JP4379251B2 - 内燃機関の制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射用インジェクタと、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタとを有する内燃機関の制御装置および制御方法に関する。

従来から、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射用インジェクタと、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタとを備えた内燃機関が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この内燃機関では、負荷に応じて筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射とポート噴射用インジェクタによる燃料噴射とが切り換えられる。また、この内燃機関の加速時に筒内噴射用インジェクタからポート噴射用インジェクタへの切り換えを実行すべき場合には、当該インジェクタの切り換えが遅延される。これにより、加速時におけるインジェクタの切り換えに起因した空燃比のリーン化やＮＯｘの増加が抑制される。

特開昭６３−２５５５３９号公報

しかしながら、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの切り換えを実行したり、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を大きく変動させたりすると、内燃機関の燃焼室における燃焼状態も大きく変化する。このため、上述の従来の内燃機関のように、筒内噴射用インジェクタからポート噴射用インジェクタへの切り換えを遅延させたとしても、加速時等の過渡状態のもとで内燃機関のトルク変動や空燃比の目標値からのズレを良好に抑制することは困難であった。

そこで、本発明は、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの切り換え時や、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を大きく変動させた際に、内燃機関のトルク変動や空燃比の目標値からのズレを良好に抑制可能な内燃機関の制御装置および制御方法の提供を目的とする。

本発明による内燃機関の制御装置は、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射用インジェクタと、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタとを有し、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、内燃機関の運転状態が過渡状態にあるか否か判定する判定手段と、判定手段によって内燃機関の運転状態が過渡状態にあると判断された際に、内燃機関の運転状態に基づいて内燃機関の負荷率を予測する負荷予測手段と、負荷予測手段によって予測される負荷率に基づいて、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を算出する噴射比率算出手段とを備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置は、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとを有する内燃機関に適用されるものであり、判定手段、負荷予測手段および噴射比率算出手段を備える。判定手段は、内燃機関の運転状態が過渡状態にあるか否か判定し、負荷予測手段は、判定手段によって内燃機関の運転状態が過渡状態にあると判断された際に、例えば機関回転数やスロットル開度といった内燃機関の運転状態を示すパラメータに基づいて内燃機関の負荷率を予測する。そして、噴射比率算出手段は、負荷予測手段によって予測される負荷率に基づいて、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を算出する。

これにより、上述の制御装置を備えた内燃機関では、加速時等の過渡状態になると、負荷予測手段によって負荷率が予測され、負荷率の予測値（予測負荷率）に基づいてポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率が算出される。従って、過渡状態のもとでポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率の変更（ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの切り換えを含む）が実行された場合、ポート噴射用インジェクタおよび筒内噴射用インジェクタの何れか一方または双方から、予測負荷率に応じて算出された燃料噴射比率に従って適切な量の燃料が速やかに噴射されることになる。従って、この制御装置によれば、過渡状態のもとで燃料噴射比率の変更（インジェクタの切り換え）を実行する際に、内燃機関のトルク変動や空燃比の目標値からのズレを良好に抑制することが可能となる。

また、本発明による内燃機関の制御装置は、噴射比率算出手段によって算出される燃料噴射比率の前回値からの変動量が所定値を上回っている場合に、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率の変更を許容する噴射比率設定手段を更に備えると好ましい。

このような構成のもとでは、噴射比率算出手段によって算出される燃料噴射比率の前回値からの変動量が所定値を上回っていない場合、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率の変更（ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの切り換え）は実行されない。これにより、燃料噴射比率の変更回数（インジェクタの切り換え回数）を減らすことができるので、内燃機関のトルク変動や空燃比の目標値からのズレが発生する確率を低下させることが可能となる。

更に、内燃機関は、自動定速走行を可能にする定速制御システムを備えた車両に適用され、噴射比率設定手段は、判定手段によって内燃機関の運転状態が過渡状態にはないと判断され、かつ、定速制御システムが作動されている際に、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率の変更を禁止すると好ましい。

一般に、車両の速度を概ね一定に制御する定速制御システムを備えた車両では、その走行条件に応じて加減速が実行される。このため、定速制御システムが作動されている際に、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率の変更（ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの切り換え）が必要となることもあり得る。しかしながら、定速制御システムによって車速が概ね一定に保たれている状態では、燃料噴射比率の変更に伴う内燃機関のトルク変動や空燃比のズレに起因したショックが体感されやすい。

従って、内燃機関の運転状態が過渡状態にはなく、かつ、定速制御システムが作動されている際には、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率の変更を禁止すると好ましい。このように、定速制御システムの作動中に燃料噴射比率の変更（インジェクタの切り換え）を禁止することより、燃料噴射比率の変更に伴うトルク変動や空燃比のズレに起因したショックが体感されてしまう頻度を低減することができる。

本発明による他の内燃機関の制御装置は、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射用インジェクタと、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタとを有すると共に、変速機と組み合わされており、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、変速機に対するシフトチェンジ要求の有無を判定する判定手段と、判定手段によってシフトチェンジ要求があると判断された際に、内燃機関の運転状態に基づいて内燃機関の負荷率を予測する負荷予測手段と、負荷予測手段によって予測される負荷率に基づいて、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を算出する噴射比率算出手段と、変速機のシフトチェンジ時に、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を変更する手段とを備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置も、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとを有する内燃機関に適用されるものであり、判定手段、負荷予測手段および噴射比率算出手段を備える。判定手段は、変速機に対するシフトチェンジ要求の有無を判定する。また、負荷予測手段は、判定手段によってシフトチェンジ要求があると判断された際に、例えばシフトチェンジ後の予測回転数やその時点のスロットル開度といった内燃機関の運転状態を示すパラメータに基づいて内燃機関の負荷率を予測し、噴射比率算出手段は、負荷予測手段によって予測される負荷率に基づいて、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を算出する。そして、この制御装置は、変速機のシフトチェンジ時に、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を変更する手段を備える。

これにより、この制御装置を備えた内燃機関では、シフトチェンジのタイミングになると、負荷予測手段によって、内燃機関の負荷率が予測され、負荷率の予測値（予測負荷率）に基づいてポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率が算出される。そして、燃料噴射比率の変更（インジェクタの切り換え）は、シフトチェンジと概ね同時に実行され、この際、ポート噴射用インジェクタおよび筒内噴射用インジェクタの何れか一方または双方から、予測負荷率に応じて算出された燃料噴射比率に従って適切な量の燃料が速やかに噴射される。従って、この制御装置によれば、燃料噴射比率の変更（インジェクタの切り換え）を実行する際に、内燃機関のトルク変動や空燃比の目標値からのズレを良好に抑制することが可能となる。また、燃料噴射比率の変更により多少のトルク変動等が発生したとしても、体感上許容され得るシフトチェンジ時のショックにより、それらを打ち消すことが可能となる。

本発明による内燃機関の制御方法は、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射用インジェクタと、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタとを有し、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、
（ａ）内燃機関の運転状態が過渡状態にあるか否か判定するステップと、
（ｂ）判定手段によって内燃機関の運転状態が過渡状態にあると判断された際に、内燃機関の運転状態に基づいて内燃機関の負荷率を予測するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）にて予測される負荷率に基づいて、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を算出するステップとを備えるものである。

本発明による他の内燃機関の制御方法は、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射用インジェクタと、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタとを有すると共に、変速機と組み合わされており、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、
（ａ）変速機に対するシフトチェンジ要求の有無を判定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にてシフトチェンジ要求があると判断された際に、内燃機関の運転状態に基づいて内燃機関の負荷率を予測するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）にて予測される負荷率に基づいて、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を算出するステップと、
（ｄ）変速機のシフトチェンジ時に、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を変更するステップとを備えるものである。

本発明によれば、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの切り換え時や、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を大きく変動させた際に、内燃機関のトルク変動や空燃比の目標値からのズレを良好に抑制可能な内燃機関の制御装置および制御方法の実現が可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明による制御装置が適用された内燃機関を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関１は、車両用の多気筒内燃機関（例えば、４気筒内燃機関、ただし、図１には１気筒のみが示される。）として構成されており、各燃焼室２内での混合気の燃焼によりピストン３を往復移動させて図示されないクランクシャフトから動力を得るものである。なお、ここでは、内燃機関１は、いわゆるガソリンエンジンとして説明されるが、これに限られるものではなく、本発明がディーゼルエンジンにも適用され得ることはいうまでもない。

図１に示されるように、各燃焼室２に連なる吸気ポート４は、吸気マニホールド６にそれぞれ接続され、各燃焼室２に連なる排気ポート５は、排気マニホールド７にそれぞれ接続されている。また、内燃機関１のシリンダヘッドには、吸気ポート４を開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポート５を開閉する排気弁Ｖｅとが燃焼室２ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは、動弁機構８によって開閉させられ、この動弁機構８は、吸気弁Ｖｉおよび排気弁Ｖｅの少なくとも何れか一方の開弁特性を変化させることができる可変バルブタイミング機構（開弁特性設定手段）を含む。更に、内燃機関１は、気筒数に応じた数の点火プラグ９を有し、点火プラグ９は、対応する燃焼室２内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。

また、内燃機関１は、筒内噴射用インジェクタ１０ｃを気筒数に応じた数だけ有している。各筒内噴射用インジェクタ１０ｃは、ガソリン等の燃料を対応する燃焼室２の内部に直接噴射可能なものであり、燃料供給管を介してガソリン等の液体燃料を貯留する燃料タンク（何れも図示省略）に接続されている。加えて、内燃機関１は、図１に示されるように、複数のポート噴射用インジェクタ１０ｐを気筒数に応じた数だけ有している。各ポート噴射用インジェクタ１０ｐは、ガソリン等の燃料を対応する吸気ポート４の内部に噴射可能なものであり、図示されない燃料供給管を介してガソリン等の液体燃料を貯留する上記燃料タンクに接続されている。筒内噴射用インジェクタ１０ｃは、燃焼室２ごとに少なくとも１体ずつ備えられ、ポート噴射用インジェクタ１０ｐも、吸気ポート４ごとに少なくとも１体ずつ備えられる。

ここで、内燃機関１の各ピストン３は、いわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面には、凹部３ａが形成されている。そして、内燃機関１では、各燃焼室２内に空気を吸入させた状態で、各筒内噴射用インジェクタ１０ｃから各燃焼室２内のピストン３の凹部３ａに向けてガソリン等の燃料を直接噴射することができる。これにより、内燃機関１では、点火プラグ９の近傍に燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成（成層化）されるので、極めて希薄な混合気を用いて安定した成層燃焼を実行することが可能となる。

一方、吸気マニホールド６は、図１に示されるように、サージタンク１１に接続されており、このサージタンク１１は、給気管１２を介して図示されないエアクリーナに接続されている。また、給気管１２の中途には、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１４が設置されている。本実施形態では、スロットルバルブ１４として、アクセルペダルＡＰの操作量（踏込量）を検出するアクセル位置センサ１４ａ、スロットルバルブ１４を開閉するためのスロットルモータ１４ｂおよびスロットルバルブ１４の開度を検出するスロットル開度センサ１４ｃを含む電子制御式スロットルバルブが採用されている。また、排気マニホールド７は、図１に示されるように、排気管１５に接続されている。排気管１５の中途には、例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒を含む触媒装置１６が設けられており、この触媒装置１６において各燃焼室２からの排気ガスが浄化される。

そして、上述の内燃機関１は、本発明による制御装置を構成する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２０を含む。ＥＣＵ２０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および各種情報やマップ等が記憶される記憶装置等を含むものである。このＥＣＵ２０の入出力ポートには、上述の動弁機構８、点火プラグ９、各インジェクタ１０ｃ，１０ｐ、アクセル位置センサ１４ａ、スロットルモータ１４ｂ、スロットル開度センサ１４ｃ、更には、車速センサ２１やクランク角センサ２２等の各種センサが接続されている。また。内燃機関１のクランクシャフト（図示省略）には、ダンパ等を介して自動変速機１００が接続されている。この自動変速機１００からは、ＥＣＵ２０に対し、シフト位置や変速状態等の情報を示す信号が与えられる。

そして、ＥＣＵ２０は、記憶装置に記憶されている各種マップ等を用いると共に、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように動弁機構８、点火プラグ９、各インジェクタ１０ｃおよび１０ｐ、スロットルバルブ１４等を制御する。また、本実施形態において、ＥＣＵ２０は、車速センサ２１等と共に、いわゆるクルーズコントロールシステム（定速制御システム）を構成する。すなわち、ＥＣＵ２０は、車両に装備されている所定のスイッチがＯＮされた場合、車速センサ２１によって検出される車両の走行速度が所定値に保たれるように、スロットルバルブ１４や各インジェクタ１０ｃ，１０ｐを制御する。

さて、ポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとを備えた内燃機関１では、性能向上およびエミッションの低減化の観点から、ポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率が比較的頻繁に変更される。なお、燃料噴射比率の変更には、ポート噴射用インジェクタ１０ｐおよび筒内噴射用インジェクタ１０ｃの何れか一方からの燃料噴射量をゼロにするポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの切り換えが含まれることはいうまでもない。

ここで、ポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率は、基本的に、吸入空気量に応じて定まる内燃機関１の負荷率に基づいて設定される。この場合、加速時や減速時といった内燃機関１の過渡状態において負荷率が急変すると、それに応じて、ポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの切り換えや、燃料噴射比率の大幅な変更が実行されることになる。しかしながら、何ら対策を施さない場合、図２に示されるように、車両の運転者によるアクセルペダルＡＰの操作時と、ポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率の設定時との間のタイムラグが比較的大きくなってしまうことがあり、それにより、内燃機関１のトルク変動や空燃比の目標値からのズレが発生してドライバビリティやエミッションを悪化させてしまうおそれがある。

このような点を考慮して、本実施形態の内燃機関１では、ポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率の変更に伴うトルク変動や空燃比のズレを抑制してドライバビリティの向上やエミッションの低減化を図るべく、ＥＣＵ２０によって、図３に示されるルーチンが所定時間おきに繰り返し実行される。この場合、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の作動中、スロットル開度センサ１４ｃからの信号に基づいてスロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）ＴＡの単位時間あたりの変化量ΔＴＡを求めると共に、求めた変化量ΔＴＡに基づいて内燃機関１の運転状態が過渡状態にあるか否か判定する（Ｓ１０）。Ｓ１０において、ＥＣＵ２０は、スロットル開度ＴＡの変化量ΔＴＡの絶対値が所定値を上回っている場合、内燃機関１の運転状態が過渡状態にあると判断する。

Ｓ１０にて、車両の運転者によるアクセル操作量が大きく変化して内燃機関１の運転状態が過渡状態に入ったと判断した場合、ＥＣＵ２０は、Ｓ１２にて、クランク角センサ２２からの信号に基づいてその時点の機関回転数Ｎｅを取得すると共に、スロットル開度センサ１４ｃからの信号に基づいてその時点のスロットル開度ＴＡを取得し、更に、取得した機関回転数Ｎｅとスロットル開度ＴＡとに基づいて、運転者によるアクセル操作直後の負荷率（予測負荷率、図２における破線参照）を予測（取得）する。本実施形態では、各種実験結果等を踏まえて、機関回転数Ｎｅおよびスロットル開度ＴＡと内燃機関１の負荷率（予測負荷率）との相関を規定する負荷率予測マップが予め作成されており、ＥＣＵ２０の記憶装置に格納されている。そして、Ｓ１２において、ＥＣＵ２０は、負荷率予測マップからＳ１２にて取得した機関回転数Ｎｅおよびスロットル開度ＴＡに対応した予測負荷率を読み出す。

Ｓ１２にて予測負荷率を取得すると、ＥＣＵ２０は、予測負荷率に対応したポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率を取得する（Ｓ１４）。本実施形態では、内燃機関１の負荷率と、ポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率との関係を規定する噴射比率設定マップが予め作成されており、ＥＣＵ２０の記憶装置に格納されている。そして、Ｓ１４において、ＥＣＵ２０は、噴射比率設定マップからＳ１２にて取得した予測負荷率に対応した燃料噴射比率を読み出す。

その後、ＥＣＵ２０は、所定の記憶領域から燃料噴射比率の前回値を読み出すと共に、Ｓ１４にて取得した燃料噴射比率と前回値との差分をとることにより、燃料噴射比率の変動量（絶対値）を算出する（Ｓ１６）。例えば、燃料噴射比率の前回値が、ポート噴射用インジェクタ１０ｐからの噴射量：筒内噴射用インジェクタ１０ｃからの噴射量＝１００％：０％であり、Ｓ１４にて取得された燃料噴射比率が、ポート噴射用インジェクタ１０ｐからの噴射量：筒内噴射用インジェクタ１０ｃからの噴射量＝０％：１００％である場合、Ｓ１６にて算出される燃料噴射比率の変動量は、「１００」となる。なお、基本的には、負荷率の変化度合いが大きいほど、Ｓ１４にて取得した燃料噴射比率と前回値との差分である燃料噴射比率の変動量が大きくなる。

そして、ＥＣＵ２０は、燃料噴射比率の変動量が予め定められた閾値（例えば燃料噴射比率の変更によりトルクが変化してショックが体感される値である「３０」）を上回っているか否か判定する（Ｓ１８）。Ｓ１８にて燃料噴射比率の変動量が上記閾値を上回っていると判断した場合、ＥＣＵ２０は、ポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率が、Ｓ１４にて取得した値（予測負荷率に対応した燃料噴射比率）となるように、ポート噴射用インジェクタ１０ｐおよび筒内噴射用インジェクタ１０ｃに所定の制御信号を与える。

これにより、過渡状態のもとでポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率の変更（図２の例では、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの切り換え）が実行された場合、図２において破線で示されるように、ポート噴射用インジェクタ１０ｐおよび筒内噴射用インジェクタ１０ｃの何れか一方または双方から（図２の例では、筒内噴射用インジェクタ１０ｃから）、予測負荷率に応じて算出された燃料噴射率に従って適切な量の燃料が速やかに噴射されることになる。

すなわち、Ｓ１８にて燃料噴射率の変更処理（Ｓ２０）が許容されるのは、内燃機関１の運転状態が過渡状態にあり、燃料噴射比率の変動量すなわち負荷率の変化度合いが相対的に大きい場合である。そして、このような場合、ＥＣＵ２０によって求められる予測負荷率は、基本的に、内燃機関１の負荷率に応じて燃料噴射率の変更処理が実行される場合の噴射比率変更負荷率を上回る。従って、内燃機関１では、図２において破線で示されるように、車両の運転者によるアクセルペダルＡＰの操作時と、ポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率の変更時との間のタイムラグを従来に比して小さくすることが可能となる。この結果、内燃機関１では、過渡状態のもとで燃料噴射比率の変更（インジェクタの切り換え）を実行する際に、内燃機関１のトルク変動や空燃比の目標値からのズレを良好に抑制して、ドライバビリティを良好に保つと共にエミッションの低減化を図ることが可能となる。

一方、Ｓ１８にて燃料噴射比率の変動量が上記閾値を上回っていないと判断される場合、Ｓ２０の処理はスキップされ、ポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率の変更処理（インジェクタの切り換え処理）は実行されない。これにより、内燃機関１では、燃料噴射比率の変更回数（インジェクタの切り換え回数）を必要以上に増加させることが抑制されるので、内燃機関１のトルク変動や空燃比の目標値からのズレが発生する確率を低下させることが可能となる。

ところで、本実施形態の内燃機関１のＥＣＵ２０は、車速センサ２１等と共に、いわゆるクルーズコントロールシステムをも構成することから、車両の運転者によって所定のスイッチがＯＮされている場合には、ＥＣＵ２０によって運転者の意図にかかわらず車両の速度が概ね一定に制御され、車両の走行条件に応じて加減速が実行される。そして、このようにＥＣＵ２０による定速制御が実行されている際（クルーズコントロールシステムがＯＮされている際）に、ポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率の変更（インジェクタの切り換え）が必要となることもあり得る。しかしながら、ＥＣＵ２０によって車速が概ね一定に保たれている状態では、燃料噴射比率の変更に伴う内燃機関１のトルク変動や空燃比のズレに起因したショックが体感されやすい。

このような点に鑑みて、Ｓ１０にて内燃機関の運転状態が過渡状態にはないと判断した場合、ＥＣＵ２０は、ＥＣＵ２０による定速制御が実行されているか否か（クルーズコントロールシステムがＯＮされている否か）判定する（Ｓ２２）。更に、Ｓ２２にてＥＣＵ２０による定速制御が実行されていると判断した場合、ＥＣＵ２０は、車速センサ２１からの信号（車速）およびスロットル開度センサ１４ｃからの信号等に基づいて、車両の走行状態が標準走行状態にあるか否か（登降坂制御時等ではないかどうか）判定する（Ｓ２４）。

そして、ＥＣＵ２０による定速制御が実行されており、かつ、車両の走行状態が標準走行状態にあると判断した場合（Ｓ２４）、ＥＣＵ２０は、ポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率の変更を禁止する（Ｓ２６）。これにより、内燃機関１では、ＥＣＵ２０による定速制御が実行されている間（クルーズコントロールシステムがＯＮされている間）、基本的に燃料噴射比率の変更（インジェクタの切り換え）が禁止されることになり、燃料噴射比率の変更に伴うトルク変動や空燃比のズレに起因したショックが体感されてしまう頻度を低減することができる。なお、Ｓ２２およびＳ２４の何れかにおいて否定判断がなされた場合、Ｓ２６の処理は実行されず、再度Ｓ１０以降の処理が繰り返される。

図４は、上述の内燃機関１においてポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率を変更するために実行される他のルーチンを説明するフローチャートである。図４のルーチンは、ＥＣＵ２０によって図２のルーチンに並行して所定時間おきに繰り返し実行されるものである。図４のルーチンを実行する場合、ＥＣＵ２０は、まず、車速センサ２１からの信号（車速）およびスロットル開度センサ１４ｃからの信号等に基づいて、自動変速機１００に対するシフトチェンジ要求があるか否か判定する（Ｓ３０）。

Ｓ３０にて自動変速機１００に対するシフトチェンジ要求があると判断した場合、ＥＣＵ２０は、スロットル開度センサ１４ｃからの信号に基づいてその時点のスロットル開度ＴＡを取得すると共に、予め定められた関数式等を用いてその時点の運転状態に対応した自動変速機１００の次のシフト段における予測回転数Ｎｅ´を取得し、取得したスロットル開度ＴＡと予測回転数Ｎｅ´とに基づいてシフトチェンジ後の負荷率（予測負荷率）を予測（取得）する（Ｓ３２）。本実施形態では、各種実験結果等を踏まえて、スロットル開度ＴＡおよび予測回転数Ｎｅ´と、内燃機関１の負荷率との相関を規定するマップが予め作成されており、ＥＣＵ２０の記憶装置に格納されている。そして、Ｓ３２において、ＥＣＵ２０は、当該マップからＳ３２にて取得したスロットル開度ＴＡと予測回転数Ｎｅ´とに対応した予測負荷率を読み出す。

Ｓ３２にて予測負荷率を取得すると、ＥＣＵ２０は、予測負荷率に対応したポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率を取得する（Ｓ３４）。Ｓ３４において、ＥＣＵ２０は、上述の噴射比率設定マップからＳ３２にて取得した予測負荷率に対応した燃料噴射比率を読み出す。その後、ＥＣＵ２０は、自動変速機１００のシフトチェンジが開始されているか否か判定する（Ｓ３６）。ＥＣＵ２０は、自動変速機１００のシフトチェンジが開始された段階で、ポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率が、Ｓ３４にて取得した値（予測負荷率に対応した燃料噴射比率）となるように、ポート噴射用インジェクタ１０ｐおよび筒内噴射用インジェクタ１０ｃに所定の制御信号を与える（Ｓ３８）。

このように、内燃機関１では、自動変速機１００のシフトチェンジのタイミングになると、シフトチェンジ後の負荷率が予測され（Ｓ３２）、負荷率の予測値（予測負荷率）に基づいてポート噴射用インジェクタ１０ｐと筒内噴射用インジェクタ１０ｃとの燃料噴射比率が算出される（Ｓ３４）。そして、燃料噴射比率の変更（インジェクタの切り換え）は、シフトチェンジと概ね同時に実行される（Ｓ３８）。

この場合も、ポート噴射用インジェクタ１０ｐおよび筒内噴射用インジェクタ１０ｃの何れか一方または双方から、予測負荷率に応じて算出された燃料噴射比率に従って適切な量の燃料が速やかに噴射され、それにより、燃料噴射比率の変更（インジェクタの切り換え）を実行する際に、内燃機関１のトルク変動や空燃比の目標値からのズレを良好に抑制することが可能となる。また、燃料噴射比率の変更により多少のトルク変動等が発生したとしても、体感上許容され得るシフトチェンジ時のショックにより、それらは打ち消されることになる。なお、Ｓ３０にて自動変速機１００に対するシフトチェンジ要求がないと判断された場合、Ｓ３２からＳ３８までの処理はスキップされ、ＥＣＵ２０は、次の実行タイミングになった段階で図４のルーチンを再度実行する。

本発明による制御装置が適用された内燃機関を示す概略構成図である。 図１の内燃機関の動作を説明するためのタイムチャートである。 図１の内燃機関においてポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を変更するために実行されるルーチンを説明するフローチャートである。 図１の内燃機関においてポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を変更するために実行される他のルーチンを説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 燃焼室
１０ｃ 筒内噴射用インジェクタ
１０ｐ ポート噴射用インジェクタ
１４ スロットルバルブ
１４ｃ スロットル開度センサ
２０ ＥＣＵ
２１ 車速センサ
１００ 自動変速機

Claims (6)

1. 吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射用インジェクタと、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタとを有し、前記燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の運転状態が過渡状態にあるか否か判定する判定手段と、
   前記判定手段によって前記内燃機関の運転状態が過渡状態にあると判定されたとき、前記内燃機関の運転状態と前記内燃機関の負荷率との予め求められた関係を用いて、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記内燃機関の運転状態が変化した後の前記内燃機関の負荷率を予測する負荷予測手段と、
   前記判定手段によって前記内燃機関の運転状態が過渡状態にあると判定されたとき、前記負荷予測手段によって予測される前記負荷率に基づいて、前記ポート噴射用インジェクタと前記筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を算出する噴射比率算出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. 前記噴射比率算出手段によって算出される前記燃料噴射比率の前回値からの変動量が所定値を上回っている場合に、前記ポート噴射用インジェクタと前記筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率の変更を許容する噴射比率設定手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記内燃機関は、自動定速走行を可能にする定速制御システムを備えた車両に適用されており、
   前記噴射比率設定手段は、前記判定手段によって前記内燃機関の運転状態が過渡状態にはないと判断され、かつ、前記定速制御システムが作動されている際に、前記ポート噴射用インジェクタと前記筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率の変更を禁止することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射用インジェクタと、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタとを有すると共に、変速機と組み合わされており、前記燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、
   前記変速機に対するシフトチェンジ要求の有無を判定する判定手段と、
   前記判定手段によってシフトチェンジ要求があると判定されたとき、シフトチェンジ後の前記内燃機関の運転状態を予測し、前記内燃機関の運転状態と前記内燃機関の負荷率との予め求められた関係を用いて、シフトチェンジ後の予測された前記運転状態に基づいて、シフトチェンジ後の前記内燃機関の負荷率を予測する負荷予測手段と、
   前記判定手段によってシフトチェンジ要求があると判定されたとき、前記負荷予測手段によって予測される前記負荷率に基づいて、前記ポート噴射用インジェクタと前記筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を算出する噴射比率算出手段と、
   前記変速機のシフトチェンジ時に、前記ポート噴射用インジェクタと前記筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を前記噴射比率算出手段により算出された燃料噴射比率に設定する手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射用インジェクタと、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタとを有し、前記燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、
   （ａ）前記内燃機関の運転状態が過渡状態にあるか否か判定するステップと、
   （ｂ）ステップ（ａ）にて前記内燃機関の運転状態が過渡状態にあると判定されたとき、前記内燃機関の運転状態と前記内燃機関の負荷率との予め求められた関係を用いて、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記内燃機関の運転状態が変化した後の前記内燃機関の負荷率を予測するステップと、
   （ｃ）ステップ（ａ）にて前記内燃機関の運転状態が過渡状態にあると判定されたとき、ステップ（ｂ）にて予測される前記負荷率に基づいて、前記ポート噴射用インジェクタと前記筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を算出するステップとを備える内燃機関の制御方法。
6. 吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射用インジェクタと、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタとを有すると共に、変速機と組み合わされており、前記燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、
   （ａ）前記変速機に対するシフトチェンジ要求の有無を判定するステップと、
   （ｂ）ステップ（ａ）にてシフトチェンジ要求があると判定されたとき、シフトチェンジ後の前記内燃機関の運転状態を予測し、前記内燃機関の運転状態と前記内燃機関の負荷率との予め求められた関係を用いて、シフトチェンジ後の予測された前記運転状態に基づいて、シフトチェンジ後の前記内燃機関の負荷率を予測するステップと、
   （ｃ）ステップ（ａ）にてシフトチェンジ要求があると判定されたとき、ステップ（ｂ）にて予測される前記負荷率に基づいて、前記ポート噴射用インジェクタと前記筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を算出するステップと、
   （ｄ）前記変速機のシフトチェンジ時に、前記ポート噴射用インジェクタと前記筒内噴射用インジェクタとの燃料噴射比率を、前記ステップ（ｃ）にて算出された燃料噴射比率に設定するステップとを備える内燃機関の制御方法。

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