内燃機関の燃料噴射制御装置
【課題】重質燃料が用いられて燃焼悪化が発生した場合でも機関の始動性を良好にすると共に、始動時におけるエミッションの悪化を生じさせることのない内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】筒内噴射用インジェクタ３２と吸気通路噴射用インジェクタ３４とを備える内燃機関において、筒内噴射用インジェクタ３２と吸気通路噴射用インジェクタ３４とから所定の総燃料噴射量を所定の噴射比率の下に噴射して行う機関始動時の所定期間に、機関の燃焼悪化が検出されたときには、筒内噴射用インジェクタ３２からの燃料噴射量のみを増量して制御する。
【解決手段】筒内噴射用インジェクタ３２と吸気通路噴射用インジェクタ３４とを備える内燃機関において、筒内噴射用インジェクタ３２と吸気通路噴射用インジェクタ３４とから所定の総燃料噴射量を所定の噴射比率の下に噴射して行う機関始動時の所定期間に、機関の燃焼悪化が検出されたときには、筒内噴射用インジェクタ３２からの燃料噴射量のみを増量して制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、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又は吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気通路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燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、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と吸気通路又は吸気ポート内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタとを備え，機関の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、両者を同時に使用して、燃費特性や出力特性の改善を図る、いわゆるデュアル噴射型内燃機関が知られている。
【０００３】
ところで、このようなデュアル噴射型内燃機関において、その始動性、特に冷間始動性を良好とするために、始動時には筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射と共に、吸気通路噴射用インジェクタからも燃料を噴射するようにし、機関始動時の所定期間において機関の燃焼悪化が検出されたときには、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率が増大するように変更するようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２５８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる特許文献１に記載の技術では、始動時において燃焼が悪化した場合に、総燃料噴射量を変えずに、単に、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率が増大するように変更するようにしているが、これは燃焼の不安定を招く場合があり、最適状態に適合させるのが困難でエミッションを悪化させるおそれがあることが判明した。詳述すると、総燃料噴射量を変えずに、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率を単に増大させた場合には、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料の噴射量が減少し、吸気通路壁面への付着燃料が変動すると共に筒内に流入する燃料量も変動する結果、燃焼室内での燃焼に適した混合気の速やかな形成のための最適状態への適合が難しく、かつ燃焼も不安定になるのである。したがって、特に、機関温度が低く、用いられる燃料が重質燃料の場合にはその気化が充分に行なわれないことから、始動性が改善されないおそれがあった。すなわち、吸気通路ないしは吸気ポート内に噴射された重質燃料は揮発性が悪いので、吸気通路壁面への付着燃料が多く、空燃比がリーンとなる結果、燃焼が悪化し失火等が生ずるおそれがあるからである。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、重質燃料が用いられて燃焼悪化が発生した場合でも機関の始動性を良好にすると共に、始動時におけるエミッションの悪化を生じさせることのない内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の一形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、
前記筒内噴射用インジェクタと前記吸気通路噴射用インジェクタとから所定の総燃料噴射量を所定の噴射比率の下に噴射して行う機関始動時の所定期間に、機関の燃焼悪化が検出されたときには、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量のみを増量して制御する燃料増量制御手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成の内燃機関の燃料噴射制御装置によると、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、所定の総燃料噴射量を所定の噴射比率の下に噴射して行う機関始動時の所定期間に、機関の燃焼悪化が検出されたときには、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量は維持されたまま、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量のみが増量するように制御される。したがって、使用燃料が重質燃料の場合でも揮発性の低い重質燃料の吸気通路壁面への付着量ないしは筒内に流入する燃料量は維持され、同時に、増大されて噴射される筒内噴射燃料により、燃焼室内での燃焼に適した混合気の速やかな形成のための最適状態への適合が応答遅れなく達成され、空燃比がリーンとなることによる失火が抑制される。かくて、機関の始動性を良好にすると共に、始動時のエミッションの悪化を抑制することができる。
【０００９】
ここで、前記燃焼悪化は、機関始動時の所定期間での筒内圧に基づき熱発生量を推定する熱発生量推定手段により検出されてもよい。
【００１０】
この構成によれば、筒内圧を検出するのみで熱発生量が推定でき、容易に燃焼悪化を検出することができる。
【００１１】
なお、前記熱発生量推定手段により検出された、初期燃焼速度が所定値よりも遅く且つ熱発生量が所定値を超えるときは、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量を減量補正する減量補正手段を備えることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量を増量し過ぎた場合のトルク低下をもたらす燃焼形態を把握して、燃料噴射量が減量補正されるので、トルク低下を防止することができると共に、燃費の悪化も避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
まず、本発明に係るデュアル噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置の概略構成が示されている図１を参照するに、機関（エンジン）１０は４つの気筒１０ａ（図１には１つのみが示されている）を備えている。各気筒１０ａはそれぞれ対応する吸気枝管１２を介して共通のサージタンク１４に接続されている。サージタンク１４は吸気ダクト１６を介してエアフローメーター１８に接続され、エアフローメーター１８はエアクリーナー２０に接続されている。吸気ダクト１６内には電動モータ２２によって駆動されるスロットル弁２４が配置されている。このスロットル弁２４はアクセルペダルの操作とは独立して電子的に制御される、いわゆる電制スロットル弁である。一方、各気筒１０ａは共通の排気マニホルド２６に連結され、この排気マニホルド２６はその下流の、三元触媒コンバータ２８が配置された排気通路３０に連結されている。
【００１４】
各気筒１０ａに対しては、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３２、吸気ポート又は吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ３４が設けられ、さらに、筒内圧に比例した出力電圧を発生する筒内圧センサー３６及び点火プラグ３７がそれぞれ燃焼室に臨んで取付けられている。また、各筒内噴射用インジェクタ３２は不図示の共通の燃料分配管に接続されており、この燃料分配管は燃料分配管に向けて流通可能な逆止弁を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプに接続されている。一方、各吸気通路噴射用インジェクタ３４は同じく不図示の共通の燃料分配管に接続されており、この燃料分配管の燃料圧レギュレータを介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプに接続されている。
【００１５】
また、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バスを介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、入力ポート及び出力ポートなどを具備している。
【００１６】
そして、本実施の形態では、さらに、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ー３８、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ー（Ａ／Ｆセンサー）４０、アクセルペダル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ー４２、クランクシャフトの所定の角度ごとに出力パルスを発生するクランクポジションセンサー４４が設けられ、これらの上述した各センサーの出力信号はＥＣＵ６０の入力ポートに入力される。ＥＣＵ６０のＲＯＭには、上述のアクセル開度センサー４２及びクランクポジションセンサー４４からの出力信号により得られる機関負荷率及び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燃料噴射量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。
【００１７】
ここで、電子制御ユニット６０の出力ポートは対応する駆動回路を介して、電動モータ２２、各筒内噴射用インジェクタ３２、各吸気通路噴射用インジェクタ３４及び点火プラグ３７に接続されている。
【００１８】
次に、上記構成を有する本発明の第１の実施形態のエンジン始動時の燃料噴射制御について、以下、図２に示すフローチャートを参照して説明する。まず、不図示のアクセサリスイッチのオンによりＥＣＵ６０に電源が投入され制御が開始される。そして、スタータスイッチがオンにされエンジン１０のクランキングが開始されると、本第１の実施形態では筒内噴射用インジェクタ３２による筒内噴射及び吸気通路噴射用インジェクタ３４による吸気通路ないしはポート内噴射が実行される。これは、筒内噴射用インジェクタ３２と吸気通路噴射用インジェクタ３４とから所定の総燃料噴射量Ｔが所定の噴射比率αの下に噴射されることにより行われる。このときの総燃料噴射量Ｔ及び噴射比率αは、ＥＣＵ６０に電源が投入されたときに開始される始動時燃料噴射量及び噴射比率設定ルーチンにより、水温センサー３８により検出される冷却水温Ｔｗに対応させて、予め実験などに基づきマップに保管されている値が読み出されて設定される。この結果、筒内噴射用インジェクタ３２からはＴ・αの燃料量が、また、吸気通路噴射用インジェクタ３４からはＴ・（１−α）の燃料量が初期値として噴射されることになる。
【００１９】
そして、エンジン１０の回転数Ｎｅが所定の完爆回転数（例えば、３００〜４００ｒｐｍ）を超えた後の所定期間（ファストアイドル制御期間）に、図２に示すフローチャートに従い始動時の燃料噴射制御ルーチンが実行されることになる。なお、この所定期間の終了の判定は、冷却水温Ｔｗが所定温度に到達したか否かにより行うことができる。
【００２０】
ここで、始動時の燃料噴射制御ルーチンを説明する前に、まず本実施の形態で用いられる熱発生量推定手段について簡単に説明する。この熱発生量推定手段は筒内圧に基づき熱発生量を推定するものである。エンジンにおいて、クランク角（ＣＡ）がθである際に筒内圧検出手段としての筒内圧センサー３６によって検出される筒内圧をＰ（θ）とし、クランク角がθである際の筒内容積をＶ（θ）とし、比熱比をκとした場合に、筒内圧Ｐ（θ）と、筒内容積Ｖ（θ）を比熱比κで累乗した値Ｖκ（θ）との積値Ｐ（θ）・Ｖκ（θ）（以下、適宜「ＰＶκ」と記す）のクランク角に対する変化パターン（図３参照）は、エンジンの燃焼室内における熱発生量のクランク角に対する変化パターンとほぼ一致することが知られている。したがって、本実施形態では、筒内圧センサ−３６によって所定のクランク角のピストン位置で検出される筒内圧Ｐとその位置における筒内容積Ｖと比熱比κとを用いて、熱発生量を推定するようにしている。
【００２１】
そこで、本第１の実施の形態では、そのステップＳ２０１において、クランク角θとして各気筒１０ａの上死点後９０度クランク角（以下、Ａ９０°ＣＡと表記する）を採り、このピストン位置における筒内圧Ｐが筒内圧センサー３６の出力信号から読み込まれ、この筒内圧Ｐと上記ピストン位置における筒内容積Ｖと比熱比κとから、Ａ９０°ＣＡにおける熱発生量（＝ＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）が算出される。そして、ステップＳ２０２に進み、精度を向上させるべく、算出された熱発生量（＝ＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）の複数サイクル（例えば、１０サイクル）に亘る平均熱発生量（＝ＰＶκave＠Ａ９０°ＣＡ）が算出される。さらに、次のステップＳ２０３において、上述の水温センサー３８からの検出値であるエンジン１０の冷却水温Ｔｗに対応させて、予め実験などに基づきマップに保管されているエンジンのファストアイドル目標回転数Ｎｅｔを維持するための目標熱発生量（＝ＰＶκT＠Ａ９０°ＣＡ）が読み出される。
【００２２】
次に、ステップＳ２０４において、前に算出された平均熱発生量（＝ＰＶκave＠Ａ９０°ＣＡ）と目標熱発生量（＝ＰＶκT＠Ａ９０°ＣＡ）との偏差（＝ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）が、「ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ＝ＰＶκT＠Ａ９０°ＣＡ−ＰＶκave＠Ａ９０°ＣＡ」から求められる。そして、この偏差（＝ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）が所定値より大きいか否かが次のステップＳ２０５において判定される。換言すると、所定の目標熱発生量が得られているか否かが判定される。この偏差（＝ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）が所定値より大きくないときは、所望の熱発生量が得られているとして、この始動時の燃料噴射制御ルーチンは終了される。しかし、この偏差（＝ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）が所定値より大きいときは、例えば、重質燃料に起因する燃焼悪化の故に、所定の目標熱発生量が得られていないとして次のステップＳ２０６に進む。この偏差（＝ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）は、クランク角に対する熱発生量の変化パターンを示す図３のグラフにおいて、目標熱発生量が得られている正常な燃焼形態の場合を示す曲線Ｎ（破線）と、悪化した燃焼形態の場合を示す曲線Ｍ（実線）との差として表記されている。
【００２３】
ここで、本第１の実施の形態では、次のステップＳ２０６において、追加筒内噴射フィードバック（図２にはＦＢと記す）補正量の算出条件が成立しているか否かが判定される。この算出条件が成立しているか否かの判定は、不図示のニュートラルスイッチＮＳＷの判定フラグがＯＮであるかＯＦＦであるかにより行われる。ここで、ニュートラルスイッチＮＳＷとは、不図示のトランスミッションのシフトレバーにより作動されるスイッチであり、シフトレバーがニュートラル位置、すなわち、エンジン１０がトランスミッションに連結されていない状態のときに、ＯＮとなるスイッチである。かくて、このニュートラルスイッチＮＳＷがＯＮ又はＯＦＦのときは、それぞれ、別に実行されるサブルーチンにおいて判定フラグもＯＮ又はＯＦＦにセットされる。そこで、ニュートラルスイッチＮＳＷの判定フラグがＯＦＦであるときには算出条件が成立していないとして、この始動時の燃料噴射制御ルーチンは終了される。ニュートラルスイッチＮＳＷの判定フラグがＯＦＦであるということは、エンジン１０がトランスミッションに連結され、通常走行状態にあるからである。
【００２４】
一方、ニュートラルスイッチＮＳＷの判定フラグがＯＮであるときには算出条件が成立しているとして次のステップＳ２０７に進み、上述の平均熱発生量（＝ＰＶκave＠Ａ９０°ＣＡ）と目標熱発生量（＝ＰＶκT＠Ａ９０°ＣＡ）との偏差（＝ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）に基づいて、追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）が算出される。この追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）は、上記偏差（＝ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）の大小に応じて、追加筒内噴射フィードバック補正量の積分項（＝eqinjdi）及び比例項（＝eqinjdp）が予め実験などに基づき設定されて保管されているマップから読み出され、両者が加算されることにより求められる。
【００２５】
そして、本第１の実施の形態では、次のステップＳ２０８において、追加筒内噴射フィードバック補正実行条件が成立しているか否かが判定される。この判定は、例えば、（１）急速暖機制御中であるか否か、（２）始動後回転数ピーク判定が成立しているか否か、又は、（３）エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅｔより下回っているか否かなどをファクターとして行われ、そのうちいずれか１つでも満たさないときには条件不成立として、この始動時の燃料噴射制御ルーチンは終了される。ここで、（１）の急速暖機制御中であるか否かは、上述のエンジン１０の冷却水温Ｔｗが所定値よりも低いときには急速暖機が必要であり急速暖機制御が実行されるので、このときは急速暖機制御中であると判定される。また、（２）の始動後回転数ピーク判定が成立しているか否かは、上述の完爆回転数を超えた後にエンジン回転数Ｎｅがピーク値を超えているときに始動後回転数ピーク判定が成立しているとして判定される。
【００２６】
かくて、ステップＳ２０８での追加筒内噴射フィードバック補正実行条件が成立していると判定されると、ステップステップＳ２０９に進み、前に算出された追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）が加算されて、筒内噴射用インジェクタ３２による最終の筒内噴射量が設定される。そして、この設定された最終筒内噴射量は、各気筒の所定のクランク角位置において、筒内噴射用インジェクタ３２から筒内に噴射されることになる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態のエンジン始動時の燃料噴射制御について、以下、図４に示すフローチャートを参照して説明する。この第２の実施形態は上述の第１の実施形態に対し付加的に実行される制御である。本発明者等の実験によると、上述の第１の実施形態において実行された筒内噴射用インジェクタ３２からの燃料噴射量のみの増量制御を行うと、筒内噴射量を徐々に増量して行くにつれ燃焼悪化が改善され軸トルク（ＴＲＱ）は増加して行くが、増量し過ぎると増加していた軸トルクが最大値から反転して低下することが判明した。その様子を図５のグラフに示す。この図５のグラフでは、左側の縦軸に軸トルク（Ｎｍ）、横軸に最終筒内噴射量倍率、すなわち、前述の筒内噴射用インジェクタ３２から噴射される燃料量の初期値Ｔ・αを「１」として、増量の結果の最終筒内噴射量がこれに対して何倍になるかを取って、軸トルク（ＴＲＱ）の変化の様子が示されている。この図５のグラフに示した例では、筒内噴射用インジェクタ３２から噴射される重質燃料量の初期値Ｔ・αに対し、最終筒内噴射量がほぼ「１．２５」倍で目標軸トルクが得られ、「１．４」倍で最大軸トルクが得られるが、「１．５５」倍を超えると、軸トルクが目標軸トルクよりも低下していることが分かる。なお、この図５のグラフには、後の説明に用いるべく、右側の縦軸に空燃比（Ａ／Ｆ）、横軸に最終筒内噴射量倍率を取って、Ａ／Ｆの変化の様子も示されている。
【００２８】
また、図６のグラフには、図５のグラフに示した最終筒内噴射量の各倍率「１」、「１．２５」、「１．４」及び「１．５５」に対応した熱発生量のクランク角に対する変化の様子が示されている。ここで、曲線Ａ（実線）、曲線Ｂ（一点鎖線）、曲線Ｃ（破線）及び曲線Ｄ（２点鎖線）は、それぞれ順に、倍率「１」、「１．２５」、「１．４」及び「１．５５」の場合の熱発生量である。この図６のグラフから、軸トルク低下をもたらす倍率「１．５５」の場合の熱発生量を示す曲線Ｄは、目標軸トルクが得られる倍率「１．２５」の場合の熱発生量を示す曲線Ｂに関して、上死点後９０度クランク角（Ａ９０°ＣＡ）において、その熱発生量が多いが、上死点後６０度クランク角（Ａ６０°ＣＡ）においては、その熱発生量が少ないことが判明した。換言すると、筒内噴射用インジェクタ３２からの燃料噴射量の増量が過ぎた場合には、目標軸トルクが得られる燃焼に比べて、燃焼初期速度は遅くなるが、上死点後９０度クランク角以降の熱発生量は多い燃焼形態になることが判明したのである。
【００２９】
そこで、かかる事実に基づいて、本第２の実施形態では、この軸トルクの低下を防止するために、図４のフローチャートに示すエンジン始動時の燃料噴射制御ルーチンが実行される。したがって、この図４のフローチャートに示す制御ルーチンでは、ステップＳ４０１において、第１の実施形態におけるステップステップＳ２０９で設定された最終筒内噴射量の、各気筒の所定のクランク角位置における、筒内噴射用インジェクタ３２による筒内への噴射が実行されたか否かが判定され、実行されたのを待って、次のステップＳ４０２に進む。そして、ステップＳ４０２において、初期燃焼速度が所定値よりも遅く且つ熱発生量が所定値を超えるか否かが判定される。具体的には、上死点後６０度クランク角（Ａ６０°ＣＡ）における熱発生量（＝ＰＶκ＠Ａ６０°ＣＡ）が所定値Ｘよりも小さく、且つ上死点後９０度クランク角（Ａ９０°ＣＡ）における熱発生量（＝ＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）が所定値Ｙより大きいか否かが判定される。ここで、所定値Ｘ及びＹは、目標軸トルクが得られる最終の筒内噴射量が噴射されて燃焼された場合の、それぞれ、上死点後６０度クランク角（Ａ６０°ＣＡ）における熱発生量（＝ＰＶκ＠Ａ６０°ＣＡ）（図６に「Ｘ」として示す）及び上死点後９０度クランク角（Ａ９０°ＣＡ）における熱発生量（＝ＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）（図６に「Ｙ」として示す）である。上記の判定で、少なくともいずれか一方が否定された場合には、トルク低下をもたらす倍率の最終筒内噴射量は噴射されていない、すなわち、増量され過ぎてはいないとして、この始動時の燃料噴射制御ルーチンは終了される。
【００３０】
一方、ステップＳ４０２において肯定判定されたときには次のステップＳ４０３に進み、筒内噴射用インジェクタ３２からの燃料噴射量が減量補正される。すなわち、上述の第１の実施形態のステップＳ２０７において求められていた追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）に対し、所定量が減ぜられ、新たな追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）が算出されるのである。そして、次のステップＳ４０４において、ここに算出された新たな追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）が加算されて、筒内噴射用インジェクタ３２による新たな最終筒内噴射量が設定される。そして、この設定された新たな最終筒内噴射量が、次のサイクルにおける各気筒の所定のクランク角位置において、筒内噴射用インジェクタ３２から筒内に噴射されることになる。
【００３１】
次に、本発明の第３の実施形態のエンジン始動時の燃料噴射制御について、以下、図７に示すフローチャートを参照して説明する。この第３の実施形態は上述の第２の実施形態と同様に、第１の実施形態に対し付加的に実行される制御である。前に、図５のグラフを参照して説明したように、本発明者等の実験によると、上述の第１の実施形態において実行された筒内噴射用インジェクタ３２からの燃料噴射量のみの増量制御を行うと、筒内噴射量を徐々に増量して行くにつれ燃焼悪化が改善され軸トルク（ＴＲＱ）は増加して行くが、増量し過ぎると増加していた軸トルクが最大値から反転して低下することが判明した。図５のグラフには、その軸トルク（ＴＲＱ）の変化の様子とともに空燃比（Ａ／Ｆ）の変化の様子も示されており、最終筒内噴射量倍率が大きくなるにつれＡ／Ｆはリッチになっていることが分かる。このように、Ａ／Ｆはリッチになっているのに軸トルクは低下しているということは、燃料を無駄に消費している、換言すると、燃費を悪化させていることに他ならず、避けるべきである。
【００３２】
そこで、本第３の実施形態では、この燃費の悪化を防止するために、図７のフローチャートに示すエンジン始動時の燃料噴射制御ルーチンが実行される。この図７のフローチャートに示す制御ルーチンでは、ステップＳ７０１において、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態におけるステップステップＳ２０９で設定された最終筒内噴射量の、各気筒の所定のクランク角位置における、筒内噴射用インジェクタ３２による筒内噴射が実行されたか否かが判定され、実行されたのを待って、次のステップＳ７０２に進む。
【００３３】
そして、ステップＳ７０２において、空燃比センサー（Ａ／Ｆセンサー）４０の検出値が所定値Ｚを下回るか否かが判定される。ここで、この所定値Ｚは、目標軸トルクが得られる最終の筒内噴射量が噴射されて燃焼された場合の空燃比（図５に「Ｚ」として示す）又は最大軸トルクが得られる最終の筒内噴射量が噴射されて燃焼された場合の空燃比とすることができる。上記の判定で、Ａ／Ｆセンサー４０の検出値が所定値Ｚを超える、すなわち、リーン側で否定された場合には、燃費を悪化させていないとして、この始動時の燃料噴射制御ルーチンは終了される。
【００３４】
一方、ステップＳ７０２において肯定判定されたときには次のステップＳ７０３に進み、第の実施形態と同様に、筒内噴射用インジェクタ３２からの燃料噴射量が減量補正される。すなわち、上述の第１の実施形態のステップＳ２０７において求められていた追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）に対し、所定量が減ぜられ、新たな追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）が算出されるのである。そして、次のステップＳ７０４において、ここに算出された新たな追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）が加算されて、筒内噴射用インジェクタ３２による新たな最終筒内噴射量が設定される。そして、この設定された新たな最終筒内噴射量が、次のサイクルにおける各気筒の所定のクランク角位置において、筒内噴射用インジェクタ３２から筒内に噴射されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るデュアル噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置の概略を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における始動時燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】クランク角に対する熱発生量の変化パターンを示すグラフであり、曲線Ｎ（破線）は目標熱発生量が得られている正常な燃焼形態、曲線Ｍ（実線）は悪化した燃焼形態の場合である。
【図４】本発明の第２の実施形態における始動時燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】最終筒内噴射量倍率の変化に対する軸トルク及び空燃比（Ａ／Ｆ）の変化の様子を示すグラフである。
【図６】最終筒内噴射量の各倍率に対応した熱発生量のクランク角に対する変化の様子を示すグラフである。
【図７】本発明の第３の実施形態における燃焼悪化判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 機関（エンジン）
３２ 筒内噴射用インジェクタ
３４ 吸気通路噴射用インジェクタ
３６ 筒内圧センサー
３８ 水温センサー
４０ 空燃比センサー（Ａ／Ｆセンサー）
６０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、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又は吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気通路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燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、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と吸気通路又は吸気ポート内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタとを備え，機関の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、両者を同時に使用して、燃費特性や出力特性の改善を図る、いわゆるデュアル噴射型内燃機関が知られている。
【０００３】
ところで、このようなデュアル噴射型内燃機関において、その始動性、特に冷間始動性を良好とするために、始動時には筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射と共に、吸気通路噴射用インジェクタからも燃料を噴射するようにし、機関始動時の所定期間において機関の燃焼悪化が検出されたときには、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率が増大するように変更するようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２５８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる特許文献１に記載の技術では、始動時において燃焼が悪化した場合に、総燃料噴射量を変えずに、単に、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率が増大するように変更するようにしているが、これは燃焼の不安定を招く場合があり、最適状態に適合させるのが困難でエミッションを悪化させるおそれがあることが判明した。詳述すると、総燃料噴射量を変えずに、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量の比率を単に増大させた場合には、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料の噴射量が減少し、吸気通路壁面への付着燃料が変動すると共に筒内に流入する燃料量も変動する結果、燃焼室内での燃焼に適した混合気の速やかな形成のための最適状態への適合が難しく、かつ燃焼も不安定になるのである。したがって、特に、機関温度が低く、用いられる燃料が重質燃料の場合にはその気化が充分に行なわれないことから、始動性が改善されないおそれがあった。すなわち、吸気通路ないしは吸気ポート内に噴射された重質燃料は揮発性が悪いので、吸気通路壁面への付着燃料が多く、空燃比がリーンとなる結果、燃焼が悪化し失火等が生ずるおそれがあるからである。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、重質燃料が用いられて燃焼悪化が発生した場合でも機関の始動性を良好にすると共に、始動時におけるエミッションの悪化を生じさせることのない内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の一形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、
前記筒内噴射用インジェクタと前記吸気通路噴射用インジェクタとから所定の総燃料噴射量を所定の噴射比率の下に噴射して行う機関始動時の所定期間に、機関の燃焼悪化が検出されたときには、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量のみを増量して制御する燃料増量制御手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成の内燃機関の燃料噴射制御装置によると、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、所定の総燃料噴射量を所定の噴射比率の下に噴射して行う機関始動時の所定期間に、機関の燃焼悪化が検出されたときには、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射量は維持されたまま、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量のみが増量するように制御される。したがって、使用燃料が重質燃料の場合でも揮発性の低い重質燃料の吸気通路壁面への付着量ないしは筒内に流入する燃料量は維持され、同時に、増大されて噴射される筒内噴射燃料により、燃焼室内での燃焼に適した混合気の速やかな形成のための最適状態への適合が応答遅れなく達成され、空燃比がリーンとなることによる失火が抑制される。かくて、機関の始動性を良好にすると共に、始動時のエミッションの悪化を抑制することができる。
【０００９】
ここで、前記燃焼悪化は、機関始動時の所定期間での筒内圧に基づき熱発生量を推定する熱発生量推定手段により検出されてもよい。
【００１０】
この構成によれば、筒内圧を検出するのみで熱発生量が推定でき、容易に燃焼悪化を検出することができる。
【００１１】
なお、前記熱発生量推定手段により検出された、初期燃焼速度が所定値よりも遅く且つ熱発生量が所定値を超えるときは、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量を減量補正する減量補正手段を備えることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量を増量し過ぎた場合のトルク低下をもたらす燃焼形態を把握して、燃料噴射量が減量補正されるので、トルク低下を防止することができると共に、燃費の悪化も避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
まず、本発明に係るデュアル噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置の概略構成が示されている図１を参照するに、機関（エンジン）１０は４つの気筒１０ａ（図１には１つのみが示されている）を備えている。各気筒１０ａはそれぞれ対応する吸気枝管１２を介して共通のサージタンク１４に接続されている。サージタンク１４は吸気ダクト１６を介してエアフローメーター１８に接続され、エアフローメーター１８はエアクリーナー２０に接続されている。吸気ダクト１６内には電動モータ２２によって駆動されるスロットル弁２４が配置されている。このスロットル弁２４はアクセルペダルの操作とは独立して電子的に制御される、いわゆる電制スロットル弁である。一方、各気筒１０ａは共通の排気マニホルド２６に連結され、この排気マニホルド２６はその下流の、三元触媒コンバータ２８が配置された排気通路３０に連結されている。
【００１４】
各気筒１０ａに対しては、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３２、吸気ポート又は吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ３４が設けられ、さらに、筒内圧に比例した出力電圧を発生する筒内圧センサー３６及び点火プラグ３７がそれぞれ燃焼室に臨んで取付けられている。また、各筒内噴射用インジェクタ３２は不図示の共通の燃料分配管に接続されており、この燃料分配管は燃料分配管に向けて流通可能な逆止弁を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプに接続されている。一方、各吸気通路噴射用インジェクタ３４は同じく不図示の共通の燃料分配管に接続されており、この燃料分配管の燃料圧レギュレータを介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプに接続されている。
【００１５】
また、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バスを介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、入力ポート及び出力ポートなどを具備している。
【００１６】
そして、本実施の形態では、さらに、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ー３８、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ー（Ａ／Ｆセンサー）４０、アクセルペダル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ー４２、クランクシャフトの所定の角度ごとに出力パルスを発生するクランクポジションセンサー４４が設けられ、これらの上述した各センサーの出力信号はＥＣＵ６０の入力ポートに入力される。ＥＣＵ６０のＲＯＭには、上述のアクセル開度センサー４２及びクランクポジションセンサー４４からの出力信号により得られる機関負荷率及び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燃料噴射量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。
【００１７】
ここで、電子制御ユニット６０の出力ポートは対応する駆動回路を介して、電動モータ２２、各筒内噴射用インジェクタ３２、各吸気通路噴射用インジェクタ３４及び点火プラグ３７に接続されている。
【００１８】
次に、上記構成を有する本発明の第１の実施形態のエンジン始動時の燃料噴射制御について、以下、図２に示すフローチャートを参照して説明する。まず、不図示のアクセサリスイッチのオンによりＥＣＵ６０に電源が投入され制御が開始される。そして、スタータスイッチがオンにされエンジン１０のクランキングが開始されると、本第１の実施形態では筒内噴射用インジェクタ３２による筒内噴射及び吸気通路噴射用インジェクタ３４による吸気通路ないしはポート内噴射が実行される。これは、筒内噴射用インジェクタ３２と吸気通路噴射用インジェクタ３４とから所定の総燃料噴射量Ｔが所定の噴射比率αの下に噴射されることにより行われる。このときの総燃料噴射量Ｔ及び噴射比率αは、ＥＣＵ６０に電源が投入されたときに開始される始動時燃料噴射量及び噴射比率設定ルーチンにより、水温センサー３８により検出される冷却水温Ｔｗに対応させて、予め実験などに基づきマップに保管されている値が読み出されて設定される。この結果、筒内噴射用インジェクタ３２からはＴ・αの燃料量が、また、吸気通路噴射用インジェクタ３４からはＴ・（１−α）の燃料量が初期値として噴射されることになる。
【００１９】
そして、エンジン１０の回転数Ｎｅが所定の完爆回転数（例えば、３００〜４００ｒｐｍ）を超えた後の所定期間（ファストアイドル制御期間）に、図２に示すフローチャートに従い始動時の燃料噴射制御ルーチンが実行されることになる。なお、この所定期間の終了の判定は、冷却水温Ｔｗが所定温度に到達したか否かにより行うことができる。
【００２０】
ここで、始動時の燃料噴射制御ルーチンを説明する前に、まず本実施の形態で用いられる熱発生量推定手段について簡単に説明する。この熱発生量推定手段は筒内圧に基づき熱発生量を推定するものである。エンジンにおいて、クランク角（ＣＡ）がθである際に筒内圧検出手段としての筒内圧センサー３６によって検出される筒内圧をＰ（θ）とし、クランク角がθである際の筒内容積をＶ（θ）とし、比熱比をκとした場合に、筒内圧Ｐ（θ）と、筒内容積Ｖ（θ）を比熱比κで累乗した値Ｖκ（θ）との積値Ｐ（θ）・Ｖκ（θ）（以下、適宜「ＰＶκ」と記す）のクランク角に対する変化パターン（図３参照）は、エンジンの燃焼室内における熱発生量のクランク角に対する変化パターンとほぼ一致することが知られている。したがって、本実施形態では、筒内圧センサ−３６によって所定のクランク角のピストン位置で検出される筒内圧Ｐとその位置における筒内容積Ｖと比熱比κとを用いて、熱発生量を推定するようにしている。
【００２１】
そこで、本第１の実施の形態では、そのステップＳ２０１において、クランク角θとして各気筒１０ａの上死点後９０度クランク角（以下、Ａ９０°ＣＡと表記する）を採り、このピストン位置における筒内圧Ｐが筒内圧センサー３６の出力信号から読み込まれ、この筒内圧Ｐと上記ピストン位置における筒内容積Ｖと比熱比κとから、Ａ９０°ＣＡにおける熱発生量（＝ＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）が算出される。そして、ステップＳ２０２に進み、精度を向上させるべく、算出された熱発生量（＝ＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）の複数サイクル（例えば、１０サイクル）に亘る平均熱発生量（＝ＰＶκave＠Ａ９０°ＣＡ）が算出される。さらに、次のステップＳ２０３において、上述の水温センサー３８からの検出値であるエンジン１０の冷却水温Ｔｗに対応させて、予め実験などに基づきマップに保管されているエンジンのファストアイドル目標回転数Ｎｅｔを維持するための目標熱発生量（＝ＰＶκT＠Ａ９０°ＣＡ）が読み出される。
【００２２】
次に、ステップＳ２０４において、前に算出された平均熱発生量（＝ＰＶκave＠Ａ９０°ＣＡ）と目標熱発生量（＝ＰＶκT＠Ａ９０°ＣＡ）との偏差（＝ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）が、「ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ＝ＰＶκT＠Ａ９０°ＣＡ−ＰＶκave＠Ａ９０°ＣＡ」から求められる。そして、この偏差（＝ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）が所定値より大きいか否かが次のステップＳ２０５において判定される。換言すると、所定の目標熱発生量が得られているか否かが判定される。この偏差（＝ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）が所定値より大きくないときは、所望の熱発生量が得られているとして、この始動時の燃料噴射制御ルーチンは終了される。しかし、この偏差（＝ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）が所定値より大きいときは、例えば、重質燃料に起因する燃焼悪化の故に、所定の目標熱発生量が得られていないとして次のステップＳ２０６に進む。この偏差（＝ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）は、クランク角に対する熱発生量の変化パターンを示す図３のグラフにおいて、目標熱発生量が得られている正常な燃焼形態の場合を示す曲線Ｎ（破線）と、悪化した燃焼形態の場合を示す曲線Ｍ（実線）との差として表記されている。
【００２３】
ここで、本第１の実施の形態では、次のステップＳ２０６において、追加筒内噴射フィードバック（図２にはＦＢと記す）補正量の算出条件が成立しているか否かが判定される。この算出条件が成立しているか否かの判定は、不図示のニュートラルスイッチＮＳＷの判定フラグがＯＮであるかＯＦＦであるかにより行われる。ここで、ニュートラルスイッチＮＳＷとは、不図示のトランスミッションのシフトレバーにより作動されるスイッチであり、シフトレバーがニュートラル位置、すなわち、エンジン１０がトランスミッションに連結されていない状態のときに、ＯＮとなるスイッチである。かくて、このニュートラルスイッチＮＳＷがＯＮ又はＯＦＦのときは、それぞれ、別に実行されるサブルーチンにおいて判定フラグもＯＮ又はＯＦＦにセットされる。そこで、ニュートラルスイッチＮＳＷの判定フラグがＯＦＦであるときには算出条件が成立していないとして、この始動時の燃料噴射制御ルーチンは終了される。ニュートラルスイッチＮＳＷの判定フラグがＯＦＦであるということは、エンジン１０がトランスミッションに連結され、通常走行状態にあるからである。
【００２４】
一方、ニュートラルスイッチＮＳＷの判定フラグがＯＮであるときには算出条件が成立しているとして次のステップＳ２０７に進み、上述の平均熱発生量（＝ＰＶκave＠Ａ９０°ＣＡ）と目標熱発生量（＝ＰＶκT＠Ａ９０°ＣＡ）との偏差（＝ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）に基づいて、追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）が算出される。この追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）は、上記偏差（＝ΔＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）の大小に応じて、追加筒内噴射フィードバック補正量の積分項（＝eqinjdi）及び比例項（＝eqinjdp）が予め実験などに基づき設定されて保管されているマップから読み出され、両者が加算されることにより求められる。
【００２５】
そして、本第１の実施の形態では、次のステップＳ２０８において、追加筒内噴射フィードバック補正実行条件が成立しているか否かが判定される。この判定は、例えば、（１）急速暖機制御中であるか否か、（２）始動後回転数ピーク判定が成立しているか否か、又は、（３）エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅｔより下回っているか否かなどをファクターとして行われ、そのうちいずれか１つでも満たさないときには条件不成立として、この始動時の燃料噴射制御ルーチンは終了される。ここで、（１）の急速暖機制御中であるか否かは、上述のエンジン１０の冷却水温Ｔｗが所定値よりも低いときには急速暖機が必要であり急速暖機制御が実行されるので、このときは急速暖機制御中であると判定される。また、（２）の始動後回転数ピーク判定が成立しているか否かは、上述の完爆回転数を超えた後にエンジン回転数Ｎｅがピーク値を超えているときに始動後回転数ピーク判定が成立しているとして判定される。
【００２６】
かくて、ステップＳ２０８での追加筒内噴射フィードバック補正実行条件が成立していると判定されると、ステップステップＳ２０９に進み、前に算出された追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）が加算されて、筒内噴射用インジェクタ３２による最終の筒内噴射量が設定される。そして、この設定された最終筒内噴射量は、各気筒の所定のクランク角位置において、筒内噴射用インジェクタ３２から筒内に噴射されることになる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態のエンジン始動時の燃料噴射制御について、以下、図４に示すフローチャートを参照して説明する。この第２の実施形態は上述の第１の実施形態に対し付加的に実行される制御である。本発明者等の実験によると、上述の第１の実施形態において実行された筒内噴射用インジェクタ３２からの燃料噴射量のみの増量制御を行うと、筒内噴射量を徐々に増量して行くにつれ燃焼悪化が改善され軸トルク（ＴＲＱ）は増加して行くが、増量し過ぎると増加していた軸トルクが最大値から反転して低下することが判明した。その様子を図５のグラフに示す。この図５のグラフでは、左側の縦軸に軸トルク（Ｎｍ）、横軸に最終筒内噴射量倍率、すなわち、前述の筒内噴射用インジェクタ３２から噴射される燃料量の初期値Ｔ・αを「１」として、増量の結果の最終筒内噴射量がこれに対して何倍になるかを取って、軸トルク（ＴＲＱ）の変化の様子が示されている。この図５のグラフに示した例では、筒内噴射用インジェクタ３２から噴射される重質燃料量の初期値Ｔ・αに対し、最終筒内噴射量がほぼ「１．２５」倍で目標軸トルクが得られ、「１．４」倍で最大軸トルクが得られるが、「１．５５」倍を超えると、軸トルクが目標軸トルクよりも低下していることが分かる。なお、この図５のグラフには、後の説明に用いるべく、右側の縦軸に空燃比（Ａ／Ｆ）、横軸に最終筒内噴射量倍率を取って、Ａ／Ｆの変化の様子も示されている。
【００２８】
また、図６のグラフには、図５のグラフに示した最終筒内噴射量の各倍率「１」、「１．２５」、「１．４」及び「１．５５」に対応した熱発生量のクランク角に対する変化の様子が示されている。ここで、曲線Ａ（実線）、曲線Ｂ（一点鎖線）、曲線Ｃ（破線）及び曲線Ｄ（２点鎖線）は、それぞれ順に、倍率「１」、「１．２５」、「１．４」及び「１．５５」の場合の熱発生量である。この図６のグラフから、軸トルク低下をもたらす倍率「１．５５」の場合の熱発生量を示す曲線Ｄは、目標軸トルクが得られる倍率「１．２５」の場合の熱発生量を示す曲線Ｂに関して、上死点後９０度クランク角（Ａ９０°ＣＡ）において、その熱発生量が多いが、上死点後６０度クランク角（Ａ６０°ＣＡ）においては、その熱発生量が少ないことが判明した。換言すると、筒内噴射用インジェクタ３２からの燃料噴射量の増量が過ぎた場合には、目標軸トルクが得られる燃焼に比べて、燃焼初期速度は遅くなるが、上死点後９０度クランク角以降の熱発生量は多い燃焼形態になることが判明したのである。
【００２９】
そこで、かかる事実に基づいて、本第２の実施形態では、この軸トルクの低下を防止するために、図４のフローチャートに示すエンジン始動時の燃料噴射制御ルーチンが実行される。したがって、この図４のフローチャートに示す制御ルーチンでは、ステップＳ４０１において、第１の実施形態におけるステップステップＳ２０９で設定された最終筒内噴射量の、各気筒の所定のクランク角位置における、筒内噴射用インジェクタ３２による筒内への噴射が実行されたか否かが判定され、実行されたのを待って、次のステップＳ４０２に進む。そして、ステップＳ４０２において、初期燃焼速度が所定値よりも遅く且つ熱発生量が所定値を超えるか否かが判定される。具体的には、上死点後６０度クランク角（Ａ６０°ＣＡ）における熱発生量（＝ＰＶκ＠Ａ６０°ＣＡ）が所定値Ｘよりも小さく、且つ上死点後９０度クランク角（Ａ９０°ＣＡ）における熱発生量（＝ＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）が所定値Ｙより大きいか否かが判定される。ここで、所定値Ｘ及びＹは、目標軸トルクが得られる最終の筒内噴射量が噴射されて燃焼された場合の、それぞれ、上死点後６０度クランク角（Ａ６０°ＣＡ）における熱発生量（＝ＰＶκ＠Ａ６０°ＣＡ）（図６に「Ｘ」として示す）及び上死点後９０度クランク角（Ａ９０°ＣＡ）における熱発生量（＝ＰＶκ＠Ａ９０°ＣＡ）（図６に「Ｙ」として示す）である。上記の判定で、少なくともいずれか一方が否定された場合には、トルク低下をもたらす倍率の最終筒内噴射量は噴射されていない、すなわち、増量され過ぎてはいないとして、この始動時の燃料噴射制御ルーチンは終了される。
【００３０】
一方、ステップＳ４０２において肯定判定されたときには次のステップＳ４０３に進み、筒内噴射用インジェクタ３２からの燃料噴射量が減量補正される。すなわち、上述の第１の実施形態のステップＳ２０７において求められていた追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）に対し、所定量が減ぜられ、新たな追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）が算出されるのである。そして、次のステップＳ４０４において、ここに算出された新たな追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）が加算されて、筒内噴射用インジェクタ３２による新たな最終筒内噴射量が設定される。そして、この設定された新たな最終筒内噴射量が、次のサイクルにおける各気筒の所定のクランク角位置において、筒内噴射用インジェクタ３２から筒内に噴射されることになる。
【００３１】
次に、本発明の第３の実施形態のエンジン始動時の燃料噴射制御について、以下、図７に示すフローチャートを参照して説明する。この第３の実施形態は上述の第２の実施形態と同様に、第１の実施形態に対し付加的に実行される制御である。前に、図５のグラフを参照して説明したように、本発明者等の実験によると、上述の第１の実施形態において実行された筒内噴射用インジェクタ３２からの燃料噴射量のみの増量制御を行うと、筒内噴射量を徐々に増量して行くにつれ燃焼悪化が改善され軸トルク（ＴＲＱ）は増加して行くが、増量し過ぎると増加していた軸トルクが最大値から反転して低下することが判明した。図５のグラフには、その軸トルク（ＴＲＱ）の変化の様子とともに空燃比（Ａ／Ｆ）の変化の様子も示されており、最終筒内噴射量倍率が大きくなるにつれＡ／Ｆはリッチになっていることが分かる。このように、Ａ／Ｆはリッチになっているのに軸トルクは低下しているということは、燃料を無駄に消費している、換言すると、燃費を悪化させていることに他ならず、避けるべきである。
【００３２】
そこで、本第３の実施形態では、この燃費の悪化を防止するために、図７のフローチャートに示すエンジン始動時の燃料噴射制御ルーチンが実行される。この図７のフローチャートに示す制御ルーチンでは、ステップＳ７０１において、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態におけるステップステップＳ２０９で設定された最終筒内噴射量の、各気筒の所定のクランク角位置における、筒内噴射用インジェクタ３２による筒内噴射が実行されたか否かが判定され、実行されたのを待って、次のステップＳ７０２に進む。
【００３３】
そして、ステップＳ７０２において、空燃比センサー（Ａ／Ｆセンサー）４０の検出値が所定値Ｚを下回るか否かが判定される。ここで、この所定値Ｚは、目標軸トルクが得られる最終の筒内噴射量が噴射されて燃焼された場合の空燃比（図５に「Ｚ」として示す）又は最大軸トルクが得られる最終の筒内噴射量が噴射されて燃焼された場合の空燃比とすることができる。上記の判定で、Ａ／Ｆセンサー４０の検出値が所定値Ｚを超える、すなわち、リーン側で否定された場合には、燃費を悪化させていないとして、この始動時の燃料噴射制御ルーチンは終了される。
【００３４】
一方、ステップＳ７０２において肯定判定されたときには次のステップＳ７０３に進み、第の実施形態と同様に、筒内噴射用インジェクタ３２からの燃料噴射量が減量補正される。すなわち、上述の第１の実施形態のステップＳ２０７において求められていた追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）に対し、所定量が減ぜられ、新たな追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）が算出されるのである。そして、次のステップＳ７０４において、ここに算出された新たな追加筒内噴射量（＝eqinjdfb）が加算されて、筒内噴射用インジェクタ３２による新たな最終筒内噴射量が設定される。そして、この設定された新たな最終筒内噴射量が、次のサイクルにおける各気筒の所定のクランク角位置において、筒内噴射用インジェクタ３２から筒内に噴射されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るデュアル噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置の概略を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における始動時燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】クランク角に対する熱発生量の変化パターンを示すグラフであり、曲線Ｎ（破線）は目標熱発生量が得られている正常な燃焼形態、曲線Ｍ（実線）は悪化した燃焼形態の場合である。
【図４】本発明の第２の実施形態における始動時燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】最終筒内噴射量倍率の変化に対する軸トルク及び空燃比（Ａ／Ｆ）の変化の様子を示すグラフである。
【図６】最終筒内噴射量の各倍率に対応した熱発生量のクランク角に対する変化の様子を示すグラフである。
【図７】本発明の第３の実施形態における燃焼悪化判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 機関（エンジン）
３２ 筒内噴射用インジェクタ
３４ 吸気通路噴射用インジェクタ
３６ 筒内圧センサー
３８ 水温センサー
４０ 空燃比センサー（Ａ／Ｆセンサー）
６０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、
前記筒内噴射用インジェクタと前記吸気通路噴射用インジェクタとから所定の総燃料噴射量を所定の噴射比率の下に噴射して行う機関始動時の所定期間に、機関の燃焼悪化が検出されたときには、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量のみを増量して制御する燃料増量制御手段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。
【請求項２】
前記燃焼悪化は、機関始動時の所定期間での筒内圧に基づき熱発生量を推定する熱発生量推定手段により検出され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。
【請求項３】
前記熱発生量推定手段により検出された、初期燃焼速度が所定値よりも遅く且つ熱発生量が所定値を超えるときは、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量を減量補正する減量補正手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１】
筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、
前記筒内噴射用インジェクタと前記吸気通路噴射用インジェクタとから所定の総燃料噴射量を所定の噴射比率の下に噴射して行う機関始動時の所定期間に、機関の燃焼悪化が検出されたときには、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量のみを増量して制御する燃料増量制御手段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。
【請求項２】
前記燃焼悪化は、機関始動時の所定期間での筒内圧に基づき熱発生量を推定する熱発生量推定手段により検出され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。
【請求項３】
前記熱発生量推定手段により検出された、初期燃焼速度が所定値よりも遅く且つ熱発生量が所定値を超えるときは、前記筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量を減量補正する減量補正手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１４４５７３（Ｐ２０１０−１４４５７３Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２１１５１（Ｐ２００８−３２１１５１）
【出願日】平成２０年１２月１７日（２００８．１２．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１７日（２００８．１２．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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