(57)【要約】【課題】  冷間始動時におけるＨＣ排出量と燃焼安定性とを最適に両立する。【解決手段】  筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備えたエンジンの燃料噴射制御装置において、エンジンの冷間始動開始直後の所定時期から所定期間経過前（ステップＳ１０２がＮＯのとき）は、筒内噴射用インジェクタによる圧縮行程筒内噴射を実行させ、その所定期間経過後（ステップＳ１０２がＹＥＳのとき）は、吸気通路噴射用インジェクタによる吸気通路噴射と、筒内噴射用インジェクタによる吸気行程筒内噴射及び圧縮行程筒内噴射とを実行させる噴射形態切替手段を備えたことを特徴とする。これにより、所定期間経過前は、圧縮行程筒内噴射による燃焼安定性確保という利点が得られ、所定期間経過後は、触媒暖機促進によるＨＣ排出量低減という利点が得られ、冷間始動時におけるＨＣ排出量と燃焼安定性とを最適に両立させることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備えたエンジンの燃料噴射制御装置において、
エンジンの冷間始動開始直後の所定時期から所定期間が経過するまでの間は、前記筒内噴射用インジェクタによる圧縮行程筒内噴射を実行させ、その所定期間経過後は、前記吸気通路噴射用インジェクタによる吸気通路噴射と、前記筒内噴射用インジェクタによる吸気行程筒内噴射及び圧縮行程筒内噴射とを実行させる噴射形態切替手段を備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記所定期間は、前記冷間始動開始時から積算される積算吸入空気量に基づくことを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記所定期間の終了時期は、前記冷間始動開始時から積算される積算吸入空気量が所定のしきい値以上となった時であり、該しきい値は、前記冷間始動開始時のエンジン水温に基づくことを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの燃料噴射制御装置に係り、特に、筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、吸気通路内に向けて燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタとを備えたエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、筒内噴射用インジェクタを備えたいわゆる直噴式のガソリンエンジンにおいては、冷間始動後のファーストアイドル中に圧縮行程後期での燃料噴射と点火時期の大幅な遅角とを行い、燃焼行程で燃焼しきれなかった未燃成分を燃焼室から排出後、排気ポートや排気マニホールド内で後燃えさせ、これによってできた高温の排気ガスを利用して触媒の暖機を促し、ＨＣの排出を抑制するようにしている。
【０００３】
しかしながら、依然として、触媒暖機性の一層の向上を図り、冷間始動時のＨＣ排出量をさらに抑制しようという要請が存在する。その一方で、筒内噴射用インジェクタに加えて吸気通路噴射用インジェクタを備えたいわゆるデュアル噴射式のガソリンエンジンにおいて、ファーストアイドル中に両方のインジェクタを用いて燃料噴射する噴き分けを行うことが特許文献１などにおいても知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−７３８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の噴き分けパターン即ち噴射形態では、冷間始動時のＨＣ排出量を十分なレベルにまで抑制することができない。他方、このような噴き分けを行うと直噴の場合に比べて燃焼安定性即ちトルク変動が悪化するので、この点も考慮して最適な冷間始動時の噴射形態を採用する必要がある。
【０００６】
本発明は、以上の事情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、冷間始動時におけるＨＣ排出量と燃焼安定性とを最適に両立させることのできるエンジンの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】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一形態は、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備えたエンジンの燃料噴射制御装置において、エンジンの冷間始動開始直後の所定時期から所定期間が経過するまでの間は、前記筒内噴射用インジェクタによる圧縮行程筒内噴射を実行させ、その所定期間経過後は、前記吸気通路噴射用インジェクタによる吸気通路噴射と、前記筒内噴射用インジェクタによる吸気行程筒内噴射及び圧縮行程筒内噴射とを実行させる噴射形態切替手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
圧縮行程筒内噴射には、燃焼室温度が低い場合でも燃焼安定性を確保でき、トルク変動を抑制できるという利点がある。これに対し、吸気通路噴射と吸気行程筒内噴射と圧縮行程筒内噴射とを行う噴き分けの噴射形態には、圧縮行程筒内噴射よりも触媒暖機を促進させられ、ＨＣ排出量を低減できるという利点がある。そこで上記構成の如く噴射形態を切り替えれば、両者の利点が得られ、冷間始動時におけるＨＣ排出量と燃焼安定性とを最適に両立させることができる。
【０００９】
前記所定期間は、前記冷間始動開始時から積算される積算吸入空気量に基づくのが好ましい。
【００１０】
燃焼安定性は燃焼室内温度に関係し、燃焼室内温度は、燃焼室内における燃焼の回数及び程度に依存する。従って燃焼が安定するような燃焼室内温度になったか否かは、燃焼の回数及び程度を反映したパラメータに従って判断するのが好ましい。上記積算吸入空気量はそのようなパラメータとして好適であり、この積算吸入空気量に基づいて前記所定期間を定め、噴射形態の切替時期を決定することにより、最適な噴射形態の切り替えを行うことができる。
【００１１】
前記所定期間の終了時期は、前記冷間始動開始時から積算される積算吸入空気量が所定のしきい値以上となった時であり、該しきい値は、前記冷間始動開始時のエンジン水温に基づくのが好ましい。
燃焼室内温度が、燃焼が安定するような温度に達するまでの期間は、冷間始動開始時のエンジン水温に依存する。従ってこのようにしきい値を冷間始動開始時のエンジン水温に基づく値とすることで、前記所定期間を始動開始時のエンジン水温に応じて変化させることができ、最適なタイミングで噴射形態の切り替えを行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、冷間始動時におけるＨＣ排出量と燃焼安定性とを最適に両立させることができるという、優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適一実施形態を添付図面に基づき詳述する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るエンジンの燃料噴射制御装置を示す。図示されるエンジン１はいわゆるデュアル噴射式のエンジンであり、本実施形態では４気筒であるが、気筒数に特に制限は無い。これら気筒毎に筒内噴射用インジェクタ１１と吸気通路噴射用インジェクタ６とが設けられている。このエンジン１に使用される燃料は、本実施形態ではガソリンであるが、アルコール又はこれとガソリンとの混合燃料、ＣＮＧ等の気体燃料、その他の燃料であってもよい。
【００１５】
エアクリーナ（図示せず）から吸入された空気は、エアフローメータ２、電制スロットル弁３、サージタンク４および吸気通路５を順次通過した後、各気筒の燃焼室に吸入される。吸気通路５は、エンジン１のシリンダヘッドに気筒毎に形成された吸気ポート４１（図５参照）と、これら吸気ポートに連通してシリンダヘッドに取り付けられる吸気マニホールドの内部通路とを含む。そして、吸気通路５に燃料を噴射するように、電磁式の吸気通路噴射用インジェクタ６が気筒毎に設けられている。本実施形態の吸気通路噴射用インジェクタ６は、吸気ポート４１、特にその出口部に向けて燃料噴射を行うように指向及び構成されている。この噴射された燃料は空気と混合して筒内燃焼室に比較的均質な混合気を形成する。吸気通路噴射用インジェクタ６は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）３０から出力されるオン信号により開弁し、燃料を噴射し、ＥＣＵ３０から出力されるオフ信号により閉弁し、燃料噴射を停止する。この吸気通路噴射の噴射期間は、吸気ポートの出口を開閉する吸気弁４２（図５参照）の開弁時期の前か、あるいは吸気弁４２の開弁期間と少なくとも一部重なるように、設定されている。
【００１６】
他方、筒内燃焼室に直接燃料を噴射するように、電磁式の筒内噴射用インジェクタ１１が気筒毎に設けられている。本実施形態の筒内噴射用インジェクタ１１は、吸気行程及び圧縮行程のいずれか一方又は両方で燃料噴射を行うものである。圧縮行程噴射の場合、図
５に示されるように、上昇してくるピストン４３の頂部の凹部４４に向けて燃料を噴射し、凹部４４内面に沿うタンブル状の流れを生成する過程で燃料と空気とを混合させ、点火プラグ７付近に比較的リッチな混合気層を形成するように指向及び構成されている。筒内噴射用インジェクタ１１も吸気通路噴射用インジェクタ６と同様、ＥＣＵ３０から出力されるオン信号により開弁し、燃料を噴射し、ＥＣＵ３０から出力されるオフ信号により閉弁し、燃料噴射を停止する。
【００１７】
かかる二つの噴射形態の一方又は両方により、燃焼室に形成された混合気は、ＥＣＵ３０からの点火信号に基づき、点火プラグ７により点火されて、燃焼する。エンジン１からの排気は排気通路８を通じて排出される。排気通路８には、エンジン１のシリンダヘッドに気筒毎に形成された排気ポート４５（図５参照）と、これら排気ポートに連通してシリンダヘッドに取り付けられる排気マニホールドの内部通路とが含まれる。吸気ポート４５の入口は排気弁４６（図５参照）により開閉される。排気マニホールドの下流側には排気浄化用の触媒９が配設され、触媒９の下流側には排気管が接続されている。
【００１８】
各吸気通路噴射用インジェクタ６及び各筒内噴射用インジェクタ１１には、燃料タンク１０に貯留された燃料が燃料供給系１２を介して供給される。燃料供給系１２は、各筒内噴射用インジェクタ１１に共通に接続された筒内側デリバリパイプ１３と、各吸気通路噴射用インジェクタ６に共通に接続された吸気側デリバリパイプ１７と、これらデリバリパイプ１３，１７に燃料タンク１０内の燃料を供給するための燃料供給管１６と、燃料供給管１６に燃料タンク１０内の燃料を送り込むための低圧燃料ポンプ１４とを備える。燃料供給管１６は途中で分岐されて各デリバリパイプ１３，１７に接続され、この分岐部と筒内側デリバリパイプ１３との間の位置に高圧燃料ポンプ１５が設けられる。この高圧燃料ポンプ１５は、低圧燃料ポンプ１４により送られてきた燃料を筒内側デリバリパイプ１３に圧送し、筒内側デリバリパイプ１３内の燃料圧即ち筒内噴射用インジェクタ１１の噴射圧を比較的高圧となるまで高める。高圧燃料ポンプ１５は制御弁を有してその吐出流量がＥＣＵ３０により制御される。この吐出流量の制御により筒内噴射の噴射圧が制御されることになる。筒内側デリバリパイプ１３内の燃料を燃料タンク１０に積極的に回収するための燃料回収系１８も設けられる。この燃料回収系１８にはリリーフバルブ２０が設けられ、リリーフバルブ２０はＥＣＵ３０により開閉制御され、エンジン運転時には通常閉とされる。筒内側デリバリパイプ１３には、その内部にある燃料の圧力を検出する燃料圧力センサ２３が設けられている。
【００１９】
ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサ類からの入力信号を受け、これに基づいて所定の演算処理を行い、筒内噴射用インジェクタ１１、吸気通路噴射用インジェクタ６、点火プラグ７、電制スロットル弁３の駆動モータ１９、低圧燃料ポンプ１４、高圧燃料ポンプ１５、リリーフバルブ２０等を制御する。
【００２０】
前記センサ類には前述のエアフローメータ２及び燃料圧力センサ２３が含まれる。エアフローメータ２は、吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段をなし、これを通過する吸入空気量（吸入空気流量）に応じた信号をＥＣＵ３０に出力する。ＥＣＵ３０は、エアフローメータ２の出力値に基づきエンジン負荷をも算出する。また、前記センサ類には以下のものも含まれる。すなわち、エンジン１にはそのクランク位相を検出するためのクランクセンサ２４が設けられる。クランクセンサ２４は、所定のクランク位相間隔でパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてＥＣＵ３０はエンジン１の実際のクランク位相を検知すると共に、回転速度を演算する。
【００２１】
また、吸気温を検出する吸気温センサ２６、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ２７、スロットル弁３の開度を検出するスロットルポジションセンサ２８、エンジン１の冷却水温（以下単にエンジン水温という）を検出する水温センサ２９、及びスロットル弁３下流の吸気通路５内の圧力を検出する吸気圧センサ２５が前記センサ類に含まれる。
【００２２】
電制スロットル弁３の開度はＥＣＵ３０によって制御される。即ち、ＥＣＵ３０は、通常、スロットルポジションセンサ２８の出力値がアクセル開度センサ２７の出力値に応じた値となるように駆動モータ１９を制御する。また、筒内側デリバリパイプ１３内の燃料圧即ち筒内噴射の噴射圧もＥＣＵ３０によって制御される。即ち、ＥＣＵ３０は、燃料圧力センサ２３の検出値がエンジン運転状態に応じた所定の目標値に一致するように高圧燃料ポンプ１５を制御する。なお吸気側デリバリパイプ１７内の燃料圧即ち吸気通路噴射の噴射圧は基本的に制御されず一定である。この吸気通路噴射圧は筒内噴射圧よりも低い。
【００２３】
次に、本実施形態においてＥＣＵ３０により行われるエンジン始動時の制御、特にエンジン暖機前の冷間始動時の制御を以下に説明する。ここで冷間時とは、エンジン水温がエンジン暖機後とみなせる所定温度よりも低い場合をいう。本実施形態ではエンジン水温が８０℃未満のときを冷間時という。これに対し、エンジン水温がエンジン暖機後とみなせる所定温度以上の場合、本実施形態ではエンジン水温が８０℃以上のときを温間時という。
【００２４】
まず、冷間始動時の制御の概要を図４に基づき説明する。時刻ｔ０においてスタータモータによるクランキングが開始されると、吸気通路噴射用インジェクタ６による吸気通路噴射が行われる。クランキング中に初爆が起こると、エンジン回転速度Ｎｅが急上昇し、この過程でエンジン回転速度Ｎｅが所定速度Ｎｉに達した時（時刻ｔ１）、始動制御（あるいはクランキング制御）は終了し、エンジン制御は、エンジン回転速度Ｎｅを所定の目標アイドル回転速度Ｎｆｉに近づけるアイドル制御に移行する。さらに、エンジン回転速度Ｎｅの上昇中、エンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度Ｎｆｉに達した時（時刻ｔｆｉ）、筒内噴射用インジェクタ１１による筒内噴射が行われる。この筒内噴射は、前述したような圧縮行程（特にその後期）で行う圧縮行程筒内噴射である。
【００２５】
始動開始時ｔ０から所定期間が経過した時（つまり所定期間の終了時期）である時刻ｔ２では、噴射形態が圧縮行程筒内噴射から別の形態に切り替えられる。この別の形態とは、吸気通路噴射用インジェクタ６による吸気通路噴射と、筒内噴射用インジェクタ１１による吸気行程における筒内噴射（吸気行程筒内噴射）及び圧縮行程筒内噴射とからなる噴き分けの形態である。
【００２６】
始動制御において、ＥＣＵ３０のメモリ（ＲＯＭ）にはエンジン水温に関連付けられた始動用燃料噴射量のマップが予め記憶されており、ＥＣＵ３０は、水温センサ２９により検出されたエンジン水温からマップを参照して始動用燃料噴射量を算出し、この始動用燃料噴射量に相当する時間だけ筒内噴射用インジェクタ１１をオンする。
【００２７】
一方、アイドル制御において、その目標アイドル回転速度Ｎｆｉは、温間時の目標アイドル回転速度Ｎｉ（例えば８００ｒｐｍ）より高く、且つエンジン水温が低くなるほど高い値となるように設定されている。つまりＥＣＵ３０のメモリ（ＲＯＭ）には、このようにエンジン水温に対して関連付けられた目標アイドル回転速度のマップが予め記憶されており、ＥＣＵ３０は、水温センサ２９により検出されたエンジン水温からマップを参照して目標アイドル回転速度Ｎｆｉを算出し、この目標アイドル回転速度Ｎｆｉに実際のエンジン回転速度Ｎｅを近づけるように燃料噴射量を制御する。このように、本実施形態では、冷間時に、エンジンのアイドル回転速度を温間時の目標アイドル回転速度Ｎｉより高い目標アイドル回転速度Ｎｆｉに近づけるファーストアイドル制御が実行される。このファーストアイドル制御を実行するファーストアイドル制御手段がＥＣＵ３０によって構成される。始動制御とアイドル制御とを区分するしきい値となるエンジン回転速度は、本実施形態では温間時の目標アイドル回転速度Ｎｉと同じ値としているが、異なる値としてもよい。
【００２８】
ファーストアイドル制御中、点火時期は温間時の点火時期より大幅に遅角されている。本実施形態では点火時期は０°ＢＴＤＣに設定されているが、異なる時期に設定されていてもよい。これにより、前述したように、燃焼行程で燃焼しきれてない未燃成分を燃焼室から排出し、排気ポートや排気マニホールド内で後燃えさせ、これによってできた高温の排気ガスを利用して触媒の早期暖機を促し、ＨＣの排出を抑制するようにしている。
【００２９】
また、切替後の噴射形態である噴き分けにおいて、噴射すべき全燃料噴射量は、吸気通路噴射と、吸気行程筒内噴射と、圧縮行程筒内噴射とのそれぞれに対し予め定められた分担割合で分担される。この分担割合は、エンジン運転状態（例えばエンジン水温）に応じて変化させてもよいし、一定でもよい。分担割合を変化させる場合は、所定のマップ又は演算式に従ってその時々の分担割合を設定することができる。またここにおける吸気通路噴射の噴射期間は、前記同様、吸気弁４２の開弁時期の前か、あるいは吸気弁４２の開弁期間と少なくとも一部重なるように設定されている。
【００３０】
次に、前述の噴射形態を採用した理由を以下に説明する。
【００３１】
図６は、各種噴射形態Ａ〜Ｅにおける特性を示したものであり、下段のグラフは冷間始動時における各噴射形態Ａ〜Ｅに対応したＨＣ排出量とトルク変動の関係を示している。また上段の図は、各噴射形態Ａ〜Ｅに対する燃焼室内における燃料分布のイメージを示している。ここで各噴射形態Ａ〜Ｅの内容は以下の通りである。
【００３２】
Ａ：圧縮行程筒内噴射
Ｂ：圧縮行程筒内噴射＋圧縮行程筒内噴射
Ｃ：吸気行程筒内噴射＋圧縮行程筒内噴射
Ｄ：吸気通路噴射＋圧縮行程筒内噴射
Ｅ：吸気通路噴射＋吸気行程筒内噴射＋圧縮行程筒内噴射
【００３３】
これから分かるように、本実施形態において、切替前の噴射形態はＡであり、切替後の噴射形態はＥである。
【００３４】
図６の下段のグラフは実機試験の結果を示したものである。ＨＣ排出量についてはＡ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ＞Ｅという関係にあり、トルク変動についてはＡ＜Ｂ＜＜Ｃ≒Ｄ≒Ｅという関係にある。ここでトルク変動が大きいということは燃焼が安定していないということであるから、トルク変動は燃焼安定性と等価とみなすことができる。このグラフから分かるように、Ａの場合、トルク変動は最小であるがＨＣ排出量が最大であり、Ｅの場合、トルク変動はＡに比べて劣るもののＨＣ排出量が最小となっている。
【００３５】
燃焼安定性向上には形態Ａが有利である。その理由は、点火プラグの周辺にリッチな混合気を安定して形成できるからである。一方、形態ＡでＨＣが悪化するのは、点火時期の大幅遅角制御で後燃えによる触媒暖機促進を図ってはいるものの、燃料が燃焼し尽くされず、排気ガス中に多量の未燃成分が残ってしまうことによると考えられる。この形態Ａにおいては、リッチ化による黒煙排出も懸念される。これが回避できない場合、形態Ｂを採用することによりその黒煙排出を抑えられる。
【００３６】
形態Ｃ，Ｄを採用すると形態Ａ，ＢよりもＨＣを低減できる。これは、点火プラグの周辺にリッチな混合気を形成し燃焼を確保できると同時に、その周囲のリーン混合気を排気通路での後燃えに利用できるからである。但しこうすると燃焼安定性が悪化する。これは特に始動直後のような燃焼室内温度が低い場合に顕著である。
【００３７】
形態Ｅは、燃焼安定性については形態Ｃ，Ｄと同等レベルに止まるものの、ＨＣ排出量については形態Ｃ，Ｄを含むいずれの他の形態よりも少ない。このようにＨＣ排出量を少なくできる理由は次の通りと考えられる。即ち、圧縮行程筒内噴射により点火プラグ周辺に火種用の濃い混合気を形成でき、吸気通路噴射により後燃え用の均質度の高い薄い混合気を形成でき、吸気行程筒内噴射によりその中間の、主燃焼用のやや濃い混合気を形成できるからである。即ち、形態Ｅによれば、着火安定性と、燃焼安定性と、後燃えとの同時確保が達成できる。一方、このような噴き分けを行うと圧縮行程筒内噴射における噴射量割合は少なくならざるを得ないので、点火プラグ周辺での成層度が低下し、燃焼室内温度が低い場合の燃焼安定性が問題となる。
【００３８】
以上の考察に基づき、本実施形態では、図４に示したように、エンジンの冷間始動開始時ｔ０の直後の所定時期ｔｆｉから所定期間が経過するまでの間（時刻ｔ２の前）は、形態Ａによる燃料噴射を行い、その所定期間経過後（時刻ｔ２以降）は、形態Ｅによる燃料噴射を行い、ファーストアイドル中ないしはファーストアイドル制御中に噴射形態を切り替えるようにしている。こうすると、切替前には形態Ａによるメリット、即ち、燃焼室温度が低い場合の燃焼安定性の確保及びトルク変動の抑制を得ることができ、切替後には形態Ｅによるメリット、即ち、触媒暖機促進によるＨＣ排出量の抑制を得ることができる。言い換えれば、始動後の一定期間内は、燃焼性を重視して成層度の高い燃焼を行い、燃焼室内の暖機がある程度完了したら噴射形態を切り替え、後燃え分の燃料を増やして排気温度を上昇させ、触媒の暖機を促し、ＨＣの抑制を図る。こうして始動開始からファーストアイドル終了までの期間全体を通して優れた特性を得ることができ、冷間始動時におけるＨＣ排出量と燃焼安定性とを最適に両立させることができる。
【００３９】
次に、このような噴射形態の切替制御の一例を図２のフローチャートに基づき説明する。このフローチャートはＥＣＵ３０によって各噴射サイクル毎に実行される処理ルーチンを示す。
【００４０】
まずステップＳ１０１において、ファーストアイドル中（即ちファーストアイドル制御中）か否かが判断される。この判断は以下の条件が全て満足されたときに是（ＹＥＳ）となる。
（１）水温センサ２９によって検出されたエンジン水温が所定値未満である。本実施形態において所定値は冷間時を示す温度即ち８０℃である。
（２）クランクセンサ２４によって検出されたエンジン回転速度が所定値より高い。本実施形態において所定値は温間時目標アイドル回転速度と等しい８００ｒｐｍである。
（３）点火時期が温間時より遅れている。例えば、点火時期が０°ＢＴＤＣに設定されている場合である。
（４）アクセル開度センサ２７によって検出されたアクセル開度がゼロである。即ち、ドライバによってアクセルペダルが踏み込まれていない場合である。
【００４１】
なお、このステップＳ１０１においてファーストアイドル中でないと判断された場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、本制御が終了される。
ステップＳ１０１においてファーストアイドル中と判断された場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に進み、エンジンの冷間始動開始時から所定期間が経過したか否かが判断される。この判断は、本実施形態では、エンジン始動後の積算吸入空気量Ｑが所定値Ｑｓ以上となったか否かを判断することにより行われる。
【００４２】
これに関し、ＥＣＵ３０は、エアフローメータ２で検出される吸入空気量を、エンジンの始動開始時（図４のｔ０）から順次積算しており、これによって得られる積算吸入空気量Ｑを所定のしきい値Ｑｓと比較して前記判断を行う。しきい値Ｑｓは図３に示されるマップから求められる。このマップは、エンジン水温Ｔｗとしきい値Ｑｓとの関係が入力されたものであり、エンジン水温Ｔｗが高くなるほど低いしきい値Ｑｓが得られるようになっている。このマップは、実機試験等に基づき予め作成され、ＥＣＵ３０に予め記憶されたものである。ＥＣＵ３０は、始動開始時（図４のｔ０）におけるエンジン水温Ｔｗを水温センサ２９によって検出すると共に、この検出されたエンジン水温Ｔｗに対応したしきい値Ｑｓをマップから読み取って記憶する。そして、積算吸入空気量Ｑをそのしきい値Ｑｓと比較し、積算吸入空気量Ｑが所定値Ｑｓ以上となったか否かを判断する。
【００４３】
これによれば、始動開始時のエンジン水温が低いほど、高いしきい値Ｑｓを得られ、噴射形態のＡからＥへの切り替えを遅らせることができる。すなわち、始動開始時のエンジン水温が低いほど、燃焼室内温度がなかなか上がらず燃焼安定性の良くない状態が継続する傾向にあるので、このときは噴射形態Ａを長期間継続し、燃焼安定性を優先する。逆に、始動開始時のエンジン水温が高ければ、低いしきい値Ｑｓを得られ、噴射形態のＡからＥへの切り替えを早めることができる。すなわち、始動開始時のエンジン水温が高いほど、燃焼室内温度が低温である期間が短くなり、比較的早期に燃焼安定性が良好となる傾向にあるので、このときは噴射形態をＡからＥに早期に切り替え、触媒の暖機促進及びＨＣ排出量の低減を優先する。
【００４４】
さて、図２に戻って、ステップＳ１０２において、エンジン始動後の積算吸入空気量Ｑが未だ所定値Ｑｓ未満であると判断された場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ステップＳ１０３に進み、噴射形態を圧縮行程筒内噴射（Ａ）とする。他方、ステップＳ１０２において、エンジン始動後の積算吸入空気量Ｑが所定値Ｑｓ以上に達したと判断された場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０４に進み、噴射形態を吸気通路噴射＋吸気行程筒内噴射＋圧縮行程筒内噴射（Ｅ）とする。このステップＳ１０２において判断が切り替わる時期が噴射形態の切替時期であり、この時期が図４のｔ２に相当する。以上で本制御が終了される。
【００４５】
この制御においては、ステップＳ１０２で噴射形態の切替判断をエンジン水温ではなく積算吸入空気量に基づいて行っている。この理由は、エンジン水温よりも積算吸入空気量の方が燃焼室内温度を反映しているからである。すなわち、燃焼室内温度はエンジン水温よりも早く上昇し、燃焼室内温度が燃焼安定性に大きく影響する。燃焼室内温度は、燃焼室内における燃焼の回数及び程度に依存する。従って燃焼が安定するような燃焼室内温度になったか否かは、むしろその燃焼の回数及び程度を反映したパラメータに従って判断するのが好ましい。こうした理由からステップＳ１０２の判断はエンジン水温ではなく積算吸入空気量に基づいて行っている。これによれば、エンジン水温に基づく場合よりも切替時期が適正となり、たとえば切替後に突然燃焼が不安定になるといったような不具合を回避できる。
【００４６】
同様の理由で、ステップＳ１０２の判断は、始動開始時からの積算燃料噴射量に基づいて行ってもよい。ただし、これら積算吸入空気量又は積算燃料噴射量に基づいて行うのが好ましいものの、他のパラメータに基づいて行ってもよい。たとえば、単純に始動開始時からの時間に基づいて行ってもよい。
【００４７】
ここで用いる吸入空気量の計測は本実施形態においてはエアフローメータ２により直接行った。しかしながら、他の方法も採用することができ、たとえば、吸気圧センサ２５で検出された吸気圧と、吸気温センサ２６で検出された吸気温とからＥＣＵ３０により吸入空気量を算出してもよい。この場合、吸入空気量検出手段は、吸気圧センサ２５、吸気温センサ２６及びＥＣＵ３０により構成される。
【００４８】
本実施形態においてはＥＣＵ３０が、噴射形態切替手段を構成すると共に、積算吸入空気量算出手段を構成する。この積算吸入空気量算出手段は、吸入空気量検出手段によって検出された吸入空気量を冷間始動開始時から積算して積算吸入空気量を算出するものである。あるいは、ＥＣＵ３０は、燃料噴射量を冷間始動開始時から積算して積算燃料噴射量を算出する積算燃料噴射量算出手段を構成してもよい。
【００４９】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、他にも様々な実施形態を採り得る。例えば、前記エンジン水温は油温やシリンダブロック温度等に置換することが可能である。また前記実施形態において採用された数値もあくまで一例であり、状況に応じて任意の値が採用され得る。さらに、マップの代わりに演算式に従って各種演算処理を実行することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの燃料噴射制御装置を示すシステム平面図である。
【図２】本実施形態に係る噴射形態切替制御の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】積算吸入空気量のしきい値を求めるためのマップである。
【図４】冷間始動時におけるエンジン回転速度の変化の様子を示すタイムチャートである。
【図５】圧縮行程筒内噴射の様子を示す断面図である。
【図６】各種噴射形態の特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  エンジン
２  エアフローメータ
６  吸気通路噴射用インジェクタ
１１  筒内噴射用インジェクタ
２４  クランクセンサ
２７  アクセル開度センサ
２９  水温センサ
３０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ｎｅ  エンジン回転速度
Ｎｉ  温間時の目標アイドル回転速度
Ｎｆｉ  ファーストアイドル中の目標アイドル回転速度
Ｑ  積算吸入空気量
Ｑｓ  積算吸入空気量のしきい値
Ｔｗ  エンジン水温
ｔ０  始動開始時期
ｔｆｉ  始動開始時期の直後の所定時期
ｔ２  噴射形態の切替時期
【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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