JP2009264342A - 燃料噴射制御装置および燃料噴射制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】始動性を確保しつつ、燃費の向上およびエミッションの悪化の抑制を図ることができる燃料噴射制御装置および燃料噴射制御方法を提供すること。
【解決手段】ＥＣＵ７は、内燃機関１−１の吸気経路５に燃料を噴射するＰＦＩ２１および内燃機関１−２の燃料室Ａに燃料を噴射するＤＩ２２による燃料の噴射制御を行う。ＥＣＵ７は、内燃機関１−１の１サイクル当たりの燃料噴射量Ｑを設定する燃料噴射量設定部７４を備え、内燃機関１−１の始動開始直後に、設定された燃料噴射量Ｑの燃料を内燃機関１−１の圧縮行程におけるＤＩ２２のみによる噴射により、内燃機関１−１に供給する始動時筒内噴射制御を行い、始動時筒内噴射制御後に、設定された燃料噴射量Ｑの燃料を内燃機関１−１の吸気行程におけるＰＦＩ２１による噴射、および圧縮行程におけるＤＩ２２による噴射により内燃機関１−１に供給する始動時分割噴射制御を行う。
【選択図】 図１

Description

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

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

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

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

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

特開２００５−１１３６９３号公報

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

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

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明では、内燃機関の吸気経路に燃料を噴射する吸気経路燃料噴射弁および前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁による前記燃料の噴射制御を行う燃料噴射制御装置において、前記内燃機関の１サイクル当たりの燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段を備え、前記内燃機関の始動開始直後に、前記設定された燃料噴射量の燃料を前記内燃機関の圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁のみによる噴射により、前記内燃機関に供給する始動時筒内噴射制御を行い、前記始動時筒内噴射制御後に、前記設定された燃料噴射量の燃料を前記内燃機関の吸気行程における前記吸気経路燃料噴射弁による噴射、および前記圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁による噴射により前記内燃機関に供給する始動時分割噴射制御を行うことを特徴とする。

また、上記燃料噴射制御装置において、前記噴射制御を前記始動時筒内噴射制御から前記始動時分割噴射制御に切り替える切替条件は、前記吸気経路の吸気圧力あるいは前記吸気圧力に影響を与える物理量の少なくともいずれかに基づいて設定されることが好ましい。

また、上記燃料噴射制御装置において、前記切替条件は、前記吸気圧力が所定圧力以下である場合、前記内燃機関の機関回転数が第１所定回転数以上である場合、前記筒内噴射弁による前記燃料の噴射回数が第１所定噴射回数以上である場合、当該筒内噴射弁による前記燃料の噴射開始から第１所定時間以上経過した場合の少なくともいずれかであることが好ましい。

また、上記燃料噴射制御装置において、前記始動時筒内噴射制御時には、前記設定された燃料噴射量の燃料を前記筒内燃料噴射弁による１回噴射で前記内燃機関に供給し、前記始動時分割噴射制御時には、前記設定された燃料噴射量のうち前記吸気経路燃料噴射弁に対応する燃料噴射量の燃料を前記吸気経路燃料噴射弁による１回噴射で前記内燃機関に供給するとともに、前記設定された燃料噴射量のうち前記筒内燃料噴射弁に対応する燃料噴射量の燃料を当該筒内燃料噴射弁による１回噴射で前記内燃機関に供給することが好ましい。

また、上記燃料噴射制御装置において、前記内燃機関の排気経路には、触媒が備えられており、前記始動時筒内噴射制御後に、前記触媒を急速に暖機するための暖機条件が成立する場合は、前記内燃機関の点火時期を遅角した状態で、前記設定された燃料噴射量の燃料を前記内燃機関の吸気行程における前記吸気経路燃料噴射弁による噴射、および前記圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁による噴射により前記内燃機関に供給する暖機噴射制御を行うことが好ましい。

また、上記燃料噴射制御装置において、前記始動時分割噴射制御時に、前記機関回転数が第２所定回転数以上である場合、前記筒内噴射弁による前記燃料の噴射回数が第２所定噴射回数以上である場合、負荷率が所定値以下である場合、前記設定された燃料噴射量のうち、当該筒内燃料噴射弁に対応する燃料噴射量が当該筒内燃料噴射弁の最小噴射量未満である場合、前記設定された燃料噴射量のうち、前記吸気経路燃料噴射弁に対応する燃料噴射量が当該吸気経路燃料噴射弁の最小噴射量未満である場合、当該筒内噴射弁による前記燃料の噴射開始から第２所定時間以上経過した場合の少なくともいずれかである終了条件が成立すると、始動時分割噴射制御を終了することが好ましい。

また、上記燃料噴射制御装置において、始動時分割噴射制御時に、前記設定された燃料噴射量のうち、前記吸気経路燃料噴射弁に対応する燃料噴射量を増量補正する増量補正手段をさらに備え、前記増量補正手段は、前記吸気経路燃料噴射弁による前記燃料の噴射回数が第３所定回数以下である場合、前記内燃機関の水温が所定温度以下である場合、前記筒内噴射弁による前記燃料の噴射開始から第３所定時間以上経過した場合の少なくともいずれかである増量条件が成立すると、前記増量補正を行うことが好ましい。

また、本発明では、内燃機関の１サイクル当たりの燃料噴射量の燃料を当該内燃機関に供給する、当該内燃機関の吸気経路に燃料を噴射する吸気経路燃料噴射弁および当該内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁の燃料噴射制御方法において、前記内燃機関の始動開始直後に、前記設定された燃料噴射量の燃料を前記内燃機関の圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁のみにより噴射する手順と、前記始動時筒内噴射制御後に、前記設定された燃料噴射量のうち、前記吸気経路燃料噴射弁に対応する燃料噴射量の燃料を前記内燃機関の吸気行程における当該吸気経路燃料噴射弁により噴射するとともに、前記設定された燃料噴射量のうち、前記筒内燃料噴射弁に対応する燃料噴射量の燃料を前記内燃機関の圧縮行程における当該筒内燃料噴射弁により噴射する手順と、を含むことを特徴とする。

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

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

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

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

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

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

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

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

ＤＩ燃料ポンプ２５には、図示しない電磁スピル弁が備えられており、電磁スピル弁により、ＤＩ燃料ポンプ２５に流入するＰＦＩ燃料の流入量を調整し、ＤＩ燃料ポンプ２４により加圧され、ＤＩ燃料としてＤＩ配管２８に吐出されるＤＩ燃料の圧力を調整するものである。ここで、電磁スピル弁は、ＥＣＵ７と接続されており、ＥＣＵ７によりデューディ比が制御される。従って、ＤＩ燃料ポンプ２５から吐出されるＤＩ燃料の圧力などの制御、すなわち圧力制御は、図示しない電磁スピル弁を用いてＥＣＵ７により行われる。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

また、ＥＣＵ７は、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力部（Ｉ／Ｏ）７１と、処理部７２と、燃料噴射量マップなどの各種マップなどを格納する記憶部７３とにより構成されている。処理部７２は、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されている。処理部７２は、少なくとも燃料噴射量設定部７４と、始動時筒内噴射制御部７５と、始動時分割噴射制御部７６と、増量補正部７７としての機能を有している。処理部７２は、内燃機関１−１の運転方法、特にＥＣＵ７による燃料噴射制御方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、ＥＣＵ７による燃料噴射制御方法などを実現させるものであっても良い。また、記憶部７３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能なメモリ、あるいはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み書きが可能なメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。

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

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

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

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

ここで、実施の形態１では、始動時分割噴射制御部７６は、切替条件が成立すると、始動時筒内噴射制御から始動時分割噴射制御に切り替え、始動時分割噴射制御を行う。ここで、切替条件は、吸気経路５の吸気圧力（各燃焼室Ａ内の筒内圧力）あるいは吸気圧力に影響を与える物理量の少なくともいずれかに基づいて設定されるものである。実施の形態１では、切替条件として、吸気圧力に影響を与える物理量である内燃機関１−１の機関回転数を用い、検出された機関回転数Ｎｅが第１所定回転Ｎｅ１以上であると切替条件が成立したとする。なお、吸気圧力に影響を与える物理量は、機関回転数に限定されるものではなく、ＤＩ２２の燃料の噴射回数（噴射回数の増加により機関回転数が上昇し、吸気圧力が低下）や、ＤＩ２２による燃料の噴射開始からの経過時間（時間経過により、噴射回数が増加し、機関回転数が上昇し、吸気圧力が低下）であっても良い。この場合は、噴射回数が第１所定噴射回数以上であると、あるいはＤＩ２２による燃料の噴射開始から第１所定時間以上経過すると、切替条件が成立したとする。ここで、第１所定回転数、第１所定噴射回数、第１所定時間は、吸気経路５に十分に負圧が発生しており、各ＰＦＩ２１により噴射された燃料が各燃焼室Ａ内に流入することができる値に設定されている。また、切替条件として、吸気圧力を用い、例えば図示しない吸気圧力センサにより検出され、ＥＣＵ７に出力された吸気圧力が所定圧力以上であると切替条件が成立したとしても良い。また、切替条件は、上記複数の条件が成立した場合に成立したとしても良い。

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

増量補正部７７は、増量補正手段であり、始動時分割噴射制御部７６による始動時分割噴射制御時に、設定された燃料噴射量Ｑのうち、各ＰＦＩ２１に対応する燃料噴射量であるＰＦＩ噴射量Ｑ１を増量補正するものである。ここで、補正量は、各ＰＦＩ２１の初回噴射時に、吸気経路５に付着する燃料、すなわちポートウェットに基づいて設定される。ここで、増量補正部７７は、補正量を始動時分割噴射制御開始時に設定された基準補正量から時間経過に応じて減少させて設定する。実施の形態１では、増量補正部７７は、増量条件が成立すると、増量補正を開始する。ここで、増量条件として、各ＰＦＩ２１の噴射回数が第３所定噴射回数(例えば３回)以下であると増量条件が成立したとする。なお、増量条件として、内燃機関１−１の冷却水の水温を用い、例えば図示しない水温センサにより検出され、ＥＣＵ７に出力された水温が所定温度以下である、あるいは各ＤＩ２２による燃料の噴射開始からの経過時間を用い、各ＤＩ２２による燃料の噴射開始から第３所定時間以上経過すると、増量条件が成立したとする。また、増量条件は、上記複数の条件が成立した場合に成立したとしても良い。

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

まず、図２に示すように、ＥＣＵ７の処理部７２は、内燃機関１−１の始動要求があるか否かを判定する（ステップＳＴ１０１）。ここでは、処理部７２は、例えば、運転者により図示しないイグニッション（スタートスイッチ）がＯＮ／ＯＦＦで内燃機関１−１の始動要求があるか否かを判定する。なお、内燃機関１−１の始動要求があると判定する（ステップＳＴ１０１肯定）と、終了条件が成立するまで、内燃機関１−１の始動要求があると判定し続ける。

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

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

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

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

また、処理部７２は、切替条件が成立していると判定される（ステップＳＴ１０４肯定）と、終了条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳＴ１０６）。ここでは、処理部７２は、検出された機関回転数Ｎｅが第２所定回転Ｎｅ２以上であるか否かを判定することで、終了条件が成立しているか否かを判定する。

次に、増量補正部７７は、終了条件が成立していないと判定される（ステップＳＴ１０６否定）と、増量条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳＴ１０７）。ここでは、増量補正部７７は、各ＰＦＩ２１の噴射回数が第３所定噴射回数以下であるか否かを判定することで、増量条件が成立しているか否かを判定する。

次に、始動時分割噴射制御部７６は、増量条件が成立していないと判定される（ステップＳＴ１０７否定）と、始動時分割噴射制御を行う（ステップＳＴ１０８）。ここでは、始動時分割噴射制御部７６は、ＰＦＩ噴射量Ｑ１の燃料を内燃機関１−１の吸気行程における各ＰＦＩ２１による１回噴射で内燃機関１−１に供給するとともに、ＤＩ噴射量Ｑ２の燃料を内燃機関１−１の圧縮行程における各ＤＩ２２による１回噴射で内燃機関１−１に供給する噴射制御を行う。従って、各燃焼室Ａ内には、ＰＦＩ２１により噴射された燃料と、ＤＩ２２により噴射された燃料とにより、点火プラグ３６近傍領域の混合気を燃焼室Ａ内の他の領域混合気よりもリッチ側としつつ、燃焼室Ａ全体で弱リーンな弱成層混合気（均質混合気よりも点火プラグ３６近傍領域の混合気がリッチ側であり、成層混合気よりも燃焼室Ａ内の他の領域の混合気がリーン側である）が生成され、弱成層燃焼が行われ、各燃焼室Ａ内での爆発により内燃機関１−１の機関回転数Ｎｅが増加する。

また、始動時分割噴射制御部７６は、増量条件が成立していると判定される（ステップＳＴ１０７肯定）と、増量補正部７７によるＰＦＩ噴射量Ｑ１の増量補正を行い、増量補正が行われたＰＦＩ噴射量Ｑに基づいて始動時分割噴射制御を行う（ステップＳＴ１０９）。つまり、始動時分割噴射制御部７６は、切替条件が成立し、終了条件が成立していなければ、始動時分割噴射制御を行う。ここでは、増量補正部７７は、各ＰＦＩ２１の噴射回数が第３所定噴射回数以下であると、ＰＦＩ噴射量Ｑ１に加算する補正量を設定する。始動時分割噴射制御部７６は、増量補正部７７により設定された補正量が加えられたＰＦＩ噴射量Ｑ１の燃料をＰＦＩ２１による１回噴射で内燃機関１−１に供給するとともに、ＤＩ噴射量Ｑ２の燃料をＤＩ２２による１回噴射で内燃機関１−１に供給する噴射制御を行う。従って、ポートウェットにより燃焼室Ａに導入されるＰＦＩ２１により噴射された燃料が減少する状態であっても、ＰＦＩ２１により燃料を燃焼室Ａ内に、設定された燃料噴射量Ｑのうち各ＰＦＩに対応する燃料であるＰＦＩ噴射量Ｑ１の燃料を確実に導入させることができる。なお、処理部７２は、始動時分割噴射制御部７６が始動時分割噴射制御を行うと、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。つまり、始動時分割噴射制御部７６は、終了条件が成立するまで始動時分割噴射制御を行うこととなる。

また、処理部７２は、終了条件が成立していると判定する（ステップＳＴ１０６肯定）と、通常噴射制御を行う（ステップＳＴ１１０）。なお、処理部７２は、通常噴射制御を行うと、始動要求のフラグをＯＦＦとし、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。

以上のように、実施の形態１にかかる燃料噴射制御装置であるＥＣＵ７では、内燃機関１−１の始動時にまず始動時筒内噴射制御を行うことで機関回転数Ｎｅを上昇し、吸気圧力が低下、すなわち筒内負圧が上昇した後に、始動時分割噴射制御を行うので、ＰＦＩ２１により噴射された燃料が燃焼室Ａ内に確実にそれぞれ導入され、ＤＩ２２による噴射された燃料とともに、燃焼室Ａ内に弱成層混合気を生成することができ、内燃機関の始動時における燃焼形態が成層燃焼から弱成層燃焼に切り替わる。従って、点火プラグ３６の点火時には、点火プラグ３６近傍領域の混合気が確実に着火し、燃料室Ａ内全体の混合気を確実に燃焼させることができる。これにより、点火プラグ３６近傍領域の混合気が可燃範囲を超えてリッチ側となることを抑制できるので、燃焼室Ａ内全体の混合気がリーン側となることを抑制でき、ＨＣ（炭化水素）の排出の増加を抑制することができる。また、設定された燃料噴射量の燃料を各ＰＦＩ２１とＤＩ２２とで分割して噴射するので、始動時筒内噴射制御のみの場合と比較して、ピストンウェットの増加を抑制でき、エミッションが悪化、ここではスモーク（黒煙）の排出の増加を抑制することができる。また、始動時筒内噴射制御のみの場合と比較して、ＤＩ２２に供給される燃料の圧力の低下を抑制することができ、始動時分割噴射制御時においてＤＩ噴射量Ｑ１の燃料をＤＩ２２により確実に噴射することができる。また、始動時分割噴射制御時には、設定された燃料噴射量Ｑの燃料をＰＦＩ２１とＤＩ２２とで分割して噴射するので、始動時吸気経路噴射制御のみの場合と比較して、重質燃料における霧化・気化性の悪化による影響を抑制でき、ポートウェットの増加を抑制することができる。これらにより、始動性を確保しつつ、燃費の向上およびエミッションの悪化の抑制を図ることができるという効果を奏する。

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

［実施の形態２］
次に、実施の形態２にかかる内燃機関１−２について説明する。図３は、実施の形態２にかかる内燃機関の構成例を示す図である。同図に示す実施の形態２にかかる内燃機関１−２が、図１に示す実施の形態１にかかる内燃機関１−１と異なる点は、ＥＣＵ７が暖機噴射制御部７８としての機能を有する点であり、始動時筒内噴射制御後に暖機条件が成立すると暖機噴射制御を行う点である。つまり、始動時筒内噴射制御後に暖機条件が成立していれば、切替条件が成立していても始動時分割噴射制御を行わず暖機噴射制御を優先して行う点である。ここで、図３に示す実施の形態２にかかる内燃機関１−２の基本的構成において、図１に示す実施の形態１にかかる内燃機関１−１の基本的構成と同一部分は、その説明を省略する。

暖機噴射制御部７８は、始動時筒内噴射制御後に、内燃機関１−２の触媒６１を急速に暖機するための暖機条件が成立すると、切替条件の成立に拘わらず、暖機噴射制御を行うものである。暖機噴射制御は、内燃機関１−１の吸気行程において各ＰＦＩ２１を、圧縮行程において各ＤＩ２２を噴射させることで、燃料噴射量設定部７４により設定された燃料噴射量Ｑの燃料を内燃機関１−１に供給する噴射制御である。実施の形態２では、暖機噴射制御は、設定された燃料噴射量ＱのうちＰＦＩ２１に対応する燃料噴射量であるＰＦＩ噴射量Ｑ１の燃料をＰＦＩ２１による１回噴射で内燃機関１−２に供給するとともに、設定された燃料噴射量ＱのうちＤＩ２２に対応する燃料噴射量であるＤＩ噴射量Ｑ２の燃料をＤＩ２２による１回噴射で内燃機関１−２に供給する噴射制御である。暖機噴射制御部７８は、各点火プラグ３６の点火制御を行うものでもあり、暖機噴射制御時に、点火時期が通常時に対して遅角するように点火制御を行う。つまり、暖機噴射制御は、内燃機関１−２の点火時期を遅角した状態で行われるものである。暖機噴射制御部７８は、スロットルバルブ５３のバルブ開度制御を行うものでもあり、暖機噴射制御時に、バルブ開度が暖機噴射制御に最適なバルブ開度となるようにバルブ開度制御を行うものである。なお、暖機噴射制御部７８は、内燃機関１−２の吸気行程においてＰＦＩ２１によりＰＦＩ噴射量Ｑ１の燃料が燃焼室Ａに到達できるようにＰＦＩ２１の噴射時期を設定するとともに、内燃機関１−１の圧縮行程においてＤＩ２２によりＤＩ噴射量Ｑ２の燃料が噴射できるように、ＤＩ２２の噴射時期を設定する。なお、暖機条件は、触媒６１の浄化能力に影響を与える物理量に基づいて設定されるものである。実施の形態２では、暖機条件として、例えば触媒６１の浄化能力に影響を与える物理量である触媒６１の床温を用い、図示しない触媒６１の床温を検出する床温センサにより検出された床温が所定温度以下であると暖機条件が成立したとする。

次に、実施の形態２にかかる内燃機関１−２の運転方法、特に燃料噴射装置であるＥＣＵ７による燃料噴射制御方法について説明する。図４は、実施の形態２にかかる燃料噴射制御装置の動作フローを示す図である。図５は、動作説明図である。なお、図４に示す実施の形態２にかかる燃料噴射制御方法のうち、図２に示す実施の形態にかかる燃料噴射制御方法と、同一部分あるいはほぼ同一部分については簡略化して説明する。また、図５に示すＤＩ噴射量Ｑ２およびＰＦＩ噴射量Ｑ１は、内燃機関１−２の１サイクルにおける各ＤＩ２２のＤＩ噴射量Ｑ２および各ＰＦＩ２１のＰＦＩ噴射量Ｑ１を模式的に示すものである。

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

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

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

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

次に、始動時筒内噴射制御部７５は、図４に示すように、切替条件が成立していないと判定される（ステップＳＴ２０４否定）と、始動時筒内噴射制御を行う（ステップＳＴ２０５）。ここでは、始動時筒内噴射制御部７５は、図５に示すように、ＤＩ燃料圧力Ｐが所定圧力Ｐ１以上であり、切替条件が成立していないと、切替条件が成立するまで、すなわち内燃機関１−２の第１サイクル（同図１Ｓ）が終了するまで始動時筒内噴射制御を行う。これにより、内燃機関１−２の機関回転数Ｎｅが増加する。ここで、燃料噴射量設定部７４は、内燃機関１−２の１サイクルのうち、前半でＤＩ２２より噴射するＤＩ噴射量Ｑ２よりも、後半でＤＩ２２により噴射するＤＩ噴射量Ｑ２の燃料が減少（同図では、前半のＤＩ噴射量Ｑ２一定、後半のＤＩ噴射量Ｑ２漸減）するように燃料噴射量を設定する。

また、処理部７２は、図４に示すように、切替条件が成立していると判定される（ステップＳＴ２０４肯定）と、終了条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳＴ２０６）。

また、処理部７２は、終了条件が成立していないと判定される（ステップＳＴ２０６否定）と、暖機条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳＴ２０７）。ここでは、処理部７２は、検出された床温センサにより検出された床温が所定温度以下であるか否かを判定することで、暖機条件が成立しているか否かを判定する。

次に、増量補正部７７は、暖機条件が成立していないと判定される（ステップＳＴ２０７否定）と、増量条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳＴ２０８）。

次に、始動時分割噴射制御部７６は、増量条件が成立していないと判定される（ステップＳＴ２０８否定）と、始動時分割噴射制御を行う（ステップＳＴ２０９）。

また、始動時分割噴射制御部７６は、増量条件が成立していると判定される（ステップＳＴ２０８肯定）と、増量補正部７７によるＰＦＩ噴射量Ｑ１の増量補正を行い、増量補正が行われたＰＦＩ噴射量Ｑ１に基づいて始動時分割噴射制御を行う（ステップＳＴ２１０）。つまり、始動時分割噴射制御部７６は、図５に示すように、分割条件が成立し、終了条件および暖機条件が成立していないと、終了条件あるいは暖機条件が成立するまで、始動時分割噴射制御を行う。実施の形態２では、暖機条件が成立する内燃機関１−２の第４サイクル前まで始動時分割噴射制御を行う（同図に示す２Ｓ、３Ｓ）。始動時分割噴射制御部７６は、図５に示すように、増量補正部７７により設定された補正量ｑが加えられたＰＦＩ噴射量Ｑ１の燃料をＰＦＩ２１による１回噴射で内燃機関１−２に供給するとともに、ＤＩ噴射量Ｑ２の燃料をＤＩ２２による１回噴射で内燃機関１−２に供給する噴射制御を行う。ここで、増量補正部７７は、内燃機関１−２の１サイクルのうち、前半でＤＩ２２より噴射するＤＩ噴射量Ｑ２よりも、後半でＤＩ２２により噴射するＤＩ噴射量Ｑ２の燃料が減少（同図では、前半から後半にかけてＤＩ噴射量Ｑ２漸減）するように、補正量を設定する。また、増量補正部７７は、補正量を内燃機関１−２の前回のサイクルよりも今回のサイクルにおいて減少するように設定する。

また、暖機噴射制御部７８は、暖機条件が成立していると判定される（ステップＳＴ２０７肯定）と、暖機噴射制御を行う（ステップＳＴ２１１）。つまり、暖機噴射制御部７８は、分割条件が成立しても、暖機条件が成立していれば、始動時分割噴射制御に優先して暖機噴射制御を行う。実施の形態２では、暖機噴射制御部７８は、図５に示すように、始動時分割噴射制御が行われている間に、暖機条件が成立して、内燃機関１−２の第４サイクル以後で暖機噴射制御を行う（同図に示す４Ｓ）。これにより、内燃機関本体３から排気経路６に排気される排気ガスの温度が上昇するので、内燃機関１−２の触媒６１の床温が低く浄化能力が低下していても、素早く触媒６１の床温を上昇させることができ、浄化能力を短期間で向上することができる。

また、処理部７２は、終了条件が成立していると判定する（ステップＳＴ２０６肯定）と、通常噴射制御を行う（ステップＳＴ２１２）。なお、処理部７２は、通常噴射制御を行うと、始動要求のフラグをＯＦＦとし、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。

以上のように、実施の形態２にかかる燃料噴射制御装置であるＥＣＵ７では、上記実施の形態１と同様に、始動性を確保しつつ、燃費の向上およびエミッションの悪化の抑制を図ることができるという効果を奏する。また、ロバスト性を向上することができる。さらに、始動時分割噴射制御よりも暖機噴射制御を優先するので、触媒の床温が低く浄化能力が低い場合に、浄化能力を短期間で向上させることができる。

なお、上記実施の形態１，２における始動時筒内噴射制御部７５による始動時筒内噴射制御は、ＤＩ２２による１回噴射で設定された燃料噴射量Ｑの燃料を内燃機関１−１，１−２に供給するが本発明はこれに限定されるものではなく、設定された燃料噴射量Ｑの燃料をＤＩ２２のみにより噴射できれば良く、ＤＩ２２の内燃機関１−１，１−２の１サイクル当たりの噴射回数は、複数回であっても良い。また、上記実施の形態１，２における始動時分割噴射制御部７６による始動時分割噴射制御は、ＰＦＩ２１による１回噴射およびＤＩ２２による１回噴射で設定された燃料噴射量Ｑの燃料を内燃機関１−１，１−２に供給するが本発明はこれに限定されるものではなく、設定された燃料噴射量Ｑの燃料をＤＩ２２およびＰＦＩ２１により噴射できれば良く、ＰＦＩ２１およびＤＩ２２の内燃機関１−１，１−２の１サイクル当たりの噴射回数は、複数回であっても良い。

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

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

符号の説明

１−１〜１−２ 内燃機関
２ 燃料供給装置
２１ 吸気経路燃料噴射弁
２２ 筒内燃料噴射弁
２３ 燃料タンク
２４ ＰＦＩ燃料ポンプ
２５ ＤＩ燃料ポンプ
２６ ＰＦＩ燃料配管
２７ 分岐配管
２８ ＤＩ燃料配管
２９ ＤＩ燃料圧力センサ
３ 内燃機関本体
３０ａ〜３０ｄ 気筒
３１ シリンダブロック
３２ シリンダヘッド
３３ ピストン
３４ コンロッド
３５ クランクシャフト
３６ 点火プラグ
３７ 吸気ポート
３８ 排気ポート
３９ クランク角度センサ
４ バルブ装置
４１ 吸気バルブ
４２ 排気バルブ
４３ インテークカムシャフト
４４ エキゾーストカムシャフト
４５ 吸気バルブタイミング機構
４６ インテークカムポジションセンサ
５ 吸気経路
５１ エアクリーナ
５２ エアフロメータ
５３ スロットルバルブ
６ 排気経路
６１ 触媒
６２ 排気通路
６３ Ａ／Ｆセンサ（空燃比検出手段）
７ ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）
７１ 入出力部
７２ 処理部
７３ 記憶部
７４ 燃料噴射量設定部（燃料噴射量設定手段）
７５ 始動時筒内噴射制御部
７６ 始動時分割噴射制御部
７７ 増量補正部（増量補正手段）
７８ 暖機噴射制御部
８ アクセル開度センサ
Ａ 燃焼室
ｑ 補正量

Claims (8)

1. 内燃機関の吸気経路に燃料を噴射する吸気経路燃料噴射弁および前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁による前記燃料の噴射制御を行う燃料噴射制御装置において、
   前記内燃機関の１サイクル当たりの燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段を備え、
   前記内燃機関の始動開始直後に、前記設定された燃料噴射量の燃料を前記内燃機関の圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁のみによる噴射により、前記内燃機関に供給する始動時筒内噴射制御を行い、
   前記始動時筒内噴射制御後に、前記設定された燃料噴射量の燃料を前記内燃機関の吸気行程における前記吸気経路燃料噴射弁による噴射、および前記圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁による噴射により前記内燃機関に供給する始動時分割噴射制御を行うことを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記噴射制御を前記始動時筒内噴射制御から前記始動時分割噴射制御に切り替える切替条件は、前記吸気経路の吸気圧力あるいは前記吸気圧力に影響を与える物理量の少なくともいずれかに基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記切替条件は、前記吸気圧力が所定圧力以下である場合、前記内燃機関の機関回転数が第１所定回転数以上である場合、前記筒内噴射弁による前記燃料の噴射回数が第１所定噴射回数以上である場合、当該筒内噴射弁による前記燃料の噴射開始から第１所定時間以上経過した場合の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記始動時筒内噴射制御時には、前記設定された燃料噴射量の燃料を前記筒内燃料噴射弁による１回噴射で前記内燃機関に供給し、
   前記始動時分割噴射制御時には、前記設定された燃料噴射量のうち前記吸気経路燃料噴射弁に対応する燃料噴射量の燃料を前記吸気経路燃料噴射弁による１回噴射で前記内燃機関に供給するとともに、前記設定された燃料噴射量のうち前記筒内燃料噴射弁に対応する燃料噴射量の燃料を当該筒内燃料噴射弁による１回噴射で前記内燃機関に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記内燃機関の排気経路には、触媒が備えられており、
   前記始動時筒内噴射制御後に、前記触媒を急速に暖機するための暖機条件が成立する場合は、前記内燃機関の点火時期を遅角した状態で、前記設定された燃料噴射量の燃料を前記内燃機関の吸気行程における前記吸気経路燃料噴射弁による噴射、および前記圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁による噴射により前記内燃機関に供給する暖機噴射制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
6. 前記始動時分割噴射制御時に、前記機関回転数が第２所定回転数以上である場合、前記筒内噴射弁による前記燃料の噴射回数が第２所定噴射回数以上である場合、負荷率が所定値以下である場合、前記設定された燃料噴射量のうち、当該筒内燃料噴射弁に対応する燃料噴射量が当該筒内燃料噴射弁の最小噴射量未満である場合、前記設定された燃料噴射量のうち、前記吸気経路燃料噴射弁に対応する燃料噴射量が当該吸気経路燃料噴射弁の最小噴射量未満である場合、当該筒内噴射弁による前記燃料の噴射開始から第２所定時間以上経過した場合の少なくともいずれかである終了条件が成立すると、始動時分割噴射制御を終了することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
7. 始動時分割噴射制御時に、前記設定された燃料噴射量のうち、前記吸気経路燃料噴射弁に対応する燃料噴射量を増量補正する増量補正手段をさらに備え、
   前記増量補正手段は、前記吸気経路燃料噴射弁による前記燃料の噴射回数が第３所定回数以下である場合、前記内燃機関の水温が所定温度以下である場合、前記筒内噴射弁による前記燃料の噴射開始から第３所定時間以上経過した場合の少なくともいずれかである増量条件が成立すると、前記増量補正を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
8. 内燃機関の１サイクル当たりの燃料噴射量の燃料を当該内燃機関に供給する、当該内燃機関の吸気経路に燃料を噴射する吸気経路燃料噴射弁および当該内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁の燃料噴射制御方法において、
   前記内燃機関の始動開始直後に、前記設定された燃料噴射量の燃料を前記内燃機関の圧縮行程における前記筒内燃料噴射弁のみにより噴射する手順と、
   前記始動時筒内噴射制御後に、前記設定された燃料噴射量のうち、前記吸気経路燃料噴射弁に対応する燃料噴射量の燃料を前記内燃機関の吸気行程における当該吸気経路燃料噴射弁により噴射するとともに、前記設定された燃料噴射量のうち、前記筒内燃料噴射弁に対応する燃料噴射量の燃料を前記内燃機関の圧縮行程における当該筒内燃料噴射弁により噴射する手順と、
   を含むことを特徴とする燃料噴射制御方法。

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