JP6555287B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

特許文献１には、燃料を気筒内に噴射する電磁式の筒内インジェクタを備えた内燃機関に適用される燃料噴射制御装置が開示されている。特許文献１の燃料噴射制御装置は、内燃機関の始動時の温度が低いといった条件等を満たした場合に、排気浄化触媒を暖機するための触媒急速暖機制御を実行する。また、特許文献１の燃料噴射制御装置は、触媒急速暖機制御中において、内燃機関の運転状態に応じて、単独噴射か分割噴射かのいずれかを筒内インジェクタに実行させる。単独噴射とは、１回の燃焼に要求される量の燃料を１回の燃料噴射で噴射する噴射方式であり、分割噴射とは、１回の燃焼に要求される量の燃料を複数回の燃料噴射に分割して噴射する噴射方式である。

特開２００６−１８３５３７号公報

例えば、内燃機関に粗悪燃料が給油された場合などのように内燃機関の燃焼状態が悪化した場合には、内燃機関の機関回転数が低下する。このような場合、燃料噴射制御装置は、機関回転数の過度な低下を抑制するために、分割噴射に比較して高トルクを得やすい単独噴射を実行させることがある。しかし、触媒急速暖機制御中に単独噴射が実行されると、分割噴射を実行した場合よりも触媒の暖機が遅くなってしまう。したがって、触媒急速暖機制御中に単独噴射が実行された場合には、それを自己診断できることが好ましい。

上記課題を解決するため、本発明は、燃料を気筒内に噴射する電磁式の筒内インジェクタを備えているとともに排気通路に排気を浄化するための排気浄化触媒を備えている内燃機関に適用される燃料噴射制御装置であって、前記内燃機関の運転状態に応じて、１回の燃焼に要求される量の燃料を１回の燃料噴射で噴射する単独噴射か、１回の燃焼に要求される量の燃料を複数回の燃料噴射に分割して噴射する分割噴射かのいずれかを決定する噴射回数決定部と、前記筒内インジェクタに供給される駆動電流が発生したことを示す駆動電流検出信号に基づいて、１回の燃焼サイクル中での前記駆動電流の発生回数を噴射回数カウント値としてカウントするカウント部と、前記カウント部がカウントした前記噴射回数カウント値に基づいて、前記気筒内における燃焼状態が良好であったか良好でなかったかを判定する判定部とを備え、前記判定部は、前記内燃機関の温度が予め定められている規定温度以下で前記排気浄化触媒に対する触媒暖機制御が実行されている際に、１回の燃焼サイクル中での前記噴射回数カウント値が１回であるときには、前記気筒内における燃焼状態が良好でなかったと判定する。

上記構成によれば、排気浄化触媒に対する触媒暖機制御が実行されている際に筒内インジェクタに対する駆動電流の電流発生回数が１回であるときには、単独噴射が実行されているとして、判断対象となっている気筒内での燃焼状態が良好でなかったと判定する。このように、実際に筒内インジェクタを駆動するための駆動電流の発生回数に基づき、良好か良好でないかを判断することで、燃焼状態が良好でなかったことを判定できる。

上記構成において、前記噴射回数決定部は、前記分割噴射を決定した場合にその噴射回数として最大で「Ｎ」回（「Ｎ」は３以上の自然数）の噴射回数を決定可能であり、前記判定部は、前記内燃機関の温度が前記規定温度以下で前記排気浄化触媒に対する触媒暖機制御が実行されている際に、１回の燃焼サイクル中での前記噴射回数カウント値が「Ｎ」回未満であるときには、前記気筒内における燃焼状態が良好でなかったと判定してもよい。

内燃機関における筒内インジェクタの構成や筒内インジェクタに供給される燃料の圧力によっては、分割噴射の噴射回数として３回以上の回数が実行可能である場合がある。そして、一般に、触媒暖機制御の実行中は、分割噴射の噴射回数が多いほど、１回の燃焼に要する燃料量を多くしても良好に燃料を燃焼させることができるので、排気浄化触媒を暖機しやすくなる。したがって、触媒暖機制御の実行中は、分割噴射の回数として、より多い回数が採用されることが好ましい。

上記構成によれば、内燃機関の触媒暖機制御の実行中に、駆動電流の発生回数が１回の場合のみならず、分割噴射の最大の回数に満たない場合にも良好でなかったと判定する。したがって、分割噴射自体は決定されているが、その回数が理想的な回数でない場合にも、良好でなかったと判定できる。

上記構成において、前記判定部は、予め定められた検出期間内において、特定の気筒の燃焼サイクル毎に当該気筒内における燃焼状態が良好であったか良好でなかったかを判定し、前記検出期間における前記特定の気筒の燃焼サイクルの総数に対して、燃焼状態が良好でなかったと判定された燃焼サイクルの数が一定の割合を超えた場合に、前記排気浄化触媒の暖機促進が図れていない状況であると判定してもよい。

上記構成によれば、気筒内の良好でない燃焼状態がある程度の期間に亘って頻発したときに排気浄化触媒の暖機促進が図れていない状況であると判定する。したがって、上述した粗悪燃料が給油された例のように、気筒内における燃焼状態の悪化がある程度の期間に亘って継続している状況を排気浄化触媒の暖機促進が図れていない状況であると判定できる。

内燃機関及び燃料噴射制御装置の概略構成図。 排気浄化触媒の触媒急速暖機制御を示すフローチャート。 内燃機関における排気浄化触媒の暖機促進に関する判定処理を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｄ）は、噴射回数が３回の分割噴射が実行された場合のタイミングチャート。 （ａ）〜（ｄ）は、単独噴射が実行された場合のタイミングチャート。

以下、本発明の燃料噴射制御装置５０を説明する。先ず、本発明の燃料噴射制御装置５０が適用される内燃機関１０の概略構成を説明する。
図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１１には、当該吸気通路１１に流入する吸気中の塵などの異物をろ過するエアクリーナ１２が設けられている。吸気通路１１におけるエアクリーナ１２よりも下流側には、吸気の流量を検出するエアフローメータ１３が設けられている。エアフローメータ１３は、検出した吸気の流量値を燃料噴射制御装置５０へと出力する。吸気通路１１におけるエアフローメータ１３よりも下流側には、弁開度の変更を通じて吸入空気量を調整するスロットルバルブ１４が設けられている。

吸気通路１１のスロットルバルブ１４よりも下流側は、吸気ポート１５を介して気筒１６に接続されている。気筒１６の内部には、気筒１６内で往復動作するピストン１７が設けられている。気筒１６には、排気ポート１８を介して排気通路１９が接続されている。排気通路１９には、排気中の一酸化炭素や窒素酸化物等を浄化するための排気浄化触媒２０が設けられている。

気筒１６の内部において、吸気ポート１５と排気ポート１８との間には、燃料を点火するための点火プラグ２１が設けられている。吸気ポート１５には、当該吸気ポート１５を開閉するための吸気弁２２が設けられている。排気ポート１８には、当該排気ポート１８を開閉するための排気弁２３が設けられている。

なお、図１では、気筒１６及びこれに接続された吸気ポート１５及び排気ポート１８等を１組のみ図示しているが、内燃機関１０には、気筒１６及びこれに接続された吸気ポート１５及び排気ポート１８等が複数組設けられている。

上記の内燃機関１０の各気筒１６には、燃料を貯留する燃料タンク３０から燃料が供給される。燃料タンク３０の内部には、その燃料タンク３０内の燃料を汲み出して低圧燃料通路３２へと吐出するフィードポンプ３１が設けられている。低圧燃料通路３２には、燃料噴射制御装置５０によって動作が制御される高圧燃料ポンプ３５が設けられている。高圧燃料ポンプ３５は、フィードポンプ３１から吐出される燃料をさらに所定の圧力にまで加圧して吐出する。高圧燃料ポンプ３５には、高圧燃料通路３６を介して高圧燃料配管３７が接続されている。高圧燃料配管３７には、当該高圧燃料配管３７から供給される燃料を噴射する筒内インジェクタ４０が設けられている。筒内インジェクタ４０は電磁式の弁であり、燃料噴射制御装置５０によって開閉制御されることで、所定量の燃料を内燃機関１０における気筒１６内に噴射する。また、高圧燃料配管３７には、筒内インジェクタ４０に供給する燃料の圧力を検出する燃圧センサ３８が設けられている。燃圧センサ３８は、高圧燃料配管３７の燃圧値を燃料噴射制御装置５０に出力する。

上記の筒内インジェクタ４０による燃料噴射は、燃料噴射制御装置５０によって制御されている。燃料噴射制御装置５０は、各種のプログラムを実行する演算部５１、各種のプログラムやプログラムの実行の際に使用される数値や演算式等が格納されたＲＯＭ５２、各種のプログラム等の際に一時的にデータが記憶されるＲＡＭ５３を備えたコンピュータとして構成されている。なお、この実施形態では、燃料噴射制御装置５０は、車両の電子制御ユニットとして構成されている。

燃料噴射制御装置５０には、上述したように、エアフローメータ１３が検出した吸気の流量値、及び燃圧センサ３８が検出した高圧燃料配管３７の燃圧値が入力される。また、燃料噴射制御装置５０には、ピストン１７の往復動作に伴って回転するクランクシャフトの回転数を検出するクランク角センサ６１からクランク角の検出値が入力される。燃料噴射制御装置５０には、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ６２からアクセルペダルの踏み込み量が入力される。さらに、燃料噴射制御装置５０には、車両の外部の気温を検出する外気温センサ６３から外気温値が入力される。また、燃料噴射制御装置５０には、内燃機関１０の冷却水の温度を検出する水温センサ６４から冷却水温値が入力される。なお、この実施形態では、燃料噴射制御装置５０は、水温センサ６４から入力される冷却水温値を、内燃機関の温度として取り扱う。

燃料噴射制御装置５０の演算部５１は、内燃機関の運転状態に応じて、１回の燃焼に要求される量の燃料を１回の燃料噴射で噴射する単独噴射か、１回の燃焼に要求される量の燃料を複数回の燃料噴射に分割して噴射する分割噴射かのいずれかを決定する噴射回数決定部としての機能を有する。

演算部５１は、燃料噴射制御装置５０に入力される吸気の流量値、燃圧値、クランク角の検出値、アクセルペダルの踏み込み量、外気温値、冷却水温値等の各種パラメータに基づいて、１回の燃焼に要求される燃料量や燃料噴射のタイミングを算出する。なお、この実施形態では、分割噴射の噴射回数の最大値が３回になっている。演算部５１が噴射回数を決定すると、燃料噴射制御装置５０は、その噴射回数に応じた数のパルスを、筒内インジェクタ４０を開弁させるための駆動パルスＩＪＴとして出力する。

燃料噴射制御装置５０の演算部５１は、排気浄化触媒２０が活性化しておらず十分な排気浄化触媒能力を発揮できないときに、触媒急速暖機制御（触媒暖機制御）を実行する。具体的には、演算部５１は、内燃機関１０が始動してから第１規定時間が経過していてエンジンの始動が完了していること、内燃機関１０の温度が規定温度未満であること、内燃機関１０がアイドル運転中であること等を条件に、触媒急速暖機制御を実行する。第１規定時間は、内燃機関１０が始動してから機関回転数が安定するまでの時間として定められており、例えば、３秒である。規定温度は、排気浄化触媒２０が排気の浄化能を十分に発揮できる温度として定められており、例えば、５０℃である。なお、第１規定時間及び規定温度は、予め燃料噴射制御装置５０のＲＯＭ５２に記憶されている。

触媒急速暖機制御の実行中においては、演算部５１は、触媒急速暖機制御を行っていない場合に比較して、１回の燃焼に要求される燃料量の増大や、燃料噴射のタイミング及び点火プラグ２１による点火タイミングの遅角側への変更等を行う。

演算部５１（噴射回数決定部）は、触媒急速暖機制御の実行中においては、通常時には、１回の燃焼に要求される燃料量を、吸気行程や圧縮行程の期間内に複数回に分けて噴射する分割噴射を決定する。また、演算部５１は、分割噴射の噴射回数として可能な限り多い回数を決定する。これにより、点火プラグ２１の周辺が過度にリッチになって燃焼状態が悪化することを抑制している。

一方、演算部５１は、触媒急速暖機制御の実行中において、機関回転数が過度に低下するなど内燃機関１０の燃焼状態が悪化した場合には、単独噴射を決定する。そして、単独噴射による噴射タイミングを上述した触媒急速暖機制御の通常時の噴射タイミングよりも進角側に戻す変更を行う。例えば、１回の燃焼に要求される燃料量を、吸気行程の期間内に１回で噴射する単独噴射を決定する。吸気行程の期間内に燃料を噴射することで気筒１６内における燃料の霧化が促進され、気筒１６内での燃焼状態が好適に維持される。

なお、内燃機関１０に粗悪燃料が給油された場合、その粗悪燃料の特性が想定されている燃料の特性と異なっているため、内燃機関１０の燃焼状態が悪化することがある。また、筒内インジェクタ４０には、その作動応答性や筒内インジェクタ４０に供給される燃料の圧力（高圧燃料ポンプ３５の性能）等によって定まる燃料噴射量の最小値が存在する。仮に、１回の燃焼に要求される燃料量を複数に分割した場合に、分割した燃料量が筒内インジェクタ４０の燃料噴射量の最小値を下回ると、分割噴射を実行することができないため、演算部５１は、分割噴射の噴射回数を少なくしたり、単独噴射を決定したりする。この場合、点火プラグ２１の周辺が過度にリッチになってしまい、内燃機関１０の燃焼状態が悪化することがある。さらに、筒内インジェクタ４０による燃料噴射量には多少のばらつきが生じる。特に、筒内インジェクタ４０による燃料噴射量が少ないほどばらつきは大きくなるし、分割噴射における噴射回数が多いほど、１回の燃料サイクルで噴射される燃料噴射量のトータルのばらつきも大きくなり得る。このような燃料噴射量のばらつきが過度に大きくなれば、点火プラグ２１の周辺の空燃比を適切な比率にすることができなくなって、内燃機関１０の燃焼状態が悪化することがある。このような各種の原因によって、触媒急速暖機制御の実行中において内燃機関１０の燃焼状態は悪化するおそれがある。

燃料噴射制御装置５０が出力した駆動パルスＩＪＴは、燃料噴射制御装置５０に対して電気的に接続されている駆動電流発生部５５に入力される。駆動電流発生部５５は、入力された駆動パルスＩＪＴのパルス長及びパルス数に応じた駆動電流Ｉｄを内燃機関１０の筒内インジェクタ４０に供給する。なお、この実施形態では、駆動パルスＩＪＴは、Ｈレベルであるときにパルスが「ＯＮ」の状態であり、それに従って駆動電流Ｉｄが高くなる。筒内インジェクタ４０は、入力された駆動電流Ｉｄに応じて開閉し、燃料を噴射する。

また、駆動電流発生部５５が出力した駆動電流Ｉｄは、当該駆動電流発生部５５に対して電気的に接続されている電流検出部５６にも供給される。電流検出部５６は、予め定められている定電流である規定電流値Ｉｘと駆動電流Ｉｄとに基づくパルス信号を、駆動電流検出信号ＩＪＭとして出力する。具体的には、電流検出部５６は、図４に示すように、駆動電流Ｉｄが規定電流値Ｉｘを超えたときにＬｏｗレベルに立ち下がり、駆動電流Ｉｄが規定電流値Ｉｘを下回ったときにＨｉｇｈレベルに立ち上がる駆動電流検出信号ＩＪＭを出力する。電流検出部５６は、既知の論理回路を組み合わせたアナログ回路によって構成されている。なお、規定電流値Ｉｘは、駆動電流Ｉｄが十分に立ち上がったことを判定できるような値に設定されており、予め燃料噴射制御装置５０のＲＯＭ５２に記憶されている。

燃料噴射制御装置５０の演算部５１は、１回の燃焼サイクル中での駆動電流Ｉｄの発生回数を、噴射回数カウント値Ｃｉｎｊとしてカウントするカウント部としての機能を有する。この実施形態では、演算部５１は、気筒１６内における点火タイミングから同気筒１６内におけるその次の点火タイミングまでの期間内では、駆動電流Ｉｄが発生したことが検出される度に、噴射回数カウント値Ｃｉｎｊを１ずつ加算していく。そして、点火タイミングになる度に、その噴射回数カウント値Ｃｉｎｊをリセットして「０」に戻す。なお、上述したとおり、分割噴射の噴射回数の最大値は３回であるので、噴射回数カウント値Ｃｉｎｊは「３」以下の値をとる。

燃料噴射制御装置５０の演算部５１は、噴射回数カウント値Ｃｉｎｊに基づいて、気筒１６内における燃焼状態が良好であったか良好でなかったかを判定する判定部としての機能を有する。演算部５１は、上記触媒急速暖機制御中において、気筒１６の点火タイミングに噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが「３」未満であるときには、気筒１６内における燃焼状態が良好でなかったと判定する。

燃料噴射制御装置５０の演算部５１は、気筒１６内における燃焼状態が良好であったか良好でなかったかの判定に基づき、排気浄化触媒２０の暖機促進が図れていない状況であることを判定する判定部としての機能を有する。演算部５１は、触媒急速暖機制御を開始してから第２規定時間Ｔｘ２が経過するまでの期間を排気浄化触媒２０の暖機促進が図れていない状況であるかどうかの検出期間としている。そして、演算部５１は、判定対象となっている気筒１６について、上記検出期間内における燃焼サイクルの総数を総燃焼サイクル数Ｃｔとしてカウントする。また、演算部５１は、判定対象となっている気筒１６について、上記検出期間内において、燃焼状態が良好でなかったと判定された回数を異常検出カウント値Ｃｅｒとしてカウントする。そして、演算部５１は、総燃焼サイクル数Ｃｔに対する異常検出カウント値Ｃｅｒの割合が一定割合を超えたときに、排気浄化触媒２０の暖機促進が図れていない状況であると判定する。なお、第２規定時間Ｔｘ２は、例えば１０秒であり、予め燃料噴射制御装置５０のＲＯＭ５２に記憶されている。また、上記一定割合は、例えば８０％であり、予め「１」より小さい係数Ｋ（＝０．８）として予め燃料噴射制御装置５０のＲＯＭ５２に記憶されている。

上記の燃料噴射制御装置５０の演算部５１の処理について説明する。先ず、排気浄化触媒２０に対する触媒急速暖機制御に関する処理を図２にしたがって説明する。なお、以下では、１つの気筒１６を例に挙げて説明するが、一連の処理は、全ての気筒１６に対してそれぞれ並行して所定周期毎に実行される。

車両のイグニッションボタンが操作されるなどして内燃機関１０が始動されると、演算部５１は、図２に示すステップＳ１１の処理を実行する。
ステップＳ１１では、演算部５１は、内燃機関１０の始動が完了したか否かを判断する。具体的には、内燃機関１０の始動からの時間が第１規定時間以上である場合に、演算部５１の始動が完了したと判断する。内燃機関１０の始動が完了していない（ステップＳ１１においてＮＯ）場合には、演算部５１の処理は、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、内燃機関１０の始動時の処理を実行する。その後、演算部５１の処理はリターンする。内燃機関１０の始動が完了した（ステップＳ１１においてＹＥＳ）場合には、演算部５１の処理はステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、演算部５１は、排気浄化触媒２０に対する触媒急速暖機制御が必要か否かを判断する。具体的には、演算部５１は、現在の内燃機関１０の温度が規定温度（５０℃）未満であり、且つ内燃機関１０がアイドル運転状態である場合に、触媒急速暖機制御が必要であると判断する。触媒急速暖機制御が必要でない（ステップＳ１３においてＮＯ）場合には、演算部５１の処理はステップＳ１４に移行し、演算部５１は、触媒急速暖機制御ではない通常運転処理を実行する。その後、演算部５１の処理はリターンする。一方、触媒急速暖機制御が必要である（ステップＳ１３においてＹＥＳ）場合には、演算部５１の処理はステップＳ１５に移行し、演算部５１は、触媒急速暖機制御を実行する。なお、演算部５１は、触媒急速暖機制御を開始した場合には、開始からの経過時間Ｔｐの経時を開始する。

この触媒急速暖機制御の実行中において、演算部５１（噴射回数決定部）は、上述したとおり、通常時には分割噴射を実行し、内燃機関１０の燃焼状態が悪化しているときには単独噴射を実行する。その後、演算部５１の処理は、リターンする。

次に、気筒１６内の燃焼状態が良好であるか否か、排気浄化触媒２０の暖機促進が図れていない状況であるかの判定に関する処理を図３にしたがって説明する。なお、以下では、１つの気筒１６を例に挙げて説明するが、一連の処理は、全ての気筒１６に対してそれぞれ並行して所定周期毎に実行される。

車両のイグニッションボタンが操作されるなどして内燃機関１０が始動されると、演算部５１の処理は、ステップＳ２１に移行する。
ステップＳ２１では、演算部５１は、上述した触媒急速暖機制御の実行中であるか否かを判断する。触媒急速暖機制御が実行されていない（ステップＳ２１においてＮＯ）場合には、演算部５１の処理は、リターンする。触媒急速暖機制御が実行されている（ステップＳ２１においてＹＥＳ）場合には、演算部５１の処理は、ステップＳ２２に移行する。

ステップＳ２２では、演算部５１は、駆動パルスＩＪＴが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に立ち下がった立ち下がりタイミングであるか否かを判断する。具体的には、前回の制御周期で「ＯＮ」であった駆動パルスＩＪＴが今回の制御周期で「ＯＦＦ」になった場合に、駆動パルスＩＪＴの立ち下がりタイミングであると判断する。駆動パルスＩＪＴの立ち下がりタイミングではない（ステップＳ２２においてＮＯ）場合には、演算部５１の処理は、ステップＳ２５に移行する。駆動パルスＩＪＴの立ち下がりタイミングである（ステップＳ２２においてＹＥＳ）場合には、演算部５１の処理はステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２３では、演算部５１は、駆動パルスＩＪＴの立ち下がりタイミングにおける駆動電流検出信号ＩＪＭがＬｏｗレベルであるか否かを判断する。駆動パルスＩＪＴの立ち下がりタイミングにおける駆動電流検出信号ＩＪＭがＬｏｗレベルでない（ステップＳ２３においてＮＯ）場合には、演算部５１の処理は、ステップＳ２５に移行する。駆動パルスＩＪＴの立ち下がりタイミングにおける駆動電流検出信号ＩＪＭがＬｏｗレベルである（ステップＳ２３においてＹＥＳ）場合には、演算部５１の処理はステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４では、演算部５１（カウント部）は、噴射回数カウント値Ｃｉｎｊに「１」を加算する。その後、演算部５１の処理は、ステップＳ２５に移行する。
ステップＳ２５では、演算部５１は、気筒１６における点火タイミングであるか否かを判断する。点火タイミングでない（ステップＳ２５においてＮＯ）場合には、演算部５１の処理は、ステップＳ２９に移行する。点火タイミングである（ステップＳ２５においてＹＥＳ）場合には、演算部５１の処理はステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６では、演算部５１は、総燃焼サイクル数Ｃｔに「１」を加算する。その後、演算部５１の処理は、ステップＳ２７に移行する。
ステップＳ２７では、演算部５１（判定部）は、その時点での噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが「３」未満であるか否かを判断する。噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが「３」である（ステップＳ２７においてＮＯ）には、噴射回数カウント値Ｃｉｎｊをゼロにクリアした上で、演算部５１の処理はステップＳ２９に移行する。噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが「３」未満である（ステップＳ２７においてＹＥＳ）場合には、噴射回数カウント値Ｃｉｎｊをゼロにクリアした上で、演算部５１の処理はステップＳ２８に移行する。

ステップＳ２８では、演算部５１（判定部）は、判定対象となっている気筒１６内の燃焼状態が良好でなかったと判定して、異常検出カウント値Ｃｅｒに「１」を加算する。その後、演算部５１の処理は、ステップＳ２９に移行する。

ステップＳ２９では、触媒急速暖機制御の開始からの経過時間Ｔｐが第２規定時間Ｔｘ２未満であるか否かを判定する。経過時間Ｔｐが第２規定時間Ｔｘ２以上である（ステップＳ２９においてＮＯ）場合には、演算部５１の処理は、リターンする。経過時間Ｔｐが第２規定時間Ｔｘ２未満である（ステップＳ２９においてＹＥＳ）場合には、演算部５１の処理は、ステップＳ３０に移行する。

ステップＳ３０では、演算部５１（判定部）は、異常検出カウント値Ｃｅｒが、総燃焼サイクル数Ｃｔに対して一定の割合を超えたか否かを判断する。具体的には、異常検出カウント値Ｃｅｒが、総燃焼サイクル数Ｃｔに係数Ｋ（＜１）を乗算した値以上であるか否かを判断する。異常検出カウント値Ｃｅｒが一定の割合を超えていない（ステップＳ３０においてＮＯ）場合には、異常検出カウント値Ｃｅｒ及び総燃焼サイクル数Ｃｔをゼロにクリアした上で、演算部５１の処理は、リターンする。異常検出カウント値Ｃｅｒが一定の割合を超えている（ステップＳ３０においてＹＥＳ）場合には、異常検出カウント値Ｃｅｒ及び総燃焼サイクル数Ｃｔをゼロにクリアした上で、演算部５１の処理はステップＳ３１に移行する。

ステップＳ３１では、演算部５１（判定部）は、排気浄化触媒２０の暖機促進が図れていない状況であると判定する。そして、演算部５１は、警告ランプを点灯させたり警告音を発するなどの警告処理を実行する。なお、この実施形態では、複数の気筒１６のうちいずれか一つでも異常検出カウント値Ｃｅｒが一定の割合を超えていると判断されれば、排気浄化触媒２０の排気促進が図れていないと判定する。その後、演算部５１の処理は、ステップＳ２１に移行する。

上記のように構成された燃料噴射制御装置５０による作用、特に気筒１６内の燃焼状態が良好であるか良好でなかったかの判定処理による作用を、燃焼状態が良好である場合、及び良好でなかった場合に分けて、それぞれ説明する。

上述したように、演算部５１（噴射回数決定部）は、触媒急速暖機制御中においては、通常であれば、噴射回数が３回の分割噴射を決定する。したがって、通常であれば、図４（ａ）に示すように、特定の気筒１６における点火タイミングｔ１０から同気筒１６におけるその次の点火タイミングｔ２０までの一回の燃焼サイクルの間には、駆動パルスＩＪＴとして、合計３回のパルス信号が順次出力される。

３回のパルス信号が駆動パルスＩＪＴとして順次出力される場合、図４（ｂ）に示すように、点火タイミングｔ１０の後、１回目の駆動パルスＩＪＴが「ＯＮ」状態に立ち上がるタイミングｔ１１とほぼ同時に、駆動電流Ｉｄが上昇していく。そして、タイミングｔ１１からやや遅れたタイミングｔ１２において、駆動電流Ｉｄが規定電流値Ｉｘ以上になる。このタイミングｔ１２において、図４（ｃ）に示すように、駆動電流検出信号ＩＪＭがＬｏｗレベルに立ち下がる。また、１回目の駆動パルスＩＪＴが「ＯＦＦ」状態に立ち下がるタイミングｔ１３とほぼ同時に駆動電流Ｉｄが規定電流値Ｉｘ未満になる。このタイミングｔ１３から電流検出部５６による所定の遅延量だけわずかに遅延して、駆動電流検出信号ＩＪＭがＨｉｇｈレベルに立ち上がる。なお、図４及び図５では、電流検出部５６による遅延がないものとして図示している。

上述したように、駆動電流検出信号ＩＪＭはタイミングｔ１３に対してわずかに遅延してＨｉｇｈレベルに立ち上がるため、駆動パルスＩＪＴが「ＯＦＦ」に立ち下がったタイミングｔ１３の時点では、駆動電流検出信号ＩＪＭはＬｏｗレベルであり、駆動電流Ｉｄが発生していることを示している。したがって、タイミングｔ１３において噴射回数カウント値Ｃｉｎｊに「１」が加算されて「１」になる。この時点では、未だ同一の気筒１６における次の点火タイミングｔ２０には達していないので、再び上で説明したのと同様の処理が繰り返し行われる。

上記の処理によって、図４（ｄ）に示すように、３回の駆動電流Ｉｄの発生に応じて、噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが１ずつ加算され、最終的には噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが「３」となる。そして、噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが「３」となった状態で、点火タイミングｔ２０に至る。そのため、演算部５１（判定部）は、点火タイミングｔ２０において、気筒１６内における燃焼状態が良好であったと判定する。

ところで、例えば、内燃機関１０に粗悪燃料が給油されている場合等のように内燃機関１０の燃焼状態が悪化している場合には、触媒急速暖機制御の実行中に、安定した駆動状態を維持できる機関回転数を下回ってしまうおそれがある。そこで、燃料噴射制御装置５０の演算部５１（噴射回数決定部）は、内燃機関１０の燃焼状態が悪化した場合には、触媒急速暖機制御の実行中であっても、燃料噴射のタイミングを進角側に変更した上で単独噴射を実行することがある。

このような例の場合、図５（ａ）に示すように、特定の気筒１６における点火タイミングｔ１０から同気筒１６におけるその次の点火タイミングｔ２０までの間には、駆動パルスＩＪＴとして、１回のパルス信号のみが出力される。

１回のパルス信号のみが駆動パルスＩＪＴとして出力される場合、図５（ｂ）に示すように、点火タイミングｔ１０の後、１回目の駆動パルスＩＪＴが「ＯＮ」状態に立ち上がるタイミングｔ１１とほぼ同時に、駆動電流Ｉｄが上昇していく。そして、タイミングｔ１１からやや遅れたタイミングｔ１２において、駆動電流Ｉｄが規定電流値Ｉｘ以上になる。このタイミングｔ１２において、図５（ｃ）に示すように、駆動電流検出信号ＩＪＭがＬｏｗレベルに立ち下がる。また、１回目の駆動パルスＩＪＴが「ＯＦＦ」状態に立ち下がるタイミングｔ１３とほぼ同時に駆動電流Ｉｄが規定電流値Ｉｘ未満になる。このタイミングｔ１３から電流検出部５６による所定の遅延量だけわずかに遅延して、駆動電流検出信号ＩＪＭがＨｉｇｈレベルに立ち上がる。

上述したように、駆動電流検出信号ＩＪＭはタイミングｔ１３に対してわずかに遅延してＨｉｇｈレベルに立ち上がるため、駆動パルスＩＪＴが「ＯＦＦ」に立ち下がったタイミングｔ１３の時点では、駆動電流検出信号ＩＪＭはＬｏｗレベルであり、駆動電流Ｉｄが発生していることを示している。したがって、タイミングｔ１３において噴射回数カウント値Ｃｉｎｊに「１」が加算されて「１」になる。

ここで、上述したとおり、この例においては、特定の気筒１６における点火タイミングｔ１０から同気筒１６におけるその次の点火タイミングｔ２０までの間に１回の駆動パルスＩＪＴが出力される。そのため、タイミングｔ１３以降点火タイミングｔ２０までの期間は、駆動パルスＩＪＴが「ＯＮ」になることも駆動電流検出信号ＩＪＭがＬｏｗレベルになることもない。したがって、図５（ｄ）に示すように、点火タイミングｔ１３以降、噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが「１」のまま、点火タイミングｔ２０に至る。そのため、演算部５１（判定部）は、点火タイミングｔ２０において、気筒１６内の燃焼状態が良好でなかったと判定する。

なお、上述の例では、単独噴射の実行が決定される例について説明したが、分割噴射の実行が決定された場合でも、その分割噴射の噴射回数が２回である場合には、噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが「２」のまま、点火タイミングｔ２０に至る。そのため、演算部５１（判定部）は、気筒１６内の燃焼状態が良好でなかったと判定する。

上記実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）上記実施形態では、排気浄化触媒２０に対する触媒急速暖機制御の実行中に、筒内インジェクタ４０に対する駆動電流Ｉｄの電流発生回数、すなわち噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが１回であるときには、単独噴射が実行されているとして、判断対象となっている気筒１６内での燃焼状態が良好でなかったと判定する。このように、実際に筒内インジェクタ４０を駆動するための駆動電流Ｉｄの発生回数に基づき、良好か良好でないかを判断することで、気筒１６内の燃焼状態が良好でなかったことを判定できる。

（２）また、上記実施形態では、演算部５１（判定部）は、駆動電流の発生回数が１回の場合のみならず、分割噴射の最大の回数である３回に満たない場合にも、気筒１６内での燃焼状態が良好でなかったと判定する。したがって、分割噴射自体は実行されているが、その噴射回数が理想的な回数でない場合にも、良好でなかったと判定できる。

（３）上記実施形態では、触媒急速暖機制御が実行されてから第２規定時間Ｔｘ２が経過するまでの検出期間内に、検出対象となっている気筒１６内の良好でない燃焼状態が頻発した（８０％以上）ときに排気浄化触媒２０の暖機促進が図れていない状況であると判定する。したがって、例えば、粗悪燃料が内燃機関１０に給油された場合のように、燃焼状態の悪化がある程度の期間に亘って継続しているときに排気浄化触媒２０の暖機促進が図れていない状況であることを判定できる。その一方で、何らかの原因により、ごく一時的に単独噴射が実行されるような状況では、排気浄化触媒２０の暖機促進が図れていない状況であるとは判定されにくい。したがって、無用に暖機促進が図れていない状況であると判定されて、かえって車両の運転者に混乱を与えることはない。

（４）上記実施形態では、駆動電流検出信号ＩＪＭに基づく噴射回数カウント値Ｃｉｎｊのカウント等の処理を、触媒急速暖機制御の実行中であるとの判断の後に実行している。したがって、触媒急速暖機制御が実行されていない場合に、噴射回数カウント値Ｃｉｎｊのカウント等の処理が無駄になることがない。また、触媒急速暖機制御が実行されていない場合には、気筒１６内の燃焼状態が良好か否かや排気浄化触媒２０の暖機促進が図れていない状況であるかどうかの判定を行わないので、触媒急速暖機制御を実行していないときに、これらの判定が下されて他の制御に意図せず影響を及ぼすことはない。

上記実施形態は、次のように変更することができる。
・内燃機関１０において、気筒１６に直接燃料を噴射する筒内インジェクタ４０が設けられていて、この筒内インジェクタ４０が分割噴射できるのであれば、気筒１６の数など、その他の構成は適宜変更できる。

・上記実施形態では、水温センサ６４が検出した内燃機関１０の冷却水の温度を内燃機関１０の温度として取り扱ったが、内燃機関１０の温度の検出方法はこれに限らない。内燃機関１０の温度と相関関係があり、その温度から内燃機関１０の温度がある程度推測できるのであれば、どのような温度であっても採用でき得る。

・触媒急速暖機制御を実行する条件は、排気浄化触媒２０の温度がある程度低くて暖機が必要である条件を満たしていれば、他の条件については適宜に変更できる。例えば、アイドル運転中でなくても、内燃機関１０の機関回転数が安定しているのであれば、触媒急速暖機制御を実行でき得る。また、内燃機関１０の始動直後から触媒急速暖機制御を実行しても、内燃機関１０を安定して始動できるのであれば、内燃機関１０の始動から第１規定時間を待たずに触媒急速暖機制御を実行してもよい。

・内燃機関１０の温度が規定温度未満であっても、内燃機関１０の温度が極めて低い（例えば−１０℃未満）場合には、触媒急速暖機制御を実行しないようにしてもよい。このような極冷間時には、内燃機関１０が始動しにくくなるため、触媒急速暖機制御に先駆けて他の極冷間時の制御を実行することが好ましい。

・上記実施形態では、分割噴射の噴射回数の最大値が３回であったが、これに代えて２回や４回以上の噴射回数を採用してもよい。筒内インジェクタ４０の構成や、筒内インジェクタ４０に供給される燃圧（高圧燃料ポンプ３５の性能）等に応じて適宜設定すればよい。

・上記実施形態では、同一の演算部５１が、噴射回数決定部、カウント部、及び判定部としての機能を有していたが、これらの機能が異なる演算部に分かれていてもよい。この場合、燃料噴射制御装置５０は複数の制御チップによって構成される。

・上記実施形態では、駆動電流発生部５５や電流検出部５６を燃料噴射制御装置５０とは別構成としたが、駆動電流発生部５５や電流検出部５６を燃料噴射制御装置５０に内蔵させてもよい。すなわち、燃料噴射制御装置５０及び電流検出部５６が駆動電流発生部５５とが１つの制御チップとして構成されていてもよい。

・上記実施形態において、触媒急速暖機制御の実行中であるか否かの判断を別のタイミングで実行してもよい。例えば、図３において、ステップＳ３０とステップＳ３１との間のタイミングで実行してもよい。この場合、触媒急速暖機制御の実行中である場合には引き続きステップＳ３１の処理を実行し、触媒急速暖機制御の実行中でない場合には、処理をリターンさせればよい。

・駆動電流検出信号ＩＪＭに基づく駆動電流Ｉｄの発生回数は、必ずしも１回の燃焼サイクルの全ての期間に亘ってモニタリングしなくてもよい。例えば、１回の燃焼サイクル中で筒内インジェクタ４０から燃料が噴射され得ない期間があるのであれば、その期間においては図３に示す一連の処理を所定周期毎に実行し、その他の期間については処理を休止していてもよい。

・駆動電流検出信号ＩＪＭの態様は、上記実施形態のものに限らない。例えば、駆動電流検出信号ＩＪＭは、駆動電流Ｉｄが規定電流値Ｉｘを超えたときにＨｉｇｈレベルに立ち上がり、規定電流値Ｉｘを下回ったときにＬｏｗレベルに立ち下がる信号であってもよい。また、必要に応じて、遅延回路等を介在させた上で駆動電流検出信号ＩＪＭが出力されるようにしてもよい。

・上記実施形態において、噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが、分割噴射の噴射回数の最大値である「３」である場合だけでなく、「２」である場合にも、判定対象となっている気筒１６内の燃焼状態が良好であったと判定してもよい。すなわち、単独噴射の実行が決定された場合（噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが１の場合）に良好でないと判定し、分割噴射の実行が決定された場合（噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが２以上の場合）に良好であると判定してもよい。触媒急速暖機制御の実行中において少なくとも分割噴射が実行されていれば、ある程度、排気浄化触媒２０の暖機の促進が図られるので、これを「良好」と判断してもかまわない。

・噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが「３」未満であるか否かを判定するタイミングは、点火プラグ２１による点火タイミングに限らない。例えば、気筒１６内における圧縮行程の終了タイミングや排気行程の終了タイミングに、噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが「３」未満であるか否かを判定してもよい。要は、１回の燃焼サイクル中での駆動電流Ｉｄの発生回数をカウントできるのであれば、どのタイミングで噴射回数カウント値Ｃｉｎｊが「３」未満であるか否かを判定してもよい。

・各気筒１６のうちのいずれか複数、又は全ての気筒１６について、総燃焼サイクル数Ｃｔに対して異常検出カウント値Ｃｅｒが一定の割合を超えていると判断されたときに、排気浄化触媒２０の暖機促進が図れていない状況であると判定してもよい。

・排気浄化触媒２０の暖機促進が図れていない状況であるかどうかの判定は、総燃焼サイクル数Ｃｔに対する異常検出カウント値Ｃｅｒの割合に基づく判定に限らない。例えば、特定の気筒１６内の燃焼状態が良好でないとの判定が、所定回数連続した場合に内燃機関１０に異常が発生していると判定してもよい。

・駆動電流検出信号ＩＪＭがＨｉｇｈレベルに立ち上がるタイミングｔ１２やＬｏｗレベルに立ち下がるタイミングｔ１３に基づいて、燃料噴射の異常を検出することもできる。例えば、駆動電流検出信号ＩＪＭがＨｉｇｈレベルに立ち上がるタイミングｔ１２と、想定される筒内インジェクタ４０の開弁タイミングとがずれているときに異常であると判定してもよい。同様に、駆動電流検出信号ＩＪＭがＬｏｗレベルに立ち下がるタイミングｔ１３と、想定される筒内インジェクタ４０の閉弁タイミングとがずれているときに異常であると判定してもよい。さらに、駆動電流検出信号ＩＪＭがＨｉｇｈレベルに立ち上がるタイミングｔ１２からＬｏｗレベルに立ち下がるタイミングｔ１３までの期間が、想定される筒内インジェクタ４０の開弁期間に対してずれているときに異常であると判定してもよい。

１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…エアクリーナ、１３…エアフローメータ、１４…スロットルバルブ、１５…吸気ポート、１６…気筒、１７…ピストン、１８…排気ポート、１９…排気通路、２０…排気浄化触媒、２１…点火プラグ、２２…吸気弁、２３…排気弁、３０…燃料タンク、３１…フィードポンプ、３５…高圧燃料ポンプ、３６…高圧燃料通路、３７…高圧燃料配管、３８…燃圧センサ、４０…筒内インジェクタ、５０…燃料噴射制御装置、５１…演算部（噴射回数決定部、カウント部、判定部）、５２…ＲＯＭ、５３…ＲＡＭ、５５…駆動電流発生部、５６…電流検出部、６１…クランク角センサ、６２…アクセルセンサ、６３…外気温センサ、６４…水温センサ、Ｔｓ…内燃機関の始動からの時間、Ｔｐ…触媒急速暖機制御開始からの経過時間、Ｔｘ２…第２規定時間、ＩＪＴ…駆動パルス、ＩＪＭ…駆動電流検出信号、Ｉｄ…駆動電流、Ｉｘ…規定電流値、Ｃｉｎｊ…噴射回数カウント値、Ｃｔ…総燃焼サイクル数、Ｃｅｒ…異常検出カウント値、Ｋ…係数。

Claims (3)

1. 燃料を気筒内に噴射する電磁式の筒内インジェクタを備えているとともに排気通路に排気を浄化するための排気浄化触媒を備えている内燃機関に適用される燃料噴射制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態に応じて、１回の燃焼に要求される量の燃料を１回の燃料噴射で噴射する単独噴射か、１回の燃焼に要求される量の燃料を複数回の燃料噴射に分割して噴射する分割噴射かのいずれかを決定する噴射回数決定部と、
   前記筒内インジェクタに供給される駆動電流が発生したことを示す駆動電流検出信号に基づいて、１回の燃焼サイクル中での前記駆動電流の発生回数を噴射回数カウント値としてカウントするカウント部と、
   前記カウント部がカウントした前記噴射回数カウント値に基づいて、前記気筒内における燃焼状態が良好であったか良好でなかったかを判定する判定部とを備え、
   前記判定部は、前記内燃機関の温度が予め定められている規定温度以下で前記排気浄化触媒に対する触媒暖機制御が実行されている際に、１回の燃焼サイクル中での前記噴射回数カウント値が１回であるときには、前記気筒内における燃焼状態が良好でなかったと判定する
   ことを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記噴射回数決定部は、前記分割噴射を決定した場合にその噴射回数として最大で「Ｎ」回（「Ｎ」は３以上の自然数）の噴射回数を決定可能であり、
   前記判定部は、前記内燃機関の温度が前記規定温度以下で前記排気浄化触媒に対する触媒暖機制御が実行されている際に、１回の燃焼サイクル中での前記噴射回数カウント値が「Ｎ」回未満であるときには、前記気筒内における燃焼状態が良好でなかったと判定する
   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. 前記判定部は、
   予め定められた検出期間内において、特定の気筒の燃焼サイクル毎に当該気筒内における燃焼状態が良好であったか良好でなかったかを判定し、
   前記検出期間における前記特定の気筒の燃焼サイクルの総数に対して、燃焼状態が良好でなかったと判定された燃焼サイクルの数が一定の割合を超えた場合に、前記排気浄化触媒の暖機促進が図れていない状況であると判定する
   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。

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