(57)【要約】【課題】グロープラグへの通電時かつ低外気温条件での冷間始動時の燃焼を改善し得る装置を提供する。【解決手段】冷間始動時にシリンダ内のガスを加熱するグロープラグ（３１）と、複数の噴孔のうちの一つがグロープラグ（３１）を指向する直噴燃料噴射弁（９）を有し、メイン噴射に先立って少なくとも２回のパイロット噴射を行い得るコモンレール式燃料噴射装置（６）とを備え、グロープラグ（３１）への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量を冷間始動からのエンジンの温度上昇に応じて減量する。【選択図】図４
2014125978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間始動時にシリンダ内のガスを加熱するグロープラグと、
複数の噴孔のうちの一つが前記グロープラグを指向する直噴燃料噴射弁を有し、メイン噴射に先立って少なくとも２回のパイロット噴射を行い得るコモンレール式燃料噴射装置とを備え、
前記グロープラグへの通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量を前記冷間始動からのエンジンの温度上昇に応じて減量することを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記エンジンの温度上昇は、前記エンジンの冷却水の温度上昇であることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記エンジンの温度上昇は、前記エンジンの潤滑油の温度上昇であることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記エンジンの温度上昇は、前記エンジンの始動後経過時間であることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記エンジンの温度上昇は、前記エンジンの始動後積算燃料量であることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記グロープラグへの通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、前記複数のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値が予め定まる所定値以上となるように前記複数のパイロット噴射を行う際のパイロット噴射の回数及びパイロット噴射の各噴射量を決定することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項７】
前記パイロット噴射を初回のパイロット噴射とこれに続く残りのパイロット噴射とで構成される２回以上とし、前記初回のパイロット噴射量の総パイロット噴射量に占める比率を前記残りの各パイロット噴射量の総パイロット噴射量に占める比率より大きく設定することを特徴とする請求項６に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項８】
冷間始動時にシリンダ内のガスを加熱するグロープラグと、
複数の噴孔のうちの一つが前記グロープラグを指向する直噴燃料噴射弁を有し、メイン噴射に先立って少なくとも２回のパイロット噴射を行い得るコモンレール式燃料噴射装置とを備え、
前記グロープラグへの通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量を前記冷間始動からのエンジンの温度上昇に応じて減量することを特徴とするディーゼルエンジンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はディーゼルエンジンの制御装置及び制御方法、特にグロープラグへの通電時の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの冷間始動時に、グロープラグによりシリンダ内を加熱すると共に、メイン噴射に先立って、比較的低圧縮状態での早期パイロット噴射と、メイン噴射直前の１５°ＣＡ以内の近接パイロット噴射を行うものがある（特許文献１参照）。このものでは、冷却水温が所定値Ｔｗｃ以下で、グロープラグ温度が所定値Ｔｇｃ以上で、かつエンジン回転速度が所定値Ｎｅｃより低い場合にまだ初爆が起こっていないと判断し、早期パイロット噴射及び近接パイロット噴射を実行して着火性の向上を図る。ここで、所定値Ｔｗｃはたとえば−２０℃、所定値Ｎｅｃはたとえば２００ｒｐｍである。
【０００３】
一方、冷却水温が所定値Ｔｗｃ以下で、グロープラグ温度が所定値Ｔｇｃ以上で、かつエンジン回転速度が所定値Ｎｅｃ以上となったとき比較的着火しやすくなったと判断し、近接パイロット噴射を停止または近接パイロット噴射量を減量している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６２８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１では、着火を良くするために近接パイロット噴射を実行するのみで、着火の後に生じるシリンダ内の燃焼状態については一切考慮されていない。着火し得るとなったタイミングで近接パイロット噴射を停止または近接パイロット噴射量を減量するのでは、グロープラグへの通電時かつ低外気温条件での冷間始動時の燃焼改善は望めないのである。
【０００６】
そこで本発明は、グロープラグへの通電時かつ低外気温条件での冷間始動時の燃焼を改善し得る装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のディーゼルエンジンの制御装置は、冷間始動時にシリンダ内のガスを加熱するグロープラグと、複数の噴孔のうちの一つが前記グロープラグを指向する直噴燃料噴射弁を有し、メイン噴射に先立って少なくとも２回のパイロット噴射を行い得るコモンレール式燃料噴射装置とを備えている。本発明のディーゼルエンジンの制御装置ではさらに、前記グロープラグへの通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量を前記冷間始動からのエンジンの温度上昇に応じて減量する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量を冷間始動からのエンジンの温度上昇に応じて減量するので、冷間始動直後からのシリンダ内の温度変化に基づいた適切なパイロット噴射を実行できる。これによって、始動初期期間に限らず始動後期期間においてもシリンダ内の燃焼が改善することから、冷間始動後の運転性が良好となり、白煙も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態のディーゼルエンジンの制御装置の概略構成図である。
【図２】１つの気筒を上からみた概略構成図である。
【図３】基本発明の発明者が検討した４つの異なる多段のパイロット噴射パターンを並べて示すものである。
【図４】多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値と図示平均有効圧との関係を示した特性図である。
【図５】基本発明の発明者が検討した４つのケースについて図示平均有効圧とその変動率をまとめた特性図である。
【図６】基本発明の発明者が検討した４つのケースについて平均グロープラグ近傍温度、平均グロープラグ近傍当量比をまとめた棒グラフである。
【図７】燃焼室における１回の燃焼時の熱発生率の特性図である。
【図８】初回パイロット噴射量比率の冷却水温に対する特性図である。
【図９】冷間始動時に多段のパイロット噴射を行ったときのエンジン回転速度の変化を示すモデル図である。
【図１０】始動初期期間でのケース１、２の熱発生率のタイミングチャートである。
【図１１】始動後期期間でのケース１、２の熱発生率のタイミングチャートである。
【図１２】本発明の第１実施形態のメイン噴射量及び３回の各パイロット噴射量の算出を説明するためのフローチャートである。
【図１３】第１実施形態の初回パイロット噴射量の特性図である。
【図１４】第１実施形態の２回目パイロット噴射量の特性図である。
【図１５】第１実施形態の３回目パイロット噴射量の特性図である。
【図１６】第２実施形態のメイン噴射量及び３回の各パイロット噴射量の算出を説明するためのフローチャートである。
【図１７】第２実施形態の初回パイロット噴射量の特性図である。
【図１８】第２実施形態の２回目パイロット噴射量の特性図である。
【図１９】第２実施形態の３回目パイロット噴射量の特性図である。
【図２０】第３実施形態のメイン噴射量及び３回の各パイロット噴射量の算出を説明するためのフローチャートである。
【図２１】第３実施形態の初回パイロット噴射量の特性図である。
【図２２】第３実施形態の２回目パイロット噴射量の特性図である。
【図２３】第３実施形態の３回目パイロット噴射量の特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態のディーゼルエンジンの制御装置の概略構成図である。図１において、吸入空気はディーゼルエンジン１の吸気通路２に備えられる吸気コンプレッサ１０Ａによって過給され、インタークーラ３で冷却され、吸気絞り弁４を通過した後、コレクタ５を経て各気筒の燃焼室内へ流入する。
【００１２】
エンジン１にはコモンレール燃料噴射装置６を備える。コモンレール燃料噴射装置６は、主に高圧燃料ポンプ７、コモンレール８、燃料噴射弁９から構成される。燃料は、コモンレール式燃料噴射装置６により、すなわち、高圧燃料ポンプ７により高圧化されてコモンレール８に送られ、各気筒の燃料噴射弁９（直噴燃料噴射弁）から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入した空気と燃料噴射弁９から噴射された燃料は、この燃焼室内で圧縮着火により燃焼し、排気は排気通路１１へ流出する。
【００１３】
排気通路１１に流出した排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路１２により吸気側に還流される。ＥＧＲ通路１２を流れる流量を制御するためＥＧＲ通路１２にＥＧＲ弁１３を設けている。
【００１４】
還流されない排気の残りは、排気タービン１０Ｂを通り、排気タービン１０Ｂを駆動する。排気タービン１０Ｂのスクロール入口には可変ノズル１０Ｄを備えている。可変ノズル１０Ｄを絞る（可変ノズル開度を小さくする）と排気の流速が増して、排気タービン１０Ｂの回転速度が上昇する。すると、排気タービン１０Ｂと同軸の吸気コンプレッサ１０Ａの回転速度が上昇して吸気コンプレッサ１０Ａが吸気を過給する。一方、可変ノズル１０Ｄを開く（可変ノズル開度を大きくする）と排気の流速が減少して、排気タービン１０Ｂの回転速度が下降する。すると、排気タービン１０Ｂと同軸の吸気コンプレッサ１０Ａの回転速度が下降して吸気コンプレッサ１０Ａが吸気を過給しなくなる。可変ノズル１０Ｄを駆動するため油圧駆動のあるいは電気駆動のアクチュエータ１０Ｅが付属されている。
【００１５】
エンジンコントローラ２１には、アクセルセンサ２２からのアクセル開度（アクセルペダルの踏込量のこと）、クランク角センサ２３からのエンジン回転速度の各信号が入力されている。そしてコントローラ２１では、エンジン負荷（アクセル開度など）及びエンジン回転速度に基づいて、メイン噴射の燃料噴射時期及び燃料噴射量を算出し、これらに対応する開弁指令信号を燃料噴射弁９に出力する。また、エンジンコントローラ２１では、目標ＥＧＲ率と目標吸入空気量とが得られるようにＥＧＲ制御と過給圧制御を協調して行う。なお、エンジンコントローラ２１は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成されている。
【００１６】
排気タービン１０Ｂ下流の排気通路１１には、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ１４を配置してある。フィルタ１４のパティキュレート堆積量が所定値（閾値）に達すると、エンジンコントローラ２１ではメイン噴射直後の膨張行程あるいは排気行程でポスト噴射を行うことにより、フィルタ１４の再生処理を行う。すなわち、目標となる再生温度が得られるようにエンジンの負荷と回転速度とに応じてポスト噴射量とポスト噴射時期とを予め定めており、そのときのエンジンの負荷と回転速度とに応じたポスト噴射量とポスト噴射時期とが得られるようにポスト噴射を行う。これによってフィルタ１４に堆積しているパティキュレートを燃焼除去し、フィルタ１４を再生する。
【００１７】
フィルタ１４に堆積しているパティキュレートの全てが燃焼除去される完全再生を行わせるには再生処理時にフィルタ１４の許容温度を超えない範囲で少しでもパティキュレートの燃焼温度を高めてやることが必要となる。このためフィルタ１４の上流に酸化触媒（貴金属）１５を配置してある。この触媒１５によりフィルタ１４の再生処理のためのポスト噴射によって流入する排気成分（ＨＣ、ＣＯ）を燃焼させてフィルタ１４の温度を高めフィルタ１４内のパティキュレートの燃焼を促進させる。なお、触媒１５をフィルタ１４の手前に別体で設けるのでなくフィルタ１４を構成する担体に酸化触媒をコーティングしてもよい。このときには、パティキュレートが燃焼する際の酸化反応を促進してその分フィルタ１４の温度を実質的に上昇させ、フィルタ１４内のパティキュレートの燃焼を促進させることとなる。なお、触媒１５は酸化触媒に限られない。酸化機能を備える触媒（例えば三元触媒）であれば、酸化触媒に代えることができる。
【００１８】
さて、ディーゼルエンジン１は冷間時に始動性がやや困難であるために、冷間始動用のグロープラグ３１を各シリンダ内（燃焼室）に臨んで設けシリンダ内のガス（混合気）の温度を上昇させて着火を助けエンジン１を始動するようになっている。
【００１９】
図２は１つの気筒４１を上からみた概略構成図で、シリンダ４２の上部に形成される燃焼室４３の天井のほぼ中央位置に燃料噴射弁９（直噴燃料噴射弁）が燃焼室４３に臨んで設けられ、燃料噴射弁９の周囲には２つの吸気弁４４、４５と２つの排気弁４６、４７が配置されている。燃料噴射弁９の先端には、例えば８つの噴孔を有し、各噴孔から燃料がシリンダ４２壁に向けて等間隔で８方向に噴射される。複数の噴孔のうちの一つがグロープラグ３１を指向するようにしている。燃焼室４３内には図示矢印向きのスワールが生じるように構成してあり、これによって噴霧燃料Ｆが図２で時計の回転方向に曲げられている。グロープラグ３１は、例えば２つの吸気弁４４、４５の間の位置より燃焼室４３に臨んで設けられ、シリンダ内のガスを加熱する。エンジンの冷間時に燃料噴射弁９からの噴霧燃料Ｆが、通電によって加熱されたグロープラグ３１の周辺に供給されると、グロープラグ３１近傍の混合気が着火し、種火となって燃え広がることとなる。なお、グロープラグ３１を設ける位置はこれに限られるものでなく、吸気弁と排気弁の間や２つの排気弁４６、４７の間であってもかまわない。なお、吸排気弁の数や燃料噴射弁９の噴孔数は図２に限られるものでない。
【００２０】
最近では、エンジンの圧縮比を１５前後とする低圧縮比化の傾向にある。低圧縮比とすることのメリットは、エンジン１の出力を向上させ、排気中のＮＯｘを低減し、ポンピングロスを低減できる点にある。詳細には、低圧縮比化により筒内圧の最大値が低下する分、燃料噴射弁９から燃料をより多く燃焼室４３内に噴射することが可能となり、これによってエンジンの出力が向上する。低圧縮比化により燃焼室内での燃焼温度を低下させることが可能となり、ＮＯｘの発生を抑制できる。低圧縮比によりポンピングロスも低減する。
【００２１】
しかしながら、その一方で低圧縮比化により、零下の例えば−２５℃といった低外気温の条件での冷間始動時に、失火により燃焼安定性が悪化する。
【００２２】
そこで、本発明に先行する基本発明の発明者は、低外気温条件での冷間始動時における失火を抑制するには、グロープラグ３１の有する燃料の着火源としての機能を有効に使うことが重要である点に着目した。すなわち、主噴射に先立つパイロット噴射（以下、単に「パイロット噴射」ともいう。）による燃料をグロープラグ３１の近傍に導いて燃焼の核となる火種を形成することで、燃焼安定性が改善される。しかしながら、グロープラグ３１の近傍に導く気化しない燃料が多すぎるときには燃料がグロープラグ３１から熱を奪って気化する。グロープラグ３１を冷却することになり、火種を形成させることができない。
【００２３】
パイロット噴射燃料の過多によるこうしたグロープラグ３１の冷却を回避するには、パイロット噴射を２回以上に多段化することによって、１回当たりのパイロット噴射の燃料量（以下「パイロット噴射量」という。）を低減することである。１回当たりに噴く燃料量を低減すれば、所定時間当たりにグロープラグ３１から奪われる熱量が少なくなり、グロープラグ３１の温度低下を抑制できることとなる。
【００２４】
ここで、エンジンの冷間始動時に、グロープラグによりシリンダ内を加熱すると共に、メイン噴射に先立って、比較的低圧縮状態での早期パイロット噴射と、メイン噴射直前の１５°ＣＡ以内の近接パイロット噴射を行う従来装置がある。しかしながら、従来装置では、着火を良くするために近接パイロット噴射を実行するのみで、着火の後に生じるシリンダ内の燃焼状態については一切考慮されていない。着火し得るとなったタイミングで近接パイロット噴射を停止または近接パイロット噴射量を減量するのでは、グロープラグへの通電時かつ低外気温条件での冷間始動時の燃焼改善は望めない。
【００２５】
そこで基本発明では、グロープラグ３１への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値が予め定まる所定値以上となるように多段のパイロット噴射を行う際のパイロット噴射の回数及び各パイロット噴射量を決定した。これによって、着火時のグロープラグ３１の温度低下を抑制し、かつグロープラグ３１の近傍の当量比を高く維持することが可能となり、グロープラグ３１への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時にシリンダ内での燃焼を安定したものとすることができる。
【００２６】
具体的に説明する。図３は基本発明の発明者が検討した４つの異なる多段のパイロット噴射パターンを、多段のパイロット噴射に続くメイン噴射とともに示したものである。図３において、ＩＴ１〜ＩＴ４は多段の各パイロット噴射の噴射時期である。ＩＴ５はメイン噴射の噴射時期で、圧縮上死点ＴＤＣの手前に設けられている。多段の各パイロット噴射及びメイン噴射の燃料量Ｑ１〜Ｑ６を高さの相違で表し、高さが高いほど噴射量（燃料量）が多いことを意味している。
【００２７】
ここで、メイン噴射の燃料量（以下「メイン噴射量」という。）Ｑ１、Ｑ２と全てのパイロット噴射量の合計（以下「総パイロット噴射量」という。）Ｑｐｉｔｏｔａｌとを合わせた燃料量はケース１〜４で同じである。しかも、ケース１〜４とも、メイン噴射量Ｑ１、Ｑ２より総パイロット噴射量Ｑｐｉｔｏｔａｌのほうが多くなっている。
【００２８】
なお、ケース４が基本発明としての、ケース１〜３が基本発明に対する参考例１〜３としての位置づけとなる。まず、参考例１としてのケース１は、初回のパイロット噴射量Ｑ３よりも２回目のパイロット噴射量Ｑ４を多くしている。そして、初回のパイロット噴射量Ｑ３をＩＴ１で、２回目のパイロット噴射量Ｑ４をＩＴ３で噴射する。
【００２９】
次に、参考例２、３としてのケース２、３はケース１との相違点を主に説明する。ケース２は、ケース１の初回のパイロット噴射を２回に分割して噴射時期をＩＴ１、ＴＩ２とし（分割された各パイロット噴射量Ｑ５はＱ３の半分とする）、３回目のパイロット噴射の噴射時期をＩＴ４としたものである。ケース３は、メイン噴射量をＱ１からＱ２へと少なくし、その削った分の燃料（Ｑ１−Ｑ２）を初回のパイロット噴射量に加算してＱ６（＝Ｑ３＋（Ｑ１−Ｑ２））としたものである。各パイロット噴射の噴射時期はケース１と同じである。
【００３０】
基本発明としてのケース４は、パイロット噴射を初回と残り２回とに分割し、初回のパイロット噴射量Ｑ４の総パイロット噴射量Ｑｐｉｔｏｔに占める比率を、残り２回の各パイロット噴射量Ｑ５の総パイロット噴射量に占める比率より大きく設定するものである。具体的には総パイロット噴射量ＱｐｉｔｏｔａｌはＱ３＋Ｑ４であるので、初回のパイロット噴射量をＱ４とし、２回目のパイロット噴射量、３回目のパイロット噴射量をＱ５（＝Ｑ３の半分）としている。そして、初回のパイロット噴射量Ｑ４をＩＴ１で、２回目のパイロット噴射量Ｑ５をＩＴ２で、３回目のパイロット噴射量Ｑ５をＩＴ４で噴射する。以下、初回のパイロット噴射量の総パイロット噴射量に占める比率を、単に「初回パイロット噴射量比率」、残り２回の各パイロット噴射量の総パイロット噴射量に占める比率を単に「残りパイロット噴射量比率」という。
【００３１】
このようにパイロット噴射パターンを設定した４つの各ケースについて、グロープラグ３１への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、実機実験を行うことにより図４、図５の特性を、シミュレーションを行うことにより図６の特性を得た。まず、図４は基本発明の発明者が初めて見い出した特性である。図４において、縦軸は多段のパイロット噴射及びメイン噴射による１サイクルの燃焼により得られる図示平均有効圧Ｐｉ［ＭＰａ］、横軸は多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値ｄＱｐｉｌｏｔ／ｄθ［Ｊ／ｄｅｇ］で、破線の特性が初めて得られたものである。上記の「１サイクル」とは例えば、単気筒エンジンで考えたとき、吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程の４行程分が１サイクルである。
【００３２】
ここで、上記の「パイロット噴射全体による熱発生量」Ｑｐｉｌｏｔは、次のように計算した。すなわち、図７はクランク角［ｄｅｇ］を横軸にして、燃焼室における１サイクル中に生じる燃焼の熱発生率［Ｊ／ｄｅｇ］の特性をグラフにしたものである。パイロット噴射を多段化するにせよ、多段のパイロット噴射全体による熱発生で小さな山（１山目）が先に生じ、それに続けてメイン噴射による熱発生で大きな山（２山目）が生じることとなる。メイン噴射に先立ってパイロット噴射を追加した燃料噴射では、２段の山の熱発生が生じるので、１段目の山の面積（図７のハッチング部）を計算すれば、それが「パイロット噴射全体による熱発生量」Ｑｐｉｌｏｔ［Ｊ］として得られる。そして、この「パイロット噴射全体による熱発生量」Ｑｐｉｌｏｔを多段のパイロット噴射全体による熱発生が生じたクランク角区間［ｄｅｇ］で除算すれば、ｄＱｐｉｌｏｔ／ｄθ［Ｊ／ｄｅｇ］を得ることができる。
【００３３】
なお、図７においては圧縮上死点ＴＤＣで１山目の熱発生のピークが生じているが、これは実機実験に使用したエンジンがたまたま圧縮上死点ＴＤＣで１山目の熱発生のピークが生じるエンジンであったからである。基本発明は、当該エンジンに限定されるわけでない。圧縮上死点ＴＤＣよりも前や後ろで１山目の熱発生のピークが生じるディーゼルエンジンの場合にも基本発明の適用がある。
【００３４】
図４に戻り、実機実験によれば、ｄＱｐｉｌｏｔ／ｄθが小さい側から大きくなるほど図示平均有効圧ＰｉがＡからＢへと増加し、ｄＱｐｉｌｏｔ／ｄθが所定値Ｄ以上の領域では図示平均有効圧ＰｉがＢからＣまで平衡値に落ち着いている。そして、図３に示したケース１〜３の場合にはｄＱｐｉｌｏｔ／ｄθがＤ未満の領域に含まれ、図３に示したケース４の場合にはｄＱｐｉｌｏｔ／ｄθがＤ以上の領域に含まれていたのである。
【００３５】
図４において、横軸のｄＱｐｉｌｏｔ／ｄθは、ｄＱｐｉｌｏｔ／ｄθが所定値Ｄ未満の領域ではこの値が大きいほど多段のパイロット噴射全体による発熱の程度が大きくなり、この影響を受けて図示平均有効圧Ｐｉが上昇することを表す。そして、ｄＱｐｉｌｏｔ／ｄθが所定値Ｄ以上の領域では、図示平均有効圧ＰｉはＤでの値以上には大きくならず平衡値となることを示している。このことから、ｄＱｐｉｌｏｔ／ｄθがＤ以上の領域にあれば、グロープラグ３１の近傍に形成される火種が順調に成長して燃焼を安定させていると解釈することができる。この逆に、ｄＱｐｉｌｏｔ／ｄθが所定値Ｄ未満の領域にあるときには、多段のパイロット噴射であっても発熱の程度が小さい、つまりグロープラグ３１の近傍に火種が形成されないか、火種が形成されても火種が順調に成長できず、失火が生じ得ると解釈される。従って、ｄＱｐｉｌｏｔ／ｄθが予め定まる所定値Ｄ以上となるように多段のパイロット噴射を行う際のパイロット噴射の回数、各パイロット噴射量を決定すればよいこととなる。
【００３６】
なお、図４に示した破線特性の傾向はエンジン仕様によって変化しないが、Ｂ、ＣにおけるＰｉの具体的な値、Ｄの具体的な値はエンジン仕様によって相違するので、エンジン仕様毎に図４の特性を得て、所定値Ｄを定めればよい。
【００３７】
次に、図５は図３に示したケース１〜４について図示平均有効圧Ｐｉを棒グラフで、そのＰｉの変動率を折れ線グラフでまとめた特性図である。図５に示したようにケース１の場合よりケース２の場合のほうが図示平均有効圧Ｐｉが高くなっている。ところが、ケース３の場合には、ケース２の場合より却って図示平均有効圧Ｐｉが低下している。ケース４の場合に、ケース１〜３のいずれの場合より図示平均有効圧Ｐｉが高くなっている。一方、Ｐｉの変動率はケース１、ケース２、ケース３の順に大きくなり、ケース４で最も小さくなっている。
【００３８】
図６は図３に示した４つのケース１〜４について平均グロープラグ近傍温度［Ｋ］、平均グロープラグ近傍当量比［無名数］をまとめた棒グラフである。ここで、「グロープラグ近傍温度」とはシミュレーションによる数値計算の値である。「当量比」とは、空燃比の逆数を燃空比、理論空燃比の逆数を理論燃空比として、燃空比を理論燃空比で除した値のことで、当量比が１．０であるとき理論空燃比に相当する。「グロープラグ近傍当量比」とはグロープラグ３１の近傍の局所的な当量比のことで、燃焼室全体の平均的な当量比のことではない。グロープラグ３１の近傍のシミュレーションによる数値計算の値である。グロープラグ近傍当量比が１．０より大きいときグロープラグ近傍の混合気はリッチ側に、グロープラグ近傍当量比が１．０より小さいときグロープラグ近傍の混合気はリーン側となる。
【００３９】
図６に示したように、ケース１の場合よりケース２の場合のほうが、平均グロープラグ近傍温度が高くなりかつ平均グロープラグ近傍当量比もケース２の場合のほうがケース１の場合より大きくなっている。ところが、ケース３の場合には、ケース２の場合より平均グロープラグ近傍当量比が大きくなるものの、平均グロープラグ近傍温度はケース２の場合より却って低下している。このことは、図３第３段目のように初回パイロット噴射量をメイン噴射量を削ってまで増やしたとき、グロープラグ近傍に一度に到達した燃料がグロープラグ３１より熱を奪ってグロープラグ３１を冷却し、却って失火が生じがちとなってしまうことを表している。一方、ケース４の場合には、ケース１〜３のいずれの場合より平均グロープラグ近傍温度が高くなりかつ平均グロープラグ近傍当量比がケース１〜３のいずれの場合より大きくなっている。
【００４０】
次に、図８は初回パイロット噴射量比率の冷却水温に対する特性図を示すものである。図８に示したように初回パイロット噴射量比率は、零下の領域において冷却水温Ｔｗ［℃］が低くなるほど３５％から大きくなって−３０℃でほぼ８０％となる。このように、冷却水温Ｔｗが低くなるほど初回パイロット噴射量比率を大きくするのは、−３０℃といった極低温の温度域においても噴射された燃料がグロープラグ３１に接触する確率を向上させるためである。図８の特性図は適合値である。実機実験に使用したエンジンでは３５％から８０％の範囲であったが、図８の特性はエンジン仕様が相違してもほぼ同様の範囲でよいと考えている。
【００４１】
図８では横軸に冷却水温Ｔｗを採っているが、これに限られるものでなく、エンジンの潤滑に用いている油の温度（油温）や外気温Ｔａであってもかまわない。基本発明は、低外気温条件においてグロープラグ３１に通電される冷間始動時を対象とするので、この短い時間では冷却水温と油温、外気温を同一視できるためである。
【００４２】
なお、図３最下段に示した基本発明としてのケース４の場合では、パイロット噴射を３段としているが、２回以上の多段であればよい。図３最下段に示した基本発明としてのケース４の場合では、２回目のパイロット噴射量と３回目のパイロット噴射量を同量としているが、初回パイロット噴射量より２回目、３回目の各パイロット噴射量が少なければ良く、同量とすることは必ずしも必要ない。これで基本発明の説明を終える。
【００４３】
次に、本発明は基本発明を改良するものである。これについて図９を参照して説明する。図９は、グロープラグ３１への通電時かつ低外気温の条件での冷間始動時に多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値が予め定まる所定値以上となるように多段のパイロット噴射を行ったときのエンジン回転速度の変化をモデルで示している。ここで、ケース１が基本発明の場合、ケース２が基本発明に対する参考例の場合、ケース３が本発明の第１実施形態の場合の各タイミングチャートである。
【００４４】
図９では、冷間始動からのシリンダ内の燃焼状態の変化に着目し、冷間始動直後の所定の期間（「始動初期期間」という。）と、その後の所定の期間（「始動後期期間」という。）との２つの期間に大雑把に分けている。図９において、ｔ１を始動開始タイミングとし、ｔ２よりｔ３までの期間が始動初期期間、ｔ３よりｔ４までの期間が始動後期期間であるとする。なお、図９右側の各枠内には多段のパイロット噴射及びメイン噴射のパターンを示している。ここでも、図３と同様に、多段の各パイロット噴射及びメイン噴射の燃料量Ｑ１、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ７を高さの相違で表し、高さが高いほど噴射量（燃料量）が多いことを意味している。
【００４５】
さて、初回のパイロット噴射量の総パイロット噴射量に占める比率を２回目、３回目の各パイロット噴射量の総パイロット噴射量に占める比率より大きく設定している点は、３つのケースで共通である。
【００４６】
まず、ケース１は基本発明そのものである。図９右側の最上段の枠内に示したように、このときの初回、２回目、３回目の各パイロット噴射量をＱ４、Ｑ５、Ｑ５、メイン噴射量をＱ１とする（図３の最下段も参照）。ケース１では、ｔ２よりｔ３までの始動初期期間でエンジン回転速度の変動が小さくなって好ましい結果が得られている。しかしながら、よくみると、始動初期期間の直後のｔ３よりｔ４までの始動後期期間においては、エンジン回転速度の変動がｔ２よりｔ３までの始動初期期間より却って大きくなることを本発明者が初めて見い出したのである。
【００４７】
次に、ケース２は、図９右側の第２段目の枠内に示したように、２回目、３回目の各パイロット噴射量を、ケース１の２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑ５より少ないＱ７（Ｑ７＜Ｑ５）としてみたものである。ケース２では、確かにｔ３よりｔ４までの始動後期期間でエンジン回転速度の変動がケース１より小さくなったのであるが、今度はｔ２よりｔ３までの始動初期期間においてエンジン回転速度の変動がケース１より却って大きくなっている。
【００４８】
次に、ケース３は、図９右側の第３段目の枠内に示したように、２回目、３回目の各パイロット噴射量として、ｔ２よりｔ３までの始動初期期間でＱ５を、ｔ３よりｔ４までの始動後期期間でＱ７を与えてみたものである。ケース３では、ｔ２よりｔ３までの始動初期期間においてエンジン回転速度の変動がケース２より小さくなり、かつｔ３よりｔ４までの始動後期期間においてエンジン回転速度の変動がケース１より小さくなっている。つまり、ｔ２よりｔ３までの始動初期期間においてエンジン回転速度の変動がケース１と同じとなり、かつｔ３よりｔ４までの始動後期期間においてエンジン回転速度の変動がケース２と同じとなり、ケース１とケース２のよいところを採ったものとなっている。
【００４９】
次に、図９の３つのケースを本発明者が解析したところ、極低温下の燃焼に関して以下が推察されることとなった。すなわち、ｔ２よりｔ３までの始動初期期間（始動直後）では、シリンダ内温度が低く燃料の蒸発が悪いのであるから、ケース１の基本発明を採用することで、グロープラグと蒸発燃料の接触確率を高めると共に、グロープラグ近傍の当量比を高めることが好ましい。図１０は、ケース１、ケース２について極低温下の条件でエンジンを始動したときに、始動初期期間での熱発生率がどうなるかを計測したタイミングチャート（実験結果）である。図１０より、始動初期期間においては２回目、３回目の各パイロット噴射量が相対的に多いケース１のほうが熱発生率が高い。これによってケース１のほうが始動初期期間において２回目、３回目の各パイロット噴射量が相対的に少ないケース２よりエンジン回転速度が安定することが確かめられた。
【００５０】
次に、ｔ３よりｔ４までの始動後期期間になると、シリンダの周囲が暖まってくるために燃料噴霧の霧化が比較的促進し、着火が続きシリンダ内環境が改善されることとなる。このため、始動後期期間においても、ケース１のように２回目、３回目の各パイロット噴射量として始動初期期間と同じ量を供給するのだと、２回目、３回目の各パイロット噴射量が始動後期期間で過多となり、グロープラグ３１の温度を却って低下させてしまう。これによってシリンダ内の燃焼が不安定になると考えられる。
【００５１】
一方、２回目、３回目の各パイロット噴射量をケース１より少なくしたケース２では、始動後期期間で２回目、３回目の各パイロット噴射量が過多とならず、グロープラグ３１の温度の低下を抑制しつつグロープラグ近傍の当量比が確保されていると考えられる。図１１は、ケース１、ケース２について図１０と同じ条件でエンジンを始動したときに、始動後期期間での熱発生率がどうなるかを計測したタイミングチャート（実験結果）である。図１１より、始動後期期間においては２回目、３回目の各パイロット噴射量が相対的に少ないケース２のほうが熱発生率が高い。これによってケース２のほうが始動後期期間において２回目、３回目の各パイロット噴射量が相対的に多いケース１よりエンジン回転速度が安定することが確かめられた。
【００５２】
このように、基本発明は始動初期期間を専ら対象としていたので、始動後期期間になると、シリンダ内の燃焼状態が変化して始動初期期間とは異なることについてまでは考慮していなかったわけである。
【００５３】
ケース３は本発明の第１実施形態の場合である。ケース３では、燃料が蒸発しにくい始動初期期間において蒸発燃料とグロープラグとの接触確率を増やすため基本発明と同じに２回目、３回目の各パイロット噴射量を相対的に多いＱ５とする。そして、ある程度燃料が蒸発する環境になる始動後期期間になると、燃料でグロープラグを冷やさないよう、２回目、３回目の各パイロット噴射量を相対的に少ないＱ７とする。すなわち、２回目、３回目の各パイロット噴射量を始動からのシリンダ内の状態変化に応じてＱ５からＱ７へと減量するのである。これによって、始動初期期間だけでなく始動後期期間においてもアイドル回転速度の変動を抑制することができた。
【００５４】
図９では、始動からの異なるタイミングでシリンダ内の燃焼状態が違うことを明確にするため、始動初期期間と始動後期期間の２つに分けて説明した。実際には、シリンダ内の燃焼状態は、図９に示したように始動初期期間から始動後期期間へと段階的に変化するのでなく、始動からの経過時間と共に連続的に変化する。この冷間始動から連続的に変化してゆくシリンダ内の燃焼状態は、エンジン冷却水の温度上昇によって知り得る。これは、冷間時にエンジン冷却水は外気と同じ温度にあるところ、始動からのシリンダ内の燃焼状態の変化を受けて、エンジン冷却水が温度上昇していくためである。
【００５５】
そこで、本発明の第１実施形態では、グロープラグ３１への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、２回目、３回目の各パイロット噴射量（初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量）を冷間始動からの冷却水の温度上昇（エンジンの温度上昇）に応じて減量する。
【００５６】
エンジンコントローラ２１で実行されるこの制御を図１２のフローチャートを参照して説明する。
【００５７】
図１２のフローはメイン噴射量及び３回の各パイロット噴射量を算出するためのもので、今回の燃料噴射時における初回のパイロット噴射時期よりも所定クランク角前のタイミングで一度だけ実行する。つまり、今回の燃料噴射時における初回のパイロット噴射時期よりも所定クランク角前のタイミングを噴射量算出タイミングとし、各気筒を区別することなく各気筒の噴射量算出タイミングになる毎に図１２のフローを実行する。
【００５８】
ステップ１ではアクセルセンサ２２により検出されるアクセル開度ＡＰＯ、クランク角センサ２３により検出されるエンジン回転速度Ｎｅ［ｒｐｍ］、水温センサ３３により検出される冷却水温Ｔｗ［℃］、外気温センサ３２により検出される外気温Ｔａ［℃］を読み込む。
【００５９】
ステップ２では、アクセル開度ＡＰＯ、エンジン回転速度Ｎｅ、冷却水温Ｔｗに基づいて総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌ［ｍｍ3／ｓｔ．］を算出する。例えばアイドル状態であれば目標アイドル回転速度を予め定めており、この目標アイドル回転速度が得られるように総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌが予め定められている。総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌで目標アイドル回転速度が得られなくても、アイドル回転速度のフィードバック制御を採用することで、目標アイドル回転速度が得られる。
【００６０】
ステップ３〜６では次の条件〔１〕〜〔４〕が全て成立するか否かをみて、全て成立するときにステップ７、８以降に進み、一つでも成立しないときにはステップ９、１０に進む。
【００６１】
〔１〕グロープラグ３１への通電中であること。
【００６２】
〔２〕外気温Ｔａが０℃以下であること。
【００６３】
〔３〕アイドル状態（アクセル開度がゼロ）であること。
【００６４】
〔４〕冷却水温Ｔｗが暖機完了判定温度Ｔｗｔｈ［℃］未満であること。
【００６５】
上記〔１〕でグロープラグ３１を通電させる期間は、エンジンの冷間始動時から例えば数１０秒といった短い時間だけである。グロープラグ３１への通電中に限ってステップ４以降に進む。上記〔１〕を条件とするのは、低圧縮化したディーゼルエンジンでの極低温時（つまりグロープラグ３１への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時）にグロープラグ３１の有する燃料の着火源としての機能を有効に使うためである。
【００６６】
上記〔２〕を条件とするのは、外気温Ｔａが０℃以下である低外気温の条件で燃焼の不安定が生じるためである。上記〔３〕を条件とするのは、アイドル状態で最も燃焼が不安定となるためである。上記〔４〕を条件とするのは、冷却水温Ｔｗが暖機完了判定温度Ｔｗｔｈ未満であるエンジンの冷間時にシリンダ内の燃焼が不安定となるためである。
【００６７】
上記〔１〕〜〔４〕の条件が全て成立するときに進むステップ７では、冷却水温から図１３、図１４、図１５を内容とするテーブルを検索することにより、初回、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ１、Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３［ｍｍ3／ｓｔ．］を算出する。まず、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３は、図１４、図１５に示したように冷却水温Ｔｗが低くなるほど多くなる値である。これは、極低温になるほど燃料噴霧が気化しにくくなるので、その分多く燃料を噴射し、燃料噴霧がグロープラグ３１に接触する確率を大きくする必要があるためである。また、図１４、図１５において、所定温度Ｔｗ１から暖機完了判定温度Ｔｗｔｈまでの温度領域で２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３を一定値としている。
【００６８】
ここで、図１２ステップ７の操作は冷却水温Ｔｗが暖機完了判定温度Ｔｗｔｈ以上となるまで繰り返し行われる。冷却水温Ｔｗは冷間始動前は外気温と一致しており、始動後には始動からのシリンダ内の燃焼状態の変化を受け、暖機完了判定温度Ｔｗｔｈに向かって徐々に上昇してゆく。このため、図１４、図１５においては、始動後に矢印の向きに冷却水温Ｔｗが移行するので、これに合わせて２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３が減少していくこととなる。
【００６９】
次に、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１の特性は基本発明と同じでかまわない。たとえば、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１は、図１３に示したように、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３の特性と同様とする。なお、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１は、一点鎖線で示したように冷却水温Ｔｗに関係なく一定値としてもかまわない。
【００７０】
さらに、同じ冷却水温Ｔｗのとき、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１のほうが、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３よりも大きくなるように設定している。言い換えると、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１の総パイロット噴射量に占める比率を残りの各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３の総パイロット噴射量に占める比率より大きく設定している。この点も基本発明と同じである。本実施形態ではさらに、２回目のパイロット噴射量Ｑｐｉ２と３回目のパイロット噴射量Ｑｐｉ３を等しくする。このときには算出した２回目のパイロット噴射量Ｑｐｉ２をそのまま３回目のパイロット噴射量Ｑｐｉ３とすればよいので、図１５の特性を省略することができる。
【００７１】
このようにして定まる３つの各パイロット噴射量は、グロープラグ３１への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値が予め定まる所定値Ｄ以上となるように適合している（図４参照）。この点も基本発明と同じである。
【００７２】
ステップ８では、総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌから総パイロット噴射量（Ｑｐｉ１＋Ｑｐｉ２＋Ｑｐｉ３）を差し引くことにより、つまり次式によりメイン噴射量Ｑｍａｉｎ［ｍｍ3／ｓｔ．］を算出する。
【００７３】
Ｑｍａｉｎ＝Ｑｔｏｔａｌ−（Ｑｐｉ１＋Ｑｐｉ２＋Ｑｐｉ３）…（１）
（１）式右辺第２項の総パイロット噴射量（Ｑｐｉ１＋Ｑｐｉ２＋Ｑｐｉ３）は、グロープラグ３１への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、メイン噴射量Ｑｍａｉｎより多くなることがある。
【００７４】
一方、上記〔１〕〜〔４〕の条件の全てが成立しないときに進むステップ９では、初回、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ１、Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３をゼロ［ｍｍ3／ｓｔ．］に設定する。ステップ１０では、総燃料噴射量Ｑｔｏｔａｌをそのままメイン噴射量Ｑｍａｉｎ［ｍｍ3／ｓｔ．］とする。
【００７５】
本実施形態では、ステップ７で２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ１、Ｑｐｉ２を始動からの冷却水の温度上昇に応じて減量したが、これに限られるものでない。たとえば２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ１、Ｑｐｉ２を始動からのエンジン潤滑油（オイル）の温度上昇に応じて減量するようにしてもかまわない。
【００７６】
ステップ１１では、算出したメイン噴射量Ｑｍａｉｎ、初回、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ１、Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３をレジスタに出力する。あるいはＱｍａｉｎ、Ｑｐｉ１、Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３をメモリに保存しておく。
【００７７】
初回のパイロット噴射、２回目のパイロット噴射、３回目のパイロット噴射、メイン噴射の各噴射時期（図３でいうＩＴ１、ＩＴ２、ＩＴ４、ＴＩ５）は予め定めている。図示しないフローでは、初回のパイロット噴射、２回目のパイロット噴射、３回目のパイロット噴射、メイン噴射の各時期となったときＱｐｉ１、Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３、Ｑｍａｉｎの各噴射量がシリンダ内に間欠的に供給されるように燃料噴射弁９を多段で開く。
【００７８】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【００７９】
本実施形態によれば、冷間始動時にシリンダ内のガスを加熱するグロープラグ３１と、複数の噴孔のうちの一つがグロープラグ３１を指向する燃料噴射弁９（直噴燃料噴射弁）を有し、メイン噴射に先立って少なくとも２回のパイロット噴射を行い得るコモンレール式燃料噴射装置６とを備え、グロープラグ３１への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３（初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量）を冷間始動からの冷却水の温度上昇や始動からのエンジン潤滑油の温度上昇（冷間始動からのエンジンの温度上昇）に応じて減量するので（図１２のステップ３〜７、図１４、図１５参照）、冷間始動直後からのシリンダ内の温度変化に基づいた適切なパイロット噴射を実行できる。これによって、始動初期期間に限らず始動後期期間においてもシリンダ内の燃焼が改善することから、冷間始動後の運転性が良好となり、白煙も低減できる。
【００８０】
本実施形態によれば、エンジンコントローラ２１が、グロープラグ３１への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値（ｄＱｐｉｌｏｔ／ｄθ）が予め定まる所定値Ｄ以上となるように複数のパイロット噴射を行う際のパイロット噴射の回数及びパイロット噴射の各噴射量を決定するので（図１２のステップ３〜６、７、８参照）、着火時のグロープラグ３１温度の低下を防止しつつグロープラグ３１近傍の当量比を高く維持することが可能となり、シリンダ内の燃焼が不安定となる、低外気温条件での冷間始動時にシリンダ内の燃焼を安定させることができる。
【００８１】
本実施形態によれば、パイロット噴射を初回のパイロット噴射とこれに続く残りのパイロット噴射とで構成される２回以上とし、初回パイロット噴射量比率（初回のパイロット噴射量の総パイロット噴射量に占める比率）を残りパイロット噴射量比率（残りの各パイロット噴射量の総パイロット噴射量に占める比率）より大きく設定するので、パイロット噴射の２回以上の多段化により燃料の気化を促進してグロープラグ３１近傍の当量比を高め、初回パイロット噴射量比率増大及び残りパイロット噴射量比率減少によりメイン噴射直前でのグロープラグ３１からの熱の吸収を低減してグロープラグ３１温度の低下を抑制できる。グロープラグ３１近傍の当量比、グロープラグ３１温度を高く保つことが可能となり着火を安定させることができる。
【００８２】
（第２実施形態）
図１６のフローは第２実施形態のメイン噴射量及び３回の各パイロット噴射量を算出するためのもので、今回の燃料噴射時における初回のパイロット噴射時期よりも所定クランク角前のタイミングで一度だけ実行する。つまり、今回の燃料噴射時における初回のパイロット噴射時期よりも所定クランク角前のタイミングを噴射量算出タイミングとし、各気筒を区別することなく各気筒の噴射量算出タイミングになる毎に図１６のフローを実行する。第１実施形態の図１２のフローと同一部分には同一の符号を付している。
【００８３】
第１実施形態は、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３を冷間始動からの冷却水の温度上昇や冷間始動からのエンジン潤滑油の温度上昇に応じて減量した。ここで、冷間始動からの冷却水や潤滑油の温度上昇は冷間始動からのエンジンの温度上昇を代表させるものであった。一方、第２実施形態は、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３をエンジンの始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴに応じて減量する。この始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴも冷間始動からのエンジンの温度上昇を代表させるものである。
【００８４】
第１実施形態と相違する部分を主に説明すると、ステップ２１でエンジン回転速度Ｎｅとゼロを比較する。エンジン回転速度Ｎｅがゼロであるときには始動前であると判断しステップ２２に進み、初期化するためエンジンの始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴ＝０とする。
【００８５】
ステップ２１でエンジン回転速度Ｎｅがゼロでないときには始動が開始されたと判断しステップ２３に進み、エンジンの始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴをインクリメントすることにより、つまり次式により始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴ［−］を算出する。
【００８６】
ＣＯＵＮＴ＝ＣＯＵＮＴｚ＋１                            …（２）
ただし、ＣＯＵＮＴｚ：ＣＯＵＮＴの前回値、
始動の開始後にはステップ２１で続けてＮｅ≠０となるので、ステップ２３に進み、ステップ２３の操作を繰り返す。これによってエンジンの始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴが徐々に増えてゆく。
【００８７】
上記〔１〕〜〔４〕の条件が全て成立するときにはステップ２４に進む。ステップ２４では、エンジンの始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴから図１７、図１８、図１９を内容とするテーブルを検索することにより、初回、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ１、Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３［ｍｍ3／ｓｔ．］を算出する。まず、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３は、図１８、図１９に示したように、エンジンの始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴが小さいほど多くなる値である。これは、エンジンの始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴが小さいほど冷却水温Ｔｗが低いことを表し、極低温になるほど燃料噴霧が気化しにくくなるので、その分多く燃料を噴射し、燃料噴霧がグロープラグ３１に接触する確率を大きくする必要があるためである。また、図１４、図１５において、所定始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴ１から暖機完了判定温度に相当する始動後暖機完了判定燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴｔｈまでの始動後燃焼サイクル数領域で２回目、３回目の各パイロット噴射量を一定値としている。
【００８８】
ここで、図１６ステップ２４の操作は冷却水温Ｔｗが暖機完了判定温度Ｔｗｔｈ以上となるまで繰り返し行われる。冷却水温Ｔｗは冷間始動前は外気温と一致しており、始動後には始動からのシリンダ内の燃焼状態の変化を受け、暖機完了判定温度Ｔｗｔｈに向かって徐々に上昇してゆく。この冷却水の温度上昇に合わせてエンジンの始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴが増加してゆく。このため、図１８、図１９においては、始動後に矢印の向きにエンジンの始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴが移行するので、これに合わせて２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３が減少していくこととなる。
【００８９】
次に、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１の特性は基本発明と同じでかまわない。たとえば、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１は、図１７に示したように、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３の特性と同様とする。なお、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１は、一点鎖線で示したようにエンジンの始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴに関係なく一定値としてもかまわない。
【００９０】
さらに、同じ始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴのとき、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１のほうが、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３よりも大きくなるように設定している。言い換えると、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１の総パイロット噴射量に占める比率を残りの各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３の総パイロット噴射量に占める比率より大きく設定している。この点も基本発明と同じである。第２実施形態ではさらに、２回目のパイロット噴射量Ｑｐｉ２と３回目のパイロット噴射量Ｑｐｉ３を等しくする。このときには算出した２回目のパイロット噴射量Ｑｐｉ２をそのまま３回目のパイロット噴射量Ｑｐｉ３とすればよいので、図１９の特性を省略することができる。
【００９１】
このようにして定まる３つの各パイロット噴射量は、グロープラグ３１への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値が予め定まる所定値Ｄ以上となるように適合している（図４参照）。この点も基本発明と同じである。
【００９２】
第２実施形態では、エンジンの始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴを計測しているが、この場合に限られない。たとえば、図１６ステップ２２でエンジンの始動後経過時間Ｔｉｍｅをゼロに初期設定し、ステップ２３で次式によりエンジンの始動後経過時間Ｔｉｍｅを算出する。
【００９３】
Ｔｉｍｅ＝Ｔｉｍｅｚ＋ΔＴ                              …（３）
ただし、Ｔｉｍｅｚ：ｉｍｅの前回値、
ΔＴ：図１６のルーチンの実行時間間隔、
そして、図１６ステップ２４でこの始動後経過時間Ｔｉｍｅから図１７、図１８、図１９と同様の内容のテーブルを検索することにより、初回、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ１、Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３を算出するようにしてもかまわない。
【００９４】
第２実施形態によれば、冷間始動時にシリンダ内のガスを加熱するグロープラグ３１と、複数の噴孔のうちの一つがグロープラグ３１を指向する燃料噴射弁９（直噴燃料噴射弁）を有し、メイン噴射に先立って少なくとも２回のパイロット噴射を行い得るコモンレール式燃料噴射装置６とを備え、グロープラグ３１への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、２回目、３回目のパイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３（初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量）をエンジンの始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴやエンジンの始動後経過時間Ｔｉｍｅ（冷間始動からのエンジンの温度上昇に相当）に応じて減量するので（図１６のステップ３〜６、２４、図１８、図１９参照）、第１実施形態と同様の作用効果を生じる。すなわち、冷間始動直後からのシリンダ内の温度変化に基づいた適切なパイロット噴射を実行でき、これによって、始動初期期間に限らず始動後期期間においてもシリンダ内の燃焼が改善することから、冷間始動後の運転性が良好となり、白煙も低減できる。
【００９５】
（第３実施形態）
図２０のフローは第３実施形態のメイン噴射量及び３回の各パイロット噴射量を算出するためのもので、今回の燃料噴射時における初回のパイロット噴射時期よりも所定クランク角前のタイミングで一度だけ実行する。つまり、今回の燃料噴射時における初回のパイロット噴射時期よりも所定クランク角前のタイミングを噴射量算出タイミングとし、各気筒を区別することなく各気筒の噴射量算出タイミングになる毎に図１６のフローを実行する。第２実施形態の図１６のフローと同一部分には同一の符号を付している。
【００９６】
第２実施形態は、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３をエンジンの始動後燃焼サイクル数ＣＯＵＮＴやエンジンの始動後時間Ｔｉｍｅに応じて減量した。一方、第３実施形態は、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３をエンジンの始動後積算燃料噴射量ＩｎｔＱに応じて減量する。この始動後積算燃料量ＩｎｔＱも冷間始動からのエンジンの温度上昇を代表させるものである。
【００９７】
第２実施形態と相違する部分を主に説明すると、ステップ３１で最初の気筒判別信号が入力したか否かをみる。最初の気筒判別信号が入力したときには始動が開始されたばかりであると判断しステップ３２に進み、初期化するためエンジンの始動後積算燃料噴射量ＩｎｔＱ＝０とする。
【００９８】
ステップ３１で最初の気筒判別信号が入力したときでない、つまり２番目以降の気筒判別に移っていると判断する。このときにはステップ３３に進み、始動後積算燃料噴射量の前回値であるＩｎｔＱｚに総燃料噴射量の前回値であるＱｔｏｔａｌｚを加算することにより、つまり次式によりエンジンの始動後積算燃料噴射量ＩｎｔＱ［ｍｍ3／ｓｔ．］を算出する。
【００９９】
ＩｎｔＱ＝ＩｎｔＱｚ＋Ｑｔｏｔａｌｚ                    …（４）
ただし、ＩｎｔＱｚ：ＩｎｔＱの前回値、
Ｑｔｏｔａｌｚ：Ｑｔｏｔａｌの前回値、
最初の気筒判別信号の入力後にはステップ３１で続けて最初の気筒判別信号の入力直後でないと判定されるので、ステップ３３に進み、ステップ３３の操作を繰り返す。これによってエンジンの始動後積算燃料噴射量ＩｎｔＱが徐々に増えてゆく。
【０１００】
上記〔１〕〜〔４〕の条件が全て成立するときにはステップ３４に進む。ステップ３４では、エンジンの始動後積算燃料噴射量ＩｎｔＱから図２１、図２２、図２３を内容とするテーブルを検索することにより、初回、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ１、Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３［ｍｍ3／ｓｔ．］を算出する。まず、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３は、図２２、図２３に示したように、エンジンの始動後積算燃料噴射量ＩｎｔＱが小さいほど多くなる値である。これは、エンジンの始動後積算燃料噴射量ＩｎｔＱが小さいほど冷却水温Ｔｗが低いことを表し、極低温になるほど燃料噴霧が気化しにくくなるので、その分多く燃料を噴射し、燃料噴霧がグロープラグ３１に接触する確率を大きくする必要があるためである。また、図２２、図２３において、所定始動後積算燃料噴射量ＩｎｔＱ１から暖機完了判定温度に相当する暖機完了判定始動後積算燃料噴射量ＩｎｔＱｔｈまでの始動後積算燃料噴射量領域で２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑを一定値としている。
【０１０１】
ここで、図２０ステップ３４の操作は冷却水温Ｔｗが暖機完了判定温度Ｔｗｔｈ以上となるまで繰り返し行われる。冷却水温Ｔｗは冷間始動前は外気温と一致しており、始動後には始動からのシリンダ内の燃焼状態の変化を受け、暖機完了判定温度Ｔｗｔｈに向かって徐々に上昇してゆく。この冷却水の温度上昇に合わせてエンジンの始動後積算燃料噴射量ＩｎｔＱが増加してゆく。このため、図１８、図１９においては、始動後に矢印の向きにエンジンの始動後積算燃料噴射量ＩｎｔＱが移行するので、これに合わせて２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３が減少していくこととなる。
【０１０２】
次に、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１の特性は基本発明と同じでかまわない。たとえば、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１は、図２１に示したように、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３の特性と同様とする。なお、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１は、一点鎖線で示したようにエンジンの始動後積算燃料噴射量ＩｎｔＱに関係なく一定値としてもかまわない。
【０１０３】
さらに、同じ始動後積算燃料噴射量ＩｎｔＱのとき、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１のほうが、２回目、３回目の各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３よりも大きくなるように設定している。言い換えると、初回のパイロット噴射量Ｑｐｉ１の総パイロット噴射量に占める比率を残りの各パイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３の総パイロット噴射量に占める比率より大きく設定している。この点も基本発明と同じである。第３実施形態ではさらに、２回目のパイロット噴射量Ｑｐｉ２と３回目のパイロット噴射量Ｑｐｉ３を等しくする。このときには算出した２回目のパイロット噴射量Ｑｐｉ２をそのまま３回目のパイロット噴射量Ｑｐｉ３とすればよいので、図２３の特性を省略することができる。
【０１０４】
このようにして定まる３つの各パイロット噴射量は、グロープラグ３１への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値が予め定まる所定値Ｄ以上となるように適合している（図４参照）。この点も基本発明と同じである。
【０１０５】
第３実施形態によれば、冷間始動時にシリンダ内のガスを加熱するグロープラグ３１と、複数の噴孔のうちの一つがグロープラグ３１を指向する燃料噴射弁９（直噴燃料噴射弁）を有し、メイン噴射に先立って少なくとも２回のパイロット噴射を行い得るコモンレール式燃料噴射装置６とを備え、グロープラグ３１への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、２回目、３回目のパイロット噴射量Ｑｐｉ２、Ｑｐｉ３（初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量）をエンジンの始動後積算燃料噴射量ＩｎｔＱ（冷間始動からのエンジンの温度上昇に相当）に応じて減量するので（図２０のステップ３〜６、３４、図２２、図２３参照）、第２実施形態と同様の作用効果を生じる。すなわち、冷間始動直後からのシリンダ内の温度変化に基づいた適切なパイロット噴射を実行でき、これによって、始動初期期間に限らず始動後期期間においてもシリンダ内の燃焼が改善することから、冷間始動後の運転性が良好となり、白煙も低減できる。
【符号の説明】
【０１０６】
１  エンジン
６  コモンレール燃料噴射装置
９  燃料噴射弁（直噴燃料噴射弁）
２１  エンジンコントローラ
２３  クランク角センサ（角速度検出手段）
３１  グロープラグ
３３  水温センサ
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２】
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