内燃機関の燃料噴射制御装置
【課題】脈動による燃圧ピーク値を抑えるとともに燃料噴射量も好適に確保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。
【解決手段】エンジン１１は、ポート噴射用インジェクタ２２と筒内噴射用インジェクタ１７とを備える。電子制御装置３０は、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の圧力が機関運転状態に基づいて設定される目標圧力となるように制御する。また、電子制御装置３０は、燃料の温度が低いときには、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の圧力が、機関運転状態に基づいて設定される目標圧力よりも低い圧力となるように制限する制限処理を実行する。
【解決手段】エンジン１１は、ポート噴射用インジェクタ２２と筒内噴射用インジェクタ１７とを備える。電子制御装置３０は、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の圧力が機関運転状態に基づいて設定される目標圧力となるように制御する。また、電子制御装置３０は、燃料の温度が低いときには、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の圧力が、機関運転状態に基づいて設定される目標圧力よりも低い圧力となるように制限する制限処理を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されているように、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内用噴射弁を備える内燃機関が知られている。この内燃機関では、筒内用噴射弁に供給される燃料の圧力が機関運転状態に基づいて設定される目標圧力となるように制御される。
【０００３】
ここで、筒内用噴射弁に燃料を供給する燃料供給系内では脈動が発生することが知られており、こうした脈動、つまり燃料圧力の変動時における燃圧ピーク値（燃圧最大値）に耐えられるように燃料供給系は構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図５に示すように、燃料の体積弾性率は、燃料温度が低温になるほど大きくなるため、燃料温度が低くなるに伴って燃料は圧縮されにくくなる。そのため、脈動発生時の上記燃圧ピーク値は、燃料温度が低くなるに伴って高くなる傾向があり、筒内用噴射弁の燃料供給系はそうした低温時の燃圧ピーク値に合わせて耐圧性や噴射弁の駆動回路等が構築されている。そのため、筒内用噴射弁の燃料供給系や同噴射弁の駆動回路等はある程度の大型化や重量増加等が避けられない。
【０００６】
筒内用噴射弁の燃料供給系や同噴射弁の駆動回路等をより小型化したり、軽量化したりするには、低温時における脈動の燃圧ピーク値を抑えるのが有効であり、これは筒内用噴射弁に供給される燃料の圧力を可能な範囲内で低くすることで具現化することができる。しかし、このようにして供給燃圧を低下させると、例えば機関全負荷時に要求される燃料噴射量を、噴射可能期間内に全量噴射することが困難になるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、脈動による燃圧ピーク値を抑えるとともに燃料噴射量も好適に確保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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内用噴射弁を備え、前記筒内用噴射弁に供給される燃料の圧力が機関運転状態に基づいて設定される目標圧力となるように制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料の温度が所定値よりも低いときには、前記燃料の圧力が前記目標圧力よりも低い圧力となるように制限する制限処理を実行することをその要旨とする。
【０００９】
同構成によれば、燃料の温度が所定値よりも低く脈動の燃圧ピーク値が高くなりやすいときには、機関運転状態に基づいて設定される目標圧力よりも低い圧力となるように燃料の圧力は制限されることにより、筒内用噴射弁の燃料供給系内の圧力が低くされる。従って、燃料温度の低温時における脈動の燃圧ピーク値が抑えられるようになる。他方、燃料の温度が上記所定値以上のときには、燃料圧力が制限されないため、例えば機関全負荷時の要求燃料噴射量を、噴射可能期間内に全量噴射することも可能になる。
【００１０】
従って、同構成によれば、燃料温度の低温時において脈動により生じる燃圧ピーク値を抑えるとともに燃料噴射量も好適に確保することができるようになる。
上記制限処理としては、請求項２に記載の発明によるように、前記制限処理は、前記燃料の圧力に対するガード値を設定する処理であり、前記ガード値は、前記燃料の温度が低いときほどより小さい値に設定される、という構成を採用することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記制限処理は、機関運転状態に基づいて算出される前記筒内用噴射弁の燃料噴射量が所定値を超えているときに実行されることをその要旨とする。
【００１２】
筒内用噴射弁の燃料噴射量が多いときには、同筒内用噴射弁の燃料供給系内で発生する脈動が大きくなりやすく、上述した燃圧ピーク値も高くなりやすい。そこで、同構成によるように、筒内用噴射弁の燃料噴射量が所定値を超えているときに上記制限処理を実行することにより、同制限処理を効果的に実行させることができる。
【００１３】
なお、燃料の温度はセンサ等で直接検出するほか、請求項４に記載の発明によるように、機関の冷却水温を代用するようにしてもよい。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路用噴射弁を備えており、機関運転状態に基づいて算出される燃料噴射量と燃料圧力とに基づいて前記筒内用噴射弁の燃料噴射時間を算出し、この算出された燃料噴射時間が噴射可能時間を超えているときには、前記燃料噴射量の一部を前記吸気通路用噴射弁から噴射することをその要旨とする。
【００１４】
燃料圧力が低くなると、機関運転状態に基づいて算出される燃料噴射量の全量を筒内用噴射弁から噴射させるために必要な燃料噴射時間は長くなる。そのため、場合によっては、筒内用噴射弁の噴射停止時期が吸気下死点を超えることもある。このように噴射停止時期が吸気下死点を超えると、燃料と吸気との混合時間が不足してスモークが発生しやすくなる。このように内燃機関には、筒内用噴射弁から燃料を噴射するに際して最適な期間が存在し、そうした最適な期間である噴射可能時間を超えて燃料噴射を行うと機関運転状態に悪影響を与える。
【００１５】
ここで、上述した制限処理が実行されると燃料圧力は低くなるため、算出される筒内用噴射弁の燃料噴射時間が長くなりやすく、上記の理由によりスモークが発生しやすくなる。この点、同構成では、筒内用噴射弁の燃料噴射時間が噴射可能時間を超えているときには、燃料噴射量の一部を吸気通路用噴射弁から噴射するようにしている。従って、筒内用噴射弁から噴射する燃料量が少なくなることで筒内用噴射弁の燃料噴射時間は短くなり、これにより筒内用噴射弁の噴射停止時期が吸気下死点を超えることが抑制される。そのため、燃料圧力の制限処理が行われるときに生じやすいスモークの発生を抑えることができる。
【００１６】
上記噴射可能時間としては、請求項６に記載の発明によるように、機関運転状態に基づいて算出される筒内用噴射弁の噴射開始時期から機関のピストンが吸気下死点に達するまでの時間を上記噴射可能時間として設定することにより、上述したスモークの発生を好適に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置を具体化した第１実施形態にあって、これが適用されるエンジンの構造を示す模式図。
【図２】同実施形態における燃圧の制限処理についてその手順を示すフローチャート。
【図３】冷却水温とガード値との関係を示すグラフ。
【図４】第２実施形態における噴射切替処理の手順を示すフローチャート。
【図５】燃料温度と体積弾性率との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、この発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置を具体化した第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１９】
図１に示すように、内燃機関１１の気筒１２内にはピストン１３が備えられている。ピストン１３は、内燃機関１１の出力軸であるクランクシャフト１５にコンロッド１４を介して連結されており、コンロッド１４によりピストン１３の往復運動がクランクシャフト１５の回転運動に変換される。
【００２０】
気筒１２内にあってピストン１３の上方には燃焼室１６が区画形成されており、この燃焼室１６に向かって筒内噴射用インジェクタ１７（筒内用噴射弁）が取り付けられている。筒内噴射用インジェクタ１７には、周知の燃料供給系を通じて高圧燃料が供給されている。そして、この筒内噴射用インジェクタ１７の開弁駆動により、燃料が燃焼室１６内に直接噴射供給される（筒内噴射）。
【００２１】
また、燃焼室１６には、その内部に形成される燃料と空気とからなる混合気に対して点火を行う点火プラグ１８が取り付けられている。この点火プラグ１８による混合気への点火タイミングは、点火プラグ１８の上方に設けられたイグナイタ１９によって調整される。
【００２２】
更に、上記燃焼室１６には、吸気通路２０及び排気通路２１が連通されている。そして、燃焼室１６と吸気通路２０との連通部分、すなわち吸気ポート２０ａには、同吸気ポート２０ａに燃料を噴射するポート噴射用インジェクタ２２（吸気通路用燃料噴射弁）が設けられている。このポート噴射用インジェクタ２２には、周知の機構を通じて低圧燃料が供給されている。そして、このポート噴射用インジェクタ２２の開弁駆動に伴って、燃料が吸気ポート２０ａに噴射される（ポート噴射）。また、吸気通路２０には燃焼室１６に導入される空気量を調量するスロットルバルブが設けられている。
【００２３】
また、排気通路２１の下流には、混合気の空燃比が所定範囲内の値となっているときに浄化機能を発揮する排気浄化装置１００が設けられている。
内燃機関１１の機関制御は、電子制御装置３０により行われている。電子制御装置３０は、機関制御に係る各種処理を実施する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、制御用のプログラムや機関制御に必要な情報を記憶するメモリ、筒内噴射用インジェクタ１７やポート噴射用インジェクタ２２の駆動回路、並びにイグナイタ１９等の駆動回路等を備えて構成されている。
【００２４】
電子制御装置３０には、機関運転状態を検出する各種のセンサが接続されている。例えばクランクセンサ３１によって機関出力軸であるクランクシャフト１５の位相角、すなわちクランク角が検出され、これに基づいて機関回転速度ＮＥが算出される。またアクセルセンサ３３によって、アクセル操作量ＡＣＣＰが検出される。また、電子制御装置３０には、吸気通路２０内を流れる空気の量を検出するエアフロエータ３４の検出信号が入力され、この検出信号に基づいて吸入空気量Ｑａが検出される。さらに電子制御装置３０には、機関冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する水温センサ３５、吸気の温度（吸気温ＴＨＡ）を検出する温度センサ３６、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の圧力（燃圧Ｐｒ）を検出する燃圧センサ３７等、機関制御に必要なセンサの検出信号が入力されている。そして電子制御装置３０は、こうした各種センサの検出信号によって把握される内燃機関１１の運転状況に応じて、燃料噴射制御や点火時期制御を始めとする各種機関制御を実施する。
【００２５】
電子制御装置３０は、筒内噴射用インジェクタ１７及びポート噴射用インジェクタ２２からそれぞれ噴射される燃料の噴射比率Ｒを機関負荷や機関回転速度に基づいて変更することで複数の噴射形態を具現化する。例えば、低負荷運転領域ではポート噴射用インジェクタ２２だけを用いて燃料噴射を行い、高負荷運転領域では筒内噴射用インジェクタ１７だけを用いて燃料噴射を行う。そして中負荷運転領域では、ポート噴射用インジェクタ２２及び筒内噴射用インジェクタ１７の双方から燃料噴射を行う。
【００２６】
なお、本実施形態では、上記噴射比率Ｒは、機関負荷や機関回転速度に基づき「０≦Ｒ≦１」の範囲内で可変設定される。そして、機関運転状態に基づいて設定される燃料噴射量Ｑに噴射比率Ｒを乗算した量がポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量として設定され、燃料噴射量Ｑに（１−噴射比率Ｒ）を乗算した量が筒内噴射用インジェクタ１７の燃料噴射量として設定される。従って、例えばＲ＝１のときには、ポート噴射用インジェクタ２２を使用したポート噴射のみが実行され、Ｒ＝０のときには、筒内噴射用インジェクタ１７を使用した筒内噴射のみが実行される。
【００２７】
また、電子制御装置３０は、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の目標燃圧Ｐｐを機関負荷や機関回転速度等の機関運転状態に基づいて設定する。そして、実際の燃圧Ｐｒと目標燃圧Ｐｐとが一致するように筒内噴射用インジェクタ１７の燃料供給系を制御する。より具体的には、筒内噴射用インジェクタ１７に燃料を吐出する高圧ポンプの吐出量を制御する。
【００２８】
さて、本実施形態では、図２に示すように、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の燃圧を制限する制限処理を実行するようにしている。なお、本処理は、電子制御装置３０によって所定周期毎に繰り返し実行される。
【００２９】
本処理は開始されるとまず、現在設定されている目標燃圧Ｐｐが読み込まれる（Ｓ１００）。
次に、冷却水温ＴＨＷに基づいて目標燃圧Ｐｐのガード値Ｇが算出される（Ｓ１１０）。ここでは、図３に示すように、冷却水温ＴＨＷが低いほどガード値Ｇは小さい値となるように可変設定される。なお、本実施形態では、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の温度を代用する値として冷却水温ＴＨＷを用いるようにしているが、センサ等を利用して、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の温度を直接検出するようにしてもよい。
【００３０】
次に、目標燃圧Ｐｐがガード値Ｇよりも高いか否かが判定され（Ｓ１２０）、目標燃圧Ｐｐがガード値Ｇよりも高いときには（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１１０で算出されたガード値Ｇが目標燃圧Ｐｐに設定されて（Ｓ１３０）、本処理は一旦終了される。
【００３１】
このステップＳ１３０の処理が行われた場合には、目標燃圧Ｐｐは、機関運転状態に応じて設定された圧力よりも低い圧力に設定される。従って、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の圧力も、機関運転状態に基づいて算出された目標燃圧Ｐｐよりも低いガード値Ｇの圧力にまで低下される。
【００３２】
ここで、ガード値Ｇは、冷却水温ＴＨＷが低いほど小さい値となるため、冷却水温ＴＨＷが低いときほど、つまり燃料の温度が所定値Ａよりも低いときほど、ガード値Ｇによる目標燃圧Ｐｐの制限（ステップＳ１３０の処理）が行われやすくなる。このようにして冷却水温ＴＨＷが低いときほど、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の圧力を機関運転状態に基づいて算出される目標燃圧Ｐｐよりも低い圧力となるように制限する制限処理が実行されやすくなる。なお、上記所定値Ａは、「機関運転状態に基づいて算出される目標燃圧Ｐｐが、冷却水温ＴＨＷに基づいて算出されるガード値Ｇによって制限されるときの燃料温度」と定義することが可能である。
【００３３】
一方、ステップＳ１２０にて、目標燃圧Ｐｐがガード値Ｇ以下であると判定されるときには（Ｓ１２０：ＮＯ）、上記ステップＳ１３０の処理、つまり燃圧の制限処理を行うことなく、本処理は一旦終了される。このようにしてステップＳ１２０にて否定判定された場合には、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の圧力は、機関運転状態に基づいて算出された目標燃圧Ｐｐとなるように制御される。
【００３４】
次に、本実施形態の作用を説明する。
冷却水温ＴＨＷが低く、脈動の燃圧ピーク値が高くなりやすいときには、機関運転状態に基づいて設定される目標燃圧Ｐｐよりも低い圧力となるように燃圧Ｐｒが制限される。より具体的には、冷却水温が低いときほど、つまり燃料温度が低いときほど小さい値となるガード値Ｇが算出され、このガード値Ｇによって目標燃圧Ｐｐが制限されることにより、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の燃圧Ｐｒは制限される。これにより筒内噴射用インジェクタ１７の燃料供給系内の圧力は低くなる。従って、燃料温度の低温時における脈動の燃圧ピーク値が抑えられるようになる。他方、冷却水温ＴＨＷが高く、燃料温度が高いときには、ガード値Ｇが大きい値となり、実質的には燃料圧力が制限されなくなる。そのため、例えば機関全負荷時に要求される燃料噴射量Ｑを、噴射可能期間内に全量噴射することも可能になる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）冷却水温ＴＨＷが低く、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の温度が所定値よりも低いときには、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の燃圧Ｐｒが機関運転状態に基づいて設定される目標燃圧Ｐｐよりも低い圧力となるように制限する制限処理を実行するようにしている。従って、燃料温度の低温時において脈動により生じる燃圧ピーク値を抑えるとともに燃料噴射量も好適に確保することができるようになる。
（第２実施形態）
次に、この発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置を具体化した第２実施形態について、図４を参照して説明する。
【００３６】
燃料圧力が低くなると、機関運転状態に基づいて算出される燃料噴射量Ｑの全量を筒内噴射用インジェクタ１７から噴射させるために必要な筒内噴射時間ＤＴＡＵは長くなる。そのため、場合によっては、筒内噴射用インジェクタ１７の噴射停止時期が吸気下死点を超えることもある。このように噴射停止時期が吸気下死点を超えると、燃料と吸気との混合時間が不足してスモークが発生しやすくなる。このように内燃機関１１には、筒内噴射用インジェクタ１７から燃料を噴射するに際して最適な期間が存在し、そうした最適な期間である筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥを超えて燃料噴射を行うと機関運転状態に悪影響を与える。
【００３７】
ここで、上述した燃圧の制限処理が実行されると燃圧Ｐｒは低くなるため、算出される筒内噴射時間ＤＴＡＵが長くなりやすく、上記の理由によりスモークが発生しやすくなる。
【００３８】
そこで、本実施形態では、上述した燃圧の制限処理に加えて、更に図４に示す噴射切替処理も実行することでスモークの発生を抑えるようにしている。なお、この噴射切替処理も電子制御装置３０によって所定周期毎に繰り返し実行される。
【００３９】
この噴射切替処理が開始されるとまず、現在の機関運転領域が、筒内噴射のみを行う運転領域であるか否かが判定される（Ｓ２００）。ここでは、機関回転速度及び機関負荷等に基づいて設定された噴射比率Ｒが「０」である場合に肯定判定される。そして、筒内噴射のみを行う運転領域ではないと判定されるときには（Ｓ２００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。
【００４０】
一方、筒内噴射のみを行う運転領域であると判定されるときには（Ｓ２００：ＹＥＳ）、現在設定されている燃料噴射量Ｑ及び燃圧Ｐｒに基づいて筒内噴射時間ＤＴＡＵが算出される（Ｓ２１０）。この筒内噴射時間ＤＴＡＵは、筒内噴射用インジェクタ１７から気筒に対して燃料噴射量Ｑを供給するために必要な噴射時間であり、燃料噴射量Ｑが多いほど、あるいは燃圧Ｐｒが低いときほど、より長い時間が設定される。
【００４１】
次に、機関回転速度ＮＥ及び噴射開始時期ＴＳに基づいて筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥが算出される（Ｓ２２０）。噴射開始時期ＴＳは、筒内噴射用インジェクタ１７からの燃料噴射を開始する時期であり、機関運転状態に基づいて可変設定される。そして、この噴射開始時期ＴＳから吸気下死点までのクランク角と現在の機関回転速度ＮＥとに基づき、噴射開始時期ＴＳから機関のピストンが吸気下死点に達するまでの時間が算出され、この算出された時間が筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥとして設定される。
【００４２】
そして、ステップＳ２１０で算出された筒内噴射時間ＤＴＡＵが、ステップＳ２２０で算出された筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥ以下であるか否かが判定される（Ｓ２３０）。
そして、筒内噴射時間ＤＴＡＵが筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥ以下であるときには（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、現在設定されている燃料噴射量Ｑの全量を、ピストンが吸気下死点に達する前に筒内噴射用インジェクタ１７から噴射することができる。そのため、噴射比率Ｒは「０」のまま維持されて筒内噴射のみが実行され（Ｓ２４０）、本処理は一旦終了される。
【００４３】
一方、ステップＳ２３０にて、筒内噴射時間ＤＴＡＵが筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥを超えているときには（Ｓ２３０：ＮＯ）、現在設定されている燃料噴射量Ｑの全量を、ピストンが吸気下死点に達する前に筒内噴射用インジェクタ１７から噴射することができず、このままではスモークが発生するおそれがある。そのため、燃料噴射量Ｑの一部をポート噴射用インジェクタ２２から噴射させるべく、筒内噴射及びポート噴射が実行されて（Ｓ２５０）、本処理は一旦終了される。ステップＳ２５０では、筒内噴射のみを行う運転領域であっても、筒内噴射及びポート噴射を行うために噴射切替が行われる。この噴射切替に際しては、噴射比率Ｒとして事前に適宜設定された固定値を設定してもよいが、本実施形態では、以下のようにして噴射比率Ｒを算出するようにしている。
【００４４】
まず、筒内噴射用インジェクタ１７から上記筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥだけ燃料噴射を行ったときに同筒内噴射用インジェクタ１７から噴射される燃料噴射量である筒内噴射量Ｑ１が、現在の燃圧Ｐｒ及び筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥに基づいて算出される。そして、現在設定されている燃料噴射量Ｑ及び筒内噴射量Ｑ１に基づき、次式（１）から噴射比率Ｒが算出される。
【００４５】
噴射比率Ｒ＝（Ｑ−Ｑ１）／Ｑ …（１）
（Ｑ−Ｑ１）の値は、燃料噴射量Ｑのうちでポート噴射用インジェクタ２２から噴射させる燃料量を示す。
【００４６】
次に、本実施形態の作用を説明する。
筒内噴射時間ＤＴＡＵが筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥを超えており、現在設定されている燃料噴射量Ｑの全量を、ピストンが吸気下死点に達する前に筒内噴射用インジェクタ１７から噴射することができないときには、燃料噴射量Ｑの一部がポート噴射用インジェクタ２２から噴射される。従って、筒内噴射用インジェクタ１７から噴射する燃料量が少なくなることで筒内噴射時間ＤＴＡＵは短くなり、これにより筒内噴射用インジェクタ１７の噴射停止時期が吸気下死点を超えることが抑制される。そのため、燃圧の制限処理が行われるときに生じやすいスモークの発生が抑えられる。
【００４７】
また、筒内噴射用インジェクタ１７の噴射開始時期ＴＳから機関のピストンが吸気下死点に達するまでの時間を筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥとして設定するようにしている。そのため、吸気下死点以降での筒内噴射用インジェクタ１７からの燃料噴射を抑えることができ、これによりスモークの発生がより適切に抑えられる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態によれば、上記（１）に記載の効果に加えて、更に以下の効果を得ることができる。
（２）筒内噴射用インジェクタ１７の筒内噴射時間ＤＴＡＵが筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥを超えているときには、燃料噴射量Ｑの一部をポート噴射用インジェクタ２２から噴射させるようにしている。そのため、燃圧の制限処理が行われるときに生じやすいスモークの発生を抑えることができる。
【００４９】
（３）筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥとして、機関運転状態に基づいて算出される筒内噴射用インジェクタ１７の噴射開始時期ＴＳから機関のピストンが吸気下死点に達するまでの時間を設定するようにしている。そのため、上述したスモークの発生を好適に抑えることができる。
【００５０】
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・筒内噴射用インジェクタ１７の燃料噴射量が多いときには、筒内噴射用インジェクタ１７の燃料供給系内で発生する脈動が大きくなりやすく、上述した燃圧ピーク値も高くなりやすい。そこで、算出された筒内噴射用インジェクタ１７の燃料噴射量Ｑが予め定められた所定値を超えているときに上記制限処理を実行するようにしてもよい。この場合には、同制限処理を効果的に実行させることができる。
【００５１】
・上記制限処理では、目標燃圧Ｐｐに対するガード値Ｇを設定するようにした。この他、燃料温度や冷却水温ＴＨＷが所定値よりも低いときには、機関運転状態に基づいて設定される目標燃圧Ｐｐが低くなるように同目標燃圧Ｐｐを補正する補正値を算出するようにしてもよい。
【００５２】
・冷却水温ＴＨＷに基づいてガード値Ｇを可変設定するようにした。この他、ガード値Ｇを一定値とし、燃料温度や冷却水温ＴＨＷが所定値よりも低いときに、ガード値Ｇによる目標燃圧Ｐｐの制限を実行するようにしてもよい。この場合でも、燃料温度の低温時において脈動により生じる燃圧ピーク値を抑えるとともに燃料噴射量も好適に確保することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１１…内燃機関、１２…気筒、１３…ピストン、１４…コンロッド、１５…クランクシャフト、１６…燃焼室、１７…筒内噴射用インジェクタ、１８…点火プラグ、１９…イグナイタ、２０…吸気通路、２０ａ…吸気ポート、２１…排気通路、２２…ポート噴射用インジェクタ、３０…電子制御装置、３１…クランクセンサ、３３…アクセルセンサ、３４…エアフロメータ、３５…水温センサ、３６…温度センサ、３７…燃圧センサ、１００…排気浄化装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されているように、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内用噴射弁を備える内燃機関が知られている。この内燃機関では、筒内用噴射弁に供給される燃料の圧力が機関運転状態に基づいて設定される目標圧力となるように制御される。
【０００３】
ここで、筒内用噴射弁に燃料を供給する燃料供給系内では脈動が発生することが知られており、こうした脈動、つまり燃料圧力の変動時における燃圧ピーク値（燃圧最大値）に耐えられるように燃料供給系は構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図５に示すように、燃料の体積弾性率は、燃料温度が低温になるほど大きくなるため、燃料温度が低くなるに伴って燃料は圧縮されにくくなる。そのため、脈動発生時の上記燃圧ピーク値は、燃料温度が低くなるに伴って高くなる傾向があり、筒内用噴射弁の燃料供給系はそうした低温時の燃圧ピーク値に合わせて耐圧性や噴射弁の駆動回路等が構築されている。そのため、筒内用噴射弁の燃料供給系や同噴射弁の駆動回路等はある程度の大型化や重量増加等が避けられない。
【０００６】
筒内用噴射弁の燃料供給系や同噴射弁の駆動回路等をより小型化したり、軽量化したりするには、低温時における脈動の燃圧ピーク値を抑えるのが有効であり、これは筒内用噴射弁に供給される燃料の圧力を可能な範囲内で低くすることで具現化することができる。しかし、このようにして供給燃圧を低下させると、例えば機関全負荷時に要求される燃料噴射量を、噴射可能期間内に全量噴射することが困難になるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、脈動による燃圧ピーク値を抑えるとともに燃料噴射量も好適に確保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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内用噴射弁を備え、前記筒内用噴射弁に供給される燃料の圧力が機関運転状態に基づいて設定される目標圧力となるように制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料の温度が所定値よりも低いときには、前記燃料の圧力が前記目標圧力よりも低い圧力となるように制限する制限処理を実行することをその要旨とする。
【０００９】
同構成によれば、燃料の温度が所定値よりも低く脈動の燃圧ピーク値が高くなりやすいときには、機関運転状態に基づいて設定される目標圧力よりも低い圧力となるように燃料の圧力は制限されることにより、筒内用噴射弁の燃料供給系内の圧力が低くされる。従って、燃料温度の低温時における脈動の燃圧ピーク値が抑えられるようになる。他方、燃料の温度が上記所定値以上のときには、燃料圧力が制限されないため、例えば機関全負荷時の要求燃料噴射量を、噴射可能期間内に全量噴射することも可能になる。
【００１０】
従って、同構成によれば、燃料温度の低温時において脈動により生じる燃圧ピーク値を抑えるとともに燃料噴射量も好適に確保することができるようになる。
上記制限処理としては、請求項２に記載の発明によるように、前記制限処理は、前記燃料の圧力に対するガード値を設定する処理であり、前記ガード値は、前記燃料の温度が低いときほどより小さい値に設定される、という構成を採用することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記制限処理は、機関運転状態に基づいて算出される前記筒内用噴射弁の燃料噴射量が所定値を超えているときに実行されることをその要旨とする。
【００１２】
筒内用噴射弁の燃料噴射量が多いときには、同筒内用噴射弁の燃料供給系内で発生する脈動が大きくなりやすく、上述した燃圧ピーク値も高くなりやすい。そこで、同構成によるように、筒内用噴射弁の燃料噴射量が所定値を超えているときに上記制限処理を実行することにより、同制限処理を効果的に実行させることができる。
【００１３】
なお、燃料の温度はセンサ等で直接検出するほか、請求項４に記載の発明によるように、機関の冷却水温を代用するようにしてもよい。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路用噴射弁を備えており、機関運転状態に基づいて算出される燃料噴射量と燃料圧力とに基づいて前記筒内用噴射弁の燃料噴射時間を算出し、この算出された燃料噴射時間が噴射可能時間を超えているときには、前記燃料噴射量の一部を前記吸気通路用噴射弁から噴射することをその要旨とする。
【００１４】
燃料圧力が低くなると、機関運転状態に基づいて算出される燃料噴射量の全量を筒内用噴射弁から噴射させるために必要な燃料噴射時間は長くなる。そのため、場合によっては、筒内用噴射弁の噴射停止時期が吸気下死点を超えることもある。このように噴射停止時期が吸気下死点を超えると、燃料と吸気との混合時間が不足してスモークが発生しやすくなる。このように内燃機関には、筒内用噴射弁から燃料を噴射するに際して最適な期間が存在し、そうした最適な期間である噴射可能時間を超えて燃料噴射を行うと機関運転状態に悪影響を与える。
【００１５】
ここで、上述した制限処理が実行されると燃料圧力は低くなるため、算出される筒内用噴射弁の燃料噴射時間が長くなりやすく、上記の理由によりスモークが発生しやすくなる。この点、同構成では、筒内用噴射弁の燃料噴射時間が噴射可能時間を超えているときには、燃料噴射量の一部を吸気通路用噴射弁から噴射するようにしている。従って、筒内用噴射弁から噴射する燃料量が少なくなることで筒内用噴射弁の燃料噴射時間は短くなり、これにより筒内用噴射弁の噴射停止時期が吸気下死点を超えることが抑制される。そのため、燃料圧力の制限処理が行われるときに生じやすいスモークの発生を抑えることができる。
【００１６】
上記噴射可能時間としては、請求項６に記載の発明によるように、機関運転状態に基づいて算出される筒内用噴射弁の噴射開始時期から機関のピストンが吸気下死点に達するまでの時間を上記噴射可能時間として設定することにより、上述したスモークの発生を好適に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置を具体化した第１実施形態にあって、これが適用されるエンジンの構造を示す模式図。
【図２】同実施形態における燃圧の制限処理についてその手順を示すフローチャート。
【図３】冷却水温とガード値との関係を示すグラフ。
【図４】第２実施形態における噴射切替処理の手順を示すフローチャート。
【図５】燃料温度と体積弾性率との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、この発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置を具体化した第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１９】
図１に示すように、内燃機関１１の気筒１２内にはピストン１３が備えられている。ピストン１３は、内燃機関１１の出力軸であるクランクシャフト１５にコンロッド１４を介して連結されており、コンロッド１４によりピストン１３の往復運動がクランクシャフト１５の回転運動に変換される。
【００２０】
気筒１２内にあってピストン１３の上方には燃焼室１６が区画形成されており、この燃焼室１６に向かって筒内噴射用インジェクタ１７（筒内用噴射弁）が取り付けられている。筒内噴射用インジェクタ１７には、周知の燃料供給系を通じて高圧燃料が供給されている。そして、この筒内噴射用インジェクタ１７の開弁駆動により、燃料が燃焼室１６内に直接噴射供給される（筒内噴射）。
【００２１】
また、燃焼室１６には、その内部に形成される燃料と空気とからなる混合気に対して点火を行う点火プラグ１８が取り付けられている。この点火プラグ１８による混合気への点火タイミングは、点火プラグ１８の上方に設けられたイグナイタ１９によって調整される。
【００２２】
更に、上記燃焼室１６には、吸気通路２０及び排気通路２１が連通されている。そして、燃焼室１６と吸気通路２０との連通部分、すなわち吸気ポート２０ａには、同吸気ポート２０ａに燃料を噴射するポート噴射用インジェクタ２２（吸気通路用燃料噴射弁）が設けられている。このポート噴射用インジェクタ２２には、周知の機構を通じて低圧燃料が供給されている。そして、このポート噴射用インジェクタ２２の開弁駆動に伴って、燃料が吸気ポート２０ａに噴射される（ポート噴射）。また、吸気通路２０には燃焼室１６に導入される空気量を調量するスロットルバルブが設けられている。
【００２３】
また、排気通路２１の下流には、混合気の空燃比が所定範囲内の値となっているときに浄化機能を発揮する排気浄化装置１００が設けられている。
内燃機関１１の機関制御は、電子制御装置３０により行われている。電子制御装置３０は、機関制御に係る各種処理を実施する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、制御用のプログラムや機関制御に必要な情報を記憶するメモリ、筒内噴射用インジェクタ１７やポート噴射用インジェクタ２２の駆動回路、並びにイグナイタ１９等の駆動回路等を備えて構成されている。
【００２４】
電子制御装置３０には、機関運転状態を検出する各種のセンサが接続されている。例えばクランクセンサ３１によって機関出力軸であるクランクシャフト１５の位相角、すなわちクランク角が検出され、これに基づいて機関回転速度ＮＥが算出される。またアクセルセンサ３３によって、アクセル操作量ＡＣＣＰが検出される。また、電子制御装置３０には、吸気通路２０内を流れる空気の量を検出するエアフロエータ３４の検出信号が入力され、この検出信号に基づいて吸入空気量Ｑａが検出される。さらに電子制御装置３０には、機関冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する水温センサ３５、吸気の温度（吸気温ＴＨＡ）を検出する温度センサ３６、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の圧力（燃圧Ｐｒ）を検出する燃圧センサ３７等、機関制御に必要なセンサの検出信号が入力されている。そして電子制御装置３０は、こうした各種センサの検出信号によって把握される内燃機関１１の運転状況に応じて、燃料噴射制御や点火時期制御を始めとする各種機関制御を実施する。
【００２５】
電子制御装置３０は、筒内噴射用インジェクタ１７及びポート噴射用インジェクタ２２からそれぞれ噴射される燃料の噴射比率Ｒを機関負荷や機関回転速度に基づいて変更することで複数の噴射形態を具現化する。例えば、低負荷運転領域ではポート噴射用インジェクタ２２だけを用いて燃料噴射を行い、高負荷運転領域では筒内噴射用インジェクタ１７だけを用いて燃料噴射を行う。そして中負荷運転領域では、ポート噴射用インジェクタ２２及び筒内噴射用インジェクタ１７の双方から燃料噴射を行う。
【００２６】
なお、本実施形態では、上記噴射比率Ｒは、機関負荷や機関回転速度に基づき「０≦Ｒ≦１」の範囲内で可変設定される。そして、機関運転状態に基づいて設定される燃料噴射量Ｑに噴射比率Ｒを乗算した量がポート噴射用インジェクタ２２の燃料噴射量として設定され、燃料噴射量Ｑに（１−噴射比率Ｒ）を乗算した量が筒内噴射用インジェクタ１７の燃料噴射量として設定される。従って、例えばＲ＝１のときには、ポート噴射用インジェクタ２２を使用したポート噴射のみが実行され、Ｒ＝０のときには、筒内噴射用インジェクタ１７を使用した筒内噴射のみが実行される。
【００２７】
また、電子制御装置３０は、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の目標燃圧Ｐｐを機関負荷や機関回転速度等の機関運転状態に基づいて設定する。そして、実際の燃圧Ｐｒと目標燃圧Ｐｐとが一致するように筒内噴射用インジェクタ１７の燃料供給系を制御する。より具体的には、筒内噴射用インジェクタ１７に燃料を吐出する高圧ポンプの吐出量を制御する。
【００２８】
さて、本実施形態では、図２に示すように、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の燃圧を制限する制限処理を実行するようにしている。なお、本処理は、電子制御装置３０によって所定周期毎に繰り返し実行される。
【００２９】
本処理は開始されるとまず、現在設定されている目標燃圧Ｐｐが読み込まれる（Ｓ１００）。
次に、冷却水温ＴＨＷに基づいて目標燃圧Ｐｐのガード値Ｇが算出される（Ｓ１１０）。ここでは、図３に示すように、冷却水温ＴＨＷが低いほどガード値Ｇは小さい値となるように可変設定される。なお、本実施形態では、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の温度を代用する値として冷却水温ＴＨＷを用いるようにしているが、センサ等を利用して、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の温度を直接検出するようにしてもよい。
【００３０】
次に、目標燃圧Ｐｐがガード値Ｇよりも高いか否かが判定され（Ｓ１２０）、目標燃圧Ｐｐがガード値Ｇよりも高いときには（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１１０で算出されたガード値Ｇが目標燃圧Ｐｐに設定されて（Ｓ１３０）、本処理は一旦終了される。
【００３１】
このステップＳ１３０の処理が行われた場合には、目標燃圧Ｐｐは、機関運転状態に応じて設定された圧力よりも低い圧力に設定される。従って、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の圧力も、機関運転状態に基づいて算出された目標燃圧Ｐｐよりも低いガード値Ｇの圧力にまで低下される。
【００３２】
ここで、ガード値Ｇは、冷却水温ＴＨＷが低いほど小さい値となるため、冷却水温ＴＨＷが低いときほど、つまり燃料の温度が所定値Ａよりも低いときほど、ガード値Ｇによる目標燃圧Ｐｐの制限（ステップＳ１３０の処理）が行われやすくなる。このようにして冷却水温ＴＨＷが低いときほど、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の圧力を機関運転状態に基づいて算出される目標燃圧Ｐｐよりも低い圧力となるように制限する制限処理が実行されやすくなる。なお、上記所定値Ａは、「機関運転状態に基づいて算出される目標燃圧Ｐｐが、冷却水温ＴＨＷに基づいて算出されるガード値Ｇによって制限されるときの燃料温度」と定義することが可能である。
【００３３】
一方、ステップＳ１２０にて、目標燃圧Ｐｐがガード値Ｇ以下であると判定されるときには（Ｓ１２０：ＮＯ）、上記ステップＳ１３０の処理、つまり燃圧の制限処理を行うことなく、本処理は一旦終了される。このようにしてステップＳ１２０にて否定判定された場合には、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の圧力は、機関運転状態に基づいて算出された目標燃圧Ｐｐとなるように制御される。
【００３４】
次に、本実施形態の作用を説明する。
冷却水温ＴＨＷが低く、脈動の燃圧ピーク値が高くなりやすいときには、機関運転状態に基づいて設定される目標燃圧Ｐｐよりも低い圧力となるように燃圧Ｐｒが制限される。より具体的には、冷却水温が低いときほど、つまり燃料温度が低いときほど小さい値となるガード値Ｇが算出され、このガード値Ｇによって目標燃圧Ｐｐが制限されることにより、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の燃圧Ｐｒは制限される。これにより筒内噴射用インジェクタ１７の燃料供給系内の圧力は低くなる。従って、燃料温度の低温時における脈動の燃圧ピーク値が抑えられるようになる。他方、冷却水温ＴＨＷが高く、燃料温度が高いときには、ガード値Ｇが大きい値となり、実質的には燃料圧力が制限されなくなる。そのため、例えば機関全負荷時に要求される燃料噴射量Ｑを、噴射可能期間内に全量噴射することも可能になる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）冷却水温ＴＨＷが低く、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の温度が所定値よりも低いときには、筒内噴射用インジェクタ１７に供給される燃料の燃圧Ｐｒが機関運転状態に基づいて設定される目標燃圧Ｐｐよりも低い圧力となるように制限する制限処理を実行するようにしている。従って、燃料温度の低温時において脈動により生じる燃圧ピーク値を抑えるとともに燃料噴射量も好適に確保することができるようになる。
（第２実施形態）
次に、この発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置を具体化した第２実施形態について、図４を参照して説明する。
【００３６】
燃料圧力が低くなると、機関運転状態に基づいて算出される燃料噴射量Ｑの全量を筒内噴射用インジェクタ１７から噴射させるために必要な筒内噴射時間ＤＴＡＵは長くなる。そのため、場合によっては、筒内噴射用インジェクタ１７の噴射停止時期が吸気下死点を超えることもある。このように噴射停止時期が吸気下死点を超えると、燃料と吸気との混合時間が不足してスモークが発生しやすくなる。このように内燃機関１１には、筒内噴射用インジェクタ１７から燃料を噴射するに際して最適な期間が存在し、そうした最適な期間である筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥを超えて燃料噴射を行うと機関運転状態に悪影響を与える。
【００３７】
ここで、上述した燃圧の制限処理が実行されると燃圧Ｐｒは低くなるため、算出される筒内噴射時間ＤＴＡＵが長くなりやすく、上記の理由によりスモークが発生しやすくなる。
【００３８】
そこで、本実施形態では、上述した燃圧の制限処理に加えて、更に図４に示す噴射切替処理も実行することでスモークの発生を抑えるようにしている。なお、この噴射切替処理も電子制御装置３０によって所定周期毎に繰り返し実行される。
【００３９】
この噴射切替処理が開始されるとまず、現在の機関運転領域が、筒内噴射のみを行う運転領域であるか否かが判定される（Ｓ２００）。ここでは、機関回転速度及び機関負荷等に基づいて設定された噴射比率Ｒが「０」である場合に肯定判定される。そして、筒内噴射のみを行う運転領域ではないと判定されるときには（Ｓ２００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。
【００４０】
一方、筒内噴射のみを行う運転領域であると判定されるときには（Ｓ２００：ＹＥＳ）、現在設定されている燃料噴射量Ｑ及び燃圧Ｐｒに基づいて筒内噴射時間ＤＴＡＵが算出される（Ｓ２１０）。この筒内噴射時間ＤＴＡＵは、筒内噴射用インジェクタ１７から気筒に対して燃料噴射量Ｑを供給するために必要な噴射時間であり、燃料噴射量Ｑが多いほど、あるいは燃圧Ｐｒが低いときほど、より長い時間が設定される。
【００４１】
次に、機関回転速度ＮＥ及び噴射開始時期ＴＳに基づいて筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥが算出される（Ｓ２２０）。噴射開始時期ＴＳは、筒内噴射用インジェクタ１７からの燃料噴射を開始する時期であり、機関運転状態に基づいて可変設定される。そして、この噴射開始時期ＴＳから吸気下死点までのクランク角と現在の機関回転速度ＮＥとに基づき、噴射開始時期ＴＳから機関のピストンが吸気下死点に達するまでの時間が算出され、この算出された時間が筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥとして設定される。
【００４２】
そして、ステップＳ２１０で算出された筒内噴射時間ＤＴＡＵが、ステップＳ２２０で算出された筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥ以下であるか否かが判定される（Ｓ２３０）。
そして、筒内噴射時間ＤＴＡＵが筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥ以下であるときには（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、現在設定されている燃料噴射量Ｑの全量を、ピストンが吸気下死点に達する前に筒内噴射用インジェクタ１７から噴射することができる。そのため、噴射比率Ｒは「０」のまま維持されて筒内噴射のみが実行され（Ｓ２４０）、本処理は一旦終了される。
【００４３】
一方、ステップＳ２３０にて、筒内噴射時間ＤＴＡＵが筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥを超えているときには（Ｓ２３０：ＮＯ）、現在設定されている燃料噴射量Ｑの全量を、ピストンが吸気下死点に達する前に筒内噴射用インジェクタ１７から噴射することができず、このままではスモークが発生するおそれがある。そのため、燃料噴射量Ｑの一部をポート噴射用インジェクタ２２から噴射させるべく、筒内噴射及びポート噴射が実行されて（Ｓ２５０）、本処理は一旦終了される。ステップＳ２５０では、筒内噴射のみを行う運転領域であっても、筒内噴射及びポート噴射を行うために噴射切替が行われる。この噴射切替に際しては、噴射比率Ｒとして事前に適宜設定された固定値を設定してもよいが、本実施形態では、以下のようにして噴射比率Ｒを算出するようにしている。
【００４４】
まず、筒内噴射用インジェクタ１７から上記筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥだけ燃料噴射を行ったときに同筒内噴射用インジェクタ１７から噴射される燃料噴射量である筒内噴射量Ｑ１が、現在の燃圧Ｐｒ及び筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥに基づいて算出される。そして、現在設定されている燃料噴射量Ｑ及び筒内噴射量Ｑ１に基づき、次式（１）から噴射比率Ｒが算出される。
【００４５】
噴射比率Ｒ＝（Ｑ−Ｑ１）／Ｑ …（１）
（Ｑ−Ｑ１）の値は、燃料噴射量Ｑのうちでポート噴射用インジェクタ２２から噴射させる燃料量を示す。
【００４６】
次に、本実施形態の作用を説明する。
筒内噴射時間ＤＴＡＵが筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥを超えており、現在設定されている燃料噴射量Ｑの全量を、ピストンが吸気下死点に達する前に筒内噴射用インジェクタ１７から噴射することができないときには、燃料噴射量Ｑの一部がポート噴射用インジェクタ２２から噴射される。従って、筒内噴射用インジェクタ１７から噴射する燃料量が少なくなることで筒内噴射時間ＤＴＡＵは短くなり、これにより筒内噴射用インジェクタ１７の噴射停止時期が吸気下死点を超えることが抑制される。そのため、燃圧の制限処理が行われるときに生じやすいスモークの発生が抑えられる。
【００４７】
また、筒内噴射用インジェクタ１７の噴射開始時期ＴＳから機関のピストンが吸気下死点に達するまでの時間を筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥとして設定するようにしている。そのため、吸気下死点以降での筒内噴射用インジェクタ１７からの燃料噴射を抑えることができ、これによりスモークの発生がより適切に抑えられる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態によれば、上記（１）に記載の効果に加えて、更に以下の効果を得ることができる。
（２）筒内噴射用インジェクタ１７の筒内噴射時間ＤＴＡＵが筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥを超えているときには、燃料噴射量Ｑの一部をポート噴射用インジェクタ２２から噴射させるようにしている。そのため、燃圧の制限処理が行われるときに生じやすいスモークの発生を抑えることができる。
【００４９】
（３）筒内噴射可能時間ＤＴＡＵＥとして、機関運転状態に基づいて算出される筒内噴射用インジェクタ１７の噴射開始時期ＴＳから機関のピストンが吸気下死点に達するまでの時間を設定するようにしている。そのため、上述したスモークの発生を好適に抑えることができる。
【００５０】
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・筒内噴射用インジェクタ１７の燃料噴射量が多いときには、筒内噴射用インジェクタ１７の燃料供給系内で発生する脈動が大きくなりやすく、上述した燃圧ピーク値も高くなりやすい。そこで、算出された筒内噴射用インジェクタ１７の燃料噴射量Ｑが予め定められた所定値を超えているときに上記制限処理を実行するようにしてもよい。この場合には、同制限処理を効果的に実行させることができる。
【００５１】
・上記制限処理では、目標燃圧Ｐｐに対するガード値Ｇを設定するようにした。この他、燃料温度や冷却水温ＴＨＷが所定値よりも低いときには、機関運転状態に基づいて設定される目標燃圧Ｐｐが低くなるように同目標燃圧Ｐｐを補正する補正値を算出するようにしてもよい。
【００５２】
・冷却水温ＴＨＷに基づいてガード値Ｇを可変設定するようにした。この他、ガード値Ｇを一定値とし、燃料温度や冷却水温ＴＨＷが所定値よりも低いときに、ガード値Ｇによる目標燃圧Ｐｐの制限を実行するようにしてもよい。この場合でも、燃料温度の低温時において脈動により生じる燃圧ピーク値を抑えるとともに燃料噴射量も好適に確保することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１１…内燃機関、１２…気筒、１３…ピストン、１４…コンロッド、１５…クランクシャフト、１６…燃焼室、１７…筒内噴射用インジェクタ、１８…点火プラグ、１９…イグナイタ、２０…吸気通路、２０ａ…吸気ポート、２１…排気通路、２２…ポート噴射用インジェクタ、３０…電子制御装置、３１…クランクセンサ、３３…アクセルセンサ、３４…エアフロメータ、３５…水温センサ、３６…温度センサ、３７…燃圧センサ、１００…排気浄化装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内用噴射弁を備え、前記筒内用噴射弁に供給される燃料の圧力が機関運転状態に基づいて設定される目標圧力となるように制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記燃料の温度が所定値よりも低いときには、前記燃料の圧力が前記目標圧力よりも低い圧力となるように制限する制限処理を実行する
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】
前記制限処理は、前記燃料の圧力に対するガード値を設定する処理であり、前記ガード値は、前記燃料の温度が低いときほどより小さい値に設定される
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記制限処理は、機関運転状態に基づいて算出される前記筒内用噴射弁の燃料噴射量が所定値を超えているときに実行される
請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記燃料の温度として機関の冷却水温を代用する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
吸気通路に燃料を噴射する吸気通路用噴射弁を備えており、
機関運転状態に基づいて算出される燃料噴射量と燃料圧力とに基づいて前記筒内用噴射弁の燃料噴射時間を算出し、この算出された燃料噴射時間が噴射可能時間を超えているときには、前記燃料噴射量の一部を前記吸気通路用噴射弁から噴射する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記噴射可能時間は、機関運転状態に基づいて算出される前記筒内用噴射弁の燃料開始時期から機関のピストンが吸気下死点に達するまでの時間である
請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１】
機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内用噴射弁を備え、前記筒内用噴射弁に供給される燃料の圧力が機関運転状態に基づいて設定される目標圧力となるように制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記燃料の温度が所定値よりも低いときには、前記燃料の圧力が前記目標圧力よりも低い圧力となるように制限する制限処理を実行する
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】
前記制限処理は、前記燃料の圧力に対するガード値を設定する処理であり、前記ガード値は、前記燃料の温度が低いときほどより小さい値に設定される
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記制限処理は、機関運転状態に基づいて算出される前記筒内用噴射弁の燃料噴射量が所定値を超えているときに実行される
請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記燃料の温度として機関の冷却水温を代用する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
吸気通路に燃料を噴射する吸気通路用噴射弁を備えており、
機関運転状態に基づいて算出される燃料噴射量と燃料圧力とに基づいて前記筒内用噴射弁の燃料噴射時間を算出し、この算出された燃料噴射時間が噴射可能時間を超えているときには、前記燃料噴射量の一部を前記吸気通路用噴射弁から噴射する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記噴射可能時間は、機関運転状態に基づいて算出される前記筒内用噴射弁の燃料開始時期から機関のピストンが吸気下死点に達するまでの時間である
請求項５に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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−５７２７４（Ｐ２０１３−５７２７４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５３１７（Ｐ２０１１−１９５３１７）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【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２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【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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