒸発し難くなるため、要求噴射量は内燃機関の温度が低温になるほど増加する。したがって、両者の差分として同期噴射することが要求される噴き分け噴射量は、内燃機関の温度が高くなるほど減少する。
【００２０】
本発明に係る内燃機関の制御装置においては、（８）前記噴き分け噴射量設定手段は、前記未噴射残量分の燃料噴射量を、前記ポート噴射弁による前記吸気同期噴射期間中の噴射量と、前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射することができる筒内噴射弁による噴射量とに分けて設定するものであってもよい。この場合、ポート噴射が好ましい運転状態であって未噴射残量が多くなる場合に、ポート噴射弁による燃料噴射を主にしながら、燃料付着が懸念される運転状態では筒内噴射弁を活用して、所要の燃料噴射量を担保できる。なお、この場合の筒内噴射弁による噴射量は、内燃機関の冷間運転に悪影響の無い少量の筒内噴射量の範囲内に設定される。
【００２１】
本発明に係る内燃機関の制御装置においては、（９）前記噴き分け噴射量設定手段は、前記内燃機関に装備される過給機の過給圧が予め設定された閾値過給圧より低いときに作動するものであってもよい。このようにすると、例えば過給機の過給圧が高くなって内燃機関の圧縮端温度が上昇し、冷却水温度と気筒内壁面温度との関係が通常範囲内から外れてしまうようなときには、吸気非同期噴射量と吸気同期噴射量との比率を変更したり、吸気非同期噴射および吸気同期噴射への噴き分けを一時中止したりすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ポート噴射弁による吸気通路内への燃料噴射を、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とに噴き分ける制御を実行して、吸気通路内に噴射された燃料が壁面に付着し液化しない程度に吸気非同期噴射の燃料量を制限し、吸気弁が遅角制御されても吸気通路内に噴射された燃料が吸気弁周りに付着し難く、燃料が液滴化して気筒内に一気に入るような現象が有効に抑制されるようにしているので、気筒内に入った液状の燃料により排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったり気筒内壁面のオイルが希釈されたりすることを防止することができる。その結果、高タンブル気流等の気筒内渦流を生じさせるとともに吸気弁を遅角制御する内燃機関において、排気ガス中の粒子状物質の低減および潤滑・冷却用オイルの希釈防止を図り、低燃費および低エミッションを両立させることのできる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関とその制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置においてエンジンの冷却水温度に応じた噴き分け噴射量を設定するためのマップを示すグラフで、縦軸が燃料噴射量を、横軸が冷却水温度を示している。
【図４】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置においてポート噴射の噴き分けが要求される場合の吸気非同期噴射および吸気同期噴射のタイミングの説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置における概略制御手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置においてポート噴射の噴き分けが要求される場合の吸気非同期噴射および吸気同期噴射のタイミングの説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置における概略制御手順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】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１〜図５は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関とその制御装置を示している。
【００２６】
なお、本実施形態の内燃機関は、自動車（車両）に搭載されるもので、燃費や出力の向上、排気浄化性能等に対する高度な要求に応え得るよう、ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁とを併用するデュアル噴射方式で、かつ、吸気用および排気用の可変バルブタイミング機構（Variable Valve Timing；以下、ＶＶＴという）を装備したデュアルＶＶＴ方式としたものである。
【００２７】
まず、その構成について説明する。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の内燃機関は、火花点火式のＶ型６気筒（多気筒）の内燃機関であるエンジン１０に装備されている。
【００２９】
このエンジン１０は、詳細を図示しないが、左右一対のバンク１１の各気筒１１ｃにピストン１２が収納され、燃焼室１１ｄが画成されるとともに、吸気弁１３および排気弁１４が装着されたものである。また、燃焼室１１ｄ内に露出する点火プラグ１５ａおよびこれを点火させる点火コイル（図示せず）を有するダイレクトイグニッション方式の点火装置１５が装備されている。さらに、左右一対のバンク１１内の複数のピストン１２は、それぞれコンロッド１６を介してクランク軸１７（詳細図示せず）に連結されており、左右一対のバンク１１の各気筒１１ｃの周りにはウォータージャケット１１ｗが形成されている。
【００３０】
このエンジン１０においては、複数の気筒１１ｃの吸気弁１３および排気弁１４のバルブタイミングが、公知の吸気側ＶＶＴ１８および排気側ＶＶＴ１９によって、それぞれエンジン１０の運転状態に応じた吸気タイミングおよび排気タイミングに可変制御されるようになっており、吸気側ＶＶＴ１８は、後述する制御手段としてのＥＣＣ（エンジンコントロールコンピュータ）１００からの制御信号に基づき、エンジン１０の運転状態に応じて、各気筒１１ｃの吸気弁１３をその気筒１１ｃ内のピストン１２の排気上死点（排気行程後期から吸気行程初期に移行する際の上死点）以降に設定された開弁期間中に開弁させる遅開き制御（遅角制御）と、各気筒１１ｃの吸気弁１３をその気筒１１ｃ内のピストン１２の排気上死点前から開弁させる通常制御とを実行できるようになっている。排気側ＶＶＴ１９は、後述するＥＣＣ１００からの制御信号に基づき、例えば冷間時には排気上死点位置で排気弁１４を閉弁させ、通常運転時には排気弁１４の閉弁タイミングを排気上死点位置より遅角側に設定するようになっている。
【００３１】
詳細を図示しないが、一対のバンク１１の互いに近接する一方の壁面側には、複数の吸気ポート１１ａが、一対のバンク１１の互いに離間する他方の壁面側には、複数の排気ポート１１ｂがそれぞれ形成されており、一方の壁面側となる一対のバンク１１の上端部の間には、一対のバンク１１の複数の吸気ポート１１ａに吸入空気を分配可能な吸気マニホールド２５が設けられており、一対のバンク１１の他方の壁面側には、複数の排気ポート１１ｂから排出される排気ガスを集合させる排気マニホールド３１Ａ，３１Ｂが装着されている。
【００３２】
吸気マニホールド２５は、エアクリーナ２１、吸気管２２、電子制御式のスロットル弁２３およびサージタンク２４等と共に公知の吸気装置２０を構成しており、排気マニホールド３１Ａ，３１Ｂは、３元触媒等の排気浄化用の第１の触媒コンバータ３２Ａ，３２Ｂ、中間の排気管３３Ａ，３３Ｂ、これら排気管３３Ａ，３３Ｂを通過した排気ガスからの排気ガスを集合させる下流側の排気管３４、この下流側の排気管３４と排気管３３Ａ，３３Ｂの間に設けられた第２の触媒コンバータ３５Ａ，３５Ｂ、および、この下流側の排気管３４の途中に装着された図示しない排気マフラと共に、公知の排気装置３０を構成している。
【００３３】
また、複数の吸気ポート１１ａには、複数の気筒１１ｃに対応するポート噴射用の複数の第１インジェクタ４１（ポート噴射弁、低圧燃料噴射弁）が設けられており、これら複数の第１インジェクタ４１は、一対の低圧デリバリーパイプ４３を介して燃料供給用のフィードポンプ４５に接続されている。また、フィードポンプ４５は、詳細を図示しないが、燃料タンク４６内の燃料、例えばガソリンを汲み上げて第１の燃料圧力レベルで吐出し、吐出チェック弁４２ａ、燃料フィルタ４２ｂおよび燃料通路４７を通して一対の低圧デリバリーパイプ４３のそれぞれに給送するようになっている。このフィードポンプ４５は、後述するＥＣＣ１００からのポンプ制御信号に基づきポンプ駆動回路４４を介してＯＮ／ＯＦＦ駆動および回転速度制御されるようになっており、例えばモータ駆動されるそのポンプロータの回転速度を変化させることで吐出流量およびフィード燃料圧力を変化させることができる低圧側の吐出圧可変の燃料ポンプである。なお、このフィードポンプ４５を可変ポンプとするのでなく、燃料通路４７に接続する可変のプレッシャレギュレータ４８の背圧等を電磁弁４９（図１中ではフィードポンプ４５の吐出ポートおよび可変のプレッシャレギュレータ４８の余剰燃料排出ポートに接続する３方弁）によって少なくとも高圧・低圧の２段切替え可能なものにしてフィード圧を制御するようにしてもよい。
【００３４】
一方、エンジン１０の複数の気筒１１ｃには、それぞれの燃焼室１１ｄ内に直接に高圧燃料を噴射する複数の筒内噴射用の第２インジェクタ５１（筒内噴射弁、高圧燃料噴射弁）が設けられており、これら第２インジェクタ５１は、一対の高圧デリバリーパイプ５３および高圧燃料配管５４を介して、一方側のバンク１１の上部に装着されたプランジャ型の高圧燃料ポンプ５５に接続されている。この高圧燃料ポンプ５５は、詳細を図示しないが、フィードポンプ４５から給送される燃料を導入する加圧室と、その加圧室内の燃料をフィード圧レベルである第１の燃料圧力レベルよりも高圧の第２の燃料圧力レベルに加圧可能なプランジャとを有しており、高圧燃料ポンプ５５には、加圧室をフィードポンプ４５側の燃料通路４７に開放する開弁動作および加圧室をフィードポンプ４５側の燃料通路４７から遮断する閉弁動作が可能な電磁スピル弁５６が装着されている。この電磁スピル弁５６は、駆動信号入力時に閉弁して、フィードポンプ４５側の燃料通路４７に接続する高圧燃料ポンプ５５の加圧室の燃料導入口部において高圧の逆流を阻止する逆止弁機能を発揮する一方、駆動信号入力が停止されて開弁するときには、加圧室内の高圧燃料を低圧側に漏出させることができるようになっている。したがって、電磁スピル弁５６の閉弁時にプランジャを燃料加圧方向に駆動することで、高圧燃料ポンプ５５から一対の高圧デリバリーパイプ５３側に第２の燃料圧力レベルに加圧した高圧の燃料を吐出でき、電磁スピル弁５６の閉弁時間を制御することで、高圧燃料ポンプ５５の吐出流量を制御できるようになっている。
【００３５】
上述した第１インジェクタ４１、第２インジェクタ５１および電磁スピル弁５６は、それぞれインジェクタドライバ回路５０に接続されており、このインジェクタドライバ回路５０を介してＥＣＣ１００により制御されるようになっている。ここで、インジェクタドライバ回路５０は、ＥＣＣ１００からの制御信号（インジェクタ駆動信号、燃料噴射要求信号、高圧燃料噴射量信号等）を入力するとき、その制御信号を高電圧・高電流の駆動信号に変換する信号変換回路を有し、第１インジェクタ４１、第２インジェクタ５１および電磁スピル弁５６のうちＥＣＣ１００からの制御信号に対応する制御対象をそれぞれに駆動制御するようになっている。
【００３６】
吸気装置２０には、吸気温度センサ２６、エアフローメータ２７、スロットル開度センサ２８等のセンサ類が装着されるとともに、レゾネータ２９が装着されている。また、排気装置３０には、第１の触媒コンバータ３２Ａ，３２Ｂより上流側で排気ガス中の空燃比の状態を検出する空燃比センサ３６と、第１の触媒コンバータ３２Ａ，３２Ｂと第２の触媒コンバータ３５Ａ，３５Ｂの間で排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ３７とが装着されている。さらに、エンジン１０には、ウォータージャケット１１ｗを通る冷却水の温度（エンジンの温度）を検出する水温センサ７１と、吸気用および排気用のカム角センサ７２，７３と、高圧燃料ポンプ５５から一対の高圧デリバリーパイプ５３に供給される燃料圧力を検出する高圧燃圧センサ７４と、クランク軸１７の所定回転角度毎の角度位置および回転速度を検出するクランク角センサ（回転数センサ）７５と、ノックコントロールセンサ（符号なし）等が装着されている。そして、これらセンサ群からのセンサ情報がＥＣＣ１００に取り込まれるようになっている。また、ＥＣＣ１００には、インジェクタドライバ回路５０の他に、点火駆動回路や燃料ポンプ駆動回路、吸気側ＶＶＴ１８および排気側ＶＶＴ１９を制御するオイルコントロールバルブ８１，８２（オイルの給排制御により作動するＶＶＴを制御する電磁制御弁；以下および図中においてＯＣＶという）に対する駆動回路等が接続されているが、これらの構成は従来と同様であるので、ここでは詳述しない。
【００３７】
ＥＣＣ１００は、その詳細なハードウェア構成を図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および不揮発性のバックアップメモリを備えており、さらに、Ａ／Ｄ変換器等を含む入力インターフェース回路と、ドライバやリレースイッチを含む出力インターフェース回路と、定電圧回路と、他の車載ＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御ユニット）との通信インターフェース回路とを含んで構成されている。このＥＣＣ１００は、ＲＯＭ内に予め格納された複数の制御プログラムに従って、センサ情報あるいは予め設定されＲＯＭやバックアップメモリに格納されている設定値情報等に基づき、さらには他の車載ＥＣＵと通信を行いながら、例えばエンジン１０の運転状態や加速要求等に応じた燃料噴射量を算出し、ポート噴射用の第１インジェクタ４１および筒内噴射用の第２インジェクタ５１への噴射指令信号や電磁スピル弁５６を駆動するためのインジェクタドライバ回路５０への指令信号等となる制御信号を適時に出力するようになっており、後述するポート噴射の噴き分け制御を行うための複数の機能を発揮できるように複数のマップ等を含んでいる。
【００３８】
図２に示すように、ＥＣＣ１００の入力インターフェース回路には、吸気温度センサ２６、エアフローメータ２７、スロットル開度センサ２８、空燃比センサ３６、酸素センサ３７、水温センサ７１と、吸気用および排気用のカム角センサ７２，７３、高圧燃圧センサ７４、および、クランク角センサ７５に加えて、アクセル開度センサ７６、イグニッションリレースイッチ７７、ＥＣＴセレクトスイッチ７８等が接続され、ＥＣＣ１００の通信ポート１０１には、トランスミッションコントロールコンピュータ（ＴＣＣ）等の他のＥＣＵ１０５が接続されている。また、ＥＣＣ１００の出力インターフェース回路には、エンジン１０の気筒数（例えば、６）に対応する点火装置１５の複数のイグニッションコイル（第１〜第６気筒に）１５ｃと、電子制御式のスロットル弁２３の電子制御スロットルモータ２３ｍと、インジェクタドライバ回路５０と、各一対の吸気側ＶＶＴ用ＯＣＶ８１および排気側ＶＶＴ用ＯＣＶ８２と、ポンプ駆動回路４４とが接続されている。
【００３９】
このＥＣＣ１００は、電磁スピル弁５６による加圧室からの燃料漏出量を調節することで（あるいはさらに高圧燃料ポンプ５５の駆動回転数を調節することで）、高圧燃料ポンプ５５から高圧デリバリーパイプ５３に供給される燃料の圧力をエンジン１０の運転状態および筒内噴射用の第２インジェクタ５１（図２中の筒内噴射用インジェクタ＃１〜６）の噴射特性に応じて最適な燃圧に制御できるようになっている。例えば、ＥＣＣ１００は、所定の信号周期内において電磁スピル弁５６の電磁駆動コイルを励磁状態にするＯＮ時間とその励磁状態を解くＯＦＦ時間とを設定することができ、その信号周期内におけるＯＮ時間の比（０％〜１００％；以下、デューティ比という）を変化させることにより、電磁スピル弁５６による加圧室からの燃料の漏出量を調節することができるようになっている。
【００４０】
また、ＥＣＣ１００は、吸気弁１３の閉弁タイミングを遅角させる遅閉じ制御によりエンジン１０のポンピングロスを低減させ、さらに、ピストン１２の排気上死点通過後に吸気弁１３を開弁させる遅開き制御を実行することで、タンブル気流（気筒内渦流）を発生させ易い傾斜に設定された特定形状の吸気ポート１１ａおよび吸気弁１３を有する気筒内渦流発生機構６０（閉弁時に吸気ポート１１ａを絞って吸気流速を高めつつ気筒内渦流を発生させる吸気流制御弁、例えばタンブル気流を発生させるタンブルコントロールバルブ（以下、ＴＣＶという）でもよい）による気筒内渦流発生作用を高め、エンジン１０における燃焼改善を図るようになっている。さらに、ＥＣＣ１００は、冷間時にいわゆるバルブオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１１ａや燃焼室１１ｄ内に吹き返す量を抑制したり、吸気弁１３の閉弁タイミングをエンジン回転数に応じて遅角させることで、吸入空気の慣性に応じた吸気弁１３の閉弁タイミングとして体積効率を向上させたりできるようになっている。ＥＣＣ１００は、このようなバルブタイミング制御を実行するためのマップＭ１を内蔵している。
【００４１】
加えて、ＥＣＣ１００は、ＲＯＭ内に格納された制御プログラムに従って、エンジン１０の始動時に、例えばポート噴射用の第１インジェクタ４１（図２中のポート噴射用インジェクタ＃１〜６）による燃料噴射を実施させ、高圧燃圧センサ７４により検出される高圧デリバリーパイプ５３内の燃料圧力が所定の圧力値を超えたときに筒内噴射用の第２インジェクタ５１への噴射指令信号の出力を開始するようになっている。
【００４２】
また、ＥＣＣ１００は、エンジン１０の運転領域を、ポート噴射のみを実行するポート噴射運転領域と、ポート噴射および筒内噴射を併用するミックス噴射運転領域と、筒内噴射のみを実行する筒内噴射運転領域とに区画するマップＭ２を内蔵しており、例えばエンジン１０の始動暖機時や低回転高負荷時にはポート噴射かミックス噴射を実行させるようになっている。
【００４３】
さらに、ＥＣＣ１００は、水温センサ７１によって検知される冷却水温度（エンジンの温度；吸気ポート１１ａの内壁温度を表す他の検知情報でもよい）に基づいて、エンジン１０の冷間時、すなわちエンジン１０の始動時のように冷却水温度が所定温度より低いとき、あるいは定常走行中でも冷却水温度が所定温度より低いときには、ポート噴射用の第１インジェクタ４１による吸気ポート１１ａ内への燃料噴射（ポート噴射）を吸気弁１３の開弁に先行する吸気非同期噴射期間と吸気弁１３の開弁中の吸気同期噴射期間とに分けて、複数回、例えば前後２回のポート噴射として実行させるようになっている。
【００４４】
すなわち、ＥＣＣ１００は、吸気弁１３の開弁期間外にエンジン１０の吸気ポート１１ａ内に燃料を噴射する吸気非同期噴射と吸気弁１３の開弁期間中に吸気ポート１１ａ内に燃料を噴射する吸気同期噴射とを実行可能な第１インジェクタ４１に対して、要求燃料量のうち吸気非同期噴射による燃料量の割合を変化させるよう噴射条件を制御する制御装置となっており、このＥＣＣ１００は、第１インジェクタ４１の非同期噴射を吸気弁１３の開弁時期より排気上死点側で終了する吸気非同期噴射期間中に実行させるとともに、要求噴射量のうち第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間中に噴射可能な噴射量を超えてしまう未噴射残量の燃料噴射を吸気弁１３の開弁時期から始まる吸気同期噴射期間中に実行させる噴き分け制御手段として機能するとともに、吸気非同期噴射期間中の噴射量および未噴射残量をそれぞれエンジン１０の温度に応じて設定する噴き分け噴射量設定手段としても機能するようになっている。
【００４５】
また、ＥＣＣ１００は、噴き分け噴射量設定手段としての機能により、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間中の噴射量を、エンジン１０の温度が高いときには多量に、エンジン１０の温度が低いときには少量に、それぞれ設定するようになっている。なお、エンジン１０の温度が低いときとは、例えばエンジン１０の暖機時であり、エンジン１０の温度が高いときとは、例えばエンジン１０の暖機後の運転中である。
【００４６】
具体的には、ＥＣＣ１００は、図３にグラフで示すような噴き分け噴射量の設定マップＭ３を内蔵しており、エンジン１０の冷却水温度あるいは吸気ポート１１ａの内壁温度が所定温度以下である状態であって、予め設定された各気筒１１ｃ内にタンブル（気筒内渦流）が生じ易い状態または／および吸気弁１３の遅閉じにより気筒１１ｃ内の圧縮端温度が低下してしまう状態であるときに、排気ガス中の粒子状物質の増加および潤滑・冷却用のオイルの希釈といった問題の発生を回避すべく、噴き分け噴射量の設定マップＭ３を用いて、エンジン１０の運転状態に応じた要求噴射量のうち第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間中にポート噴射し切れない未噴射残量の少なくとも一部を、吸気弁１３の開弁時期から始まる吸気同期噴射期間中に実行される噴き分け噴射量として設定するようになっている。
【００４７】
この噴き分け噴射量の設定マップＭ３は、エンジン１０の温度を代表する冷却水温度（水温センサ７１の検出温度）に応じ、いわゆるポートウェットを吸収できる限界のポート噴射量（それ以上にポート噴射量を増加すると吸気ポート１１ａ内での燃料の壁面付着および液化が急に進行する状態となるポート噴射量；以下、ポート噴射限界量という）が変化するのに対して、そのポート噴射限界量とそれを上回る要求噴射量との差分を、吸気非同期のポート噴射とは別の燃料噴射、例えば吸気同期のポート噴射に噴き分けるべき未噴射残量（噴き分け噴射量）として設定するもので、ポート噴射限界量が少量となる冷却水温度の低温側ほどその噴き分け噴射量を増加させる設定条件となっている。なお、ここにいう噴き分け噴射量は、図３中に白抜きの双方向矢印で示しており、冷却水温度と他の運転条件に応じた要求噴射量の推移（増減）によっても変化する。また、ポート噴射の噴き分けを実行する場合における吸気非同期噴射期間中の噴射量は、ポート噴射限界量以下の任意の噴射量に設定され得る。
【００４８】
噴き分け噴射量の設定マップＭ３について付言すれば、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間中のポート噴射は、吸気弁１３の開弁までに吸気ポート１１ａ内の空気と燃料が所要の混合状態となるように、ピストン１２が排気上死点に達する時点より一定期間前に実行されるため、冷間始動時等のように吸気ポート１１ａの壁面温度が低いときには、吸気ポート１１ａ内に噴射された燃料の霧化が進み難くなる。しがたって、図３に点線で示すように、ポート噴射限界量は、一般に、冷却水温度が低いほど少量となり、冷却水温度が暖機後の比較的高い温度になるまでは、冷却水温度が低いほどその低下率が大きく、冷却水温度が暖機後の比較的高い温度になった後は、冷却水温度が上昇してもその上昇率は低下するものとなる。しかし、吸気装置内にターボ過給機が設けられる場合等のような特定の条件下では、図３に示すような条件がくずれ得るので、そのような特定の条件下では、図３に示すマップ以外の噴き分け噴射量の設定マップを用いるか、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間中の噴射量と第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間中の噴射量との比率を、予め設定した固定値に保持することができる。
【００４９】
噴き分け噴射量設定手段としてのＥＣＣ１００は、また、図４に示すように、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１の終了時期ｔｐ２を、その非同期噴射の対象気筒１１ｃ中のピストン１２が排気上死点に達する時点（図４中のＴＤＣの位置）に設定する一方で、その吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１の開始時期ｔｐ１をその排気上死点より進角側（図４中のＴＤＣより左側）で変化させて、吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１を可変設定するようになっている。さらに、ＥＣＣ１００は、第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２の開始時期ｔｐ３を、その同期噴射の対象気筒１１ｃにおける吸気弁１３の開弁時期に一致させる一方で、排気上死点より遅角側のその吸気弁１３の開弁時期（ｔｐ３）よりさらに遅角側となるその吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２の終了時期ｔｐ４を変化させて、吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２を可変設定するようになっている。
【００５０】
ここで、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１の開始時期ｔｐ１は、例えば対象気筒１１ｃ中のピストン１２が圧縮上死点（圧縮行程後期から膨張行程初期に移行する際の上死点）に達する時点を基準としてそれよりクランク角度で４００°程度前（Ｂ４００°ＣＡ程度）の時点以降で、かつ、排気上死点（Ｂ３６０°ＣＡ）より前の時点に設定される。また、第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２の終了時期ｔｐ４は、例えば対象気筒１１ｃの吸気弁１３の開弁時期ｔｐ３（例えば、遅開き時に排気上死点からクランク角度２０°程度だけ遅角した時期（Ｂ３４０°ＣＡ程度)）より後で、かつ、対象気筒１１ｃ中のピストン１２が圧縮上死点に達する時点からクランク角度で２９０°程度前（Ｂ２９０°ＣＡ程度）の時点に設定される。この同期噴射期間Ｔａｕｐ２の終了時期ｔｐ４の遅角側の制限は、未燃炭化水素（ＨＣ）の排出量を抑えるものである。
【００５１】
なお、本実施形態においては、噴き分け噴射量設定手段としてのＥＣＣ１００は、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中の燃料噴射量と第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中の燃料噴射量との比率を、図３に示したような噴き分け噴射量の設定マップに基づいて可変設定するが、その燃料噴射量との比率を固定値（例えば、吸気非同期噴射量７に対し吸気同期噴射量を３とする７：３の比率、あるいは吸気非同期噴射量５に対し吸気同期噴射量を５とするような１：１の比率）にしてもよい。
【００５２】
また、第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２が吸気弁１３の遅開きにより短くなり、要求噴射量のうち吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１内で噴射できない未噴射残量の燃料を、吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中に全てポート噴射し切れない場合、その未噴射残量の燃料を、第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中の噴射量である吸気同期のポート噴射量と、エンジン１０の気筒１１ｃ内に燃料を噴射することができる第２インジェクタ５１による噴射量とに分けて設定するようにしてもよい。ただし、冷却水温度が低い冷間時において、ここにいう未噴射残量の一部の第２インジェクタ５１による噴射量以外には、第２インジェクタ５１による燃料噴射はほとんどなく、エンジン１０の冷間時における気筒内噴射は、噴き分け要求時に少量だけ実行されるものである。
【００５３】
ＥＣＣ１００は、また、ポンプ駆動回路４４およびフィードポンプ４５と共に、エンジン１０の温度が予め設定された設定温度より低温であるときには、エンジン１０の温度が設定温度以上に高温であるときよりも第１インジェクタ４１に供給される燃料の供給圧を高圧に変化させるフィード圧可変手段を構成している。
【００５４】
ＥＣＣ１００は、さらに、吸気弁１３の開弁時にエンジン１０に気筒内渦流を発生させる気筒内渦流発生機構６０に対して、エンジン１０の温度が予め設定された温度より低温であるとき、その気筒内渦流発生機構６０による気筒内渦流の発生を制限する渦流制限手段としても機能するようになっており、そのために冷却時か否かの判定閾値となる冷却水温度とその判定処理プログラムを記憶している。
【００５５】
なお、燃料タンク４６と吸気管２２の間には、燃料タンク４６内で発生する蒸発燃料をキャニスタ９１に吸着・保持させて、エンジン１０の吸気時にキャニスタ９１から吸気管２２内に放出させることができる公知の蒸発燃料処理装置９０が介装されている。この蒸発燃料処理装置９０は、キャニスタ９１と吸気管２２の間のパージ通路９２をＥＣＣ１００によりバキュームソレノイド弁９３を介して開度調節し、キャニスタ９１から吸気管２２内に吸引される蒸発燃料のパージ量を調節できるようになっている。
【００５６】
次に、その作用について説明する。
【００５７】
図５は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置においてエンジン１０の運転中に所定時間毎に実行される噴き分け制御プログラムの概略の処理手順を示している。
【００５８】
まず、水温センサ７１で検出される冷却水温度ｔｈｗを含む各種センサ情報と、ＥＣＣ１００によりエンジン１０および車両の運転状態に応じて所定時間毎に算出される要求噴射量とが、噴き分け制御手段としてのＥＣＣ１００に取込まれる。
【００５９】
次いで、エンジン１０の温度を代表する冷却水温度ｔｈｗが予め設定された冷間時か否かの判定閾値温度Ｔ１と比較され、冷却水温度ｔｈｗが判定閾値温度Ｔ１以上であると判定された場合（ステップＳ１２でＮＯ場合）、今回の処理を終了する。
【００６０】
一方、冷却水温度ｔｈｗが判定閾値温度Ｔ１未満であると判定された場合（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）、次いで、吸気側ＶＶＴ１８により吸気弁１３の遅閉じ制御（遅角制御）がなされる運転状態か否かが判別される（ステップＳ１３）。
【００６１】
本実施形態では、気筒内渦流発生機構６０がタンブル気流を生じ易い特定形状の吸気ポート１１ａを有しており、吸気側ＶＶＴ１８による吸気弁１３の遅閉じ制御がなされるときには、吸気弁１３が遅開きされることで吸気弁１３の開弁時に気筒１１ｃ内に流入する吸気の流速が増し、強いタンブル気流が生じ得る。また、吸気弁１３の遅閉じによって気筒１１ｃ内の圧縮端温度も低下し、気筒１１ｃの内壁温度が低くなり得る。したがって、ポート噴射される燃料が霧化し難く噴射量の増量補正等も実行されるエンジン１０の冷間時に吸気側ＶＶＴ１８による吸気弁１３の遅閉じ制御がなされると、特に排気ガス中の粒子状物質の増加や潤滑・冷却用のオイルの希釈という問題が生じ易くなる。
【００６２】
そこで、このような問題が生じ易い状態であるか否かを上述の２つの判別ステップにより判別して、排気ガス中の粒子状物質の増加や潤滑・冷却用のオイルの希釈が懸念される運転状態であると判別されると（ステップＳ１３でＹＥＳの場合）、以下の処理を実行する。
【００６３】
まず、ポンプ駆動回路４４を介してフィードポンプ４５の回転速度を増加させるか、プレッシャレギュレータ４８の調圧レベルを高圧側に切り替えるかによって、低圧デリバリーパイプ４３へのフィード燃料圧力を高圧化し、第１インジェクタ４１によるポート噴射の燃料圧力（ポート噴射燃圧）を高圧化する（ステップＳ１４）。なお、気筒内渦流発生機構６０がＴＣＶ等を有する場合には、ポート噴射燃圧の高圧化ステップと併せて、気筒内渦流発生機構６０により気筒内渦流の発生を抑えるような処理をさらに実行するのが好ましい。
【００６４】
次いで、エンジン１０の運転状態に応じた要求噴射量と、冷却水温度に応じたポート噴射限界量等に基づいて、ポート噴射の噴き分けが必要であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００６５】
いま、要求噴射量が比較的少なく、ポート噴射の噴き分けが必要でないと判定されたとすると（ステップＳ１５でＮＯの場合）、次いで、吸気非同期噴射期間の開始時期および吸気非同期噴射期間が決定される（ステップＳ１７）。
【００６６】
一方、要求噴射量が比較的多く、ポート噴射の噴き分けが必要であると判定された場合（ステップＳ１５でＹＥＳの場合）には、次いで、噴き分け噴射量の設定マップＭ３を用いて、エンジン１０の運転状態に応じた要求噴射量のうち吸気非同期のポート噴射量と吸気同期のポート噴射量との比率が決定され（ステップＳ１６）、次いで、その吸気非同期噴射期間の開始時期および吸気非同期噴射期間の終了時期がそれぞれ決定される（ステップＳ１８）。
【００６７】
ＥＣＣ１００は、このようにして設定された吸気非同期噴射期間の開始時期および吸気非同期噴射期間の終了時期に応じて、各気筒１１ｃの第１インジェクタ４１の噴射期間中に燃料噴射を実行できるように、その電磁駆動部またはピエゾ素子（図示せず）に通電し、各気筒１１ｃの第１インジェクタ４１からのポート噴射を吸気非同期噴射期間および吸気非同期噴射期間中に実行させる。
【００６８】
上述のような噴き分け制御を実行する本実施形態では、ポート噴射弁である第１インジェクタ４１による吸気管２２内（吸気通路内）への燃料噴射を、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とに噴き分け制御することで、吸気管２２内に噴射された燃料が吸気管２２の内壁面に付着して液化しないように吸気非同期の燃料噴射量を減量できることになり、吸気弁１３が遅角制御されても、吸気管２２内に噴射された燃料が吸気弁１３の周りに付着し難くなり、壁面付着した燃料が液滴化して気筒１１ｃ内に入るような現象が有効に抑制されることになる。したがって、気筒１１ｃ内に入った液状の燃料により排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったり気筒１１ｃの内壁面のオイルが希釈されたりすることが防止されることになり、高タンブル気流等の気筒内渦流を生じさせるとともに吸気弁１３を遅角制御するエンジン１０において、その排気ガス中の粒子状物質の低減と潤滑・冷却用オイルの希釈防止とを図ることができる。
【００６９】
また、噴き分け噴射量設定手段としてのＥＣＣ１００が、ポート噴射弁である第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間中の噴射量を、エンジン１０の温度が高いときには多量に、エンジン１０の温度が低いときには少量に、それぞれ設定するので、エンジン１０の温度が高く燃料が蒸発し易いか、逆にエンジン１０の温度が低く燃料が蒸発し難いかによって、吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中の燃料噴射量が増・減調節されることになり、吸気管２２内に噴射された燃料が吸気弁１３の周り等の壁面に付着し難くなる。
【００７０】
さらに、フィード圧可変手段としてのＥＣＣ１００およびポンプ駆動回路４４が、エンジン１０の温度が予め設定された設定温度より低温であるとき、その温度が設定温度以上に高温であるときよりも、第１インジェクタ４１に供給される燃料の供給圧、すなわちフィード燃料圧力を高圧に変化させるようにしているので、吸気非同期噴射期間中の燃料噴射量が減量されることに加えて燃料噴射圧力が高めることになり、燃料の霧化が助長されることになる。
【００７１】
また、噴き分け噴射量設定手段としてのＥＣＣ１００は、吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１をエンジン１０の排気上死点より進角側で非同期噴射開始時期を変化させて可変設定するとともに、吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２を排気上死点より遅角側で同期噴射終了時期を変化させて可変設定するので、吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中にポート噴射される燃料のすべてについて所要の霧化時間が確保されることになる。
【００７２】
加えて、本実施形態では、渦流制限手段としてのＥＣＣ１００によって、吸気弁１３の開弁時にエンジン１０に気筒内渦流を発生させる気筒内渦流発生機構６０と、エンジン１０の冷却水温度が予め設定された温度より低温であるとき、気筒内渦流発生機構６０による気筒内渦流の発生が制限されるので、タンブル気流等の気筒内渦流の生成によって燃焼改善を図るとともに、気筒内渦流が好ましくない冷間時には気筒内渦流の生成を中止することができ、吸気弁１３の遅閉じ制御によりポンピングロスの低減を図るとともに、適時の吸気弁１３の遅開き制御によりタンブル気流等の気筒内渦流の作用を高めて燃焼改善を図ることができる。
【００７３】
また、噴き分け噴射量の設定マップＭ３を用いて第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中の噴射量と第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中の噴射量との比率を可変設定するので、きめ細かな噴き分け噴射量の設定が可能になる。勿論、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中の噴射量と第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中の噴射量との比率を固定値に保持するようにして、噴き分け噴射量の設定を容易にすることもできる。
【００７４】
このように、本実施形態の内燃機関の制御装置によれば、第１インジェクタ４１による吸気通路内への燃料噴射を、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とに噴き分ける制御を実行して、吸気通路内に噴射された燃料が壁面に付着し液化しない程度に吸気非同期噴射の燃料量を制限し、吸気弁が遅角制御されても吸気通路内に噴射された燃料が吸気弁１３の周りに付着し難く、燃料が液滴化して気筒１１ｃ内に一気に入るような現象が有効に抑制されるようにしているので、気筒１１ｃ内に入った液状の燃料により排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったり気筒１１ｃの内壁面のオイルが希釈されたりすることを防止することができる。その結果、高タンブル気流等の気筒内渦流を生じさせるとともに吸気弁１３を遅角制御する内燃機関において、排気ガス中の粒子状物質の低減および潤滑・冷却用オイルの希釈防止を図り、低燃費および低エミッションを両立させることのできる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【００７５】
（第２実施形態）
図６および図７は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図である。
【００７６】
なお、本実施形態は、上述の第１実施形態と略同様の全体構成を有しており、制御手段であるＥＣＣ１００の制御プログラムの一部が第１実施形態と相違するものである。したがって、ここでは、第１実施形態と同様の構成については図１〜図５中の対応する構成要素の符号を用い、第１実施形態との相違点について説明する。
【００７７】
図６に示すように、本実施形態における内燃機関の制御装置においては、噴き分け噴射量設定手段としてのＥＣＣ１００が、吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１のポート噴射により噴射し切れない未噴射残量分の燃料噴射量を、第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中の噴射量と、エンジン１０の気筒１１ｃ内に燃料を噴射することができる筒内噴射用の第２インジェクタ５１による噴射期間Ｔａｕｐ３中の噴射量と、に分けて設定するようになっている。なお、この場合、第２インジェクタ５１による筒内噴射の噴射期間Ｔａｕｐ３は、吸気同期または吸気非同期のいずれであってもよいが、第２インジェクタ５１による噴射量は、エンジン１０の冷間運転に悪影響の無い少量の筒内噴射量の範囲内に設定される。
【００７８】
また、噴き分け噴射量設定手段としてのＥＣＣ１００は、エンジン１０に過給機（例えば、ターボ過給機）が装備される場合において、その過給機の過給圧が予め設定された閾値過給圧より低いときに、噴き分け制御を実行するようになっている。
【００７９】
また、特定の高壁温状態下で、図３に示すマップ以外の噴き分け噴射量の設定マップを用いることができるように、予めの試験により、特定の高壁温状態下での冷却水温度と吸気ポート１１ａの内壁温度の関係を明らかにし、エンジン１０の冷却水温度に応じポート噴射限界量が変化するのに対し、そのポート噴射限界量とそれを上回る要求噴射量との差分について、吸気非同期のポート噴射とは別の燃料噴射、例えば吸気同期のポート噴射に分けるべき未噴射残量（噴き分け噴射量）として設定することのできる他のマップを準備する。この場合、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間中の噴射量と第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間中の噴射量との比率を、予め設定した固定値に保持するようにしてもよい。
【００８０】
なお、ここにいう特定の高壁温状態とは、吸気装置２０内にターボ過給機が設けられる場合、その過給圧が所定の過給圧よりも高い高過給圧運転時に、エンジン１０の冷却水温度が比較的低温であっても吸気ポート１１ａの内壁温度が比較的高くなる状態が発生することがあるが、そのような状態をいう。勿論、エンジン１０の他の装備によって冷却水温度と吸気ポート１１ａの内壁温度の関係が通常とは相違し、かつ、吸気ポート１１ａの内壁温度が比較的高くなるような運転状態が生じる場合において、その運転状態を特定の高壁温状態としてもよい。
【００８１】
本実施形態での噴き分け制御においては、図７に示すように、第１実施形態と同様なステップＳ１１〜Ｓ１８の処理を実行することに加えて、ステップＳ２１〜Ｓ２４の処理をさらに実行する。
【００８２】
すなわち、ステップＳ１５で、要求噴射量が比較的多く、ポート噴射の噴き分けが必要であると判定された場合（ステップＳ１５でＹＥＳの場合）に、次いで、特定の高壁温状態か否かが判別される（ステップＳ２１）。
【００８３】
そして、特定の高壁温状態であると判別された場合（ステップＳ２１でＹＥＳの場合）、噴き分け噴射量の設定マップＭ３とは異なる他の噴き分け噴射量の設定マップを用い、エンジン１０の運転状態に応じた要求噴射量のうち吸気非同期のポート噴射量と吸気同期のポート噴射量との比率が、特定の高壁温状態に応じて決定される（ステップＳ２２）。なお、このとき、併せて、ポンプ駆動回路４４を介してフィードポンプ４５の回転速度を低下させるか、プレッシャレギュレータ４８の調圧レベルを低圧側に切り替えるかによって、低圧デリバリーパイプ４３へのフィード燃料圧力を通常圧力に戻し、第１インジェクタ４１によるポート噴射の燃料圧力（ポート噴射燃圧）を低圧化してもよい。
【００８４】
次いで、前ステップで得られた比率とエンジン１０の運転状態に応じた要求噴射量とに基づいて、吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１のポート噴射により噴射し切れない未噴射残量分の燃料噴射量が生じるか否かが判別される（ステップＳ２３）。
【００８５】
吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１のポート噴射により噴射し切れない未噴射残量分の燃料噴射量が生じると判別された場合（ステップＳ２３で不足判定の場合）、第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中の噴射量と、エンジン１０の気筒１１ｃ内に燃料を噴射することができる筒内噴射用の第２インジェクタ５１による噴射期間Ｔａｕｐ３中の噴射量とに分けて、それぞれの噴射量が設定される（ステップＳ２４、Ｓ１８）。
【００８６】
そして、ＥＣＣ１００は、設定された吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１の開始時期ｔｐ１および吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２の終了時期ｔｐ４、並びに筒内噴射の実施期間Ｔａｕｐ３に応じて、各気筒１１ｃの第１インジェクタ４１および第２インジェクタ５１により噴射期間Ｔａｕｐ１〜３中においてそれぞれ燃料噴射を実行できるように、その電磁駆動部またはピエゾ素子（図示せず）に通電し、各気筒１１ｃの第１インジェクタ４１からのポート噴射および第２インジェクタ５１からの気筒内噴射を実行させる。
【００８７】
本実施形態においても、ポート噴射弁である第１インジェクタ４１による吸気管２２内（吸気通路内）への燃料噴射を、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とに噴き分け制御することで、吸気管２２内に噴射された燃料が吸気管２２の内壁面に付着して液化しないように吸気非同期の燃料噴射量を減量できることになり、吸気弁１３が遅角制御されても、吸気管２２内に噴射された燃料が吸気弁１３の周りに付着し難くなり、壁面付着した燃料が液滴化して気筒１１ｃ内に入るような現象が有効に抑制されることになる。したがって、気筒１１ｃ内に入った液状の燃料により排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったり気筒１１ｃの内壁面のオイルが希釈されたりすることが防止されることになり、高タンブル気流等の気筒内渦流を生じさせるとともに吸気弁１３を遅角制御するエンジン１０において、その排気ガス中の粒子状物質の低減と潤滑・冷却用オイルの希釈防止とを図ることができる。
【００８８】
また、本実施形態では、ポート噴射が好ましい運転状態であって未噴射残量が多くなる場合に、ポート噴射弁による燃料噴射を主に実行しながら、燃料付着が懸念される運転状態では筒内噴射用の第２インジェクタ５１を活用して、所要の燃料噴射量を確保することができる。
【００８９】
さらに、本実施形態では、過給機の過給圧が予め設定された閾値過給圧より低いときに噴き分け制御を実行するので、例えば、過給機の過給圧が高くなってエンジン１０の温度を示す冷却水温度と吸気ポート１１ａもしくは気筒１１ｃの内壁面温度との関係が通常範囲内から外れてしまうようなときには、吸気非同期噴射量と吸気同期噴射量との比率を通常とは変更するようにマップを切り替えたり、吸気非同期噴射および吸気同期噴射への噴き分けを一時中止したりすることができる。
【００９０】
なお、上述の各実施形態では、エンジン１０の温度を冷却水温度で代表させたが、吸気ポート１１ａや気筒１１ｃの内壁温度等のような他の温度検出情報としてもよいし、さらに、直接温度で噴き分け制御の要否を判定するのでなく、暖機運転中か暖機運転後の運転中かといった判別処理を行うものであってもよい。また、気筒内渦流発生機構６０は、タンブル気流を発生させ易い傾斜に設定された特定形状の吸気ポート１１ａおよび吸気弁１３を有するものであり、閉弁時に吸気ポート１１ａを絞って吸気流速を高めつつ気筒内渦流を発生させる吸気流制御弁でもよいとしたが、気筒内渦流を生じさせるための公知の任意の手段であってよいことはいうまでもない。さらに、ポート噴射の噴き分けを前後２回に分けるものとしたが、３回以上にすることも考えられる。ただし、例えば必要な噴射時間を確保しつつ吸気同期噴射を複数回に分けることは、第１インジェクタ４１に高度な応答性が要求されることになる。また、特定の高壁温状態は、ターボ過給機を装備する場合に限らず、装備する機器の組合せによって冷却水温度との相関性がくずれて高壁温となる状態があれば、そのような状態であってもよい。
【００９１】
以上説明したように、本発明は、ポート噴射弁による吸気通路内への燃料噴射を、吸気非同期噴射と吸気同期噴射に噴き分ける制御を実行し、吸気通路内に噴射された燃料が壁面に付着し液化しない程度に吸気非同期噴射の燃料量を制限して、吸気弁が遅角制御されても吸気通路内に噴射された燃料が吸気弁周りに付着し難く、燃料が液滴化して気筒内に一気に入るような現象が有効に抑制されるようにしているので、気筒内に入った液状の燃料により排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったり気筒内壁面のオイルが希釈されたりすることを防止することができ、その結果、高タンブル気流等の気筒内渦流を生じさせるとともに吸気弁を遅角制御する内燃機関において、排気ガス中の粒子状物質の低減および潤滑・冷却用オイルの希釈防止を図り、低燃費および低エミッションを両立させることのできる内燃機関の制御装置を提供することができるという効果を奏するものであり、ポート噴射用の燃料噴射弁を有する内燃機関において吸気弁を排気上死点以降に開弁させる遅角制御を実行するとともに気筒内渦流を生じさせる内燃機関の制御装置全般に有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１０ エンジン（内燃機関）
１１ａ 吸気ポート（吸気通路）
１１ｂ 排気ポート
１１ｃ 気筒
１３ 吸気弁
１８ 吸気側ＶＶＴ（吸気側可変バルブタイミング機構）
２２ 吸気管（吸気通路）
３１Ａ，３１Ｂ 排気マニホールド
４１ 第１インジェクタ（ポート噴射弁、低圧燃料噴射弁）
４３ 低圧デリバリーパイプ
４４ ポンプ駆動回路（フィード圧可変手段）
４５ フィードポンプ（低圧燃料ポンプ、フィード圧可変手段）
５０ インジェクタドライバ回路
５１ 第２インジェクタ（筒内噴射弁、高圧燃料噴射弁）
５３ 高圧デリバリーパイプ
５５ 高圧燃料ポンプ
６０ 気筒内渦流発生機構
７１ 水温センサ
７４ 高圧燃圧センサ
７５ クランク角センサ（回転数センサ）
８１ 吸気側ＶＶＴ用オイルコントロールバルブ（吸気側ＶＶＴ用ＯＣＶ）
８２ 排気側ＶＶＴ用オイルコントロールバルブ（排気側ＶＶＴ用ＯＣＶ）
１００ ＥＣＣ（エンジンコントロールコンピュータ、噴き分け制御手段、噴き分け噴射量設定手段、フィード圧可変手段、渦流制限手段）
Ｍ３ 噴き分け噴射量設定用のマップ
Ｔａｕｐ１ 吸気非同期噴射期間
Ｔａｕｐ２ 吸気同期噴射期間
Ｔａｕｐ３ 噴射期間（筒内噴射の実施期間）
ｔｐ１ 開始時期
ｔｐ２ 終了時期
ｔｐ３ 開始時期（吸気弁の開弁時期）
ｔｐ４ 終了時期
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特にポート噴射用の燃料噴射弁を有する内燃機関において吸気弁を遅角制御するとともに気筒内渦流を生じさせる場合に好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両用の内燃機関においては、高度な低燃費要求に対して、吸気弁の遅閉じ制御（閉弁タイミングを遅角させる遅角制御）によりポンピングロスを低減するとともに、ピストンの排気上死点通過後に吸気弁を開弁させる遅開き制御（開弁タイミングを遅角させる遅角制御）を実行することにより、タンブル気流等の気筒内渦流発生手段（吸気流制御弁、吸気ポートの特定の傾きや形状、バルブリフト量の制御等）の作用を高めて燃焼改善を図るような制御を実行するものがある。
【０００３】
吸気弁の遅角制御や気筒内渦流の制御を実行する従来の内燃機関の制御装置としては、例えばバルブリフト可変（２段切替え）機構を備えたポート噴射式のエンジンにおいて、吸気弁の開弁時期を排気上死点より遅角させるとともに吸気弁のバルブリフト量を小さくして吸気の流速を高めるようにし、さらに、燃料が蒸発し難い燃料であるときに、要求噴射量のうちポート噴射弁から吸気非同期噴射される燃料割合を減少させることで吸気ポート内壁面への燃料の付着量を抑えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、タンブル制御弁の開閉切替えのための閾値を、内燃機関の暖機中には相対的に低負荷・低回転側に、内燃機関の暖機後には相対的に高負荷・高回転側にそれぞれ設定することで、暖機中には、タンブル制御弁の開弁領域（タンブルが抑えられる運転領域）を拡大するようにし、タンブル制御弁の開閉による出力変動の抑制を図ったものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、エンジン回転数および負荷に応じて成層燃焼と均一燃焼とのうち任意の燃焼方式を選択するとともに、成層燃焼を実行する低中負荷運転領域ではタンブル制御弁を開いてタンブル気流の生成を中止し、プラグ周辺の点火し易い濃混合気がタンブル気流により拡散されてしまうのを防止するようにしたものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３３２９３６号公報
【特許文献２】特開平０８−１６５９２９号公報
【特許文献３】特開平０７−２９３３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、吸気弁の開弁時期を遅角させるとともにそのバルブリフトを小さくするようにした従来の内燃機関の制御装置にあっては、吸気ポートや気筒内の壁面温度が低い内燃機関の冷間時に、吸気弁の開弁中に吸気弁周りに付着し液滴化した燃料が吸気弁の開弁時に吸気流と共に一気に気筒内に入ることがあり、気筒内に入った燃料が燃焼し切れずに排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったり気筒内壁面のオイルが希釈されてしまったりするという問題の発生が懸念される。
【０００８】
すなわち、吸気弁の開弁までに吸気ポート内の空気と燃料が所要の混合状態となるようにポート噴射が実行される場合、冷間始動時等のように吸気ポート壁面温度が低いときには、吸気ポート内に噴射された燃料の霧化が進行し難いため、吸気弁が遅角制御される場合には、吸気ポートから吸気行程の気筒内に十分に霧化されない燃料の液滴が流入してしまう。また、吸気弁が遅角制御される場合、気筒内の圧縮端温度も低くなり、ボアの壁面に付着した液状燃料を蒸発させ難くなるが、その状態で強い気筒内渦流にのった燃料が例えばその排気口側のシリンダボアの壁面まで飛ばされてそこに付着し、ボア壁面上のオイルが希釈されたり、さらに不燃物となって排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったりする可能性がある。
【０００９】
特に、冷間時に燃料噴射量が増量補正されたり、吸気ポートが高タンブル気流を生じ得るような傾斜姿勢を有しているような場合、液滴状の燃料が気筒内壁面に付着し易く、かつ、蒸発し難いために、排気ガス中の粒子状物質（粒子状物質の質量（ＰＭ）や粒子個数濃度（ＰＮ））の増加と潤滑・冷却用のオイルの希釈という問題が生じる可能性が高くなっていた。
【００１０】
また、暖機中や低中負荷時にタンブル気流を抑えるようにした従来の内燃機関の制御装置にあっても、吸気弁の開弁時期を遅角させることから、吸気弁の開弁に先立って吸気ポート内に噴射される燃料量が多くなると、その燃料が吸気ポートの内壁面に付着して液滴化し易くなり、上述と同様な問題が生じ得るものとなっていた。
【００１１】
そこで、本発明は、高タンブル気流等の気筒内渦流を生じさせるとともに吸気弁を遅角制御する内燃機関において、排気ガス中の粒子状物質の低減および潤滑・冷却用オイルの希釈防止を図り、低燃費および低エミッションを両立させることのできる内燃機関の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記課題の解決のため、（１）内燃機関の吸気弁を排気上死点以降に設定された開弁期間中に開弁させる遅角制御を実行するとともに、前記吸気弁の開弁期間外に前記内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する吸気非同期噴射と前記吸気弁の開弁期間中に前記吸気通路内に燃料を噴射する吸気同期噴射とを実行可能なポート噴射弁に対して、要求燃料量のうち前記吸気非同期噴射による燃料量の割合を変化させるよう噴射条件を制御する内燃機関の制御装置であって、前記ポート噴射弁の前記非同期噴射を前記吸気弁の開弁時期より前記排気上死点側で終了する吸気非同期噴射期間中に実行させるとともに、前記要求噴射量のうち前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量を超える未噴射残量の燃料噴射を前記吸気弁の開弁時期から始まる吸気同期噴射期間中に実行させる噴き分け制御手段と、前記吸気非同期噴射期間中の噴射量および前記未噴射残量をそれぞれ前記内燃機関の温度に応じて設定する噴き分け噴射量設定手段と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
この構成により、ポート噴射弁による吸気通路内への燃料噴射を、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とに噴き分け制御することで、吸気通路内に噴射された燃料が吸気通路の内壁面に付着して液化しないように吸気非同期の燃料噴射量を減量できることになり、吸気弁が遅角制御されても、吸気通路内に噴射された燃料が吸気弁の周りに付着し難くなり、壁面付着した燃料が液滴化して気筒内に入るような現象が有効に抑制されることになる。したがって、気筒内に入った液状の燃料により排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったり気筒内壁面のオイルが希釈されたりすることが防止されることになり、高タンブル気流等の気筒内渦流を生じさせるとともに吸気弁を遅角制御する内燃機関において、排気ガス中の粒子状物質の低減と潤滑・冷却用オイルの希釈防止とを図ることができる。なお、ここにいう内燃機関の温度は、例えば内燃機関の冷却水温度で把握できるが、吸気ポートや気筒内の壁温度に応じて変化する他の温度検出情報でもよいのは勿論である。
【００１４】
本発明に係る内燃機関の制御装置においては、（２）前記噴き分け噴射量設定手段は、前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量を、前記内燃機関の温度が高いときには多量に、前記内燃機関の温度が低いときには少量に、それぞれ設定することが望ましい。これにより、内燃機関の温度が高く燃料が蒸発し易いか、内燃機関の温度が低く燃料が蒸発し難いかによって、吸気非同期噴射期間中の燃料噴射量が増・減調節されることになり、吸気通路内に噴射された燃料が吸気弁の周り等の壁面に付着し難くなる。
【００１５】
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、好ましくは、（３）前記内燃機関の温度が予め設定された設定温度より低温であるとき、該温度が前記設定温度以上に高温であるときよりも、前記ポート噴射弁に供給される燃料の供給圧を高圧に変化させるフィード圧可変手段をさらに備えるものである。この場合、吸気非同期噴射期間中の燃料噴射量が減量されることに加えて燃料噴射圧力が高めることになり、燃料貫通力の上昇によって燃料の霧化が助長されることになる。
【００１６】
本発明に係る内燃機関の制御装置においては、（４）前記噴き分け噴射量設定手段は、前記吸気非同期噴射期間を、前記内燃機関の排気上死点より進角側で非同期噴射開始時期を変化させて可変設定するとともに、前記吸気同期噴射期間を、前記排気上死点より遅角側で同期噴射終了時期を変化させて可変設定することが好ましい。これにより、吸気非同期噴射期間中にポート噴射される燃料のすべてについて所要の霧化時間が確保されることになる。なお、この場合、前記吸気非同期噴射期間の終了時期は、前記内燃機関（ピストン）が前記排気上死点となるタイミングであるのが好ましい。
【００１７】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、より好ましくは、（５）前記吸気弁の開弁時に前記内燃機関に気筒内渦流を発生させる気筒内渦流発生機構と、前記内燃機関の温度が予め設定された温度より低温であるとき、前記気筒内渦流発生機構による前記気筒内渦流の発生を制限する渦流制限手段と、をさらに備えたものである。この構成により、タンブル気流等の気筒内渦流の生成によって燃焼改善を図るとともに、気筒内渦流が好ましくない冷間時には気筒内渦流の生成を制限することができ、吸気弁の遅閉じによりポンピングロスの低減を図るとともに、適時の吸気弁の遅開き制御によりタンブル気流等の気筒内渦流の作用を高めて燃焼改善を図ることができる。なお、ここにいう気筒内渦流発生機構は、タンブル制御弁等の吸気流制御弁であってもよいし、タンブル気流等の気筒内渦流の生成に有効な吸気通路形状や遅開吸気弁、バルブタイミングの可変機構等であってもよい。また、冷間時とは、内燃機関の温度、例えば冷却水温度が所定値以下であるときであり、内燃機関の始動時でも運転時でもよい。
【００１８】
本発明に係る内燃機関の制御装置においては、（６）前記噴き分け噴射量設定手段は、前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量と前記ポート噴射弁による前記吸気同期噴射期間中の噴射量との比率を固定値に保持するものであってもよい。この場合、噴き分け噴射量の設定が容易になる。
【００１９】
また、（７）前記噴き分け噴射量設定手段は、前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量と前記ポート噴射弁による前記吸気同期噴射期間中の噴射量との比率を可変設定するものであってもよい。この場合、きめ細かな噴き分け噴射量の設定が可能になる。なお、内燃機関の温度が高くなるほどポート噴射限界量が増加する一方、必要な燃料噴射量は、内燃機関の温度が低くなるほど燃料が蒸発し難くなるため、要求噴射量は内燃機関の温度が低温になるほど増加する。したがって、両者の差分として同期噴射することが要求される噴き分け噴射量は、内燃機関の温度が高くなるほど減少する。
【００２０】
本発明に係る内燃機関の制御装置においては、（８）前記噴き分け噴射量設定手段は、前記未噴射残量分の燃料噴射量を、前記ポート噴射弁による前記吸気同期噴射期間中の噴射量と、前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射することができる筒内噴射弁による噴射量とに分けて設定するものであってもよい。この場合、ポート噴射が好ましい運転状態であって未噴射残量が多くなる場合に、ポート噴射弁による燃料噴射を主にしながら、燃料付着が懸念される運転状態では筒内噴射弁を活用して、所要の燃料噴射量を担保できる。なお、この場合の筒内噴射弁による噴射量は、内燃機関の冷間運転に悪影響の無い少量の筒内噴射量の範囲内に設定される。
【００２１】
本発明に係る内燃機関の制御装置においては、（９）前記噴き分け噴射量設定手段は、前記内燃機関に装備される過給機の過給圧が予め設定された閾値過給圧より低いときに作動するものであってもよい。このようにすると、例えば過給機の過給圧が高くなって内燃機関の圧縮端温度が上昇し、冷却水温度と気筒内壁面温度との関係が通常範囲内から外れてしまうようなときには、吸気非同期噴射量と吸気同期噴射量との比率を変更したり、吸気非同期噴射および吸気同期噴射への噴き分けを一時中止したりすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ポート噴射弁による吸気通路内への燃料噴射を、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とに噴き分ける制御を実行して、吸気通路内に噴射された燃料が壁面に付着し液化しない程度に吸気非同期噴射の燃料量を制限し、吸気弁が遅角制御されても吸気通路内に噴射された燃料が吸気弁周りに付着し難く、燃料が液滴化して気筒内に一気に入るような現象が有効に抑制されるようにしているので、気筒内に入った液状の燃料により排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったり気筒内壁面のオイルが希釈されたりすることを防止することができる。その結果、高タンブル気流等の気筒内渦流を生じさせるとともに吸気弁を遅角制御する内燃機関において、排気ガス中の粒子状物質の低減および潤滑・冷却用オイルの希釈防止を図り、低燃費および低エミッションを両立させることのできる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関とその制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置においてエンジンの冷却水温度に応じた噴き分け噴射量を設定するためのマップを示すグラフで、縦軸が燃料噴射量を、横軸が冷却水温度を示している。
【図４】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置においてポート噴射の噴き分けが要求される場合の吸気非同期噴射および吸気同期噴射のタイミングの説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置における概略制御手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置においてポート噴射の噴き分けが要求される場合の吸気非同期噴射および吸気同期噴射のタイミングの説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置における概略制御手順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】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１〜図５は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関とその制御装置を示している。
【００２６】
なお、本実施形態の内燃機関は、自動車（車両）に搭載されるもので、燃費や出力の向上、排気浄化性能等に対する高度な要求に応え得るよう、ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁とを併用するデュアル噴射方式で、かつ、吸気用および排気用の可変バルブタイミング機構（Variable Valve Timing；以下、ＶＶＴという）を装備したデュアルＶＶＴ方式としたものである。
【００２７】
まず、その構成について説明する。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の内燃機関は、火花点火式のＶ型６気筒（多気筒）の内燃機関であるエンジン１０に装備されている。
【００２９】
このエンジン１０は、詳細を図示しないが、左右一対のバンク１１の各気筒１１ｃにピストン１２が収納され、燃焼室１１ｄが画成されるとともに、吸気弁１３および排気弁１４が装着されたものである。また、燃焼室１１ｄ内に露出する点火プラグ１５ａおよびこれを点火させる点火コイル（図示せず）を有するダイレクトイグニッション方式の点火装置１５が装備されている。さらに、左右一対のバンク１１内の複数のピストン１２は、それぞれコンロッド１６を介してクランク軸１７（詳細図示せず）に連結されており、左右一対のバンク１１の各気筒１１ｃの周りにはウォータージャケット１１ｗが形成されている。
【００３０】
このエンジン１０においては、複数の気筒１１ｃの吸気弁１３および排気弁１４のバルブタイミングが、公知の吸気側ＶＶＴ１８および排気側ＶＶＴ１９によって、それぞれエンジン１０の運転状態に応じた吸気タイミングおよび排気タイミングに可変制御されるようになっており、吸気側ＶＶＴ１８は、後述する制御手段としてのＥＣＣ（エンジンコントロールコンピュータ）１００からの制御信号に基づき、エンジン１０の運転状態に応じて、各気筒１１ｃの吸気弁１３をその気筒１１ｃ内のピストン１２の排気上死点（排気行程後期から吸気行程初期に移行する際の上死点）以降に設定された開弁期間中に開弁させる遅開き制御（遅角制御）と、各気筒１１ｃの吸気弁１３をその気筒１１ｃ内のピストン１２の排気上死点前から開弁させる通常制御とを実行できるようになっている。排気側ＶＶＴ１９は、後述するＥＣＣ１００からの制御信号に基づき、例えば冷間時には排気上死点位置で排気弁１４を閉弁させ、通常運転時には排気弁１４の閉弁タイミングを排気上死点位置より遅角側に設定するようになっている。
【００３１】
詳細を図示しないが、一対のバンク１１の互いに近接する一方の壁面側には、複数の吸気ポート１１ａが、一対のバンク１１の互いに離間する他方の壁面側には、複数の排気ポート１１ｂがそれぞれ形成されており、一方の壁面側となる一対のバンク１１の上端部の間には、一対のバンク１１の複数の吸気ポート１１ａに吸入空気を分配可能な吸気マニホールド２５が設けられており、一対のバンク１１の他方の壁面側には、複数の排気ポート１１ｂから排出される排気ガスを集合させる排気マニホールド３１Ａ，３１Ｂが装着されている。
【００３２】
吸気マニホールド２５は、エアクリーナ２１、吸気管２２、電子制御式のスロットル弁２３およびサージタンク２４等と共に公知の吸気装置２０を構成しており、排気マニホールド３１Ａ，３１Ｂは、３元触媒等の排気浄化用の第１の触媒コンバータ３２Ａ，３２Ｂ、中間の排気管３３Ａ，３３Ｂ、これら排気管３３Ａ，３３Ｂを通過した排気ガスからの排気ガスを集合させる下流側の排気管３４、この下流側の排気管３４と排気管３３Ａ，３３Ｂの間に設けられた第２の触媒コンバータ３５Ａ，３５Ｂ、および、この下流側の排気管３４の途中に装着された図示しない排気マフラと共に、公知の排気装置３０を構成している。
【００３３】
また、複数の吸気ポート１１ａには、複数の気筒１１ｃに対応するポート噴射用の複数の第１インジェクタ４１（ポート噴射弁、低圧燃料噴射弁）が設けられており、これら複数の第１インジェクタ４１は、一対の低圧デリバリーパイプ４３を介して燃料供給用のフィードポンプ４５に接続されている。また、フィードポンプ４５は、詳細を図示しないが、燃料タンク４６内の燃料、例えばガソリンを汲み上げて第１の燃料圧力レベルで吐出し、吐出チェック弁４２ａ、燃料フィルタ４２ｂおよび燃料通路４７を通して一対の低圧デリバリーパイプ４３のそれぞれに給送するようになっている。このフィードポンプ４５は、後述するＥＣＣ１００からのポンプ制御信号に基づきポンプ駆動回路４４を介してＯＮ／ＯＦＦ駆動および回転速度制御されるようになっており、例えばモータ駆動されるそのポンプロータの回転速度を変化させることで吐出流量およびフィード燃料圧力を変化させることができる低圧側の吐出圧可変の燃料ポンプである。なお、このフィードポンプ４５を可変ポンプとするのでなく、燃料通路４７に接続する可変のプレッシャレギュレータ４８の背圧等を電磁弁４９（図１中ではフィードポンプ４５の吐出ポートおよび可変のプレッシャレギュレータ４８の余剰燃料排出ポートに接続する３方弁）によって少なくとも高圧・低圧の２段切替え可能なものにしてフィード圧を制御するようにしてもよい。
【００３４】
一方、エンジン１０の複数の気筒１１ｃには、それぞれの燃焼室１１ｄ内に直接に高圧燃料を噴射する複数の筒内噴射用の第２インジェクタ５１（筒内噴射弁、高圧燃料噴射弁）が設けられており、これら第２インジェクタ５１は、一対の高圧デリバリーパイプ５３および高圧燃料配管５４を介して、一方側のバンク１１の上部に装着されたプランジャ型の高圧燃料ポンプ５５に接続されている。この高圧燃料ポンプ５５は、詳細を図示しないが、フィードポンプ４５から給送される燃料を導入する加圧室と、その加圧室内の燃料をフィード圧レベルである第１の燃料圧力レベルよりも高圧の第２の燃料圧力レベルに加圧可能なプランジャとを有しており、高圧燃料ポンプ５５には、加圧室をフィードポンプ４５側の燃料通路４７に開放する開弁動作および加圧室をフィードポンプ４５側の燃料通路４７から遮断する閉弁動作が可能な電磁スピル弁５６が装着されている。この電磁スピル弁５６は、駆動信号入力時に閉弁して、フィードポンプ４５側の燃料通路４７に接続する高圧燃料ポンプ５５の加圧室の燃料導入口部において高圧の逆流を阻止する逆止弁機能を発揮する一方、駆動信号入力が停止されて開弁するときには、加圧室内の高圧燃料を低圧側に漏出させることができるようになっている。したがって、電磁スピル弁５６の閉弁時にプランジャを燃料加圧方向に駆動することで、高圧燃料ポンプ５５から一対の高圧デリバリーパイプ５３側に第２の燃料圧力レベルに加圧した高圧の燃料を吐出でき、電磁スピル弁５６の閉弁時間を制御することで、高圧燃料ポンプ５５の吐出流量を制御できるようになっている。
【００３５】
上述した第１インジェクタ４１、第２インジェクタ５１および電磁スピル弁５６は、それぞれインジェクタドライバ回路５０に接続されており、このインジェクタドライバ回路５０を介してＥＣＣ１００により制御されるようになっている。ここで、インジェクタドライバ回路５０は、ＥＣＣ１００からの制御信号（インジェクタ駆動信号、燃料噴射要求信号、高圧燃料噴射量信号等）を入力するとき、その制御信号を高電圧・高電流の駆動信号に変換する信号変換回路を有し、第１インジェクタ４１、第２インジェクタ５１および電磁スピル弁５６のうちＥＣＣ１００からの制御信号に対応する制御対象をそれぞれに駆動制御するようになっている。
【００３６】
吸気装置２０には、吸気温度センサ２６、エアフローメータ２７、スロットル開度センサ２８等のセンサ類が装着されるとともに、レゾネータ２９が装着されている。また、排気装置３０には、第１の触媒コンバータ３２Ａ，３２Ｂより上流側で排気ガス中の空燃比の状態を検出する空燃比センサ３６と、第１の触媒コンバータ３２Ａ，３２Ｂと第２の触媒コンバータ３５Ａ，３５Ｂの間で排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ３７とが装着されている。さらに、エンジン１０には、ウォータージャケット１１ｗを通る冷却水の温度（エンジンの温度）を検出する水温センサ７１と、吸気用および排気用のカム角センサ７２，７３と、高圧燃料ポンプ５５から一対の高圧デリバリーパイプ５３に供給される燃料圧力を検出する高圧燃圧センサ７４と、クランク軸１７の所定回転角度毎の角度位置および回転速度を検出するクランク角センサ（回転数センサ）７５と、ノックコントロールセンサ（符号なし）等が装着されている。そして、これらセンサ群からのセンサ情報がＥＣＣ１００に取り込まれるようになっている。また、ＥＣＣ１００には、インジェクタドライバ回路５０の他に、点火駆動回路や燃料ポンプ駆動回路、吸気側ＶＶＴ１８および排気側ＶＶＴ１９を制御するオイルコントロールバルブ８１，８２（オイルの給排制御により作動するＶＶＴを制御する電磁制御弁；以下および図中においてＯＣＶという）に対する駆動回路等が接続されているが、これらの構成は従来と同様であるので、ここでは詳述しない。
【００３７】
ＥＣＣ１００は、その詳細なハードウェア構成を図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および不揮発性のバックアップメモリを備えており、さらに、Ａ／Ｄ変換器等を含む入力インターフェース回路と、ドライバやリレースイッチを含む出力インターフェース回路と、定電圧回路と、他の車載ＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御ユニット）との通信インターフェース回路とを含んで構成されている。このＥＣＣ１００は、ＲＯＭ内に予め格納された複数の制御プログラムに従って、センサ情報あるいは予め設定されＲＯＭやバックアップメモリに格納されている設定値情報等に基づき、さらには他の車載ＥＣＵと通信を行いながら、例えばエンジン１０の運転状態や加速要求等に応じた燃料噴射量を算出し、ポート噴射用の第１インジェクタ４１および筒内噴射用の第２インジェクタ５１への噴射指令信号や電磁スピル弁５６を駆動するためのインジェクタドライバ回路５０への指令信号等となる制御信号を適時に出力するようになっており、後述するポート噴射の噴き分け制御を行うための複数の機能を発揮できるように複数のマップ等を含んでいる。
【００３８】
図２に示すように、ＥＣＣ１００の入力インターフェース回路には、吸気温度センサ２６、エアフローメータ２７、スロットル開度センサ２８、空燃比センサ３６、酸素センサ３７、水温センサ７１と、吸気用および排気用のカム角センサ７２，７３、高圧燃圧センサ７４、および、クランク角センサ７５に加えて、アクセル開度センサ７６、イグニッションリレースイッチ７７、ＥＣＴセレクトスイッチ７８等が接続され、ＥＣＣ１００の通信ポート１０１には、トランスミッションコントロールコンピュータ（ＴＣＣ）等の他のＥＣＵ１０５が接続されている。また、ＥＣＣ１００の出力インターフェース回路には、エンジン１０の気筒数（例えば、６）に対応する点火装置１５の複数のイグニッションコイル（第１〜第６気筒に）１５ｃと、電子制御式のスロットル弁２３の電子制御スロットルモータ２３ｍと、インジェクタドライバ回路５０と、各一対の吸気側ＶＶＴ用ＯＣＶ８１および排気側ＶＶＴ用ＯＣＶ８２と、ポンプ駆動回路４４とが接続されている。
【００３９】
このＥＣＣ１００は、電磁スピル弁５６による加圧室からの燃料漏出量を調節することで（あるいはさらに高圧燃料ポンプ５５の駆動回転数を調節することで）、高圧燃料ポンプ５５から高圧デリバリーパイプ５３に供給される燃料の圧力をエンジン１０の運転状態および筒内噴射用の第２インジェクタ５１（図２中の筒内噴射用インジェクタ＃１〜６）の噴射特性に応じて最適な燃圧に制御できるようになっている。例えば、ＥＣＣ１００は、所定の信号周期内において電磁スピル弁５６の電磁駆動コイルを励磁状態にするＯＮ時間とその励磁状態を解くＯＦＦ時間とを設定することができ、その信号周期内におけるＯＮ時間の比（０％〜１００％；以下、デューティ比という）を変化させることにより、電磁スピル弁５６による加圧室からの燃料の漏出量を調節することができるようになっている。
【００４０】
また、ＥＣＣ１００は、吸気弁１３の閉弁タイミングを遅角させる遅閉じ制御によりエンジン１０のポンピングロスを低減させ、さらに、ピストン１２の排気上死点通過後に吸気弁１３を開弁させる遅開き制御を実行することで、タンブル気流（気筒内渦流）を発生させ易い傾斜に設定された特定形状の吸気ポート１１ａおよび吸気弁１３を有する気筒内渦流発生機構６０（閉弁時に吸気ポート１１ａを絞って吸気流速を高めつつ気筒内渦流を発生させる吸気流制御弁、例えばタンブル気流を発生させるタンブルコントロールバルブ（以下、ＴＣＶという）でもよい）による気筒内渦流発生作用を高め、エンジン１０における燃焼改善を図るようになっている。さらに、ＥＣＣ１００は、冷間時にいわゆるバルブオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１１ａや燃焼室１１ｄ内に吹き返す量を抑制したり、吸気弁１３の閉弁タイミングをエンジン回転数に応じて遅角させることで、吸入空気の慣性に応じた吸気弁１３の閉弁タイミングとして体積効率を向上させたりできるようになっている。ＥＣＣ１００は、このようなバルブタイミング制御を実行するためのマップＭ１を内蔵している。
【００４１】
加えて、ＥＣＣ１００は、ＲＯＭ内に格納された制御プログラムに従って、エンジン１０の始動時に、例えばポート噴射用の第１インジェクタ４１（図２中のポート噴射用インジェクタ＃１〜６）による燃料噴射を実施させ、高圧燃圧センサ７４により検出される高圧デリバリーパイプ５３内の燃料圧力が所定の圧力値を超えたときに筒内噴射用の第２インジェクタ５１への噴射指令信号の出力を開始するようになっている。
【００４２】
また、ＥＣＣ１００は、エンジン１０の運転領域を、ポート噴射のみを実行するポート噴射運転領域と、ポート噴射および筒内噴射を併用するミックス噴射運転領域と、筒内噴射のみを実行する筒内噴射運転領域とに区画するマップＭ２を内蔵しており、例えばエンジン１０の始動暖機時や低回転高負荷時にはポート噴射かミックス噴射を実行させるようになっている。
【００４３】
さらに、ＥＣＣ１００は、水温センサ７１によって検知される冷却水温度（エンジンの温度；吸気ポート１１ａの内壁温度を表す他の検知情報でもよい）に基づいて、エンジン１０の冷間時、すなわちエンジン１０の始動時のように冷却水温度が所定温度より低いとき、あるいは定常走行中でも冷却水温度が所定温度より低いときには、ポート噴射用の第１インジェクタ４１による吸気ポート１１ａ内への燃料噴射（ポート噴射）を吸気弁１３の開弁に先行する吸気非同期噴射期間と吸気弁１３の開弁中の吸気同期噴射期間とに分けて、複数回、例えば前後２回のポート噴射として実行させるようになっている。
【００４４】
すなわち、ＥＣＣ１００は、吸気弁１３の開弁期間外にエンジン１０の吸気ポート１１ａ内に燃料を噴射する吸気非同期噴射と吸気弁１３の開弁期間中に吸気ポート１１ａ内に燃料を噴射する吸気同期噴射とを実行可能な第１インジェクタ４１に対して、要求燃料量のうち吸気非同期噴射による燃料量の割合を変化させるよう噴射条件を制御する制御装置となっており、このＥＣＣ１００は、第１インジェクタ４１の非同期噴射を吸気弁１３の開弁時期より排気上死点側で終了する吸気非同期噴射期間中に実行させるとともに、要求噴射量のうち第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間中に噴射可能な噴射量を超えてしまう未噴射残量の燃料噴射を吸気弁１３の開弁時期から始まる吸気同期噴射期間中に実行させる噴き分け制御手段として機能するとともに、吸気非同期噴射期間中の噴射量および未噴射残量をそれぞれエンジン１０の温度に応じて設定する噴き分け噴射量設定手段としても機能するようになっている。
【００４５】
また、ＥＣＣ１００は、噴き分け噴射量設定手段としての機能により、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間中の噴射量を、エンジン１０の温度が高いときには多量に、エンジン１０の温度が低いときには少量に、それぞれ設定するようになっている。なお、エンジン１０の温度が低いときとは、例えばエンジン１０の暖機時であり、エンジン１０の温度が高いときとは、例えばエンジン１０の暖機後の運転中である。
【００４６】
具体的には、ＥＣＣ１００は、図３にグラフで示すような噴き分け噴射量の設定マップＭ３を内蔵しており、エンジン１０の冷却水温度あるいは吸気ポート１１ａの内壁温度が所定温度以下である状態であって、予め設定された各気筒１１ｃ内にタンブル（気筒内渦流）が生じ易い状態または／および吸気弁１３の遅閉じにより気筒１１ｃ内の圧縮端温度が低下してしまう状態であるときに、排気ガス中の粒子状物質の増加および潤滑・冷却用のオイルの希釈といった問題の発生を回避すべく、噴き分け噴射量の設定マップＭ３を用いて、エンジン１０の運転状態に応じた要求噴射量のうち第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間中にポート噴射し切れない未噴射残量の少なくとも一部を、吸気弁１３の開弁時期から始まる吸気同期噴射期間中に実行される噴き分け噴射量として設定するようになっている。
【００４７】
この噴き分け噴射量の設定マップＭ３は、エンジン１０の温度を代表する冷却水温度（水温センサ７１の検出温度）に応じ、いわゆるポートウェットを吸収できる限界のポート噴射量（それ以上にポート噴射量を増加すると吸気ポート１１ａ内での燃料の壁面付着および液化が急に進行する状態となるポート噴射量；以下、ポート噴射限界量という）が変化するのに対して、そのポート噴射限界量とそれを上回る要求噴射量との差分を、吸気非同期のポート噴射とは別の燃料噴射、例えば吸気同期のポート噴射に噴き分けるべき未噴射残量（噴き分け噴射量）として設定するもので、ポート噴射限界量が少量となる冷却水温度の低温側ほどその噴き分け噴射量を増加させる設定条件となっている。なお、ここにいう噴き分け噴射量は、図３中に白抜きの双方向矢印で示しており、冷却水温度と他の運転条件に応じた要求噴射量の推移（増減）によっても変化する。また、ポート噴射の噴き分けを実行する場合における吸気非同期噴射期間中の噴射量は、ポート噴射限界量以下の任意の噴射量に設定され得る。
【００４８】
噴き分け噴射量の設定マップＭ３について付言すれば、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間中のポート噴射は、吸気弁１３の開弁までに吸気ポート１１ａ内の空気と燃料が所要の混合状態となるように、ピストン１２が排気上死点に達する時点より一定期間前に実行されるため、冷間始動時等のように吸気ポート１１ａの壁面温度が低いときには、吸気ポート１１ａ内に噴射された燃料の霧化が進み難くなる。しがたって、図３に点線で示すように、ポート噴射限界量は、一般に、冷却水温度が低いほど少量となり、冷却水温度が暖機後の比較的高い温度になるまでは、冷却水温度が低いほどその低下率が大きく、冷却水温度が暖機後の比較的高い温度になった後は、冷却水温度が上昇してもその上昇率は低下するものとなる。しかし、吸気装置内にターボ過給機が設けられる場合等のような特定の条件下では、図３に示すような条件がくずれ得るので、そのような特定の条件下では、図３に示すマップ以外の噴き分け噴射量の設定マップを用いるか、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間中の噴射量と第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間中の噴射量との比率を、予め設定した固定値に保持することができる。
【００４９】
噴き分け噴射量設定手段としてのＥＣＣ１００は、また、図４に示すように、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１の終了時期ｔｐ２を、その非同期噴射の対象気筒１１ｃ中のピストン１２が排気上死点に達する時点（図４中のＴＤＣの位置）に設定する一方で、その吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１の開始時期ｔｐ１をその排気上死点より進角側（図４中のＴＤＣより左側）で変化させて、吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１を可変設定するようになっている。さらに、ＥＣＣ１００は、第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２の開始時期ｔｐ３を、その同期噴射の対象気筒１１ｃにおける吸気弁１３の開弁時期に一致させる一方で、排気上死点より遅角側のその吸気弁１３の開弁時期（ｔｐ３）よりさらに遅角側となるその吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２の終了時期ｔｐ４を変化させて、吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２を可変設定するようになっている。
【００５０】
ここで、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１の開始時期ｔｐ１は、例えば対象気筒１１ｃ中のピストン１２が圧縮上死点（圧縮行程後期から膨張行程初期に移行する際の上死点）に達する時点を基準としてそれよりクランク角度で４００°程度前（Ｂ４００°ＣＡ程度）の時点以降で、かつ、排気上死点（Ｂ３６０°ＣＡ）より前の時点に設定される。また、第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２の終了時期ｔｐ４は、例えば対象気筒１１ｃの吸気弁１３の開弁時期ｔｐ３（例えば、遅開き時に排気上死点からクランク角度２０°程度だけ遅角した時期（Ｂ３４０°ＣＡ程度)）より後で、かつ、対象気筒１１ｃ中のピストン１２が圧縮上死点に達する時点からクランク角度で２９０°程度前（Ｂ２９０°ＣＡ程度）の時点に設定される。この同期噴射期間Ｔａｕｐ２の終了時期ｔｐ４の遅角側の制限は、未燃炭化水素（ＨＣ）の排出量を抑えるものである。
【００５１】
なお、本実施形態においては、噴き分け噴射量設定手段としてのＥＣＣ１００は、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中の燃料噴射量と第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中の燃料噴射量との比率を、図３に示したような噴き分け噴射量の設定マップに基づいて可変設定するが、その燃料噴射量との比率を固定値（例えば、吸気非同期噴射量７に対し吸気同期噴射量を３とする７：３の比率、あるいは吸気非同期噴射量５に対し吸気同期噴射量を５とするような１：１の比率）にしてもよい。
【００５２】
また、第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２が吸気弁１３の遅開きにより短くなり、要求噴射量のうち吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１内で噴射できない未噴射残量の燃料を、吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中に全てポート噴射し切れない場合、その未噴射残量の燃料を、第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中の噴射量である吸気同期のポート噴射量と、エンジン１０の気筒１１ｃ内に燃料を噴射することができる第２インジェクタ５１による噴射量とに分けて設定するようにしてもよい。ただし、冷却水温度が低い冷間時において、ここにいう未噴射残量の一部の第２インジェクタ５１による噴射量以外には、第２インジェクタ５１による燃料噴射はほとんどなく、エンジン１０の冷間時における気筒内噴射は、噴き分け要求時に少量だけ実行されるものである。
【００５３】
ＥＣＣ１００は、また、ポンプ駆動回路４４およびフィードポンプ４５と共に、エンジン１０の温度が予め設定された設定温度より低温であるときには、エンジン１０の温度が設定温度以上に高温であるときよりも第１インジェクタ４１に供給される燃料の供給圧を高圧に変化させるフィード圧可変手段を構成している。
【００５４】
ＥＣＣ１００は、さらに、吸気弁１３の開弁時にエンジン１０に気筒内渦流を発生させる気筒内渦流発生機構６０に対して、エンジン１０の温度が予め設定された温度より低温であるとき、その気筒内渦流発生機構６０による気筒内渦流の発生を制限する渦流制限手段としても機能するようになっており、そのために冷却時か否かの判定閾値となる冷却水温度とその判定処理プログラムを記憶している。
【００５５】
なお、燃料タンク４６と吸気管２２の間には、燃料タンク４６内で発生する蒸発燃料をキャニスタ９１に吸着・保持させて、エンジン１０の吸気時にキャニスタ９１から吸気管２２内に放出させることができる公知の蒸発燃料処理装置９０が介装されている。この蒸発燃料処理装置９０は、キャニスタ９１と吸気管２２の間のパージ通路９２をＥＣＣ１００によりバキュームソレノイド弁９３を介して開度調節し、キャニスタ９１から吸気管２２内に吸引される蒸発燃料のパージ量を調節できるようになっている。
【００５６】
次に、その作用について説明する。
【００５７】
図５は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置においてエンジン１０の運転中に所定時間毎に実行される噴き分け制御プログラムの概略の処理手順を示している。
【００５８】
まず、水温センサ７１で検出される冷却水温度ｔｈｗを含む各種センサ情報と、ＥＣＣ１００によりエンジン１０および車両の運転状態に応じて所定時間毎に算出される要求噴射量とが、噴き分け制御手段としてのＥＣＣ１００に取込まれる。
【００５９】
次いで、エンジン１０の温度を代表する冷却水温度ｔｈｗが予め設定された冷間時か否かの判定閾値温度Ｔ１と比較され、冷却水温度ｔｈｗが判定閾値温度Ｔ１以上であると判定された場合（ステップＳ１２でＮＯ場合）、今回の処理を終了する。
【００６０】
一方、冷却水温度ｔｈｗが判定閾値温度Ｔ１未満であると判定された場合（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）、次いで、吸気側ＶＶＴ１８により吸気弁１３の遅閉じ制御（遅角制御）がなされる運転状態か否かが判別される（ステップＳ１３）。
【００６１】
本実施形態では、気筒内渦流発生機構６０がタンブル気流を生じ易い特定形状の吸気ポート１１ａを有しており、吸気側ＶＶＴ１８による吸気弁１３の遅閉じ制御がなされるときには、吸気弁１３が遅開きされることで吸気弁１３の開弁時に気筒１１ｃ内に流入する吸気の流速が増し、強いタンブル気流が生じ得る。また、吸気弁１３の遅閉じによって気筒１１ｃ内の圧縮端温度も低下し、気筒１１ｃの内壁温度が低くなり得る。したがって、ポート噴射される燃料が霧化し難く噴射量の増量補正等も実行されるエンジン１０の冷間時に吸気側ＶＶＴ１８による吸気弁１３の遅閉じ制御がなされると、特に排気ガス中の粒子状物質の増加や潤滑・冷却用のオイルの希釈という問題が生じ易くなる。
【００６２】
そこで、このような問題が生じ易い状態であるか否かを上述の２つの判別ステップにより判別して、排気ガス中の粒子状物質の増加や潤滑・冷却用のオイルの希釈が懸念される運転状態であると判別されると（ステップＳ１３でＹＥＳの場合）、以下の処理を実行する。
【００６３】
まず、ポンプ駆動回路４４を介してフィードポンプ４５の回転速度を増加させるか、プレッシャレギュレータ４８の調圧レベルを高圧側に切り替えるかによって、低圧デリバリーパイプ４３へのフィード燃料圧力を高圧化し、第１インジェクタ４１によるポート噴射の燃料圧力（ポート噴射燃圧）を高圧化する（ステップＳ１４）。なお、気筒内渦流発生機構６０がＴＣＶ等を有する場合には、ポート噴射燃圧の高圧化ステップと併せて、気筒内渦流発生機構６０により気筒内渦流の発生を抑えるような処理をさらに実行するのが好ましい。
【００６４】
次いで、エンジン１０の運転状態に応じた要求噴射量と、冷却水温度に応じたポート噴射限界量等に基づいて、ポート噴射の噴き分けが必要であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００６５】
いま、要求噴射量が比較的少なく、ポート噴射の噴き分けが必要でないと判定されたとすると（ステップＳ１５でＮＯの場合）、次いで、吸気非同期噴射期間の開始時期および吸気非同期噴射期間が決定される（ステップＳ１７）。
【００６６】
一方、要求噴射量が比較的多く、ポート噴射の噴き分けが必要であると判定された場合（ステップＳ１５でＹＥＳの場合）には、次いで、噴き分け噴射量の設定マップＭ３を用いて、エンジン１０の運転状態に応じた要求噴射量のうち吸気非同期のポート噴射量と吸気同期のポート噴射量との比率が決定され（ステップＳ１６）、次いで、その吸気非同期噴射期間の開始時期および吸気非同期噴射期間の終了時期がそれぞれ決定される（ステップＳ１８）。
【００６７】
ＥＣＣ１００は、このようにして設定された吸気非同期噴射期間の開始時期および吸気非同期噴射期間の終了時期に応じて、各気筒１１ｃの第１インジェクタ４１の噴射期間中に燃料噴射を実行できるように、その電磁駆動部またはピエゾ素子（図示せず）に通電し、各気筒１１ｃの第１インジェクタ４１からのポート噴射を吸気非同期噴射期間および吸気非同期噴射期間中に実行させる。
【００６８】
上述のような噴き分け制御を実行する本実施形態では、ポート噴射弁である第１インジェクタ４１による吸気管２２内（吸気通路内）への燃料噴射を、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とに噴き分け制御することで、吸気管２２内に噴射された燃料が吸気管２２の内壁面に付着して液化しないように吸気非同期の燃料噴射量を減量できることになり、吸気弁１３が遅角制御されても、吸気管２２内に噴射された燃料が吸気弁１３の周りに付着し難くなり、壁面付着した燃料が液滴化して気筒１１ｃ内に入るような現象が有効に抑制されることになる。したがって、気筒１１ｃ内に入った液状の燃料により排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったり気筒１１ｃの内壁面のオイルが希釈されたりすることが防止されることになり、高タンブル気流等の気筒内渦流を生じさせるとともに吸気弁１３を遅角制御するエンジン１０において、その排気ガス中の粒子状物質の低減と潤滑・冷却用オイルの希釈防止とを図ることができる。
【００６９】
また、噴き分け噴射量設定手段としてのＥＣＣ１００が、ポート噴射弁である第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間中の噴射量を、エンジン１０の温度が高いときには多量に、エンジン１０の温度が低いときには少量に、それぞれ設定するので、エンジン１０の温度が高く燃料が蒸発し易いか、逆にエンジン１０の温度が低く燃料が蒸発し難いかによって、吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中の燃料噴射量が増・減調節されることになり、吸気管２２内に噴射された燃料が吸気弁１３の周り等の壁面に付着し難くなる。
【００７０】
さらに、フィード圧可変手段としてのＥＣＣ１００およびポンプ駆動回路４４が、エンジン１０の温度が予め設定された設定温度より低温であるとき、その温度が設定温度以上に高温であるときよりも、第１インジェクタ４１に供給される燃料の供給圧、すなわちフィード燃料圧力を高圧に変化させるようにしているので、吸気非同期噴射期間中の燃料噴射量が減量されることに加えて燃料噴射圧力が高めることになり、燃料の霧化が助長されることになる。
【００７１】
また、噴き分け噴射量設定手段としてのＥＣＣ１００は、吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１をエンジン１０の排気上死点より進角側で非同期噴射開始時期を変化させて可変設定するとともに、吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２を排気上死点より遅角側で同期噴射終了時期を変化させて可変設定するので、吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中にポート噴射される燃料のすべてについて所要の霧化時間が確保されることになる。
【００７２】
加えて、本実施形態では、渦流制限手段としてのＥＣＣ１００によって、吸気弁１３の開弁時にエンジン１０に気筒内渦流を発生させる気筒内渦流発生機構６０と、エンジン１０の冷却水温度が予め設定された温度より低温であるとき、気筒内渦流発生機構６０による気筒内渦流の発生が制限されるので、タンブル気流等の気筒内渦流の生成によって燃焼改善を図るとともに、気筒内渦流が好ましくない冷間時には気筒内渦流の生成を中止することができ、吸気弁１３の遅閉じ制御によりポンピングロスの低減を図るとともに、適時の吸気弁１３の遅開き制御によりタンブル気流等の気筒内渦流の作用を高めて燃焼改善を図ることができる。
【００７３】
また、噴き分け噴射量の設定マップＭ３を用いて第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中の噴射量と第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中の噴射量との比率を可変設定するので、きめ細かな噴き分け噴射量の設定が可能になる。勿論、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１中の噴射量と第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中の噴射量との比率を固定値に保持するようにして、噴き分け噴射量の設定を容易にすることもできる。
【００７４】
このように、本実施形態の内燃機関の制御装置によれば、第１インジェクタ４１による吸気通路内への燃料噴射を、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とに噴き分ける制御を実行して、吸気通路内に噴射された燃料が壁面に付着し液化しない程度に吸気非同期噴射の燃料量を制限し、吸気弁が遅角制御されても吸気通路内に噴射された燃料が吸気弁１３の周りに付着し難く、燃料が液滴化して気筒１１ｃ内に一気に入るような現象が有効に抑制されるようにしているので、気筒１１ｃ内に入った液状の燃料により排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったり気筒１１ｃの内壁面のオイルが希釈されたりすることを防止することができる。その結果、高タンブル気流等の気筒内渦流を生じさせるとともに吸気弁１３を遅角制御する内燃機関において、排気ガス中の粒子状物質の低減および潤滑・冷却用オイルの希釈防止を図り、低燃費および低エミッションを両立させることのできる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【００７５】
（第２実施形態）
図６および図７は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す図である。
【００７６】
なお、本実施形態は、上述の第１実施形態と略同様の全体構成を有しており、制御手段であるＥＣＣ１００の制御プログラムの一部が第１実施形態と相違するものである。したがって、ここでは、第１実施形態と同様の構成については図１〜図５中の対応する構成要素の符号を用い、第１実施形態との相違点について説明する。
【００７７】
図６に示すように、本実施形態における内燃機関の制御装置においては、噴き分け噴射量設定手段としてのＥＣＣ１００が、吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１のポート噴射により噴射し切れない未噴射残量分の燃料噴射量を、第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中の噴射量と、エンジン１０の気筒１１ｃ内に燃料を噴射することができる筒内噴射用の第２インジェクタ５１による噴射期間Ｔａｕｐ３中の噴射量と、に分けて設定するようになっている。なお、この場合、第２インジェクタ５１による筒内噴射の噴射期間Ｔａｕｐ３は、吸気同期または吸気非同期のいずれであってもよいが、第２インジェクタ５１による噴射量は、エンジン１０の冷間運転に悪影響の無い少量の筒内噴射量の範囲内に設定される。
【００７８】
また、噴き分け噴射量設定手段としてのＥＣＣ１００は、エンジン１０に過給機（例えば、ターボ過給機）が装備される場合において、その過給機の過給圧が予め設定された閾値過給圧より低いときに、噴き分け制御を実行するようになっている。
【００７９】
また、特定の高壁温状態下で、図３に示すマップ以外の噴き分け噴射量の設定マップを用いることができるように、予めの試験により、特定の高壁温状態下での冷却水温度と吸気ポート１１ａの内壁温度の関係を明らかにし、エンジン１０の冷却水温度に応じポート噴射限界量が変化するのに対し、そのポート噴射限界量とそれを上回る要求噴射量との差分について、吸気非同期のポート噴射とは別の燃料噴射、例えば吸気同期のポート噴射に分けるべき未噴射残量（噴き分け噴射量）として設定することのできる他のマップを準備する。この場合、第１インジェクタ４１による吸気非同期噴射期間中の噴射量と第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間中の噴射量との比率を、予め設定した固定値に保持するようにしてもよい。
【００８０】
なお、ここにいう特定の高壁温状態とは、吸気装置２０内にターボ過給機が設けられる場合、その過給圧が所定の過給圧よりも高い高過給圧運転時に、エンジン１０の冷却水温度が比較的低温であっても吸気ポート１１ａの内壁温度が比較的高くなる状態が発生することがあるが、そのような状態をいう。勿論、エンジン１０の他の装備によって冷却水温度と吸気ポート１１ａの内壁温度の関係が通常とは相違し、かつ、吸気ポート１１ａの内壁温度が比較的高くなるような運転状態が生じる場合において、その運転状態を特定の高壁温状態としてもよい。
【００８１】
本実施形態での噴き分け制御においては、図７に示すように、第１実施形態と同様なステップＳ１１〜Ｓ１８の処理を実行することに加えて、ステップＳ２１〜Ｓ２４の処理をさらに実行する。
【００８２】
すなわち、ステップＳ１５で、要求噴射量が比較的多く、ポート噴射の噴き分けが必要であると判定された場合（ステップＳ１５でＹＥＳの場合）に、次いで、特定の高壁温状態か否かが判別される（ステップＳ２１）。
【００８３】
そして、特定の高壁温状態であると判別された場合（ステップＳ２１でＹＥＳの場合）、噴き分け噴射量の設定マップＭ３とは異なる他の噴き分け噴射量の設定マップを用い、エンジン１０の運転状態に応じた要求噴射量のうち吸気非同期のポート噴射量と吸気同期のポート噴射量との比率が、特定の高壁温状態に応じて決定される（ステップＳ２２）。なお、このとき、併せて、ポンプ駆動回路４４を介してフィードポンプ４５の回転速度を低下させるか、プレッシャレギュレータ４８の調圧レベルを低圧側に切り替えるかによって、低圧デリバリーパイプ４３へのフィード燃料圧力を通常圧力に戻し、第１インジェクタ４１によるポート噴射の燃料圧力（ポート噴射燃圧）を低圧化してもよい。
【００８４】
次いで、前ステップで得られた比率とエンジン１０の運転状態に応じた要求噴射量とに基づいて、吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１のポート噴射により噴射し切れない未噴射残量分の燃料噴射量が生じるか否かが判別される（ステップＳ２３）。
【００８５】
吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１のポート噴射により噴射し切れない未噴射残量分の燃料噴射量が生じると判別された場合（ステップＳ２３で不足判定の場合）、第１インジェクタ４１による吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２中の噴射量と、エンジン１０の気筒１１ｃ内に燃料を噴射することができる筒内噴射用の第２インジェクタ５１による噴射期間Ｔａｕｐ３中の噴射量とに分けて、それぞれの噴射量が設定される（ステップＳ２４、Ｓ１８）。
【００８６】
そして、ＥＣＣ１００は、設定された吸気非同期噴射期間Ｔａｕｐ１の開始時期ｔｐ１および吸気同期噴射期間Ｔａｕｐ２の終了時期ｔｐ４、並びに筒内噴射の実施期間Ｔａｕｐ３に応じて、各気筒１１ｃの第１インジェクタ４１および第２インジェクタ５１により噴射期間Ｔａｕｐ１〜３中においてそれぞれ燃料噴射を実行できるように、その電磁駆動部またはピエゾ素子（図示せず）に通電し、各気筒１１ｃの第１インジェクタ４１からのポート噴射および第２インジェクタ５１からの気筒内噴射を実行させる。
【００８７】
本実施形態においても、ポート噴射弁である第１インジェクタ４１による吸気管２２内（吸気通路内）への燃料噴射を、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とに噴き分け制御することで、吸気管２２内に噴射された燃料が吸気管２２の内壁面に付着して液化しないように吸気非同期の燃料噴射量を減量できることになり、吸気弁１３が遅角制御されても、吸気管２２内に噴射された燃料が吸気弁１３の周りに付着し難くなり、壁面付着した燃料が液滴化して気筒１１ｃ内に入るような現象が有効に抑制されることになる。したがって、気筒１１ｃ内に入った液状の燃料により排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったり気筒１１ｃの内壁面のオイルが希釈されたりすることが防止されることになり、高タンブル気流等の気筒内渦流を生じさせるとともに吸気弁１３を遅角制御するエンジン１０において、その排気ガス中の粒子状物質の低減と潤滑・冷却用オイルの希釈防止とを図ることができる。
【００８８】
また、本実施形態では、ポート噴射が好ましい運転状態であって未噴射残量が多くなる場合に、ポート噴射弁による燃料噴射を主に実行しながら、燃料付着が懸念される運転状態では筒内噴射用の第２インジェクタ５１を活用して、所要の燃料噴射量を確保することができる。
【００８９】
さらに、本実施形態では、過給機の過給圧が予め設定された閾値過給圧より低いときに噴き分け制御を実行するので、例えば、過給機の過給圧が高くなってエンジン１０の温度を示す冷却水温度と吸気ポート１１ａもしくは気筒１１ｃの内壁面温度との関係が通常範囲内から外れてしまうようなときには、吸気非同期噴射量と吸気同期噴射量との比率を通常とは変更するようにマップを切り替えたり、吸気非同期噴射および吸気同期噴射への噴き分けを一時中止したりすることができる。
【００９０】
なお、上述の各実施形態では、エンジン１０の温度を冷却水温度で代表させたが、吸気ポート１１ａや気筒１１ｃの内壁温度等のような他の温度検出情報としてもよいし、さらに、直接温度で噴き分け制御の要否を判定するのでなく、暖機運転中か暖機運転後の運転中かといった判別処理を行うものであってもよい。また、気筒内渦流発生機構６０は、タンブル気流を発生させ易い傾斜に設定された特定形状の吸気ポート１１ａおよび吸気弁１３を有するものであり、閉弁時に吸気ポート１１ａを絞って吸気流速を高めつつ気筒内渦流を発生させる吸気流制御弁でもよいとしたが、気筒内渦流を生じさせるための公知の任意の手段であってよいことはいうまでもない。さらに、ポート噴射の噴き分けを前後２回に分けるものとしたが、３回以上にすることも考えられる。ただし、例えば必要な噴射時間を確保しつつ吸気同期噴射を複数回に分けることは、第１インジェクタ４１に高度な応答性が要求されることになる。また、特定の高壁温状態は、ターボ過給機を装備する場合に限らず、装備する機器の組合せによって冷却水温度との相関性がくずれて高壁温となる状態があれば、そのような状態であってもよい。
【００９１】
以上説明したように、本発明は、ポート噴射弁による吸気通路内への燃料噴射を、吸気非同期噴射と吸気同期噴射に噴き分ける制御を実行し、吸気通路内に噴射された燃料が壁面に付着し液化しない程度に吸気非同期噴射の燃料量を制限して、吸気弁が遅角制御されても吸気通路内に噴射された燃料が吸気弁周りに付着し難く、燃料が液滴化して気筒内に一気に入るような現象が有効に抑制されるようにしているので、気筒内に入った液状の燃料により排気ガス中の粒子状物質を発生させてしまったり気筒内壁面のオイルが希釈されたりすることを防止することができ、その結果、高タンブル気流等の気筒内渦流を生じさせるとともに吸気弁を遅角制御する内燃機関において、排気ガス中の粒子状物質の低減および潤滑・冷却用オイルの希釈防止を図り、低燃費および低エミッションを両立させることのできる内燃機関の制御装置を提供することができるという効果を奏するものであり、ポート噴射用の燃料噴射弁を有する内燃機関において吸気弁を排気上死点以降に開弁させる遅角制御を実行するとともに気筒内渦流を生じさせる内燃機関の制御装置全般に有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１０ エンジン（内燃機関）
１１ａ 吸気ポート（吸気通路）
１１ｂ 排気ポート
１１ｃ 気筒
１３ 吸気弁
１８ 吸気側ＶＶＴ（吸気側可変バルブタイミング機構）
２２ 吸気管（吸気通路）
３１Ａ，３１Ｂ 排気マニホールド
４１ 第１インジェクタ（ポート噴射弁、低圧燃料噴射弁）
４３ 低圧デリバリーパイプ
４４ ポンプ駆動回路（フィード圧可変手段）
４５ フィードポンプ（低圧燃料ポンプ、フィード圧可変手段）
５０ インジェクタドライバ回路
５１ 第２インジェクタ（筒内噴射弁、高圧燃料噴射弁）
５３ 高圧デリバリーパイプ
５５ 高圧燃料ポンプ
６０ 気筒内渦流発生機構
７１ 水温センサ
７４ 高圧燃圧センサ
７５ クランク角センサ（回転数センサ）
８１ 吸気側ＶＶＴ用オイルコントロールバルブ（吸気側ＶＶＴ用ＯＣＶ）
８２ 排気側ＶＶＴ用オイルコントロールバルブ（排気側ＶＶＴ用ＯＣＶ）
１００ ＥＣＣ（エンジンコントロールコンピュータ、噴き分け制御手段、噴き分け噴射量設定手段、フィード圧可変手段、渦流制限手段）
Ｍ３ 噴き分け噴射量設定用のマップ
Ｔａｕｐ１ 吸気非同期噴射期間
Ｔａｕｐ２ 吸気同期噴射期間
Ｔａｕｐ３ 噴射期間（筒内噴射の実施期間）
ｔｐ１ 開始時期
ｔｐ２ 終了時期
ｔｐ３ 開始時期（吸気弁の開弁時期）
ｔｐ４ 終了時期
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁を排気上死点以降に設定された開弁期間中に開弁させる遅角制御を実行するとともに、前記吸気弁の開弁期間外に前記内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する吸気非同期噴射と前記吸気弁の開弁期間中に前記吸気通路内に燃料を噴射する吸気同期噴射とを実行可能なポート噴射弁に対して、要求燃料量のうち前記吸気非同期噴射による燃料量の割合を変化させるよう噴射条件を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記ポート噴射弁の前記非同期噴射を前記吸気弁の開弁時期より前記排気上死点側で終了する吸気非同期噴射期間中に実行させるとともに、前記要求噴射量のうち前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量を超える未噴射残量の燃料噴射を前記吸気弁の開弁時期から始まる吸気同期噴射期間中に実行させる噴き分け制御手段と、
前記吸気非同期噴射期間中の噴射量および前記未噴射残量をそれぞれ前記内燃機関の温度に応じて設定する噴き分け噴射量設定手段と、を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記噴き分け噴射量設定手段は、前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量を、前記内燃機関の温度が高いときには多量に、前記内燃機関の温度が低いときには少量に、それぞれ設定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】
前記内燃機関の温度が予め設定された設定温度より低温であるとき、該温度が前記設定温度以上に高温であるときよりも、前記ポート噴射弁に供給される燃料の供給圧を高圧に変化させるフィード圧可変手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記噴き分け噴射量設定手段は、前記吸気非同期噴射期間を、前記内燃機関の排気上死点より進角側で非同期噴射開始時期を変化させて可変設定するとともに、前記吸気同期噴射期間を、前記排気上死点より遅角側で同期噴射終了時期を変化させて可変設定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記吸気弁の開弁時に前記内燃機関に気筒内渦流を発生させる気筒内渦流発生機構と、
前記内燃機関の温度が予め設定された温度より低温であるとき、前記気筒内渦流発生機構による前記気筒内渦流の発生を制限する渦流制限手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記噴き分け噴射量設定手段は、前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量と前記ポート噴射弁による前記吸気同期噴射期間中の噴射量との比率を固定値に保持することを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記噴き分け噴射量設定手段は、前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量と前記ポート噴射弁による前記吸気同期噴射期間中の噴射量との比率を可変設定することを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記噴き分け噴射量設定手段は、前記未噴射残量分の燃料噴射量を、前記ポート噴射弁による前記吸気同期噴射期間中の噴射量と、前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射することができる筒内噴射弁による噴射量とに分けて設定することを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記噴き分け噴射量設定手段は、前記内燃機関に装備される過給機の過給圧が予め設定された閾値過給圧より低いときに作動することを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関の吸気弁を排気上死点以降に設定された開弁期間中に開弁させる遅角制御を実行するとともに、前記吸気弁の開弁期間外に前記内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する吸気非同期噴射と前記吸気弁の開弁期間中に前記吸気通路内に燃料を噴射する吸気同期噴射とを実行可能なポート噴射弁に対して、要求燃料量のうち前記吸気非同期噴射による燃料量の割合を変化させるよう噴射条件を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記ポート噴射弁の前記非同期噴射を前記吸気弁の開弁時期より前記排気上死点側で終了する吸気非同期噴射期間中に実行させるとともに、前記要求噴射量のうち前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量を超える未噴射残量の燃料噴射を前記吸気弁の開弁時期から始まる吸気同期噴射期間中に実行させる噴き分け制御手段と、
前記吸気非同期噴射期間中の噴射量および前記未噴射残量をそれぞれ前記内燃機関の温度に応じて設定する噴き分け噴射量設定手段と、を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記噴き分け噴射量設定手段は、前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量を、前記内燃機関の温度が高いときには多量に、前記内燃機関の温度が低いときには少量に、それぞれ設定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】
前記内燃機関の温度が予め設定された設定温度より低温であるとき、該温度が前記設定温度以上に高温であるときよりも、前記ポート噴射弁に供給される燃料の供給圧を高圧に変化させるフィード圧可変手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記噴き分け噴射量設定手段は、前記吸気非同期噴射期間を、前記内燃機関の排気上死点より進角側で非同期噴射開始時期を変化させて可変設定するとともに、前記吸気同期噴射期間を、前記排気上死点より遅角側で同期噴射終了時期を変化させて可変設定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記吸気弁の開弁時に前記内燃機関に気筒内渦流を発生させる気筒内渦流発生機構と、
前記内燃機関の温度が予め設定された温度より低温であるとき、前記気筒内渦流発生機構による前記気筒内渦流の発生を制限する渦流制限手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記噴き分け噴射量設定手段は、前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量と前記ポート噴射弁による前記吸気同期噴射期間中の噴射量との比率を固定値に保持することを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記噴き分け噴射量設定手段は、前記ポート噴射弁による前記吸気非同期噴射期間中の噴射量と前記ポート噴射弁による前記吸気同期噴射期間中の噴射量との比率を可変設定することを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記噴き分け噴射量設定手段は、前記未噴射残量分の燃料噴射量を、前記ポート噴射弁による前記吸気同期噴射期間中の噴射量と、前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射することができる筒内噴射弁による噴射量とに分けて設定することを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記噴き分け噴射量設定手段は、前記内燃機関に装備される過給機の過給圧が予め設定された閾値過給圧より低いときに作動することを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１３６９５９（Ｐ２０１２−１３６９５９Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８８２３１（Ｐ２０１０−２８８２３１）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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