(57)【要約】【課題】冷間状態での機関運転を安定させることのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関１の制御装置５０は、内燃機関１の温度が所定温度以下の冷間状態における燃料噴射を制御する冷間時制御部５０Ａを備える。冷間時制御部５０Ａは、空燃比フィードバック制御の非実行中は、圧縮行程の前半期間に燃料を噴射する第１モードにて燃料噴射を実施し、空燃比フィードバック制御の実行中は、吸気行程の後半期間に燃料を噴射する第２モードにて燃料噴射を実施する冷間時制御を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内噴射式の燃料噴射弁を備える内燃機関に適用されて、排気通路に設けられたセンサによる空燃比の検出が可能なときには混合気の空燃比が目標空燃比となるように前記燃料噴射弁の噴射量をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を実行する一方、前記空燃比フィードバック制御の非実行時にはオープンループ制御にて前記噴射量を算出する制御装置であって、
前記内燃機関の温度が所定温度以下の冷間状態における燃料噴射を制御する冷間時制御部を備えており、
前記冷間時制御部は、前記空燃比フィードバック制御の非実行中は、圧縮行程の前半期間に燃料を噴射する第１モードにて燃料噴射を実施し、前記空燃比フィードバック制御の実行中は、吸気行程の後半期間に燃料を噴射する第２モードにて燃料噴射を実施する冷間時制御を実行する
内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記冷間時制御部は、前記第１モードとして前記圧縮行程の前半期間と吸気行程の後半期間とに燃料噴射を分割して実施する処理を実行する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記冷間時制御部は、前記第２モードによる吸気行程の後半期間での燃料噴射を複数回に分割して実施する処理を実行する
請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第２モードによる吸気行程の後半期間での燃料噴射を分割して実施するときの各噴射間の燃料噴射休止期間は、前記燃料噴射弁が閉弁してから次に開弁するまでに必要とされる最短時間が設定されている
請求項３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する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載の制御装置は、筒内噴射式の燃料噴射弁を備える内燃機関が暖機運転中のときには、吸気行程及び圧縮行程のそれぞれで燃料を噴射することにより排気の温度を高めて触媒の早期活性化を図るようにしている。また、暖機運転中ではないときには吸気行程で２回燃料を噴射することにより、燃焼室への燃料付着を低減するとともに燃料の霧化度合を向上させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１５９００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、暖機運転中のように、内燃機関の温度が所定温度以下となっている冷間状態では、燃料の揮発性が低く混合気の形成が進みにくいために、内燃機関の出力トルクが低くなって機関回転速度が変動しやすくなり、安定した機関運転を行うことが困難になるおそれがある。
【０００５】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、冷間状態での機関運転を安定させることのできる内燃機関の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】
【０００６】
上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、筒内噴射式の燃料噴射弁を備える内燃機関に適用されて、排気通路に設けられたセンサによる空燃比の検出が可能なときには混合気の空燃比が目標空燃比となるように前記燃料噴射弁の噴射量をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を実行する一方、前記空燃比フィードバック制御の非実行時にはオープンループ制御にて前記噴射量を算出する。この制御装置は、前記内燃機関の温度が所定温度以下の冷間状態における燃料噴射を制御する冷間時制御部を備えており、前記冷間時制御部は、前記空燃比フィードバック制御の非実行中は圧縮行程の前半期間に燃料を噴射する第１モードにて燃料噴射を実施し、前記空燃比フィードバック制御の実行中は吸気行程の後半期間に燃料を噴射する第２モードにて燃料噴射を実施する冷間時制御を実行する。
【０００７】
同構成によれば、冷間状態において空燃比フィードバック制御が実行されておらず、オープンループ制御にて燃料の噴射量が算出されるときには、上記第１モードによる燃料噴射が実施される。
【０００８】
この第１モードでは、圧縮行程の前半期間に燃料が噴射される。こうした圧縮行程での燃料噴射は、吸気行程での燃料噴射と比較して、筒内圧が高くなっている状態で燃料が噴射されるために、その噴射された燃料の貫徹力は小さくなる。そのため、吸気行程で燃料を噴射する場合と比較して、ピストンの頂面やシリンダボアに付着する燃料の量が抑えられるようになり、燃焼に寄与する燃料が多くなる。従って、吸気行程において燃料を噴射する場合と比較して、内燃機関の出力トルクは大きくなり、冷間状態での機関運転は安定しやすくなる。
【０００９】
ただし、圧縮行程の前半期間での燃料噴射は、吸気行程での燃料噴射と比較して噴射時期が点火時期に近く燃料の霧化時間が短くなるために混合気の形成が進みにくい。従って、圧縮行程の前半期間での燃料噴射は、吸気行程での燃料噴射と比較して、燃料噴射量の増大に伴い内燃機関の出力トルクが増大していくときの最大トルクが低くなる。
【００１０】
この点、同構成では、冷間状態において空燃比フィードバック制御が実行されているときには、上記第２モードによる燃料噴射が実施される。
この第２モードにおいて、吸気行程の後半期間に噴射された燃料は、圧縮行程で燃料を噴射した場合と比較して噴射時期が点火時期から離れており、燃料の霧化時間が長くなるため、混合気形成が良好に行われる。また、吸気行程の後半は、吸気行程の前半と比較して、気筒内に流入する吸気の流速が速くなっており、気筒内に流入する吸気と気筒内に噴射された燃料との混合が進みやすいため、こうした点でも混合気形成が良好に行われる。
【００１１】
ここで、吸気行程の後半期間での燃料噴射は、圧縮行程での燃料噴射と比較して、ピストンの頂面やシリンダボアに付着する燃料の量が多くなるため、このままでは燃焼に寄与する燃料が減少してしまう。しかし、同構成では、第２モードによる燃料噴射は、空燃比フィードバック制御が実行されているときに実施される。従って、燃焼に寄与する燃料が減少して混合気の空燃比が目標空燃比よりもリーンになると、空燃比フィードバック制御の実行によって燃料噴射量が増量されるため、燃焼に寄与する燃料量の減少は空燃比フィードバック制御によって補われる。このようにして第２モードによる燃料噴射では、燃焼に寄与する燃料量が確保されるとともに混合気形成が良好に行われるため、上記第１モードによる燃料噴射よりも内燃機関の出力トルクは大きくなり、機関回転速度の変動が抑えられるようになる。従って、冷間状態での機関運転をより一層安定させることができるようになる。
【００１２】
また、上述したように、第２モードによる燃料噴射を空燃比フィードバック制御の実行中に実施することにより内燃機関の運転は安定するようになるため、冷間状態でも空燃比フィードバック制御を早期に開始することができるようになる。
【００１３】
上記制御装置において、前記冷間時制御部は、前記第１モードとして前記圧縮行程の前半期間と吸気行程の後半期間とに燃料噴射を分割して実施する処理を実行してもよい。
同構成によれば、第１モードによる燃料噴射の実施に際して、吸気行程の後半期間と圧縮行程の前半期間とに分けて燃料が噴射される。そのため、圧縮行程の前半期間に全ての燃料を噴射する場合と比較して、噴射１回当たりに噴射される燃料量が少なくなるため、燃料の貫徹力は弱くなり、これにより圧縮行程で噴射された燃料のうちでピストンの頂面やシリンダボアに付着する燃料の量を抑えることができる。
【００１４】
また、上述したように、吸気行程の後半期間に噴射された燃料は混合気形成が良好に行われるため、圧縮行程の前半期間に全ての燃料を噴射する場合と比較して、内燃機関の出力トルクを高めることができる。
【００１５】
上記制御装置において、前記冷間時制御部は、前記第２モードによる吸気行程の後半期間での燃料噴射を複数回に分割して実施する処理を実行してもよい。
同構成によれば、第２モードにおける吸気行程の後半期間での燃料噴射が１回ではなく、複数回に分けて実施される。このようにして燃料噴射を複数回に分けて実施すると、噴射１回当たりに噴射される燃料量が少なくなるため、燃料の貫徹力が弱くなる。そのため、噴射された燃料がピストンの頂面やシリンダボアに付着することを抑えることができる。
【００１６】
また、上記制御装置において、前記第２モードによる吸気行程の後半期間での燃料噴射を分割して実施するときの各噴射間の燃料噴射休止期間は、前記燃料噴射弁が閉弁してから次に開弁するまでに必要とされる最短時間を設定することが好ましい。
【００１７】
同構成によれば、吸気行程の後半期間において燃料噴射を複数回実施するときの噴射間隔が可能な限り短くなるため、吸気行程の後半期間において最後に噴射された燃料の霧化時間をできるだけ長くすることができるようになり、これにより燃料の霧化を促すことができる。
【００１８】
なお、上述した各構成において、吸気行程の後半期間とは、「圧縮上死点前２７０°ＣＡ＜クランク角≦圧縮上死点前１８０°ＣＡ」の期間をいう。また、圧縮行程の前半期間とは、「圧縮上死点前１８０°ＣＡ＜クランク角≦圧縮上死点前９０°ＣＡ」の期間をいう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態における内燃機関及び制御装置を示す模式図。
【図２】同実施形態の制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態の制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。
【図４】同実施形態の各噴射モードにおける噴射時期を示す模式図。
【図５】同実施形態の第２モードにおける噴射間隔を示すグラフ。
【図６】同実施形態の変形例における第１モードの噴射時期を示す模式図。
【図７】同実施形態の変形例における第２モードの噴射時期を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、内燃機関の制御装置の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関１のシリンダブロック２には、複数のシリンダ４が設けられている。シリンダ４内にはピストン５が設けられており、ピストン５は、コネクティングロッド６を介してクランクシャフト７に連結されている。
【００２１】
シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド３が組み付けられている。シリンダ４内においてピストン５の頂面とシリンダヘッド３との間には、燃焼室８が形成されている。また、シリンダヘッド３には、燃焼室８に燃料を直接噴射する筒内噴射式の燃料噴射弁３５と、燃焼室８の混合気を火花点火する点火プラグ１１とが、内燃機関１の気筒ごと（シリンダ４ごと）に設けられている。
【００２２】
また、シリンダヘッド３には、燃焼室８に吸気を導入する吸気ポート９と燃焼室８から排気を排出する排気ポート１０とが設けられている。吸気ポート９及び排気ポート１０は、それぞれ吸気通路２０及び排気通路３０に接続されている。また、吸気ポート９には同吸気ポート９を開閉する吸気弁１２が設けられており、排気ポート１０には同排気ポート１０を開閉する排気弁１３が設けられている。排気通路３０には、排気を浄化する触媒３２が設けられている。この触媒３２は、目標空燃比となるように混合気の空燃比が制御されることによって排気を浄化する。
【００２３】
内燃機関１には、各種センサやスイッチが設けられている。例えば、機関回転速度ＮＥを検出するクランク角センサ４１や、吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ４４や、内燃機関１の冷却水の温度である冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ４５や、触媒３２よりも排気上流の排気通路３０に設けられており空燃比ＡＦを検出する空燃比センサ４６などが設けられている。
【００２４】
内燃機関１の各種制御は制御装置５０によって実施される。この制御装置５０は、各種演算処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやデータが記憶された読出専用メモリ（ＲＯＭ）、中央処理装置の演算結果などを一時的に記憶するメモリ（ＲＡＭ）、入力ポート、及び出力ポートなどを備えている。制御装置５０の入力ポートには、上述した各種センサの信号などが入力される。また、制御装置５０の出力ポートには、燃料噴射弁３５や点火プラグ１１などの各種デバイスを駆動する回路が接続されている。そして制御装置５０は、メモリに記憶されたプログラムを中央処理装置が実行することによって各種制御を実施する。
【００２５】
制御装置５０は、燃料噴射弁３５の燃料噴射量や燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御や、点火プラグ１１の点火時期を制御する点火時期制御といった各種制御を実行する。
制御装置５０は、燃料噴射量に関する制御の１つとして、空燃比センサ４６による空燃比ＡＦの検出が可能なときには混合気の空燃比が目標空燃比（例えば本実施形態では理論空燃比）となるように燃料噴射弁３５の噴射量をフィードバック制御する周知の空燃比フィードバック制御を実行する。また、この空燃比フィードバック制御の非実行時には目標空燃比及び吸入空気量ＧＡに基づいて燃料噴射弁３５の噴射量を算出する周知のオープンループ制御を実行する。なお、このオープンループ制御では、基本的に吸入空気量ＧＡを目標空燃比で除した値が基本値とされる。そして、この基本値に対して各種の補正を行うことで（例えば燃料の壁面付着を補償するための増量補正など）、燃料噴射弁３５の噴射量が算出される。
【００２６】
図２に、上記空燃比フィードバック制御と上記オープンループ制御とを切り替えるための処理手順を示す。この図２に示す処理は、機関運転中において、制御装置５０のメモリに記憶されたプログラムを中央処理装置が所定周期毎に実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、ステップ番号を表現する。
【００２７】
この図２に示すように、制御装置５０は、空燃比センサ４６から空燃比ＡＦの検出信号が出力されているか否かを判定する（Ｓ１００）。ちなみに、冷間状態からの機関始動の場合には、機関始動が開始されてから空燃比センサ４６が活性化して検出信号が出力されるまでの時間が概ね１分以下である。
【００２８】
そして、空燃比センサ４６から空燃比ＡＦの検出信号が出力されていないときには（Ｓ１００：ＮＯ）、制御装置５０は、上記オープンループ制御を実行して（Ｓ１２０）、燃料噴射弁３５の噴射量を算出し、本処理を一旦終了する。
【００２９】
一方、空燃比センサ４６から空燃比ＡＦの検出信号が出力されており（Ｓ１００：ＹＥＳ）、空燃比センサ４６による空燃比ＡＦの検出が可能なときには、制御装置５０は、空燃比フィードバック制御を実行して（Ｓ１１０）、燃料噴射弁３５の噴射量を算出し、本処理を一旦終了する。
【００３０】
また、制御装置５０は、燃料噴射時期に関する制御の１つとして、内燃機関１の温度が所定温度以下の冷間状態における燃料噴射を制御する冷間時制御を実施する。そして、この冷間時制御を実行するための冷間時制御部５０Ａを備えている。この冷間時制御部５０Ａによる冷間時制御は、制御装置５０のメモリに記憶されたプログラムを中央処理装置が実行することにより実現される。
【００３１】
図３に、上記冷間時制御の処理手順を示す。なお、図３に示す処理は、機関運転中において所定周期毎に繰り返し実行される。
本処理を開始すると、冷間時制御部５０Ａは、現在の冷却水温ＴＨＷ、現在の機関回転速度ＮＥ、及び現在の機関負荷率ＫＬを取得する（Ｓ２００）。
【００３２】
次に、冷間時制御部５０Ａは、取得した冷却水温ＴＨＷが判定値ＴＨＷ１以下であるか否かを判定する（Ｓ２１０）。この判定値ＴＨＷ１は、冷却水温ＴＨＷが当該判定値ＴＨＷ１以下であることに基づき、内燃機関１の機関温度が所定温度以下の冷間状態であることを的確に判定することができるように、その値の大きさが設定されている（例えば２０℃程度）。
【００３３】
そして、冷却水温ＴＨＷが判定値ＴＨＷ１を超えているときには（Ｓ２１０：ＮＯ）、冷間時制御部５０Ａは、本処理を一旦終了する。
一方、冷却水温ＴＨＷが判定値ＴＨＷ１以下であるときには（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、冷間時制御部５０Ａは、取得した機関回転速度ＮＥが判定値ＮＥ１以下であり、かつ取得した機関負荷率ＫＬが判定値ＫＬ１以下であるか否かを判定する（Ｓ２２０）。この判定値ＮＥ１は、機関回転速度ＮＥが当該判定値ＮＥ１以下であることに基づき、機関運転状態が低回転状態であることを的確に判定することができるように、その値の大きさが設定されている（例えば２０００ｒｐｍ程度）。また、判定値ＫＬ１は、機関負荷率ＫＬが当該判定値ＫＬ１以下であることに基づき、機関運転状態が低負荷状態であることを的確に判定することができるように、その値の大きさが設定されている（例えばアイドル運転時の負荷率程度）。
【００３４】
そして、ステップＳ２２０にて否定判定されるときには（Ｓ２２０：ＮＯ）、冷間時制御部５０Ａは、本処理を一旦終了する。
一方、ステップＳ２２０にて肯定判定されるとき（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、つまり現在の機関運転状態が低回転低負荷状態（例えばアイドル運転相当）であるときには、冷間時制御部５０Ａは、現在、空燃比フィードバック制御が実行されているかを判定する（Ｓ２３０）。
【００３５】
そして、空燃比フィードバック制御が実行されていないとき（Ｓ２３０：ＮＯ）、つまり上記オープンループ制御が実行されているときには、冷間時制御部５０Ａは、冷間状態における燃料の噴射モードとして、第１モード（図４参照）による燃料噴射を実行して（Ｓ２４０）、本処理を一旦終了する。
【００３６】
一方、上記空燃比センサ４６による空燃比ＡＦの検出が可能な状態になっており、これにより上記空燃比フィードバック制御が実行されているときには（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、冷間時制御部５０Ａは、冷間状態における燃料の噴射モードとして、第２モード（図４参照）による燃料噴射を実行して（Ｓ２５０）、本処理を一旦終了する。
【００３７】
図４に、上述した第１モードによる燃料噴射を実行するときの燃料の噴射時期と、上述した第２モードによる燃料噴射を実行するときの燃料の噴射時期とを示す。なお、後述の吸気行程の前半期間とは、「圧縮上死点前３６０°ＣＡ＜クランク角≦圧縮上死点前２７０°ＣＡ」の期間をいい、後述の吸気行程の後半期間とは、「圧縮上死点前２７０°ＣＡ＜クランク角≦圧縮上死点前１８０°ＣＡ」の期間をいう。また、後述の圧縮行程の前半期間とは、「圧縮上死点前１８０°ＣＡ＜クランク角≦圧縮上死点前９０°ＣＡ」の期間をいう。
【００３８】
（第１モード）
第１モードは、上述したように冷間状態での機関運転中においてオープンループ制御が実施される場合に選択される噴射モードであり、吸気行程の後半期間で燃料が１回噴射されるとともに、圧縮行程の前半期間にも燃料が１回噴射される。
【００３９】
この第１モードでは、１回の燃焼サイクルにおいて１つの気筒内に噴射される総燃料量が二等分されて、その分割された燃料量が吸気行程の後半期間及び圧縮行程の前半期間にそれぞれ噴射される。なお、上記総燃料量は、上記空燃比フィードバック制御や上記オープンループ制御の実行を通じて算出される燃料噴射弁３５の噴射量である。
【００４０】
第１モードにおいて吸気行程の後半期間に燃料を噴射する時期は、噴射した燃料のピストン５への付着をできる限り避けつつ気筒内に流入する吸気の流速ができるだけ速い時期、例えば吸気行程中にピストン５がストロークの中間位置を超えた付近の時期（例えば圧縮上死点前２６０°ＣＡ〜圧縮上死点前２６０°ＣＡの間の時期など）に設定されている。また、第１モードにおいて圧縮行程の前半期間に燃料を噴射する時期は、噴射した燃料のピストン５への付着をできる限り避けつつ筒内圧ができるだけ高い時期（例えば圧縮上死点前１００°ＣＡ〜圧縮上死点前１３０°ＣＡの間の時期など）に設定されている。
【００４１】
（第２モード）
第２モードは、上述したように冷間状態での機関運転中において空燃比フィードバック制御が実行されているときに選択される噴射モードであり、吸気行程の後半期間に燃料が２回に分けて分割噴射される。
【００４２】
この第２モードでは、上記総燃料量が二等分されて、その分割された燃料量が吸気行程の後半期間にそれぞれ噴射される。
第２モードにおいて吸気行程の後半期間に１回目の燃料を噴射する時期は、噴射した燃料のピストン５への付着をできる限り避けつつ気筒内に流入する吸気の流速ができるだけ速い時期に設定されている。こうした時期として、例えば吸気行程中にピストン５がストロークの中間位置を超えた付近の時期（例えば圧縮上死点前２５０°ＣＡ〜圧縮上死点前２７０°ＣＡの間の時期など）が設定されている。また、第２モードにおいて吸気行程の後半期間に２回目の燃料を噴射する時期は、図５に示す時期となるように設定されている。
【００４３】
図５に示すように、燃料噴射を２回に分割して実施するときの各噴射間の燃料噴射休止期間ＴＲは、燃料噴射弁３５が閉弁してから次に開弁するまでに必要とされる最短時間Ｔｍｉｎが設定されている。
【００４４】
次に、上記第１モード及び第２モードの作用を説明する。
（第１モードの作用）
第１モードでは、圧縮行程の前半期間に燃料が噴射される。こうした圧縮行程での燃料噴射は、吸気行程での燃料噴射と比較して、筒内圧が高くなっている状態で燃料が噴射されるために、燃料噴射弁３５の噴射圧と筒内圧との差圧が小さくなる。従って、吸気行程での燃料噴射と比較して、圧縮行程での燃料噴射では燃料の貫徹力が小さくなり、ピストン５の頂面やシリンダボアに付着する燃料の量が抑えられるようになるため、燃焼に寄与する燃料が多くなる。従って、吸気行程において燃料を噴射する場合と比較して、内燃機関１の出力トルクは大きくなり、冷間状態での機関運転は安定しやすくなる。
【００４５】
また、第１モードによる燃料噴射の実施に際しては、圧縮行程の前半期間だけではなく、吸気行程の後半期間にも燃料が噴射される。そのため、圧縮行程の前半期間に上記総燃料量の全てを噴射する場合と比較して、噴射１回当たりに噴射される燃料量が少なくなるため、燃料の貫徹力は弱くなり、これにより圧縮行程で噴射された燃料のうちでピストン５の頂面やシリンダボアに付着する燃料の量を抑えることができるようになり、燃焼に寄与する燃料が増えるようになる。こうした燃焼に寄与する燃料の増加により、内燃機関１の出力トルクが高められる。
【００４６】
また、吸気行程の後半期間に噴射された燃料は、圧縮行程で燃料を噴射した場合と比較して噴射時期が点火時期から離れており、燃料の霧化時間が長くなるため、混合気形成が進みやすい。また、吸気行程の後半期間は、吸気行程の前半期間と比較して、気筒内に流入する吸気の流速が速くなっており、気筒内に流入する吸気と気筒内に噴射された燃料との混合が進みやすいため、こうした点でも混合気形成が進みやすい。従って、圧縮行程の前半期間に上記総燃料量の全てを噴射する場合と比較して、総燃料量のうちで混合気形成に寄与する燃料量は増えるようになり、これにより内燃機関１の出力トルクが高められる。
【００４７】
ただし、この第１モードでは総燃料量のうちの一部が圧縮行程の前半期間に噴射される。そのため、吸気行程で燃料を噴射する場合と比較して、圧縮行程の前半期間に噴射された燃料の噴射時期は点火時期に近くなっており、燃料の霧化時間は短くなるために混合気の形成が進みにくい。従って、圧縮行程の前半期間での燃料噴射を行う第１モードでは、総燃料量の全てを吸気行程で噴射する場合と比較して、燃料噴射量の増大に伴い内燃機関１の出力トルクが増大していくときの最大トルクは低くなる。
【００４８】
（第２モードの作用）
この点、本実施形態では、冷間状態において空燃比フィードバック制御が実行されているときには、上記第２モードによる燃料噴射が実施される。
【００４９】
この第２モードにおいて、吸気行程の後半期間に噴射された燃料は、圧縮行程で燃料を噴射した場合と比較して噴射時期が点火時期から離れており、燃料の霧化時間が長くなるため、混合気形成が良好に行われる。また、上述したように、吸気行程の後半は吸気行程の前半と比較して、気筒内に流入する吸気の流速が速くなっており、気筒内に流入する吸気と気筒内に噴射された燃料との混合が進みやすいため、こうした点でも混合気形成が良好に行われる。
【００５０】
ここで、吸気行程の後半期間での燃料噴射は、圧縮行程での燃料噴射と比較して、ピストン５の頂面やシリンダボアに付着する燃料の量が多くなるため、このままでは燃焼に寄与する燃料が減少してしまう。しかし、本実施形態では、第２モードによる燃料噴射は、空燃比フィードバック制御が実行されているときに実施される。従って、燃焼に寄与する燃料が減少して混合気の空燃比が目標空燃比よりもリーンになると、空燃比フィードバック制御の実行によって燃料噴射量が増量されるため、燃焼に寄与する燃料量の減少は空燃比フィードバック制御によって補われる。このようにして第２モードによる燃料噴射では、燃焼に寄与する燃料量が確保されるとともに混合気形成が良好に行われるため、上記第１モードによる燃料噴射よりも内燃機関１の出力トルクは大きくなり、機関回転速度の変動が抑えられるようになる。従って、冷間状態での機関運転がより一層安定するようになる。
【００５１】
なお、機関燃料として重質燃料が使用される場合には、軽質燃料が使用される場合と比較して冷間状態での燃料の揮発性が更に悪化するために機関運転が不安定になりやすい。この点、本実施形態では、空燃比フィードバック制御の実行中に上記第２モードによる燃料噴射を実施することで、燃焼に寄与する燃料量が確保されるとともに混合気形成が良好に行われる。そのため、そうした重質燃料が使用される場合でも、冷間状態での機関運転が安定するようになる。
【００５２】
また、上述したように、第２モードによる燃料噴射を空燃比フィードバック制御の実行中に実施することにより内燃機関１の運転は安定するようになるため、冷間状態でも空燃比フィードバック制御を早期に開始することができるようになる。そのため、触媒３２による排気浄化がより早期に開始されるようになる。
【００５３】
また、第２モードによる吸気行程の後半期間での燃料噴射が複数回に分割して実施される。このようにして燃料噴射を複数回に分けて実施すると、噴射１回当たりに噴射される燃料量が少なくなるため、燃料の貫徹力が弱くなる。そのため、吸気行程の後半期間に噴射された燃料がピストン５の頂面やシリンダボアに付着することを抑えることができる。
【００５４】
また、先の図５に示したように、燃料噴射を２回に分割して実施するときの各噴射間の燃料噴射休止期間ＴＲは、燃料噴射弁３５が閉弁してから次に開弁するまでに必要とされる最短時間Ｔｍｉｎが設定されており、これにより２回目の噴射時期は、できる限り１回目の噴射時期に近い時期となるように設定されている。このように吸気行程の後半期間において燃料噴射を複数回実施するときの噴射間隔が可能な限り短くなるように設定されているため、吸気行程の後半期間において最後に噴射された燃料の霧化時間をできるだけ長くすることができるようになり、これにより燃料の霧化が促されるようになるため、混合気の形成が進みやすくなる。
【００５５】
以上説明した本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１）オープンループ制御の実行中は上記第１モードで燃料噴射を実施するとともに、空燃比フィードバック制御の実行中は上記第２モードにて燃料噴射を実施するようにしているため、燃料の揮発性が低い冷間状態での機関運転を安定させることができる。また、冷間状態でも空燃比フィードバック制御を早期に開始することができるようになる。また、重質燃料が使用される場合でも、冷間状態での機関運転が安定するようになる。
【００５６】
（２）第１モードとして圧縮行程の前半期間と吸気行程の後半期間とに燃料噴射を分割して実施するようにしているため、圧縮行程で噴射された燃料のうちでピストン５の頂面やシリンダボアに付着する燃料の量を抑えることができる。
【００５７】
また、吸気行程の後半期間に噴射された燃料は混合気形成が良好に行われるため、圧縮行程の前半期間に全ての燃料を噴射する場合と比較して、内燃機関１の出力トルクを高めることができる。
【００５８】
（３）第２モードによる吸気行程の後半期間での燃料噴射を複数回に分割して実施するようにしているため、噴射された燃料がピストン５の頂面やシリンダボアに付着することを抑えることができる。
【００５９】
（４）燃料噴射を分割して実施するときの各噴射間の燃料噴射休止期間ＴＲを、燃料噴射弁３５が閉弁してから次に開弁するまでに必要とされる最短時間Ｔｍｉｎに設定している。そのため吸気行程の後半期間において最後に噴射された燃料の霧化時間をできるだけ長くすることができるようになり、これにより燃料の霧化を促すことができる。
【００６０】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第１モードにおいて分割噴射を行うときの総燃料量の分割割合は適宜変更してもよい。
【００６１】
・上記第２モードにおいて分割噴射を行うときの総燃料量の分割割合は適宜変更してもよい。
・上記第１モードにおいて、総燃料量の全てを圧縮行程の前半期間に噴射しても、ピストン５の頂面やシリンダボアに対する燃料付着を抑えることができる場合には、図６に示すように、総燃料量の全てを圧縮行程の前半期間に噴射して吸気行程での燃料噴射を行わないようにしてもよい。
【００６２】
・上記第２モードにおいて吸気行程の後半期間には燃料噴射を２回行うようにしたが、３回以上行うようにしてもよい。また、ピストン５の頂面やシリンダボアへの燃料付着を抑えることができるのであれば、図７に示すように、吸気行程の後半期間における燃料噴射を１回にしてもよい。
【００６３】
・図３に示したＳ２２０の処理を省略してもよい。つまりＳ２１０にて肯定判定される場合には、機関回転速度や機関負荷に依らずＳ２３０以降の処理を実施するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…内燃機関、２…シリンダブロック、３…シリンダヘッド、４…シリンダ、５…ピストン、６…コネクティングロッド、７…クランクシャフト、８…燃焼室、９…吸気ポート、１０…排気ポート、１１…点火プラグ、１２…吸気弁、１３…排気弁、２０…吸気通路、３０…排気通路、３２…触媒、３５…燃料噴射弁、４１…クランク角センサ、４４…エアフロメータ、４５…水温センサ、４６…空燃比センサ、５０…制御装置、５０Ａ…冷間時制御部。
【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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