内燃機関の制御装置
【課題】吸気管噴射弁と筒内噴射弁とを備え、吸気管噴射と筒内噴射とを適正にして効率よく実施可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する第１燃料噴射弁及び内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する第２燃料噴射弁の双方より燃料を噴射するときには、膨張行程（計測期間Ａ）の間に測定される吸入空気量に基づいて第１及び第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定するが、内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、排気行程（計測期間Ｂ）及び吸気行程（計測期間Ｃ）の間に測定される吸入空気量に基づいてそれぞれ第２燃料噴射弁より噴射する筒内吸気行程噴射及び筒内圧縮行程噴射の燃料噴射量を補正する。
【解決手段】内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する第１燃料噴射弁及び内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する第２燃料噴射弁の双方より燃料を噴射するときには、膨張行程（計測期間Ａ）の間に測定される吸入空気量に基づいて第１及び第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定するが、内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、排気行程（計測期間Ｂ）及び吸気行程（計測期間Ｃ）の間に測定される吸入空気量に基づいてそれぞれ第２燃料噴射弁より噴射する筒内吸気行程噴射及び筒内圧縮行程噴射の燃料噴射量を補正する。
【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係り、詳しくは吸気管噴射と筒内噴射との双方を実施可能な内燃機関の燃料噴射制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多気筒からなる内燃機関に吸気管噴射弁と筒内噴射弁とを備え、内燃機関の運転状態に応じて吸気管噴射と筒内噴射との双方を実施可能な内燃機関の制御装置が開発されている。
通常、内燃機関においては吸入空気量に基づいて燃料噴射量を設定しており、上記吸気管噴射弁と筒内噴射弁とを備えた内燃機関では、吸気管噴射時には吸気管噴射する１行程前の例えば膨張行程の間に測定した吸入空気量をもとに、筒内噴射時には筒内噴射する１行程前の例えば吸気行程の間に測定した吸入空気量をもとに燃料噴射量をそれぞれ設定している。
【０００３】
そして、吸気管噴射と筒内噴射との双方を行う場合において、吸入空気量に基づいて燃料噴射量を求めた後、吸入空気量の変化に応じて筒内噴射における燃料噴射量を補正する構成の装置が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７５５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、吸気管噴射と筒内噴射との双方を行う場合において、上記特許文献１に開示の技術では、常に筒内噴射弁からの燃料噴射量を補正する為の吸入空気量の演算を行うようにしており、内燃機関が定常運転状態にある場合であって補正を行う必要がない場合であっても、補正に向けた吸入空気量の演算を行うようにしている。
このような必要のない演算の実施は、演算処理の負担を大きくするものであって効率的なものではなく、好ましいものではない。
【０００６】
また、吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを可変可能な可変バルブタイミング装置を有した内燃機関にあっては、吸入空気量は吸気バルブと排気バルブの開閉タイミングのオーバラップ量によって変化するものであるため、特に加減速時のように吸入空気量が大きく変化する場合には、吸気通路に設けたエアフローセンサ等によって測定した吸入空気量をそのまま演算に使用すると、燃料噴射量に誤差が生じ、望ましいことではない。
【０００７】
本発明の目的は、吸気管噴射弁と筒内噴射弁とを備え、吸気管噴射と筒内噴射とを適正にして効率よく実施可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、前記燃焼室内への吸入空気量を測定する吸入空気量測定手段と、これら第１及び第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射を内燃機関の運転状態に応じて制御する燃料噴射制御手段と、内燃機関が加減速状態にあることを検出する加減速状態検出手段とを備え、前記燃料噴射制御手段は、前記第１及び第２燃料噴射弁の双方より燃料を噴射するときには、前記吸入空気量測定手段により膨張行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第１及び第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定し、前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、前記吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の内燃機関の制御装置では、請求項１において、前記燃料噴射制御手段は、前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、前記吸入空気量測定手段により膨張行程の間に測定される吸入空気量と排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量との差に応じて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の内燃機関の制御装置では、請求項１または２において、前記燃料噴射制御手段は、内燃機関の運転状態に応じて前記第２燃料噴射弁からの燃料噴射時期につき吸気行程での吸気行程噴射及び圧縮行程での圧縮行程噴射のいずれかを選択して燃料噴射を制御するものであって、前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、前記吸気行程噴射が選択されているときには、前記吸入空気量測定手段により排気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正し、前記圧縮行程噴射が選択されているときには、前記吸入空気量測定手段により吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の内燃機関の制御装置では、請求項１乃至３のいずれかにおいて、内燃機関は吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバラップ量を可変させる可変バルブタイミング装置を有し、前記吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定された吸入空気量は、可変バルブタイミング装置により可変するオーバラップ量に応じて補正されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の内燃機関の制御装置によれば、燃料噴射制御手段は、吸気通路に燃料を噴射する第１燃料噴射弁及び燃焼室内に直接燃料を噴射する第２燃料噴射弁の双方より燃料を噴射するときには、吸入空気量測定手段により膨張行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第１及び第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定し、加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正するようにしている。
【００１３】
従って、第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁の双方より燃料を噴射するときには、膨張行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第１及び第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量がそれぞれ設定され、内燃機関が定常運転状態にあるときには、通常この燃料噴射量に基づいて第１及び第２燃料噴射弁により燃料噴射が行われるが、内燃機関が加減速状態にあり、即ち過渡運転状態にあることが検出されたときには、排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量が補正され、第２燃料噴射弁からは当該補正された燃料噴射量に基づいて燃料噴射が行われる。
【００１４】
これにより、内燃機関が加減速状態にあり、即ち過渡運転状態にあることが検出されたときには、第１燃料噴射弁による燃料噴射から第２燃料噴射弁による燃料噴射までの間に吸入空気量が変化することになるが、このような内燃機関が過渡運転状態にあるときにのみ第２燃料噴射弁からの燃料噴射の補正を行うようにすることで、第１燃料噴射弁からの燃料噴射と第２燃料噴射弁からの燃料噴射とを適正にして効率よく実施できることになり、内燃機関が定常運転状態であっても過渡運転状態であっても、効率よく、目標空燃比に対して空燃比の応答遅れが発生しないように図ることができ、内燃機関の運転状態を常に良好な状態に維持することができる。
【００１５】
請求項２の内燃機関の制御装置によれば、燃料噴射制御手段は、加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、吸入空気量測定手段により膨張行程の間に測定される吸入空気量と排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量との差に応じて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正するようにしている。
これにより、吸入空気量の変化に応じて容易にして適正に第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定でき、内燃機関が定常運転状態であっても過渡運転状態であっても、効率よく、内燃機関の運転状態を常に良好な状態に維持することができる。
【００１６】
請求項３の内燃機関の制御装置によれば、加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、第２燃料噴射弁について吸気行程噴射が選択されているときには、吸入空気量測定手段により排気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正し、第２燃料噴射弁について圧縮行程噴射が選択されているときには、吸入空気量測定手段により吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正するようにしている。
【００１７】
従って、第２燃料噴射弁について吸気行程噴射が選択されているときには、１行程前の排気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量が設定され、第２燃料噴射弁について圧縮行程噴射が選択されているときには、１行程前の吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量が設定される。
【００１８】
これにより、第２燃料噴射弁について吸気行程噴射が選択されている場合であっても圧縮行程噴射が選択されている場合であっても、１行程前の行程間に測定された吸入空気量に基づいて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正するようにでき、適正に第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定することができる。
請求項４の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関は吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバラップ量を可変させる可変バルブタイミング装置を有し、吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定された吸入空気量は、可変バルブタイミング装置により可変するオーバラップ量に応じて補正されるようにしている。
【００１９】
従って、可変バルブタイミング装置により吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバラップ量が可変されると、吸入空気量が変化することになるが、吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定された吸入空気量をオーバラップ量に応じて補正することにより、現実に即した吸入空気量に基づいて燃料噴射量を補正でき、第２燃料噴射弁からの燃料噴射をより一層適正に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置を示す全体構成図である。
【図２】燃料噴射モード選択マップである。
【図３】燃料噴射時期と吸入空気量計測期間とを模式的に示すタイムチャートである。
【図４】エンジン回転速度Ｎeとオーバラップ量と補正係数との関係を示すマップである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施形態について図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る内燃機関の制御装置を示す全体構成図である。
本発明に係る内燃機関の制御装置は、車両に搭載されており、エンジン（内燃機関）１は、同図に示すように、動弁機構を可変可能であって、吸気管噴射と筒内噴射との双方を実施可能な多気筒エンジンとして構成されている。
【００２２】
動弁機構はダブルオーバヘッドカム（ＤＯＨＣ）４弁式の動弁機構からなり、シリンダヘッド２上の吸気カム軸３ａ及び排気カム軸３ｂの前端にはタイミングプーリ４ａ，４ｂがそれぞれ接続され、これらタイミングプーリ４ａ，４ｂはタイミングベルト５を介してクランク軸６に連結されている。これより、エンジン１が作動すると、クランク軸６の回転に伴ってタイミングプーリ４ａ，４ｂと共にカム軸３ａ，３ｂが回転駆動され、これらカム軸３，３ｂにそれぞれ設けられたカムにより吸気バルブ７ａ及び排気バルブ７ｂがそれぞれ開閉駆動される。
【００２３】
そして、吸気カム軸３ａと吸気側のタイミングプーリ４ａとの間には、ベーン式のタイミング可変機構（可変バルブタイミング装置）８が設けられている。ベーン式のタイミング可変機構８は、公知であって構成の詳細については説明を省略するが、タイミングプーリ４ａに設けたハウジング内にベーンロータを回動可能に設け、そのベーンロータに吸気カム軸３ａを連結して構成されている。タイミング可変機構８にはオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）９が接続され、エンジン１のオイルポンプ（図中Ｏ／Ｐと略す）１０から供給される作動油を利用してＯＣＶ９を切り換え、このＯＣＶ９の切換に応じてベーンロータに油圧を作用させることで、タイミングプーリ４ａに対する吸気カム軸３ａの位相、即ち吸気バルブ７ａの開閉タイミングを調整可能である。
【００２４】
また、排気カム軸３ｂと排気側のタイミングプーリ４ｂとの間には、吸気側と同様のベーン式のタイミング可変機構（可変バルブタイミング装置）４１が設けられている。ベーン式のタイミング可変機構４１も、公知であって構成の詳細については説明を省略するが、タイミングプーリ４ｂに設けたハウジング内にベーンロータを回動可能に設け、そのベーンロータに吸気カム軸３ｂを連結して構成されている。タイミング可変機構４１にはオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）４２が接続され、エンジン１のオイルポンプ１０から供給される作動油を利用してＯＣＶ４２を切り換え、このＯＣＶ４２の切換に応じてベーンロータに油圧を作用させることで、タイミングプーリ４ｂに対する排気カム軸３ｂの位相、即ち排気バルブ７ｂの開閉タイミングを調整可能である。
【００２５】
具体的には、タイミング可変機構８とタイミング可変機構４１により吸気バルブ７ａと排気バルブ７ｂの開閉タイミングを調整することで、吸気バルブ７ａと排気バルブ７ｂの開弁期間のオーバラップ量を可変させることが可能である。
また、シリンダヘッド２の吸気ポート１１には吸気通路１２が接続されており、吸気通路１２には吸気上流側から順に、エアクリーナ１３、スロットルバルブ１４、燃料噴射弁（第１燃料噴射弁）１５が設けられている。これより、エンジン１が吸気行程である場合において、吸気バルブ７ａの開弁時にピストン１６の下降に伴ってエアクリーナ１３から吸気通路１２内に空気が導入されるが、このように導入された吸入空気は、スロットルバルブ１４の開度に応じて流量調整された後、燃料噴射弁１５から噴射（吸気管噴射）された燃料と混合され、吸気ポート１１を経て筒内に流入される。
【００２６】
また、シリンダヘッド２には、筒内に臨んで、点火を行う点火プラグ１９が設けられている。これにより、上記の如く筒内に流入した吸入空気と燃料との混合気に点火し、均質燃焼を生起させることができる。
さらに、シリンダヘッド２には、筒内に臨んで、筒内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁（第２燃料噴射弁）２０が設けられている。燃料噴射弁２０は、例えばピストン１６が所定の位置範囲にあるときに、ピストン１６の頂面に形成されたキャビティ１６ａに向けて燃料を噴射（筒内圧縮行程噴射）可能に構成されている。これにより、エンジン１が例えば圧縮行程である場合において、筒内に形成される燃焼室内に縦渦流（タンブル流）を生成させつつ燃料を点火プラグ１９近傍に集め、燃料噴射量が少ないような希薄空燃比の状況下であっても点火プラグ１９により点火を行い、層状燃焼を生起させることが可能である。また、燃料噴射弁２０は、エンジン１が吸気行程である場合においても、燃焼室内に燃料を噴射（筒内吸気行程噴射）可能であり、均質燃焼を生起させることができる。
【００２７】
一方、シリンダヘッド２の排気ポート１７には排気通路１８が接続されている。これにより、エンジン１が排気行程である場合において、点火プラグ１９により点火されて燃焼した排ガスは、排気バルブ７ｂの開弁時にピストン１６の上昇に伴って排気ポート１７から排気通路１８に案内され、触媒２４及び図示しない消音器を経て外部に排出される。
車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）（燃料噴射制御手段）３１が設置されており、エンジン１の総合的な制御を行う。ＥＣＵ３１の入力側には、エンジン回転速度Ｎeを検出する回転速度センサ３２、スロットルバルブ１４の開度であるスロットルポジション（ＴＰＳ）ひいてはエンジン負荷を検出するスロットルセンサ（加減速状態検出手段）３３、冷却水温Ｔwを検出する水温センサ３４、吸入空気量を検出するエアフローセンサ（吸入空気量測定手段）３５等の各種センサが接続されている。ＥＣＵ３１の出力側には、上記ＯＣＶ９、４２、燃料噴射弁１５、２０、点火プラグ１９等が接続されている。
【００２８】
これより、ＥＣＵ３１は、予め設定されたマップに従って、エンジン回転速度Ｎe及びＴＰＳ（エンジン負荷）からタイミング可変機構８やタイミング可変機構４１の目標位相角をそれぞれ算出し、ＯＣＶ９及びＯＣＶ４２を駆動して実際の位相角が目標位相角となるようにタイミング可変機構８やタイミング可変機構４１を制御する。なお、冷却水温Ｔwが低いようなエンジン１の冷態始動時には、未燃ＨＣの排出を抑制するため、タイミング可変機構８及びタイミング可変機構４１は温態始動時の場合とは異なる位相角に制御される。さらに、各センサからの検出情報に基づいて、燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期を決定し、燃料噴射弁１５、燃料噴射弁２０、点火プラグ１９を駆動制御する。
【００２９】
以下、このように構成された本発明に係る内燃機関の制御装置の制御、即ち燃料噴射制御の内容について詳しく説明する。
上述したように、本発明に係る内燃機関の制御装置では、エンジン１は燃料噴射弁１５と燃料噴射弁２０の二つの燃料噴射弁を有しており、エンジン１の運転状態に応じて燃料噴射弁１５からの燃料噴射と燃料噴射弁２０からの燃料噴射とを使い分けるようにしている。
【００３０】
表１を参照すると、本発明に係る内燃機関の制御装置において実施可能な７つの燃料噴射モードが表で示されている。
【００３１】
【表１】
【００３２】
同表に示すように、本発明に係る内燃機関の制御装置では、モード１：単独吸気管噴射、モード２：単独筒内吸気行程噴射、モード３：単独筒内圧縮行程噴射、モード４：通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射、モード５：通常の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射、モード６：加減速時の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射、モード７：加減速時の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射、を適宜実施可能である。
【００３３】
そして、本発明に係る内燃機関の制御装置では、エンジン１の運転状態に応じてこれらの燃料噴射モードを選択している。詳しくは、エンジン１の運転状態としては、例えば通常運転状態、触媒昇温運転状態（冷態始動運転状態）、特殊運転状態、リーン運転状態が有り、これらの運転状態に応じて上記燃料噴射モードが適宜選択される。
図２を参照すると、（ａ）通常運転状態、（ｂ）触媒昇温運転状態、（ｃ）特殊運転状態、（ｄ）リーン運転状態毎にエンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とに応じて予め設定された燃料噴射モード選択マップがそれぞれ示されており、これらのマップに従ってエンジン１の運転状態に応じた燃料噴射モードが適宜選択される。
【００３４】
具体的には、（ａ）通常運転状態である場合には、エンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とが共に低い領域では、モード１の単独吸気管噴射を選択し、共に高い領域では、モード４の通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射を選択する。（ｂ）触媒昇温運転状態である場合には、エンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とが共に低い領域では、モード４の通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射を選択し、共に高い領域では、モード５の通常の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射を選択する。（ｃ）特殊運転状態（例えば、停車，低速からの急加速発進や，急勾配の登坂運転等）である場合には、エンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とが共に低い領域では、モード１の単独吸気管噴射を選択し、エンジン回転速度Ｎeが低くエンジン負荷が高い領域では、モード２の単独筒内吸気行程噴射を選択し、共に高い領域では、モード４の通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射を選択する。（ｄ）リーン運転状態である場合には、エンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とが共に低い領域では、モード３の単独筒内圧縮行程噴射を選択し、共に高い領域では、モード４の通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射を選択する。
【００３５】
そして、このような上記（ａ）〜（ｄ）に示す運転状態であっても、スロットルバルブ１４の開度が所定の変化度合いで大きく変更され、車両が急に加速或いは減速し、スロットルセンサ３３からの情報に基づきエンジン１が加減速状態になったと判定された場合には、（ａ）通常運転状態、（ｂ）触媒昇温運転状態及び（ｃ）特殊運転状態である場合には、モード６の加減速時の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射を選択し、（ｄ）リーン運転状態である場合には、モード７の加減速時の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射を選択する。
【００３６】
以下、上記モード１〜モード７までの燃料噴射モードについて詳しく説明する。
燃料噴射する場合には、先ずエンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とに基づいて目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）を設定し、この目標Ａ／Ｆとエアフローセンサ３５により検出された吸入空気量とに基づいて全燃料噴射量を設定する。
全燃料噴射量が設定されたら、上記モード１〜モード７に応じて燃料噴射弁１５及び燃料噴射弁２０から噴射する燃料量をそれぞれ決定する。詳しくは、上記図２の各マップにおいて、さらにエンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とに応じて燃料噴射弁１５及び燃料噴射弁２０から噴射する燃料量の基準噴射比率が予めそれぞれ設定されており、この基準噴射比率に応じて燃料噴射弁１５及び燃料噴射弁２０から噴射する燃料量をそれぞれ設定する。
【００３７】
図３を参照すると、燃料噴射弁１５及び燃料噴射弁２０の燃料噴射時期とエアフローセンサ３５による吸入空気量計測期間とが模式的にタイムチャートで示されている。また、表２を参照すると、上記モード１〜モード７にそれぞれ対応した吸入空気量計測期間が表に○印で示されており、同表に基づきモード１〜モード７に応じて吸入空気量計測期間が選択される。
【００３８】
【表２】
【００３９】
吸入空気量計測期間としては、図３に示すように、膨張行程での計測期間Ａ、排気行程での計測期間Ｂ、吸気行程での計測期間Ｃがある。
そして、表２に示すように、モード１の単独吸気管噴射では、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて吸気管燃料噴射量が設定され、モード２の単独筒内吸気行程噴射では、計測期間Ｂにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量が設定され、モード３の単独筒内圧縮行程噴射では、計測期間Ｃにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量が設定される。即ち、モード１の単独吸気管噴射、モード２の単独筒内吸気行程噴射、モード３の単独筒内圧縮行程噴射については、１工程前の期間に計測した吸入空気量に基づいて燃料噴射量が設定される。
【００４０】
また、モード４の通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射、及び、モード５の通常の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射では、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて全体の燃料噴射量が設定され、上記燃料噴射弁１５及び燃料噴射弁２０から噴射する燃料量の基準噴射比率に応じて燃料噴射量が吸気管燃料噴射量と筒内燃料噴射量とに配分される。即ち、モード４の通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射やモード５の通常の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射が選択された場合には、筒内吸気行程噴射や筒内圧縮行程噴射があっても、膨張行程での計測期間Ａにて計測した吸入空気量にのみ基づいて吸気管燃料噴射量と筒内燃料噴射量とが設定される。
【００４１】
つまり、吸気管噴射と筒内噴射との両方が実施される場合において、エンジン１が加減速なく定常運転されている通常時には、吸入空気量は計測期間Ａであっても計測期間Ｂであっても計測期間Ｃであっても同等とみなすことができ、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて吸気管燃料噴射量のみならず筒内燃料噴射量を設定するようにしている。これにより、モード４の通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射やモード５の通常の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射が選択された場合には、筒内吸気行程噴射と筒内圧縮行程噴射における筒内燃料噴射量をも早期に確定するようにでき、無駄なく効率よく燃料噴射制御を実施することができる。
【００４２】
モード６の加減速時の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射では、やはり計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて全体の燃料噴射量が設定され、上記基準噴射比率に応じて燃料噴射量が吸気管燃料噴射量と筒内燃料噴射量とに配分されるが、筒内吸気行程噴射については計測期間Ｂにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量が補正し設定される。同様に、モード７の加減速時の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射では、やはり計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて全体の燃料噴射量が設定され、上記基準噴射比率に応じて燃料噴射量が吸気管燃料噴射量と筒内燃料噴射量とに配分されるが、筒内圧縮行程噴射については計測期間Ｃにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量が補正し設定される。
【００４３】
具体的には、モード６では、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて吸気管燃料噴射量と筒内燃料噴射量とを求めた後、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量と計測期間Ｂにおいて計測した吸入空気量との差を求め、この差に基づいて燃料噴射増減量を算出し、この燃料噴射増減量を上記筒内燃料噴射量に加味することで筒内吸気行程噴射における筒内燃料噴射量を設定する。同様に、モード７では、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて吸気管燃料噴射量と筒内燃料噴射量とを求めた後、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量と計測期間Ｃにおいて計測した吸入空気量との差を求め、この差に基づいて燃料噴射増減量を算出し、この燃料噴射増減量を上記筒内燃料噴射量に加味することで筒内圧縮行程噴射における筒内燃料噴射量を設定する。
【００４４】
つまり、エンジン１の加減速時、即ちエンジン１の過渡運転時には、通常の場合と同様に膨張行程での計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて吸気管燃料噴射量と筒内燃料噴射量とを求め、その後、さらに筒内吸気行程噴射及び筒内圧縮行程噴射のそれぞれ１工程前の計測期間Ｂ及び計測期間Ｃにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量を補正し設定するようにしている。
【００４５】
これにより、エンジン１の過渡運転時において、エンジン回転速度Ｎeが急変し、これに伴い吸入空気量が時々刻々と変化するような場合であっても、燃料噴射弁１５及び燃料噴射弁２０からそれぞれ過不足なく適正な量の燃料を噴射するように図ることができる。
このように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、エンジン１が定常運転状態にある場合には、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて吸気管燃料噴射量のみならず筒内燃料噴射量を設定するようにし、エンジン１が過渡運転状態にある場合にのみ、筒内吸気行程噴射及び筒内圧縮行程噴射のそれぞれ１工程前の計測期間Ｂ及び計測期間Ｃにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量を補正し設定するようにしている。
【００４６】
従って、燃料噴射弁１５からの燃料噴射と燃料噴射弁２０からの燃料噴射とを適正にして効率よく実施できることになり、エンジン１が定常運転状態にある場合であっても過渡運転状態にある場合であっても、効率よく、目標Ａ／Ｆに対して空燃比の応答遅れが発生しないようにでき、エンジン１の運転状態を常に良好な状態に維持することができる。
なお、エンジン１は、タイミング可変機構８とタイミング可変機構４１により吸気バルブ７ａと排気バルブ７ｂの開閉タイミングを調整し、吸気バルブ７ａと排気バルブ７ｂの開弁期間のオーバラップ量を可変させることが可能であり、オーバラップ量に応じて筒内への吸入空気量も変化するため、ここでは計測期間Ｂ、計測期間Ｃにおける各吸入空気量をオーバラップ量に応じて補正するようにしている。
【００４７】
詳しくは、図４を参照すると、加速時（ａ）及び減速時（ｂ）におけるエンジン回転速度Ｎeとオーバラップ量と補正係数との関係が予めそれぞれ設定されマップとして示されており、エンジン回転速度Ｎeとオーバラップ量に応じて同図から補正係数が読み出され、計測期間Ｂ、計測期間Ｃにおける各吸入空気量は当該補正係数を乗算することで算出される。
【００４８】
これにより、特にエンジン１が過渡運転状態にあり、吸入空気量が大きく変化する場合には、吸気通路１２に設けたエアフローセンサ３５によって測定した吸入空気量をそのまま演算に使用すると燃料噴射量に誤差が生じる可能性があるのであるが、現実に即した適正な吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量を設定でき、より一層適正な量の燃料を燃料噴射弁２０から噴射するように図ることができる。
【００４９】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば上記各実施形態では、吸気バルブ７ａと排気バルブ７ｂの開弁期間のオーバラップ量に応じて計測期間Ｂ、計測期間Ｃにおける各吸入空気量を補正するようにしているが、オーバラップ量がそれほど大きくないような場合には、このような補正は特に行わなくてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１ エンジン（内燃機関）
７ａ 吸気バルブ
７ｂ 排気バルブ
８、４１ タイミング可変機構（可変バルブタイミング装置）
１２ 吸気通路
１５ 燃料噴射弁（第１燃料噴射弁）
２０ 燃料噴射弁（第２燃料噴射弁）
３１ ＥＣＵ（電子制御ユニット）（燃料噴射制御手段）
３２ 回転速度センサ
３３ スロットルセンサ（加減速状態検出手段）
３５ エアフローセンサ（吸入空気量測定手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に係り、詳しくは吸気管噴射と筒内噴射との双方を実施可能な内燃機関の燃料噴射制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多気筒からなる内燃機関に吸気管噴射弁と筒内噴射弁とを備え、内燃機関の運転状態に応じて吸気管噴射と筒内噴射との双方を実施可能な内燃機関の制御装置が開発されている。
通常、内燃機関においては吸入空気量に基づいて燃料噴射量を設定しており、上記吸気管噴射弁と筒内噴射弁とを備えた内燃機関では、吸気管噴射時には吸気管噴射する１行程前の例えば膨張行程の間に測定した吸入空気量をもとに、筒内噴射時には筒内噴射する１行程前の例えば吸気行程の間に測定した吸入空気量をもとに燃料噴射量をそれぞれ設定している。
【０００３】
そして、吸気管噴射と筒内噴射との双方を行う場合において、吸入空気量に基づいて燃料噴射量を求めた後、吸入空気量の変化に応じて筒内噴射における燃料噴射量を補正する構成の装置が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７５５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、吸気管噴射と筒内噴射との双方を行う場合において、上記特許文献１に開示の技術では、常に筒内噴射弁からの燃料噴射量を補正する為の吸入空気量の演算を行うようにしており、内燃機関が定常運転状態にある場合であって補正を行う必要がない場合であっても、補正に向けた吸入空気量の演算を行うようにしている。
このような必要のない演算の実施は、演算処理の負担を大きくするものであって効率的なものではなく、好ましいものではない。
【０００６】
また、吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを可変可能な可変バルブタイミング装置を有した内燃機関にあっては、吸入空気量は吸気バルブと排気バルブの開閉タイミングのオーバラップ量によって変化するものであるため、特に加減速時のように吸入空気量が大きく変化する場合には、吸気通路に設けたエアフローセンサ等によって測定した吸入空気量をそのまま演算に使用すると、燃料噴射量に誤差が生じ、望ましいことではない。
【０００７】
本発明の目的は、吸気管噴射弁と筒内噴射弁とを備え、吸気管噴射と筒内噴射とを適正にして効率よく実施可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、前記燃焼室内への吸入空気量を測定する吸入空気量測定手段と、これら第１及び第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射を内燃機関の運転状態に応じて制御する燃料噴射制御手段と、内燃機関が加減速状態にあることを検出する加減速状態検出手段とを備え、前記燃料噴射制御手段は、前記第１及び第２燃料噴射弁の双方より燃料を噴射するときには、前記吸入空気量測定手段により膨張行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第１及び第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定し、前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、前記吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の内燃機関の制御装置では、請求項１において、前記燃料噴射制御手段は、前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、前記吸入空気量測定手段により膨張行程の間に測定される吸入空気量と排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量との差に応じて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の内燃機関の制御装置では、請求項１または２において、前記燃料噴射制御手段は、内燃機関の運転状態に応じて前記第２燃料噴射弁からの燃料噴射時期につき吸気行程での吸気行程噴射及び圧縮行程での圧縮行程噴射のいずれかを選択して燃料噴射を制御するものであって、前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、前記吸気行程噴射が選択されているときには、前記吸入空気量測定手段により排気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正し、前記圧縮行程噴射が選択されているときには、前記吸入空気量測定手段により吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の内燃機関の制御装置では、請求項１乃至３のいずれかにおいて、内燃機関は吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバラップ量を可変させる可変バルブタイミング装置を有し、前記吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定された吸入空気量は、可変バルブタイミング装置により可変するオーバラップ量に応じて補正されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の内燃機関の制御装置によれば、燃料噴射制御手段は、吸気通路に燃料を噴射する第１燃料噴射弁及び燃焼室内に直接燃料を噴射する第２燃料噴射弁の双方より燃料を噴射するときには、吸入空気量測定手段により膨張行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第１及び第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定し、加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正するようにしている。
【００１３】
従って、第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁の双方より燃料を噴射するときには、膨張行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第１及び第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量がそれぞれ設定され、内燃機関が定常運転状態にあるときには、通常この燃料噴射量に基づいて第１及び第２燃料噴射弁により燃料噴射が行われるが、内燃機関が加減速状態にあり、即ち過渡運転状態にあることが検出されたときには、排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量が補正され、第２燃料噴射弁からは当該補正された燃料噴射量に基づいて燃料噴射が行われる。
【００１４】
これにより、内燃機関が加減速状態にあり、即ち過渡運転状態にあることが検出されたときには、第１燃料噴射弁による燃料噴射から第２燃料噴射弁による燃料噴射までの間に吸入空気量が変化することになるが、このような内燃機関が過渡運転状態にあるときにのみ第２燃料噴射弁からの燃料噴射の補正を行うようにすることで、第１燃料噴射弁からの燃料噴射と第２燃料噴射弁からの燃料噴射とを適正にして効率よく実施できることになり、内燃機関が定常運転状態であっても過渡運転状態であっても、効率よく、目標空燃比に対して空燃比の応答遅れが発生しないように図ることができ、内燃機関の運転状態を常に良好な状態に維持することができる。
【００１５】
請求項２の内燃機関の制御装置によれば、燃料噴射制御手段は、加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、吸入空気量測定手段により膨張行程の間に測定される吸入空気量と排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量との差に応じて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正するようにしている。
これにより、吸入空気量の変化に応じて容易にして適正に第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定でき、内燃機関が定常運転状態であっても過渡運転状態であっても、効率よく、内燃機関の運転状態を常に良好な状態に維持することができる。
【００１６】
請求項３の内燃機関の制御装置によれば、加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、第２燃料噴射弁について吸気行程噴射が選択されているときには、吸入空気量測定手段により排気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正し、第２燃料噴射弁について圧縮行程噴射が選択されているときには、吸入空気量測定手段により吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正するようにしている。
【００１７】
従って、第２燃料噴射弁について吸気行程噴射が選択されているときには、１行程前の排気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量が設定され、第２燃料噴射弁について圧縮行程噴射が選択されているときには、１行程前の吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量が設定される。
【００１８】
これにより、第２燃料噴射弁について吸気行程噴射が選択されている場合であっても圧縮行程噴射が選択されている場合であっても、１行程前の行程間に測定された吸入空気量に基づいて第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正するようにでき、適正に第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定することができる。
請求項４の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関は吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバラップ量を可変させる可変バルブタイミング装置を有し、吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定された吸入空気量は、可変バルブタイミング装置により可変するオーバラップ量に応じて補正されるようにしている。
【００１９】
従って、可変バルブタイミング装置により吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバラップ量が可変されると、吸入空気量が変化することになるが、吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定された吸入空気量をオーバラップ量に応じて補正することにより、現実に即した吸入空気量に基づいて燃料噴射量を補正でき、第２燃料噴射弁からの燃料噴射をより一層適正に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置を示す全体構成図である。
【図２】燃料噴射モード選択マップである。
【図３】燃料噴射時期と吸入空気量計測期間とを模式的に示すタイムチャートである。
【図４】エンジン回転速度Ｎeとオーバラップ量と補正係数との関係を示すマップである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施形態について図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る内燃機関の制御装置を示す全体構成図である。
本発明に係る内燃機関の制御装置は、車両に搭載されており、エンジン（内燃機関）１は、同図に示すように、動弁機構を可変可能であって、吸気管噴射と筒内噴射との双方を実施可能な多気筒エンジンとして構成されている。
【００２２】
動弁機構はダブルオーバヘッドカム（ＤＯＨＣ）４弁式の動弁機構からなり、シリンダヘッド２上の吸気カム軸３ａ及び排気カム軸３ｂの前端にはタイミングプーリ４ａ，４ｂがそれぞれ接続され、これらタイミングプーリ４ａ，４ｂはタイミングベルト５を介してクランク軸６に連結されている。これより、エンジン１が作動すると、クランク軸６の回転に伴ってタイミングプーリ４ａ，４ｂと共にカム軸３ａ，３ｂが回転駆動され、これらカム軸３，３ｂにそれぞれ設けられたカムにより吸気バルブ７ａ及び排気バルブ７ｂがそれぞれ開閉駆動される。
【００２３】
そして、吸気カム軸３ａと吸気側のタイミングプーリ４ａとの間には、ベーン式のタイミング可変機構（可変バルブタイミング装置）８が設けられている。ベーン式のタイミング可変機構８は、公知であって構成の詳細については説明を省略するが、タイミングプーリ４ａに設けたハウジング内にベーンロータを回動可能に設け、そのベーンロータに吸気カム軸３ａを連結して構成されている。タイミング可変機構８にはオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）９が接続され、エンジン１のオイルポンプ（図中Ｏ／Ｐと略す）１０から供給される作動油を利用してＯＣＶ９を切り換え、このＯＣＶ９の切換に応じてベーンロータに油圧を作用させることで、タイミングプーリ４ａに対する吸気カム軸３ａの位相、即ち吸気バルブ７ａの開閉タイミングを調整可能である。
【００２４】
また、排気カム軸３ｂと排気側のタイミングプーリ４ｂとの間には、吸気側と同様のベーン式のタイミング可変機構（可変バルブタイミング装置）４１が設けられている。ベーン式のタイミング可変機構４１も、公知であって構成の詳細については説明を省略するが、タイミングプーリ４ｂに設けたハウジング内にベーンロータを回動可能に設け、そのベーンロータに吸気カム軸３ｂを連結して構成されている。タイミング可変機構４１にはオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）４２が接続され、エンジン１のオイルポンプ１０から供給される作動油を利用してＯＣＶ４２を切り換え、このＯＣＶ４２の切換に応じてベーンロータに油圧を作用させることで、タイミングプーリ４ｂに対する排気カム軸３ｂの位相、即ち排気バルブ７ｂの開閉タイミングを調整可能である。
【００２５】
具体的には、タイミング可変機構８とタイミング可変機構４１により吸気バルブ７ａと排気バルブ７ｂの開閉タイミングを調整することで、吸気バルブ７ａと排気バルブ７ｂの開弁期間のオーバラップ量を可変させることが可能である。
また、シリンダヘッド２の吸気ポート１１には吸気通路１２が接続されており、吸気通路１２には吸気上流側から順に、エアクリーナ１３、スロットルバルブ１４、燃料噴射弁（第１燃料噴射弁）１５が設けられている。これより、エンジン１が吸気行程である場合において、吸気バルブ７ａの開弁時にピストン１６の下降に伴ってエアクリーナ１３から吸気通路１２内に空気が導入されるが、このように導入された吸入空気は、スロットルバルブ１４の開度に応じて流量調整された後、燃料噴射弁１５から噴射（吸気管噴射）された燃料と混合され、吸気ポート１１を経て筒内に流入される。
【００２６】
また、シリンダヘッド２には、筒内に臨んで、点火を行う点火プラグ１９が設けられている。これにより、上記の如く筒内に流入した吸入空気と燃料との混合気に点火し、均質燃焼を生起させることができる。
さらに、シリンダヘッド２には、筒内に臨んで、筒内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁（第２燃料噴射弁）２０が設けられている。燃料噴射弁２０は、例えばピストン１６が所定の位置範囲にあるときに、ピストン１６の頂面に形成されたキャビティ１６ａに向けて燃料を噴射（筒内圧縮行程噴射）可能に構成されている。これにより、エンジン１が例えば圧縮行程である場合において、筒内に形成される燃焼室内に縦渦流（タンブル流）を生成させつつ燃料を点火プラグ１９近傍に集め、燃料噴射量が少ないような希薄空燃比の状況下であっても点火プラグ１９により点火を行い、層状燃焼を生起させることが可能である。また、燃料噴射弁２０は、エンジン１が吸気行程である場合においても、燃焼室内に燃料を噴射（筒内吸気行程噴射）可能であり、均質燃焼を生起させることができる。
【００２７】
一方、シリンダヘッド２の排気ポート１７には排気通路１８が接続されている。これにより、エンジン１が排気行程である場合において、点火プラグ１９により点火されて燃焼した排ガスは、排気バルブ７ｂの開弁時にピストン１６の上昇に伴って排気ポート１７から排気通路１８に案内され、触媒２４及び図示しない消音器を経て外部に排出される。
車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）（燃料噴射制御手段）３１が設置されており、エンジン１の総合的な制御を行う。ＥＣＵ３１の入力側には、エンジン回転速度Ｎeを検出する回転速度センサ３２、スロットルバルブ１４の開度であるスロットルポジション（ＴＰＳ）ひいてはエンジン負荷を検出するスロットルセンサ（加減速状態検出手段）３３、冷却水温Ｔwを検出する水温センサ３４、吸入空気量を検出するエアフローセンサ（吸入空気量測定手段）３５等の各種センサが接続されている。ＥＣＵ３１の出力側には、上記ＯＣＶ９、４２、燃料噴射弁１５、２０、点火プラグ１９等が接続されている。
【００２８】
これより、ＥＣＵ３１は、予め設定されたマップに従って、エンジン回転速度Ｎe及びＴＰＳ（エンジン負荷）からタイミング可変機構８やタイミング可変機構４１の目標位相角をそれぞれ算出し、ＯＣＶ９及びＯＣＶ４２を駆動して実際の位相角が目標位相角となるようにタイミング可変機構８やタイミング可変機構４１を制御する。なお、冷却水温Ｔwが低いようなエンジン１の冷態始動時には、未燃ＨＣの排出を抑制するため、タイミング可変機構８及びタイミング可変機構４１は温態始動時の場合とは異なる位相角に制御される。さらに、各センサからの検出情報に基づいて、燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期を決定し、燃料噴射弁１５、燃料噴射弁２０、点火プラグ１９を駆動制御する。
【００２９】
以下、このように構成された本発明に係る内燃機関の制御装置の制御、即ち燃料噴射制御の内容について詳しく説明する。
上述したように、本発明に係る内燃機関の制御装置では、エンジン１は燃料噴射弁１５と燃料噴射弁２０の二つの燃料噴射弁を有しており、エンジン１の運転状態に応じて燃料噴射弁１５からの燃料噴射と燃料噴射弁２０からの燃料噴射とを使い分けるようにしている。
【００３０】
表１を参照すると、本発明に係る内燃機関の制御装置において実施可能な７つの燃料噴射モードが表で示されている。
【００３１】
【表１】
【００３２】
同表に示すように、本発明に係る内燃機関の制御装置では、モード１：単独吸気管噴射、モード２：単独筒内吸気行程噴射、モード３：単独筒内圧縮行程噴射、モード４：通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射、モード５：通常の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射、モード６：加減速時の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射、モード７：加減速時の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射、を適宜実施可能である。
【００３３】
そして、本発明に係る内燃機関の制御装置では、エンジン１の運転状態に応じてこれらの燃料噴射モードを選択している。詳しくは、エンジン１の運転状態としては、例えば通常運転状態、触媒昇温運転状態（冷態始動運転状態）、特殊運転状態、リーン運転状態が有り、これらの運転状態に応じて上記燃料噴射モードが適宜選択される。
図２を参照すると、（ａ）通常運転状態、（ｂ）触媒昇温運転状態、（ｃ）特殊運転状態、（ｄ）リーン運転状態毎にエンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とに応じて予め設定された燃料噴射モード選択マップがそれぞれ示されており、これらのマップに従ってエンジン１の運転状態に応じた燃料噴射モードが適宜選択される。
【００３４】
具体的には、（ａ）通常運転状態である場合には、エンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とが共に低い領域では、モード１の単独吸気管噴射を選択し、共に高い領域では、モード４の通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射を選択する。（ｂ）触媒昇温運転状態である場合には、エンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とが共に低い領域では、モード４の通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射を選択し、共に高い領域では、モード５の通常の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射を選択する。（ｃ）特殊運転状態（例えば、停車，低速からの急加速発進や，急勾配の登坂運転等）である場合には、エンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とが共に低い領域では、モード１の単独吸気管噴射を選択し、エンジン回転速度Ｎeが低くエンジン負荷が高い領域では、モード２の単独筒内吸気行程噴射を選択し、共に高い領域では、モード４の通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射を選択する。（ｄ）リーン運転状態である場合には、エンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とが共に低い領域では、モード３の単独筒内圧縮行程噴射を選択し、共に高い領域では、モード４の通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射を選択する。
【００３５】
そして、このような上記（ａ）〜（ｄ）に示す運転状態であっても、スロットルバルブ１４の開度が所定の変化度合いで大きく変更され、車両が急に加速或いは減速し、スロットルセンサ３３からの情報に基づきエンジン１が加減速状態になったと判定された場合には、（ａ）通常運転状態、（ｂ）触媒昇温運転状態及び（ｃ）特殊運転状態である場合には、モード６の加減速時の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射を選択し、（ｄ）リーン運転状態である場合には、モード７の加減速時の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射を選択する。
【００３６】
以下、上記モード１〜モード７までの燃料噴射モードについて詳しく説明する。
燃料噴射する場合には、先ずエンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とに基づいて目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）を設定し、この目標Ａ／Ｆとエアフローセンサ３５により検出された吸入空気量とに基づいて全燃料噴射量を設定する。
全燃料噴射量が設定されたら、上記モード１〜モード７に応じて燃料噴射弁１５及び燃料噴射弁２０から噴射する燃料量をそれぞれ決定する。詳しくは、上記図２の各マップにおいて、さらにエンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とに応じて燃料噴射弁１５及び燃料噴射弁２０から噴射する燃料量の基準噴射比率が予めそれぞれ設定されており、この基準噴射比率に応じて燃料噴射弁１５及び燃料噴射弁２０から噴射する燃料量をそれぞれ設定する。
【００３７】
図３を参照すると、燃料噴射弁１５及び燃料噴射弁２０の燃料噴射時期とエアフローセンサ３５による吸入空気量計測期間とが模式的にタイムチャートで示されている。また、表２を参照すると、上記モード１〜モード７にそれぞれ対応した吸入空気量計測期間が表に○印で示されており、同表に基づきモード１〜モード７に応じて吸入空気量計測期間が選択される。
【００３８】
【表２】
【００３９】
吸入空気量計測期間としては、図３に示すように、膨張行程での計測期間Ａ、排気行程での計測期間Ｂ、吸気行程での計測期間Ｃがある。
そして、表２に示すように、モード１の単独吸気管噴射では、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて吸気管燃料噴射量が設定され、モード２の単独筒内吸気行程噴射では、計測期間Ｂにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量が設定され、モード３の単独筒内圧縮行程噴射では、計測期間Ｃにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量が設定される。即ち、モード１の単独吸気管噴射、モード２の単独筒内吸気行程噴射、モード３の単独筒内圧縮行程噴射については、１工程前の期間に計測した吸入空気量に基づいて燃料噴射量が設定される。
【００４０】
また、モード４の通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射、及び、モード５の通常の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射では、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて全体の燃料噴射量が設定され、上記燃料噴射弁１５及び燃料噴射弁２０から噴射する燃料量の基準噴射比率に応じて燃料噴射量が吸気管燃料噴射量と筒内燃料噴射量とに配分される。即ち、モード４の通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射やモード５の通常の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射が選択された場合には、筒内吸気行程噴射や筒内圧縮行程噴射があっても、膨張行程での計測期間Ａにて計測した吸入空気量にのみ基づいて吸気管燃料噴射量と筒内燃料噴射量とが設定される。
【００４１】
つまり、吸気管噴射と筒内噴射との両方が実施される場合において、エンジン１が加減速なく定常運転されている通常時には、吸入空気量は計測期間Ａであっても計測期間Ｂであっても計測期間Ｃであっても同等とみなすことができ、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて吸気管燃料噴射量のみならず筒内燃料噴射量を設定するようにしている。これにより、モード４の通常の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射やモード５の通常の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射が選択された場合には、筒内吸気行程噴射と筒内圧縮行程噴射における筒内燃料噴射量をも早期に確定するようにでき、無駄なく効率よく燃料噴射制御を実施することができる。
【００４２】
モード６の加減速時の吸気管噴射及び筒内吸気行程噴射では、やはり計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて全体の燃料噴射量が設定され、上記基準噴射比率に応じて燃料噴射量が吸気管燃料噴射量と筒内燃料噴射量とに配分されるが、筒内吸気行程噴射については計測期間Ｂにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量が補正し設定される。同様に、モード７の加減速時の吸気管噴射及び筒内圧縮行程噴射では、やはり計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて全体の燃料噴射量が設定され、上記基準噴射比率に応じて燃料噴射量が吸気管燃料噴射量と筒内燃料噴射量とに配分されるが、筒内圧縮行程噴射については計測期間Ｃにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量が補正し設定される。
【００４３】
具体的には、モード６では、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて吸気管燃料噴射量と筒内燃料噴射量とを求めた後、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量と計測期間Ｂにおいて計測した吸入空気量との差を求め、この差に基づいて燃料噴射増減量を算出し、この燃料噴射増減量を上記筒内燃料噴射量に加味することで筒内吸気行程噴射における筒内燃料噴射量を設定する。同様に、モード７では、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて吸気管燃料噴射量と筒内燃料噴射量とを求めた後、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量と計測期間Ｃにおいて計測した吸入空気量との差を求め、この差に基づいて燃料噴射増減量を算出し、この燃料噴射増減量を上記筒内燃料噴射量に加味することで筒内圧縮行程噴射における筒内燃料噴射量を設定する。
【００４４】
つまり、エンジン１の加減速時、即ちエンジン１の過渡運転時には、通常の場合と同様に膨張行程での計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて吸気管燃料噴射量と筒内燃料噴射量とを求め、その後、さらに筒内吸気行程噴射及び筒内圧縮行程噴射のそれぞれ１工程前の計測期間Ｂ及び計測期間Ｃにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量を補正し設定するようにしている。
【００４５】
これにより、エンジン１の過渡運転時において、エンジン回転速度Ｎeが急変し、これに伴い吸入空気量が時々刻々と変化するような場合であっても、燃料噴射弁１５及び燃料噴射弁２０からそれぞれ過不足なく適正な量の燃料を噴射するように図ることができる。
このように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、エンジン１が定常運転状態にある場合には、計測期間Ａにおいて計測した吸入空気量に基づいて吸気管燃料噴射量のみならず筒内燃料噴射量を設定するようにし、エンジン１が過渡運転状態にある場合にのみ、筒内吸気行程噴射及び筒内圧縮行程噴射のそれぞれ１工程前の計測期間Ｂ及び計測期間Ｃにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量を補正し設定するようにしている。
【００４６】
従って、燃料噴射弁１５からの燃料噴射と燃料噴射弁２０からの燃料噴射とを適正にして効率よく実施できることになり、エンジン１が定常運転状態にある場合であっても過渡運転状態にある場合であっても、効率よく、目標Ａ／Ｆに対して空燃比の応答遅れが発生しないようにでき、エンジン１の運転状態を常に良好な状態に維持することができる。
なお、エンジン１は、タイミング可変機構８とタイミング可変機構４１により吸気バルブ７ａと排気バルブ７ｂの開閉タイミングを調整し、吸気バルブ７ａと排気バルブ７ｂの開弁期間のオーバラップ量を可変させることが可能であり、オーバラップ量に応じて筒内への吸入空気量も変化するため、ここでは計測期間Ｂ、計測期間Ｃにおける各吸入空気量をオーバラップ量に応じて補正するようにしている。
【００４７】
詳しくは、図４を参照すると、加速時（ａ）及び減速時（ｂ）におけるエンジン回転速度Ｎeとオーバラップ量と補正係数との関係が予めそれぞれ設定されマップとして示されており、エンジン回転速度Ｎeとオーバラップ量に応じて同図から補正係数が読み出され、計測期間Ｂ、計測期間Ｃにおける各吸入空気量は当該補正係数を乗算することで算出される。
【００４８】
これにより、特にエンジン１が過渡運転状態にあり、吸入空気量が大きく変化する場合には、吸気通路１２に設けたエアフローセンサ３５によって測定した吸入空気量をそのまま演算に使用すると燃料噴射量に誤差が生じる可能性があるのであるが、現実に即した適正な吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量を設定でき、より一層適正な量の燃料を燃料噴射弁２０から噴射するように図ることができる。
【００４９】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば上記各実施形態では、吸気バルブ７ａと排気バルブ７ｂの開弁期間のオーバラップ量に応じて計測期間Ｂ、計測期間Ｃにおける各吸入空気量を補正するようにしているが、オーバラップ量がそれほど大きくないような場合には、このような補正は特に行わなくてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１ エンジン（内燃機関）
７ａ 吸気バルブ
７ｂ 排気バルブ
８、４１ タイミング可変機構（可変バルブタイミング装置）
１２ 吸気通路
１５ 燃料噴射弁（第１燃料噴射弁）
２０ 燃料噴射弁（第２燃料噴射弁）
３１ ＥＣＵ（電子制御ユニット）（燃料噴射制御手段）
３２ 回転速度センサ
３３ スロットルセンサ（加減速状態検出手段）
３５ エアフローセンサ（吸入空気量測定手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、
内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、
前記燃焼室内への吸入空気量を測定する吸入空気量測定手段と、
これら第１及び第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射を内燃機関の運転状態に応じて制御する燃料噴射制御手段と、
内燃機関が加減速状態にあることを検出する加減速状態検出手段とを備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記第１及び第２燃料噴射弁の双方より燃料を噴射するときには、前記吸入空気量測定手段により膨張行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第１及び第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定し、前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、前記吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料噴射制御手段は、
前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、前記吸入空気量測定手段により膨張行程の間に測定される吸入空気量と排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量との差に応じて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射制御手段は、
内燃機関の運転状態に応じて前記第２燃料噴射弁からの燃料噴射時期につき吸気行程での吸気行程噴射及び圧縮行程での圧縮行程噴射のいずれかを選択して燃料噴射を制御するものであって、
前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、
前記吸気行程噴射が選択されているときには、前記吸入空気量測定手段により排気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正し、
前記圧縮行程噴射が選択されているときには、前記吸入空気量測定手段により吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする、請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
内燃機関は吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバラップ量を可変させる可変バルブタイミング装置を有し、
前記吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定された吸入空気量は、可変バルブタイミング装置により可変するオーバラップ量に応じて補正されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、
内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、
前記燃焼室内への吸入空気量を測定する吸入空気量測定手段と、
これら第１及び第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射を内燃機関の運転状態に応じて制御する燃料噴射制御手段と、
内燃機関が加減速状態にあることを検出する加減速状態検出手段とを備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記第１及び第２燃料噴射弁の双方より燃料を噴射するときには、前記吸入空気量測定手段により膨張行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第１及び第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定し、前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、前記吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料噴射制御手段は、
前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、前記吸入空気量測定手段により膨張行程の間に測定される吸入空気量と排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量との差に応じて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射制御手段は、
内燃機関の運転状態に応じて前記第２燃料噴射弁からの燃料噴射時期につき吸気行程での吸気行程噴射及び圧縮行程での圧縮行程噴射のいずれかを選択して燃料噴射を制御するものであって、
前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、
前記吸気行程噴射が選択されているときには、前記吸入空気量測定手段により排気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正し、
前記圧縮行程噴射が選択されているときには、前記吸入空気量測定手段により吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第２燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする、請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
内燃機関は吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバラップ量を可変させる可変バルブタイミング装置を有し、
前記吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定された吸入空気量は、可変バルブタイミング装置により可変するオーバラップ量に応じて補正されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１６３０１０（Ｐ２０１２−１６３０１０Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２６７１（Ｐ２０１１−２２６７１）
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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