JP4706368B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、空燃比に基づいて燃料の噴射量の補正値を算出し、算出された補正値に応じた量の燃料が噴射される内燃機関の制御装置に関する。

機関吸気通路内に燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタと、機関燃焼室内に常時燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタとを具備し、機関負荷が予め定められた設定負荷よりも低いときには吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止すると共に機関負荷が設定負荷よりも高いときには吸気通路噴射用インジェクタから燃料を噴射するようにした内燃機関が公知である。

このような内燃機関においても、インジェクタに堆積するデポジットや製造時の個体差により、燃料噴射量が所望の噴射量とならない場合がある。すなわち、空燃比が所望の空燃比（たとえば理論空燃比）からずれる場合がある。この燃料噴射量のずれを補正するため、１気筒に対し１つのインジェクタが設けられた内燃機関と同様に、空燃比のフィードバック制御により、燃料噴射量が補正される。

特開平３−１８５２４２号公報（特許文献１）は、１気筒あたり複数個の燃料噴射弁を備えた内燃機関において、燃料噴射量を精度よく補正する内燃機関の燃料噴射量制御装置を開示する。この燃料噴射量制御装置は、運転状態に応じて複数の燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する制御部と、機関の排気系に設けられた酸素センサからの出力信号に基づく値を学習して燃料噴射量を補正する学習部と、複数個の燃料噴射弁の使用状態に対応して複数の学習領域を設定する設定部と、学習領域の夫々において学習した各学習値を使用して各学習領域に対応する運転状態時に、燃料噴射量を補正する補正部とを含む。

この公報に記載の燃料噴射量制御装置によれば、学習領域で使用されている燃料噴射弁と、学習値を用いて燃料噴射量を補正するときの使用噴射弁が一致する。そのため、燃料噴射量の補正精度が向上する。したがって、これに伴い空燃比の追従性が向上し、排気エミッションが改善される。また目標空燃比からの誤差が小さくなるため空燃比をリーン側に設定しても失火の可能性を少なくして燃費を向上することができる。
特開平３−１８５２４２号公報

特開平３−１８５２４２号公報に記載の燃料噴射量制御装置のように、空燃比のフィードバック制御が行なわれる内燃機関においては、空燃比が目標の空燃比（たとえば理論空燃比）よりもリッチになると、燃料噴射量が減少するように補正される。ところで、燃料噴射用のインジェクタにおいては、噴射量と噴射時間との関係（Ｑ-tau特性）において、リニアリティのある最小噴射量以下の領域においては、噴射時間に対して所望の噴射量を噴射できない。すなわち、Ｑ-tau特性のリニアリティのない領域（噴射量の極めて少ない領域）においては、噴射量の精度が確保できない。このため、インジェクタにおいては、噴射時間が、最小噴射量に対応する時間以上になるようにガードが設けられている。したがって、空燃比が目標の空燃比よりもリッチであっても、空燃比のフィードバック制御により燃料噴射量を減少させることができず、適切な空燃比を実現できない場合があり得る。また、噴射時間が、最小噴射量に対応する時間に近い運転状態においては、噴射時間に一義的に対応した噴射量を得ることができるとは限らない。そのため、フィードバック制御における誤学習等を抑制するため、フィードバック制御が禁止される。このような場合においても、空燃比のフィードバック制御により燃料噴射量を減少させることができず、適切な空燃比を実現できない場合があり得る。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、適切な空燃比を実現することができる内燃機関の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段を備えた内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関の空燃比を検知するための検知手段と、検知された空燃比に基づいて燃料噴射量の補正値を算出するための算出手段と、補正値に応じた量の燃料が噴射されるように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、補正値による燃料噴射量の減少量が予め定められた量よりも多い場合、燃料噴射手段に供給される燃料の圧力を小さくするための減圧手段とを含む。

第１の発明によると、空燃比が検知され、検知された空燃比に基づいて算出される補正値に応じた量の燃料が噴射される。たとえば、空燃比が目標の空燃比よりもリッチである場合は、燃料噴射量を減少させるように補正値が算出される。このときの補正値に応じた燃料噴射量が燃料噴射手段のリニアリティのある最小噴射量以下であっても、噴射量の精度が確保できないので、最小噴射量に対応する噴射時間よりも短い噴射時間を設定することができない。この場合、空燃比を所望の空燃比までリーンにすることができない場合があり得る。そこで、補正値による燃料噴射量の減少量が予め定められた量よりも多い場合、燃料噴射手段に供給される燃料の圧力が小さくされる。これにより、噴射時間を短くすることなく噴射量を減少させることができる。そのため、空燃比をさらにリーンにして、目標の空燃比に近づけることができる。その結果、適切な空燃比を実現することができる内燃機関の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段を備えた内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関の空燃比を検知するための検知手段と、予め定められた条件が満たされた場合、検知された空燃比に基づいて燃料噴射量の補正値を算出するための算出手段と、補正値に応じた量の燃料が噴射されるように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、補正値による燃料噴射量の減少量が予め定められた量よりも多い場合、予め定められた条件を緩和するための緩和手段とを含む。

第２の発明によると、空燃比が検知され、検知された空燃比に基づいて算出される補正値に応じた量の燃料が噴射される。ところで、インジェクタなどの燃料噴射手段においては、噴射量と噴射時間との関係（Ｑ-tau特性）において、リニアリティのある最小噴射量以下の領域においては、噴射時間に対して所望の噴射量を噴射できない。すなわち、Ｑ-tau特性のリニアリティのない領域（噴射量の極めて少ない領域）においては、噴射量の精度が確保できない。このため、たとえば、燃料噴射手段からの燃料噴射時間が予め定められた時間よりも長いという条件が満たされた場合にのみ、検知された空燃比に基づいて燃料噴射量の補正値が算出される。この補正値は、空燃比が目標の空燃比よりもリッチである場合は、燃料噴射量を減少させるように算出される。このとき、燃料噴射量に対応する噴射時間が補正値の算出を開始するために満たすべき噴射時間よりも短いため、補正値が算出されていない状態下にあれば、空燃比が目標の空燃比よりもリッチであっても補正値により噴射量を減少できない場合があり得る。そこで、補正値による燃料噴射量の減少量が予め定められた量よりも多い場合、補正値の算出を開始するために満たすべき予め定められた条件が緩和される。これにより、補正値を算出して燃料噴射量を減少できる領域を拡大することができる。そのため、空燃比をさらにリーンにして、目標の空燃比に近づけることができる。その結果、適切な空燃比を実現することができる内燃機関の制御装置を提供することができる。

第３の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第２の発明の構成に加え、予め定められた条件は、燃料噴射手段からの燃料噴射時間が予め定められた時間よりも長いという条件である。緩和手段は、補正値による燃料噴射量の減少量が予め定められた量よりも多い場合、予め定められた時間を短くするための手段を含む。

第３の発明によると、燃料噴射量が少ない領域においては、噴射量の精度が確保できないため、補正値の誤算出を抑制するために、燃料噴射手段からの燃料噴射時間が予め定められた時間よりも長いという条件が満たされた場合に燃料噴射量の補正値が算出される。このとき、燃料噴射量に対応する噴射時間が補正値の算出を開始するために満たすべき噴射時間よりも短いため、補正値が算出されていない状態下にあれば、空燃比が目標の空燃比よりもリッチであっても補正値により噴射量を減少できない場合があり得る。そこで、補正値による燃料噴射量の減少量が予め定められた量よりも多い場合、補正値の算出を開始するために満たすべき時間が短くされる。これにより、補正値を算出して燃料噴射量を減少できる領域を拡大することができる。そのため、空燃比をさらにリーンにして、目標の空燃比に近づけることができる。その結果、適切な空燃比を実現することができる。

第４の発明に係る内燃機関の制御装置は、第２または３の発明の構成に加え、内燃機関の燃焼異常を検知するための手段と、燃焼異常が検知された場合、補正を禁止するための手段とをさらに含む。

第４の発明によると、燃料噴射量が必要以上に減少されると、筒内において混合気が正常に燃料するために必要な燃料が不足し、失火などの燃焼異常が発生する。燃焼異常が発生すると、急激な回転変動などが生じ得る。したがって、燃焼異常が検知された場合、補正が禁止される。これにより、正常に混合気を燃焼させることができるような適切な空燃比を実現することができる。

第５の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加え、燃料噴射手段は、第１の燃料噴射手段である。内燃機関には、第１の燃料噴射手段に加えて、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段が設けられる。補正値は、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量の補正値である。

第５の発明によると、内燃機関には、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と、吸気通路に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とが設けられる。このような内燃機関において筒内に燃料を噴射するためには、高い燃圧が必要であるため、第１の燃料噴射手段に供給される燃料の圧力は、第２の燃料噴射手段に供給される燃料の圧力よりも高い。そのため、第１の燃料噴射手段の噴射時間は、第２の燃料噴射手段の噴射時間に比べて、最小噴射量に対応する噴射時間に近づき易い。したがって、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量の補正値による燃料噴射量の減少量が予め定められた量よりも多い場合、燃料噴射手段に供給される燃料の圧力が減少されたり、補正値の算出を開始するために満たすべき予め定められた条件が緩和されたりする。これにより、空燃比をさらにリーンにして、目標の空燃比に近づけることができる。そのため、適切な空燃比を実現することができる。

第６の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第５の発明の構成に加え、第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、第２の燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである。

第６の発明によると、第１の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第２の燃料噴射手段である吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関において、適切な空燃比を実現することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのような形式のエンジンに限定されるものではなく、Ｖ型６気筒、Ｖ型８気筒、直列６気筒などの形式であってもよく、少なくとも、各気筒毎に筒内噴射用インジェクタを有するエンジンであれば、本発明は適用できる。なお、以下の説明では、各気筒毎に筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタを有する場合について説明する。

図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。

各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されており、この燃料分配管１３０は燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁を介して、機関駆動式の高圧燃料圧送装置１５０に接続されている。なお、本実施の形態においては、２つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような１個のインジェクタを有する内燃機関であってもよい。

図１に示すように、高圧燃料圧送装置１５０の吐出側は電磁スピル弁を介して燃料分配管１３０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁の開度が小さいときほど、高圧燃料圧送装置１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁が全開にされると、高圧燃料圧送装置１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。この詳細については後述する。

一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧燃料圧送装置１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０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、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料圧送装置１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。

エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ(Read Only Memory)３２０、ＲＡＭ(Random Access Memory)３３０、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。

エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。

燃料分配管１３０には、燃料分配管１３０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（燃圧センサ）４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０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４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。

本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の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オン−オフ的に検出するＯ₂センサを用いてもよい。

本実施の形態において、エンジンＥＣＵ３００は、予め定められた実行開始条件がみたされた場合、空燃比にフィードバック制御を実行する。フィードバック制御の実行開始条件には、燃料の噴射時間がしきい値より長いという条件が含まれる。

フィードバック制御においては、空燃比センサ４２０の出力電圧に基づいて、燃料の総噴射量のフィードバック補正量が算出される。また、予め定められた学習条件が成立した場合、フィードバック補正量の学習値（燃料噴射量の恒常的なズレ量を表す値）を算出する。フィードバック補正量およびその学習値の算出は、吸入空気量をパラメータとして予め定められた学習領域内において行なわれる。学習領域については後で詳述する。

本実施の形態においては、空燃比がリーンである場合（理論空燃比よりもリーンである場合）、フィードバック補正量が増大するように算出される。空燃比がリッチである場合（理論空燃比よりもリッチである場合）、フィードバック補正量が減少するように算出される。なお、フィードバック補正量の算出方法については、公知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではそのさらなる詳細な説明は繰返さない。

学習値は、予め定められた学習条件が満たされた場合に、マップに基づいて決定される更新量を、前回算出された学習値に加算または前回算出された学習値から減算することにより算出される。予め定められた学習条件は、たとえばフィードバック補正量の平均値（制御中心値）がしきい値（１）よりも小さいという条件やしきい値（２）（しきい値（２）＞しきい値（１））よりも大きいという条件である。

燃料噴射量が過剰であるほど（目標の燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量が多いほど）、学習値が小さい値として算出される。一方、燃料噴射量が不足するほど（目標の燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量が少ないほど）、学習値が大きい値として算出される。
なお、学習値の算出方法については、公知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではそのさらなる詳細な説明は繰返さない。

燃料噴射量は、フィードバック補正量および学習値に基づいて補正される。すなわち、フィードバック補正量や学習値が大きいほど、燃料噴射量が増大するように補正され、フィードバック補正量や学習値が小さいほど、燃料噴射量が減少するように補正される。本実施の形態において、燃料噴射量の補正量（以下、燃料補正量とも記載する）は、フィードバック補正量と学習値との和として算出される。

アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０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や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。

図２を参照して、上述したエンジン１０の燃料供給機構について説明する。図２に示すように、この燃料供給機構は、燃料タンク２００に設けられ、低圧（プレッシャーレギュレータ圧力である０．３ＭＰａ程度）の吐出圧で燃料を供給するフィードポンプ１１００と（図１の低圧燃料ポンプ１８０と同じ）、カム１２１０により駆動される高圧燃料圧送装置１５０（高圧燃料ポンプ１２００）と、筒内噴射用インジェクタ１１０に高圧燃料を供給するために設けられた高圧デリバリパイプ１１１０（図１の燃料分配管１３０と同じ）と、高圧デリバリパイプ１１１０に設けられた各気筒１個ずつの筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気通路噴射用インジェクタ１２０に燃料を供給するために設けられた低圧デリバリパイプ１１２０と、低圧デリバリパイプ１１２０に設けられた各気筒のインテークマニホールドに１個ずつの吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを含む。

燃料タンク２００のフィードポンプ１１００の吐出口は、低圧供給パイプ１４００に接続され、低圧供給パイプ１４００は、低圧デリバリ連通パイプ１４１０とポンプ供給パイプ１４２０とに分岐する。低圧デリバリ連通パイプ１４１０は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０が設けられた低圧デリバリパイプ１１２０に接続されている。

ポンプ供給パイプ１４２０は、高圧燃料ポンプ１２００の入り口に接続される。高圧燃料ポンプ１２００の入り口の手前には、パルセーションダンパー１２２０が設けられ、燃料脈動の低減を図っている。

高圧燃料ポンプ１２００の吐出口は、高圧デリバリ連通パイプ１５００に接続され、高圧デリバリ連通パイプ１５００は、高圧デリバリパイプ１１１０に接続される。高圧デリバリパイプ１１１０に設けられたリリーフバルブ１１４０は、高圧デリバリリターンパイプ１６１０を介して高圧燃料ポンプリターンパイプ１６００に接続される。高圧燃料ポンプ１２００のリターン口は、高圧燃料ポンプリターンパイプ１６００に接続される。高圧燃料ポンプリターンパイプ１６００は、リターンパイプ１６３０に接続され、燃料タンク２００に接続される。

図３に、図２の高圧燃料圧送装置１５０付近の拡大図を示す。高圧燃料圧送装置１５０は、高圧燃料ポンプ１２００と、カム１２１０で駆動され上下に摺動するポンププランジャー１２０６と、電磁スピル弁１２０２とリーク機能付きチェックバルブ１２０４とを主な構成部品としている。

カム１２１０によりポンププランジャー１２０６が下方向に移動しているときであって電磁スピル弁１２０２が開いているときに燃料が導入され（吸い込まれ）、カム１２１０によりポンププランジャー１２０６が上方向に移動しているときに電磁スピル弁１２０２を閉じるタイミングを変更して、高圧燃料ポンプ１２００から吐出される燃料量を制御する。ポンププランジャー１２０６が上方向に移動している加圧行程中における電磁スピル弁１２０２を閉じる時期が早いほど多くの燃料が吐出され、遅いほど少ない燃料が吐出される。

この高圧燃料ポンプ１２００の特性を図４を用いて説明する。図４（Ａ）は、燃圧が４ＭＰａの場合における電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角（ＣＡ）と吐出量Ｑとの関係を、エンジン１０の回転数ＮＥをパラメータとした、ポンプ特性曲線である。図４（Ｂ）は、燃圧が１３ＭＰａの場合における電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角（ＣＡ）と吐出量Ｑとの関係を、エンジン１０の回転数ＮＥをパラメータとした、ポンプ特性曲線である。なお、燃圧Ｐは、この４ＭＰａおよび１３ＭＰａ以外にも、これらの４ＭＰａ〜１３ＭＰａの間で適宜な間隔を開けて燃圧Ｐをパラメータとして特性曲線が解析されている。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、いずれの場合にも、高圧燃料ポンプ１２００の吐出量Ｑは、燃圧Ｐとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとしている。このため、必要な吐出量（目標吐出量）が決定されると、図４（Ａ）や図４（Ｂ）に矢印で示すように、電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角（ＣＡ）を算出することができる。

たとえば、要求吐出量がＱ（１）の場合であって、エンジン回転数ＮＥがＮＥ（３）であっても、燃圧Ｐが異なれば電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角ＣＡは異なる。具体的には、この場合、燃圧Ｐが４ＭＰａのときには電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角ＣＡはＣＡ（１）となり、燃圧Ｐが１３ＭＰａのときには電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角ＣＡはＣＡ（２）となる。

さらに、要求吐出量がＱ（１）の場合であって、燃圧Ｐが４ＭＰａであっても、エンジン回転数ＮＥが異なれば電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角ＣＡは異なる。具体的には、この場合、エンジン回転数ＮＥがＮＥ（３）のときには電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角ＣＡはＣＡ（１）となり、エンジン回転数ＮＥがＮＥ（１）のときには電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角ＣＡはＣＡ（３）となる。

電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角（ＣＡ）が早いと高圧燃料ポンプ１２００から多くの燃料が吐出され、電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角（ＣＡ）が遅いと高圧燃料ポンプ１２００から少ない燃料が吐出される。電磁スピル弁１２０２を閉じないと開いたままの状態になり、カム１２１０が回転している限り（エンジン１０が回転している限り）ポンププランジャー１２０６は上下方向に摺動するが、電磁スピル弁１２０２が閉じないので、燃料は加圧されないので、吐出量Ｑは０になる。

加圧された燃料は、リーク機能付きチェックバルブ１２０４（設定圧６０ｋＰａ程度）を押し開けて高圧デリバリ連通パイプ１５００を介して高圧デリバリパイプ１１１０へ圧送される。このとき、高圧デリバリパイプ１１１０に設けられた燃料圧センサ４００により燃圧を用いてフィードバック制御される。

電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角（ＣＡ）が早いと（電磁スピル弁１２０２が閉じている時間が長く）、高圧燃料ポンプ１２００の燃料吐出量が増加して燃圧Ｐが上昇するようになる。また、電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角（ＣＡ）が遅いと（電磁スピル弁１２０２が閉じている時間が短く）、高圧燃料ポンプ１２００の燃料吐出量が減少して燃圧Ｐが低下するようになる。

高圧燃料ポンプ１２００を作動させる場合においては、エンジン回転数ＮＥが検知され、高圧燃料系の燃圧Ｐが検知され、検知された燃圧Ｐと目標燃圧Ｐ（０）との偏差をなくするようにＰＩフィードバック制御が行なわれる。

このＰＩフィードバック制御においては、高圧燃料ポンプ１２００からの燃料の吐出量である要求吐出量Ｑが算出される。

要求吐出量Ｑは、
Ｑ＝Ｑｐ＋Ｑｉ＋Ｆ … （１）
ここで、Ｑｐ項はＰＩフィードバック制御における比例項であって、Ｑｉ項はＰＩフィードバック制御における積分項であって、Ｆ項は要求噴射量を表わす。

要求噴射量Ｆは、ｆを関数として、
Ｆ＝ｆ（負荷、増量、ＤＩ比率ｒ） … （２）
により算出される。

また、実際の燃圧Ｐおよび予め設定される目標燃圧Ｐ（０）等に基づき下記の式（３）を用いて比例項Ｑpが算出される。

Ｑｐ＝Ｋ（１）・（Ｐ（０）−Ｐ） … （３）
ここで、Ｋ（1）は係数、Ｐは検知された実際の燃圧、Ｐ（０）は目標燃圧である。式（３）から分かるように、実際の燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ（０）よりも小さい値であって両者の差（「Ｐ（０）−Ｐ」）（＞０である）が大きい値になるほど、比例項Ｑp（＞０）は大きい値になり、高圧燃料ポンプ１２００の燃料吐出量を多くする側へと変化させる。逆に、実際の燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ（０）よりも大きい値になり両者の差（「Ｐ（０）−Ｐ」）（＜０である）が小さい値になるほど、比例項Ｑp（＜０）は小さい値になり、高圧燃料ポンプ１２００の燃料吐出量を少なくする側へと変化させる。

さらに、前回の積分項Ｑｉ、実際の燃圧Ｐおよび予め設定される目標燃圧Ｐ（０）等に基づき下記の式（４）を用いて積分項Ｑｉが算出される。

Ｑｉ＝Ｑｉ＋Ｋ（２）・（Ｐ（０）−Ｐ） … （４）
ここで、Ｋ（２）は係数、Ｐは実際の燃圧、Ｐ（０）は目標燃圧である。式（４）から分かるように、実際の燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ（０）よりも小さい値である間は、両者の差（「Ｐ（０）−Ｐ」）（＞０である）に対応した値が所定周期毎に積分項Ｑｉに加算される。その結果、積分項Ｑｉは、徐々に大きい値へと更新され、高圧燃料ポンプ１２００の要求吐出量Ｑを多くする側へ変化させる。逆に燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ（０）よりも大きい値である間は、両者の差（「Ｐ（０）−Ｐ」）（＜０である）に対応した値が所定周期毎に積分項Ｑｉから減算される。その結果、積分項Ｑｉは、徐々に小さい値に更新され、高圧燃料ポンプの要求吐出量Ｑを少なくする側へ変化させる。

上記した式（１）〜（４）を用いて要求吐出量Ｑが算出され、要求吐出量Ｑを満足するような電磁スピル弁１２０２を閉じるタイミングを表わすクランク角ＣＡが図４に示すマップを用いて（エンジン回転数ＮＥおよび燃圧Ｐをパラメータとして）算出される。電磁スピル弁１２０２を閉じるタイミングを表わすクランク角（ＣＡ）を算出するときには、エンジン回転数ＮＥと燃圧Ｐとをパラメータとしたので、それらの影響を受けても十分に良好な制御特性を得られることになる。

なお、高圧燃料ポンプの圧送行程に相当するカム角度θ（０）に対する電磁スピル弁１２０２が閉弁しているカム角度θの割合（θ／θ（０））を制御値であるデューティ比として算出して、このデューティ比を用いて電磁スピル弁１２０２を制御するようにしてもよい。

図５および図６を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率（以下、ＤＩ比率（r）とも記載する。）を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図５は、エンジン１０の温間用マップであって、図６は、エンジン１０の冷間用マップである。

図５および図６に示すように、これらのマップは、エンジン１０の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。

図５および図６に示すように、エンジン１０の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒが設定されている。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均一性に寄与する。このような特性の異なる２種類のインジェクタを、エンジン１０の回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態（たとえば、アイドル時の触媒暖気時が、通常運転状態以外の非通常運転状態の一例であるといえる）である場合には、均質燃焼のみが行なわれるようにしている。

さらに、これらの図５および図６に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けて、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０のＤＩ分担率ｒを規定した。エンジン１０の温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン１０の温度を検知して、エンジン１０の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図５の温間時のマップを選択して、そうではないと図６に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン１０の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および／または吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御する。

本実施の形態においては、燃料の総噴射量が所望の噴射量になるように、ＤＩ比率ｒに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量および吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射量が決定される。

図５および図６に設定されるエンジン１０の回転数と負荷率について説明する。図５のＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。また、図６のＮＥ（３）は２９００〜３１００ｒｐｍに設定されている。すなわち、ＮＥ（１）＜ＮＥ（３）である。その他、図５のＮＥ（２）や、図６のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。

図５および図６を比較すると、図５に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図６に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジン１０の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン１０が冷えている状態であるので、（たとえ、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しなくても）筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。

図５および図６を比較すると、エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射しても、エンジン１０の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。

図５に示す温間マップでは、負荷率ＫＬ（１）以下では、筒内噴射用インジェクタ１１０のみが用いられる。これは、エンジン１０の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。これは、温間時においてはエンジン１０が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ１１０を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ１１０を閉塞させないことも考えられ、このために、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた領域としている。

図５および図６を比較すると、図６の冷間用マップにのみ「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域が存在する。これは、エンジン１０の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域（ＫＬ（３）以下）では吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみが使用されるということを示す。これはエンジン１０が冷えていてエンジン１０の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いる。

また、通常運転時以外の場合、エンジン１０がアイドル時の触媒暖気時の場合（非通常運転状態であるとき）、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ１１０が制御される。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。

図７および図８を参照して、フィードバック補正量およびその学習値が算出される学習領域について説明する。なお、図７は温間マップにおける学習領域を示し、図８は冷間マップにおける学習領域を示す。

図７および図８において互いに隣接する一点鎖線で示す曲線で挟まれた領域が学習領域である。学習領域は、吸入空気量に応じて区分される。吸入空気量に応じた学習領域を設定するのは、エアフローメータ４２の出力の誤差が吸入空気量に応じて異なるためである。

本実施の形態においては、学習領域（１）〜（４）までの４つの学習領域が設けられる。学習領域（１）、学習領域（２）、学習領域（３）、学習領域（４）の順に、吸入空気量が多い。なお、学習領域の数は４つに限らない。

本実施の形態においては、学習領域に加え、噴射領域（「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域、「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」の領域および「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域）毎にフィードバック補正量およびその学習値が算出される。すなわち、各噴射領域について、学習領域毎にフィードバック補正量が算出され、図９に示すように、噴射領域および学習領域に対応して学習値が算出される。なお、図９においては、各噴射領域において、学習領域毎に１つずつ学習値が算出された状態を示す。図９における四角の点は「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域における学習値を示す。丸の点は「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」の領域における学習値を示す。三角の点は「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域における学習値を示す。算出された学習値は、ＲＡＭ３３０に記憶される。

図１０を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ３００が、実行するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、図５および図６に示したマップに基づいて、ＤＩ比率ｒを判定する。Ｓ１０２にて、エンジンＥＣＵ３００は、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」であるか否かを判別する。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０４にて、エンジンＥＣＵ３００は、フィードバック補正量の学習値が判定値よりも小さいか否かを判別する。学習値が判定値よりも小さい場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、フィードバック補正量や学習値による噴射量の減少量が所定量よりも多いと判別され、処理はＳ１０６に移される。もしそうでないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０６にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃圧を小さくする。エンジンＥＣＵ３００は、たとえば目標燃圧Ｐ（０）を小さくすることにより、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃圧を小さくする。なお、デューティ比を小さくすることにより、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃圧を小さくするようにしてもよい。その後、この処理は終了する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ３００の動作について説明する。

筒内噴射用インジェクタ１１０に異常が発生して噴射量が過剰になると、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が行なわれる領域においては、空燃比のフィードバック制御により燃料噴射量を減少するように、フィードバック補正量や学習値が算出される。

このとき、フィードバック補正量や学習値による燃料噴射量の減少量が多くても、噴射量が少なくなりすぎた場合は精度を確保できなくなるので、噴射時間がリニアリティのある最小噴射量に対応する噴射時間を下回ることができない。特に、筒内噴射用インジェクタ１１０は筒内に直接燃料を噴射するために燃圧が高く設定されているので、噴射時間が短く、吸気通路噴射用インジェクタ１２０よりも、最小噴射量に対応する噴射時間でのガードがかかり易い。

このように、噴射時間が最小噴射量に対応する噴射時間でガードされると、この状態では燃料噴射量をさらに減少させ、空燃比をリーンにして目標の空燃比（たとえば理論空燃比）に近づけることができないおそれがある。

したがって、フィードバック補正量の学習値が判定値よりも小さく（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、フィードバック補正量や学習値による噴射量の減少量が所定量よりも多いといえる場合には、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃圧が小さくされる（Ｓ１０６）。

これにより、噴射時間を短くすることなく噴射量を減少させることができる。そのため、空燃比をさらにリーンにして、目標の空燃比に近づけることができる。その結果、適切な空燃比を実現することができる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによれば、学習値が判定値よりも小さく、空燃比のフィードバック制御による噴射量の減少量が所定量よりも多いといえる場合には、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃圧が小さくされる。これにより、噴射時間を短くすることなく噴射量を減少させることができる。そのため、筒内噴射用インジェクタのリニアリティを確保して精度よく燃料を噴射しつつ、空燃比をさらにリーンにして、目標の空燃比に高い精度で近づけることができる。その結果、適切な空燃比を実現することができる。

なお、本実施の形態においては、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域において学習値が判定値よりも小さい場合、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃圧を小さくしていたが、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域に加え、「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」の領域において学習値が判定値よりも小さい場合、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃圧を小さくするようにしてもよい。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃圧を小さくする代わりに、フィードバック制御の実行開始条件を緩和する点で前述の第１の実施の形態と相違する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図１１を参照して、本実施の形態においてエンジンＥＣＵ３００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、前述の第１の実施の形態と同じ処理については、同じステップ番号付し、詳細な説明はここでは繰返さない。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ３００は、フィードバック制御の実行開始条件における噴射時間のしきい値を下げる。

Ｓ２０２にて、エンジンＥＣＵ３００は、混合気の燃焼異常が発生したか否かを判別する。たとえば、エンジン回転数ＮＥの回転変動が生じた場合（変化率がしきい値よりも大きい場合や回転数の最大値と最小値の差が大きい場合など）や、失火が検出された場合、混合気の燃焼異常が発生したと判別される。燃焼異常が発生した場合（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、処理はＳ２０４に移される。もしそうでないと（Ｓ２０２にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２０４にて、エンジンＥＣＵ３００は、空燃比のフィードバック制御を禁止する。その後、この処理は終了する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ３００の動作について説明する。

筒内噴射用インジェクタ１１０に異常が発生して噴射量が過剰になると、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が行なわれる領域においては、空燃比のフィードバック制御により燃料噴射量を減少するように、フィードバック補正量や学習値が算出される。

フィードバック補正量や学習値による燃料噴射量の減少量が多くなると、噴射量が少なくなるため噴射時間が短くなり、リニアリティを確保し難くなる。すなわち、噴射量を精度よく噴射することが難しくなる。

このような状態において空燃比のフィードバック制御を実行すると、精度が悪化し得るため、フィードバック制御が禁止される。このようにフィードバック制御が禁止されると、学習値の誤算出等を抑制することができるが、この状態では、空燃比が目標の空燃比よりもリッチであっても、噴射量を減少させて空燃比を目標の空燃比に近づけることができない。

したがって、学習値が判定値よりも小さく（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、フィードバック補正量や学習値による噴射量の減少量が所定量よりも多いといえる場合には、フィードバック制御の実行開始条件における噴射時間のしきい値が下げられる（Ｓ２００）。これにより、空燃比のフィードバック制御が実行される領域を拡大することができる。そのため、空燃比をさらにリーンにして、目標の空燃比に近づけることができる。その結果、適切な空燃比を実現することができる。

ところが、インジェクタのリニアリティが確保し難い状態において、さらに噴射量が減少されて噴射時間が短くされ得るので、噴射量が安定せず、正常な燃焼のために必要な噴射量よりも少なくなり得る。この場合、燃焼異常を誘発し、所望の運転状態を維持できなくなる。

したがって、エンジン回転数ＮＥの回転変動が生じた場合や失火が検出された場合等、燃焼異常が発生した場合（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、空燃比のフィードバック制御が禁止される（Ｓ２０４）。これにより、必要以上に噴射量が減少されることを抑制して、混合気が正常に燃焼し得る適切な空燃比を得ることができる。

以上のように、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵによれば、学習値が判定値よりも小さく、空燃比のフィードバック制御による噴射量の減少量が所定の量よりも多いといえる場合には、フィードバック制御の実行開始条件における噴射時間のしきい値が下げられる。これにより、空燃比のフィードバック制御が実行される領域を拡大することができる。そのため、空燃比をさらにリーンにして、目標の空燃比に近づけることができる。その結果、適切な空燃比を実現することができる。

なお、本実施の形態においては、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域において学習値が判定値よりも小さい場合、フィードバック制御の実行開始条件における噴射時間のしきい値を下げていたが、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域に加え、「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」の領域において学習値が判定値よりも小さい場合、フィードバック制御の実行開始条件における噴射時間のしきい値を下げるようにしてもよい。

＜第３の実施の形態＞
図１２および図１３を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、前述の第１の実施の形態とは異なるマップを用いて、ＤＩ比率ｒを算出する。

その他の構造、処理フローについては、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図１２および図１３を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図１２は、エンジン１０の温間用マップであって、図１３は、エンジン１０の冷間用マップである。

図１２および図１３を比較すると、以下の点で図５および図６と異なる。エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用される領域が多いことを示す。しかしながら、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させるようにしている。これらのＤＩ比率ｒの変化を図１２および図１３に十字の矢印で示す。このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域（図１２および図１３で十字の矢印が記載された領域）以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射している領域（高回転側、低負荷側）においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。

なお、第１〜第３の実施の形態において説明したこのエンジン１０においては、均質燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程とすることにより、成層燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることにより実現できる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることで、点火プラグ周りにリッチ混合気が偏在させることにより燃焼室全体としてはリーンな混合気に着火する成層燃焼を実現することができる。また、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程としても点火プラグ周りにリッチ混合気を偏在させることができれば、吸気行程噴射であっても成層燃焼を実現できる。

また、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖気時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態（アイドル状態）を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。

また、第１〜第３の実施の形態において説明したエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。ただし、上述したエンジン１０は、基本的な大部分の領域には（触媒暖気時にのみに行なわれる、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程噴射させ、筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程噴射させる弱成層燃焼領域以外を基本的な領域という）、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、吸気行程である。しかしながら、以下に示す理由があるので、燃焼安定化を目的として一時的に筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程噴射とするようにしてもよい。

筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。

さらに、エンジン１０の温度によらず（すなわち、温間時および冷間時のいずれの場合であっても）、オフアイドル時（アイドルスイッチがオフの場合、アクセルペダルが踏まれている場合）には、図５または図１２に示す温間マップを用いるようにしてもよい（冷間温間を問わず、低負荷領域において筒内噴射用インジェクタ１１０を用いる）。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンシステムの概略構成図である。 図１のエンジンシステムにおける燃料供給機構の全体概要図である。 図２の部分拡大図である。 高圧燃料ポンプの特性曲線を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵに記憶される温間時のＤＩ比率マップを表わす図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵに記憶される冷間時のＤＩ比率マップを表わす図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵに記憶される、燃料噴射量の学習領域を示す図（その１）である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵに記憶される、燃料噴射量の学習領域を示す図（その２）である。 各噴射領域について、学習領域毎に学習値が算出された状態を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵに記憶される温間時のＤＩ比率マップを表わす図である。 本発明の第３の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵに記憶される冷間時のＤＩ比率マップを表わす図である。

符号の説明

１０ エンジン、２０ インテークマニホールド、３０ サージタンク、４０ 吸気ダクト、４２ エアフローメータ、５０ エアクリーナ、６０ 電動モータ、７０ スロットルバルブ、８０ エキゾーストマニホールド、９０ 三元触媒コンバータ、１００ アクセルペダル、１１０ 筒内噴射用インジェクタ、１１２ 気筒、１１９ 点火プラグ、１２０ 吸気通路噴射用インジェクタ、１２１ 排気バルブ、１２２ 吸気バルブ、１２３ ピストン、１３０ 燃料分配管、１５０ 高圧燃料圧送装置、１６０ 燃料分配管（低圧側）、１７０ 燃料圧レギュレータ、１８０ 低圧燃料ポンプ、１９０ 燃料フィルタ、２００ 燃料タンク、３００ エンジンＥＣＵ、３１０ 双方向性バス、３２０ ＲＯＭ、３３０ ＲＡＭ、３４０ ＣＰＵ、３５０ 入力ポート、３６０ 出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０ Ａ／Ｄ変換器、３８０ 水温センサ、４００ 燃料圧センサ、４２０ 空燃比センサ、４４０ アクセル開度センサ、４６０ 回転数センサ、１１００ フィードポンプ、１１１０ 高圧デリバリパイプ、１１２０ 低圧デリバリパイプ、１１４０ リリーフバルブ、１２００ 高圧燃料ポンプ、１２０２ 電磁スピル弁、１２０４ リーク機能付きチェックバルブ、１２０６ ポンププランジャー、１２１０ カム、１２２０ パルセーションダンパー、１４００ 低圧供給パイプ、１４１０ 低圧デリバリ連通パイプ、１４２０ ポンプ供給パイプ、１５００ 高圧デリバリ連通パイプ、１６００ 高圧燃料ポンプリターンパイプ、１６１０ 高圧デリバリリターンパイプ、１６３０ リターンパイプ。

Claims (4)

1. 筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段を備えた内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の空燃比を検知するための検知手段と、
   予め定められた条件が満たされた場合、前記検知された空燃比に基づいて燃料噴射量の補正値を算出するための算出手段と、
   前記補正値に応じた量の燃料が噴射されるように、前記燃料噴射手段を制御するための制御手段と、
   前記補正値による燃料噴射量の減少量が予め定められた量よりも多い場合、前記予め定められた条件を緩和するための緩和手段とを含み、
   前記予め定められた条件は、前記燃料噴射手段からの燃料噴射時間が予め定められた時間よりも長いという条件であり、
   前記緩和手段は、前記補正値による燃料噴射量の減少量が前記予め定められた量よりも多い場合、前記予め定められた時間を短くするための手段を含む、内燃機関の制御装置。
2. 前記制御装置は、
   前記内燃機関の燃焼異常を検知するための手段と、
   前記燃焼異常が検知された場合、補正を禁止するための手段とをさらに含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記燃料噴射手段は、第１の燃料噴射手段であって、
   前記内燃機関には、前記第１の燃料噴射手段に加えて、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段が設けられ、
   前記補正値は、前記第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量の補正値である、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
   前記第２の燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。

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