JP4375164B2 - 内燃機関の点火時期制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の点火時期制御方法に関し、より詳しくは、筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気ポート噴射用インジェクタとを備える、いわゆるデュアル噴射型内燃機関の点火時期制御方法に関する。

筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと吸気通路または吸気ポート内に
向けて燃料を噴射する吸気ポート噴射用インジェクタとを備え、運転状態に応じてこれらのインジェクタを切替え使用することにより、例えば低負荷運転領域での成層燃焼と高負荷運転領域での均質燃焼を実現させたり、両者をそれらの燃料噴射比率を変えつつ同時に使用して均質リーン燃焼や均質ストイキ燃焼を実現させて、燃費特性や出力特性の改善を図った、いわゆるデュアル噴射型の内燃機関が特許文献１等により知られている。

特開２００１−２０８３７号公報

一般に、燃料噴射式の内燃機関においては、運転状態に応じた適正な燃焼を行なわせるべく、運転状態に対応して予め設定されマップ等に保存されている基本点火時期値に対し、機関の状態に応じた種々の補正進角（ないしは遅角）値を加えて、最終的な点火時期が求められ、これに基づき点火が実行されて運転が行われる。

ところで、上述のデュアル噴射型の内燃機関においては、筒内噴射用インジェクタから燃料が噴射される噴射形態の場合と吸気ポート噴射用インジェクタから燃料が噴射される噴射形態の場合とでは、その噴射形態の相違に起因して燃焼室内における混合気の温度や燃料の混合状態が異なることがあり、単に、定常的な運転状態に対応して設定された点火時期値に基づき点火が実行されて運転が行われても、過渡時には適正な点火時期とならないという問題がある。

例えば、筒内噴射用インジェクタから燃料が噴射される場合には、吸気ポート噴射用インジェクタから燃料が噴射される場合に比べ燃焼室内の燃料分布に偏りが生じやすく、この燃料分布に偏りが生じている状態で混合気の点火が行われると、燃料濃度の高い部分で急速に燃焼が進むので、混合気の燃焼速度は速くなる傾向にある。このように、筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射形態と吸気ポート噴射用インジェクタによる燃料噴射形態とでは混合気の燃焼速度が変化するので、点火時期を適切に設定しないと、ノッキング等の異常燃焼が発生したり、発生出力（トルク）が充分に得られないことがある。

また、筒内噴射用インジェクタや吸気ポート噴射用インジェクタからの噴射形態の切替えや、あるいはそれらからの噴射比率が変更される過渡運転時においては、噴射形態や噴射比率の変更により、ポート壁温や筒内壁温、さらにはポート壁、筒内壁およびピストン頂壁への燃料付着量が定常状態と異なるために、燃焼室内における混合気の温度や空燃比がオーバーリッチやオーバーリーンとなることがある。このときに、安定状態で求められた点火時期に設定すると、適正値と異なることから、過進角に起因するノッキングの発生や、過遅角に起因する発生出力（トルク）の不足等によるトルク変動を招くおそれがある。

そこで、本発明はかかる従来の問題に着目し、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、過渡時における過進角によるノッキングの発生や、過遅角による発生出力の不足等によるトルク変動を招くおそれが低減される内燃機関の点火時期制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の一形態に係る内燃機関の点火時期制御方法は、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、燃料噴射比率の変更の要求があり該変更前後における燃料噴射比率に対応する適正点火時期値の差が所定値を超えるときは、要求された噴射比率の変更幅に制限を加え、この制限が加えられた噴射比率に対応する点火時期値に設定することを特徴とする。

上記目的を達成する本発明の他の形態に係る内燃機関の点火時期制御方法は、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、燃料噴射比率の変更の要求があり該変更前後における噴射比率の差が所定値を超えるときは、燃料噴射比率を要求された噴射比率に向けて段階的に変更させ、この燃料噴射比率の段階的変更に対して点火時期の変更時期を異ならせることを特徴とする。

ここで、前記変更時期は、点火時期が遅角側に変更されるときは前記燃料噴射比率の段階的変更よりも先行され、点火時期が進角側に変更されるときは前記燃料噴射比率の段階的変更よりも遅延されることが好ましい。

さらに、上記目的を達成する本発明のさらに他の形態に係る内燃機関の点火時期制御方法は、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、燃料噴射比率の変更の要求があり該変更前後における燃料噴射比率の差が所定値を超えると共に、変更後の燃料噴射比率に対応する適正点火時期が遅角側に変更されるときは、燃料噴射比率を変更すると共に点火時期を一旦過遅角させてから、該遅角側の適正点火時期に段階的に移行させることを特徴とする。

また、上記目的を達成する本発明のさらに他の形態に係る内燃機関の点火時期制御方法は、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、燃料噴射比率の変更の要求があり該変更前後における燃料噴射比率の差が所定値を超えると共に、変更後の燃料噴射比率に対応する適正点火時期が進角側に変更されるときは、燃料噴射比率を変更すると共に点火時期を一旦過進角させてから、該進角側の適正点火時期に段階的に移行させることを特徴とする。

本発明の一形態に係る内燃機関の点火時期制御方法によれば、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、燃料噴射比率の変更の要求があり該変更前後における噴射比率に対応する適正点火時期値の差が所定値を超えるときは、要求された噴射比率の変更幅に制限が加えられる。そして、この制限が加えられた噴射比率に対応する点火時期値に設定される。

従って、例えば、吸気ポート噴射用インジェクタからの噴射形態から筒内噴射用インジェクタからの噴射形態への運転状態の移行に伴う両インジェクタからの燃料噴射比率の変更の要求があった場合、要求通りに燃料噴射比率を変更すると、変更前に吸気ポート噴射用インジェクタにより噴射されていた燃料のポート付着分が付加されて筒内に供給されることから、燃焼空燃比が変更後の噴射比率による目標空燃比よりもオーバーリッチとなる。そして、この要求された噴射比率に対応する点火時期を即時実行すると過進角となり過渡ノックを生じることがある。しかしながら、本形態では要求された噴射比率の変更幅に制限が加えられるので、オーバーリッチの度合いが抑制され、そして、この制限が加えられた噴射比率に対応する点火時期値に設定されるので過渡ノックが有効に防止される。

また逆に、例えば、筒内噴射用インジェクタからの噴射形態から吸気ポート噴射用インジェクタからの噴射形態への運転状態の移行に伴う両インジェクタからの燃料噴射比率の変更の要求があった場合、要求通りに燃料噴射比率を変更すると、変更後に吸気ポート噴射用インジェクタにより噴射される燃料のポート付着分が遅延して筒内に供給されることから、燃焼空燃比が変更後の噴射比率による目標空燃比よりもオーバーリーンとなる。そして、この要求された噴射比率に対応する点火時期を即時実行すると発生出力低下によるトルクショックを生じることがある。しかしながら、本形態では要求された噴射比率の変更幅に制限が加えられるので、オーバーリーンの度合いが抑制され、そして、この制限が加えられた噴射比率に対応する点火時期値に設定されるので発生出力低下が有効に防止される。

また、本発明の他の形態に係る内燃機関の点火時期制御方法によれば、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、燃料噴射比率の変更の要求があり該変更前後における噴射比率の差が所定値を超えるときは、燃料噴射比率が要求された噴射比率に向けて段階的に変更され、この燃料噴射比率の段階的変更に対して点火時期の変更時期が異ならせられる。噴射比率が変更されることに伴い上述のように、過渡的に目標空燃比に対しオーバーリッチやオーバーリーンとなり易いが、本形態では、燃料噴射比率が要求された噴射比率に向けて段階的に変更され、この燃料噴射比率の段階的変更に対して点火時期の変更時期が異ならせられるので、燃焼空燃比の急激な変動が抑制され過渡ノックを抑制することができる。

ここで、前記変更時期が、点火時期が遅角側に変更されるときは前記燃料噴射比率の段階的変更よりも先行され、点火時期が進角側に変更されるときは前記燃料噴射比率の段階的変更よりも遅延される形態によれば、点火時期が各噴射比率での適正点火時期よりも常に遅角側に設定され得るので、過渡ノックを確実に抑制することができる。

さらに、本発明のさらに他の形態に係る内燃機関の点火時期制御方法によれば、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、燃料噴射比率の変更の要求があり該変更前後における燃料噴射比率の差が所定値を超えると共に、変更後の燃料噴射比率に対応する適正点火時期が遅角側に変更されるときは、燃料噴射比率が変更されると共に点火時期は一旦過遅角されてから、該遅角側の適正点火時期に段階的に移行される。従って、噴射比率の変更により過渡的に目標空燃比よりもオーバーリッチとなることに伴う過渡ノックが抑制される。

また、本発明のさらに他の形態に係る内燃機関の点火時期制御方法によれば、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、燃料噴射比率の変更の要求があり該変更前後における燃料噴射比率の差が所定値を超えると共に、変更後の燃料噴射比率に対応する適正点火時期が進角側に変更されるときは、燃料噴射比率が変更されると共に点火時期は一旦過進角されてから、該進角側の適正点火時期に段階的に移行される。従って、噴射比率の変更により過渡的に目標空燃比よりもオーバーリーンとなることに伴うトルク低下が抑制される。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
まず、本発明に係る点火時期制御方法が適用されるデュアル噴射型内燃機関の概略構成が示されている図１を参照するに、エンジン１は４つの気筒１ａを備えている。各気筒１ａはそれぞれ対応する吸気枝管２を介して共通のサージタンク３に接続されている。サージタンク３は吸気ダクト４を介してエアフローメータ４ａに接続され、エアフローメータ４ａはエアクリーナ５に接続されている。吸気ダクト４内には例えば直流モータ６によって駆動されるスロットル弁７が配置されている。このスロットル弁７はアクセルペダル１０の踏み込みにほぼ連動して吸気ダクト４を開閉する。一方、各気筒１ａは共通の排気マニホルド８に連結され、この排気マニホルド８は三元触媒コンバータ９に連結されている。

各気筒１ａには、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１１と吸気ポートまたは吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気ポート噴射用インジェクタ１２とがそれぞれ取り付けられている。これらインジェクタ１１、１２は電子制御ユニット３０の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各筒内噴射用インジェクタ１１は共通の燃料分配管１３に接続されており、この燃料分配管１３は燃料分配管１３に向けて流通可能な逆止弁１４を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５に接続されている。

図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５の吐出側はスピル電磁弁１５ａを介して高圧燃料ポンプ１５の吸入側に連結されており、このスピル電磁弁１５ａの開度が小さいとき程、高圧燃料ポンプ１５から燃料分配管１３内に供給される燃料量が増大され、スピル電磁弁１５ａが全開にされると、高圧燃料ポンプ１５から燃料分配管１３への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、スピル電磁弁１５ａは電子制御ユニット３０の出力信号に基づいて制御される。

一方、各吸気ポート噴射用インジェクタ１２は共通の燃料分配管１６に接続されており、燃料分配管１６および高圧燃料ポンプ１５は共通の燃料圧レギュレータ１７を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８は燃料フィルタ１９を介して燃料タンク２０に接続されている。燃料圧レギュレータ１７は低圧燃料ポンプ１８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１８から吐出された燃料の一部を燃料タンク２０に戻すように構成されており、したがって吸気ポート噴射用インジェクタ１２に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５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。さらに、図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５と燃料圧レギュレータ１７との間には流通弁２１が設けられている。この流通弁２１は通常開弁されており、この流通弁２１が閉弁されると低圧燃料ポンプ１８から高圧燃料ポンプ１５への燃料供給が停止される。なお、この流通弁２１の開閉は電子制御ユニット３０の出力信号に基づいて制御される。

さらに、図２には気筒１ａの側断面図が示されている。図２を参照するに、６１はシリンダブロック、６２は頂面上に凹部６２ａが形成されたピストン、６３はシリンダブロック６１上に固締されたシリンダヘッド、６４はピストン６２とシリンダヘッド６３間に形成された燃焼室、６５は吸気バルブ、６６は排気バルブ、６７は吸気ポート、６８は排気ポート、６９は点火プラグ、および７０はイグナイタをそれぞれ示している。吸気ポート６７は燃焼室６４内に流入した空気がシリンダ軸線周りの旋回流を発生するように形成されている。凹部６２ａは筒内噴射用インジェクタ１１側に位置するピストン６２の周縁部からピストン６２中央部に向かって延び、また点火プラグ６９の下方において上方に延びるように形成されている。なお、４６は機関出力軸であるクランクシャフトの回転角、ひいては機関回転速度ないしは機関回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサである。

また、電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１を介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備している。エアフローメータ４ａ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４ａの出力電圧はＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。エンジン１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３８が取付けられ、この水温センサ３８の出力電圧はＡＤ変換器３９を介して入力ポート３５に入力される。燃料分配管１３には燃料分配管１３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４０が取付けられ、この燃料圧センサ４０の出力電圧はＡＤ変換器４１を介して入力ポート３５に入力される。触媒９上流の排気マニホルド８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４２が取付けられ、この空燃比センサ４２の出力電圧はＡＤ変換器４３を介して入力ポート３５に入力される。

アクセルペダル１０はアクセルペダル１０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４４に接続され、アクセル開度センサ４４の出力電圧はＡＤ変換器４５を介して入力ポート３５に入力される。また、入力ポート３５には上述の機関回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサ４６が接続されており、電子制御ユニット３０のＲＯＭ３２には、上述のアクセル開度センサ４４ないしはエアフローメータ４ａにより得られる機関負荷率および回転数センサ４６により得られる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基本燃料噴射量や後述する適正点火時期の値や機関冷却水温に基づく補正値等が予めマップ化されて記憶されている。

また、電子制御ユニット３０の出力ポート３６は対応する駆動回路４７を介して、直流モータ６、各筒内噴射用インジェクタ１１、各吸気ポート噴射用インジェクタ１２、点火プラグ６９のイグナイタ７０等に接続されている。

なおここで、本実施の形態のエンジンにおける運転領域に対応する燃焼方式の一例について図３を参照して説明する。本実施の形態では、エンジンの負荷に対応するトルクと回転数（速度）をパラメータとする運転条件において、例えば、低速・低負荷運転条件での成層リーン領域「１」、中高速・低中負荷運転条件での均質リーン領域「２」、および中・高負荷運転条件での均質ストイキ領域「３」とされている。この成層リーン領域「１」では、筒内噴射用インジェクタ１１からの圧縮行程における直噴による成層リーン燃焼が行なわれ、均質リーン領域「２」では、吸気ポート噴射用インジェクタ１２からの燃料噴射が行われると共に、必要に応じてその高負荷域等で、筒内噴射用インジェクタ１１の冷却のための最小量の噴射が筒内噴射用インジェクタ１１からも行われる。さらに、均質ストイキ領域「３」では、出力と冷却重視のために所定の噴射比率の下に筒内噴射用インジェクタ１１からと吸気ポート噴射用インジェクタ１２からとの噴射が同時に行なわれる。

そして、本実施の形態におけるエンジン１では、上記の図３に示すような運転領域ないしは条件マップに対応して、燃焼形態ないしは噴射形態が設定されると共に、筒内噴射用インジェクタ１１と吸気ポート噴射用インジェクタ１２とによる噴射比率が定められている。ここで、筒内噴射用インジェクタ１１の噴射比率αとは、全燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタ１１から噴射される燃料量の割合、吸気ポート噴射用インジェクタ１２の噴射比率βとは、全燃料噴射量に対する吸気ポート噴射用インジェクタ１２から噴射される燃料量の割合の意味で用い、α＋β＝１００％となる。従って、直噴１００％とは、筒内噴射用インジェクタ１１のみから噴射が行なわれる噴射比率α＝１００％、すなわちβ＝０％であることを意味し、直噴０％とは、吸気ポート噴射用インジェクタ１２のみからの噴射が行なわれる噴射比率β＝１００％、すなわちα＝０％であることを意味する。但し、これらの噴射比率の値は、用いられるエンジン１に要求される運転条件に応じて、適宜に変えられるものである。

また、点火時期に関しては、筒内噴射用インジェクタ１１のみから噴射が行なわれる噴射比率α＝１００％の場合を噴射形態Ａとし、吸気ポート噴射用インジェクタ１２のみからの噴射が行なわれる噴射比率β＝１００％、すなわちα＝０％の場合を噴射形態Ｂとするとき、これらの噴射形態Ａおよび噴射形態Ｂにそれぞれ対応する適正点火時期値がそれぞれ基本マップＡおよび基本マップＢに基本点火時期値として保存されている。これらの基本マップＡおよび基本マップＢは、図１０の（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ示すように、縦軸に負荷率、横軸に機関回転数を取った二次元マップであり、運転状態に対応させてそれぞれ予め実験等により求められた基本点火時期値が保存されている。より詳しくは、基本マップＡには直噴１００％時における基本点火時期値Ｄij、基本マップＢにはポート噴射１００％時における基本点火時期値Ｐijのデータが保存されている。ここで、基本点火時期値ＤijおよびＰijは圧縮上死点を基準とするクランク角（°ＣＡ）で表したものである。なお、両インジェクタから所定の燃料噴射比率で同時に燃料噴射されつつ運転が行われるときは、この現在の運転状態における燃料噴射比率αおよび／またはβに対応させた適正点火時期値（Ｄ＋Ｐ）ijが、上述の基本マップＡおよび基本マップＢから、そこにそれぞれ設定されていた基本点火時期値ＤijおよびＰijを補間計算すること等により求められる。

なお、本明細書で云う適正点火時期とは、エンジン１が所定の燃料噴射比率（α＝０またはβ＝０の場合も含む）で運転されているときに、良好な着火燃焼が行われる点火時期を意味し、その具体的な値は適用されるエンジンにより異なる。また、この適正点火時期に対しては、周知のようにエンジン１の冷却水温や空燃比制御等に基づいて各種の補正が行なわれ得、そして、最終点火時期が設定されて点火が実行される。但し、本明細書においてはかかる補正に関しては周知であるので詳述しない。

なお、筒内噴射用インジェクタ１１からの噴射比率がαのときは、吸気ポート噴射用インジェクタ１２からの噴射比率βは（１００−α）となること上述の通りであるから、以下の説明においては、筒内噴射用インジェクタ１１からの噴射比率αのみを用いて説明することにする。

(第一の実施形態)
ここで、上記電子制御ユニット３０により実行される燃料噴射制御や点火時期制御を含む各種制御のうち、本発明の第一の実施形態に係る噴射比率と点火時期の設定ルーチンについて、図４に示すフローチャートを参照して説明する。この設定ルーチンは例えば、クランク角度が所定角度進む毎に実行される。

そこで、そのステップＳ４０１では、エンジン１の運転状態を表すパラメータとして、回転数センサ４６から算出される機関回転数およびアクセル開度センサ４４から検出されるアクセル開度に基づく機関負荷率が読み込まれる。

次に、ステップＳ４０２において、後述する制限噴射比率保持用フラグ「xhold」がオンかオフかが判定され、オフのとき、すなわち「ＹＥＳ」のときはステップＳ４０３に進み、制限噴射比率保持用カウンタ「choldtime」をクリアする。このステップＳ４０３以降のステップは、噴射比率の変更要求があった後の最初のルーチンサイクルである。

そして、ステップＳ４０４に進み、ステップＳ４０１で読み込まれた運転状態パラメータに基づき、電子制御ユニット３０のメモリにあらかじめ記憶されている噴射比率マップ（図３参照）から、要求された噴射比率α＝「kdualinj」が求められる。さらに、ステップＳ４０５に進み、この要求された噴射比率αに対応する要求点火時期値「absed」が基本マップＡおよびＢを用いて名目的に求められる。

そこで、ステップＳ４０６において、ステップＳ４０５で名目的に求められた要求点火時期値「absed」と変更前である前回の点火時期値「absedo」との差が求められ、そしてこの差が所定値「Ａ」（例えば、１０°ＣＡ）を超えているか否かが判定される。所定値「Ａ」を超えているとき、すなわち「ＹＥＳ」のときはステップＳ４０７に進み、前回の噴射比率α＝「kdualinjo」から所定の制限値「Ｂ」が減算された新たな噴射比率α＝「kdualinj」が求められる。換言すると、前回の噴射比率と要求された噴射比率との差である変更幅に、制限値「Ｂ」だけの制限が加えられ、この制限が加えられた新たな噴射比率が求められるのである。そして、ステップＳ４０７に進み、この制限が加えられたことを示す上述の制限噴射比率保持用フラグ「xhold」がオンにセットされる。

一方、ステップＳ４０６における判定で「ＮＯ」のときはステップＳ４１３に進み、前回の点火時期値「absedo」とステップＳ４０５で名目的に求められた要求点火時期値「absed」との差が求められ、そして同様にこの差が所定値「Ａ」を超えているか否かが判定される。所定値「Ａ」を超えているとき、すなわち「ＹＥＳ」のときはステップＳ４１４に進み、前回の噴射比率α＝「kdualinjo」に所定の制限値「Ｂ」が加算された新たな噴射比率α＝「kdualinj」が求められる。換言すると、前回の噴射比率と要求された噴射比率との差である変更幅に、制限値「Ｂ」だけの制限が加えられ、この制限が加えられた新たな噴射比率が求められるのである。そして、ステップＳ４１５に進み、この制限が加えられたことを示す上述の制限噴射比率保持用フラグ「xhold」がオンにセットされる。

そして、ステップＳ４０８およびステップＳ４１５の後は、ステップＳ４０９に進み、ステップＳ４０７およびステップＳ４１４でそれぞれ求められた新たな噴射比率α＝「kdualinj」に対応する新たな点火時期値「absed」が求められ、ルーチンを終了する。なお、上述のステップＳ４１３の判定で「ＮＯ」のとき、すなわち差が所定値「Ａ」を超えていないときは直接にステップＳ４０９に進むが、この場合は上述のステップＳ４０５において求められていた、要求噴射比率αに対応する点火時期値「absed」がそのまま用いられルーチンを終了することになる。

一方、上述のステップＳ４０２において、前述の制限噴射比率保持用フラグ「xhold」がオンのとき、すなわち「ＮＯ」のときはステップＳ４１０に進み、制限噴射比率保持用カウンタ「choldtime」をインクリメントする。そして、ステップＳ４１１に進み、制限噴射比率保持用カウンタ「choldtime」のカウント値が所定の設定値「Ｍ」を超えているか否かが判断される。この制限噴射比率保持用カウンタ「choldtime」は、上述のように噴射比率が変更されたとき、該変更後の少なくとも所定期間において、制限された噴射比率とこれに対応する適正点火時期値での運転を行わせるためのものであり、その設定値「Ｍ」としては、例えば十数回の点火回数や経過時間に相当する所定期間とすることができる。

なお、ステップＳ４１１における判断で、カウント値が所定の設定値「Ｍ」を超えていないときはステップＳ４１６に進み、前回の噴射比率α＝「kdualinjo」がそのまま新たな噴射比率α＝「kdualinj」とされ、前述のステップＳ４０９に進む。このステップＳ４０９では、前述のように、この新たな噴射比率α＝「kdualinj」に対応する新たな点火時期値「absed」が求められ、換言すると、実質的に変更無くルーチンは終了される。しかし、ステップＳ４１１における判断で、カウント値が所定の設定値「Ｍ」を超えたときはステップＳ４１２に進み、制限噴射比率保持用フラグ「xhold」をクリアした後、前述のステップＳ４０４以降に進む。

ここで、上述の図４のフローチャートに示す制御ルーチンによる第一の実施形態の理解の容易化を図るべく、エンジン１の運転状態の変化に伴い噴射形態が変更されたときの点火時期の制御による変化の様子を図５のタイムチャートを参照してさらに説明する。

図５（Ａ）には、時刻ｔ０において、例えば噴射比率０％（ポート噴射１００％）から噴射比率１００％（直噴１００％）への噴射比率の変更要求があった場合の例、図５（Ｂ）には、同様に時刻ｔ０において、例えば噴射比率１００％（直噴１００％）から噴射比率０％（ポート噴射１００％）への噴射比率の変更要求があった場合の例が示されている。

そこで、図５（Ａ）に示すように、時刻ｔ０で、例えば燃料噴射比率αが０％から１００％（一点鎖線で示されている）への変更要求があり、変更前における適正点火時期値ＳＡｐと変更後における適正点火時期値ＳＡｄとの差が所定値「Ａ」（例えば、１０°ＣＡ）を超えているときは、前回の噴射比率α＝０％に所定の制限値「Ｂ」が加算された新たな噴射比率「α＝０＋Ｂ」が求められ、そして、所定期間（ｔ０〜ｔ１）、この新たな噴射比率「α＝０＋Ｂ」に対応する適正点火時期値ＳＡｎが求められ、最終点火時期値として設定されるのである。なお、この所定期間（ｔ０〜ｔ１）の経過後は、要求された噴射比率αが１００％であり、これに対応する適正点火時期値ＳＡｄとされる。

また、図５（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０で例えば燃料噴射比率αが１００％から０％への変更要求があり、変更前における適正点火時期値ＳＡｄと変更後における適正点火時期値ＳＡｐとの差が所定値「Ａ」（例えば、１０°ＣＡ）を超えているときは、前回の噴射比率α＝１００％から所定の制限値「Ｂ」が減算された新たな噴射比率「α＝１００−Ｂ」が求められ、そして、所定期間（ｔ０〜ｔ２）、この新たな噴射比率「α＝１００−Ｂ」に対応する適正点火時期値ＳＡｎが選択されて、最終点火時期値として設定される。

このように、燃料噴射比率αが例えば１００％から０％への変更要求があるのは、例えば、成層リーン領域「１」から均質リーン領域「２」や、均質リーン領域「２」内での高負荷から低負荷域へ運転状態が移行する際に生ずる。この場合には、吸気ポート噴射用インジェクタ１２から噴射される燃料のポート付着分が燃焼室６４に遅れて供給される傾向にあることに起因して、目標よりも燃焼空燃比のリーン化が生じ易い。それ故に、変更要求通りの噴射比率とこれに対応する点火時期のままに、それを実行すると大幅なトルク低下を招くことになるが、本実施の形態では、噴射比率の変更幅が制限され段階的に変更されるので、このような発生出力の変化が過大になることがなく、トルクショックを防止することができるのである。

また、燃料噴射比率αが０％から１００％への変更要求があるのは上述の逆の場合であり、このときはポート付着分が燃焼室６４に筒内噴射分に加えて供給される傾向にあることに起因して、目標よりも燃焼空燃比のリッチ化が生じ易い。それ故に、変更要求通りの噴射比率とこれに対応する点火時期のままに、それを実行すると過進角となり過渡ノックを招くことになるが、本実施の形態では、噴射比率の変更幅が制限され段階的に変更されるので、このような過渡ノックの発生を防止することができるのである。

(第二の実施形態)
次に、本発明の第二の実施形態に係る噴射比率と点火時期の設定ルーチンについて、図６に示すフローチャートを参照して説明する。この設定ルーチンも例えば、クランク角度が所定角度進む毎に実行される。

そこで、そのステップＳ６０１では、前実施の形態と同様に、エンジン１の運転状態を表すパラメータとして、回転数センサ４６から算出される機関回転数およびアクセル開度センサ４４から検出されるアクセル開度に基づく機関負荷率が読み込まれる。

次に、ステップＳ６０２において、ステップＳ６０１で読み込まれた運転状態パラメータに基づき、電子制御ユニット３０のメモリにあらかじめ記憶されている噴射比率マップから、要求された噴射比率α＝「kdualinj」が求められる。

さらに、ステップＳ６０３に進み、この要求された噴射比率αに対応する要求点火時期値「absed」が名目的に求められる。そして、ステップＳ６０４において、ステップＳ６０２で求められた要求噴射比率α＝「kdualinj」と前回の噴射比率α＝「kdualinjo」とが比較され、前回の噴射比率が要求噴射比率よりも大きいときはステップＳ６０５に進み、逆に要求噴射比率が前回の噴射比率よりも大きいときはステップＳ６０８に進む。

そして、ステップＳ６０５では前回の噴射比率α＝「kdualinjo」と要求噴射比率α＝「kdualinj」」との差が求められ、そしてこの差が所定値「Ｃ」を超えているか否かが判定される。所定値「Ｃ」を超えているとき、すなわち「ＹＥＳ」のときはステップＳ６０６に進み、前回の噴射比率α＝「kdualinjo」から制限値としての所定値「Ｃ」が減算された新たな噴射比率α＝「kdualinj」が求められる。そして、ステップＳ６０７に進み、前回の点火時期値が新たな点火時期値とされる。一方、ステップＳ６０５での判定で、上記差が所定値「Ｃ」を超えていない、もしくは超えなくなったときはこのルーチンを終了する。この場合は、ステップＳ６０３で求められていた要求点火時期値「absed」がそのまま用いられルーチンを終了することになる。

さらに、要求噴射比率が前回の噴射比率よりも大きいときに進むステップＳ６０８においては、要求噴射比率α＝「kdualinj」」と前回の噴射比率α＝「kdualinjo」との差が求められ、そしてこの差が所定値「Ｃ」を超えているか否かが判定される。所定値「Ｃ」を超えているとき、すなわち「ＹＥＳ」のときはステップＳ６０９に進み、前回の噴射比率に制限値としての所定値「Ｃ」が加算された新たな噴射比率α＝「kdualinj」が求められ、ルーチンを終了する。なお、ステップＳ６０８において、上記差が所定値「Ｃ」を超えていない、もしくは超えなくなったときはこのルーチンを終了する。これらの場合は、ステップＳ６０３で求められていた要求点火時期値「absed」がそのまま用いられルーチンを終了することになる。

ここで、上述の図６のフローチャートに示す制御ルーチンによる第二の実施形態の理解の容易化を図るべく、エンジン１の運転状態の変化に伴い噴射形態が変更されたときの点火時期の制御による変化の様子を図７のタイムチャートを参照して説明する。

図７（Ａ）には、時刻ｔ０において、例えば噴射比率αｓからαｂ（ここで、αｂ＞αｓ）への噴射比率の変更要求があった場合の例、図７（Ｂ）には、同じく時刻ｔ０において、例えば噴射比率αｂから噴射比率αｓへの噴射比率の変更要求があった場合の例が示されている。

そこで、時刻ｔ０で小さい噴射比率αｓから大きい噴射比率αｂへの変更要求があり、変更前後における噴射比率の差が所定値「Ｃ」（例えば、５％）を超えているときは、要求された噴射比率αｂに対応する適正点火時期値ＳＡｄが前回よりも遅角側にあり、点火時期は燃料噴射比率の段階的変更よりも先行されて即時に切替えないしは変更される。一方、噴射比率は変更幅が所定値「Ｃ」より小さくなるまでの期間（ｔ０〜ｔ３）、要求された噴射比率αｂに向けて所定値「Ｃ」ずつ増加され段階的に変更される。

また、時刻ｔ０で大きい噴射比率αｂから小さい噴射比率αｓへの変更要求があり、変更前後における噴射比率の差が所定値「Ｃ」を超えているときは、要求された噴射比率αｓに対応する適正点火時期値ＳＡｐが前回よりも進角側にあり、点火時期が燃料噴射比率の段階的変更よりも遅延されて切替えられる。すなわち、噴射比率がその変更幅が所定値「Ｃ」より小さくなるまでの期間（ｔ０〜ｔ４）、要求された噴射比率αｓに向けて所定値「Ｃ」ずつ減少されて段階的に変更された後に、要求された噴射比率αｓに対応する点火時期ＳＡｐに変更されるのである。

上述のように、噴射比率が変更されることに伴い過渡的に目標空燃比に対しオーバーリッチやオーバーリーンとなり易く、それ故に、変更要求通りの噴射比率とこれに対応する要求点火時期のままにそれを実行すると、過渡ノックの発生や大幅なトルク低下を招くことになるが、本実施の形態では、燃料噴射比率が要求された噴射比率に向けて段階的に変更され、この燃料噴射比率の段階的変更に対して点火時期の変更時期が異ならせられ、この変更時期は、点火時期が遅角側に変更されるときは燃料噴射比率の段階的変更よりも先行され、点火時期が進角側に変更されるときは燃料噴射比率の段階的変更よりも遅延されるので、点火時期が各噴射比率での適正点火時期よりも常に遅角側に設定され得、過渡ノックを確実に抑制することができる。

(第三の実施形態)
次に、本発明の第三の実施形態に係る噴射比率と点火時期の設定ルーチンについて、図８に示すフローチャートを参照して説明する。この設定ルーチンは例えば、クランク角度が所定角度進む毎に実行される。

そこで、そのステップＳ８０１では、エンジン１の運転状態を表すパラメータとして、回転数センサ４６から算出される機関回転数およびアクセル開度センサ４４から検出されるアクセル開度に基づく機関負荷率が読み込まれる。

次に、ステップＳ８０２において、ステップＳ８０１で読み込まれた運転状態パラメータに基づき、電子制御ユニット３０のメモリにあらかじめ記憶されている噴射比率マップから、要求された噴射比率α＝「kdualinj」が求められる。さらに、ステップＳ８０３に進み、この要求された噴射比率αに対応する要求点火時期値「absed」が名目的に求められる。

さらに、ステップＳ８０４において、後述する噴射形態切替え処理フラグ「xchgpat」がオンかオフかが判定され、オフのとき、すなわち「ＹＥＳ」のときはステップＳ８０５に進み、オンのとき、すなわち「ＮＯ」のときは後述するステップＳ８１３に進む。なお、このステップＳ８０５以降のステップは、噴射比率の変更要求があった後の最初のルーチンサイクルである。

そこで、ステップＳ８０５において、ステップＳ８０２で求められた要求噴射比率α＝「kdualinj」と前回の噴射比率α＝「kdualinjo」とが比較され、その大小が判定される。前回の噴射比率α＝「kdualinjo」の方が大きいとき、すなわち「ＹＥＳ」のときはステップＳ８０６に進み、逆に小さいとき、すなわち「ＮＯ」のときはステップＳ８１０に進む。

そこで、ステップＳ８０６ではステップＳ８０３で求められた要求点火時期値「absed」と前回の点火時期値「absedo」との差が求められ、そしてこの差が所定値「Ｄ」（例えば、１０°ＣＡ）を超えているか否かが判定される。所定値「Ｄ」を超えているとき、すなわち「ＹＥＳ」のときはステップＳ８０７に進み、要求点火時期値「absed」に所定値「ｆ」が加算された、新たな点火時期値「absed」が求められる。換言すると、点火時期は所定値「ｆ」の分、一旦、要求点火時期値よりも過進角される。

一方、ステップＳ８１０でも前回の点火時期値「absedo」とステップＳ８０３で求められた要求点火時期値「absed」との差が求められ、そしてこの差が所定値「Ｄ」を超えているか否かが判定される。所定値「Ｄ」を超えているとき、すなわち「ＹＥＳ」のときはステップＳ８１１に進み、要求点火時期値「absed」から所定値「ｆ」が減算された、新たな点火時期値「absed」が求められる。換言すると、点火時期は所定値「ｆ」の分、一旦、要求点火時期値よりも過遅角される。

なお、上記ステップＳ８０６およびステップＳ８１０において、差が所定値「Ｄ」を超えていないときはそれぞれルーチンを終了する。また、上記ステップＳ８０７およびステップＳ８１１の後は、それぞれ、ステップＳ８０９およびステップＳ８１２に進み、この過進角／過遅角の設定制御を実行中であることを示す上述の噴射形態切替え処理フラグ「xchgpat」がそれぞれオンにセットされる。

一方、ステップＳ８０４における判定で「ＮＯ」のときはステップＳ８１３に進み、前回の点火時期値「absedo」とステップＳ８０３で求められた要求点火時期値「absed」とが比較され、その大小が判定される。要求点火時期値「absed」の方が大きい、すなわち「ＹＥＳ」のときはステップＳ８１４に進み、逆に小さいとき、すなわち「ＮＯ」のときはステップＳ８１５に進む。そして、ステップＳ８１４においては、前回の点火時期値「absedo」に対し所定の減衰値「ｇ」を加算する処理が行われる。ステップＳ８１５においては、逆に前回の点火時期値「absedo」に対し所定の減衰値「ｇ」を減算する処理が行われる。これらのいずれのステップも後述のように要求点火時期値「absed」に向けて所定の減衰値「ｇ」ずつ段階的に移行させるための処理である。

そして、ステップＳ８１４およびステップＳ８１５の次はステップＳ８１６に進み、噴射形態切替え処理用カウンタ「cchgpat」をインクリメントし、さらにステップＳ８１７でそのカウント値が所定の設定値「Ｅ」を超えているか否かが判断される。この噴射形態切替え処理用カウンタ「cchgpat」は、上述のように噴射比率が変更されたとき、該変更後の少なくとも所定期間において、要求点火時期よりも過進角または過遅角での運転を行わせるためのものであり、その設定値「Ｅ」としては、例えば十数回の点火回数や経過時間に相当する所定期間とすることができる。なお、所定期間としては前回の点火時期値「absedo」と要求点火時期値「absed」との差が所定の減衰値「ｇ」を下回るまでとすることもできる。

また、ステップＳ８１７における判定で、カウント値が所定の設定値「Ｅ」を超えていないときはステップＳ４１６に進み、一旦、ルーチンは終了される。しかし、ステップＳ８１７における判断で、カウント値が所定の設定値「Ｅ」を超えたときはステップＳ８１８に進み、噴射形態切替え処理フラグ「xchgpat」および噴射形態切替え処理用カウンタ「cchgpat」がクリアされ、この噴射形態切替え処理ルーチンは終了される。

ここで、上述の第三の実施形態の理解の容易化を図るべく、エンジン１の運転状態の変化に伴い噴射形態が変更されたときの点火時期の制御による変化の様子を図９のタイムチャートを参照してさらに説明する。

図９（Ａ）には、時刻ｔ０において、例えば噴射比率αｓからαｂ（ここで、αｂ＞αｓ）への噴射比率の変更要求があった場合の例、図９（Ｂ）には、同じく時刻ｔ０において、例えば噴射比率αｂから噴射比率αｓへの噴射比率の変更要求があった場合の例が示されている。

そこで、図９（Ａ）に示すように、時刻ｔ０で小さい噴射比率αｓから大きい噴射比率αｂへの変更要求があり、変更前後におけるこれらの噴射比率に対応する点火時期値の差が所定値「Ｄ」（例えば、１０°ＣＡ）を超え、要求された噴射比率αｂに対応する適正点火時期値ＳＡｄが前回よりも遅角側にあるときは、噴射比率が時刻ｔ０で即時に小さい噴射比率αｓから大きい噴射比率αｂへ切替えないしは変更され、新たな点火時期は適正点火時期値ＳＡｄに対し所定値「ｆ」の分が減ぜられ、一旦、要求された適正点火時期値ＳＡｄより過遅角されている。そして、この過遅角された点火時期は、所定期間（ｔ０〜ｔ５）において、要求された適正点火時期値ＳＡｄに向けて所定の減衰値「ｇ」ずつ段階的に進角される。

また、図９（Ｂ）に示すように、時刻ｔ０で大きい噴射比率αｂから小さい噴射比率αｓへの変更要求があり、変更前後におけるこれらの噴射比率に対応する点火時期値の差が所定値「Ｄ」（例えば、１０°ＣＡ）を超え、要求された噴射比率αｓに対応する適正点火時期値ＳＡｐが前回よりも進角側にあるときは、噴射比率が時刻ｔ０で即時に大きい噴射比率αｂから小さい噴射比率αｓへ切替えないしは変更され、新たな点火時期は適正点火時期値ＳＡｐに対し所定値「ｆ」の分が加えられ、一旦、要求された適正点火時期値ＳＡｐより過進角されている。そして、この過進角された点火時期は、所定期間（ｔ０〜ｔ６）において、要求された適正点火時期値ＳＡｐに向けて所定の減衰値「ｇ」ずつ段階的に遅角される。

このように、本第三の実施形態によれば、燃料噴射比率の変更の要求があり該変更前後における燃料噴射比率の差が所定値を超えるときは、燃料噴射比率の変更は即時に行われ、その変更後の燃料噴射比率に対応する適正点火時期が遅角側か進角側に変更されるのに応じて、点火時期が一旦過遅角または過進角されてから、変更後の燃料噴射比率に対応する適正点火時期に向けて段階的に移行されるので、噴射比率の変更により過渡的に目標空燃比よりもオーバーリッチとなることに伴う過渡ノックやオーバーリーンとなることに伴うトルク低下が抑制される。

なお、本発明は、燃料噴射比率変更要求の前後における噴射比率の変化の態様、すなわち増加側か減少側かで対の関係にあるときの制御の態様が上述の実施形態に限られるものではなく、それらを適宜、組合わせることも可能である。例えば、変更後に噴射比率が増加する態様であるときには、図５（Ａ）に示す噴射比率と点火時期の制御を行い、変更後に噴射比率が減少する態様であるときには、図９（Ｂ）に示す噴射比率と点火時期の制御を行うようにしてもよい。また、その逆に、図５（Ｂ）と図９（Ａ）に示す噴射比率と点火時期の制御とを組合わせてもよい。

本発明に係る点火時期制御方法を実施するデュアル噴射型内燃機関の概略構成図を示す模式図である。 図１に示す機関の側断面図である。 本発明が適用されるエンジンの運転領域ないしは条件に対応して設定される燃焼形態および筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとによる燃料噴射比率の関係の一例を示すグラフである。 本発明の第一の実施形態における点火時期制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 本発明の第一の実施形態における噴射形態が変更されたときの点火時期の制御による点火時期の変化の様子を示すタイムチャートである。 本発明の第二の実施形態における点火時期制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態における噴射形態が変更されたときの点火時期の制御による点火時期の変化の様子を示すタイムチャートである。 本発明の第三の実施形態における点火時期制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 本発明の第三実施形態における噴射形態が変更されたときの点火時期の制御による点火時期の変化の様子を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態に用いられる噴射形態に対応する基本点火時期値を保存するマップの例であり、（Ａ）は直噴１００％の噴射形態Ａに対応する基本マップＡ、（Ｂ）はポート噴射１００％の噴射形態Ｂに対応する基本マップＢを示す。

符号の説明

１１ 筒内噴射用インジェクタ
１２ 吸気ポート噴射用インジェクタ
３０ 電子制御ユニット
４４ アクセル開度センサ（負荷センサ）
４６ 回転数センサ
６９ 点火プラグ
７０ イグナイタ

Claims (4)

1. 筒内噴射用インジェクタおよび吸気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および前記吸気ポート噴射用インジェクタの燃料噴射比率に対応させて適正な点火時期を設定するための適正点火時期設定手段とを備える内燃機関において、
   燃料噴射比率の変更の要求があり該変更前後における燃料噴射比率に対応する適正点火時期値の差が所定値を超えるときは、要求された噴射比率の変更幅に制限を加え、この制限が加えられた噴射比率に対応する点火時期値に設定することを特徴とする内燃機関の点火時期制御方法。
2. 筒内噴射用インジェクタおよび吸気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および前記吸気ポート噴射用インジェクタの燃料噴射比率に対応させて適正な点火時期を設定するための適正点火時期設定手段とを備える内燃機関において、
   燃料噴射比率の変更の要求があり該変更前後における噴射比率の差が所定値を超えるときは、燃料噴射比率を要求された噴射比率に向けて段階的に変更させ、この燃料噴射比率の段階的変更の時期に対して、前記要求された噴射比率に対応する点火時期への変更時期を異ならせるとともに、
   前記変更時期は、点火時期が遅角側に変更されるときは前記燃料噴射比率の段階的変更よりも先行され、点火時期が進角側に変更されるときは前記燃料噴射比率の段階的変更よりも遅延されることを特徴とする内燃機関の点火時期制御方法。
3. 筒内噴射用インジェクタおよび吸気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および前記吸気ポート噴射用インジェクタの燃料噴射比率に対応させて適正な点火時期を設定するための適正点火時期設定手段とを備える内燃機関において、
   燃料噴射比率の変更の要求があり該変更前後における燃料噴射比率の差が所定値を超えると共に、変更後の燃料噴射比率に対応する適正点火時期が遅角側に変更されるときは、燃料噴射比率を変更すると共に点火時期を一旦過遅角させてから、該遅角側の適正点火時期に段階的に移行させることを特徴とする内燃機関の点火時期制御方法。
4. 筒内噴射用インジェクタおよび吸気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および前記吸気ポート噴射用インジェクタの燃料噴射比率に対応させて適正な点火時期を設定するための適正点火時期設定手段とを備える内燃機関において、
   燃料噴射比率の変更の要求があり該変更前後における燃料噴射比率の差が所定値を超えると共に、変更後の燃料噴射比率に対応する適正点火時期が進角側に変更されるときは、燃料噴射比率を変更すると共に点火時期を一旦過進角させてから、該進角側の適正点火時期に段階的に移行させることを特徴とする内燃機関の点火時期制御方法。

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