(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料噴射制御装置は、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、噴射された燃料を点火する点火装置と、を備えた内燃機関に適用される。【解決手段】機関の始動が開始されたとき、燃料噴射タイミングが機関の吸気行程および圧縮行程のうちの少なくとも圧縮行程中の第１タイミングである始動噴射を行う。さらに、この制御装置は、始動噴射が行われている場合において機関の始動が完了したと判定されないとき、燃料噴射タイミングを第１タイミングよりも遅角した圧縮行程中の第２タイミングに第１タイミングから変更した始動促進噴射を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室内に噴射された燃料を点火する点火装置と、を備えた内燃機関に適用され、
前記燃料噴射弁から燃料を噴射させるタイミングである燃料噴射タイミング、および、前記燃料噴射弁から噴射させる燃料の量である燃料噴射量、を制御する燃料噴射制御装置であって、
前記内燃機関の始動が開始されたとき、前記燃料噴射タイミングが前記内燃機関の吸気行程および圧縮行程のうちの少なくとも圧縮行程中の第１タイミングである始動噴射を行い、
前記始動噴射が行われている場合において前記内燃機関の始動が完了したと判定されないとき、前記燃料噴射タイミングを前記第１タイミングよりも遅角した前記圧縮行程中の第２タイミングに前記第１タイミングから変更した始動促進噴射を行う、
ように構成された内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射制御装置において、
前記第２タイミングが前記内燃機関の圧縮上死点に相当するタイミングに近いほど、前記燃料噴射量を少なくする、ように構成された燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料噴射制御装置において、
前記第１タイミングでの前記燃料噴射量が第１噴射量であり、
前記第２タイミングでの前記燃料噴射量が、前記第２タイミングが前記第１タイミングから離れるほど前記第１噴射量よりも少なくなるように定めた第２噴射量である、ように構成された燃料噴射制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置において、
前記内燃機関の始動が完了したと判定されるまで、前記第２タイミングを前記圧縮上死点に相当するタイミングに徐々に近づける、ように構成された燃料噴射制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置において、
前記燃料噴射タイミングが前記第２タイミングである場合において前記内燃機関の始動が完了したと判定されないとき、前記燃料噴射タイミングを前記第２タイミングよりも遅角した前記圧縮行程中の第３タイミングに前記第２タイミングから変更する、ように構成された燃料噴射制御装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置において、
前記内燃機関の機関回転速度の変化率が所定の閾値よりも大きいこと、
前記内燃機関の機関回転速度が所定の目標値に到達すること、および、
前記内燃機関の機関回転速度が前記目標値の近傍の値である状態が所定の時間長さよりも長く継続すること、
のうちの１つ又は複数が成立するとき、前記内燃機関の始動が完了したと判定する、ように構成された燃料噴射制御装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置において、
前記内燃機関の吸気行程中および圧縮行程中の双方にて前記燃料噴射弁から燃料を噴射させ、
前記内燃機関の温度が低いほど、前記第１タイミングを前記圧縮上死点に相当するタイミングに近づけ、かつ、前記吸気行程中での燃料噴射量に対する前記圧縮行程中での燃料噴射量の割合を小さくする、ように構成された燃料噴射制御装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置において、
前記燃料噴射タイミングを前記第１タイミングから前記第２タイミングに変更するときの燃料噴射タイミングの変更量、
前記第２タイミングを前記圧縮上死点に相当するタイミングに徐々に近づけるときの前記燃料噴射タイミングの変化率、および、
前記燃料噴射タイミングを前記第３タイミングに前記第２タイミングから変更するときの前記燃料噴射タイミングの変更量、
の少なくとも一つを、前記第１タイミングが前記圧縮上死点に相当するタイミングに近いほど小さくする、ように構成された燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室内に噴射された燃料を点火する点火装置と、を備えた内燃機関（いわゆる、筒内噴射方式の火花点火式内燃機関）に適用される燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気と燃料との混合ガス（混合気）を形成する方法として、周知のように、燃焼室の吸気ポートに向かう空気中に燃料を噴射すること（いわゆる、ポート噴射）によって主に燃焼室の外側にて混合気を形成する方法、および、燃焼室内に導入された空気中に燃料を噴射すること（いわゆる、筒内噴射）によって燃焼室の内側にて混合気を形成する方法が挙げられる。そして、このように形成された混合気が点火装置（例えば、点火プラグ）によって点火されて燃焼し、内燃機関が駆動する。
【０００３】
筒内噴射方式の内燃機関は、ポート噴射方式の内燃機関に比べて圧縮比を高め易いことから、内燃機関の出力を高めながらも燃費を向上することができる等の利点を有する。そのような利点を有する一方、筒内噴射方式の内燃機関は、燃焼室内において混合気の空燃比および燃料の気化の度合い等（以下、「混合気の状態」とも称呼される。）に偏りが生じ易いため、点火装置の周辺における混合気の状態を点火・燃焼に適した状態に制御することが望ましいとされている。
【０００４】
そこで、点火装置の周辺における混合気の状態を制御するべく、従来から、燃焼室の全体に点火・燃焼に適した混合気を一様に形成するための制御（いわゆる均質燃焼のための制御）、および、点火装置の周辺に限って点火・燃焼に適した混合気を限定的に形成するための制御（いわゆる成層燃焼のための制御）などが行われている。
【０００５】
例えば、従来の燃料噴射制御装置の一つ（以下、「従来装置」とも称呼される。）は、成層燃焼を図る観点から、内燃機関が始動されるとき、機関回転速度が高まるほど燃焼室内に燃焼を噴射させるタイミングを早める（圧縮行程における燃料噴射タイミングを進角する）ようになっている。これにより、従来装置は、機関回転速度が高まった場合であっても燃料が気化する時間長さが過度に短くなることを防ぎ、点火プラグの周辺に点火・燃焼に適した混合気を形成させることを図っている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００６】
以下、便宜上、点火装置の周辺に限って点火・燃焼に適した状態の混合気が存在することは、「混合気の成層度が高い」とも称呼される。すなわち、混合気の成層度が高い場合、混合気が適切に点火・燃焼し得ると言える。また、以下、混合気の点火・燃焼の容易さの程度は、「点火性」とも称呼される。すなわち、混合気の点火性が高い場合、混合気が容易に点火・燃焼し得ると言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１９３５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
まず、「燃料の気化の度合い」について述べると、燃焼室内に噴射された燃料は、燃焼室内のガス等によって加熱されて気化しながら同ガスと混合され、混合気を形成する。そのため、燃焼室内のガス等の温度（換言すると、内燃機関の温度）が燃料を気化させる観点において十分に高ければ、燃料が燃焼室内に存在する時間長さが長いほど、燃料の気化が促進されることになる。一方、内燃機関の温度が上記観点においてそれ程高くなければ、燃料が燃焼室内に存在する時間長さが長くても、燃料の気化がそれ程促進されない場合があると考えられる。
【０００９】
次いで、「混合気の空燃比」について述べると、燃焼室内に噴射された燃料は、噴射に伴う燃料そのものの流れ及び燃焼室内のガスの流れにより、燃焼室内に拡散する。そのため、一般に、燃料が燃焼室内に存在する時間長さが長いほど、燃料の拡散の度合いが高まると考えられる。別の言い方をすると、成層燃焼を図る観点においては、一般に、燃料が燃焼室内に存在する時間長さが長いほど、点火・燃焼に適した混合気を点火装置の周辺のみに形成することが困難である（例えば、混合気が拡散し、空燃比が目標空燃比から離れる）と考えられる。
【００１０】
上述した従来装置では、燃料が気化する時間を確保するべく、燃料噴射タイミングが進角されるようになっている。ここで、上記説明から理解されるように、内燃機関の温度が燃料を気化させる観点において十分に高い場合、燃料噴射タイミングを進角することによって燃料の気化が促進される。よって、この場合、従来装置は混合気の点火性を高めることができると考えられる。
【００１１】
ところが、内燃機関の温度がそれ程高くない場合、燃料噴射タイミングを進角したとしても、燃料の気化がそれ程促進されないと考えられる。また、この場合、燃料が燃焼室内に存在する時間長さが長くなることから、燃料の拡散の度合いが高まり、混合気の成層度が低くなるとも考えられる。よって、この場合、従来装置は混合気の点火性をそれ程高められない可能性があると考えられる。
【００１２】
このように、始動時における内燃機関の温度によっては、点火・燃焼に適した混合気を形成するべく燃料が気化する時間を長くしても、必ずしも想定した程度に混合気の点火性が高められない可能性があると考えられる。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、内燃機関の温度が低い場合であっても出来る限り確実に内燃機関を始動させることができる燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するための本発明による燃料噴射制御装置は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室内に噴射された燃料を点火する点火装置と、を備えた内燃機関に適用される。
【００１５】
本発明による燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射弁から燃料を噴射させるタイミングである燃料噴射タイミング、および、前記燃料噴射弁から噴射させる燃料の量である燃料噴射量、を制御する。
【００１６】
ここで、本発明による燃料噴射制御装置は、
前記内燃機関の始動が開始されたとき、前記燃料噴射タイミングが「前記内燃機関の吸気行程および圧縮行程のうちの少なくとも圧縮行程中の第１タイミング」である始動噴射を行い、
前記始動噴射が行われている場合において前記内燃機関の始動が完了したと判定されないとき、前記燃料噴射タイミングを「前記第１タイミングよりも遅角した前記圧縮行程中の第２タイミング」に前記第１タイミングから変更した始動促進噴射を行う、
ように構成されている。
【００１７】
上記構成により、「始動噴射」によって内燃機関が十分に始動しない場合（例えば、内燃機関の温度が燃料を気化させる観点において低い場合）、「始動促進噴射」が行われ、燃料噴射タイミングが第１タイミングから第２タイミングに「遅角」されることになる。
【００１８】
上述したように、内燃機関の温度が上記観点において低い場合、燃料が気化する時間長さを長くしても（逆に言えば、短くしても）、燃料の気化の度合いはそれ程変化しないと考えられる。一方、始動促進噴射によって燃料噴射タイミングが遅角されれば、燃料が拡散する度合いが小さくなり、混合気の成層度が高められると考えられる。よって、上記始動促進噴射により、燃料の気化の度合いを維持しながら混合気の成層度が高められ、混合気の点火性が向上する。
【００１９】
したがって、本発明の燃料噴射制御装置は、内燃機関の温度が低い場合であっても出来る限り確実に内燃機関を始動させることができる。
【００２０】
ところで、本発明の「燃料噴射制御装置」は、燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量を制御し得る構成を備えていればよく、その具体的な構造などは特に制限されない。例えば、燃料噴射制御装置は、燃料噴射タイミングを決定する手段、燃料噴射量を決定する手段、それら決定に必要な情報（種々の運転パラメータ）を取得する手段、決定した燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量にて燃料を噴射するように燃料噴射弁に指示を与える手段、および、内燃機関の始動が完了したか否かを判定する手段などから構成され得る。なお、燃料噴射制御装置は、燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量に加え、他のパラメータ（例えば、燃料を噴射させるべく燃料に及ぼされる圧力の大きさ）を制御し得るように構成されてもよい。
【００２１】
上記「第１タイミング」は、内燃機関の始動を開始するべく定められるタイミングであればよく、その具体的な決定方法などは特に制限されない。例えば、第１タイミングとして、実験などによって定められたマップに始動時における種々のパラメータ（例えば、内燃機関の冷却水の温度、燃料の種類、点火プラグの種類、および、これまでの始動時の第１タイミングの履歴など）を適用して得られた値が、採用され得る。また、第１タイミングとして、例えば、上記パラメータとは関わりなく設定された（例えば、工場出荷時等に設定された）値が、採用され得る。
【００２２】
上記「内燃機関の始動が完了した」か否かを判定する具体的な基準・方法は、特に制限されない。この判定の具体的な態様については、後述される（態様５）。
【００２３】
上記「第２タイミング」は、第１タイミングよりも遅角された圧縮行程中のタイミング（すなわち、第１タイミングと、圧縮上死点に相当するタイミングと、の間のタイミング）であればよく、第１タイミングと第２タイミングとの間の変更量およびその具体的な決定方法などは特に制限されない。第２タイミングの具体的な態様についても、後述される（態様３，４）。
【００２４】
なお、始動噴射および始動促進噴射の双方において、燃料は「吸気行程中および圧縮行程中の少なくとも圧縮行程中」に燃焼室内に噴射されればよい。すなわち、燃料は、吸気行程中および圧縮行程中の双方において燃焼室内に噴射されてもよく、圧縮行程中のみにおいて燃焼室内に噴射されてもよい。いずれの工程（または、双方の工程）において燃料を噴射すべきかは、内燃機関の構造、要求される点火性、燃費および排ガスの状態などに基づき、決定され得る。
【００２５】
以上、本発明の燃料噴射制御装置の構成・効果について説明した。次いで、以下、本発明の燃料噴射制御装置のいくつかの態様（態様１〜態様７）について述べる。
【００２６】
・態様１，２
上述したように、始動促進噴射が行われると、混合気の点火性が向上する。しかし、始動促進噴射にて燃料噴射タイミングが遅角されると、一般に、噴射された燃料が内燃機関のピストン等に接触（衝突）し、燃料の一部がピストン等に付着する可能性が高まる。ピストン等に付着した燃料は、周知のように、その周囲に燃料が過多な領域を形成することなどよって排ガス中のスモークを増大させる原因になり得る。
【００２７】
一方、本発明による始動促進噴射によって向上した点火性を過度に損なわない範囲内であれば、燃料噴射量を少なくしても本発明による効果（出来る限り確実に内燃機関を始動させる。）は維持される。
【００２８】
そこで、本発明による燃料噴射制御装置（態様１）は、
前記第２タイミングが前記内燃機関の圧縮上死点に相当するタイミングに近いほど、前記燃料噴射量を少なくする、ように構成され得る。
【００２９】
上記構成により、混合気の点火性を向上させながら、排ガス中のスモークが過度に増大することを防ぐことができる。
【００３０】
ところで、本態様（態様１）において、燃料噴射量は、第２タイミングと「圧縮上死点に相当するタイミング」との間の時間長さ（例えば、クランク回転角度）に基づき、定められることになる。別の言い方をすると、本態様の燃料噴射量は、第１タイミング（または、第１タイミングからの遅角の度合い）には関わりなく定められることになる。しかし、燃料噴射量は必ずしも本態様のように定められる必要はなく、下記態様（態様２）のように、第１タイミングと第２タイミングとの関係を考慮しながら定められてもよい。
【００３１】
すなわち、本発明による燃料噴射制御装置（態様２）は、
前記第１タイミングでの前記燃料噴射量が第１噴射量であり、
前記第２タイミングでの前記燃料噴射量が、前記第２タイミングが前記第１タイミングから離れるほど前記第１噴射量よりも少なくなるように定めた第２噴射量である、ようにも構成され得る。
【００３２】
上記構成により、第２タイミングでの燃料噴射量が、第１タイミングと第２タイミングとの間の時間長さに基づいて定められることになる。これにより、上記態様１と同様、混合気の点火性を向上させながら排ガス中のスモークが過度に増大することを防ぐことができる。
【００３３】
ところで、態様１の燃料噴射制御装置では、燃料噴射量は、例えば、あらかじめ定められたマップ（例えば、第２タイミングと圧縮上死点に相当するタイミングとの間の時間長さと、燃料噴射量と、の関係を表すマップ）に基づき、定められ得る。一方、態様２の燃料噴射制御装置では、燃料噴射量は、第１タイミングでの燃料噴射量さえ定められていれば（態様１のようなマップを用いることなく）第１タイミングでの燃料噴射量から徐々に少なくなるように、定められ得る。すなわち、態様２の燃料噴射制御装置によれば、第２タイミングでの燃料噴射量をより簡便に定めることができる。
【００３４】
なお、燃料噴射量は、態様１および態様２の双方の考え方（圧縮上死点に相当するタイミングと第２タイミングとの間の時間長さ、および、第１タイミングから第２タイミングへの遅角の度合い、の両方）に基づき、定められてもよい。
【００３５】
・態様３，４
本発明の燃料噴射制御装置は、内燃機関の始動が完了するまで、始動促進噴射における「燃料噴射タイミングの変更」を繰り返し行うように構成されてもよい。すなわち、燃料噴射タイミングを第２タイミングとしたものの内燃機関が始動しない場合、燃料噴射タイミングを第２タイミングよりも更に遅角させたタイミングに変更してもよい。さらに、このような燃料噴射タイミングの変更（遅角）を繰り返してもよい。
【００３６】
燃料噴射タイミングの変更（遅角）が繰り返されるとき、変更１回あたりの変更量（遅角の度合い。以下、「単位変更量」とも称呼される。）は、要求される点火性などを考慮して定められばよく、特に制限されない。例えば、単位変更量は、第２タイミングが圧縮上死点に相当するタイミングに連続的に（徐々に）近づくとみなし得る程度に小さい値、に設定され得る。あるいは、単位変更量は、第２タイミングが圧縮上死点に相当するタイミングに離散的に（ステップ状に）近づくとみなし得る程度に大きい値、に設定され得る。
【００３７】
すなわち、本発明による燃料噴射制御装置（態様３）は、
前記内燃機関の始動が完了したと判定されるまで、前記第２タイミングを前記圧縮上死点に相当するタイミングに徐々に近づける、ように構成され得る。
【００３８】
あるいは、本発明による燃料噴射制御装置（態様４）は、
前記燃料噴射タイミングが前記第２タイミングである場合において前記内燃機関の始動が完了したと判定されないとき、前記燃料噴射タイミングを前記第２タイミングよりも遅角した前記圧縮行程中の第３タイミングに前記第２タイミングから変更する、ように構成され得る。
【００３９】
上記構成（態様３，４）により、確実な点火を保証できる燃料噴射タイミングを事前に定められない場合であっても、燃料噴射タイミングの変更（遅角）を繰り返すことにより、比較的簡便に有限の時間内にて内燃機関を始動させることができる。
【００４０】
・態様５
内燃機関は、一般に、始動に伴って機関回転速度を増した後に所定の機関回転速度（アイドリング運転時の機関回転速度）を維持するように設計される。そこで、内燃機関の始動が完了したか否かは、内燃機関の機関回転速度の変化に着目することによって判定され得る。
【００４１】
すなわち、本発明による燃料噴射制御装置（態様５）は、
前記内燃機関の機関回転速度の変化率が所定の閾値よりも大きいこと、
前記内燃機関の機関回転速度が所定の目標値に到達すること、および、
前記内燃機関の機関回転速度が前記目標値の近傍の値である状態が所定の時間長さよりも長く継続すること、
のうちの１つ又は複数が成立するとき、前記内燃機関の始動が完了したと判定する、ように構成され得る。
【００４２】
逆に言えば、本態様の燃料噴射制御装置は、内燃機関の始動が完了したか否かを判定するべく採用された指標の全てが成立しないとき、「内燃機関の始動が完了した」と判定しないこととなる。
【００４３】
上記構成により、内燃機関の始動が完了したか否かを、簡便な方法にて判定することができる。
【００４４】
ところで、機関回転速度の変化率の上記「所定の閾値」は、あらかじめ行われた実験などに基づき、内燃機関が適切に始動したと判断し得る適値として定められ得る。例えば、所定の閾値として「ゼロ」が採用されると、機関回転速度の変化率が負の値となった場合（機関回転速度が減少した場合）、内燃機関の始動が完了していないと判定される。
【００４５】
また、機関回転速度の上記「所定の目標値」は、内燃機関の構造等に基づくアイドリング回転数として定められ得る。さらに、上記「所定の時間長さ」は、あらかじめ行われた実験などに基づき、内燃機関のアイドリング運転が安定していると判断し得る適値に定められ得る。
【００４６】
・態様６
吸気行程中および圧縮行程中の「双方」において燃焼室に燃料を噴射する場合、それぞれの行程中における燃料噴射量および燃料噴射タイミングは、内燃機関を出来る限り確実に始動させる観点から定められればよい。
【００４７】
例えば、本発明による燃料噴射制御装置（態様６）は、
前記内燃機関の吸気行程中および圧縮行程中の双方にて前記燃料噴射弁から燃料を噴射させ、
前記内燃機関の温度が低いほど、前記第１タイミングを前記圧縮上死点に相当するタイミングに近づけ、かつ、前記吸気行程中での燃料噴射量に対する前記圧縮行程中での燃料噴射量の割合を小さくする、ように構成され得る。
【００４８】
上記構成により、内燃機関の温度が低いほど、第１タイミング（始動噴射における圧縮行程中の燃料噴射タイミング）が圧縮上死点に相当するタイミングに近づけられるとともに、その第１タイミングにおける燃料噴射量が低減される。これにより、内燃機関の温度が低くても、混合気の点火性を向上させつつ排ガス中のスモークが過度に増大することを防ぐことができる。
【００４９】
ところで、上記「内燃機関の温度」は、燃焼室内における混合気の点火性に相関する温度であればよく、具体的な対象および測定方法などは特に制限されない。例えば、上記「内燃機関の温度」として、内燃機関の冷却水の温度が採用され得る。
【００５０】
・態様７
さらに、第１タイミング（始動噴射における圧縮行程中の燃料噴射タイミング）が圧縮上死点に相当するタイミングの近くに設定されれば、始動が開始される当初から混合気の点火性が比較的高いと考えられる。そこで、始動噴射の後に始動促進噴射が行われるとき（燃料噴射タイミングを第１タイミングから第２タイミングに変更するとき）、それ程急激に燃料噴射タイミングを変化しなくても、比較的迅速に内燃機関を始動させることができると考えられる。
【００５１】
そこで、本発明による燃料噴射制御装置（態様７）は、
前記燃料噴射タイミングを前記第１タイミングから前記第２タイミングに変更するときの燃料噴射タイミングの変更量、
前記第２タイミングを前記圧縮上死点に相当するタイミングに徐々に近づけるときの前記燃料噴射タイミングの変化率、および、
前記燃料噴射タイミングを前記第３タイミングに前記第２タイミングから変更するときの前記燃料噴射タイミングの変更量、
の少なくとも一つを、前記第１タイミングが前記圧縮上死点に相当するタイミングに近いほど小さくする、ように構成され得る。
【００５２】
上記構成により、始動促進噴射において、内燃機関の機関回転速度が過度に急激に増大することを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００５３】
以上にいくつかの態様とともに説明したように、本発明の燃料噴射制御装置は、内燃機関の温度が低い場合であっても出来る限り確実に内燃機関を始動させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料噴射制御装置が適用される内燃機関の概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る燃料噴射制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射制御装置の作動の一例を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射制御装置の作動の他の例を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る燃料噴射制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである
【図６】本発明の第２の実施形態に係る燃料噴射制御装置の作動の一例を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態に係る燃料噴射制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである
【図８】本発明の第３の実施形態に係る燃料噴射制御装置の作動の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置の各実施形態（第１実施形態〜第３実施形態）が、図面を参照しながら説明される。
【００５６】
＜第１実施形態＞
・装置の概要
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射制御装置（以下、「第１装置」とも称呼される。）が内燃機関１０に適用されたシステムの概略構成を示している。
【００５７】
内燃機関１０（以下、単に「機関１０」とも称呼される。）は、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）と、燃焼室内に噴射された燃料を点火する点火装置（点火プラグ）と、を備えた４サイクル・筒内噴射方式・火花点火式・多気筒（４気筒）機関である。図１は、複数の気筒のうちの一の気筒の断面のみを示している。なお、他の気筒も、この一の気筒と同様の構成を備えている。
【００５８】
この機関１０は、シリンダブロック部２０、シリンダブロック部２０の上部に固定されるシリンダヘッド部３０、シリンダブロック部２０（後述される燃焼室２５）に空気と燃料とが混合されたガス（混合気）を提供するための吸気系統４０、シリンダブロック部２０から排出されるガス（排ガス）を機関１０の外部に放出するための排気系統５０、アクセルペダル６１、各種センサ７１〜７８、および、電子制御装置８０、を備えている。
【００５９】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３、および、クランクシャフト２４、を有している。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランクシャフト２４に伝達され、これにより同クランクシャフト２４が回転するように構成されている。シリンダ２１の内壁面、ピストン２２の上面およびシリンダヘッド部３０の下面は、燃焼室２５を画成している。
【００６０】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフト３３、燃料を燃焼室２５内に噴射するインジェクタ３４、燃焼室２５に連通した排気ポート３５、排気ポート３５を開閉する排気弁３６、排気弁３６を駆動するエキゾーストカムシャフト３７、点火プラグ３８、および、点火プラグ３８に与える高電圧を発生するイグナイタ３９を有している。
【００６１】
インジェクタ３４は、電子制御装置８０からの指示に応じたタイミング（燃料噴射タイミング）にて、同指示に応じた量（燃料噴射量）の燃料を、吸気ポート３１を通過して燃焼室２５内に導入された空気中に噴射するようになっている。これにより、燃焼室２５内にて、空気と燃料との混合ガス（混合気）が形成される。
【００６２】
吸気系統４０は、吸気ポート３１を介してそれぞれの気筒に連通されたインテークマニホールド４１、インテークマニホールド４１の上流側の集合部に接続された吸気管４２、吸気管４２の端部に設けられたエアクリーナ４３、吸気管４２の開口面積を変更することができるスロットル弁４４、および、指示信号に応じてスロットル弁４４を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ４４ａ、を有している。吸気ポート３１、インテークマニホールド４１および吸気管４２は、吸気通路を構成している。
【００６３】
排気系統５０は、排気ポート３５を介してそれぞれの気筒に連通されたエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１の下流側の集合部に接続された排気管５２、および、排気管５２に設けられた排ガス浄化用触媒５３、を有している。排気ポート３５、エキゾーストマニホールド５１および排気管５２は、排気通路を構成している。
【００６４】
機関１０の外部には、機関１０に加速要求および要求トルクなどを入力するためのアクセルペダル６１が設けられている。アクセルペダル６１は、機関１０の操作者によって操作される。
【００６５】
さらに、各種センサ７１〜７８として、第１装置は、吸入空気量センサ７１、スロットル弁開度センサ７２、カムポジションセンサ７３、クランクポジションセンサ７４、水温センサ７５、空燃比センサ７６，７７、および、アクセル開度センサ７８、を備えている。
【００６６】
吸入空気量センサ７１は、吸気通路（吸気管４２）に設けられ、吸気管４２を通じて機関１０に吸入される空気の質量に応じた信号を出力するように構成されている。
【００６７】
スロットル弁開度センサ７２は、スロットル弁４４の近傍に設けられ、スロットル弁４４の開度に応じた信号を出力するように構成されている。
【００６８】
カムポジションセンサ７３は、インテークカムシャフト３３の近傍に設けられ、インテークカムシャフト３３の回転位置に応じた信号を出力するように構成されている。
【００６９】
クランクポジションセンサ７４は、クランクシャフト２４の近傍に設けられ、クランクシャフトの回転に応じた信号を出力するように構成されている。この信号に基づき、クランクシャフト２４の単位時間あたりの回転数（以下、「機関回転速度ＮＥ」とも称呼される。）が取得される。
【００７０】
水温センサ７５は、シリンダ２１内を流れる冷却水の通路に設けられ、冷却水の温度に応じた信号を出力するように構成されている。この信号に基づき、冷却水の温度ＴＨＷのが取得される。
【００７１】
空燃比センサ７６，７７は、触媒５３の上流側および下流側の排気通路に設けられ、触媒５３に導入される排ガスおよび触媒５３排出される排ガスの空燃比に応じた信号を出力するように構成されている。
【００７２】
アクセル開度センサ７８は、アクセルペダル６１に設けられ、アクセルペダル６１の開度に応じた信号を出力するように構成されている。
【００７３】
電子制御装置８０は、ＣＰＵ８１、ＣＰＵ８１が実行するプログラム、テーブル（マップ）および定数などをあらかじめ記憶したＲＯＭ８２、ＣＰＵ８１が必要に応じて一時的にデータを格納するＲＡＭ８３、電源が投入された状態でデータを格納すると共に格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ８４、ならびに、インターフェース８５を有する。ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、ＲＡＭ８４およびインターフェース８５は、互いにバスで接続されている。
【００７４】
インターフェース８５は、上記各種センサと接続され、ＣＰＵ８１にそれらセンサから出力される信号を伝えるように構成されている。さらに、インターフェース８５は、インジェクタ３４、イグナイタ３９およびスロットル弁アクチュエータ４４ａなどと接続され、ＣＰＵ８１の指示に応じてそれらに指示信号を送るように構成されている。
【００７５】
例えば、ＣＰＵ８１は、インジェクタ３４から燃料を噴射させるタイミングである燃料噴射タイミングに関する信号、および、インジェクタ３４から噴射させる燃料の量である燃料噴射量に関する指示信号を、インターフェース８５を介してインジェクタ３４（または、インジェクタ３４の作動を制御する制御装置）に送るように構成されている。
【００７６】
以上が、第１装置が機関１０に適用されたシステムの概要である。
【００７７】
・装置の作動
以下、第１装置の作動が、図２および図３を参照しながら説明される。
第１装置において、ＣＰＵ８１は、図２に示した「第１燃料噴射制御ルーチン」を実行し、機関１０の始動時における燃料噴射タイミング（クランク角）および燃料噴射量を決定するとともに、決定された燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量にてインジェクタ３４から燃料を噴射させる。以下、クランク角が上記決定された燃料噴射タイミングに一致する気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。
【００７８】
具体的に述べると、まず、ＣＰＵ８１は、所定のタイミングにて図２のステップ２００から処理を開始してステップ２１０に進み、機関１０の始動が開始されたか否か（例えば、図示しないイグニッション・キー・スイッチが始動位置へ向かって回転されたか否か）を判定する。
【００７９】
現時点にて機関１０の始動が開始された場合、ＣＰＵ８１は、ステップ２１０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ２２０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ２２０にて、燃料噴射タイミングθ１および燃料噴射量Ｆｓを決定する。
【００８０】
ここで、燃料噴射タイミングθ１は、機関１０の圧縮行程中のタイミング（クランク角）であり、あらかじめ定められたマップに現時点における運転パラメータ（例えば、機関１０の冷却水の温度など）を適用することによって決定される。さらに、燃料噴射量Ｆｓは、機関１０の始動に適した噴射量であるように、あらかじめ定められたマップに現時点における運転パラメータ（例えば、内燃機関の冷却水の温度など）を適用することによって決定される。
【００８１】
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ２３０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ２３０にて、機関１０のクランキングに併せ、燃料噴射タイミングθ１にて燃料噴射量Ｆｓの燃料を噴射するよう燃料噴射気筒に設けられているインジェクタ３４に指示を与える。これにより、機関１０を始動させるための「始動噴射」が行われる。
【００８２】
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ２４０にて、機関１０の始動が完了されたか否かを判定する。ステップ２４０において、ＣＰＵ８１は、例えば、機関１０の機関回転速度ＮＥが所定のアイドリング回転数ＮＥｉｄに到達した場合に機関１０の始動が完了したと判定し、機関回転速度ＮＥがアイドリング回転数ＮＥｉｄよりも小さい場合に機関１０の始動が完了していないと判定する。
【００８３】
現時点にて機関１０の始動が完了したと判定された場合、ＣＰＵ８１は、ステップ２４０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ２５０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ２５０にて、通常運転時の燃料噴射タイミング・燃料噴射量（例えば、あらかじめ定められたマップに種々の運転パラメータを適用することによって定められ得る。）にて燃料を噴射するよう、燃料噴射気筒に設けられているインジェクタ３４に指示を与える。これにより、上記「始動噴射」が終了するとともに、機関１０の通常運転が開始される。
【００８４】
その後、ＣＰＵ８１は、ステップ２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８５】
これに対し、現時点にて機関１０の始動が完了したと判定されない場合、ＣＰＵ８１は、ステップ２４０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ２６０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ２６０にて、燃料噴射タイミングθ２および燃料噴射量Ｆｓを決定する。
【００８６】
第１装置において、燃料噴射タイミングθ２は、圧縮行程中のタイミング（クランク角）であって、燃料噴射タイミングθ１から所定のクランク角Δθだけ遅角されるように定められる（この遅角の具体的態様については、後述される。）。さらに、第１装置において、燃料噴射量Ｆｓは、上記「始動噴射」と同じ量Ｆｓとして定められる（燃料噴射量が始動噴射時の量とは異なる量として定められる態様についても、後述される）。
【００８７】
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ２７０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ２７０にて、機関１０のクランキングに併せ、燃料噴射タイミングθ２にて燃料噴射量Ｆｓの燃料を噴射するよう燃料噴射気筒に設けられているインジェクタ３４に指示を与える。すなわち、燃料噴射タイミングが、「始動噴射」時の燃料噴射タイミングθ１よりも遅角した燃料噴射タイミングθ２に変更される。これにより、機関１０の始動を促進するための「始動促進噴射」が行われる。
【００８８】
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ２８０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ２８０にて、機関１０の始動が完了されたか否かを判定する（判定方法は、ステップ２４０と同様）。
【００８９】
現時点にて機関１０の始動が完了したと判定された場合、ＣＰＵ８１は、ステップ２８０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２５０に進み、通常運転時の燃料噴射タイミング・燃料噴射量にて燃料を噴射するよう、燃料噴射気筒に設けられているインジェクタ３４に指示を与える。これにより、上記「始動促進噴射」が終了するとともに、機関１０の通常運転が開始される。
【００９０】
その後、ＣＰＵ８１は、ステップ２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００９１】
これに対し、現時点にて機関１０の始動が開始されたと判定されない場合、ＣＰＵ８１は、ステップ２８０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ２９０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ２９０にて、燃料噴射タイミングθ２の値を燃料噴射タイミングθ１に格納する。
【００９２】
次いで、ＣＰＵ８１は、接続指標Ａを介して再びステップ２６０に進む。そして、ＣＰＵ８１は、ステップ２８０にて「Ｙｅｓ」と判定されるまで、ステップ２６０〜ステップ２９０の処理を繰り返す。
【００９３】
・第１装置による制御の例
第１装置による燃料噴射制御が行われる際の燃料噴射タイミング等の推移の一例が、図３を参照しながら説明される。図３は、機関１０の始動が開始されてから始動が完了するまでの制御の例を示すタイムチャートである。なお、図３においては、理解が容易になるように、実際の各値の波形が模式化された波形が示されている。
【００９４】
時刻ｔａにおいて、機関１０の始動が開始される。よって、時刻ｔａよりも前の時点において（機関１０は停止しているので）、機関回転速度はゼロであり、燃料噴射タイミングは特に設定されず、燃料噴射量はゼロである。
【００９５】
時刻ｔａにおいて機関１０の始動が開始されると、クランキングが行われ、機関回転速度ＮＥはクランキング機関回転速度ＮＥｃｌに増大する。そして、クランキングが行われながら、燃料噴射タイミングθ１（圧縮行程中）にて、燃料噴射量Ｆｓの燃料が噴射され、「始動噴射」による機関１０の始動が試みられる。
【００９６】
本例においては、上記のようにクランキングが行われながらも機関回転速度ＮＥがアイドリング回転数ＮＥｉｄに到達しない場合、機関１０の始動が完了していないと判定される。この場合、時刻ｔｂにおいて、クランキングが継続されつつ、燃料噴射タイミングが、燃料噴射タイミングθ１からΔθだけ遅角された「始動促進噴射」用の燃料噴射タイミングθ２に変更される。
【００９７】
このように燃料噴射タイミングを遅角させることは、機関１０の始動が完了したと判定されるまで、各サイクルごと（または、所定のサイクル数ごと）に繰り返される。図３に示される例においては、Δθおよび上記判定が行われるサイクル数が十分に小さい値に設定されているため、時刻ｔｂ以降において燃料噴射タイミングが連続的に（徐々に）遅角するように表記されている。なお、本例においては、時刻ｔｂ以降においても燃料噴射量はＦｓに維持される。
【００９８】
ただし、Δθおよび上記判定が行われるサイクル数は、必ずしもそのように小さい値に設定される必要はない。例えば、図４に示されるように、Δθおよび上記判定が行われるサイクル数が比較的大きい値に設定されれば、時刻ｔｂ以降において燃料噴射タイミングが離散的に（ステップ状に）遅角するように表記されることとなる。
【００９９】
再び図３を参照すると、時刻ｔｃにおいて燃料が適切に点火して機関回転速度が上昇し、時刻ｔｄにおいて機関回転速度がアイドリング回転数ＮＥｉｄに到達する。本例においては、機関回転速度ＮＥがアイドリング回転数ＮＥｉｄに到達した場合、機関１０の始動が完了したと判定され、燃料噴射タイミングが通常運転時の燃料噴射タイミングに設定され、燃料噴射量も通常運転時の燃料噴射量に設定される。
【０１００】
本例においては、通常運転時には、圧縮行程中においては燃料が噴射されず、吸気行程中のみにおいて燃料が噴射される。そのため、図３に示すように、時刻ｔｄ以降において、燃料噴射タイミング（圧縮行程中）は設定されず、燃料噴射量（圧縮行程中）はゼロに設定される。
【０１０１】
以上、説明したように、第１装置は、機関１０の始動時において、圧縮行程中の燃料噴射タイミングθ１にて燃料が噴射されても機関１０の始動が完了しない場合、燃料噴射タイミングθ１からΔθだけ遅角された燃料噴射タイミングθ２にて燃料を噴射する。さらに、第１装置は、機関１０の始動が完了したと判定されるまで、燃料噴射タイミングを遅角させることを繰り返す。これにより、第１装置は、機関１０の温度が低い場合であっても出来る限り確実に機関１０を始動させることができる。
【０１０２】
ところで、図３および図４に示した例においては、（Ａ）機関回転速度ＮＥがアイドリング回転数ＮＥｉｄに到達した場合、機関１０の始動が完了したと判定されている。しかし、これに代えて、第１装置は、（Ｂ）機関回転速度ＮＥの変化率が所定の閾値よりも大きい場合に機関１０の始動が完了したと判定する、ように構成されてもよい。または、第１装置は、（Ｃ）機関回転速度ＮＥがアイドリング回転数ＮＥｉｄの近傍の値である状態が所定の時間長さよりも長く継続した場合に機関１０の始動が完了したと判定する、ように構成されてもよい。さらに、第１装置は、（Ａ）〜（Ｃ）のうちの複数が成立した場合に機関１０の始動が完了したと判定する、ように構成されてもよい。
【０１０３】
以上が、本発明の第１の実施形態についての説明である。
【０１０４】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る燃料噴射制御装置（以下、「第２装置」とも称呼される。）が説明される。第２装置は、第１装置が適用される機関１０と同様の構成を有する機関１０（図１を参照。）に適用される。そこで、第２装置が適用される装置の概要についての説明は省略される。
【０１０５】
・装置の作動
第２装置は、「始動促進噴射における燃料噴射タイミングθ２が機関１０の圧縮上死点に相当するタイミングに近いほど、燃料噴射量を少なくする」点において、第１装置と相違する。
【０１０６】
第２装置において、ＣＰＵ８１は、図５に示した「第２燃料噴射制御ルーチン」を実行し、機関１０の始動時における燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量を決定するとともに、決定された燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量にて燃料を噴射させる。
【０１０７】
図５に示したルーチンは、ステップ２２０およびステップ２６０がステップ５１０およびステップ５２０に各々置換されている点のみにおいて、図２に示したルーチンと相違している。そこで、図５における図２に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図２のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は適宜省略される。
【０１０８】
具体的に述べると、ＣＰＵ８１は、現時点にて機関１０の始動が開始された場合、図５のステップ５００から処理を開始すると、ステップ２１０を経由してステップ５１０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ５１０にて、燃料噴射タイミングθ１および燃料噴射量Ｆｓ１を決定する。
【０１０９】
ここで、燃料噴射タイミングθ１および燃料噴射量Ｆｓ１は、あらかじめ定められた各々のマップに現時点における運転パラメータを適用することによって得られる。燃料噴射タイミングθ１を決定するためのマップおよび燃料噴射量Ｆｓ１を決定するためのマップは、第１装置でのマップ（ステップ２２０）と同様である。
【０１１０】
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ２３０にて、クランキングに併せて燃料噴射タイミングθ１にて燃料噴射量Ｆｓ１の燃料を噴射させる（始動噴射）。そして、始動噴射によっては機関１０の始動が完了したと判定されない場合、ＣＰＵ８１は、ステップ５２０に進み、燃料噴射タイミングθ２および燃料噴射量Ｆｓ２を決定する。
【０１１１】
第２装置において、燃料噴射タイミングθ２は、第１装置と同様、燃料噴射タイミングθ１から所定のクランク角Δθだけ遅角されるように定められる。一方、第２装置において、燃料噴射量Ｆｓ２は、燃料噴射タイミングθ２が圧縮上死点に相当するタイミングに近いほど少なくなるように定められる。
【０１１２】
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ２７０にて、クランキングに併せて燃料噴射タイミングθ２にて燃料噴射量Ｆｓ２の燃料を噴射させる（始動促進噴射）。そして、始動促進噴射によって機関１０の始動が完了したと判定されるまで、ステップ５２０、ステップ２７０、ステップ２８０および２９０の処理を繰り返す。
【０１１３】
・第２装置による制御の例
第２装置による燃料噴射制御が行われる際の燃料噴射タイミング等の推移の一例が、図６を参照しながら説明される。図６は、機関１０の始動が開始されてから始動が完了するまでの制御の例を示すタイムチャートである。なお、図６においては、理解が容易になるように、実際の各値の波形が模式化された波形が示されている。
【０１１４】
時刻ｔａにおいて機関１０の始動が開始されると、クランキングが行われながら（クランキング機関回転速度ＮＥｃｌ）、燃料噴射タイミングθ１（圧縮行程中）にて、燃料噴射量Ｆｓ１の燃料が噴射され、「始動噴射」による機関１０の始動が試みられる。
【０１１５】
始動噴射によっては機関回転速度ＮＥがアイドリング回転数ＮＥｉｄに到達しない場合、時刻ｔｂにおいて、燃料噴射タイミングが、燃料噴射タイミングθ１からΔθだけ遅角された燃料噴射タイミングθ２に変更される。さらに、燃料噴射量が、燃料噴射タイミングθ２が圧縮上死点に相当するタイミングに近づくほど少ない燃料噴射量Ｆｓ２に変更される。
【０１１６】
このように燃料噴射タイミングを遅角させることは、機関１０の始動が完了したと判定されるまで、各サイクルごと（または、所定のサイクル数ごと）に繰り返される。図６に示される例においては、図３に示される例と同様、Δθおよび上記判定が行われるサイクル数が十分に小さい値に設定されているため、時刻ｔｂ以降において燃料噴射タイミングが連続的に遅角するように表記されている。
【０１１７】
次いで、時刻ｔｃにおいて燃料が適切に点火して機関回転速度が上昇し、時刻ｔｄにおいて機関回転速度がアイドリング回転数ＮＥｉｄに到達する。本例においては、図３に示される例と同様、機関回転速度ＮＥがアイドリング回転数ＮＥｉｄに到達した場合に機関１０の始動が完了したと判定され、燃料噴射タイミングが通常運転時の燃料噴射タイミング（吸気行程中のみに噴射）に設定され、燃料噴射量が通常運転時の燃料噴射量（圧縮行程中はゼロ）に設定される。
【０１１８】
以上、説明したように、第２装置は、機関１０の始動時において、圧縮行程中の燃料噴射タイミングθ１にて噴射量Ｆｓ１の燃料が噴射されても機関１０の始動が完了しない場合、燃料噴射タイミングを、燃料噴射タイミングθ１からΔθだけ遅角された燃料噴射タイミングθ２に変更する。さらに、第２装置は、燃料噴射タイミングθ２が機関１０の圧縮上死点に相当するタイミングに近いほど、燃料噴射量Ｆｓ２を少なくする。そして、第２装置は、機関１０の始動が完了したと判定されるまで、燃料噴射タイミングの遅角および燃料噴射量の低減を繰り返す。これにより、第２装置は、混合気の点火性を向上させながら、排ガス中のスモークが過度に増大することを防ぐことができる。
【０１１９】
ところで、第２装置は、始動促進噴射における燃料噴射量Ｆｓ２を、「燃料噴射タイミングθ２が圧縮上死点に相当するタイミングに近いほど少なく」なるように定めている。しかし、これに代えて、第２装置は、始動促進噴射における燃料噴射量Ｆｓ２を、「燃料噴射タイミングθ２が燃料噴射タイミングθ１から離れるほど少なくする」ように定めてもよい。
【０１２０】
以上が、本発明の第２の実施形態についての説明である。
【０１２１】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る制御装置（以下、「第３装置」とも称呼される。）が説明される。第３装置は、第１装置が適用される機関１０と同様の構成を有する機関１０（図１を参照。）に適用される。そこで、第３装置が適用される装置の概要についての説明は省略される。
【０１２２】
・装置の作動
第３装置は、「吸気行程中および圧縮行程中の双方にて燃料を噴射させる」点、および、「機関１０の温度が低いほど、圧縮行程中の燃料噴射タイミングθｃ１を圧縮上死点に相当するタイミングに近づけるとともに、吸気行程中での燃料噴射量Ｆｉｓ１に対する圧縮行程中での燃料噴射量Ｆｃｓ１の割合を小さくする」点において、第１装置と相違する。
【０１２３】
第３装置において、ＣＰＵ８１は、図７に示した「第３燃料噴射制御ルーチン」を実行し、機関１０の始動時における燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量を決定するとともに、決定された燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量にて燃料を噴射させる。
【０１２４】
図７に示したルーチンは、ステップ２２０、ステップ２３０、およびステップ２６０およびステップ２７０がステップ７１０〜ステップ７４０に各々置換されている点のみにおいて、図２に示したルーチンと相違している。そこで、図７における図２に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図２のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は適宜省略される。
【０１２５】
具体的に述べると、ＣＰＵ８１は、現時点にて機関１０の始動が開始された場合、図７のステップ７００から処理を開始すると、ステップ２１０を経由してステップ７１０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ７１０にて、吸気行程中の燃料噴射タイミングθｉ１、圧縮行程中の燃料噴射タイミングθｃ１、吸気行程中の燃料噴射量Ｆｉｓ１、および、圧縮行程中の燃料噴射量Ｆｃｓ１を決定する。
【０１２６】
ここで、燃料噴射タイミングθｉ１は、機関１０の吸気行程中のタイミングであって、あらかじめ定められたマップに現時点における運転パラメータを適用することによって決定される。燃料噴射タイミングθｃ１は、機関１０の圧縮行程中のタイミングであって、機関１０の冷却水の温度ＴＨＷが低いほど圧縮上死点に相当するタイミングに近づくように、あらかじめ定められたマップに現時点における運転パラメータ（冷却水の温度など）を適用することによって決定される。
【０１２７】
一方、燃料噴射量Ｆｉｓ１，Ｆｃｓ１は、機関１０の冷却水の温度ＴＨＷが低いほど、燃料噴射量Ｆｉｓ１（吸気行程中）に対する燃料噴射量Ｆｃｓ１（圧縮行程中）の割合を小さくするように、あらかじめ定められたマップに現時点における運転パラメータ（冷却水の温度など）を適用することによって決定される。
【０１２８】
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ７２０に進む。ＣＰＵ８１は、ステップ７２０にて、クランキングに併せ、燃料噴射タイミングθｉ１にて燃料噴射量Ｆｉｓ１の燃料を噴射させるとともに、燃料噴射タイミングθｃ１にて燃料噴射量Ｆｃｓ１の燃料を噴射させる（始動噴射）。そして、始動噴射によっては機関１０の始動が完了したと判定されない場合、ＣＰＵ８１は、ステップ７３０に進み、吸気行程中の燃料噴射タイミングθｉ２、圧縮行程中の燃料噴射タイミングθｃ２、吸気行程中の燃料噴射量Ｆｉｓ２、および、圧縮行程中の燃料噴射量Ｆｃｓ２を決定する。
【０１２９】
第３装置において、燃料噴射タイミングθｉ２（吸気行程中）は、燃料噴射タイミングθｉ１と同じタイミングに決定される。すなわち、吸気行程中における燃料噴射タイミングθｉ２は、始動噴射が行われる場合も始動促進噴射が行われる場合も、同様である。
【０１３０】
これに対し、燃料噴射タイミングθｃ２（圧縮行程中）は、燃料噴射タイミングθｃ１から所定のクランク角Δθだけ遅角されるように定められる。すなわち、圧縮行程中における燃料噴射タイミングθｃ２は、始動噴射が行われる場合よりも始動促進噴射が行われう場合の方が遅角される（上述した第１装置および第２装置と同様）。
【０１３１】
一方、燃料噴射量Ｆｉｓ２，Ｆｃｓ２は、始動促進噴射が開始されると変更される。すなわち、燃料噴射量Ｆｉｓ２（吸気行程中）は、燃料噴射タイミングθｃ２が圧縮上死点に相当するタイミングに近いほど多くなるように定められる。燃料噴射量Ｆｃｓ２（圧縮行程中）は、燃料噴射タイミングθｃ２が圧縮上死点に相当するタイミングに近いほど少なくなるように定められる。
【０１３２】
なお、第３装置において、始動噴射が行われるときの燃料噴射量Ｆｉｓ１，Ｆｃｓ１の合計量と、始動促進噴射が行われるときのＦｉｓ２，Ｆｃｓ２の合計量と、は同一であるように保たれる。しかし、これら合計量は、必ずしも同一である必要はなく、要求される混合気の点火性などを考慮して異なるように設定されてもよい。
【０１３３】
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ７４０にて、クランキングに併せ、燃料噴射タイミングθｉ２にて燃料噴射量Ｆｉｓ２の燃料を噴射させるとともに、燃料噴射タイミングθｃ２にて燃料噴射量Ｆｃｓ２の燃料を噴射させる（始動促進噴射）。そして、ＣＰＵ８１は、始動促進噴射によって機関１０の始動が完了したと判定されるまで、ステップ７３０、ステップ７４０、ステップ２８０および２９０の処理を繰り返す。
【０１３４】
・第３装置による制御の例
第３装置による燃料噴射制御が行われる際の燃料噴射タイミング等の推移の一例が、図８を参照しながら説明される。図８は、機関１０の始動が開始されてから始動が完了するまでの制御の例を示すタイムチャートである。なお、図８においては、理解が容易になるように、実際の各値の波形が模式化された波形が示されている。
【０１３５】
時刻ｔａにおいて機関１０の始動が開始されると、クランキングが行われながら（クランキング機関回転速度ＮＥｃｌ）、吸気行程中の燃料噴射タイミングθｉ１にて燃料噴射量Ｆｉｓ１の燃料が噴射されるとともに、圧縮行程中の燃料噴射タイミングθｃ１にて燃料噴射量Ｆｃｓ１の燃料が噴射され、「始動噴射」による機関１０の始動が試みられる。
【０１３６】
ここで、図８に示されるように、機関１０の冷却水の温度ＴＨＷが低いほど、圧縮行程中の燃料噴射タイミングθｃ１は圧縮上死点に相当するタイミングに近づけられる。また、同温度ＴＨＷが低いほど、吸気行程中の燃料噴射量Ｆｉｓ１に対する圧縮行程中の燃料噴射量Ｆｃｓ１の割合が小さくされる。
【０１３７】
始動噴射によっては機関回転速度ＮＥがアイドリング回転数ＮＥｉｄに到達しない場合、時刻ｔｂにおいて、圧縮行程中の燃料噴射タイミングが、燃料噴射タイミングθｃ１からΔθｃだけ遅角された燃料噴射タイミングθｃ２に変更される。さらに、燃料噴射量（吸気行程中）が燃料噴射タイミングθｃ２が圧縮上死点に相当するタイミングに近づくほど多い燃料噴射量Ｆｉｓ２に変更され、燃料噴射量（圧縮行程中）が燃料噴射タイミングθｃ２が圧縮上死点に相当するタイミングに近づくほど少ない燃料噴射量Ｆｃｓ２に変更される。
【０１３８】
このように燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量を変更することは、機関１０の始動が完了したと判定されるまで、各サイクルごと（または、所定のサイクル数ごと）に繰り返される。図８に示される例においては、図３に示される例と同様、各変更量が十分に小さい値に設定されているため、時刻ｔｂ以降において燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量が連続的に変更するように表記されている。
【０１３９】
次いで、時刻ｔｃにおいて燃料が適切に点火して機関回転速度が上昇し、時刻ｔｄにおいて機関回転速度がアイドリング回転数ＮＥｉｄに到達する。本例においては、図３に示される例と同様、機関回転速度ＮＥがアイドリング回転数ＮＥｉｄに到達した場合に機関１０の始動が完了したと判定され、燃料噴射タイミングが通常運転時の燃料噴射タイミング（吸気行程中のタイミングθｉｄ。圧縮行程中には噴射なし）に設定され、燃料噴射量が通常運転時の燃料噴射量（吸気行程中にて燃料噴射量Ｆｉｄ。圧縮行程中はゼロ）に設定される。
【０１４０】
以上、説明したように、第３装置は、機関１０の始動時（始動噴射）において、吸気行程中の燃料噴射タイミングθｉ１にて噴射量Ｆｉｓ１の燃料を噴射させるとともに、圧縮行程中の燃料噴射タイミングθｃ１にて噴射量Ｆｃｓ１の燃料を噴射させる。そして、始動噴射によっても機関１０の始動が完了しない場合、第３装置は、圧縮行程中の燃料噴射タイミングを燃料噴射タイミングθｃ１からΔθｃだけ遅角された燃料噴射タイミングθｃ２に変更し、圧縮行程中の燃料噴射量を燃料噴射タイミングθｃ２が圧縮上死点に相当するタイミングに近づくほど少ない燃料噴射量Ｆｃｓ２に変更する。そして、第３装置は、機関１０の始動が完了したと判定されるまで、燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量を変更することを繰り返す。これにより、第３装置は、混合気の点火性を向上させながら、排ガス中のスモークが過度に増大することを防ぐことができる。
【０１４１】
以上が、本発明の第３の実施形態についての説明である。
【０１４２】
＜実施形態の総括＞
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る燃料噴射制御装置（第１装置〜第３装置）は、内燃機関１０の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁３４と、前記燃焼室内に噴射された燃料を点火する点火装置３８と、を備えた内燃機関１０に適用される。
【０１４３】
第１装置は、
前記燃料噴射弁から燃料を噴射させるタイミングである燃料噴射タイミング、および、前記燃料噴射弁から噴射させる燃料の量である燃料噴射量、を制御する燃料噴射制御装置であって、
前記内燃機関１０の始動が開始されたとき（例えば、図３の時刻ｔａ）、前記燃料噴射タイミングが前記内燃機関１０の吸気行程および圧縮行程のうちの少なくとも圧縮行程中の第１タイミングθ１である始動噴射を行い、
前記始動噴射が行われている場合において前記内燃機関１０の始動が完了したと判定されないとき（例えば、図３の時刻ｔｂにて）、前記燃料噴射タイミングを前記第１タイミングθ１よりも遅角した前記圧縮行程中の第２タイミングθ２に前記第１タイミングθ１から変更した始動促進噴射を行う、
ように構成されている。
【０１４４】
さらに、第２装置または第３装置は、
前記第２タイミングθ２が前記内燃機関１０の圧縮上死点に相当するタイミングに近いほど、前記燃料噴射量Ｆｓ２を少なくする、ように構成されている。
【０１４５】
第２装置または第３装置は、
前記第１タイミングθ１での前記燃料噴射量が第１噴射量Ｆｓ１であり、
前記第２タイミングθ２での前記燃料噴射量Ｆｓ２が、前記第２タイミングθ２が前記第１タイミングθ１から離れるほど前記第１噴射量よりも少なくなるように定めた第２噴射量Ｆｓ２である、ように構成されてもよい。
【０１４６】
第１装置〜第３装置は、
前記内燃機関１０の始動が完了したと判定されるまで、前記第２タイミングθ２を前記圧縮上死点に相当するタイミングに徐々に近づける、ように構成されている。
【０１４７】
第１装置〜第３装置は、
前記燃料噴射タイミングが前記第２タイミングθ２である場合において前記内燃機関１０の始動が完了したと判定されないとき、前記燃料噴射タイミングを前記第２タイミングθ２よりも遅角した前記圧縮行程中の第３タイミングに前記第２タイミングθ２から変更する、ように構成されてもよい。
【０１４８】
第１装置〜第３装置は、
前記内燃機関１０の機関回転速度の変化率が所定の閾値よりも大きいこと、
前記内燃機関１０の機関回転速度が所定の目標値ＮＥｉｄに到達すること、および、
前記内燃機関１０の機関回転速度が前記目標値ＮＥｉｄの近傍の値である状態が所定の時間長さよりも長く継続すること、
のうちの１つ又は複数が成立するとき、前記内燃機関１０の始動が完了したと判定する、ように構成され得る。
【０１４９】
第３装置は、
前記内燃機関１０の吸気行程中および圧縮行程中の双方にて前記燃料噴射弁から燃料を噴射させ、
前記内燃機関１０の温度が低いほど、前記第１タイミングθｃ１を前記圧縮上死点に相当するタイミングに近づけ、かつ、前記吸気行程中での燃料噴射量Ｆｉｓ１，Ｆｉｓ２に対する前記圧縮行程中での燃料噴射量Ｆｃｓ１，Ｆｃｓ２の割合を小さくする、ように構成されている。
【０１５０】
＜その他の態様＞
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記複数の実施形態（第１実施形態〜第３実施形態）のうちの「一の実施形態」に適用されている燃料噴射制御装置の考え方に、同複数の実施形態のうちの「他の実施形態の一または複数」における燃料噴射制御装置の考え方が、適用され得る。別の言い方をすると、上記複数の実施形態のうちの一の実施形態と、一または複数の他の実施形態と、が組み合わせられ得る。
【０１５１】
さらに、第１装置〜第３装置においては、始動促進噴射が行われる際の燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量の変更の度合いについて特に言及していない。例えば、第１装置〜第３装置は、これらの変更の度合いの例として、燃料噴射タイミングを第１タイミングθ１から第２タイミングθ２に変更するときの燃料噴射タイミングの変更量、第２タイミングθ２を圧縮上死点に相当するタイミングに徐々に近づけるときの燃料噴射タイミングの変化率、および、燃料噴射タイミングを第３タイミングに第２タイミングθ２から変更するときの燃料噴射タイミングの変更量、の少なくとも一つを、第１タイミングθ１が圧縮上死点に相当するタイミングに近いほど小さくする、ように構成され得る。
【０１５２】
加えて、第１装置〜第３装置は、燃料を噴射させるべく燃料に及ぼされる圧力（燃圧）の大きさが所定の値よりも小さい場合、吸気行程中での燃料噴射量に対する圧縮行程中での燃料噴射量の割合を大きくするように、構成されてもよい。これにより、燃圧が低いために燃料の微粒化の度合いが低い場合であっても、燃料が気化する時間長さが長くなるので、混合気の点火性が過度に低下することを防ぐことができる。また、第１装置〜第３装置は、燃料の微粒化の度合いを高める観点から、燃圧を常に（圧縮行程中の燃料噴射量を減らしている間も）出来る限り高い値に維持するように構成され得る。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明は、内燃機関の温度が低い場合であっても出来る限り確実に内燃機関を始動させることができる燃料噴射制御装置として利用することができる。
【符号の説明】
【０１５４】
１０…内燃機関、２５…燃焼室、３４…インジェクタ（筒内噴射）、３８…点火プラグ、７５…水温センサ、８０…電子制御装置
【図１】
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【図２】
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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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