JP2009115010A - 筒内噴射式内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒内噴射式エンジンの圧縮行程噴射モード中に燃料噴射弁の噴射終了時期とほぼ同時に点火プラグの点火を実行するように噴射開始時期と点火時期を設定するシステムにおいて、エンジン回転速度上昇によって噴射終了時期のクランク角が遅角側にずれた場合でも燃焼状態を安定化させることができるようにする。
【解決手段】圧縮行程噴射モード中にエンジン回転速度が上昇中の場合には、燃料噴射弁の噴射終了時期のクランク角が遅角側にずれると判断して、今回の噴射気筒の燃料噴射弁の実際の噴射終了時期のクランク角に至った時点ｔ1 （又はその直前か直後）で追加点火を実行する。これにより、噴射終了時期のクランク角が予め設定した本来の点火時期に対して遅角側にずれた場合でも、実際の噴射終了時期とほぼ同時期に追加点火を実行することで、筒内に良好な成層混合気が形成される時期に追加点火を実行して、燃焼状態を安定化させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、筒内噴射式内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射終了時期と点火プラグの点火時期とが所定の関係になるように燃料噴射弁の噴射開始時期と点火プラグの点火時期を設定する筒内噴射式内燃機関の制御装置に関する発明である。

近年、車両に搭載される内燃機関として、低燃費、低排気エミッション、高出力の特長を兼ね備えた筒内噴射式の内燃機関を採用したものがある。この筒内噴射式の内燃機関においては、特許文献１（特表２００３−５４１８６号公報）に記載されているように、始動時に燃料圧力が所定値よりも高い場合に、要求燃料噴射量から燃料噴射弁の噴射時間を算出し、この噴射時間に基づいて点火プラグの点火時期よりも所定クランク角だけ進角側で噴射が終了するように噴射開始時期をクランク角で設定するようにしたものがある。
特表２００３−５４１８６号公報（第２頁等）

また、本発明者は、筒内噴射式の内燃機関を圧縮行程噴射モード（圧縮行程で筒内に燃料を噴射して成層燃焼させるモード）で運転する際に、圧縮上死点直前で燃料噴射弁の噴射を終了すると共に、その噴射終了時期とほぼ同時又は直後（つまり筒内に良好な成層混合気が形成される時期）に点火プラグの点火を実行するように噴射開始時期と点火時期を設定することで、燃焼状態を安定化させるシステムを研究しているが、その研究過程で、次のような新たな課題が判明した。

一般に、燃料噴射弁の噴射開始時期や点火プラグの点火時期はクランク角で設定されるが、燃料噴射弁の噴射量は噴射時間（開弁時間）で設定されるため、上述したように噴射終了時期付近で点火を実行するように噴射開始時期と点火時期を予めクランク角で設定しておいても、図１２に示すように、内燃機関の始動時や加速時で内燃機関の回転速度（クランク角速度）が急上昇する場合には、噴射終了時期（噴射開始時期から噴射時間が経過した時点ｔ1 のクランク角）が予め設定した点火時期に対して遅角側にずれてしまい、燃料噴射途中（つまり筒内に良好な成層混合気が形成される途中）で点火を実行してしまう可能性があり、その結果、燃焼状態が悪化して失火や不完全燃焼によるトルク低下やＨＣ排出量の増加を招くという問題がある。このような問題は、上記特許文献１の技術（点火時期よりも所定クランク角だけ進角側で噴射が終了するように噴射開始時期を設定するもの）においても同様に起こり得る。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、内燃機関の回転速度上昇によって噴射終了時期のクランク角が遅角側にずれた場合でも、燃焼状態を安定化させることができる筒内噴射式内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、筒内噴射式内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射時間を要求燃料噴射量等に応じて設定し、前記燃料噴射弁の噴射終了時期と点火プラグの点火時期とが所定の関係になるように前記燃料噴射弁の噴射開始時期と前記点火プラグの点火時期を設定する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、内燃機関の回転速度が上昇する場合（例えば始動時や加速時で各気筒の燃焼行程毎に内燃機関の回転速度のピーク値が上昇していく場合）に燃料噴射弁の実際の噴射終了時期を基準に設定したタイミングで点火プラグの追加点火を追加点火制御手段によって実行するようにしたものである。

このようにすれば、内燃機関の回転速度上昇によって噴射終了時期のクランク角が予め設定した本来の点火時期に対して遅角側にずれた場合でも、実際の噴射終了時期を基準に設定したタイミングで追加点火を実行することで、筒内に良好な混合気が形成される時期に追加点火を実行することができるため、燃焼状態を安定化させることができ、失火や不完全燃焼を防止してトルク低下やＨＣ排出量の増加を防止することができる。

この場合、請求項２のように、燃料噴射弁の実際の噴射終了時期と同じタイミングで追加点火を実行するようにしても良い。このようにすれば、燃料噴射がほぼ終了して筒内に良好な混合気が形成されるのとほぼ同時に追加点火を実行することができる。

ところで、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力等によっては、筒内に噴射された燃料が十分に霧化するまでに多少の時間を要することがある。そこで、請求項３のように、燃料噴射弁の実際の噴射終了時期から所定期間経過したタイミングで追加点火を実行するようにしても良い。このようにすれば、燃料噴射が終了してから噴射燃料が燃焼に適した位置まで移動すると共に霧化するのに必要な期間が経過して筒内に良好な混合気が確実に形成された頃に追加点火を実行することができる。

また、請求項４のように、内燃機関の回転速度上昇度合を回転速度上昇度合判定手段により検出又は予測し、その検出又は予測した回転速度上昇度合に基づいて燃料噴射弁の噴射終了時期を噴射終了時期予測手段により予測し、その予測した噴射終了時期を基準に設定したタイミングで点火プラグの追加点火を追加点火制御手段により実行するようにしても良い。このようにすれば、噴射終了時期を予測した時点で追加点火の点火時期を決定することができるため、追加点火の点火時期をより早いタイミングで決定して、追加点火の準備（点火コイルへの通電）をより早いタイミングで開始することで十分な点火エネルギーをチャージする時間を確保することができ、追加点火を確実に実行することができる。

この場合も、請求項５のように、予測した噴射終了時期と同じタイミングで追加点火を実行するようにしても良いし、請求項６のように、予測した噴射終了時期から所定期間経過したタイミングで追加点火を実行するようにしても良い。

また、本発明は、追加点火を１回のみ実行するようにしても良いが、請求項７のように、追加点火を所定間隔で複数回実行するようにしても良い。このようにすれば、複数回の追加点火によって燃焼状態を更に安定化させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
筒内噴射式の内燃機関である筒内噴射式エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、エンジン１１の各気筒には、それぞれ燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６と、ノッキング振動を検出するノックセンサ２７と、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２８が取り付けられている。このクランク角センサ２８の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

これら各種センサの出力は、制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２９に入力される。このＥＣＵ２９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。

その際、ＥＣＵ２９は、エンジン運転状態（要求トルクやエンジン回転速度等）に応じて圧縮行程噴射モード（成層燃焼モード）と吸気行程噴射モード（均質燃焼モード）とを切り換える。圧縮行程噴射モードでは、少量の燃料を圧縮行程で筒内に直接噴射して点火プラグ２２の近傍に成層混合気を形成して成層燃焼（リーン燃焼）させることで、燃費を向上させる以外にも、冷間始動時等の燃料付着量を低減する効果があることからストイキ燃焼でも使用する場合がある。一方、吸気行程噴射モードでは、燃料噴射量を増量して吸気行程で筒内に燃料を直接噴射して均質混合気を形成して均質燃焼（ストイキ又はリッチ燃焼）させることで、エンジン出力を高める。

また、ＥＣＵ２９は、圧縮行程噴射モード中に後述する図３の燃料噴射制御ルーチン及び図４の点火制御ルーチンを実行することで、次のようにして燃料噴射制御及び点火制御を実施する。エンジン運転状態等に基づいて燃料噴射弁２１の要求噴射量を算出し、この要求噴射量と燃料圧力（燃料噴射弁２１に供給される燃料の圧力）とに基づいて燃料噴射弁２１の噴射時間を算出する。この噴射時間に基づいて圧縮ＴＤＣ（圧縮上死点）直前で燃料噴射弁２１の噴射を終了するように噴射開始時期をクランク角で設定すると共に、噴射終了時期とほぼ同時又は直後（つまり筒内に良好な成層混合気が形成される時期）に点火プラグ２２の点火を実行するように点火時期をクランク角で設定する。このようにして、噴射開始時期と点火時期を設定した後、クランク角センサ２８で検出したクランク角が噴射開始時期に至った時点で燃料噴射弁２１の噴射を実行し、その後、クランク角が点火時期に至った時点で点火プラグ２２の点火を実行する。

一般に、燃料噴射弁２１の噴射開始時期や点火プラグ２２の点火時期はクランク角で設定されるが、燃料噴射弁２１の噴射量は噴射時間（開弁時間）で設定されるため、上述したように噴射終了時期付近で点火を実行するように噴射開始時期と点火時期を予めクランク角で設定しておいても、図１２に示すように、エンジン１１の始動時や加速時でエンジン回転速度（クランク角速度）が急上昇する場合には、噴射終了時期（噴射開始時期から噴射時間が経過した時点ｔ1 のクランク角）が予め設定した点火時期に対して遅角側にずれてしまい、燃料噴射途中（つまり筒内に良好な成層混合気が形成される途中）で点火を実行してしまう可能性があり、その結果、燃焼状態が悪化して失火や不完全燃焼によるトルク低下やＨＣ排出量の増加を招くという問題がある。

この対策として、ＥＣＵ２９は、圧縮行程噴射モード中に後述する図５の追加点火制御ルーチンを実行することで、次のようにして追加点火制御を実施する。図２に示すように、エンジン回転速度が上昇中（始動時や加速時で各気筒の燃焼毎にエンジン回転速度のピーク値が上昇していく状態）の場合には、エンジン回転速度上昇によって燃料噴射弁２１の噴射終了時期のクランク角が遅角側にずれると判断して、今回の噴射気筒の燃料噴射弁２１の実際の噴射終了時期のクランク角に至った時点ｔ1 で、点火プラグ２２の追加点火を実行する。或は、実際の噴射終了時期の直前又は直後に点火プラグ２２の追加点火を実行するようにしても良い。これにより、エンジン回転速度上昇によって噴射終了時期のクランク角が予め設定した本来の点火時期に対して遅角側にずれた場合でも、実際の噴射終了時期とほぼ同時期（同時又は直前か直後）に点火プラグ２２の追加点火を実行することで、筒内に良好な成層混合気が形成される時期に追加点火を実行して、燃焼状態を安定化させることができる。

以上説明した圧縮行程噴射モード中の燃料噴射制御と点火制御と追加点火制御は、ＥＣＵ２９によって図３乃至図５の各ルーチンに従って実行される。以下、各ルーチンの処理内容を説明する。

［燃料噴射制御メインルーチン］
図３に示す燃料噴射制御ルーチンは、圧縮行程噴射モード中に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン運転状態等に基づいて燃料噴射弁２１の要求噴射量を算出した後、ステップ１０２に進み、要求噴射量と燃料圧力とに基づいて燃料噴射弁２１の噴射時間を算出する。この後、１０３に進み、噴射時間に基づいて圧縮ＴＤＣ直前で燃料噴射弁２１の噴射を終了するように噴射開始時期のクランク角を算出した後、ステップ１０４に進み、クランク角センサ２８で検出したクランク角が噴射開始時期になった時点で、燃料噴射弁２１の噴射を実行する。

［点火制御ルーチン］
図４に示す点火制御ルーチンは、圧縮行程噴射モード中に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、燃料噴射弁２１の噴射終了時期（つまり圧縮ＴＤＣ直前）とほぼ同時又は直後（つまり筒内に良好な成層混合気が形成される時期）に点火プラグ２２の点火を実行するように点火時期のクランク角を算出する。この後、ステップ２０２に進み、クランク角センサ２８で検出したクランク角が点火時期になった時点で、点火プラグ２２の点火を実行する。

［追加点火制御ルーチン］
図５に示す追加点火制御ルーチンは、圧縮行程噴射モード中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう追加点火制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、エンジン回転速度が上昇中（始動時や加速時で各気筒の燃焼毎にエンジン回転速度のピーク値が上昇していく状態）であるか否かを判定し、エンジン回転速度が上昇中であると判定された場合には、エンジン回転速度上昇によって燃料噴射弁２１の噴射終了時期のクランク角が遅角側にずれると判断して、ステップ３０２に進み、今回の噴射気筒の燃料噴射弁２１の実際の噴射終了時期になったか否かを、例えば、燃料噴射弁２１が閉弁されたか否か、或は燃料噴射弁２１の噴射開始時期から噴射時間が経過したか否か等によって判定する。

このステップ３０２で、実際の噴射終了時期になったと判定された時点で、ステップ３０３に進み、点火プラグ２２の追加点火を実行する。或は、実際の噴射終了時期の直前又は直後に点火プラグ２２の追加点火を実行するようにしても良い。

以上説明した本実施例１では、エンジン回転速度が上昇中の場合に、燃料噴射弁２１の実際の噴射終了時期とほぼ同時期（同時又は直前か直後）に点火プラグ２２の追加点火を実行するようにしたので、エンジン回転速度上昇によって噴射終了時期のクランク角が予め設定した本来の点火時期に対して遅角側にずれた場合でも、実際の噴射終了時期とほぼ同時期に点火プラグ２２の追加点火を実行することで、燃料噴射がほぼ終了して筒内に良好な混合気が形成された頃に追加点火を実行することができて、燃焼状態を安定化させることができ、失火や不完全燃焼を防止してトルク低下やＨＣ排出量の増加を防止することができる。

尚、上記実施例１では、実際の噴射終了時期とほぼ同時期に、追加点火を１回のみ実行するようにしたが、追加点火を所定間隔で複数回実行するようにしても良い。このようにすれば、複数回の追加点火によって燃焼状態を更に安定化させることができる。

次に、図６及び図７を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分は説明を簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
燃料噴射弁２１に供給される燃料圧力等によっては、筒内に噴射された燃料が十分に霧化するまでに多少の時間を要することがある。

そこで、本実施例２では、後述する図７の追加点火制御ルーチンを実行することで、図６に示すように、燃料噴射弁２１の実際の噴射終了時期から所定時間（例えば、噴射燃料が霧化するのに必要な時間）が経過した時点ｔ2 で、点火プラグ２２の追加点火を実行するようにしている。

以下、図７の追加点火制御ルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンでは、ステップ４０１で、エンジン回転速度が上昇中であるか否かを判定し、エンジン回転速度が上昇中であると判定された場合には、ステップ４０２に進み、今回の噴射気筒の燃料噴射弁２１の実際の噴射終了時期（例えば、燃料噴射弁２１が閉弁された時点、或は、燃料噴射弁２１の噴射開始時期から噴射時間が経過した時点）から所定時間が経過したか否かを判定する。ここで、所定時間は、燃料噴射を終了してから噴射燃料が適切な位置まで移動すると共に霧化するのに必要な時間に設定されている。また、所定時間は、予め設定した固定値としても良いが、燃料圧力やエンジン回転速度等に応じて所定時間を変化させるようにしても良い。

このステップ４０２で、実際の噴射終了時期から所定時間が経過したと判定された時点で、ステップ４０３に進み、点火プラグ２２の追加点火を実行する。

以上説明した本実施例２では、燃料噴射弁２１の実際の噴射終了時期から所定時間が経過した時点で、点火プラグ２２の追加点火を実行するようにしたので、燃料噴射が終了してから噴射燃料が適切な位置まで移動すると共に霧化するのに必要な期間が経過して筒内に良好な混合気が確実に形成された状態で追加点火を実行することができる。

尚、上記実施例２では、実際の噴射終了時期から所定時間が経過したときに、追加点火を１回のみ実行するようにしたが、追加点火を所定間隔で複数回実行するようにしても良い。また、実際の噴射終了時期とほぼ同時期に追加点火を１回のみ又は所定間隔で複数回実行した後、実際の噴射終了時期から所定時間が経過したときに再び追加点火を１回のみ又は所定間隔で複数回実行するようにしても良い。

次に、図８を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、上記各実施例１，２と実質的に同一部分は説明を簡略化し、主として上記各実施例１，２と異なる部分について説明する。

本実施例３では、後述する図８の追加点火制御ルーチンを実行することで、今回の燃焼によるエンジン回転速度上昇度合（例えば、エンジン回転速度の上昇量）を検出し、検出したエンジン回転速度上昇度合に基づいて今回の噴射気筒の燃料噴射弁２１の噴射終了時期のクランク角を予測し、予測した噴射終了時期とほぼ同時期に追加点火を実行する。

以下、図８の追加点火制御ルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンでは、ステップ５０１で、エンジン回転速度が上昇中であるか否かを判定し、エンジン回転速度が上昇中であると判定された場合には、ステップ５０２に進み、今回の燃焼によるエンジン回転速度上昇度合を算出する。この場合、例えば、エンジン回転速度上昇中の所定期間におけるエンジン回転速度の上昇量をエンジン回転速度上昇度合として求める。或は、所定期間におけるエンジン回転速度の上昇率（加速度）をエンジン回転速度上昇度合として求めるようにしても良い。このステップ５０２の処理が特許請求の範囲でいう回転速度上昇度合判定手段としての役割を果たす。

この後、ステップ５０３に進み、検出したエンジン回転速度上昇度合に基づいて今回の噴射気筒の燃料噴射弁２１の噴射終了時期のクランク角を予測する。この場合、例えば、検出したエンジン回転速度上昇度合を用いて燃料噴射弁２１の噴射時間に相当するクランク角変化量を予測し、予測したクランク角変化量を噴射開始時期のクランク角に加算して噴射終了時期のクランク角を予測する。このステップ５０３の処理が特許請求の範囲でいう噴射終了時期予測手段としての役割を果たす。

この後、ステップ５０４に進み、予測した噴射終了時期のクランク角を追加点火時期として設定する。或は、予測した噴射終了時期の直前又は直後のクランク角を追加点火時期として設定するようにしても良い。この後、ステップ５０５に進み、クランク角センサ２８で検出したクランク角が追加点火時期になったか否かを判定し、クランク角が追加点火時期になったと判定された時点で、ステップ５０６に進み、点火プラグ２２の追加点火を１回のみ又は所定間隔で複数回実行する。

以上説明した本実施例３では、今回の燃焼によるエンジン回転速度上昇度合を検出し、検出したエンジン回転速度上昇度合に基づいて今回の噴射気筒の燃料噴射弁２１の噴射終了時期のクランク角を予測し、予測した噴射終了時期とほぼ同時期（同時又は直前か直後）に追加点火を実行するようにしたので、噴射終了時期を予測した時点で追加点火の点火時期を決定することができる。これにより、追加点火の点火時期をより早いタイミングで決定して、追加点火の準備（点火コイルへの通電）をより早いタイミングで開始することができ、追加点火を確実に実行することができる。

尚、上記実施例３では、予測した噴射終了時期とほぼ同時期に追加点火を１回のみ又は所定間隔で複数回実行するようにしたが、予測した噴射終了時期から所定期間が経過したときに追加点火を１回のみ又は所定間隔で複数回実行するようにしても良い。

また、予測した噴射終了時期とほぼ同時期に追加点火を１回のみ又は所定間隔で複数回実行した後、予測した噴射終了時期から所定時間が経過したときに再び追加点火を１回のみ又は所定間隔で複数回実行するようにしても良い。

次に、図９乃至図１１を用いて本発明の実施例４を説明する。但し、上記各実施例１〜３と実質的に同一部分は説明を簡略化し、主として上記各実施例１〜３と異なる部分について説明する。

本実施例４では、後述する図１１の追加点火制御ルーチンを実行することで、次の燃焼によるエンジン回転速度上昇度合（例えば、所定時間当たりのエンジン回転速度の上昇量）を予測し、予測したエンジン回転速度上昇度合に基づいて次の噴射気筒の燃料噴射弁２１の噴射終了時期のクランク角を予測し、予測した噴射終了時期とほぼ同時期に追加点火を実行する。

ここで、本実施例４のエンジン回転速度上昇度合の予測方法と噴射終了時期の予測方法について説明する。
図９（ａ）に示すように、始動時にエンジン回転速度上昇度合を予測する場合には、最初に噴射を開始した気筒の燃焼タイミングになったときに、燃焼開始に伴ってエンジン回転速度が上昇することを考慮して、エンジン回転速度上昇度合を予測する。この場合、例えば、エンジン回転速度上昇度合（エンジン回転速度の上昇量やエンジン回転速度の上昇速度）のマップを参照して、現在の冷却水温と油温のうちの一方又は両方と燃焼回数とに応じたエンジン回転速度上昇度合を求めることで、エンジン回転速度上昇度合を予測する。このエンジン回転速度上昇度合のマップは、予め実験データや設計データ等に基づいて作成してＥＣＵ２９のＲＯＭ等に記憶しておく。

また、吸入空気量と供給燃料量のうちの一方又は両方と燃焼エネルギとの関係を模擬した物理モデル（例えば数式）や、燃焼エネルギと発生トルクとの関係を模擬した物理モデルを用いて、吸入空気量と供給燃料量のうちの一方又は両方から発生トルクを予測し、この発生トルクをエンジン回転速度上昇度合としても良い。或は、吸入空気量と供給燃料量のうちの一方又は両方に基づいて発生トルクをマップ又は数式等により予測したり、冷却水温と油温のうちの一方又は両方と燃焼回数とに基づいて発生トルクをマップ又は数式等等により予測するようにしても良い。

一方、図９（ｂ）に示すように、加速時のエンジン回転速度上昇度合を予測する場合には、アクセル開度とスロットル開度のうちの一方又は両方に基づいてエンジン回転速度が上昇するタイミングをマップ又は数式等により予測すると共にエンジン回転速度上昇度合（所定時間当たりのエンジン回転速度の上昇量やエンジン回転速度の上昇速度）をマップ又は数式等により予測する。或は、アクセル開度に基づいてスロットル開度をマップ又は数式等により予測し、予測したスロットル開度に基づいてエンジン回転速度が上昇するタイミングをマップ又は数式等により予測すると共にエンジン回転速度上昇度合をマップ又は数式等により予測するようにしても良い。

このようにして予測したエンジン回転速度上昇タイミングとエンジン回転速度上昇度合とを用いて次の噴射気筒の燃料噴射弁２１の噴射終了時期のクランク角を予測する。この場合、例えば、予測したエンジン回転速度上昇タイミングとエンジン回転速度上昇度合とを用いて燃料噴射弁２１の噴射時間に相当するクランク角変化量を予測し、予測したクランク角変化量を噴射開始時期のクランク角に加算して噴射終了時期のクランク角を予測する。

但し、始動時や加速時のように要求噴射量が増量されて噴射時間が比較的長くなる場合には、予め設定した噴射開始時期で噴射を開始しても、予想した噴射終了時期のクランク角が所望のタイミング（例えば圧縮ＴＤＣ）よりも遅角側になって所望のタイミングまでに噴射を終了することが困難な場合がある。このような場合には、図１０に示すように、噴射開始時期を可能な限り進角側に補正し、更に、噴射開始時期を進角側に補正した後の噴射終了時期を予測する。

以下、図１１の追加点火制御ルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンでは、ステップ６０１で、前述した方法により始動時又は加速時の次の燃焼によるエンジン回転速度上昇タイミングとエンジン回転速度上昇度合を予測する。このステップ６０１の処理が特許請求の範囲でいう回転速度上昇度合判定手段としての役割を果たす。

この後、ステップ６０２に進み、予測したエンジン回転速度上昇タイミングとエンジン回転速度上昇度合とを用いて次の噴射気筒の燃料噴射弁２１の噴射終了時期のクランク角を予測する。この場合、例えば、予測したエンジン回転速度上昇タイミングと予測したエンジン回転速度上昇度合とを用いて燃料噴射弁２１の噴射時間に相当するクランク角変化量を予測し、予測したクランク角変化量を噴射開始時期のクランク角に加算して噴射終了時期のクランク角を予測する。但し、予想した噴射終了時期のクランク角が所望のタイミング（例えば圧縮ＴＤＣ）よりも遅角側になる場合には、噴射開始時期のクランク角を可能な限り進角側に補正し、更に、噴射開始時期のクランク角を進角側に補正した後の噴射終了時期のクランク角を予測する。このステップ６０２の処理が特許請求の範囲でいう噴射終了時期予測手段としての役割を果たす。

この後、ステップ６０３に進み、予測した噴射終了時期のクランク角を追加点火時期として設定する。或は、予測した噴射終了時期の直前又は直後のクランク角を追加点火時期として設定するようにしても良い。この後、ステップ６０４に進み、クランク角センサ２８で検出したクランク角が追加点火時期になったか否かを判定し、クランク角が追加点火時期になったと判定された時点で、ステップ６０５に進み、点火プラグ２２の追加点火を１回のみ又は所定間隔で複数回実行する。

以上説明した本実施例４では、次の燃焼によるエンジン回転速度上昇度合を予測し、予測したエンジン回転速度上昇度合に基づいて次の噴射気筒の燃料噴射弁２１の噴射終了時期のクランク角を予測し、予測した噴射終了時期とほぼ同時期（同時又は直前か直後）に追加点火を実行するようにしたので、追加点火の点火時期を更に早いタイミングで決定して、追加点火の準備（点火コイルへの通電）を更に早いタイミングで開始することができ、追加点火をより確実に実行することができる。

尚、上記実施例４では、予測した噴射終了時期とほぼ同時期に追加点火を１回のみ又は所定間隔で複数回実行するようにしたが、予測した噴射終了時期から所定期間が経過したときに追加点火を１回のみ又は所定間隔で複数回実行するようにしても良い。また、予測した噴射終了時期とほぼ同時期に追加点火を１回のみ又は所定間隔で複数回実行した後、予測した噴射終了時期から所定時間が経過したときに再び追加点火を１回のみ又は所定間隔で複数回実行するようにしても良い。

尚、上記各実施例１〜４では、圧縮行程で筒内に燃料を噴射する圧縮行程噴射モード中に追加点火制御を実行するようにしたが、吸気行程と圧縮行程の両方で筒内に燃料を噴射する吸気圧縮行程噴射モード中に追加点火制御を実行するようにしても良い。

また、本発明は、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 実施例１の追加点火制御を説明するタイムチャートである。 実施例１の燃料噴射制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例１の点火制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例１の追加点火制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例２の追加点火制御を説明するタイムチャートである。 実施例２の追加点火制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例３の追加点火制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 （ａ）は実施例４の始動時のエンジン回転速度上昇度合の予測方法を説明するタイムチャートであり、（ｂ）は実施例４の加速時のエンジン回転速度上昇度合の予測方法を説明するタイムチャートである。 実施例４の追加点火制御を説明するタイムチャートである。 実施例４の追加点火制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 従来の燃料噴射制御と点火制御を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、２８…クランク角センサ、２９…ＥＣＵ（追加点火制御手段，回転速度上昇度合判定手段，噴射終了時期予測手段）

Claims (7)

1. 筒内噴射式内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射時間を要求燃料噴射量等に応じて設定し、前記燃料噴射弁の噴射終了時期と点火プラグの点火時期とが所定の関係になるように前記燃料噴射弁の噴射開始時期と前記点火プラグの点火時期を設定する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
   内燃機関の回転速度が上昇する場合に前記燃料噴射弁の実際の噴射終了時期を基準に設定したタイミングで前記点火プラグの追加点火を実行する追加点火制御手段を備えていることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
2. 前記追加点火制御手段は、前記燃料噴射弁の実際の噴射終了時期と同じタイミングで前記追加点火を実行することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
3. 前記追加点火制御手段は、前記燃料噴射弁の実際の噴射終了時期から所定期間経過したタイミングで前記追加点火を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
4. 筒内噴射式内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射時間を要求燃料噴射量等に応じて設定し、前記燃料噴射弁の噴射終了時期と点火プラグの点火時期とが所定の関係になるように前記燃料噴射弁の噴射開始時期と前記点火プラグの点火時期を設定する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、
   内燃機関の回転速度上昇度合を検出又は予測する回転速度上昇度合判定手段と、
   前記回転速度上昇度合判定手段で検出又は予測した回転速度上昇度合に基づいて前記燃料噴射弁の噴射終了時期を予測する噴射終了時期予測手段と、
   前記噴射終了時期予測手段で予測した噴射終了時期を基準に設定したタイミングで前記点火プラグの追加点火を実行する追加点火制御手段と
   を備えていることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
5. 前記追加点火制御手段は、前記噴射終了時期予測手段で予測した噴射終了時期と同じタイミングで前記追加点火を実行することを特徴とする請求項４に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
6. 前記追加点火制御手段は、前記噴射終了時期予測手段で予測した噴射終了時期から所定期間経過したタイミングで前記追加点火を実行することを特徴とする請求項４又は５に記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。
7. 前記追加点火制御手段は、前記追加点火を所定間隔で複数回実行することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の制御装置。

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