特許 5780391 内燃機関の燃料噴射制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5780391

(24)【登録日】2015年7月24日

(45)【発行日】2015年9月16日

(54)【発明の名称】内燃機関の燃料噴射制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/04 20060101AFI20150827BHJP

   F02D 41/34 20060101ALI20150827BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20150827BHJP

【ＦＩ】

   F02D41/04 330P

   F02D41/34 H

   F02D45/00 360A

   F02D45/00 360B

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-139478(P2011-139478)

(22)【出願日】2011年6月23日

(65)【公開番号】特開2013-7303(P2013-7303A)

(43)【公開日】2013年1月10日

【審査請求日】2013年8月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100174366

【弁理士】

【氏名又は名称】相原 史郎

(72)【発明者】

【氏名】田中 大

(72)【発明者】

【氏名】中根 一芳

(72)【発明者】

【氏名】山口 恭平

【審査官】 本庄 亮太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−２５６１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第２９２３８４９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 再公表特許第２００２／０３１３５５（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−１６１７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５５０５６５５（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４１／００−４５／００

Ｆ０２Ｄ １３／００−２８／００

Ｆ０２Ｍ ３９／００−７１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気通路に設けられた燃料噴射手段から吸気流れ下流の吸気弁方向に、前記吸気弁の開弁中に燃料が燃焼室に達するよう燃焼室内に向けて燃料を噴射する吸気行程噴射モードと、吸気行程の前行程である排気行程、前記吸気行程の２行程前である膨張行程、及び前記吸気行程の３行程前である圧縮行程を少なくとも１つ含む前記吸気弁の閉弁中に燃料が該吸気弁の近傍に達するよう前記吸気弁に向けて燃料を噴射する排気行程噴射モードとを併用する吸気通路噴射のエンジンであって、
前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態に基づいて前記燃料噴射手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記運転状態検出手段の検出結果に基づいて算出される前記吸気行程噴射モードと前記排気行程噴射モードの燃料噴射割合と、前記燃料噴射手段より噴射される燃料噴射量のうち、前記吸気通路及び前記吸気弁の壁面に付着して前記燃焼室内に直接導入されない割合である付着率及び前記吸気通路及び前記吸気弁の壁面に付着した燃料のうち、前記吸気弁の閉弁までに気化して前記燃焼室内に導入される割合である気化率のいずれか一方または両方とに基づいて、前記燃料噴射手段の燃料噴射量を算出し、
前記付着率のうち前記吸気行程噴射モードで噴射された燃料の付着率となる第１の付着率と、前記気化率のうち前記吸気行程噴射モードで噴射された燃料の気化率となる第１の気化率は、前記制御手段により前記吸気行程噴射モードの燃料噴射時期に基づいて、該燃料噴射時期に対応する前記付着率及び前記気化率を噴射開始時期から噴射終了時期に亘る燃料噴射期間で時間積分することにより算出され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】

前記燃料噴射手段より噴射された前記燃料が付着する前記吸気通路及び前記吸気弁の壁面の温度を推定する温度推定手段を備え、
前記付着率のうち前記排気行程噴射モードで噴射された燃料の付着率となる第２の付着率と、前記気化率のうち前記排気行程噴射モードで噴射された燃料の気化率となる第２の気化率は、前記制御手段により前記温度推定手段により推定された前記吸気通路及び前記吸気弁の壁面の温度に基づいて算出されることを特徴とする、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】

前記第１の付着率と前記第１の気化率は、前記第２の付着率と前記第２の気化率に比べて、それぞれ小さく設定されること特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項4】

前記温度推定手段は、前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段であって、前記冷却水温度に基づいて前記吸気通路及び前記吸気弁の壁面の温度を推定することを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

【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係り、特に吸気弁の開弁中に燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御技術に関する。

【背景技術】

【0002】

吸気ポートに配置した燃料噴射弁から吸気弁の開口部を狙って、吸気行程中に燃料が燃焼室内に直入するように燃料噴射を行うガソリンエンジンでは、吸気バルブ中心を狙って排気行程中に燃料噴射を行う一般的なポートフューエルインジェクションエンジンと比べて、吸気ポート及び吸気弁への燃料の付着を大幅に低減でき、過給運転時のバルブオーバラップの拡大による出力向上、燃料の吹き抜けに起因したＨＣ排出の低減、吸気冷却効果による充填効率向上及びノッキング抑制による出力向上や、筒内空気流れの乱れ強化による燃焼改善等をすることができる。

【0003】

一方、冷機時には燃料の気化が悪く燃料の気化時間が必要であったり、エンジンの回転速度が高く、負荷も高い場合には吸気行程のみの期間では必要な燃料量を全て噴射できなかったりするので、吸気行程中に燃料を噴射するエンジンであっても、排気行程中での燃料噴射が必要とされる場合がある。
このようなガソリンエンジンに於いても、排出ガス中の化学成分排出量及びエンジンの出力を正確に制御するために燃料噴射量を正確に制御する必要がある。

【0004】

そして、燃料噴射量の制御には、エンジンの運転状態に応じて燃料噴射弁から噴射した燃料の吸気ポートや吸気バルブ等の壁面への付着率、吸気ポートや吸気バルブ等の壁面に付着した燃料の残留率を算出し、当該算出結果に基づいて燃料噴射量を算出する技術が知られている（特許文献１，２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平０９−３０３１７３号公報

【特許文献2】特開平０１−３０００３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献１及び２の技術では、燃料の吸気ポートや吸気バルブ等の壁面への付着率の算出に燃料噴射時期を考慮しておらず、特に上記のように吸気行程及び排気行程の双方で燃料噴射を行なうガソリンエンジンに適用しようとしても、吸気行程での噴射と排気行程での噴射とで吸気ポートや吸気バルブ等の壁面への燃料の付着率が大幅に変化するため、燃焼室内へ導入される正確な燃料量を算出することができなくなり、ひいては燃料噴射弁より噴射するべき燃料噴射量を正確に算出することができず、排出ガス中の化学成分排出量及びエンジンの出力を正確に制御することができなくなり好ましいことではない。

【0007】

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジンの運転状態に応じて必要量の燃料を燃焼室内に確実に導入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】

上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の燃料噴射制御装置では、吸気通路に設けられた燃料噴射手段から吸気流れ下流の吸気弁方向に、前記吸気弁の開弁中に燃料が燃焼室に達するよう燃焼室内に向けて燃料を噴射する吸気行程噴射モードと、吸気行程の前行程である排気行程、前記吸気行程の２行程前である膨張行程、及び前記吸気行程の３行程前である圧縮行程を少なくとも１つ含む前記吸気弁の閉弁中に燃料が該吸気弁の近傍に達するよう前記吸気弁に向けて燃料を噴射する排気行程噴射モードとを併用する吸気通路噴射のエンジンであって、前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態に基づいて前記燃料噴射手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記運転状態検出手段の検出結果に基づいて算出される前記吸気行程噴射モードと前記排気行程噴射モードの燃料噴射割合と、前記燃料噴射手段より噴射される燃料噴射量のうち、前記吸気通路及び前記吸気弁の壁面に付着して前記燃焼室内に直接導入されない割合である付着率及び前記吸気通路及び前記吸気弁の壁面に付着した燃料のうち、前記吸気弁の閉弁まで（圧縮開始前）に気化して前記燃焼室内に導入される割合である気化率のいずれか一方または両方とに基づいて、前記燃料噴射手段の燃料噴射量を算出し、前記付着率のうち前記吸気行程噴射モードで噴射された燃料の付着率となる第１の付着率と、前記気化率のうち前記吸気行程噴射モードで噴射された燃料の気化率となる第１の気化率は、前記制御手段により前記吸気行程噴射モードの燃料噴射時期に基づいて、該燃料噴射時期に対応する前記付着率及び前記気化率を噴射開始時期から噴射終了時期に亘る燃料噴射期間で時間積分することにより算出されることを特徴とする。

【0009】

また、請求項２の内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項１において、前記燃料噴射手段より噴射された前記燃料が付着する前記吸気通路及び前記吸気弁の壁面の温度を推定する温度推定手段を備え、前記付着率のうち前記排気行程噴射モードで噴射された燃料の付着率となる第２の付着率と、前記気化率のうち前記排気行程噴射モードで噴射された燃料の気化率となる第２の気化率は、前記制御手段により前記温度推定手段により推定された前記吸気通路及び前記吸気弁の壁面の温度に基づいて算出されることを特徴とする。

【0010】

また、請求項３の内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項２において、前記第１の付着率と前記第１の気化率は、前記第２の付着率と前記第２の気化率に比べて、それぞれ小さく設定されること特徴とする。

【0013】

また、請求項４の内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項２において、前記温度推定手段は、前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段であって、前記冷却水温度に基づいて前記吸気通路及び前記吸気弁の壁面の温度を推定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

請求項１の発明によれば、吸気行程噴射モードと排気行程噴射モードとを併用する吸気通路噴射のエンジンにおいて、運転状態検出手段の検出結果に基づいて吸気行程噴射モードと排気行程噴射モードの燃料噴射割合と、燃料の付着率と気化率のいずれか一方または両方に基づいて燃料噴射手段の燃料噴射量を算出し、吸気行程噴射モードで噴射された燃料の付着率となる第１の付着率及び燃料の気化率となる第１の気化率を、吸気行程噴射モードの燃料噴射時期に基づき、燃料噴射時期に対応する付着率及び気化率を噴射開始時期から噴射終了時期に亘る燃料噴射期間で時間積分することにより算出している。
従って、運転状態に応じて変化する吸気行程噴射モードと排気行程噴射モードの燃料噴射割合と、付着率と気化率とを考慮することで、燃焼室内に導入される燃料量がエンジンの運転状態に適した燃料量となるように正確に決定することができるので、エンジンの運転状態に応じた必要量の燃料を燃焼室内に確実に導入でき、さらに吸気行程噴射モードの燃料噴射時期に基づき吸気行程噴射モードでの第１の付着率と第１の気化率を正確に算出することができる。

【0015】

また、請求項２の発明によれば、吸気通路及び吸気弁の壁面の温度に基づいて、排気行程噴射モードで噴射された燃料の付着率となる第２の付着率及び燃料の気化率となる第２の気化率を算出している。
従って、排気行程噴射モードでの第２の付着率と第２の気化率を正確に算出することができる。

【0016】

また、請求項３の発明によれば、吸気行程噴射モードでの付着率と気化率、即ち第１の付着率と第１の気化率は、排気行程噴射モードでの付着率と気化率、即ち第２の付着率と第２の気化率に比べて小さく設定されている。
従って、吸気行程噴射モードにおける燃料が吸気弁近傍に達したときの吸気弁が開状態であることによる付着率の小ささ、また燃料噴射から吸気弁の閉弁までの気化時間が短いことによる気化率の小ささを反映することで、燃焼室内に導入される燃料量がエンジンの運転状態に適した燃料量となるように燃料噴射手段から噴射する燃料噴射量を正確に決定することができるので、エンジンの運転状態に応じた必要量の燃料を更に燃焼室内に確実に導入することができる。

【0020】

また、請求項４の発明によれば、冷却水温度に基づいて吸気通路及び吸気弁の壁面の温度を推定するようにしているので、特別に吸気通路及び吸気弁の壁面の温度を検出する検出手段を用いることなく安価に吸気通路及び吸気弁の壁面の温度を認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置が適用されたエンジンの概略構成図である。

【図2】本発明の第１実施例に係る燃料噴射制御の燃料噴射量の算出手順を示すフローチャートである。

【図3】本発明の第１実施例に係る燃料噴射制御の吸気行程噴射モードでの付着率算出マップである。

【図4】本発明の第１実施例に係る燃料噴射制御の吸気行程噴射モードでの気化率算出マップである。

【図5】本発明の第１実施例に係る燃料噴射制御の排気行程噴射モードでの付着率算出マップである。

【図6】本発明の第１実施例に係る燃料噴射制御の排気行程噴射モードでの気化率算出マップである。

【図7】本発明の第２実施例に係る燃料噴射制御の燃料噴射量の算出手順を示すフローチャートである。

【図8】本発明の第２実施例に係る燃料噴射制御の付着率算出マップである。

【図9】本発明の第２実施例に係る燃料噴射制御の付着率補正値算出マップである。

【図10】本発明の第２実施例に係る燃料噴射制御の気化率算出マップである。

【図11】本発明の第２実施例に係る燃料噴射制御の気化率補正値算出マップである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、内燃機関の燃料噴射制御装置が適用された吸気ポート燃料噴射エンジン（以下、エンジン１という）の概略構成図である。
図１に示すように、エンジン１は、エンジン１の運転状態に応じて、吸気マニホールド（吸気通路）２１、またはシリンダヘッド３に配設された燃料噴射弁（燃料噴射手段）２２から吸気バルブ（吸気弁）１４が開弁している期間中に燃焼室１０内へ燃料を噴射する吸気行程噴射モードと、吸気バルブ１４が閉弁している排気行程（前行程）、膨張行程（２行程前）、または圧縮行程（３行程前）中に吸気ポート（吸気通路）１２内へ燃料を噴射する排気行程噴射モードとを備えた４サイクル直列４気筒型ガソリンエンジンである。ここでは、噴射した燃料が吸気バルブ１４近傍に到達した際に、吸気バルブ１４が開弁している場合を吸気行程噴射と定義し、吸気バルブ１４が開弁前である場合を排気行程噴射と定義する。また、燃料噴射弁２２への駆動指令から燃料が吸気バルブ１４近傍に到達するまでには、燃料噴射弁２２の図示しない針弁の開弁遅れ、燃料噴射弁２２から吸気バルブ１４までの燃料の輸送遅れなどの時間遅れが存在するので、吸気行程噴射における燃料噴射弁２２への駆動指令が排気行程もしくはそれ以前に行われる場合もある。

【0023】

図１にはエンジン１の１つの気筒についての縦断面が示されている。なお、他の気筒についても同様の構成をしているものとして図示及び説明を省略する。
図１に示すように、エンジン１はシリンダブロック２にシリンダヘッド３が載置されて構成されている。
シリンダブロック２には、エンジン１を冷却する冷却水の温度を検出する水温センサ（運転状態検出手段、冷却水温度検出手段）４が設けられている。また、シリンダブロック２に形成されているシリンダ５内には上下摺動可能にピストン６が設けられている。当該ピストン６はコンロッド７を介してクランクシャフト８に連結されている。また、シリンダブロック２には、当該エンジン１の回転速度及びクランクシャフト８の位相を検出するクランク角センサ（運転状態検出手段）９が設けられている。また、シリンダヘッド３とシリンダ５とピストン６で燃焼室１０が形成されている。

【0024】

シリンダヘッド３には、燃焼室１０に臨むようにして点火プラグ１１が設けられている。また、シリンダヘッド３には、燃焼室１０からシリンダヘッド３の一側面に向かって吸気ポート１２が形成されており、燃焼室１０からシリンダヘッド３の他側面に向かって排気ポート１３が形成されている。そして、シリンダヘッド３には、燃焼室１０と吸気ポート１２との連通及び遮断を行う吸気バルブ１４と、燃焼室１０と排気ポート１３との連通及び遮断を行う排気バルブ１５がそれぞれ設けられている。また、シリンダヘッド３上部には吸気バルブ１４及び排気バルブ１５を駆動するカム１６、１７を有したカムシャフト１８、１９がそれぞれ設けられている。そして、シリンダヘッド３の上部には、カムシャフト１８の位相を検出するカム角センサ（運転状態検出手段）２０が設けられている。また、シリンダヘッド３の一側面には吸気ポート１２と連通するように吸気マニホールド２１が接続されている。

【0025】

吸気マニホールド２１には燃焼室１０内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２２が設けられている。なお、燃料噴射弁２２はシリンダヘッド３に設けても良い。燃料噴射弁２２は、燃料噴射口が燃焼室１０に向けて配置されており、噴射した燃料が燃焼室１０内に直接届くように設定されている。また、吸気マニホールド２１の吸気上流端には図示しない吸気管、吸入空気流量を調節する図示しない電子制御スロットルバルブが設けられている。そして、電子制御スロットルバルブには、スロットルバルブの開き度合を検出する図示しないスロットルポジションセンサ（運転状態検出手段）が備えられている。

【0026】

また、運転席に設けられた図示しないアクセルペダルには、運転者のアクセル踏み込み度合いを検出する図示しないアクセルポジションセンサ（運転状態検出手段）が備えられている。
電子制御スロットルバルブの上流側の吸気管には吸入空気流量を検出する図示しないエアフローセンサ（運転状態検出手段）が設けられているとともに、吸気管の吸気上流端には図示しないエアクリーナが設けられている。

【0027】

一方、シリンダヘッド３の吸気マニホールド２１が接続された側面とは反対側の側面には、排気ポート１３と連通するように排気マニホールド２３が接続されている。排気マニホールド２３の排気下流端には、図示しない排気管を介して三元触媒等の排気浄化触媒が備えられている。
そして、上記水温センサ４、クランク角センサ９、カム角センサ２０、吸気圧センサ、スロットルポジションセンサ、アクセルポジションセンサ、エアフローセンサ及び車両の車速を検出する図示しない車速センサ等の各種センサ類は、車両に搭載されている電子コントロールユニット（ＥＣＵ）（制御手段）３０の入力側に電気的に接続されており、これらセンサ類からの検出情報がＥＣＵ３０に入力される。

【0028】

一方、ＥＣＵ３０の出力側には、上記点火プラグ１１、燃料噴射弁２２、電子制御スロットルバルブ等の各種装置が電気的に接続されており、これら各種装置には各種センサ類からの検出情報に基づき演算された点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等がそれぞれ出力される。
また、ＥＣＵ３０は、吸気行程噴射モードと排気行程噴射モードとを併用し、各種センサ類からの検出情報に基づきエンジン１の運転状態を判別して、当該運転状態に応じて当該吸気行程噴射モードと当該排気行程噴射モードの燃料噴射割合を変化させる。そして、ＥＣＵ３０は、燃焼室１０内に導入されるべき必要燃料量（吸入空気量と目標空燃比から算出）と等しくなるように燃料噴射弁２２の燃料噴射量を決定する。
［第１実施例］
次に第１実施例に係るＥＣＵ３０での燃料噴射量の算出方法について説明する。

【0029】

図２は、本発明の第１実施例に係る燃料噴射制御の燃料噴射量の算出手順を示すフローチャートである。図３は、吸気行程噴射モードでの付着率算出マップであり、図４は、吸気行程噴射モードでの気化率算出マップである。また、図５は、排気行程噴射モードでの付着率算出マップであり、図６は、排気行程噴射モードでの気化率算出マップである。なお、図３及び図４の図中白抜き矢印は、付着率算出マップでは付着率が大となる方向を示し、気化率算出マップでは気化率が小となる方向を示す。また、図３及び図４の図中斜めハッチングされた長方形は、あるエンジン回転速度での燃料噴射時期の一例を示しており、ＳＯＩは、噴射開始時期（Start of Injection）を、ＥＯＩは、噴射終了時期（End of Injection）をそれぞれ示す。なお、吸気行程噴射モードでの付着率は、排気行程噴射モードでの付着率より小さくなるように設定される。また、吸気行程噴射モードでの気化率も付着率と同様に、排気行程噴射モードでの気化率より小さくなるように設定される。

【0030】

図２に示すルーチンはエンジン運転時に繰り返し行なわれる。
始めにステップＳ１０では、エンジン１の運転状態を検出する。例えば、水温センサ４の検出情報であるエンジン１の冷却水温度や、クランク角センサ９の検出情報であるエンジン回転速度、吸気圧センサやエアフローセンサ、またはアクセルポジションセンサ、スロットルポジションセンサの検出情報であるエンジン負荷に基づき、エンジン１の運転状態を検出する。そして、ステップＳ１２に進む。

【0031】

ステップＳ１２では、エンジン１の運転状態より、吸気行程噴射モードと排気行程噴射モードの燃料噴射割合及び、それぞれのモードの燃料噴射時期を決定する。そして、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、図３の吸気行程噴射モードの付着率算出マップより、吸気行程噴射モードにて燃料噴射弁２２より噴射した燃料が吸気ポート１２或いは吸気バルブ１４等の壁面に付着する割合である付着率（第１の付着率）Ｋstick_intを算出する。例えば、図３の斜めハッチングされた長方形で示すように、エンジン回転速度において、噴射開始時期ＳＯＩより燃料噴射を開始し、噴射終了時期ＥＯＩで燃料噴射を終了する燃料噴射時期である場合には、下記式（１）のように噴射時期ＩＴの時間積分式で算出することができる。そして、ステップＳ１６に進む。

【0032】

【数1】

【0033】

ステップＳ１６では、図４の吸気行程噴射モードの気化率算出マップより、吸気行程噴射モードにて燃料噴射弁２２より噴射され、吸気ポート１２或いは吸気バルブ１４等の壁面に付着した燃料が吸気バルブ１４の閉弁まで（圧縮開始前）に気化して燃焼室１０内に導入される割合である気化率（第１の気化率）Ｋevapo_intを算出する。例えば、図４の斜めハッチングされた長方形で示すように、エンジン回転速度において、噴射開始時期ＳＯＩより燃料噴射を開始し、噴射終了時期ＥＯＩで燃料噴射を終了する燃料噴射時期である場合には、下記式（２）のように噴射時期ＩＴの時間積分式で算出することができる。そして、ステップＳ１８に進む。

【0034】

【数2】

【0035】

ステップＳ１８では、図５の排気行程噴射モードの付着率算出マップと、水温センサ４の検出情報であるエンジン１の冷却水温度とに基づき、燃料が付着する吸気ポート１２或いは吸気バルブ１４等の壁面の温度を推定し、排気行程噴射モードにて燃料噴射弁２２より噴射された燃料が吸気ポート１２或いは吸気バルブ１４等の壁面に付着する割合である付着率（第２の付着率）Ｋstick_exhを算出する。そして、ステップＳ２０に進む。

【0036】

ステップＳ２０では、図６の排気行程噴射モードの気化率算出マップと、水温センサ４の検出情報であるエンジン１の冷却水温度とに基づき、燃料が付着する吸気ポート１２或いは吸気バルブ１４等の壁面の温度を推定し、排気行程噴射モードにて燃料噴射弁２２より噴射され、吸気ポート１２或いは吸気バルブ１４等の壁面に付着した燃料が吸気バルブ１４の閉弁まで（圧縮開始前）に気化して燃焼室１０内に導入される割合である気化率（第２の気化率）Ｋevapo_exhを算出する。そして、ステップＳ２２に進む。

【0037】

ステップＳ２２では、吸気行程噴射モードでの燃料噴射量Ｑn_intを算出する。詳しくは、ｎサイクルに吸気行程噴射モードにて燃焼室１０内に導入される燃料量Ｑcyl_n_intは、ｎサイクル（現サイクル）に吸気行程噴射モードで噴射する燃料量Ｑn_int、ｎ−１サイクル（前サイクル）に吸気行程噴射モードで噴射した燃料量Ｑn_int-1、上記ステップＳ１４及びＳ１６で求めた付着率Ｋstick_int及び気化率Ｋevapo_intに基づき、下記式（３）で表されるため、当該式（３）を変形した下記式（４）からｎサイクルに吸気行程噴射モードにて燃焼室１０内に導入される燃料量Ｑcyl_n_intが、燃焼室１０内に導入されるべき必要燃料量（吸入空気量と目標燃費から算出）にステップＳ１２にて決定された吸気行程噴射モードの燃料噴射割合を乗じた燃料量と等しくなるようにｎサイクルの燃料噴射量Ｑn_intを算出する。そして、ステップＳ２４に進む。

【0038】

【数3】

【0039】

【数4】

【0040】

ステップＳ２４では、排気行程噴射モードでの燃料噴射量Ｑn_exhを算出する。詳しくは、ｎサイクルに排気行程噴射モードにて燃焼室１０内に導入される燃料量Ｑcyl_n_exhは、ｎサイクル（現サイクル）に排気行程噴射モードで噴射する燃料量Ｑn_exh、ｎ−１サイクル（前サイクル）に排気行程噴射モードで噴射した燃料量Ｑn_exh-1、上記ステップＳ１８及びＳ２０で求めた付着率Ｋstick_exh及び気化率Ｋevapo_exhに基づき、下記式（５）で表されるため、当該式（５）を変形した下記式（６）からｎサイクルに排気行程噴射モードにて燃焼室１０内に導入される燃料量Ｑcyl_n_exhが、燃焼室１０内に導入されるべき必要燃料量（吸入空気量と目標燃費から算出）にステップＳ１２にて決定された排気行程噴射モードの燃料噴射割合を乗じた燃料量と等しくなるようにｎサイクルの燃料噴射量Ｑn_exhを算出する。そして、ステップＳ２６に進む。

【0041】

【数5】

【0042】

【数6】

【0043】

ステップＳ２６では、式（７）より吸気行程噴射モードと排気行程噴射モードとを合算したｎサイクルの総燃料噴射量Ｑnを算出する。そして、本ルーチンをリターンする。

【0044】

【数7】

【0045】

このように本発明の第１実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置では、図３の付着率算出マップに基づき式（１）を用いて、燃料噴射時期及びエンジン回転速度より吸気行程噴射モードでの付着率Ｋstick_intを算出する。更に図４の気化率算出マップに基づき式（２）を用いて、燃料噴射時期及びエンジン回転速度より気化率Ｋevapo_intを算出し、付着率Ｋstick_intと気化率Ｋevapo_intとを考慮して吸気行程噴射モードでｎサイクルに燃焼室１０内に導入される燃料量Ｑcyl_n_intが燃焼室１０内に導入されるべき必要燃料量に吸気行程噴射モードの燃料噴射割合を乗じた燃料量と等しくなるように、エンジンの運転状態に応じて最適となる吸気行程噴射モードでの燃料噴射量Ｑn_intを決定する。また、水温センサ４の検出情報であるエンジン１の冷却水温度に基づき、排気行程噴射モードでの付着率Ｋstick_exhと気化率Ｋevapo_exhとを算出し、吸気行程噴射モードと同様に付着率Ｋstick_exhと気化率Ｋevapo_exhとを考慮して排気行程噴射モードでｎサイクルに燃焼室１０内に導入される燃料量Ｑcyl_n_exhが燃焼室１０内に導入されるべき必要燃料量に排気行程噴射モードの燃料噴射割合を乗じた燃料量と等しくなるように、エンジン１の運転状態に応じて最適となるように排気行程噴射モードでの燃料噴射量Ｑn_exhを決定する。そして、それぞれの噴射モードでの燃料噴射量Ｑn_int，Ｑn_exhよりエンジン運転状態に応じて最適となる燃料噴射量Ｑnを決定する。

【0046】

従って、吸気行程噴射モード及び排気行程噴射モードのそれぞれの燃料噴射モード毎に付着率Ｋstickと気化率Ｋevapoとが設定され、これらの付着率Ｋstickと気化率Ｋevapoとを考慮して、ｎサイクルに燃焼室１０内に導入される燃料量Ｑcyl_nがエンジン１の運転状態に応じた必要量となるように燃料噴射弁２２から噴射する燃料噴射量Ｑnを正確に決定することができるので、エンジン１の運転状態に応じた必要量の燃料を燃焼室１０内に確実に導入することができる。
［第２実施例］
次に第２実施例に係るＥＣＵ３０での燃料噴射量の算出方法について説明する。

【0047】

第２実施例では、上記第１実施例に対して、エンジン運転状態に応じて最適となる燃料噴射量Ｑnの算出方法が異なっており、以下にＥＣＵ３０での燃料噴射量Ｑnの算出方法に付いて説明する。
図７は、本発明の第２実施例に係る燃料噴射制御の燃料噴射量の算出手順を示すフローチャートである。図８は、付着率算出マップである。図９は、付着率補正値算出マップである。図１０は、気化率算出マップである。また、図１１は、気化率補正値算出マップである。なお、図８の図中白抜き矢印は、図３と同様に付着率が大となる方向を示し、図中斜めハッチングされた長方形は、あるエンジン回転速度での燃料噴射時期の一例を示す。

【0048】

図７に示すルーチンはエンジン運転時に繰り返し行なわれる。
始めにステップＳ１０からＳ１２では、第１実施例と同様に、エンジン１の運転状態より、吸気行程噴射モードと排気行程噴射モードの燃料噴射割合及び、それぞれのモードの噴射時期を決定する。そして、ステップＳ１４’に進む。
ステップＳ１４’では、図８の付着率算出マップより、燃料噴射時期に基づいて、燃料噴射弁２２より噴射した燃料が吸気ポート１２或いは吸気バルブ１４等の壁面に付着する割合である付着率Ｋstick_bcを算出する。例えば、図８の斜めハッチングされた長方形で示すように、エンジン回転速度において、噴射開始時期ＳＯＩより燃料噴射を開始し、噴射終了時期ＥＯＩで燃料噴射を終了する燃料噴射時期である場合には、下記式（８）のように噴射時期ＩＴの時間積分式で算出することができる。そして、ステップＳ１５’に進む。

【0049】

【数8】

【0050】

ステップＳ１５’では、図９の付着率補正値算出マップと吸気行程噴射モードの燃料噴射割合とに基づき、付着率補正値を算出する。そして、ステップＳ１４’にて算出した付着率Ｋstick_bcに付着率補正値を乗じて、付着率Ｋstickを算出する。そして、ステップＳ２０’に進む。

【0051】

ステップＳ２０’では、図１０の気化率算出マップと、水温センサ４の検出情報であるエンジン１の冷却水温度とに基づき、燃料が付着する吸気ポート１２或いは吸気バルブ１４等の壁面の温度を推定し、燃料噴射弁２２より噴射され、吸気ポート１２或いは吸気バルブ１４等の壁面に付着した燃料が吸気バルブ１４の閉弁までに気化して燃焼室１０内に導入される割合である気化率Ｋevapo_bcを算出する。そして、ステップＳ２１’に進む。

【0052】

ステップＳ２１’では、図１１の気化率補正値算出マップと吸気行程噴射モードの燃料噴射割合とに基づき、気化率補正値を算出する。そして、ステップＳ２０’にて算出した気化率Ｋevapo_bcに気化率補正値を乗じて、気化率Ｋevapoを算出する。そして、ステップ２６’に進む。
ステップＳ２６’では、燃料噴射量Ｑnを算出する。詳しくは、ｎサイクルに燃焼室１０内に導入される燃料量Ｑcyl_nは、ｎサイクル（現サイクル）に吸気行程噴射モードと排気行程噴射モードで噴射する燃料量Ｑn、ｎ−１サイクル（前サイクル）に吸気行程噴射モードと排気行程噴射モードで噴射した燃料量Ｑn-1、上記ステップＳ１５’及びＳ２１’で算出した付着率Ｋstickと気化率Ｋevapoに基づき、下記式（９）で表されるため、当該式（９）を変形した下記式（１０）からｎサイクルに燃焼室１０内に導入される燃料量Ｑcyl_nが、燃焼室１０内に導入されるべき必要燃料量（吸入空気量と目標燃費から算出）と等しくなるようにｎサイクルの燃料噴射量Ｑnを算出する。そして、本ルーチンをリターンする。

【0053】

【数9】

【0054】

【数10】

【0055】

このように本発明の第２実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置では、図８の付着率算出マップに基づき、式（８）を用いて燃料噴射時期及びエンジン回転速度より付着率Ｋstick_bcを算出する。そして、図９の付着率補正値算出マップと吸気行程噴射モードの燃料噴射割合とに基づき付着率補正値を算出し、付着率Ｋstick_bcを付着率補正値で補正し付着率Ｋstickを算出する。また、図１０の気化率算出マップと水温センサ４の検出情報であるエンジン１の冷却水温度とに基づき、気化率Ｋevapo_bcを算出する。そして、図１１の気化率補正値算出マップと吸気行程噴射モードの燃料噴射割合とに基づき気化率補正値を算出し、気化率Ｋevapo_exhを気化率補正値で補正し気化率Ｋevapoを算出する。更に、付着率Ｋstickと気化率Ｋevapoとを考慮してｎサイクルに燃焼室１０内に導入される燃料量Ｑcyl_nが燃焼室１０内に導入されるべき必要燃料量と等しくなるように、エンジン１の運転状態に応じて最適となる燃料噴射量Ｑnを決定する。

【0056】

燃料噴射時期が吸気バルブ１４の開弁期間に近い場合には、燃料噴射弁２２から噴射した燃料の噴霧が吸気ポート１３や吸気バルブ１４に殆ど衝突せずに燃焼室１０内に導入されるので、吸気ポート１３や吸気バルブ１４に燃料量が付着しにくくなる。即ち付着率は小さくなる。また噴射から吸気バルブ１４の閉弁まで（圧縮開始前）の時間が短いので、燃焼室１０内に導入される燃料量は気化時間が短く、またエンジン１の水温の影響を受ける時間が短いので気化する燃料量は非常に少なくなる。即ち、気化率は非常に小さくなる。これに対し、燃料噴射時期が吸気バルブ１４の開弁時期より大幅に早い場合には、燃料噴射弁２２から噴射した燃料の噴霧の殆どが吸気ポート１３や吸気バルブ１４に衝突するので燃料の付着率が大きくなるが、噴射から吸気バルブ１４の閉弁まで（圧縮開始前）の時間も長く、エンジン１の水温の影響を比較的大きく受けるので付着した燃料の殆どが気化する。即ち気化率が大きくなる。

【0057】

このような特性を鑑み、第２実施例では、上記のように燃料噴射時期に基づいて付着率Ｋstick_bcを、吸気通路及び吸気弁の壁面の温度に基づいて気化率Ｋevapo_bcを算出し、更にそれらの付着率Ｋstick_bc或いは気化率Ｋevapo_bcを吸気行程噴射モードの燃料噴射割合より決まる付着率補正値或いは気化率補正値で補正し付着率Ｋstick及び気化率Ｋevapoを算出している。そして、付着率Ｋstick及び気化率Ｋevapoを考慮して、ｎサイクルに燃焼室１０内に導入される燃料量Ｑcyl_nがエンジン１の運転状態に応じた必要量となるように燃料噴射弁２２から噴射する燃料噴射量Ｑnの演算を簡素化し、燃料噴射量Ｑnを正確に決定することができるので、エンジン１の運転状態に応じた必要量の燃料を燃焼室１０内に確実に導入することができる。

【0058】

以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の実施形態は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記第１実施例では、吸気行程噴射モード時には、付着率Ｋstick_intと気化率Ｋevapo_intとをエンジン１の回転速度と燃料噴射時期に基づいて算出しているが、これに限定されるものではなく、エンジン１の回転速度と燃料噴射時期に加え、エンジン１の冷却水温度も考慮して算出するようにしても良い。この場合、更に精度良く付着率Ｋstick_intと気化率Ｋevapo_intとを算出することができるので、更に正確に燃料噴射弁２２から噴射される燃料噴射量Ｑnを算出することができる。

【0059】

また、排気行程噴射モード時には、水温センサ４の検出情報であるエンジン１の冷却水温度より、吸気ポート１２或いは吸気バルブ１４等の壁面の温度を推定して、付着率Ｋstick_exhと気化率Ｋevapo_exhとを算出するようにしているが、これに限定されるものではなく、エンジン１の回転速度も考慮して算出するようにしても良い。この場合、更に精度良く付着率Ｋstick_exhと気化率Ｋevapo_exhとを算出することができるので、更に正確に燃料噴射弁２２から噴射される燃料噴射量Ｑnを算出することができる。また、吸気ポート１２或いは吸気バルブ１４等の壁面の温度をセンサ等で直接検出するようにしても良い。この場合、実際に燃料の付着する壁面の温度を検出しているので、更に精度良く付着率Ｋstick_exhと気化率Ｋevapo_exhとを算出することができ、更に正確に燃料噴射弁２２から噴射する燃料噴射量Ｑnを算出することができる。

【0060】

また、上記第１実施例では、それぞれの噴射モードでの付着率、気化率と噴射割合から、それぞれの噴射モードでの燃料噴射量Ｑn_int，Ｑn_exhを算出し、これらを足し合わせてエンジン運転状態に応じて最適となる燃料噴射量Ｑnを決定したが、これに限定されるものではない。例えば、それぞれの噴射モードでの付着率Ｋstick_int及びＫstick_exhと噴射割合から１燃焼サイクルにおける燃料噴射全体の気化率Ｋstick、それぞれの噴射モードでの気化率Ｋevapo_int及びＫevapo_exhと噴射割合から１燃焼サイクルにおける燃料噴射全体の付着率Ｋevapoを算出し、これらを式（１０）に適用して燃料噴射量Ｑｎを決定しても良い。

【符号の説明】

【0061】

１ エンジン
４ 水温センサ（運転状態検出手段、冷却水温度検出手段）
５ シリンダ
９ クランク角センサ（運転状態検出手段）
１０ 燃焼室
１２ 吸気ポート（吸気通路）
１４ 吸気バルブ（吸気弁）
２０ カム角センサ（運転状態検出手段）
２１ 吸気マニホールド（吸気通路）
２２ 燃料噴射弁（燃料噴射手段）
３０ ＥＣＵ（制御手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】