JP2011052566A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多気筒機関を始動する場合において、混合気の空燃比を始動に最適な値に制御することができ、それにより、排ガス特性および始動性をいずれも向上させることができる内燃機関の制御装置を提供すること。
【解決手段】内燃機関3の制御装置1のECU2は、内燃機関3の始動中、4気筒#1〜#4に吸入される空気量を、燃料がより遅いタイミングで点火される気筒ほど、より小さくなるように制御し(ステップ71,73)、内燃機関3の始動開始時、第1燃料噴射量TOUTmin分の燃料を全気筒#1〜#4に噴射するように制御し(ステップ20〜25)、内燃機関3の始動開始以降、第1燃料噴射量TOUTminの噴射後に、第2燃料噴射量TOUT2nd分の燃料を全気筒に噴射するように制御するともに、燃料がより遅いタイミングで点火される気筒ほど、気筒に供給される総燃料量がより小さくなるように、第2燃料噴射量TOUT2ndを設定する(ステップ50〜58)。
【選択図】図１２

Description

本発明は、内燃機関を始動する際、吸気通路を流れる空気量を制御するとともに、複数の気筒に供給される燃料量を制御する内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、吸気通路内に設けられたスロットル弁と、吸気通路のスロットル弁よりも下流側に補助用の空気を供給するための空気通路と、この空気通路を開閉する制御弁などを備えている。この内燃機関の場合、制御弁の開度が変更されることによって、補助空気量すなわち吸入空気量が変更される（第４頁の右上欄第６〜１５行、第５頁の左上欄第９行〜右上欄１３行）。

この制御装置では、内燃機関のクランキング中、始動制御が実行される（図２のステップ２１）。この始動制御では、内燃機関の水温（以下「機関水温」という）に応じて、制御弁の開弁指令値を算出し、この開弁指令値を制御弁に供給することによって、機関水温が低いほど、制御弁の開度がより小さい値に制御される。その結果、内燃機関を始動する際、機関水温が低いほど、吸気通路内の負圧がより大きくなるように制御されることで、燃料の霧化が促進され、内燃機関の始動性を向上させることができる（第５頁の右下欄第８行〜第６頁の右下欄１６行）。

また、従来、複数の気筒を備えた内燃機関（以下「多気筒機関」という）の制御装置において、始動性の向上を目的として、始動開始時、全気筒（または２つ以上の気筒）に対して、同量の燃料を同じタイミングで供給するものが知られている。

特開平１−２０３６２６号公報

多気筒機関を始動する場合において、上記特許文献１の制御装置の手法と、後者の制御装置の手法とを組み合わせて適用すると、以下のような問題が発生するおそれがある。すなわち、多気筒機関を始動する際、吸気通路内の負圧が大きい状態では、混合気がより遅いタイミングで点火される気筒ほど、吸入空気量がより小さい値に制限されるので、全気筒（または２つ以上の気筒）に対して、同量の燃料を同じタイミングで供給すると、混合気の空燃比が気筒間でばらつきを生じてしまう。その結果、混合気の空燃比が始動に最適な値からリッチ側またはリーン側にずれた状態が発生することで、排ガス特性が悪化したり、始動性が低下したりするおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、多気筒機関を始動する場合において、混合気の空燃比を始動に最適な値に制御することができ、それにより、排ガス特性および始動性をいずれも向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、複数の気筒（１〜４番気筒＃１〜＃４）に吸入される空気量を制御するとともに、複数の気筒に供給される燃料量を制御する内燃機関３の制御装置１であって、内燃機関３の始動動作中であるか否かを判定する始動動作判定手段（ＥＣＵ２、ステップ２０，７０，８０，１００）と、始動動作判定手段の判定結果に基づき、内燃機関３の始動動作の開始時、複数の気筒のうちの少なくとも一部の所定気筒（１〜４番気筒＃１〜＃４、１，４番気筒＃１，＃４、１，２番気筒＃１，＃２）に供給される燃料量を第１燃料量（第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ）として制御する第１燃料量制御手段（ＥＣＵ２、ステップ２０〜２５，８０〜８６，１００〜１０６）と、内燃機関３の始動動作の開始以降、複数の気筒に供給される燃料量を第２燃料量（第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄ）として制御するとともに、第２燃料量を、所定気筒に対して、第１燃料量の供給後であって爆発行程が終了するまでの間に供給されるように制御する第２燃料量制御手段（ＥＣＵ２、ステップ５０〜５８）と、を備え、第２燃料量制御手段は、複数の気筒のうちの２つ以上の気筒において、燃料がより遅いタイミングで点火される気筒ほど、気筒に供給される総燃料量がより小さくなるように、第２燃料量を設定することを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の始動動作の開始時、複数の気筒のうちの少なくとも一部の所定気筒に供給される燃料量が第１燃料量として制御される。さらに、内燃機関の始動動作の開始以降、複数の気筒の各々に供給される燃料量が第２燃料量として制御され、第２燃料量が、所定気筒に対して、第１燃料量の供給後であって爆発行程が終了するまでの間に供給されるように制御されるとともに、複数の気筒のうちの２つ以上の気筒において、燃料がより遅いタイミングで点火される気筒ほど、気筒に供給される総燃料量がより小さくなるように、第２燃料量が設定される。この場合、内燃機関の始動動作中に複数の気筒に吸入される空気量は、始動動作の開始以降、吸気行程がより遅いタイミングで開始される気筒ほど、より小さくなるので、複数の気筒のうちの２つ以上の気筒において、燃料がより遅いタイミングで点火される気筒ほど、気筒に供給される総燃料量がより小さくなるように、第２燃料量が設定されることで、混合気の空燃比を、良好な始動性と良好な排ガス特性をバランスよく確保できるような値に精度よく制御することができる。これに加えて、第２燃料量が所定気筒が爆発行程に達するまでの間に所定気筒に供給するように制御されるので、所定気筒への供給燃料を確実に燃焼させることができる。それにより、排ガス特性および始動性をいずれも向上させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の制御装置１において、始動動作判定手段の判定結果に基づき、内燃機関３の始動動作中、複数の気筒に吸入される空気量を、燃料がより遅いタイミングで点火される気筒ほど、より小さくなるように制御する空気量制御手段（ＥＣＵ２、ステップ７０，７１，７３）をさらに備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の始動動作中、複数の気筒に吸入される空気量が、燃料がより遅いタイミングで点火される気筒ほど、より小さくなるように制御されるので、内燃機関の始動動作中、内燃機関から排出される総排ガス量と内燃機関で燃焼する総燃料量とを低減することができる。それにより、排ガス特性をさらに向上させることができるとともに、燃費を向上させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関３の制御装置１において、第２燃料量制御手段は、所定気筒において、第２燃料量を第１燃料量に応じて設定する（ステップ５４，５５）ことを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、所定気筒において、第２燃料量が第１燃料量に応じて設定されるので、これらの第１燃料量および第２燃料量によって、混合気の空燃比を、良好な始動性と良好な排ガス特性をバランスよく確保できるような値に制御することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関３の制御装置１において、所定気筒は、複数の気筒のすべてに設定されており、第１燃料量制御手段は、第１燃料量を、複数の気筒のすべてに同時に供給されるように制御する（ステップ２２〜２５）ことを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、第１燃料量が、複数の気筒のすべてに同時に供給されるように制御されるので、複数の気筒の各々がいずれの行程にあるかにかかわらず、燃料を各気筒に供給することができ、それにより、内燃機関の始動性を確実に向上させることができる。

請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３の動作環境を表す動作環境パラメータ（エンジン水温ＴＷ、大気圧ＰＡ）を検出する動作環境パラメータ検出手段（ＥＣＵ２、水温センサ２１、大気圧センサ２２）をさらに備え、第１燃料量制御手段は、検出された動作環境パラメータに応じて、複数の気筒の数と等しい複数の燃料量（初爆気筒用および２〜４爆気筒用の燃料噴射量ＴＯＵＴ［１］〜［４］）を算出するとともに、複数の燃料量のうちの最小値（４爆気筒用の燃料噴射量ＴＯＵＴ［４］）を第１燃料量に設定する（ステップ２１，８１）ことを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の動作環境を表す動作環境パラメータに応じて、複数の気筒の数に等しい複数の燃料量が算出され、複数の燃料量のうちの最小値が第１燃料量に設定されるので、この第１燃料量を、内燃機関の動作環境を反映させながら始動に最適な値として算出することができる。これに加えて、複数の気筒のうちの燃料が最も遅いタイミングで点火される気筒では、第１燃料量のみが供給され、第２燃料量が供給されないように制御することが可能になり、その結果、燃料の供給回数を減少させることができ、燃料供給の制御精度を向上させることができる（なお、本明細書における「動作環境パラメータを検出する」などの「検出」は、センサなどによりこれを直接検出することに限らず、この値を他のパラメータを用いて算出することを含む）。

請求項６に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関３の制御装置１において、所定気筒は、複数の気筒のうちの一部の気筒（１，４番気筒＃１，＃４、１，２番気筒＃１，＃２）に設定されていることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の始動動作の開始時、第１燃料量分の燃料が複数の気筒のうちの一部の気筒に供給されるので、燃料が全気筒に供給される場合と比べて、供給燃料の圧力低下を抑制することができ、第１燃料量の供給後に第２燃料量を気筒に精度よく供給することができる。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載の内燃機関３の制御装置１において、複数の気筒における燃焼サイクル中の行程を気筒ごとに判定する行程判定手段（ＥＣＵ２、ステップ４０）と、行程判定手段の判定結果に基づき、内燃機関３が停止されたときの行程を気筒ごとに記憶する記憶手段（ＥＣＵ２）と、第１燃料量制御手段は、記憶手段の記憶結果に基づき、点火動作が連続して実行される一部の気筒を所定気筒に設定することを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、記憶手段によって、内燃機関が停止されたときの行程が気筒ごとに記憶され、内燃機関の始動動作の開始時、記憶手段の記憶結果に基づき、点火動作が連続して実行される一部の気筒が所定気筒に設定されるので、例えば、クランクシャフトおよびカムシャフトの回転位置に基づいて気筒の行程を判定し、所定気筒を設定する場合と比べて、所定気筒をより迅速に設定することができ、それにより、始動性を向上させることができる。

請求項８に係る発明は、請求項７に記載の内燃機関３の制御装置１において、第１燃料量制御手段は、吸気行程および排気行程にある気筒を所定気筒に設定し、第２燃料量制御手段は、所定気筒以外の気筒に対して、気筒が排気行程にあるタイミングで第２燃料量を供給することを特徴とする。

一般に、燃料を排気行程で気筒に供給した場合の方が、他の行程で供給した場合と比べて、良好な排ガス特性を確保できることが知られている。したがって、この内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の始動動作の開始時、第１燃料量が吸気行程および排気行程にある所定気筒に供給されるとともに、所定気筒以外の気筒に対しては、第２燃料量が排気行程にあるタイミングで供給されるので、始動性および排ガス特性の双方を良好な状態でバランスよく確保することができる。

本発明の第１実施形態に係る制御装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を模式的に示す図である。 ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号のクランク角度位置に対する推移を示す図である。 燃料噴射量ＴＯＵＴの算出処理を示すフローチャートである。 ｋ爆気筒用の推定エンジン回転数ＮＥ［ｋ］の算出に用いるテーブルの一例を示す図である。 ｋ爆気筒用の推定吸気圧ＰＢＡ［ｋ］の算出に用いるテーブルの一例を示す図である。 基本値ＴＯＵＴ＿ＭＡＰの算出に用いるマップの一例を示す図である。 行程数Ｎの設定処理を示すフローチャートである。 第１燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 フラグ初期化処理を示すフローチャートである。 クランク角度位置算出処理を示すフローチャートである。 第２燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 吸気制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の制御装置による燃料の噴射動作の一例を模式的に示す図である。 第２実施形態の制御装置による第１燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態の制御装置による燃料の噴射動作の一例を模式的に示す図である。 第３実施形態の制御装置による、クランク角度位置をＥＥＰＲＯＭに記憶する処理を示すフローチャートである。 第３実施形態の制御装置による第１燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 第３実施形態の制御装置による燃料の噴射動作の一例を模式的に示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１に示すように、この制御装置１は、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、内燃機関（以下「エンジン」という）３の運転状態に応じて、後述するように、各種の制御処理を実行する。

エンジン３は、図示しない車両に搭載された直列４気筒型ガソリンエンジンであり、１〜４番気筒＃１〜＃４（複数の気筒）を備えている。このエンジン３の吸気通路４は、インテークマニホールド４ａの４つの分岐部４ｂを介して４つの気筒＃１〜＃４にそれぞれ接続されている。

各分岐部４ｂには、各気筒の図示しない吸気ポートの上流側に、燃料噴射弁５が取り付けられている。各燃料噴射弁５は、エンジン３の運転中、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって、後述するように、その開弁時間（すなわち燃料噴射量）と開弁タイミングが制御される。すなわち、燃料噴射制御が実行される。

また、エンジン３の図示しないシリンダヘッドには、点火プラグ６が気筒ごとに取り付けられている（１つのみ図示）。この点火プラグ６は、図示しない点火コイルを介してＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２からの制御入力信号（電圧信号）が、点火時期に応じたタイミングで加えられることによって放電し、燃焼室内の混合気を燃焼させる。すなわち、点火時期制御が実行される。

このエンジン３は、４サイクルエンジンタイプのものであり、そのため、４つの気筒＃１〜＃４では、燃料噴射制御処理および点火時期制御処理が＃１→＃３→＃４→＃２→＃１→＃３→……の順に実行される。

また、エンジン３の吸気通路４には、上流側から順に、スロットル弁機構７および吸気圧センサ２０などが設けられており、このスロットル弁機構７は、スロットル弁７ａおよびこれを開閉駆動するＴＨアクチュエータ７ｂなどを備えている。スロットル弁７ａは、吸気通路４の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化によりスロットル弁７ａを通過する空気の流量を変化させる。ＴＨアクチュエータ７ｂは、ＥＣＵ２に接続されたモータにギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって制御されることにより、スロットル弁７ａの開度を変化させる。

さらに、吸気圧センサ２０は、例えば半導体圧力センサなどで構成され、吸気通路４内の圧力（以下「吸気圧」という）ＰＢＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。この吸気圧ＰＢＡは、絶対圧として検出される。

一方、エンジン３のシリンダブロックには、水温センサ２１が取り付けられている。この水温センサ２１は、例えばサーミスタなどで構成され、エンジンのシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、ＥＣＵ２には、大気圧センサ２２、クランク角センサ２３、カム角センサ２４、アクセル開度センサ２５およびイグニッション・スイッチ（以下「ＩＧ・ＳＷ」という）２６がそれぞれ接続されている。この大気圧センサ２２は、半導体圧力センサで構成されており、大気圧ＰＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。なお、本実施形態では、水温センサ２１および大気圧センサ２２が動作環境パラメータ検出手段に相当し、エンジン水温ＴＷおよび大気圧ＰＡが動作環境パラメータに相当する。

一方、クランク角センサ２３は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）の回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。また、カム角センサ２４も、クランク角センサ２３と同様に、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、エンジン３の吸気カムシャフト（図示せず）の回転に伴い、パルス信号であるＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

本実施形態の場合、以上のＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号は、図２に示すように、クランク角度位置に対して変化する。なお、同図に示すように、このエンジン３では、説明の便宜上、吸気行程、圧縮行程、爆発行程および排気行程がいずれも、ピストン（図示せず）のＴＤＣ位置とＢＤＣ位置との間における、クランクシャフトの回転角（以下「クランク角」という）１８０°分の区間に設定されている。

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

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

さらに、ＩＧ・ＳＷ２６は、イグニッションキー（図示せず）操作によりＯＮ／ＯＦＦされるとともに、そのＯＮ／ＯＦＦ状態を表すＩＧ信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２５の検出信号およびＩＧ・ＳＷ２６のＩＧ信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、以下に述べるように、エンジン始動用の燃料噴射制御処理を含む各種の制御処理を実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、始動動作判定手段、空気量制御手段、第１燃料量制御手段、第２燃料量制御手段、動作環境パラメータ検出手段、行程判定手段および記憶手段に相当する。

以下、ＥＣＵ２によって実行される燃料噴射制御処理について説明する。この燃料噴射制御処理では、以下に述べるように、燃料噴射量ＴＯＵＴの算出処理、第１燃料噴射制御処理、フラグ初期化処理および第２燃料噴射制御処理などが実行される。

まず、図３を参照しながら、燃料噴射量ＴＯＵＴの算出処理について説明する。この算出処理の場合、初回のループがクランキングの開始タイミング（すなわちＩＧ信号がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換わったタイミング）で実行され、２回目以降のループが、４つの気筒＃１〜＃４のいずれかのピストンがＴＤＣ位置に達したタイミングで実行される。

この算出処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、行程数Ｎが値０であるか否かを判別する。この行程数Ｎは、クランキング開始以降の行程の数を表すものであり（図１３参照）、後述するように、その値が設定される。なお、行程数Ｎの初期値、すなわちクランキングを開始した行程での行程数Ｎは値０に設定される。

ステップ１の判別結果がＹＥＳで、クランキングを開始した行程であるときには、ステップ２に進み、燃焼番号値ｋを値１インクリメントする。この燃焼番号値ｋは、クランキング開始後、混合気の燃焼がｋ番目に実行される気筒の番号を表すものである。なお、以下の説明では、クランキング開始後、混合気の燃焼がｋ番目に実行される気筒を「ｋ爆気筒」といい、特に、混合気の燃焼が最初に実行される気筒を「初爆気筒」という。また、燃焼番号値ｋは、本処理の初回のループ開始時、初回のループの実行に先立って値０に設定されるようになっており、そのため、本処理の初回のループでは、このステップ２において、燃焼番号値ｋが値１に設定される。

次いで、ステップ３に進み、エンジン水温ＴＷに応じて、図４に示すテーブルを検索することにより、ｋ爆気筒用の推定エンジン回転数ＮＥ［ｋ］を算出する。同図において、ＴＷ１〜ＴＷｍ（ｍ：整数）はエンジン水温ＴＷの所定値を表している。このテーブルでは、ｋ爆気筒用の推定エンジン回転数ＮＥ［ｋ］は、エンジン水温ＴＷが高いほど、より高い値に設定されている。

次に、ステップ４で、エンジン水温ＴＷに応じて、図５に示すテーブルを検索することにより、ｋ爆気筒用の推定吸気圧ＰＢＡ［ｋ］を算出する。このテーブルでは、ｋ爆気筒用の推定吸気圧ＰＢＡ［ｋ］は、エンジン水温ＴＷが高いほど、より低い値（すなわちより負圧側の値）に設定されている。

ステップ４に続くステップ５で、エンジン回転数ＮＥおよび吸気圧ＰＢＡをそれぞれ、上記ステップ３，４で算出したｋ爆気筒用の推定エンジン回転数ＮＥ［ｋ］および推定吸気圧ＰＢＡ［ｋ］に設定する。

次いで、ステップ６に進み、エンジン回転数ＮＥおよび吸気圧ＰＢＡに応じて、図６に示すマップを検索することにより、燃料噴射量の基本値ＴＯＵＴ＿ＭＡＰを算出する。同図において、ＮＥ１〜ＮＥｍ（ｍ：整数）はエンジン回転数ＮＥの所定値を、ＰＢＡ１〜ＰＢＡｎ（ｎ：整数）は吸気圧ＰＢＡの所定値をそれぞれ表している。このマップでは、基本値ＴＯＵＴ＿ＭＡＰは、吸気圧ＰＢＡが高いほど、より大きい値に設定されている。

次に、ステップ７で、燃料の気化補正を行うために、エンジン水温ＴＷに応じて、図示しないテーブルを検索することにより、気化補正係数ＫＴＷを算出し、空気の密度補正を行うために、吸気温度に応じて、図示しないテーブルを検索することにより、密度補正係数ＫＴＡを算出するとともに、大気圧ＰＡに応じて、図示しないテーブルを検索することにより、密度補正係数ＫＰＡを算出する。

ステップ７に続くステップ８で、下式（１）により、ｋ爆気筒用の燃料噴射量ＴＯＵＴ［ｋ］を算出する。
ＴＯＵＴ［ｋ］＝ＴＯＵＴ＿ＭＡＰ・ＫＴＷ・ＫＴＡ・ＫＰＡ ……（１）

次に、ステップ９で、燃焼番号値ｋが気筒数ＮＯＦＣＹＬ（＝４）と等しいか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ｋ＜ＮＯＦＣＹＬのときには、前述したように、ステップ２以降を実行する。一方、ステップ９の判別結果がＹＥＳのときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ１の判別結果がＮＯで、Ｎ≧１のときには、ステップ１０に進み、前述したステップ６と同じ演算手法により、燃料噴射量の基本値ＴＯＵＴ＿ＭＡＰを算出する。

次いで、ステップ１１に進み、前述したステップ７と同じ演算手法により、気化補正係数ＫＴＷ、密度補正係数ＫＴＡおよび密度補正係数ＫＰＡを算出する。

次に、ステップ１２で、下式（２）により、Ｎ＋１爆気筒用の燃料噴射量ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］を算出した後、本処理を終了する。
ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］＝ＴＯＵＴ＿ＭＡＰ・ＫＴＷ・ＫＴＡ・ＫＰＡ ……（２）

以上のように、本処理では、Ｎ＝０の場合、１回のループでステップ３〜８が４回（すなわち４気筒分）実行されることにより、初爆気筒用および２〜４爆気筒用の燃料噴射量ＴＯＵＴ［１］〜［４］が算出される。この場合、４つの燃料噴射量ＴＯＵＴ［１］〜［４］は、ＴＯＵＴ［１］≧ＴＯＵＴ［２］≧ＴＯＵＴ［３］≧ＴＯＵＴ［４］の関係が成立するように算出される。

なお、本実施形態では、初爆気筒用および２〜４爆気筒用の燃料噴射量ＴＯＵＴ［１］〜［４］が複数の燃料量に相当し、４爆気筒用の燃料噴射量ＴＯＵＴ［４］が最小値に相当する。

次に、図７を参照しながら、前述した行程数Ｎの設定処理について説明する。この処理では、初回のループがクランキングの開始タイミングで実行され、２回目以降のループがＣＲＫ信号の発生タイミングに同期して実行される。この処理では、まず、ステップ１５で、４つの気筒＃１〜＃４のいずれかのピストンがＴＤＣ位置に達したか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ１５の判別結果がＹＥＳで、４つの気筒＃１〜＃４のいずれかのピストンがＴＤＣ位置に達したときには、ステップ１６に進み、行程数Ｎを値１インクリメントする。その後、本処理を終了する。以上のように行程数Ｎを設定した場合、前述したように、行程数Ｎの初期値は値０に設定されるので、クランキングを開始してからいずれかのピストンがＴＤＣ位置に達するまでの間は、行程数Ｎは値０に保持される。

次に、図８を参照しながら、第１燃料噴射制御処理について説明する。この制御処理は、エンジン３の始動性を高めるために、４つの気筒＃１〜＃４に対して、同じ燃料量を同時に噴射するものである。この制御処理では、初回のループがクランキングの開始タイミングに同期して実行され、２回目以降のループが所定の第２クランク角（例えば３０゜）ごとに実行される。なお、以下の説明では、４つの気筒＃１〜＃４に対して、同じ燃料量を同時に噴射することを「斉時噴射」という。

この制御処理では、まず、ステップ２０で、今回の制御タイミングがクランキングの開始タイミングであるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。なお、本実施形態では、このステップ２０の内容が始動動作判定手段に相当し、より具体的には、内燃機関の始動が開始されたか否かを判定するものに相当する。

一方、ステップ２０の判別結果がＹＥＳで、今回の制御タイミングがクランキングの開始タイミングであるときには、ステップ２１に進み、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎを４爆気筒用の燃料噴射量ＴＯＵＴ［４］に設定する。なお、本実施形態では、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎが第１燃料量に相当する。

次に、ステップ２２で、気筒番号値ｉを値１インクリメントする。この気筒番号値ｉは、４つの気筒＃ｉ（ｉ＝１〜４）の番号を表すものであり、例えば、ｉ＝１の場合には１番気筒＃１を表す。なお、気筒番号値ｉは、本処理の初回のループ開始時、初回のループの実行に先立って値０に設定されるようになっており、そのため、本処理の初回のループでは、このステップ２２において、気筒番号値ｉが値１に設定される。

ステップ２２に続くステップ２３で、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎに基づいて制御入力信号の値を算出し、この制御入力信号を気筒＃ｉの燃料噴射弁５に供給する。それにより、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ分の燃料が燃料噴射弁５から気筒＃ｉに噴射される。

次いで、ステップ２４に進み、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ分の燃料が気筒＃ｉに噴射されたことを表すために、初回噴射済みフラグＦ＿ＩＮＪＦＬＧ［ｉ］を「１」に設定する。

次に、ステップ２５で、気筒番号値ｉが気筒数ＮＯＦＣＹＬ（＝４）と等しいか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ｉ＜ＮＯＦＣＹＬのときには、前述したように、ステップ２２以降を実行する。

一方、ステップ２５の判別結果がＹＥＳのときには、そのまま本処理を終了する。以上のように、本処理では、１回のループでステップ２３，２４が４回（すなわち４気筒分）実行されることにより、４つの気筒＃１〜＃４において、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ分の燃料がほぼ同時に噴射される。すなわち、斉時噴射が実行される。

次に、図９を参照しながら、フラグ初期化処理について説明する。この処理は、前述した初回噴射済みフラグＦ＿ＩＮＪＦＬＧ［ｉ］をいずれも「０」に初期化するためものである。この処理では、初回のループが、後述するクランク角度位置ＣＡ［ｉ］の算出処理の初回のループ実行直後に上記第１燃料噴射制御処理に連続して実行されるとともに、２回目以降のループが、前述した所定の第３クランク角（例えば３０°）ごとの制御周期で、上記第１燃料噴射制御処理に連続して実行される。

本処理では、まず、ステップ３０で、前述したステップ２２と同様に、気筒番号値ｉをインクリメントする。なお、気筒番号値ｉは、本処理の初回のループ開始時、初回のループの実行に先立って値０に設定されるようになっており、そのため、本処理の初回のループでは、このステップ３０において、気筒番号値ｉが値１に設定される。

次に、ステップ３１に進み、当該気筒＃ｉのクランク角度位置ＣＡ［ｉ］が値０であるか否かを判別する。このクランク角度位置ＣＡ［ｉ］は、図１０のステップ４０において以下に述べるように算出される。この算出処理は、その初回のループがクランキング開始タイミングに同期して実行され、それ以降のループはＣＲＫ信号の発生タイミングに同期して実行される。

このステップ４０では、まず、前述したＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号に基づき、４つの気筒＃１〜＃４のいずれかが圧縮行程の開始時にあるか否かを判別し、圧縮行程の開始時にあると判別された気筒（以下「判別気筒」という）のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］を、その圧縮行程の開始時を７２０゜とし、それ以降のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］を、７２０゜からクランクシャフトの回転角度分を減算することによって算出するとともに、吸気行程の終了時すなわち圧縮行程の開始時に０゜になったタイミングで７２０゜に設定する。すなわち、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］は、圧縮行程の開始時が０゜および７２０゜に、爆発行程の開始時が５４０゜に、排気行程の開始時が３６０゜に、吸気行程の開始時が１８０゜にそれぞれなるように、ダウンカウント式に算出される。

また、他の気筒のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］については、算出された判別気筒のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］に基づいて算出される。例えば、判別気筒が１番気筒＃１で、他の気筒が２番気筒＃２の場合には、２番気筒＃２のクランク角度位置ＣＡ［２］は、算出された１番気筒＃１のクランク角度位置ＣＡ［１］に、クランク角５４０°を加算することによって算出される。

また、上述した判別気筒の判別は例えば以下に述べるように実行される。すなわち、図２に示す１番気筒＃１の吸入行程から圧縮行程におけるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号の推移から明らかなように、ＴＤＣ信号が立ち上がった後に、ＴＤＣ信号がすぐに立ち下がったときには、その直後にＣＲＫ信号が発生したタイミングを、１番気筒＃１の圧縮行程の開始時として判別する。他の気筒についても、同様にして行われる。以上のように、ステップ４０で全気筒＃１〜＃４のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］を算出した後、本処理を終了する。

図９に戻り、ステップ３１の判別結果がＮＯで、クランキング開始以降、当該気筒＃ｉにおいて圧縮行程がまだ開始されていないときには、後述するステップ３３に進む。一方、ステップ３１の判別結果がＹＥＳで、当該気筒＃ｉが圧縮行程の開始タイミングであるときには、ステップ３２に進み、当該気筒＃ｉの初回噴射済みフラグＦ＿ＩＮＪＦＬＧ［ｉ］を「０」に設定する。

ステップ３１または３２に続くステップ３３で、気筒番号値ｉが気筒数ＮＯＦＣＹＬ（＝４）と等しいか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、前述したように、ステップ３０以降を実行する。一方、この判別結果がＹＥＳで、ステップ３１のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］に関する判別が４つの気筒＃１〜＃４のすべてに対して実行されたときには、本処理を終了する。以上のステップ３０〜３３の実行によって、４つの初回噴射済みフラグＦ＿ＩＮＪＦＬＧ［１］〜［４］がいずれも「０」に設定され、初期化されると、それ以降、今回の運転サイクルでは本処理の実行が禁止される。

次に、図１１を参照しながら、第２燃料噴射制御処理について説明する。この制御処理は、クランキング開始後の１回目の燃焼サイクルで、エンジン３の始動性を高めることを目的として、斉時噴射実行済みの４つの気筒＃１〜＃４（所定気筒）に対して追加して燃料噴射を気筒ごとに実行するとともに、２回目以降の燃焼サイクルで、通常の燃料噴射を気筒ごとに実行するものである。

この制御処理では、初回のループは、前述した図１０の処理において４つのクランク角度位置ＣＡ［１］〜［４］がいずれも算出されたタイミングで実行され、２回目以降のループは、前述したフラグ初期化処理に連続してこれと同じ制御周期で実行される。なお、以下の説明では、クランキング開始後の１回目の燃焼サイクル中、斉時噴射を実行済みの気筒＃ｉに対して、燃料を追加して噴射することを「付加噴射」という。

図１１に示すように、この処理では、まず、ステップ５０で、前述したステップ２２，３０と同様に、気筒番号値ｉをインクリメントする。なお、気筒番号値ｉは、本処理の初回のループ開始時、初回のループの実行に先立って値０に設定されるようになっており、そのため、本処理の初回のループでは、このステップ５０において、気筒番号値ｉが値１に設定される。

次に、ステップ５１に進み、当該気筒＃ｉのクランク角度位置ＣＡ［ｉ］が所定の目標噴射角度ＩＮＪＯＢＪ［ｉ］以下であるか否かを判別する。この所定の目標噴射角度ＩＮＪＯＢＪ［ｉ］は、気筒番号値ｉにかかわらず、排気行程中の同じ値（例えば２７０゜）に設定されている。ステップ５１の判別結果がＮＯで、ＣＡ［ｉ］＞ＩＮＪＯＢＪ［ｉ］のときには、当該気筒＃ｉが燃料を噴射すべきタイミングにないと判定して、後述するステップ５８に進む。

一方、ステップ５１の判別結果がＹＥＳで、ＣＡ［ｉ］≦ＩＮＪＯＢＪ［ｉ］のときには、当該気筒＃ｉが燃料を噴射すべきタイミングにあると判定して、ステップ５２に進み、初回噴射済みフラグＦ＿ＩＮＪＦＬＧ［ｉ］が「１」であるか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳのときは、当該気筒＃ｉにおいて、斉時噴射を実行済みであり、付加噴射を実行すべきであると判定して、ステップ５３に進み、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］が吸気行程中の値であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］が吸気行程中の値であるときには、ステップ５４に進み、第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄを、Ｎ爆気筒用の燃料噴射量から第１燃料噴射量を減算した値ＴＯＵＴ［Ｎ＋１］−ＴＯＵＴｍｉｎに設定する。次いで、後述するステップ５７に進む。

一方、ステップ５３の判別結果がＮＯで、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］が吸気行程以外の行程中の値であるときには、ステップ５５に進み、第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄを、Ｎ＋１爆気筒用の燃料噴射量から第１燃料噴射量を減算した値ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］−ＴＯＵＴｍｉｎに設定する。次いで、後述するステップ５７に進む。

一方、ステップ５２の判別結果がＮＯのときには、当該気筒＃ｉにおいて付加噴射を実行すべきでないと判定して、ステップ５６に進み、第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄを、Ｎ＋１爆気筒用の燃料噴射量ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］に設定する。

以上のステップ５４〜５６のいずれかに続くステップ５７で、第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄに基づいて制御入力信号の値を算出し、この制御入力信号を気筒＃ｉの燃料噴射弁５に供給する。それにより、第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄ分の燃料が燃料噴射弁５から気筒＃ｉに噴射される。なお、本実施形態では、第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄが第２燃料量に相当する。

ステップ５１または５７に続くステップ５８に進み、前述したステップ２５，３３と同様に、気筒番号値ｉが気筒数ＮＯＦＣＹＬ（＝４）と等しいか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、前述したように、ステップ５０以降を実行する。一方、この判別結果がＹＥＳで、ステップ５１のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］に関する判別が４つの気筒＃１〜＃４のすべてに対して実行されたときには、本処理を終了する。

次に、図１２を参照しながら、吸気制御処理について説明する。この制御処理は、スロットル弁機構７を介して、吸気量を制御するものであり、初回のループがクランキングの開始タイミングで実行され、２回目以降のループは、前述した所定の第２クランク角ごとに実行される。

この制御処理では、まず、ステップ７０で、エンジン回転数ＮＥが所定の完爆回転数ＮＥｒｅｆを上回っているか否かを判別する。この所定の完爆回転数ＮＥｒｅｆは、エンジン３が完爆状態になり、完全に始動したと推定される値（例えば５００ｒｐｍ）に設定されている。なお、本実施形態では、このステップ７０の内容が始動動作判定手段に相当し、より具体的には、内燃機関の始動が終了したか否かを判定するものに相当する。

ステップ７０の判別結果がＮＯのときには、エンジン３の始動動作中であると判定して、ステップ７１に進み、目標スロットル弁開度ＴＨ＿ｃｍｄを値０に設定する。

一方、ステップ７０の判別結果がＹＥＳのときには、エンジン３が始動済みであると判定して、ステップ７２に進み、目標スロットル弁開度ＴＨ＿ｃｍｄを、通常運転用値ＴＨ＿ＡＰとアイドル運転用値ＴＨ＿ＩＤＬＥの大きい方に設定する。なお、この通常運転用値ＴＨ＿ＡＰは、図示しない算出処理において、アクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより算出され、アイドル運転用値ＴＨ＿ＩＤＬＥは、図示しない算出処理において、エンジン水温ＴＷなどに応じて、図示しないマップを検索することにより算出される。

ステップ７１または７２に続くステップ７３で、算出された目標スロットル弁開度ＴＨ＿ｃｍｄに対応する制御入力信号を、ＴＨアクチュエータ７ｂに供給することにより、ＴＨアクチュエータ７ｂを駆動する。これにより、実際のスロットル弁７ａの開度が、目標スロットル弁開度ＴＨ＿ｃｍｄになるように制御される。この場合、ＴＨ＿ｃｍｄ＝０のときには、スロットル弁７ａが全閉状態に制御される。以上のようにステップ７３を実行した後、本処理を終了する。

本実施形態では、吸気制御処理が以上のように実行されることによって、エンジン３の始動動作中、スロットル弁７ａが全閉状態に制御される。それにより、気筒内の混合気への点火がより遅いタイミングで実行される気筒ほど、吸入空気量がより小さくなるように制御される。その結果、エンジン３の始動動作中において、スロットル弁７ａを全閉状態に制御しない場合と比べて、エンジン３から排出される総排ガス量を低減することができ、排ガス特性を向上させることができる。

次に、図１３を参照しながら、燃料噴射制御処理を以上のように実行した場合の噴射動作例について説明する。同図は、クランキングを開始した際、１番気筒＃１が排気行程にあったときの動作例を示している。同図に示すように、横軸を時間に設定した場合、実際の制御では、クランキングの開始以降、エンジン回転数ＮＥの上昇に伴って、１つの行程の実行期間がより短くなるが、同図では、便宜上、いずれの行程の実行期間も同じ長さで示されている。この点は、後述する図１５，１８においても同様である。

また、同図においては、三角形で示す領域が燃料噴射が実行されたことを表しており、これらの領域の面積が燃料噴射量を表している。さらに、ハッチングで示す領域の燃料噴射は、前述した斉時噴射および付加噴射を表しており、それ以外の領域の燃料噴射は、４つの初回噴射済みフラグＦ＿ＩＮＪＦＬＧ［１］〜［４］がいずれも「１」から「０」に初期化された以降の、通常の燃料噴射を表している。

同図に示すように、クランキングが開始されたタイミング（時刻ｔ１）で、前述した図８の第１燃料噴射制御処理が実行されることにより、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ分の燃料が４気筒＃１〜＃４に同時に噴射される。すなわち、斉時噴射が実行され、４つの初回噴射済みフラグＦ＿ＩＮＪＦＬＧ［１］〜［４］がいずれも「１」に設定される。これに加えて、クランキングの開始に伴い、図１０のクランク角度位置算出処理が実行されることによって、４つのクランク角度位置ＣＡ［１］〜［４］が算出される。

そして、４つのクランク角度位置ＣＡ［１］〜［４］がいずれも算出され、４つの気筒＃１〜＃４の行程がいずれも判定されたタイミング（時刻ｔ２）で、図１１の第２燃料噴射制御処理が開始される。その際、１，２番気筒＃１，＃２において、ステップ５１，５２の判別結果がいずれもＹＥＳとなり、吸気行程にある２番気筒＃２では、前述したステップ５３の判別結果がＹＥＳとなることで、ＴＯＵＴ［１］−ＴＯＵＴｍｉｎ（＝ＴＯＵＴ［Ｎ＋１］−ＴＯＵＴｍｉｎ）分の燃料が付加噴射され、排気行程にある１番気筒＃１では、前述したステップ５３の判別結果がＮＯとなることで、ＴＯＵＴ［２］−ＴＯＵＴｍｉｎ（＝ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］−ＴＯＵＴｍｉｎ）分の燃料が付加噴射される。

さらに、クランクシャフトの回転に伴い、３番気筒＃３において、ステップ５１，５２の判別結果がいずれもＹＥＳとなったタイミング（時刻ｔ３）で、ＴＯＵＴ［３］−ＴＯＵＴｍｉｎ（＝ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］−ＴＯＵＴｍｉｎ）分の燃料が付加噴射される。その後、クランクシャフトの回転に伴い、４番気筒＃４において、ステップ５１，５２の判別結果がＹＥＳとなったタイミング（時刻ｔ４）では、ステップ５５の演算において、ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］−ＴＯＵＴｍｉｎ＝ＴＯＵＴ［４］−ＴＯＵＴ［４］＝０が成立し、それによって、付加噴射が実行されない。

このように、クランキング開始時点で、２番気筒＃２が吸気行程にある場合、４つの気筒＃１〜＃４において、＃２→＃１→＃３→＃４の順に点火動作が開始されるとともに、点火動作以前に噴射される総燃料量が、ＴＯＵＴ［１］→ＴＯＵＴ［２］→ＴＯＵＴ［３］→ＴＯＵＴ［４］と段階的に減少するように制御される。また、各気筒の２回目以降の燃焼サイクルでは、ステップ５１の判別結果がＹＥＳとなったタイミング（例えば時刻ｔ５）で、ステップ５２の判別結果がＮＯとなり、それによって、ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］分の燃料がその気筒に噴射される。

以上のように、第１実施形態の制御装置１によれば、吸気制御処理において、エンジン３の始動動作中、スロットル弁７ａが全閉状態に保持され、それにより、気筒内の混合気への点火がより遅いタイミングで実行される気筒ほど、吸入空気量がより小さくなるように制御される。一方、燃料噴射制御処理において、エンジン３の始動動作の開始時、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ分の燃料が全気筒＃１〜＃４に斉時噴射されるので、この斉時噴射によって始動性を高めることができる。また、斉時噴射の実行後、第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄ分の燃料を付加噴射することによって、全気筒＃１〜＃４において、気筒内の混合気への点火がより遅いタイミングで実行される気筒ほど、より小さくなるように制御される。その結果、各気筒の空燃比を、良好な始動性と良好な排ガス特性をバランスよく確保できるような値に精度よく制御することができ、排ガス特性および始動性をいずれも向上させることができる。これに加えて、エンジン３の始動動作中において、スロットル弁７ａが全閉状態に制御されるので、スロットル弁７ａを全閉状態に制御しない場合と比べて、エンジン３から排出される総排ガス量を低減することができ、排ガス特性をさらに向上させることができる。

さらに、初爆気筒用および２〜４爆気筒用の燃料噴射量ＴＯＵＴ［１］〜［４］が、エンジン水温ＴＷ、大気圧ＰＡおよび吸気温度に応じて算出されるので、これらの４つの燃料噴射量ＴＯＵＴ［１］〜［４］を、エンジン３の動作環境を反映させながら、良好な始動性と良好な排ガス特性をバランスよく確保できる値として算出することができる。

また、斉時噴射される第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎが、４つの燃料噴射量ＴＯＵＴ［１］〜［４］のうちの最小値ＴＯＵＴ［４］に設定され、付加噴射される第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄが、４つの燃料噴射量ＴＯＵＴ［１］〜［４］から第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎを減算することによって算出されるので、これらの燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ，ＴＯＵＴ２ｎｄによって、排ガス特性および始動性を確実に向上させることができる。これに加えて、クランキングを開始した際、燃料が最も遅いタイミングで点火される気筒では、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎのみしか噴射されないので、その分、燃料の噴射回数を減少させることができ、燃料噴射の制御精度を向上させることができる。

なお、第１実施形態は、本発明の制御装置を４気筒型の内燃機関に適用した例であるが、本発明の制御装置が適用される内燃機関はこれに限らず、複数の気筒を有する内燃機関であればよい。例えば、本発明の制御装置を６気筒型、８気筒型、１０気筒型または１２気筒型の内燃機関などに適用してもよい。

また、第１実施形態は、内燃機関として、ガソリンを燃料とするものを用いた例であるが、本発明の内燃機関はこれに限らず、内燃機関であればよい。例えば、内燃機関として、軽油や天然ガスなどを燃料とするものを用いてよい。

さらに、第１実施形態は、動作環境パラメータとして、エンジン水温ＴＷ、吸気圧ＰＢＡおよび大気圧ＰＡを用いた例であるが、本発明の動作環境パラメータはこれに限らず、内燃機関の動作環境を表すものであればよい。例えば、動作環境パラメータとして、吸気通路内を流れる空気の温度や流量を用いてもよい。

一方、第１実施形態は、内燃機関として、ポート噴射式の内燃機関を用いた例であるが、これに代えて、筒内噴射式の内燃機関を用いてもよい。その場合には、付加噴射を、斉時噴射の供給後であって爆発行程が終了するまでの間に実行すればよい。

また、第１実施形態は、エンジン３のクランキング開始時、吸気行程にある気筒に対しては、付加噴射を斉時噴射に連続して実行し、それ以外の気筒に対しては、付加噴射を排気行程中の所定の目標噴射角度ＩＮＪＯＢＪ［ｉ］で実行した例であるが、付加噴射の実行タイミングはこれらに限らず、その気筒において、斉時噴射後から圧縮行程が開始されるまでの間であればよい。例えば、全気筒において、付加噴射を吸気行程で実行するように構成してもよい。このように構成した場合、第１実施形態の制御手法と比べて、排ガス特性の悪化を招くおそれがある。そのため、始動性および排ガス特性の双方を良好な状態でバランスよく確保する観点からは、第１実施形態の制御手法の方が優れている。

次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。この第２実施形態の制御装置は、第１実施形態の制御装置１と比べて、以下に述べるように、燃料噴射制御処理における第１燃料噴射制御処理の内容のみが異なっているので、以下、この第１燃料噴射制御処理を中心に説明するとともに、第１実施形態の制御装置１と同じ制御処理に関しては、その説明および図示を省略する。

まず、図１４を参照しながら、本実施形態の第１燃料噴射制御処理について説明する。この第１燃料噴射制御処理は、以下に述べるように、クランキングの開始タイミングで、前述した斉時噴射に代えて、４つの気筒＃１〜＃４のうちの、排気行程および圧縮行程にある２つの所定気筒に対してのみ燃料を同時に噴射するためのものである。なお、以下の説明では、このように、クランキングの開始タイミングで、２つの所定気筒に対してのみ燃料を同時に噴射することを「グループ噴射」という。

同図に示すように、この第１燃料噴射制御処理は、前述した図８の第１燃料噴射制御処理と比べて、ステップ８３，８７のみが異なっており、それら以外の点は同じように構成されているので、以下、ステップ８３，８７を中心に説明する。この処理では、ステップ８２に続くステップ８３で、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］が圧縮行程の値であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ８４〜８６を、前述したステップ２３〜２５と同様に実行する。

一方、ステップ８３の判別結果がＮＯのときには、ステップ８７に進み、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］が排気行程の値であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、上述したように、ステップ８４以降を実行する。一方、ステップ８７の判別結果がＮＯのときには、ステップ８６以降を実行する。以上のように、本処理では、排気行程および圧縮行程にある２つの所定気筒に対してのみ、ステップ８４，８５が実行され、それにより、グループ噴射が２つの所定気筒に対して実行されるとともに、これらの所定気筒に対応する２つの初回噴射済みフラグＦ＿ＩＮＪＦＬＧ［ｉ］が「１」に設定される。

次に、図１５を参照しながら、第２実施形態の制御装置によって燃料噴射制御処理を以上のように実行した場合の噴射動作例について説明する。同図は、クランキングを開始した際、１番気筒＃１が排気行程にあったときの動作例を示しており、同図のハッチングで示す領域の燃料噴射が、前述したグループ噴射および付加噴射を表している。

同図に示すように、クランキングが開始されたタイミング（時刻ｔ１０）で、前述した図１４の第１燃料噴射制御処理が実行されることにより、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ分の燃料が１番および４番気筒＃１，＃４に同時に噴射される。すなわち、グループ噴射が実行され、２つの初回噴射済みフラグＦ＿ＩＮＪＦＬＧ［１］，Ｆ＿ＩＮＪＦＬＧ［４］がいずれも「１」に設定される。これに加えて、クランキングの開始に伴い、前述した図１０のクランク角度位置算出処理が実行されることによって、４つのクランク角度位置ＣＡ［１］〜［４］が算出される。

そして、４つのクランク角度位置ＣＡ［１］〜［４］がいずれも算出され、４つの気筒＃１〜＃４の行程がいずれも判定されたタイミング（時刻ｔ１１）で、前述した図１１の第２燃料噴射制御処理が開始される。その際、排気行程にある１番気筒＃１では、前述したステップ５１，５２の判別結果がいずれもＹＥＳになり、かつ前述したステップ５３の判別結果がＮＯとなることで、ＴＯＵＴ［２］−ＴＯＵＴｍｉｎ（＝ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］−ＴＯＵＴｍｉｎ）分の燃料が付加噴射される。

さらに、クランクシャフトの回転に伴い、３番気筒＃３において、ステップ５１の判別結果がＹＥＳとなったタイミング（時刻ｔ１２）では、前述したステップ５２の判別結果がＮＯとなることで、ＴＯＵＴ［３］（＝ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］）分の燃料が噴射される。その後、クランクシャフトの回転に伴い、４番気筒＃４において、ステップ５１，５２の判別結果がＹＥＳとなったタイミング（時刻ｔ１３）では、前述したステップ５５の演算で、ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］−ＴＯＵＴｍｉｎ＝ＴＯＵＴ［４］−ＴＯＵＴ［４］＝０が成立することで、付加噴射が実行されない。

次いで、クランクシャフトの回転に伴い、２番気筒＃２において、ステップ５１の判別結果がＹＥＳとなったタイミング（時刻ｔ１４）では、前述したステップ５２の判別結果がＮＯとなることで、ＴＯＵＴ［５］（＝ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］）分の燃料が噴射される。

このように、クランキング開始時点で、１番気筒＃１が排気行程にある場合、４つの気筒＃１〜＃４では、点火動作が＃１→＃３→＃４→＃２の順に実行されるとともに、点火動作以前に噴射される総燃料量が、ＴＯＵＴ［２］→ＴＯＵＴ［３］→ＴＯＵＴ［４］→ＴＯＵＴ［５］と段階的に減少するように制御される。また、各気筒の２回目以降の燃焼サイクルでは、ステップ５１の判別結果ＹＥＳとなったタイミング（例えば時刻ｔ１４）で、ステップ５２の判別結果がＮＯとなることによって、ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］分の燃料がその気筒に噴射される。

以上のように、第２実施形態の制御装置によれば、吸気制御処理が第１実施形態の制御装置１と同様に実行される。また、燃料噴射制御処理では、クランキングの開始時、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ分の燃料が、排気行程および圧縮行程にある２つの所定気筒に対してグループ噴射されるので、このグループ噴射によって、始動性を高めることができるとともに、第１実施形態のような斉時噴射を実行した場合と比べて、燃料圧の低下を抑制することができる。

さらに、グループ噴射の実行後、第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄ分の燃料を、クランキングの開始時に排気行程にあった所定気筒に対してのみ付加噴射するとともに、クランキングの開始時に吸気行程および爆発行程にあった気筒に対して、第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄ分の燃料を排気行程中の所定タイミングで噴射することによって、全気筒＃１〜＃４において、気筒内の混合気への点火がより遅いタイミングで実行される気筒ほど、より小さくなるように制御される。その結果、良好な始動性と良好な排ガス特性をバランスよく確保できるような値に精度よく制御することができ、排ガス特性および始動性をいずれも向上させることができる。

また、グループ噴射される２つの所定気筒のうち、クランキング開始時に圧縮行程にある気筒に対しては、付加噴射が実行されず、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ分の燃料しか噴射されないので、燃料の噴射回数を減少させることができるとともに、上記燃料圧の低下を抑制できることで、付加噴射の際、第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄ分の燃料を精度よく噴射することができる。その結果、燃料噴射の制御精度を向上させることができる。

なお、第２実施形態は、グループ噴射を、クランキング開始時に排気行程および圧縮行程にある気筒に対して実行した例であるが、グループ噴射を、クランキング開始時に吸気行程および爆発行程にある気筒に対して実行してもよい。

次に、本発明の第３実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。この第３実施形態の制御装置は、前述した第２実施形態の制御装置と比べると、クランキングの開始時、排気行程および圧縮行程にある２つの所定気筒に代えて、吸気行程および排気行程にある２つの所定気筒に対してグループ噴射を実行する点が異なっている。また、具体的な制御処理としては、以下に述べるように、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］の算出処理の内容と、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］をＥＥＰＲＯＭに記憶する処理を実行する点と、第１燃料噴射制御処理の内容とが第２実施形態の制御装置と異なっているので、以下、これらの制御処理を中心に説明する。

まず、本実施形態の制御装置では、各気筒のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］の算出は、クランキングの開始タイミングに同期して開始されるとともに、エンジン３のクランクシャフトが停止するまで行われる。また、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］の算出開始時、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］は、以下に述べるようにＥＥＰＲＯＭに記憶されているクランク角度位置ＣＡ［ｉ］に設定されるとともに、それ以降、記憶されたクランク角度位置ＣＡ［ｉ］とＣＲＫ信号に基づいて算出される。

次に、図１６を参照しながら、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］をＥＥＰＲＯＭに記憶する処理について説明する。この処理は、エンジン停止時のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］を全気筒分、記憶するものであり、ＣＲＫ信号の発生タイミングに同期して実行される。この処理では、まず、ステップ９０で、ＩＧ信号がＯＦＦ状態にあるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ＩＧ信号がＯＮ状態にあるときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ９０の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ９１に進み、ＩＧ信号がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換わった後、所定時間が経過したか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ９１の判別結果がＹＥＳのときには、エンジン３のクランクシャフトが完全に停止したと判定して、ステップ９２に進み、その時点での全気筒分のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］を、ＥＥＰＲＯＭに記憶した後、本処理を終了する。以上のように、ステップ９２で、全気筒分のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］がＥＥＰＲＯＭに記憶された以降、本処理の実行は、次回の運転サイクルにおけるエンジン停止時まで禁止される。

次に、図１７を参照しながら、本実施形態の第１燃料噴射制御処理について説明する。同図に示すように、この第１燃料噴射制御処理は、前述した第２実施形態の図１４の第１燃料噴射制御処理と比べて、ステップ１０１，１０３のみが異なっており、それら以外の点は同じように構成されているので、以下、ステップ１０１，１０３を中心に説明する。この処理では、ステップ１００に続くステップ１０１で、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎを２爆気筒用の燃料噴射量ＴＯＵＴ［２］に設定する。次いで、ステップ１０２を前述したステップ２２，８２と同様に実行した後、ステップ１０３で、クランク角度位置ＣＡ［ｉ］が吸気行程の値であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ１０４〜１０６を、前述したステップ２３〜２５または８４〜８６と同様に実行する。

一方、ステップ１０３の判別結果がＮＯのときには、ステップ１０７を前述したステップ８７と同様に実行した後、ステップ１０４以降またはステップ１０６以降を実行する。以上のように、本実施形態の第１燃料噴射制御処理は実行される。

また、本実施形態の場合、前述した第２燃料噴射制御処理は、初回のループが燃料噴射弁５が第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ分の燃料を噴射し終わったと推定されるタイミングで実行され、２回目以降のループは、前述したフラグ初期化処理に連続してこれと同じ制御周期で実行される。

次に、図１８を参照しながら、第３実施形態の制御装置によって燃料噴射制御処理を以上のように実行した場合の噴射動作例について説明する。同図は、クランキングを開始した際、１番気筒＃１が排気行程にあったときの動作例を示しており、同図のハッチングで示す領域の燃料噴射が、前述したグループ噴射および付加噴射を表している。

同図に示すように、クランキングが開始されたタイミング（時刻ｔ２０）で、ＥＥＰＲＯＭに記憶されたデータを用い、１番および２番気筒＃１，＃２のクランク角度位置ＣＡ［ｉ］がそれぞれ、排気行程および吸気行程の値に設定されるとともに、前述した図１７の第１燃料噴射制御処理が実行されることにより、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ（＝ＴＯＵＴ［２］）分の燃料が１番および２番気筒＃１，＃２に同時に噴射される。すなわち、グループ噴射が実行され、２つの初回噴射済みフラグＦ＿ＩＮＪＦＬＧ［１］，Ｆ＿ＩＮＪＦＬＧ［２］がいずれも「１」に設定される。

そして、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ（＝ＴＯＵＴ［２］）分の燃料が１番および２番気筒＃１，＃２に噴射し終わったタイミング（時刻ｔ２１）で、前述した図１１の第２燃料噴射制御処理が開始される。その際、１番および２番気筒＃１，＃２において、前述したステップ５１，５２の判別結果がいずれもＹＥＳとなるものの、排気行程にある１番気筒＃１の場合、前述したステップ５３の判別結果がＮＯとなり、ステップ５５の演算で、ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］−ＴＯＵＴｍｉｎ＝ＴＯＵＴ［２］−ＴＯＵＴ［２］＝０が成立することで、付加噴射が実行されない。一方、吸気行程にある２番気筒＃２の場合、前述したステップ５３の判別結果がＹＥＳとなるので、ステップ５４で演算されたＴＯＵＴ［１］−ＴＯＵＴｍｉｎ（＝ＴＯＵＴ［Ｎ＋１］−ＴＯＵＴｍｉｎ）分の燃料が付加噴射される。

さらに、クランクシャフトの回転に伴い、３番気筒＃３において、ステップ５１の判別結果がＹＥＳとなったタイミング（時刻ｔ２２）では、前述したステップ５２の判別結果がＮＯとなることで、ＴＯＵＴ［３］（＝ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］）分の燃料が噴射される。その後、クランクシャフトの回転に伴い、４番気筒＃４において、ステップ５１の判別結果がＹＥＳとなったタイミング（時刻ｔ２３）では、前述したステップ５２の判別結果がＮＯとなることで、ＴＯＵＴ［４］（＝ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］）分の燃料が噴射される。

このように、クランキング開始時点で、１番気筒＃１が排気行程にあり、２番気筒＃２が吸気行程にある場合、４つの気筒＃１〜＃４では、点火動作が＃２→＃１→＃３→＃４の順に実行されるとともに、点火動作の前に噴射される総燃料量が、ＴＯＵＴ［１］→ＴＯＵＴ［２］→ＴＯＵＴ［３］→ＴＯＵＴ［４］と段階的に減少するように制御される。また、各気筒の２回目以降の燃焼サイクルでは、ステップ５１の判別結果ＹＥＳとなったタイミング（例えば時刻ｔ２４）で、ステップ５２の判別結果がＮＯとなることによって、ＴＯＵＴ［Ｎ＋２］分の燃料がその気筒に噴射される。

以上のように、第３実施形態の制御装置によれば、吸気制御処理が第１実施形態の制御装置１と同様に実行される。また、燃料噴射制御処理では、クランキングの開始時、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ分の燃料が、排気行程および吸気行程にある２つの所定気筒に対してグループ噴射されるので、このグループ噴射によって、始動性を高めることができるとともに、第１実施形態のような斉時噴射を実行した場合と比べて、燃料圧の低下を抑制することができる。

さらに、グループ噴射の実行後、第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄ分の燃料を、クランキングの開始時に吸気行程にあった所定気筒に対してのみ付加噴射するとともに、クランキングの開始時に圧縮行程および爆発行程にあった気筒に対して、第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄ分の燃料を排気行程中の所定タイミングで噴射することによって、各気筒の空燃比が、気筒内の混合気への点火がより遅いタイミングで実行される気筒ほど、より小さくなるように制御される。その結果、各気筒の空燃比を、良好な始動性と良好な排ガス特性をバランスよく確保できるような値に精度よく制御することができ、排ガス特性および始動性をいずれも向上させることができる。

また、グループ噴射される２つの所定気筒のうち、クランキング開始時に排気行程にある気筒に対しては、付加噴射が実行されず、第１燃料噴射量ＴＯＵＴｍｉｎ分の燃料しか噴射されないので、燃料の噴射回数を減少させることができるとともに、上記燃料圧の低下を抑制できることで、付加噴射の際、第２燃料噴射量ＴＯＵＴ２ｎｄ分の燃料を精度よく噴射することができる。その結果、燃料噴射の制御精度を向上させることができる。

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（始動動作判定手段、空気量制御手段、第１燃料量制御手段、第２燃料量 制御手段、動作環境パラメータ検出手段、行程判定手段、記憶手段）
３ 内燃機関
＃１ １番気筒（複数の気筒、所定気筒）
＃２ ２番気筒（複数の気筒、所定気筒）
＃３ ３番気筒（複数の気筒、所定気筒）
＃４ ４番気筒（複数の気筒、所定気筒）
２１ 水温センサ（動作環境パラメータ検出手段）
２２ 大気圧センサ（動作環境パラメータ検出手段）
ＴＯＵＴｍｉｎ 第１燃料噴射量（第１燃料量）
ＴＯＵＴ２ｎｄ 第２燃料噴射量（第２燃料量）
ＴＯＵＴ［１］ 初爆気筒用の燃料噴射量（複数の燃料量）
ＴＯＵＴ［２］ ２爆気筒用の燃料噴射量（複数の燃料量）
ＴＯＵＴ［３］ ３爆気筒用の燃料噴射量（複数の燃料量）
ＴＯＵＴ［４］ ４爆気筒用の燃料噴射量（複数の燃料量、最小値）
ＴＷ エンジン水温（動作環境パラメータ）
ＰＡ 大気圧（動作環境パラメータ）

Claims (8)

1. 複数の気筒に吸入される空気量を制御するとともに、当該複数の気筒に供給される燃料量を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の始動動作中であるか否かを判定する始動動作判定手段と、
   当該始動動作判定手段の判定結果に基づき、前記内燃機関の始動動作の開始時、前記複数の気筒のうちの少なくとも一部の所定気筒に供給される燃料量を第１燃料量として制御する第１燃料量制御手段と、
   前記内燃機関の始動動作の開始以降、前記複数の気筒に供給される燃料量を第２燃料量として制御するとともに、当該第２燃料量を、前記所定気筒に対して、前記第１燃料量の供給後であって爆発行程が終了するまでの間に供給されるように制御する第２燃料量制御手段と、
   を備え、
   当該第２燃料量制御手段は、前記複数の気筒のうちの２つ以上の気筒において、燃料がより遅いタイミングで点火される気筒ほど、当該気筒に供給される総燃料量がより小さくなるように、前記第２燃料量を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記始動動作判定手段の判定結果に基づき、前記内燃機関の始動動作中、前記複数の気筒に吸入される前記空気量を、燃料がより遅いタイミングで点火される気筒ほど、より小さくなるように制御する空気量制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置
3. 前記第２燃料量制御手段は、前記所定気筒において、前記第２燃料量を前記第１燃料量に応じて設定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記所定気筒は、前記複数の気筒のすべてに設定されており、
   前記第１燃料量制御手段は、前記第１燃料量を、前記複数の気筒のすべてに同時に供給されるように制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関の動作環境を表す動作環境パラメータを検出する動作環境パラメータ検出手段をさらに備え、
   前記第１燃料量制御手段は、当該検出された動作環境パラメータに応じて、前記複数の気筒の数と等しい複数の燃料量を算出するとともに、当該複数の燃料量のうちの最小値を前記第１燃料量に設定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記所定気筒は、前記複数の気筒のうちの一部の気筒に設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記複数の気筒における燃焼サイクル中の行程を気筒ごとに判定する行程判定手段と、
   当該行程判定手段の判定結果に基づき、前記内燃機関が停止されたときの行程を気筒ごとに記憶する記憶手段と、
   前記第１燃料量制御手段は、当該記憶手段の記憶結果に基づき、点火動作が連続して実行される前記一部の気筒を前記所定気筒に設定することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記第１燃料量制御手段は、吸気行程および排気行程にある気筒を前記所定気筒に設定し、
   前記第２燃料量制御手段は、前記所定気筒以外の気筒に対して、当該気筒が排気行程にあるタイミングで前記第２燃料量を供給することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。

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