内燃機関の燃料噴射制御装置
【課題】この発明は、シリンダ内に流入する吸気の流れが強い場合であっても、シリンダ内壁への燃料付着を抑制することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】２つの吸気ポートから流入する吸気により、シリンダ内に強吸気流領域と、前記強吸気流領域よりも吸気流の弱い弱吸気流領域とが形成される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記２つの吸気ポートそれぞれに設けられ、前記強吸気流領域に向かう方向（以下、強吸気流方向という。）と前記弱吸気流領域に向かう方向（以下、弱吸気流方向という。）とに燃料を吹き分けて噴射可能なインジェクタを備える。運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記弱吸気流方向への噴射量を、前記強吸気流方向への噴射量よりも多くする。
【解決手段】２つの吸気ポートから流入する吸気により、シリンダ内に強吸気流領域と、前記強吸気流領域よりも吸気流の弱い弱吸気流領域とが形成される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記２つの吸気ポートそれぞれに設けられ、前記強吸気流領域に向かう方向（以下、強吸気流方向という。）と前記弱吸気流領域に向かう方向（以下、弱吸気流方向という。）とに燃料を吹き分けて噴射可能なインジェクタを備える。運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記弱吸気流方向への噴射量を、前記強吸気流方向への噴射量よりも多くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に、車両に搭載される内燃機関の燃料噴射制御を実行するのに好適な内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に開示されるように、シリンダに接続する少なくとも２つの吸気ポートと、各吸気ポートそれぞれに設けられ、吸気の流れ方向に燃料を噴射するインジェクタとを備えた内燃機関が知られている。また、本公報には、各インジェクタの燃料噴射タイミングについて、吸気行程前と吸気行程中とを組み合わせることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１９４１４８号公報
【特許文献２】特開２００７−９８０７号公報
【特許文献３】特開２０１０−６５６２２号公報
【特許文献４】特開２０１０−５３７５８号公報
【特許文献５】特開平６−５８１８３号公報
【特許文献６】特開２００３−１３８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の内燃機関では、高負荷域などシリンダ内に流入する吸気の流れが強い場合には、インジェクタから噴射された多くの燃料が、シリンダ内に流入する吸気の流れに乗って、吸気ポートに対向するシリンダ内壁にまで到達することとなる。シリンダ内壁に到達し付着した燃料は、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減の原因となる。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、シリンダ内に流入する吸気の流れが強い場合であっても、シリンダ内壁への燃料付着を抑制することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、シリンダ内に接続する少なくとも２つの吸気ポートを有し、前記２つの吸気ポートから流入する吸気により、シリンダ内に強吸気流領域と、前記強吸気流領域よりも吸気流の弱い弱吸気流領域とが形成される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記２つの吸気ポートそれぞれに設けられ、前記強吸気流領域に向かう方向（以下、強吸気流方向という。）と前記弱吸気流領域に向かう方向（以下、弱吸気流方向という。）とに燃料を吹き分けて噴射可能なインジェクタと、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記弱吸気流方向への噴射量を、前記強吸気流方向への噴射量よりも多くする吹き分け制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記吹き分け制御手段は、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記弱吸気流方向への噴射量を、前記強吸気流方向への噴射量よりも多くし、
前記運転状態が低負荷である場合に、前記インジェクタによる前記弱吸気流方向への噴射量を、前記強吸気流方向への噴射量よりも少なくすること、を特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１及び第２の発明において、
前記強吸気流領域は、前記２つの吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気により、シリンダ中心部を縦に旋回するタンブル流が形成される領域であり、
前記強吸気流方向は、前記タンブル流が形成されるシリンダ中心方向であり、
前記弱吸気流方向は、前記タンブル流が形成される領域の側方に位置するシリンダ壁方向であること、を特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、
前記吹き分け制御手段は、
前記強吸気流方向に対する前記弱吸気流方向の噴射量比と負荷との関係を予め記憶する関係記憶手段と、
前記関係から、負荷に応じた前記噴射量比を算出する噴射量比算出手段と、
前記噴射量比算出手段により算出された噴射量比に基づいて、前記インジェクタによる前記強吸気流方向と前記弱吸気流方向とへの吹き分け量を設定する吹き分け量設定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記関係記憶手段は、運転モードに対応する複数の前記関係を予め記憶し、
前記吹き分け制御手段は、前記関係記憶手段に記憶された複数の前記関係から、燃焼モードに対応する前記関係を取得する関係取得手段を更に備え、
前記噴射量比算出手段は、前記関係取得手段により取得された前記関係から、負荷に応じた前記噴射量比を算出すること、を特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第４又は第５の発明において、
前記関係記憶手段は、運転モードがストイキである場合に対応して、高負荷であるほど前記強吸気流方向に対する前記弱吸気流方向の噴射量比を大きく、低負荷であるほど前記強吸気流方向に対する前記弱吸気流方向の噴射量比を小さく定めた関係を予め記憶すること、を特徴とする。
【００１２】
また、第７の発明は、第１乃至第６の発明のいずれかにおいて、
前記吹き分け制御手段は、
吸気バルブの開き始めから閉じ終わりまでの開弁期間よりも噴射時間が短い場合に、前記開弁期間のうち前記吸気バルブの開閉時近傍を優先して噴射時期に設定する噴射時期設定手段を更に備えること、を特徴とする。
【００１３】
また、第８の発明は、上記の目的を達成するため、シリンダ内に接続する第１及び第２吸気ポートと、前記第１吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流量を前記第２吸気ポートから流入する吸気の流量よりも高めて、シリンダ内にスワール流を形成可能な気流制御弁と、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記第１及び第２吸気ポートそれぞれに対応して設けられ、シリンダ内に流入する吸気の流れ方向と、前記吸気の流れの側方に位置するシリンダ壁方向とに燃料を吹き分けて噴射可能な第１及び第２インジェクタと、
前記スワール流が形成される場合に、前記第１インジェクタによる前記第１吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ方向への噴射量を、前記第２インジェクタによる前記第２吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ方向への噴射量よりも少なくする吹き分け制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第９の発明は、上記の目的を達成するため、シリンダ内に接続する少なくとも２つの吸気ポートと、前記２つの吸気ポートそれぞれに設けられ、前記２つの吸気ポートをシリンダ内に対して開閉する吸気バルブとを有し、前記吸気バルブの開弁時に傘部とシリンダ上方との間に生じる隙間（以下、シリンダ上方の隙間という。）からシリンダ内に流入する吸気により、タンブル流が形成される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記２つの吸気ポートそれぞれに設けられ、前記シリンダ上方の隙間と、前記吸気バルブの開弁時に傘部とシリンダ下方との間に生じる隙間（以下、シリンダ下方の隙間という。）とに燃料を吹き分けて噴射可能なインジェクタと、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記シリンダ下方の隙間への噴射量を、前記シリンダ上方の隙間への噴射量よりも多くする吹き分け制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第１０の発明は、第９の発明において、
前記吹き分け制御手段は、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記シリンダ下方の隙間への噴射量を、前記シリンダ上方の隙間への噴射量よりも多くし、
前記運転状態が低負荷である場合に、前記インジェクタによる前記シリンダ下方の隙間への噴射量を、前記シリンダ上方の隙間への噴射量よりも少なくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、運転状態が高負荷である場合に、インジェクタによる弱吸気流方向への噴射量を、強吸気流方向への噴射量よりも多く吹き分けることができる。強吸気流方向への噴射量を低減することで、強吸気流に乗って、シリンダ内壁に到達する燃料を低減することができる。このため、本発明によれば、シリンダ内に流入する吸気の流れが強い場合であっても、シリンダ内壁への燃料付着を抑制することができる。そして、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減を抑制することができる。
【００１７】
第２の発明によれば、運転状態が高負荷である場合には、インジェクタによる弱吸気流方向への噴射量を強吸気流方向への噴射量よりも多く吹き分け、運転状態が低負荷である場合には、インジェクタによる弱吸気流方向への噴射量を強吸気流方向への噴射量よりも少なく吹き分けることができる。このため、本発明によれば、高負荷域におけるシリンダ内壁への燃料付着の抑制と、低負荷域における噴射燃料の均質性向上とを両立させることができる。
【００１８】
第３の発明によれば、インジェクタによるタンブル流が形成されるシリンダ中心方向と、タンブル流が形成される領域の側方に位置するシリンダ壁方向とへの吹き分け量を制御することができる。このため、本発明によれば、タンブル流が形成される内燃機関において、好適に燃料を吹き分けることができる。
【００１９】
第４の発明によれば、予め記憶した関係から負荷に応じた噴射量比を算出し、この噴射量比に基づいて、インジェクタによる強吸気流方向と弱吸気流方向とへの吹き分け量を設定することができる。このため、本発明によれば、負荷の程度に応じた噴射量比を、簡易な処理で精度高く算出し、全負荷域に渡って好適に燃料を吹き分けることができる。
【００２０】
第５の発明によれば、運転モードに対応する関係を取得し、負荷に応じた噴射量比を算出することができる。このため、本発明によれば、運転モードに応じて最適な関係を選択して、全負荷域に渡って好適に燃料を吹き分けることができる。
【００２１】
第６の発明によれば、運転モードがストイキである場合に、全負荷域に渡って好適に燃料を吹き分けることができる。
【００２２】
第７の発明によれば、吸気バルブの開弁期間よりも噴射時間が短い場合に、開弁期間のうち吸気バルブの開閉時近傍を優先して噴射時期に設定することができる。吸気バルブの開閉時近傍は、開弁期間の中期に比して吸気の流速が遅い。このため、本発明によれば、吸気の流れに乗って吸気ポートに対向するシリンダ内壁にまで到達する噴射燃料を一層抑制することができる。
【００２３】
第８の発明によれば、スワール流が形成される場合に、第１インジェクタによる第１吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ方向への噴射量を、第２インジェクタによる第２吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ方向への噴射量よりも少なくすることができる。吸気の流量が多い第１吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ方向への噴射量を低減することで、強い吸気の流れに乗って、シリンダ内壁に到達する燃料を低減することができる。このため、本発明によれば、スワール流が形成される場合であっても、シリンダ内壁への燃料付着を抑制することができる。そして、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減を抑制することができる。
【００２４】
第９の発明によれば、運転状態が高負荷である場合に、インジェクタによるシリンダ下方の隙間への噴射量を、シリンダ上方の隙間への噴射量よりも多く吹き分けることができる。シリンダ上方の隙間への噴射量を低減することで、シリンダ上方の隙間からシリンダ内に流入する強い吸気の流れに乗って、シリンダ内壁に到達する燃料を低減することができる。このため、本発明によれば、シリンダ内に流入する吸気の流れが強い場合であっても、シリンダ内壁への燃料付着を抑制することができる。そして、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減を抑制することができる。
【００２５】
第１０の発明によれば、運転状態が高負荷である場合には、インジェクタによるシリンダ下方の隙間への噴射量をシリンダ上方の隙間への噴射量よりも多く吹き分け、運転状態が低負荷である場合には、インジェクタによるシリンダ下方の隙間への噴射量をシリンダ上方の隙間への噴射量よりも少なく吹き分けることができる。このため、本発明によれば、高負荷域におけるシリンダ内壁への燃料付着の抑制と、低負荷域における噴射燃料の均質性向上とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係るシステム構成を説明するための概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るシステムを、図１の矢印ａ方向から見た内燃機関１０の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るシステムにおいて用いられるインジェクタ３０が噴射する燃料噴霧を表す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るシステムにおいて用いられるインジェクタ３０ａ、３０ｂの燃料吹き分け方向について説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、運転状態が低負荷である場合の吹き分け制御について説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ５０が実行する吹き分け制御ルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２において、シリンダ１４の中心方向に対するシリンダ１４の側壁方向の噴射量比と負荷との関係を示す関係マップである。
【図８】本発明の実施の形態２において、運転モード毎に噴射量比と負荷との関係を定めた複数の関係マップである。
【図９】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ５０が実行する吹き分け制御ルーチンのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３において、吸気バルブ２４の開き始めから閉じ終わりまでの開弁期間におけるクランク角ＣＡと吸気の流速との関係を示す関係図である。
【図１１】本発明の実施の形態３において、吸気バルブ２４の開閉時近傍を優先して割り当てた噴射時期を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３において、噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い場合における、シリンダ１４の中心方向に対するシリンダ１４の側壁方向の噴射量比と負荷との関係を示す関係マップである。
【図１３】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態４に係るシステム構成及び動作を説明するための概略図である。
【図１５】本発明の実施の形態４において、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態５に係るシステム構成及び動作を説明するための概略図である。
【図１７】本発明の実施の形態５において、運転状態が低負荷である場合の吹き分け制御について説明するための図である。
【図１８】本発明の実施の形態５において、ＥＣＵ５０が実行する吹き分け制御ルーチンのフローチャートである。
【図１９】一般的なインジェクタ６０が噴射する燃料噴霧を表す図である。
【図２０】一般的なインジェクタ６０を用いた比較対象のシステム構成を説明するための概略構成図である。
【図２１】比較対象のシステムを、図２０の矢印ａ方向から見た内燃機関１０の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２８】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係るシステム構成を説明するための概略構成図である。図１に示すシステムは内燃機関１０を備えている。ここでは、内燃機関１０は、４サイクルエンジンであるものとする。図１には、内燃機関１０の縦断面が表されている。
【００２９】
内燃機関１０は、シリンダブロック１２を備えている。シリンダブロック１２には、シリンダ１４が形成されている。本発明において、内燃機関１０のシリンダ数は特に限定されるものではない。シリンダ１４の内部には、ピストン１６が摺動可能に配置されている。
【００３０】
シリンダブロック１２の上部には、シリンダヘッド１８が組み付けられている。シリンダブロック１２に形成されたシリンダ１４の内壁面と、ピストン１６の冠面と、シリンダヘッド１８の下面の凹部とで囲まれた空間によって、内燃機関１０の燃焼室２０が形成されている。
【００３１】
図２は、図１の矢印ａ方向から見た内燃機関１０の概略図である。シリンダヘッド１８には、燃焼室２０に連通する２つ吸気ポート２２ａ、２２ｂが形成されている。吸気ポート２２ａ、２２ｂの下流端には、吸気ポート２２ａ、２２ｂを燃焼室２０に対して開閉するための吸気バルブ２４ａ、２４ｂがそれぞれ設けられている。
【００３２】
本実施形態のシステムでは、吸気ポート２２ａ、２２ｂから流入する吸気により、シリンダ１４内に強吸気流領域と、強吸気流領域よりも吸気流の弱い弱吸気流領域とが形成される。具体的には、強吸気流領域は、吸気ポート２２ａ、２２ｂからシリンダ１４の中心方向に流入する吸気により、シリンダ１４の中心部を縦に旋回するタンブル流７０が形成される領域である。弱吸気流領域は、タンブル流７０が形成される領域の側方に位置する領域である。
【００３３】
吸気ポート２２ａ、２２ｂには、燃焼室２０に向けて燃料を噴射するためのインジェクタ３０ａ、３０ｂがそれぞれ取り付けられている。このように、本実施形態の内燃機関１０は、デュアルポート噴射弁エンジンを構成している。インジェクタ３０ａ、３０ｂは、それぞれ噴射燃料のポート付着を避けるために、開弁した吸気バルブ２４ａ、２４ｂの隙間を狙って燃料を噴射するように取り付けられている。そのため、インジェクタ３０ａ、３０ｂは、吸気バルブ２４ａ、２４ｂの近傍に取り付けられている。
【００３４】
以下の説明において、吸気ポート２２ａ、２２ｂを特に区別しない場合には、単に吸気ポート２２という。吸気バルブ２４ａ、２４ｂを特に区別しない場合には、単に吸気バルブ２４という。インジェクタ３０ａ、３０ｂを特に区別しない場合には、単にインジェクタ３０という。
【００３５】
シリンダヘッド１８には、燃焼室２０に連通する２つの排気ポート２６ａ、２６ｂが形成されている。排気ポート２６ａ、２６ｂの下流端には、排気ポート２６ａ、２６ｂを燃焼室２０に対して開閉するための排気バルブ２８ａ、２８ｂがそれぞれ設けられている。
【００３６】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力部には、クランク角ＣＡを検出するためのクランク角センサ５２等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力部には、インジェクタ３０ａ、３０ｂの他、図示しない点火プラグ等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。なお、目標空燃比は理論空燃比（ストイキ）に設定されているものとする。
【００３７】
［実施の形態１における特徴的構成］
次に、本実施形態のシステムにおける特徴的構成について説明する。本実施形態のシステムにおける特徴的構成は、主にインジェクタ３０とその制御にある。そこで、まず、本システムのインジェクタ３０の比較対象として、一般的なインジェクタを用いたシステム構成とその課題について図１９〜図２１を用いて説明する。
【００３８】
（比較対象のシステム）
図１９は、一般的なインジェクタ６０が噴射する燃料噴霧を表す図である。図１９（Ｂ）は、インジェクタ６０を、図１９（Ａ）の矢印ｂ方向から見た図である。インジェクタ６０の噴孔は、矢印ｂ方向から見て、放射状に燃料噴霧を生じさせるように設けられている。そのため、燃料噴霧は円錐状に形成される（図１９（Ａ）、図１９（Ｂ））。
【００３９】
図２０は、一般的なインジェクタ６０を用いた比較対象のシステム構成を説明するための概略構成図である。図２１は、図２０の矢印ａ方向から見た内燃機関１０の概略図である。図２０及び図２１に示すシステム構成は、インジェクタ３０ａ、３０ｂに換えて、インジェクタ６０ａ、６０ｂが用いられている点を除いて、図１及び図２に示す構成と同様である。以下、図２０及び図２１において、図１及び図２に示す構成と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
図２０及び図２１に示す比較対象のシステムでは、本実施形態のシステムと同様に、シリンダ１４内にタンブル流７０が形成される。また、インジェクタ６０ａ、６０ｂは、それぞれ噴射燃料のポート付着を避けるために、開弁した吸気バルブ２４ａ、２４ｂの隙間を狙って、吸気の流れ方向に燃料を噴射するように取り付けられている（図２０の領域７２）。
【００４１】
図２１に示すように、インジェクタ６０ａ、６０ｂの噴射方向は、タンブル流７０が形成されるシリンダ１４の中心方向である。そのため、高負荷域などシリンダ１４内に流入する吸気の流れが強い場合には、吸気バルブ２４ａ、２４ｂの隙間を通過した噴射燃料が吸気の流れに乗って、吸気ポート２２ａ、２２ｂに対向するシリンダ１４の内壁にまで到達することとなる（図２０及び図２１の領域７４）。シリンダ１４の内壁に到達し付着した燃料は、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減の原因となる。
【００４２】
（本実施形態のシステム）
そこで、本実施形態のシステムにおいては、シリンダ１４内に流入する吸気の流れが強い場合であっても、シリンダ１４の内壁への燃料付着を抑制することができるように、インジェクタ３０の噴射方向とその噴射制御とを、次のように構成することとした。
【００４３】
本実施形態のシステムの特徴的構成について、図３〜図６を用いて説明する。図３は、本実施形態のシステムにおいて用いられるインジェクタ３０が噴射する燃料噴霧を表す図である。図３（Ｂ）は、インジェクタ３０を、図３（Ａ）の矢印ｂ方向から見た図である。インジェクタ３０の噴孔は、図３（Ｂ）に示すように、２つの群に分けて設けられ、図の上方と下方とに分けて燃料が噴射される。そのため、燃料は噴霧Ａと噴霧Ｂとに吹き分けられる（図３（Ａ）、図３（Ｂ））。噴霧Ａと噴霧Ｂは、扁平な扇状の噴霧（ファン噴霧）である。
【００４４】
図４は、インジェクタ３０ａ、３０ｂの燃料吹き分け方向について説明するための図である。上述した図２に示すタンブル流７０は、吸気ポート２２ａからシリンダ１４内に流入する吸気の流れ７６ａと、吸気ポート２２ｂからシリンダ１４内に流入する吸気の流れ７６ｂとにより形成される。
【００４５】
インジェクタ３０ａは、タンブル流７０の流れ方向であるシリンダ１４の中心方向への噴霧Ｂ１と、タンブル流７０が形成される領域の側方に位置するシリンダ壁方向（以下、シリンダ１４の側壁方向という。）への噴霧Ａ１とに燃料を吹き分けるように取り付けられている。噴霧Ａ１及び噴霧Ｂ１は、開弁した吸気バルブ２４ａと吸気ポート２２ａの下流端との隙間を通過するように噴射される。
【００４６】
同様に、インジェクタ３０ｂは、タンブル流７０の流れ方向であるシリンダ１４の中心方向への噴霧Ｂ２と、シリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａ２とに燃料を吹き分けるように取り付けられている。噴霧Ａ２及び噴霧Ｂ２は、開弁した吸気バルブ２４ａと吸気ポート２２ｂの下流端との隙間を通過するように噴射される。
【００４７】
また、本実施形態のシステムでは、ＥＣＵ５０は、運転状態に応じてインジェクタ３０ａ、３０ｂそれぞれの噴射量を決定する。そして、ＥＣＵ５０は、この噴射量を満たす範囲で、運転状態に応じてインジェクタ３０ａ、３０ｂによるシリンダ１４の中心方向、シリンダ１４の側壁方向への吹き分け量を次のように制御する。
【００４８】
まず、運転状態が高負荷である場合の吹き分け制御について図４を用いて説明する。本実施形態のシステムの吹き分け制御では、運転状態が高負荷である場合には、インジェクタ３０ａによるシリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａ１の噴射量を、シリンダ１４の中心方向への噴霧Ｂ１の噴射量よりも多くする。加えて、インジェクタ３０ｂによるシリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａ２の噴射量を、シリンダ中心方向への噴霧Ｂ２の噴射量よりも多くする。
【００４９】
本実施形態のシステムにおいて、運転状態が高負荷である場合は、シリンダ１４内に流入する吸気の流れ７６ａ、７６ｂが強く、吸気流動が強い。タンブル流７０が形成される強吸気流領域に向かうシリンダ１４の中心方向への噴射量を少なくすることで、吸気バルブ２４の隙間を通過した噴射燃料が、タンブル流７０に乗って、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁にまで到達することを抑制することができる。そのため、シリンダ１４の内壁への燃料付着を抑制することができる。その結果、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減を抑制することができる。
【００５０】
次に、運転状態が低負荷である場合の吹き分け制御について図５を用いて説明する。図５は、運転状態が低負荷である場合の吹き分け制御について説明するための図である。本実施形態のシステムの吹き分け制御では、運転状態が低負荷である場合には、インジェクタ３０ａによるシリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａ１の噴射量を、シリンダ１４の中央方向への噴霧Ｂ１の噴射量よりも少なくする。加えて、インジェクタ３０ｂによるシリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａ２の噴射量を、シリンダ１４の中心方向への噴霧Ｂ２の噴射量よりも少なくする。
【００５１】
本実施形態のシステムにおいて、運転状態が低負荷である場合は、シリンダ１４内に流入する吸気の流れ７６ａ、７６ｂが弱く、吸気流動が弱い。そのため、タンブル流が形成される強吸気流領域に向かうシリンダ１４の中心方向への噴射量を多くすることで、吸気バルブ２４の隙間を通過した噴射燃料をタンブル流７０に乗せて、均質性を向上させることができる。
【００５２】
（制御ルーチン）
図６は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する吹き分け制御ルーチンのフローチャートである。図６に示すルーチンでは、まず、ステップＳ１００において、ＥＣＵ５０は、運転状態が高負荷であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、負荷が所定の閾値以上であるか否かを判定する。負荷は、吸入空気量やエンジン回転数ＮＥ等から推定することができる。
【００５３】
負荷が上記閾値以上であると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、シリンダ１４の側壁方向（弱吸気流方向）への噴射量を、シリンダ１４の中心方向（強吸気流方向）への噴射量よりも多く設定する（ステップＳ１１０）。具体的には、まず、ＥＣＵ５０は、運転モード（例えば、ストイキ）と負荷とに応じてインジェクタ３０ａ、３０ｂそれぞれの噴射量を決定する。続いて、ＥＣＵ５０は、インジェクタ３０ａ、３０ｂそれぞれについて、各噴射量を満たす範囲で、吹き分け量を決定する。ここで、シリンダ１４の側壁方向への吹き分け量が、シリンダ１４の中心方向への吹き分け量よりも多くなるように設定される。
【００５４】
一方、ステップＳ１００において、負荷が上記閾値未満であると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、シリンダ１４の側壁方向（弱吸気流方向）への噴射量を、シリンダ１４の中心方向（強吸気流方向）への噴射量よりも少なく設定する（ステップＳ１２０）。具体的には、ステップＳ１１０と同様に、インジェクタ３０ａ、３０ｂそれぞれの噴射量が決定され、各噴射量を満たす範囲で吹き分け量が決定される。このとき、シリンダ１４の側壁方向への吹き分け量が、シリンダ１４の中心方向への吹き分け量よりも少なくなるように設定される。
【００５５】
以上説明したように、図６に示すルーチンによれば、吸気流動の大きい高負荷である場合に、シリンダ１４の中心方向への吹き分け量が低減される。そのため、強いタンブル流７０に乗って、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁に到達する燃料を低減することができる。これにより、シリンダ１４の内壁への燃料付着を抑制することができる。また、図６に示すルーチンによれば、吸気流動の小さい低負荷である場合に、シリンダ１４の中心方向への吹き分け量が増大される。そのため、噴射燃料をタンブル流７０に乗せて均質性を向上させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、高負荷域におけるオイル希釈や冷却ポテンシャル低減の抑制と、低負荷域における噴射燃料の均質性向上とを両立させることができる。
【００５６】
尚、上述した実施の形態１においては、吸気ポート２２ａ、２２ｂが前記第１の発明における「２つの吸気ポート」に、インジェクタ３０ａ、３０ｂが前記第１の発明における「インジェクタ」に、タンブル流７０が前記第３の発明における「タンブル流」に、タンブル流７０が形成される領域が前記第１又は第３の発明における「強吸気流領域」に、タンブル流７０が形成される領域の側方に位置する領域が前記第１の発明における「弱吸気流領域」に、シリンダ１４の中心方向が前記第１又は第３の発明における「強吸気流方向」に、シリンダ１４の側壁方向が前記第１又は第３の発明における「弱吸気流方向」に、それぞれ相当している。
【００５７】
また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「吹き分け制御手段」が、上記ステップＳ１１０及びＳ１２０の処理を実行することにより前記第２の発明における「吹き分け制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００５８】
実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
次に、図７〜図９を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、図１及び図２に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図９のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００５９】
［実施の形態２における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、運転状態が高負荷であるか低負荷であるかに基づいて、インジェクタ３０によるシリンダ１４の中心方向と側壁方向とへの吹き分け量を制御している。このとき、負荷の程度によってより詳細に吹き分け量を決定することができれば、より適切にオイル付着等を防止しつつ、均質性を確保することができる。
【００６０】
図７は、シリンダ１４の中心方向に対するシリンダ１４の側壁方向の噴射量比と負荷との関係を示す関係マップである。ストイキ運転では、負荷が増大するほど噴射量が増大し、吸気流動も強くなる。そこで、図７に示すように、高負荷であるほど、インジェクタ３０によるシリンダ１４の中心方向への噴霧Ｂ（噴霧Ｂ１及び噴霧Ｂ２（図４））に対する、シリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａ（噴霧Ａ１及び噴霧Ｂ２（図４））の噴射量比を高く定める。図７に示す関係から、負荷に応じた噴射量比を算出することで、精度高くに吹き分け量を決定することができる。
【００６１】
ところで、上述のストイキ運転以外の運転モードが選択される場合もある。例えば、エアリーン運転では、スロットル全開（ＷＯＴ）状態で高負荷であっても、必要とされる噴射量はストイキ運転の場合よりも少ない。噴射量が少ないため、シリンダ１４の内壁への燃料付着の問題は小さい。そのため、高負荷であっても、インジェクタ３０によるシリンダ１４の中心方向への噴霧Ｂに対するシリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａの噴射量比は、ストイキ運転の場合よりも小さく定めることが望ましい。
【００６２】
そこで、本実施形態では、図８に示すように、運転モード毎に噴射量比と負荷との関係を定めた複数の関係マップを用意し、運転モードに対応する関係マップを選択して、その関係マップから負荷に応じた最適な噴射量比を算出することとした。
【００６３】
（制御ルーチン）
図９は、上述の機能を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する吹き分け制御ルーチンのフローチャートである。図９に示すルーチンでは、まず、ステップＳ２００において、ＥＣＵ５０は、運転モードに応じた関係マップを選択する。具体的には、ＥＣＵ５０には、図８に示すように、シリンダ１４の中心方向への噴霧Ｂに対するシリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａの噴射量比と負荷との関係を、運転モード（ストイキ、エアリーン、ＥＧＲリーン等）毎に定めた複数の関係マップが記憶されている。例えば、ストイキ運転モードに対応する関係は、高負荷であるほど噴射量比が大きく、低負荷であるほど噴射量比が小さく定められている（図７）。
【００６４】
次に、ステップＳ２１０において、ＥＣＵ５０は負荷を算出する。負荷は、吸入空気量やエンジン回転数ＮＥ等から推定することができる。
【００６５】
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２００で選択した関係マップから、ステップＳ２１０で算出した負荷に応じた噴射量比を算出する（ステップＳ２２０）。
【００６６】
そして、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２２０で算出した噴射量比に基づいて、シリンダ１４の側壁方向（弱吸気流方向）とシリンダ１４の中心方向（強吸気流方向）とへの吹き分け量を設定する（ステップＳ２３０）。
【００６７】
以上説明したように、図９に示すルーチンによれば、運転モードに対応する関係マップを用いて、シリンダ１４の側壁方向と中心方向とへの吹き分け量を設定することができる。例えば、ストイキ運転モードである場合には、高負荷であるほど噴射量比を大きく、低負荷であるほど噴射量比を小さく定めた関係マップが選択される。そのため、全負荷域に渡って、負荷の程度に応じた噴射量比を、簡易な処理で精度高く算出することができる。
【００６８】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が前記第４乃至第６の発明における「関係記憶手段」に相当している。また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ２００の処理を実行することにより前記第５の発明における「関係取得手段」が、上記ステップＳ２２０の処理を実行することにより前記第４又は第５の発明における「噴射量比算出手段」が、上記ステップＳ２３０の処理を実行することにより前記第４の発明における「吹き分け量設定手段」が、それぞれ実現されている。
【００６９】
実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
次に、図１０〜図１３を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは図１及び図２に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図１３のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００７０】
［実施の形態３における特徴的制御］
上述した実施の形態２では、インジェクタ３０によるシリンダ１４の中心方向への燃料の吹き分け量を負荷に応じて設定している。このとき、インジェクタ３０は、開弁した吸気バルブ２４の隙間を狙ってシリンダ１４の中心方向に噴射している。
【００７１】
ところで、吸気バルブ２４の動作過程において、シリンダ１４内に流入する吸気の流速は一定ではない。図１０は、吸気バルブ２４の開き始めから閉じ終わりまでの開弁期間における、クランク角ＣＡと吸気の流速との関係を示す関係図である。図１０に示すように、シリンダ１４内に流入する吸気の流速には、開弁期間中に過渡とピークが存在する。吸気の流速は、吸気行程の初期から中期にかけて上昇し、中期において最大となり、後期にかけて低下する。
【００７２】
吸気の流速が遅い時期を燃料の噴射時期とすれば、吸気流動が小さいため、吸気の流れに乗って吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁にまで到達する噴射燃料を抑制することができる。そこで、本実施形態のシステムでは、低回転条件時など、噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い場合には、図１１に示すように、吸気バルブ２４の開閉時近傍を優先して噴射時期に割り当てることとした。
【００７３】
さらに、吸気バルブ２４の開閉時近傍を優先して噴射時期に割り当てる制御をする場合には、吸気流動が通常時よりも小さいため、通常時とは異なる関係マップを用いることとする。図１２は、噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い場合における、シリンダ１４の中心方向に対するシリンダ１４の側壁方向の噴射量比と負荷との関係を示す関係マップである。本実施形態のシステムでは、低回転条件時など噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い場合に、実線７８に示す関係マップを用いることとする。
【００７４】
（制御ルーチン）
図１３は、上述の機能を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図１３に示すルーチンでは、まず、ステップＳ３００において、ＥＣＵ５０は、インジェクタ３０による噴射時間が、吸気バルブ２４の開弁期間よりも短いか否かを判定する。例えば、低回転条件時において、噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短くなる。なお、噴射時間は、ストイキ運転において負荷等から算出することができる。吸気バルブ２４の開弁期間は、エンジン回転数ＮＥ等から算出することができる。
【００７５】
噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い場合には、次に、ＥＣＵ５０は、関係マップを選択する（ステップＳ３１０）。具体的には、ＥＣＵ５０には、上述した図１２に示すように、通常時と、噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い時（実線７８）それぞれについて、噴射量比と負荷との関係を定めた関係マップが記憶されている。噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い場合には、実線７８に示す関係マップが選択される。
【００７６】
続いて、ＥＣＵ５０は、図１１に示すように、吸気バルブ２４の開閉時近傍を優先して噴射時期に割り当てる（ステップＳ３２０）。
【００７７】
以上説明したように、図１３に示すルーチンによれば、噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い場合に、吸気の流速が遅い吸気バルブ２４の開閉時近傍において、燃料を噴射させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、タンブル流７０に乗って、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁に到達する燃料を、一層低減させることができる。
【００７８】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ３００〜ステップＳ３２０の処理を実行することにより前記第７の発明における「噴射時期設定手段」が実現されている。
【００７９】
実施の形態４．
［実施の形態４のシステム構成］
次に、図１４〜図１５を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは図１及び図１４に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図１５のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００８０】
図１４は、本発明の実施の形態４に係るシステム構成及び動作を説明するための概略図である。本実施形態のシステムは、気流制御弁５４を備える点を除き、図１に示す構成と同様である。気流制御弁５４は、図示省略する吸気通路（吸気ポート２２ａ、２２ｂを含む）に設けられている。気流制御弁５４は、吸気行程時に燃焼室２０の中に混合気の渦巻流（スワール流）を発生させるために吸気通路内の吸気の流れを制御することのできるスワールコントロールバルブである。ＥＣＵ５０の出力部には、気流制御弁５４が接続されている。
【００８１】
［実施の形態４における特徴的制御］
上述したシステム構成において、ＥＣＵ５０は、スワール流の発生要求に応じて気流制御弁５４を制御する。この制御により、吸気ポート２２ａからは強い吸気の流れ８０ａが、吸気ポート２２ｂからは吸気の流れ８０ａよりも弱い吸気の流れ８０ｂがシリンダ１４内に流入する。この吸気の流れ８０ａ、８０ｂの流量の差によって、スワール流８２が形成される（図１４）。
【００８２】
図１４に示すように、強い吸気の流れ８０ａ及び弱い吸気の流れ８０ｂは、吸気ポート２２からシリンダ１４の中心方向に流れ込む。インジェクタ３０は、上述の実施の形態で説明した通り、シリンダ１４の中心方向とシリンダ１４の側壁方向とに燃料を吹き分けるように取り付けられている。そのため、シリンダ１４の中心方向に噴射する燃料は、吸気の流れ８０ａ、８０ｂに乗ることとなる。スワール流８２が形成される場合には、吸気の流れ８０ａが強いため、多くの噴射燃料がこの流れに乗れると、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁にまで到達することとなる。シリンダ１４の内壁に到達し付着した燃料は、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減の原因となる。
【００８３】
そこで、本実施形態のシステムでは、スワール流８２が形成される場合には、インジェクタ３０ａから強い吸気の流れ８０ａの方向（シリンダ１４の中心方向）に噴射される噴射量を、インジェクタ３０ｂから弱い吸気の流れ８０ｂの方向（シリンダ１４の中心方向）に噴射される噴射量よりも少なくすることとした。
【００８４】
（制御ルーチン）
図１５は、上述の機能を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図１５に示すルーチンでは、まず、ステップＳ４００において、ＥＣＵ５０は、スワール流の発生要求があるか否かを判定する。ＥＣＵ５０には、スワール流を発生させる運転条件が予め記憶されている。当該運転条件を満たす場合には、他のルーチンにおいてスワール流の発生要求がなされる。スワール流の発生要求がないと判定される場合には、その後、本ルーチンの処理は終了される。
【００８５】
一方、スワール流の発生要求があると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、スワール流を形成するように気流制御弁５４を制御する（ステップＳ４１０）。具体的には、吸気ポート２２ａからシリンダ１４内に流入する吸気の流れ８０ａの流量を、吸気ポート２２ｂから流入する吸気の流れ８０ｂの流量よりも高めて、シリンダ１４内にスワール流８２を形成する。
【００８６】
続いて、ＥＣＵ５０は、インジェクタ３０ａ、３０ｂの吹き分け量を設定する（ステップＳ４２０）。具体的には、ＥＣＵ５０は、インジェクタ３０ａから吸気の流れ８０ａの方向（シリンダ１４の中心方向）に噴射される噴射量を、インジェクタ３０ｂから吸気の流れ８０ｂの方向（シリンダ１４の中心方向）に噴射される噴射量よりも少なく設定する。
【００８７】
以上説明したように、図１５に示すルーチンによれば、インジェクタ３０ａから吸気の流れ８０ａの方向に噴射される噴射量が低減される。そのため、強い吸気の流れ８０ａに乗って、吸気ポート２２ａに対向するシリンダ１４の内壁に到達する燃料を低減することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、スワール流が形成される場合であっても、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減の抑制を図ることができる。
【００８８】
尚、上述した実施の形態４においては、吸気ポート２２ａが前記第８の発明における「第１吸気ポート」に、吸気ポート２２ｂが前記第８の発明における「第２吸気ポート」に、インジェクタ３０ａが前記第８の発明における「第１インジェクタ」に、インジェクタ３０ｂが前記第８の発明における「第２インジェクタ」に、スワール流８２が前記第８の発明における「スワール流」に、吸気の流れ８０ａが前記第８の発明における「第１吸気ポートから流入するシリンダ内に流入する吸気の流れ」に、吸気の流れ８０ｂが前記第８の発明における「第２吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ」に、それぞれ相当している。
【００８９】
また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ４００〜ステップＳ４２０の処理を実行することにより前記第８の発明における「吹き分け制御手段」が実現されている。
【００９０】
実施の形態５．
［実施の形態５のシステム構成］
次に、図１６〜図１８を参照して本発明の実施の形態５について説明する。本実施形態のシステムは図２及び図１６に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図１８のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００９１】
図１６は、本発明の実施の形態５に係るシステム構成及び動作を説明するための概略図である。本実施形態のシステムは、インジェクタ３０による燃料の吹き分け方向が異なる点を除き、図１及び図２に示す構成と同様である。
【００９２】
本実施形態のシステムにおいて、インジェクタ３０は、噴射燃料のポート付着を避けるために、開弁した吸気バルブ２４の隙間を狙って燃料を噴射するように取り付けられている。インジェクタ３０の吹き分け方向の一方は、開弁した吸気バルブ２４の傘部とシリンダ１４上方（燃焼室２０上方）との隙間（以下、単にシリンダ１４上方の隙間という。）である。また、他方は、開弁した吸気バルブ２４の傘部とシリンダ１４下方（ピストン１６方向）との隙間（以下、単にシリンダ１４下方の隙間という。）である。
【００９３】
上述したシステム構成において、タンブル流７０は、吸気バルブ２４の開弁時に傘部とシリンダ１４上方との間に生じる隙間からシリンダ１４内に流入する吸気の流れにより形成され、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁に沿って下降した後に、ピストン１６の冠部へと進む順タンブル流である。この吸気の流れは、インジェクタ３０によるシリンダ１４上方の隙間への噴射方向と同じである。そのため、高負荷域などシリンダ１４内に流入する吸気の流れが強い場合には、シリンダ１４上方の隙間を通過した多くの噴射燃料が吸気の流れに乗って、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁にまで到達することとなる。シリンダ１４の内壁に到達し付着した燃料は、オイル希釈や冷却ポテンシャル低下の原因となる。
【００９４】
［実施の形態５における特徴的制御］
そこで、本実施形態のシステムにおいては、シリンダ１４内に流入する吸気の流れが強い場合であっても、シリンダ１４の内壁への燃料付着を抑制するため、燃料の吹き分け量を次のように制御することとした。
【００９５】
まず、運転状態が高負荷である場合の吹き分け制御について図１６を用いて説明する。本実施形態のシステムの吹き分け制御では、運転状態が高負荷である場合には、インジェクタ３０によるシリンダ１４下方の隙間への噴霧Ｃの噴射量を、シリンダ１４上方の隙間への噴霧Ｄの噴射量よりも多くする。
【００９６】
タンブル流７０を形成する強い吸気の流れ方向への噴射量を少なくすることで、シリンダ１４上方の隙間を通過した噴射燃料が、タンブル流７０に乗って、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁にまで到達することを抑制することができる。そのため、シリンダ１４の内壁への燃料付着を抑制することができる。その結果、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減を抑制することができる。
【００９７】
次に、運転状態が低負荷である場合の吹き分け制御について図１７を用いて説明する。図１７は、運転状態が低負荷である場合の吹き分け制御について説明するための図である。本実施形態のシステムの吹き分け制御では、運転状態が低負荷である場合には、インジェクタ３０によるシリンダ１４下方の隙間への噴霧Ｃの噴射量を、シリンダ１４上方の隙間への噴霧Ｄの噴射量よりも少なくする。
【００９８】
運転状態が低負荷である場合は、シリンダ１４内に流入する吸気の流れが弱く、吸気流動が弱い。そのため、タンブル流７０を形成する吸気の流れ方向への噴射量を多くすることで、シリンダ１４上方の隙間への噴射燃料をタンブル流７０に乗せて、均質性を向上させることができる。
【００９９】
（制御ルーチン）
図１８は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する吹き分け制御ルーチンのフローチャートである。図１８に示すルーチンでは、まず、ステップＳ５００において、ＥＣＵ５０は、運転状態が高負荷域であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、負荷が所定の閾値以上であるか否かを判定する。負荷は、吸入空気量やエンジン回転数ＮＥから推定することができる。
【０１００】
負荷が上記閾値よりも高いと判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、シリンダ１４下方の隙間への噴射量を、シリンダ１４上方の隙間への噴射量よりも多く設定する（ステップＳ５１０）。具体的には、まず、ＥＣＵ５０は、運転モード（例えば、ストイキ）と負荷とに応じてインジェクタ３０ａ、３０ｂそれぞれの噴射量を決定する。続いて、ＥＣＵ５０は、インジェクタ３０ａ、３０ｂそれぞれについて、各噴射量を満たす範囲で、吹き分け量を決定する。ここで、シリンダ１４下方の隙間への吹き分け量が、シリンダ１４上方の隙間への吹き分け量よりも多くなるように設定される。
【０１０１】
一方、ステップＳ５００において、負荷が上記閾値未満であると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、シリンダ１４下方の隙間への噴射量を、シリンダ１４上方の隙間への噴射量よりも少なく設定する（ステップＳ５２０）。具体的には、ステップＳ５１０と同様に、インジェクタ３０ａ、３０ｂそれぞれの噴射量が決定され、各噴射量を満たす範囲で吹き分け量が決定される。このとき、シリンダ１４下方の隙間への吹き分け量が、シリンダ１４上方の隙間への吹き分け量よりも少なくなるように設定される。
【０１０２】
以上説明したように、図１８に示すルーチンによれば、吸気流動の大きい高負荷である場合に、シリンダ１４上方の隙間への吹き分け量が低減される。そのため、強いタンブル流７０に乗って、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁に到達する燃料を低減し、シリンダ１４の内壁への燃料付着を抑制することができる。また、図１８に示すルーチンによれば、吸気流動の小さい低負荷である場合に、シリンダ１４上方の隙間への吹き分け量が増大される。そのため、噴射燃料をタンブル流７０に乗せて均質性を向上させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、高負荷域におけるオイル希釈や冷却ポテンシャル低減の抑制と、低負荷域における噴射燃料の均質性向上とを両立させることができる。
【０１０３】
ところで、上述した実施の形態５のシステムにおいては、吹き分け量を、負荷が閾値よりも高負荷であるか低負荷であるかによって、択一的に設定することとしているが、この吹き分け量の設定方法はこれに限定されるものではない。例えば、実施の形態２で述べたように、関係マップを用いて、負荷の程度に応じて吹き分け量を設定することとしても良い。
【０１０４】
また、上述した実施の形態５のシステムにおいては、燃料噴射タイミングを、吸気バルブ２４の開弁期間において行うこととしているが、さらに詳細に燃料噴射タイミングを設定することとしてもよい。例えば、実施の形態３で述べたように、吸気バルブ２４の開閉時近傍を優先して噴射タイミングに割り当てることとしてもよい。
【０１０５】
尚、上述した実施の形態５においては、吸気ポート２２ａ、２２ｂが前記第９の発明における「２つの吸気ポート」に、インジェクタ３０ａ、３０ｂが前記第９の発明における「インジェクタ」に、タンブル流７０が前記第９の発明における「タンブル流」に、シリンダ１４上方の隙間が前記第９の発明における「シリンダ上方の隙間」に、シリンダ１４下方の隙間が前記第９の発明における「シリンダ下方の隙間」に、それぞれ相当している。
【０１０６】
また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ５１０の処理を実行することにより前記第９の発明における「吹き分け制御手段」が、上記ステップＳ５１０及びＳ５２０の処理を実行することにより前記第１０の発明における「吹き分け制御手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ 内燃機関
１４ シリンダ
２０ 燃焼室
２２ａ、２２ｂ 吸気ポート
２４ａ、２４ｂ 吸気バルブ
３０ａ、３０ｂ インジェクタ
５０ ＥＣＵ
５４ 気流制御弁
７０ タンブル流
８２ スワール流
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に、車両に搭載される内燃機関の燃料噴射制御を実行するのに好適な内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に開示されるように、シリンダに接続する少なくとも２つの吸気ポートと、各吸気ポートそれぞれに設けられ、吸気の流れ方向に燃料を噴射するインジェクタとを備えた内燃機関が知られている。また、本公報には、各インジェクタの燃料噴射タイミングについて、吸気行程前と吸気行程中とを組み合わせることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１９４１４８号公報
【特許文献２】特開２００７−９８０７号公報
【特許文献３】特開２０１０−６５６２２号公報
【特許文献４】特開２０１０−５３７５８号公報
【特許文献５】特開平６−５８１８３号公報
【特許文献６】特開２００３−１３８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の内燃機関では、高負荷域などシリンダ内に流入する吸気の流れが強い場合には、インジェクタから噴射された多くの燃料が、シリンダ内に流入する吸気の流れに乗って、吸気ポートに対向するシリンダ内壁にまで到達することとなる。シリンダ内壁に到達し付着した燃料は、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減の原因となる。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、シリンダ内に流入する吸気の流れが強い場合であっても、シリンダ内壁への燃料付着を抑制することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、シリンダ内に接続する少なくとも２つの吸気ポートを有し、前記２つの吸気ポートから流入する吸気により、シリンダ内に強吸気流領域と、前記強吸気流領域よりも吸気流の弱い弱吸気流領域とが形成される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記２つの吸気ポートそれぞれに設けられ、前記強吸気流領域に向かう方向（以下、強吸気流方向という。）と前記弱吸気流領域に向かう方向（以下、弱吸気流方向という。）とに燃料を吹き分けて噴射可能なインジェクタと、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記弱吸気流方向への噴射量を、前記強吸気流方向への噴射量よりも多くする吹き分け制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記吹き分け制御手段は、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記弱吸気流方向への噴射量を、前記強吸気流方向への噴射量よりも多くし、
前記運転状態が低負荷である場合に、前記インジェクタによる前記弱吸気流方向への噴射量を、前記強吸気流方向への噴射量よりも少なくすること、を特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１及び第２の発明において、
前記強吸気流領域は、前記２つの吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気により、シリンダ中心部を縦に旋回するタンブル流が形成される領域であり、
前記強吸気流方向は、前記タンブル流が形成されるシリンダ中心方向であり、
前記弱吸気流方向は、前記タンブル流が形成される領域の側方に位置するシリンダ壁方向であること、を特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、
前記吹き分け制御手段は、
前記強吸気流方向に対する前記弱吸気流方向の噴射量比と負荷との関係を予め記憶する関係記憶手段と、
前記関係から、負荷に応じた前記噴射量比を算出する噴射量比算出手段と、
前記噴射量比算出手段により算出された噴射量比に基づいて、前記インジェクタによる前記強吸気流方向と前記弱吸気流方向とへの吹き分け量を設定する吹き分け量設定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記関係記憶手段は、運転モードに対応する複数の前記関係を予め記憶し、
前記吹き分け制御手段は、前記関係記憶手段に記憶された複数の前記関係から、燃焼モードに対応する前記関係を取得する関係取得手段を更に備え、
前記噴射量比算出手段は、前記関係取得手段により取得された前記関係から、負荷に応じた前記噴射量比を算出すること、を特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第４又は第５の発明において、
前記関係記憶手段は、運転モードがストイキである場合に対応して、高負荷であるほど前記強吸気流方向に対する前記弱吸気流方向の噴射量比を大きく、低負荷であるほど前記強吸気流方向に対する前記弱吸気流方向の噴射量比を小さく定めた関係を予め記憶すること、を特徴とする。
【００１２】
また、第７の発明は、第１乃至第６の発明のいずれかにおいて、
前記吹き分け制御手段は、
吸気バルブの開き始めから閉じ終わりまでの開弁期間よりも噴射時間が短い場合に、前記開弁期間のうち前記吸気バルブの開閉時近傍を優先して噴射時期に設定する噴射時期設定手段を更に備えること、を特徴とする。
【００１３】
また、第８の発明は、上記の目的を達成するため、シリンダ内に接続する第１及び第２吸気ポートと、前記第１吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流量を前記第２吸気ポートから流入する吸気の流量よりも高めて、シリンダ内にスワール流を形成可能な気流制御弁と、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記第１及び第２吸気ポートそれぞれに対応して設けられ、シリンダ内に流入する吸気の流れ方向と、前記吸気の流れの側方に位置するシリンダ壁方向とに燃料を吹き分けて噴射可能な第１及び第２インジェクタと、
前記スワール流が形成される場合に、前記第１インジェクタによる前記第１吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ方向への噴射量を、前記第２インジェクタによる前記第２吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ方向への噴射量よりも少なくする吹き分け制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第９の発明は、上記の目的を達成するため、シリンダ内に接続する少なくとも２つの吸気ポートと、前記２つの吸気ポートそれぞれに設けられ、前記２つの吸気ポートをシリンダ内に対して開閉する吸気バルブとを有し、前記吸気バルブの開弁時に傘部とシリンダ上方との間に生じる隙間（以下、シリンダ上方の隙間という。）からシリンダ内に流入する吸気により、タンブル流が形成される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記２つの吸気ポートそれぞれに設けられ、前記シリンダ上方の隙間と、前記吸気バルブの開弁時に傘部とシリンダ下方との間に生じる隙間（以下、シリンダ下方の隙間という。）とに燃料を吹き分けて噴射可能なインジェクタと、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記シリンダ下方の隙間への噴射量を、前記シリンダ上方の隙間への噴射量よりも多くする吹き分け制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第１０の発明は、第９の発明において、
前記吹き分け制御手段は、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記シリンダ下方の隙間への噴射量を、前記シリンダ上方の隙間への噴射量よりも多くし、
前記運転状態が低負荷である場合に、前記インジェクタによる前記シリンダ下方の隙間への噴射量を、前記シリンダ上方の隙間への噴射量よりも少なくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、運転状態が高負荷である場合に、インジェクタによる弱吸気流方向への噴射量を、強吸気流方向への噴射量よりも多く吹き分けることができる。強吸気流方向への噴射量を低減することで、強吸気流に乗って、シリンダ内壁に到達する燃料を低減することができる。このため、本発明によれば、シリンダ内に流入する吸気の流れが強い場合であっても、シリンダ内壁への燃料付着を抑制することができる。そして、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減を抑制することができる。
【００１７】
第２の発明によれば、運転状態が高負荷である場合には、インジェクタによる弱吸気流方向への噴射量を強吸気流方向への噴射量よりも多く吹き分け、運転状態が低負荷である場合には、インジェクタによる弱吸気流方向への噴射量を強吸気流方向への噴射量よりも少なく吹き分けることができる。このため、本発明によれば、高負荷域におけるシリンダ内壁への燃料付着の抑制と、低負荷域における噴射燃料の均質性向上とを両立させることができる。
【００１８】
第３の発明によれば、インジェクタによるタンブル流が形成されるシリンダ中心方向と、タンブル流が形成される領域の側方に位置するシリンダ壁方向とへの吹き分け量を制御することができる。このため、本発明によれば、タンブル流が形成される内燃機関において、好適に燃料を吹き分けることができる。
【００１９】
第４の発明によれば、予め記憶した関係から負荷に応じた噴射量比を算出し、この噴射量比に基づいて、インジェクタによる強吸気流方向と弱吸気流方向とへの吹き分け量を設定することができる。このため、本発明によれば、負荷の程度に応じた噴射量比を、簡易な処理で精度高く算出し、全負荷域に渡って好適に燃料を吹き分けることができる。
【００２０】
第５の発明によれば、運転モードに対応する関係を取得し、負荷に応じた噴射量比を算出することができる。このため、本発明によれば、運転モードに応じて最適な関係を選択して、全負荷域に渡って好適に燃料を吹き分けることができる。
【００２１】
第６の発明によれば、運転モードがストイキである場合に、全負荷域に渡って好適に燃料を吹き分けることができる。
【００２２】
第７の発明によれば、吸気バルブの開弁期間よりも噴射時間が短い場合に、開弁期間のうち吸気バルブの開閉時近傍を優先して噴射時期に設定することができる。吸気バルブの開閉時近傍は、開弁期間の中期に比して吸気の流速が遅い。このため、本発明によれば、吸気の流れに乗って吸気ポートに対向するシリンダ内壁にまで到達する噴射燃料を一層抑制することができる。
【００２３】
第８の発明によれば、スワール流が形成される場合に、第１インジェクタによる第１吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ方向への噴射量を、第２インジェクタによる第２吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ方向への噴射量よりも少なくすることができる。吸気の流量が多い第１吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ方向への噴射量を低減することで、強い吸気の流れに乗って、シリンダ内壁に到達する燃料を低減することができる。このため、本発明によれば、スワール流が形成される場合であっても、シリンダ内壁への燃料付着を抑制することができる。そして、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減を抑制することができる。
【００２４】
第９の発明によれば、運転状態が高負荷である場合に、インジェクタによるシリンダ下方の隙間への噴射量を、シリンダ上方の隙間への噴射量よりも多く吹き分けることができる。シリンダ上方の隙間への噴射量を低減することで、シリンダ上方の隙間からシリンダ内に流入する強い吸気の流れに乗って、シリンダ内壁に到達する燃料を低減することができる。このため、本発明によれば、シリンダ内に流入する吸気の流れが強い場合であっても、シリンダ内壁への燃料付着を抑制することができる。そして、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減を抑制することができる。
【００２５】
第１０の発明によれば、運転状態が高負荷である場合には、インジェクタによるシリンダ下方の隙間への噴射量をシリンダ上方の隙間への噴射量よりも多く吹き分け、運転状態が低負荷である場合には、インジェクタによるシリンダ下方の隙間への噴射量をシリンダ上方の隙間への噴射量よりも少なく吹き分けることができる。このため、本発明によれば、高負荷域におけるシリンダ内壁への燃料付着の抑制と、低負荷域における噴射燃料の均質性向上とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係るシステム構成を説明するための概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るシステムを、図１の矢印ａ方向から見た内燃機関１０の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るシステムにおいて用いられるインジェクタ３０が噴射する燃料噴霧を表す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るシステムにおいて用いられるインジェクタ３０ａ、３０ｂの燃料吹き分け方向について説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、運転状態が低負荷である場合の吹き分け制御について説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ５０が実行する吹き分け制御ルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２において、シリンダ１４の中心方向に対するシリンダ１４の側壁方向の噴射量比と負荷との関係を示す関係マップである。
【図８】本発明の実施の形態２において、運転モード毎に噴射量比と負荷との関係を定めた複数の関係マップである。
【図９】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ５０が実行する吹き分け制御ルーチンのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３において、吸気バルブ２４の開き始めから閉じ終わりまでの開弁期間におけるクランク角ＣＡと吸気の流速との関係を示す関係図である。
【図１１】本発明の実施の形態３において、吸気バルブ２４の開閉時近傍を優先して割り当てた噴射時期を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３において、噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い場合における、シリンダ１４の中心方向に対するシリンダ１４の側壁方向の噴射量比と負荷との関係を示す関係マップである。
【図１３】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態４に係るシステム構成及び動作を説明するための概略図である。
【図１５】本発明の実施の形態４において、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態５に係るシステム構成及び動作を説明するための概略図である。
【図１７】本発明の実施の形態５において、運転状態が低負荷である場合の吹き分け制御について説明するための図である。
【図１８】本発明の実施の形態５において、ＥＣＵ５０が実行する吹き分け制御ルーチンのフローチャートである。
【図１９】一般的なインジェクタ６０が噴射する燃料噴霧を表す図である。
【図２０】一般的なインジェクタ６０を用いた比較対象のシステム構成を説明するための概略構成図である。
【図２１】比較対象のシステムを、図２０の矢印ａ方向から見た内燃機関１０の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２８】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係るシステム構成を説明するための概略構成図である。図１に示すシステムは内燃機関１０を備えている。ここでは、内燃機関１０は、４サイクルエンジンであるものとする。図１には、内燃機関１０の縦断面が表されている。
【００２９】
内燃機関１０は、シリンダブロック１２を備えている。シリンダブロック１２には、シリンダ１４が形成されている。本発明において、内燃機関１０のシリンダ数は特に限定されるものではない。シリンダ１４の内部には、ピストン１６が摺動可能に配置されている。
【００３０】
シリンダブロック１２の上部には、シリンダヘッド１８が組み付けられている。シリンダブロック１２に形成されたシリンダ１４の内壁面と、ピストン１６の冠面と、シリンダヘッド１８の下面の凹部とで囲まれた空間によって、内燃機関１０の燃焼室２０が形成されている。
【００３１】
図２は、図１の矢印ａ方向から見た内燃機関１０の概略図である。シリンダヘッド１８には、燃焼室２０に連通する２つ吸気ポート２２ａ、２２ｂが形成されている。吸気ポート２２ａ、２２ｂの下流端には、吸気ポート２２ａ、２２ｂを燃焼室２０に対して開閉するための吸気バルブ２４ａ、２４ｂがそれぞれ設けられている。
【００３２】
本実施形態のシステムでは、吸気ポート２２ａ、２２ｂから流入する吸気により、シリンダ１４内に強吸気流領域と、強吸気流領域よりも吸気流の弱い弱吸気流領域とが形成される。具体的には、強吸気流領域は、吸気ポート２２ａ、２２ｂからシリンダ１４の中心方向に流入する吸気により、シリンダ１４の中心部を縦に旋回するタンブル流７０が形成される領域である。弱吸気流領域は、タンブル流７０が形成される領域の側方に位置する領域である。
【００３３】
吸気ポート２２ａ、２２ｂには、燃焼室２０に向けて燃料を噴射するためのインジェクタ３０ａ、３０ｂがそれぞれ取り付けられている。このように、本実施形態の内燃機関１０は、デュアルポート噴射弁エンジンを構成している。インジェクタ３０ａ、３０ｂは、それぞれ噴射燃料のポート付着を避けるために、開弁した吸気バルブ２４ａ、２４ｂの隙間を狙って燃料を噴射するように取り付けられている。そのため、インジェクタ３０ａ、３０ｂは、吸気バルブ２４ａ、２４ｂの近傍に取り付けられている。
【００３４】
以下の説明において、吸気ポート２２ａ、２２ｂを特に区別しない場合には、単に吸気ポート２２という。吸気バルブ２４ａ、２４ｂを特に区別しない場合には、単に吸気バルブ２４という。インジェクタ３０ａ、３０ｂを特に区別しない場合には、単にインジェクタ３０という。
【００３５】
シリンダヘッド１８には、燃焼室２０に連通する２つの排気ポート２６ａ、２６ｂが形成されている。排気ポート２６ａ、２６ｂの下流端には、排気ポート２６ａ、２６ｂを燃焼室２０に対して開閉するための排気バルブ２８ａ、２８ｂがそれぞれ設けられている。
【００３６】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力部には、クランク角ＣＡを検出するためのクランク角センサ５２等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力部には、インジェクタ３０ａ、３０ｂの他、図示しない点火プラグ等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。なお、目標空燃比は理論空燃比（ストイキ）に設定されているものとする。
【００３７】
［実施の形態１における特徴的構成］
次に、本実施形態のシステムにおける特徴的構成について説明する。本実施形態のシステムにおける特徴的構成は、主にインジェクタ３０とその制御にある。そこで、まず、本システムのインジェクタ３０の比較対象として、一般的なインジェクタを用いたシステム構成とその課題について図１９〜図２１を用いて説明する。
【００３８】
（比較対象のシステム）
図１９は、一般的なインジェクタ６０が噴射する燃料噴霧を表す図である。図１９（Ｂ）は、インジェクタ６０を、図１９（Ａ）の矢印ｂ方向から見た図である。インジェクタ６０の噴孔は、矢印ｂ方向から見て、放射状に燃料噴霧を生じさせるように設けられている。そのため、燃料噴霧は円錐状に形成される（図１９（Ａ）、図１９（Ｂ））。
【００３９】
図２０は、一般的なインジェクタ６０を用いた比較対象のシステム構成を説明するための概略構成図である。図２１は、図２０の矢印ａ方向から見た内燃機関１０の概略図である。図２０及び図２１に示すシステム構成は、インジェクタ３０ａ、３０ｂに換えて、インジェクタ６０ａ、６０ｂが用いられている点を除いて、図１及び図２に示す構成と同様である。以下、図２０及び図２１において、図１及び図２に示す構成と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
図２０及び図２１に示す比較対象のシステムでは、本実施形態のシステムと同様に、シリンダ１４内にタンブル流７０が形成される。また、インジェクタ６０ａ、６０ｂは、それぞれ噴射燃料のポート付着を避けるために、開弁した吸気バルブ２４ａ、２４ｂの隙間を狙って、吸気の流れ方向に燃料を噴射するように取り付けられている（図２０の領域７２）。
【００４１】
図２１に示すように、インジェクタ６０ａ、６０ｂの噴射方向は、タンブル流７０が形成されるシリンダ１４の中心方向である。そのため、高負荷域などシリンダ１４内に流入する吸気の流れが強い場合には、吸気バルブ２４ａ、２４ｂの隙間を通過した噴射燃料が吸気の流れに乗って、吸気ポート２２ａ、２２ｂに対向するシリンダ１４の内壁にまで到達することとなる（図２０及び図２１の領域７４）。シリンダ１４の内壁に到達し付着した燃料は、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減の原因となる。
【００４２】
（本実施形態のシステム）
そこで、本実施形態のシステムにおいては、シリンダ１４内に流入する吸気の流れが強い場合であっても、シリンダ１４の内壁への燃料付着を抑制することができるように、インジェクタ３０の噴射方向とその噴射制御とを、次のように構成することとした。
【００４３】
本実施形態のシステムの特徴的構成について、図３〜図６を用いて説明する。図３は、本実施形態のシステムにおいて用いられるインジェクタ３０が噴射する燃料噴霧を表す図である。図３（Ｂ）は、インジェクタ３０を、図３（Ａ）の矢印ｂ方向から見た図である。インジェクタ３０の噴孔は、図３（Ｂ）に示すように、２つの群に分けて設けられ、図の上方と下方とに分けて燃料が噴射される。そのため、燃料は噴霧Ａと噴霧Ｂとに吹き分けられる（図３（Ａ）、図３（Ｂ））。噴霧Ａと噴霧Ｂは、扁平な扇状の噴霧（ファン噴霧）である。
【００４４】
図４は、インジェクタ３０ａ、３０ｂの燃料吹き分け方向について説明するための図である。上述した図２に示すタンブル流７０は、吸気ポート２２ａからシリンダ１４内に流入する吸気の流れ７６ａと、吸気ポート２２ｂからシリンダ１４内に流入する吸気の流れ７６ｂとにより形成される。
【００４５】
インジェクタ３０ａは、タンブル流７０の流れ方向であるシリンダ１４の中心方向への噴霧Ｂ１と、タンブル流７０が形成される領域の側方に位置するシリンダ壁方向（以下、シリンダ１４の側壁方向という。）への噴霧Ａ１とに燃料を吹き分けるように取り付けられている。噴霧Ａ１及び噴霧Ｂ１は、開弁した吸気バルブ２４ａと吸気ポート２２ａの下流端との隙間を通過するように噴射される。
【００４６】
同様に、インジェクタ３０ｂは、タンブル流７０の流れ方向であるシリンダ１４の中心方向への噴霧Ｂ２と、シリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａ２とに燃料を吹き分けるように取り付けられている。噴霧Ａ２及び噴霧Ｂ２は、開弁した吸気バルブ２４ａと吸気ポート２２ｂの下流端との隙間を通過するように噴射される。
【００４７】
また、本実施形態のシステムでは、ＥＣＵ５０は、運転状態に応じてインジェクタ３０ａ、３０ｂそれぞれの噴射量を決定する。そして、ＥＣＵ５０は、この噴射量を満たす範囲で、運転状態に応じてインジェクタ３０ａ、３０ｂによるシリンダ１４の中心方向、シリンダ１４の側壁方向への吹き分け量を次のように制御する。
【００４８】
まず、運転状態が高負荷である場合の吹き分け制御について図４を用いて説明する。本実施形態のシステムの吹き分け制御では、運転状態が高負荷である場合には、インジェクタ３０ａによるシリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａ１の噴射量を、シリンダ１４の中心方向への噴霧Ｂ１の噴射量よりも多くする。加えて、インジェクタ３０ｂによるシリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａ２の噴射量を、シリンダ中心方向への噴霧Ｂ２の噴射量よりも多くする。
【００４９】
本実施形態のシステムにおいて、運転状態が高負荷である場合は、シリンダ１４内に流入する吸気の流れ７６ａ、７６ｂが強く、吸気流動が強い。タンブル流７０が形成される強吸気流領域に向かうシリンダ１４の中心方向への噴射量を少なくすることで、吸気バルブ２４の隙間を通過した噴射燃料が、タンブル流７０に乗って、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁にまで到達することを抑制することができる。そのため、シリンダ１４の内壁への燃料付着を抑制することができる。その結果、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減を抑制することができる。
【００５０】
次に、運転状態が低負荷である場合の吹き分け制御について図５を用いて説明する。図５は、運転状態が低負荷である場合の吹き分け制御について説明するための図である。本実施形態のシステムの吹き分け制御では、運転状態が低負荷である場合には、インジェクタ３０ａによるシリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａ１の噴射量を、シリンダ１４の中央方向への噴霧Ｂ１の噴射量よりも少なくする。加えて、インジェクタ３０ｂによるシリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａ２の噴射量を、シリンダ１４の中心方向への噴霧Ｂ２の噴射量よりも少なくする。
【００５１】
本実施形態のシステムにおいて、運転状態が低負荷である場合は、シリンダ１４内に流入する吸気の流れ７６ａ、７６ｂが弱く、吸気流動が弱い。そのため、タンブル流が形成される強吸気流領域に向かうシリンダ１４の中心方向への噴射量を多くすることで、吸気バルブ２４の隙間を通過した噴射燃料をタンブル流７０に乗せて、均質性を向上させることができる。
【００５２】
（制御ルーチン）
図６は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する吹き分け制御ルーチンのフローチャートである。図６に示すルーチンでは、まず、ステップＳ１００において、ＥＣＵ５０は、運転状態が高負荷であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、負荷が所定の閾値以上であるか否かを判定する。負荷は、吸入空気量やエンジン回転数ＮＥ等から推定することができる。
【００５３】
負荷が上記閾値以上であると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、シリンダ１４の側壁方向（弱吸気流方向）への噴射量を、シリンダ１４の中心方向（強吸気流方向）への噴射量よりも多く設定する（ステップＳ１１０）。具体的には、まず、ＥＣＵ５０は、運転モード（例えば、ストイキ）と負荷とに応じてインジェクタ３０ａ、３０ｂそれぞれの噴射量を決定する。続いて、ＥＣＵ５０は、インジェクタ３０ａ、３０ｂそれぞれについて、各噴射量を満たす範囲で、吹き分け量を決定する。ここで、シリンダ１４の側壁方向への吹き分け量が、シリンダ１４の中心方向への吹き分け量よりも多くなるように設定される。
【００５４】
一方、ステップＳ１００において、負荷が上記閾値未満であると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、シリンダ１４の側壁方向（弱吸気流方向）への噴射量を、シリンダ１４の中心方向（強吸気流方向）への噴射量よりも少なく設定する（ステップＳ１２０）。具体的には、ステップＳ１１０と同様に、インジェクタ３０ａ、３０ｂそれぞれの噴射量が決定され、各噴射量を満たす範囲で吹き分け量が決定される。このとき、シリンダ１４の側壁方向への吹き分け量が、シリンダ１４の中心方向への吹き分け量よりも少なくなるように設定される。
【００５５】
以上説明したように、図６に示すルーチンによれば、吸気流動の大きい高負荷である場合に、シリンダ１４の中心方向への吹き分け量が低減される。そのため、強いタンブル流７０に乗って、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁に到達する燃料を低減することができる。これにより、シリンダ１４の内壁への燃料付着を抑制することができる。また、図６に示すルーチンによれば、吸気流動の小さい低負荷である場合に、シリンダ１４の中心方向への吹き分け量が増大される。そのため、噴射燃料をタンブル流７０に乗せて均質性を向上させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、高負荷域におけるオイル希釈や冷却ポテンシャル低減の抑制と、低負荷域における噴射燃料の均質性向上とを両立させることができる。
【００５６】
尚、上述した実施の形態１においては、吸気ポート２２ａ、２２ｂが前記第１の発明における「２つの吸気ポート」に、インジェクタ３０ａ、３０ｂが前記第１の発明における「インジェクタ」に、タンブル流７０が前記第３の発明における「タンブル流」に、タンブル流７０が形成される領域が前記第１又は第３の発明における「強吸気流領域」に、タンブル流７０が形成される領域の側方に位置する領域が前記第１の発明における「弱吸気流領域」に、シリンダ１４の中心方向が前記第１又は第３の発明における「強吸気流方向」に、シリンダ１４の側壁方向が前記第１又は第３の発明における「弱吸気流方向」に、それぞれ相当している。
【００５７】
また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「吹き分け制御手段」が、上記ステップＳ１１０及びＳ１２０の処理を実行することにより前記第２の発明における「吹き分け制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００５８】
実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
次に、図７〜図９を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、図１及び図２に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図９のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００５９】
［実施の形態２における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、運転状態が高負荷であるか低負荷であるかに基づいて、インジェクタ３０によるシリンダ１４の中心方向と側壁方向とへの吹き分け量を制御している。このとき、負荷の程度によってより詳細に吹き分け量を決定することができれば、より適切にオイル付着等を防止しつつ、均質性を確保することができる。
【００６０】
図７は、シリンダ１４の中心方向に対するシリンダ１４の側壁方向の噴射量比と負荷との関係を示す関係マップである。ストイキ運転では、負荷が増大するほど噴射量が増大し、吸気流動も強くなる。そこで、図７に示すように、高負荷であるほど、インジェクタ３０によるシリンダ１４の中心方向への噴霧Ｂ（噴霧Ｂ１及び噴霧Ｂ２（図４））に対する、シリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａ（噴霧Ａ１及び噴霧Ｂ２（図４））の噴射量比を高く定める。図７に示す関係から、負荷に応じた噴射量比を算出することで、精度高くに吹き分け量を決定することができる。
【００６１】
ところで、上述のストイキ運転以外の運転モードが選択される場合もある。例えば、エアリーン運転では、スロットル全開（ＷＯＴ）状態で高負荷であっても、必要とされる噴射量はストイキ運転の場合よりも少ない。噴射量が少ないため、シリンダ１４の内壁への燃料付着の問題は小さい。そのため、高負荷であっても、インジェクタ３０によるシリンダ１４の中心方向への噴霧Ｂに対するシリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａの噴射量比は、ストイキ運転の場合よりも小さく定めることが望ましい。
【００６２】
そこで、本実施形態では、図８に示すように、運転モード毎に噴射量比と負荷との関係を定めた複数の関係マップを用意し、運転モードに対応する関係マップを選択して、その関係マップから負荷に応じた最適な噴射量比を算出することとした。
【００６３】
（制御ルーチン）
図９は、上述の機能を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する吹き分け制御ルーチンのフローチャートである。図９に示すルーチンでは、まず、ステップＳ２００において、ＥＣＵ５０は、運転モードに応じた関係マップを選択する。具体的には、ＥＣＵ５０には、図８に示すように、シリンダ１４の中心方向への噴霧Ｂに対するシリンダ１４の側壁方向への噴霧Ａの噴射量比と負荷との関係を、運転モード（ストイキ、エアリーン、ＥＧＲリーン等）毎に定めた複数の関係マップが記憶されている。例えば、ストイキ運転モードに対応する関係は、高負荷であるほど噴射量比が大きく、低負荷であるほど噴射量比が小さく定められている（図７）。
【００６４】
次に、ステップＳ２１０において、ＥＣＵ５０は負荷を算出する。負荷は、吸入空気量やエンジン回転数ＮＥ等から推定することができる。
【００６５】
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２００で選択した関係マップから、ステップＳ２１０で算出した負荷に応じた噴射量比を算出する（ステップＳ２２０）。
【００６６】
そして、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２２０で算出した噴射量比に基づいて、シリンダ１４の側壁方向（弱吸気流方向）とシリンダ１４の中心方向（強吸気流方向）とへの吹き分け量を設定する（ステップＳ２３０）。
【００６７】
以上説明したように、図９に示すルーチンによれば、運転モードに対応する関係マップを用いて、シリンダ１４の側壁方向と中心方向とへの吹き分け量を設定することができる。例えば、ストイキ運転モードである場合には、高負荷であるほど噴射量比を大きく、低負荷であるほど噴射量比を小さく定めた関係マップが選択される。そのため、全負荷域に渡って、負荷の程度に応じた噴射量比を、簡易な処理で精度高く算出することができる。
【００６８】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が前記第４乃至第６の発明における「関係記憶手段」に相当している。また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ２００の処理を実行することにより前記第５の発明における「関係取得手段」が、上記ステップＳ２２０の処理を実行することにより前記第４又は第５の発明における「噴射量比算出手段」が、上記ステップＳ２３０の処理を実行することにより前記第４の発明における「吹き分け量設定手段」が、それぞれ実現されている。
【００６９】
実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
次に、図１０〜図１３を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは図１及び図２に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図１３のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００７０】
［実施の形態３における特徴的制御］
上述した実施の形態２では、インジェクタ３０によるシリンダ１４の中心方向への燃料の吹き分け量を負荷に応じて設定している。このとき、インジェクタ３０は、開弁した吸気バルブ２４の隙間を狙ってシリンダ１４の中心方向に噴射している。
【００７１】
ところで、吸気バルブ２４の動作過程において、シリンダ１４内に流入する吸気の流速は一定ではない。図１０は、吸気バルブ２４の開き始めから閉じ終わりまでの開弁期間における、クランク角ＣＡと吸気の流速との関係を示す関係図である。図１０に示すように、シリンダ１４内に流入する吸気の流速には、開弁期間中に過渡とピークが存在する。吸気の流速は、吸気行程の初期から中期にかけて上昇し、中期において最大となり、後期にかけて低下する。
【００７２】
吸気の流速が遅い時期を燃料の噴射時期とすれば、吸気流動が小さいため、吸気の流れに乗って吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁にまで到達する噴射燃料を抑制することができる。そこで、本実施形態のシステムでは、低回転条件時など、噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い場合には、図１１に示すように、吸気バルブ２４の開閉時近傍を優先して噴射時期に割り当てることとした。
【００７３】
さらに、吸気バルブ２４の開閉時近傍を優先して噴射時期に割り当てる制御をする場合には、吸気流動が通常時よりも小さいため、通常時とは異なる関係マップを用いることとする。図１２は、噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い場合における、シリンダ１４の中心方向に対するシリンダ１４の側壁方向の噴射量比と負荷との関係を示す関係マップである。本実施形態のシステムでは、低回転条件時など噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い場合に、実線７８に示す関係マップを用いることとする。
【００７４】
（制御ルーチン）
図１３は、上述の機能を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図１３に示すルーチンでは、まず、ステップＳ３００において、ＥＣＵ５０は、インジェクタ３０による噴射時間が、吸気バルブ２４の開弁期間よりも短いか否かを判定する。例えば、低回転条件時において、噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短くなる。なお、噴射時間は、ストイキ運転において負荷等から算出することができる。吸気バルブ２４の開弁期間は、エンジン回転数ＮＥ等から算出することができる。
【００７５】
噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い場合には、次に、ＥＣＵ５０は、関係マップを選択する（ステップＳ３１０）。具体的には、ＥＣＵ５０には、上述した図１２に示すように、通常時と、噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い時（実線７８）それぞれについて、噴射量比と負荷との関係を定めた関係マップが記憶されている。噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い場合には、実線７８に示す関係マップが選択される。
【００７６】
続いて、ＥＣＵ５０は、図１１に示すように、吸気バルブ２４の開閉時近傍を優先して噴射時期に割り当てる（ステップＳ３２０）。
【００７７】
以上説明したように、図１３に示すルーチンによれば、噴射時間が吸気バルブ２４の開弁期間よりも短い場合に、吸気の流速が遅い吸気バルブ２４の開閉時近傍において、燃料を噴射させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、タンブル流７０に乗って、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁に到達する燃料を、一層低減させることができる。
【００７８】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ３００〜ステップＳ３２０の処理を実行することにより前記第７の発明における「噴射時期設定手段」が実現されている。
【００７９】
実施の形態４．
［実施の形態４のシステム構成］
次に、図１４〜図１５を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは図１及び図１４に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図１５のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００８０】
図１４は、本発明の実施の形態４に係るシステム構成及び動作を説明するための概略図である。本実施形態のシステムは、気流制御弁５４を備える点を除き、図１に示す構成と同様である。気流制御弁５４は、図示省略する吸気通路（吸気ポート２２ａ、２２ｂを含む）に設けられている。気流制御弁５４は、吸気行程時に燃焼室２０の中に混合気の渦巻流（スワール流）を発生させるために吸気通路内の吸気の流れを制御することのできるスワールコントロールバルブである。ＥＣＵ５０の出力部には、気流制御弁５４が接続されている。
【００８１】
［実施の形態４における特徴的制御］
上述したシステム構成において、ＥＣＵ５０は、スワール流の発生要求に応じて気流制御弁５４を制御する。この制御により、吸気ポート２２ａからは強い吸気の流れ８０ａが、吸気ポート２２ｂからは吸気の流れ８０ａよりも弱い吸気の流れ８０ｂがシリンダ１４内に流入する。この吸気の流れ８０ａ、８０ｂの流量の差によって、スワール流８２が形成される（図１４）。
【００８２】
図１４に示すように、強い吸気の流れ８０ａ及び弱い吸気の流れ８０ｂは、吸気ポート２２からシリンダ１４の中心方向に流れ込む。インジェクタ３０は、上述の実施の形態で説明した通り、シリンダ１４の中心方向とシリンダ１４の側壁方向とに燃料を吹き分けるように取り付けられている。そのため、シリンダ１４の中心方向に噴射する燃料は、吸気の流れ８０ａ、８０ｂに乗ることとなる。スワール流８２が形成される場合には、吸気の流れ８０ａが強いため、多くの噴射燃料がこの流れに乗れると、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁にまで到達することとなる。シリンダ１４の内壁に到達し付着した燃料は、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減の原因となる。
【００８３】
そこで、本実施形態のシステムでは、スワール流８２が形成される場合には、インジェクタ３０ａから強い吸気の流れ８０ａの方向（シリンダ１４の中心方向）に噴射される噴射量を、インジェクタ３０ｂから弱い吸気の流れ８０ｂの方向（シリンダ１４の中心方向）に噴射される噴射量よりも少なくすることとした。
【００８４】
（制御ルーチン）
図１５は、上述の機能を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図１５に示すルーチンでは、まず、ステップＳ４００において、ＥＣＵ５０は、スワール流の発生要求があるか否かを判定する。ＥＣＵ５０には、スワール流を発生させる運転条件が予め記憶されている。当該運転条件を満たす場合には、他のルーチンにおいてスワール流の発生要求がなされる。スワール流の発生要求がないと判定される場合には、その後、本ルーチンの処理は終了される。
【００８５】
一方、スワール流の発生要求があると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、スワール流を形成するように気流制御弁５４を制御する（ステップＳ４１０）。具体的には、吸気ポート２２ａからシリンダ１４内に流入する吸気の流れ８０ａの流量を、吸気ポート２２ｂから流入する吸気の流れ８０ｂの流量よりも高めて、シリンダ１４内にスワール流８２を形成する。
【００８６】
続いて、ＥＣＵ５０は、インジェクタ３０ａ、３０ｂの吹き分け量を設定する（ステップＳ４２０）。具体的には、ＥＣＵ５０は、インジェクタ３０ａから吸気の流れ８０ａの方向（シリンダ１４の中心方向）に噴射される噴射量を、インジェクタ３０ｂから吸気の流れ８０ｂの方向（シリンダ１４の中心方向）に噴射される噴射量よりも少なく設定する。
【００８７】
以上説明したように、図１５に示すルーチンによれば、インジェクタ３０ａから吸気の流れ８０ａの方向に噴射される噴射量が低減される。そのため、強い吸気の流れ８０ａに乗って、吸気ポート２２ａに対向するシリンダ１４の内壁に到達する燃料を低減することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、スワール流が形成される場合であっても、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減の抑制を図ることができる。
【００８８】
尚、上述した実施の形態４においては、吸気ポート２２ａが前記第８の発明における「第１吸気ポート」に、吸気ポート２２ｂが前記第８の発明における「第２吸気ポート」に、インジェクタ３０ａが前記第８の発明における「第１インジェクタ」に、インジェクタ３０ｂが前記第８の発明における「第２インジェクタ」に、スワール流８２が前記第８の発明における「スワール流」に、吸気の流れ８０ａが前記第８の発明における「第１吸気ポートから流入するシリンダ内に流入する吸気の流れ」に、吸気の流れ８０ｂが前記第８の発明における「第２吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ」に、それぞれ相当している。
【００８９】
また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ４００〜ステップＳ４２０の処理を実行することにより前記第８の発明における「吹き分け制御手段」が実現されている。
【００９０】
実施の形態５．
［実施の形態５のシステム構成］
次に、図１６〜図１８を参照して本発明の実施の形態５について説明する。本実施形態のシステムは図２及び図１６に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図１８のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００９１】
図１６は、本発明の実施の形態５に係るシステム構成及び動作を説明するための概略図である。本実施形態のシステムは、インジェクタ３０による燃料の吹き分け方向が異なる点を除き、図１及び図２に示す構成と同様である。
【００９２】
本実施形態のシステムにおいて、インジェクタ３０は、噴射燃料のポート付着を避けるために、開弁した吸気バルブ２４の隙間を狙って燃料を噴射するように取り付けられている。インジェクタ３０の吹き分け方向の一方は、開弁した吸気バルブ２４の傘部とシリンダ１４上方（燃焼室２０上方）との隙間（以下、単にシリンダ１４上方の隙間という。）である。また、他方は、開弁した吸気バルブ２４の傘部とシリンダ１４下方（ピストン１６方向）との隙間（以下、単にシリンダ１４下方の隙間という。）である。
【００９３】
上述したシステム構成において、タンブル流７０は、吸気バルブ２４の開弁時に傘部とシリンダ１４上方との間に生じる隙間からシリンダ１４内に流入する吸気の流れにより形成され、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁に沿って下降した後に、ピストン１６の冠部へと進む順タンブル流である。この吸気の流れは、インジェクタ３０によるシリンダ１４上方の隙間への噴射方向と同じである。そのため、高負荷域などシリンダ１４内に流入する吸気の流れが強い場合には、シリンダ１４上方の隙間を通過した多くの噴射燃料が吸気の流れに乗って、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁にまで到達することとなる。シリンダ１４の内壁に到達し付着した燃料は、オイル希釈や冷却ポテンシャル低下の原因となる。
【００９４】
［実施の形態５における特徴的制御］
そこで、本実施形態のシステムにおいては、シリンダ１４内に流入する吸気の流れが強い場合であっても、シリンダ１４の内壁への燃料付着を抑制するため、燃料の吹き分け量を次のように制御することとした。
【００９５】
まず、運転状態が高負荷である場合の吹き分け制御について図１６を用いて説明する。本実施形態のシステムの吹き分け制御では、運転状態が高負荷である場合には、インジェクタ３０によるシリンダ１４下方の隙間への噴霧Ｃの噴射量を、シリンダ１４上方の隙間への噴霧Ｄの噴射量よりも多くする。
【００９６】
タンブル流７０を形成する強い吸気の流れ方向への噴射量を少なくすることで、シリンダ１４上方の隙間を通過した噴射燃料が、タンブル流７０に乗って、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁にまで到達することを抑制することができる。そのため、シリンダ１４の内壁への燃料付着を抑制することができる。その結果、オイル希釈や冷却ポテンシャル低減を抑制することができる。
【００９７】
次に、運転状態が低負荷である場合の吹き分け制御について図１７を用いて説明する。図１７は、運転状態が低負荷である場合の吹き分け制御について説明するための図である。本実施形態のシステムの吹き分け制御では、運転状態が低負荷である場合には、インジェクタ３０によるシリンダ１４下方の隙間への噴霧Ｃの噴射量を、シリンダ１４上方の隙間への噴霧Ｄの噴射量よりも少なくする。
【００９８】
運転状態が低負荷である場合は、シリンダ１４内に流入する吸気の流れが弱く、吸気流動が弱い。そのため、タンブル流７０を形成する吸気の流れ方向への噴射量を多くすることで、シリンダ１４上方の隙間への噴射燃料をタンブル流７０に乗せて、均質性を向上させることができる。
【００９９】
（制御ルーチン）
図１８は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する吹き分け制御ルーチンのフローチャートである。図１８に示すルーチンでは、まず、ステップＳ５００において、ＥＣＵ５０は、運転状態が高負荷域であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、負荷が所定の閾値以上であるか否かを判定する。負荷は、吸入空気量やエンジン回転数ＮＥから推定することができる。
【０１００】
負荷が上記閾値よりも高いと判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、シリンダ１４下方の隙間への噴射量を、シリンダ１４上方の隙間への噴射量よりも多く設定する（ステップＳ５１０）。具体的には、まず、ＥＣＵ５０は、運転モード（例えば、ストイキ）と負荷とに応じてインジェクタ３０ａ、３０ｂそれぞれの噴射量を決定する。続いて、ＥＣＵ５０は、インジェクタ３０ａ、３０ｂそれぞれについて、各噴射量を満たす範囲で、吹き分け量を決定する。ここで、シリンダ１４下方の隙間への吹き分け量が、シリンダ１４上方の隙間への吹き分け量よりも多くなるように設定される。
【０１０１】
一方、ステップＳ５００において、負荷が上記閾値未満であると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、シリンダ１４下方の隙間への噴射量を、シリンダ１４上方の隙間への噴射量よりも少なく設定する（ステップＳ５２０）。具体的には、ステップＳ５１０と同様に、インジェクタ３０ａ、３０ｂそれぞれの噴射量が決定され、各噴射量を満たす範囲で吹き分け量が決定される。このとき、シリンダ１４下方の隙間への吹き分け量が、シリンダ１４上方の隙間への吹き分け量よりも少なくなるように設定される。
【０１０２】
以上説明したように、図１８に示すルーチンによれば、吸気流動の大きい高負荷である場合に、シリンダ１４上方の隙間への吹き分け量が低減される。そのため、強いタンブル流７０に乗って、吸気ポート２２に対向するシリンダ１４の内壁に到達する燃料を低減し、シリンダ１４の内壁への燃料付着を抑制することができる。また、図１８に示すルーチンによれば、吸気流動の小さい低負荷である場合に、シリンダ１４上方の隙間への吹き分け量が増大される。そのため、噴射燃料をタンブル流７０に乗せて均質性を向上させることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、高負荷域におけるオイル希釈や冷却ポテンシャル低減の抑制と、低負荷域における噴射燃料の均質性向上とを両立させることができる。
【０１０３】
ところで、上述した実施の形態５のシステムにおいては、吹き分け量を、負荷が閾値よりも高負荷であるか低負荷であるかによって、択一的に設定することとしているが、この吹き分け量の設定方法はこれに限定されるものではない。例えば、実施の形態２で述べたように、関係マップを用いて、負荷の程度に応じて吹き分け量を設定することとしても良い。
【０１０４】
また、上述した実施の形態５のシステムにおいては、燃料噴射タイミングを、吸気バルブ２４の開弁期間において行うこととしているが、さらに詳細に燃料噴射タイミングを設定することとしてもよい。例えば、実施の形態３で述べたように、吸気バルブ２４の開閉時近傍を優先して噴射タイミングに割り当てることとしてもよい。
【０１０５】
尚、上述した実施の形態５においては、吸気ポート２２ａ、２２ｂが前記第９の発明における「２つの吸気ポート」に、インジェクタ３０ａ、３０ｂが前記第９の発明における「インジェクタ」に、タンブル流７０が前記第９の発明における「タンブル流」に、シリンダ１４上方の隙間が前記第９の発明における「シリンダ上方の隙間」に、シリンダ１４下方の隙間が前記第９の発明における「シリンダ下方の隙間」に、それぞれ相当している。
【０１０６】
また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ５１０の処理を実行することにより前記第９の発明における「吹き分け制御手段」が、上記ステップＳ５１０及びＳ５２０の処理を実行することにより前記第１０の発明における「吹き分け制御手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ 内燃機関
１４ シリンダ
２０ 燃焼室
２２ａ、２２ｂ 吸気ポート
２４ａ、２４ｂ 吸気バルブ
３０ａ、３０ｂ インジェクタ
５０ ＥＣＵ
５４ 気流制御弁
７０ タンブル流
８２ スワール流
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に接続する少なくとも２つの吸気ポートを有し、前記２つの吸気ポートから流入する吸気により、シリンダ内に強吸気流領域と、前記強吸気流領域よりも吸気流の弱い弱吸気流領域とが形成される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記２つの吸気ポートそれぞれに設けられ、前記強吸気流領域に向かう方向（以下、強吸気流方向という。）と前記弱吸気流領域に向かう方向（以下、弱吸気流方向という。）とに燃料を吹き分けて噴射可能なインジェクタと、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記弱吸気流方向への噴射量を、前記強吸気流方向への噴射量よりも多くする吹き分け制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記吹き分け制御手段は、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記弱吸気流方向への噴射量を、前記強吸気流方向への噴射量よりも多くし、
前記運転状態が低負荷である場合に、前記インジェクタによる前記弱吸気流方向への噴射量を、前記強吸気流方向への噴射量よりも少なくすること、
を特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記強吸気流領域は、前記２つの吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気により、シリンダ中心部を縦に旋回するタンブル流が形成される領域であり、
前記強吸気流方向は、前記タンブル流が形成されるシリンダ中心方向であり、
前記弱吸気流方向は、前記タンブル流が形成される領域の側方に位置するシリンダ壁方向であること、
を特徴とする請求項１及び２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記吹き分け制御手段は、
前記強吸気流方向に対する前記弱吸気流方向の噴射量比と負荷との関係を予め記憶する関係記憶手段と、
前記関係から、負荷に応じた前記噴射量比を算出する噴射量比算出手段と、
前記噴射量比算出手段により算出された噴射量比に基づいて、前記インジェクタによる前記強吸気流方向と前記弱吸気流方向とへの吹き分け量を設定する吹き分け量設定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記関係記憶手段は、運転モードに対応する複数の前記関係を予め記憶し、
前記吹き分け制御手段は、前記関係記憶手段に記憶された複数の前記関係から、燃焼モードに対応する前記関係を取得する関係取得手段を更に備え、
前記噴射量比算出手段は、前記関係取得手段により取得された前記関係から、負荷に応じた前記噴射量比を算出すること、
を特徴とする請求項４記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記関係記憶手段は、運転モードがストイキである場合に対応して、高負荷であるほど前記強吸気流方向に対する前記弱吸気流方向の噴射量比を大きく、低負荷であるほど前記強吸気流方向に対する前記弱吸気流方向の噴射量比を小さく定めた関係を予め記憶すること、
を特徴とする請求項４又は５記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記吹き分け制御手段は、
吸気バルブの開き始めから閉じ終わりまでの開弁期間よりも噴射時間が短い場合に、前記開弁期間のうち前記吸気バルブの開閉時近傍を優先して噴射時期に設定する噴射時期設定手段を更に備えること、
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
シリンダ内に接続する第１及び第２吸気ポートと、前記第１吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流量を前記第２吸気ポートから流入する吸気の流量よりも高めて、シリンダ内にスワール流を形成可能な気流制御弁と、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記第１及び第２吸気ポートそれぞれに対応して設けられ、シリンダ内に流入する吸気の流れ方向と、前記吸気の流れの側方に位置するシリンダ壁方向とに燃料を吹き分けて噴射可能な第１及び第２インジェクタと、
前記スワール流が形成される場合に、前記第１インジェクタによる前記第１吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ方向への噴射量を、前記第２インジェクタによる前記第２吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ方向への噴射量よりも少なくする吹き分け制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
シリンダ内に接続する少なくとも２つの吸気ポートと、前記２つの吸気ポートそれぞれに設けられ、前記２つの吸気ポートをシリンダ内に対して開閉する吸気バルブとを有し、前記吸気バルブの開弁時に傘部とシリンダ上方との間に生じる隙間（以下、シリンダ上方の隙間という。）からシリンダ内に流入する吸気により、タンブル流が形成される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記２つの吸気ポートそれぞれに設けられ、前記シリンダ上方の隙間と、前記吸気バルブの開弁時に傘部とシリンダ下方との間に生じる隙間（以下、シリンダ下方の隙間という。）とに燃料を吹き分けて噴射可能なインジェクタと、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記シリンダ下方の隙間への噴射量を、前記シリンダ上方の隙間への噴射量よりも多くする吹き分け制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】
前記吹き分け制御手段は、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記シリンダ下方の隙間への噴射量を、前記シリンダ上方の隙間への噴射量よりも多くし、
前記運転状態が低負荷である場合に、前記インジェクタによる前記シリンダ下方の隙間への噴射量を、前記シリンダ上方の隙間への噴射量よりも少なくすること、
を特徴とする請求項９記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１】
シリンダ内に接続する少なくとも２つの吸気ポートを有し、前記２つの吸気ポートから流入する吸気により、シリンダ内に強吸気流領域と、前記強吸気流領域よりも吸気流の弱い弱吸気流領域とが形成される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記２つの吸気ポートそれぞれに設けられ、前記強吸気流領域に向かう方向（以下、強吸気流方向という。）と前記弱吸気流領域に向かう方向（以下、弱吸気流方向という。）とに燃料を吹き分けて噴射可能なインジェクタと、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記弱吸気流方向への噴射量を、前記強吸気流方向への噴射量よりも多くする吹き分け制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記吹き分け制御手段は、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記弱吸気流方向への噴射量を、前記強吸気流方向への噴射量よりも多くし、
前記運転状態が低負荷である場合に、前記インジェクタによる前記弱吸気流方向への噴射量を、前記強吸気流方向への噴射量よりも少なくすること、
を特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記強吸気流領域は、前記２つの吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気により、シリンダ中心部を縦に旋回するタンブル流が形成される領域であり、
前記強吸気流方向は、前記タンブル流が形成されるシリンダ中心方向であり、
前記弱吸気流方向は、前記タンブル流が形成される領域の側方に位置するシリンダ壁方向であること、
を特徴とする請求項１及び２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記吹き分け制御手段は、
前記強吸気流方向に対する前記弱吸気流方向の噴射量比と負荷との関係を予め記憶する関係記憶手段と、
前記関係から、負荷に応じた前記噴射量比を算出する噴射量比算出手段と、
前記噴射量比算出手段により算出された噴射量比に基づいて、前記インジェクタによる前記強吸気流方向と前記弱吸気流方向とへの吹き分け量を設定する吹き分け量設定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記関係記憶手段は、運転モードに対応する複数の前記関係を予め記憶し、
前記吹き分け制御手段は、前記関係記憶手段に記憶された複数の前記関係から、燃焼モードに対応する前記関係を取得する関係取得手段を更に備え、
前記噴射量比算出手段は、前記関係取得手段により取得された前記関係から、負荷に応じた前記噴射量比を算出すること、
を特徴とする請求項４記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記関係記憶手段は、運転モードがストイキである場合に対応して、高負荷であるほど前記強吸気流方向に対する前記弱吸気流方向の噴射量比を大きく、低負荷であるほど前記強吸気流方向に対する前記弱吸気流方向の噴射量比を小さく定めた関係を予め記憶すること、
を特徴とする請求項４又は５記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記吹き分け制御手段は、
吸気バルブの開き始めから閉じ終わりまでの開弁期間よりも噴射時間が短い場合に、前記開弁期間のうち前記吸気バルブの開閉時近傍を優先して噴射時期に設定する噴射時期設定手段を更に備えること、
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
シリンダ内に接続する第１及び第２吸気ポートと、前記第１吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流量を前記第２吸気ポートから流入する吸気の流量よりも高めて、シリンダ内にスワール流を形成可能な気流制御弁と、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記第１及び第２吸気ポートそれぞれに対応して設けられ、シリンダ内に流入する吸気の流れ方向と、前記吸気の流れの側方に位置するシリンダ壁方向とに燃料を吹き分けて噴射可能な第１及び第２インジェクタと、
前記スワール流が形成される場合に、前記第１インジェクタによる前記第１吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ方向への噴射量を、前記第２インジェクタによる前記第２吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気の流れ方向への噴射量よりも少なくする吹き分け制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
シリンダ内に接続する少なくとも２つの吸気ポートと、前記２つの吸気ポートそれぞれに設けられ、前記２つの吸気ポートをシリンダ内に対して開閉する吸気バルブとを有し、前記吸気バルブの開弁時に傘部とシリンダ上方との間に生じる隙間（以下、シリンダ上方の隙間という。）からシリンダ内に流入する吸気により、タンブル流が形成される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記２つの吸気ポートそれぞれに設けられ、前記シリンダ上方の隙間と、前記吸気バルブの開弁時に傘部とシリンダ下方との間に生じる隙間（以下、シリンダ下方の隙間という。）とに燃料を吹き分けて噴射可能なインジェクタと、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記シリンダ下方の隙間への噴射量を、前記シリンダ上方の隙間への噴射量よりも多くする吹き分け制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】
前記吹き分け制御手段は、
運転状態が高負荷である場合に、前記インジェクタによる前記シリンダ下方の隙間への噴射量を、前記シリンダ上方の隙間への噴射量よりも多くし、
前記運転状態が低負荷である場合に、前記インジェクタによる前記シリンダ下方の隙間への噴射量を、前記シリンダ上方の隙間への噴射量よりも少なくすること、
を特徴とする請求項９記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−６７６７９（Ｐ２０１２−６７６７９Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１３１１２（Ｐ２０１０−２１３１１２）
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【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４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【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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