JP4179155B2 - 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射時期制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、筒内噴射式内燃機関の燃料噴射時期制御装置に関するものである。

燃焼室に直接燃料を噴射供給する筒内噴射式内燃機関として、例えば特許文献１に示されるものが知られている。こうした内燃機関の燃料噴射時期制御については、通常、以下の［１］〜［３］に示される手順で実行される。

［１］機関運転状態に基づき、所定時間（例えば１６ｍｓ）毎に燃料噴射時期Ａが算出される。こうして算出された燃料噴射時期Ａは、例えば圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）３９０°〜１０°といった範囲内で変化する値となる。

［２］上記［１］で算出された燃料噴射時期Ａを、例えば各気筒のＢＴＤＣ４５０°毎に噴射時期指令値として設定する。なお、噴射時期指令値の設定を上記の間隔で行うのは、燃料噴射時期Ａがその可変範囲（ＢＴＤＣ３９０°〜１０°）内のいかなる値であろうと、それよりも先に噴射時期指令値の設定がなされるようにするためである。

［３］上記［２］で設定された噴射時期指令値（燃料噴射時期Ａ）に対応した時期に燃料噴射を実行する。
また、近年は内燃機関の始動性向上が望まれており、そのために燃料噴射を機関始動開始後の極力早い時期に実行可能とする工夫がなされている。例えば、機関始動開始直後の現在のクランク角が分からない状態では、燃料噴射時期制御にかかる上記［２］及び［３］を実行することができないため、機関始動開始後の早期に燃料噴射可能とするためには、機関始動開始してからのクランク角の把握及び確定を早く行えるようにすることが重要になる。このため、機関始動開始後の早期にクランク角を確定できるよう、内燃機関のクランクシャフトの回転位置やカムシャフトの回転位置を検出するためのセンサや、そのセンサの検出対象としてクランクシャフトやカムシャフトに取り付けられるロータ等に工夫が施されている。

しかしながら、機関始動開始後の早期にクランク角を確定できたとしても、上記［２］に示されるように噴射時期指令値の設定が各気筒のＢＴＤＣ４５０°毎という長い間隔毎に行われると、機関始動開始後における最初の燃料噴射が遅れ、内燃機関の始動性が低下するおそれがある。このように内燃機関の始動性が低下する状況について、図１１のタイムチャートを参照して説明する。

仮に、クランク角の確定が一番気筒＃１での噴射時期指令値の設定タイミング（ＢＴＤＣ４５０°）の直後（タイミングＴ１）に行われたとする。この場合、上記［２］の噴射時期指令値の設定が完了していないため、上記［１］の燃料噴射時期Ａの算出が完了しており、且つクランク角も確定しているにもかかわらず、一番気筒＃１の燃料噴射時期Ａでは燃料噴射が行えないという事態が生じる。その結果、機関始動開始後に最初に上記［２］の噴射時期指令値の設定が行われるのは、一番気筒＃１の次に噴射時期指令値の設定タイミングに至る二番気筒＃２ということになり、機関始動開始後に最初に燃料噴射時期Ａでの燃料噴射が行われるのも二番気筒＃２になる。こうして始動開始後の最初の燃料噴射が遅れ、内燃機関の始動性が低下することとなる。

上記のような機関始動性低下の対策として、機関始動開始後の所定期間は上記［２］の噴射時期指令値の設定を行う間隔を、各気筒がＢＴＤＣ４５０°ＣＡになる毎という間隔よりも短い間隔、例えばクランク角が１０°進む毎とすることが提案されている。この場合、上記［１］で算出された燃料噴射時期が１０°ＣＡ毎に噴射時期指令値として設定されるため、機関始動開始後、上記［１］の燃料噴射時期の算出が完了しており且つクランク角の確定も完了しているのに、噴射時期指令値の設定が完了していないために燃料噴射が行えないという状況はほとんど生じなくなる。

従って、図１１の例について考えてみると、タイミングＴ１でクランク角が確定した後、１０°ＣＡ毎に行われる噴射時期指令値の設定によりタイミングＴ１直後のタイミングＴ２で当該設定が完了し、一番気筒＃１で燃料噴射時期Ａでの燃料噴射が行われるようになる。このように、機関始動開始後の最初の燃料噴射を、一番気筒＃１で行うことができずに続く二番気筒で行っていたものが、一番気筒＃１で行うことができるようになる。従って、最初の燃料噴射が時間ｔだけ早められ、当該燃料噴射の開始が遅れることによる内燃機関の始動性低下を抑制することができる。
特開平８−１９３５３６公報

ところで、上記［１］に示されるように、機関運転状態に基づき所定時間（例えば１６ｍｓ）毎に算出される燃料噴射時期Ａは、その所定時間毎に進角側の値に変化したり遅角側の値に変化したりする。

ここで、機関始動完了前での燃料噴射時期Ａの変化は、噴射供給される燃料の圧力（燃圧）や機関温度（冷却水温等）の変化に基づいて生じる。これらのパラメータのうち、燃圧は内燃機関による燃料ポンプの駆動状態に応じて変わってくることから、機関回転速度の影響を受けることとなる。また、機関始動完了後の燃料噴射時期Ａ変化は、機関負荷や機関回転速度の変化に基づいて生じることとなる。以上のように、燃料噴射時期Ａの変化には、機関始動完了前と機関始動完了後とのいずれも機関回転速度が関係している。

従って、上記［１］に示されるように、所定時間毎に算出される燃料噴射時期Ａの進角側や遅角側への変化は、例えばバッテリの充填状態や内燃機関のフリクション等によって機関回転速度が変化するときに生じることとなる。

しかし、燃料噴射の直前に燃料噴射時期Ａが大きく進角側に変化すると、１０°ＣＡという短い間隔で噴射時期指令値の設定が行われることから、上記燃料噴射時期Ａの進角側への変化がすぐに噴射時期指令値に反映され、当該指令値が現在の時期（現在のクランク角）よりも進角側の値をとるようになる。

ここで、こうした現象の具体例について、図１２のタイムチャートを参照して説明する。
今、燃料噴射時期Ａ（図１２（ｂ）の実線）が例えばＢＴＤＣ６０°であって噴射時期指令値がＢＴＤＣ６０°に設定されており、現在の時期が例えば一番気筒＃１のＢＴＤＣ７０°よりも若干進角側の時期であると仮定する。この状況のもとで、燃料噴射時期Ａが図１２（ａ）に示されるように進角側に大きく変化して例えばＢＴＤＣ９０°になると、現在の時期が例えば一番気筒＃１のＢＴＤＣ７０°になったとき（タイミングＴ３）、１０°ＣＡ毎の噴射時期指令値の設定が行われて当該指令値がＢＴＤＣ９０°まで進角する。

この場合、現在の時期がＢＴＤＣ７０°であるのに、それよりも進角側の時期であるＢＴＤＣ９０°へと噴射時期指令値（燃料噴射時期Ａ）が変化するため、その変化時点で既に燃料噴射時期Ａ（図１２（ａ）の二点鎖線）を経過した状態になり、一番気筒＃１では燃料噴射を行うことができなくなる。従って、この状況では、一番気筒＃１でいわゆる「燃料噴射抜け」が生じ、それが内燃機関の始動完了の遅れに繋がって同機関の始動性が低下する。

なお、こうした「燃料噴射抜け」は多気筒内燃機関だけでなく単気筒の内燃機関でも同様に生じ、その「燃料噴射抜け」に起因する始動性低下は単気筒の内燃機関においても共通の問題となっている。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、機関始動開始後であって噴射時期指令値の設定間隔が短くされる所定期間中、算出される燃料噴射時期が現在のクランク角よりも進角側の値になることに起因する燃料噴射抜けの発生を回避することのできる筒内噴射式内燃機関の燃料噴射時期制御装置を提供することにある。

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。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、機関運転状態に応じて算出される燃料噴射時期を所定間隔毎に噴射時期指令値として設定し、その噴射時期指令値に対応した時期に燃料噴射を実行するものであって、始動開始後の所定期間中は前記所定間隔を通常よりも短い間隔に変更するようにした筒内噴射式内燃機関の燃料噴射時期制御装置において、前記所定期間中、機関運転状態に応じて算出された燃料噴射時期が現在のクランク角よりも進角側の値であるときには、即座に燃料噴射を実行する制御手段を備えた。

機関始動開始後の所定期間中、早期の燃料噴射開始を目的として、噴射時期指令値の設定を行う間隔が通常よりも短くされる。その結果、算出される燃料噴射時期が現在のクランク角よりも進角側の値になったとき、その燃料噴射時期がすぐに噴射時期指令値として設定され、これにより燃料噴射抜けが発生して、その分だけ内燃機関の始動完了が遅れて始動性低下に繋がる。しかし、上記構成によれば、機関運転状態に応じて算出される燃料噴射時期が現在のクランク角よりも進角側の値であるときには即座に燃料噴射が実行されるため、上記のような燃料噴射抜けの発生を回避することができる。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記所定間隔は、通常は前記燃料噴射時期の可変範囲全体よりも早い時期に前記噴射時期指令値の設定が行われる間隔とされ、機関始動開始後の前記所定期間中は前記噴射時期指令値の設定が前記算出される燃料噴射時期の可変範囲内で行われる程度まで短くされるものとした。

通常は、算出される燃料噴射時期の可変範囲よりも早い時期に噴射時期指令値の設定が行われるため、現在のクランク角よりも進角側の値となる燃料噴射時期が噴射時期指令値として設定されることはない。しかし、機関始動後の所定期間中、噴射時期指令値の設定が上記算出される燃料噴射時期の可変範囲内で行われる場合、算出される燃料噴射時期が現在のクランク角よりも進角側の値になると、その燃料噴射時期が噴射時期指令値として設定されることとなる。上記構成によれば、このような状況下において、算出された燃料噴射時期が現在のクランク角よりも進角側になるとき、即座に燃料噴射を開始して燃料噴射抜けを回避することができる。

請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記筒内噴射式内燃機関は、機関始動開始後、カムポジションセンサからの検出信号のみに基づきクランク角を把握するクランク角の仮確定を行い、その後にクランクポジションセンサ及び前記カムポジションセンサからの検出信号に基づきクランク角をより明確に把握するクランク角の本確定を行うものであって、前記機関始動開始後の所定期間は、前記クランク角の仮確定状態となってから前記本確定が行われるまでの期間であることを要旨とした。

噴射時期指令値の設定は例えば所定クランク角毎に行われるが、この場合は機関始動開始後にクランク角を把握してからでないと噴射時期指令値の設定が行えないため、機関始動開始後にクランク角の上記仮確定がなされてから噴射時期指令値の設定が開始される。そして、クランク角の仮確定中、即ちクランク角の仮確定状態となってから本確定が行われるまでの期間は、噴射時期指令値の設定を行う間隔が通常よりも短くされるため、算出される燃料噴射時期が現在のクランク角よりも進角側の値になると、その燃料噴射時期が噴射時期指令値として設定される可能性がある。上記構成によれば、このような状況下において、算出された燃料噴射時期が現在のクランク角よりも進角側になるとき、即座に燃料噴射を開始して燃料噴射抜けを回避することができる。

請求項４記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記制御手段は、前記所定期間中、前記機関運転状態に応じて算出される燃料噴射時期を、現在のクランク角に基づき設定されるガード値により、現在のクランク角よりも進角側の値とならないようガードするものとした。

機関始動後の所定期間中、算出された燃料噴射時期が現在のクランク角よりも進角側の値であるときには、当該燃料噴射時期がガード値によりガードされて現在のクランク角よりも進角の値にならないようにされる。そして、上記ガード後の燃料噴射時期が噴射時期指令値として設定され、当該指令値に基づき即座に燃料噴射が実行されるようになる。

以下、本発明を自動車用のＶ型六気筒エンジンに適用した一実施形態を図１〜図１０に従って説明する。
図１に示されるＶ型六気筒のエンジン１は、一番気筒＃１、三番気筒＃３、及び五番気筒＃５（一番気筒＃１のみ図示）を有する第１バンク２と、二番気筒＃２、四番気筒＃４、及び六番気筒＃６（二番気筒＃２のみ図示）を有する第２バンク３とを備えている。

これら第１及び第２バンク２，３の各気筒＃１〜＃６では、クランク角７２０°を一周期として、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の順で、それら各行程が行われる。また、それら各行程は、一番気筒＃１、二番気筒＃２、三番気筒＃３、四番気筒＃４、五番気筒＃５、六番気筒＃６の順で行われることとなる。

一番〜六番気筒＃１〜＃６の燃焼室６には吸気通路７及び排気通路８が接続されている。そして、吸気通路７から燃焼室６に吸入される空気と燃料噴射弁９から燃焼室６に噴射される燃料とからなる混合気が点火プラグ１０による点火に基づき燃焼すると、そのときの燃焼エネルギによってピストン５が往復移動するとともに、エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１１が回転する。このクランクシャフト１１には、エンジン始動時、停止しているクランクシャフト１１を強制回転させるスタータ４が連結されている。

燃焼室６と吸気通路７との間は吸気バルブ１２の開閉駆動によって連通・遮断され、燃焼室６と排気通路８との間は排気バルブ１３の開閉駆動によって連通・遮断される。エンジン１には、各バンク２，３毎に吸気バルブ１２を開閉駆動するための吸気カムシャフト１４、及び排気バルブ１３を開閉駆動するための排気カムシャフト１５が設けられている。これら吸気カムシャフト１４、及び排気カムシャフト１５は、クランクシャフト１１からの回転伝達により、クランクシャフト１１が７２０°回転するに当たり３６０°回転する。

エンジン１が搭載される自動車には、エンジン始動時のスタータ４の駆動制御や、燃料噴射弁９から噴射される燃料の燃料噴射時期制御といったエンジン１の運転制御を行う電子制御装置１８が設けられている。この電子制御装置１８には、以下に示す各種センサやスイッチ類からの信号が入力される。

・クランクシャフト１１が回転するとき、同シャフト１１に取り付けられたクランクロータ１９の通過に対応した信号を、同シャフト１１の回転に対応する信号として出力するクランクポジションセンサ２０。

・第１バンク２の吸気カムシャフト１４が回転するとき、同シャフト１４に取り付けられたカムロータ２１の通過に基づく信号を、同シャフト１４の回転位置に対応した信号として出力するカムポジションセンサ２２。

・第１バンク２の排気カムシャフト１５が回転するとき、同シャフト１５に取り付けられたカムロータ２３の通過に基づく信号を、同シャフト１５の回転位置に対応した信号として出力するカムポジションセンサ２４。

・第２バンク３の吸気カムシャフト１４が回転するとき、同シャフト１４に取り付けられたカムロータ２５の通過に基づく信号を、同シャフト１４の回転位置に対応した信号として出力するカムポジションセンサ２６。

・第２バンク３の排気カムシャフト１５が回転するとき、同シャフト１５に取り付けられたカムロータ２７の通過に基づく信号を、同シャフト１５の回転位置に対応した信号として出力するカムポジションセンサ２８。

・エンジン始動開始する際に自動車の運転者によって操作されるイグニッションスイッチ２９。
電子制御装置１８は、運転者のエンジン始動操作に対応したイグニッションスイッチ２９からの信号を入力すると、スタータ４の駆動によりクランクシャフト１１を強制回転（クランキング）させる。このクランキングの開始によってエンジン１が始動開始される。そして、クランキング開始後に燃焼室６内での混合気の燃焼が行われると、エンジン１が自立運転し始め、エンジン１の始動が完了することとなる。従って、エンジン始動開始後の早期にエンジン１を始動完了させるには、可能な限り早期に燃焼を開始すべく早期の燃料噴射実行が必要になる。

ところで、エンジン１において、燃料噴射を行うための燃料噴射時期制御は、通常、［背景技術］に記載した［１］〜［３］に示される手順で実行される。ただし、エンジン始動開始直後であって現在のクランク角が分からない状態では、上記［２］及び［３］を実行することができない。このため、エンジン始動開始後の早期に燃料噴射を開始してエンジン１の始動性を向上するには、エンジン始動開始後の早期にクランク角を把握してクランク角の確定を行うことが重要になる。

ここで、エンジン始動開始後に行われるクランク角の確定について説明する。
このクランク角の確定は、上記クランクポジションセンサ２０、クランクロータ１９、カムポジションセンサ２２，２４，２６，２８、及びカムロータ２１，２３，２５，２７を用いて行われる。

図２は、クランクロータ１９及びクランクポジションセンサ２０を拡大して示す略図である。同図に示されるように、クランクロータ１９の外周部には、クランクシャフト１１の軸線を中心とする所定角度（本実施形態では１０°）毎に合計３４個の突起１９ａと一つの欠歯１９ｂとが設けられている。そして、クランクシャフト１１が回転すると、クランクロータ１９の各突起１９ａ及び欠歯１９ｂが順次クランクポジションセンサ２０の側方を通過する。その結果、図７（ａ）に示されるＴＤＣとなる気筒の変化、及び図７（ｂ）に示されるクランク角の変化に対し、クランクポジションセンサ２０からは図７（ｃ）に示されるように上記各突起１９ａ及び欠歯１９ｂの通過に対応したパルス状の検出信号が出力される。

従って、図７に示される例では、エンジン始動開始後、最初に欠歯１９ｂに対応する検出信号が電子制御装置１８に入力されることに基づき、クランク角が１８０°ＣＡ、或いは５４０°のいずれかであることが判断される。そして、上記欠歯１９ｂに対応する検出信号が１８０〜２１０°ＣＡに対応するものなのか、５４０〜５７０°ＣＡに対応するものなのかを判断するため、カムロータ及びカムポジションセンサが用いられる。

例えば、カムロータとして周方向の所定位置に突起を設けたものを用い、その突起がカムポジションセンサの側方を通過したとき、当該突起に対応した検出信号をカムポジションセンサから出力させるようにする。この場合、上記欠歯１９ｂに対応する検出信号の入力後、カムロータの突起に対応する検出信号の有無や同信号の入力タイミングに基づき、上記欠歯１９ｂに対応する検出信号が１８０〜２１０°ＣＡに対応するものなのか、５４０〜５７０°ＣＡに対応するものなのかを判断することができる。そして、その判断後にクランク角が明確に把握され、クランク角の確定が行われるようになる。

ただし、上記のようにクランク角を確定する場合、上記欠歯１９ｂに対応する検出信号の入力から更に所定時間が経過してからでないと、クランク角を確定することができず、エンジン始動後の早期に燃料噴射を実行可能にする上で不利になる。そこで、クランクポジションセンサ２０及びカムポジションセンサからの検出信号に基づきクランク角を明確把握してクランク角の確定（以下、本確定という）を行う前に、カムポジションセンサからの検出信号のみに基づきクランク角を把握してクランク角の確定（以下、仮確定という）を行うことが考えられる。こうしたクランク角の仮確定を行うことで、エンジン始動開始後の一層早い時期に燃料噴射を実行できるようになる。

以下、クランク角の仮確定を実現するためのカムロータ２１，２３，２５，２７、及びカムポジションセンサ２２，２４，２６，２８について、図３〜図６を参照して詳しく説明する。

図３は、第１バンク２の吸気カムシャフト１４に対応するカムロータ２１及びカムポジションセンサ２２を示す略図である。このカムロータ２１の外周部には、周方向長さの異なる合計三つの突起２１ａ，２１ｂ，２１ｃが設けられている。そして、クランクシャフト１１からの回転伝達によって吸気カムシャフト１４が回転すると、カムロータ２１が図中右回転方向に回転し、突起２１ａ，２１ｂ，２１ｃが順次カムポジションセンサ２２の側方を通過する。カムポジションセンサ２２は、磁気抵抗素子を用いたいわゆるＭＲＥセンサが採用され、突起２１ａ，２１ｂ，２１ｃの通過に対応した検出信号を出力する。このようにカムポジションセンサ２２から出力される検出信号の波形は、例えば図７（ｄ）に示されるようなものになる。同図の波形から分かるように、６０〜１８０°ＣＡでは突起２１ａに対応する信号が出力され、３６０〜４２０°ＣＡでは突起２１ｂに対応する信号が出力され、４８０〜６６０°ＣＡでは突起２１ｃに対応する信号が出力されることとなる。即ち、こうした波形が得られるよう、カムロータ２１における各突起２１ａ，２１ｂ，２１ｃの形状、吸気カムシャフト１４に対するカムロータ２１の取付位置、及びカムポジションセンサ２２の配設位置が設定されている。

図４は、第１バンク２の排気カムシャフト１５に対応するカムロータ２３及びカムポジションセンサ２４を示す略図である。このカムロータ２３は、上記カムロータ２１と同形状のものであって、三つの突起２３ａ，２３ｂ，２３ｃを備えている。そして、クランクシャフト１１からの回転伝達によって排気カムシャフト１５が回転すると、カムロータ２３が図中右方向に回転し、突起２３ａ，２３ｂ，２３ｃがＭＲＥセンサであるカムポジションセンサ２４の側方を通過する。このとき、カムポジションセンサ２４から出力される検出信号の波形は、例えば図７（ｅ）に示されるようにカムポジションセンサ２２からの出力信号の波形（図７（ｄ））に対し１２０°ＣＡだけ遅れた状態のものとなる。即ち、こうした波形が得られるよう、カムロータ２３における各突起２３ａ，２３ｂ，２３ｃの形状、排気カムシャフト１５に対するカムロータ２３の取付位置、及びカムポジションセンサ２４の配設位置が設定されている。

図５は、第２バンク３の吸気カムシャフト１４に対応するカムロータ２５及びカムポジションセンサ２６を示す略図である。このカムロータ２５は、上記カムロータ２１と同形状のものであって、三つの突起２５ａ，２５ｂ，２５ｃを備えている。そして、クランクシャフト１１からの回転伝達によって吸気カムシャフト１４が回転すると、カムロータ２５が図中右方向に回転し、突起２５ａ，２５ｂ，２５ｃがＭＲＥセンサであるカムポジションセンサ２６の側方を通過する。このとき、カムポジションセンサ２６から出力される検出信号の波形は、例えば図７（ｆ）に示されるようにカムポジションセンサ２２からの出力信号の波形（図７（ｄ））に対し３０°ＣＡだけ進んだ状態のものとなる。即ち、こうした波形が得られるよう、カムロータ２３における各突起２５ａ，２５ｂ，２５ｃの形状、吸気カムシャフト１４に対するカムロータ２５の取付位置、及びカムポジションセンサ２６の配設位置が設定されている。

図６は、第２バンク３の排気カムシャフト１５に対応するカムロータ２７及びカムポジションセンサ２８を示す略図である。このカムロータ２７は、上記カムロータ２１と同形状のものであって、三つの突起２７ａ，２７ｂ，２７ｃを備えている。そして、クランクシャフト１１からの回転伝達によって排気カムシャフト１５が回転すると、カムロータ２７が図中右方向に回転し、突起２７ａ，２７ｂ，２７ｃがＭＲＥセンサであるカムポジションセンサ２８の側方を通過する。このとき、カムポジションセンサ２８から出力される検出信号の波形は、例えば図７（ｇ）に示されるように、カムポジションセンサ２６からの出力信号の波形（図７（ｆ））に対し１２０°ＣＡだけ遅れた状態のものとなる。即ち、こうした波形が得られるよう、カムロータ２３における各突起２７ａ，２７ｂ，２７ｃの形状、排気カムシャフト１５に対するカムロータ２７の取付位置、及びカムポジションセンサ２８の配設位置が設定されている。

上記のように各カムポジションセンサ２２，２４，２６，２８から検出信号が出力される場合、各センサ２２，２４，２６，２８のいずれかから上記突起に対応する信号が出力されたとき、それに基づきクランク角を把握してクランク角を確定（仮確定）することができるようになる。

例えば、三番気筒＃３が圧縮上死点（ＴＤＣ）にあるとき（図７のタイミングＴ４）、エンジン始動が開始されたとすると、クランクポジションセンサ２０から最初に欠歯に対応する信号が出力されるとき（タイミングＴ５）よりも前に、カムポジションセンサ２２から突起２１ｂに対応する信号が出力される（タイミングＴ６）。このとき、クランク角が４２０°ＣＡであることを把握でき、クランク角の仮確定が行われるようになる。

続いて、クランクポジションセンサ２０から最初に欠歯に対応する信号が出力されたとき、上記クランク角の仮確定に基づき分かるようになった現在のクランク角が正しいか否かが判断される。即ち、上記欠歯に対応する信号が出力されたとき、上記クランク角の仮確定によって現在のクランク角は５７０°ＣＡであることが分かるが、その正しさが上記欠歯に対応する信号に基づき確認される。そして、この確認によって、仮確定での現在のクランク角が正しい旨判断された場合には、クランク角をより明確に把握した状態でクランク角度が確定（本確定）されたことになる。

以上のように、クランク角の本確定に至る前に、クランク角を仮確定することができるようになる。このようにクランク角の仮確定を行うことで、エンジン始動開始後の早期に燃料噴射が実行可能になる。また、クランク角の仮確定中の燃料噴射に際しても燃料噴射制御が行われるが、その際の燃料噴射時期制御の実行手順は上記［１］〜［３］に示される手順に以下の変更を加えたものとされる。即ち、上記［２］では、エンジン運転状態に基づき算出される燃料噴射時期Ａを各気筒のＢＴＤＣ４５０°毎に噴射時期指令値として設定しているが、この設定の間隔を例えば１０°ＣＡ毎という短い間隔とする。こうした変更を加えることで、エンジン始動開始後の初回の燃料噴射を早めることが可能になるのは、［背景技術］の欄にも記載した通りである。なお、ここでは詳細な説明を割愛するが、クランク角の仮確定中には、上記１０°ＣＡ毎の噴射時期指令値の設定とは別個に、燃料噴射時期Ａの噴射時期指令値としての設定をより確実に行うことを目的とした３０°ＣＡ毎の噴射時期指令値の設定も行われる。

次に、上記噴射時期指令値の設定間隔を変更する処理、及びその変更に伴う不都合を回避する処理について、設定間隔変更ルーチンを示す図８のフローチャートを参照して詳しく説明する。この設定間隔変更ルーチンは、電子制御装置１８を通じて、エンジン１の始動開始直後から例えば１０°ＣＡ毎の角度割り込みにて実行される。なお、同ルーチンのエンジン始動開始直後の実行タイミングについては、クランクポジションセンサ２０からの検出信号に基づき検知可能である。

設定間隔変更ルーチンにおいては、まずクランク角の仮確定中であるか否か、即ちクランク角が仮確定されてから本確定されるまでの期間中であるか否かが判断される（Ｓ１０１）。ここで否定判定であれば、クランク角の本確定がなされているか否かが判断される（Ｓ１０２）。ステップＳ１０２で肯定判定であれば、噴射時期指令値の設定間隔が各気筒のＢＴＤＣ４５０°毎とされ（Ｓ１０３）、上記［１］〜［３］に示される手順で燃料噴射時期制御が行われることとなる。

一方、クランク角の仮確定中であって、上記ステップＳ１０１で肯定判定がなされると、噴射時期指令値の設定間隔が１０°ＣＡ毎という短い間隔とされる（Ｓ１０４）。なお、上記［２］では、上記［１］で算出される燃料噴射時期Ａの可変範囲内（ＢＴＤＣ３９０°〜１０°）で噴射時期指令値の設定が行われないよう、当該設定を各気筒のＢＴＤＣ４５０°毎に行っていたのであるが、当該設定の間隔を短くしてゆくと噴射時期指令値の設定が上記燃料噴射時期Ａの可変範囲内で行われるようになる。因みに、クランク角の仮確定中、上記のように噴射時期指令値の設定間隔を１０°ＣＡ毎とした場合には、やはり燃料噴射時期Ａの可変範囲であるＢＴＤＣ３９０°〜１０°で噴射時期指令値の設定が行われるようになる。

従って、クランク角の仮確定中であって、ＢＴＤＣ３９０°〜１０°という範囲内で燃料噴射時期の設定が行われる際、上記［１］で算出される燃料噴射時期Ａがエンジン運転状態の変化等によって現在のクランク角よりも進角側の値に変化すると、その変化が１０°ＣＡ進む毎に噴射時期指令値に反映される。その結果、当該噴射時期指令値が現在のクランク角よりも進角側の値に変化するようになる。なお、クランク角の仮確定中においては、上記燃料噴射時期Ａが例えば燃料圧力や冷却水温といったエンジン運転状態に基づき算出されるため、上記燃料噴射時期Ａの進角側への変化は燃料圧力や冷却水温の変化によって生じる。

ここで、噴射時期指令値が現在のクランク角（現在の時期）よりも進角側の値に設定される状況の具体例について、図９のタイムチャートを参照して説明する。なお、図９において、（ａ）は算出される燃料噴射時期Ａの変化を示しており、（ｂ）は一番気筒＃１での噴射時期指令値（燃料噴射時期Ａ）の変化を示している。

クランク角の仮確定中であって、現在の時期（現在のクランク角）が例えば一番気筒＃１のＢＴＤＣ７０°よりも若干進角側の時期であると仮定する。この状態で、燃料圧力や冷却水温の変化に起因して燃料噴射時期Ａが例えばＢＴＤＣ６０°（実線）からＢＴＤＣ９０°（二点鎖線）に変化すると、一番気筒＃１にてＢＴＤＣ７０°になったとき、噴射時期指令値がＢＴＤＣ９０°に設定されることから、この時点で既に燃料噴射時期Ａ（ＢＴＤＣ９０°）を経過した状態になる。このため、一番気筒＃１では燃料噴射を行うことができず、いわゆる「燃料噴射抜け」が生じ、それがエンジン１の始動完了の遅れ、ひいては始動性の低下に繋がる。

そこで本実施形態では、噴射時期指令値の設定間隔が１０ＣＡ°毎と短くなるクランク角の仮確定中、エンジン運転状態に基づき算出される燃料噴射時期Ａを、現在のクランク角（現在の時期）に基づき設定されるガード値により、現在のクランク角よりも進角側の値とならないようガードする。このガードにより、ＢＴＤＣ９０°となった燃料噴射時期Ａが、矢印Ｙで示されるように現在のクランク角に対応した値であるＢＴＤＣ７０°となる。そして、ＢＴＤＣ７０°が噴射時期指令値として設定され、当該指令値に基づき即座に燃料噴射が実行される。従って、上記のような「燃料噴射抜け」の発生を回避することができるようになる。

図８の設定間隔変更ルーチンのステップＳ１０５〜Ｓ１０７の処理は、上記燃料噴射時期Ａのガードを実行するためのものである。この一連の処理において、ステップＳ１０５では、燃料噴射時期Ａの進角側についてのガードに用いられるガード値Ｇが、現在のクランク角に基づき以下の式（１）を用いて各気筒毎に算出される。

ガード値Ｇ←［｛７２０°ＣＡ−（現在のクランク角）＋（各気筒のＴＤＣクランク角）｝／７２０］の余り …（１）
この式（１）に基づきガード値Ｇを算出することで、当該ガード値Ｇは各気筒毎に現在のクランク角に対応した値に設定される。ここで、現在のクランク角の変化に対し、ガード値Ｇがどのように変化するかを、一番気筒＃１、二番気筒＃２、及び三番気筒＃３を例として図１０に示す。

同図から分かるように、一番気筒＃１ではＴＤＣが０°ＣＡであるため、現在のクランク角が０°ＣＡから１０°ＣＡ進む毎に、一番気筒＃１に対応するガード値Ｇが同気筒＃１のＢＴＤＣ７１０°、７００°、６９０°、６８０°、６７０°・・・・・というように変化してゆく。また、二番気筒＃２ではＴＤＣが１２０°ＣＡであるため、現在のクランク角が０°ＣＡから１０°ＣＡ進む毎に、二番気筒＃２のガード値Ｇが同気筒＃２のＢＴＤＣ１１０°、１００°、９０°、８０°、７０°・・・・・というように変化してゆく。更に、三番気筒＃３ではＴＤＣが２４０°ＣＡであるため、現在のクランク角が０°ＣＡから１０°ＣＡ進む毎に、三番気筒＃３のガード値Ｇが同気筒＃３のＢＴＤＣ２３０°、２２０°、２１０°、２００°、１９０°・・・・・というように変化してゆく。

図８のステップＳ１０２では、次回ＴＤＣとなる気筒において、上記のように算出されるガード値Ｇに対し、上記［１］で算出された燃料噴射時期Ａが進角側の値となっているか否かが判断される。ここで肯定判定であれば、ステップＳ１０３において、上記ガード値Ｇが新たな燃料噴射時期Ａとして設定される。このように燃料噴射時期Ａは、現在のクランク角に対応した値に設定されるガード値Ｇにより進角側についてガードされるため、現在のクランク角よりも進角側の値になることはなくなる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）エンジン始動開始後のクランク角の本確定後は、噴射時期指令値の設定が各気筒のＢＴＤＣ４５０°とされるため、エンジン運転状態に基づき算出される燃料噴射時期Ａの可変範囲内（ＢＴＤＣ３９０°〜１０°）で、上記噴射時期指令値の設定が行われることはない。しかし、エンジン始動開始後、クランク角の本確定に先立って行われるクランク角の仮確定中は、噴射時期指令値の設定が１０°ＣＡ進む毎といった短い間隔にされるため、燃料噴射時期Ａの可変範囲内（ＢＴＤＣ３９０°〜１０°）で、上記噴射時期指令値の設定が行われることとなる。従って、クランク角の仮確定中、エンジン運転状態に基づき算出される燃料噴射時期Ａが現在のクランク角に対応した値よりも進角側の値になると、その燃料噴射時期Ａが噴射時期指令値として設定され、いわゆる「燃料噴射抜け」が発生する。しかし、クランク角度の仮確定中は、上記燃料噴射時期Ａが現在のクランク角よりも進角側の値に変化すると、現在のクランク角に対応した値に設定されるガード値Ｇによって上記燃料噴射時期Ａの進角側についてのガードが行われる。即ち、ガード値Ｇが新たな燃料噴射時期Ａとされる。そして、この燃料噴射時期Ａが噴射時期指令値として設定され、当該指令値に基づき即座に燃料噴射が実行されるため、上述した「燃料噴射抜け」を回避することができる。従って、この「燃料噴射抜け」による分のエンジン１の始動完了の遅れ、及びそれに伴う始動性低下を抑制することができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・クランク角の仮確定中、噴射時期指令値の設定間隔を１０°ＣＡ進む毎としたが、この間隔を適宜変更してもよい。

・噴射時期指令値の設定間隔を１０°ＣＡ進む毎と短くする期間をクランク角の仮確定中、即ちクランク角の仮確定がなされてから本確定がなされるまでの期間としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、噴射時期指令値の設定間隔を短くする期間を、クランク角の仮確定がなされてから所定時間が経過するまでの間の期間としてもよい。

・ガード値Ｇを現在のクランク角に対応した値に設定したが、現在のクランク角よりも若干遅角側のクランク角に対応する値に設定してもよい。この場合、ガード値Ｇによる噴射時期指令値のガードが行われると、現在のクランク角が上記若干遅角側のクランク角に到達したときに燃料噴射が実行され、これにより即座に燃料噴射を行うことが実現される。

・ガード値Ｇを式（１）に基づき算出する代わりに、式（１）の計算結果（図１０）をクランク角に基づくマップとして電子制御装置１８の記憶部に記憶し、そのマップを参照してガード値Ｇの算出を行うようにしてもよい。

・Ｖ型六気筒のエンジン１に本発明を適用したが、直列四気筒やＶ型八気筒など他の形式のエンジンに本発明を適用してもよい。また、多気筒エンジンではなく、単気筒のエンジンに本発明を適用することもできる。

本実施形態の燃料噴射時期制御装置が適用されるエンジンの全体構成を示す略図。 クランクロータ及びクランクポジションセンサを示す拡大図。 第１バンクの吸気カムシャフトに対応するカムロータ及びカムポジションセンサを示す拡大図。 第１バンクの排気カムシャフトに対応するカムロータ及びカムポジションセンサを示す拡大図。 第２バンクの吸気カムシャフトに対応するカムロータ及びカムポジションセンサを示す拡大図。 第２バンクの排気カムシャフトに対応するカムロータ及びカムポジションセンサを示す拡大図。 （ａ）〜（ｇ）は、時間経過に伴うＴＤＣとなる気筒の変化、クランク角の変化、クランクポジションセンサの検出信号の出力態様、各カムポジションセンサの検出信号の出力態様を示すタイムチャート。 噴射時期指令値の設定間隔を変更する手順、及び燃料噴射時期Ａのガードを実行する手順を示すフローチャート。 （ａ）及び（ｂ）は、算出される燃料噴射時期Ａの変化、及び一番気筒＃１での燃料噴射時期指令値の変化を示すタイムチャート。 現在のクランク角の変化に対し、ガード値Ｇがどのように変化するかを、一番気筒＃１、二番気筒＃２、及び三番気筒＃３を例に示す表。 噴射時期指令値の設定タイミングを示すタイムチャート。 （ａ）及び（ｂ）は、算出される燃料噴射時期Ａの変化、及び一番気筒＃１での噴射時期指令値の変化を示すタイムチャート。

符号の説明

１…エンジン、２…第１バンク、３…第２バンク、４…スタータ、５…ピストン、６…燃焼室、７…吸気通路、８…排気通路、９…燃料噴射弁、１０…点火プラグ、１１…クランクシャフト、１２…吸気バルブ、１３…排気バルブ、１４…吸気カムシャフト、１５…排気カムシャフト、１８…電子制御装置（制御手段）、１９…クランクロータ、１９ａ…突起、１９ｂ…欠歯、２０…クランクポジションセンサ、２１…カムロータ、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…突起、２２…カムポジションセンサ、２３…カムロータ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…突起、２４…カムポジションセンサ、２５…カムロータ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…突起、２６…カムポジションセンサ、２７…カムロータ、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…突起、２８…カムポジションセンサ、２９…イグニッションスイッチ。

Claims (4)

1. 機関運転状態に応じて算出される燃料噴射時期を所定間隔毎に噴射時期指令値として設定し、その噴射時期指令値に対応した時期に燃料噴射を実行するものであって、始動開始後の所定期間中は前記所定間隔を通常よりも短い間隔に変更する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射時期制御装置において、
   前記所定期間中、機関運転状態に応じて算出された燃料噴射時期が現在のクランク角よりも進角側の値であるときには、即座に燃料噴射を実行する制御手段を備える
   ことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射時期制御装置。
2. 前記所定間隔は、通常は前記燃料噴射時期の可変範囲全体よりも早い時期に前記噴射時期指令値の設定が行われる間隔とされ、機関始動開始後の前記所定期間中は前記噴射時期指令値の設定が前記算出される燃料噴射時期の可変範囲内で行われる程度まで短くされる
   請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射時期制御装置。
3. 前記筒内噴射式内燃機関は、機関始動開始後、カムポジションセンサからの検出信号のみに基づきクランク角を把握するクランク角の仮確定を行い、その後にクランクポジションセンサ及び前記カムポジションセンサからの検出信号に基づきクランク角をより明確に把握するクランク角の本確定を行うものであって、
   前記機関始動開始後の所定期間は、前記クランク角の仮確定状態となってから前記本確定が行われるまでの期間である
   請求項１又は２記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射時期制御装置。
4. 前記制御手段は、前記所定期間中、前記機関運転状態に応じて算出される燃料噴射時期を、現在のクランク角に基づき設定されるガード値により、現在のクランク角よりも進角側の値とならないようガードする
   請求項１〜３のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射時期制御装置。

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