JP5409538B2

JP5409538B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置

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Publication number: JP5409538B2
Application number: JP2010164667A
Authority: JP
Inventors: 完太辻; 誉顕福迫
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2030-07-22
Also published as: JP2012026335A; US20120022765A1; EP2410159B1; EP2410159A1; US20150006061A1; US9890722B2

Description

本発明は、燃料噴射弁から噴射された燃料が気筒に供給される内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

従来、この種の内燃機関の燃料噴射制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関は、４サイクルタイプのものであり、複数の気筒と、気筒ごとに設けられた、吸気ポート噴射式の燃料噴射弁を有している。また、燃料噴射制御装置では、内燃機関の始動時、燃料噴射弁からの初回の燃料の噴射が、次のように制御される。すなわち、イグニッションスイッチがＯＮされた後、各気筒の行程の判定が終了したときに、内燃機関を早期に始動するために、その時点で吸気行程にある気筒（以下「即時噴射気筒」という）に設けられた燃料噴射弁から、即時に、燃料が噴射される（以下、この燃料の噴射を「即時噴射」という）。また、それ以外の気筒に設けられた燃料噴射弁では、燃料が排気行程において噴射される。

さらに、上記の即時噴射の噴射量が算出され、即時噴射の開始タイミングが、吸気行程における所定のタイミングに設定されるとともに、即時噴射の終了タイミングが、算出された噴射量と設定された開始タイミングとに応じて算出される。そして、算出された即時噴射の終了タイミングが、所定のリタード限界を超えるときには、即時噴射が禁止される。これは次の理由による。すなわち、リタード限界を超えたタイミングで即時噴射が行われると、噴射された燃料が即時噴射気筒にすべて流入せず、それにより、即時噴射気筒内の混合気がリーンになることで失火が発生するので、これを防止するためである。

特許第３８５６０９１号公報

しかし、上述した従来の燃料噴射制御装置では、前述したように即時噴射の終了タイミングがリタード限界を超えるときに、即時噴射が禁止されるとともに、リタード限界は、所定の固定値に設定される。このため、即時噴射の噴射量の大小にかかわらず、その終了タイミングがリタード限界を超えれば常に、即時噴射が禁止される。したがって、従来の燃料噴射制御装置では、即時噴射が不必要に禁止される場合があり、その場合には、内燃機関の早期始動を適切に行うことができなくなってしまう。

また、即時噴射の開始タイミングが適正なタイミングよりも遅くなり、即時噴射による燃料の噴射期間が全体的にリタードした場合には、即時噴射によって噴射される燃料の気化特性が変化し、それにより、失火が発生するおそれがある。これに対し、従来の燃料噴射制御装置では、リタード限界を固定値に設定するにすぎないので、このような失火を防止することは困難である。

それに加え、従来の燃料噴射制御装置では、即時噴射が、吸気行程において行われるとともに、即時噴射気筒の次に燃料が供給される気筒（以下「２番供給気筒」という）に対する燃料の噴射が、排気行程において行われる。これにより、即時噴射気筒および２番供給気筒に対して同時に、燃料が噴射される場合があり、その場合には、両気筒に設けられた燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が、単一の気筒に燃料を噴射する場合よりも低くなる。その結果、即時噴射される燃料の霧化の度合が低くなり、このことによっても、噴射された燃料は、十分に気化せずに、即時噴射気筒に流入してしまう。また、上記のように燃料の圧力が低下することによって、即時噴射される燃料の量が少なくなり、即時噴射気筒に実際に供給される燃料の量が減少してしまう。

以上のように、従来の燃料噴射制御装置では、即時噴射気筒に実際に供給される燃料の量が減少することと、燃料が気化特性の低い状態で即時噴射気筒に供給されることによって、即時噴射気筒に実際に気化した状態で供給される気化燃料の量が減少し、その結果、供給された気化燃料が燃焼せずに失火するおそれがある。その場合には、内燃機関の早期始動を適切に行うことができないとともに、気化燃料がそのまま排ガスとして排出される結果、排ガス特性が悪化してしまう。また、燃料が十分に気化せずに即時噴射気筒に供給されるので、それにより即時噴射気筒内の混合気が十分に均質化されず、その結果、未燃成分であるＨＣが増加し、このことによっても、排ガス特性が悪化するおそれがある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、即時噴射を適切に実行することができ、それにより、内燃機関の始動時に良好な排ガス特性を得ることができるとともに、内燃機関の早期始動を適切に行うことができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、燃料噴射弁８から噴射された燃料が気筒３ａに供給される内燃機関の燃料噴射制御装置１であって、燃料噴射弁８から燃料を噴射させるのに必要な所定条件が成立しているか否かを判定する所定条件判定手段（実施形態における（以下、本項において同じ）ＥＣＵ２、図３のステップ２、図６のステップ２１、図８のステップ２１）と、内燃機関３のクランキングの開始以降、所定条件が成立したと判定されたときに即時に、燃料を供給すべき所定の気筒３ａに対して、燃料噴射弁８から燃料を噴射させる即時噴射を実行する即時噴射実行手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１０、図６のステップ１０、図８のステップ１０）と、即時噴射による燃料の噴射期間である即時噴射期間（即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴ）を設定する即時噴射期間設定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ４、図６のステップ４、図８のステップ４）と、設定された即時噴射期間における、所定の気筒３ａに実際に気化した状態で供給される気化燃料の量が減少するような燃料の気化の度合が低い状態となる期間の割合であるリーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯを推定するリーン化影響割合推定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ７、図６のステップ２４、図８のステップ３３）と、内燃機関３の温度を検出する機関温度検出手段（水温センサ２２）と、検出された内燃機関の温度（エンジン水温ＴＷ）に基づいてしきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴを設定するしきい値設定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ８、図６のステップ８、図８のステップ８）と、推定されたリーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯが設定されたしきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴよりも大きいときに、即時噴射を禁止する即時噴射禁止手段（ＥＣＵ２、図３のステップ９，１１、図６のステップ９，１１、図８のステップ９，１１）と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、燃料噴射弁から燃料を噴射させるために必要な所定条件が成立しているか否かが、所定条件判定手段によって判定される。また、内燃機関のクランキングの開始以降、所定条件が成立したと判定されたときに即時に、燃料を供給すべき所定の気筒に対して、燃料噴射弁から燃料を噴射させる即時噴射が、即時噴射実行手段によって実行される。これにより、内燃機関の始動時、即時に、燃料を所定の気筒に供給できるので、内燃機関を早期に始動することができる。

さらに、上記の即時噴射による燃料の噴射期間である即時噴射期間が、即時噴射期間設定手段によって設定されるとともに、設定された即時噴射期間における、所定の気筒に実際に気化した状態で供給される気化燃料の量が減少するような燃料の気化の度合が低い状態となる期間の割合であるリーン化影響割合が、リーン化影響割合推定手段によって推定される。また、しきい値が、検出された内燃機関の温度に基づき、しきい値設定手段によって設定されるとともに、推定されたリーン化影響割合が設定されたしきい値よりも大きいときに、即時噴射が、即時噴射禁止手段によって禁止される。ここで、明細書における「気化燃料がリーン化する」とは、気筒に供給される燃料の量が減少することや、燃料の一部が気化しない状態で気筒に供給されることによって、気筒に実際に気化した状態で供給される気化燃料の量が減少することを表す。

このように、即時噴射期間における、所定の気筒に供給される気化燃料がリーン化する期間の割合が、しきい値よりも大きいときに、即時噴射を禁止するので、即時噴射により噴射された燃料における、気化しない状態で所定の気筒に流入する燃料の割合が比較的大きいときや、所定の気筒に流入しない燃料の割合が比較的大きいときには、即時噴射を禁止し、それ以外のときに、即時噴射を実行することができる。これにより、前述した従来の場合と異なり、所定の気筒において、気化燃料を失火させずに適切に燃焼させることができ、したがって、内燃機関の始動時に良好な排ガス特性を得ることができる。

また、即時噴射を禁止するにあたって、前述した従来の場合と異なり、気化燃料がリーン化する期間をそのまま用いるのではなく、即時噴射期間における気化燃料がリーン化する期間の割合であるリーン化影響割合が用いられる。これにより、即時噴射期間に占める、気化燃料がリーン化する期間の実際の割合に応じて、即時噴射を適切に禁止することができる。さらに、燃料の気化の度合は、内燃機関の温度と密接な相関関係にあるのに対し、上述した構成によれば、即時噴射を禁止するためにリーン化影響割合と比較されるしきい値が、前述した従来のリタード限界と異なり、検出された内燃機関の温度に応じて設定される。これにより、前述した従来の場合と異なり、そのときの内燃機関の実際の温度に応じて即時噴射を適切に禁止することができ、リーン化影響割合を用いることと相まって、内燃機関の早期始動を適切に行うことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置１において、燃料噴射弁８は、内燃機関３の吸気ポート４ｂを含む吸気通路４に燃料を噴射するように構成されており、所定の気筒３ａは、所定条件が成立したときに内燃機関３の吸気弁５が閉弁状態にある気筒３ａであり、リーン化影響割合推定手段は、即時噴射期間と即時噴射が実行されるタイミング（即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪ）とに応じて、即時噴射期間における、所定の気筒３ａの吸気弁５が開弁しているときに燃料が噴射される期間の割合を表すパラメータを算出し、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯとして推定する（図３のステップ６、７）ことを特徴とする。

吸気ポートに噴射された燃料は、吸気ポートにおける吸気の流速が高いほど、より気化しやすく、また、吸気ポートにおける吸気の流速は、全閉状態の吸気弁が開き始めたときに高くなり、吸気弁は、通常、排気行程の終了直前から開き始める。このため、吸気弁がすでに開弁している状態において、即時噴射が行われると、噴射された燃料は、十分に気化せずに、即時噴射気筒に流入してしまい、気筒に実際に気化した状態で供給される気化燃料の量が減少する。

上述した構成によれば、燃料噴射弁が、吸気ポートを含む吸気通路に燃料を噴射するように構成されており、即時噴射が、吸気弁が閉弁状態にある所定の気筒に対して実行される。これにより、通常は、即時噴射による燃料は十分に気化した状態で所定の気筒に適切に供給することができる。これに対し、即時噴射がリタードした場合には、即時噴射期間における、所定の気筒の吸気弁が開弁しているときに燃料が噴射される期間の割合を表すパラメータを算出し、リーン化影響割合として推定するので、リーン化影響割合を、即時噴射期間における気化燃料がリーン化する期間の割合を表すように適切に推定することができ、ひいては、即時噴射をより適切に禁止することができる。

さらに、この場合、上記のリーン化影響割合が、即時噴射期間と即時噴射が実行されるタイミングとに応じて推定される。したがって、このリーン化影響割合を、即時噴射による燃料の実際の噴射期間と、即時噴射の実際の実行タイミングとに応じて適切に算出でき、ひいては、即時噴射をさらに適切に禁止することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置において、燃料噴射弁８は、内燃機関３の吸気ポート４ｂを含む吸気通路４に燃料を噴射するように構成されており、所定の気筒３ａは、所定条件が成立したときに内燃機関３の吸気行程以外の行程にある気筒３ａであり、リーン化影響割合推定手段は、即時噴射期間と即時噴射が実行されるタイミング（即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪ）とに応じて、即時噴射期間における、所定の気筒３ａの吸気行程において燃料が噴射される期間の割合を表すパラメータを算出し、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯとして推定する（図６のステップ２３、２４）ことを特徴とする。

即時噴射が吸気行程において行われる場合、吸気行程では、吸気弁が開弁していることから、即時噴射された燃料の大部分は、十分に気化しないうちに、即時噴射気筒に流入してしまう。また、即時噴射された燃料が即時噴射気筒にすべて流入する前に、吸気弁が閉弁し、それにより、即時噴射気筒に実際に供給される燃料の量が減少するおそれがある。

上述した構成によれば、燃料噴射弁が、吸気ポートを含む吸気通路に燃料を噴射するように構成されており、即時噴射が、吸気行程以外の行程にある所定の気筒に対して実行される。これにより、通常は、即時噴射による燃料は十分に気化した状態で所定の気筒に適切に供給することができる。これに対し、即時噴射がリタードした場合には、即時噴射期間における、所定の気筒の吸気行程において燃料が噴射される期間の割合を表すパラメータを算出し、リーン化影響割合として推定するので、リーン化影響割合を、即時噴射期間における気化燃料がリーン化する期間の割合を表すように適切に推定することができ、ひいては、即時噴射をより適切に禁止することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の燃料噴射制御装置において、気筒３ａは複数の気筒（＃１〜＃４気筒３ａ）で構成されるとともに、燃料噴射弁８は気筒３ａごとに設けられており、複数の気筒のうちの所定の気筒３ａの次に燃料が供給される次気筒３ａに対する燃料噴射弁８からの燃料の噴射開始タイミングである次気筒噴射開始タイミングＮＥＸＴＩＮＪを設定する次気筒噴射開始タイミング設定手段（ＥＣＵ２、図８のステップ３１）をさらに備え、リーン化影響割合推定手段は、即時噴射期間と設定された次気筒噴射開始タイミングとに応じて、即時噴射期間における、次気筒に対する燃料の噴射と重なる期間の割合を表すパラメータを算出し、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯとして推定する（図８のステップ３２、３３）ことを特徴とする。

前述した従来の燃料噴射制御装置の説明から明らかなように、所定の気筒に対して即時噴射により燃料が噴射されているときに、所定の気筒の次に燃料が供給される次気筒に対して燃料が噴射されると、所定の気筒に設けられた燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が低下し、それにより、所定の気筒に実際に気化した状態で供給される気化燃料の量が減少する。

これに対して、上述した構成によれば、次気筒に対する燃料噴射弁の燃料の噴射開始タイミングである次気筒噴射開始タイミングが、次気筒噴射開始タイミング設定手段によって設定されるとともに、即時噴射期間と、設定された次気筒噴射開始タイミングとに応じて、即時噴射期間における、次気筒に対する燃料の噴射と重なる期間の割合を表すパラメータが算出され、リーン化影響割合として推定される。これにより、リーン化影響割合を、即時噴射期間における気化燃料がリーン化する期間の割合を表すように適切に推定することができ、ひいては、即時噴射をより適切に禁止することができる。

さらに、この場合、上記のリーン化影響割合が、即時噴射期間と次気筒噴射開始タイミングとに応じて推定される。したがって、リーン化影響割合を、即時噴射による燃料の実際の噴射期間と、次気筒に対する燃料の実際の噴射開始タイミングとに応じて適切に算出でき、ひいては、即時噴射をさらに適切に禁止することができる。

本発明の第１実施形態による燃料噴射制御装置を、これを適用した内燃機関とともに概略的に示す図である。内燃機関の一部を概略的に示す断面図である。内燃機関を始動する際に実行される即時噴射を制御するための処理を示すフローチャートである。図３に示す処理で算出される第１リーン化時間を説明するための図である。図３に示す処理で用いられるマップの一例である。第２実施形態による即時噴射を制御するための処理を示すフローチャートである。図６に示す処理で算出される第２リーン化時間を説明するための図である。第３実施形態による即時噴射を制御するための処理を示すフローチャートである。図８に示す処理で算出される第３リーン化時間を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態を詳細に説明する。第１実施形態による燃料噴射制御装置１は、図１および図２に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３における燃料噴射を制御するためのものであり、ＥＣＵ２を備えている。このＥＣＵ２の詳細については後述する。

上記のエンジン３は、＃１〜＃４の４つの気筒３ａ（図２には１つのみ図示）を備える４サイクルタイプのガソリンエンジンであり、車両（図示せず）に搭載されている。エンジン３の各気筒３ａには、ピストン３ｂが設けられており、気筒３ａ内における、ピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃの間に、燃焼室３ｄが形成されている（いずれも１つのみ図示）。なお、図１では、便宜上、＃４気筒３ａに対応する気筒３ａの符号のみが描かれており、他の気筒３ａの符号は省略されている。

周知のように、エンジン３では、各気筒３ａにおいて、１燃焼サイクルが、吸気行程、圧縮行程、爆発行程および排気行程から成る４つの行程で完結される。本実施形態では、これらの４つの行程は、次のように定義される。
吸気行程：吸気を吸入する吸気動作が行われる行程であって、ピストン３ｂがＴＤＣからＢＤＣに位置するまでの、クランク軸３ｅの回転角（以下「クランク角」という）１８０°の区間で表される。
圧縮行程：吸気動作で吸入された吸気を圧縮する圧縮動作が行われる行程であって、ピストン３ｂがＢＤＣからＴＤＣに位置するまでの、クランク角１８０°の区間で表される。
爆発行程：圧縮動作で圧縮された吸気を燃焼させ、膨張させる爆発動作が行われる行程であって、ピストン３ｂがＴＤＣからＢＤＣに位置するまでの、クランク角１８０°の区間で表される。
排気行程：爆発動作で生成された既燃ガスを排出する排気動作が行われる行程であって、ピストン３ｂがＢＤＣからＴＤＣに位置するまでの、クランク角１８０°の区間で表される。

また、エンジン３の本体には、クランク角センサ２１および水温センサ２２が設けられている。このクランク角センサ２１は、電磁ピックアップ式のものであり、クランク軸３ｅに同軸状に固定された第１ロータと、第１ロータの付近に設けられた第１ピックアップなどで構成されている。また、クランク角センサ２１は、クランク軸３ｅの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号を発生させるとともに、ＥＣＵ２に出力する。

このＣＲＫ信号は、基本的には、所定の第１クランク角（例えば６゜）ごとに発生し、＃１気筒３ａにおける圧縮行程の終期および排気行程の終期には、この所定の第１クランク角よりも若干、大きなパルス間隔で発生する。ＥＣＵ２は、ＣＲＫ信号に基づいて、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

また、水温センサ２２は、サーミスタで構成されており、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、エンジン３は、気筒３ａに吸気を導入するための吸気通路４および吸気弁５と、燃焼により生成された既燃ガスを排出するための排気通路６および排気弁７と、燃料を供給するための燃料噴射弁８と、燃焼室３ｄ内の吸気を点火するための点火プラグ９を備えている。これらの吸気弁５、排気弁７、燃料噴射弁８および点火プラグ９は、気筒３ａごとに設けられている。

この吸気通路４は、その下流側の吸気マニホルド４ａにおいて４つに分岐し、この吸気マニホルド４ａを介してシリンダヘッド３ｃに接続されており、＃１〜＃４気筒３ａに連通している。また、エンジン３には、吸気弁５を駆動するための吸気側動弁機構１０が設けられており、この吸気側動弁機構１０は、吸気カム（図示せず）を有するカム駆動式のものである。この吸気カムは、クランク軸３ｅに連結されており、クランク軸３ｅが２回転するごとに１回転する。吸気弁５は、クランク軸３ｅの駆動力が吸気カムなどを介して伝達されることによって、開閉される。吸気弁５が開弁し始めるタイミング（以下「吸気開弁タイミング」という）ＴＯＰＩＮＶは、対応する気筒３ａの排気行程の終了直前の所定のタイミングに設定されており（図４参照）、当該気筒３ａの圧縮行程の開始時を基準点（＝０°）とするクランク角度位置で表される。

また、上記の吸気カムには、カム角センサ２３が設けられている。このカム角センサ２３は、クランク角センサ２１と同様の電磁ピックアップ式のものであり、吸気カムに同軸状に固定された第２ロータと、第２ロータの付近に設けられた第２ピックアップ（いずれも図示せず）などで構成されている。また、カム角センサ２３は、吸気カムの回転に伴い、パルス信号であるＴＤＣ信号を発生させるとともに、ＥＣＵ２に出力する。

このＴＤＣ信号は、＃１気筒３ａにおける圧縮行程の終期に立ち上がった後、その次の爆発行程の終期に立ち下がり、その次の排気行程の開始直前に立ち上がる。そして、この排気行程の終期に立ち下がった後、その次の吸気行程の終期に立ち上がり、その次の圧縮行程の開始直前に立ち下がる。

前記排気通路６は、吸気通路４と同様、その下流側の排気マニホルドにおいて４つに分岐し、この排気マニホルドを介してシリンダヘッド３ｃに接続されており、＃１〜＃４気筒３ａに連通している。また、エンジン３には、排気弁７を駆動するための排気側動弁機構１１が設けられており、この排気側動弁機構１１は、吸気側動弁機構１０と同様、排気カム（図示せず）を有するカム駆動式のものである。この排気カムは、クランク軸３ｅに連結されており、クランク軸３ｅが２回転するごとに１回転する。排気弁７は、クランク軸３ｅの駆動力が排気カムなどを介して伝達されることによって、開閉される。

また、燃料噴射弁８は、吸気通路４の吸気ポート４ｂに臨むように、吸気マニホルド４ａに取り付けられており、デリバリパイプや、燃料ポンプを介して、燃料タンク（いずれも図示せず）に接続されている。燃料タンク内の燃料は、燃料ポンプによって昇圧した状態でデリバリパイプに供給され、貯留される。また、デリバリパイプ内に貯留された高圧の燃料は、燃料噴射弁８に供給され、燃料噴射弁８の開弁に伴って吸気ポート４ｂに噴射される。

この場合、燃料噴射弁８の開弁時間である燃料噴射時間と、燃料噴射弁８の燃料の噴射開始タイミングは、ＥＣＵ２からの制御入力信号が燃料噴射弁８に入力されることによって、制御される。燃料噴射弁８の燃料噴射は、エンジン３が４サイクルタイプであるため、＃１〜＃４気筒３ａに対して、＃１→＃３→＃４→＃２の順で行われる。なお、図１では、便宜上、＃１気筒３ａに対応する燃料噴射弁８の符号のみが描かれており、他の燃料噴射弁８の符号は省略されている。

さらに、上記のデリバリパイプには、燃圧センサ２４が設けられており、この燃圧センサ２４は、デリバリパイプ内の燃料の圧力（以下「燃圧」という）ＰＦを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。なお、燃圧ＰＦを、燃圧センサ２４による検出に代えて、燃料ポンプの駆動開始からの経過時間と、燃料ポンプの吐出量とに応じて算出してもよい。

また、前記燃料ポンプは、電動ポンプで構成されており、その動作が、キー・スイッチ２５の検出信号に応じ、ＥＣＵ２によって制御される。このキー・スイッチ２５は、車両のイグニッションキー（図示せず）の操作位置（以下「キー操作位置」という）を検出するとともに、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。イグニッションキーは、エンジン３を始動する際、ＯＦＦ位置から、ＯＮ位置およびＳＴＡＲＴ位置の順に操作される。ＥＣＵ２は、燃料ポンプを、検出されたキー操作位置がＯＦＦ位置のときには停止し、ＯＮ位置およびＳＴＡＲＴ位置のときには駆動する。

また、前記点火プラグ９は、ＥＣＵ２に接続されており、点火プラグ９の点火時期は、ＥＣＵ２によって制御される。

さらに、クランク軸３ｅには、エンジン３の始動用のスタータ（図示せず）が連結されている。このスタータは、電動機で構成されており、その動作が、上記のキー操作位置に応じ、ＥＣＵ２によって制御される。これにより、スタータは、キー操作位置がＯＦＦ位置およびＯＮ位置のときには停止され、ＳＴＡＲＴ位置のときには作動する。このスタータの作動により、クランク軸３ｅが駆動されることによって、クランキングが行われる。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、イグニッションキーがＯＦＦ位置にあるときに停止され、ＯＮ位置に操作されるのに伴って起動される。また、ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２１〜２４およびキー・スイッチ２５から入力された検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、燃料噴射弁８の燃料噴射を制御する。

次に、図３を参照しながら、エンジン３を始動する際に実行される即時噴射を制御するための処理について説明する。この即時噴射は、エンジン３の始動時に即時に、燃料を供給すべき所定の気筒３ａに対して、燃料噴射弁８から燃料を噴射させるものである。本処理は、イグニッションキーがＯＦＦ位置からＯＮ位置に操作されるのに伴って開始されるとともに、前述したＣＲＫ信号の発生に同期して繰り返し実行される。

まず、図３のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、キー操作位置に基づいて、前述したスタータによるクランキングが開始されているか否かを判別する。この答がＮＯで、クランキングがまだ開始されていないときには、そのまま本処理を終了する一方、ＹＥＳで、クランキングがすでに開始されているときには、第１所定条件が成立しているか否かを判別する（ステップ２）。

この第１所定条件は、次の条件（ａ）および（ｂ）の双方が成立しているときに、成立していると判別される。
（ａ）検出された燃圧ＰＦが、所定値以上であること。この所定値は、燃料噴射弁８の燃料噴射を実行可能な高さに設定されている。
（ｂ）クランク角度位置ＣＡ［ｉ］が、気筒３ａごとに算出されていること。ここで、ｉは、気筒３ａの番号を表す気筒番号値である（ｉ＝１〜４のいずれか）。

上記のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］の算出は、次のようにして行われる。すなわち、まず、ＣＲＫ信号と、前述したＴＤＣ信号の立ち上がりと立ち下がりの組合せのパターンに基づいて、＃１〜＃４気筒３ａのいずれかが圧縮行程の開始時にあるか否かを判別する。そして、この判別結果とＣＲＫ信号に基づいて、圧縮行程の開始時にあると判別された気筒３ａ（以下「判別気筒」という）のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］を、その圧縮行程の開始時を基準点（＝０°）として算出する。

また、他の気筒のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］については、算出された判別気筒のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］に基づいて算出される。例えば、判別気筒が＃１気筒３ａで、他の気筒が＃２気筒３ａの場合には、＃２気筒３ａのクランク角度位置ＣＡ［２］は、算出された＃１気筒３ａのクランク角度位置ＣＡ［１］に、クランク角５４０°を加算することによって算出される。さらに、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］の算出は、イグニッションキーがＯＦＦ位置からＯＮ位置に操作されるのに伴って開始されるとともに、ＣＲＫ信号の発生に同期して繰り返し実行される。

さらに、上記の第１所定条件は、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］が算出されていることを条件の１つとして成立するのに対し、上述したＣＲＫ信号などに応じたクランク角度位置ＣＡ［ｉ］の算出手法から明らかなように、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］を算出するには、スタータによるクランキングによってクランク軸３ｅをある程度回転させる必要がある。このことから、第１所定条件は、クランキングがある程度行われた後に、成立する。

前記ステップ２の答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する一方、ＹＥＳで、上述した第１所定条件が成立しているときには、算出されたクランク角度位置ＣＡ［ｉ］に応じて、即時噴射気筒を判別する（ステップ３）。この即時噴射気筒は、即時噴射を実行する気筒３ａであり、ステップ３では、＃１〜＃４気筒３ａのうち、吸気弁５が閉弁状態にあり、かつ排気行程または爆発行程にある気筒３ａを即時噴射気筒として、各気筒３ａのクランク角度位置ＣＡ［ｉ］に応じて判別する。

次いで、検出されたエンジン水温ＴＷなどのエンジン３の運転状態に応じて、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴを算出する（ステップ４）。この即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴは、即時噴射による燃料噴射時間の目標値であり、エンジン水温ＴＷが低いほど、より大きな値に算出される。次に、上記ステップ３で判別された即時噴射気筒のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］に応じて、即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪを設定する（ステップ５）。この即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪは、即時噴射の開始タイミングであり、そのときの即時噴射気筒のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］に設定される。

次いで、ステップ４で算出された即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴと、ステップ５で設定された即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪと、算出されたエンジン回転数ＮＥと、前述した吸気開弁タイミングＴＯＰＩＮＶとに応じて、第１リーン化時間ＴＬＥＡＮ１を算出する（ステップ６）。図４に示すように、この第１リーン化時間ＴＬＥＡＮ１は、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴに相当する量の燃料を、即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪで噴射したと仮定した場合において、即時噴射気筒の吸気弁５が開弁しているときに燃料が噴射される時間（期間）である。

このステップ６では、第１リーン化時間ＴＬＥＡＮ１は、具体的には次のように算出される。すなわち、まず、単位が時間（ｍｓｅｃ）である即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴを、エンジン回転数ＮＥに応じてクランク角（°）に換算する。次いで、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴをクランク角に換算した値を、そのときのクランク角度位置ＣＡ［ｉ］に設定された即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪに加算することによって、即時噴射の終了タイミングである即時噴射終了タイミングを算出する。次に、算出された即時噴射終了タイミングから、前述したようにクランク角度位置で表される吸気開弁タイミングＴＯＰＩＮＶを減算し、それにより得られた値を、エンジン回転数ＮＥに応じて時間（ｍｓｅｃ）に換算することによって、第１リーン化時間ＴＬＥＡＮ１を算出する。

次いで、算出された第１リーン化時間ＴＬＥＡＮ１を即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで除算することによって、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯを算出する（ステップ７）。このリーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯは、その算出手法と、上述した第１リーン化時間ＴＬＥＡＮ１の内容から明らかなように、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで表される燃料の噴射期間における、即時噴射気筒の吸気弁５が開弁しているときに燃料が噴射される期間の割合である。

次に、エンジン水温ＴＷに基づき、図５に示すマップを検索することによって、しきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴを算出する（ステップ８）。このマップでは、しきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴは、後述する理由から、エンジン水温ＴＷが高いほど、より大きな値に設定されている。

次いで、上記ステップ７で算出されたリーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯが、ステップ８で算出されたしきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴ以下であるか否かを判別する（ステップ９）。この答がＹＥＳのときには、前記ステップ３で判別された即時噴射気筒に対して、即時噴射を実行し（ステップ１０）、本処理を終了する。このステップ１０の実行に伴い、即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪおよび即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴに基づく制御入力信号が、即時噴射気筒に対応する燃料噴射弁８に入力される。それにより、この燃料噴射弁８の噴射開始タイミングが即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪになるように、燃料噴射時間が即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴになるように、それぞれ制御される結果、燃料が即時噴射気筒に対して噴射される。

一方、上記ステップ９の答がＮＯで、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯがしきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴよりも大きいときには、即時噴射された燃料における、気化しない状態で即時噴射気筒に流入する燃料の割合が大きくなったり、即時噴射気筒に流入しない燃料の割合が大きくなったりすることによって、気化燃料を失火させずに適切に燃焼させることができないおそれがあると予測し、即時噴射を禁止し（ステップ１１）、本処理を終了する。なお、上記ステップ１０または１１が実行されると、その後、本処理は、エンジン３の今回の運転中には実行されない。

また、しきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴがエンジン水温ＴＷに応じて上述したように設定されているのは、エンジン水温ＴＷが高いほど、燃料がより気化しやすいことから、しきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴをより大きな値に設定することによって、即時噴射を禁止せずに、その実行を許容するためである。

なお、エンジン水温ＴＷが低いほど、前述したように即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴがより大きな値に算出される（ステップ４）ことから、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで表される燃料の噴射期間における気化燃料がリーン化する期間の割合が、より小さくなる。このため、エンジン水温ＴＷが極めて低い極低温域にあるときには、しきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴを、エンジン水温ＴＷに対するしきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴの傾きが、より高い温度域にあるときよりも小さくなり、かつ、エンジン水温ＴＷが低くなるにつれてより小さくなるように設定してもよい。

なお、＃１〜＃４気筒３ａのうち、即時噴射気筒以外の気筒３ａについては、燃料噴射弁８の燃料噴射が、排気行程における所定のタイミングで行われる。

また、第１実施形態は、特許請求の範囲に記載された請求項１および３に係る発明（以下、総称して「第１発明」という）に対応しており、第１実施形態における各種の要素と、第１発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、第１実施形態における水温センサ２２が、第１発明における機関温度検出手段に相当するとともに、第１実施形態におけるＥＣＵ２が、第１発明における所定条件判定手段、即時噴射実行手段、即時噴射期間設定手段、リーン化影響割合推定手段、しきい値設定手段、および即時噴射禁止手段に相当する。また、第１実施形態におけるエンジン水温ＴＷ、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴおよび即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪが、第１発明における内燃機関の温度、即時噴射期間および即時噴射が実行されるタイミングにそれぞれ相当する。

以上のように、第１実施形態によれば、エンジン３のクランキングの開始後、第１所定条件が成立したときに即時に、即時噴射気筒に対して即時噴射を実行する（図３のステップ１０）ので、エンジン３の始動時に即時に、即時噴射気筒に燃料を供給でき、したがって、エンジン３を早期に始動することができる。

また、前述したように、第１所定条件は、クランキングによりクランク軸３ｅがある程度回転した後に成立することから、第１所定条件が成立した時点では、既に、吸気動作がある程度繰り返された状態にある。このため、即時噴射気筒が排気行程にあることにより吸気動作がまだ行われていなくても、吸気通路４内の新気は、吸気弁５が開弁し始めればすぐに、慣性により即時噴射気筒内に流入する。

これに対して、第１実施形態によれば、即時噴射気筒として、第１所定条件が成立したときに吸気弁５が閉弁状態にある気筒３ａを用いる（ステップ３）ので、即時噴射による燃料を十分に気化させた状態で即時噴射気筒に適切に供給することができる。また、この場合、即時噴射気筒として、排気行程または爆発行程にある気筒３ａを用いるので、圧縮行程にある気筒３ａを用いた場合と比較して、即時噴射気筒における初爆を早めることができ、エンジン３をより早期に始動することができる。

さらに、算出されたリーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯがしきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴよりも大きいときに、即時噴射を禁止する（ステップ９、１１）ので、即時噴射された燃料における、気化しない状態で所定の気筒に流入する燃料の割合が比較的大きいときや、所定の気筒に流入しない燃料の割合が比較的大きいときには、即時噴射を禁止し、それ以外のときに、即時噴射を実行することができる。これにより、前述した従来の場合と異なり、所定の気筒において、気化燃料を失火させずに適切に燃焼させることができ、したがって、良好な排ガス特性を得ることができる。

また、即時噴射を禁止するにあたって、前述した従来の場合と異なり、気化燃料がリーン化する期間をそのまま用いるのではなく、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯを用いるので、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで表される燃料の噴射期間（以下「即時噴射期間」という）に占める、気化燃料がリーン化する期間の実際の割合に応じて、即時噴射を適切に禁止することができる。それに加え、上記しきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴを、検出されたエンジン水温ＴＷに基づいて設定する（ステップ８）ので、そのときのエンジン３の実際の温度に応じて、即時噴射を適切に禁止することができ、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯを用いることと相まって、エンジン３の早期始動を適切に行うことができる。

さらに、前述したように、吸気通路４内の新気は、吸気弁５が開弁し始めればすぐに、即時噴射気筒内に流入する。これに対して、第１実施形態によれば、即時噴射期間における、即時噴射気筒の吸気弁５が開弁しているときに燃料が噴射される期間の割合が、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯとして算出される（ステップ７）。したがって、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯを、即時噴射期間における気化燃料がリーン化する期間の割合を表すように適切に推定することができ、ひいては、即時噴射をより適切に禁止することができる。

さらに、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯを算出するためのパラメータとして、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴおよび即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪを用いる（ステップ６、７）ので、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯを、即時噴射による燃料の実際の噴射期間と、即時噴射の実際の開始タイミングとに応じて適切に算出でき、ひいては、即時噴射をさらに適切に禁止することができる。

なお、第１実施形態では、第１所定条件が成立したときに吸気弁５が閉弁状態にあり、かつ排気行程または爆発行程にある気筒３ａを、即時噴射気筒として用いているが、第１所定条件が成立したときに吸気弁５が閉弁状態にある気筒３ａであれば、圧縮行程にある気筒３ａを用いてもよい。また、「第１所定条件が成立したときに吸気弁５が閉弁状態にある」という条件を満たすのであれば、即時噴射気筒として、複数の気筒３ａを用いてもよい。

また、第１実施形態では、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯとして、第１リーン化時間ＴＬＥＡＮ１を即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで除算した値（ＴＬＥＡＮ１／ＲＴＴＯＵＴ）を用いているが、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴに対する第１リーン化時間ＴＬＥＡＮ１の割合を表す他の適当なパラメータを用いてもよい。例えば、
Ａ．上記とは逆に、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴを第１リーン化時間ＴＬＥＡＮ１で除算した値（ＲＴＴＯＵＴ／ＴＬＥＡＮ１）。
Ｂ．即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴから第１リーン化時間ＴＬＥＡＮ１を減算した値を即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで除算した値［（ＲＴＴＯＵＴ−ＴＬＥＡＮ１）／ＲＴＴＯＵＴ］。
Ｃ．上記Ｂの値の逆数［ＲＴＴＯＵＴ／（ＲＴＴＯＵＴ−ＴＬＥＡＮ１）］。

次に、本発明の第２実施形態による燃料噴射制御装置について説明する。この燃料噴射制御装置は、第１実施形態と比較して、主に、即時噴射期間（即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで表される燃料の噴射期間）と、即時噴射気筒の吸気行程において燃料が噴射される期間とに応じて、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯを算出する点が、異なっている。図６は、第２実施形態による即時噴射を制御するための処理を示している。同図において、第１実施形態と同じ実行内容については、同じステップ番号を付している。以下、図６を参照しながら、この処理について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

前記ステップ１の答がＹＥＳのときには、第２所定条件が成立しているか否かを判別する（ステップ２１）。この第２所定条件は、前述した燃圧ＰＦに関する条件（ａ）のみが成立しているときに、成立していると判別される。これは次の理由による。すなわち、第２実施形態では、第１実施形態と異なり、ＥＣＵ２は、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性のメモリを有しており、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］は、エンジン３の停止時にこの不揮発性のメモリに記憶されるとともに、その後のエンジン３の始動時、記憶されたクランク角度位置ＣＡ［ｉ］を用いて、その算出が行われる。以上から、第２実施形態では、エンジン３の始動時、条件（ｂ）が成立するのを、すなわち、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］がＣＲＫ信号などに応じて算出されるのを、待つ必要がないためである。

また、前述したように、燃圧ＰＦは電動ポンプによって高められ、この電動ポンプは、イグニッションキーがＯＦＦ位置からＯＮ位置に操作されたときに、始動される。さらに、スタータによるクランキングは、イグニッションキーがＯＮ位置からＳＴＡＲＴ位置に操作されたときに、開始される。以上から、燃圧ＰＦに関する条件（ａ）のみよって成立する第２所定条件は、クランキングの開始とほぼ同時に成立する場合がある。

上記ステップ２１の答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する一方、ＹＥＳで、上述した第２所定条件が成立しているときには、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］に応じて、即時噴射気筒を判別し（ステップ２２）、前記ステップ４以降を実行する。このステップ２２では、第１実施形態と異なり、＃１〜＃４気筒３ａのうち、排気行程にある気筒３ａを即時噴射気筒として、各気筒３ａのクランク角度位置ＣＡ［ｉ］に応じて判別する。

前記ステップ５に続くステップ２３では、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴ、即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、第２リーン化時間ＴＬＥＡＮ２を算出する。図７に示すように、この第２リーン化時間ＴＬＥＡＮ２は、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴに相当する量の燃料を、即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪで噴射したと仮定した場合において、即時噴射気筒の吸気行程において燃料が噴射される時間（期間）である。

このステップ２３では、第２リーン化時間ＴＬＥＡＮ２は、具体的には次のように算出される。すなわち、まず、単位が時間（ｍｓｅｃ）である即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴを、エンジン回転数ＮＥに応じてクランク角（°）に換算する。次いで、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴをクランク角に換算した値を、そのときのクランク角度位置ＣＡ［ｉ］に設定された即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪに加算することによって、即時噴射の終了タイミングである即時噴射終了タイミングを算出する。また、吸気行程の開始時をクランク角度位置ＣＡ［ｉ］に換算すると、前述したようにクランク角度位置ＣＡ［ｉ］は圧縮行程の開始時を基準点として算出されることから、吸気行程の開始時は、ＣＡ＝５４０°に換算される。次に、算出された即時噴射終了タイミングから、吸気行程の開始時の換算値（ＣＡ＝５４０°）を減算した値を、エンジン回転数ＮＥに応じて時間（ｍｓｅｃ）に換算することによって、第２リーン化時間ＴＬＥＡＮ２を算出する。

次いで、ステップ２３で算出された第２リーン化時間ＴＬＥＡＮ２を即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで除算することによって、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯを算出する（ステップ２４）。このリーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯは、その算出手法と、上述した第２リーン化時間ＴＬＥＡＮ２の内容から明らかなように、即時噴射期間（即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで表される燃料の噴射期間）における、即時噴射気筒の吸気行程において燃料が噴射される期間の割合である。

また、上記ステップ２４に続いて、前記ステップ８以降を実行することによって即時噴射を実行または禁止し、本処理を終了する。なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様、前記ステップ１０または１１が実行され、即時噴射が実行または禁止されると、その後、本処理は、エンジン３の今回の運転中には実行されない。

また、第２実施形態は、特許請求の範囲に記載された請求項１および２に係る発明（以下、総称して「第２発明」という）に対応しており、第２実施形態における各種の要素と、第２発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、第２実施形態における水温センサ２２が、第２発明における機関温度検出手段に相当するとともに、第２実施形態におけるＥＣＵ２が、第２発明における所定条件判定手段、即時噴射実行手段、即時噴射期間設定手段、リーン化影響割合推定手段、しきい値設定手段、および即時噴射禁止手段に相当する。また、第２実施形態におけるエンジン水温ＴＷ、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴおよび即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪが、第２発明における内燃機関の温度、即時噴射期間および即時噴射が実行されるタイミングにそれぞれ相当する。

以上のように、第２実施形態によれば、エンジン３のクランキングの開始以降、第２所定条件が成立したときに即時に、即時噴射を即時噴射気筒に対して実行する（図６のステップ１０）ので、エンジン３の始動時に即時に、即時噴射気筒に燃料を供給でき、したがって、エンジン３を早期に始動することができる。

また、前述したように、第２所定条件は、第１実施形態と異なり、クランキングの開始とほぼ同時に成立する場合がある。この場合、第２所定条件が成立した時点では、クランキングは、ほとんど繰り返されておらず、それにより、吸気動作も、ほとんど繰り返されていない状態にある。その結果、第１実施形態の場合と異なり、吸気通路４の新気は、即時噴射気筒内に、吸気弁５が開弁しただけでは流入せず、吸気動作が即時噴射気筒において実際に行われて初めて、流入する。

これに対して、第２実施形態によれば、即時噴射気筒として、第２所定条件が成立したときに吸気行程の前の排気行程にある気筒３ａを用いる（ステップ２２）ので、即時噴射による燃料を十分に気化させた状態で即時噴射気筒に適切に供給することができる。同じ理由により、即時噴射気筒として圧縮行程または爆発行程にある気筒３ａを用いた場合と比較して、即時噴射気筒における初爆を早めることができ、エンジン３をより早期に始動することができる。

さらに、上述したように、吸気通路４の新気は、吸気動作が実際に行われて初めて、即時噴射気筒内に流入する。これに対して、第２実施形態によれば、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで表される燃料の噴射期間における、即時噴射気筒の吸気行程において燃料が噴射される期間の割合が、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯとして算出される（ステップ２３、２４）。したがって、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯを、即時噴射期間における気化燃料がリーン化する期間の割合を表すように適切に推定することができる。

また、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯとしきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴとの比較結果に基づく即時噴射の禁止や、エンジン水温ＴＷに基づくしきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴの算出が、第１実施形態と同様にして行われる。したがって、第１実施形態による効果、すなわち、エンジン３の始動時に良好な排ガス特性を得ることができるとともに、エンジン３の早期始動を適切に行うことができるという効果を、同様に得ることができる。

なお、第２実施形態では、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯとして、第２リーン化時間ＴＬＥＡＮ２を即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで除算した値（ＴＬＥＡＮ２／ＲＴＴＯＵＴ）を用いているが、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴに対する第２リーン化時間ＴＬＥＡＮ２の割合を表す他の適当なパラメータを用いてもよい。例えば、
Ａ．上記とは逆に、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴを第２リーン化時間ＴＬＥＡＮ２で除算した値（ＲＴＴＯＵＴ／ＴＬＥＡＮ２）。
Ｂ．即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴから第２リーン化時間ＴＬＥＡＮ２を減算した値を即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで除算した値［（ＲＴＴＯＵＴ−ＴＬＥＡＮ２）／ＲＴＴＯＵＴ］。
Ｃ．上記Ｂの値の逆数［ＲＴＴＯＵＴ／（ＲＴＴＯＵＴ−ＴＬＥＡＮ２）］。

次に、本発明の第３実施形態による燃料噴射制御装置について説明する。この燃料噴射制御装置は、第１および第２実施形態と比較して、即時噴射を制御するための処理の内容が主に異なっている。図８は、第３実施形態による即時噴射を制御するための処理を示している。同図において、第１および第２実施形態と同じ実行内容については、同じステップ番号を付している。以下、図８を参照しながら、この処理について、第１および第２実施形態と異なる点を中心に説明する。

前記ステップ２２に続くステップ３１では、次気筒噴射開始タイミングＮＥＸＴＩＮＪを算出し、前記ステップ４以降を実行する。この次気筒噴射開始タイミングＮＥＸＴＩＮＪは、即時噴射気筒の次に燃料が供給される気筒（以下「次気筒」という）の燃料の噴射開始タイミングであり、エンジン水温ＴＷなどのエンジン３の運転状態に応じて算出される。この場合、次気筒噴射開始タイミングＮＥＸＴＩＮＪは、即時噴射気筒の圧縮行程の開始時を基準点としたクランク角度位置で表される。

前記ステップ５に続くステップ３２では、即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪ、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴおよびエンジン回転数ＮＥと、上記ステップ３１で算出された次気筒噴射開始タイミングＮＥＸＴＩＮＪとに応じて、第３リーン化時間ＴＬＥＡＮ３を算出する。図９に示すように、この第３リーン化時間ＴＬＥＡＮ３は、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴに相当する量の燃料を、即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪで噴射したと仮定した場合において、次気筒に対する燃料の噴射と重なる時間（期間）である。

このステップ３２では、第３リーン化時間ＴＬＥＡＮ３は、具体的には次のように算出される。すなわち、まず、単位が時間（ｍｓｅｃ）である即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴを、エンジン回転数ＮＥに応じてクランク角（°）に換算する。次いで、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴをクランク角に換算した値を、そのときのクランク角度位置ＣＡ［ｉ］に設定された即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪに加算することによって、即時噴射の終了タイミングである即時噴射終了タイミングを算出する。次に、算出された即時噴射終了タイミングから、即時噴射気筒のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］で表される次気筒噴射開始タイミングＮＥＸＴＩＮＪを減算し、それにより得られた値を、エンジン回転数ＮＥに応じて時間（ｍｓｅｃ）に換算することによって、第３リーン化時間ＴＬＥＡＮ３を算出する。

次いで、ステップ３２で算出された第３リーン化時間ＴＬＥＡＮ３を即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで除算することによって、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯを算出する（ステップ３３）。このリーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯは、その算出手法と、上述した第３リーン化時間ＴＬＥＡＮ３の内容から明らかなように、即時噴射期間（即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで表される燃料の噴射期間）における、次気筒に対する燃料の噴射と重なる期間の割合である。

また、上記ステップ３３に続いて、前記ステップ８以降を実行することによって即時噴射を実行または禁止し、本処理を終了する。なお、第３実施形態においても、第１実施形態と同様、前記ステップ１０または１１が実行され、即時噴射が実行または禁止された後には、エンジン３が停止され、再度、始動されるまで、本処理は実行されない。

また、第３実施形態は、特許請求の範囲に記載された請求項１および４に係る発明（以下、総称して「第３発明」という）に対応しており、第３実施形態における各種の要素と、第３発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、第３実施形態における水温センサ２２が、第３発明における機関温度検出手段に相当するとともに、第３実施形態におけるＥＣＵ２が、第３発明における所定条件判定手段、即時噴射実行手段、即時噴射期間設定手段、リーン化影響割合推定手段、しきい値設定手段、即時噴射禁止手段、および次気筒噴射開始タイミング設定手段に相当する。また、第３実施形態におけるエンジン水温ＴＷおよび即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴが、第３発明における内燃機関の温度および即時噴射期間にそれぞれ相当する。

以上のように、第３実施形態によれば、第２実施形態と同様、エンジン３のクランキングの開始以降、第２所定条件が成立したときに即時に、即時噴射を即時噴射気筒に対して実行する（図８のステップ１０）ので、エンジン３の始動時に即時に、即時噴射気筒に燃料を供給でき、したがって、エンジン３を早期に始動することができる。また、即時噴射気筒として、第２所定条件が成立したときに排気行程にある気筒３ａを用いる（ステップ２２）ので、即時噴射による燃料を十分に気化させた状態で即時噴射気筒に適切に供給することができるとともに、エンジン３をより早期に始動することができる。

さらに、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯを、即時噴射期間における、次気筒に対する燃料の噴射と重なる期間の割合として推定する（ステップ３２、３３）ので、即時噴射期間における気化燃料がリーン化する期間の割合を表すように適切に推定することができる。

また、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯを算出するためのパラメータとして、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴおよび次気筒噴射開始タイミングＮＥＸＴＩＮＪを用いる（ステップ３２、３３）ので、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯを、即時噴射による燃料の実際の噴射期間と、次気筒に対する燃料の実際の噴射開始タイミングとに応じて適切に算出することができる。

なお、第３実施形態では、リーン化影響割合ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯとして、第３リーン化時間ＴＬＥＡＮ３を即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで除算した値（ＴＬＥＡＮ３／ＲＴＴＯＵＴ）を用いているが、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴに対する第３リーン化時間ＴＬＥＡＮ３の割合を表す他の適当なパラメータを用いてもよい。例えば、
Ａ．上記とは逆に、即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴを第３リーン化時間ＴＬＥＡＮ３で除算した値（ＲＴＴＯＵＴ／ＴＬＥＡＮ３）。
Ｂ．即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴから第３リーン化時間ＴＬＥＡＮ３を減算した値を即時噴射時間ＲＴＴＯＵＴで除算した値［（ＲＴＴＯＵＴ−ＴＬＥＡＮ３）／ＲＴＴＯＵＴ］。
Ｃ．上記Ｂの値の逆数［ＲＴＴＯＵＴ／（ＲＴＴＯＵＴ−ＴＬＥＡＮ３）］。

また、第２および第３実施形態では、即時噴射気筒として、第２所定条件が成立したときに排気行程にある気筒３ａを用いているが、第２所定条件が成立したときに吸気行程以外の行程にある気筒３ａ、例えば圧縮行程または爆発行程にある気筒３ａを用いてもよい。さらに、「第２所定条件が成立したときに吸気行程以外の行程にある」という条件を満たすのであれば、即時噴射気筒として、複数の気筒３ａを用いてもよい。

なお、本発明は、説明した第１〜第３実施形態（以下、総称して「実施形態」という）に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、しきい値ＡＬＷＳＳＨＩＦＴを算出するためのパラメータとして、エンジン３の冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを用いているが、エンジン３の温度を表す他の適当なパラメータを用いてもよい。例えば、エンジン３の潤滑油の温度や、気筒３ａの壁温、あるいは、吸気通路４のうちのエンジン３の付近の部位、すなわち吸気マニホルド４ａや吸気ポート８ｂにおける吸気の温度を用いてもよい。

また、実施形態では、即時噴射の制御において、即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪを設定するとともに、設定された即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪになるように、即時噴射の開始タイミングを制御しているが、即時噴射の終了タイミングを、設定されたタイミングになるように制御してもよい。この場合、前述した第１〜第３リーン化時間ＴＬＥＡＮ１〜ＴＬＥＡＮ３の算出に、即時噴射開始タイミングＲＴＴＩＮＪに代えて、設定された即時噴射の終了タイミングが用いられる。

さらに、実施形態は、本発明を、いわゆるポート噴射式のエンジン３に適用した例であるが、気筒３ａ内に燃料を直接、噴射する筒内噴射式の内燃機関に適用可能である。この場合、即時噴射気筒に対する即時噴射の実行中に、次気筒に燃料が噴射されると、燃圧が低下することによって、即時噴射気筒に実際に供給される気化燃料の量が減少することから、第３実施形態で述べた手法によって即時噴射が制御される。また、本発明は、ガソリンエンジンであるエンジン３だけでなく、ディーゼルエンジンや、ＬＰＧエンジン、クランク軸が鉛直方向に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンを含む、産業用の各種の内燃機関に適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１燃料噴射制御装置
２ＥＣＵ（所定条件判定手段、即時噴射実行手段、即時噴射期間設定手段、リーン化影響割合推定手段、しきい値設定手段、即時噴射禁止手段、次気筒噴射開始タイミング設定手段）
３エンジン
３ａ気筒
４吸気通路
４ｂ吸気ポート
５吸気弁
８燃料噴射弁
２２水温センサ（機関温度検出手段）
ＴＷエンジン水温（内燃機関の温度）
ＲＴＴＯＵＴ即時噴射時間（即時噴射期間）
ＲＴＴＩＮＪ即時噴射開始タイミング（即時噴射が実行されるタイミング）
ＪＥＴＧＡＰＲＡＴＩＯリーン化影響割合
ＡＬＷＳＳＨＩＦＴしきい値
ＮＥＸＴＩＮＪ次気筒噴射開始タイミング

Claims

燃料噴射弁から噴射された燃料が気筒に供給される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記燃料噴射弁から燃料を噴射させるのに必要な所定条件が成立しているか否かを判定する所定条件判定手段と、
前記内燃機関のクランキングの開始以降、前記所定条件が成立したと判定されたときに即時に、燃料を供給すべき所定の前記気筒に対して、前記燃料噴射弁から燃料を噴射させる即時噴射を実行する即時噴射実行手段と、
当該即時噴射による燃料の噴射期間である即時噴射期間を設定する即時噴射期間設定手段と、
前記設定された即時噴射期間における、前記所定の気筒に実際に気化した状態で供給される気化燃料の量が減少するような燃料の気化の度合が低い状態となる期間の割合であるリーン化影響割合を推定するリーン化影響割合推定手段と、
前記内燃機関の温度を検出する機関温度検出手段と、
当該検出された内燃機関の温度に基づいてしきい値を設定するしきい値設定手段と、
前記推定されたリーン化影響割合が前記設定されたしきい値よりも大きいときに、前記即時噴射を禁止する即時噴射禁止手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
前記燃料噴射弁は、前記内燃機関の吸気ポートを含む吸気通路に燃料を噴射するように構成されており、
前記所定の気筒は、前記所定条件が成立したときに前記内燃機関の吸気弁が閉弁状態にある気筒であり、
前記リーン化影響割合推定手段は、前記即時噴射期間と前記即時噴射が実行されるタイミングとに応じて、前記即時噴射期間における、前記所定の気筒の前記吸気弁が開弁しているときに燃料が噴射される期間の割合を表すパラメータを算出し、前記リーン化影響割合として推定することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
前記燃料噴射弁は、前記内燃機関の吸気ポートを含む吸気通路に燃料を噴射するように構成されており、
前記所定の気筒は、前記所定条件が成立したときに前記内燃機関の吸気行程以外の行程にある気筒であり、
前記リーン化影響割合推定手段は、前記即時噴射期間と前記即時噴射が実行されるタイミングとに応じて、前記即時噴射期間における、前記所定の気筒の吸気行程において燃料が噴射される期間の割合を表すパラメータを算出し、前記リーン化影響割合として推定することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
前記気筒は複数の気筒で構成されるとともに、前記燃料噴射弁は前記気筒ごとに設けられており、
前記複数の気筒のうちの前記所定の気筒の次に燃料が供給される次気筒に対する前記燃料噴射弁の燃料の噴射開始タイミングである次気筒噴射開始タイミングを設定する次気筒噴射開始タイミング設定手段をさらに備え、
前記リーン化影響割合推定手段は、前記即時噴射期間と前記設定された次気筒噴射開始タイミングとに応じて、前記即時噴射期間における、前記次気筒に対する燃料の噴射と重なる期間の割合を表すパラメータを算出し、前記リーン化影響割合として推定することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。