特許第5835364号(P5835364)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(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】5835364
(24)【登録日】2015年11月13日
(45)【発行日】2015年12月24日
(54)【発明の名称】内燃機関の燃料噴射装置
(51)【国際特許分類】
   F02D 41/34 20060101AFI20151203BHJP
   F02D 41/10 20060101ALI20151203BHJP
   F02D 41/04 20060101ALI20151203BHJP
   F02D 41/02 20060101ALI20151203BHJP
【FI】
   F02D41/34 C
   F02D41/10 325
   F02D41/04 325C
   F02D41/02 325A
【請求項の数】3
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2014-5342(P2014-5342)
(22)【出願日】2014年1月15日
(62)【分割の表示】特願2011-23341(P2011-23341)の分割
【原出願日】2011年2月4日
(65)【公開番号】特開2014-62553(P2014-62553A)
(43)【公開日】2014年4月10日
【審査請求日】2014年1月15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】100127111
【弁理士】
【氏名又は名称】工藤 修一
(74)【代理人】
【識別番号】100067873
【弁理士】
【氏名又は名称】樺山 亨
(74)【代理人】
【識別番号】100090103
【弁理士】
【氏名又は名称】本多 章悟
(72)【発明者】
【氏名】川辺 敬
(72)【発明者】
【氏名】細野 清隆
【審査官】 藤村 泰智
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−024927(JP,A)
【文献】 特開2005−201184(JP,A)
【文献】 特開2006−046119(JP,A)
【文献】 特開2005−337102(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F02D 41/00 〜 45/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両に搭載される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する第1の燃料噴射弁と、
前記内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する第2の燃料噴射弁と、
前記車両の加速状態を検出する検出手段と、
前記内燃機関が所定負荷以下の領域で運転されている際は、前記燃料噴射量の燃料全てを前記第2の燃料噴射弁のみで噴射し、前記所定負荷より大きい負荷の領域で運転されている際は、前記第1の燃料噴射弁と前記第2の燃料噴射弁からの燃料の噴射割合を所定比率として噴射し、前記第2の燃料噴射弁のみで噴射中に前記検出手段により加速が検出されると前記第1の燃料噴射弁による噴射を行う制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記所定負荷以下の領域であっても前記加速が検出されてから所定サイクル経過するまでは、前記加速の情報に基づいた加速補正量を設定して、前記加速補正量の燃料を前記第1の燃料噴射弁から噴射し、
前記所定サイクルを経過した後には、前記第1の燃料噴射弁と前記第2の燃料噴射弁からの燃料とに前記加速補正量の燃料を加えた上で、前記第1の燃料噴射弁と前記第2の燃料噴射弁からの燃料の噴射割合を加速時所定比率として設定して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2】
前記制御手段は、前記第1の前記加速時所定比率を前記第1の燃料噴射弁の分割噴射量が前記第2の燃料噴射弁の分割噴射量より多くなるように設定することを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射装置。
【請求項3】
前記制御手段は、前記加速補正量の燃料を前記内燃機関の圧縮行程において噴射することを特徴とする請求項1または2に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃機関の燃焼室と吸気路とに燃料噴射弁をそれぞれ設けた内燃機関の燃料噴射装置、特に、内燃機関の負荷・回転数域の変化に応じて各燃料噴射弁の駆動状態をそれぞれ切換える内燃機関の燃料噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
内燃機関に採用される燃料噴射装置として、燃焼室内へ燃料を噴射する第1燃料噴射弁の筒内噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する第2燃料噴射弁のポート噴射弁と、を適宜噴射駆動させて内燃機関を駆動するようにした筒内及び吸気路へ噴射を行なう燃料噴射装置が知られている。
【0003】
この筒内及び吸気路へ噴射を行なう燃料噴射装置は、内燃機関の燃料噴射装置の全負荷・全回転数領域(以後全運転領域と記す)で筒内噴射弁とポート噴射弁を共に噴射駆動させる方式を採るものや、低負荷・低回転数(以後低負荷域と記す)では筒内噴射弁のみを、高負荷・高回転数域(以後高負荷域と記す)では、筒内噴射弁とポート噴射弁とで燃料噴射を行う燃料噴射方式を採るものが知られている。
【0004】
一方、このような燃料噴射装置あって全運転領域でポート噴射弁を駆動しているものでは、低負荷運転域において加速する場合、通常、非同期噴射を実行して、全気筒への加速燃料の増量補正を行ない、加速初期の空燃比のリーン化や加速のもたつきを抑制している。
なお、特許文献1(特開平4−237854号公報)には、低負荷時には圧縮行程で筒内噴射弁が燃料噴射して成層燃焼を実現し、高負荷時にはポート噴射弁が燃料を噴射することで筒内での均質燃焼を実現し、更に、ポート噴射弁での吸気管内噴射が開始される高負荷域よりも所定の低負荷側で、筒内噴射弁によりそれまでの圧縮行程のみの噴射に加えて、吸気行程でも所定量の燃料噴射が追加されるようにして、失火を防止するという燃料噴射装置が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平4−237854号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述のように、従来の筒内及び吸気路へ噴射を行なう燃料噴射装置であって低負荷側で筒内噴射弁が燃料噴射する構成を採るような場合、筒内噴射弁による微小流量制御の必要性がある。特に、筒内噴射弁が低負荷域から中、高負荷域に亘り、全域で燃料噴射するとの構成を採っている場合、筒内噴射弁としてダイナミックレンジの大きいものを使用することとなる。しかし、全域で燃料噴射するダイナミックレンジの大きい筒内噴射弁を用いた場合、燃料噴射量の少ない低負荷域での燃料噴射では、微小燃料量の噴射精度(リニアリティー)が低くなりやすい。特に、燃料微小(最小)流量域での噴射量精度が低くなり、アイドル時のような運転域での微小流量制御が不安定化してしまう。しかも、特許文献1のように低負荷側で筒内噴射弁とポート噴射弁を共に駆動する場合は、筒内噴射弁の微小流量の噴射量精度がより低くなる。
【0007】
更に、筒内及び吸気路へ噴射を行なう燃料噴射装置であって、例えば、低負荷運転域でポート噴射のみを行うような装置であると、加速に入り非同期噴射を実行し、全気筒への加速燃料の増量補正を実施する。しかし、この加速運転の際、加速増量補正された燃料がポート噴射弁の噴射のみで行なわれると、燃料の吸気ポート内壁への付着量が増える。これによって燃焼室への燃料供給が遅れ易くなり、しかも、バルブオーバーラップ期間にかかると、燃料が排気側に吹き抜ける量が増えてしまうという問題が生じる。
【0008】
上述のように、内燃機関で用いる筒内及び吸気路へ噴射を行なう燃料噴射装置であって、冷態始動時に筒内噴射弁のみを駆動する方式を採る場合、少量燃料噴射域では少量噴射量精度が低下してしまう。更に、低負荷運転域でポート噴射弁のみを駆動する方式を採る場合、その運転中に加速指令が入ると、ポート噴射弁のみで加速増量補正された燃料の噴射を行なう際に、吸気ポートへの燃料付着量が増え、加速初期の空燃比のリーン化や加速のもたつきが生じる。
【0009】
本発明は以上のような課題に基づきなされたもので、目的とするところは、筒内及び吸気路へ噴射を行なう燃料噴射装置を用いた場合に、少量燃料噴射域での噴射精度の低下を防止し、更に、低負荷運転域で加速運転に入る場合に、空燃比のリーン化や加速のもたつきを防止できる内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本願請求項1の発明は、車両に搭載される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する第1の燃料噴射弁と、前記内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する第2の燃料噴射弁と、前記車両の加速状態を検出する検出手段と、前記内燃機関が所定負荷以下の領域で運転されている際は、前記燃料噴射量の燃料全てを前記第2の燃料噴射弁のみで噴射し、前記所定負荷より大きい負荷の領域で運転されている際は、前記第1の燃料噴射弁と前記第2の燃料噴射弁からの燃料の噴射割合を所定比率として噴射し、前記第2の燃料噴射弁のみで噴射中に前記検出手段により加速が検出されると前記第1の燃料噴射弁による噴射を行う制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記所定負荷以下の領域であっても前記加速が検出されてから所定サイクル経過するまでは、前記加速の情報に基づいた加速補正量を設定して、前記加速補正量の燃料を前記第1の燃料噴射弁から噴射し、前記所定サイクルを経過した後には、前記第1の燃料噴射弁と前記第2の燃料噴射弁からの燃料とに前記加速補正量の燃料を加えた上で、前記第1の燃料噴射弁と前記第2の燃料噴射弁からの燃料の噴射割合を加速時所定比率として設定して噴射することを特徴とする。
【0011】
本願請求項2の発明は、請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記制御手段は、前記第1の前記加速時所定比率を前記第1の燃料噴射弁の分割噴射量が前記第2の燃料噴射弁の分割噴射量より多くなるように設定することを特徴とする。
【0012】
本願請求項3の発明は、請求項1または2に記載の燃料噴射装置において、前記制御手段は、前記加速補正量の燃料を前記内燃機関の圧縮行程において噴射することを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
請求項1の発明は、加速時の応答性確保を行いつつも空燃比のリッチ化や加速のもたつきを改善することができ、不必要な加速燃料の増量を抑制することができる。
【0015】
請求項2の発明は、加速応答性を改善しながらも、第1の燃料噴射弁の分割噴射量が多いので、オーバーラップ時の排気路への未燃燃料の放出を抑制でき無駄な燃料噴射を防止できる。
【0016】
請求項3の発明は、機関の加速状態を判定すると、第1の燃料噴射弁から加速補正量の燃料を圧縮行程で噴射するので、加速時の応答性確保と空燃比のリーン化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】本発明の一実施形態としての内燃機関の燃料噴射装置の全体構成図である。
図2図1の内燃機関の燃料噴射装置の制御機能部のブロック図である。
図3図1の内燃機関の燃料噴射装置で用いる運転域設定マップm1の特性説明図である。
図4図1の内燃機関の燃料噴射装置で用いる運転域設定マップm2の特性説明図である。
図5図1の内燃機関の燃料噴射装置で用いる4気筒の噴射時期及び点火時期の説明図で、(a)はクランキング時のモードを、(b)は暖気or低負荷域のモードを示す。
図6図1の内燃機関の燃料噴射装置で用いる4気筒の噴射時期及び点火時期の説明図で、(a)は低負荷で加速後2燃焼サイクル内のモードを、(b)は中、高負荷域のモードを示す。
図7図1の内燃機関の燃料噴射装置の駆動時の燃料噴射パターンの経時的な説明図である。
図8図1の内燃機関の燃料噴射装置が行う制御処理ルーチンのフローチャートである。
図9】本発明の他の実施形態としての内燃機関の燃料噴射装置が行う制御処理ルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の第1の実施の形態である内燃機関の燃料噴射装置について説明する。
図1は、本発明の内燃機関の燃料噴射装置を適用した内燃機関(以後エンジンと記す)1の全体構成図である。このエンジン1はエンジン本体2の上部のシリンダヘッド3の左右側壁面に吸気マニホールド4及び排気マニホールド5が一体結合され、吸気マニホールド4には吸気路Riが、排気マニホールド5には排気路Reが接続される。
図1に示すように、エンジン1は4気筒であり、各気筒は主要部をなす燃焼室6を備え、各燃焼室6の吸気路Ri側はそれぞれ対応する吸気マニホールド4を介して共通のサージタンク7に接続されている。
【0020】
サージタンク7は、吸気ダクト8を介してエアクリーナ9に接続され、エアクリーナ9には、吸入吸気量Qa情報を得るエアフローメータ11が取り付けられる。吸気ダクト8には電動モータ121によって駆動されるスロットルバルブ12が配置されている。このスロットルバルブ12は、アクセルペダル13とは独立してエンジン制御装置(以後単にECUと記す)14の出力信号に基づいてその開度が制御される。さらに、スロットルバルブ12にはスロットル開度センサ28が配備され、同センサのスロットル開度θs情報がECU14に出力される。なお、図1において、エンジン本体2には同本体内の水温Tw情報を検出する水温センサ43が配備され、その検出信号はECU14に出力されている。
【0021】
ECU14は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス141を介して相互に接続されたROM142、RAM143、CPU144、入力ポート145および出力ポート146を備え、後述する制御機能を備える。
なお、アクセルペダル13の踏込み量に比例した出力を発生するアクセル開度センサ41、エンジン回転数Neを表わす出力パルスを発生する回転数センサ42の各検出信号は入力ポート145に入力される。ここで、ECU14のROM142には、上述のアクセル開度センサ41および回転数センサ42により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値Qfや機関冷却水温Twに応じた補正値などが予めマップ化されて記憶されている。
【0022】
図1に示すように、エンジン本体2の上部のシリンダヘッド3には機関駆動に連動する動弁系(一部のみ図示する)31の吸気カムシャフト32及び排気カムシャフト33が配備される。両シャフト32、33が駆動されることで不図示の吸排バルブが開閉駆動され、これにより燃焼室6に対して吸気路Ri側の吸気ポートip及び排気路Re側の排気ポートepをそれぞれ開閉作動させ、吸気及び排気作動を行う。
エンジン1の各燃焼室6から延びる排気路Re側は排気マニホールド5にそれぞれ連結され、この排気マニホールド5の合流部501の下流は排気管16を介して三元触媒15、マフラー161が順次接続されている。
図1に示すように、各気筒の燃焼室6には、燃焼室6に燃料を噴射する第1の燃料噴射弁である筒内噴射弁(DI噴射弁)17が設けられ、吸気マニホールド4に連通する吸気ポートip(吸気路Ri側)に燃料を噴射する第2の燃料噴射弁である吸気路噴射弁(MPI噴射弁)18が設けられ、全気筒が同様に構成される。
【0023】
各噴射弁17、18はECU14の燃料制御信号を高圧、低圧駆動回路(インジェクタドライバ)37、38を介して受けて、燃料供給源から供給された燃料をその噴射量を制御して燃焼室6、吸気ポートipにそれぞれ噴射する。なお、このような燃料供給系が筒内及び吸気路へ噴射を行なう燃料噴射装置の要部を構成する。
ここで、燃焼室6に燃料を噴射する第1の燃料噴射弁である筒内噴射弁17は、共通の第1燃料分配管(コモンレール)19に接続されており、この第1燃料分配管19は、機関駆動式の高圧燃料ポンプ21に接続されている。
燃料供給源側の高圧燃料ポンプ21の吐出側は燃圧調整手段である電磁スピル弁22を介して吸入側に戻されており、この電磁スピル弁22の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ21から第1燃料分配管19に供給される燃料量が増大され、全開にされると燃料供給が停止され、同弁はECU14からの燃圧信号を受けて所定燃圧の燃料を筒内噴射弁17に供給する。
【0024】
一方、吸気ポートipに燃料を噴射する第2の燃料噴射弁である吸気路噴射弁18は、共通する低圧側の第2燃料分配管(コモンレール)23に接続されており、第2燃料分配管23および高圧燃料ポンプ21は共通の燃料圧レギュレータ24を介して、低圧燃料ポンプ25に接続されている。さらに、燃料供給源側である低圧燃料ポンプ25は燃料フィルタ26を介して燃料タンク27に接続されている。燃料圧レギュレータ24は低圧燃料ポンプ25から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、燃料の一部を燃料タンク27に戻すように構成されており、したがって吸気路噴射弁18に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ21に供給されている燃料圧が設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。
図1に示すように、第1燃料分配管(コモンレール)19には管内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ43が取り付けられ、この燃料圧センサ43の出力電圧は、入力ポート145に入力される。
【0025】
図1に示すように、エンジン本体2内に配備される4つの燃焼室6には筒内噴射弁17のほかに点火プラグ29が取り付けられる。
点火プラグ29には高電圧を出力する点火ユニット31が接続されている。この点火ユニット31は不図示のタイミング制御回路と高圧電源回路と点火コイルとで構成され、ECU14の点火信号Tspに応じて点火コイルに高電圧を発生し、所定点火時期に点火処理を行う。
図1に示す排気路Reの上流側に位置する排気マニホールド5には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ(以下、A/Fセンサとも記す)44が取付けられ、このA/Fセンサ44の検出信号は入力ポート145に入力される。なお、A/Fセンサ44は空燃比に比例した出力電圧を発生するリニア空燃比センサであるが、これに代えて、空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかを三元触媒15の下流側でオン−オフ情報として検出するO2センサ45を代用してもよい。
【0026】
図1に示すように、三元触媒15は理論空燃比(ストイキオ)近傍において排気中のCO、HCの酸化とNOxの還元を行なって排気を浄化することができる。この三元触媒15の不図示の担持体に担持された触媒(プラチナ、ロジウム、パラジウム等)は、ある程度の温度(高温)にならないと、活性化せず、浄化機能が作用しない。そこで、内燃機関の燃料噴射装置では、エンジン1の冷態始動時には、三元触媒15の早期活性化を図るように、後述の暖気増量運転を実施している。
なお、三元触媒15が活性化したか否かは、三元触媒15の排気下流側で、排気中の酸素濃度を検知して、判断することができる。これは、三元触媒15の下流側に設けられる酸素センサ45を用い、これが三元触媒15の活性化を示す領域の出力を発した際に、出口側排気温度の上昇(酸化反応)が生じたことによるものとして判断している。また、エンジン冷却水の水温もしくはエンジンオイルの油温等を検知して三元触媒の温度を推定し、その結果に基づいて三元触媒15の活性化を判断することができる。
【0027】
次に、ECU14の制御機能を説明する。図2に示すように、ECU14は、運転情報に応じて設定された噴射燃料量Qfの燃料を筒内噴射弁(第1の燃料噴射弁)17と吸気路噴射弁(第2の燃料噴射弁)18とが所定比率αで分割し、各分割噴射量Qf1,Qf2の燃料噴射をそれぞれが行うよう制御する燃料噴射制御手段A1と、点火順序(図5(b)参照)が1−3−4−2の各気筒の点火プラグ21の点火時期Tspを制御する点火時期制御手段A2と、エンジン回転数Neを制御するエンジン回転数制御手段A3としての機能を備える。
ここで燃料噴射制御手段A1は、図3に示す運転域マップm1を予め設定する。この運転域マップm1では、エンジン回転数(機関回転数)Neと負荷(アクセルペダル開度)θaとに応じた機関運転域が所定の負荷θa1・回転数Ne1以下の低出力側であってアイドル運転域(ID域)を含む低負荷域EL、この低負荷域ELより所定量大きい負荷θa2・回転数域Ne2にある中出力側の中負荷域EMと、この中負荷域EMより大きい中出力側の高負荷域EHとに分割している。
【0028】
その上で、アイドル運転域(ID域)を含む低負荷域ELを吸気路噴射弁18のみで噴射するMPIオンリー噴射域と設定する。更に、MPIオンリー噴射域を超えた高出力側の中、高負荷・回転数域EM,EHを筒内噴射弁17と吸気路噴射弁18が共に噴射するDI+MPI噴射域と設定する。ここでは、低負荷域ELと中、高負荷・回転数域EM,EHとを設定負荷ラインL1により区分けする。これにより、DI+MPI噴射域を比較的大きく設定しており、中、高負荷・回転数域EM,EHでの加速特性を優先する運転域を拡大している。
【0029】
このような運転域マップm1を備えた燃料噴射制御手段A1は、低負荷域ELであるMPIオンリー噴射域の噴射制御を行うMPIオンリー噴射制御部A1−1と、中、高負荷回転数域EM,EHであるDI+MPI噴射域の噴射制御を行うDI+MPI噴射制御部A1−2と、冷態始動時にID域において、暖気促進のため、所定の暖機時燃料量の燃料噴射を吸気路噴射弁18が行うよう制御する始動制御部A1−3と、低負荷域ELであるMPIオンリー噴射域内で所定値以上の加速判定が成されると加速増量噴射を行う加速制御部A1−4とを備える。
ここで、MPIオンリー噴射制御部A1−1は、低負荷域ELであるMPIオンリー域において、エンジン回転数Neとアクセルペダル踏込量θaに応じた燃料噴射量Qfを所定の定常燃料量演算マップ(不図示)より求める。更に、この燃料噴射量Qfの燃料を各気筒の吸気路噴射弁18のみで噴射するMPIオンリー噴射制御(図5(b)参照)を実行し、エンジン1の低負荷域における回転安定化を図る。
【0030】
DI+MPI噴射制御部A1−2は、中、高負荷回転数域EM,EHであるDI+MPI噴射域において、エンジン回転数Neとアクセルペダル踏込量θaに応じた燃料噴射量Qfを所定の定常燃料量演算マップ(不図示)より求める。更に、求めた燃料噴射量Qfを筒内噴射弁17と吸気路噴射弁18が共に噴射するDI+MPI噴射制御(図6(a)参照)を実行する。この際、予め設定した分配比率α、例えば、筒内噴射弁17の噴射量Qf1が吸気路噴射弁18の噴射量Qf2に対し多くなるよう、例えば、6(α):4(1−α)の比率となるように設定して、中、高負荷回転数域EM,EHであるDI+MPI噴射域でのエンジン1の回転安定化を図る。
【0031】
更に、始動制御部A1−3は、始動制御域(ID域:図3参照)において、クランキング完了前はクランキング時燃料噴射を行なう。ここでは所定の始動時燃料量Qfsを所定の冷態始動用燃料量演算マップ(不図示)で求める。更に、図5(a)に示すように、始動時燃料量Qfsの1/2の噴射量の燃料を1燃焼サイクルあたり2度(360度毎)の分割噴射時期I1、に分けて全筒に同時噴射を行う。なお、この際、点火時期制御手段A2が180度毎の点火時期(Tsp)に全筒同時点火を行い、クランキングが成され早期始動が成される。
更に、始動制御部A1−3は、クランキング後の始動制御域(ID域)では、冷態始動時であれば冷態始動時のID時燃料噴射量Qfd1を、暖気後であれば暖気後のID時燃料噴射量Qfd2を読み取り、このID時燃料噴射量Qfdの燃料を各気筒の吸気路噴射弁18のみで噴射するMPIオンリー噴射制御(図5(b)参照)を実行し、エンジン1のアイドル運転域における回転安定化を図る。
【0032】
更に、加速制御部A1−4は、エンジン1が低負荷域ELであるMPIオンリー噴射域内で運転中に、アクセルペダル踏み込み量である負荷θaの前後制御周期での変化量としての加速度Acc(=θa(n)−θa(n−1))を算出し、この加速度Accが所定値Acc1(加速意思を判定できる値として予め設定する)以上の加速判定が成されると加速増量噴射を行う。ここでは、加速判定時点ta1から、所定数、ここでは2つの燃焼サイクルBSが経過する前は、吸気路噴射弁18によるMPIオンリー噴射に加えて、所定の加速補正量qsの燃料を筒内噴射弁17で圧縮行程で噴射する。
更に、2つの燃焼サイクルBS(所定数)の経過後ta2は加速情報に応じた加速時燃料噴射量Qfaを求め、該加速時燃料噴射量Qfaを所定比率αa(7:3)で分割して筒内噴射弁17がQfa(×0、7)の分割噴射量を、吸気路噴射弁18がQfa(×0、3)の分割噴射量をそれぞれ、噴射する。
【0033】
次に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射装置の作動を、ECU14が行う図8に示す燃料噴射制御処理に沿って説明する。ここで、燃料噴射制御ルーチンに先立ち不図示のメインルーチンではメインキースイッチのオンと同時に各種の運転情報データを取り込み、所定の格納エリアにストアしている。
しかも、エンジン1が始動時におけるクランキングに入ったことを検出した所定のタイミングで燃料噴射制御ルーチンのステップs1に達する。
ステップs1では、燃料噴射制御でのエンジン回転数Ne、アクセル開度θa、スロットル開度θs、水温Tw、空燃比A/F、酸素濃度O等のエンジン運転情報や、各運転情報に応じた設定値のデータを取り込み、最新データとしてストアし、ステップs2に進む。
【0034】
ここでエンジンがクランキング完了か否か判断し、前はステップs3に進む。クランキング処理中でステップs3に達すと、冷態始動時あるいは暖気後のID時の燃料噴射量Qfcを読み取り、図5(a)に示すように、始動時燃料量Qfcの噴射を1燃焼サイクルBSあたり2度(360度毎)の分割噴射時期I1、(=1/2Qfc)に分けて全筒に同時噴射し、点火プラグ29が180度毎の全筒同時点火を行い、クランキングが成され、完了するとステップs1、s2と戻り、ステップs4に進む。
【0035】
ステップs4では中、高負荷域かを、ステップs5ではMPIオンリー噴射のみを行うか否かを判断し、それぞれYesで、ステップs7に進む。ここでは燃料量演算マップ(不図示)より、現在のエンジン回転数Neとアクセルペダル踏込量θaに応じた燃料噴射量Qfを求める。低負荷域内では、図5(b)に示すMPIオンリー噴射域での燃料噴射量を設定して噴射作動させる。すなわち、Qf(:10(α))での噴射駆動を実行し、低負荷での走行中のエンジン1の回転安定化を図る。一方、中、高負荷域では、図6(b)に示すDI+MPI噴射域での噴射を設定し、すなわち、筒内噴射弁17の噴射量Qfが6(α)、吸気路噴射弁18の噴射量Qfが4(1−α)の比率となるように設定して噴射し、中、高負荷域での走行時にDI+MPI噴射域での噴射を行なって走行中のエンジンの回転安定化を図り、メインルーチンにリターンする。
【0036】
次に、ステップs5よりステップs6に達すると、その際、加速判定がなされ、所定の加速判定値Acc1に対して、前回と今回のアクセル開度差である現加速値Acc(=θan−θan−1)が上回るか否か判断し、上回ることがないとステップs10に、上回るとステップs8に進む。
加速判定がなされてステップs8、s9に達するとする。この加速判定時点ta1(図7参照)より、2燃焼サイクルBSが経過する時点ta2(図7参照)までは、吸気路噴射弁18によるMPIオンリー噴射(Qf:10)と、所定の加速補正量qsの増量燃料(+Δq)を筒内噴射弁(DI弁)17で圧縮行程(図6(a)参照)で噴射し、加速時の応答性確保と空燃比のリーン化を抑制する。
【0037】
次に、ステップs10に達した場合、再度、現在の運転域がMPIオンリー噴射域にあるか判断する。ここでは図3のマップm1に示すように、比較的、加速の程度が低く符号a1の加速モードの場合、MPIオンリー噴射域にあり、ステップs10に進み、比較的、加速の程度が高く符号a2の加速モードの場合、DI+MPI噴射域に達した場合、メインルーチンにリターンし、この後、再度のステップs4又はs5よりステップs7に進むこととなる。
【0038】
ここでは、図3のマップm1に示すように、低負荷域内であるMPIオンリー噴射域が比較的狭く設定されているため、この後のステップs10の判断でこの回の制御をリターンして再度ステップs7に進むパターンが増える。即ち、図3に示すマップm1の場合、燃料噴射モードが切り換わる閾線L1を越える頻度が高く、加速時(符号a2のモード)におけるDI+MPI噴射域への切換えを早めて加速応答性を高めることができる。
【0039】
ステップs10で現運転域がMPIオンリー噴射域にあると判断され、ステップs11に進むと、この時点は2つの燃焼サイクルBSの経過後のta2であり、現在の運転情報である、エンジン回転数Neとアクセルペダル踏込量θaに応じた加速時燃料噴射量Qfaを求める。更に、図6(a)に示した所定比率αを加速時用に代える。即ち、該加速時燃料噴射量Qfaを所定比率αa(7:3)で分割して、筒内噴射弁17がQfa(×0、7)の分割噴射量を、吸気路噴射弁18がQfa(×0、3)の分割噴射量をそれぞれ、噴射し、加速時のリーン化を抑制すると共に運転応答性を確保し、メインルーチンにリターンする。
このように、図1の内燃機関の燃料噴射装置では、MPIオンリー噴射域にあると、吸気路噴射弁18(第2の燃料噴射弁)のみで燃料噴射し、筒内噴射弁17(第1の燃料噴射弁)を使用しないので、その筒内噴射弁17のダイナミックレンジを低負荷側にまで拡大する必要がなく、少量燃料噴射は吸気路噴射弁18のみで行なうので、同吸気路噴射弁18の精度のみにより最小噴射量の制御量調整精度を確保でき、最小噴射量の精度の低下を防止できる。
【0040】
更に、MPIオンリー噴射域にある場合に、所定の加速判定値Acc1を上回ると、2燃焼サイクルBSが経過する前はMPIオンリー噴射(Qf:10)に加えて、加速補正量qsの増量燃料(+Δq)を筒内噴射弁(DI)17で圧縮行程で噴射するので、MPIオンリー噴射域にあっても、この場合は特に、加速応答性を高め、リーン化を防止でき、その次の段階で加速時の現運転情報θa,Neより加速時燃料噴射量Qfaを定常時と同様に求め、そのQfaを所定比率αで分割した各分割噴射量の燃料噴射を吸気路噴射弁18及び筒内噴射弁17で行なうので、空燃比のリッチ化や加速のもたつきを改善することができ、不必要な加速燃料の増量を抑制することができる。
【0041】
更に、ここでの内燃機関の燃料噴射装置の場合、上述のように、MPIオンリー噴射域(低負荷運転域)が比較的狭く、その運転中の加速時において、燃料噴射モードが切り換わる閾線L1を越える頻度が高く、加速時におけるDI+MPI噴射域への切換えを早めて加速応答性を高めることができる。
更に、加速情報はアクセルペダル踏込量θaにより求めたが、これに代えて、吸入空気量、アクセル開度、スロットル開度の少なくとも一つ以上を用いても良く、これらの場合も加速判定値Accを同様に求められ、これが所定の加速判定値Acc1を上回る場合に容易に加速時を判定できる。
【0042】
更に、図1の内燃機関の燃料噴射装置では、低負荷域であるMPIオンリー噴射域での加速時に燃焼室6に燃料を噴射する筒内噴射弁17の分割噴射量Qfa(×0、7)が比較的大きいので、加速応答性が改善され、しかも、筒内噴射弁17の噴射量が多いので、オーバーラップ時の排気路への未燃燃料の放出を抑制でき無駄な燃料噴射を防止できる。
更に、図1の内燃機関の燃料噴射装置では、所定出力の負荷・回転数域を、アイドル運転域より所定量大きな出力値の負荷・回転数域であるとした。即ち、第1実施形態では、低負荷・低回転数域のような比較的少量の燃料噴射域をオンリー噴射域とし、そこで吸気路噴射弁18のみで燃料噴射を行ない、少量の噴射量時の噴射量精度を確保し、しかも、加速時には筒内噴射弁17も同時に駆動して加速応答性を改善できる。
【0043】
次に、第2の実施形態を説明する。
上述のように、第1実施形態では、低負荷・低回転数域のような比較的狭い燃料噴射域をオンリー噴射域としたが、第2の実施形態は、図4に示すマップm2のように、低、中負荷・低、中回転数域をオンリー噴射域とし比較的広く設定し、高負荷・高回転数域のみDI+MPI噴射域として設定している。なお、第2の実施形態は、この運転域の設定構成以外が第1実施形態と同一の構成を採るため、ここでは、図4に示すマップm2、図9に示した燃料噴射制御処理のフローチャート、以外の図面を兼用するものとし、重複説明を略す。
【0044】
第2の実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置の作動を、図9に示す燃料噴射制御の制御ルーチンに沿って説明する。ここで、図9に示す制御ルーチンにおいて、図8に示す制御ルーチンと相違する処理は燃料噴射域の相違を有する、ステップs5a,ステップs6a,ステップs7aであり、それ以外のステップでの処理の説明を簡素化する。
エンジン1のクランキングがメインルーチン側で成されると、ステップs1に達し、最新データをストアし、クランキング中は、ステップs2、s3、s1、s2を繰り返し、クランキングの完了でステップs4aに進む。ここでは、図4のマップm2に示すように、高負荷域かを、ステップs5aではMPIオンリー噴射のみを行うか否かを判断し、それぞれYesで、ステップs7aに進む。
【0045】
ステップs7aでは、現在のエンジン回転数Neとアクセルペダル踏込量θaに応じた燃料噴射量Qfを求める。この際、高負荷域で、図6(b)に示す(破線の括弧書きで示すように、処理は第1実施形態と同様)DI+MPI噴射域での噴射設定をする。ここでは、筒内噴射弁17が噴射量Qfが6(α)、吸気路噴射弁18の噴射量Qfが4(1−α)が設定され、同各分割噴射量でそれぞれ噴射し、高負荷域での走行中のエンジンの回転安定化を図り、メインルーチンにリターンする。
【0046】
次に、低、中負荷域である、MPIオンリー噴射域内でステップs6aに進むと、その際、加速判定がなされ、所定の加速判定値Acc1に対して、現加速値Acc(=θan−θan−1)が上回ることがないとステップs10に、上回るとステップs8に進む。
【0047】
ここでは、2燃焼サイクルBSが経過するまでの間に、吸気路噴射弁18によるMPIオンリー噴射(Qf:10)と、筒内噴射弁(DI弁)17での加速補正量qsの増量燃料(+Δq)の噴射により、図4に示すマップm2内の符号a1、あるいは符号a2の加速処理が成される。この場合、第2の実施形態では、図4に示すマップm2内に示すように、MPIオンリー噴射域が低、中負荷域として比較的広く設定されている。このため、符号a1の場合の加速モードの頻度が大きくなる傾向にあり、符号a2の場合の加速モードの頻度が小さい。このため、次の、ステップs10でのMPIオンリー噴射域内にあるかの判断で、同噴射域内の頻度が高い。これは加速時における燃料噴射モードが切り換わる閾線L1での運転域の切換えを抑制することとなり、運転域の変更による違和感発生を低減できる。
【0048】
ステップs9より、ステップs10に達すると、ここでのMPIオンリー噴射域内か否かの判断で符号a1の加速モード、即ち、運転域の切換えのない場合であると、ステップs11に進み、符号a2の加速モードであると、即ち、運転域の切換えの場合は、メインルーチンにリターンする。
MPIオンリー噴射域内のままでステップs11に達すると、ここでは、2つの燃焼サイクルBSの経過後(ta2後)における、現在の運転情報であるNeとθaに応じた加速時の燃料噴射量Qfaを求める。これを加速時用に設定した比率αで分割して筒内噴射弁17がQfa(×0、7)、吸気路噴射弁18がQfa(×0、3)の各分割噴射量で噴射作動し、加速時の運転応答性を確保し、リーン化を抑制し、メインルーチンにリターンする。
【0049】
第2の実施形態に係る内燃機関の燃料噴射装置の場合、図4に示すマップm2のように、MPIオンリー噴射域(低、中負荷運転域)が比較的広く、その運転中の加速時において、燃料噴射モードが切り換わる閾線L1での切換えを抑制することとなり、運転域の変更により違和感を低減できる。
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【0050】
1 エンジン(内燃機関)
6 燃焼室
11 エアフローメータ
17 筒内噴射弁(第1の燃料噴射弁)
18 吸気路噴射弁(第2の燃料噴射弁)
28 スロットル開度センサ
31 点火装置
37 高圧駆動回路(インジェクタドライバ)
38 低圧駆動回路(インジェクタドライバ)
41 アクセル開度センサ(運転情報検出手段)
α 所定比率
θa 負荷
A1 燃料噴射量演算手段
A1−4 加速状態を検出する検出手段
ECU 制御手段
Ne 機関回転数
Qf 燃料噴射量
Ri 吸気通路
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9