JP3968331B2 - 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた車載用筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置及び方法に係り、特に、圧縮行程に燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードと吸気行程に燃料噴射を行う吸気行程噴射モードとを選択的にとり得るようにされた燃焼制御装置及び方法に関する。

近年、火花点火式内燃機関において燃料（ガソリン）をポンプにより燃料噴射弁に圧送し、燃料噴射弁から高圧燃料を圧縮行程において燃焼室内に直接噴射して、点火プラグ付近に可燃混合気を集中させることにより、全体としては希薄な空燃比でありながら、安定した燃焼が可能な成層燃焼を実現して、機関の燃費、排ガス性能（ＨＣ等の有害成分排出量の低減化）等を大きく改善した技術が開発されている。

そして、筒内噴射式内燃機関において、上記圧縮行程に燃料を噴射する成層燃焼（圧縮行程噴射モード）と、吸気行程で燃料を噴射し、燃焼室内に均質な混合気を生成して燃焼を行う均質燃焼（吸気行程噴射モード）と、を併用すること、言い換えれば、成層燃焼（圧縮行程噴射モード）と均質燃焼（吸気行程噴射モード）とを機関運転状態に応じて切り換えることが考えられている。

かかる燃焼モード（噴射モード）の切り換えを行う場合、燃焼室の壁面温度が低いとき（冷機始動時）に圧縮行程噴射モードをとると、噴射された燃料が十分に気化されないうちに点火されることになるため、燃焼性が悪化し、ＨＣ排出量が増加すると考えられることから、例えば、下記特許文献１には、冷却水温が所定温度より低いときは均質燃焼（吸気行程噴射モード）を行って燃料が十分に気化できる時間を確保し、冷却水温が前記所定温度以上でかつ燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が所定圧以上のときは、成層燃焼（圧縮行程噴射モード）を行うことことにより、燃費、排ガス性能の向上を図ることが提案されている。

しかしながら、上記提案では、冷機始動時における燃焼室壁面への燃料付着状態が、圧縮行程噴射モードで燃料噴射を行うときと吸気行程噴射モードで燃料噴射を行うときとでは異なることが考慮されておらず、そのため、燃焼が適正に行われないことがあり、燃費、排ガス性能等を十分に向上させることができない。

つまり、冷機始動時において多量のＨＣが排出される主原因は、燃焼室壁面（ピストン冠面を含む）への燃料付着であることが明らかになっており、したがって、燃焼室壁面が十分に暖まるまでは、燃焼室壁面に燃料が当たりにくい圧縮行程噴射モードをとり、暖まった後は、噴射後の気化時間を長くとれる吸気行程噴射モードをとる方が、ＨＣ排出量を減らすことができる。

かかる点を考慮して、例えば、下記特許文献２には、始動開始後（クランキング開始後）、冷却水温が所定温度範囲内にあるときには圧縮行程噴射モードを選択し、冷却水温が所定温度範囲よりも高温域になったとき、噴射モードを吸気行程噴射モードに切り換えることが提案されている。
特開平１０−３０４６８号公報（第１〜８頁、図１〜図５） 特開２００１−８２２１６号公報（第１〜９頁、図１〜図６）

しかしながら、前記特許文献１及び２に所載の筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置においては、圧縮行程噴射モード（成層燃焼）と吸気行程噴射モード（均質燃焼）の切換時期判定用パラメータとして冷却水温を用いている。

しかし、冷却水温は冷却水の熱容量が大きいため、始動開始後（クランキング開始後）の時間に対する温度変化の反応が鈍く、始動開始後における燃焼室壁面の温度を正確には反映していない（相当の応答遅れが生じる）。このため、燃焼室壁面温度が低いときには、排ガス性能の悪化原因となる壁面への燃料付着量を減らすことが可能である圧縮行程噴射モードを選択し、燃焼室壁面温度が高くなった後は、燃料付着量の影響が少なくなるので、燃料の気化時間を長くとることができる吸気行程噴射モードを選択する噴射モード切り換え制御を行う場合、その噴射モード切換時期判定用パラメータとして、感度の鈍い冷却水温を用いたのでは、燃料噴射モードの切換時期が不適正となる場合が少なからず生じ、燃費、排ガス性能を十分に向上させることができない。

言い換えれば、冷機始動時における燃料噴射モードの切り換えが的確に行われない場合、吸気行程噴射モードの方がよい運転条件においても、圧縮行程噴射モードでの運転が継続されることとなり、結果として、ＨＣ排出量を十分に低減することができない。

また、前記特許文献２には、燃焼室壁面の温度を直接検出する手段（センサ類）を付設することが記載されているが、このような手段を新たに付設すると、機関製造コストの増加、付加部品による燃焼性の悪化等を招来するおそれがある。このため、燃焼室壁面温度を直接検出するのではなく、間接的にかつ正確に推定把握できて、圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モードとの切換時期を適正に判定することができる燃焼制御装置が望まれるところである。

本発明は、このような要望に応えるべくされたもので、始動開始後における燃焼室壁面温度を間接的ではあるが正確に推定把握できるようにされ、もって、燃料噴射モードの切り換えを燃費、排ガス性能等が良好となる最適な時期に行うことができるようにされた筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置及び方法を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る燃焼制御装置は、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた筒内噴射式内燃機関に適用されるもので、機関の運転状態に基づいて、圧縮行程に燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードと吸気行程に燃料噴射を行う吸気行程噴射モードとの間の選択・切り換えを行う噴射モード選択切換手段と、該噴射モード選択切換手段により選択された噴射モードに従って前記燃料噴射弁に対する制御を行う燃料噴射制御手段と、を備え、前記噴射モード選択切換手段は、始動開始後に、前記燃料噴射制御手段から得られる燃料噴射情報に基づいて、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切換時期を判定するようにされる。

一つの好ましい態様では、前記噴射モード選択切換手段は、始動開始時点からの燃料噴射量を積算する噴射量積算手段を有し、該噴射量積算手段により積算された燃料噴射量積算値が噴射モード切換時期判定用として設定されたしきい値未満であるとき、圧縮行程噴射モードを選択し、前記燃料噴射量積算値が前記しきい値以上となったとき、噴射モードを吸気行程噴射モードに切り換えるようにされる。

他の好ましい態様では、前記噴射モード選択切換手段は、始動開始時点からの燃料噴射回数を積算する噴射回数積算手段を有し、該噴射回数積算手段により積算された燃料噴射回数積算値が噴射モード切換時期判定用として設定されたしきい値未満であるとき、圧縮行程噴射モードを選択し、前記燃料噴射回数積算値が前記しきい値以上となったとき、噴射モードを吸気行程噴射モードに切り換えるようにされる。

ここで、筒内噴射式内燃機関においては、燃焼室に噴射供給された燃料が熱エネルギーに変わり、燃焼室壁面温度を上昇させるので、始動開始後（クランキング開始後）の燃焼室壁面温度は、始動開始後において各気筒に噴射供給された燃料の総量である燃料噴射量積算値に応じたものとなる。また、燃料噴射量積算値は、燃料噴射回数積算値（累積値＝総燃料噴射回数）に応じたものとなる。なお、筒内噴射式内燃機関においては、通常、吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる一燃焼サイクルにおいて１回燃料噴射が行われる、つまり、機関が２回転する間に１回燃料噴射が行われるので、燃料噴射回数積算値（総燃料噴射回数）は、始動開始後に機関が何回転したか（総回転数）からでも求めることができる。

そして、燃料噴射量積算値（総燃料噴射量）あるいは燃料噴射回数積算値（総燃料噴射回数）がどれくらいになったら、燃焼室壁面温度が、壁面が十分に暖まったことを示す（噴射モード切換の最適時期を示す）温度になるかを、予め実験等により求めておき、その温度（Ｔｃ）となる燃料噴射量積算値あるいは燃料噴射回数積算値をしきい値として設定しておくことにより、始動開始後における圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの最適切換時期を、切換時期判定用パラメータとして感度が鈍い冷却水温を用いる場合に比して、的確に判定でき、その結果、ＨＣの排出量（排ガス中の濃度）が低減され、燃費、排ガス性能等が向上する。

前記噴射モード選択切換手段は、好ましい態様では、前記噴射モード切換時期判定用のしきい値を設定するしきい値設定手段を有し、該しきい値設定手段は、始動開始時点における冷却水温、前記燃料噴射弁に供給される燃料圧力、及び、機関停止時間のうちの少なくとも一つに基づいて、前記しきい値を設定するようにされる。

ここで、始動開始時点（燃焼前）の冷却水温は、機関（それが搭載された車両）が置かれている場所の大気温度や前回の機関停止からの経過時間（近々に運転された過去があるかどうか）等を示し、また、始動開始時点の燃料圧力も前回の機関停止からの経過時間（近々に運転された過去があるかどうか）等を示し、さらに、機関停止時間は、機関停止後に直ちに再始動された状況かどうかを示している。

したがって、例えば、始動開始時点の冷却水温あるいは燃料圧力が高い場合や機関停止時間が短い場合には、燃焼室壁面が早く暖まるポテンシャルを持っていることになるので、前記しきい値を低く設定して、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切換え時期を早めるようにされる。このように始動開始時点の冷却水温、燃料圧力又は機関停止時間に基づいて前記しきい値を設定することにより、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切換え時期がより的確なものとなる。

また、本発明に係る燃焼制御装置の他の好ましい態様では、前記しきい値設定手段により設定されたしきい値に基づいて、前記燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給系に備えられた低圧燃料ポンプの吐出圧力を調整する低圧ポンプ制御手段を備え、さらに別の好ましい態様では、前記しきい値設定手段により設定されたしきい値に基づいて、前記燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給系に備えられた高圧燃料ポンプの吐出量を調整する高圧ポンプ制御手段を備える。

ここで、前記しきい値設定手段により設定されたしきい値は、始動開始時点において既に燃焼室壁面が熱を持った状態（暖まっている状態）かどうかを示しているので、該しきい値により、噴射モードが圧縮行程噴射モードであるか吸気行程噴射モードであるかが判別される（例えば、前記しきい値が０以外の場合は圧縮行程噴射モードと判定する）。

そして、噴射モードが圧縮行程噴射モードである場合には、成層燃焼を実現するため、燃料噴射弁から噴射される燃料をより微粒化、霧化させる（着火性を高める）必要がある。そのため、燃料圧力を高めることが要求されるので、低圧燃料ポンプの吐出圧力を高くする（好ましくは吐出量を最大にする）とともに、高圧燃料ポンプの吐出量を多くして蓄圧室内の圧力を上げる。これにより、良好で安定した成層燃焼を実現できる。

前記噴射モード選択切換手段は、好ましくは、前記しきい値設定手段により設定されたしきい値を補正するしきい値補正手段を有し、該しきい値補正手段は、吸気温、排気温、及びＥＧＲ率のうちの少なくとも一つに基づいて、前記しきい値を補正するようにされる。

ここで、吸気温、排気温、及びＥＧＲ率により、燃焼室壁面の温度上昇率等を推測することができる。つまり、吸気温、排気温、及びＥＧＲ率が高い場合には、燃焼室壁面が早く暖まるポテンシャルを持っていることになるので、前記しきい値を低い値に補正して、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切換え時期を早めるようにされる。このように吸気温、排気温、及びＥＧＲ率に基づいて前記しきい値を補正することにより、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切換え時期がより的確なものとなる。

前記燃料噴射制御手段は、好ましくは、圧縮行程噴射モードでの燃料噴射時期を、要求燃料噴射量及び点火時期のうちの少なくとも一つに基づいて設定するようにされる。
ここで、冷機始動時の燃料噴射量は、暖気後の燃料噴射量に比べて多いことに加え、圧縮行程噴射モードで燃料噴射が行われている場合、噴射開始から点火されるまでの時間が短いので、十分に燃料が気化されない可能性がある。これを避けるため、要求燃料噴射量と点火時期時間とに基づいて、燃料が十分に気化される時間を確保した（圧縮行程における）噴射時期を設定するようにされる（通常は、噴射開始時期を早める）。このようにされることにより、圧縮行程噴射モードで燃料噴射が行われている場合においても、燃料が十分に気化された状態で点火されるので、良好で安定した成層燃焼を実現できる。

さらに他の好ましい態様では、前記噴射モード選択切換手段は、圧縮行程噴射モードを選択しているときにおいて、要求燃料噴射量又は機関回転数が噴射モード変更用として設定されたしきい値以上となった場合には、噴射モードを強制的に吸気行程噴射モードに切り換えるようにされる。

このようにされるのは、圧縮行程噴射モードで燃料噴射が行われているとき、要求燃料噴射量が多い、あるいは、機関回転数が高い等で、必要とされる気化時間を確保できないときには、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへ切り換えた方が、燃焼安定性、燃費、排ガス性能等が向上するからである。

また別の好ましい態様では、圧縮行程噴射モードを選択しているときにおいて、前記燃料噴射弁に供給される燃料圧力が予め設定された正常燃圧範囲外となった場合には、噴射モードを強制的に吸気行程噴射モードに切り換えるようにされる。

ここで、圧縮行程噴射モード（成層燃焼）で燃料噴射を行う場合には、燃料圧力を予め定められた可燃（正常）燃圧範囲内に収める必要がある。つまり、燃料圧力が低過ぎると、燃料の霧化、微粒化が不足して着火性が低下し、高過ぎると、燃料噴霧のペネトレーション（貫徹力、飛距離）が大きくなって、燃焼室壁面（ピストン冠面を含む）への燃料付着量が増加し、いずれの場合も良好な成層燃焼を実現できない。

したがって、例えば、何度もチョイ掛け（クランキングだけ行って、完爆させないような操作）をして蓄圧室の圧力が上がってしまった場合、あるいは、高圧燃料ポンプが故障して蓄圧室の圧力が上昇しない場合等、燃料圧力が正常燃圧範囲外になったときには、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へ切り換えた方が、燃焼安定性、燃費、排ガス性能等が向上する。

一方、本発明に係る燃焼制御方法は、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた筒内噴射式内燃機関に適用されるもので、始動開始後における、圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モードとの切換時期判定用パラメータとして、燃料噴射量積算値、燃料噴射回数積算値等の燃料噴射情報を用いることを特徴としている。

本発明に係る筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置及び方法では、始動開始後における圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モードとの切換時期判定用パラメータとして、燃料噴射量積算値（総燃料噴射量）、燃料噴射回数積算値（累積値＝総燃料噴射回数）等の燃料噴射情報を用いるようにされるので、前記パラメータとして、感度が鈍い冷却水温を用いる場合に比して、燃焼室壁面温度を間接的ではあるが正確に推定把握できる。このため、燃焼室壁面温度が低いときには、排ガス性能の悪化原因となる壁面への燃料付着量を減らすことが可能である圧縮行程噴射モードを選択し、燃焼室壁面温度が高くなった後は、燃料付着量の影響が少なくなるので、噴射モードを燃料の気化時間を長くとることができる吸気行程噴射モードへ切り換える制御を行う場合に、噴射モードの切換時期を的確に判定することができ、その結果、ＨＣの排出量を低減でき、燃費、排ガス性能等を向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る燃焼制御装置の一実施形態を、それが適用された車載用筒内噴射式内燃機関の一例と共に示す概略構成図である。

図示の筒内噴射式内燃機関１０は、例えば４つの気筒＃１，＃２，＃３，＃４を有する直列４気筒内燃機関であって、シリンダヘッド１１と、シリンダブロック１２と、このシリンダブロック１２内に摺動自在に嵌挿されたピストン１５とを有し、該ピストン１５上方には燃焼室１７が画成される。前記ピストン１５の冠面には、所要の燃焼形態（成層燃焼、均質燃焼）を実現するためのキャビティ（凹部）１５ａが形成されている。燃焼室１７には、点火コイル３４から高電圧が印加される点火プラグ３５及び燃焼室１７内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３０が臨設されている。なお、図において、点火プラグ３５及び燃料噴射弁３０は、便宜上、燃焼室１７の天井部の左右に並設されているが、それらの配設位置は、成層燃焼と均質燃焼の両方を選択的に実現できるように適宜に設定可能である。

燃料の燃焼に供せられる空気は、吸気通路２０の始端部に設けられたエアクリーナ２１の入口部２１ａから取り入れられ、空気流量計（エアフローセンサ）２４を通り、電制スロットル弁２５が収容されたスロットルボディ２６を通ってコレクタ２７に入り、このコレクタ２７から前記吸気通路２０の下流部分を形成する分岐通路部２０ａ及びその下流端に配在された、吸気カムシャフト２９により開閉駆動される吸気弁２８を介して各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の燃焼室１７に吸入される。

また、吸気通路２０における各分岐通路部２０ａの下流部分（燃焼室１７側）は、上段側通路部分と下段側通路部分とに隔壁で分割されていて、その下段側通路路分の上流端部を開閉するように、燃焼室１７内においてタンブル（縦渦）を生成するための、モーター駆動のタンブル生成弁３１が配在されている。このタンブル生成弁３１の開度を調整することによって、上段側通路部分と下段側通路部分に流れる空気量の割合を変えることができ、これによって、前記燃焼室１７内で生成されるタンブルの強さが調整される。ここで、成層燃焼を行う場合には、前記タンブルを最も強くすべく、タンブル生成弁３１を全閉状態として、吸気が前記上段側通路部分のみを高速で流れるようにし、均質燃焼を行う場合には、タンブル生成弁３１を開いて前記タンブルを弱くするようにされる。

燃焼室１７に吸入された空気と燃料噴射弁３０から噴射された燃料との混合気は、点火プラグ３５により点火されて爆発燃焼せしめられ、その燃焼廃ガス（排ガス）は、排気カムシャフト４９により開閉駆動される排気弁４８を介して排気通路４０に排出され、排気通路４０に配備された触媒コンバータ４６で浄化された後、外部に排出される。

また、排気通路４０に排出された排ガスの一部は、必要に応じてＥＧＲ通路４１を介して吸気通路２０のコレクタ２７に導入され、分岐通路部２０ａを介して各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の燃焼室１７に還流される。前記ＥＧＲ通路４１には、ＥＧＲ率を調整するためのＥＧＲ調整弁４２が介装されている。

一方、前記燃料噴射弁３０から噴射されるガソリン等の燃料は、燃料タンク５０から低圧燃料ポンプ５１により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ５２により一定の圧力（例えば３ｋｇ／ｃｍ^２）に調圧されるとともに、機関１０（カムシャフト４９）により駆動される高圧燃料ポンプ５５でより高い圧力に二次加圧（例えば５０ｋｇ／ｃｍ^２）されて蓄圧室５８へ圧送される。蓄圧室５８には、燃料噴射弁３０が接続されており、燃料噴射弁３０に供給される燃料の圧力は燃圧センサ５７により検出されるようになっている。なお、図１４に、高圧燃料ポンプ５５の吐出量と燃料噴射弁３０からの噴射量の差分と、蓄圧室５８内の圧力変化幅の関係を示す。蓄圧室５８内における燃料圧力の調節は、高圧燃料ポンプ５５の吐出量と燃料噴射弁３０からの噴射量の差分（吐出量−噴射量）を調整することにより実現される。
そして、本実施形態の燃焼制御装置１においては、機関１０の種々の制御を行うため、マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット１００が備えられている。

コントロールユニット１００は、基本的には、図２に示される如くに、ＭＰＵ１０１、ＥＰ−ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、及び、Ａ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ１０４等で構成され、入力信号として、エアフローセンサ２４により検出される吸入空気量に応じた信号、燃圧センサ５７により検出される燃料圧力に応じた信号、スロットルセンサ２８により検出されるスロットル弁２５の開度に応じた信号、カム角センサ３６からの排気カムシャフト４９の位相検出信号、クランク角センサ３７からのクランクシャフト１８の回転・位相検出信号、排気通路４０に配設された空燃比センサ４４により検出される排ガス中の酸素濃度に応じた信号、シリンダブロック１２に配設された水温センサ１９により検出される機関冷却水温に応じた信号、吸気通路２０に配設された吸気温センサ２２により検出される吸気（大気）温度に応じた信号、排気通路４０に配設された排気温センサ４３により検出される排ガス温度に応じた信号、図１には図示されていないスタータスイッチ６１やアクセルセンサ６２から得られる始動開始（クランキング開始）信号やアクセルペダルの踏み込み量に応じた信号等が供給される。

コントロールユニット１００は、前記各信号を所定の周期をもって取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された制御信号を、各燃料噴射弁３０、点火コイル３４、高圧燃料ポンプ５５、低圧燃料ポンプ５１、電制スロットル弁２５、タンブル生成弁３１、ＥＧＲ調整弁４２、等に供給して、燃料噴射（噴射量、噴射時期）制御、点火時期制御、燃料圧力制御、スロットル弁２５及びタンブル生成弁３１の開度制御、ＥＧＲ率制御等を実行する。また、コントロールユニット１００は、機関停止時（運転終了時）に外部タイマ６５を起動しておき、再始動開始時点（電源投入時）に外部タイマ６５の計測時間（経過時間）を読み込んで、機関停止時間を認識するようにされる。

ここで、本実施形態の筒内噴射式内燃機関１０の燃焼制御装置１においては、始動開始後所定期間（例えば暖気運転完了時まで）は後述する如くの始動時制御を行い、始動時を除く通常運転時においては、基本的には、機関運転状態が低回転・低負荷域にあるときは、圧縮行程噴射モードで燃料噴射を行って成層燃焼を実現し、高回転・高負荷域にあるときは、吸気行程噴射モードで燃料噴射を行って均質燃焼を実現するようにされる。

一方、始動時においては、燃焼室壁面が十分に暖まっていない（通常は大気温度と略同じになるので十分には暖まっていない）と推定されるときには、圧縮行程噴射モードで燃料噴射を行い、燃焼室壁面が十分に暖まったと推定されたとき、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へ切り換えるようにされる。

そして、本実施形態のコントロールユニット１００は、始動開始後（クランキング開始後）における圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切換時期判定用パラメータとして、燃料噴射情報の一つである燃料噴射量積算値（総燃料噴射量）を用いて、前記噴射モード切り換え制御を行う。

これを以下に詳細に説明する。
本実施形態のコントロールユニット１００は、図３に機能ブロック図で示されているように、点火コイル３４（点火プラグ３５）に所定のタイミングで点火信号を出力する点火時期制御手段１１０と、燃料噴射弁３０による燃料噴射量及び噴射時期を制御する燃料噴射制御手段１２０と、機関運転状態に応じて、圧縮行程に燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードと吸気行程に燃料噴射を行う吸気行程噴射モードとの間の選択・切り換えを行う噴射モード選択切換手段１３０と、成層燃焼及び均質燃焼の各燃焼形態についてそれぞれ設定される目標空燃比を達成すべく、スロットル弁２５及びタンブル生成弁３１の開度を制御する空気量制御手段１４０と、低圧燃料ポンプ５１の吐出圧を制御する低圧燃料ポンプ制御手段１５１と、高圧燃料ポンプ５５の吐出量を制御する高圧燃料ポンプ制御手段１５２と、を有する。

前記燃料噴射制御手段１２０は、機関運転状態（回転数、負荷等）に基づいて燃料噴射量を設定する噴射量設定手段１２１と、圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モードの各噴射モードにおける燃料噴射時期を設定する噴射時期設定手段１２２と、この噴射時期設定手段１２２により設定された噴射時期を補正する噴射時期補正手段１２３と（後で詳述）、を備える。

前記噴射モード選択切換手段１３０は、前記噴射時期制御手段１２０から得られる情報に基づいて、始動開始時点（クランキング開始時点）からの燃料噴射量を積算する噴射量積算手段１３１と、この積算された燃料噴射量積算値（総燃料噴射量）に対する噴射モード切換時期判定用のしきい値を設定するしきい値設定手段１３２と、該しきい値設定手段１３２により設定されたしきい値を補正するしきい値補正手段１３３と、を備える。

そして、前記噴射モード選択切換手段１３０は、前記噴射量積算手段１３１により積算された燃料噴射量積算値（Ｆ）と、前記しきい値設定手段１３２及びしきい値補正手段１３３により設定されたしきい値（Ｓｆ）とを比較し、燃料噴射量積算値（Ｆ）がしきい値（Ｓｆ）未満のときには、圧縮行程噴射モードを選択し、燃料噴射量積算値（Ｆ）がしきい値（Ｓｆ）以上となったとき、噴射モードを吸気行程噴射モードに切り換えるようにされ、前記燃料噴射制御手段１２０は、前記噴射モード選択切換手段１３０により選択された噴射モードに従って前記燃料噴射弁３０に対する制御を行うようにされる。

ここで、筒内噴射式内燃機関１０においては、燃焼室１７に噴射供給された燃料が熱エネルギーに変わり、燃焼室壁面温度を上昇させるので、始動開始後（クランキング開始後）の燃焼室壁面温度は、始動開始後において各気筒＃１、＃２、＃３、＃４に噴射供給された燃料の総量である燃料噴射量積算値に応じたものとなる。そして、燃料噴射量積算値（総燃料噴射量）がどれくらいになったら、燃焼室壁面温度が、壁面が十分に暖まったことを示す（噴射モード切換最適時期を示す）温度（Ｔｃ）になるかを、予め実験等により求めておき、その温度（Ｔｃ）となる燃料噴射量積算値をしきい値として設定しておくことにより、始動開始後における圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切換時期を、切換時期判定用パラメータとして感度が鈍い冷却水温を用いる場合に比して、燃焼室壁面温度を間接的ではあるが正確に推定把握できる。

一方、前記しきい値設定手段１３２は、図４にその詳細がしきい値補正手段１３３と共に示されているように、始動開始時点における冷却水温（水温センサ１９により検出される）に応じて基本しきい値を算出する基本しきい値算出手段４０１と、始動開始時点における前記燃料噴射弁３０に供給される燃料圧力（燃圧センサ５７により検出される）に応じて燃圧係数を算出する燃圧係数算出手段４０２と、を有し、前記基本しきい値に前記燃圧係数を例えば乗じることにより基準しきい値を設定するようにされる。

ここで、始動開始時点（燃焼前）の冷却水温は、機関（それが搭載された車両）が置かれている場所の大気温度や前回の機関停止からの経過時間（近々に運転された過去があるかどうか）等を示し、また、始動開始時点の燃料圧力も前回の機関停止からの経過時間（近々に運転された過去があるかどうか）等を示している。

したがって、例えば、始動開始時点の冷却水温あるいは燃料圧力が高い場合には、燃焼室壁面が早く暖まるポテンシャルを持っていることになるので、前記基準しきい値を低く設定して、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切換え時期を早めるようにされる。このように始動開始時点の冷却水温及び燃料圧力に基づいて前記しきい値を設定することにより、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切換え時期がより的確なものとなる。なお、冷却水温、燃料圧力が、燃焼室壁面が十分に暖まっている状態を示す高い値になっている場合には、燃焼室壁面への燃料付着による悪影響が少なくなるので、前記基準しきい値を０に設定し、最初から吸気行程噴射モードを選択するようにされる。

なお、前記基準しきい値を、前記冷却水温、燃料圧力に代えて、又は、それらに加えて、前記外部タイマ６５（図２参照）により計測される機関停止時間（停止後再始動されるまでの経過時間）に基づいて設定するようにしてもよい。

また、前記しきい値補正手段１３３は、前記基準しきい値を補正するための、吸気温補正係数算出手段４０３と、排気温補正係数算出手段４０４と、ＥＧＲ率補正係数算出手段４０５と、を有する。吸気温補正係数算出手段４０３は、吸気温センサ２２により検出される吸気温に応じた吸気温補正係数を算出し、排気温補正係数算出手段４０４は、排気温センサ４３により検出される排ガス温度に応じた排気温補正係数を算出し、ＥＧＲ率補正係数算出手段４０５は、ＥＧＲ調整弁４２に供給される開閉駆動信号からＥＧＲ率（開弁率）を検知してそのＥＧＲ率に応じたＥＧＲ率補正係数を算出する。しきい値補正手段１３３は、それらの各補正係数を前記基準しきい値に例えば乗じることにより、前記燃料噴射量積算値に対する（最終）しきい値を設定するようにされる。

このようにされるのは、吸気温、排気温、及びＥＧＲ率により、燃焼室壁面の温度上昇率等を推測することができるからである。つまり、吸気温、排気温、及びＥＧＲ率が高い場合には、燃焼室壁面が早く暖まるポテンシャルを持っていることになるので、前記しきい値を低い値に補正して、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切換え時期を早めるようにされる。このように吸気温、排気温、及びＥＧＲ率に基づいて前記しきい値を補正することにより、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切換え時期がより的確なものとなる。

さらに、前記低圧燃料ポンプ制御手段１５１は、前記しきい値設定手段１３２により設定されたしきい値（基準しきい値）に基づいて、低圧燃料ポンプ５１の吐出圧力を調整し、また、前記高圧燃料ポンプ制御手段１５２も、前記しきい値設定手段１３２により設定されたしきい値（基準しきい値）に基づいて、高圧燃料ポンプ５５の吐出量を調整するようにされる。

ここで、前記しきい値設定手段１３２により設定されたしきい値（基準しきい値）は、始動開始時点において既に燃焼室壁面が熱を持った状態（暖まっている状態）かどうかを示しているので、該しきい値により、噴射モードが圧縮行程噴射モードであるか吸気行程噴射モードであるかが判別される（前記しきい値が０以外の場合は圧縮行程噴射モードと判定する）。

そして、噴射モードが圧縮行程噴射モードである場合には、成層燃焼を実現するため、燃料噴射弁３０から噴射される燃料をより微粒化、霧化させる（着火性を高める）必要がある。そのため、燃料圧力を高めることが要求されるので、低圧燃料ポンプ５１の吐出圧力を高くする（好ましくは吐出量を最大にする）とともに、高圧燃料ポンプ５５の吐出量を多くして蓄圧室内の圧力を上げる。これにより、良好で安定した成層燃焼を実現できる。

次に、コントロールユニット１００が実行する始動時における噴射モード選択切換ルーチンの一例を、図５のフローチャートを参照しながら説明する。このルーチンは、電源投入時（クランキング開始直前）にスタートし、所定の周期をもって繰り返して実行される。

スタート後、まず、ステップ５０１で、燃料噴射量積算値に対して前記の如くにして設定されたしきい値（Ｓｆ）を読み込み、続くステップ５０２で新たな燃料噴射か否かを判断し、新たな燃料噴射であると判断された場合には、ステップ５０３で今回の燃料噴射量（Ｔp）を読み込み、続くステップ５０４において、前回までの燃料噴射量積算値Ｆに今回の燃料噴射量Ｔpを加算して、これを新たな燃料噴射量積算値Ｆに置き換えてステップ５０５に進む。

一方、ステップ５０２において新たな燃料噴射ではないと判断された場合には、ステップ５０３、５０４をスルーしてステップ５０５に進む。ステップ５０５においては、燃料噴射量積算値Ｆが前記しきい値Ｓｆ以上であるか否かを判断し、燃料噴射量積算値Ｆがしきい値Ｓｆ未満であると判断された場合には、燃焼室壁面が十分には暖まっていない状態であるので、ステップ５０６に進んで圧縮行程噴射モードを選択し、燃料噴射量積算値Ｆがしきい値Ｓｆ以上であると判断された場合には、ステップ５０７に進んで吸気行程噴射モードを選択して、このルーチンを終了する。

このように、本実施形態の燃焼制御装置１においては、図６のタイムチャートで示されている如くに、始動開始（時点Ｊａ）後における圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの切換時期判定用パラメータとして、燃料噴射量積算値（総燃料噴射量）を用いるようにされ、燃料噴射量積算値（Ｆ）がしきい値（Ｓｆ）以上となった時点Ｊｂで、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へ切り換えるようにされる。この場合、燃料噴射量積算値（Ｆ）がしきい値（Ｓｆ）以上となる時点Ｊｂは、燃焼室壁面温度が、壁面が十分に暖まったことを示す（噴射モード切換最適時期を示す）温度Ｔｃにまで上昇した時点とほぼ一致する。

このため、本実施形態の燃焼制御装置１（本発明）では、前記パラメータとして、感度が鈍い冷却水温を用いた場合（従来例）に比して、燃焼室壁面温度を間接的ではあるが正確に推定把握できる。つまり、冷却水温をパラメータとしたのでは、前記噴射モード切換時期が、例えば、前記時点Ｊｂから相当遅れた時点Ｊｂとなる。

したがって、本実施形態の燃焼制御装置１では、燃焼室壁面温度が前記温度Ｔｃより低いときには、排ガス性能の悪化原因となる壁面への燃料付着量を減らすことが可能である圧縮行程噴射モードを選択し、燃焼室壁面温度が前記温度Ｔｃ以上となった後は、壁面への燃料付着量の影響が少なくなるので、燃料の気化時間を長くとることができる吸気行程噴射モードへ切り換える制御を行う場合に、燃料噴射モードの切換時期を的確に判定することができ、その結果、ＨＣの排出量（排出濃度）を低減でき、燃費、排ガス性能等を向上させることが可能となる。

ところで、冷機始動時の燃料噴射量は、暖気後の燃料噴射量に比べて多いことに加え、圧縮行程噴射モードで燃料噴射が行われている場合、噴射開始から点火されるまでの時間が短いので、十分に燃料が気化されない可能性がある。そこで、本実施形態の燃焼制御装置１においては、前記燃料噴射制御手段１２０に備えられた噴射時期補正手段１２３が、噴射時期設定手段１２２により設定された、圧縮行程噴射モードでの燃料噴射時期を、要求燃料噴射量及び点火時期に基づいて補正するようにされる。つまり、噴射時期補正手段１２３は、圧縮行程噴射モードが選択されているときにおいて、要求される燃料噴射量が多く、機関回転数が高いとき等、噴射された燃料が十分に気化される時間が確保できない場合には、前記噴射時期設定手段１２２により設定された噴射時期を早める補正を行うようにされる。

かかる燃料噴射時期の補正を、図７に示されるタイムチャート（横軸はクランク角度）、及び、図８に示されるコントロールユニット１００が実行する燃料噴射時期補正ルーチンの一例を示すフローチャートを参照しながら説明する。燃料噴射時期補正ルーチンにおいては、まず、ステップ６１１において、現在は圧縮行程噴射モードであるか否かを判断し、圧縮行程噴射モードではない、つまり、吸気行程噴射モードであると判断された場合には、噴射時期を補正する必要がないのでそのままこのルーチンを終了し、圧縮行程噴射モードであると判断された場合には、ステップ６１２、６１３において要求燃料噴射量（クランク角度に換算）、機関回転数を読み込み、続くステップ６１４、６１５において、要求燃料噴射量及び機関回転数に基づいて、基準燃料噴射開始時期、基準燃料噴射終了時期を算出する。

次に、ステップ６１６において、要求燃料噴射量及び機関回転数に基づいて、噴射燃料の気化に必要な時間（冷却水温や燃料圧力等に基づいて補正してもよい）を求めてこれをクランク角度に換算し、続くステップ６１７において、要求燃料噴射量と点火時期から要求燃料噴射終了時期を算出する。この要求燃料噴射終了時期は、前記した噴射燃料の気化に必要とされるクランク角度分だけ点火時期より早い時期とされる。次に進むステップ６１８においては、気化時間が不足するか否かを判断する。つまり、前記基準燃料噴射終了時期が前記要求燃料噴射終了時期よりも遅い場合には、気化時間が不足するのでステップ６１９に進み、前記基準燃料噴射終了時期が前記要求燃料噴射終了時期よりも早い場合には、気化時間は不足しないのでこのルーチンを終了する。

気化時間が不足すると判断された場合に進むステップ６１９においては、燃料噴射終了時期を前記要求燃料噴射終了時期以前とするための補正進角値Ｋｉを算出し、続くステップ６１０において、前記基準燃料噴射時期（開始／終了時期）を前記補正進角値Ｋｉ分だけ早める補正を行って、このルーチンを終了する。

このようにされることにより、圧縮行程噴射モードで燃料噴射が行われている場合においても、燃料が十分に気化された状態で点火されるので、良好で安定した成層燃焼を実現できる。

以上は、圧縮行程噴射モードにおける（最終）燃料噴射時期を、基準燃料噴射時期を補正することにより設定する場合について説明したが、これに代えて、圧縮行程噴射モードにおける（最終）燃料噴射時期を、点火時期及び気化時間を考慮したマップ（例えば、縦軸に要求燃料噴射量、横軸に機関回転数をとって、点火時期及び気化時間を考慮した燃料噴射開始時期を書き込んだもの）を予め作成（ＲＯＭに格納）しておき、このマップからそのときの要求燃料噴射量及び機関回転数に対応する燃料噴射開始時期を読み出すことにより設定するようにしてもよい。

このように点火時期及び気化時間を考慮したマップを参照して燃料噴射時期を設定することにより、基準燃料噴射時期を補正して最終燃料噴射時期を設定する場合と略同様な作用効果が得られることに加えて、燃料噴射時期の設定に要する処理時間を短縮できる。

前記した如くの制御に加えて、本実施形態の燃焼制御装置１においては、前記噴射モード選択切換手段１３０は、圧縮行程噴射モードを選択しているときにおいて、要求燃料噴射量又は機関回転数が噴射モード変更用として設定されたしきい値以上となった場合には、噴射モードを強制的に吸気行程噴射モードに切り換えるようにされる。

このようにされるのは、圧縮行程噴射モードで燃料噴射が行われているとき、要求燃料噴射量が多い、あるいは、機関回転数が高い等で、必要とされる気化時間を確保できないとき（前記のような燃料噴射時期の補正を行うことができない場合、補正限界を超えている場合等）には、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへ切り換えた方が、燃焼安定性、燃費、排ガス性能等が向上するからである。

図９は、コントロールユニット１００が実行する前記噴射モード強制変更ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンでは、まず、ステップ７０１において、現在は圧縮行程噴射モードであるか否かを判断し、圧縮行程噴射モードではない、つまり、吸気行程噴射モードであると判断された場合には、噴射モードを変更する必要がないのでそのままこのルーチンを終了し、圧縮行程噴射モードであると判断された場合には、ステップ７０２において燃料噴射量（Ｔp）を読み込み、続くステップ７０３おいて、燃料噴射量Ｔpがモード変更用として設定されたしきい値Ｔs未満であるか否かを判断し、燃料噴射量Ｔpがしきい値Ｔs未満であると判断された場合には、ステップ７０４に進み、燃料噴射量Ｔpがしきい値Ｔs以上であると判断された場合には、必要とされる気化時間を確保できないので、ステップ７０６に進んで、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へ切り換えて、このルーチンを終了する。

一方、燃料噴射量Ｔpがしきい値Ｔs未満であると判断された場合に進むステップ７０４においては、機関回転数（Ｎx）を読み込み、次にステップ７０５で、機関回転数Ｎxがモード変更用として設定されたしきい値Ｎs未満か否かを判断し、機関回転数Ｎxがしきい値Ｎs未満であると判断された場合には、噴射モードを切り換える必要がないのでそのままこのルーチンを終了し、機関回転数Ｎxがしきい値Ｎs以上であると判断された場合には、必要とされる気化時間を確保できないので、ステップ７０６に進んで、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へ切り換えて、このルーチンを終了する。

さらに、前記した如くの制御に加えて、本実施形態の燃焼制御装置１においては、前記噴射モード選択切換手段１３０は、圧縮行程噴射モードを選択しているときにおいて、前記燃料噴射弁３０に供給される燃料圧力が予め設定された正常燃圧範囲外となった場合には、噴射モードを強制的に吸気行程噴射モードに切り換えるようにされる。

ここで、圧縮行程噴射モード（成層燃焼）で燃料噴射を行う場合には、燃料圧力を予め定められた可燃（正常）燃圧範囲内に収める必要がある。つまり、燃料圧力が低過ぎると、燃料の霧化、微粒化が不足して着火性が低下し、高過ぎると、燃料噴霧のペネトレーション（貫徹力、飛距離）が大きくなって、燃焼室壁面（ピストン冠面を含む）への燃料付着量が増加し、いずれの場合も良好な成層燃焼を実現できない。

したがって、例えば、何度もチョイ掛け（クランキングだけ行って、完爆させないような操作）をして蓄圧室５８の圧力が上がってしまった場合、あるいは、高圧燃料ポンプ５５が故障して蓄圧室５８の圧力が上昇しない場合等、燃料圧力が正常燃圧範囲外になったときには、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へ切り換えた方が、燃焼安定性、燃費、排ガス性能等が向上する。

図１０は、コントロールユニット１００が実行する前記る噴射モード強制変更ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンでは、まず、ステップ８０１において、現在は圧縮行程噴射モードであるか否かを判断し、圧縮行程噴射モードではない、つまり、吸気行程噴射モードであると判断された場合には、噴射モードを変更する必要がないのでそのままこのルーチンを終了し、圧縮行程噴射モードであると判断された場合には、ステップ８０２において燃圧センサ５７により検出される燃料圧力を読み込み、続くステップ８０３おいて、燃料圧力が正常燃圧範囲の上限値以下か否かを判断し、上限値以下であると判断された場合には、ステップ８０４に進んで、燃料圧力が正常燃圧範囲の下限値以上であるか否かを判断し、下限値以上であると判断された場合には、燃料圧力は正常燃圧範囲内にあるので、噴射モードの変更は行わずにこのルーチンを終了する。

一方、ステップ８０３において燃料圧力が上限値以下ではないと判断された場合、及び、ステップ８０４において、燃料圧力が下限値以上ではないと判断された場合には、ステップ８０５に進んで、噴射モードを強制的に吸気行程噴射モードに切り換えてこのルーチンを終了する。

以上は、噴射モード切換時期判定用パラメータとして、燃料噴射量積算値を用いた例について説明したが、前記パラメータとして、燃料噴射量積算値と相関性を持つ燃料噴射回数積算値（累積値＝総燃料噴射回数）を用いることもできる。なお、筒内噴射式内燃機関においては、通常、吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる一燃焼サイクルにおいて１回燃料噴射が行われる、つまり、機関が２回転する間に１回燃料噴射が行われるので、燃料噴射回数積算値（総燃料噴射回数）は、始動開始後に機関が何回転したか（総回転数）からでも求めることができる。

そして、燃料噴射回数積算値（総燃料噴射回数）がどれくらいになったら、燃焼室壁面温度が、壁面が十分に暖まったことを示す（噴射モード切換の最適時期を示す）温度になるかを、予め実験等により求めておき、その温度（Ｔｃ）となる燃料噴射回数積算値をしきい値として設定しておくことにより、始動開始後における圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードへの最適切換時期を、切換時期判定用パラメータとして感度が鈍い冷却水温を用いる場合に比して、的確に判定でき、その結果、ＨＣの排出量（排ガス中の濃度）が低減され、燃費、排ガス性能等が向上する。

このように、噴射モード切換時期判定用パラメータとして、燃料噴射回数積算値を用いる場合、コントロールユニット１００’は、図１１に機能ブロック図で示されているように、前記パラメータとして燃料噴射量積算値を用いた場合（図３参照）とは、噴射モード選択切換手段１３０’の構成が異なるだけで、他の構成は同じである。

噴射モード選択切換手段１３０’は、噴射時期制御手段１２０から得られる情報に基づいて、始動開始時点（クランキング開始時点）からの燃料噴射回数を積算する噴射回数積算手段１３５と、この積算された燃料噴射回数積算値に対する噴射モード切換時期判定用のしきい値（基準しきい値）を設定するしきい値設定手段１３６（図１２参照）と、該しきい値設定手段１３６により設定されたしきい値（基準しきい値）を補正するしきい値補正手段１３７（図１２参照）と、を備える。

そして、前記噴射モード選択切換手段１３０’は、前記噴射回数積算手段１３５により積算された燃料噴射回数積算値（Ｍ）と、前記しきい値設定手段１３６及びしきい値補正手段１３７により設定されたしきい値（Ｓｍ）とを比較し、燃料噴射回数積算値（Ｍ）がしきい値（Ｓｍ）未満のときには、圧縮行程噴射モードを選択し、燃料噴射回数積算値（Ｍ）がしきい値（Ｓｍ）以上となったとき、噴射モードを吸気行程噴射モードに切り換えるようにされ、前記燃料噴射制御手段１２０は、前記噴射モード選択切換手段１３０’により選択された噴射モードに従って前記燃料噴射弁３０に対する制御を行うようにされる。

次に、コントロールユニット１００’が実行する始動時における噴射モード選択切換ルーチンの一例を、図１３のフローチャートを参照しながら説明する。このルーチンは、電源投入時（クランキング開始直前）にスタートし、所定の周期をもって繰り返して実行される。

スタート後、まず、ステップ５１１で、燃料噴射回数積算値に対して前記の如くにして設定されたしきい値（Ｓｍ）を読み込み、続くステップ５１２で新たな燃料噴射か否かを判断し、新たな燃料噴射であると判断された場合には、ステップ５１４において、前回までの燃料噴射回数積算値（総燃料噴射回数）Ｍに１を加算して、これを新たな燃料噴射回数積算値Ｍに置き換えてステップ５１５に進む。

一方、ステップ５１２において新たな燃料噴射ではないと判断された場合には、ステップ５１４をスルーしてステップ５１５に進む。ステップ５１５においては、燃料噴射回数積算値Ｍが前記しきい値Ｓｍ以上であるか否かを判断し、燃料噴射回数積算値Ｍがしきい値Ｓｍ未満であると判断された場合には、燃焼室壁面が十分には暖まっていない状態であるので、ステップ５１６に進んで圧縮行程噴射モードを選択し、燃料噴射回数積算値Ｍがしきい値Ｓｍ以上であると判断された場合には、ステップ５１７に進んで吸気行程噴射モードを選択して、このルーチンを終了する。

このように、噴射モード切換時期判定用パラメータとして、燃料噴射回数積算値を用いた場合においても、前記パラメータとして燃料噴射量積算値を用いた場合と略同様な作用効果が得られる。

本発明によれば、車載用筒内噴射式内燃機関において、噴射モードの切換時期を的確に判定することができるので、ＨＣの排出量を低減でき、燃費、排ガス性能等を向上させることが可能となるため、産業上有用である。

本発明に係る燃焼制御装置の一実施形態を、それが適用された筒内噴射式内燃機関と共に示す概略構成図である。 図１に示される燃焼制御装置の主要部を構成するコントロールユニットの説明に供されるブロック図。 図２に示されるコントロールユニットの一例の説明に供される機能ブロック図。 図３に示されるしきい値設定手段及びしきい値補正手段の説明に供される機能ブロック図。 図３に示されるコントロールユニットが実行する噴射モード選択切換ルーチンの一例を示すフローチャート。 図１に示される燃焼制御装置による噴射モード切換制御が行われた場合の動作、作用効果の説明に供されるタイムチャート。 図３に示されるコントロールユニットが実行する燃料噴射時期制御の説明に供されるタイムチャート。 図３に示されるコントロールユニットが実行する燃料噴射時期補正ルーチンの一例を示すフローチャート。 図３に示されるコントロールユニットが実行する噴射モード強制変更ルーチンの一例を示すフローチャート。 図３に示されるコントロールユニットが実行する噴射モード強制変更ルーチンの他の例を示すフローチャート 図２に示されるコントロールユニットの他の例の説明に供される機能ブロック図。 図１１に示されるしきい値設定手段及びしきい値補正手段の説明に供される機能ブロック図。 図１１に示されるコントロールユニットが実行する噴射モード選択切換ルーチンの一例を示すフローチャート。 高圧燃料ポンプの吐出量と燃料噴射弁からの噴射量の差分と、蓄圧室内の圧力変化幅の関係を示す図。

符号の説明

１・・・燃焼制御装置
１０・・・筒内噴射式内燃機関
２２・・・吸気温センサ
２５・・・スロットル弁
１９・・・水温センサ
３０・・・燃料噴射弁
３５・・・点火プラグ
４２・・・ＥＧＲ調整弁
５１・・・低圧燃料ポンプ
５２・・・燃料圧力レギュレータ
５５・・・高圧燃料ポンプ
５７・・・燃圧センサ
５８・・・蓄圧室
１００・・・コントロールユニット
１１０・・・点火時期制御手段
１２０・・・燃料噴射時期制御手段
１２１・・・噴射量算出手段
１２２・・・噴射時期設定手段
１２３・・・噴射時期補正手段
１３０・・・噴射モード選択切換手段
１３１・・・噴射量積算手段
１３２・・・しきい値設定手段
１３３・・・しきい値補正手段
１３５・・・噴射回数積算手段
１３６・・・しきい値設定手段
１３７・・・しきい値補正手段
１５１・・・低圧燃料ポンプ制御手段
１５２・・・高圧燃料ポンプ制御手段

Claims (10)

1. 燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置であって、機関の運転状態に基づいて、圧縮行程に燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードと吸気行程に燃料噴射を行う吸気行程噴射モードとの間の選択・切り換えを行う噴射モード選択切換手段と、該噴射モード選択切換手段により選択された噴射モードに従って前記燃料噴射弁に対する制御を行う燃料噴射制御手段と、を備え、
   前記噴射モード選択切換手段は、始動開始時点からの燃料噴射量を積算する噴射量積算手段を有し、該噴射量積算手段により積算された燃料噴射量積算値が噴射モード切換時期判定用として設定されたしきい値未満であるとき、圧縮行程噴射モードを選択し、前記燃料噴射量積算値が前記しきい値以上となったとき、噴射モードを吸気行程噴射モードに切り換えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた筒内噴射式内燃機関の燃焼制御装置であって、機関の運転状態に基づいて、圧縮行程に燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードと吸気行程に燃料噴射を行う吸気行程噴射モードとの間の選択・切り換えを行う噴射モード選択切換手段と、該噴射モード選択切換手段により選択された噴射モードに従って前記燃料噴射弁に対する制御を行う燃料噴射制御手段と、を備え、
   前記噴射モード選択切換手段は、始動開始時点からの燃料噴射回数を積算する噴射回数積算手段を有し、該噴射回数積算手段により積算された燃料噴射回数積算値が噴射モード切換時期判定用として設定されたしきい値未満であるとき、圧縮行程噴射モードを選択し、前記燃料噴射回数積算値が前記しきい値以上となったとき、噴射モードを吸気行程噴射モードに切り換えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
3. 前記噴射モード選択切換手段は、前記噴射モード切換時期判定用のしきい値を設定するしきい値設定手段を有し、該しきい値設定手段は、始動開始時点における冷却水温、前記燃料噴射弁に供給される燃料圧力、及び、機関停止時間のうちの少なくとも一つに基づいて、前記しきい値を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記しきい値設定手段により設定されたしきい値に基づいて、前記燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給系に備えられた低圧燃料ポンプの吐出圧力を調整する低圧ポンプ制御手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記しきい値設定手段により設定されたしきい値に基づいて、前記燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給系に備えられた高圧燃料ポンプの吐出量を調整する高圧ポンプ制御手段を備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載の燃料噴射制御装置。
6. 前記噴射モード選択切換手段は、前記しきい値設定手段により設定されたしきい値を補正するしきい値補正手段を有し、該しきい値補正手段は、吸気温、排気温、及びＥＧＲ率のうちの少なくとも一つに基づいて、前記しきい値を補正することを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
7. 前記燃料噴射制御手段は、圧縮行程噴射モードでの燃料噴射時期を、要求燃料噴射量及び点火時期のうちの少なくとも一つに基づいて設定することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
8. 前記噴射モード選択切換手段は、圧縮行程噴射モードを選択しているときにおいて、要求燃料噴射量又は機関回転数が噴射モード変更用として設定されたしきい値以上となった場合には、噴射モードを強制的に吸気行程噴射モードに切り換えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
9. 前記噴射モード選択切換手段は、圧縮行程噴射モードを選択しているときにおいて、前記燃料噴射弁に供給される燃料圧力が予め設定された正常燃圧範囲外となった場合には、噴射モードを強制的に吸気行程噴射モードに切り換えることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
10. 燃焼室内に燃料噴射弁により燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関の燃焼制御方法であって、機関の運転状態に基づいて、圧縮行程に燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードと吸気行程に燃料噴射を行う吸気行程噴射モードとの間の選択・切り換えを行う噴射モード選択切換手段により噴射モードを選択し、かかる選択された噴射モードに従って前記燃料噴射弁に対して燃料噴射制御を行う方法であって、
    前記噴射モード選択切換手段は、始動開始時点からの積算された燃料噴射量積算値が噴射モード切換時期判定用として設定されたしきい値未満であるとき、圧縮行程噴射モードを選択し、前記燃料噴射量積算値が前記しきい値以上となったとき、噴射モードを吸気行程噴射モードに切り換えることを特徴とする燃料噴射制御方法。

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