JP2005201083A - 内燃機関の噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気通路に燃料を噴射する吸気通路用噴射弁に加えて筒内に燃料を噴射する筒内用噴射弁を備える内燃機関において、筒内用噴射弁の噴孔部へのデポジットの堆積を好適に抑制することのできる内燃機関の噴射制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ３１は、筒内用噴射弁２１の実燃料噴射量が目標噴射量未満であることが検出される場合には、同筒内用噴射弁２１による燃料噴射を各気筒＃１〜＃４につきそれぞれ所定期間ずつ行うように、ポート用噴射弁２２から筒内用噴射弁２１に強制的に切り替える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の噴射制御装置にかかり、詳しくは、気筒内に燃料を直接噴射する筒内用の燃料噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路用の燃料噴射弁とを併せ備える内燃機関の噴射制御装置に関するものである。

従来、この種の内燃機関の１つとして、吸気通路の吸気ポートに燃料を噴射するポート用噴射弁に加えて、気筒内に燃料を直接噴射する筒内用噴射弁を備えるものが知られている（例えば特許文献１参照）。こうした内燃機関では、その機関運転状態に応じて、ポート用噴射弁のみによる燃料噴射、筒内用噴射弁のみによる燃料噴射、それら双方を用いた燃料噴射、といったように、その燃料噴射形態を柔軟に切り替えるようにしている。

ところで、筒内用噴射弁は、燃焼室内において高温の燃焼ガスに晒されることから、同噴射弁の噴孔部にはデポジットが付着し易くなる。また、上記のようにポート用噴射弁による燃料噴射が行われる運転時には、筒内用噴射弁からの燃料噴射も行われないことから燃料の気化に伴う冷却もなされず、噴孔部の温度が上昇して、該噴孔部へのデポジットの堆積が一層進むこととなる。こうしたデポジットが上記噴孔部からの燃料噴射の妨げとなり、燃料噴霧の形状が変化したり（粒径が大きくなる）、燃料噴射量が要求量よりも少なくなることで、失火、ひいては燃焼悪化を招くおそれがあった。

そこで、例えば上記特許文献１においては、ポート用噴射弁を使用した運転領域であっても、同ポート用噴射弁の燃料噴射量の一部を筒内用噴射弁に分担させることで、燃料の気化に伴う冷却を図り、デポジットが堆積することを抑制する方法が提案されている。
特開２００２−３６４４０９号公報

ところが、上記のようにポート用噴射弁の燃料噴射量の一部を筒内用噴射弁に分担させる方法では、要求される燃料噴射量が少ないときには、その噴射量の一部を分担する筒内用噴射弁の噴射量も同様に少なくなるため、十分な冷却効果が得られず、したがってデポジットが堆積することを好適に抑制することができないという問題があった。

特に、要求燃料噴射量が少なく、それによって筒内用噴射弁に分担させる噴射量が同噴射弁の最小噴射量（噴射弁の開弁時間に対する噴射量のリニアリティを確保できる最低値）を下回るような場合には、同筒内用噴射弁が正常な燃料噴射を行うことができず、失火、ひいては燃焼悪化を招くおそれがあった。

この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路用噴射弁に加えて筒内に燃料を噴射する筒内用噴射弁を備える内燃機関において、筒内用噴射弁の噴孔部へのデポジットの堆積を好適に抑制することのできる内燃機関の噴射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、請求項１に記載の発明では、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内用噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路用噴射弁と、それら各噴射弁のうち少なくとも一方を駆動制御して燃料噴射形態を切り替える切替手段とを備える内燃機関の噴射制御装置において、前記切替手段は、前記吸気通路用噴射弁による燃料噴射が行われる運転領域で前記筒内用噴射弁のみによる燃料噴射が所定期間行われるように前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を実行することを要旨とする。

上記構成によれば、吸気通路用噴射弁による燃料噴射が行われる運転領域であっても、筒内用噴射弁のみによる燃料噴射を所定期間行うようにしたことで、筒内用噴射弁の噴孔部に堆積するデポジットを噴射力によって吹き飛ばして、同デポジットを除去することができる。また、このような筒内用噴射弁による燃料噴射を行うことにより、同燃料の気化に伴う噴孔部の冷却を図り、噴孔部にデポジットが新たに堆積することを抑制することができる。その結果、筒内用噴射弁の燃料噴射量が低下することを抑制することができる。

ちなみに、本発明にかかる強制切り替え制御では、使用する噴射弁を筒内用噴射弁のみに所定期間完全に切り替えるようにしたため、要求される燃料噴射量が少ない運転領域であったとしても、筒内用噴射弁から燃焼室内に供給される燃料噴射量が減少して筒内用噴射弁の最小噴射量を下回ることが回避されるため、燃焼悪化が生じることはない。

ここで、上記強制切り替え制御において、筒内用噴射弁のみによる燃料噴射を行わせる「所定期間」については、その上限値を設けるようにするのが望ましい。すなわち、強制切り替えを行う期間を無期限とすると、筒内用噴射弁による燃料噴射を連続して行うことによる燃焼悪化の問題が懸念されるが、このように所定期間（例えば所定サイクル）に限っての強制切り替え制御とすることで、燃焼悪化を生ずることなくデポジットの除去及び抑制を図ることができる。

なお、上記「吸気通路用噴射弁による燃料噴射が行われる運転領域」とは、吸気通路用噴射弁のみによる燃料噴射が行われる運転領域の他、同吸気通路用噴射弁に加えて筒内用噴射弁による燃料噴射が併せて行われる運転領域も含む。

請求項２に記載の発明では、請求項１記載の噴射制御装置において、前記切替手段は、前記筒内用噴射弁の噴孔部の温度または燃料の温度が所定温度以下であることが検出されることを条件に、前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を実行することを要旨としている。

上記筒内用噴射弁の噴孔部に堆積するデポジットを噴射力によって吹き飛ばす効果は、筒内用噴射弁の噴孔部の温度または燃料の温度が所定温度以下であるときほど高められることが本願発明者によっても確認されている。このため、こうした条件のもとで前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を実行することで、デポジットの除去及び抑制効果を一層高めることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２記載の噴射制御装置において、前記切替手段は、イグニッションスイッチがオフされた後、前記内燃機関が停止するまでの間で前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を実行することを要旨とする。

上記構成によれば、上記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御をイグニッションスイッチがオフされた後、すなわち機関停止時に行うようにしている。従って、筒内用噴射弁による燃料噴射に起因した燃焼悪化の影響を極力回避しつつ、デポジット対策を好適に行うことが可能となる。

請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３の何れか一項記載の噴射制御装置において、前記筒内用噴射弁の実燃料噴射量が目標噴射量未満であることを検出する検出手段を更に備え、前記切替手段は、前記検出手段により前記実燃料噴射量が前記目標噴射量未満である旨の検出がなされていることを条件に、前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を実行することを要旨とする。

上記構成によれば、筒内用噴射弁の実燃料噴射量が目標噴射量未満であることを検出し、これに基づいて同筒内用噴射弁の噴孔部へのデポジットの堆積を監視するようにしている。そして、実燃料噴射量が目標噴射量未満である場合にはデポジットが堆積していると判断し、先の燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を実行する。すなわち、同構成によれば、筒内用噴射弁の噴孔部にデポジットが堆積しているときに上記切り換え制御が行われるようになり、不要に同制御がなされるのを極力回避することができるようになる。

特に、上記請求項３に記載の構成に本構成を適用した場合には、デポジットが堆積しているときのみに、上記燃料噴射形態を切り替える制御が行われるようになるため、本来燃料噴射を実行する必要のない機関停止時に不必要な燃料噴射が行われるのを回避することができるようになる。

請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４の何れか一項記載の噴射制御装置において、前記筒内用噴射弁の噴孔部に堆積するデポジットの堆積量を機関運転状態に基づいて推定する推定手段を更に備え、前記切替手段は、前記推定手段により推定される前記デポジットの堆積量が許容値を上回っていることを条件に、前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を実行することを要旨とする。

上記構成によれば、推定手段は、筒内用噴射弁の噴孔部に堆積するデポジットの堆積量を推定する。この際、同推定手段により推定されるデポジットの堆積量が許容値を上回っている場合には、筒内用噴射弁の燃料噴射量が低下している可能性がある。従って、こうした条件のもとで、上記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を実行することで、デポジットの除去及び抑制を図ることができる。

なお、このように筒内用噴射弁の噴孔部に堆積するデポジットの堆積量を機関運転状態に基づいて推定するには、例えば、
請求項６に記載の発明のように、前記推定手段は、前記機関運転状態に基づいて推定される時間当たりのデポジット付着量を積算し、その積算値を前記デポジットの堆積量とする、といった構成を採用することができる。

ちなみに、この場合、機関運転状態としては、噴孔部の温度や機関燃焼状態と相関を有する量、例えば機関回転速度、機関冷却水温、機関負荷等々のパラメータを用いることできる。そして、この推定の際には、これらパラメータを個別に用いて推定する方法の他、これらを組み合わせて推定する方法や、これら各パラメータについてデポジットの堆積との相関度に応じて重み付けを付ける方法等々を採用することができる。

請求項７に記載の発明では、請求項１記載の噴射制御装置において、前記切替手段は、前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を所定期間をもって周期的に実行することを要旨とする。

上記構成によれば、筒内用噴射弁を常時使用することによる燃焼悪化の影響を極力回避しつつ、デポジット対策を好適に行うことが可能となる。ちなみに、上記「所定期間をもって周期的に実行する」際の具体的な態様としては、数分に一度切り替える態様や、或いは数サイクルに一度切り替える態様等々を採用することができる。

請求項８に記載の発明では、請求項１乃至７の何れか一項記載の噴射制御装置において、前記筒内用噴射弁は、前記内燃機関が有する各気筒にそれぞれ対応して設けられ、前記切替手段は、前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を前記各気筒のうち一部の気筒ずつに制限しながら順次ローテーションさせて実行することを要旨とする。

上記構成によれば、筒内用噴射弁を常時使用することによる燃焼悪化の影響を極力回避しつつ、デポジット対策を好適に行うことが可能となる。すなわち、同構成によれば、各気筒に対応する筒内用噴射弁が一部の噴射弁ずつ順次切り替えられるようにため、吸気通路用噴射弁を使用することで本来狙いとしていた運動性能を筒内用噴射弁に切り替えることによっても低下させることなく、デポジットを好適に除去及び抑制することができるようになる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の噴射制御装置を具体化した第１の実施の形態について図１及び図２に従って説明する。

図１は、本実施の形態の噴射制御装置を示す概略構成図である。
この噴射制御装置は、内燃機関１０に燃料を噴射供給する燃料供給系２０と、この燃料供給系２０による燃料噴射等を制御する制御系３０と、この制御系３０に制御データの一部として検出信号を出力する各種センサからなる検出系４０とを備えて構成される。

噴射制御装置の燃料供給系２０は、内燃機関１０の各気筒＃１〜＃４（本実施の形態では例えば４気筒）に対応して設けられ、それら各気筒＃１〜＃４の燃焼室１１内に燃料を直接噴射する筒内用噴射弁２１と、同じく各気筒♯１〜♯４に対応して設けられ、吸気通路１２に燃料を噴射する吸気通路用噴射弁２２とを備えている。この吸気通路用噴射弁２２は、本実施の形態においては吸気通路１２の一部を構成する吸気ポート１２ａに燃料を噴射するポート用噴射弁として構成されているが、この構成に限らず、同吸気通路１２の一部を構成するサージタンク１２ｂ内に燃料を噴射するもの（一般にはコールドスタートインジェクタと呼ばれる）であってもよい。なお、以下では、吸気通路用噴射弁２２を「ポート用噴射弁２２」として記載する。

これら筒内用噴射弁２１及びポート用噴射弁２２には、燃料タンク２３内に蓄えられた燃料が分配供給される。即ち、燃料タンク２３内の燃料は、フィードポンプ２４によって汲み上げられてポート用噴射弁２２に供給される。また、このフィードポンプ２４によって汲み上げられた燃料の一部は、サプライポンプ２５で高圧に加圧された後にデリバリパイプ２６を介して筒内用噴射弁２１にも供給される。

筒内用噴射弁２１及びポート用噴射弁２２はいずれも、その内部に電磁ソレノイド（図示略）を備えており、この電磁ソレノイドに対して入力される制御系３０からの駆動信号に基づいてこれら各噴射弁２１，２２の燃料噴射量及び燃料噴射時期が設定される。

また、内燃機関１０には、各気筒＃１〜＃４に対応して点火プラグ１３が設けられている。この点火プラグ１３は、それぞれ点火コイル（図示略）を内蔵するイグナイタ１４に接続されており、その点火時期は制御系３０からイグナイタ１４に出力される点火信号に基づいて設定される。

吸気通路１２においてサージタンク１２ｂよりも上流側には、同吸気通路１２を通じて燃焼室１１内に導入される吸入空気の量を調節するスロットルバルブ１５が設けられている。このスロットルバルブ１５の開度は、制御系３０により制御されるスロットルモータ１６によって調節される。

噴射制御装置の制御系３０は、内燃機関１０の各種運転制御を行う電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）３１をはじめ、このＥＣＵ３１を通じて駆動制御される筒内用噴射弁２１及びポート用噴射弁２２の電磁ソレノイド、イグナイタ１４、スロットルモータ１６を備えて構成される。

ＥＣＵ３１は、演算処理を実行する演算部３２、各種制御プログラムやその実行に際して参照されるデータが記憶される記憶部３３、上記各噴射弁２１，２２（電磁ソレノイド）等に駆動信号を出力する出力部３４、各種センサの検出信号が入力される入力部３５等々により構成されている。

出力部３４には、機関始動時に内燃機関１０の自立運転が可能になるまでの間、同内燃機関１０のクランクシャフト（図示略）を駆動するスタータ１７が接続されている。このスタータ１７による始動動作（クランキング）は、イグニッションスイッチ（図示略）が始動位置に切り換えられたときに開始される。

噴射制御装置の検出系４０は、アクセルセンサ４１、水温センサ４２、スロットルセンサ４３、回転数センサ４４及び気筒判別センサ４５等を備えて構成される。
アクセルセンサ４１は、アクセルペダル１８の近傍に設けられてその踏込量（アクセル開度）を検出する。水温センサ４２は、内燃機関１０のウォータジャケット（図示略）に設けられて機関冷却水の温度（機関冷却水温）を検出する。スロットルセンサ４３は、スロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）を検出する。これらセンサ４１〜４３の検出信号はいずれも、入力部３５において適宜にＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換された後に演算部３２に取り込まれる。

回転数センサ４４は、クランクシャフト（図示略）の近傍に設けられてその回転に応じた検出信号を出力する。また、気筒判別センサ４５は、カムシャフト（図示略）の近傍に設けられてその回転に応じた検出信号を出力する。これらセンサ４４，４５の検出信号はいずれも、入力部３５において波形整形され、クランクシャフト或いはカムシャフトの回転に同期したパルス信号として演算部３２にそれぞれ取り込まれる。演算部３２では、これらパルス信号に基づいて、クランクシャフトの回転速度（機関回転速度）及び回転位相角（クランク角）をそれぞれ算出する。

ＥＣＵ３１は、上記アクセルセンサ４１や回転数センサ４４からの検出信号に基づいて内燃機関１０の運転状態を検出する。そして、ＥＣＵ３１は切替手段として、筒内用噴射弁２１とポート用噴射弁２２とのうち少なくとも一方を駆動制御することにより、それら各噴射弁２１，２２による燃料噴射形態を機関運転状態に応じて切り替える。

このように構成される噴射制御装置では、燃料噴霧が気化され難い低水温領域（つまり冷間時）や、ピストン速度が遅い低回転領域（特にアイドル領域）での機関運転時には専ら、ポート用噴射弁２２による燃料噴射を行うようにしている。これは、こうした低水温領域や低回転領域での機関運転時に筒内用噴射弁２１による燃料噴射を行うと、噴霧形態の悪化を招いたり、燃焼が緩慢になることで、ポート用噴射弁２２による燃料噴射を行う場合に比べて燃焼状態の悪化を生じ易い傾向があるためである。

ところで、筒内用噴射弁２１は、燃焼室１１内において高温の燃焼ガスに晒されることから、同噴射弁２１の噴孔部にはデポジットが付着し易くなる。こうしたデポジットは、筒内用噴射弁２１からの燃料噴射によって吹き飛ばすことも可能であるが、上記のようにポート用噴射弁２２のみによる燃料噴射が行われているときには、筒内用噴射弁２１からの燃料噴射も行われないことから、同噴射弁２１の噴孔部の温度が上昇し、該噴孔部へのデポジットの堆積が一層進むこととなる。このデポジットは上記噴孔部からの燃料噴射を妨げ、筒内用噴射弁２１を使用したときの同噴射弁２１の燃料噴射量を低下させる要因となる。こうしたデポジットによって筒内用噴射弁２１の燃料噴射量が低下し、同噴射量が適正値（要求量）よりも少なくなる場合には、失火、ひいては燃焼状態の悪化を招くおそれがある。

このため、本実施の形態にかかる噴射制御装置では、ポート用噴射弁２２による燃料噴射が行われる運転領域であっても、所定条件のもと筒内用噴射弁２１のみによる燃料噴射が所定期間行われるように燃料噴射形態を強制的に切り替えることで、上記噴孔部へのデポジットの堆積の抑制、更には既に堆積したデポジットの除去を図るようにしている。なお、本実施の形態において、燃料噴射形態を強制的に切り替えるとは、具体的には、使用する噴射弁を筒内用噴射弁２１に切り替えることを意味する。

以下、こうしたデポジット対策にかかる燃料噴射形態の切り替え制御の詳細について、図２を参照しながら説明する。
本実施の形態においては、上記ＥＣＵ３１（切替手段）により実行される燃料噴射形態の切り替え制御の具体的な態様として、第１の処理モードに対応した制御ルーチンが用意されている。この制御ルーチンはＥＣＵ３１内の記憶部３３に格納されている。

図２は、第１の処理モードにかかる制御ルーチンを示すフローチャートである。この第１の処理モードでは、イグニッションスイッチＩＧがオンされた後、つまり機関始動後において、所定期間強制的に噴射弁をポート用噴射弁２２から筒内用噴射弁２１に切り替えることにより、デポジット対策を図ることを目的としている。この制御ルーチンは、ＥＣＵ３１を通じて例えば所定クランク角毎の角度割り込み処理として実行される。なお、図示は省略するが、上記イグニッションスイッチＩＧがオンされると、この第１の処理モードの制御にかかる初期化処理として、ＥＣＵ３１は、モード制御フラグexinjdp をクリア（→“０”）する処理を実行するようになっている。

割り込み処理として、処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ３１は、まず上記モード制御フラグexinjdp が“０”か否かを判断する（ステップＳ１１０）。このとき、フラグexinjdp が“１”であると判断する場合には、ＥＣＵ３１は本処理を終了する。

一方、フラグexinjdp が“０”である（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）と判断する場合には、ＥＣＵ３１は、そのときの筒内用噴射弁２１の燃料噴射量QINJST（実燃料噴射量）を検出し、その噴射量QINJSTが目標値（目標噴射量）に達しているか、言い換えれば、噴射量QINJSTが低下していないかどうかを判断する（ステップＳ１２０）。

なお、ここでの判断処理では、ＥＣＵ３１は噴射量検出手段として、例えば燃焼室１１内に形成される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）学習値の変動（具体的にはフィードバック制御における燃料噴射量の補正値）を検出することによって、上記噴射量QINJSTを検出するようにしている。

ここで、燃料噴射量QINJSTが目標値に達している（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）と判断する場合、つまり噴射量QINJSTが低下していないと判断する場合には、ＥＣＵ３１は、上記モード制御フラグexinjdp をセット（→“１”）した後に本処理を終了する（ステップＳ１３０）。

一方、燃料噴射量QINJSTが目標値に達していない（ステップＳ１２０：ＮＯ）と判断する場合、つまり、デポジットにより噴射量QINJSTが低下していると判断する場合には、ＥＣＵ３１は、噴射弁を強制的にポート用噴射弁２２から筒内用噴射弁２１に切り替えて、筒内用噴射弁２１による燃料噴射を所定期間行う（ステップＳ１４０）。

この際、本実施の形態では、この筒内用噴射弁２１による燃料噴射が各気筒＃１〜＃４につきそれぞれ所定サイクルずつ（例えば１サイクルずつ）行われるように燃料噴射形態を切り替えるようにしている。これにより、噴孔部に堆積するデポジット、さらには、その生成要因となるカーボン等の付着物（デポジットのような固形物でないもの）を噴射力によって吹き飛ばして、筒内用噴射弁２１の燃料噴射量QINJSTを目標値まで回復させることができる。ＥＣＵ３１は、このような筒内用噴射弁２１による燃料噴射を行った後、本処理を一旦終了する。

その後、割り込み処理として再度、処理がこのルーチン（第１の処理モード）に移行すると、ＥＣＵ３１は、ステップＳ１１０においてモード制御フラグexinjdp が“０”か否かを判断し、更に、ここで“０”であると判断した場合には、ステップＳ１２０において燃料噴射量QINJSTが目標値となっているかどうかを判断する。そして、ＥＣＵ３１は、同ステップＳ１２０での判断処理において、燃料噴射量QINJSTが目標値でないと判断する場合には、上記同様にして強制的に筒内用噴射弁２１に切り替えて同噴射弁２１による燃料噴射を所定期間行う。

このように、第１の処理モードでは、筒内用噴射弁２１の噴孔部にデポジットが堆積している場合にも、噴射弁が強制的に筒内用噴射弁２１に切り替えられることで、同噴孔部に堆積しているデポジットを噴射力により吹き飛ばして除去することができる。また、このような筒内用噴射弁２１による燃料噴射を行うことにより、同燃料の気化熱を噴孔部から奪い、該噴孔部の冷却を図ることができる。その結果、噴孔部にデポジットが新たに堆積することも抑制される。

ちなみに、イグニッションスイッチＩＧがオンされた直後の機関始動時は、筒内用噴射弁２１の噴孔部の温度や、同噴射弁２１から噴射される燃料の温度（燃温）が定常時よりも低くなっており、このように噴孔部の温度や燃温が低いとき（冷間時）には、デポジットを吹き飛ばす効果が高められることが実験的にも確認されている。このため、デポジット対策を好適に行うには、こういった噴孔部の温度や燃温が低い機関始動時を利用することがより好ましい。

以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）筒内用噴射弁２１の燃料噴射量QINJST（実燃料噴射量）を検出し、その噴射量QINJSTが目標値（目標噴射量）に満たない場合には、強制的にポート用噴射弁２２から筒内用噴射弁２１に切り替えて、この筒内用噴射弁２１による燃料噴射を各気筒＃１〜＃４につきそれぞれ所定サイクルずつ（本例では１サイクルずつ）行うようにした。これにより、筒内用噴射弁２１の噴孔部に既に堆積しているデポジット等を噴射力により吹き飛ばして、噴射量QINJSTを目標値まで回復させることができる。

（２）また、筒内用噴射弁２１による燃料噴射を行い、燃料噴射に伴う噴孔部の冷却を図ることで、デポジットが新たに堆積することを抑制することもできる。
（３）本実施の形態では、筒内用噴射弁２１の燃料噴射量QINJSTが低下していることを条件に、この噴射量QINJSTが目標値に回復するまでの期間に限り、所定サイクルずつ強制的に同噴射弁２１に切り替えることとした。筒内用噴射弁２１による燃料噴射は、混合気の均質化が十分に図られない傾向があるが、このように噴射量QINJSTが回復するまでの期間に限っての切り替え制御とすることで、同筒内用噴射弁２１による燃料噴射に起因した燃焼悪化の影響を極力回避することができる。

（４）また、本実施の形態においては、燃料噴射によるデポジットの吹き飛ばし効果の高い機関始動時に筒内用噴射弁２１への切り替え制御を行うことができるため、デポジット対策を好適に行うことができる。

なお、この第１の実施の形態は、以下の態様に変更して実施してもよい。
・この実施の形態では、空燃比学習値の変動をもとに筒内用噴射弁２１の燃料噴射量QINJSTを検出し、同噴射量QINJSTが低下している場合にそれが目標値に回復するまで筒内用噴射弁２１への切り替え制御を行うようにしたが、これを以下のような条件下で行うようにしてもよい。すなわち、デポジットの吹き飛ばし効果は上記したように噴孔部の温度や燃温が低いときに高いことから、こうした噴孔部の温度や燃温を検出するセンサからの検出信号に基づき、それらの温度が所定温度以下となる条件下で上記切り替え制御を行うようにしてもよい。このようにすれば、吹き飛ばし効果の高い領域においてデポジット対策を図ることができる。なお、噴孔部温度や燃温を検出するセンサとしては、それらの温度を直接的に検出することのできるセンサであってもよいし、あるいは、上記水温センサ４２を利用して、冷却水温の検出結果をもとに推測する方法であってもよい。

（第２の実施の形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の噴射制御装置を具体化した第２の実施の形態について上記第１の実施の形態との相違点を中心に図３及び図４に従って説明する。

この第２の実施の形態においては、上記ＥＣＵ３１（切替手段）により実行される燃料噴射形態の切り替え制御の具体的な態様として、上記第１の実施の形態で説明した第１の処理モードに対応した制御ルーチンに加え、更に、第２の処理モードに対応した制御ルーチンが用意されている。これらの制御ルーチンはＥＣＵ３１内の記憶部３３に格納されている。

図３は、第２の処理モードにかかる制御ルーチンを示すフローチャートである。この第２の処理モードでは、上記第１の処理モードにかかるモード制御フラグexinjdp に基づいて、イグニッションスイッチＩＧがオフされてから機関が停止するまでの間、強制的に噴射弁をポート用噴射弁２２から筒内用噴射弁２１に切り替えることにより、デポジット対策を図ることを目的としている。この制御ルーチンは、ＥＣＵ３１を通じて、上記イグニッションスイッチＩＧがオフされたことをトリガに例えば所定クランク角毎の角度割り込み処理として実行される。

すなわち、イグニッションスイッチＩＧがオフされたことをトリガに、割り込み処理として、処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ３１は、まず上記モード制御フラグexinjdp が“１”か否かを判断する（ステップＳ２１０）。このとき、フラグexinjdp が“１”である（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）と判断する場合には、ＥＣＵ３１は本処理を終了する。つまり、ＥＣＵ３１は、モード制御フラグexinjdp が“１”であった場合には、上記第１の処理モードによってデポジットが除去処理されている、言い換えれば、燃料噴射量QINJST（実燃料噴射量）が目標値（目標噴射量）まで回復しているものと判断して、第２の処理モードによるデポジット対策を不要とすべく本処理を終了する。

一方、モード制御フラグexinjdp が“０”である（ステップＳ２１０：ＮＯ）と判断する場合には、ＥＣＵ３１は、噴射弁を強制的にポート用噴射弁２２から筒内用噴射弁２１に切り替えて、筒内用噴射弁２１による燃料噴射を所定期間行う（ステップＳ２２０）。つまりＥＣＵ３１は、モード制御フラグexinjdp が“０”であった場合には、デポジットが堆積している可能性があると判断して、筒内用噴射弁２１による燃料噴射を行う。

この際、本実施の形態では、筒内用噴射弁２１による燃料噴射が各気筒＃１〜＃４につきそれぞれ１サイクルずつ行われるように燃料噴射形態を切り替えるようにしている。これにより、その噴孔部に堆積しているデポジット、更にはその生成要因となるカーボン等の付着物（デポジットのような固形物でないもの）を噴射力によって吹き飛ばして、筒内用噴射弁２１の燃料噴射量QINJSTを目標値まで回復させることができる。このような筒内用噴射弁２１による燃料噴射を行った後、ＥＣＵ３１は、モード制御フラグexinjdp をセット（→“１”）して本処理を終了する（ステップＳ２３０）。

このように、第２の処理モードでは、イグニッションスイッチＩＧがオフされた後の機関停止時において、噴射弁が強制的に筒内用噴射弁２１に切り替えられることで、筒内用噴射弁２１の噴孔部に堆積しているデポジットを除去することができる。また、このような筒内用噴射弁２１による燃料噴射を行うことにより、同燃料の気化熱を噴孔部から奪い、該噴孔部の冷却を図ることができる。その結果、噴孔部にデポジットが新たに堆積することも抑制される。

ちなみに、このような機関停止時にあっては、筒内用噴射弁２１を使用することによる燃焼悪化の影響があまり問題とならない。このため、デポジット対策を図るには、こうした機関停止時を利用するのが好ましい。

図４は、デポジット対策として、上記第１の処理モードに加え、本実施の形態で説明した第２の処理モードによる燃料噴射形態の切り替え制御が実行されるときの機関運転時間と筒内用噴射弁２１の噴射量低下率との関係を示す説明図である。

同図に示すように、筒内用噴射弁２１の噴射量低下率は機関運転時間が長くなるにしたがって次第に上昇することとなるが、今、時刻ｔ１にてイグニッションスイッチＩＧがオフされた後に、上記第２の処理モードが実行され、その後、機関が停止するまでの間に筒内用噴射弁２１に強制的に切り替えられることで、噴射量低下率はある程度回復する。

そして、時刻ｔ２にて機関が始動された後に（イグニッションスイッチＩＧがオン）、上記のような第１の処理モードが実行され、筒内用噴射弁２１に強制的に切り替えられることで、筒内用噴射弁２１の噴孔部に堆積するデポジットはさらに除去され、これにより噴射量低下率はほぼ回復するようになる。

以上記述したように、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態で奏する効果に加えて、更に以下の効果を奏する。
（１）イグニッションスイッチＩＧがオフされた後、強制的にポート用噴射弁２２から筒内用噴射弁２１に切り替え、この筒内用噴射弁２１による燃料噴射を各気筒＃１〜＃４につきそれぞれ１サイクルずつ行って機関を停止させるようにした。これにより、筒内用噴射弁２１の噴孔部に堆積するデポジット等を噴射力により吹き飛ばして、同筒内用噴射弁２１の噴射量QINJSTを目標量まで回復させることができる。

（２）また、第１の実施の形態と同様、筒内用噴射弁２１による燃料噴射を行い、噴孔部の冷却を図ることで、機関停止の際にデポジットが新たに堆積することを抑制することもできる。

（３）本実施の形態では、筒内用噴射弁２１による燃料噴射に起因した燃焼悪化の影響があまり問題とならない機関停止時に、同噴射弁２１への切り替え制御を行うようにしたため、デポジット対策をより好適に行うことができる。

なお、この第２の実施の形態は、以下の態様に変更して実施してもよい。
・第２の実施の形態では、第２の処理モードにかかる処理を、上述した第１の処理モードにおけるモード制御フラグexinjdp に連動させる制御態様としたが、このフラグexinjdp に連動させない制御態様としてもよい。つまり、イグニッションスイッチＩＧがオフされる場合には、上記フラグexinjdp の値に依らず、この第２の処理モードによる切り替え制御を必ず実行するようにする。このようにすれば、燃焼悪化があまり問題とならない機関停止時を有効利用してデポジット対策を行うことができる。

（第３の実施の形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の噴射制御装置を具体化した第３の実施の形態について上記第１及び第２の実施の形態との相違点を中心に図５に従って説明する。

この第３の実施の形態においては、上記ＥＣＵ３１（切替手段）により実行される燃料噴射形態の切り替え制御の具体的な態様として、第３の処理モードに対応した制御ルーチンが用意されている。この制御ルーチンはＥＣＵ３１内の記憶部３３に格納されている。

図５は、第３の処理モードにかかる制御ルーチンを示すフローチャートである。この第３の処理モードでは、ポート用噴射弁２２による燃料噴射が連続して行われる運転時に、筒内用噴射弁２１の噴孔部に堆積するデポジットの堆積量を推定し、その推定値に基づいて、所定期間強制的に噴射弁をポート用噴射弁２２から筒内用噴射弁２１に切り替えることにより、デポジット対策を図ることを目的としている。この制御ルーチンは、ＥＣＵ３１を通じて例えば所定クランク角毎の角度割り込み処理として実行される。

ここで、上記デポジットの堆積量を推定する方法として、本実施の形態においては、デポジットの堆積量と相関を有する内燃機関１０の運転状態量（機関運転状態）に基づいて堆積量を推定する方法を用いている。

具体的には、ＥＣＵ３１は推定手段として、内燃機関１０の運転状態量を算出し、この算出した状態量をもとに、上記噴孔部に付着する時間当たりのデポジット付着量を推定する。そして、ＥＣＵ３１は、この推定したデポジット付着量を図示しない積算カウンタにより積算し、その積算値をデポジットの堆積量として記録するようにしている。

ちなみに、こうしたデポジットの堆積量の推定に用いる運転状態量としては、噴孔部の温度や機関燃焼状態と相関を有する量、例えば、上記回転数センサ４４により検出されるエンジン回数数、上記アクセルセンサ４１や回転数センサ４４により検出される機関負荷、水温センサ４２により検出される冷却水温等々のパラメータを用いることができる。そして、この推定の際には、これらパラメータを個別に用いて推定する方法の他、これらを組み合わせて推定する方法や、これら各パラメータについてデポジットの堆積との相関度に応じて重み付けを付ける方法等々を採用することができる。

本制御ルーチンにかかる第３の処理モードでは、こうしたデポジットの堆積量を推定した推定値に基づいて、筒内用噴射弁２１への切り替え制御を行うようにしている。
詳述すると、割り込み処理として、処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ３１は、まず上記のようにして推定したデポジットの堆積量、すなわち、積算カウンタのカウンタ値ecinjdp があらかじめ定めた許容値plを超えていないかどうかを判断する（ステップＳ３１０）。

ここで、カウンタ値ecinjdp が許容値plを超えている、つまりecinjdp ＞plの条件が成立する（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）と判断する場合には、ＥＣＵ３１は、噴射弁を強制的にポート用噴射弁２２から筒内用噴射弁２１に切り替えて、筒内用噴射弁２１による燃料噴射を行う（ステップＳ３２０）。

この際、本実施の形態では、筒内用噴射弁２１による燃料噴射が各気筒＃１〜＃４につきそれぞれ所定サイクルずつ（例えば１サイクルずつ）行われるように燃料噴射形態を切り替えるようにしている。このような筒内用噴射弁２１による燃料噴射が開始されることにより、その噴孔部に堆積するデポジット、さらには、その生成要因となるカーボン等の付着物（デポジットのような固形物でないもの）が噴射力によって吹き飛ばされる。これにより、筒内用噴射弁２１の燃料噴射量QINJSTを目標値まで回復させることができる。

このような筒内用噴射弁２１による燃料噴射を行った後、次いでＥＣＵ３１は、同噴射弁２１の燃料噴射量QINJSTを検出し、その噴射量QINJSTが目標値まで回復したかどうかを判断する（ステップＳ３３０）。

なお、ここでの判断処理では、上記第１の処理モードと同様、ＥＣＵ３１は噴射量検出手段として、例えば燃焼室１１内に形成される混合気の空燃比学習値の変動を検出することによって、上記噴射量QINJSTを検出するようにしている。

ここで、燃料噴射量QINJSTが目標値まで回復した（ステップＳ３３０：ＹＥＳ）と判断する場合には、ＥＣＵ３１は、上記積算カウンタのカウンタ値ecinjdp をクリア（＝“０”）して本処理を終了する（ステップＳ３４０）。一方、燃料噴射量QINJSTが目標値まで回復していない（ステップＳ３３０：ＮＯ）と判断する場合には、ＥＣＵ３１は、ステップＳ３２０に戻り、再度、筒内用噴射弁２１による燃料噴射を各気筒＃１〜＃４につきそれぞれ１サイクルずつ行う。その後、上記同様にステップＳ３３０において再度、燃料噴射量QINJSTを検出し、その噴射量QINJSTが目標値まで回復したかどうかを判断する。このようなステップＳ３２０，Ｓ３３０における制御ループによって、燃料噴射量QINJSTは目標値まで回復されるようになる。

一方、上記カウンタ値ecinjdp が許容値plを超えていない（ステップＳ３１０：ＮＯ）と判断する場合には、ＥＣＵ３１は、再度、内燃機関１０の運転状態量をもとに、積算カウンタのカウンタ値ecinjdp を算出する。具体的には、噴孔部に新たに付着するデポジットの付着量を上記運転状態量をもとに推定して積算値eincinjdp を求め（ステップＳ３５０）、それを現在のカウンタ値ecinjdp に加えることで、新たなカウンタ値ecinjdp とする（ステップＳ３６０）。その後、ＥＣＵ３１は、本処理を一旦終了する。

そして、割り込み処理として再度、処理がこのルーチン（第３の処理モード）に移行したとき、ＥＣＵ３１は、ステップＳ３１０において、上記ステップＳ３６０で求めたカウンタ値ecinjdp が許容値plを超えていないかどうかを判断する。そして、ＥＣＵ３１は、このステップＳ３１０での判断処理において、カウンタ値ecinjdp が許容値plを超えていると判断する場合には、上記同様にして強制的に筒内用噴射弁２１に切り替え、同噴射弁２１による燃料噴射を行う。

このように、第３の処理モードでは、ポート用噴射弁２２による燃料噴射が連続して行われるときに、デポジットの堆積量を推定した値（カウンタ値ecinjdp ）が許容値plを上回っている場合には、噴射弁が所定期間強制的にポート用噴射弁２２から筒内用噴射弁２１に切り替えられる。これにより、筒内用噴射弁２１の噴孔部に堆積しているデポジットを噴射力により吹き飛ばして除去することができる。また、このような筒内用噴射弁２１による燃料噴射を行うことにより、同燃料の気化熱を噴孔部から奪い、該噴孔部の冷却を図ることができる。その結果、噴孔部にデポジットが新たに堆積することも抑制することができる。

以上記述したように、本実施の形態によれば、上記第１及び第２の実施の形態で奏する効果に加えて、更に以下の効果を奏する。
（１）本実施の形態では、ポート用噴射弁２２による燃料噴射が連続して行われる運転時に、ＥＣＵ３１は、筒内用噴射弁２１の噴孔部に堆積するデポジットの量を推定してそれをカウンタ値ecinjdp として記録する。そして、同カウンタ値ecinjdp が許容値plを超える場合に、強制的にポート用噴射弁２２から筒内用噴射弁２１に切り替えて、この筒内用噴射弁２１による燃料噴射を各気筒＃１〜＃４につきそれぞれ所定サイクルずつ（本例では１サイクルずつ）行うようにした。これにより、筒内用噴射弁２１の噴孔部に堆積するデポジット等を噴射力により吹き飛ばして、低下している噴射量QINJSTを目標値まで回復させることができる。

（２）また、上記第１及び第２の実施の形態と同様、筒内用噴射弁２１による燃料噴射を行い、燃料噴射に伴う冷却効果を得ることで、機関停止の際にデポジットが新たに堆積することを抑制することもできる。

（３）本実施の形態では、内燃機関１０の運転状態量をもとにデポジットの堆積量を推定し、その推定値（カウンタ値ecinjdp ）に基づいて、筒内用噴射弁２１への切り替え制御を行うようにしたため、その時々の機関運転状態に応じて、デポジット対策を好適に行うことができる。

（４）また、本実施の形態では、ポート用噴射弁２２による運転時、第１の実施の形態と同様、筒内用噴射弁２１の燃料噴射量QINJSTが目標値に回復するまでの期間に限って、所定サイクルずつ強制的に同噴射弁２１に切り替え制御することとした。従って、筒内用噴射弁２１による燃料噴射に起因した燃焼悪化の影響を極力回避することができる。

＜その他の実施形態＞
上記各実施の形態は、以下の態様に変更して実施してもよい。
・（ａ−１）第１の実施の形態では、筒内用噴射弁２１の燃料噴射量QINJST（実燃料噴射量）が目標値（目標噴射量）未満であることを条件に、筒内用噴射弁２１へ強制切り替えする態様とした。これを、こうした条件に依らずに、所定期間をもって周期的に強制切り替えする態様としてもよい。この場合、上記「所定期間をもって周期的に強制切り替えする」際の具体的な態様としては、数分に一度切り替えを行う態様や、数サイクルに一度切り替えを行う態様等々を採用することができる。このようにしても、筒内用噴射弁２１を常時使用することによる燃焼悪化の影響を極力回避しつつ、デポジット対策を好適に行うことができる。

・（ａ−２）第３の実施の形態では、筒内用噴射弁２１の噴孔部に堆積するデポジットの堆積量を推定し、その推定される堆積量（カウンタ値ecinjdp ）が許容値plを上回っていることを条件に、筒内用噴射弁２１へ強制切り替えする態様とした。これを、こうした条件に依らずに、上記（ａ−１）と同様、所定期間をもって周期的に強制切り替えする態様としてもよい。

・（ａ−３）第１、第２及び第３の実施の形態では、ポート用噴射弁２２から筒内用噴射弁２１への強制切り替えを行う際に、各気筒＃１〜＃４に対応する筒内用噴射弁２１を全て同時に切り替える制御態様とした。これを、全て同時とせずに、一度に切り替える筒内用噴射弁２１を各筒内用噴射弁２１（ここでは４つ）のうち１又は複数の一部の弁に制限しながら、順次切り替える弁をローテーションさせるような切り替え態様としてもよい。このようにしても、筒内用噴射弁２１を常時使用することによる燃焼悪化の影響を極力回避しつつ、デポジット対策を好適に行うことができる。また、このようにすれば、各筒内用噴射弁２１を一部の弁ずつ（例えば１つずつ）順次切り替えるため、ポート用噴射弁２２を使用することにより本来狙いとしていた運動性能（トルク）を筒内用噴射弁２１に切り替えることによっても低下させることなく、デポジットを好適に除去及び抑制することができる。

・（ａ−４）また、上記（ａ−１）及び（ａ−２）のように、所定期間をもって周期的（数分毎、或いは数サイクル毎）に切り替え制御する際には、上記（ａ−３）のように、一部の弁ずつローテーションさせて順次切り替えを行うようにしてもよい。

・第１及び第３の実施の形態では、ポート用噴射弁２２から筒内用噴射弁２１への強制切り替えを行う際に、この筒内用噴射弁２１による燃料噴射を所定期間ずつ行う態様として、各気筒＃１〜＃４につき１サイクルずつ行うこととした。これを、各気筒＃１〜＃４につき２サイクルずつ、あるいは、燃焼悪化が懸念されない程度でそれ以上の数サイクルずつ行うようにしてもよい。

・また、筒内用噴射弁２１による燃料噴射を所定期間ずつ行う態様としては、所定サイクルずつ行う態様に限定されず、一定時間ずつ行う態様としてもよい。
・本発明にかかる噴射制御装置には、各実施の形態で説明したＥＣＵ３１により実行される第１〜第３の処理モードにそれぞれ対応する制御ルーチンが、それらのうち少なくともいずれか一つ設けられている態様であれば足りる。

本発明にかかる内燃機関の噴射制御装置を示す概略構成図。 第１の実施の形態にかかる第１の処理モードの制御ルーチンを示すフローチャート。 第２の実施の形態にかかる第２の処理モードの制御ルーチンを示すフローチャート。 機関運転時間と筒内用噴射弁の噴射量低下率との相関を示す説明図。 第３の実施の形態にかかる第３の処理モードの制御ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

１０…内燃機関、１１…燃焼室、１２…吸気通路、１２ａ…吸気ポート、２１…筒内用噴射弁、２２…ポート用噴射弁（吸気通路用噴射弁）、３１…ＥＣＵ（電子制御装置）、４１…アクセルセンサ、４２…水温センサ、４３…スロットルセンサ、４４…回転数センサ、４５…気筒判別センサ、ＩＧ…イグニッションスイッチ、ｐｌ…許容値、QINJST…燃料噴射量（実燃料噴射量）、eincinjdp…積算値。

Claims (8)

1. 内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内用噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路用噴射弁と、それら各噴射弁のうち少なくとも一方を駆動制御して燃料噴射形態を切り替える切替手段とを備える内燃機関の噴射制御装置において、
   前記切替手段は、前記吸気通路用噴射弁による燃料噴射が行われる運転領域で前記筒内用噴射弁のみによる燃料噴射が所定期間行われるように前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を実行する
   ことを特徴とする内燃機関の噴射制御装置。
2. 前記切替手段は、前記筒内用噴射弁の噴孔部の温度または燃料の温度が所定温度以下であることが検出されることを条件に、前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を実行する
   請求項１記載の内燃機関の噴射制御装置。
3. 前記切替手段は、イグニッションスイッチがオフされた後、前記内燃機関が停止するまでの間で前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を実行する
   請求項１又は２記載の内燃機関の噴射制御装置。
4. 前記筒内用噴射弁の実燃料噴射量が目標噴射量未満であることを検出する検出手段を更に備え、
   前記切替手段は、前記検出手段により前記実燃料噴射量が前記目標噴射量未満である旨の検出がなされていることを条件に、前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を実行する
   請求項１乃至３の何れか一項記載の内燃機関の噴射制御装置。
5. 前記筒内用噴射弁の噴孔部に堆積するデポジットの堆積量を機関運転状態に基づいて推定する推定手段を更に備え、
   前記切替手段は、前記推定手段により推定される前記デポジットの堆積量が許容値を上回っていることを条件に、前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を実行する
   請求項１乃至４の何れか一項記載の内燃機関の噴射制御装置。
6. 前記推定手段は、前記機関運転状態に基づいて推定される時間当たりのデポジット付着量を積算し、その積算値を前記デポジットの堆積量とする
   請求項５記載の内燃機関の噴射制御装置。
7. 前記切替手段は、前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を所定期間をもって周期的に実行する
   請求項１記載の内燃機関の噴射制御装置。
8. 前記筒内用噴射弁は、前記内燃機関が有する各気筒にそれぞれ対応して設けられ、
   前記切替手段は、前記燃料噴射形態を強制的に切り替える制御を前記各気筒のうち一部の気筒ずつに制限しながら順次ローテーションさせて実行する
   請求項１乃至７の何れか一項記載の内燃機関の噴射制御装置。

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