特許 7707861 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】

(24)【登録日】2025-07-07

(45)【発行日】2025-07-15

(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 41/34 20060101AFI20250708BHJP

   F02P 13/00 20060101ALI20250708BHJP

【ＦＩ】

F02D41/34

F02P13/00 303A

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021176450

(22)【出願日】2021-10-28

(65)【公開番号】P2023065991

(43)【公開日】2023-05-15

【審査請求日】2024-02-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004370

【氏名又は名称】弁理士法人片山特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】溝口 紘晶

【審査官】小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００３９７８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－０３２３２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ １３／００－２９／０６、４１／００－４５／００

Ｆ０２Ｐ １／００－ ３／１２、 ７／００－１７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒内噴射弁とポート噴射弁と点火プラグとを備えた内燃機関における燃料噴射を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
当該燃料噴射制御装置は、前記内燃機関の負荷と前記内燃機関の回転数とに基づいて、前記筒内噴射弁と前記ポート噴射弁のうち前記筒内噴射弁の使用を決定した後、前記内燃機関の負荷が予め定められた所定値以上であるときに、前記筒内噴射弁の燃料噴射開始時期を、前記内燃機関における圧縮完了時点の上死点をクランク角度の基準としたときに当該基準となる上死点よりも進角側となる領域において、前記筒内噴射弁によって噴射された燃料の前記点火プラグへの付着が認められるクランク角度のうち最も遅角側となるクランク角度よりも遅角側に設定するとともに、前記内燃機関の要求燃料噴射量を算出し、当該要求燃料噴射量に基づいて設定された暫定噴射終了時期が、前記筒内噴射弁によって噴射された燃料の前記点火プラグへの付着が回避されるように設定された限界噴射終了時期よりも遅角側であると判断したときに、前記暫定噴射終了時期が前記限界噴射終了時期を超過した期間である超過噴射期間に噴射されることが想定される超過筒内噴射量を前記ポート噴射弁で噴射させ、前記要求燃料噴射量から前記超過筒内噴射量を減じた最終筒内噴射量を前記筒内噴射弁で噴射させる、
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、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、筒内噴射を行う内燃機関において、燃料の噴射開始時期を制御する提案がされている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－９０２３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、内燃機関が備える点火プラグは、その先端側を燃料と吸気との混合気が燃料することで高温となる燃焼室内に露出させた状態で設置されている。筒内噴射を行う内燃機関では、燃料噴射のタイミングによっては筒内へ向かって噴射された燃料が霧化する前に点火プラグへ付着する可能性がある。点火プラグに付着した燃料は、その気化潜熱によって、点火プラグを冷却する。このため、点火プラグに燃料が付着すると、点火プラグは、気化潜熱による冷却と混合気の燃焼による加熱とを繰り返し受けることになる。点火プラグは、冷却と加熱とを繰り返し受けることで、異常、例えばその表面が孔状に侵食される孔食が生じることがある。このような異常を抑制するためには、点火プラグに腐食に強い材料を採用することが考えられる。しかしながら、このような材料の採用は、点火プラグのコスト上昇となり、望ましくない。

【0005】

特許文献１は、燃料の噴射開始時期を制御するものではあるが、点火プラグへの燃料の付着や、この燃料の付着に起因して点火プラグに生じる可能性がある異常を回避することを考慮したものとはなっていない。

【0006】

そこで、本明細書開示の発明は、筒内噴射を行う内燃機関において点火プラグに生じる異常の発生を抑制することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書開示の内燃機関の燃料噴射制御装置は、筒内噴射弁と点火プラグとを備えた内燃機関における燃料噴射を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記内燃機関の負荷が予め定められた所定値以上であるときに、前記筒内噴射弁の燃料噴射開始時期を、所定のクランク角度よりも遅角側に設定する。

【発明の効果】

【0008】

本明細書開示の発明は、筒内噴射を行う内燃機関において点火プラグに生じる異常の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１（Ａ）は実施形態の燃料噴射制御装置（ＥＣＵ）を装備した内燃機関の概略構成を示す説明図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す内燃機関の燃焼室周辺を拡大して示す説明図である。

【図2】図２（Ａ）はＴＤＣを基準としてピストンの位置（クランク角度）を示す説明図であり、図２（Ｂ－１）は吸気行程の期間と圧縮行程の期間を模式的に示す説明図であり、図２（Ｂ－２）は膨張行程の期間と排気工程の期間を示す模式的に示す説明図である。

【図3】図３は実施形態における燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。

【図4】図４は実施形態における燃料噴射制御で用いられる噴射パターン決定マップの一例である。

【図5】図５は実施形態における燃料噴射制御で用いられる筒内噴射弁の噴射開始時期決定マップの一例である。

【図6】図６は実施形態における燃料噴射制御で用いられる筒内噴射弁の噴射期間決定マップの一例である。

【図7】図７は実施形態における燃料噴射制御で用いられる筒内噴射弁の限界噴射終了時期決定マップの一例である。

【図8】図８（Ａ）は筒内噴射弁から噴射された燃料が点火プラグに付着する様子を示す説明図であり、図８（Ｂ）は筒内噴射弁から噴射された燃料の点火プラグへの付着が回避される様子を示す説明図である。

【図9】図９（Ａ）は燃料が点火プラグに付着する可能性がある噴射期間を示す説明図であり、図９（Ｂ）は噴射開始時期を遅角させて、燃料の点火プラグへの付着を回避することができる噴射期間を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。

【0011】

（実施形態）

【0012】

以下、図面を参照して本実施形態の燃料噴射制御装置として機能するＥＣＵ（Electronic Control Unit）を装備した内燃機関１０および内燃機関１０における燃料噴射制御について説明する。

【0013】

［内燃機関］
内燃機関１０は、燃料と空気との混合気に点火する４サイクルエンジンである。内燃機関１０は、シリンダブロック２０およびシリンダヘッド２１を有する。図１（Ａ）に示すように、内燃機関１０では、シリンダブロック２０の上にシリンダヘッド２１が取り付けられ、シリンダブロック２０の下に不図示のクランクケースが取り付けられる。ピストン２２はシリンダブロック２０に設けられたシリンダ２０ａ内に収納されている。ピストン２２はコンロッドを介してクランクシャフトに連結されている。ピストン２２は図１（Ａ）の上下方向に摺動可能である。シリンダブロック２０、シリンダヘッド２１およびピストン２２によって、燃焼室２４が区画される。シリンダヘッド２１の内壁が燃焼室２４の天井部２４ａを形成している。

【0014】

シリンダヘッド２１には、吸気ポート２６、および排気ポート２８が接続されている。吸気ポート２６の上流側には吸気通路１２が接続されている。排気ポート２８の下流側には排気通路１４が接続されている。

【0015】

吸気通路１２には上流側から順に、エアクリーナ１５、エアフローメータ１６、スロットルバルブ１８およびポート噴射弁３２ａが設けられている。エアクリーナ１５は、吸気通路１２内の空気から塵芥などを取り除き、空気を浄化する。エアフローメータ１６は吸気通路１２内の空気の流量を検出する。スロットルバルブ１８は空気の流量を調整する。スロットルバルブ１８の開度が大きくなるほど、空気の流量は増加する。スロットルバルブ１８の開度が小さくなるほど、空気の流量は減少する。排気通路１４には触媒２９が設けられている。

【0016】

シリンダヘッド２１に、吸気バルブ１７、排気バルブ１９、点火プラグ３０、および筒内噴射弁３２ｂが設けられている。吸気バルブ１７および排気バルブ１９は、不図示の動弁機構によって開閉する。吸気バルブ１７が開弁することで吸気ポート２６と燃焼室２４とが連通する。排気バルブ１９が開弁することで排気ポート２８と燃焼室２４とが連通する。点火プラグ３０は、先端部に備えた電極間に火花を飛ばし、燃焼室２４内の混合気に対して点火する。筒内噴射弁３２ｂは、燃焼室２４内に向かって燃料噴射を行う。

【0017】

点火プラグ３０および筒内噴射弁３２ｂは、燃焼室２４の天井部２４ａの中央部に設けられている。中央部とは、吸気ポート２６と排気ポート２８とに挟まれた位置である。内燃機関１０の気筒の延伸方向（図１（Ａ）の上下方向）に対して、点火プラグ３０および筒内噴射弁３２ｂは傾斜している。点火プラグ３０は排気バルブ１９側に傾斜している。筒内噴射弁３２ｂは吸気バルブ１７側に傾斜している。点火プラグ３０の先端部および筒内噴射弁３２ｂの先端部は、燃焼室２４の内部に露出している。このように、本実施形態の内燃機関１０は、センター噴射構造を採用している。センター噴射構造を採用することで、筒内噴射弁３２ｂによって点火プラグ３０の近傍に噴霧を行い、火炎を噴霧の方向に指向させることができる。この結果、燃焼室２４内における安定した燃焼が実現され、効果的にエミッションの低減を図ることができる。

【0018】

点火プラグ３０は、排気バルブ１９と筒内噴射弁３２ｂとの間に位置する。筒内噴射弁３２ｂは、点火プラグ３０と吸気バルブ１７との間に位置する。すなわち、図１（Ａ）に示すように、内燃機関１０の一方の内壁から反対側の内壁に向けて、排気バルブ１９、点火プラグ３０、筒内噴射弁３２ｂ、および吸気バルブ１７が、この順に並ぶ。

【0019】

ＥＣＵ１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）、バックアップＲＡＭ及びその他の記憶装置を備える。ＥＣＵ１１は、内燃機関１０における燃料噴射制御を行う。つまり、ＥＣＵ１１は、燃料噴射制御装置として機能する。ＥＣＵ１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭやその他の記憶装置に記憶されたプログラムやマップに基づいて演算処理や各種制御を実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵによる演算結果や各種センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは内燃機関１０の停止時などにおいて保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。ＥＣＵ１１はエアフローメータ１６が検出する空気の流量を取得する。ＥＣＵ１１は、ポート噴射弁３２ａおよび筒内噴射弁３２ｂからの燃料の噴射量および噴射のタイミングを制御する。ＥＣＵ１１はスロットルバルブ１８の開度を制御する。また、ＥＣＵ１１には、回転数センサ３３と電気的に接続されており、内燃機関１０のエンジン回転数を取得する。

【0020】

ポート噴射弁３２ａは吸気ポート２６に向かって燃料噴射を行う（ポート噴射）。筒内噴射弁３２ｂは燃焼室２４に燃料を噴射する（筒内噴射）。ＥＣＵ１１は、内燃機関１０の運転状況に応じて噴射パターンの選択を行う。つまり、ＥＣＵ１１は、筒内噴射のみを行う噴射形態、ポート噴射のみを行う噴射形態、さらには、筒内噴射とポート噴射の双方を行う噴射形態のいずれかを選択する。噴射パターンの選択については、後に詳細に説明する。

【0021】

吸気バルブ１７が開弁することで、図１（Ｂ）に示すように吸気ポート２６から燃焼室２４に空気が導入される。ポート噴射が行われる場合は、燃料と混合された状態の空気が燃焼室２４内に導入される。筒内噴射が行わる場合には、燃焼室２４内で、燃料と空気との混合気が生成される。点火プラグ３０が混合気に点火することで、混合気が燃焼する。混合気の燃焼によってピストン２２が上下に往復運動する。ピストン２２からクランクシャフトに動力が伝達され、クランクシャフトが回転する。排気バルブ１９が開弁すると、燃焼後の排気は排気ポート２８に排出される。触媒２９は排気を浄化する。

【0022】

［燃料噴射制御］
つぎに、内燃機関１０における燃料噴射制御について図２（Ａ）～図９（Ｃ）を参照して説明する。

【0023】

≪燃料噴射制御の概略≫
まず、内燃機関１０における燃料噴射制御の概略について説明する。本実施形態の内燃機関１０では、筒内噴射弁３２ｂから噴射され、霧化する前の燃料が点火プラグ３０に付着しないように、燃料噴射のタイミングが制御される。点火プラグ３０に筒内噴射弁３２ｂから噴射された燃料が付着すると、点火プラグ３０に異常が生じる可能性がある。点火プラグ３０に生じる可能性がある異常としては、例えば、点火プラグ３０の先端部に位置している電極部の表面に生じる孔食がある。孔食は、燃焼室２４内に露出している点火プラグ３０の電極部が、付着した燃料の気化潜熱による冷却と混合気の燃料による加熱とを繰り返し受けることで表面保護層の欠損を起こし、そこから酸化が進展し、腐食することで生じる。ここで、点火プラグ３０への燃料の付着は、ピストン２２（図１（Ａ）、図１（Ｂ）参照）がＴＤＣ（Top Dead Centre）に近い程生じやすい。これは、ピストン２２がＴＤＣに近いと、筒内噴射弁３２ｂ（図１（Ａ）、図１（Ｂ）参照）から噴射された燃料がシリンダ２０ａ（図１（Ａ）、図１（Ｂ）参照）の径方向に広がり易いためである。本実施形態の内燃機関１０は、燃焼室２４の天井部２４ａに点火プラグ３０と筒内噴射弁３２ｂとが並列設置されたセンター噴射構造を採用しているため、点火プラグ３０への燃料の付着が生じ易い。しかしながら、ピストン２２がＴＤＣから遠ざかり、筒内噴射弁３２ｂとピストン２２との距離が広がると、噴射された燃料は、シリンダ２０ａの下方に向かって拡散されるため、点火プラグ３０への付着は回避される。

【0024】

そこで、本実施形態の内燃機関１０では、筒内噴射される場合に筒内噴射弁３２ｂから噴射された燃料が点火プラグ３０に付着しないように、筒内噴射弁３２ｂによる燃料噴射開始時期が制御される。点火プラグ３０の表面に生じる孔食は、燃焼室２４内が高温となる場合に生じやすい。このため、本実施形態では、内燃機関１０の負荷が予め定めた閾値以上となる場合に、燃料噴射開始時期を遅角させる。

【0025】

≪燃料噴射制御の詳細≫
以下、燃料噴射制御の詳細について説明する。燃料噴射制御には、燃料噴射開始時期と燃料噴射終了時期の制御が含まれる。燃料噴射開始時期や燃料噴射終了時期は、ピストン２２の位置によって表現される。そこで、燃料噴射制御の詳細な説明に先立って、ピストンの位置の表記につき、図２（Ａ）～図２（Ｂ－２）を参照しつつ説明する。

【0026】

内燃機関１０は、４サイクルエンジンであり、図２（Ａ）に示すように、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気工程の４つの行程を、繰り返し行う。４サイクルエンジンでは、これらの４つの行程を行う間にクランクシャフトが２回転、つまり、７２０°回転する。そして、ピストン２２はシリンダ２０ａ内を二往復する。このような４サイクルエンジンでは、圧縮行程が完了し、膨張行程に移行する際に位置するＴＤＣ（上死点）を基準として、このＴＤＣよりも進角側をＢＴＤＣ（Before Top Dead Centre）と表記し、ＴＤＣよりも遅角側をＡＴＤＣ（After Top Dead Centre）と表記する。圧縮行程が完了した際のＴＤＣよりも進角側の位置を表す場合、例えば、進角側に１８０°の位置は、ＢＴＤＣ１８０と表記し、進角側に３６０°の位置は、ＢＴＤＣ３６０と表記する。同様に、遅角側に１８０°の位置はＡＴＤＣ１８０と表記し、遅角側に３６０°の位置はＡＴＤＣ３６０と表記する。

【0027】

この表記に従うと、吸気行程は、ＢＴＤＣ３６０からＢＴＤＣ１８０までとなり、圧縮行程はＢＴＤＣ１８０からＴＤＣ（＝ＴＤＣ０）までとなる。同様に、膨張行程は、ＴＤＣ（＝ＴＤＣ０）からＡＴＤＣ１８０までとなり、排気行程はＡＴＤＣ１８０からＡＴＤＣ３６０までとなる。

【0028】

なお、内燃機関１０において実際に吸気したり排気したりする行程の期間は、吸気バルブ１７や排気バルブ１９の開弁期間に依存するが、ここでは、便宜上、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気工程の４つの行程の各期間は、それぞれ、１８０°ずつの期間としている。

【0029】

図３を参照すると、ＥＣＵ１１は、ステップＳ１において、エンジン回転数とエンジン負荷を取得する。エンジン回転数は、回転数センサ３３によって検出された検出値がＥＣＵ１１に送信されることで取得される。エンジン負荷は、エアフローメータ１６によって検出された吸入空気量に基づいて取得される。

【0030】

ＥＣＵ１１は、ステップＳ２において、噴射パターンを決定する。噴射パターンは、ステップＳ１において取得したエンジン回転数とエンジン負荷とを図４に示す噴射パターン決定マップに当て嵌めることによって決定される。噴射パターンにはポート噴射弁３２ａのみを用いるポート噴射パターンと、筒内噴射弁３２ｂのみを用いる筒内噴射パターンの２パターンが含まれる。

【0031】

ＥＣＵ１１は、ステップＳ３において、筒内噴射弁３２ｂを使用するか否かを判定する。ＥＣＵ１１は、ステップＳ２で決定した噴射パターンがポート噴射パターンである場合には否定判定（Ｎｏ判定）を行い、ステップＳ４へ進む。一方、ＥＣＵ１１は、ステップＳ２で決定した噴射パターンが筒内噴射パターンである場合には肯定判定（Ｙｅｓ判定）を行い、ステップＳ５へ進む。

【0032】

ＥＣＵ１１は、ステップＳ４において、ポート噴射弁３２ａを用いた燃料噴射を行う。ステップＳ４におけるポート噴射は、内燃機関１０の一回の吸気行程に対する燃料噴射量の全量をポート噴射弁３２ａによって行うことから、燃料が点火プラグ３０に付着することがない。このため、本実施形態のステップＳ４におけるポート噴射では、点火プラグ３０への燃料の付着を回避するための燃料噴射開始時期の制御は行われない。

【0033】

ＥＣＵ１１は、ステップＳ５において、筒内噴射弁３２ｂによる燃料の噴射に関し、その噴射開始時期を決定する。噴射開始時期は、ステップＳ１において取得したエンジン回転数とエンジン負荷とを図５に示す噴射開始時期決定マップに当て嵌めることによって決定される。図５に示す噴射開始時期決定マップを参照すると、エンジン負荷に対して負荷閾値Ｌｔｈが設定されている。ここで、図８（Ａ）を参照する。図８（Ａ）は、ピストン２２がＴＤＣに近い位置にあり、筒内噴射弁３２ｂから噴射された燃料Ｆｕの一部が点火プラグ３０に付着する様子を示している。内燃機関１０の負荷が高く、燃焼室２４内における燃焼温度が高くなる状態において、点火プラグ３０に燃料が付着すると、点火プラグ３０に異常が生じる可能性がある。負荷閾値Ｌｔｈは、点火プラグ３０に燃料が付着したときに、点火プラグ３０に異常が生じるか否かを検証するシミュレーションの結果に基づき、点火プラグ３０における異常の発生を回避することができると想定される値に設定されている。

【0034】

図５に示す噴射開始時期決定マップによれば、エンジン負荷が負荷閾値Ｌｔｈよりも低い領域では、エンジン回転数に応じた噴射開始時期がＢＴＤＣ２８０～ＢＴＤＣ３３０の範囲で設定されている。具体的に、エンジン負荷が負荷閾値Ｌｔｈよりも低い領域では、エンジン回転数が高くなるほど、噴射開始時期は、進角側に設定されている。これに対し、エンジン負荷が負荷閾値Ｌｔｈ以上の領域では、エンジン回転数に関わらず、噴射開始時期は、一律にＢＴＤＣ３００に設定されている。ここで、再び図８（Ａ）を参照すると、ピストン２２の位置は、概ねＢＴＤＣ３３０の位置とされている。このようなピストン位置で筒内噴射弁３２ｂから燃料噴射が開始されると、点火プラグ３０に燃料が付着する可能性がある。これに対し、図８（Ｂ）は、ピストン２２の位置が概ねＢＴＤＣ３００とされた状態が示されている。このように、ピストン２２の位置がＢＴＤＣ３００程度であると、燃料の点火プラグ３０への付着が回避される。つまり、ピストン２２の位置が遅角側に移動したタイミングで燃料噴射を開始することで、燃料の点火プラグ３０への付着が回避される。

【0035】

ＥＣＵ１１は、ステップＳ６において、要求燃料噴射量［ｍｇ／ｓｔ］を算出する。要求燃料噴射量［ｍｇ／ｓｔ］は、ステップＳ１で取得したエンジン負荷と当量比（又は目標Ａ／Ｆ：目標空燃比）とを用いて算出される。当量比は予め設定されている値であり、例えば、１．１の数値（目標Ａ／Ｆでは１３．２）が与えられている。なお、ステップＳ５とステップＳ６の順番は問わず、これらの順番を入れ替えてもよいし、同時に実行するようにしてもよい。なお、当量比や目標Ａ／Ｆの値は、一例であって、これに限定されるものではない。

【0036】

ＥＣＵ１１は、ステップＳ７において、暫定噴射終了時期を算出する。ここで、暫定噴射終了時期としているのは、算出された噴射終了時期がＴＤＣに近い場合に、噴射終了時期に近いタイミングで噴射された燃料が点火プラグ３０に付着することを回避すべく、噴射終了時期が変更されることがある為である。噴射終了時期の変更の説明は、ステップＳ８の説明と併せて行う。暫定噴射終了時期は、まず、ステップＳ６で算出した要求燃料噴射量とステップＳ１で取得したエンジン回転数を図６に示す噴射期間決定マップに当て嵌めて、要求燃料噴射量を噴射するために必要となる噴射期間を決定する。ここで、噴射期間は、噴射時間ではなく、クランク角度によって表現される。このため、エンジン回転数が高回転となると、噴射時間が同一であっても噴射期間としては長くなる。暫定噴射終了時期は、このようにして算出された噴射期間と、ステップＳ５で決定した噴射開始時期とに基づいて算出される。つまり、噴射開始時期に噴射期間を加えた期間の終期が暫定噴射終了時期とされる。

【0037】

ＥＣＵ１１は、ステップＳ８において、限界噴射終了時期を算出する。ここで限界噴射終了時期は、噴射終了時期がＴＤＣに近づくことで、筒内噴射弁３２ｂから噴射された燃料が点火プラグ３０に付着することを回避することができるように設定されている。つまり、限界噴射終了時期は、この時期よりも遅角側まで燃料噴射が継続されていると、点火プラグ３０に燃料が付着する可能性がある時期に設定されている。図９（Ａ）や図９（Ｂ）を参照すると、限界噴射終了時期はＢＴＤＣ９０に設定されている。限界噴射終了時期は、ステップＳ１において取得したエンジン回転数とエンジン負荷とを図７に示す限界噴射終了時期決定マップに当て嵌めることによって決定される。図７に示す限界噴射終了時期決定マップを参照すると、回転数閾値ＮＥｔｈが設定されている。そして、エンジン回転数が回転数閾値ＮＥｔｈよりも低い場合には、限界噴射終了時期はＢＴＤＣ６０に設定され、エンジン回転数が回転数閾値ＮＥｔｈ以上である場合には、限界噴射終了時期はＢＴＤＣ９０に設定されている。エンジン回転数が高回転である場合に、限界噴射終了時期を進角側に設定するのは、エンジン回転数が高回転であると、ピストン２２の上昇速度が速く、点火プラグ３０に燃料が付着する状態になり易い為である。なお、限界噴射終了時期としてのＢＴＤＣ６０やＢＴＤＣ９０は、一例であって、これに限定されるものではない。

【0038】

ＥＣＵ１１は、ステップＳ９において、暫定噴射終了時期が限界噴射終了時期よりも進角側であるか否かを判定する。ＥＣＵ１１は、ステップＳ９において肯定判定した場合、ステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０では、暫定噴射終了時期を最終的な噴射終了時期として筒内噴射弁３２ｂから燃料の噴射を行う。一方、ＥＣＵ１１は、ステップＳ９において否定判定した場合、ステップＳ１１へ進む。

【0039】

ＥＣＵ１１は、ステップＳ１１において、超過噴射期間を算出する。超過噴射期間とは、暫定噴射終了時期が限界噴射終了時期を超えている期間である。ここで、超過噴射期間はクランク角度［ＣＡ］で表現されている。

【0040】

ＥＣＵ１１は、ステップＳ１２において、超過筒内噴射量［ｍｇ／ｓｔ］を算出する。超過筒内噴射量［ｍｇ／ｓｔ］を算出するために、ＥＣＵ１１は、まず、ステップＳ１１で算出したクランク角度で表現されている超過噴射期間［ＣＡ］を、エンジン回転数［ｒｐｍ］を用いて超過噴射時間［ｍｓ］に換算する。そして、ＥＣＵ１１は、筒内噴射弁３２ｂの燃圧［ＭＰａ］を含む噴射特性に基づいて超過筒内噴射量［ｍｇ／ｓｔ］を算出する。ここで、図９（Ｂ）を参照すると、超過筒内噴射量［ｍｇ／ｓｔ］は、限界噴射終了時期よりも遅角側で噴射される燃料量である。超過筒内噴射量［ｍｇ／ｓｔ］はポート噴射弁３２ａによって噴射される。

【0041】

ＥＣＵ１１は、ステップＳ１３において、最終筒内噴射量［ｍｇ／ｓｔ］を算出する。最終筒内噴射量［ｍｇ／ｓｔ］は、ステップＳ６で算出した要求燃料噴射量［ｍｇ／ｓｔ］からステップＳ１２で算出した超過筒内噴射量［ｍｇ／ｓｔ］を減算することで算出される。

【0042】

ＥＣＵ１１は、ステップＳ１４において、ポート噴射弁３２ａに対し、超過筒内噴射量分の噴射を指示し、筒内噴射弁３２ｂに対し、最終筒内噴射量分の噴射を指示する。

【0043】

以上で、内燃機関１０の一回の吸気行程に対する燃料噴射量の全量の噴射が実行される。筒内噴射弁３２ｂによって噴射された燃料は、点火プラグ３０に付着することが回避される期間内に噴射される。

【0044】

［効果］
本実施形態では、内燃機関１０の負荷が予め定められた負荷閾値Ｌｔｈ以上であるときに、筒内噴射弁３２ｂの燃料噴射開始時期が所定のクランク角度よりも遅角側に設定される。これにより、ピストン２２の位置が下がった位置で筒内噴射弁３２ｂによる燃料噴射が開始されるため、点火プラグ３０に燃料が付着することが回避され、点火プラグ３０に生じる異常の発生が抑制される。

【0045】

上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

【符号の説明】

【0046】

１０ 内燃機関 １１ ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）
１２ 吸気通路 １４ 排気通路
１５ エアクリーナ １６ エアフローメータ
１７ 吸気バルブ １８ スロットルバルブ
１９ 排気バルブ ２０ シリンダブロック
２０ａ シリンダ ２１ シリンダヘッド
２２ ピストン ２４ 燃焼室
２４ａ 天井部 ２６ 吸気ポート
２８ 排気ポート ２９ 触媒
３０ 点火プラグ ３２ａ ポート噴射弁
３２ｂ 筒内噴射弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】