特許 6525128 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】6525128

(24)【登録日】2019年5月17日

(45)【発行日】2019年6月5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】

   F02M 37/08 20060101AFI20190527BHJP

   F02M 37/00 20060101ALI20190527BHJP

   F02D 41/32 20060101ALI20190527BHJP

   F02D 41/04 20060101ALI20190527BHJP

【ＦＩ】

   F02M37/08 B

   F02M37/00 Q

   F02D41/32 A

   F02D41/32 C

   F02D41/04 330B

   F02D41/04 345B

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-147123(P2014-147123)

(22)【出願日】2014年7月17日

(65)【公開番号】特開2016-23568(P2016-23568A)

(43)【公開日】2016年2月8日

【審査請求日】2017年6月23日

【前置審査】

(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】100101236

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100166914

【弁理士】

【氏名又は名称】山▲崎▼ 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】宮田 敏行

(72)【発明者】

【氏名】戸田 仁司

【審査官】 村山 禎恒

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２５８０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２４８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１３２５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０２２７３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ３７／００−３７／２２

Ｆ０２Ｄ ４１／０４

Ｆ０２Ｄ ４１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する吸気路噴射弁と、
前記内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射弁と、
前記吸気路噴射弁の燃圧よりも高い所定燃圧となるように前記筒内噴射弁に燃料を供給可能な高圧供給ポンプと、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記吸気路噴射弁及び前記筒内噴射弁からの燃料噴射を制御し、噴射形態を変更する燃料噴射制御手段と、
前記噴射形態に応じて前記高圧供給ポンプの作動状態を制御して前記筒内噴射弁の燃圧を複数段階で調整する燃圧調整手段と、
を備え、
前記燃圧調整手段は、前記噴射形態の変更に応じて前記筒内噴射弁の燃圧の段階を高める場合、前記燃料噴射制御手段により前記筒内噴射弁の燃圧が高まるように前記噴射形態が変更されると、前記筒内噴射弁の燃圧が変更後の前記噴射形態に応じた燃圧よりも低い燃圧となる前記高圧供給ポンプの作動状態を維持した後に、前記筒内噴射弁の燃圧の段階を高める
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】

請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記燃圧調整手段は、前記噴射形態が変更されると、前記筒内噴射弁の燃圧が最低段階の燃圧となる前記高圧供給ポンプの作動状態を維持した後に、前記筒内噴射弁の燃圧の段階を高める
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記燃圧調整手段は、前記噴射形態が変更されると、前記内燃機関の運転状態が定常状態となるまで前記高圧供給ポンプの作動状態を維持した後に、前記筒内噴射弁の燃圧の段階を高める
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項4】

請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関の運転状態が当該内燃機関の回転数と負荷とで規定される第１の運転領域にある場合には前記吸気路噴射弁のみから燃料を噴射させ、前記内燃機関の運転状態が前記第１の運転領域を越えた第２の運転領域にある場合には前記吸気路噴射弁及び前記筒内噴射弁のそれぞれから燃料を噴射させ、
前記燃圧調整手段は、前記運転状態が前記第１の運転領域から前記第２の運転領域に移行し前記燃料噴射制御手段により前記噴射形態が変更され、その後に、前記高圧供給ポンプの作動状態を変更して前記筒内噴射弁の燃圧の段階を高める
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項5】

請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関の運転状態が前記第２の運転領域に移行した際に、排気行程で前記吸気路噴射弁から燃料を噴射させると共に、吸気行程及び圧縮行程のうちの少なくとも何れか一方で、前記排気行程での前記吸気路噴射弁からの燃料噴射を補う量の燃料を前記筒内噴射弁から追加噴射させる
ことを特徴とする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、吸気通路に燃料を噴射する吸気路噴射弁と、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁と、を備える内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車等の車両に搭載される内燃機関（以下、「エンジン」ともいう）として、吸気通路に燃料を噴射する吸気路噴射弁と、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁と、を備えているものがある。これら吸気路噴射弁及び筒内噴射弁からの燃料噴射は、エンジンに搭載される燃料噴射制御装置によって適宜制御されている。

【0003】

エンジンの燃料噴射制御装置としては、例えば、エンジンの負荷領域に応じて、吸気路噴射弁による噴射と筒内噴射弁による噴射とを選択的に行う。具体的には、エンジンの運転状態が低回転・低負荷の運転領域の場合には、吸気通路に燃料を噴射する吸気路噴射弁のみから燃料を噴射させ、エンジンの運転状態が高回転・高負荷の運転領域の場合には筒内噴射弁及び吸気路噴射弁のそれぞれから燃料を噴射させるようにしたものがある（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−６２５５３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、筒内噴射弁は燃焼室内に燃料を直接噴射するため、噴射のタイミングによっては、筒内噴射弁に供給される燃料の圧力（燃圧）を比較的高くする必要がある。このため、吸気路噴射弁と筒内噴射弁とを備えるエンジンは、吸気路噴射弁に供給する燃料の圧力（燃圧）よりも高い圧力で燃料を供給可能な高圧供給ポンプを備え、この高圧供給ポンプを介して所定の圧力で筒内噴射弁に燃料が供給されるようになっている。また、近年は、高圧供給ポンプが、複数段で出力を変更可能に構成されて、筒内噴射弁に異なる圧力で燃料を供給できるようになっているものもある。

【0006】

しかしながら、筒内噴射弁の燃圧を高めると、筒内噴射弁から少量の燃料を噴射しようとした場合に、噴射量を高精度に制御することが難しいという問題がある。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の運転状態に拘わらず、筒内噴射弁から噴射する燃料量を、少量であっても高精度に制御することが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】

【0008】

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する吸気路噴射弁と、前記内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射弁と、前記吸気路噴射弁の燃圧よりも高い所定燃圧となるように前記筒内噴射弁に燃料を供給可能な高圧供給ポンプと、前記内燃機関の運転状態に応じて前記吸気路噴射弁及び前記筒内噴射弁からの燃料噴射を制御し、噴射形態を変更する燃料噴射制御手段と、前記噴射形態に応じて前記高圧供給ポンプの作動状態を制御して前記筒内噴射弁の燃圧を複数段階で調整する燃圧調整手段と、を備え、前記燃圧調整手段は、前記噴射形態の変更に応じて前記筒内噴射弁の燃圧の段階を高める場合、前記燃料噴射制御手段により前記筒内噴射弁の燃圧が高まるように前記噴射形態が変更されると、前記筒内噴射弁の燃圧が変更後の前記噴射形態に応じた燃圧よりも低い燃圧となる前記高圧供給ポンプの作動状態を維持した後に、前記筒内噴射弁の燃圧の段階を高めることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置にある。

【0009】

本発明の第２の態様は、第１の態様の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記燃圧調整手段は、前記噴射形態が変更されると、前記筒内噴射弁の燃圧が最低段階の燃圧となる前記高圧供給ポンプの作動状態を維持した後に、前記筒内噴射弁の燃圧の段階を高めることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置にある。

【0010】

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記燃圧調整手段は、前記噴射形態が変更されると、前記内燃機関の運転状態が定常状態となるまで前記高圧供給ポンプの作動状態を維持した後に、前記筒内噴射弁の燃圧の段階を高めることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置にある。

【0011】

本発明の第４の態様は、第１から３の何れか一つの態様の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関の運転状態が当該内燃機関の回転数と負荷とで規定される第１の運転領域にある場合には前記吸気路噴射弁のみから燃料を噴射させ、前記内燃機関の運転状態が前記第１の運転領域を越えた第２の運転領域にある場合には前記吸気路噴射弁及び前記筒内噴射弁のそれぞれから燃料を噴射させ、前記燃圧調整手段は、前記運転状態が前記第１の運転領域から前記第２の運転領域に移行し前記燃料噴射制御手段により前記噴射形態が変更され、その後に、前記高圧供給ポンプの作動状態を変更して前記筒内噴射弁の燃圧の段階を高めることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置にある。

【0012】

本発明の第５の態様は、第４の態様の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関の運転状態が前記第２の運転領域に移行した際に、排気行程で前記吸気路噴射弁から燃料を噴射させると共に、吸気行程及び圧縮行程のうちの少なくとも何れか一方で、前記排気行程での前記吸気路噴射弁からの燃料噴射を補う量の燃料を前記筒内噴射弁から追加噴射させることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置にある。

【発明の効果】

【0015】

かかる本発明では、高圧供給ポンプの作動状態を所定期間維持することで、噴射形態に拘わらず、筒内噴射弁からの燃料噴射量を高精度に制御することができる。例えば、筒内噴射弁から比較的少量の燃料を噴射させる場合であっても、燃料噴射量を高精度に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係るエンジンの全体構成を示す概略図である。

【図2】エンジンの運転領域を規定するマップの一例を示す図である。

【図3】燃料噴射パターン及び燃料噴射量の演算方法の一例を説明する図である。

【図4】燃料噴射量の演算方法の一例を説明する図である。

【図5】燃圧が異なる燃料噴射弁毎の開弁時間と噴射量との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

【0018】

まずは本発明の一実施形態に係るエンジン１０の全体構成について説明する。図１は、本発明に係るエンジンの概略構成を示す図である。

【0019】

図１に示すエンジン１０は、吸気管噴射型(Multi Point Injection)の多気筒エンジン、例えば、直列４気筒の４ストロークエンジンであり、エンジン本体１１には、４つの気筒１２が並設されている。各気筒（燃焼室）１２には、図示は省略するが、それぞれ点火プラグが配されると共に、吸気ポート及び排気ポートが設けられている。そしてエンジン本体１１は、吸気ポートに接続される吸気マニホールド１３と、排気ポートに接続される排気マニホールド１４とを備えている。

【0020】

またエンジン本体１１には、エンジン１０の吸気通路内、例えば、吸気ポート付近に燃料を噴射する吸気路噴射弁１５と、エンジン１０の各気筒（燃焼室）に燃料を直接噴射する筒内噴射弁１６とが設けられている。

【0021】

吸気路噴射弁１５は、低圧デリバリーパイプ１７を介して低圧供給ポンプ１８に接続されている。低圧供給ポンプ１８は、例えば、燃料タンク１９内に配置されている。燃料タンク１９内の燃料は、この低圧供給ポンプ１８によって低圧デリバリーパイプ１７に供給され、この低圧デリバリーパイプ１７を介して吸気路噴射弁１５に供給される。

【0022】

筒内噴射弁１６は、高圧デリバリーパイプ２０を介して高圧供給ポンプ２１に接続されている。高圧供給ポンプ２１は、低圧デリバリーパイプ１７を介して低圧供給ポンプ１８に接続されている。すなわち燃料タンク１９から引き出された低圧デリバリーパイプ１７は二股に分岐されており、その一方が吸気路噴射弁１５に接続され、他方が高圧供給ポンプ２１に接続されている。燃料タンク１９内の燃料は、上述のように低圧供給ポンプ１８によって低圧デリバリーパイプ１７を介して吸気路噴射弁１５に供給されると同時に、高圧供給ポンプ２１にも供給される。

【0023】

高圧供給ポンプ２１は、低圧デリバリーパイプ１７を介して供給された燃料をさらに高圧で高圧デリバリーパイプ２０に供給可能に構成されている。すなわち高圧供給ポンプ２１は、吸気路噴射弁１５に供給される燃料の圧力（吸気路噴射弁１５の燃圧）よりも高い燃圧で筒内噴射弁１６に燃料を供給可能に構成されている。また高圧供給ポンプ２１は、筒内噴射弁１６の燃圧を複数段階で調整可能に構成されている。詳しくは後述するが、本実施形態では、高圧供給ポンプ２１は、エンジン１０の運転状態に応じて、筒内噴射弁１６の燃圧を、第１の燃圧（例えば、１０ＭＰａ程度）と、第１の燃圧よりも高い第２の燃圧（例えば、２０ＭＰａ程度）との２段階で調整可能に構成されている。

【0024】

なお低圧供給ポンプ１８及び高圧供給ポンプ２１は、既存のものを採用すればよく、その構成は特に限定されるものではない。

【0025】

吸気マニホールド１３に接続された吸気管（吸気通路）２２には、スロットルバルブ２３が設けられており、併せてスロットルバルブ２３の弁開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）２４が設けられている。さらに、スロットルバルブ２３の上流には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ２５が設けられている。また排気マニホールド１４に接続された排気管（排気通路）２６には、排気浄化用触媒である三元触媒２７が介装されている。三元触媒２７の出口側には、触媒通過後の排ガスのＯ_２濃度を検出するＯ_２センサ２８が設けられており、三元触媒２７の入口側には、触媒通過前の排ガスの空燃比（排気空燃比）を検出するリニア空燃比センサ（ＬＡＦＳ）２９が設けられている。

【0026】

またエンジン１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０を備えており、ＥＣＵ４０には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。そして、このＥＣＵ４０が、各種センサ類からの情報に基づいて、エンジン１０の総合的な制御を行っている。ＥＣＵ４０には、例えば、上述したスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）２４、エアフローセンサ２５、Ｏ_２センサ２８やＬＡＦＳ２９の他、クランク角センサ等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報に基づいて、各種制御を実行する。

【0027】

本発明に係る内燃期間の燃料噴射制御装置は、このようなＥＣＵ４０によって構成され、以下に説明するように、エンジン１０の運転状態に応じて吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６から噴射される燃料量を適宜制御する。

【0028】

ＥＣＵ４０は、内燃機関の燃料噴射制御装置としての燃料制御部５０を備え、燃料制御部５０は、運転状態検出手段５１と、燃料噴射制御手段５２と、燃圧調整手段５３と、を備えている。

【0029】

運転状態検出手段５１は、上述した各種センサ類からの情報、例えば、エンジン１０の負荷、回転数（回転速度）の変化等に基づいてエンジン１０の運転状態を検出する。例えば、本実施形態では、運転状態検出手段５１は、所定の運転領域マップ等を参照し（図２参照）、エンジン１０の運転状態が何れの運転領域にあるかを判定すると共に、エンジン１０の運転状態が定常状態であるか、或いは、車両加速時等の過渡状態であるかを判定する。

【0030】

運転領域マップは、例えば、図２に示すように、エンジン１０の回転数と負荷とに基づいて予め設定されている。この例では、エンジン１０の運転状態として、低回転低負荷側の運転領域である第１の運転領域Ｄ１と、第１の運転領域Ｄ１よりも高回転高負荷側の運転領域である第２の運転領域Ｄ２とが設定されている。

【0031】

燃料噴射制御手段５２は、エンジン１０の運転状態に応じて、つまり運転状態検出手段５１の検出結果に応じて燃料噴射モード（噴射形態）を選択し、吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６から噴射する燃料量を適宜制御する。例えば、本実施形態では、エンジン１０の運転状態が定常状態である場合、燃料噴射制御手段５２は、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１であれば、吸気路噴射弁１５のみから燃料を噴射させるモード（以下、「ＭＰＩ噴射モード」という）を選択実行する。またエンジン１０の運転状態が第２の運転領域Ｄ２であれば、所定の噴射量比率で吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６から燃料を噴射させるモード（以下、「ＭＰＩ＋ＤＩ噴射モード」という）を選択実行する。

【0032】

また「ＭＰＩ＋ＤＩ噴射モード」では、吸気路噴射弁１５と筒内噴射弁１６との噴射量比率は予め設定されており、本実施形態では、原則として、吸気路噴射弁１５と筒内噴射弁１６との噴射量比率が一定値となるように設定されている。エンジン１０の運転状態が定常状態であれば、１燃焼サイクル中に必要な燃料量（必要燃料量）の変動は少ないため、吸気路噴射弁１５の噴射量と筒内噴射弁１６の噴射量とは予め設定された上記比率となる。

【0033】

一方で、エンジン１０の運転状態が過渡状態である場合には、エンジン１０の運転状態の変化に伴って必要燃料量が適宜変化（増加）する。例えば、図２中に矢印で示すように、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１から第２の運転領域Ｄ２に移行した場合、必要燃料量が適宜変化（増加）する。このため、燃料噴射制御手段５２は、このエンジン１０の運転状態の変化に伴い、燃料噴射モードを「ＭＰＩ噴射モード」から「ＭＰＩ＋ＤＩ噴射モード」に切り替えると共に、筒内噴射弁１６から所定のタイミングで追加噴射させ、筒内噴射弁１６から噴射する燃料量を適宜調整している。なおこの場合、吸気路噴射弁１５の噴射量と筒内噴射弁１６の噴射量とは上記比率から若干ずれることもある。

【0034】

また「ＭＰＩ＋ＤＩ噴射モード」における吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６からの燃料噴射のタイミングは、複数の噴射パターンが設定されており、燃料噴射制御手段５２が、エンジン１０の運転状態に応じて適宜選択する。ここで、吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６からの燃料噴射パターンの一例について図３及び図４を参照して説明する。

【0035】

図３に示す例では、吸気路噴射弁１５の燃料噴射のタイミング（開弁時期）は、排気行程に設定されている。また筒内噴射弁１６からの燃料噴射のタイミングは、エンジン１０の運転状態が定常状態であれば、図３（ａ）に示すように吸気行程に設定されている。また、エンジン１０の運転状態が定常状態の際は噴射形態が固定される。これに対し、エンジン１０の運転状態が過渡状態である場合、例えば、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１から第２の運転領域Ｄ２に移行した場合には、筒内噴射弁１６からの燃料噴射のタイミングは、図３（ｂ）に示すように、吸気行程及び圧縮行程前期に設定されている。すなわち圧縮行程前期において、筒内噴射弁１６からの追加噴射を実行する。なお追加噴射は、必ずしも圧縮行程で行わなくてもよく、吸気行程で行うようにしてもよい。

【0036】

さらに燃料噴射制御手段５２は、吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６の開弁期間（パルス幅）を各行程前の吸入空気量等の所定条件に基づいて演算する。本実施形態に係るエンジン１０は４気筒の４ストロークエンジンであるため、各気筒でのクランク角の位相差１８０度が燃焼サイクルの各行程（排気行程、吸気行程、圧縮行程及び膨張行程）の周期に合致する。このため、各行程における燃料噴射量は、各行程直前の吸入空気量に基づいて演算している。なお本実施形態では、吸入空気量をエアフローセンサ２５によって検出しているが、例えば、吸気圧や吸気温等に基づいて演算により求めることもできる。

【0037】

本実施形態では、例えば、膨張行程後（排気行程直前）のタイミングＴ１における吸入空気量Ａ１に基づいて、吸気路噴射弁１５から噴射すべき燃料量Ｑ１と筒内噴射弁１６から噴射すべき燃料量Ｑ２とを演算する。具体的には、図３及び図４に示すように、まずタイミングＴ１における吸入空気量Ａ１から必要燃料量Ｑａ１を演算する。なお必要燃料量とは、１燃焼サイクルで必要な燃料量（吸気路噴射弁１５の噴射量と筒内噴射弁１６の噴射量との合計）である。

【0038】

この必要燃料量Ｑａ１と、上述した吸気路噴射弁１５と筒内噴射弁１６との噴射量比率とに基づいて吸気路噴射弁１５から噴射すべき燃料量Ｑ１及び筒内噴射弁１６から噴射すべき燃料量Ｑ２を演算する。具体的には、吸気路噴射弁１５と筒内噴射弁１６との噴射量比率がＡ：Ｂである場合、吸気路噴射弁１５から噴射する燃料量Ｑ１は必要燃料量Ｑａ１×Ａ／（Ａ＋Ｂ）で求められ、筒内噴射弁１６から噴射すべき燃料量Ｑ２は必要燃料量Ｑａ１×Ｂ／（Ａ＋Ｂ）で求められる。そして燃料噴射制御手段５２は、排気行程において、この燃料量Ｑ１となるように所定の開弁期間で吸気路噴射弁１５を開弁させる。またエンジン１０の運転状態が定常状態であれば、吸気行程において、この燃料量Ｑ２となるように所定の開弁期間で筒内噴射弁１６を開弁させる（図３（ａ）参照）。

【0039】

エンジン１０の運転状態が過渡状態である場合、例えば、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１から第２の運転領域Ｄ２に移行した際には、排気行程後（吸気行程直前）のタイミングＴ２における吸入空気量Ａ２に基づいて必要燃料量Ｑａ２を演算する。この必要燃料量Ｑａ２から排気行程における吸気路噴射弁１５から噴射した燃料量Ｑ１を減算することで、吸気行程において筒内噴射弁１６から噴射する燃料量Ｑ２′として求める（図４参照）。そして燃料噴射制御手段５２は、吸気行程において、この燃料量Ｑ２′となるように所定の開弁期間で筒内噴射弁１６を開弁させる（図３（ｂ）参照）。これにより、タイミングＴ１−Ｔ２間におけるエンジン１０の運転状態の変化に伴う必要燃料量の増加分を補正している。

【0040】

エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１から第２の運転領域Ｄ２に移行した際には、さらに吸気行程後（圧縮行程直前）のタイミングＴ３における吸入空気量Ａ３に基づいて必要燃料量Ｑａ３を演算し、この必要燃料量Ｑａ３から、排気行程で噴射した燃料量Ｑ１及び吸気行程で噴射した燃料量Ｑ２′を減算することで、圧縮行程前期で追加噴射する燃料量Ｑ３を求める。つまり追加燃料量Ｑ３とは、タイミングＴ２−Ｔ３間におけるエンジン１０の運転状態の変化に伴う必要燃料量の増加分である。

【0041】

そして燃料噴射制御手段５２は、圧縮行程前期において、この追加燃料量Ｑ３が噴射されるように所定の開弁期間で筒内噴射弁１６を開弁させる（図３（ｂ）参照）。つまり吸気行程における必要燃料量の増加分を、圧縮行程前期で筒内噴射弁１６から噴射させることで補っている。これにより、１燃焼サイクルでの一連の燃料噴射が終了する。

【0042】

ところで、吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６の開弁期間（パルス幅）は、上述の演算により求められた燃料量と共に、吸気路噴射弁１５及び筒内噴射弁１６に供給される燃料の圧力（燃圧）に基づいて演算される。吸気路噴射弁１５には、低圧供給ポンプ１８によって略一定の圧力で燃料が供給されるため、燃料量が一定であれば吸気路噴射弁１５の開弁期間も一定となる。

【0043】

これに対し、筒内噴射弁１６には、高圧供給ポンプ２１によって吸気路噴射弁１５の燃圧よりも高いエンジン１０の運転状態に応じた所定圧力で燃料が供給される。本実施形態では、第１の燃圧又は第２の燃圧となるように筒内噴射弁１６に燃料が供給される。このため筒内噴射弁１６の開弁期間は、噴射する燃料量が一定であっても燃圧の変化に応じて適宜変化する。そして、このような筒内噴射弁１６の燃圧は、燃圧調整手段５３によって適宜調整される。

【0044】

燃圧調整手段５３は、エンジン１０の運転状態に応じて、つまり運転状態検出手段５１の検出結果に基づいて高圧供給ポンプ２１の作動状態を制御して、筒内噴射弁１６の燃圧を調整する。具体的には、燃圧調整手段５３は、まずエンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１である場合、つまり「ＭＰＩ噴射モード」が選択されている場合には、筒内噴射弁１６の燃圧が第１の燃圧となるように高圧供給ポンプ２１の作動状態を制御する。またエンジン１０の運転状態が第２の運転領域Ｄ２である場合、つまり「ＭＰＩ＋ＤＩ噴射モード」が選択されている場合には、筒内噴射弁１６の燃圧が第２の燃圧となるように高圧供給ポンプ２１の作動状態を制御する。

【0045】

なお第１の燃圧は、本実施形態では、吸気路噴射弁１５の燃圧よりも高く設定されている。ただし第１の燃圧は、筒内噴射弁１６から燃焼室内に燃料を直接噴射可能な燃圧であれば、特に限定されず、例えば、吸気路噴射弁１５の燃圧と同等の燃圧とすることもできる。

【0046】

さらに燃圧調整手段５３は、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１から第２の運転領域Ｄ２に移行した際には、噴射モード（噴射形態）に応じて高圧供給ポンプ２１の作動状態を変更する前に、高圧供給ポンプ２１の作動状態を筒内噴射弁１６からの燃料噴射量が安定するように調整する。例えば、本実施形態では、燃圧調整手段５３は、筒内噴射弁１６からの燃料噴射量が安定するように、高圧供給ポンプ２１の作動状態を所定期間維持する。具体的には、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１から第２の運転領域Ｄ２に移行すると、燃料噴射制御手段５２が燃料噴射モードを「ＭＰＩ噴射モード」から「ＭＰＩ＋ＤＩ噴射モード」に切り替えるが、この段階では、燃圧調整手段５３は高圧供給ポンプ２１の作動状態を維持し、筒内噴射弁１６の燃圧を第１の燃圧に保持する。その後、エンジン１０の運転状態が第２の運転領域Ｄ２である状態が所定期間以上継続し噴射形態が固定されると、燃圧調整手段５３が高圧供給ポンプ２１の作動状態を変更し、筒内噴射弁１６の燃圧を第２の燃圧とする。

【0047】

このように筒内噴射弁１６の燃圧を制御することで、エンジン１０の運転状態に拘わらず、筒内噴射弁１６から噴射する燃料量を高精度に制御することができる。

【0048】

一般的に、燃料噴射弁は開弁時間（パルス幅）を所定時間以上とすることで噴射精度（リニアリティ）が安定する。このリニアリティが安定する領域で燃料噴射弁の開弁時間を制御することで、高精度に燃料噴射量を制御することができる。この所定時間は、燃圧が高いほど長くなる傾向にある。例えば、図５に示すように、燃料噴射弁の燃圧がＰ１である場合には、開弁時間がＴａ以上の領域（図中太線で示す）でリニアリティが安定する。これに対し、燃料噴射弁の燃圧がＰ２（＞Ｐ１）である場合には、単位時間当たりの噴射量は、燃圧Ｐ１である場合よりも増加するが、リニアリティが安定するのは開弁時間がＴｂ（＞Ｔａ）以上の領域となる。さらに、燃料噴射弁の燃圧がＰ３（＞Ｐ２）である場合には、単位時間当たりの噴射量は燃圧Ｐ２である場合よりも増加するが、リニアリティが安定するのは、開弁時間がＴｃ（＞Ｔｂ）以上の領域となる。

【0049】

このことから分かるように、筒内噴射弁１６の燃圧を高くするほど、短時間で多くの燃料を噴射することができる。したがって、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１から第２の運転領域Ｄ２に移行する際、移行と同時に筒内噴射弁１６の燃圧を高くすれば、必要燃料量の増加に対応して筒内噴射弁１６からの燃料噴射量を増加させ易くなる。一方で、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１から第２の運転領域Ｄ２に移行した際に、移行と同時に筒内噴射弁１６の燃圧を高くすると、微少な燃料噴射量を高精度に制御することができない虞がある。例えば、上述した筒内噴射弁１６から追加噴射は、燃料噴射量が比較的少ないため、燃料噴射量を高精度に制御できない虞がある。

【0050】

しかしながら、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１から第２の運転領域Ｄ２に移行した際に、例えば、高圧供給ポンプ２１の作動状態を所定期間維持し、筒内噴射弁１６の燃圧を比較的低く保持することで開弁期間が通常よりも長くなるため、リニアリティが安定する領域で筒内噴射弁１６の開弁期間（パルス幅）を制御することができるようになる。したがって、筒内噴射弁１６から比較的少量の燃料を噴射する場合でも燃料噴射量を高精度に制御することができる。

【0051】

なお、高圧供給ポンプの作動状態を維持する上記所定期間は、必要に応じて適宜決定されればよいが、エンジン１０の運転状態が定常状態となるまでの期間、すなわち筒内噴射弁１６からの追加噴射が実行されている期間よりも長いことが好ましい。これにより、筒内噴射弁１６の燃料噴射量をより確実に高精度に制御することができる。

【0052】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

【0053】

例えば、上述の実施形態では、高圧供給ポンプが第１の燃圧と第２の燃圧との２段階で調整可能に構成された例を説明したが、高圧供給ポンプは３段階以上で燃圧を調整可能に構成されていてもよい。この場合も、エンジンの運転状態が第１の運転領域から第２の運転領域に移行した際に、高圧供給ポンプの作動状態を所定期間維持することで、上述のように筒内噴射弁の燃料噴射量を高精度に制御することができる。

【0054】

また高圧供給ポンプは３段階以上で燃圧を調整可能に構成されている場合には、エンジンの運転状態が第１の運転領域から第２の運転領域に移行した際、燃圧調整手段によって複数段階の燃圧から選択される筒内噴射弁からの燃料噴射量が安定する燃圧となるように高圧供給ポンプの作動状態を調整することが好ましい。さらには、筒内噴射弁の燃圧が最低段階の燃圧となるように高圧供給ポンプの作動状態を所定期間維持させることが好ましい。これにより、開弁期間をより長くすることができ、上述のように筒内噴射弁の燃料噴射量を高精度に制御することができる。

【0055】

また上述の実施形態では、圧縮行程前期に筒内噴射弁から追加噴射を実行するようにしたが、追加噴射のタイミングは、圧縮行程前期に限定されるものではない。例えば、吸気行程で追加噴射を実行するようにしてもよい。

【0056】

また上述の実施形態では、４気筒のエンジンを例示して本発明を説明したが、本発明の燃料噴射制御装置は、例えば、３気筒や６気筒のエンジンにも採用することができるものである。気筒数に応じて燃料噴射量の演算のタイミングを適宜設定する必要があるが、何れの気筒数とした場合でも、上述のようにエンジンの運転状態に拘わらず燃料噴射量を高精度に制御するがことができる。

【符号の説明】

【0057】

１０ エンジン（内燃機関）
１１ エンジン本体
１２ 気筒（燃焼室）
１３ 吸気マニホールド
１４ 排気マニホールド
１５ 吸気路噴射弁
１６ 筒内噴射弁
１７ 低圧デリバリーパイプ
１８ 低圧供給ポンプ
１９ 燃料タンク
２０ 高圧デリバリーパイプ
２１ 高圧供給ポンプ
２２ 吸気管（吸気通路）
２３ スロットルバルブ
２４ スロットルバルブセンサ（ＴＰＳ）
２５ エアフローセンサ
２６ 排気管（排気通路）
２７ 三元触媒
２８ Ｏ_２センサ
２９ リニア空燃比センサ（ＬＡＦＳ）
４０ ＥＣＵ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】