JP2001082216A - 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】機関冷間時における排気エミッションの悪化を
抑制することができる筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制
御装置を提供する。 【解決手段】電子制御装置４０はエンジン１０の運転状
態に応じ、燃料噴射弁２０を制御して吸気行程において
燃焼室１５内に燃料噴射を実行する吸気行程噴射モード
と、圧縮行程において燃焼室１５内に燃料噴射を実行す
る圧縮行程噴射モードとを切り換える。電子制御装置４
０はエンジン１０の冷間時において、エンジン１０の始
動時水温が所定温度範囲内にあるときには燃料噴射モー
ドを圧縮行程噴射モードに設定し、エンジン１０の始動
時水温が所定温度範囲よりも高温域にあるときには燃料
噴射モードを吸気行程噴射モードに設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室内に燃料を
直接噴射する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば特開平１０−３０４６
８号公報に記載されるように、燃焼室内に燃料を直接噴
射するようにした筒内噴射式内燃機関では、機関の運転
状態に応じて、吸気行程噴射モードと圧縮行程噴射モー
ドとを切り換えることがなされている。こうした筒内噴
射式内燃機関において、燃焼室温度が低いときに圧縮行
程噴射を行うと、噴射された燃料が気化するための時間
が短いため、燃料の気化が進まない。そのため、燃焼状
態が悪化し、排出される未燃焼ガスの量が多くなり、排
気エミッションが悪化する。そこで、上記公報において
は、始動時の機関冷却水温が低いときには吸気行程噴射
を行うことにより噴射された燃料が気化するための時間
を確保し、燃焼状態の悪化を抑制するようにしている。
また、機関始動時の冷却水温が高いときには圧縮行程噴
射を行うことにより、燃費の向上と排気エミッションの
改善を図るようにしている。ところで、筒内噴射式内燃
機関では、機関冷間時において、吸気行程噴射と圧縮行
程噴射とではその燃料噴射時期の違いにより、燃焼室内
の燃料付着形態が異なる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
筒内噴射式内燃機関では、機関冷間時において、吸気行
程噴射及び圧縮行程噴射における燃焼室内の燃料付着形
態の違いを考慮せずに、吸気行程又は圧縮行程での燃料
噴射制御を行っていた。そのため、燃焼が適切に行われ
ない場合があり、この結果、排気エミッションの悪化
や、ドライバビリティの悪化を招くという問題があっ
た。
【０００４】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、機関冷間時における排気エミ
ッションの悪化又はドライバビリティの悪化を抑制する
ことができる筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項１に記載の発明は、機関運転状態に応じ、吸気行程に
おいて燃料噴射を実行する吸気行程噴射モードと、圧縮
行程において燃料噴射を実行する圧縮行程噴射モードと
を切り換える筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置に
おいて、機関始動時の機関温度に基づき、同機関温度が
所定温度範囲内にあるときには機関冷間時の燃料噴射モ
ードを圧縮行程噴射モードに設定するとともに、同機関
温度が前記所定温度範囲よりも高温域にあるときには機
関冷間時の燃料噴射モードを吸気行程噴射モードに設定
する設定手段を備えることを要旨とする。
【０００６】機関始動時の機関温度が比較的高いと、圧
縮行程噴射モードにおける噴射燃料が気化しにくいこと
による未燃ガス排出への影響は小さくなる。従って、機
関始動時の機関温度が比較的高いときには、圧縮行程噴
射モードの方が吸気行程噴射モードに比べてピストン頂
面及びシリンダ壁面を含む燃焼室壁面への噴射燃料の付
着量が少なくなり、未燃ガスの排出量が低減される。ま
た、機関始動時の機関温度がさらに高くなると、吸気行
程噴射モード及び圧縮行程噴射モードのいずれにおいて
も燃焼室壁面への燃料付着はほとんどなくなる。従っ
て、圧縮行程噴射モードにおける噴射燃料が気化時間が
短いために気化しにくいことによる未燃ガス排出への影
響は小さくなるものの、圧縮行程噴射モードにおける噴
射燃料の気化しない量が吸気行程噴射における噴射燃料
の気化しない量よりも多くなり、圧縮行程噴射モードの
方が未燃ガスの排出量が多くなる。そこで、請求項１の
構成では、機関温度が所定温度範囲内にあるときには機
関冷間時の燃料噴射モードを圧縮行程噴射モードに設定
するとともに、同機関温度が前記所定温度範囲よりも高
温域にあるときには機関冷間時の燃料噴射モードを吸気
行程噴射モードに設定するようにしているので、機関冷
間時の排気エミッションの悪化を抑制することができ
る。
【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、前
記設定手段は、さらに吸気温度が所定温度よりも低いと
きには機関始動時の機関温度に関わらず機関冷間時の燃
料噴射モードを吸気行程噴射モードに設定することを要
旨とする。
【０００８】吸気温度が低いときには圧縮行程噴射モー
ドにおける噴射燃料が気化しにくいことによる未燃ガス
排出への影響が、吸気行程噴射モードにおける噴射燃料
が気化しにくいことによる未燃ガス排出への影響よりも
大きくなる。そこで、上記構成とすることで、吸気温度
が低いときにおいて、機関冷間時の排気エミッションの
悪化を抑制することができる。
【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１及び２
のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御
装置において、前記設定手段は、さらに機関温度の上昇
に伴い機関冷間時の燃料噴射モードを圧縮行程噴射モー
ドから吸気行程噴射モードに再設定することを要旨とす
る。
【００１０】機関冷間時において機関の運転に伴って機
関温度が上昇すると、吸気行程噴射モード及び圧縮行程
噴射モードのいずれの場合にも燃焼室壁面への燃料付着
はほとんどなくなり、上述したように圧縮行程噴射モー
ドの方が気化時間が短いために未燃ガスの排出量が多く
なる。そこで、請求項３の構成により、機関冷間時の排
気エミッションの悪化を適切に抑制することができる。
【００１１】請求項４に記載の発明は、機関運転状態に
応じ、吸気行程において燃料噴射を実行する吸気行程噴
射モードと、圧縮行程において燃料噴射を実行する圧縮
行程噴射モードとを切り換える筒内噴射式内燃機関の燃
料噴射制御装置において、機関冷間時に燃料噴射モード
を圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードに切り換
えた際に、吸気行程噴射モード切換直後から所定時間に
亘って吸気行程噴射モードにおける燃料噴射量を減量補
正する補正手段を備えることを要旨とする。
【００１２】機関冷間時に燃料噴射モードが圧縮行程噴
射モードから吸気行程噴射モードに切り換えられると、
圧縮行程噴射モードにおいてピストン頂面の付着燃料の
一部が気化して燃焼に寄与する燃料量が一時的に増大
し、トルク段差によるショックを招くことになる。
【００１３】請求項４に記載の発明によれば、吸気行程
噴射モードにおける燃料噴射量が減量補正されるため、
燃焼に寄与する燃料の増大を相殺することができ、トル
ク段差の発生を抑えてドライバビリティの悪化を抑制す
ることができる。
【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、前
記補正手段は、前記燃料噴射量の減量補正量を機関温度
に応じて変更するものであることを要旨とする。
【００１５】燃料噴射モードが圧縮行程噴射モードから
吸気行程噴射モードに切り換えられたとき、ピストン頂
面の付着燃料の気化量は機関温度によっても異なるが、
請求項５に記載の発明の構成によれば、機関温度に応じ
て気化する燃料量に応じた分だけ、燃料噴射量を適切に
減量補正することができ、ドライバビリティの悪化を適
切に抑制することができる。
【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項４及び５
のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御
装置において、前記補正手段は、前記燃料噴射量の減量
補正量を時間経過に応じて徐々に減少させることを要旨
とする。
【００１７】燃料噴射モードが圧縮行程噴射モードから
吸気行程噴射モードに切り換えられたとき、ピストン頂
面の付着燃料の気化量は時間経過とともに減少するが、
請求項６に記載の発明の構成によれば、時間経過に応じ
て気化する燃料量に応じた分だけ、燃料噴射量を適切に
減量補正することができ、ドライバビリティの悪化を適
切に抑制することができる。
【００１８】請求項７に記載の発明は、機関運転状態に
応じ、吸気行程において燃料噴射を実行する吸気行程噴
射モードと、圧縮行程において燃料噴射を実行する圧縮
行程噴射モードとを切り換える筒内噴射式内燃機関の燃
料噴射制御装置において、機関冷間時に燃料噴射モード
を吸気行程噴射モードから圧縮行程噴射モードに切り換
えた際に、圧縮行程噴射モード切換直後から所定時間に
亘って圧縮行程噴射モードにおける燃料噴射量を増量補
正する補正手段を備えることを要旨とする。
【００１９】機関冷間時に燃料噴射モードが吸気行程噴
射モードから圧縮行程噴射モードに切り換えられると、
ピストン頂面に燃料が付着し、燃焼に寄与する燃料量が
一時的に減少し、トルク段差によるショックを招くこと
になる。
【００２０】請求項７に記載の発明によれば、圧縮行程
噴射モードにおける燃料噴射量が増量補正されるため、
燃焼に寄与する燃料量の減少を相殺することができ、ト
ルク段差の発生を抑えてドライバビリティの悪化を抑制
することができる。
【００２１】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、前
記補正手段は、前記燃料噴射量の増量補正量を機関温度
に応じて変更するものであることを要旨とする。
【００２２】燃料噴射モードが吸気行程噴射モードから
圧縮行程噴射モードに切り換えられたとき、ピストン頂
面の燃料の付着量は機関温度によっても異なるが、請求
項８に記載の発明の構成によれば、機関温度に応じて付
着する燃料量に応じた分だけ、燃料噴射量を適切に増量
補正することができ、ドライバビリティの悪化を適切に
抑制することができる。
【００２３】請求項９に記載の発明は、請求項７及び８
のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御
装置において、前記補正手段は、前記燃料噴射量の増量
補正量を時間経過に応じて徐々に減少させることを要旨
とする。
【００２４】燃料噴射モードが吸気行程噴射モードから
圧縮行程噴射モードに切り換えられたとき、ピストン頂
面への燃料の付着量は時間経過とともに減少するが、請
求項９に記載の発明の構成によれば、時間経過に応じて
付着する燃料量に応じた分だけ、燃料噴射量を適切に増
量補正することができ、ドライバビリティの悪化を適切
に抑制することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面に従って説明する。図１は本実施形態にかか
る燃料噴射制御装置及び同装置が適用されるエンジン１
０の概略構成を示している。
【００２６】同図１に示されるように、エンジン１０は
シリンダヘッド１１と、複数のシリンダ１２（図１では
その一つのみを図示）が形成されたシリンダブロック１
３とを備えている。各シリンダ１２内にはピストン１４
が往復動可能に設けられている。このピストン１４と、
シリンダ１２の内壁及びシリンダヘッド１１とによって
燃焼室１５が形成されている。燃焼室１５には吸気通路
１６を介して吸入空気が供給されるようになっており、
吸気通路１６には吸入空気の温度を検出する吸気温セン
サ（図示略）が設けられている。
【００２７】シリンダヘッド１１には、この燃焼室１５
内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２０と、燃焼室１５
内の混合気に点火する点火プラグ２２とが、各気筒に対
応してそれぞれ設けられている。燃料噴射弁２０は供給
通路３５を介してデリバリパイプ３４に接続されてお
り、同パイプ３４から燃料が供給される。また、このデ
リバリパイプ３４には燃料ポンプ３６を通じて燃料タン
ク３７の燃料が供給される。デリバリパイプ３４には同
パイプ３４内の燃料圧力を検出するための燃料圧センサ
３８が設けられている。
【００２８】エンジン１０には、機関運転状態を検出す
るための各種センサが設けられている。クランクシャフ
トと同クランクシャフトと連動して回転するカムシャフ
ト（いずれも図示略）の近傍には、クランクシャフトの
回転速度（機関回転数）とその回転位相（クランク角Ｃ
Ａ）を検出するためのクランク角センサ３０及びカム角
センサ３１がそれぞれ設けられている。また、シリンダ
ブロック１３には、エンジン１０の冷却水の温度（冷却
水温ＴＨＷ）を検出する水温センサ３２が設けられてい
る。
【００２９】これら各センサ３０〜３２，３８から出力
される検出信号はいずれも、エンジン１０の電子制御装
置４０に入力される。この電子制御装置４０は設定手段
及び補正手段を構成し、これら各センサ３０〜３２，３
８を含む各種センサからの検出信号に基づいて各燃料噴
射弁２０を駆動することにより燃料噴射に係る制御を実
行するとともに、所定の点火制御を実行する。また、電
子制御装置４０は、こうした燃料噴射制御及び点火制御
を実行するためのプログラムや演算用マップ、制御の実
行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリ４
１を備えている。
【００３０】電子制御装置４０はエンジン１０の運転状
態に応じて、吸気行程において燃料噴射を実行する吸気
行程噴射モードと、圧縮行程において燃料噴射を実行す
る圧縮行程噴射モードとを切り換えるようにしている。
【００３１】電子制御装置４０はエンジン１０の始動時
（クランキング時）において、吸気行程噴射モードを設
定し、燃料噴射弁２０により吸気行程噴射を行わせる。
エンジン１０の始動時に吸気行程噴射が行われることに
よって、燃焼室１５内に噴射された燃料が気化するため
の時間が確保される。その結果、安定して着火燃焼が行
われてエンジン１０が確実に始動される。
【００３２】また、エンジン１０の始動後において、電
子制御装置４０はエンジン１０の始動時における機関温
度、すなわち始動時の冷却水温（以下、単に始動時水
温）ＴＨＷＳＴに基づき、始動時水温ＴＨＷＳＴが所定
温度範囲内にあるときには機関冷間時の燃料噴射モード
を圧縮行程噴射モードに設定するとともに、同機関温度
が前記所定温度範囲よりも低温域及び高温域にあるとき
には機関冷間時の燃料噴射モードを吸気行程噴射モード
に設定するようになっている。すなわち、図４に示すよ
うに、始動時水温ＴＨＷＳＴを例えば１５℃未満の第１
範囲Ｒ１、１５℃〜４０℃の第２範囲Ｒ２、及び４０℃
〜暖機完了温度（例えば８０℃）の第３範囲Ｒ３に分割
し、始動時水温ＴＨＷＳＴが所定温度範囲としての第２
範囲Ｒ２にあるときには、燃料噴射モードを、吸気行程
噴射モードから圧縮行程噴射モードに切り換える。ま
た、始動時水温ＴＨＷＳＴが第１範囲Ｒ１又は第３範囲
Ｒ３にあるときには、電子制御装置４０は燃料噴射モー
ドを、吸気行程噴射モードに維持する。
【００３３】これは、エンジン１０の始動時水温ＴＨＷ
ＳＴが比較的高い状態、すなわち始動時水温ＴＨＷＳＴ
が第２範囲Ｒ２内にあると、圧縮行程噴射モードにおけ
る噴射燃料が気化しにくいことによる未燃ガス排出への
影響は小さくなる。従って、エンジン１０の始動時水温
ＴＨＷＳＴが第２範囲Ｒ２内にあるときには、圧縮行程
噴射モードの方が吸気行程噴射モードに比べてピストン
１４頂面及びシリンダ１２壁面を含む燃焼室１５壁面へ
の噴射燃料の付着量が少なくなり、未燃ガスの排出量が
低減されるため、燃料噴射モードを圧縮行程噴射モード
に切り換えるようにしている。また、エンジン１０の始
動時水温が第３範囲Ｒ３内にあると、吸気行程噴射モー
ド及び圧縮行程噴射モードのいずれにおいても燃焼室１
５壁面への燃料付着はほとんどなくなる。従って、圧縮
行程噴射モードにおける噴射燃料が気化時間が短いため
に気化しにくいことによる未燃ガス排出への影響は小さ
くなるものの、圧縮行程噴射モードにおける噴射燃料の
気化しない量が吸気行程噴射における噴射燃料の気化し
ない量よりも多くなり、圧縮行程噴射モードの方が未燃
ガスの排出量が多くなるため、燃料噴射モードを吸気行
程噴射モードに維持するようにしている。
【００３４】次に、こうした構成を備えた本実施形態の
装置による機関始動後における機関冷間時の燃料噴射制
御について説明する。図２，図３は、この燃料噴射制御
における処理手順を示すフローチャートである。電子制
御装置４０は、機関冷間時において、このフローチャー
トに示される処理を所定のクランク角周期の割込処理と
して実行する。
【００３５】この処理では、機関冷間時において燃料噴
射弁２０による燃料噴射を行う場合に、機関始動時の冷
却水温（機関温度）に基づいて燃料噴射モードを設定
し、その燃料噴射モードに応じて燃料噴射弁２０による
燃料噴射を実行するようにしている。
【００３６】この処理に際して、まず、エンジン１０の
始動時（クランキング時）には吸気行程噴射モードが設
定され、燃料噴射弁２０により吸気行程噴射モードが設
定される。エンジン１０の始動時に吸気行程噴射を行う
ことによって、燃焼室１５内に噴射された燃料が気化す
るための時間を確保し、安定して着火燃焼を行わせるこ
とができる。
【００３７】エンジン１０が始動されると、まず、ステ
ップ１１０において、始動時水温ＴＨＷＳＴが所定温度
範囲としての第２範囲Ｒ２（１５℃〜４０℃）内に存在
するか否かが判断される。始動時水温ＴＨＷＳＴが第２
範囲Ｒ２内にない場合、すなわち第１範囲Ｒ１（１５℃
未満）又は第３範囲Ｒ３（４０℃以上）である場合には
ステップ２００に移行して吸気行程噴射モードが設定さ
れる。始動時水温ＴＨＷＳＴが第２範囲Ｒ２内にある場
合には、ステップ１２０に進む。
【００３８】ステップ１２０において、燃料圧力が所定
圧力Ｐ１以上か否かが判断される。所定圧力Ｐ１は圧縮
行程噴射を行うために必要な圧力である。燃料圧力が所
定圧力Ｐ１未満である場合には圧縮行程噴射を行うこと
ができないため、ステップ２００に移行する。燃料圧力
が所定圧力Ｐ１以上である場合には圧縮行程噴射を実行
可能なため、ステップ１３０に進む。
【００３９】ステップ１３０において、エンジン１０の
回転数ＮＥが所定回転数ＮＥ１未満か否かが判断され
る。本実施形態において、所定回転数ＮＥ１はエンジン
１０のアイドル回転数の上限値である。回転数ＮＥが所
定回転数ＮＥ１以上である場合には噴射燃料の気化時間
が短く圧縮行程噴射を行うことができないため、ステッ
プ２００に移行して吸気行程噴射モードが設定される。
回転数ＮＥが所定回転数ＮＥ１未満である場合には圧縮
行程噴射が実行可能であるため、ステップ１４０に進
む。
【００４０】ステップ１４０において、エンジン１０が
高負荷状態でないか否かが、例えばアクセル開度によっ
て判断される。エンジン１０が高負荷状態である場合に
は燃料噴射量が多く、圧縮行程噴射では点火プラグ２２
周りに形成される混合気の燃料濃度が濃くなり過ぎるた
め、ステップ２００に移行して吸気行程噴射モードが設
定される。エンジン１０が高負荷状態でない場合には圧
縮行程噴射が実行可能であるため、ステップ１５０に進
む。
【００４１】ステップ１５０において、吸気温センサに
よって検出された吸気温が所定温度ＴＨ０以上か否かが
判断される。エンジン１０の冷間時において圧縮行程噴
射を行った場合、吸気温が所定温度ＴＨ０未満のときに
は噴射燃料が気化するための時間が短く未燃ガスの排出
量が多くなるため、このステップ１５０において圧縮行
程噴射を実行してもよいか否かが判断される。吸気温が
所定温度ＴＨ０未満である場合にはステップ２００に移
行して吸気行程噴射モードが設定される。吸気温が所定
温度ＴＨ０以上である場合には圧縮行程噴射が実行可能
であるため、ステップ１６０に進む。
【００４２】ステップ１６０では、現在の冷却水温が始
動時水温ＴＨＷＳＴ＋α℃未満か否かが判断される。な
お、α＞０であり、本実施形態ではα℃は例えば１０℃
に設定されている。エンジン１０の運転に伴って冷却水
温が始動時水温ＴＨＷＳＴからα℃以上上昇したときに
は、燃焼室１５壁面の温度はそれ以上に高くなってお
り、吸気行程噴射及び圧縮行程噴射のいずれにおいても
燃焼室１５壁面への燃料付着はほとんどなくなるが、圧
縮行程噴射では噴射燃料の気化時間が短く未燃ガスの排
出量が多くなるため、このステップ１６０において現在
の冷却水温が始動時水温ＴＨＷＳＴ＋α℃以上である場
合にはステップ２００に移行して吸気行程噴射モードが
設定される。現在の冷却水温が始動時水温ＴＨＷＳＴ＋
α℃未満である場合にはステップ１７０に進む。
【００４３】ステップ１７０では圧縮行程噴射モードが
設定される。次のステップ１８０で圧縮行程噴射モード
開始後の経過時間が所定時間Ｔｓ以下か否かが判断され
る。この経過時間が所定時間Ｔｓより大きい場合には機
関負荷及び冷却水温等に応じた燃料噴射量にて圧縮行程
噴射が実行され、一旦本ルーチンを終了する。
【００４４】また、ステップ１８０で経過時間が所定時
間Ｔｓ以下であると判断されると、ステップ１９０にて
機関負荷及び冷却水温等に応じた燃料噴射量に対して噴
射量が増量補正されて圧縮行程噴射が実行され、一旦本
ルーチンを終了する。この噴射量の増量補正値は、図５
に示すように冷却水温に応じてそれぞれ設定されてお
り、冷却水温が低いほど増量補正値が大きく、冷却水温
が高いほど増量補正値が小さく設定されている。また、
増量補正値は時間経過に応じて徐々に減少するように設
定されている。
【００４５】これは、エンジン１０の冷間時に燃料噴射
モードが吸気行程噴射モードから圧縮行程噴射モードに
切り換えられると、ピストン１４頂面に燃料が付着し、
燃焼に寄与する燃料量が一時的に減少し、トルク段差に
よるショックを招くことになる。このように燃料噴射量
を増量補正することにより、燃焼に寄与する燃料量の減
少が相殺され、トルク段差の発生が抑えられるようにな
っている。また、燃料噴射モードが吸気行程噴射モード
から圧縮行程噴射モードに切り換えられたとき、ピスト
ン１４頂面の燃料の付着量は機関温度（冷却水温）によ
っても異なるため、機関温度に応じて付着する燃料量に
応じた分だけ、燃料噴射量が適切に増量補正されるよう
になっている。さらに、ピストン１４頂面への燃料の付
着量は時間経過とともに減少するため、時間経過に応じ
て付着する燃料量に応じた分だけ、燃料噴射量が適切に
増量補正されるようになっている。ステップ１９０の処
理が実行されるとき、電子制御装置４０は補正手段とし
て機能する。
【００４６】また、ステップ２００では吸気行程噴射モ
ードが設定される。次のステップ２１０では圧縮行程噴
射モード終了後の経過時間が所定時間Ｔｅ以下か否かが
判断される。この経過時間が所定時間Ｔｅより大きい場
合には機関負荷及び冷却水温等に応じた燃料噴射量にて
吸気行程噴射が実行され、一旦本ルーチンを終了する。
【００４７】また、ステップ２１０で経過時間が所定時
間Ｔｅ以下であると判断されると、ステップ２２０にて
機関負荷及び冷却水温等に応じた燃料噴射量に対して噴
射量が減量補正されて吸気行程噴射が実行され、一旦本
ルーチンを終了する。この噴射量の減量補正値は、図６
に示すように冷却水温に応じてそれぞれ設定されてお
り、冷却水温が低いほど減量補正値が大きく、冷却水温
が高いほど減量補正値が小さく設定されている。また、
減量補正値は時間経過に応じて徐々に減少するように設
定されている。
【００４８】これは、エンジン１０の冷間時に燃料噴射
モードが圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードに
切り換えられると、圧縮行程噴射モードにおいてピスト
ン１４頂面に付着した燃料の一部が気化して燃焼に寄与
する燃料量が一時的に増大し、トルク段差によるショッ
クを招くことになる。このように燃料噴射量を減量補正
することにより、燃焼に寄与する燃料の増大が相殺さ
れ、トルク段差の発生が抑えられるようになっている。
また、燃料噴射モードが圧縮行程噴射モードから吸気行
程噴射モードに切り換えられたとき、ピストン１４頂面
の付着燃料の気化量は機関温度（冷却水温）によっても
異なるため、機関温度に応じて気化する燃料量に応じた
分だけ、燃料噴射量が適切に減量補正されるようになっ
ている。さらに、燃料噴射モードが圧縮行程噴射モード
から吸気行程噴射モードに切り換えられたとき、ピスト
ン１４頂面の付着燃料の気化量は時間経過とともに減少
するため、時間経過に応じて気化する燃料量に応じた分
だけ、燃料噴射量が適切に減量補正されるようになって
いる。ステップ２２０の処理が実行されるとき、電子制
御装置４０は補正手段として機能する。
【００４９】以上説明した態様をもって機関冷間時の燃
料噴射制御を実行する本実施形態の燃料噴射制御装置に
よれば、以下の効果を得ることができる。 ・ 本実施形態では、エンジン１０の始動時水温が所定
温度範囲（第２範囲Ｒ２）内にあるときにはエンジン１
０の冷間時の燃料噴射モードを圧縮行程噴射モードに設
定するようにしているので、エンジン１０の冷間時の排
気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００５０】・ また、本実施形態では、エンジン１０
の冷間時において吸気温度が所定温度よりも低いときに
はエンジン１０の始動時水温に関わらず燃料噴射モード
を吸気行程噴射モードに設定するようにしているので、
エンジン１０の冷間時の排気エミッションの悪化を確実
に抑制することができる。
【００５１】・ エンジン１０の冷間時においてエンジ
ン１０の冷却水温が上昇したとき、吸気行程噴射モード
及び圧縮行程噴射モードのいずれの場合にも燃焼室１５
壁面への燃料付着はほとんどなくなるが、圧縮行程噴射
モードの方が気化時間が短いために未燃ガスの排出量が
多くなる。これに対して本実施形態ではエンジン１０の
冷間時においてエンジン１０の運転に伴って冷却水温が
上昇すると、燃料噴射モードを圧縮行程噴射モードから
吸気行程噴射モードに再設定するようにしているため、
排気エミッションの悪化を適切に抑制することができ
る。
【００５２】・ 本実施形態では、エンジン１０の冷間
時に燃料噴射モードを圧縮行程噴射モードから吸気行程
噴射モードに切り換えた際に、吸気行程噴射モード切換
直後から所定時間に亘って吸気行程噴射モードの燃料噴
射量を減量補正するようにしているので、燃焼に寄与す
る燃料の増大を相殺することができ、トルク段差の発生
を抑えてドライバビリティの悪化を抑制することができ
る。
【００５３】・ また、本実施形態では、燃料噴射量の
減量補正量をエンジン１０の冷却水温に応じて変更する
ようにしているので、冷却水温（機関温度）に応じて気
化する燃料量に応じた分だけ、燃料噴射量を適切に減量
補正することができ、ドライバビリティの悪化をより適
切に抑制することができる。
【００５４】・ さらに、本実施形態では、燃料噴射量
の減量補正量を時間経過に応じて徐々に減少させるよう
にしているので、時間経過に応じて気化する燃料量に応
じた分だけ、燃料噴射量を適切に減量補正することがで
き、ドライバビリティの悪化をより適切に抑制すること
ができる。
【００５５】・ 本実施形態では、エンジン１０の冷間
時に燃料噴射モードを吸気行程噴射モードから圧縮行程
噴射モードに切り換えた際に、圧縮行程噴射モード切換
直後から所定時間に亘って圧縮行程噴射モードにおける
燃料噴射量を増量補正するようにしているので、燃焼に
寄与する燃料量の減少を相殺することができ、トルク段
差の発生を抑えてドライバビリティの悪化を抑制するこ
とができる。
【００５６】・ また、本実施形態では、燃料噴射量の
増量補正量をエンジン１０の冷却水温に応じて変更する
ようにしているので、冷却水温に応じて付着する燃料量
に応じた分だけ、燃料噴射量を適切に増量補正すること
ができ、ドライバビリティの悪化をより適切に抑制する
ことができる。
【００５７】・ さらに、本実施形態では、燃料噴射量
の増量補正量を時間経過に応じて徐々に減少させるよう
にしているので、時間経過に応じて付着する燃料量に応
じた分だけ、燃料噴射量を適切に増量補正することがで
き、ドライバビリティの悪化をより適切に抑制すること
ができる。
【００５８】以上説明した各実施形態は以下のように構
成を変更して実施することもできる。 ・ 上記実施形態では、エンジン１０の運転に伴って冷
却水温が始動時水温ＴＨＷＳＴからα℃以上上昇したか
に基づいて燃料噴射モードを圧縮行程噴射モードから吸
気行程噴射モードに再設定するようにしたが、燃焼室１
５壁面の温度を直接計測してその温度が所定温度以上に
なったとき燃料噴射モードを圧縮行程噴射モードから吸
気行程噴射モードに再設定するようにしてもよい。この
場合にも、上記実施形態と同様の作用及び効果がある。
【００５９】・ 上記実施形態におけるステップ１１０
〜１６０の処理順序を任意に変更して実施するようにし
てもよい。この場合にも、上記実施形態と同様の作用及
び効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる燃料噴射制御装置及びエンジン
の概略構成図。
【図２】機関冷間時の燃料噴射制御における処理手順を
示すフローチャート。
【図３】機関冷間時の燃料噴射制御における処理手順を
示すフローチャート。
【図４】噴射行程と始動時水温と未燃ガスの排出量との
関係を示す線図。
【図５】圧縮行程噴射モードへの切り換え直後における
燃料噴射量の補正量を示すマップ。
【図６】吸気行程噴射モードへの切り換え直後における
燃料噴射量の補正量を示すマップ。
【符号の説明】
１０…エンジン、１１…シリンダヘッド、１２…シリン
ダブロック、１３…シリンダ、１４…ピストン、１５…
燃焼室、２０…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、３４…
デリバリパイプ、３０…クランク角センサ、３１…カム
角センサ、３２…水温センサ、３８…燃料圧センサ、４
０…設定手段及び補正手段としての電子制御装置。
フロントページの続き (72)発明者 益城 善一郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G301 HA04 JA04 JA21 KA01 KA05 LB04 MA19 NA08 NE01 NE03 NE06 NE08 NE23 PA10Z PA17Z PB08Z PE01Z PE03Z PE04Z PE08Z

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機関運転状態に応じ、吸気行程において
    燃料噴射を実行する吸気行程噴射モードと、圧縮行程に
    おいて燃料噴射を実行する圧縮行程噴射モードとを切り
    換える筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置におい
    て、 機関始動時の機関温度に基づき、同機関温度が所定温度
    範囲内にあるときには機関冷間時の燃料噴射モードを圧
    縮行程噴射モードに設定するとともに、同機関温度が前
    記所定温度範囲よりも高温域にあるときには機関冷間時
    の燃料噴射モードを吸気行程噴射モードに設定する設定
    手段を備える筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の
    燃料噴射制御装置において、 前記設定手段は、さらに吸気温度が所定温度よりも低い
    ときには機関始動時の機関温度に関わらず機関冷間時の
    燃料噴射モードを吸気行程噴射モードに設定する筒内噴
    射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１及び２のいずれかに記載の筒内
    噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記設定手段は、さらに機関温度の上昇に伴い機関冷間
    時の燃料噴射モードを圧縮行程噴射モードから吸気行程
    噴射モードに再設定する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射
    制御装置。
  4. 【請求項４】 機関運転状態に応じ、吸気行程において
    燃料噴射を実行する吸気行程噴射モードと、圧縮行程に
    おいて燃料噴射を実行する圧縮行程噴射モードとを切り
    換える筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置におい
    て、 機関冷間時に燃料噴射モードを圧縮行程噴射モードから
    吸気行程噴射モードに切り換えた際に、吸気行程噴射モ
    ード切換直後から所定時間に亘って吸気行程噴射モード
    における燃料噴射量を減量補正する補正手段を備える筒
    内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の筒内噴射式内燃機関の
    燃料噴射制御装置において、 前記補正手段は、前記燃料噴射量の減量補正量を機関温
    度に応じて変更するものである筒内噴射式内燃機関の燃
    料噴射制御装置。
  6. 【請求項６】 請求項４及び５のいずれかに記載の筒内
    噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記補正手段は、前記燃料噴射量の減量補正量を時間経
    過に応じて徐々に減少させる筒内噴射式内燃機関の燃料
    噴射制御装置。
  7. 【請求項７】 機関運転状態に応じ、吸気行程において
    燃料噴射を実行する吸気行程噴射モードと、圧縮行程に
    おいて燃料噴射を実行する圧縮行程噴射モードとを切り
    換える筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置におい
    て、 機関冷間時に燃料噴射モードを吸気行程噴射モードから
    圧縮行程噴射モードに切り換えた際に、圧縮行程噴射モ
    ード切換直後から所定時間に亘って圧縮行程噴射モード
    における燃料噴射量を増量補正する補正手段を備える筒
    内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の筒内噴射式内燃機関の
    燃料噴射制御装置において、 前記補正手段は、前記燃料噴射量の増量補正量を機関温
    度に応じて変更するものである筒内噴射式内燃機関の燃
    料噴射制御装置。
  9. 【請求項９】 請求項７及び８のいずれかに記載の筒内
    噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記補正手段は、前記燃料噴射量の増量補正量を時間経
    過に応じて徐々に減少させる筒内噴射式内燃機関の燃料
    噴射制御装置。
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