始動制御装置
【課題】燃料噴霧とグロープラグとの位置関係を常に最適に維持する。
【解決手段】圧縮自着火式内燃機関（２００）における始動制御装置（１００）は、噴射される燃料の動粘度を特定する特定手段と、グロープラグ（２１９）が使用される期間において、グロープラグに対する燃料の噴霧の位置が所望の位置となるように、特定された動粘度に基づいて、噴霧特性を規定する、噴射手段（３７０）、高圧ポンプ（３５０）及びスワール弁（２０８）のうち少なくとも一つの制御条件を決定する決定手段と、決定された制御条件に従って上記少なくとも一つを制御する制御手段と、グロープラグの駆動電流（Ｉｇｐ）の特性に基づいてグロープラグに対する噴霧の位置を推定する推定手段と、推定された位置と所望の位置との偏差に応じて上記決定された制御条件を補正する補正手段とを具備する。
【解決手段】圧縮自着火式内燃機関（２００）における始動制御装置（１００）は、噴射される燃料の動粘度を特定する特定手段と、グロープラグ（２１９）が使用される期間において、グロープラグに対する燃料の噴霧の位置が所望の位置となるように、特定された動粘度に基づいて、噴霧特性を規定する、噴射手段（３７０）、高圧ポンプ（３５０）及びスワール弁（２０８）のうち少なくとも一つの制御条件を決定する決定手段と、決定された制御条件に従って上記少なくとも一つを制御する制御手段と、グロープラグの駆動電流（Ｉｇｐ）の特性に基づいてグロープラグに対する噴霧の位置を推定する推定手段と、推定された位置と所望の位置との偏差に応じて上記決定された制御条件を補正する補正手段とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グロープラグを備えた圧縮自着火式内燃機関における始動制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、特許文献１にディーゼルエンジンの始動制御装置が開示されている。
【０００３】
この装置によれば、グロープラグをスワール流の流れ方向に対して噴霧の上流側に近接配置するにあたって、グロープラグ先端部の球面状の曲面を含む球体の中心を先端部中心とした時に、該先端部中心を通り噴霧の噴射方向に垂直な断面において、先端部中心と噴霧の中心とを結ぶ線と、噴霧の中心を通りスワール流の流れ方向と垂直な線とのなす角が５５°〜７０°の範囲となるようにグロープラグが配される。その結果、気流を妨げることなく且つグロープラグにより暖められた空気を噴霧に供給することができ、良好な始動性が確保されるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３０４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
気筒内における燃料の噴霧特性は、燃料の動粘度により変化する。然るに、特許文献１に開示された装置では、動粘度変化に起因する燃料の噴霧特性の変化は考慮されていない。このため、特許文献１に開示された装置では、燃料噴霧とグロープラグとの位置関係を常に最適に維持することはできない。
【０００６】
本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、燃料噴霧とグロープラグとの位置関係を常に最適に維持し、もって冷間始動時における燃料の着火性の低下を抑制し得る始動制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明に係る始動制御装置は、気筒内に形成される吸気スワール流の流速を制御可能なスワール弁と、前記気筒内のガスに対し駆動電流に応じた熱エネルギを供与可能なグロープラグと、前記気筒の筒内圧以上の燃圧で燃料を貯留可能な貯留手段と、前記燃圧を制御可能な高圧ポンプと、前記貯留された燃料を噴霧として気筒内へ噴射可能な噴射手段とを備えた圧縮自着火式内燃機関における始動制御装置であって、前記噴射される燃料の動粘度を特定する特定手段と、前記グロープラグが使用される期間において、前記グロープラグに対する前記噴霧の位置が所望の位置となるように、前記特定された動粘度に基づいて、前記噴霧に係る噴霧特性を規定する、前記噴射手段、前記高圧ポンプ及び前記スワール弁のうち少なくとも一つの制御条件を決定する決定手段と、前記決定された制御条件に従って前記少なくとも一つを制御する制御手段と、前記駆動電流の特性に基づいて前記グロープラグに対する噴霧の位置を推定する推定手段と、前記推定された位置と前記所望の位置との偏差に応じて前記決定された制御条件を補正する補正手段とを具備することを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
本発明に係る内燃機関は、例えばディーゼルエンジン等の圧縮自着火式内燃機関であり、特に、スワール流の流速を制御可能なスワール弁と、気筒内ガス（吸気、噴霧或いはそれらの混合ガス）に熱エネルギを供与可能なグロープラグと、燃料タンクからフィードされる低圧燃料を昇圧する高圧ポンプと、高圧ポンプから吐出される高圧燃料を貯留可能な例えばコモンレール等の貯留手段と、気筒内に燃料を噴射可能な直噴インジェクタとを備えた機関である。その限りにおいて、本発明に係る内燃機関において使用される燃料種に関する制限はない。即ち、本発明に係る内燃機関は、燃料として、軽油、ガソリン、アルコール又はこれらの混合燃料等を使用可能である。
【０００９】
本発明に係る始動制御装置は、このような内燃機関における始動時の燃料着火性を向上させる、或いは燃料着火性の低下を抑制する装置であって、好適な一形態として、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ等を備えた、単体或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）やコンピュータシステム等の形態を採り得る。また、これらには適宜ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等が付帯し得る。尚、本発明に係る始動制御装置は、内燃機関の他の各部（例えば、動弁系、点火系或いは冷却系等）を制御するコンピュータ装置の一部として構成されていてもよい。
【００１０】
グロープラグによる熱エネルギの供与により燃料の着火性を向上させ、もって始動性を向上させるにあたっては、グロープラグに対する燃料噴霧の位置が重要となる。グロープラグに対する噴霧の位置に関する最適値は、無論実験的に、経験的に又は理論的に定められるところであって必ずしも一義的ではないが、いずれにせよ、始動性向上を図る上では、噴霧の位置制御性を十分に確保することが重要である。
【００１１】
噴霧の位置制御性を確保するためには、気筒内における噴霧の動的振る舞い又は状態（これらをまとめて適宜「噴霧特性」と表現する）を把握する必要がある。例えば、このような噴霧特性とは、ペネトレーション（噴霧の到達距離或いは噴霧の長さ）、噴霧角（噴孔に対する噴霧のなす角度）或いは噴霧移動角（スワール流により噴霧が移動した角度）等を好適に含み得る。噴霧特性は、一般的に、燃圧や噴射量等、内燃機関の動作制御上ある程度定まり得る噴射手段に関する可制御要素及び固有要素（特に、Ｌ／Ｄと称される、噴孔長を噴孔直径で除した指標値等）等に応じて可変である。また、噴霧特性は、気筒内のガス状態に対しても可変である。ここで定義される気筒内のガス状態とは、噴霧の動的振る舞いに影響を与え得るガス状態であって、好適な一形態としては、例えば気筒内のガス温度（筒内温度）、ガス密度（筒内密度）或いはガス圧力（筒内圧力）等を意味する。
【００１２】
然るに、グロープラグに対する噴霧の位置を、単にこれらの要素に応じて可変とするだけでは、噴霧の位置制御精度は必ずしも十分でない。噴霧特性は、燃料の粘性に応じて変化するからである。但し、粘性と言っても、物質固有の粘度である静的粘度（絶対粘度）は、この場合必ずしも有効な指標とならない。例えば、静的粘度が小さくても燃料が相応に軽ければその動的特性は緩慢となり、反対に、静的粘度が大きくても燃料が相応に重ければその動的特性は鋭敏となるからである。即ち、噴射手段から噴射される燃料の噴霧は流体であるから、燃料の噴霧特性を正確に把握するためには、流体の動的粘性の指標が必要となる。
【００１３】
本発明に係る始動制御装置は、係る点に鑑み、特定手段により燃料の動粘度が特定される構成となっている。動粘度とは、概念的には流体の動的粘性の度合い（動き難さ）を意味し、静的粘度を、当該流体の同一条件下（例えば、温度及び圧力）における密度で除した値（即ち、静的粘度／密度）として定義される。特定手段により特定される燃料の動粘度とは、このように定義される動粘度又は当該動粘度と一対一、一対多、多対一又は多対多に対応付けられた物理量、制御量或いは指標値を意味する。
【００１４】
動粘度は、例えば気筒内における燃料の蒸発特性（例えば、蒸発温度）に影響し、蒸発特性は、例えば、噴霧特性の一例として述べたペネトレーションに影響する。また、例えば、燃料噴霧の噴霧角も動粘度に対し変化する。即ち、実際に噴射される燃料の動き難さの指標としての燃料の動粘度は、噴霧特性の推定に必要欠くべからざる要素と言える。
【００１５】
本発明によれば、この特定された動粘度に基づいて、或いは、特定された動粘度から推定される噴霧特性に基づいて、噴霧特性を規定する、噴射手段、高圧ポンプ及びスワール弁のうち少なくとも一つの制御条件が決定される。より具体的には、この制御条件は、グロープラグに対する噴霧の位置が所望の位置（既に述べたように多義的である）となるように決定される。従って、制御手段が、この決定された制御条件に従って少なくとも一つを制御することにより、理想的には、グロープラグに対する噴霧の位置を、所望の位置に維持することが可能となる。
【００１６】
ところで、決定手段により決定される制御条件は、言うなればフィードフォワード（Ｆ／Ｆ）的手法により決定された制御条件であるから、グロープラグに対する噴霧の位置が真に所望の位置に維持されているか否かは、制御手段により制御だけでは知ることが出来ない。その点に鑑み、本発明に係る始動制御装置では、補正手段が、決定された制御条件を適宜補正する構成となっている。ここで特に、補正手段は、推定手段により推定されるグロープラグに対する噴霧の位置を、決定された制御条件にフィードバック（Ｆ／Ｂ）して補正する構成となっている。
【００１７】
ここで、出願人の長年の研究に基づいた知見によれば、グロープラグの駆動電流、例えば、ピーク値、時間変化率、時間推移等は、グロープラグと噴霧との接触の度合いに応じて変化する。例えば、駆動電流のピーク値は、グロープラグが噴霧に接触している度合いが大きい程大きくなる。従って、所望の位置における駆動電流の特性を予め実験的に、経験的に又は理論的に求めておけば、上述したようにＦ／Ｆ的手法により算出された制御条件により実際にグロープラグと噴霧との位置関係が所望の位置関係に対してどの程度乖離しているのかを、正確に把握することができる。
【００１８】
即ち、本発明に係る始動制御装置によれば、グロープラグを稼動させる始動期間、特に冷間始動期間において、グロープラグと噴霧との位置関係を常に最適に維持することが可能となり、もって始動性を向上させることが、或いは始動性の低下を抑制することが可能となるのである。
【００１９】
尚、本発明に係る「特定」とは、その実践的プロセスに関係なく、特定対象を制御上利用し得る参照値として直接的に又は間接的に確定させることを意味する概念である。従って、動粘度を特定する特定手段は、燃料の動粘度を検出するセンサ等の検出手段であってもよいし、別途備わるこの種の検出手段から検出結果を取得する手段であってもよいし、予め策定されたアルゴリズムや演算式等に従って算出する手段であってもよい。或いは、参照値に基づいて予め設定された制御マップ等から該当値を選択する手段であってもよい。
【００２０】
本発明に係る始動制御装置の一の態様では、前記推定手段は、前記燃料の噴射期間に対応する期間における前記駆動電流の変化の度合いに基づいて前記位置を推定する（請求項２）。
【００２１】
この態様によれば、推定手段は、燃料の噴射期間に対応する期間（噴射期間そのものであってもよいが、好適には、予め実験的に、経験的に又は理論的に求められた、駆動電流の変化が顕著に現れ得る期間）における駆動電流の変化の度合いに基づいてグロープラグに対する噴霧の位置を推定する。駆動電流の変化の度合いは、ある程度の時間領域における駆動電流の振る舞いを表すから、単なるピーク値による判定と較べるとより高い精度が確保され得る。
【００２２】
本発明に係る始動制御装置の他の態様では、前記噴射手段の制御条件は前記燃料の噴射量であり、前記高圧ポンプの制御条件は前記燃圧であり、前記スワール弁の制御条件は前記流速であり、前記決定手段は、（１）前記噴射量を決定し、（２）該決定された噴射量が制約を満たさない場合に、前記噴射量及び前記燃圧を決定し、（３）該決定された噴射量及び燃圧が制約を満たさない場合に、前記噴射量、燃圧及び流速を決定する（請求項３）。
【００２３】
この態様によれば、制御条件に、噴射量、燃圧及び流速の順に優先順位が付与されており、必要な噴射量が噴射手段の物理的又は制御上の制約を満たさない場合には、噴射量に加えて燃圧の制御が許可される。同様に噴射量及び燃圧の要求値のうち少なくとも一方が物理的又は制御上の制約を満たさない場合には、噴射量及び燃圧に加えてスワール流の流速の制御が許可される。このように、内燃機関の燃焼状態に与える影響が限定的である要素から順に制御条件として選択されることにより、効率的な始動制御が可能となる。
【００２４】
本発明に係る始動制御装置の他の態様では、前記噴射手段は、前記気筒の内部を下面から見た場合に前記気筒の内壁に沿って周状に配列してなる複数の噴孔を備え、前記決定手段は、（１）前記複数の噴孔のうち、前記気筒の内部を下面から見た場合の前記噴霧の中心軸線が、前記グロープラグに対し前記スワール流の方向を基準とした下流側において最も近接する下流側噴孔に対応する前記噴霧について前記制御条件を決定すると共に、前記下流側噴孔に対応する噴霧について決定された制御条件が制約を満たさない場合には、（２）前記複数の噴孔のうち、前記気筒の内部を下面から見た場合の前記噴霧の中心軸線が、前記グロープラグに対し前記スワール流の方向を基準とした上流側において最も近接する上流側噴孔に対応する前記噴霧について前記制御条件を決定する（請求項４）。
【００２５】
下面視された状態において噴孔の中心軸線（スワール流が存在しない場合の噴霧の中心軸線）がグロープラグに対しスワール方向上流側で最も近接する上流側噴孔に対応する噴霧は、定性的には、スワール流に乗ってグロープラグに近付いてくる噴霧である。これに対し、同じく噴孔の中心軸線がグロープラグに対しスワール方向下流側で最も近接する下流側噴孔に対応する噴霧は、定性的には、スワール流に乗ってグロープラグから離れてゆく噴霧である。従って、グロープラグの有効利用を図る観点からは、当該下流側噴孔に対応する噴霧とグロープラブとの位置関係を制御した方がよい。この態様によれば、このような観点から制御プロセスの順序が規定されており、グロープラグを効率的に利用して、始動時間の可及的短縮化を図ることが可能となる。
【００２６】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のエンジンシステムにおけるエンジンの概略断面図である。
【図３】図１のエンジンシステムにおける燃料噴射システムの構成を概念的に示す概略構成図である。
【図４】図３の燃料噴射システムにおける高圧ポンプの概略構成図である。
【図５】図３の燃料噴射システムにおける直噴インジェクタの下面視概略断面図である。
【図６】図１のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される燃料噴射制御処理のフローチャートである。
【図７】噴霧特性の推定に使用される推定用マップの概念図である。
【図８】図６の燃料噴射制御処理における制御条件算出処理のフローチャートである。
【図９】図６の燃料噴射制御処理における上流側噴霧の制御条件算出処理のフローチャートである。
【図１０】図８の制御条件算出処理における制御条件の概念図である。
【図１１】図９の上流側噴霧の制御条件算出処理における制御条件の概念である。
【図１２】噴霧位置に対するグロープラグ駆動電流の時間特性を例示する図である。
【図１３】図１２の時間特性に係り、噴霧位置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２９】
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３０】
図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ１００、エンジン２００、燃料噴射システム３００及びＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気再循環）装置４００を備える。
【００３１】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ等を備え、エンジンシステム１０の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「始動制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する燃料噴射制御処理を実行可能に構成されている。
【００３２】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「特定手段」、「決定手段」、「制御手段」、「推定手段」及び「補正手段」の夫々一例として機能し得る一体の電子制御ユニットであるが、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、これら各手段は、例えば複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００３３】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるディーゼルエンジンである。ここで、図２を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の概略断面図である。
【００３４】
エンジン２００は、シリンダブロック２０１に収容された気筒２０２内において、後述する直噴インジェクタ３７０から噴射された軽油（本発明に係る「燃料」の一例）と吸入空気との混合気を圧縮自着火させると共に、その燃焼に伴う爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換可能に構成された圧縮自着火型内燃機関である。
【００３５】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたエンジン２００のクランク角は、一定又は不定の周期でＥＣＵ１００に参照される構成となっている。
【００３６】
尚、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に気筒２０２が複数配列した直列多気筒ディーゼルエンジンであるが、個々の気筒２０２の構成は相互いに等しいため、図２においては一の気筒２０２についてのみ説明を行うこととする。また、このような構成は、本発明に係る「内燃機関」が採り得る一例に過ぎない。
【００３７】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は、吸気管２０７に導かれる。吸気管２０７における、吸気ポート２０９の上流側には、吸気ポート２０９に導かれる新気の量（新気量）を調節するＳＣＶ（Swirl Control Valve）２０８が配設されている。このＳＣＶ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続された不図示のアクチュエータによってその駆動状態が制御される構成となっている。
【００３８】
ここで、吸気ポート２０９は、ＳＣＶ２０８を通過した新気と後述するＥＧＲガスとの混合ガス（以下、適宜「吸気」と表現する）が気筒２０２内に吸入された時に当該吸気の旋回流（以下、適宜「スワール流」と表現する）が形成されるように、紙面奥行き方向に湾曲している。ＳＣＶ２０８は、その弁開度（ＳＣＶ開度）に応じて、このスワール流の流速Ｖｓｗを変化させることが出来る。尚、このスワール流は、概ね紙面左右方向に沿った断面に沿って形成される。別言すれば、このスワール流は、略円筒状の気筒２０２の湾曲した内壁に沿って形成される。
【００３９】
気筒２０２と吸気ポート２０９とは、吸気バルブ２１０の開閉によってその連通状態が制御されており、上述した吸気は、この吸気バルブ２１０の開弁時に気筒２０２内に吸入される。尚、この吸気バルブ２１０は、クランクシャフト２０５に不図示のスプロケット等を介して連結された吸気カムシャフトＩＣＳ（不図示）に取り付けられた、断面視楕円形状を有する吸気カム２１１のカムプロフィールに従って開閉駆動される構成となっている。
【００４０】
気筒２０２内には、直噴インジェクタ３７０の燃料噴射弁が露出しており、直噴インジェクタ３７０から噴射された燃料噴霧は、この気筒２０２内において、吸気ポート２０９を介して吸入された吸気と混合され上述した混合気となる。気筒２０２で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１０の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１２の開弁時に排気ポート２１３を介して排気管２１４に導かれる。
【００４１】
排気管２１４には、エンジン２００の排気圧Ｐｅｘを検出可能に構成された排気圧センサ２１５が設置されている。また、気筒２０２を収容するシリンダブロック２０１を取り囲むように張り巡らされたウォータジャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温Ｔｗを検出するための冷却水温センサ２１６が配設されている。更に、ピストン２０３がＴＤＣ（Top Death Center：上死点）に位置する状態でピストン２０３の上面部分と気筒２０２の内壁部分とにより規定される空間である燃焼室には、気筒２０２内部の温度である筒内温度Ｔｃｙを検出可能な筒内温センサ２１７のセンサ端子が露出している。また、この燃焼室には、気筒２０２内部の圧力である筒内圧力Ｐｃｙを検出可能な筒内圧センサ２１８が配設されている。これら各センサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、夫々検出された排気圧Ｐｅｘ、冷却水温Ｔｗ、筒内温度Ｔｃｙ及び筒内圧力Ｐｃｙは、ＥＣＵ１００により、夫々一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００４２】
一方、エンジン２００は、グロープラグ２１９を備える。グロープラグ２１９は、不図示の駆動系を介してＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００が当該駆動系を制御することにより当該駆動系から供給される駆動電流Ｉｇｐに応じて赤熱するヒートコイルと、当該ヒートコイルが埋め込まれたセラミック体とを備え、このヒートコイルが燃焼室に露出する構成となっている。ヒートコイルは、その通電時に数百℃程度の高温状態となり、燃焼室内で筒内ガスに熱エネルギを直接又は間接的に供与することによって、筒内ガスを昇温可能に構成されている。尚、駆動電流Ｉｇｐは、ヒートコイルを収容するセラミック体の熱負荷に応じて可変となる。即ち、ヒートコイルの温度と較べて冷たい燃料噴霧との接触の度合いが大きい程、奪われた熱を補うべく駆動電流Ｉｇｐは上昇側に制御される。この駆動電流Ｉｇｐの特性は、後述する燃料噴射制御処理において利用される。
【００４３】
ＥＧＲ装置４００は、ＥＧＲ管４１０、ＥＧＲクーラ４２０及びＥＧＲバルブ４３０を備える。
【００４４】
ＥＧＲ管４１０は、一方の端部が排気ポート２１３に連結され、他方の端部が吸気ポート２０９に連結される金属製の管状部材である。排気ポート２１３と吸気ポート２０９とは、ＥＧＲバルブ４３０の開弁時に、このＥＧＲ管４１０を介して適宜連通する構成となっている。
【００４５】
ＥＧＲクーラ４２０は、排気直後の比較的高温のＥＧＲガスを冷却水との間の熱交換により冷却する水冷型冷却装置である。
【００４６】
ＥＧＲバルブ４３０は、ＥＧＲ管４１０を介した排気ポート２１３と吸気ポート２０９との連通面積を連続的に変化させることが可能な電磁開閉弁装置である。ＥＧＲバルブ４３０を駆動する不図示の駆動装置（例えば、ソレノイド）は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＧＲバルブ４３０の開度であるＥＧＲ開度Ａｅｇｒは、ＥＣＵ１００により制御可能となっている。尚、「開度」とは、開弁の度合いを意味しており、ＥＧＲ開度Ａｅｇｒは、Ａｅｇｒ＝０（％）が全閉（又は全開）に、Ａｅｇｒ＝１００（％）が全開（又は全閉）に、夫々対応している。いずれにせよ、ＥＧＲバルブ４３０を挟んだ上流側（排気ポート２１３側）と下流側（吸気ポート２０９側）との連通断面積Ｓｅｇｒは、このＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒと一対一に対応している。
【００４７】
尚、ＥＧＲ装置４００においては、排気ポート２１３に排出された排気の一部が、排気圧Ｐｅｘと吸気ポート２０９の圧力である吸気圧Ｐｉｎとの圧力差とＥＧＲ開度Ａｅｇｒとに応じて、ＥＧＲガスとして吸気ポート２０９に循環される。
【００４８】
次に、図３を参照し、燃料噴射システム３００の構成について説明する。ここに、図３は、燃料噴射システム３００を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、既出の各図と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００４９】
図３において、燃料噴射システム３００は、燃料タンク３１０、フィード管３２０、フィードポンプ３３０、フィード圧センサ３４０、高圧ポンプ３５０、コモンレール３６０、直噴インジェクタ３７０、レール圧センサ３８０及び動粘度センサ３９０を備える。
【００５０】
燃料タンク３１０は、燃料（本実施形態では軽油）を貯留するタンクである。
【００５１】
フィード管３２０は、一端部が燃料タンク３１０に連結され、他端部が高圧ポンプ３５０に連結された金属製の管状部材である。
【００５２】
フィードポンプ３３０は、燃料タンク３１０から燃料を汲み上げ、フィード管３２０に所望の燃料吐出速度（時間当たりの吐出量）で燃料を供給可能に構成された低圧電動ポンプ装置である。フィードポンプ３３０の燃料吐出速度は、ＥＣＵ１００と電気的に接続された不図示の駆動装置により制御される。尚、フィードポンプ３３０は、この燃料吐出速度の制御を介して、フィード管３２０内の燃圧であるフィード圧Ｐｆｄを可変に制御することが出来る。
【００５３】
フィード圧センサ３４０は、上述した燃料のフィード圧Ｐｆｄを検出可能に構成されたセンサである。フィード圧センサ３４０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたフィード圧Ｐｆｄは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００５４】
高圧ポンプ３５０は、フィードポンプ３３０を介して供給される燃料を昇圧するための機械式ポンプ装置である。
【００５５】
ここで、図４を参照し、高圧ポンプ３５０の構成について説明する。ここに、図４は、高圧ポンプ３５０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、既出の各図と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００５６】
図４において、高圧ポンプ３５０は、電磁調量弁３５１、吸入弁３５２、シリンダ３５３、プランジャ３５４、加圧室３５５、カム３５６、吐出弁３５７及び高圧管３５８を備える。
【００５７】
電磁調量弁３５１は、フィード管３２０に設けられ、フィードポンプ３２０により送出された、フィード圧Ｐｆｄを有する燃料（低圧燃料）の流量を調節する電磁開閉弁である。フィードポンプ３２０により燃料タンク３１０から汲み上げられた低圧燃料は、この電磁調量弁３５１によりその流量が調節され、フィード管３２０の一端部が接続された加圧室３５５へ供給される。電磁調量弁３５１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その開弁期間を規定する駆動デューティが、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
【００５８】
プランジャ３５４は、シリンダ３５３内に設置された加圧部材であり、下端部に接続されたロッド状部材が、エンジン２００の吸気カムシャフトＩＣＳに固定され且つ吸気カムシャフトＩＣＳの回転に連動して回転する、楕円形状を有するカム３５６のカムプロフィールに従って図中上下方向に往復運動するのに伴い、その上端部が図示ＴＤＣ（Top Death Center：上死点）と図示ＢＤＣ（Bottom Death Center：下死点）との間で往復運動する構成となっている。
【００５９】
加圧室３５５は、シリンダ３５３の内壁部分と、プランジャ３５４の上端部分とによって規定される空間であり、プランジャ３５４の前述した往復運動に伴って、その容積が変化する空間である。
【００６０】
電磁調量弁３５１により調量された燃料は、プランジャ３５４がシリンダ３５３内をＴＤＣからＢＤＣへ向かって移動する際（即ち、減圧期）に、吸入弁３５２を押し開いて加圧室に吸入される。その後、プランジャ３５４がシリンダ３５３内をＢＤＣからＴＤＣへ向かって移動する際（即ち、加圧期）に、プランジャ３５４によって加圧室３５５内部の燃料が圧縮（即ち、加圧）される。加圧された燃料は、吐出弁３５７を押し開いて高圧管３５８に供給され、高圧管３５８に接続されたコモンレール３６０へと圧送される構成となっている。
【００６１】
尚、ここに例示する高圧ポンプ３５０は、気筒２０２内に燃料を直接噴射する筒内噴射手段における高圧ポンプ装置の一例であり、無論公知の他の態様を採り得る。
【００６２】
図３に戻り、コモンレール３６０は、高圧ポンプ３５０から供給された高圧燃料を蓄積し複数の直噴インジェクタ３７０に安定供給するための燃料バッファである。コモンレール３６０に貯留された高圧燃料の圧力であるレール圧Ｐｃｒ（Ｐｃｒ＞Ｐｆｄ）は、レール圧センサ３８０により検出される。レール圧センサ３８０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたレール圧Ｐｃｒは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、電磁調量弁３５１の駆動制御により高圧ポンプ３５０の駆動負荷を制御することにより、レール圧Ｐｃｒを所望の目標圧に維持することが出来る。尚、レール圧Ｐｃｒは、本発明に係る「燃圧」の一例である。
【００６３】
動粘度センサ３９０は、コモンレール３６０に貯留された高圧燃料の動粘度Ｖｋを検出可能に構成されたセンサである。動粘度センサ３９０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された高圧燃料の動粘度Ｖｋは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。尚、動粘度センサ３９０は、必ずしもコモンレール３６０に配設されている必要はなく、コモンレール３６０と高圧ポンプ３５０とを繋ぐ高圧燃料配管や、コモンレール３６０と直噴インジェクタ３７０とを繋ぐ高圧燃料配管等に配設されていてもよい。
【００６４】
直噴インジェクタ３７０は、コモンレール３６０に連結された、本発明に係る「噴射手段」の一例たる燃料噴射装置である。
【００６５】
直噴インジェクタ３７０は気筒２０２毎に設けられており、各直噴インジェクタ３７０の燃料噴射弁３７１は、先述したように各気筒２０２の内部に露出している。直噴インジェクタ３７０は、燃料噴射弁の開弁期間及びレール圧Ｐｃｒにより定まる量の燃料を、噴霧として気筒２０２の内部に噴射可能に構成されている。尚、直噴インジェクタ３７０は、所謂多孔式の噴射装置であり、燃料噴射弁における燃料噴射用の噴孔は、周状に形成された気筒２０２の内壁（側壁）に沿って周状に複数形成されている。
【００６６】
直噴インジェクタ３７０の構成について補足すると、直噴インジェクタ３７０は、ＥＣＵ１００から供給される指令に基づいて作動する電磁弁と、この電磁弁への通電時に燃料を噴射するノズル（いずれも不図示）とを備える。当該電磁弁は、コモンレール３６０に蓄積された高圧燃料が印加される圧力室と、当該圧力室に接続された低圧側の低圧通路との間の連通状態を制御可能に構成されており、通電時に当該圧力室と低圧通路とを連通させると共に、通電停止時に当該圧力室と低圧通路とを相互に遮断する構成となっている。
【００６７】
一方、ノズルは、噴孔を開閉するニードルを内蔵し、圧力室の燃料圧力がニードルを閉弁方向（噴孔を閉じる方向）に付勢している。従って、電磁弁への通電により圧力室と低圧通路とが連通し、圧力室の燃料圧力が低下すると、ニードルがノズル内を上昇して開弁する（噴孔を開く）ことにより、コモンレール３６０より供給された高圧燃料が噴孔より噴射される。また、電磁弁への通電停止により加圧室と低圧通路とが相互に遮断されて圧力室の燃料圧力が上昇すると、ニードルがノズル内を下降して閉弁することにより、噴射が終了する構成となっている。
【００６８】
ここで、図５を参照し、燃料噴射弁３７１について説明する。ここに、図５は、気筒２０２の内部において下面から（即ち、燃焼室の方向へ）見た、燃料噴射弁３７１の下面視概略断面図である。尚、同図において、既出の各図と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００６９】
図５において、燃料噴射弁３７１は、下面視円状に構成されており、外周部に複数の噴孔３７１ｉ（ｉ＝１，２，・・・，８）が形成されている。尚、図では噴孔３７１１及び噴孔３７１２のみ符号が記載されている。吸気ポート２０９の形状及びＳＣＶ２０８の作用により気筒内に形成されるスワール流の方向及びグロープラグ２１９の位置は図示の通りであり、噴孔３７１１は、鎖線で示す噴孔中心軸線がスワール方向下流側においてグロープラグに最も近接する噴孔であり、本発明に係る「下流側噴孔」の一例である。本実施形態では、噴孔３７１１の噴孔中心軸線と、燃料噴射弁３７１の中心とグロープラグ２１９とを結んだ線とのなす角が、グロープラグ取り付け角θｇと表現される。
【００７０】
尚、本実施形態では、直噴インジェクタ３７０の各噴孔から噴射される燃料の噴射圧Ｐｉｎｊとレール圧Ｐｃｒとは同義に扱われる。
【００７１】
＜実施形態の動作＞
次に、図６を参照し、本実施形態の動作として、ＥＣＵ１００により実行される燃料噴射制御処理について説明する。ここに、図６は、燃料噴射制御処理のフローチャートである。
【００７２】
図６において、ＥＣＵ１００は、気筒２０２の筒内状態を表す各種指標値を読み込む（ステップＳ１０１）。この指標値は、例えば、冷却水温Ｔｗ或いは潤滑油温（本実施形態では、冷却水温により代替される）等である。尚、筒内状態の指標値としては、筒内温度Ｔｃｙが用いられてもよい。
【００７３】
筒内状態が読み込まれると、ＥＣＵ１００は、エンジン２００が冷間始動状態にあるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。冷間始動状態にない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、処理はステップＳ１０１に戻される。エンジン２００が冷間始動状態にある場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００はグロープラグ２１９をオン状態（即ち、稼動状態）に制御する（ステップＳ１０３）。
【００７４】
グロープラグ２１９をオン状態に制御すると、ＥＣＵ１００は、動粘度センサ３９０のセンサ出力に基づいて、コモンレール３６０に貯留された高圧燃料の動粘度Ｖｋを判定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４は、本発明に係る「特定手段」の動作の一例である。
【００７５】
尚、ここでは、動粘度センサ３９０により直接高圧燃料の動粘度が検出される構成としたが、無論、本発明に係る特定手段の採り得る実践的態様はこれに限定されるものではない。例えば、ＥＣＵ１００は、燃料の静的粘度Ｖｓとコモンレール３６０における燃料密度Ｄｆとに基づいて、下記（１）式に従って動粘度を算出してもよい。
【００７６】
Ｖｋ＝Ｖｓ／Ｄｆ・・・（１）
ここで、静的粘度Ｖｓは、経時的な劣化等の不測要因を除けば燃料種に固有の値であり、使用される燃料毎に予め固定値として記憶しておくことができる。一方、燃料密度Ｄｆは、単位体積当たりの質量であるから、高圧ポンプ３５０の燃料吐出量又は燃料吐出速度（即ち、供給量）、各直噴インジェクタ３７０の燃料噴射量（即ち、排出量）及びコモンレール３６０の体積から算出することが出来る。或いは、コモンレール３６０についてレール圧Ｐｃｒと質量との関係を予め実験的に、経験的に又は理論的に求めておけば、レール圧センサ３８０により検出されるレール圧Ｐｃｒに基づいて燃料密度Ｄｆを求めることも可能である。
【００７７】
或いは、動粘度Ｖｋは、直噴インジェクタ３７０の先述したニードルのリフト量を検出する手段が設置されている場合には、当該ニードルリフト量から求めることも出来る。ニードルリフト量の大小は、動粘度Ｖｋの高低に夫々対応する。従って、ニードルリフト量と動粘度Ｖｋとの対応関係を規定するマップ等を予め用意しておけば、当該マップから該当値を選択することにより動粘度Ｖｋを求めることが出来る。また、動粘度Ｖｋは、コモンレール３６０におけるレール圧Ｐｃｒの変動の度合いにも影響を与える。即ち、検出されるレール圧Ｐｃｒの時間特性を一種の変動指標値とすると、当該時間特性は動粘度Ｖｋに応じて変化する。従って、レール圧Ｐｃｒの変動の度合いから動粘度Ｖｋを求めることも出来る。
【００７８】
動粘度Ｖｋが判定されると、更にエンジン２００の運転条件が読み込まれる（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５で読み込まれる運転条件とは、目標燃料噴射量Ｑｍｔｇの決定に必要な条件であり、例えば、機関回転速度ＮＥ及び不図示のアクセルペダルの操作量（アクセル開度Ｔａ）等を意味する。
【００７９】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０４で判定された動粘度Ｖｋを含む各種要素に基づいて、燃料の噴霧特性を推定する（ステップＳ１０６）。燃料の噴霧特性は多義的であるが、本実施形態では、噴霧角θｓｐ、ペネトレーションＰＮ及び噴霧移動角θｓｗが推定される。これら噴霧特性を推定するにあたり、ＥＣＵ１００は、各噴霧特性について予め作成された推定用マップを参照する。即ち、ＥＣＵ１００は、噴霧角推定用マップ、ペネトレーション推定用マップ及び噴霧移動角推定用マップを参照する。
【００８０】
ここで、図７を参照し、これら噴霧特性の推定に利用される推定用マップについて説明する。ここに、図７は、推定用マップの概念図である。
【００８１】
図７において、図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、夫々噴霧角推定用マップ、ペネトレーション推定用マップ及び噴霧移動角推定用マップの概念を示している。
【００８２】
図７（ａ）において、図中左側の図は、動粘度ＶｋがＶｋａ及びＶｋｂ（Ｖｋａ＜Ｖｋｂ）である場合における、噴射量Ｑに対する噴霧角θｓｐの変化特性を示す図である。動粘度Ｖｋａに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋａ１（実線参照）、動粘度Ｖｋｂに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋｂ１（破線参照）として表される。また、図中右側の図は、動粘度ＶｋがＶｋａ及びＶｋｂ（Ｖｋａ＜Ｖｋｂ）である場合における、レール圧Ｐｃｒに対する噴霧角θｓｐの変化特性を示す図である。動粘度Ｖｋａに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋａ２（実線参照）、動粘度Ｖｋｂに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋｂ２（破線参照）として表される。図示するように、噴霧角θｓｐは、噴射量Ｑ及びレール圧Ｐｃｒが一定であっても、動粘度Ｖｋに応じて異なる。従って、動粘度Ｖｋを考慮しない噴霧特性に基づいて噴霧の位置を制御しようとしても、噴霧を最適位置に維持することができない。
【００８３】
噴霧角推定用マップには、図７（ａ）に例示される関係が数値化されて格納されている。この際、動粘度Ｖｋは、無論図示する二通りではなく、より多段階に規定されていることは言うまでもない。
【００８４】
図７（ｂ）において、図中左側の図は、動粘度ＶｋがＶｋａ及びＶｋｂ（Ｖｋａ＜Ｖｋｂ）である場合における、ペネトレーションＰＮの時間変化特性を示す図である。動粘度Ｖｋａに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋａ３及びＬ＿Ｖｋａ４（実線参照）であり、前者が噴射量Ｑａ、後者が噴射量Ｑｂ（Ｑｂ＜Ｑａ）に対応している。また、動粘度Ｖｋｂに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋｂ３及びＬ＿Ｖｋｂ４（破線参照）であり、同じく前者が噴射量Ｑａ、後者が噴射量Ｑｂ（Ｑｂ＜Ｑａ）に対応している。一方、図中右側の図も、動粘度ＶｋがＶｋａ及びＶｋｂ（Ｖｋａ＜Ｖｋｂ）である場合における、ペネトレーションＰＮの時間変化特性を示す図である。但し、動粘度Ｖｋａに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋａ５及びＬ＿Ｖｋａ６（実線参照）であり、前者がレール圧Ｐｃｒａ、後者がレール圧Ｐｃｒｂ（Ｐｃｒｂ＜Ｐｃｒａ）に対応している。また、動粘度Ｖｋｂに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋｂ５及びＬ＿Ｖｋｂ６（破線参照）であり、同じく前者がレール圧Ｐｃｒａ、後者がレール圧Ｐｃｒｂ（Ｐｃｒｂ＜Ｐｃｒａ）に対応している。図示するように、ペネトレーションＰＮは、噴射量Ｑ及びレール圧Ｐｃｒが一定であっても、動粘度Ｖｋに応じて異なる。従って、動粘度Ｖｋを考慮しない噴霧特性に基づいて噴霧の位置を制御しようとしても、噴霧を最適位置に維持することができない。
【００８５】
ペネトレーション推定用マップには、図７（ｂ）に例示される関係が数値化されて格納されている。この際、動粘度Ｖｋは、無論図示する二通りではなく、より多段階に規定されていることは言うまでもない。
【００８６】
一方、図７（ｃ）において、図中左側の図は、スワール流の流速ＶｓｗがＶｓｗａである場合における、噴霧移動角θｓｗの時間変化特性を示す図である。流速Ｖｓｗａに対応する変化特性は図示Ｌ＿ｓｗａ（実線参照）として表される。また、図中右側の図は、スワール流の流速ＶｓｗがＶｓｗｂ（Ｖｓｗｂ＞Ｖｓｗａ）である場合における、噴霧移動角θｓｗの時間変化特性を示す図である。流速Ｖｓｗｂに対応する変化特性は図示Ｌ＿ｓｗｂ（実線参照）として表される。図示するように、噴霧移動角θｓｗは、スワール流の流速Ｖｓｗに応じて変化する。従って、流速Ｖｓｗを考慮しない噴霧特性に基づいて噴霧の位置を制御しようとしても、噴霧を最適位置に維持することができない。
【００８７】
噴霧移動角推定用マップには、図７（ｃ）に例示される関係が数値化されて格納されている。この際、流速Ｖｓｗは、無論図示する二通りではなく、より多段階に規定されていることは言うまでもない。
【００８８】
このように、噴霧角θｓｐ及びペネトレーションＰＮは、夫々動粘度Ｖｋ、噴射量Ｑ及びレール圧Ｐｃｒの関数であり、噴霧移動角θｓｗはスワール流の流速Ｖｓｗの関数である。本実施形態では、これら噴霧特性に基づいて、グロープラグに対する噴霧の位置を最適化することができる。
【００８９】
図６に戻り、動粘度Ｖｋを始めとする各パラメータに応じて変化する燃料の噴霧特性が推定されると、ＥＣＵ１００は、制御条件算出処理を実行する（ステップＳ２００）。制御条件算出処理は、グロープラグ２１９に対する噴霧の位置を着火性向上の観点から設定された最適位置に維持するための制御条件を算出するサブルーチンである。
【００９０】
ここで、図８を参照し、制御条件算出処理の詳細について説明する。ここに、図８は、制御条件算出処理のフローチャートである。
【００９１】
図８において、ＥＣＵ１００は先ず、下流側噴霧の制御条件の算出を開始する（ステップＳ２０１）。下流側噴霧とは、図５を参照すれば、グロープラグ２１９に対して噴射中心線（鎖線）がスワール方向下流側に位置する噴孔、即ち噴孔３７１１からの噴霧を意味する。尚、この場合、噴孔３７１１は、本発明に係る「気筒の内部を下面から見た場合の噴孔の中心軸線が、グロープラグに対しスワール流の方向を基準とした下流側において最も近接する下流側噴孔」の一例である。
【００９２】
下流側噴霧の制御条件を算出するプロセスは多義的であるが、以下に一例を記載する。下流側噴霧の制御条件は、下記（２）式に基づいて決定される。
【００９３】
ａ＝ｓｉｎ−１［｛ｄ*ｓｉｎ（θｇ＋θｓｗ）｝／｛ｂ＋ｒ＋ｄ*ｃｏｓ（θｇ＋θｓｗ）*ｔａｎθｓｐ｝］・・・（２）
上記（２）式におけるパラメータ値は以下の通りである。
【００９４】
ａ：グロープラグ・噴霧間角度
ｂ：グロープラグ・噴霧間距離
ｄ：グロープラグの中心軸と噴孔出口との距離
ｒ：グロープラグの先端部半径
θｓｐ：噴霧角
θｓｗ：噴霧移動角
θｇ：グロープラグ取り付け角
先端部半径ｒはグロープラグ２１９の仕様により定まる固定値であり、距離ｄはエンジン２００の仕様により定まる固定値である。グロープラグ取り付け角θｇもまた、グロープラグ２１９が設置された状態では固定値である。
【００９５】
一方、距離ｂは、グロープラグ２１９に対する噴霧の位置を規定する要素の一つであり、予め所望の値を設定することができる。本実施形態では、ｂ≒０（ｂ＞０）、即ち、噴霧の目標位置は、グロープラグ２１９と殆ど隣接した位置となる。
【００９６】
上記の過程を辿ると、結果的に、噴霧の位置を規定する他の一要素であるグロープラグ・噴霧間角度ａは、噴霧角θｓｐ及び噴霧移動角θｓｗの関数となる。ここで、グロープラグ・噴霧間角度ａの最適範囲は、予め実験的に、経験的に又は理論的に定めることができ（例えば５５°〜７０°）、最終的に、下流側噴霧の制御条件として噴霧角θｓｐ及び噴霧移動角θｓｗの関係を満たす目標噴射量Ｑｔｇ、目標レール圧Ｐｃｒｔｇ及び目標流速Ｖｓｗｔｇを決定することができる。
【００９７】
尚、上記例では、噴霧角θｓｐ及び噴霧移動角θｓｗを満たすように制御条件が決定されており、図７に例示されたペネトレーションＰＮは参照されない構成となっている。然るに、ペネトレーションＰＮが噴霧状態の一要素であることは変わりなく、例えば、ペネトレーションＰＮと噴霧角θｓｐとを達成要素として制御条件が決定されてもよいし、ペネトレーションＰＮと噴霧移動角θｓｗとを達成要素として制御条件が決定されても問題はない。
【００９８】
上記（２）式に基づいた下流側噴霧の制御条件の算出は、先ず、噴射量Ｑのみを操作パラメータとして実行される。グロープラグ２１９に対する下流側噴霧の位置を所望の位置に制御するための噴射量Ｑ１が算出されると、ＥＣＵ１００は、噴射量Ｑ１が制約の範囲内であるか否かを判別する（ステップＳ２０２）。
【００９９】
この場合の制約とは、噴射量の物理的制約及び制御上の制約を意味しており、直噴インジェクタ３７０を多段階噴射させることにより実現可能な値であるか否かが主たる制約要件となる。エンジン２００に要求される噴射量は、このような着火性向上の観点とは別に定まっており、要求噴射量を無視して制御条件を算出することに合理性はない。従って、制御条件としての噴射量が本来的な要求噴射量よりも小さい場合には、複数の噴孔を使用した多段階噴射により全体的な噴射量を確保する必要がある。逆に、制御条件としての噴射量が本来的な要求噴射量よりも大きい場合には、無条件に制約違反となる。
【０１００】
噴射量Ｑ１が制約を満たす場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、下流側噴孔の目標噴射量Ｑｔｇを噴射量Ｑ１に設定して（ステップＳ２０３）、制御条件算出処理を終了する。一方、噴射量Ｑ１が制約を満たさない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、処理はステップＳ２０４に進められる。
【０１０１】
ステップＳ２０４では、噴射量Ｑとレール圧Ｐｃｒとを操作パラメータとして下流側噴霧の制御条件が算出される。グロープラグ２１９に対する下流側噴霧の位置を所望の位置に制御するための噴射量Ｑ２及びレール圧Ｐｃｒ２が算出された後、ＥＣＵ１００は、噴射量Ｑ２及びレール圧Ｐｃｒ２が制約の範囲内であるか否かを判別する。尚、レール圧Ｐｃｒの制約も、物理的制約と制御上の制約とを含んで規定される。
【０１０２】
噴射量Ｑ２及びレール圧Ｐｃｒ２が共に制約を満たす場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、下流側噴孔の目標噴射量Ｑｔｇを噴射量Ｑ２に設定し、また目標レール圧Ｐｃｒｔｇをレール圧Ｐｃｒ２に設定して（ステップＳ２０５）、制御条件算出処理を終了する。一方、噴射量Ｑ２又はレール圧Ｐｃｒ２或いはその両方が制約を満たさない場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、処理はステップＳ２０６に進められる。
【０１０３】
ステップＳ２０６では、噴射量Ｑ、レール圧Ｐｃｒ及びスワール流の流速Ｖｓｗを操作パラメータとして下流側噴霧の制御条件が算出される。グロープラグ２１９に対する下流側噴霧の位置を所望の位置に制御するための噴射量Ｑ３、レール圧Ｐｃｒ３及び流速Ｖｓｗ３が算出された後、ＥＣＵ１００は、噴射量Ｑ３、レール圧Ｐｃｒ３及び流速Ｖｓｗ３が制約の範囲内であるか否かを判別する。尚、流速Ｖｓｗの制約も、物理的制約と制御上の制約とを含んで規定される。
【０１０４】
噴射量Ｑ３、レール圧Ｐｃｒ３及び流速Ｖｓｗ３が共に制約を満たす場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、下流側噴孔の目標噴射量Ｑｔｇを噴射量Ｑ３に設定し、目標レール圧Ｐｃｒｔｇをレール圧Ｐｃｒ３に設定し、更にスワール流の目標流速Ｖｓｗを流速Ｖｓｗ３に設定して（ステップＳ２０７）、制御条件算出処理を終了する。
【０１０５】
一方、噴射量Ｑ３、レール圧Ｐｃｒ３及び流速Ｖｓｗ３のうち少なくとも一つが制約を満たさない場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）、処理はステップＳ３００に進められ、上流側噴霧の制御条件算出処理が実行される。上流側噴霧の制御条件算出処理は、グロープラグ２１９に対する噴霧の位置を着火性向上の観点から設定された最適位置に維持するための、上流側噴霧の制御条件を算出するサブルーチンである。上流側噴霧とは、図５を参照すれば、グロープラグ２１９に対して噴射中心線（鎖線）がスワール方向上流側に位置する噴孔、即ち噴孔３７１２からの噴霧を意味する。尚、この場合、噴孔３７１２は、本発明に係る「気筒の内部を下面から見た場合の噴孔の中心軸線が、グロープラグに対しスワール流の方向を基準とした上流側において最も近接する上流側噴孔」の一例である。
【０１０６】
ここで、図９を参照し、上流側噴霧の制御条件算出処理の詳細について説明する。ここに、図９は、上流側噴霧の制御条件算出処理のフローチャートである。尚、図９において、図８と重複する箇所については、その説明を適宜省略することとする。
【０１０７】
図９において、ＥＣＵ１００は先ず、上流側噴霧の制御条件の算出を開始する（ステップＳ３０１）。
【０１０８】
上流側噴霧の制御条件を算出するプロセスもまた多義的であるが、ここでは上記下流側噴霧の制御条件を算出するプロセスと等しいものとする。
【０１０９】
上流側噴霧の制御条件の算出は、先ず、噴射量Ｑのみを操作パラメータとして実行される。グロープラグ２１９に対する上流側噴霧の位置を所望の位置に制御するための噴射量Ｑ４が算出されると、ＥＣＵ１００は、噴射量Ｑ４が制約の範囲内であるか否かを判別する（ステップＳ３０２）。
【０１１０】
噴射量Ｑ４が制約を満たす場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、上流側噴孔の目標噴射量Ｑｔｇを噴射量Ｑ４に設定して（ステップＳ３０３）、制御条件算出処理を終了する。一方、噴射量Ｑ４が制約を満たさない場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、処理はステップＳ３０４に進められる。
【０１１１】
ステップＳ３０４では、噴射量Ｑとレール圧Ｐｃｒとを操作パラメータとして上流側噴霧の制御条件が算出される。グロープラグ２１９に対する上流側噴霧の位置を所望の位置に制御するための噴射量Ｑ５及びレール圧Ｐｃｒ５が算出された後、ＥＣＵ１００は、噴射量Ｑ５及びレール圧Ｐｃｒ５が制約の範囲内であるか否かを判別する。
【０１１２】
噴射量Ｑ５及びレール圧Ｐｃｒ５が共に制約を満たす場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、上流側噴孔の目標噴射量Ｑｔｇを噴射量Ｑ５に設定し、また目標レール圧Ｐｃｒｔｇをレール圧Ｐｃｒ５に設定して（ステップＳ３０５）、制御条件算出処理を終了する。一方、噴射量Ｑ５又はレール圧Ｐｃｒ５或いはその両方が制約を満たさない場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、処理はステップＳ３０６に進められる。
【０１１３】
ステップＳ３０６では、噴射量Ｑ、レール圧Ｐｃｒ及びスワール流の流速Ｖｓｗを操作パラメータとして上流側噴霧の制御条件が算出される。グロープラグ２１９に対する上流側噴霧の位置を所望の位置に制御するための噴射量Ｑ６、レール圧Ｐｃｒ６及び流速Ｖｓｗ６が算出された後、ＥＣＵ１００は、噴射量Ｑ６、レール圧Ｐｃｒ６及び流速Ｖｓｗ６が制約の範囲内であるか否かを判別する。
【０１１４】
噴射量Ｑ６、レール圧Ｐｃｒ６及び流速Ｖｓｗ６が共に制約を満たす場合（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、上流側噴孔の目標噴射量Ｑｔｇを噴射量Ｑ６に設定し、目標レール圧Ｐｃｒｔｇをレール圧Ｐｃｒ６に設定し、更にスワール流の目標流速Ｖｓｗを流速Ｖｓｗ６に設定して（ステップＳ３０７）、制御条件算出処理を終了する。
【０１１５】
一方、噴射量Ｑ６、レール圧Ｐｃｒ６及び流速Ｖｓｗ６のうち少なくとも一つが制約を満たさない場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）、処理はステップＳ３０８に進められる。ステップＳ３０８では、下流側噴霧の制御範囲の境界値（Ｑｌｉｍ、Ｐｃｒｌｉｍ、Ｖｓｍｌｉｍ）が制御範囲として決定される。ステップＳ３０８が実行されると、上流側噴霧の制御条件算出処理は終了する。
【０１１６】
図８又は図９に例示した処理において噴霧の制御条件が決定されると、ＥＣＵ１００は、制御条件に対応する装置、即ち、噴射量Ｑであれば直噴インジェクタ３７０を、レール圧Ｐｃｒであれば高圧ポンプ３５０を、また流速ＶｓｗであればＳＣＶ２０８を夫々制御する。制御条件に対応する制御量は、予めマップ化されてＲＯＭに格納されているものとする。
【０１１７】
ここで、図１０及び図１１を参照し、このような噴霧の位置制御を視覚的に説明する。ここに、図１０は、下流側噴霧に関する位置制御の概念図であり、図１１は、上流側噴霧に関する位置制御の概念図である。尚、これら各図において、既出の各図と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１１８】
図１０において、図１０（ａ）は、図５と同様、直噴インジェクタ３７０の燃料噴射弁３７１とグロープラグ２１９との平面視位置関係が示される。
【０１１９】
図１０（ｂ）は、実際の下流側噴霧ＦＳｒが、グロープラグ２１９に対して離れている（即ち、上述した距離ｂが大き過ぎる）場合の位置制御の概念が示される。即ち、このような場合、噴霧角θｓｐが拡大され、下流側噴霧の目標位置が、図示目標下流側噴霧Ｆｓｔg（破線参照）の位置に設定される。
【０１２０】
図１０（ｃ）は、実際の下流側噴霧ＦＳｒが、グロープラグ２１９に重なり過ぎている（即ち、上述した距離ｂが負値である）場合の位置制御の概念が示される。即ち、このような場合、流速Ｖｓｗの増速により噴霧移動角θｓｗが拡大され、下流側噴霧の目標位置が、図示目標下流側噴霧Ｆｓｔg（破線参照）の位置に設定される。
【０１２１】
一方、図１１において、図１１（ａ）は、上流側噴孔たる噴孔３７１２からの噴霧（上流側噴霧）の位置制御において、燃料噴射弁３７１とグロープラグ２１９との位置関係を示した図である。
【０１２２】
図１１（ｂ）には、このような位置関係において、実際の上流側噴霧ＦＳｒ（実線）が、グロープラグ２１９に対して離れている（即ち、上述した距離ｂが大き過ぎる）場合の位置制御の概念が示される。即ち、このような場合、流速Ｖｓｗの増速により噴霧移動角θｓｗが拡大され、上流側噴霧の目標位置が、図示目標下流側噴霧Ｆｓｔg（破線参照）の位置に設定される。
【０１２３】
図６に戻り、制御条件算出処理（ステップＳ２００）が終了すると、ＥＣＵ１００は、実際に気筒２０２内に目標噴霧が形成されているか否かを判定する（ステップＳ１０７）。制御条件算出処理における噴霧の位置制御は、一種のＦ／Ｆ制御であり、実際の噴霧の位置は反映されていない。従って、理論上は正しい位置制御が行われていたとしても、必ずしも実際の噴霧がグロープラグ２１９に対し望ましい位置を維持している保証はない。
【０１２４】
そこで、本実施形態では、グロープラグ２１９の駆動電流Ｉｇｐに基づいて、グロープラグ２１９に対し噴霧（下流側噴霧又は上流側噴霧）が如何なる位置関係にあるかが判定される。
【０１２５】
ここで、図１２を参照し、駆動電流Ｉｇｐと噴霧の位置との関係について説明する。ここに、図１２は、駆動電流Ｉｇｐの時間特性を例示する図である。
【０１２６】
図１２において、縦軸には駆動電流Ｉｇｐが、また横軸には時間が示される。ここで、駆動電流Ｉｇｐは、グロープラグ２１９と噴霧との位置関係に応じて、図示実線、破線及び細い破線の特性のように変化する。実線が噴霧位置Ａにおける駆動電流Ｉｇｐの時間特性であり、破線が噴霧位置Ｂにおける駆動電流Ｉｇｐの時間特性であり、細い破線が噴霧位置Ｃにおける駆動電流Ｉｇｐの時間特性である。
【０１２７】
ここで、図１３を参照し、各噴霧位置について説明する。ここに、図１３は、図１２に例示された各噴霧位置を説明するための燃料噴射弁３７１の模式的な下面視平面図である。尚、同図において、図５と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１２８】
図１３において、噴霧位置Ａ、Ｂ及びＣは、夫々図１３（ａ）、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）に対応している。即ち、噴霧位置Ａとは、噴霧ＦＳがグロープラグ２１９に重なる位置であり、噴霧位置Ｂは噴霧ＦＳがグロープラグ２１９と隣接する（即ち、本実施形態では、目標とされる）位置であり、噴霧位置Ｃは噴霧ＦＳがグロープラグ２１９と全く重ならない位置である。
【０１２９】
図１２に戻り、図１３を参照すれば、グロープラグ２１９の駆動電流Ｉｇｐは、グロープラグ２１９と噴霧との重複範囲が大きくなる程上昇することが分かる。従って、駆動電流Ｉｇｐを継続的に監視し、その時間変化率（時間勾配）を一定周期で算出することにより、実際の噴霧がグロープラグ２１９に対して如何なる位置に存在するのかを明確に把握することができる。ＥＣＵ１００は、実践的には、噴霧位置Ｂに対応する破線の時間特性における駆動電流Ｉｇｐの時間変化率を基準値とし、時間変化率が当該基準値を含む一定の範囲にあれば、実際に噴霧が目標位置に維持できていると判定する。時間変化率が当該範囲を超えていれば、実際の噴霧はグロープラグ２１９に対して重なり過ぎであり、逆に時間変化率が当該範囲よりも小さければ、実際の噴霧はグロープラグ２１９から離れ過ぎていることになる。
【０１３０】
図６に戻り、目標噴霧が形成されていれば（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、冷間始動が終了したか否かを判別し（ステップＳ１０８）、冷間始動期間が終了していなければ（ステップＳ１０８：ＮＯ）、冷間始動期間が終了するまで処理を待機する。冷間始動期間が終了した場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、グロープラグ２１９はオフ制御され（ステップＳ１０９）、燃料噴射制御処理は終了する。
【０１３１】
一方、ステップＳ１０７において、目標噴霧が形成されていないと判定された場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２００において算出された制御条件を補正する（ステップＳ１１０）。補正後は、処理が再びステップＳ１０７に戻される。即ち、この補正は、目標噴霧が形成された旨の判定が下されるまで継続する。
【０１３２】
例えば、ＥＣＵ１００は、図１２に例示された駆動電流Ｉｇｐの時間特性から算出される駆動電流Ｉｇｐの時間変化率が、所定範囲よりも大きい側に逸脱していれば、噴霧が目標位置よりもグロープラグ２１９側に寄っているものとして、噴霧とグロープラグ２１９との重複が回避される側へ、例えば噴霧角θｓｐを減少させ、或いは噴霧移動角θｓｗを増加又は減少（下流側噴霧か上流側噴霧かによって異なる）させる。
【０１３３】
一方、当該時間変化率が、所定範囲よりも小さい側に逸脱していれば、噴霧が目標位置よりもグロープラグ２１９から離れているものとして、噴霧がグロープラグ２１９に近づくように、例えば噴霧角θｓｐを増大させ、或いは噴霧移動角θｓｗを増加又は減少（下流側噴霧か上流側噴霧かによって異なる）させる。
【０１３４】
この際、グロープラグ２１９と噴霧との位置関係と、駆動電流Ｉｇｐの時間変化率（尚、時間変化率は一例であり、例えばピーク値で比較してもよい）とは、一対一、一体多、多対一又は多対多に対応する。従って、駆動電流Ｉｇｐから派生する指標値と基準値との偏差は、概ねグロープラグ２１９と噴霧との位置偏差として扱ってよい。
【０１３５】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料噴射制御処理によれば、グロープラグ２１９に対する噴霧の位置制御に、燃料の動粘度が反映される。従って、燃料種の変化により静的粘度が変化した場合は勿論、同種の燃料で密度が変化した場合（例えば、レール圧Ｐｃｒが変化した場合）等においても、気筒内における燃料の噴霧特性を正確に推定することができる。更に、本実施形態によれば、グロープラグ２１９の駆動電流Ｉｇｐがグロープラグ２１９と噴霧との位置関係により変化することを見出し、駆動電流Ｉｇｐの時間特性から、気筒内の実際の噴霧位置を推定することを可能としている。更には、動粘度を反映して噴霧の位置制御条件を正確に決定することに加えて、実際の噴霧位置をこの位置制御条件の補正にフィードバックする構成となっている。従って、グロープラグ２１９が稼働状態におかれる顕著には冷間始動期間において、燃料の着火性を可及的に向上させ、極めて良好な始動性を実現することが可能となっているのである。
【０１３６】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う始動制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明は、グロープラグを備えた圧縮自着火式内燃機関の始動制御に適用可能である。
【符号の説明】
【０１３８】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０２…気筒、２０８…スワール弁、２１９…グロープラグ、３００…燃料噴射システム、３３０…フィードポンプ、３５０…高圧ポンプ、３６０…コモンレール、３７０…直噴インジェクタ、３７１…燃料噴射弁、３７１１、３７１２…噴孔、３８０…燃圧センサ、３９０…動粘度センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グロープラグを備えた圧縮自着火式内燃機関における始動制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、特許文献１にディーゼルエンジンの始動制御装置が開示されている。
【０００３】
この装置によれば、グロープラグをスワール流の流れ方向に対して噴霧の上流側に近接配置するにあたって、グロープラグ先端部の球面状の曲面を含む球体の中心を先端部中心とした時に、該先端部中心を通り噴霧の噴射方向に垂直な断面において、先端部中心と噴霧の中心とを結ぶ線と、噴霧の中心を通りスワール流の流れ方向と垂直な線とのなす角が５５°〜７０°の範囲となるようにグロープラグが配される。その結果、気流を妨げることなく且つグロープラグにより暖められた空気を噴霧に供給することができ、良好な始動性が確保されるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３０４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
気筒内における燃料の噴霧特性は、燃料の動粘度により変化する。然るに、特許文献１に開示された装置では、動粘度変化に起因する燃料の噴霧特性の変化は考慮されていない。このため、特許文献１に開示された装置では、燃料噴霧とグロープラグとの位置関係を常に最適に維持することはできない。
【０００６】
本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、燃料噴霧とグロープラグとの位置関係を常に最適に維持し、もって冷間始動時における燃料の着火性の低下を抑制し得る始動制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明に係る始動制御装置は、気筒内に形成される吸気スワール流の流速を制御可能なスワール弁と、前記気筒内のガスに対し駆動電流に応じた熱エネルギを供与可能なグロープラグと、前記気筒の筒内圧以上の燃圧で燃料を貯留可能な貯留手段と、前記燃圧を制御可能な高圧ポンプと、前記貯留された燃料を噴霧として気筒内へ噴射可能な噴射手段とを備えた圧縮自着火式内燃機関における始動制御装置であって、前記噴射される燃料の動粘度を特定する特定手段と、前記グロープラグが使用される期間において、前記グロープラグに対する前記噴霧の位置が所望の位置となるように、前記特定された動粘度に基づいて、前記噴霧に係る噴霧特性を規定する、前記噴射手段、前記高圧ポンプ及び前記スワール弁のうち少なくとも一つの制御条件を決定する決定手段と、前記決定された制御条件に従って前記少なくとも一つを制御する制御手段と、前記駆動電流の特性に基づいて前記グロープラグに対する噴霧の位置を推定する推定手段と、前記推定された位置と前記所望の位置との偏差に応じて前記決定された制御条件を補正する補正手段とを具備することを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
本発明に係る内燃機関は、例えばディーゼルエンジン等の圧縮自着火式内燃機関であり、特に、スワール流の流速を制御可能なスワール弁と、気筒内ガス（吸気、噴霧或いはそれらの混合ガス）に熱エネルギを供与可能なグロープラグと、燃料タンクからフィードされる低圧燃料を昇圧する高圧ポンプと、高圧ポンプから吐出される高圧燃料を貯留可能な例えばコモンレール等の貯留手段と、気筒内に燃料を噴射可能な直噴インジェクタとを備えた機関である。その限りにおいて、本発明に係る内燃機関において使用される燃料種に関する制限はない。即ち、本発明に係る内燃機関は、燃料として、軽油、ガソリン、アルコール又はこれらの混合燃料等を使用可能である。
【０００９】
本発明に係る始動制御装置は、このような内燃機関における始動時の燃料着火性を向上させる、或いは燃料着火性の低下を抑制する装置であって、好適な一形態として、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ等を備えた、単体或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）やコンピュータシステム等の形態を採り得る。また、これらには適宜ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等が付帯し得る。尚、本発明に係る始動制御装置は、内燃機関の他の各部（例えば、動弁系、点火系或いは冷却系等）を制御するコンピュータ装置の一部として構成されていてもよい。
【００１０】
グロープラグによる熱エネルギの供与により燃料の着火性を向上させ、もって始動性を向上させるにあたっては、グロープラグに対する燃料噴霧の位置が重要となる。グロープラグに対する噴霧の位置に関する最適値は、無論実験的に、経験的に又は理論的に定められるところであって必ずしも一義的ではないが、いずれにせよ、始動性向上を図る上では、噴霧の位置制御性を十分に確保することが重要である。
【００１１】
噴霧の位置制御性を確保するためには、気筒内における噴霧の動的振る舞い又は状態（これらをまとめて適宜「噴霧特性」と表現する）を把握する必要がある。例えば、このような噴霧特性とは、ペネトレーション（噴霧の到達距離或いは噴霧の長さ）、噴霧角（噴孔に対する噴霧のなす角度）或いは噴霧移動角（スワール流により噴霧が移動した角度）等を好適に含み得る。噴霧特性は、一般的に、燃圧や噴射量等、内燃機関の動作制御上ある程度定まり得る噴射手段に関する可制御要素及び固有要素（特に、Ｌ／Ｄと称される、噴孔長を噴孔直径で除した指標値等）等に応じて可変である。また、噴霧特性は、気筒内のガス状態に対しても可変である。ここで定義される気筒内のガス状態とは、噴霧の動的振る舞いに影響を与え得るガス状態であって、好適な一形態としては、例えば気筒内のガス温度（筒内温度）、ガス密度（筒内密度）或いはガス圧力（筒内圧力）等を意味する。
【００１２】
然るに、グロープラグに対する噴霧の位置を、単にこれらの要素に応じて可変とするだけでは、噴霧の位置制御精度は必ずしも十分でない。噴霧特性は、燃料の粘性に応じて変化するからである。但し、粘性と言っても、物質固有の粘度である静的粘度（絶対粘度）は、この場合必ずしも有効な指標とならない。例えば、静的粘度が小さくても燃料が相応に軽ければその動的特性は緩慢となり、反対に、静的粘度が大きくても燃料が相応に重ければその動的特性は鋭敏となるからである。即ち、噴射手段から噴射される燃料の噴霧は流体であるから、燃料の噴霧特性を正確に把握するためには、流体の動的粘性の指標が必要となる。
【００１３】
本発明に係る始動制御装置は、係る点に鑑み、特定手段により燃料の動粘度が特定される構成となっている。動粘度とは、概念的には流体の動的粘性の度合い（動き難さ）を意味し、静的粘度を、当該流体の同一条件下（例えば、温度及び圧力）における密度で除した値（即ち、静的粘度／密度）として定義される。特定手段により特定される燃料の動粘度とは、このように定義される動粘度又は当該動粘度と一対一、一対多、多対一又は多対多に対応付けられた物理量、制御量或いは指標値を意味する。
【００１４】
動粘度は、例えば気筒内における燃料の蒸発特性（例えば、蒸発温度）に影響し、蒸発特性は、例えば、噴霧特性の一例として述べたペネトレーションに影響する。また、例えば、燃料噴霧の噴霧角も動粘度に対し変化する。即ち、実際に噴射される燃料の動き難さの指標としての燃料の動粘度は、噴霧特性の推定に必要欠くべからざる要素と言える。
【００１５】
本発明によれば、この特定された動粘度に基づいて、或いは、特定された動粘度から推定される噴霧特性に基づいて、噴霧特性を規定する、噴射手段、高圧ポンプ及びスワール弁のうち少なくとも一つの制御条件が決定される。より具体的には、この制御条件は、グロープラグに対する噴霧の位置が所望の位置（既に述べたように多義的である）となるように決定される。従って、制御手段が、この決定された制御条件に従って少なくとも一つを制御することにより、理想的には、グロープラグに対する噴霧の位置を、所望の位置に維持することが可能となる。
【００１６】
ところで、決定手段により決定される制御条件は、言うなればフィードフォワード（Ｆ／Ｆ）的手法により決定された制御条件であるから、グロープラグに対する噴霧の位置が真に所望の位置に維持されているか否かは、制御手段により制御だけでは知ることが出来ない。その点に鑑み、本発明に係る始動制御装置では、補正手段が、決定された制御条件を適宜補正する構成となっている。ここで特に、補正手段は、推定手段により推定されるグロープラグに対する噴霧の位置を、決定された制御条件にフィードバック（Ｆ／Ｂ）して補正する構成となっている。
【００１７】
ここで、出願人の長年の研究に基づいた知見によれば、グロープラグの駆動電流、例えば、ピーク値、時間変化率、時間推移等は、グロープラグと噴霧との接触の度合いに応じて変化する。例えば、駆動電流のピーク値は、グロープラグが噴霧に接触している度合いが大きい程大きくなる。従って、所望の位置における駆動電流の特性を予め実験的に、経験的に又は理論的に求めておけば、上述したようにＦ／Ｆ的手法により算出された制御条件により実際にグロープラグと噴霧との位置関係が所望の位置関係に対してどの程度乖離しているのかを、正確に把握することができる。
【００１８】
即ち、本発明に係る始動制御装置によれば、グロープラグを稼動させる始動期間、特に冷間始動期間において、グロープラグと噴霧との位置関係を常に最適に維持することが可能となり、もって始動性を向上させることが、或いは始動性の低下を抑制することが可能となるのである。
【００１９】
尚、本発明に係る「特定」とは、その実践的プロセスに関係なく、特定対象を制御上利用し得る参照値として直接的に又は間接的に確定させることを意味する概念である。従って、動粘度を特定する特定手段は、燃料の動粘度を検出するセンサ等の検出手段であってもよいし、別途備わるこの種の検出手段から検出結果を取得する手段であってもよいし、予め策定されたアルゴリズムや演算式等に従って算出する手段であってもよい。或いは、参照値に基づいて予め設定された制御マップ等から該当値を選択する手段であってもよい。
【００２０】
本発明に係る始動制御装置の一の態様では、前記推定手段は、前記燃料の噴射期間に対応する期間における前記駆動電流の変化の度合いに基づいて前記位置を推定する（請求項２）。
【００２１】
この態様によれば、推定手段は、燃料の噴射期間に対応する期間（噴射期間そのものであってもよいが、好適には、予め実験的に、経験的に又は理論的に求められた、駆動電流の変化が顕著に現れ得る期間）における駆動電流の変化の度合いに基づいてグロープラグに対する噴霧の位置を推定する。駆動電流の変化の度合いは、ある程度の時間領域における駆動電流の振る舞いを表すから、単なるピーク値による判定と較べるとより高い精度が確保され得る。
【００２２】
本発明に係る始動制御装置の他の態様では、前記噴射手段の制御条件は前記燃料の噴射量であり、前記高圧ポンプの制御条件は前記燃圧であり、前記スワール弁の制御条件は前記流速であり、前記決定手段は、（１）前記噴射量を決定し、（２）該決定された噴射量が制約を満たさない場合に、前記噴射量及び前記燃圧を決定し、（３）該決定された噴射量及び燃圧が制約を満たさない場合に、前記噴射量、燃圧及び流速を決定する（請求項３）。
【００２３】
この態様によれば、制御条件に、噴射量、燃圧及び流速の順に優先順位が付与されており、必要な噴射量が噴射手段の物理的又は制御上の制約を満たさない場合には、噴射量に加えて燃圧の制御が許可される。同様に噴射量及び燃圧の要求値のうち少なくとも一方が物理的又は制御上の制約を満たさない場合には、噴射量及び燃圧に加えてスワール流の流速の制御が許可される。このように、内燃機関の燃焼状態に与える影響が限定的である要素から順に制御条件として選択されることにより、効率的な始動制御が可能となる。
【００２４】
本発明に係る始動制御装置の他の態様では、前記噴射手段は、前記気筒の内部を下面から見た場合に前記気筒の内壁に沿って周状に配列してなる複数の噴孔を備え、前記決定手段は、（１）前記複数の噴孔のうち、前記気筒の内部を下面から見た場合の前記噴霧の中心軸線が、前記グロープラグに対し前記スワール流の方向を基準とした下流側において最も近接する下流側噴孔に対応する前記噴霧について前記制御条件を決定すると共に、前記下流側噴孔に対応する噴霧について決定された制御条件が制約を満たさない場合には、（２）前記複数の噴孔のうち、前記気筒の内部を下面から見た場合の前記噴霧の中心軸線が、前記グロープラグに対し前記スワール流の方向を基準とした上流側において最も近接する上流側噴孔に対応する前記噴霧について前記制御条件を決定する（請求項４）。
【００２５】
下面視された状態において噴孔の中心軸線（スワール流が存在しない場合の噴霧の中心軸線）がグロープラグに対しスワール方向上流側で最も近接する上流側噴孔に対応する噴霧は、定性的には、スワール流に乗ってグロープラグに近付いてくる噴霧である。これに対し、同じく噴孔の中心軸線がグロープラグに対しスワール方向下流側で最も近接する下流側噴孔に対応する噴霧は、定性的には、スワール流に乗ってグロープラグから離れてゆく噴霧である。従って、グロープラグの有効利用を図る観点からは、当該下流側噴孔に対応する噴霧とグロープラブとの位置関係を制御した方がよい。この態様によれば、このような観点から制御プロセスの順序が規定されており、グロープラグを効率的に利用して、始動時間の可及的短縮化を図ることが可能となる。
【００２６】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のエンジンシステムにおけるエンジンの概略断面図である。
【図３】図１のエンジンシステムにおける燃料噴射システムの構成を概念的に示す概略構成図である。
【図４】図３の燃料噴射システムにおける高圧ポンプの概略構成図である。
【図５】図３の燃料噴射システムにおける直噴インジェクタの下面視概略断面図である。
【図６】図１のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される燃料噴射制御処理のフローチャートである。
【図７】噴霧特性の推定に使用される推定用マップの概念図である。
【図８】図６の燃料噴射制御処理における制御条件算出処理のフローチャートである。
【図９】図６の燃料噴射制御処理における上流側噴霧の制御条件算出処理のフローチャートである。
【図１０】図８の制御条件算出処理における制御条件の概念図である。
【図１１】図９の上流側噴霧の制御条件算出処理における制御条件の概念である。
【図１２】噴霧位置に対するグロープラグ駆動電流の時間特性を例示する図である。
【図１３】図１２の時間特性に係り、噴霧位置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２９】
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３０】
図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ１００、エンジン２００、燃料噴射システム３００及びＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気再循環）装置４００を備える。
【００３１】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ等を備え、エンジンシステム１０の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「始動制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する燃料噴射制御処理を実行可能に構成されている。
【００３２】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「特定手段」、「決定手段」、「制御手段」、「推定手段」及び「補正手段」の夫々一例として機能し得る一体の電子制御ユニットであるが、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、これら各手段は、例えば複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００３３】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるディーゼルエンジンである。ここで、図２を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の概略断面図である。
【００３４】
エンジン２００は、シリンダブロック２０１に収容された気筒２０２内において、後述する直噴インジェクタ３７０から噴射された軽油（本発明に係る「燃料」の一例）と吸入空気との混合気を圧縮自着火させると共に、その燃焼に伴う爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換可能に構成された圧縮自着火型内燃機関である。
【００３５】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたエンジン２００のクランク角は、一定又は不定の周期でＥＣＵ１００に参照される構成となっている。
【００３６】
尚、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に気筒２０２が複数配列した直列多気筒ディーゼルエンジンであるが、個々の気筒２０２の構成は相互いに等しいため、図２においては一の気筒２０２についてのみ説明を行うこととする。また、このような構成は、本発明に係る「内燃機関」が採り得る一例に過ぎない。
【００３７】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は、吸気管２０７に導かれる。吸気管２０７における、吸気ポート２０９の上流側には、吸気ポート２０９に導かれる新気の量（新気量）を調節するＳＣＶ（Swirl Control Valve）２０８が配設されている。このＳＣＶ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続された不図示のアクチュエータによってその駆動状態が制御される構成となっている。
【００３８】
ここで、吸気ポート２０９は、ＳＣＶ２０８を通過した新気と後述するＥＧＲガスとの混合ガス（以下、適宜「吸気」と表現する）が気筒２０２内に吸入された時に当該吸気の旋回流（以下、適宜「スワール流」と表現する）が形成されるように、紙面奥行き方向に湾曲している。ＳＣＶ２０８は、その弁開度（ＳＣＶ開度）に応じて、このスワール流の流速Ｖｓｗを変化させることが出来る。尚、このスワール流は、概ね紙面左右方向に沿った断面に沿って形成される。別言すれば、このスワール流は、略円筒状の気筒２０２の湾曲した内壁に沿って形成される。
【００３９】
気筒２０２と吸気ポート２０９とは、吸気バルブ２１０の開閉によってその連通状態が制御されており、上述した吸気は、この吸気バルブ２１０の開弁時に気筒２０２内に吸入される。尚、この吸気バルブ２１０は、クランクシャフト２０５に不図示のスプロケット等を介して連結された吸気カムシャフトＩＣＳ（不図示）に取り付けられた、断面視楕円形状を有する吸気カム２１１のカムプロフィールに従って開閉駆動される構成となっている。
【００４０】
気筒２０２内には、直噴インジェクタ３７０の燃料噴射弁が露出しており、直噴インジェクタ３７０から噴射された燃料噴霧は、この気筒２０２内において、吸気ポート２０９を介して吸入された吸気と混合され上述した混合気となる。気筒２０２で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１０の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１２の開弁時に排気ポート２１３を介して排気管２１４に導かれる。
【００４１】
排気管２１４には、エンジン２００の排気圧Ｐｅｘを検出可能に構成された排気圧センサ２１５が設置されている。また、気筒２０２を収容するシリンダブロック２０１を取り囲むように張り巡らされたウォータジャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温Ｔｗを検出するための冷却水温センサ２１６が配設されている。更に、ピストン２０３がＴＤＣ（Top Death Center：上死点）に位置する状態でピストン２０３の上面部分と気筒２０２の内壁部分とにより規定される空間である燃焼室には、気筒２０２内部の温度である筒内温度Ｔｃｙを検出可能な筒内温センサ２１７のセンサ端子が露出している。また、この燃焼室には、気筒２０２内部の圧力である筒内圧力Ｐｃｙを検出可能な筒内圧センサ２１８が配設されている。これら各センサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、夫々検出された排気圧Ｐｅｘ、冷却水温Ｔｗ、筒内温度Ｔｃｙ及び筒内圧力Ｐｃｙは、ＥＣＵ１００により、夫々一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００４２】
一方、エンジン２００は、グロープラグ２１９を備える。グロープラグ２１９は、不図示の駆動系を介してＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００が当該駆動系を制御することにより当該駆動系から供給される駆動電流Ｉｇｐに応じて赤熱するヒートコイルと、当該ヒートコイルが埋め込まれたセラミック体とを備え、このヒートコイルが燃焼室に露出する構成となっている。ヒートコイルは、その通電時に数百℃程度の高温状態となり、燃焼室内で筒内ガスに熱エネルギを直接又は間接的に供与することによって、筒内ガスを昇温可能に構成されている。尚、駆動電流Ｉｇｐは、ヒートコイルを収容するセラミック体の熱負荷に応じて可変となる。即ち、ヒートコイルの温度と較べて冷たい燃料噴霧との接触の度合いが大きい程、奪われた熱を補うべく駆動電流Ｉｇｐは上昇側に制御される。この駆動電流Ｉｇｐの特性は、後述する燃料噴射制御処理において利用される。
【００４３】
ＥＧＲ装置４００は、ＥＧＲ管４１０、ＥＧＲクーラ４２０及びＥＧＲバルブ４３０を備える。
【００４４】
ＥＧＲ管４１０は、一方の端部が排気ポート２１３に連結され、他方の端部が吸気ポート２０９に連結される金属製の管状部材である。排気ポート２１３と吸気ポート２０９とは、ＥＧＲバルブ４３０の開弁時に、このＥＧＲ管４１０を介して適宜連通する構成となっている。
【００４５】
ＥＧＲクーラ４２０は、排気直後の比較的高温のＥＧＲガスを冷却水との間の熱交換により冷却する水冷型冷却装置である。
【００４６】
ＥＧＲバルブ４３０は、ＥＧＲ管４１０を介した排気ポート２１３と吸気ポート２０９との連通面積を連続的に変化させることが可能な電磁開閉弁装置である。ＥＧＲバルブ４３０を駆動する不図示の駆動装置（例えば、ソレノイド）は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＧＲバルブ４３０の開度であるＥＧＲ開度Ａｅｇｒは、ＥＣＵ１００により制御可能となっている。尚、「開度」とは、開弁の度合いを意味しており、ＥＧＲ開度Ａｅｇｒは、Ａｅｇｒ＝０（％）が全閉（又は全開）に、Ａｅｇｒ＝１００（％）が全開（又は全閉）に、夫々対応している。いずれにせよ、ＥＧＲバルブ４３０を挟んだ上流側（排気ポート２１３側）と下流側（吸気ポート２０９側）との連通断面積Ｓｅｇｒは、このＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒと一対一に対応している。
【００４７】
尚、ＥＧＲ装置４００においては、排気ポート２１３に排出された排気の一部が、排気圧Ｐｅｘと吸気ポート２０９の圧力である吸気圧Ｐｉｎとの圧力差とＥＧＲ開度Ａｅｇｒとに応じて、ＥＧＲガスとして吸気ポート２０９に循環される。
【００４８】
次に、図３を参照し、燃料噴射システム３００の構成について説明する。ここに、図３は、燃料噴射システム３００を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、既出の各図と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００４９】
図３において、燃料噴射システム３００は、燃料タンク３１０、フィード管３２０、フィードポンプ３３０、フィード圧センサ３４０、高圧ポンプ３５０、コモンレール３６０、直噴インジェクタ３７０、レール圧センサ３８０及び動粘度センサ３９０を備える。
【００５０】
燃料タンク３１０は、燃料（本実施形態では軽油）を貯留するタンクである。
【００５１】
フィード管３２０は、一端部が燃料タンク３１０に連結され、他端部が高圧ポンプ３５０に連結された金属製の管状部材である。
【００５２】
フィードポンプ３３０は、燃料タンク３１０から燃料を汲み上げ、フィード管３２０に所望の燃料吐出速度（時間当たりの吐出量）で燃料を供給可能に構成された低圧電動ポンプ装置である。フィードポンプ３３０の燃料吐出速度は、ＥＣＵ１００と電気的に接続された不図示の駆動装置により制御される。尚、フィードポンプ３３０は、この燃料吐出速度の制御を介して、フィード管３２０内の燃圧であるフィード圧Ｐｆｄを可変に制御することが出来る。
【００５３】
フィード圧センサ３４０は、上述した燃料のフィード圧Ｐｆｄを検出可能に構成されたセンサである。フィード圧センサ３４０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたフィード圧Ｐｆｄは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００５４】
高圧ポンプ３５０は、フィードポンプ３３０を介して供給される燃料を昇圧するための機械式ポンプ装置である。
【００５５】
ここで、図４を参照し、高圧ポンプ３５０の構成について説明する。ここに、図４は、高圧ポンプ３５０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、既出の各図と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００５６】
図４において、高圧ポンプ３５０は、電磁調量弁３５１、吸入弁３５２、シリンダ３５３、プランジャ３５４、加圧室３５５、カム３５６、吐出弁３５７及び高圧管３５８を備える。
【００５７】
電磁調量弁３５１は、フィード管３２０に設けられ、フィードポンプ３２０により送出された、フィード圧Ｐｆｄを有する燃料（低圧燃料）の流量を調節する電磁開閉弁である。フィードポンプ３２０により燃料タンク３１０から汲み上げられた低圧燃料は、この電磁調量弁３５１によりその流量が調節され、フィード管３２０の一端部が接続された加圧室３５５へ供給される。電磁調量弁３５１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その開弁期間を規定する駆動デューティが、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
【００５８】
プランジャ３５４は、シリンダ３５３内に設置された加圧部材であり、下端部に接続されたロッド状部材が、エンジン２００の吸気カムシャフトＩＣＳに固定され且つ吸気カムシャフトＩＣＳの回転に連動して回転する、楕円形状を有するカム３５６のカムプロフィールに従って図中上下方向に往復運動するのに伴い、その上端部が図示ＴＤＣ（Top Death Center：上死点）と図示ＢＤＣ（Bottom Death Center：下死点）との間で往復運動する構成となっている。
【００５９】
加圧室３５５は、シリンダ３５３の内壁部分と、プランジャ３５４の上端部分とによって規定される空間であり、プランジャ３５４の前述した往復運動に伴って、その容積が変化する空間である。
【００６０】
電磁調量弁３５１により調量された燃料は、プランジャ３５４がシリンダ３５３内をＴＤＣからＢＤＣへ向かって移動する際（即ち、減圧期）に、吸入弁３５２を押し開いて加圧室に吸入される。その後、プランジャ３５４がシリンダ３５３内をＢＤＣからＴＤＣへ向かって移動する際（即ち、加圧期）に、プランジャ３５４によって加圧室３５５内部の燃料が圧縮（即ち、加圧）される。加圧された燃料は、吐出弁３５７を押し開いて高圧管３５８に供給され、高圧管３５８に接続されたコモンレール３６０へと圧送される構成となっている。
【００６１】
尚、ここに例示する高圧ポンプ３５０は、気筒２０２内に燃料を直接噴射する筒内噴射手段における高圧ポンプ装置の一例であり、無論公知の他の態様を採り得る。
【００６２】
図３に戻り、コモンレール３６０は、高圧ポンプ３５０から供給された高圧燃料を蓄積し複数の直噴インジェクタ３７０に安定供給するための燃料バッファである。コモンレール３６０に貯留された高圧燃料の圧力であるレール圧Ｐｃｒ（Ｐｃｒ＞Ｐｆｄ）は、レール圧センサ３８０により検出される。レール圧センサ３８０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたレール圧Ｐｃｒは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、電磁調量弁３５１の駆動制御により高圧ポンプ３５０の駆動負荷を制御することにより、レール圧Ｐｃｒを所望の目標圧に維持することが出来る。尚、レール圧Ｐｃｒは、本発明に係る「燃圧」の一例である。
【００６３】
動粘度センサ３９０は、コモンレール３６０に貯留された高圧燃料の動粘度Ｖｋを検出可能に構成されたセンサである。動粘度センサ３９０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された高圧燃料の動粘度Ｖｋは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。尚、動粘度センサ３９０は、必ずしもコモンレール３６０に配設されている必要はなく、コモンレール３６０と高圧ポンプ３５０とを繋ぐ高圧燃料配管や、コモンレール３６０と直噴インジェクタ３７０とを繋ぐ高圧燃料配管等に配設されていてもよい。
【００６４】
直噴インジェクタ３７０は、コモンレール３６０に連結された、本発明に係る「噴射手段」の一例たる燃料噴射装置である。
【００６５】
直噴インジェクタ３７０は気筒２０２毎に設けられており、各直噴インジェクタ３７０の燃料噴射弁３７１は、先述したように各気筒２０２の内部に露出している。直噴インジェクタ３７０は、燃料噴射弁の開弁期間及びレール圧Ｐｃｒにより定まる量の燃料を、噴霧として気筒２０２の内部に噴射可能に構成されている。尚、直噴インジェクタ３７０は、所謂多孔式の噴射装置であり、燃料噴射弁における燃料噴射用の噴孔は、周状に形成された気筒２０２の内壁（側壁）に沿って周状に複数形成されている。
【００６６】
直噴インジェクタ３７０の構成について補足すると、直噴インジェクタ３７０は、ＥＣＵ１００から供給される指令に基づいて作動する電磁弁と、この電磁弁への通電時に燃料を噴射するノズル（いずれも不図示）とを備える。当該電磁弁は、コモンレール３６０に蓄積された高圧燃料が印加される圧力室と、当該圧力室に接続された低圧側の低圧通路との間の連通状態を制御可能に構成されており、通電時に当該圧力室と低圧通路とを連通させると共に、通電停止時に当該圧力室と低圧通路とを相互に遮断する構成となっている。
【００６７】
一方、ノズルは、噴孔を開閉するニードルを内蔵し、圧力室の燃料圧力がニードルを閉弁方向（噴孔を閉じる方向）に付勢している。従って、電磁弁への通電により圧力室と低圧通路とが連通し、圧力室の燃料圧力が低下すると、ニードルがノズル内を上昇して開弁する（噴孔を開く）ことにより、コモンレール３６０より供給された高圧燃料が噴孔より噴射される。また、電磁弁への通電停止により加圧室と低圧通路とが相互に遮断されて圧力室の燃料圧力が上昇すると、ニードルがノズル内を下降して閉弁することにより、噴射が終了する構成となっている。
【００６８】
ここで、図５を参照し、燃料噴射弁３７１について説明する。ここに、図５は、気筒２０２の内部において下面から（即ち、燃焼室の方向へ）見た、燃料噴射弁３７１の下面視概略断面図である。尚、同図において、既出の各図と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００６９】
図５において、燃料噴射弁３７１は、下面視円状に構成されており、外周部に複数の噴孔３７１ｉ（ｉ＝１，２，・・・，８）が形成されている。尚、図では噴孔３７１１及び噴孔３７１２のみ符号が記載されている。吸気ポート２０９の形状及びＳＣＶ２０８の作用により気筒内に形成されるスワール流の方向及びグロープラグ２１９の位置は図示の通りであり、噴孔３７１１は、鎖線で示す噴孔中心軸線がスワール方向下流側においてグロープラグに最も近接する噴孔であり、本発明に係る「下流側噴孔」の一例である。本実施形態では、噴孔３７１１の噴孔中心軸線と、燃料噴射弁３７１の中心とグロープラグ２１９とを結んだ線とのなす角が、グロープラグ取り付け角θｇと表現される。
【００７０】
尚、本実施形態では、直噴インジェクタ３７０の各噴孔から噴射される燃料の噴射圧Ｐｉｎｊとレール圧Ｐｃｒとは同義に扱われる。
【００７１】
＜実施形態の動作＞
次に、図６を参照し、本実施形態の動作として、ＥＣＵ１００により実行される燃料噴射制御処理について説明する。ここに、図６は、燃料噴射制御処理のフローチャートである。
【００７２】
図６において、ＥＣＵ１００は、気筒２０２の筒内状態を表す各種指標値を読み込む（ステップＳ１０１）。この指標値は、例えば、冷却水温Ｔｗ或いは潤滑油温（本実施形態では、冷却水温により代替される）等である。尚、筒内状態の指標値としては、筒内温度Ｔｃｙが用いられてもよい。
【００７３】
筒内状態が読み込まれると、ＥＣＵ１００は、エンジン２００が冷間始動状態にあるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。冷間始動状態にない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、処理はステップＳ１０１に戻される。エンジン２００が冷間始動状態にある場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００はグロープラグ２１９をオン状態（即ち、稼動状態）に制御する（ステップＳ１０３）。
【００７４】
グロープラグ２１９をオン状態に制御すると、ＥＣＵ１００は、動粘度センサ３９０のセンサ出力に基づいて、コモンレール３６０に貯留された高圧燃料の動粘度Ｖｋを判定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４は、本発明に係る「特定手段」の動作の一例である。
【００７５】
尚、ここでは、動粘度センサ３９０により直接高圧燃料の動粘度が検出される構成としたが、無論、本発明に係る特定手段の採り得る実践的態様はこれに限定されるものではない。例えば、ＥＣＵ１００は、燃料の静的粘度Ｖｓとコモンレール３６０における燃料密度Ｄｆとに基づいて、下記（１）式に従って動粘度を算出してもよい。
【００７６】
Ｖｋ＝Ｖｓ／Ｄｆ・・・（１）
ここで、静的粘度Ｖｓは、経時的な劣化等の不測要因を除けば燃料種に固有の値であり、使用される燃料毎に予め固定値として記憶しておくことができる。一方、燃料密度Ｄｆは、単位体積当たりの質量であるから、高圧ポンプ３５０の燃料吐出量又は燃料吐出速度（即ち、供給量）、各直噴インジェクタ３７０の燃料噴射量（即ち、排出量）及びコモンレール３６０の体積から算出することが出来る。或いは、コモンレール３６０についてレール圧Ｐｃｒと質量との関係を予め実験的に、経験的に又は理論的に求めておけば、レール圧センサ３８０により検出されるレール圧Ｐｃｒに基づいて燃料密度Ｄｆを求めることも可能である。
【００７７】
或いは、動粘度Ｖｋは、直噴インジェクタ３７０の先述したニードルのリフト量を検出する手段が設置されている場合には、当該ニードルリフト量から求めることも出来る。ニードルリフト量の大小は、動粘度Ｖｋの高低に夫々対応する。従って、ニードルリフト量と動粘度Ｖｋとの対応関係を規定するマップ等を予め用意しておけば、当該マップから該当値を選択することにより動粘度Ｖｋを求めることが出来る。また、動粘度Ｖｋは、コモンレール３６０におけるレール圧Ｐｃｒの変動の度合いにも影響を与える。即ち、検出されるレール圧Ｐｃｒの時間特性を一種の変動指標値とすると、当該時間特性は動粘度Ｖｋに応じて変化する。従って、レール圧Ｐｃｒの変動の度合いから動粘度Ｖｋを求めることも出来る。
【００７８】
動粘度Ｖｋが判定されると、更にエンジン２００の運転条件が読み込まれる（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５で読み込まれる運転条件とは、目標燃料噴射量Ｑｍｔｇの決定に必要な条件であり、例えば、機関回転速度ＮＥ及び不図示のアクセルペダルの操作量（アクセル開度Ｔａ）等を意味する。
【００７９】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０４で判定された動粘度Ｖｋを含む各種要素に基づいて、燃料の噴霧特性を推定する（ステップＳ１０６）。燃料の噴霧特性は多義的であるが、本実施形態では、噴霧角θｓｐ、ペネトレーションＰＮ及び噴霧移動角θｓｗが推定される。これら噴霧特性を推定するにあたり、ＥＣＵ１００は、各噴霧特性について予め作成された推定用マップを参照する。即ち、ＥＣＵ１００は、噴霧角推定用マップ、ペネトレーション推定用マップ及び噴霧移動角推定用マップを参照する。
【００８０】
ここで、図７を参照し、これら噴霧特性の推定に利用される推定用マップについて説明する。ここに、図７は、推定用マップの概念図である。
【００８１】
図７において、図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、夫々噴霧角推定用マップ、ペネトレーション推定用マップ及び噴霧移動角推定用マップの概念を示している。
【００８２】
図７（ａ）において、図中左側の図は、動粘度ＶｋがＶｋａ及びＶｋｂ（Ｖｋａ＜Ｖｋｂ）である場合における、噴射量Ｑに対する噴霧角θｓｐの変化特性を示す図である。動粘度Ｖｋａに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋａ１（実線参照）、動粘度Ｖｋｂに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋｂ１（破線参照）として表される。また、図中右側の図は、動粘度ＶｋがＶｋａ及びＶｋｂ（Ｖｋａ＜Ｖｋｂ）である場合における、レール圧Ｐｃｒに対する噴霧角θｓｐの変化特性を示す図である。動粘度Ｖｋａに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋａ２（実線参照）、動粘度Ｖｋｂに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋｂ２（破線参照）として表される。図示するように、噴霧角θｓｐは、噴射量Ｑ及びレール圧Ｐｃｒが一定であっても、動粘度Ｖｋに応じて異なる。従って、動粘度Ｖｋを考慮しない噴霧特性に基づいて噴霧の位置を制御しようとしても、噴霧を最適位置に維持することができない。
【００８３】
噴霧角推定用マップには、図７（ａ）に例示される関係が数値化されて格納されている。この際、動粘度Ｖｋは、無論図示する二通りではなく、より多段階に規定されていることは言うまでもない。
【００８４】
図７（ｂ）において、図中左側の図は、動粘度ＶｋがＶｋａ及びＶｋｂ（Ｖｋａ＜Ｖｋｂ）である場合における、ペネトレーションＰＮの時間変化特性を示す図である。動粘度Ｖｋａに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋａ３及びＬ＿Ｖｋａ４（実線参照）であり、前者が噴射量Ｑａ、後者が噴射量Ｑｂ（Ｑｂ＜Ｑａ）に対応している。また、動粘度Ｖｋｂに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋｂ３及びＬ＿Ｖｋｂ４（破線参照）であり、同じく前者が噴射量Ｑａ、後者が噴射量Ｑｂ（Ｑｂ＜Ｑａ）に対応している。一方、図中右側の図も、動粘度ＶｋがＶｋａ及びＶｋｂ（Ｖｋａ＜Ｖｋｂ）である場合における、ペネトレーションＰＮの時間変化特性を示す図である。但し、動粘度Ｖｋａに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋａ５及びＬ＿Ｖｋａ６（実線参照）であり、前者がレール圧Ｐｃｒａ、後者がレール圧Ｐｃｒｂ（Ｐｃｒｂ＜Ｐｃｒａ）に対応している。また、動粘度Ｖｋｂに対応する変化特性は図示Ｌ＿Ｖｋｂ５及びＬ＿Ｖｋｂ６（破線参照）であり、同じく前者がレール圧Ｐｃｒａ、後者がレール圧Ｐｃｒｂ（Ｐｃｒｂ＜Ｐｃｒａ）に対応している。図示するように、ペネトレーションＰＮは、噴射量Ｑ及びレール圧Ｐｃｒが一定であっても、動粘度Ｖｋに応じて異なる。従って、動粘度Ｖｋを考慮しない噴霧特性に基づいて噴霧の位置を制御しようとしても、噴霧を最適位置に維持することができない。
【００８５】
ペネトレーション推定用マップには、図７（ｂ）に例示される関係が数値化されて格納されている。この際、動粘度Ｖｋは、無論図示する二通りではなく、より多段階に規定されていることは言うまでもない。
【００８６】
一方、図７（ｃ）において、図中左側の図は、スワール流の流速ＶｓｗがＶｓｗａである場合における、噴霧移動角θｓｗの時間変化特性を示す図である。流速Ｖｓｗａに対応する変化特性は図示Ｌ＿ｓｗａ（実線参照）として表される。また、図中右側の図は、スワール流の流速ＶｓｗがＶｓｗｂ（Ｖｓｗｂ＞Ｖｓｗａ）である場合における、噴霧移動角θｓｗの時間変化特性を示す図である。流速Ｖｓｗｂに対応する変化特性は図示Ｌ＿ｓｗｂ（実線参照）として表される。図示するように、噴霧移動角θｓｗは、スワール流の流速Ｖｓｗに応じて変化する。従って、流速Ｖｓｗを考慮しない噴霧特性に基づいて噴霧の位置を制御しようとしても、噴霧を最適位置に維持することができない。
【００８７】
噴霧移動角推定用マップには、図７（ｃ）に例示される関係が数値化されて格納されている。この際、流速Ｖｓｗは、無論図示する二通りではなく、より多段階に規定されていることは言うまでもない。
【００８８】
このように、噴霧角θｓｐ及びペネトレーションＰＮは、夫々動粘度Ｖｋ、噴射量Ｑ及びレール圧Ｐｃｒの関数であり、噴霧移動角θｓｗはスワール流の流速Ｖｓｗの関数である。本実施形態では、これら噴霧特性に基づいて、グロープラグに対する噴霧の位置を最適化することができる。
【００８９】
図６に戻り、動粘度Ｖｋを始めとする各パラメータに応じて変化する燃料の噴霧特性が推定されると、ＥＣＵ１００は、制御条件算出処理を実行する（ステップＳ２００）。制御条件算出処理は、グロープラグ２１９に対する噴霧の位置を着火性向上の観点から設定された最適位置に維持するための制御条件を算出するサブルーチンである。
【００９０】
ここで、図８を参照し、制御条件算出処理の詳細について説明する。ここに、図８は、制御条件算出処理のフローチャートである。
【００９１】
図８において、ＥＣＵ１００は先ず、下流側噴霧の制御条件の算出を開始する（ステップＳ２０１）。下流側噴霧とは、図５を参照すれば、グロープラグ２１９に対して噴射中心線（鎖線）がスワール方向下流側に位置する噴孔、即ち噴孔３７１１からの噴霧を意味する。尚、この場合、噴孔３７１１は、本発明に係る「気筒の内部を下面から見た場合の噴孔の中心軸線が、グロープラグに対しスワール流の方向を基準とした下流側において最も近接する下流側噴孔」の一例である。
【００９２】
下流側噴霧の制御条件を算出するプロセスは多義的であるが、以下に一例を記載する。下流側噴霧の制御条件は、下記（２）式に基づいて決定される。
【００９３】
ａ＝ｓｉｎ−１［｛ｄ*ｓｉｎ（θｇ＋θｓｗ）｝／｛ｂ＋ｒ＋ｄ*ｃｏｓ（θｇ＋θｓｗ）*ｔａｎθｓｐ｝］・・・（２）
上記（２）式におけるパラメータ値は以下の通りである。
【００９４】
ａ：グロープラグ・噴霧間角度
ｂ：グロープラグ・噴霧間距離
ｄ：グロープラグの中心軸と噴孔出口との距離
ｒ：グロープラグの先端部半径
θｓｐ：噴霧角
θｓｗ：噴霧移動角
θｇ：グロープラグ取り付け角
先端部半径ｒはグロープラグ２１９の仕様により定まる固定値であり、距離ｄはエンジン２００の仕様により定まる固定値である。グロープラグ取り付け角θｇもまた、グロープラグ２１９が設置された状態では固定値である。
【００９５】
一方、距離ｂは、グロープラグ２１９に対する噴霧の位置を規定する要素の一つであり、予め所望の値を設定することができる。本実施形態では、ｂ≒０（ｂ＞０）、即ち、噴霧の目標位置は、グロープラグ２１９と殆ど隣接した位置となる。
【００９６】
上記の過程を辿ると、結果的に、噴霧の位置を規定する他の一要素であるグロープラグ・噴霧間角度ａは、噴霧角θｓｐ及び噴霧移動角θｓｗの関数となる。ここで、グロープラグ・噴霧間角度ａの最適範囲は、予め実験的に、経験的に又は理論的に定めることができ（例えば５５°〜７０°）、最終的に、下流側噴霧の制御条件として噴霧角θｓｐ及び噴霧移動角θｓｗの関係を満たす目標噴射量Ｑｔｇ、目標レール圧Ｐｃｒｔｇ及び目標流速Ｖｓｗｔｇを決定することができる。
【００９７】
尚、上記例では、噴霧角θｓｐ及び噴霧移動角θｓｗを満たすように制御条件が決定されており、図７に例示されたペネトレーションＰＮは参照されない構成となっている。然るに、ペネトレーションＰＮが噴霧状態の一要素であることは変わりなく、例えば、ペネトレーションＰＮと噴霧角θｓｐとを達成要素として制御条件が決定されてもよいし、ペネトレーションＰＮと噴霧移動角θｓｗとを達成要素として制御条件が決定されても問題はない。
【００９８】
上記（２）式に基づいた下流側噴霧の制御条件の算出は、先ず、噴射量Ｑのみを操作パラメータとして実行される。グロープラグ２１９に対する下流側噴霧の位置を所望の位置に制御するための噴射量Ｑ１が算出されると、ＥＣＵ１００は、噴射量Ｑ１が制約の範囲内であるか否かを判別する（ステップＳ２０２）。
【００９９】
この場合の制約とは、噴射量の物理的制約及び制御上の制約を意味しており、直噴インジェクタ３７０を多段階噴射させることにより実現可能な値であるか否かが主たる制約要件となる。エンジン２００に要求される噴射量は、このような着火性向上の観点とは別に定まっており、要求噴射量を無視して制御条件を算出することに合理性はない。従って、制御条件としての噴射量が本来的な要求噴射量よりも小さい場合には、複数の噴孔を使用した多段階噴射により全体的な噴射量を確保する必要がある。逆に、制御条件としての噴射量が本来的な要求噴射量よりも大きい場合には、無条件に制約違反となる。
【０１００】
噴射量Ｑ１が制約を満たす場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、下流側噴孔の目標噴射量Ｑｔｇを噴射量Ｑ１に設定して（ステップＳ２０３）、制御条件算出処理を終了する。一方、噴射量Ｑ１が制約を満たさない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、処理はステップＳ２０４に進められる。
【０１０１】
ステップＳ２０４では、噴射量Ｑとレール圧Ｐｃｒとを操作パラメータとして下流側噴霧の制御条件が算出される。グロープラグ２１９に対する下流側噴霧の位置を所望の位置に制御するための噴射量Ｑ２及びレール圧Ｐｃｒ２が算出された後、ＥＣＵ１００は、噴射量Ｑ２及びレール圧Ｐｃｒ２が制約の範囲内であるか否かを判別する。尚、レール圧Ｐｃｒの制約も、物理的制約と制御上の制約とを含んで規定される。
【０１０２】
噴射量Ｑ２及びレール圧Ｐｃｒ２が共に制約を満たす場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、下流側噴孔の目標噴射量Ｑｔｇを噴射量Ｑ２に設定し、また目標レール圧Ｐｃｒｔｇをレール圧Ｐｃｒ２に設定して（ステップＳ２０５）、制御条件算出処理を終了する。一方、噴射量Ｑ２又はレール圧Ｐｃｒ２或いはその両方が制約を満たさない場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、処理はステップＳ２０６に進められる。
【０１０３】
ステップＳ２０６では、噴射量Ｑ、レール圧Ｐｃｒ及びスワール流の流速Ｖｓｗを操作パラメータとして下流側噴霧の制御条件が算出される。グロープラグ２１９に対する下流側噴霧の位置を所望の位置に制御するための噴射量Ｑ３、レール圧Ｐｃｒ３及び流速Ｖｓｗ３が算出された後、ＥＣＵ１００は、噴射量Ｑ３、レール圧Ｐｃｒ３及び流速Ｖｓｗ３が制約の範囲内であるか否かを判別する。尚、流速Ｖｓｗの制約も、物理的制約と制御上の制約とを含んで規定される。
【０１０４】
噴射量Ｑ３、レール圧Ｐｃｒ３及び流速Ｖｓｗ３が共に制約を満たす場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、下流側噴孔の目標噴射量Ｑｔｇを噴射量Ｑ３に設定し、目標レール圧Ｐｃｒｔｇをレール圧Ｐｃｒ３に設定し、更にスワール流の目標流速Ｖｓｗを流速Ｖｓｗ３に設定して（ステップＳ２０７）、制御条件算出処理を終了する。
【０１０５】
一方、噴射量Ｑ３、レール圧Ｐｃｒ３及び流速Ｖｓｗ３のうち少なくとも一つが制約を満たさない場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）、処理はステップＳ３００に進められ、上流側噴霧の制御条件算出処理が実行される。上流側噴霧の制御条件算出処理は、グロープラグ２１９に対する噴霧の位置を着火性向上の観点から設定された最適位置に維持するための、上流側噴霧の制御条件を算出するサブルーチンである。上流側噴霧とは、図５を参照すれば、グロープラグ２１９に対して噴射中心線（鎖線）がスワール方向上流側に位置する噴孔、即ち噴孔３７１２からの噴霧を意味する。尚、この場合、噴孔３７１２は、本発明に係る「気筒の内部を下面から見た場合の噴孔の中心軸線が、グロープラグに対しスワール流の方向を基準とした上流側において最も近接する上流側噴孔」の一例である。
【０１０６】
ここで、図９を参照し、上流側噴霧の制御条件算出処理の詳細について説明する。ここに、図９は、上流側噴霧の制御条件算出処理のフローチャートである。尚、図９において、図８と重複する箇所については、その説明を適宜省略することとする。
【０１０７】
図９において、ＥＣＵ１００は先ず、上流側噴霧の制御条件の算出を開始する（ステップＳ３０１）。
【０１０８】
上流側噴霧の制御条件を算出するプロセスもまた多義的であるが、ここでは上記下流側噴霧の制御条件を算出するプロセスと等しいものとする。
【０１０９】
上流側噴霧の制御条件の算出は、先ず、噴射量Ｑのみを操作パラメータとして実行される。グロープラグ２１９に対する上流側噴霧の位置を所望の位置に制御するための噴射量Ｑ４が算出されると、ＥＣＵ１００は、噴射量Ｑ４が制約の範囲内であるか否かを判別する（ステップＳ３０２）。
【０１１０】
噴射量Ｑ４が制約を満たす場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、上流側噴孔の目標噴射量Ｑｔｇを噴射量Ｑ４に設定して（ステップＳ３０３）、制御条件算出処理を終了する。一方、噴射量Ｑ４が制約を満たさない場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、処理はステップＳ３０４に進められる。
【０１１１】
ステップＳ３０４では、噴射量Ｑとレール圧Ｐｃｒとを操作パラメータとして上流側噴霧の制御条件が算出される。グロープラグ２１９に対する上流側噴霧の位置を所望の位置に制御するための噴射量Ｑ５及びレール圧Ｐｃｒ５が算出された後、ＥＣＵ１００は、噴射量Ｑ５及びレール圧Ｐｃｒ５が制約の範囲内であるか否かを判別する。
【０１１２】
噴射量Ｑ５及びレール圧Ｐｃｒ５が共に制約を満たす場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、上流側噴孔の目標噴射量Ｑｔｇを噴射量Ｑ５に設定し、また目標レール圧Ｐｃｒｔｇをレール圧Ｐｃｒ５に設定して（ステップＳ３０５）、制御条件算出処理を終了する。一方、噴射量Ｑ５又はレール圧Ｐｃｒ５或いはその両方が制約を満たさない場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、処理はステップＳ３０６に進められる。
【０１１３】
ステップＳ３０６では、噴射量Ｑ、レール圧Ｐｃｒ及びスワール流の流速Ｖｓｗを操作パラメータとして上流側噴霧の制御条件が算出される。グロープラグ２１９に対する上流側噴霧の位置を所望の位置に制御するための噴射量Ｑ６、レール圧Ｐｃｒ６及び流速Ｖｓｗ６が算出された後、ＥＣＵ１００は、噴射量Ｑ６、レール圧Ｐｃｒ６及び流速Ｖｓｗ６が制約の範囲内であるか否かを判別する。
【０１１４】
噴射量Ｑ６、レール圧Ｐｃｒ６及び流速Ｖｓｗ６が共に制約を満たす場合（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、上流側噴孔の目標噴射量Ｑｔｇを噴射量Ｑ６に設定し、目標レール圧Ｐｃｒｔｇをレール圧Ｐｃｒ６に設定し、更にスワール流の目標流速Ｖｓｗを流速Ｖｓｗ６に設定して（ステップＳ３０７）、制御条件算出処理を終了する。
【０１１５】
一方、噴射量Ｑ６、レール圧Ｐｃｒ６及び流速Ｖｓｗ６のうち少なくとも一つが制約を満たさない場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）、処理はステップＳ３０８に進められる。ステップＳ３０８では、下流側噴霧の制御範囲の境界値（Ｑｌｉｍ、Ｐｃｒｌｉｍ、Ｖｓｍｌｉｍ）が制御範囲として決定される。ステップＳ３０８が実行されると、上流側噴霧の制御条件算出処理は終了する。
【０１１６】
図８又は図９に例示した処理において噴霧の制御条件が決定されると、ＥＣＵ１００は、制御条件に対応する装置、即ち、噴射量Ｑであれば直噴インジェクタ３７０を、レール圧Ｐｃｒであれば高圧ポンプ３５０を、また流速ＶｓｗであればＳＣＶ２０８を夫々制御する。制御条件に対応する制御量は、予めマップ化されてＲＯＭに格納されているものとする。
【０１１７】
ここで、図１０及び図１１を参照し、このような噴霧の位置制御を視覚的に説明する。ここに、図１０は、下流側噴霧に関する位置制御の概念図であり、図１１は、上流側噴霧に関する位置制御の概念図である。尚、これら各図において、既出の各図と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１１８】
図１０において、図１０（ａ）は、図５と同様、直噴インジェクタ３７０の燃料噴射弁３７１とグロープラグ２１９との平面視位置関係が示される。
【０１１９】
図１０（ｂ）は、実際の下流側噴霧ＦＳｒが、グロープラグ２１９に対して離れている（即ち、上述した距離ｂが大き過ぎる）場合の位置制御の概念が示される。即ち、このような場合、噴霧角θｓｐが拡大され、下流側噴霧の目標位置が、図示目標下流側噴霧Ｆｓｔg（破線参照）の位置に設定される。
【０１２０】
図１０（ｃ）は、実際の下流側噴霧ＦＳｒが、グロープラグ２１９に重なり過ぎている（即ち、上述した距離ｂが負値である）場合の位置制御の概念が示される。即ち、このような場合、流速Ｖｓｗの増速により噴霧移動角θｓｗが拡大され、下流側噴霧の目標位置が、図示目標下流側噴霧Ｆｓｔg（破線参照）の位置に設定される。
【０１２１】
一方、図１１において、図１１（ａ）は、上流側噴孔たる噴孔３７１２からの噴霧（上流側噴霧）の位置制御において、燃料噴射弁３７１とグロープラグ２１９との位置関係を示した図である。
【０１２２】
図１１（ｂ）には、このような位置関係において、実際の上流側噴霧ＦＳｒ（実線）が、グロープラグ２１９に対して離れている（即ち、上述した距離ｂが大き過ぎる）場合の位置制御の概念が示される。即ち、このような場合、流速Ｖｓｗの増速により噴霧移動角θｓｗが拡大され、上流側噴霧の目標位置が、図示目標下流側噴霧Ｆｓｔg（破線参照）の位置に設定される。
【０１２３】
図６に戻り、制御条件算出処理（ステップＳ２００）が終了すると、ＥＣＵ１００は、実際に気筒２０２内に目標噴霧が形成されているか否かを判定する（ステップＳ１０７）。制御条件算出処理における噴霧の位置制御は、一種のＦ／Ｆ制御であり、実際の噴霧の位置は反映されていない。従って、理論上は正しい位置制御が行われていたとしても、必ずしも実際の噴霧がグロープラグ２１９に対し望ましい位置を維持している保証はない。
【０１２４】
そこで、本実施形態では、グロープラグ２１９の駆動電流Ｉｇｐに基づいて、グロープラグ２１９に対し噴霧（下流側噴霧又は上流側噴霧）が如何なる位置関係にあるかが判定される。
【０１２５】
ここで、図１２を参照し、駆動電流Ｉｇｐと噴霧の位置との関係について説明する。ここに、図１２は、駆動電流Ｉｇｐの時間特性を例示する図である。
【０１２６】
図１２において、縦軸には駆動電流Ｉｇｐが、また横軸には時間が示される。ここで、駆動電流Ｉｇｐは、グロープラグ２１９と噴霧との位置関係に応じて、図示実線、破線及び細い破線の特性のように変化する。実線が噴霧位置Ａにおける駆動電流Ｉｇｐの時間特性であり、破線が噴霧位置Ｂにおける駆動電流Ｉｇｐの時間特性であり、細い破線が噴霧位置Ｃにおける駆動電流Ｉｇｐの時間特性である。
【０１２７】
ここで、図１３を参照し、各噴霧位置について説明する。ここに、図１３は、図１２に例示された各噴霧位置を説明するための燃料噴射弁３７１の模式的な下面視平面図である。尚、同図において、図５と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１２８】
図１３において、噴霧位置Ａ、Ｂ及びＣは、夫々図１３（ａ）、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）に対応している。即ち、噴霧位置Ａとは、噴霧ＦＳがグロープラグ２１９に重なる位置であり、噴霧位置Ｂは噴霧ＦＳがグロープラグ２１９と隣接する（即ち、本実施形態では、目標とされる）位置であり、噴霧位置Ｃは噴霧ＦＳがグロープラグ２１９と全く重ならない位置である。
【０１２９】
図１２に戻り、図１３を参照すれば、グロープラグ２１９の駆動電流Ｉｇｐは、グロープラグ２１９と噴霧との重複範囲が大きくなる程上昇することが分かる。従って、駆動電流Ｉｇｐを継続的に監視し、その時間変化率（時間勾配）を一定周期で算出することにより、実際の噴霧がグロープラグ２１９に対して如何なる位置に存在するのかを明確に把握することができる。ＥＣＵ１００は、実践的には、噴霧位置Ｂに対応する破線の時間特性における駆動電流Ｉｇｐの時間変化率を基準値とし、時間変化率が当該基準値を含む一定の範囲にあれば、実際に噴霧が目標位置に維持できていると判定する。時間変化率が当該範囲を超えていれば、実際の噴霧はグロープラグ２１９に対して重なり過ぎであり、逆に時間変化率が当該範囲よりも小さければ、実際の噴霧はグロープラグ２１９から離れ過ぎていることになる。
【０１３０】
図６に戻り、目標噴霧が形成されていれば（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、冷間始動が終了したか否かを判別し（ステップＳ１０８）、冷間始動期間が終了していなければ（ステップＳ１０８：ＮＯ）、冷間始動期間が終了するまで処理を待機する。冷間始動期間が終了した場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、グロープラグ２１９はオフ制御され（ステップＳ１０９）、燃料噴射制御処理は終了する。
【０１３１】
一方、ステップＳ１０７において、目標噴霧が形成されていないと判定された場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２００において算出された制御条件を補正する（ステップＳ１１０）。補正後は、処理が再びステップＳ１０７に戻される。即ち、この補正は、目標噴霧が形成された旨の判定が下されるまで継続する。
【０１３２】
例えば、ＥＣＵ１００は、図１２に例示された駆動電流Ｉｇｐの時間特性から算出される駆動電流Ｉｇｐの時間変化率が、所定範囲よりも大きい側に逸脱していれば、噴霧が目標位置よりもグロープラグ２１９側に寄っているものとして、噴霧とグロープラグ２１９との重複が回避される側へ、例えば噴霧角θｓｐを減少させ、或いは噴霧移動角θｓｗを増加又は減少（下流側噴霧か上流側噴霧かによって異なる）させる。
【０１３３】
一方、当該時間変化率が、所定範囲よりも小さい側に逸脱していれば、噴霧が目標位置よりもグロープラグ２１９から離れているものとして、噴霧がグロープラグ２１９に近づくように、例えば噴霧角θｓｐを増大させ、或いは噴霧移動角θｓｗを増加又は減少（下流側噴霧か上流側噴霧かによって異なる）させる。
【０１３４】
この際、グロープラグ２１９と噴霧との位置関係と、駆動電流Ｉｇｐの時間変化率（尚、時間変化率は一例であり、例えばピーク値で比較してもよい）とは、一対一、一体多、多対一又は多対多に対応する。従って、駆動電流Ｉｇｐから派生する指標値と基準値との偏差は、概ねグロープラグ２１９と噴霧との位置偏差として扱ってよい。
【０１３５】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料噴射制御処理によれば、グロープラグ２１９に対する噴霧の位置制御に、燃料の動粘度が反映される。従って、燃料種の変化により静的粘度が変化した場合は勿論、同種の燃料で密度が変化した場合（例えば、レール圧Ｐｃｒが変化した場合）等においても、気筒内における燃料の噴霧特性を正確に推定することができる。更に、本実施形態によれば、グロープラグ２１９の駆動電流Ｉｇｐがグロープラグ２１９と噴霧との位置関係により変化することを見出し、駆動電流Ｉｇｐの時間特性から、気筒内の実際の噴霧位置を推定することを可能としている。更には、動粘度を反映して噴霧の位置制御条件を正確に決定することに加えて、実際の噴霧位置をこの位置制御条件の補正にフィードバックする構成となっている。従って、グロープラグ２１９が稼働状態におかれる顕著には冷間始動期間において、燃料の着火性を可及的に向上させ、極めて良好な始動性を実現することが可能となっているのである。
【０１３６】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う始動制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明は、グロープラグを備えた圧縮自着火式内燃機関の始動制御に適用可能である。
【符号の説明】
【０１３８】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０２…気筒、２０８…スワール弁、２１９…グロープラグ、３００…燃料噴射システム、３３０…フィードポンプ、３５０…高圧ポンプ、３６０…コモンレール、３７０…直噴インジェクタ、３７１…燃料噴射弁、３７１１、３７１２…噴孔、３８０…燃圧センサ、３９０…動粘度センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に形成される吸気スワール流の流速を制御可能なスワール弁と、
前記気筒内のガスに対し駆動電流に応じた熱エネルギを供与可能なグロープラグと、
前記気筒の筒内圧以上の燃圧で燃料を貯留可能な貯留手段と、
前記燃圧を制御可能な高圧ポンプと、
前記貯留された燃料を噴霧として気筒内へ噴射可能な噴射手段と
を備えた圧縮自着火式内燃機関における始動制御装置であって、
前記噴射される燃料の動粘度を特定する特定手段と、
前記グロープラグが使用される期間において、前記グロープラグに対する前記噴霧の位置が所望の位置となるように、前記特定された動粘度に基づいて、前記噴霧に係る噴霧特性を規定する、前記噴射手段、前記高圧ポンプ及び前記スワール弁のうち少なくとも一つの制御条件を決定する決定手段と、
前記決定された制御条件に従って前記少なくとも一つを制御する制御手段と、
前記駆動電流の特性に基づいて前記グロープラグに対する噴霧の位置を推定する推定手段と、
前記推定された位置と前記所望の位置との偏差に応じて前記決定された制御条件を補正する補正手段と
を具備することを特徴とする始動制御装置。
【請求項２】
前記推定手段は、前記燃料の噴射期間に対応する期間における前記駆動電流の変化の度合いに基づいて前記位置を推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の始動制御装置。
【請求項３】
前記噴射手段の制御条件は前記燃料の噴射量であり、
前記高圧ポンプの制御条件は前記燃圧であり、
前記スワール弁の制御条件は前記流速であり、
前記決定手段は、（１）前記噴射量を決定し、（２）該決定された噴射量が制約を満たさない場合に、前記噴射量及び前記燃圧を決定し、（３）該決定された噴射量及び燃圧が制約を満たさない場合に、前記噴射量、燃圧及び流速を決定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の始動制御装置。
【請求項４】
前記噴射手段は、前記気筒の内部を下面から見た場合に前記気筒の内壁に沿って周状に配列してなる複数の噴孔を備え、
前記決定手段は、（１）前記複数の噴孔のうち、前記気筒の内部を下面から見た場合の前記噴孔の中心軸線が、前記グロープラグに対し前記スワール流の方向を基準とした下流側において最も近接する下流側噴孔に対応する前記噴霧について前記制御条件を決定すると共に、前記下流側噴孔に対応する噴霧について決定された制御条件が制約を満たさない場合には、（２）前記複数の噴孔のうち、前記気筒の内部を下面から見た場合の前記噴孔の中心軸線が、前記グロープラグに対し前記スワール流の方向を基準とした上流側において最も近接する上流側噴孔に対応する前記噴霧について前記制御条件を決定する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の始動制御装置。
【請求項１】
気筒内に形成される吸気スワール流の流速を制御可能なスワール弁と、
前記気筒内のガスに対し駆動電流に応じた熱エネルギを供与可能なグロープラグと、
前記気筒の筒内圧以上の燃圧で燃料を貯留可能な貯留手段と、
前記燃圧を制御可能な高圧ポンプと、
前記貯留された燃料を噴霧として気筒内へ噴射可能な噴射手段と
を備えた圧縮自着火式内燃機関における始動制御装置であって、
前記噴射される燃料の動粘度を特定する特定手段と、
前記グロープラグが使用される期間において、前記グロープラグに対する前記噴霧の位置が所望の位置となるように、前記特定された動粘度に基づいて、前記噴霧に係る噴霧特性を規定する、前記噴射手段、前記高圧ポンプ及び前記スワール弁のうち少なくとも一つの制御条件を決定する決定手段と、
前記決定された制御条件に従って前記少なくとも一つを制御する制御手段と、
前記駆動電流の特性に基づいて前記グロープラグに対する噴霧の位置を推定する推定手段と、
前記推定された位置と前記所望の位置との偏差に応じて前記決定された制御条件を補正する補正手段と
を具備することを特徴とする始動制御装置。
【請求項２】
前記推定手段は、前記燃料の噴射期間に対応する期間における前記駆動電流の変化の度合いに基づいて前記位置を推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の始動制御装置。
【請求項３】
前記噴射手段の制御条件は前記燃料の噴射量であり、
前記高圧ポンプの制御条件は前記燃圧であり、
前記スワール弁の制御条件は前記流速であり、
前記決定手段は、（１）前記噴射量を決定し、（２）該決定された噴射量が制約を満たさない場合に、前記噴射量及び前記燃圧を決定し、（３）該決定された噴射量及び燃圧が制約を満たさない場合に、前記噴射量、燃圧及び流速を決定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の始動制御装置。
【請求項４】
前記噴射手段は、前記気筒の内部を下面から見た場合に前記気筒の内壁に沿って周状に配列してなる複数の噴孔を備え、
前記決定手段は、（１）前記複数の噴孔のうち、前記気筒の内部を下面から見た場合の前記噴孔の中心軸線が、前記グロープラグに対し前記スワール流の方向を基準とした下流側において最も近接する下流側噴孔に対応する前記噴霧について前記制御条件を決定すると共に、前記下流側噴孔に対応する噴霧について決定された制御条件が制約を満たさない場合には、（２）前記複数の噴孔のうち、前記気筒の内部を下面から見た場合の前記噴孔の中心軸線が、前記グロープラグに対し前記スワール流の方向を基準とした上流側において最も近接する上流側噴孔に対応する前記噴霧について前記制御条件を決定する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の始動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−２４０５４（Ｐ２０１３−２４０５４Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７１１８（Ｐ２０１１−１５７１１８）
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【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２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【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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