JP4089640B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄圧した燃料を筒内噴射用燃料噴射弁に供給する高圧側配管内の燃料圧力を制御（管理）する内燃機関の制御装置に関する。

従来より、筒内噴射用燃料噴射弁と吸気ポート噴射用燃料噴射弁とを各気筒毎に備える内燃機関が知られている。周知のように、こうした内燃機関では、上記各気筒内の燃焼室への燃料噴射に際し、負荷およびエンジン回転速度からその都度特定される機関運転状態に基づいて上記２つの噴射弁が使い分けられる。

ところで、こうした内燃機関では、筒内噴射用燃料噴射弁から燃料噴射（筒内噴射）を行う場合には、高圧となる筒内への燃料噴射を可能とすべく、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力、すなわち筒内噴射用燃料噴射弁に燃料を供給する高圧側分配管内の燃料圧力を高い値（以下、要求燃料圧力という）にする必要がある。一方、吸気ポート噴射用燃料噴射弁から燃料噴射を行う場合には、その燃料噴射が比較的圧力の低い吸気ポートへのものであることから、吸気ポート噴射用燃料噴射弁に供給される燃料の圧力をそれほど高い値にする必要はない。

したがって、このような内燃機関に適用される内燃機関の制御装置では、上記筒内噴射を行う機関運転時には、上記高圧側分配管内の燃料圧力が上記要求燃料圧力まで高められるように同分配管に燃料を加圧圧送するための高圧燃料ポンプを作動させ、これによって上記燃料圧力要求に対応するようにしている。一方、吸気ポート噴射用燃料噴射弁から燃料噴射（ポート噴射）を行う機関運転時には、高圧燃料ポンプの無駄な駆動に伴う内燃機関の燃費の悪化を抑制すべく、同ポンプを停止させるようにしている。

ただし、ポート噴射を行う機関運転時に高圧燃料ポンプを停止させると、上記高圧側分配管内の燃料圧力が低くなってしまう。このため、上記ポート噴射を行う機関運転から、上記筒内噴射を行う機関運転に移行する際、瞬時の燃料圧力要求に対応することができなくなることがある。これは、上記機関運転の移行が生じるとき、停止状態にある高圧燃料ポンプを駆動開始しても、高圧側分配管内の燃料圧力を即座に要求燃料圧力まで昇圧することができないためである。そしてこの場合、上記高圧側分配管内の燃料圧力が不足した状態での筒内噴射により同燃料圧力に大きな脈動が生じ、この脈動により燃料噴射量が不安定になり、ひいては同機関の燃焼特性が悪化することとなる。

そこで、特許文献１に見られる内燃機関の制御装置のように、上記ポート噴射を行う機関運転時であっても、高圧側分配管内の燃料圧力が設定圧力以下になるごとに上記高圧燃料ポンプを作動させ、同分配管内の燃料圧力を常にあるレベル以上にしておくことが考えられる。
特開平７−１０３０４８号公報

こうした制御装置によれば、上記ポート噴射を行う機関運転から上記筒内噴射を行う機関運転に移行する際を含めて、高圧側分配管内の燃料圧力を要求燃料圧力まで昇圧することができ、該筒内噴射は安定して行われるようになる。しかし、この制御装置では、上記ポート噴射を行う機関運転時において、高圧側分配管内の燃料圧力が上記設定圧力以下になるごとに高圧燃料ポンプを作動させることになる。このことは、ポート噴射を行う運転状態から筒内噴射を行う運転状態への移行の有無に関係なく、高圧側分配管内の燃料圧力が常に要求燃料圧力となるように高圧燃料ポンプを作動させることを意味する。したがって、上記運転状態の移行がないときにも、高圧燃料ポンプが作動される場合があり、その作動の分だけ内燃機関の燃費が悪化することは避けられない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、筒内噴射用燃料噴射弁と吸気通路噴射用燃料噴射弁とを備える内燃機関の燃料圧力要求に対応するにあたって、内燃機関の燃費の悪化を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段およ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、筒内噴射用燃料噴射弁と吸気通路噴射用燃料噴射弁とが設けられ、低圧燃料ポンプと、該低圧燃料ポンプにより燃料タンクから汲み出された低圧燃料の供給を受けるとともにこの低圧燃料を前記吸気通路噴射用燃料噴射弁に供給する低圧側配管と、前記低圧燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、該高圧燃料ポンプにより加圧圧送された高圧燃料の供給を受けるとともにこの高圧燃料を前記筒内噴射用燃料噴射弁に供給する高圧側配管とを備える内燃機関にあって、前記高圧側配管内の燃料圧力を制御する内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の運転点が前記吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射を行う運転領域から前記筒内噴射用燃料噴射弁より燃料噴射を行う特定運転領域へ移行することを前記内燃機関の運転状態に基づいて予測する予測手段と、前記吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射を行う機関運転時、前記予測手段により前記運転点の前記特定運転領域への移行が予測されるときには前記高圧燃料ポンプを第１のポンプ出力にて作動させる一方、前記予測手段により前記運転点の前記特定運転領域への移行が予測されないときには前記高圧燃料ポンプを前記第１のポンプ出力よりも低いポンプ出力にて作動させる、あるいは前記高圧燃料ポンプの作動を停止するポンプ作動手段とを備えることをその要旨とする。

上記構成によれば、吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射（吸気通路噴射用燃料噴射弁）を行う機関運転時、上記高圧燃料ポンプは、上記予測手段により運転点の特定運転領域への移行が予測されるときには第１のポンプ出力にて作動し、同移行が予測されないときには第１のポンプ出力よりも低いポンプ出力にて作動する、もしくは作動しない。したがって、吸気通路噴射を行う機関運転から筒内噴射を行う機関運転に移行する際には、上記運転点の特定運転領域への以降が予測された時点から、高圧燃料ポンプが第１のポンプ出力にて作動されて上記高圧側配管内の燃料圧力の積極的な昇圧が開始されていることになる。このため、上記移行直後の筒内噴射については、高圧側配管内の燃料の圧力を高めた状態のもとで、安定した燃料噴射を行うことができる。また、吸気通路噴射を行う機関運転時、上記運転点の特定運転領域への移行が予測されないときには、高圧燃料ポンプの作動が第１のポンプ出力よりも低いポンプ出力にて作動されて、あるいは高圧燃料ポンプの作動が停止されて同ポンプの無駄な駆動が抑制されるため、こうしたポンプの駆動に伴う内燃機関の燃費悪化を抑制することができる。

なお、吸気通路噴射用燃料噴射弁としては例えば、吸気ポートに燃料噴射する吸気ポート噴射用燃料噴射弁や、各気筒毎の吸気ポートに分岐する前の吸気通路に設けられた噴射弁（例えばサージタンクに設けられた噴射弁（コールドスタートインジェクタ））などを採用することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記予測手段により前記運転点の前記特定運転領域への移行が予測されたとき、前記高圧燃料ポンプの作動を通じて前記高圧側配管内の燃料圧力が予め設定された目標燃料圧力に昇圧するまでに前記運転点が前記特定運転領域に移行するか否かを判断する判断手段と、この判断手段により前記燃料圧力が前記目標燃料圧力に昇圧するまでに前記運転点が前記特定運転領域に移行する旨が判断されたとき、前記運転点の変化を抑制する抑制手段とをさらに備えることをその要旨とする。

上記ポンプ作動手段として、上記予測手段による予測を待って上記高圧燃料ポンプを第１のポンプ出力にて作動させるのでは、上記高圧側配管内の燃料圧力の上記目標燃料圧力までの昇圧が、上記運転点の特定運転領域への移行に対して追従できないことがある。すなわち、上記高圧側配管内の燃料圧力が上記目標燃料圧力まで昇圧する前に、上記運転点が特定運転領域へ移行してしまうことがある。

この点、運転点の変化を抑制する抑制手段を備える上記構成によれば、上記吸気通路噴射を行う機関運転から上記筒内噴射を行う機関運転への移行が、より確実に、高圧側配管内の燃料圧力を上記目標燃料圧力まで昇圧させた状態にて行われるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は前記高圧側配管内の高圧燃料をリリーフするリリーフバルブを備えるものであり、前記吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射を行う機関運転時に前記予測手段により前記運転点の特定運転領域への移行が予測されておらず、かつ、前記高圧側配管内の燃料圧力が所定圧力よりも上回っているときには、この高圧側配管内の燃料圧力を降圧すべく前記リリーフバルブを開弁制御する降圧手段をさらに備えることをその要旨とする。

吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射を行う機関運転時、上記予測手段による運転点の特定運転領域への移行が予測されないときには、上記筒内噴射用燃料噴射弁からの燃料漏れを抑制すべく、高圧側配管内の燃料圧力を低い燃料圧力に設定しておくことが好ましい。

この点、上記構成によれば、吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射を行う機関運転時において、上記運転点の移行が予測されておらず、かつ、高圧側配管内の燃料圧力が所定圧力よりも上回っているときには、上記リリーフバルブが開弁制御されて高圧側配管内の燃料の圧力が降圧されるため、上記筒内噴射用燃料噴射弁からの燃料漏れを抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記予測手段は、少なくとも前記内燃機関の吸入空気量、あるいはこれに準ずる内燃機関のパラメータから特定される前記運転点をモニタすることにより、該運転点の前記特定運転領域への移行を予測することをその要旨とする。

筒内噴射では噴射燃料の霧化が吸気通路噴射時に比べて進みにくいことから、筒内噴射を実行できるのは噴射燃料の霧化が進み易い内燃機関の吸入空気量が多くなる機関運転領域ということになる。このため、筒内噴射は吸入空気量が多い機関運転領域にて実行され、吸入空気量の少ない機関運転領域では吸気通路噴射が実行されることとなり、筒内噴射と吸気通路噴射との切り換えが吸入空気量の変化に対応して行われるようになる。上記構成によれば、内燃機関の吸入空気量、あるいはこれに準ずる内燃機関のパラメータから特定される運転点をモニタすることにより、この運転点の特定運転領域への移行を予測するため、その予測を的確に行うことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、前記予測手段は、前記内燃機関の運転領域が負荷とエンジン回転速度とにより関連付けられたマップを備え、該マップ上にて前記負荷とエンジン回転速度とから特定される前記運転点をモニタすることにより、該運転点の前記特定運転領域への移行を予測することをその要旨とする。

吸気通路噴射と筒内噴射との切り換えは通常、内燃機関の吸入空気量に対応したパラメータである負荷および機関回転速度に基づき行われる。したがって、上記構成によれば、内燃機関の運転領域が該機関の負荷と回転速度とにより関連付けられたマップ上にて、上記運転点の特定運転領域への移行を容易かつ的確に予測することができるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、前記マップは前記判断手段と共有されるものであり、該判断手段はこのマップに基づいて前記運転点の前記特定運転領域への移行時間を推定演算することを要旨とする。

上記構成によれば、予測手段による上記運転点の特定運転領域への移行の予測と、判断手段による上記運転点の移行時間の推定演算とが、同一のマップを用いて行われるようになる。このため、上記運転点の移行時間の推定演算を、同運転点の変化や軌跡から求められる関数を用いて行う場合などに比べ、内燃機関の制御装置の演算負荷が軽減されるようになる。
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、前記マップには前記運転点が前記特定運転領域に移行する可能性の高い領域として前記特定運転領域近傍に予測領域が設定されており、前記予測手段は前記運転点が前記予測領域内にあり、且つ前記運転点が前記特定運転領域に向かって変化していることに基づいて前記運転点の前記特定運転領域への移行を予測することをその要旨とする。
上記構成では、運転点が特定運転領域近傍の予測領域内にあることのみならず、運転点が特定運転領域に向かって変化していることに基づいて運転点の特定運転領域への移行を予測するようにしている。そのため、運転点が特定運転領域に向かって変化しており、特定運転領域に移行する可能性が極めて高いときに特定運転領域への移行が予測されるようになる。また、上記構成によれば、運転点が予測領域内に存在するものの、特定運転領域に向かって変化しておらず、運転点が特定運転領域に移行する可能性が低いときには特定運転領域への移行が予測されないこととなる。
すなわち、上記請求項７に記載の構成によれば、運転点の変化の傾向に基づいて特定運転領域への移行の可能性が高いか否かを判断し、これに基づいて特定運転領域への移行の可能性が高いと判断されるときに運転点の特定運転領域への移行が予測されるようになり、予測の信頼性を向上させることができる。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の制御装置において、前記特定運転領域は前記マップにおける負荷が高い領域に設定されており、前記予測手段は、前記運転点が前記予測領域内にあり、且つ該運転点を特定する負荷及びエンジン回転速度が共に増加していることに基づいて前記運転点が前記特定運転領域に向かって変化している旨を判断することをその要旨とする。
負荷が高い領域が特定運転領域として設定されている場合にあっては、具体的には、上記請求項８に記載の発明によるように運転点が予測領域内にあり、且つこの運転点を特定する負荷及びエンジン回転速度が共に増加していることに基づいて、この運転点が特定運転領域に向かって変化している旨を判定することができる。

以下、この発明にかかる内燃機関の制御装置の実施の形態について、図１〜図７を参照して詳細に説明する。この実施の形態の装置は、４気筒のガソリン機関に適用される内燃機関の制御装置を想定しており、図１に、この内燃機関の燃料循環系を模式的に示す。

同図１に示されるように、この内燃機関は、大きくは、該機関の吸気ポート１１に燃料を噴射するための低圧燃料系１２、および同機関の燃焼室１３に燃料を直接噴射するための高圧燃料系１４を備えて構成されている。

このうち、低圧燃料系１２は、燃料タンク１５およびフィードポンプ１６（低圧燃料ポンプ）を備えている。
ここで、燃料タンク１５の内部には燃料が貯蔵されており、この燃料はフィードポンプ１６によって汲み上げられる。この汲み上げられた燃料は、低圧燃料通路１７を通じて、詳しくは同通路１７の途中に設けられた燃料を濾過するためのフィルタ１７ａ、およびプレッシャレギュレータ１７ｂを通じて、低圧側分配管（低圧側配管）１８に送られる。ちなみに、このプレッシャレギュレータ１７ｂは、上記低圧燃料通路１７内の燃料圧力を管理するためのものであり、具体的には燃料圧力が所定圧（例えば０．４ＭＰａ）以上となったときに低圧燃料通路１７内の燃料を燃料タンク１５に戻すことで、該通路１７内の燃料圧力を所定圧未満に保持する。そして、この低圧燃料系において、低圧側分配管１８が内燃機関の各気筒毎に設けられた吸気ポート噴射用燃料噴射弁１９に対して上記低圧燃料を分配供給することで、同吸気ポート噴射用燃料噴射弁（吸気通路用燃料噴射弁）１９の開弁動作を通じて上記吸気ポート１１に対する燃料噴射が行われるようになる。

一方、高圧燃料系１４では、上記低圧燃料通路１７を通じて低圧燃料の供給を受ける高圧燃料ポンプ２０が同低圧燃料を加圧してこれを高圧燃料とする。そして、高圧燃料ポンプ２０は、この加圧した高圧燃料をさらに高圧燃料通路２１を通じて高圧側分配管（高圧側配管）２２に圧送し、これによって該高圧側分配管２２内の燃料圧力を高めるように機能する。そして、この高圧燃料系１４において、高圧側分配管２２が内燃機関の各気筒毎に設けられた筒内噴射用燃料噴射弁２３に対して上記高圧燃料を分配供給することで、同筒内噴射用燃料噴射弁２３の開弁動作を通じて上記燃焼室１３に対する燃料噴射が行われるようになる。

また、この実施の形態では、この高圧燃料系１４において、上記高圧側分配管２２内の高圧燃料を上記燃料タンク１５にリリーフするためのリリーフバルブ２４が設けられている。このリリーフバルブ２４は、いわゆる電磁弁から構成されており、電磁ソレノイド２４ａに電圧が印加されることにより開弁動作を行う。このリリーフバルブ２４の開弁動作を通じて、高圧側分配管２２内の高圧燃料がドレイン通路２５を介して上記燃料タンク１５へリリーフされるようになる。

図２は、この実施の形態にかかる内燃機関として、吸気ポート噴射用燃料噴射弁１９のみから燃料噴射を行う運転領域、および筒内噴射用燃料噴射弁２３から燃料噴射を行う特定運転領域を負荷およびエンジン回転速度とそれぞれ関連付けて示すグラフである。

この図２に併せて示すように、このように吸気ポート噴射用燃料噴射弁１９および筒内噴射用燃料噴射弁２３を備える内燃機関では、これら２つの燃料噴射弁１９、２３を基本的には負荷に基づいて使い分ける。すなわち、内燃機関の高負荷運転時には、燃焼室１３内への吸入空気量が多く、燃焼室１３内における燃料の霧化の促進が期待できる。したがってこの場合、燃焼室１３に対し燃料を直接噴射することによる冷却効果を利用すべく、上記筒内噴射用燃料噴射弁２３から燃料噴射（筒内噴射）を行う。

一方、内燃機関の低負荷運転時には、燃焼室１３への吸入空気量が少ないことから、燃焼室１３内における燃料の霧化の促進が期待できない。したがってこの場合、上記筒内噴射用燃料噴射弁２３から燃料噴射（筒内噴射）を行おうとすると内燃機関の燃料効率が低下することとなる。このため、この低負荷運転時では、上記吸気ポート噴射用燃料噴射弁１９のみから燃料噴射（ポート噴射）を行う。

また、吸入空気量は、エンジン回転速度によっても変化する。そこで、この内燃機関ではさらに、こうした２つの燃料噴射弁１９、２３の使い分けに際し、上記負荷に加えてエンジン回転速度をも加味し、エンジン回転速度と負荷とにより上記２つの燃料噴射弁１９、２３を使い分けるようにしている。なお、この内燃機関が上記筒内噴射用燃料噴射弁２３から燃料噴射を行う場合、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力に高い燃料圧力が要求される点については前述の通りである。

さて、こうした内燃機関にあって、この内燃機関の制御装置は、図１に示すように、電子制御装置（ＥＣＵ）１００を中心として構成され、上記高圧燃料ポンプ２０の作動制御および上記リリーフバルブ２４の開閉制御等は、この電子制御装置１００を通じて行われる。ちなみにこの実施の形態において、電子制御装置１００は、上記２つの燃料噴射弁１９、２３による各燃料噴射量の制御、これら燃料噴射弁１９、２３の使い分けの制御、およびスロットルバルブ２９の開度制御などを含め、内燃機関の運転状態全体の制御を司るものである。

この電子制御装置１００には、上記高圧側分配管２２に設けられて同分配管２２内の燃料圧力をモニタするための燃圧センサ２６のほか、スロットルセンサ２７、回転速度センサ２８などの各種センサからの検出信号が取り込まれる。なお、スロットルセンサ２７は、スロットルバルブ２９の開度に比例する電圧を上記検出信号として出力するものである。また、回転速度センサ２８は例えばクランクシャフト（便宜上、図示略）近傍に配置されて同シャフトの角速度を検出するセンサなどから構成される。

電子制御装置１００は、これらセンサからの検出信号に基づいて負荷およびエンジン回転速度をそれぞれ演算し、この演算した負荷およびエンジン回転速度から図２上に表される内燃機関の運転点（運転状態）αを特定する。なお、図２上の運転点αは、エンジン回転速度の変化に応じて図中左右方向に変位するとともに、負荷の変化に応じて図中上下方向に変位するようになる。そして、電子制御装置１００は、現在の運転点αが筒内噴射用燃料噴射弁２３を使用する運転領域（図２中上側の領域）にあるか、あるいは吸気ポート噴射用燃料噴射弁１９を使用する運転領域（図２中下側の領域）にあるかを判断し、その判断に基づき燃料噴射弁１９、２３を選択的に使用する。

そして、上記特定した運転点αが上記ポート噴射を行う運転領域にあると判断される場合（例えば、運転点α１）、電子制御装置１００は、基本的には高圧燃料ポンプ２０を作動させない。これは、ポート噴射時には高圧燃料ポンプを極力停止させ、同ポンプを作動させることに伴う内燃機関の燃費悪化を抑制するためである。一方、上記特定した運転点αが上記筒内噴射を行う特定運転領域にあると判断される場合（例えば、運転点α２）には、電子制御装置１００は、上述した内燃機関からの燃料圧力要求に対応すべく、高圧側分配管２２内の燃料圧力が筒内噴射を行う上で必要とされる目標燃料圧力となるように高圧燃料ポンプ２０を積極的に作動させる。

ところで、ポート噴射を行う機関運転から筒内噴射を行う機関運転に移行するとき、すなわち運転点が図２の破線矢印で示されるようにポート噴射を行う運転領域内にあるα１から、筒内噴射を行う運転領域（以下、特定運転領域という）内にあるα２へと変位するときには、運転点が図中Ａ点に達したときに高圧燃料ポンプ２０が作動されるようになる。しかし、このように高圧燃料ポンプ２０を作動させたとしても、高圧側分配管２２内の燃料圧力を即座に目標燃料圧力に到達させることはできない。このため、当該燃料圧力が目標燃料圧力に達しないまま筒内噴射が行われ、筒内噴射用燃料噴射弁２３からの燃料噴射が不安定になる。

そこで、この電子制御装置１００では、上記ポート噴射を行う機関運転時、上記特定した運転点αが、上記特定運転領域へ移行する見込みがあるか否かを判断（予測）し、この見込みがあるとの判断（予測）に基づいて上記高圧燃料ポンプ２０を作動するようにしている。このようにポート噴射時に高圧燃料ポンプ２０を作動させることで、運転点がα１からα２に移行する過程でＡ点に到達したときには、既に高圧側分配管２２内の燃料圧力を目標燃料圧力に向けて積極的に昇圧させている状態になる。従って、運転点のα１からα２への移行に伴い開始される筒内噴射については、高圧側分配管２２内の燃料圧力を高めた状態のもとで行われ、燃料噴射が不安定になることは抑制されるようになる。また、特定運転領域への移行の見込みがないとの判断（予測）がなされるときには、上記高圧燃料ポンプ２０を停止する。これにより、高圧燃料ポンプ２０の無駄な駆動が抑制され、そのポンプ２０の駆動に伴う内燃機関の燃費悪化が抑制されるようになる。なお、この実施の形態においては、上記電子制御装置１００が、予測手段やポンプ作動手段、さらには判断手段、抑制手段、降圧手段、等々に相当する。

ここで、図３は、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力の制御（管理）について、電子制御装置１００が実行する制御手順をフローチャートとして示したものであり、次に、この図３に基づいて、同制御手順を説明する。なお、この処理は、ポート噴射を行う機関運転時に行われ、所定の時間ｔ秒ごとに繰り返し実行される。

同制御において、電子制御装置１００はまず、ステップＳ１０の処理として、燃圧センサ２６から高圧側分配管２２内の燃料圧力を入力する。また、電子制御装置１００は、スロットルセンサ２７および回転速度センサ２８からの検出信号を入力し、この入力した検出信号に基づいて負荷およびエンジン回転速度を各々演算する。そして、電子制御装置１００は、これら入力、演算した各パラメータを、例えば自身の記憶装置（ＲＡＭなど）に記憶する。なお、この記憶装置には、同制御において過去のステップＳ１０の処理で演算された各パラメータ（過去のパラメータ）が記憶されている。

そして次に、ステップＳ２０の処理として、電子制御装置１００は、上記演算した負荷およびエンジン回転速度に対応する内燃機関の運転点αを特定する。そして、ステップＳ３０の処理として、電子制御装置１００は、上記筒内噴射を行う見込みがあるか否かを判断（予測）する。この見込みがあるか否かの判断、すなわち上記特定した運転点αの上記筒内噴射を行う特定運転領域への移行の予測の具体的手段については後に詳述する。そして、上記筒内噴射を行う見込みがあると判断（予測）される場合には、電子制御装置１００は、次にステップＳ４０の処理を行う。

このステップＳ４０の処理においては、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力を、筒内噴射を行う上で必要とされる値である目標燃料圧力まで昇圧すべく、高圧燃料ポンプ２０を作動させる。このステップＳ４０の処理においてはさらに、この高圧燃料ポンプ２０の作動を通じて上記高圧側分配管２２内の燃料圧力（現在の燃料圧力）が上記目標燃料圧力まで昇圧するために必要な時間（燃料圧力昇圧時間）を推定演算する。この演算については、例えば以下のように行われる。すなわち、ステップＳ１０の処理で入力した燃料圧力（現在の燃料圧力）と上記記憶装置に記憶されている前回の燃料圧力（過去の燃料圧力）とから、燃料圧力の上記所定の時間ｔ秒当たりの変化量ΔＰを演算する。そして、燃料圧力昇圧時間を、

燃料圧力昇圧時間＝（目標燃料圧力−現在の燃料圧力）×（ｔ／ΔＰ）・・・（１）

といった関係式に基づいて演算する。

そして次に、ステップＳ４１の処理として、電子制御装置１００は、内燃機関の運転点αが上記特定運転領域へ移行するための時間（運転点移行時間）を推定演算する。この運転点移行時間の具体的な演算手段については後に詳述する。続いて、ステップＳ５０の処理においては、推定演算した運転点移行時間と、上記推定演算した燃料圧力昇圧時間とを比較する。そして、このステップＳ５０の処理において、高圧側分配管２２内の燃料圧力が目標燃料圧力まで昇圧した後に、運転点αが上記筒内噴射を行う特定運転領域に移行すると判断（推定）される場合（ＮＯ）、電子制御装置１００は、次にステップＳ６０の処理を行う。このステップＳ６０の処理においては、上記推定演算した運転点移行時間が経過した後に、上記筒内噴射用燃料噴射弁２３による燃料噴射を行う。

一方、このステップＳ５０の処理において、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力が目標燃料圧力まで昇圧する前に、運転点αが特定運転領域へ移行すると判断（推定）される場合（ＹＥＳ）、電子制御装置１００は、次にステップＳ７０の処理を行う。このようにステップＳ７０に進む状況としては、例えば加速時にスロットルバルブの開度が急激に大きくされて内燃機関の負荷が急増し、運転点がポート噴射を行う運転領域から上記特定運転領域へと急変するような状況があげられる。ステップＳ７０の処理では、上記のような状況であっても、高圧側分配管２２内の燃料圧力が目標燃料圧力に達してから運転点が上記特定運転領域へと移行するよう、当該運転点の上記特定運転領域への移行の抑制を図るためのスロットル開度制御が行われる。具体的には、スロットルバルブの開き側への変化速度の低減が図られる。このようにスロットルバルブの開度制御を行うことで、内燃機関における負荷の増大速度が抑制され、運転点の上記特定運転領域への移行が抑制されることとなる。なお、上記スロットルバルブの開き側への変化速度の低減態様としては、例えば運転点移行時間が目標燃料圧力昇圧時間と等しくなるまで長くなるよう、燃料圧力昇圧時間に対し運転点移行時間が短くなるほど、上記変化速度の低減量を大とするといった態様が考えられる。次にステップＳ８０の処理として、上記推定演算した燃料圧力昇圧時間が経過すると、電子制御装置１００は、上記筒内噴射用燃料噴射弁２３による燃料噴射を行う。

他方、上記ステップＳ３０の処理において、上記筒内噴射用燃料噴射弁２３により燃料噴射を行う見込みがないと判断（予測）される場合には、電子制御装置１００は、ステップＳ８５の処理として高圧燃料ポンプ２４を停止させ、その後にステップＳ９０の処理を行う。このステップＳ９０の処理においては、ステップＳ１０で入力した高圧側分配管２２内の燃料圧力と上限圧力とを比較する。ここで、上限圧力は、上記ポート噴射を行う運転時において上記筒内噴射用燃料噴射弁２３からの燃料漏れが生じない燃料圧力の上限値である。そして、上記入力した燃料圧力が上限圧力を超えていると判断される場合には、電子制御装置１００は、次にステップＳ１００の処理として、上記リリーフバルブ２４を開弁制御する。そして、高圧側分配管２２内の燃料圧力が上限圧力以下となり、上記ステップＳ９０の処理において肯定判断がなされると、電子制御装置１００は、ステップＳ１１０の処理として、上記リリーフバルブ２４を閉弁制御する。

図４は、上記ステップＳ３０の処理として実行される運転点αの上記筒内噴射を行う特定運転領域への移行の見込み判断処理（予測処理）について、その見込み判断（予測）の具体的手段の一例をフローチャートとして詳細に示したものである。以下、この図４に基づいて、この見込み判断（予測）処理をさらに詳述する。

この見込み判断（予測）処理は、上述のように、上記ステップＳ２０において内燃機関の運転点αが特定されたとき、次のステップＳ３０の処理として行われる。
この予測処理に際して、電子制御装置１００はまず、ステップＳ３１の処理として、運転点αがポート噴射を行う運転領域における上記特定運転領域（筒内噴射を行う運転領域）の近傍にあるか否かを判断する。

電子制御装置１００は、上記ポート噴射を行う運転領域、および上記特定運転領域を負荷およびエンジン回転速度とそれぞれ関連付けて示す図２のグラフをマップ化した図５に例示するマップＭを備えている。このマップＭでは、上記ポート噴射を行う運転領域Ｐにおける上記特定運転領域Ｓの近傍の領域である予測領域Ｆを、運転点αが特定運転領域Ｓに移行する可能性の高い領域として設けている。そして、電子制御装置１００は、ステップＳ３１の処理において、この予測領域Ｆ内に上記特定された運転点αがあるか否かを判断する。ここで例えば、負荷ＩＡ１およびエンジン回転速度ＮＥ１から特定される運転点α３（図５参照）のように、運転点αが上記予測領域Ｆ外のポート噴射を行う運転領域Ｐにあると判断される場合、運転点αが特定運転領域から離れているため、運転点αの特定運転領域Ｓへの移行の可能性は低い。したがってこの場合、このステップＳ３１の処理において否定判断がなされ、電子制御装置１００は、ステップＳ３２の処理として、運転点αの特定運転領域Ｓへの移行の見込みがないと判断（予測）する。

一方、上記ステップＳ３１の処理において、例えば、負荷ＩＡ２およびエンジン回転速度ＮＥ２から特定される運転点α４（図５参照）のように、運転点αが上記予測領域Ｆ内にあると判断される場合には、電子制御装置１００は、次にステップＳ３３以降の処理を行う。

ステップＳ３３、Ｓ３４の処理では、予測信頼性のさらなる向上を図るべく、予測領域Ｆ内にある運転点αが特定運転領域Ｓに向けて変化しているか否かを判断している。このステップＳ３３、Ｓ３４の処理について図６を併せ参照して説明する。なお、図６は、図５の運転点α４近傍の一区画を拡大して示したものである。

ここで、仮に今回特定された運転点αが予測領域Ｆ内の運転点α４であるとする。この運転点α４は、負荷ＩＡ２及びエンジン回転速度ＮＥ２に基づき特定されたものである。ステップＳ３３では、今回の運転点α４よりも過去（例えば前回）の運転点α４ｂ１を特定するのに用いられた負荷ＩＡ２ｂ１、及びエンジン回転速度ＮＥ２が記憶装置から読み出される。そして、負荷ＩＡ２（今回）と負荷ＩＡ２ｂ１（前回）との差が上記所定の時間ｔ秒当たりの負荷の変化量ΔＩＡとされるとともに、エンジン回転速度ＮＥ２（今回）とエンジン回転速度ＮＥ２ｂ１（前回）との差が上記所定の時間ｔ秒当たりのエンジン回転速度の変化量ΔＮＥとされる。

続いて、ステップＳ３４の処理では、負荷の変化量ΔＩＡ、及びエンジン回転速度の変化量ΔＮＥが共に正の値であるか否かに基づき、負荷及びエンジン回転速度が共に増加しているか否かが判断される。ここで、負荷の変化量ΔＩＡが正の値であれば負荷が増加しており、予測領域Ｆ内の運転点α４が図６の上方に向かって変化していることになる。また、エンジン回転速度の変化量ΔＮＥが正の値であればエンジン回転速度が増加しており、予測領域Ｆ内の運転点α４が図６の右方に向かって変化していることになる。従って、変化量ΔＩＡ及び変化量ΔＮＥが共に正の値であるときには、上記運転点α４が特定運転領域Ｓに向かって変化していると判断することができ、ステップＳ３４の処理で肯定判断がなされるようになる。

ステップＳ３４の処理で肯定判断がなされた場合、運転点αが予測領域Ｆ内に存在した状態であって、しかも特定運転領域Ｓに向かって（図６の右上に向かって）変化している状態にあることから、運転点αが特定運転領域Ｓに移行する可能性が極めて高いと判断することができる。したがってこの場合、電子制御装置１００は、ステップＳ３４の処理として、筒内噴射を行う見込みがあると判断（予測）する。一方、ステップＳ３４の処理で否定判断がなされた場合は、運転点αが予測領域Ｆ内に存在するものの、特定運転領域Ｓに向けて変化しているとはいえないため、運転点αが特定運転領域Ｓに移行する可能性は低いと判断することができる。したがってこの場合、電子制御装置１００は、ステップＳ３２の処理として、筒内噴射を行う見込みがないと判断（予測）する。

図７は、上記ステップＳ４５の処理として実行される運転点移行時間の演算処理について、その具体的な演算手段の一例をフローチャートとして詳細に示したものである。
この演算処理は、現在の負荷及びエンジン回転速度、並びに、ステップＳ３０（正確にはステップＳ３３）で算出された所定の時間ｔ秒毎の負荷の変化量ΔＩＡ及びエンジン回転速度の変化量ΔＮＥを用いて、運転点が特定運転領域Ｓに移行するのに要する時間である運転点移行時間を演算するものである。ここで、こうした運転点移行時間の演算手順の概要について図６を併せ参照して説明する。

いま、現在の運転点が図６の運転点α４であるとすると、その運転点α４を特定する現在の負荷ＩＡ２及びエンジン回転速度ＮＥ２に対し、各々変化量ΔＩＡ及び変化量ΔＮＥが加算される。そして、変化量ΔＩＡ、ΔＮＥを加算して得られた負荷及びエンジン回転速度が所定の時間ｔ秒後の負荷及びエンジン回転速度とされ、それら負荷及びエンジン回転速度から特定される運転点が特定運転領域Ｓ内に入るまで上述した加算処理が続けて行われる。その結果、変化量ΔＩＡ、ΔＮＥ加算毎の負荷及びエンジン回転速度から特定される運転点は、図６に二点鎖線で示されるように特定運転領域Ｓに向かって（図中右上に向かって）、「α４ａ１」、「α４ａ２」・・・・・と変化してゆくことになる。そして、運転点が特定運転領域Ｓに入って例えば「α４ａｎ」になると、そのときまでの変化量ΔＩＡ、ΔＮＥの加算回数ｎに上記所定の時間ｔが乗算され、その値「ｎ×ｔ」が運転点移行時間とされる。

以上の演算処理の具体的な手順を示したものが図７のフローチャートである。同図のステップＳ４２〜Ｓ４６の処理のうち、まずステップＳ４２では加算回数ｎが「０」にリセットされる。その後、ステップＳ４３で現在の負荷及びエンジン回転速度に変化量ΔＩＡ及び変化量ΔＮＥが加算され、ステップＳ４４で加算回数ｎに「１」が加えられる。そして、ステップＳ４５では、上記加算後の負荷及びエンジン回転速度から特定される運転点が特定運転領域に入っているか否かが判断され、ここで否定判断であればステップＳ４３に戻る。なお、二回目以後のステップＳ４３の処理では、上記加算後の負荷及びエンジン回転速度に対し、更に変化量ΔＩＡ及び変化量ΔＮＥが加算されることとなる。こうした加算が行われる毎にステップＳ４４の処理により加算回数ｎが「１」ずつ増加してゆく。以上のような加算処理の結果、ステップＳ４５で肯定判断がなされると、ステップＳ４６の処理として、そのときの加算回数ｎに時間ｔを乗算した値が運転点移行時間として算出される。

以上説明したように、この実施の形態にかかる内燃機関の制御装置によれば、以下に記載するような優れた効果が得られるようになる。
（１）ポート噴射を行う機関運転時において、高圧燃料ポンプ２０は、運転点αの上記特定運転領域への移行が予測されるとき（Ｓ３０：ＹＥＳ）には作動し（Ｓ４０）、同移行が予測されないとき（Ｓ３０：ＮＯ）には作動しない（Ｓ８５）。このため、内燃機関の燃費の悪化を抑制しつつ、上記移行直後の筒内噴射については、高圧側分配管２２内の燃料の圧力を高めた状態のもとで、安定した燃料噴射を行うことができるようになる。

（２）運転点αが特定運転領域に移行するとの予測に基づき、高圧燃料ポンプ２４を作動させて高圧側分配管２２内の燃料圧力を昇圧させるとき、その燃料圧力が目標燃料圧力に達する前に上記運転点の移行が完了すると判断される場合には（Ｓ５０：ＹＥＳ）、同運転点の移行が抑制されるようになる（Ｓ７０）。具体的には、運転点移行時間が燃料圧力昇圧時間と等しくなるよう、スロットルバルブの開度制御を通じて上記運転点の移行抑制が図られる。これにより、ポート噴射を行う運転領域から特定運転領域への転点の移行が、より確実に、高圧側分配管２２内の燃料圧力を目標燃料圧力まで昇圧させた状態のもとで行われるようになる。

（３）上記ポート噴射を行う機関運転時において、運転点αの上記筒内噴射を行う特定運転領域への移行が予測されておらず、かつ、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力が上限圧力よりも上回っているときには（Ｓ９０：ＹＥＳ）、リリーフバルブ２４を開弁制御して同燃料圧力を上限以下となるようにした（Ｓ１００）。このため、上記ポート噴射を行う機関運転時において、必要もなく上記燃料圧力が上限圧力以上の高い値に保持され、上記筒内噴射用燃料噴射弁２３から燃料が漏れ易くなるのを抑制することができる。

（４）ポート噴射と筒内噴射との切り換えは、内燃機関の吸入空気量に関係するパラメータである負荷及びエンジン回転速度に基づいて行われる。そして、ポート噴射を行う運転領域及び筒内噴射を行う運転領域を規定したマップＭ上にて、負荷とエンジン回転速度とから特定される運転点αの変化をモニタすることとした。このため、該運転点αの特定運転領域への移行を容易かつ的確に予測することができるようになる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記マップＭを用いて、運転点αの上記筒内噴射を行う特定運転領域への移行を予測、およびその移行時間を推定演算することとしたが、この予測等については、必ずしもマップＭを用いる必要はない。例えば、運転点αの変化や軌跡を関数化することによっても予測等することはできる。ただし、当該内燃機関の制御装置の演算負荷を軽減する意味では、上記マップＭに基づいて上記予測等することが望ましい。

・ステップＳ３４の判断処理については、負荷の変化量ΔＩＡのみに基づいて実行することもできる。
・運転点αについては、ポート噴射と筒内噴射との切り換えに関係する内燃機関の吸入空気量などによっても特定することができる。

・高圧側分配管２２内の燃料圧力が目標燃料圧力まで昇圧する前に、運転点αが上記筒内噴射を行う特定運転領域へ移行すると判断（推定）される場合には、運転点αの上記筒内噴射を行う特定運転領域への移行を抑制するようにしたが、こうした抑制処理を必ずしも実行する必要はない。

・ポート噴射を行う機関運転時、上記特定した運転点αが、上記特定運転領域へ移行する見込みがあると判断（予測）される場合には上記高圧燃料ポンプ２０を作動させる一方、この見込みがないと判断（予測）される場合には高圧燃料ポンプ２０を停止させることとした。ただし、上記見込みがあると判断（予測）される場合に作動する上記高圧燃料ポンプ２０のポンプ出力を第１のポンプ出力とするとき、上記見込みがないと判断（予測）される場合にこの第１のポンプ出力よりも低いポンプ出力にて上記高圧燃料ポンプを作動させるようにしてもよい。このような構成にあっても、高圧燃料ポンプ２０の無駄な駆動が抑制され、こうしたポンプの駆動に伴う内燃機関の燃費悪化を抑制することはできる。

・吸気ポート噴射用燃料噴射弁１９に代えて、各気筒毎の吸気ポートに分岐する前の吸気通路に設けられた噴射弁（例えばサージタンクに設けられた噴射弁（コールドスタートインジェクタ））を備える内燃機関に適用してもよい。要は、筒内噴射用燃料噴射弁と吸気通路噴射用燃料噴射弁とを備える内燃機関であれば、この内燃機関の制御装置を適用することができる。この意味では、単気筒の内燃機関に適用してもよい。

この発明にかかる内燃機関の制御装置の実施の形態について該装置が適用される内燃機関の燃料供給系を模式的に示すブロック図および燃料系統図。 上記内燃機関の吸気ポート用燃料噴射弁のみから燃料噴射（ポート噴射）を行う運転領域、および筒内噴射用燃料噴射弁から燃料噴射（筒内噴射）を行う特定運転領域を負荷およびエンジン回転速度とそれぞれ関連付けて示すグラフ。 同実施の形態の内燃機関の制御装置による高圧側分配管内の燃料圧力の制御手順を示すフローチャート。 電子制御装置による内燃機関の運転点の筒内噴射を行う運転領域（特定運転領域）への移行の見込み判断（予測）手順を示すフローチャート。 上記ポート噴射を行う運転領域、および上記特定運転領域を負荷およびエンジン回転速度とそれぞれ関連付けて示すマップ。 上記マップにおける運転点α４近傍の一区画を拡大して示す拡大図。 電子制御装置による内燃機関の運転点の上記特定運転領域への移行のための時間（運転点移行時間）の演算手順を示すフローチャート。

符号の説明

１１…吸気ポート、１２…低圧燃料系、１３…燃焼室、１４…高圧燃料系、１５…燃料タンク、１６…フィードポンプ、１７…低圧燃料通路、１７ａ…フィルタ、１７ｂ…プレッシャレギュレータ、１８…低圧側分配管（低圧側配管）、１９…吸気ポート噴射用燃料噴射弁（吸気通路噴射用燃料噴射弁）、２０…高圧燃料ポンプ、２１…高圧燃料通路、２２…高圧側分配管（高圧側配管）、２３…筒内噴射用燃料噴射弁、２４…リリーフバルブ、２４ａ…電磁ソレノイド、２５…ドレイン通路、２６…燃圧センサ、２７…スロットルセンサ、２８…回転速度センサ、２９…スロットルバルブ、１００…電子制御装置。

Claims (8)

1. 筒内噴射用燃料噴射弁と吸気通路噴射用燃料噴射弁とが設けられ、低圧燃料ポンプと、該低圧燃料ポンプにより燃料タンクから汲み出された低圧燃料の供給を受けるとともにこの低圧燃料を前記吸気通路噴射用燃料噴射弁に供給する低圧側配管と、前記低圧燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、該高圧燃料ポンプにより加圧圧送された高圧燃料の供給を受けるとともにこの高圧燃料を前記筒内噴射用燃料噴射弁に供給する高圧側配管とを備える内燃機関にあって、前記高圧側配管内の燃料圧力を制御する内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の運転点が前記吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射を行う運転領域から前記筒内噴射用燃料噴射弁より燃料噴射を行う特定運転領域へ移行することを前記内燃機関の運転状態に基づいて予測する予測手段と、前記吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射を行う機関運転時、前記予測手段により前記運転点の前記特定運転領域への移行が予測されるときには前記高圧燃料ポンプを第１のポンプ出力にて作動させる一方、前記予測手段により前記運転点の前記特定運転領域への移行が予測されないときには前記高圧燃料ポンプを前記第１のポンプ出力よりも低いポンプ出力にて作動させる、あるいは前記高圧燃料ポンプの作動を停止するポンプ作動手段とを備える
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記予測手段により前記運転点の前記特定運転領域への移行が予測されたとき、前記高圧燃料ポンプの作動を通じて前記高圧側配管内の燃料圧力が予め設定された目標燃料圧力に昇圧するまでに前記運転点が前記特定運転領域に移行するか否かを判断する判断手段と、この判断手段により前記燃料圧力が前記目標燃料圧力に昇圧するまでに前記運転点が前記特定運転領域に移行する旨が判断されたとき、前記運転点の変化を抑制する抑制手段とをさらに備える
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関は前記高圧側配管内の高圧燃料をリリーフするリリーフバルブを備えるものであり、前記吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射を行う機関運転時に前記予測手段により前記運転点の特定運転領域への移行が予測されておらず、かつ、前記高圧側配管内の燃料圧力が所定圧力よりも上回っているときには、この高圧側配管内の燃料圧力を降圧すべく前記リリーフバルブを開弁制御する降圧手段をさらに備える
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 前記予測手段は、少なくとも前記内燃機関の吸入空気量、あるいはこれに準ずる内燃機関のパラメータから特定される前記運転点をモニタすることにより、該運転点の前記特定運転領域への移行を予測する
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記予測手段は、前記内燃機関の運転領域が負荷とエンジン回転速度とにより関連付けられたマップを備え、該マップ上にて前記負荷とエンジン回転速度とから特定される前記運転点をモニタすることにより、該運転点の前記特定運転領域への移行を予測する
   請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記マップは前記判断手段と共有されるものであり、該判断手段はこのマップに基づいて前記運転点の前記特定運転領域への移行時間を推定演算する
   請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記マップには前記運転点が前記特定運転領域に移行する可能性の高い領域として前記特定運転領域近傍に予測領域が設定されており、前記予測手段は前記運転点が前記予測領域内にあり、且つ前記運転点が前記特定運転領域に向かって変化していることに基づいて前記運転点の前記特定運転領域への移行を予測する
   請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
8. 請求項７に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記特定運転領域は前記マップにおける負荷が高い領域に設定されており、前記予測手段は、前記運転点が前記予測領域内にあり、且つ該運転点を特定する負荷及びエンジン回転速度が共に増加していることに基づいて前記運転点が前記特定運転領域に向かって変化している旨を判断する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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