JP5071300B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射制御装置に関し、更に詳しくは、内燃機関の吸気経路に燃料を噴射する吸気経路燃料噴射弁および内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を備える燃料噴射制御装置に関する。

内燃機関の燃料噴射制御装置には、吸気経路に燃料を噴射する吸気経路燃料噴射弁および筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁の２つの燃料噴射弁を備えるものがある。このような燃料噴射制御装置では、燃料噴射量の燃料を吸気経路燃料噴射弁、あるいは筒内燃料噴射弁の少なくともいずれか一方により噴射し、内燃機関に供給する。ここで、内燃機関の始動時における吸気経路燃料噴射弁および筒内燃料噴射弁による燃料の噴射制御には、吸気経路燃料噴射弁のみにより設定された燃料噴射量の燃料を噴射する始動時吸気経路噴射制御と、筒内燃料噴射弁のみにより設定された燃料噴射量の燃料を圧縮行程において１回で噴射する始動時筒内噴射制御とが考えられる。

ところで、吸気経路燃料噴射弁による燃料噴射では、燃料性状のばらつきを考慮して、通常燃料使用時ではエミッションの最適点よりも筒内の均質混合気がリッチ側となるように燃料噴射量が設定されるため、燃料噴射量がエミッションの最適点に対応した燃料噴射量よりも増加する。特に、内燃機関の始動時（始動開始直後から、あるいは始動開始後所定時間経過後）に始動時吸気経路噴射制御のみを行う場合は、重質燃料における霧化・気化性の悪化や吸気経路に付着する燃料の増加、すなわちポートウェットの増加により燃焼に寄与する燃料が減少するため、内燃機関の始動性を確保するためには、さらに燃料噴射量が増加するという問題がある。

一方、筒内燃料噴射弁による燃料噴射、特に設定された燃料噴射量の燃料を筒内燃料噴射弁により圧縮行程において１回で噴射する場合においては、成層燃焼となるため筒内に、点火プラグ近傍領域の混合気が筒内の他の領域の混合気よりもリッチ側となる成層混合気が形成されるので、点火プラグ近傍領域の混合気が可燃範囲を超えてリッチとならないように、筒内全体がリーンとなるように燃料噴射量が設定されるが、エミッションが悪化、ここではＨＣ（炭化水素）の排出が増加するという問題がある。また、内燃機関の始動時（始動開始後所定時間経過後）に始動時筒内噴射制御のみを行う場合は、ピストンの表面に付着する燃料が増加、すなわちピストンウェットの増加により、エミッションが悪化、ここではスモーク（黒煙）の排出が増加するという問題がある。

また、従来では、特許文献１に示すように、内燃機関の始動時に第１回目または数回目までは始動時筒内噴射制御を行い、それ以降は始動時吸気経路噴射制御を行う燃料噴射制御装置が提案されている。特許文献１に示す燃料噴射制御装置は、内燃機関の始動時に始動時筒内噴射制御のみを行った場合の燃圧低下に基づいた失火等を抑制し、内燃機関の始動時に始動時吸気経路噴射制御のみを行った場合の始動性の悪化を抑制するものである。

特開２００５−１１３６９３号公報

しかしながら、特許文献１に示す燃料噴射制御装置では、始動時筒内噴射制御のみを行った場合の燃圧低下に基づいた失火等の抑制を考慮した結果、始動時吸気経路噴射制御を行うものであり、始動時吸気経路噴射制御による燃料噴射量の増加による燃費の悪化や、エミッションの悪化などが考慮されておらず、燃費悪化およびエミッションの悪化の抑制が十分ではなかった。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、少なくとも始動性を確保しつつ、燃費の向上およびエミッションの悪化の抑制を図ることができる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明では、内燃機関の吸気経路に燃料を噴射する吸気経路燃料噴射弁および前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁による前記燃料の噴射制御を行う燃料噴射制御装置において、前記内燃機関の始動開始時に、前記燃料を前記内燃機関の圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁のみによる噴射により、前記内燃機関に供給する始動時筒内噴射制御を行い、前記始動時筒内噴射制御後に、前記燃料を前記吸気経路燃料噴射弁による噴射、および前記圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁による噴射により前記内燃機関に供給する分割噴射制御を行い、前記内燃機関の始動中に前記吸気経路における負圧の上昇が当該内燃機関の始動中における通常の前記負圧の上昇よりも遅れる負圧上昇遅れ状態である場合は、前記噴射制御を設定された燃料噴射量の燃料を前記内燃機関の圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁のみによる噴射により前記内燃機関に供給する筒内圧縮行程噴射制御を行うことを特徴とする。

また、上記燃料噴射制御装置において、前記負圧上昇遅れ状態である場合は、前記噴射制御を前記筒内圧縮行程噴射制御に所定期間維持した後に前記分割噴射制御に切り替えることが好ましい。

また、本発明では、内燃機関の吸気経路に燃料を噴射する吸気経路燃料噴射弁および前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁による前記燃料の噴射制御を行う燃料噴射制御装置において、前記内燃機関の燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段と、前記設定された燃料噴射量のうち、前記吸気経路燃料噴射弁に対応する燃料噴射量を増量補正する増量補正手段と、を備え、前記内燃機関の始動開始時に、前記燃料を前記内燃機関の圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁のみによる噴射により、前記内燃機関に供給する始動時筒内噴射制御を行い、前記始動時筒内噴射制御後に、前記設定された燃料噴射量の燃料を前記吸気経路燃料噴射弁による噴射、および前記圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁による噴射により前記内燃機関に供給する分割噴射制御を行い、前記増量補正手段は、前記分割噴射制御時に前記増量補正を行い、かつ前記内燃機関の始動中に前記吸気経路における負圧の上昇が当該内燃機関の始動中における通常の前記負圧の上昇よりも遅れる負圧上昇遅れ状態である場合、前記吸気経路燃料噴射弁に対応する燃料噴射量が前記負圧上昇遅れ状態でない場合と比較して多くなるように前記増量補正を行うことを特徴とする。

本発明にかかる燃料噴射制御装置は、内燃機関の始動時にまず始動時筒内噴射制御を行うことで機関回転数を上昇し、吸気圧力が低下した後に、分割噴射制御を行うので、吸気経路燃料噴射弁により噴射された燃料が筒内に確実に導入され、筒内燃料噴射弁により噴射された燃料とともに、点火プラグ近傍領域の混合気を筒内の他の領域の混合気よりもリッチ側としつつ、筒内全体で弱リーンな弱成層混合気（均質混合気よりも点火プラグ近傍領域の混合気がリッチ側であり、成層混合気よりも筒内の他の領域の混合気がリーン側である）を生成することができる。つまり、内燃機関の始動時における燃焼形態が成層燃焼から弱成層燃焼に切り替わる。従って、点火プラグの点火時には、点火プラグ近傍領域の混合気が確実に着火し、筒内全体の混合気を確実に燃焼させることができる。これにより、点火プラグ近傍領域の混合気が可燃範囲を超えてリッチ側となることを抑制できるので、筒内全体の混合気がリーン側となることを抑制でき、ＨＣ（炭化水素）の排出の増加を抑制することができる。また、設定された燃料噴射量の燃料を吸気経路燃料噴射弁と筒内燃料噴射弁とで分割して噴射するので、始動時筒内噴射制御のみの場合と比較して、ピストンウェットの増加を抑制でき、エミッションが悪化、ここではスモーク（黒煙）の排出の増加を抑制することができる。また、始動時筒内噴射制御のみの場合と比較して、筒内燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の低下を抑制することができ、分割噴射制御時において設定された燃料噴射量のうち筒内燃料噴射弁に対応する燃料噴射量の燃料を筒内燃料噴射弁により確実に噴射することができる。また、設定された燃料噴射量の燃料を吸気経路燃料噴射弁と筒内燃料噴射弁とで分割して噴射するので、始動時吸気経路噴射制御のみの場合と比較して、重質燃料における霧化・気化性の悪化による影響を抑制でき、ポートウェットの増加を抑制することができる。これらにより、始動性を確保しつつ、燃費の向上およびエミッションの悪化の抑制を図ることができるという効果を奏する。

また、本発明にかかる燃料噴射制御装置は、負圧上昇遅れ状態である場合は、通常、噴射制御を始動時筒内噴射制御から分割噴射制御に切り替えるところを筒内圧縮行程噴射制御とする。つまり、筒内燃料噴射弁のみの噴射による内燃機関への燃料の供給を維持する。ここで、負圧上昇遅れ状態である場合は、吸気経路燃料噴射弁により噴射された燃料のうち、吸気経路に付着する燃料が増加、すなわちポートウェットが増加し、吸気経路燃料噴射弁により噴射された燃料のうち筒内に導入される量が減少することで、燃焼が悪化する虞がある。しかしながら、本発明では、負圧上昇遅れ状態である場合に、筒内圧縮行程噴射制御を行い、吸気経路燃料噴射弁による燃料の噴射を行わないので、燃焼が悪化することを抑制することができるという効果を奏する。

また、本発明にかかる燃料噴射制御装置は、負圧上昇遅れ状態である場合は、吸気経路燃料噴射弁に対応する燃料噴射量が負圧上昇遅れ状態でない場合と比較して多くなるので、ポートウェットが増加しても、吸気経路燃料噴射弁により噴射された燃料のうち筒内に導入される量が減少することを抑制することができ、燃焼が悪化することを抑制することができるという効果を奏する。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１にかかる内燃機関の構成例を示す図である。同図に示すように、実施の形態１にかかる内燃機関１−１は、燃料供給装置２と、複数の気筒３０ａ〜３０ｄ（実施の形態１では、直列４気筒）により構成される内燃機関本体３と、バルブ装置４と、内燃機関本体３に接続される吸気経路５と、内燃機関本体３に接続される排気経路６と、内燃機関１−１の運転を制御する制御装置であるＥＣＵ７とにより構成されている。なお、８は、図示しない運転者が操作するアクセルペダルの開度であるアクセル開度を検出し、ＥＣＵ７に出力するアクセル開度センサである。

燃料供給装置２は、燃料タンク２３内に貯留されている燃料、例えばガソリンを内燃機関１−１に供給するものである。燃料供給装置２は、吸気経路燃料噴射弁２１と、筒内燃料噴射弁２２と、燃料タンク２３と、低圧燃料ポンプであるＰＦＩ燃料ポンプ２４と、高圧燃料ポンプであるＤＩ燃料ポンプ２５と、ＰＦＩ燃料ポンプ２４と吸気経路燃料噴射弁２１とを接続するＰＦＩ燃料配管２６と、ＰＦＩ燃料配管２６とＤＩ燃料ポンプ２５とを接続する分岐配管２７と、ＤＩ燃料ポンプ２５と筒内燃料噴射弁２２とを接続するＤＩ燃料配管２８と、ＤＩ燃料圧力センサ２９とにより構成されている。

筒内燃料噴射弁２２（以下、単に「ＤＩ２２」と称することがある。）は、内燃機関本体３の各気筒３０ａ〜３０ｄにそれぞれ対応して設けられており、各気筒３０ａ〜３０ｄの筒内、すなわち燃焼室ＡにＰＦＩ燃料ポンプ２４およびＤＩ燃料ポンプ２５により加圧された燃料タンク２３の燃料をそれぞれ噴射することで、内燃機関１−１に燃料を供給するものである。各ＤＩ２２は、ＥＣＵ７とそれぞれ接続されており、ＤＩ２２による燃料噴射量や噴射時期などの制御、すなわち噴射制御がＥＣＵ７により行われる。

吸気経路燃料噴射弁２１（以下、単に「ＰＦＩ２１」と称することがある。）は、内燃機関本体３の各気筒３０ａ〜３０ｄにそれぞれ対応して設けられており、内燃機関１−１の吸気経路５、ここでは、各気筒３０ａ〜３０ｄにそれぞれ対応してシリンダヘッド３２に形成された吸気ポート３７にＰＦＩ燃料ポンプ２４により加圧された燃料タンク２３の燃料をそれぞれ噴射することで、内燃機関１−１に燃料を供給するものである。各ＰＦＩ２１は、ＥＣＵ７とそれぞれ接続されており、ＰＦＩ２１による燃料噴射量や噴射時期などの制御、すなわち噴射制御がＥＣＵ７により行われる。

燃料タンク２３は、燃料を貯留するものである。燃料タンク２３に貯留されている燃料は、ＰＦＩ燃料ポンプ２４により加圧され、ＰＦＩ燃料としてＰＦＩ燃料配管２６に吐出される。従って、ＰＦＩ燃料は、ＰＦＩ燃料配管２６を介して各ＰＦＩ２１に供給され、ＰＦＩ燃料配管２６および分岐配管２７を介してＤＩ燃料ポンプ２５に供給される。

ＤＩ燃料ポンプ２５は、ＰＦＩ燃料をさらに加圧するものである。ＤＩ燃料ポンプ２５は、例えばバルブ装置４のインテークカムシャフト４３に取り付けられた図示しないポンプ用駆動カムが回転することによって駆動するものである。インテークカムシャフト４３は、クランクシャフト３５の回転に連動して回転するものである。つまり、ＤＩ燃料ポンプ２５は、内燃機関１−１の出力によって駆動するものである。

ＤＩ燃料ポンプ２５には、図示しない電磁スピル弁が備えられており、電磁スピル弁により、ＤＩ燃料ポンプ２５に流入するＰＦＩ燃料の流入量を調整し、ＤＩ燃料ポンプ２５により加圧され、ＤＩ燃料としてＤＩ配管２８に吐出されるＤＩ燃料の圧力を調整するものである。ここで、電磁スピル弁は、ＥＣＵ７と接続されており、ＥＣＵ７によりデューディ比が制御される。従って、ＤＩ燃料ポンプ２５から吐出されるＤＩ燃料の圧力などの制御、すなわち圧力制御は、図示しない電磁スピル弁を用いてＥＣＵ７により行われる。

ＤＩ燃料圧力センサ２９は、圧力検出手段であり、ＤＩ燃料の圧力であるＤＩ燃料圧力Ｐを検出するものである。ＤＩ燃料圧力センサ２９は、ＤＩ燃料配管２８に設けられており、ＤＩ燃料配管２８を介してＤＩ燃料ポンプ２５により加圧され各ＤＩ２２に供給されるＤＩ燃料を検出することができる。ＤＩ燃料圧力センサ２９は、ＥＣＵ７と接続されており、検出されたＤＩ燃料圧力ＰがＥＣＵ７に出力される。

内燃機関本体３は、シリンダブロック３１と、シリンダブロック３１に固定されたシリンダヘッド３２と、各気筒３０ａ〜３０ｄにそれぞれ対応して設けられたピストン３３および連結するコンロッド３４と、クランクシャフト３５と、気筒３０ａ〜３０ｄごとに設けられる点火プラグ３６とにより構成されている。ここで、内燃機関本体３の各気筒３０ａ〜３０ｄには、ピストン３３と、シリンダブロック３１と、シリンダヘッド３２とにより燃焼室Ａがそれぞれ形成されている。シリンダヘッド３２には、各気筒３０ａ〜３０ｄにそれぞれ対応して吸気ポート３７および排気ポート３８が形成されており、それぞれ吸気経路５および排気経路６に接続されている。各ピストン３３は、コンロッド３４に回転自在に支持されており、各コンロッド３４は、クランクシャフト３５に回転自在に支持されている。つまり、クランクシャフト３５は、各ピストン３３が筒内、すなわち燃焼室Ａ内の吸入空気と燃料とからなる混合気が燃焼することにより、シリンダブロック３１内を往復運動することで、回転するものである。なお、各吸気ポート３７は吸気経路５の一部を構成し、各排気ポート３８は排気経路６の一部を構成する。

点火プラグ３６は、各気筒３０ａ〜３０ｄに対応してそれぞれ設けられており、点火し、各気筒３０ａ〜３０ｄの燃焼室Ａ内の混合気を着火させるものである。各点火プラグ３６は、ＥＣＵ７にそれぞれ接続されており、点火時期などの制御、すなわち点火制御がＥＣＵ７により行われる。なお、３９は、クランクシャフト３５の角度であるクランク角度（ＣＡ）を検出し、ＥＣＵ７に出力するクランク角度センサである。なお、ＥＣＵ７は、クランク角度センサ３９により検出されたクランク角度から内燃機関１−１の機関回転数の算出や各気筒３０ａ〜３０ｄの気筒の判別を行う。

バルブ装置４は、吸気バルブ４１および排気バルブ４２の開閉を行うものである。バルブ装置４は、各気筒３０ａ〜３０ｄにそれぞれ対応して設けられた吸気バルブ４１および排気バルブ４２と、インテークカムシャフト４３と、エキゾーストカムシャフト４４と、吸気バルブタイミング機構４５とにより構成されている。各吸気バルブ４１は、吸気ポート３７と燃焼室Ａとの間に配置され、インテークカムシャフト４３が回転することにより開閉が行われる。また、各排気バルブ４２は、排気ポート３８と燃焼室Ａとの間に配置され、エキゾーストカムシャフト４４が回転することにより開閉が行われる。インテークカムシャフト４３およびエキゾーストカムシャフト４４は、タイミングチェーンなどの伝達手段を介してクランクシャフト３５に連結されており、このクランクシャフト３５の回転に連動して回転するものである。

吸気バルブタイミング機構４５は、インテークカムシャフト４３とクランクシャフト３５との間に配置されている。吸気バルブタイミング機構４５は、連続可変バルブタイミング機構であり、インテークカムシャフト４３の位相を連続的に変化させるものである。また、バルブ装置４には、インテークカムポジションセンサ４６が備えられており、インテークカムシャフト４３の回転位置を検出し、ＥＣＵ７に出力する。また、このバルブ装置４は、吸気バルブタイミング機構４５により、吸気バルブ４１の開閉時期を調整するが、これに限定されるものではなく、例えば排気バルブ４２の開閉時期を調整する排気バルブタイミング機構をも備えても良い。

吸気経路５は、外部から空気を吸気し、吸入された空気を内燃機関本体３の各気筒３０ａ〜３０ｄの燃焼室Ａに導入するものである。吸気経路５は、エアクリーナ５１と、エアフロメータ５２と、スロットルバルブ５３と、エアクリーナ５１から各気筒３０ａ〜３０ｄの吸気ポート３７までを連通する吸気通路５４とにより構成されている。エアクリーナ５１により粉塵が除去された吸入空気は、吸気通路５４および各吸気ポート３７を介して、各気筒３０ａ〜３０ｄの各燃焼室Ａに導入される。エアフロメータ５２は、吸入空気量検出手段であり各気筒３０ａ〜３０ｄに導入、すなわち吸気経路５から吸入される吸入空気量を検出し、ＥＣＵ７に出力するものである。スロットルバルブ５３は、上記吸気経路５から吸気される吸入空気量を調整するものである。スロットルバルブ５３は、ステッピングモータなどのアクチュエータ５３ａにより駆動されるものである。アクチュエータ５３ａは、ＥＣＵ７と接続されており、スロットルバルブ５３のバルブ開度の制御、すなわちバルブ開度制御は、ＥＣＵ７により行われる。また、スロットバルブ５３には、スロットルバルブセンサ５３ｂが設けられている。スロットバルブセンサ５３ｂは、スロットバルブ５３のバルブ開度を検出し、ＥＣＵ７に出力するものである。

また、排気経路６は、触媒６１と、図示しない消音装置と、各気筒３０ａ〜３０ｄの排気ポート３８から触媒６１を介して消音装置までを連通する排気通路６２と、Ａ／Ｆセンサ６３とにより構成されている。触媒６１は、排気通路６２を介して吸入された排気ガスに含まれる有害物質、例えば窒化酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を浄化するものである。また、触媒６１は、排気ガスに含まれる硫黄（Ｓ）を吸着することができるものである。触媒６１の硫黄吸着能力、すなわち最大硫黄吸着量は、触媒温度Ｔの上昇によって低下するものである。なお、有害物質が浄化された排気ガスは、触媒６１から排気通路および図示しない消音装置を介して外部に排気される。

Ａ／Ｆセンサ６３は、空燃比検出手段であり、排気通路６２のうち触媒６１の上流側に配置されるものである。Ａ／Ｆセンサ６３は、各燃焼室Ａから排気経路６に排気された排気ガスのうち、触媒６１に吸入される前の排気ガスの排気ガス空燃比を検出し、ＥＣＵ７に出力するものである。なお、ＥＣＵ７は、Ａ／Ｆセンサ６３により検出された排気ガス空燃比に基づいて、内燃機関１−１の空燃比、すなわち燃焼室Ａ内の混合気における空気と燃料との比を算出する。つまり、Ａ／Ｆセンサ６３は、内燃機関１−１の空燃比を検出することができるものである。

ＥＣＵ７は、内燃機関１−１を運転制御することで、内燃機関１−１を運転するものである。また、ＥＣＵ７は、燃料噴射制御装置でもあり、後述する燃料噴射制御方法を実行するものである。ＥＣＵ７は、内燃機関１−１が搭載された車両の各所に取り付けられたセンサから、各種入力信号が入力される。具体的には、ＤＩ燃料圧力センサ２９により検出されたＤＩ燃料圧力Ｐ、クランク角度センサ３９により検出されたクランク角度、インテークカムポジションセンサ４６により検出されたインテークカムシャフト４３の回転位置、エアフロメータ５２により検出された吸入空気量、アクセル開度センサ８により検出されたアクセル開度、Ａ／Ｆセンサ６３により検出された排気ガス空燃比、などがある。

ＥＣＵ７は、これら入力信号および記憶部７３に格納されている吸入空気量およびアクセル開度に基づいた燃料噴射量マップなどの各種マップに基づいて各種出力信号を出力する。具体的には、各ＰＦＩ２１および各ＤＩ２２の噴射制御を行う噴射信号、各点火プラグ３６の点火制御を行う点火信号、スロットルバルブ５３のバルブ開度制御を行うバルブ開度信号などである。

また、ＥＣＵ７は、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力部（Ｉ／Ｏ）７１と、処理部７２と、燃料噴射量マップなどの各種マップなどを格納する記憶部７３とにより構成されている。処理部７２は、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されている。処理部７２は、少なくとも燃料噴射量設定部７４と、始動時筒内噴射制御部７５と、分割噴射制御部７６と、増量補正部７８と、負圧上昇判定部７９としての機能を有している。処理部７２は、内燃機関１−１の運転方法、特にＥＣＵ７による燃料噴射制御方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、ＥＣＵ７による燃料噴射制御方法などを実現させるものであっても良い。また、記憶部７３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能なメモリ、あるいはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み書きが可能なメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。

燃料噴射量設定部７４は、燃料噴射量設定手段であり、内燃機関１−１の燃料噴射量、実施の形態１では気筒３０ａ〜３０ｄごとに燃料噴射量Ｑを設定するものである。つまり、燃料噴射量設定部７４は、各気筒３０ａ〜３０ｄにそれぞれ対応するＰＦＩ２１あるいはＤＩ２２の少なくともいずれかによる燃料噴射量Ｑを設定する。燃料噴射量設定部７４は、基本的には、検出されたクランク角度に基づいて機関回転数Ｎｅおよび検出されたアクセル開度に基づいて設定されるものである。

始動時筒内噴射制御部７５は、内燃機関１−１の始動開始時に、内燃機関１−１の圧縮行程において各ＤＩ２２のみを噴射させることで、燃料噴射量設定部７４により設定された燃料噴射量Ｑの燃料を内燃機関１−１に供給する噴射制御である始動時筒内噴射制御を行うものである。実施の形態１では、始動時筒内噴射制御は、設定された燃料噴射量ＱであるＤＩ噴射量Ｑ２の燃料をＤＩ２２による１回噴射で内燃機関１−１に供給する噴射制御である。始動時筒内噴射制御部７５は、各点火プラグ３６の点火制御を行うものでもあり、始動時筒内噴射制御時に、点火時期が通常時に対して進角するように点火制御を行う。始動時筒内噴射制御部７５は、スロットルバルブ５３のバルブ開度制御を行うものでもあり、始動時筒内噴射制御時に、バルブ開度が始動時筒内噴射制御に最適なバルブ開度となるようにバルブ開度制御を行うものである。なお、始動時筒内噴射制御部７５は、内燃機関１−１の圧縮行程においてＤＩ２２のみにより設定された燃料噴射量Ｑの燃料が噴射できるように、ＤＩ２２の噴射時期を設定する。また、始動時筒内噴射制御における設定された燃料噴射量Ｑは、一定値である。

ここで、実施の形態１では、始動時筒内噴射制御部７５は、ＤＩ燃料圧力センサ２９により検出されたＤＩ燃料圧力Ｐが予め設定された所定圧力Ｐ１以上となると、始動時筒内噴射制御を行う。ここで、所定圧力Ｐ１は、始動時筒内噴射制御時において、少なくとも設定された燃料噴射量Ｑの燃料を各ＤＩ２２により噴射することができる圧力以上である。つまり、始動時筒内噴射制御部７５は、始動時筒内噴射制御時において設定された燃料噴射量Ｑの燃料を各ＤＩ２２により噴射することができるようになると、内燃機関１−１の始動開始時であるとして、始動時筒内噴射制御を行う。

分割噴射制御部７６は、上記始動時筒内噴射制御部７５による始動時筒内噴射制御後に、内燃機関１−１の例えば吸気行程において各ＰＦＩ２１を、圧縮行程において各ＤＩ２２を噴射させることで、燃料噴射量設定部７４により設定された燃料噴射量Ｑの燃料を内燃機関１−１に供給する噴射制御である分割噴射制御を行うものである。つまり、分割噴射制御は、設定された燃料噴射量Ｑの燃料をＰＦＩ２１とＤＩ２２とにより分割して噴射させる噴射制御である。実施の形態１では、分割噴射制御は、設定された燃料噴射量ＱのうちＰＦＩ２１に対応する燃料噴射量であるＰＦＩ噴射量Ｑ１の燃料を、ＰＦＩ２１による１回噴射で内燃機関１−１に供給するとともに、設定された燃料噴射量ＱのうちＤＩ２２に対応する燃料噴射量であるＤＩ噴射量Ｑ２の燃料をＤＩ２２による１回噴射で内燃機関１−１に供給する噴射制御である。分割噴射制御部７６は、各点火プラグ３６の点火制御を行うものでもあり、分割噴射制御時に、点火時期が通常時に対して進角するように点火制御を行う。分割噴射制御部７６は、スロットルバルブ５３のバルブ開度制御を行うものでもあり、分割噴射制御時に、バルブ開度が分割噴射制御に最適なバルブ開度となるようにバルブ開度制御を行うものである。なお、分割噴射制御部７６は、内燃機関１−１の吸気行程においてＰＦＩ２１によりＰＦＩ噴射量Ｑ１の燃料が各燃焼室Ａに到達できるように各ＰＦＩ２１の噴射時期を設定するとともに、内燃機関１−１の圧縮行程においてＤＩ２２によりＤＩ噴射量Ｑ２の燃料が噴射できるように、ＤＩ２２の噴射時期を設定する。

ここで、実施の形態１では、分割噴射制御部７６は、切替条件が成立すると、始動時筒内噴射制御から分割噴射制御に切り替え、分割噴射制御を行う。ここで、切替条件は、吸気経路５の吸気圧力（各燃焼室Ａ内の筒内圧力）あるいは吸気圧力に影響を与える物理量の少なくともいずれかに基づいて設定されるものである。実施の形態１では、切替条件として、吸気圧力に影響を与える物理量である内燃機関１−１の機関回転数を用い、検出された機関回転数Ｎｅが第１所定回転数Ｎｅ１以上であると切替条件が成立したとする。なお、吸気圧力に影響を与える物理量は、機関回転数に限定されるものではなく、ＤＩ２２の燃料の噴射回数（噴射回数の増加により機関回転数が上昇し、吸気圧力が低下）や、ＤＩ２２による燃料の噴射開始からの経過時間（時間経過により、噴射回数が増加し、機関回転数が上昇し、吸気圧力が低下）であっても良い。この場合は、噴射回数が第１所定噴射回数以上であると、あるいはＤＩ２２による燃料の噴射開始から第１所定時間以上経過すると、切替条件が成立したとする。ここで、第１所定回転数、第１所定噴射回数、第１所定時間は、吸気経路５に十分に負圧が発生しており、各ＰＦＩ２１により噴射された燃料が各燃焼室Ａ内に流入することができる値に設定されている。また、切替条件は、上記複数の条件が成立した場合に成立したとしても良い。

筒内圧縮行程噴射制御部７７は、上記始動時筒内噴射制御部７５による始動時筒内噴射制御後に、内燃機関１−１の圧縮行程において各ＤＩ２２のみを噴射させることで、燃料噴射量設定部７４により設定された燃料噴射量Ｑの燃料を内燃機関１−１に供給する噴射制御である筒内圧縮行程噴射制御を行うものである。実施の形態１では、筒内圧縮行程噴射制御は、設定された燃料噴射量ＱであるＤＩ噴射量Ｑ２の燃料をＤＩ２２による１回噴射で内燃機関１−１に供給する噴射制御である。筒内圧縮行程噴射制御部７５は、各点火プラグ３６の点火制御を行うものでもある。筒内圧縮行程噴射制御部７７は、スロットルバルブ５３のバルブ開度制御を行うものでもあり、筒内圧縮行程噴射制御時に、バルブ開度が筒内圧縮行程噴射制御に最適なバルブ開度となるようにバルブ開度制御を行うものである。なお、筒内圧縮行程噴射制御部７７は、内燃機関１−１の圧縮行程においてＤＩ２２のみにより設定された燃料噴射量Ｑの燃料が噴射できるように、ＤＩ２２の噴射時期を設定する。また、筒内圧縮行程噴射制御における設定された燃料噴射量Ｑは、例えば、エアフロメータ５２により検出され、ＥＣＵ７に出力された吸入空気量に基づいて設定される。

増量補正部７８は、増量補正手段であり、分割噴射制御部７６による分割噴射制御時に、設定された燃料噴射量Ｑのうち、各ＰＦＩ２１に対応する燃料噴射量であるＰＦＩ噴射量Ｑ１を増量補正するものである。ここで、補正量αは、各ＰＦＩ２１の初回噴射時に、吸気経路５に付着する燃料、すなわちポートウェットに基づいて設定される。ここで、増量補正部７８は、補正量を分割噴射制御開始時に設定された基準補正量から時間経過に応じて減少させて設定する。

負圧上昇判定部７９は、内燃機関１−１が負圧上昇遅れ状態であるか否かを判定するものである。負圧上昇判定部７９は、内燃機関１−１の始動中に吸気経路５における負圧の上昇が内燃機関１−１の始動中における通常の負圧の上昇よりも遅れているか否かにより、内燃機関１−１が負圧上昇遅れ状態であるか否かを判定するものである。実施の形態１では、負圧上昇判定部７９は、スロットバルブセンサ５３ｂにより検出され、ＥＣＵ７に出力されたスロットバルブ５３のバルブ開度に基づいて内燃機関１−１が負圧上昇遅れ状態であるか否かを判定するものである。負圧上昇判定部７９は、検出されたバルブ開度に基づいてスロットルバルブ５３の異常を判定することで、内燃機関１−１が負圧上昇遅れ状態であるか否かを判定する。ここで、内燃機関１−１の始動中におけるスロットルバルブ５３のバルブ開度が内燃機関１−１の始動中における通常のバルブ開度よりも大きいと、吸気経路５における負圧の上昇が内燃機関１−１の始動中における通常の負圧の上昇よりも遅れることとなる。従って、負圧上昇判定部７９は、内燃機関１−１の始動中において検出されたバルブ開度が内燃機関１−１の始動時における通常の検出されるバルブ開度よりも大きいと判定することで、内燃機関１−１が負圧上昇遅れ状態であると判定する。

次に、実施の形態１にかかる内燃機関１−１の運転方法、すなわち燃料噴射制御装置であるＥＣＵ７による燃料噴射制御方法について説明する。図２は、実施の形態１にかかる燃料噴射制御装置の動作フローを示す図である。なお、ＥＣＵ７による燃料噴射制御方法は、ＥＣＵ７の制御周期ごとに行われるものである。

まず、図２に示すように、ＥＣＵ７の処理部７２は、内燃機関１−１の始動要求があるか否かを判定する（ステップＳＴ１０１）。ここでは、処理部７２は、例えば、運転者により図示しないイグニッション（スタートスイッチ）のＯＮ／ＯＦＦで内燃機関１−１の始動要求があるか否かを判定する。

次に、処理部７２は、内燃機関１−１の始動要求があると判定する（ステップＳＴ１０１肯定）と、ＤＩ燃料の昇圧を開始する（ステップＳＴ１０２）。ここで、処理部７２は、まず図示しないスタータ（ハイブリッド車両の場合電動機）を駆動制御して、スタータとクランクシャフト３５が連結している内燃機関１−１を強制的に回転させる。これにより、ＤＩ燃料ポンプ２５が駆動する。次に、処理部７２は、駆動するＤＩ燃料ポンプ２５の圧力制御（一定のデューディ比で図示しない電磁スピル弁を制御）を行い、ＤＩ燃料ポンプ２５によりＰＦＩ燃料を加圧し、ＤＩ燃料配管２８に吐出し、ＤＩ燃料を昇圧する。ここで、ＤＩ燃料の昇圧は、クランク角度センサ３９により検出され、内燃機関１−１のクランク角度が確定する前から行い、始動のために内燃機関１−１のスタータにより回転開始から素早くＤＩ燃料圧力を上昇させる。なお、処理部７２は、内燃機関１−１の始動要求がないと判定する（ステップＳＴ１０１否定）と、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。

次に、処理部７２は、ＤＩ燃料圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０３）。ここでは、処理部７２は、ＤＩ燃料圧力センサにより検出され、ＥＣＵ７により取得されたＤＩ燃料圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であるか否かを判定することで、内燃機関１−１の始動開始時であるか否かを判定する。なお、処理部７２は、ＤＩ燃料圧力Ｐが所定圧力Ｐ１未満であると判定する（ステップＳＴ１０３否定）と、ＤＩ燃料ポンプ２５によりＤＩ燃料圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上となるまで、ＤＩ燃料を昇圧する。

次に、処理部７２は、ＤＩ燃料圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であると判定する（ステップＳＴ１０３肯定）と、切替条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳＴ１０４）。ここでは、処理部７２は、検出された機関回転数Ｎｅが第１所定回転数Ｎｅ１以上であるか否かを判定することで切替条件が成立しているか否かを判定する。

次に、始動時筒内噴射制御部７５は、切替条件が成立していないと判定される（ステップＳＴ１０４否定）と、始動時筒内噴射制御を行う（ステップＳＴ１０５）。ここでは、始動時筒内噴射制御部７５は、ＤＩ燃料圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であり、切替条件が成立していない、すなわち検出された機関回転数Ｎｅが第１所定回転数Ｎｅ１未満であると、始動時筒内噴射制御を行う。つまり、始動時筒内噴射制御部７５は、燃料噴射量設定部７４により設定された燃料噴射量ＱであるＤＩ噴射量Ｑ２の燃料を内燃機関１−１の圧縮行程における各ＤＩ２２による１回噴射で内燃機関１−１に供給する噴射制御を行う。従って、各燃焼室Ａに成層混合気が生成され、成層燃焼が行われ、各燃焼室Ａ内での爆発により内燃機関１−１の機関回転数Ｎｅが増加する。なお、処理部７２は、始動時筒内噴射制御部７５が始動時筒内噴射制御を行うと、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。

また、負圧上昇判定部７９は、切替条件が成立していると判定される（ステップＳＴ１０４肯定）と、内燃機関１−１が負圧上昇遅れ状態であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０６）。ここでは、負圧上昇判定部７９は、スロットルバルブセンサ５３ｂにより検出され、ＥＣＵ７により取得されたバルブ開度が内燃機関１−１の始動時における通常のバルブ開度よりも大きいか否か、すなわちスロットルバルブ５３が異常か否かを判定することにより、内燃機関１−１が負圧上昇遅れ状態であるか否かを判定する。つまり、負圧上昇判定部７９は、始動時筒内噴射制御を維持している状態で、内燃機関１−１が負圧上昇遅れ状態であるか否かを判定する。

次に、分割噴射制御部７６は、負圧上昇判定部７９により負圧上昇遅れ状態でないと判定される（ステップＳＴ１０６否定）と、増量補正部７８によるＰＦＩ噴射量Ｑ１の増量補正を行い、増量補正が行われたＰＦＩ噴射量Ｑ１に基づいて分割噴射制御を行う（ステップＳＴ１０７）。つまり、分割噴射制御部７６は、切替条件が成立し、スロットルバルブ５３が正常であり、内燃機関１−１の始動時に吸気経路５における負圧の上昇が内燃機関１−１の始動時における通常の負圧の上昇である場合、分割噴射制御を行う。ここでは、増量補正部７８は、ＰＦＩ噴射量Ｑ１に加算する補正量αを設定する。分割噴射制御部７６は、増量補正部７８により設定された補正量αが加えられたＰＦＩ噴射量Ｑ１の燃料をＰＦＩ２１による１回噴射で内燃機関１−１に供給するとともに、ＤＩ噴射量Ｑ２の燃料をＤＩ２２による１回噴射で内燃機関１−１に供給する噴射制御を行う。従って、各燃焼室Ａ内には、ＰＦＩ２１により噴射された燃料と、ＤＩ２２により噴射された燃料とにより、点火プラグ３６近傍領域の混合気を燃焼室Ａ内の他の領域混合気よりもリッチ側としつつ、燃焼室Ａ全体で弱リーンな弱成層混合気（均質混合気よりも点火プラグ３６近傍領域の混合気がリッチ側であり、成層混合気よりも燃焼室Ａ内の他の領域の混合気がリーン側である）が生成され、弱成層燃焼が行われ、各燃焼室Ａ内での爆発により内燃機関１−１の機関回転数Ｎｅが増加する。また、ポートウェットにより燃焼室Ａに導入されるＰＦＩ２１により噴射された燃料が減少する状態であっても、ＰＦＩ２１により燃料を燃焼室Ａ内に、設定された燃料噴射量Ｑのうち各ＰＦＩ２１に対応する燃料であるＰＦＩ噴射量Ｑ１の燃料を確実に導入させることができる。なお、処理部７２は、分割噴射制御部７６が分割噴射制御を行うと、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。

また、筒内圧縮行程噴射制御部７７は、負圧上昇判定部７９により負圧上昇遅れ状態であると判定される（ステップＳＴ１０６肯定）と、筒内圧縮行程噴射制御を行う（ステップＳＴ１０８）。ここでは、筒内圧縮行程噴射制御部７７は、切替条件が成立しても、負圧上昇遅れ状態である場合、通常分割噴射制御部７６による分割噴射制御を行うところを筒内圧縮行程噴射制御を行う。つまり、負圧上昇遅れ状態である場合は、通常、噴射制御を始動時筒内噴射制御から分割噴射制御に切り替えるところを始動時筒内噴射制御から筒内圧縮行程噴射制御に切り替えることで、ＤＩ２２のみの噴射による内燃機関への燃料の供給を維持する。なお、筒内圧縮行程噴射制御部７７は、筒内圧縮行程噴射制御を所定期間維持する。ここで、所定期間とは、例えば検出された機関回転数Ｎｅが第２所定回転数Ｎｅ２（上記第１所定回転数Ｎｅ１よりも高い値）となるまで、あるいは、負圧上昇判定部７９により負圧上昇遅れ状態であると判定されたのちＤＩ２２の燃料の噴射回数が第２所定噴射回数（例えば、数回程度）となるまでをいう。

次に、分割噴射制御部７６は、筒内圧縮行程噴射制御を行った後、増量補正部７８によるＰＦＩ噴射量Ｑ１の増量補正を行い、増量補正が行われたＰＦＩ噴射量Ｑ１に基づいて分割噴射制御を行う（ステップＳＴ１０７）。ここでは、分割噴射制御部７６は、負圧上昇判定部７９により負圧上昇遅れ状態であると判定され（ステップＳＴ１０６肯定）、筒内圧縮行程噴射制御を行った後にも、分割噴射制御を行う。つまり、負圧上昇遅れ状態である場合は、筒内圧縮行程噴射制御を所定期間維持した後に分割噴射制御を行う。

以上のように、実施の形態１にかかる燃料噴射制御装置であるＥＣＵ７では、内燃機関１−１の始動時にまず始動時筒内噴射制御を行うことで機関回転数Ｎｅを上昇し、吸気圧力が低下、すなわち筒内負圧が上昇した後に、分割噴射制御を行うので、ＰＦＩ２１により噴射された燃料が燃焼室Ａ内に確実にそれぞれ導入され、ＤＩ２２による噴射された燃料とともに、燃焼室Ａ内に弱成層混合気を生成することができ、内燃機関の始動時における燃焼形態が成層燃焼から弱成層燃焼に切り替わる。従って、点火プラグ３６の点火時には、点火プラグ３６近傍領域の混合気が確実に着火し、燃焼室Ａ内全体の混合気を確実に燃焼させることができる。これにより、点火プラグ３６近傍領域の混合気が可燃範囲を超えてリッチ側となることを抑制できるので、燃焼室Ａ内全体の混合気がリーン側となることを抑制でき、ＨＣ（炭化水素）の排出の増加を抑制することができる。また、設定された燃料噴射量の燃料を各ＰＦＩ２１とＤＩ２２とで分割して噴射するので、始動時筒内噴射制御のみの場合と比較して、ピストンウェットの増加を抑制でき、エミッションが悪化、ここではスモーク（黒煙）の排出の増加を抑制することができる。また、始動時筒内噴射制御のみの場合と比較して、ＤＩ２２に供給される燃料の圧力の低下を抑制することができ、分割噴射制御時においてＤＩ噴射量Ｑ２の燃料をＤＩ２２により確実に噴射することができる。また、分割噴射制御時には、設定された燃料噴射量Ｑの燃料をＰＦＩ２１とＤＩ２２とで分割して噴射するので、始動時吸気経路噴射制御のみの場合と比較して、重質燃料における霧化・気化性の悪化による影響を抑制でき、ポートウェットの増加を抑制することができる。これらにより、始動性を確保しつつ、燃費の向上およびエミッションの悪化の抑制を図ることができるという効果を奏する。

また、分割噴射制御によりＰＦＩ２１とＤＩ２２とで分割して燃料を噴射する場合は、始動時筒内噴射制御後に分割噴射制御を行う代わりに筒内圧縮行程噴射制御によりＤＩ２２のみにより燃料を噴射する場合と比較して、実際の燃料噴射量が設定された燃料噴射量Ｑに対して変動（例えば±２０％程度）しても、燃料噴射量に対する内燃機関１−１で発生するトルクの変動を抑制でき、ＨＣ（炭化水素）の排出の増加を抑制することができる。従って、ロバスト性を向上することができる。

また、負圧上昇遅れ状態である場合は、通常、噴射制御を始動時筒内噴射制御から分割噴射制御に切り替えるところを、筒内圧縮行程噴射制御を行うことで、ＤＩ２２のみによる燃料の噴射を維持し、ＰＦＩ２１による燃料の噴射を行わないので、燃焼が悪化することを抑制することができる。

また、負圧上昇判定部７９は、負圧上昇遅れ状態を吸気経路５の圧力を検出せずに判定するので、圧力センサなど必要とせずに、燃焼が悪化することを抑制することができる。

［実施の形態２］
次に、実施の形態２にかかる内燃機関１−２について説明する。図３は、実施の形態２にかかる内燃機関の構成例を示す図である。図３に示す実施の形態２にかかる内燃機関１−２が、図１に示す実施の形態１にかかる内燃機関１−１と異なる点は、負圧上昇遅れ状態である場合に、ＰＦＩ２１に対応する燃料噴射量であるＰＦＩ噴射量Ｑ１を負圧上昇遅れ状態でない場合と比較して多くなるように増量補正して分割噴射制御を行う点である。ここで、図３に示す実施の形態２にかかる内燃機関１−２の基本的構成において、図１に示す実施の形態１にかかる内燃機関１−１の基本的構成と同一部分は、その説明を省略する。

増量補正部７８は、分割噴射制御部７６による分割噴射制御時に、ＰＦＩ噴射量Ｑ１を増量補正するが、負圧上昇遅れ状態であるか否かで、異なる補正量をＰＦＩ噴射量Ｑ１に加える。増量補正部７８は、負圧上昇遅れ状態である場合における補正量βを負圧上昇遅れ状態でない場合における補正量αよりも多くする。つまり、増量補正が行われたＰＦＩ噴射量Ｑ１は、負圧上昇遅れ状態である場合が負圧上昇遅れ状態でない場合よりも多く設定される。

次に、実施の形態２にかかる内燃機関１−２の運転方法、特に燃料噴射装置であるＥＣＵ７による燃料噴射制御方法について説明する。図４は、実施の形態２にかかる燃料噴射制御装置の動作フローを示す図である。なお、図４に示す実施の形態２にかかる燃料噴射制御方法のうち、図２に示す実施の形態にかかる燃料噴射制御方法と、同一部分あるいはほぼ同一部分については簡略化して説明する。

まず、図４に示すように、ＥＣＵ７の処理部７２は、内燃機関１−２の始動要求があるか否かを判定する（ステップＳＴ２０１）。

次に、処理部７２は、内燃機関１−２の始動要求があると判定する（ステップＳＴ２０１肯定）と、ＤＩ燃料の昇圧を開始する（ステップＳＴ２０２）。

次に、処理部７２は、ＤＩ燃料圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ２０３）。

次に、処理部７２は、ＤＩ燃料圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であると判定する（ステップＳＴ２０３肯定）と、切替条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳＴ２０４）。ここでは、処理部７２は、ＤＩ燃料ポンプ２５により上昇したＤＩ燃料圧力が所定圧力Ｐ１以上となると、実施の形態２では、各ＤＩ２２の噴射回数が第１所定噴射回数（例えば１回）以上であるか否か、すなわちＤＩ２２による噴射開始から内燃機関１−２の１サイクルが終了したか否かを判定することで切替条件が成立しているか否かを判定する。

次に、始動時筒内噴射制御部７５は、切替条件が成立していないと判定される（ステップＳＴ２０４否定）と、始動時筒内噴射制御を行う（ステップＳＴ２０５）。

また、負圧上昇判定部７９は、切替条件が成立していると判定される（ステップＳＴ２０４肯定）と、内燃機関１−２が負圧上昇遅れ状態であるか否かを判定する（ステップＳＴ２０６）。負圧上昇判定部７９は、始動時筒内噴射制御を維持している状態で、内燃機関１−２が負圧上昇遅れ状態であるか否かを判定する。

次に、分割噴射制御部７６は、負圧上昇判定部７９により負圧上昇遅れ状態でないと判定される（ステップＳＴ２０６否定）と、増量補正部７８によるＰＦＩ噴射量Ｑ１の増量補正を行い、増量補正が行われたＰＦＩ噴射量Ｑ１に基づいて分割噴射制御を行う（ステップＳＴ２０７）。ここでは、増量補正部７８は、ＰＦＩ噴射量Ｑ１に加算する補正量αを設定する。分割噴射制御部７６は、増量補正部７８により設定された補正量αが加えられたＰＦＩ噴射量Ｑ１（Ｑ１＝Ｑ１＋α）の燃料をＰＦＩ２１による１回噴射で内燃機関１−２に供給するとともに、ＤＩ噴射量Ｑ２の燃料をＤＩ２２による１回噴射で内燃機関１−２に供給する噴射制御を行う。なお、処理部７２は、分割噴射制御部７６が分割噴射制御を行うと、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。

また、分割噴射制御部７６は、負圧上昇判定部７９により負圧上昇遅れ状態であると判定される（ステップＳＴ２０６肯定）と、増量補正部７８によるＰＦＩ噴射量Ｑ１の増量補正を負圧上昇遅れ状態でない場合に増量補正されたＰＦＩ噴射量Ｑ１よりも多くなるように行い、増量補正が行われたＰＦＩ噴射量Ｑ１に基づいて分割噴射制御を行う（ステップＳＴ２０８）。ここでは、増量補正部７８は、ＰＦＩ噴射量Ｑ１に加算する補正量βを設定する。分割噴射制御部７６は、増量補正部７８により設定された補正量βが加えられたＰＦＩ噴射量Ｑ１（Ｑ１＝Ｑ１＋β）の燃料をＰＦＩ２１による１回噴射で内燃機関１−２に供給するとともに、ＤＩ噴射量Ｑ２の燃料をＤＩ２２による１回噴射で内燃機関１−２に供給する噴射制御を行う。ここで、補正量βは、上記補正量αよりも大きな値であり、負圧上昇遅れ状態である場合において、増量補正する前のＰＦＩ噴射量Ｑ１を燃焼室Ａに導入できるように設定されている。つまり、補正量βと補正量αとの差分が負圧上昇遅れ状態の場合と負圧上昇遅れ状態でない場合とでのポートウェットの差分となるように、補正量βが設定されている。なお、処理部７２は、分割噴射制御部７６が分割噴射制御を行うと、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。

以上のように、実施の形態２にかかる燃料噴射制御装置であるＥＣＵ７では、上記実施の形態１と同様に、始動性を確保しつつ、燃費の向上およびエミッションの悪化の抑制を図ることができるという効果を奏する。また、ロバスト性を向上することができる。

また、負圧上昇遅れ状態である場合は、ＰＦＩ２１に対応する燃料噴射量であるＰＦＩ噴射量Ｑ１が負圧上昇遅れ状態でない場合と比較して多くなるので、ポートウェットが増加しても、ＰＦＩ２１により噴射された燃料のうち筒内に導入される量が減少することを抑制することができ、燃焼が悪化することを抑制することができる。

また、負圧上昇判定部７９は、負圧上昇遅れ状態を吸気経路５の圧力を検出せずに判定するので、圧力センサなど必要とせずに、燃焼が悪化することを抑制することができる。

なお、実施の形態１，２では、処理部７２は、終了条件が成立すると、分割噴射制御を終了し、噴射制御として通常制御を行うようにしても良い。通常制御は、例えば始動が完了した内燃機関１−１，１−２の運転を維持できる燃料噴射量の燃料を内燃機関１−１，１−２に供給することができる噴射制御である。ここで、終了条件は、内燃機関１−１，１−２の始動が完了したと判断できる物理量あるいは分割噴射制御を行うことができないと判断できる物理量の少なくともいずれかに基づいて設定されるものである。実施の形態１，２では、終了条件として、例えば、内燃機関１−１，１−２の始動が完了したと判断できる物理量である内燃機関１−１，１−２の機関回転数を用い、検出された機関回転数Ｎｅが第３所定回転Ｎｅ３（上記第１所定回転数Ｎｅ１および第２所定回転数Ｎｅ２よりも高い値）以上であると終了条件が成立したとする。内燃機関１−１，１−２の始動が完了したと判断できる物理量は、機関回転数に限定されるものではなく、ＤＩ２２の燃料の噴射回数（噴射回数の増加により機関回転数が上昇し、内燃機関１−１，１−２の始動が完了したと判断できる）や、ＤＩ２２による燃料の噴射開始からの経過時間（時間経過により、噴射回数が増加し、機関回転数が上昇し、内燃機関１−１，１−２の始動が完了したと判断できる）であっても良い。この場合は、噴射回数が第３所定噴射回数（上記第１所定噴射回数および第２所定噴射回数よりも高い値）以上であると、あるいはＤＩ２２による燃料の噴射開始から第２所定時間（上記第１所定時間よりも高い値）以上経過すると、終了条件が成立したとする。ここで、第３所定回転数Ｎｅ３、第３所定噴射回数および第２所定時間は、内燃機関１−１，１−２の始動が完了したと判断できる値に設定されている。また、終了条件として、分割噴射制御を行うことができないと判断できる物理量である負荷率、すなわち筒内充填効率を用い、例えば検出された機関回転数Ｎｅおよび検出された吸入空気量に基づいて推定された負荷率が所定値以下であると終了条件が成立したとしても良い。分割噴射制御を行うことができないと判断できる物理量は、負荷率に限定されるものではなく、燃料噴射量設定部７４により設定された燃料噴射量Ｑのうち、ＤＩ２２に対応する燃料噴射量であるＤＩ噴射量Ｑ２、あるいは燃料噴射量設定部７４により設定された燃料噴射量Ｑのうち、ＰＦＩ２１に対応する燃料噴射量であるＰＦＩ噴射量Ｑ１であっても良い。この場合は、ＤＩ噴射量Ｑ２がＤＩ２２の最低噴射量未満であると、あるいはＰＦＩ噴射量Ｑ１がＰＦＩ２１の最低噴射量未満であると、終了条件が成立したとしても良い。また、終了条件は、上記複数の条件が成立した場合に成立したとしても良い。

また、上記実施の形態１，２では、切替条件が成立すると、増量補正部７８によりＰＦＩ噴射量の増量補正を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば切替条件が成立して増量条件が成立すると、増量補正を開始するようにしても良い。ここで、増量条件として、各ＰＦＩ２１の噴射回数が第４所定噴射回数(例えば３回)以下であると増量条件が成立したとする。なお、増量条件として、内燃機関１−１，１−２の冷却水の水温を用い、例えば図示しない水温センサにより検出され、ＥＣＵ７に出力された水温が所定温度以下である、あるいは各ＤＩ２２による燃料の噴射開始からの経過時間を用い、各ＤＩ２２による燃料の噴射開始から第３所定時間以上経過すると、増量条件が成立したとする。また、増量条件は、上記複数の条件が成立した場合に成立したとしても良い。

また、上記実施の形態１，２では、負圧上昇判定部７９により負圧上昇遅れ状態であると判定されると、始動時筒内噴射制御の継続後分割噴射制御あるいは増量補正を行った後分割噴射制御を行うが本発明はこれに限定されるものではなく、分割噴射制御を禁止して通常噴射制御にしても良い。また、吸気経路５に設けられた圧力センサにより検出され、ＥＣＵ７に出力された吸気経路５の負圧に基づいて負圧上昇遅れ状態であるか否かを判定しても良い。

また、上記実施の形態１，２では、負圧上昇判定部７９は、スロットルバルブ５３のバルブ開度に基づいて負圧上昇遅れ状態であるか否かを判定するが本発明はこれに限定されるものではなく、負圧上昇遅れ状態であるか否かを判定できるものであればいずれであってもよい。

例えば、内燃機関１−１，１−２に、排気経路６の排気ガスの一部を吸気経路５に循環させるＥＧＲ装置が搭載されている場合は、吸気経路５に流入する排気ガス量を制御するＥＧＲ弁のＥＧＲ弁開度に基づいて負圧上昇遅れ状態を判定しも良い。この場合、負圧上昇判定部７９は、検出されたＥＧＲ弁開度に基づいてＥＧＲ弁の異常を判定することで、内燃機関１−１，１−２が負圧上昇遅れ状態であるか否かを判定する。ここで、内燃機関１−１，１−２の始動中におけるＥＧＲ弁のＥＧＲ弁開度が内燃機関１−１，１−２の始動中における通常のＥＧＲ弁開度（通常、閉弁）よりも大きいと、吸気経路５における負圧の上昇が内燃機関１−１の始動中における通常の負圧の上昇よりも遅れることとなる。従って、負圧上昇判定部７９は、内燃機関１−１，１−２の始動中において検出されたＥＧＲ弁開度が内燃機関１−１，１−２の始動中における通常の検出されるＥＧＲ弁開度よりも大きいと判定することで、内燃機関１−１，１−２が負圧上昇遅れ状態であると判定しても良い。

また、例えば、内燃機関１−１，１−２が搭載されている車両に制動力を作用させるブレーキ装置に吸気経路５の負圧より運転者の操作を補助するブレーキブースターが備えられている場合は、予め設けられたブレーキブースター内の圧力を検出する圧力センサにより検出され、ＥＣＵ７に出力されたブレーキブースター負圧に基づいて負圧上昇遅れ状態を判定しても良い。ここで、内燃機関１−１，１−２の始動中におけるブレーキブースター負圧が内燃機関１−１，１−２の始動中における通常のブレーキブースター負圧よりも小さいと、運転者がブレーキ装置を操作することで、吸気経路５の負圧がブレーキブースターに用いられるので、吸気経路５における負圧の上昇が内燃機関１−１の始動中における通常の負圧の上昇よりも遅れることとなる。従って、負圧上昇判定部７９は、内燃機関１−１，１−２の始動中において検出されたブレーキブースター負圧が内燃機関１−１，１−２の始動中における通常の検出されるブレーキブースター負圧よりも小さいと判定することで、内燃機関１−１，１−２が負圧上昇遅れ状態であると判定しても良い。

以上のように、燃料噴射制御装置は、内燃機関の吸気経路に燃料を噴射する吸気経路燃料噴射弁および内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を備える燃料噴射制御装置および燃料噴射制御方法に有用であり、特に、始動性を確保しつつ、燃費の向上およびエミッションの悪化の抑制を図るのに適している。

実施の形態１にかかる内燃機関の構成例を示す図である。 実施の形態１にかかる燃料噴射制御装置の動作フローを示す図である。 実施の形態２にかかる内燃機関の構成例を示す図である。 実施の形態２にかかる燃料噴射制御装置の動作フローを示す図である。

符号の説明

１−１，１−２ 内燃機関
２ 燃料供給装置
２１ 吸気経路燃料噴射弁
２２ 筒内燃料噴射弁
３ 内燃機関本体
４ バルブ装置
５ 吸気経路
５３ スロットルバルブ
５３ｂ スロットルバルブセンサ
６ 排気経路
７ ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）
７４ 燃料噴射量設定部（燃料噴射量設定手段）
７５ 始動時筒内噴射制御部
７６ 分割噴射制御部
７７ 筒内圧縮行程噴射制御部
７８ 増量補正部（増量補正手段）
７９ 負圧上昇判定部
８ アクセル開度センサ
α、β 補正量

Claims (3)

1. 内燃機関の吸気経路に燃料を噴射する吸気経路燃料噴射弁および前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁による前記燃料の噴射制御を行う燃料噴射制御装置におい
   て、
   前記内燃機関の始動開始時に、前記燃料を前記内燃機関の圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁のみによる噴射により、前記内燃機関に供給する始動時筒内噴射制御を行い、
   前記始動時筒内噴射制御後に、前記燃料を前記吸気経路燃料噴射弁による噴射、および前記圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁による噴射により前記内燃機関に供給する分割噴射制御を行い、
   前記内燃機関の始動中に前記吸気経路における負圧の上昇が当該内燃機関の始動中における通常の前記負圧の上昇よりも遅れる負圧上昇遅れ状態である場合は、前記噴射制御を設定された燃料噴射量の燃料を前記内燃機関の圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁のみによる噴射により前記内燃機関に供給する筒内圧縮行程噴射制御を行うことを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記負圧上昇遅れ状態である場合は、前記噴射制御を前記筒内圧縮行程噴射制御に所定期間維持した後に前記分割噴射制御に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 内燃機関の吸気経路に燃料を噴射する吸気経路燃料噴射弁および前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁による前記燃料の噴射制御を行う燃料噴射制御装置において、
   前記内燃機関の燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段と、
   前記設定された燃料噴射量のうち、前記吸気経路燃料噴射弁に対応する燃料噴射量を増量補正する増量補正手段と、
   を備え、
   前記内燃機関の始動開始時に、前記燃料を前記内燃機関の圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁のみによる噴射により、前記内燃機関に供給する始動時筒内噴射制御を行い、
   前記始動時筒内噴射制御後に、前記設定された燃料噴射量の燃料を前記吸気経路燃料噴射弁による噴射、および前記圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁による噴射により前記内燃機関に供給する分割噴射制御を行い、
   前記増量補正手段は、前記分割噴射制御時に前記増量補正を行い、かつ前記内燃機関の始動中に前記吸気経路における負圧の上昇が当該内燃機関の始動中における通常の前記負圧の上昇よりも遅れる負圧上昇遅れ状態である場合、前記吸気経路燃料噴射弁に対応する燃料噴射量が前記負圧上昇遅れ状態でない場合と比較して多くなるように前記増量補正を行うことを特徴とする燃料噴射制御装置。

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