(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジェクタから吸気ポートに燃料を噴射供給する内燃機関に適用され、吸気バルブの開弁に伴う吸気行程期間に対応させてインジェクタによる燃料噴射を実施する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記内燃機関が完爆前の始動状態にあるか否かを判別する完爆判定手段と、
前記完爆判定手段により内燃機関の完爆前である旨が判定された場合、完爆後に前記吸気バルブの開弁時期よりも進角側に設定される通常の燃料噴射時期よりも遅角側に燃料噴射時期を設定する始動時噴射時期設定手段と、
次の燃焼気筒における吸気バルブの開弁時間と、同じく次の燃焼気筒における燃料噴射時間とを比較する比較手段とを備え、
前記始動時噴射時期設定手段は、
前記比較の結果、吸気バルブの開弁時間の方が長ければ、比較した燃料噴射時間に対応する燃料噴射量をこの吸気バルブの開弁時間内に噴射すべく、前記インジェクタによる燃料噴射時期をこの吸気バルブの開弁時間内の予め定められた所定時期とする第１の設定手段と、
同じく前記比較の結果、燃料噴射時間の方が長ければ、前記インジェクタによる燃料噴射時期を前記第１の設定手段よりも進角側に移行させる第２の設定手段と
を有することを特徴とする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、
前記吸気バルブの開弁時間は、バルブリフト量が所定値以上となる期間の時間から算出されるものである内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
機関回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記始動時噴射時期設定手段は、機関回転数の上昇に伴い徐々に燃料噴射時期を進角側に移行させる請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
機関始動開始からの燃焼サイクル数をカウントするカウント手段を備え、
前記始動時噴射時期設定手段は、前記燃焼サイクル数のカウントアップに伴い徐々に燃料噴射時期を進角側に移行させる請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記始動時噴射時期設定手段は、機関回転数と冷却水温とに応じて燃料噴射時期を個々に算出し、前記算出した個々の燃料噴射時期のうち、最も遅角側の値を選択する請求項１又は請求項２のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
機関始動時において、吸気バルブの開弁時間よりも長い時間で噴射供給される燃料の余剰分を次の燃焼気筒における燃料噴射量に加算する請求項１〜請求項５のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料噴射制御装置において、
前記インジェクタによる燃料噴射が所定のクランク角まで継続した時点で、その時の燃料噴射を停止させる内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に機関始動当初から完爆までの期間において燃料噴射時期を好適に制御するための燃料噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の低温始動時においては通常、クランキングの開始から完爆に至るまでの期間で燃料噴射量の暖機増量が行われる。この暖機増量はポートやシリンダ壁面への燃料の付着や燃料の気化作用の不足を補うために実施され、例えば機関始動時における冷却水温の温度に応じた増量補正係数が設定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところがここに、内燃機関が完爆に至るまでの期間において機関回転数を速やかに立ち上げたいという要望がある。これに対し、従来既存の技術では、主にポート壁面への燃料付着（ポートウエット）が原因で、筒内に所望の気化燃料を導入することができず失火などの不良燃焼が生じる。そのため、内燃機関の始動直後における燃焼が不安定になり、完爆までの回転数の上昇が遅れたり、車両の乗り心地（始動フィーリング）が悪化したりするという不都合を招く。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、内燃機関の始動性を向上させることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、完爆判定手段は、内燃機関が完爆前の始動状態にあるか否かを判別する。始動時噴射時期設定手段は、前記完爆判定手段により内燃機関の完爆前である旨が判定された場合、完爆後に前記吸気バルブの開弁時期よりも進角側に設定される通常の燃料噴射時期よりも遅角側に燃料噴射時期を設定する。
【０００６】
要するに、吸気バルブの開弁に伴う吸気行程期間に対応させてインジェクタによる燃料噴射を実施する、いわゆる「吸気行程同期噴射」を実施する装置では、流れの速い吸気流に乗せて噴射燃料が気筒内に流入するため、噴射燃料のポートウエット量やバルブウエット量が低減できるという利点がある。同噴射の場合、噴射燃料を吸気ポート内で滞留させて均一混合気を生成する、いわゆる「吸気行程外噴射」よりも遅い時期に燃料噴射時期が設定される。ところが、機関の始動直後においては、機関回転数が微小回転域にあるため、通常運転時（完爆後）と同様の吸気行程同期噴射を行う場合に、意図する噴射時期よりも早期に燃料噴射が行われる。従って、ポート壁面などへの燃料付着量（ウエット量）が増加し、始動性の悪化を招く。
【０００７】
これに対し上記構成によれば、完爆前の始動状態下において通常の燃料噴射時期よりも遅角側に噴射時期を移行させることで、微小回転域であっても吸気行程（吸気バルブの開弁時期）に同期した燃料噴射が実施できる。そのため、燃料のウエット量が低減でき、所望の燃焼トルクが得られる。その結果、機関始動時において速やかに且つ安定した状態で回転数が上昇し、ひいては、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【０００９】
さらに請求項１に記載の発明では、次の燃焼気筒における吸気バルブの開弁時間と、同じく次の燃焼気筒における燃料噴射時間とを比較し、前記比較の結果、吸気バルブの開弁時間の方が長ければ、比較した燃料噴射時間に対応する燃料噴射量をこの吸気バルブの開弁時間内に噴射すべく、インジェクタによる燃料噴射時期をこの吸気バルブの開弁時間内の予め定められた所定時期とする（第１の設定手段）。また、前記比較の結果、燃料噴射時間の方が長ければ、インジェクタによる燃料噴射時期を前記第１の設定手段よりも進角側に移行させる（第２の設定手段）。
【００１０】
つまり、内燃機関の始動に伴う回転上昇時には、それに連れて吸気バルブの開弁時間が徐々に短くなり、吸気バルブの閉弁までにインジェクタによる燃料噴射が間に合わなくなるおそれがある。しかしながら上記構成によれば、インジェクタによる燃料噴射時期が遅過ぎて吸気バルブの閉弁に間に合わないような事態が回避でき、噴射燃料が確実に気筒内に流入する。従って、噴射燃料が吸気ポート内でウエットになることもなく、このウエットに起因して空燃比の制御精度が悪化するといった不都合も回避できる。因みに本明細書において、「完爆」とは、機関始動時のスタータモータなどによる初期回転の付与後に、内燃機関が自力で回転を維持できるようになる状態を意味する。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、前記吸気バルブの開弁時間は、バルブリフト量が所定値以上となる期間の時間から算出されるものとしている。つまり、吸気バルブが開弁してもバルブリフト量が微小量であれば、吸気流速が遅く燃料のウエット量が多くなる。そこで、吸気バルブの開弁時間を上記の如く規定して、比較的吸気流速の速い期間で燃料を流入させることとしている。
【００１２】
一方、次の請求項３又は請求項４に記載の発明によれば、機関始動から完爆までの始動状態下において、より的確に燃料噴射時期が設定できる。すなわち、
・請求項３に記載の発明では、機関回転数の上昇に伴い徐々に燃料噴射時期を進角側に移行させる。
・請求項４に記載の発明では、燃焼サイクル数のカウントアップに伴い徐々に燃料噴射時期を進角側に移行させる。
【００１３】
これら請求項３または請求項４の発明によれば、例えば機関始動開始から完爆に近づく過程において、噴射時期が徐々に進角側に移行する。従って、完爆に至るまでの燃料噴射時期が適正に設定できると共に、完爆に至る際には通常の燃料噴射（吸気行程同期噴射）にスムーズに移行させることができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明では、機関回転数と冷却水温とに応じて燃料噴射時期を個々に算出し、前記算出した個々の燃料噴射時期のうち、最も遅角側の値を選択する。この場合、最も遅角側の燃料噴射時期を選択することで、過剰な進角制御が抑制され、吸気ポート内での燃料の滞留（吸気バルブの開弁以前での滞留）に伴うウエットがより確実に解消できる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、機関始動時において、吸気バルブの開弁時間よりも長い時間で噴射供給される燃料の余剰分を次の燃焼気筒における燃料噴射量に加算する。かかる場合、請求項７に記載したように、インジェクタによる燃料噴射が所定のクランク角まで継続した時点で、その時の燃料噴射を停止させるとよい。
【００１６】
上記請求項６，７の発明によれば、機関始動時に燃料噴射時期が遅角側に設定され、それにより仮に所定の燃料噴射量が吸気バルブの開弁時間内に噴射しきれない場合にも、燃料余剰分を次の燃焼に持ち越すことで所望の燃焼トルクが確保できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２９】
本実施の形態における燃料噴射制御装置は、周知のマイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（以下、ＥＣＵという）により機関への燃料噴射を制御するシステムにあって、特に機関始動時の燃料噴射時期を適正に制御する装置に関する。はじめに、同図１を参照して、本実施の形態の装置、並びに同装置が適用される内燃機関の構成について説明する。
【００３０】
エンジン１０は、第１〜第４（＃１〜＃４）の４つの気筒を有する４気筒火花点火式内燃機関からなり、その燃焼順序は＃１→＃３→＃４→＃２となっている。気筒には各々にインジェクタ１が図示の如く配設されている。図示しない燃料供給系から圧送される燃料は、デリバリパイプ２を通じて各気筒のインジェクタ１に分配供給される。該インジェクタ１がＥＣＵ３０により指令される燃料噴射量に対応した時間だけ開弁駆動されることにより、それら各対応する気筒の吸気ポート３に燃料が噴射供給される。
【００３１】
一方、インジェクタ１によって噴射供給された燃料は、エンジン１０の吸気管１１に設けられているエアクリーナ１２、スロットルバルブ１４及びサージタンク１５を介して吸入される空気と混合される。そしてこの混合気は、吸気バルブ１６を介してシリンダ１７内の燃焼室１８に導入される。
【００３２】
ここで、スロットルバルブ１４は、例えば車両の図示しないアクセルペダルに連動して、上記吸気管１１に吸入され噴射燃料と混合される空気の量を調節するバルブである。また、サージタンク１５は、このスロットルバルブ１４を介して吸入される空気の脈動を抑えるために配設されている。
【００３３】
上記シリンダ１７内の燃焼室１８に導入された混合気は、その中で圧縮され、点火プラグ１９から点火火花が発せられることにより点火して爆発する。エンジン１０は、この爆発によって回転トルクを得る。また、燃焼後のガスは、排気ガスとして排気バルブ２０を介して排気管２１に排出される。なお、点火プラグ１９は、点火コイル２２により昇圧されて且つ、ディストリビュータ２３により気筒毎に分配される高電圧の印加によって上記点火火花を発生する。
【００３４】
スタータモータ２８は、始動時のエンジン１０に初期回転を付与するものであって、スタータスイッチ４０のＯＮ操作に従いバッテリ５０より給電を受けて回転駆動する。
【００３５】
他方、上記装置では、以下のような各種センサを通じて、エンジン１０の運転状態が検出される。
吸気管１１のサージタンク１５には吸気圧センサ１３が配設されており、同センサ１３は吸気管１１に吸入される空気の圧力（吸気圧）を測定する。ディストリビュータ２３には回転数センサ２４が配設されており、同センサ２４はエンジン１０の回転数並びに回転角を検出する。ここで、回転数センサ２４は、３０°ＣＡ毎にパルス状の回転角信号（ＮＥパルス）を出力する。また、エンジン１０のシリンダ１７（ウォータージャケット）には水温センサ２６が配設されており、同センサ２６はエンジン冷却水の温度を検出する。これら各センサの出力は何れも、ＥＣＵ３０に取り込まれる。
【００３６】
ＥＣＵ３０は、上記各種センサ１３，２４，２６による検出出力をもとに吸気圧ＰＭ、エンジン回転数ＮＥ、水温Ｔｗなどの制御パラメータを検知し、これらのデータに基づいてエンジン１０への燃料噴射量（時間）や点火時期を演算する。そして、上記演算結果に基づいて上記インジェクタ１や点火コイル２２の駆動を制御する。
【００３７】
特に本実施の形態では、エンジン１０が排気行程から吸気行程に移行する所定期間で燃料を噴射し、この噴射燃料を吸気行程での吸気バルブ１６の開弁に伴い気筒内（燃焼室１８内）に流入させる、いわゆる「吸気行程同期噴射」を実施することとしている。この場合、エンジン１０の排気行程で燃料を噴射して吸気ポート３内で均一混合気を形成し、その後混合気を気筒内に流入させる、いわゆる「吸気行程外噴射」と比較して、燃料噴射時期が遅角側に設定されることとなる。吸気行程外噴射では、吸気ＴＤＣ前１５０°ＣＡ〜９０°ＣＡ付近にて燃料噴射が開始されるのに対し、吸気行程同期噴射では、吸気ＴＤＣ前６０°ＣＡ付近にて燃料噴射が開始される。
【００３８】
また、ＥＣＵ３０には、スタータスイッチ４０の操作情報（ＯＮ／ＯＦＦ信号）も取り込まれ、ＥＣＵ３０は、このスタータスイッチ４０の操作情報に基づいて、エンジン１０の始動操作の有無を判断する。なお、ＥＣＵ３０は、バッテリ５０から給電を受け、そのバッテリ電圧ＶＢにより後述する燃料噴射制御をはじめとする各種の制御を実行する。
【００３９】
次に、上記の如く構成される燃料噴射制御装置の作用を説明する。図２は、燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートであって、同ルーチンは各気筒の燃料噴射毎に、すなわち１８０°ＣＡ毎にＥＣＵ３０により実行される。
【００４０】
さて、図２のルーチンがスタートすると、ＥＣＵ３０は、先ずステップ１０１で完爆フラグＸＳＴが「０」であるか否かを判別する。完爆フラグＸＳＴは、始動後のエンジン１０が完爆に至ったかどうかを表すものであって、ＸＳＴ＝０は完爆前であることを、ＸＳＴ＝１は完爆後であることをそれぞれ示す。因みに、ＥＣＵ３０への電源投入当初は、当該フラグが「０」に初期化されるようになっている。
【００４１】
ＸＳＴ＝０であれば、ＥＣＵ３０はステップ１０２に進み、エンジン始動時の燃料噴射制御に要する各種情報を読み込む。つまり、前記回転数センサ２４により検出されたエンジン回転数ＮＥ、前記吸気圧センサ１３により検出された吸気圧ＰＭ、前記水温センサ２６により検出された水温Ｔｗなどを読み込む。
【００４２】
その後、ＥＣＵ３０は、ステップ１０３で完爆判定回転数ＳＴＢＮＥをマップ検索する。具体的には、図４の関係に従い、その時々の水温Ｔｗに応じた完爆判定回転数ＳＴＢＮＥを設定する。図４によれば、Ｔｗ＜−２０℃ではＳＴＢＮＥ＝８００ｒｐｍが、Ｔｗ＝−２０〜０℃ではＳＴＢＮＥ＝６００ｒｐｍが、Ｔｗ＞０℃ではＳＴＢＮＥ＝４００ｒｐｍが、それぞれ設定される。
【００４３】
その後、ＥＣＵ３０は、ステップ１０４で前記のエンジン回転数ＮＥと完爆判定回転数ＳＴＢＮＥとを大小比較する。ＮＥ＜ＳＴＢＮＥであれば、ＥＣＵ３０は完爆前とみなし、ステップ１０４を否定判別してステップ１０５に進む。ＥＣＵ３０は、ステップ１０５で図５を用いて次の燃焼気筒における予想エンジン回転数（次回の予想ＮＥ）をマップ検索する。図５によれば、完爆前のエンジン回転数ＮＥと吸気圧ＰＭとから次回の予想ＮＥが求められる。
【００４４】
また、ＥＣＵ３０は、続くステップ１０６で次の燃焼気筒における吸気バルブ１６の開弁時間（バルブ開弁時間Ｔｉｎ）を算出する。具体的に説明すれば、図６に示すように、排気バルブ２０はＢＤＣの直前に開弁し、ＴＤＣ（吸気ＴＤＣ）の直後に閉弁する。また、吸気バルブ１６は吸気ＴＤＣの直前に開弁し、ＢＤＣ直後に閉弁する。吸気バルブ１６のリフト量が所定のしきい値Ｌｒを越える期間を「バルブ開弁時間Ｔｉｎ」とすると、このバルブ開弁時間Ｔｉｎ〔ｍｓｅｃ〕は、
Ｔｉｎ＝３０／ＮＥ・１０００・Ｋ
で算出される。ここで、「Ｋ」は、吸気バルブ１６が開弁する吸気行程（１８０°ＣＡ）内においてバルブリフト量がしきい値Ｌｒを越える時間を求めるための係数である（Ｋ＜１）。因みに上式において、ＮＥ値の信頼性を高めるには、Ｔｗ＜０℃であればＴＤＣ〜ＡＴＤＣ３０°ＣＡでの瞬時回転数をＮＥ〔ｒｐｍ〕として用い、Ｔｗ≧０℃であればＡＴＤＣ３０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ６０°ＣＡでの瞬時回転数をＮＥ〔ｒｐｍ〕として用いるとよい。
【００４５】
なお上述の通り、バルブリフト量＞Ｌｒの期間でバルブ開弁時間Ｔｉｎを求めることにより、比較的吸気流速の速い期間でバルブ開弁時間Ｔｉｎを設定することができる。つまり、吸気流速が遅く燃料のウエット量が多くなる領域（Ｔｉｎの前後）を除いてＴｉｎ値が設定できる。
【００４６】
その後、ＥＣＵ３０は、ステップ１０７でエンジン始動時における燃料噴射量ＴＡＵを算出する。このとき、例えば図７の関係に従い水温Ｔｗに応じて始動時燃料量ＴＡＵＳＴが算出され、この始動時燃料量ＴＡＵＳＴに回転数補正などを行うことにより時間単位での燃料噴射量ＴＡＵ〔ｍｓｅｃ〕が算出される。
【００４７】
さらにその後、ＥＣＵ３０は、ステップ１０８で前記算出したバルブ開弁時間Ｔｉｎと燃料噴射量ＴＡＵとを大小比較する。Ｔｉｎ≧ＴＡＵであれば、ＥＣＵ３０は次回のバルブ開弁時間Ｔｉｎ内にて所望の燃料量（ＴＡＵ）が噴射供給できるとみなし、ステップ１０８を否定判別してステップ１０９に進む。ＥＣＵ３０は、ステップ１０９でインジェクタ１による噴射開始タイミングを「ＡＴＤＣ３０°ＣＡ（吸気ＴＤＣ後３０°ＣＡ）」とする。なお、噴射開始タイミング＝ＡＴＤＣ３０°ＣＡとすることは、エンジン１０の低温始動時において、吸気流速が最大となるタイミングを狙って燃料噴射を実施することを意味する。
【００４８】
その後、ＥＣＵ３０はステップ１１０に進み、前記設定した噴射開始タイミング（ＡＴＤＣ３０°ＣＡ）をアウトプットコンペアレジスタにセットして本ルーチンを一旦終了する。
【００４９】
また、前記ステップ１０８においてＴｉｎ＜ＴＡＵであれば、ＥＣＵ３０は次回のバルブ開弁時間Ｔｉｎ内にて所望の燃料量（ＴＡＵ）が噴射供給できないとみなし、ステップ１０８を肯定判別してステップ１２０に進む。かかる場合、ＥＣＵ３０は、ステップ１２０で後述する図３の手順に従い、噴射開始タイミングを設定する。噴射開始タイミングの設定後、ＥＣＵ３０はステップ１１０に進み、噴射開始タイミングをアウトプットコンペアレジスタにセットして本ルーチンを一旦終了する。
【００５０】
一方、ＮＥ≧ＳＴＢＮＥであれば（ステップ１０４がＹＥＳの場合）、ＥＣＵ３０は完爆に至ったとみなしてステップ１１１に進む。ＥＣＵ３０は、ステップ１１１で完爆フラグＸＳＴに「１」をセットすると共に、続くステップ１１２で始動後のＴＡＵ値を算出する。このとき一般には、エンジン回転数ＮＥとエンジン負荷（吸気圧ＰＭ）とに応じて基本噴射量が算出されると共に、当該基本噴射量に対して空燃比補正などが実施され、ＴＡＵ値が算出される。
【００５１】
その後、ＥＣＵ３０は、ステップ１１３で始動後（通常時）における噴射開始タイミングを設定する。具体的には、噴射開始タイミングを「ＢＴＤＣ６０°ＣＡ（吸気ＴＤＣ前６０°ＣＡ）」とする。噴射開始タイミングの設定後、ＥＣＵ３０はステップ１１０に進み、噴射開始タイミングをアウトプットコンペアレジスタにセットして本ルーチンを一旦終了する。
【００５２】
完爆フラグＸＳＴに「１」がセットされた以降は、前記ステップ１０１が毎回否定判別され、ＥＣＵ３０はステップ１０１から直接ステップ１１２に進み、始動後のＴＡＵ値を算出する（通常の燃料噴射制御を実施する）。
【００５３】
次に、前記図２のステップ１２０における噴射開始タイミングの設定手順を図３を用いて説明する。
図３において、ＥＣＵ３０は、ステップ１２１で図８の関係に従い、その時々のエンジン回転数ＮＥに応じて噴射開始タイミングを算出する。図８によれば、ＡＴＤＣ３０°ＣＡを基準として、噴射開始タイミングはエンジン回転数ＮＥが高くなるほど進角側に移行する。また、ＥＣＵ３０は、ステップ１２２で図９の関係に従い、その時々の水温Ｔｗに応じて噴射開始タイミングを算出する。図９によれば、ＡＴＤＣ３０°ＣＡを基準として、噴射開始タイミングは水温Ｔｗが高くなるほど進角側に移行する。
【００５４】
その後のステップ１２３では、ＥＣＵ３０は、前記ステップ１２１，１２２で算出した各々の噴射開始タイミングが一致するか否かを判別する。ステップ１２３がＹＥＳであれば（ＮＥによる値＝Ｔｗによる値の場合）、ＥＣＵ３０はステップ１２４に進む。ＥＣＵ３０は、ステップ１２４で前記図８又は図９のいずれかによる算出値（ＮＥによる値又はＴｗによる値）を今回の噴射開始タイミングとして設定した後、元の図２のルーチンに戻る。
【００５５】
ステップ１２３がＮＯであれば（ＮＥによる値≠Ｔｗによる値の場合）、ＥＣＵ３０はステップ１２５に進む。そして、ＥＣＵ３０は、ステップ１２５の判別結果に基づき、前記図８による算出値（ＮＥによる値）又は前記図９による算出値（Ｔｗによる値）のいずれかを今回の噴射開始タイミングとして設定した後（ステップ１２６，１２７）、元の図２のルーチンに戻る。ステップ１２５〜１２７では、前記図８又は図９による算出値のうち、遅角側の噴射開始タイミングが選択される。
【００５６】
実際には、水温Ｔｗが例えば−２０℃以上であれば、前記図８による算出値（ＮＥによる算出値）が選択され、水温Ｔｗが例えば−２０℃未満であれば、前記図９による算出値（Ｔｗによる算出値）が選択されるようになっている。
【００５７】
図１０は、上記制御動作をより具体的に示すタイムチャートである。
図１０には、エンジン１０の低温始動時（Ｔｗ＝−２０〜０℃程度）において、その始動当初の燃料噴射動作を示している。同図のクランク角カウンタは、ＮＥパルス毎（３０°ＣＡ毎）にカウントアップされるカウンタであって、＃１〜＃４の各気筒の燃焼が一通り完了する７２０°ＣＡ毎（１サイクル毎）に「０」にクリアされる。同カウンタは、「０〜２４」の範囲内で計数される。カウンタの計数動作は前記図２の燃料噴射制御ルーチンにて実施されるものであるが、前記図２ではその図示を省略している。
【００５８】
各気筒への噴射信号は、＃１→＃３→＃４→＃２の順にＥＣＵ３０より出力される。エンジン始動当初は完爆フラグＸＳＴが「０」に初期化されている（図示略）。スタータモータ２８によるクランキング時においては、エンジン回転数ＮＥが微小回転域にあり、前記図２，３のルーチンによれば、例えば前記図８の関係を用い、エンジン回転数ＮＥに応じて噴射開始タイミングが設定される。すなわち、
・エンジン始動当初から時刻ｔ１までの期間では、噴射開始タイミング＝ＡＴＤＣ３０°ＣＡが、
・時刻ｔ１〜ｔ２の期間では、噴射開始タイミング＝吸気ＴＤＣが、
・時刻ｔ２〜ｔ３の期間では、噴射開始タイミング＝ＢＴＤＣ３０°ＣＡが、
・時刻ｔ３以降の期間では、噴射開始タイミング＝ＢＴＤＣ６０°ＣＡが、
それぞれ設定される。
【００５９】
こうしてエンジン１０の低温始動時においては、エンジン回転数ＮＥの上昇に伴い噴射開始タイミングが、ＡＴＤＣ３０°ＣＡ→吸気ＴＤＣ→ＢＴＤＣ３０°ＣＡ→ＢＴＤＣ６０°ＣＡの順に切り換えられる。換言すれば、ＮＥの上昇に伴い噴射開始タイミングが前出しされることとなる。
【００６０】
なお本実施の形態では、前記図２のステップ１０４が請求項記載の完爆判定手段に相当し、同ステップ１０５〜１０９，１２０が始動時噴射時期設定手段に相当する。このうち、ステップ１０８が比較手段に、ステップ１０９が第１の設定手段に、ステップ１２０（図３のルーチン）が第２の設定手段に、それぞれ相当する。
【００６１】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（ａ）本実施の形態では、エンジン１０が完爆前の始動状態にあるか否かを判別し、エンジン１０の完爆前である旨が判定された場合、完爆後に設定される通常の噴射開始タイミング（燃料噴射時期）よりも遅角側に噴射開始タイミングを設定するようにした。上記構成によれば、完爆前の始動状態下において通常の噴射開始タイミングよりも遅角側に同タイミングを移行させることで、微小回転域であっても吸気行程（吸気バルブ１６の開弁時期）に同期した燃料噴射が実施できる。そのため、燃料のウエット量が低減でき、所望の燃焼トルクが得られる。結果として、エンジン始動時において速やかに且つ安定した状態で回転数が上昇し、ひいては、エンジン１０の始動性が向上する。また上記構成によれば、ポートウエット等に起因する失火などの不良燃焼が改善され、車両の乗り心地（始動フィーリング）も向上する。
【００６２】
（ｂ）次の燃焼気筒における吸気バルブ１６の開弁時間（Ｔｉｎ）と、同じく次の燃焼気筒における燃料噴射時間（ＴＡＵ）とを比較し、前記比較の結果、バルブ開弁時間Ｔｉｎの方が長ければ、インジェクタ１による噴射開始タイミングを予め定められた所定時期とした（ＡＴＤＣ３０°ＣＡ）。また、前記比較の結果、燃料噴射時間ＴＡＵの方が長ければ、インジェクタ１による噴射開始タイミングを進角側に移行させるようにした（前記図８，図９参照）。
【００６３】
つまり、エンジン１０の始動に伴う回転上昇時には、それに連れてバルブ開弁時間Ｔｉｎが徐々に短くなるが、インジェクタ１による燃料噴射時期が遅過ぎて吸気バルブ１６の閉弁に間に合わないような不都合が回避でき、噴射燃料が確実に気筒内に流入する。従って、噴射燃料が吸気ポート３内でウエットになることもなく、このウエットに起因して空燃比の制御精度が悪化するといった問題も回避できる。
【００６４】
（ｃ）バルブリフト量が所定値以上となる期間でバルブ開弁時間Ｔｉｎを算出するようにした。つまり、吸気バルブ１６が開弁してもバルブリフト量が微小量であれば、吸気流速が遅く燃料のウエット量が多くなる。そこで、バルブ開弁時間Ｔｉｎを上記の如く規定して、比較的吸気流速の速い期間で燃料を流入させることとした。
【００６５】
（ｄ）エンジン始動時に、エンジン回転数ＮＥ及び水温Ｔｗに応じて噴射開始タイミングを個々に算出し（前記図８，図９）、これら個々の噴射開始タイミングのうち、遅角側の値を選択するようにした。この場合、遅角側の噴射開始タイミングを選択することで、過剰な進角制御が抑制され、吸気ポート３内での燃料の滞留（吸気バルブ１６の開弁以前での滞留）に伴うウエットがより確実に解消される。
【００６６】
（ｅ）前記図８では、エンジン回転数ＮＥの上昇に伴い徐々に噴射開始タイミングを進角側に移行させ、前記図９では、水温Ｔｗの上昇に伴い徐々に噴射開始タイミングを進角側に移行させるようにした。かかる場合、完爆に至るまでの噴射開始タイミングが適正に設定できると共に、完爆に至る際には通常の燃料噴射（吸気行程同期噴射）にスムーズに移行させることができる。
【００６７】
（ｆ）また、完爆判定回転数ＳＴＢＮＥを水温Ｔｗに応じて可変に設定し、この完爆判定回転数ＳＴＢＮＥに応じてエンジン１０が完爆に至ったか否かを判定することとした。この場合、エンジン１０が自力で回転を維持できる回転数が水温Ｔｗ（機関温度）により異なっても、実際に完爆に至るまでの期間において適正な燃料噴射量制御が継続できる。
【００６８】
（ｇ）エンジン始動時の燃料噴射制御が適正に実施できることにより、当該始動時におけるエミッション排出量が減少するという効果も併せて得られることとなる。
【００６９】
次に、本発明における第２〜第５の実施の形態を説明する。但し、以下の各実施の形態の構成において、上述した第１の実施の形態と同等であるものについては図面に同一の記号を付すと共にその説明を簡略化する。そして、以下には第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００７０】
（第２の実施の形態）
図１１は、第２の実施の形態における燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。同図のルーチンは、前記図２のルーチンの一部を変更したものであって、前記図２のステップ１０５〜１０９及び１２０の処理を、図１１のステップ２０１，２０２の処理に変更している。
【００７１】
図１１において前記図２との相違点を説明すれば、ＥＣＵ３０は、ステップ２０１で始動時における燃料噴射ＴＡＵを設定した後、ステップ２０２で噴射開始タイミングを設定する。この場合、例えば前記図８の関係を用い、エンジン回転数ＮＥに応じて噴射開始タイミングを設定する。又は前記図９の関係を用い、水温Ｔｗに応じて噴射開始タイミングを設定する。要するに図１１では、前記図２とは異なり、バルブ開弁時間Ｔｉｎの算出や、Ｔｉｎ値と燃料噴射量ＴＡＵとの比較などの処理を省略して構成している。
【００７２】
以上本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、エンジン始動時において速やかに且つ安定状態で回転数が上昇し、ひいては、エンジン１０の始動性が向上するなどの優れた効果が得られる。
【００７３】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を図１２〜図１５を用いて説明する。上記第１，第２の実施の形態では、エンジン始動時における噴射開始タイミングを可変に設定することを特徴としていたが、本実施の形態では、上記と同様に噴射開始タイミングを可変に設定することに加え、バルブ開弁時間内に供給できない燃料の余剰分を次の燃焼気筒の燃料噴射に持ち越すことを特徴としている。
【００７４】
図１２は、本実施の形態における燃料噴射制御ルーチンの一部を示すフローチャートである。図１２において、ＥＣＵ３０は、ステップ３０１で前回の燃料噴射量〔ｍｓｅｃ〕から同じく前回のバルブ開弁時間〔ｍｓｅｃ〕を減算してΔＴＡＵを算出する。
【００７５】
次いで、ＥＣＵ３０は、ステップ３０２でΔＴＡＵが「０」よりも大きいか否かを判別する。ΔＴＡＵ≦０（ステップ３０２がＮＯ）であれば、ＥＣＵ３０は、ステップ３０３で「ΔＴＡＵ＝０」とした後、ステップ３０４に進む。ΔＴＡＵ＞０（ステップ３０２がＹＥＳ）であれば、ＥＣＵ３０はそのままステップ３０４に進む。
【００７６】
ＥＣＵ３０は、ステップ３０４で今回の噴射量に「ΔＴＡＵ・Ｋｅ」を加算し、その加算値を燃料噴射量ＴＡＵとする。ここで、「Ｋｅ」は、燃料の蒸発率を補正するための蒸発率補正係数であって、例えば図１４の関係に従い設定される。つまり、外気温（又は吸気温）が例えば−１０℃以上の条件下において、当該外気温に応じて蒸発率補正係数Ｋｅが設定される（Ｋｅ＞１）。その後、ＥＣＵ３０は、ステップ３０５で所定の噴射開始タイミングをアウトプットコンペアレジスタにセットする。
【００７７】
一方、図１３は、ＥＣＵ３０によるＮＥ割込みルーチンを示すフローチャートである（但し、同処理は完爆前にのみ実施されればよい）。図１３において、ＥＣＵ３０は、ステップ４０１で今現在のクランク角が「噴射終了タイミング」に達したか否かを判別する。ここで、噴射終了タイミングは、吸気バルブ１６の開弁終了のタイミングに相当する。
【００７８】
また、ステップ４０２で既に燃料噴射が完了したか否かを判別する。そして、ステップ４０１がＹＥＳで且つ、ステップ４０２がＮＯであることを条件に、ＥＣＵ３０はステップ４０３に進み、燃料噴射を直ちに停止させる。すなわち、噴射終了のクランク角において、それまで継続されていた燃料噴射が強制終了される。
【００７９】
図１３のルーチンにより燃料噴射が途中で中断された場合、噴射できなかった燃料の余剰分が前記図１２のステップ３０１でΔＴＡＵとして算出される。そして、次回噴射量に「ΔＴＡＵ・Ｋｅ」が加算されて燃料噴射量ＴＡＵが求められ、そのＴＡＵ分の燃料がエンジン１０に噴射供給される（ステップ３０４，３０５）。
【００８０】
本実施の形態によれば、上記第１，第２の実施の形態と同様に、エンジン始動時において速やかに且つ安定状態で回転数が上昇し、ひいては、エンジン１０の始動性が向上するなどの優れた効果が得られる。
【００８１】
特に本第３の実施の形態では、エンジン始動時において、バルブ開弁時間よりも長い時間で噴射供給される燃料の余剰分（ΔＴＡＵ）を次の燃焼気筒における燃料噴射量に加算するようにした。またこのとき、インジェクタ１による燃料噴射が所定のクランク角まで継続した時点で、その時の燃料噴射を停止させるようにした。そのため、エンジン始動時に噴射開始タイミングが遅角側に設定され、それにより仮に所定の燃料噴射量が吸気バルブ１６の開弁時間内に噴射しきれない場合にも、燃料余剰分を次の燃焼に持ち越すことで所望の燃焼トルクが確保できる。さらに、前記ΔＴＡＵに燃料蒸発率の補正係数Ｋｅを乗算することとしたため、より精度の高い燃料噴射制御が実現できる。
【００８２】
上記第３の実施の形態において、エンジン始動時における噴射終了タイミング（前記図１３におけるステップ４０１の噴射終了タイミング）を可変に設定するようにしてもよい。具体的には、例えば図１５の関係に従い、エンジン回転数ＮＥに基づいて噴射終了タイミングを設定する。図１５では、完爆前のＮＥ値に応じて噴射終了タイミングがＡＴＤＣ１５０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ３０°ＣＡの範囲内で設定され、低ＮＥほど、噴射終了タイミングが遅角側に設定される。これにより、噴射開始タイミングと噴射終了タイミングとの両方が、回転上昇に伴い進角側に移行することとなり、最適時期での燃料の気筒内流入が実現できる。
【０１１３】
なお、本発明の実施の形態は、上記以外に次の形態にて実現できる。
上記第１〜第３の実施の形態では、エンジン始動時においてエンジン回転数ＮＥ或いは水温Ｔｗに応じて噴射開始タイミングを設定していたが、これを変更する。例えばエンジン始動当初（ＩＧオン時）からの燃焼のサイクル数に応じて噴射開始タイミングを設定する。この場合、前記図８の横軸をサイクル数に代えたマップを使用すればよく、燃焼サイクル数のカウントアップに伴い徐々に噴射開始タイミングを進角側に移行させる。
【０１１４】
また、エンジン始動当初（ＩＧオン時）からの経過時間に応じて噴射開始タイミングを設定する。この場合、上記経過時間の増加に伴い噴射開始タイミングを進角側に移行させる。またさらに、エンジン回転数ＮＥ，水温Ｔｗ，燃焼サイクル数，経過時間などに応じて噴射開始タイミングを設定する際、同タイミングをリニアに変更するように構成してもよい。上記それぞれの処理は、第２の実施の形態における図１１のステップ２０２にも適宜適用できる。
【０１１５】
さらに、エンジン完爆の前と後とで噴射開始タイミング（燃料噴射時期）を２値で変更する。例えば完爆前には噴射開始タイミング＝ＡＴＤＣ３０°ＣＡとし、完爆後には噴射開始タイミング＝ＢＴＤＣ６０°ＣＡとする。要は、完爆前である旨が判定された場合において、完爆後に設定される通常の噴射開始タイミングよりも遅角側に同タイミングを設定するものであればよい。
【０１１６】
前記図２のルーチンでは、完爆判定回転数ＳＴＢＮＥを水温Ｔｗに応じて可変に設定していたが、この完爆判定回転数ＳＴＢＮＥを固定値とする。この場合、ＳＴＢＮＥ値の検索処理が省略されることで、ＥＣＵ３０による演算負荷が軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態における燃料噴射制御装置の概要を示す全体構成図。
【図２】第１の実施の形態における燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】噴射タイミング設定のサブルーチンを示すフローチャート。
【図４】水温と完爆判定回転数ＳＴＢＮＥとの関係を示す図。
【図５】予想ＮＥを検索するためのマップ。
【図６】バルブリフト量と吸気流速との関係を示す図。
【図７】水温と始動時燃料量ＴＡＵＳＴとの関係を示す図。
【図８】エンジン回転数と噴射開始タイミングとの関係を示す図。
【図９】水温と噴射開始タイミングとの関係を示す図。
【図１０】動作の概要説明のためのタイムチャート。
【図１１】第２の実施の形態において、燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１２】第３の実施の形態において、燃料噴射制御ルーチンの一部を示すフローチャート。
【図１３】ＮＥ割込みルーチンを示すフローチャート。
【図１４】外気温と蒸発率補正係数Ｋｅとの関係を示す図。
【図１５】エンジン回転数と噴射終了タイミングとの関係を示す図。
【符号の説明】
１…インジェクタ、３…吸気ポート、１０…エンジン（内燃機関）、１６…吸気バルブ、２４…回転数検出手段としての回転数センサ、２６…温度検出手段としての水温センサ、３０…完爆判定手段，始動時噴射時期設定手段，比較手段，第１の設定手段，第２の設定手段を構成するＥＣＵ（電子制御装置）。
【図１】
0003589011.tif 000002
【図２】
0003589011.tif 000003
【図３】
0003589011.tif 000004
【図４】
0003589011.tif 000005
【図５】
0003589011.tif 000006
【図６】
0003589011.tif 000007
【図７】
0003589011.tif 000008
【図８】
0003589011.tif 000009
【図９】
0003589011.tif 000010
【図１０】
0003589011.tif 000011
【図１１】
0003589011.tif 000012
【図１２】
0003589011.tif 000013
【図１３】
0003589011.tif 000014
【図１４】
0003589011.tif 000015
【図１５】
0003589011.tif 000016