(57)【要約】【課題】  筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタを備えた内燃機関において、エンジン始動期間から通常運転への移行時での運転を円滑化する。【解決手段】  複数の気筒１１２♯１〜１１２♯４を備えたエンジン１０において、エンジン始動時およびアイドル運転時には、各気筒で筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０のうちの所定の一方のインジェクタのみを用いて燃料噴射を行なう。インジェクタへの燃料供給系にエア溜まりが懸念される場合には、両方のインジェクタ１１０，１２０からの燃料噴射を行なう通常運転時への初回移行時において、一部の気筒については他方のインジェクタの使用を所定期間禁止して、エンジン始動時およびアイドル運転時と同様の一方のインジェクタのみで燃料噴射を行なう。【選択図】        図１
2006207453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のグループに分類される複数の気筒を備え、かつ、各気筒に燃焼室内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段を備える内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の始動期間において、各気筒において前記第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段の一方のみを選択的に用いて燃料噴射を行なうための始動期間燃料噴射制御手段と、
前記第１および第２の燃料噴射手段へ燃料をそれぞれ分配するための第１および第２の燃料供給系について、空気が溜まった状態であるかどうかを前記内燃機関の始動時に判定する判定手段と、
前記判定手段によって空気が溜まった状態であると判定された場合に、前記始動期間の終了時からの所定期間において、前記複数のグループのうちの一部グループにおいて、前記始動期間燃料噴射制御手段によって選択された一方のみの燃料噴射手段を用いて燃料噴射を行なう第１の燃料噴射制御手段と、
前記判定手段によって空気が溜まった状態であると判定された場合に、前記所定期間において、前記複数のグループのうちの前記一部グループ以外の残りグループにおいて、前記第１および第２の燃料噴射手段の両方を使用可能とした上で前記内燃機関に要求される条件に基づいて設定された燃料噴射分担比率に従って燃料噴射を行なう第２の燃料噴射制御手段とを備える、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記複数のグループ間における出力差を推定するための出力差推定手段と、
前記所定期間において前記出力差推定手段によって推定された出力差を監視して、該出力差が所定値以下まで減少したときに前記所定期間を終了させる噴射制限解除手段と、
前記噴射制限解除手段による前記所定期間の終了後に、各前記気筒において、前記第１および第２の燃料噴射手段の両方を使用可能とした上で前記燃料噴射分担比率に従って燃料噴射を行なう第３の燃料噴射制御手段とをさらに備える、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の始動期間は、前記内燃機関の始動時および前記アイドル運転時を含み、
前記始動期間燃料噴射制御手段は、前記始動時および前記アイドル運転時において、前記内燃機関の温度が所定温度より高いときには前記第１の燃料噴射手段のみを用いて燃料噴射を行なう一方で、前記内燃機関の温度が所定温度以下のときには前記第２の燃料噴射手段のみを用いて燃料噴射を行なう、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第１および第２の燃料供給系は、前記複数のグループごとに独立に設けられ、
前記第１の燃料噴射制御手段によって制御される前記一部グループは、前記複数のグループ間での、前記第１および第２の燃料供給系の配置個所の差異を反映した各燃料供給系での空気の溜まり易さを考慮して決定される、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記複数の気筒は複数列に分割配置され、
前記複数のグループは、前記複数列にそれぞれ対応する、請求項１または４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記判定手段は、過去における前記内燃機関の始動履歴、前記始動時直前における燃料圧力の不足、および前記始動時直前における燃料残量の不足のうちの少なくとも１つに基づいて、第１および第２の燃料供給系に空気が溜まった状態であるかどうかを判定する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、より特定的には、筒内に向けて燃料を噴射する第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）と吸気通路および／または吸気ポート内に向けて燃料噴射する第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関における始動時の燃料噴射制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、いわゆる直噴エンジンと同様に燃焼室内に直接燃料噴射する筒内噴射用インジェクタに加えて、各気筒の吸気通路（または吸気ポート）に燃料噴射する吸気通路噴射用インジェクタをさらに有する構成の内燃機関が提案されている（たとえば特許文献１〜３）。このようなタイプの内燃機関では、両インジェクタ間での燃料噴射分担割合を適切に設定することが必要である。
【０００３】
たとえば、特許文献１では、筒内噴射用インジェクタからの供給燃料圧が低いエンジン始動時には、吸気通路噴射用インジェクタによって内燃機関へ燃料噴射する構成が示されている。また、特許文献２では、エンジン始動時に、気筒内の燃料噴射の微粒化状態を考慮して気筒内への燃料噴射量と吸気通路内への燃料噴射量との分担率を適切に設定して、エンジン始動性の向上および排気ガス性状の向上を図る技術が開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献３には、エンジン始動時に冷却水温および燃料噴射圧がいずれも所定値未満である場合に、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からも燃料噴射を実行することによって良好な始動性を確保する構成が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２６５８７７号公報
【特許文献２】特開２００１−３３６４３９号公報
【特許文献３】特開平１０−１７６５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように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併有する内燃機関では、両者間の燃料噴射分担比率は、通常時にはエンジン条件に応じて設定される構成が一般的である。このため、エンジン始動時およびアイドル運転時を含むエンジン始動期間において、特許文献１に開示するように一方のインジェクタのみから燃料噴射を実行する一方で、エンジン始動後の通常運転時に両方のインジェクタからの燃料噴射を実行する制御構成とすれば、以下に説明するような問題点が発生する。
【０００６】
工場で完成車のエンジンを始動する際あるいは一旦燃料タンクが空になった状態（いわゆるガス欠状態）からエンジンを始動する際には、両インジェクタへ燃料供給するための燃料配管に空気（エア）が溜まっている。このため、各インジェクタからの燃料噴射開始直後では、燃料配管中のエアが抜けるまでの「エア抜き期間」には燃料噴射を正常に行なうことができない。
【０００７】
上記の制御構成では、エンジン始動時に用いられる一方のインジェクタは、スタータによる駆動力が加わるエンジン始動時にエア抜き期間が発生する一方で、エンジン始動後の通常運転時に燃料噴射が開始される他方のインジェクタでは、エンジン出力トルクが大きい場面にエア抜き期間が生じるため、この際に他方のインジェクタからの燃料噴射が正常に行なわれず、出力トルクに段差が発生したり、失火状態が発生したりして、運転性を損なう危険性がある。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、筒内に向けて燃料を噴射する第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）と吸気通路および／または吸気ポート内に向けて燃料噴射する際の第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関において、一方のインジェクタのみを使用するエンジン始動期間から、両方のインジェクタからの燃料噴射を許可する通常運転への移行時における内燃機関の運転を円滑化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による内燃機関の制御装置は、複数のグループに分類される複数の気筒を備え、かつ、各気筒に燃焼室内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段を備える内燃機関の制御装置であって、始動期間燃料噴射制御手段と、判定手段と、第１の燃料噴射制御手段と、第２の燃料噴射制御手段とを備える。始動期間燃料噴射制御手段は、内燃機関の始動期間において、各気筒において第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段の一方のみを選択的に用いて燃料噴射を行なう。判定手段は、第１および第２の燃料噴射手段へ燃料をそれぞれ分配するための第１および第２の燃料供給系について、空気が溜まった状態であるかどうかを内燃機関の始動時に判定する。第１の燃料噴射制御手段は、判定手段によって空気が溜まった状態であると判定された場合に、始動期間の終了時からの所定期間において、複数のグループのうちの一部グループにおいて、始動期間燃料噴射制御手段によって選択された一方のみの燃料噴射手段を用いて燃料噴射を行なう。第２の燃料噴射制御手段は、判定手段によって空気が溜まった状態であると判定された場合に所定期間において、複数のグループのうちの一部グループ以外の残りグループにおいて、第１および第２の燃料噴射手段の両方を使用可能とした上で内燃機関に要求される条件に基づいて設定された燃料噴射分担比率に従って燃料噴射を行なう。
【００１０】
上記内燃機関の制御装置では、内燃機関の始動期間では各気筒で一方の燃料噴射手段（インジェクタ）のみを用いて燃料噴射を行なう燃料噴射制御において、燃料供給系での空気（エア）溜まりが懸念される際には、始動期間が終了した通常運転時への移行時点において、他方の燃料噴射手段（インジェクタ）からの燃料噴射開始を各気筒で一斉に許可することなく、一部の気筒のみで許可する。さらに、残りの気筒では、始動期間と同様の一方の燃料噴射手段（インジェクタ）による燃料噴射を継続するので、他方の燃料噴射手段（インジェクタ）の使用開始直後に滞留空気の影響によって燃料噴射不良が発生しても、内燃機関全体での出力低下を抑制できる。この結果、始動期間（エンジン始動時およびアイドル運転時）から通常運転時への移行時点での燃料供給系でのエア抜きに伴うエンジン出力の急激な低下を防止して、運転状態を安定化することができる。
【００１１】
好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置は、出力差推定手段と、噴射制限解除手段と、第３の燃料噴射制御手段とをさらに備える。出力差推定手段は、複数のグループ間における出力差を推定する。噴射制限解除手段は、所定期間において出力差推定手段によって推定された出力差を監視して、該出力差が所定値以下まで減少したときに所定期間を終了させる。第３の燃料噴射制御手段は、噴射制限解除手段による所定期間の終了後に各気筒において、第１および第２の燃料噴射手段の両方を使用可能とした上で燃料噴射分担比率に従って燃料噴射を行なう。
【００１２】
上記内燃機関の制御装置では、一部の気筒のみでエンジン始動期間に不使用であった燃料噴射手段（インジェクタ）の使用が許可される所定期間をグループ間での出力差を監視して終了させるので、この時点ではエンジン始動期間に用いた燃料噴射手段に対応する燃料供給系のエア抜きが既に完了している。したがって、所定期間終了直後より全気筒により両方の燃料噴射手段による燃料噴射を正常に行なえる。また、上記所定期間の長さを必要最小限とすることができる。
【００１３】
また好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置では、内燃機関の始動期間は、内燃機関の始動時およびアイドル運転時を含み、始動期間燃料噴射制御手段は、始動時およびアイドル運転時において、内燃機関の温度が所定温度より高いときには第１の燃料噴射手段のみを用いて燃料噴射を行なう一方で、内燃機関の温度が所定温度以下のときには第２の燃料噴射手段のみを用いて燃料噴射を行なう。
【００１４】
上記内燃機関の制御装置では、機関温間時には第１の燃料噴射手段のみを用いた筒内噴射により、速やかなエンジン始動およびインジェクタ詰まり発生を防止したアイドル運転を行なうことができる。また、機関冷間時には第２の燃料噴射手段のみを用いたポート噴射により、排気性状悪化等の原因となる筒内への燃料付着発生を防止したエンジン始動および燃焼状態を良好に維持したアイドル運転を行なうことができる。
【００１５】
あるいは好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置では、第１および第２の燃料供給系は、複数のグループごとに独立に設けられ、第１の燃料噴射制御手段によって制御される一部グループは、複数のグループ間での、第１および第２の燃料供給系の配置個所の差異を反映した各燃料供給系での空気の溜まり易さを考慮して決定される。
【００１６】
上記内燃機関の制御装置では、燃料供給系に空気（エア）が相対的に溜まりやすいグループについてエア抜きを先に行なうことができるので、燃料供給系の滞留エアを早期に排出して内燃機関の状態をより早期に正常化できる。
【００１７】
さらに好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置では、複数の気筒は複数列に分割配置され、複数のグループは、複数列にそれぞれ対応する。
【００１８】
上記内燃機関の制御装置では、複数バンクに気筒配列された内燃機関に対して、本発明に従う燃料噴射制御を適用することができる。
【００１９】
また好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置では、判定手段は、過去における内燃機関の始動履歴、始動時直前における燃料圧力の不足、および始動時直前における燃料残量の不足のうちの少なくとも１つに基づいて、第１および第２の燃料供給系に空気が溜まった状態であるかどうかを判定する。
【００２０】
上記内燃機関の制御装置では、第１および第２の燃料供給系（燃料分配管および燃料配管等）に空気が溜まった状態であるかどうかを、内燃機関の現在の状態および過去の運転履歴に関する情報に基づいて、新たなハード機構（センサ等）を設けることなく判定することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による内燃機関の制御装置では、筒内に向けて燃料を噴射する第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）と吸気通路および／または吸気ポート内に向けて燃料噴射する際の第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関において、一方のインジェクタのみを使用するエンジン始動期間から、両方のインジェクタからの燃料噴射を許可する通常運転への移行時における内燃機関の運転を円滑化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下において、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中における同一または相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は原則的に繰返さないものとする。
【００２３】
［実施の形態１］
図１に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのようなエンジンに限定されるものではない。
【００２４】
図１に示すように、エンジン（内燃機関）１０は、４つの気筒１１２♯１〜１１２♯４を備える。なお、以下では、気筒１１２♯１〜１１２♯４を区別することなく総括的に表記する場合には、単に気筒１１２、あるいは各気筒１１２と記載することとする。
【００２５】
本発明の実施の形態において、エンジンの複数の気筒１１２は、複数のグループに分類される。図１に例示したエンジン１０では、気筒１１２♯１〜１１２♯４は、気筒１１２♯１および１１２♯２を含んで構成されたグループＧ１と、気筒１１２♯３および１１２♯４を含んで構成されたグループＧ２とに分類される。
【００２６】
各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。
【００２７】
各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。
【００２８】
図１に示すように、各筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されている。この燃料分配管１３０は、燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁１４０を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５０に接続されている。高圧燃料ポンプ１５０の吐出側は電磁スピル弁１５２を介して高圧燃料ポンプ１５０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁１５２の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁１５２が全開にされると、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁１５２はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。
【００２９】
一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧燃料ポンプ１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されている。したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。
【００３０】
上記のように、各筒内噴射用インジェクタ１１０および各吸気通路噴射用インジェクタ１２０に対しては、独立の燃料分配管１３０および１６０がそれぞれ設けられている。したがって、一方のインジェクタのみを用いた燃料噴射を行なっても、他方のインジェクタに対応する燃料分配管に溜まった空気を排出するエア抜きを行なうことは困難である。
【００３１】
エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ（Read Only Memory）３２０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３３０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。
【００３２】
エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。
【００３３】
燃料分配管１３０には燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。
【００３４】
本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ2センサを用いてもよい。
【００３５】
アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。
【００３６】
クランク角センサ４８０は、エンジン１０のクランクシャフト（図示せず）に装着されたロータと、その近傍に配設されてロータの外周に設けられた突起の通過を検出する電磁ピックアップとを備えて構成される。クランク角センサ４８０は、クランクシャフトの回転位相（クランク角）を検出するためのセンサである。このクランク角センサ４８０の出力は、上記突起の通過毎に発生されるパルス信号として、入力ポート３５０に与えられる。
【００３７】
エンジンＥＣＵ３００は、所定プログラムの実行により各センサからの信号に基づいて、エンジンシステムの全体動作を制御するための各種制御信号を生成する。これらの制御信号は、出力ポート３６０および駆動回路４７０を介して、エンジンシステムを構成する機器・回路群へ送出される。
【００３８】
本発明の実施の形態に係るエンジン１０では、各気筒１１２に筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の両方が設けられているため、上記のように算出された必要な全燃料噴射量について、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の間での燃料噴射分担制御を行なう必要がある。
【００３９】
以下では、両インジェクタ間での燃料噴射分担比率を、全燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量の比率である、ＤＩ比率ｒで示すこととする。すなわち、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料噴射が行なわれることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料噴射が行なわれることを意味する。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料噴射が分担して行なわれることを意味する。なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均一性に寄与する。
【００４０】
さらに、エンジン１０に対しては、始動装置５００が設けられる。一般的に、始動装置５００は、エンジンＥＣＵ３００からの動作指令に応答して通電される電動機によって構成される。たとえば、エンジンＥＣＵ３００は、運転者のキー操作によるイグニッションスイッチオンに応答して、始動装置５００の動作指令を生成する。また、ハイブリッド自動車やエコノミランニングシステムを搭載した、エンジンが間欠運転される車両では、始動装置５００の始動指令は、運転状況やバッテリ充電状況等に応じて、エンジンＥＣＵ３００により自動的に生成される。
【００４１】
エンジンＥＣＵ３００から動作指令が発せられたときには、始動装置５００によってエンジン１０のフライホイール５１０が回転駆動されて、エンジン１０が始動される。さらに、エンジン回転数が所定の噴射許可回転数に達した後、燃料噴射および点火による燃料燃焼によるエンジン駆動が開始される。
【００４２】
次に、図２を用いて、本発明に係る内燃機関の制御装置による実施の形態１による燃料噴射制御について説明する。なお、実施の形態１では、エンジン始動期間には、吸気通路噴射用インジェクタ１２０によるポート噴射のみを用いる場合の燃料噴射制御を説明する。なお、以下の説明において、「エンジン始動期間」は、エンジン始動時およびアイドル運転時を含むものとする。
【００４３】
すなわち、図２に示した燃料噴射制御は機関冷間時に適している。機関冷間時には、気筒内における燃料の霧化が促進されにくく、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射すれば燃料が機関ピストンの頂面や気筒内周面に大量に付着して、排気性状の悪化や潤滑性能の低下といった悪影響を招く可能性がある。このため、エンジン始動時にはポート噴射のみ、すなわち各吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いた燃料噴射が実行される。
【００４４】
図２に示したフローチャートに従った燃料噴射制御ルーチンは、エンジンＥＣＵ３００によって、システムに電源が投入されて初期化された後所定周期毎に実行される。
【００４５】
図２を参照して、まず、イグニッションスイッチ（ＩＧ）の「オン」入力があるかどうかが判定される（ステップＳ１００）。
【００４６】
具体的には、前回の燃料噴射制御ルーチン実行時にはＩＧオフであり、今回の燃料噴射制御ルーチン実行時にＩＧオンであるときには、「ＩＧオン入力有り」と判定されて（ステップＳ１００がＹＥＳ判定）、以下のステップＳ１１０〜Ｓ１３０が実行される。
【００４７】
ＩＧオン入力があった場合には、各インジェクタ１１０，１２０への燃料供給系（特に燃料分配管１３０，１６０）内に空気が滞留にているかどうかを判定する、デリバリ内エア溜まり判定が実行される（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０における判定は、図３に示すように実行される。
【００４８】
図３を参照して、デリバリ内エア溜まり判定ルーチン（ステップＳ１１０）では、ステップＳ１１１およびＳ１１２によって、過去におけるエンジンの始動履歴が、車両が新車状態であるかどうかによって判定される。具体的には、ステップＳ１１１では車両の積算走行距離が判定値Ｄｒ以下であるかが判定され、かつ、ステップＳ１１２ではこれまでのエンジン始動履歴が確認される。
【００４９】
ステップＳ１１１での判定値Ｄｒは０ｋｍ近傍に設定され、ステップＳ１１２では、過去にエンジン始動制御が正常に完了した履歴があるかどうかを示すフラグｘｓｔによってエンジンの始動履歴が判定される。たとえば、フラグｘｓｔは、エンジンＥＣＵ３００がバッテリ端子と接続されている限り記憶内容が保持されるスタンドバイＲＡＭ（Random Access Memory）内に格納されて、過去に一度でもエンジン始動制御が正常完了した履歴がある場合に「オン」に設定され、それ以外では「オフ」に設定されている。
【００５０】
ステップＳ１１１およびＳ１１２の両方がＹＥＳ判定である場合には、「新車状態（エンジ始動履歴無）」と判定される。この場合には、デリバリ内にエア溜まりが発生していると推定されるため、ダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊが「オン」されて（ステップＳ１１６）、デリバリ内エア溜まり判定ルーチンは終了される。
【００５１】
一方、ステップＳ１１１およびＳ１１２のいずれかがＮＯ判定のときには、「非新車状態」と判定されて、ステップＳ１１３〜Ｓ１１５によるガス欠状態判定が実行される。
【００５２】
ステップＳ１１３では、燃料タンク２００の燃料量が所定の警告レベルを下回った場合に「オン」されるフラグｘｆｕｅｌｇを用いて、現在の残燃料量が、燃料不足警告レベルを下回っているかどうかが判定される。さらに、ステップＳ１１４では、たとえば、燃料圧センサ４００の測定値に基づいて燃料供給系における燃料圧が必要圧力Ｐｒに達しているかどうかが判定される。また、ステップＳ１１５では、クランキング継続時間が所定値を超えてもエンジン回転数が上昇せずエンジン始動制御が正常終了しない場合に「オン」されるフラグｘｃｒｎｋをチェックして、エンジン始動異常が発生しているかどうかが判定される。
【００５３】
ステップＳ１１３〜Ｓ１１５の全部がＹＥＳ判定である場合には、「ガス欠状態」と判定される。この場合にも、デリバリ内にエア溜まりが発生していると推定されるため、ダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊが「オン」されて（ステップＳ１１６）、デリバリ内エア溜まり判定ルーチンは終了される。
【００５４】
一方、ステップＳ１１３〜Ｓ１１５のいずれかがＮＯ判定のときには、「非ガス欠状態」と判定され、ダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊが「オフ」のまま、デリバリ内エア溜まり判定ルーチンは終了される。
【００５５】
以上より、デリバリ内エア溜まり判定ルーチン（ステップＳ１１０）では、「新車状態」または「ガス欠状態」のときには、ダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊが「オン」され、それ以外のときにはダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊは「オフ」される。
【００５６】
再び図２を参照して、デリバリ内エア溜まり判定ルーチン（ステップＳ１１０）が終了すると、ダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊがチェックされる（ステップＳ１２０）。
【００５７】
ｘｄｍｉｎｊ＝「オン」のとき（ステップＳ１２０におけるＹＥＳ判定）には、エンジン始動時に使用するポート噴射側でダミー燃料噴射が実行される（ステップＳ１３０）。すなわち、本来燃料噴射が必要ない状況であるが、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射が実行され、これにより燃料分配管１６０を含む低圧燃料経路の滞留エアを除去するエア抜きが実行される。
【００５８】
なお、始動時に用いられない筒内噴射用インジェクタ１１０については、ダミー燃料噴射は実行しない。機関冷間時に筒内噴射用インジェクタ１１０でのダミー燃料噴射をエンジン始動前に実行すれば、エア抜きに伴って筒内に噴射された燃料が気筒内に付着することによって、上記のようなエンジン始動時の排気性状悪化および潤滑性悪化や、図示しない点火プラグへの燃料付着による点火不良などを引起す可能性があるからである。
【００５９】
一方、ｘｄｍｉｎｊ＝「オフ」のとき（ステップＳ１２０におけるＮＯ判定時）には、デリバリ内のエア溜まりの危険性が少ないので、ダミー燃料噴射は実行されない。
【００６０】
次に、燃料噴射制御では、ステップＳ１５０によって、エンジン始動時であるかどうかが判定される。
【００６１】
エンジン始動時であるかどうかは、イグニッションスイッチ（ＩＧ）が「オン」された後、エンジン始動完了を判定する回転数Ｎ１にエンジン回転数Ｎｅが達した履歴が有るかどうかによって判定される。当該履歴は、エンジン停止毎にクリアされる。すなわち、ＩＧオン入力後、エンジン回転数Ｎｅ＜所定回転数Ｎ１の期間にはステップＳ１５０がＹＥＳ判定とされ、一旦エンジン回転数Ｎｅ≧Ｎ１となった後はステップＳ１５０はＮＯ判定とされる。上記回転数Ｎ１は、５００〜６００ｒｐｍ程度に設定されるのが一般的である。
【００６２】
エンジン始動時（ステップＳ１５０のＹＥＳ判定時）には、各気筒１１２、すなわちグループＧ１およびＧ２とも共通に、ポート噴射のみで燃料噴射が実行されるようにＤＩ比率ｒ＝０％に設定されて（ステップＳ１６０）、燃料噴射制御ルーチンが終了される。これにより、エンジン始動時には、一方のインジェクタのみを用いた燃料噴射が実行される。この際に、ステップＳ１３０で実行されたダミー燃料噴射により、エンジン始動時のポート噴射は、噴射開始直後より良好な燃料噴射状態を確保できる。
【００６３】
一方、エンジン始動後、すなわちステップＳ１５０のＮＯ判定時には、以下に説明する燃料噴射制御が行なわれる。
【００６４】
エンジン始動後には、アイドル判定フラグｘｉｄｌに基づいて、アイドル運転であるかどうかが判定される（ステップＳ１７０）。アイドル判定フラグｘｉｄｌは、スロットルバルブ７０の開度（スロットル開度）が基準開度以下であるときに「オン」され、基準開度を超えた場合に「オフ」される。
【００６５】
すなわち、アイドル判定フラグｘｉｄｌ＝「オン」の場合にはアイドル運転であり、ｘｉｄｌ＝「オフ」の場合には非アイドル運転（通常運転）である。なお、上記基準開度は、アクセル踏込み量＝０の状態で目標アイドル回転数を維持するのに必要なスロットル開度に相当する「アイドル開度」に所定値を加えた値に設定される。上記目標アイドル回転数は冷却水温やエアコン負荷、電気負荷等に応じて異なる値に設定されるため、上記基準開度についても状況に応じて変化する。
【００６６】
アイドル運転中すなわちステップＳ１７０におけるＹＥＳ判定時には、ステップＳ１６０と同様に、各気筒１１２、すなわちグループＧ１およびＧ２とも共通に、ポート噴射のみで燃料噴射が実行されるようにＤＩ比率ｒ＝０％に設定されて（ステップＳ１７５）、燃料噴射制御ルーチンが終了される。これにより、アイドル運転時にも、一方のインジェクタのみを用いた燃料噴射が実行される。機関冷間時には、ポート噴射のみを行なうことにより、高圧燃料系の燃圧上昇遅れおよび燃焼不良の危険性を回避して安定的なアイドル運転を行なうことができる。
【００６７】
すなわち、エンジン始動時およびアイドル運転時を含むエンジンの始動期間では、ステップＳ１６０またはＳ１７５に従って、各気筒で一方のインジェクタ（吸気通路噴射用インジェクタ１２０）のみを用いた燃料噴射が実行される（ＤＩ比率ｒ＝０％）。
【００６８】
一方、非アイドル運転時（ステップＳ１７０におけるＮＯ判定時）には、上記エンジン始動期間が終了される。この際には、ステップＳ１１０でのデリバリ内エア溜まり判定を反映したダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊに応じて燃料噴射が制御される（ステップＳ１８０）。
【００６９】
ダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊ＝「オフ」のとき（ステップＳ１８０におけるＮＯ判定時）には、デリバリ内のエア溜まりの危険性が低いため、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の両方を使用可能として、エンジン運転条件（回転数、負荷率等）に応じて、適切なＤＩ比率ｒが０〜１００％の範囲内で最適に設定される。たとえば、エンジン回転数および負荷率に応じて予め設定したテーブル等に基づき、最適なエンジン運転状態を得るためのＤＩ比率ｒを設定することができる。なお、通常運転時での好ましいＤＩ比率の設定については後ほど詳細に説明する。
【００７０】
一方、ダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊ＝「オン」のとき（ステップＳ１８０におけるＹＥＳ判定時）、すなわちデリバリ内エア溜まりの危険性が高いと判定されている場合には、始動期間（始動時およびアイドル運転時）に燃料噴射を実行していない筒内噴射用インジェクタ１１０への燃料供給系では配管内にエアが未だ溜まっている可能性が高い。このため、無条件に筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射を許可すれば、その燃料噴射開始直後には、滞留エアの影響によって正常な燃料噴射が実行できず、段差的なエンジン出力低下が発生する可能性がある。このような現象が生じないように、実施の形態１による燃料噴射制御では、以下のステップＳ２００〜Ｓ２５０を実行する。
【００７１】
ステップＳ２００では、各気筒１１２♯１〜１１２♯４の出力トルクおよび、グループＧ１，Ｇ２毎の出力トルクを計算する。
【００７２】
たとえば下記（１）式に基づいて、各気筒１１２♯ｎの出力トルク計算値ＤＮ（ｎ）が求められる（ｎ：１〜４の自然数）。
【００７３】
ＤＮ（ｎ）＝ω１2−ω２2      …（１）
（１）式において、ω１は気筒１１２−♯ｎにおけるクランク角ＡＴＤＣ（上死点後）６０度〜９０度の角速度を示し、ω２は気筒１１２−♯ｎにおけるクランク角ＴＤＣ〜ＡＴＤＣ３０度の間の角速度を示す。これらの角速度ω１，ω２は、クランク角センサ４８０の出力に基づいて演算される。
【００７４】
（１）式による各気筒での出力トルク計算値ＤＮ（♯ｎ）について、（２）式および（３）式によりグループＧ１，Ｇ２のそれぞれでの平均値を求めることにより、グループＧ１およびＧ２の出力トルク計算値ＤＮ（Ｇ１）およびＤＮ（Ｇ２）が算出される。
【００７５】
ＤＮ（Ｇ１）＝（ＤＮ（１）＋ＤＮ（２））／２      …（２）
ＤＮ（Ｇ２）＝（ＤＮ（３）＋ＤＮ（４））／２      …（３）
さらに、ステップＳ２１０では、ステップＳ２００で求められたグループ毎の出力トルク計算値ＤＮ（Ｇ１）およびＤＮ（Ｇ２）より、グループ間出力トルク差ＴＤが（４）式に従って算出される。
【００７６】
ＴＤ＝ＤＮ（Ｇ１）−ＤＬ（Ｇ２）      …（４）
さらに、出力トルク差ＴＤに基づき、下記（５）式に従って出力トルク差評価値ＴＤＳＭ（ｉ）が算出される。
【００７７】
ＴＤＳＭ（ｉ）＝ＴＤＳＭ♯＋（ＤＬＤＮ（ｉ）−ＴＤＳＭ♯）・ｘ      …（５）
（５）式中において、ＴＤＳＭ（ｉ）は第ｉ回目（ｉ：自然数）の燃料噴射制御ルーチンの実行時における出力トルク差評価値ＴＤＳＭを示す。また、ＤＬＤＮ（ｉ）は、直前の過去ｋ回の燃料噴射制御ルーチンで求められた出力トルク差ＴＤの積算値であり、ｘは０＜ｘ＜１．０の実数である。また、ＴＤＳＭ♯は、ＴＤＳＭの前回値である。
【００７８】
このように、出力トルク差評価値ＴＤＳＭは、出力トルク差ＴＤがｋ回分（エンジンｋサイクル分）積算されて積算値ＤＬＤＮが求められるごとに更新される。すなわち、出力トルク計算値ＤＮおよび出力トルク差ＴＤがエンジン１サイクル毎に算出される一方で、積算値ＤＬＤＮおよび出力トルク差評価値ＴＤＳＭはエンジンｋサイクル毎に更新される。
【００７９】
（５）式に示した出力トルク差評価値ＴＤＳＭによれば、燃料噴射制御ルーチン実行のたびに算出される出力トルク差ＴＤを直接用いるのではなく、一定期間の積算値の変化がなまし係数ｘに従って徐々に反映されるので、出力トルク差ＴＤが瞬間的に変動しても出力トルク差の推移を正確に評価できる。
【００８０】
ステップＳ２２０では、ステップＳ２１０で求めた出力トルク差評価値ＴＤＳＭが所定の基準値ＴＤｒと比較される。
【００８１】
出力トルク差評価値ＴＤＳＭ＞ＴＤｒ、すなわちグループ間での出力トルク差が基準値より大きい場合（ステップＳ２２０におけるＮＯ判定時）には、一方のグループＧ１（気筒１１２♯１および１１２♯２）では、始動時およびアイドル運転時と同様に、ポート噴射のみ（すなわちｒ＝０％）で燃料噴射を実行する（ステップＳ２３０）。その一方で、他方のグループＧ２（気筒１１２♯３および１１２♯４）では、ステップＳ１９０と同様に、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の両方を使用可能として、エンジン運転条件（回転数、負荷率等）に応じて、適切なＤＩ比率ｒが０〜１００％の範囲内で最適に設定される。
【００８２】
なお、（５）式から理解されるとおり、ステップＳ２００，Ｓ２１０が最初に実行されてから燃料噴射制御ルーチンがｋ回実行されるまでの間（すなわち、エンジンの初期ｋサイクル間）は、出力トルク差評価値ＴＤＳＭは算出されない。この期間におけるステップＳ２２０での判定結果については、「ＮＯ」に固定される。
【００８３】
ダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊ＝「オン」、すなわちデリバリ内エア溜まりが懸念される際には、始動期間の終了時、すなわちアイドル運転から非アイドル運転（通常運転）への切換え時に、始動時およびアイドル運転時に不使用であった筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射開始時に燃料噴射不良が発生する可能性がある。したがって、始動期間の終了時からの所定期間において、全グループで一斉に筒内噴射用インジェクタ１１０の使用開始を許可することなく、一部のグループ（すなわち一部の気筒）では始動時およびアイドル運転時と同様にポート噴射を継続する。これにより、筒内噴射を開始した残りの気筒において筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射不足・不良が発生しても、エンジン１０全体での出力の落込みを抑制することができる。これにより、著しい運転性の悪化が回避される。
【００８４】
一方、出力トルク差評価値ＴＤＳＭ≦ＴＤｒ、すなわちグループ間での出力トルク差が基準値以下の場合（ステップＳ２２０におけるＹＥＳ判定時）には、ダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊが「オン」から「オフ」に変化される（ステップＳ２５０）。すなわち、筒内噴射を開始したグループにより筒内噴射用インジェクタ１１０に対応する燃料経路のエア抜きが完了して、出力トルク差ＴＤまたは出力トルク差評価値ＴＤＳＭが徐々に減少すると、ダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊは「オフ」される。
【００８５】
これにより、次回の燃料噴射制御ルーチンの実行時からは、ステップＳ１８０における判定が「ＮＯ」となる。したがって、ステップＳ１９０に従って、グループＧ１およびＧ２とも、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の両方を使用可能として、各気筒１１２について共通のＤＩ比率ｒが０〜１００％の範囲内で最適に設定される。すなわち、この時点で一部の気筒での筒内噴射を許可しない所定期間は終了される。
【００８６】
上記のように、グループ間での出力トルク差を監視して所定期間を終了させるので、この時点では筒内噴射用インジェクタ１１０に対応する燃料経路のエア抜きが既に完了している。したがって、グループＧ１の残りの気筒では筒内噴射開始直後から燃料噴射を正常に行なえる。また、上記所定期間の長さを必要最小限とすることができる。
【００８７】
図４には、図２に示した燃料噴射制御の動作の一例が示される。図４には、ステップＳ１１０によってダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊが「オン」、すなわちデリバリ内にエア溜まりが発生していると判定された場合の制御動作例が示される。
【００８８】
図４を参照して、時刻ｔ０にイグニッションスイッチＩＧが「オフ」から「オン」される。これに応答して、図２のステップＳ１１０が実行されて、ダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊが「オン」されると、時刻ｔ０以降において、ステップＳ１３０によるダミー燃料噴射が各吸気通路噴射用インジェクタ１２０で実行される。
【００８９】
時刻ｔ０よりエンジンが始動されて、時刻ｔ１においてエンジン回転数Ｎｅがエンジン始動完了を判定する所定回転数Ｎ１に達するまでの期間（時刻ｔ０〜ｔ１）には、図２のステップＳ１６０に従って、各気筒１１２でＤＩ比率ｒ＝０％に設定されて、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみからの燃料噴射が実行される。エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ１に達すると、エンジンＥＣＵ３００がエンジン始動完了を認識し、イグニッションスイッチＩＧは「オフ」される。
【００９０】
時刻ｔ１〜ｔ２の間は、スロットル開度が基準開度以下であるので、フラグｘｉｄｌ＝「オン」に維持されてアイドル運転が行なわれる。この期間でも、ステップＳ１７５に従って、各気筒でＤＩ比率ｒ＝０％に設定される。このように、エンジン始動時（時刻ｔ０〜ｔ１）およびアイドル運転時（時刻ｔ１〜ｔ２）では、グループＧ１およびＧ２のそれぞれでのＤＩ比率設定ｒ（Ｇ１）およびｒ（Ｇ２）は各々０％に設定される。
【００９１】
時刻ｔ２において、スロットル開度が基準開度以上となり、アイドル判定フラグｘｉｄｌが「オン」から「オフ」に遷移する。これにより、ステップＳ１７０がＮＯ判定となり、エンジン始動期間が終了される。すなわち、図４の動作例では、時刻ｔ０〜ｔ２が「エンジン始動期間」に対応する。
【００９２】
エンジン始動期間の終了時点において、ダミー噴射要求フラグｘｄｍｉｎｊ＝「オン」に設定されていることから、ステップＳ２００〜ステップＳ２５０が実行されて、一方のグループＧ１でのＤＩ比率ｒ（Ｇ１）が０％に維持される一方で、他方のグループＧ２でのＤＩ比率ｒ（Ｇ２）は、０％〜１００％の範囲で任意の値に設定可能となる。これに応答して、出力トルク差評価値ＴＤＳＭの演算が開始される。
【００９３】
時刻ｔ２以降には、グループＧ２では筒内噴射の開始が許可される一方で、グループＧ１では固定的にポート噴射が実行される所定期間が設けられる。筒内噴射の開始時には、デリバリ内エア溜まりによって、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射不良が発生する可能性がある。これにより、正常にポート噴射が行なわれるグループＧ１と筒内噴射開始時のグループＧ２との間に出力トルク差が発生する。これにより、エンジン１０の出力も低下するが、全気筒で一斉に筒内噴射を開始して燃料噴射不良が発生した場合と比較すると、エンジン１０全体での出力の落込みは抑制される。
【００９４】
時刻ｔ２以降で、グループＧ２での筒内噴射が進み筒内噴射用インジェクタ１１０に対応する燃料経路のエア抜きが完了すると、出力トルク差評価値ＴＤＳＭは徐々に減少する。そして、出力トルク差評価値ＴＤＳＭが基準値ＴＤｒよりも小さくなる時刻ｔ３より、グループＧ１においても筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が許可される。すなわち、一部の気筒で筒内噴射が許可されない所定期間は時刻ｔ３で終了されるので、図４の動作例では、時刻ｔ２〜ｔ３が「所定期間」に対応する。
【００９５】
時刻ｔ３以降においては、グループＧ１およびＧ２でのＤＩ比率ｒ（Ｇ１）およびｒ（Ｇ２）は、いずれも０％〜１００％の範囲で任意の値に設定可能となる。これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の両方を使用可能として、エンジン運転条件（回転数、負荷率等）に応じて、適切なＤＩ比率ｒが０〜１００％の範囲内で各気筒１１２に共通に設定される。
【００９６】
以上説明したように、この発明の実施の形態に従う内燃機関の制御装置では、始動期間（始動時およびアイドル運転時）に各気筒において一方のインジェクタのみを用いて燃料噴射を行なう燃料噴射制御において、デリバリ内エア溜まりが懸念される際には、他方のインジェクタからの燃料噴射開始を各気筒で一斉に許可することなく、一部の気筒から段階的に許可する。これにより、燃料供給系統でのエア抜きに伴うエンジン出力の急激な低下を防止して、エンジン始動期間から通常運転への切換わり時点における運転状態を安定化することが可能となる。
【００９７】
［実施の形態２］
実施の形態１に従う燃料噴射制御では、エンジン始動期間に各気筒でポート噴射のみを実行する機関冷間時に適した燃料噴射制御について説明した。これに対して実施の形態２では、エンジン始動期間に各気筒で筒内噴射のみを実行する燃料噴射制御について説明する。
【００９８】
図５は、本発明の実施の形態２による燃料噴射制御を説明するフローチャートである。
【００９９】
図５に示したフローチャートに従う燃料噴射制御ルーチンについても、エンジンＥＣＵ３００によって、システムに電源が投入されて初期化された後所定周期毎に実行される。
【０１００】
図５を図２と比較すると、実施の形態２による燃料噴射制御では、図２におけるステップＳ１３０、Ｓ１６０、Ｓ１７５およびＳ２３０に代えて、ステップＳ１３０♯、Ｓ１６０♯、Ｓ１７５♯およびＳ２３０♯がそれぞれ実行される。図５に示したフローチャートのその他のステップについては、図２に示したフローチャートと同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０１０１】
ステップＳ１３０♯では、エンジン始動時に筒内噴射のみが用いられるのに対応して、ｘｄｍｉｎｊ＝「オン」のときに（ステップＳ１２０におけるＹＥＳ判定）には、各筒内噴射用インジェクタ１１０でダミー燃料噴射が実行される。これにより、これにより燃料分配管１３０を含む高圧燃料経路の滞留エアを除去するエア抜きが実行される。なお、この場合に、ポート側でダミー燃料噴射を実行すると、エア抜きの際に各吸気通路噴射用インジェクタ１２０から流れ出た燃料により、エンジン始動不良が発生する可能性があるので、各筒内噴射用インジェクタ１１０のみでダミー燃料噴射を実行する。
【０１０２】
ステップＳ１６０♯では、各気筒とも筒内噴射のみ（ＤＩ比率ｒ＝１００％）によりエンジンを始動する。また、ステップＳ１７５♯では、アイドル運転時時（ステップＳ１７０でのＹＥＳ判定時）に、各気筒ともエンジン始動時と同様に筒内噴射のみ（ＤＩ比率ｒ＝１００％）によって燃料噴射を実行する。
【０１０３】
これにより、エンジン温間時には筒内燃料噴射時の噴霧状態が良好であることを考慮して、始動時間が短縮される筒内噴射によりエンジンを始動する。また、アイドル運転時には、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料噴射を行なうことにより、筒内噴射用インジェクタ１１０の先端部分の温度上昇を抑制して当該インジェクタの先端部での詰まり発生を防止できる。
【０１０４】
また、ステップＳ２３０♯においては、エンジン始動期間（始動時およびアイドル運転時）に筒内噴射のみが実行されるのに対応して、両方のインジェクタ使用が許可されないグループＧ１について、エンジン始動期間と同様に、筒内噴射のみ（すなわちｒ＝１００％）で燃料噴射を実行する。
【０１０５】
以上説明したように、エンジン始動期間に筒内噴射のみ行なう燃料噴射制御においても、実施の形態１と同様に、デリバリ内エア溜まりが懸念される際には、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射開始を各気筒で一斉に許可することなく、一部の気筒から段階的に許可する。これにより、燃料供給系統でのエア抜きに伴うエンジン出力の急激な低下を防止して、エンジン始動期間から通常運転への切換わり時点における運転状態を安定化することが可能となる。
【０１０６】
ここで、図２および図５に示したフローチャートと本発明の構成との対応関係について説明すると、ステップＳ１１０（図２，図３）が本発明での「判定手段」に対応し、ステップＳ１６０，Ｓ１７５（図２）およびＳ１６０♯、Ｓ１７５♯（図５）は、本発明での「始動期間燃料噴射制御手段」に対応する。さらに、ステップＳ２３０（図２）およびＳ２３０♯（図５）が本発明での「第１の燃料噴射制御手段」に対応し、ステップＳ２４０（図２）およびＳ２４０♯（図５）が本発明での「第２の燃料噴射制御手段」に対応し、ステップＳ１９０（図２，図５）が本発明での「第３の燃料噴射制御手段」に対応する。また、ステップＳ２１０（図２，図５）が本発明での「出力差推定手段」に対応し、ステップＳ２２０，Ｓ２５０（図２，図５）が本発明での「噴射制限解除手段」に対応する。
【０１０７】
なお、上記のように、実施の形態１に従う燃料噴射制御は機関冷間時に適しており、かつ、実施の形態２に従う燃料噴射制御は機関温間時に適している。したがって、エンジン温度、具体的には、水温センサ３８０によって測定されるエンジン冷却水温が基準温度より高い場合を「機関温間時」、基準温度以下の高い場合を「機関冷間時」と定義して、機関温間時に実施の形態２に従う燃料噴射制御を実行する一方で、機関冷間時に実施の形態１に従う燃料噴射制御を実行する構成とすることが好ましい。
【０１０８】
また、実施の形態１および２では、４個の気筒を２個のグループに分割する例を示したが、任意の複数個の気筒を２以上の任意の個数のグループに分割して、エンジン始動期間の終了時における両インジェクタ１１０，１２０の使用許可を、グループ毎に段階的に与える制御構成としてもよい。
【０１０９】
［複数バンク配置されたエンジンへの適用］
実施の形態１および２で説明した本発明に係る燃料噴射制御は、エンジン１０が複数のグループに分割され得る複数の気筒を有する限り、その配置形式を問わず適用可能である。
【０１１０】
したがって、図１に示した複数気筒が直列配置されたエンジンのみならず、図６に示すように、複数気筒が複数列、すなわち複数バンクに分割配置されるエンジンについても、実施の形態１および２に従う燃料噴射制御を適用できる。
【０１１１】
図６に示されるエンジン１０♯では、６個の気筒１１２♯１〜♯６が、２つのバンクａおよびバンクｂに分割配置される。気筒♯２，♯４，♯６は、自動車の進行方向Ｆｒに対して左側にバンクａを構成するように列をなして配置され、気筒♯１，♯３，♯５は、自動車の進行方向Ｆｒに対して右側にバンクｂを構成するように列をなして配置される。なお、気筒配列方向については、図６のような車両前後方向のみならず、それ以外の方向とすることも可能である。
【０１１２】
エンジン１０♯では、たとえばバンクａおよびバンクｂをグループＧ１およびＧ２にそれぞれ対応させることにより、実施の形態１または２に従う同様の燃料噴射制御が実行できる。
【０１１３】
また、複数気筒が複数バンクに配置されるエンジン♯１０では、バンク毎に燃料分配管を独立に設ける構成とすることもできる。
【０１１４】
図７を参照して、気筒１１２♯２，♯４，♯６を含むバンクａに対応して、筒内噴射用インジェクタ１１０に対して燃料分配管１３０ａが設けられ、吸気通路噴射用インジェクタ１２０に対して燃料分配管１６０ａが設けられる。同様に、気筒１１２♯１，♯３，♯５を含むバンクｂに対応して、筒内噴射用インジェクタ１１０に対して燃料分配管１３０ｂが設けられ、吸気通路噴射用インジェクタ１２０に対して燃料分配管１６０ｂが設けられる。
【０１１５】
バンクａおよびバンクｂが実施の形態１および２でのグループＧ１およびＧ２とそれぞれ対応するため、図７に示した構成では、グループＧ１，Ｇ２毎に独立の燃料分配管および燃料配管が配置される構成となる。
【０１１６】
図１に示した燃料供給系のうちの低圧供給系統４００Ｌから燃料分配管１６０ａ，１６０ｂに対して低圧燃料が供給され、高圧供給系統４００Ｈによって、燃料分配管１３０ａ，１６０ａに対して高圧燃料が供給される。なお、低圧供給系統４００Ｌおよび高圧供給系統４００Ｈについては、バンク毎に独立に設けてもよい。
【０１１７】
このような燃料供給構成においても、実施の形態１（図２）および／または実施の形態２（図５）に示した燃料噴射制御を適用することにより、始動時およびアイドル運転時に一方のインジェクタのみから燃料噴射を実行して始動時およびアイドル時の良好な運転性を確保するとともに、通常運転時への移行時での他方のインジェクタ使用開始直後におけるエンジン出力の急激な低下を防止できる。
【０１１８】
なお、上記のようにバンク毎（グループ毎）に燃料分配管および燃料配管（すなわち、「燃料供給経路」）が分割配置される構成では、各燃料分配管および各燃料配管の配置位置を考慮して、実施の形態１および２に従う燃料噴射制御における各グループでの燃料噴射許可を決定してもよい。
【０１１９】
たとえば図７の構成例では、燃料圧送距離が相対的に長いグループＧ２側の方が燃料分配管および燃料配管にエアが溜まり易い。あるいは、エンジン１０♯がスラント配置される場合には、鉛直方向に見て相対的で上側に位置する燃料分配管および燃料配管にエアが溜まり易い。
【０１２０】
これらの場合には、燃料分配管および燃料配管（燃料供給経路）にエアが相対的に溜まり易い方のバンク（すなわちグループ）について、ステップＳ２４０またはＳ２４０♯の対象として、他のグループよりも先に両方のインジェクタを用いた燃料噴射を許可する。反対に、燃料分配管および燃料配管（燃料供給経路）にエアが相対的に溜まり難い方のバンク（すなわちグループ）については、ステップＳ２３０またはＳ２３０♯の対象として、エンジン始動時およびアイドル運転時から通常運転時への初回移行後の所定期間においても、エンジン始動時およびアイドル運転時で使用した一方のインジェクタのみからの燃料噴射が許可される。
【０１２１】
これにより、エアが相対的に溜まり易い方のバンクについて、燃料分配管および燃料配管（燃料供給経路）のエア抜きを先に行なうことができる。
【０１２２】
［通常運転時における好ましいＤＩ比率設定について］
次に、ステップＳ１９０（図２，図５）に従う、通常運転時でのエンジン条件に応じた好ましいＤＩ比率の設定についても説明しておく。
【０１２３】
図１に示したエンジンシステムでは、このような特性の異なる２種類のインジェクタを以下に説明するようにエンジン１０の回転率と負荷率で使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態である場合には主に均質燃焼が行なわれるようにしている。一方、エンジン１０が、アイドル時の触媒暖機時を始めとする非通常運転状態であるときには成層燃焼が行なわれる。
【０１２４】
均質燃焼運転時には、上記のように算出された全燃料噴射量に対する、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の間での燃料噴射量分担比率は、以下に説明するように制御される。
【０１２５】
図８および図９は、図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時における筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気通路噴射用インジェクタ１２０との燃料噴射量分担比率（噴分け比率）の設定マップの第１の例を説明する図である。
【０１２６】
図８および図９を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率（以下、ＤＩ比率ｒとも記載する。）を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図８は、エンジン１０の温間用マップであって、図９は、エンジン１０の冷間用マップである。
【０１２７】
図８および図９に示すように、これらのマップは、エンジン（内燃機関）１０の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。
【０１２８】
図８および図９に示すように、エンジン１０の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒが設定されている。なお、既に説明したように、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均一性に寄与する。このような特性の異なる２種類のインジェクタを、エンジン１０の回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態である場合には、均質燃焼が行なわれるようにしている。
【０１２９】
さらに、これらの図８および図９に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けて、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０のＤＩ分担率ｒを規定した。エンジン１０の温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン１０の温度を検知して、エンジン１０の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図８の温間時のマップを選択して、そうではないと図９に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン１０の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および／または吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御する。
【０１３０】
図８および図９に設定されるエンジン１０の回転数と負荷率について説明する。図８のＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。また、図９のＮＥ（３）は２９００〜３１００ｒｐｍに設定されている。すなわち、ＮＥ（１）＜ＮＥ（３）である。その他、図８のＮＥ（２）や、図９のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。
【０１３１】
図８および図９を比較すると、図８に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図９に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジン１０の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン１０が冷えている状態であるので、（たとえ、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しなくても）筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。
【０１３２】
図８および図９を比較すると、エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「
ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射しても、エンジン１０の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
【０１３３】
図８に示す温間マップでは、負荷率ＫＬ（１）以下では、筒内噴射用インジェクタ１１０のみが用いられる。これは、エンジン１０の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。温間時においてはエンジン１０が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ１１０を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ１１０を閉塞させないことも考えられる。このため、この領域では、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた燃料噴射を行なっている。
【０１３４】
図８および図９を比較すると、図９の冷間用マップにのみ「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域が存在する。これは、エンジン１０の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域（ＫＬ（３）以下）では吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみが使用されるということを示す。これはエンジン１０が冷えていてエンジン１０の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いる。
【０１３５】
また、通常運転時以外の場合、エンジン１０がアイドル時の触媒暖機時の場合（非通常運転状態であるとき）、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ１１０が制御される。このような触媒暖機運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖機を促進させ、排気エミッションの向上を図る。
【０１３６】
図１０および図１１には、図１に示したエンジンシステムにおけるＤＩ比率ｒの設定マップの第２の例が示される。
【０１３７】
図１０（温間時）および図１１（冷間時）に示された設定マップは、図８および図９に示された設定マップと比較して、低回転数領域の高負荷領域におけるＤＩ比率設定が異なる。
【０１３８】
エンジン１０では、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させるようにしている。これらのＤＩ比率ｒの変化を図１０および図１１に十字の矢印で示す。
【０１３９】
このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域（図１０および図１１で十字の矢印が記載された領域）以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射している領域（高回転側、低負荷側）においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
【０１４０】
なお、図８〜図１１を用いて説明したこのエンジン１０において、均質燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを基本的には吸気行程とすることにより、成層燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることにより実現できる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることで、点火プラグ周りにリッチ混合気が偏在させることにより燃焼室全体としてはリーンな混合気に着火する成層燃焼を実現することができる。また、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程としても点火プラグ周りにリッチ混合気を偏在させることができれば、吸気行程噴射であっても成層燃焼を実現できる。
【０１４１】
また、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖気時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態（アイドル状態）を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。
【０１４２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵで制御されるエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１による燃料噴射制御を説明するフローチャートである。
【図３】図２に示したデリバリ内エア溜まり判定の詳細を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１による燃料噴射制御の動作例を説明する波形図である。
【図５】本発明の実施の形態２による燃料噴射制御を説明するフローチャートである。
【図６】複数バンクの配置された複数気筒を備えた内燃機関への本発明の適用を説明する概念図である。
【図７】図６に示した内燃機関での燃料供給系統の構成例を説明するブロック図である。
【図８】図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時のＤＩ比率設定マップ（機関温間時）の第１の例を説明する図である。
【図９】図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時のＤＩ比率設定マップ（機関冷間時）の第１の例を説明する図である。
【図１０】図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時のＤＩ比率設定マップ（機関温間時）の第２の例を説明する図である。
【図１１】図１に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時のＤＩ比率設定マップ（機関冷間時）の第２の例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１０，１０♯  エンジン、２０  インテークマニホールド、３０  サージタンク、４０
吸気ダクト、４２  エアフローメータ、５０  エアクリーナ、６０  電動モータ、７０
スロットルバルブ、８０  エキゾーストマニホールド、９０  三元触媒コンバータ、１００  アクセルペダル、１１０  筒内噴射用インジェクタ、１１２♯１〜１１２♯６  気筒、１２０  吸気通路噴射用インジェクタ、１３０，１３０ａ，１３０ｂ  燃料分配管（筒内噴射側）、１４０  逆止弁、１５０  高圧燃料ポンプ、１５２  電磁スピル弁、１６０，１６０ａ，１６０ｂ  燃料分配管（ポート噴射側）、１７０  燃料圧レギュレータ、１８０  低圧燃料ポンプ、１９０  燃料フィルタ、２００  燃料タンク、３００  エンジンＥＣＵ、３８０  水温センサ、４００  燃料圧センサ、４００Ｌ  低圧供給系統、４００Ｈ  高圧供給系統、４２０  空燃比センサ、４４０  アクセル開度センサ、４６０  回転数センサ、４８０  クランク角センサ、５００  始動装置、５１０  フライホイール、Ｆｒ  進行方向、Ｇ１，Ｇ２  グループ（気筒）、Ｎ１  所定回転数（エンジン始動完了判定用）、Ｎｅ  エンジン回転数、ｒ  ＤＩ比率、ＴＤ  グループ間出力トルク差、ＴＤｒ  基準値（グループ間出力トルク差）、ＴＤＳＭ  出力トルク差評価値、ｘｄｍｉｎｊ
ダミー噴射要求フラグ、ｘｉｄｌ  アイドル判定フラグ。
【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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【図９】
2006207453.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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