(57)【要約】【課題】スプレーガイド方式の筒内噴射式内燃機関の冷間始動時に、燃料の気化促進と壁面付着低減を図ることにより、始動性とエミッションを向上すること。【解決手段】機関の冷間始動時に圧縮行程後半または膨張行程前半で燃料噴射し火花点火するメイン燃焼と、メイン燃焼に先立って予備的に燃料噴射し火花点火するパイロット燃焼とを行う筒内噴射式内燃機関の始動制御装置において、パイロット燃焼の際の燃料噴射および点火を吸気行程前半で行う。パイロット燃焼は、必要な空気量（吸気量）が確保され、かつ、ピストンへの燃料付着量を最小限にした状態で行われる。またその噴射量は、メイン燃焼の際に噴射される燃料がパイロット燃焼の発生熱によって自着火しない程度に少量設定される。【選択図】        図１
2008031930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁からの燃料噴霧中または当該燃料噴霧の稜線近傍に電極部が位置するように配設された点火プラグと、
を少なくとも備え、
内燃機関の冷間始動時に圧縮行程後半または膨張行程前半で燃料噴射し火花点火するメイン燃焼と、
前記メイン燃焼に先立って予備的に燃料噴射し火花点火するパイロット燃焼と、
を行う筒内噴射式内燃機関の始動制御装置において、
前記パイロット燃焼の際の前記燃料噴射および前記点火を吸気行程前半または吸気下死点近傍で行うことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
前記パイロット燃焼を前記吸気行程前半で行う場合には、前記パイロット燃焼の際の燃料噴射開始時期および点火開始時期は、吸気弁の開弁により前記パイロット燃焼に必要な空気量を確保できる時期とピストンへの燃料付着量が許容値以下になる時期のうち遅い方の後であって、かつ、前記パイロット燃焼により増加する筒内ガス量と同じ空気量を確保できる時期の前に設定されることを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
前記パイロット燃焼を前記吸気下死点近傍で行う場合には、前記パイロット燃焼の際の燃料噴射開始時期および点火開始時期は、前記パイロット燃焼による熱発生が吸気弁の閉弁後に始まるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
前記パイロット燃焼の際の燃料噴射量は、前記メイン燃焼の際に噴射される燃料が前記パイロット燃焼の発生熱によって自着火しない程度に少量設定されることを特徴とする請求項２または３に記載の筒内噴射式内燃機関の始動制御装置。
【請求項５】
所定条件下で筒内の空気が吸気ポートへ逆流する場合には、前記パイロット燃焼の際の燃料噴射開始時期は、吸気弁の閉弁後に設定されることを特徴とする請求項３に記載の筒内噴射式内燃機関の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スプレーガイド方式の筒内噴射式内燃機関の始動制御装置に関し、更に詳しくは、燃料の気化促進と壁面付着低減を図ることにより、始動性とエミッションを向上することができる筒内噴射式内燃機関の始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室内に燃料噴射弁により燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関が知られている。この筒内噴射式内燃機関において、燃焼室上壁の中央部に燃料噴射弁からの燃料噴霧中または燃料噴霧稜線近傍に位置するように点火プラグの電極部をレイアウトし、燃料噴射中または噴射直後の燃料噴霧に直接点火を行うスプレーガイド方式と呼ばれる技術が知られている。
【０００３】
このような筒内噴射式内燃機関は、少なくとも機関低負荷時において、圧縮行程で燃料を噴射して点火プラグ回りだけに着火性の良好な混合気を形成することにより、着火性を確保して筒内全体としてはリーンな混合気の燃焼を可能とする成層燃焼を実施するものである。これにより、燃費の向上、炭化水素（ＨＣ）の低減、スモークの抑制等の効果を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、機関の冷間始動時にこのような成層燃焼を実施しようとしても、圧縮行程に噴射された燃料は、筒内温度が低いために点火までの短い時間では十分に気化せず、点火プラグ回りに着火性の良好な混合気を形成することができない。
【０００５】
そこで、冷間始動時の着火性を確保するために、冷間始動時に正規の燃料噴射が開始された後に点火が開始される筒内噴射式火内燃機関において、上記正規の燃料噴射（メイン噴射）に先立って、ピストンが下死点を中心とするクランク角度ほぼ１８０°の範囲内である時に予備燃料噴射（パイロット噴射）を実施する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）
【０００６】
なお、関連する公知技術として、内燃機関の始動時、特にウォームスタート時の混合物形成を改良するために、内燃機関の始動段階開始前の第１の混合物形成のために燃焼室内で必要とされる燃料質量を、複数回の連続した燃料噴射によって燃焼室にもたらすようにした技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１５３０５０号公報
【特許文献２】特開２００４−１９７７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、冷間始動時には、吸入空気の温度、筒内壁面の温度および燃料の温度がすべて低い状態であるため、燃料気化が悪く、燃料のいわゆる壁面付着も起こり易い。このため、予備燃料噴射を行う上記従来技術にあっては、始動性の向上を図れない虞があるとともに、エミッションが悪化する虞があり、特に炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、スモークの発生を抑制する必要があった。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷間始動時にメイン燃焼が行われる前にパイロット燃焼を実施して筒内温度を高め、燃料の気化促進と壁面付着低減を図ることにより、始動性とエミッションを向上することができる筒内噴射式内燃機関の始動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項１に係る筒内噴射式内燃機関の始動制御装置は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁からの燃料噴霧中または当該燃料噴霧の稜線近傍に電極部が位置するように配設された点火プラグと、を少なくとも備え、内燃機関の冷間始動時に圧縮行程後半または膨張行程前半で燃料噴射し火花点火するメイン燃焼と、前記メイン燃焼に先立って予備的に燃料噴射し火花点火するパイロット燃焼と、を行う筒内噴射式内燃機関の始動制御装置において、前記パイロット燃焼の際の前記燃料噴射および前記点火を吸気行程前半または吸気下死点近傍で行うことを特徴とするものである。
【００１１】
したがって、この発明によれば、冷間始動時におけるパイロット燃焼の筒内暖機効果により燃料の気化が促進され、ピストン等への燃料付着量が低下するので、メイン燃焼の燃焼性が向上し、始動性とエミッションが向上する。
【００１２】
また、この発明の請求項２に係る筒内噴射式内燃機関の始動制御装置は、請求項１に記載の発明において、前記パイロット燃焼を前記吸気行程前半で行う場合には、前記パイロット燃焼の際の燃料噴射開始時期および点火開始時期は、吸気弁の開弁により前記パイロット燃焼に必要な空気量を確保できる時期とピストンへの燃料付着量が許容値以下になる時期のうち遅い方の後であって、かつ、前記パイロット燃焼により増加する筒内ガス量と同じ空気量を確保できる時期の前に設定されることを特徴とするものである。
【００１３】
したがって、この発明によれば、パイロット燃焼に必要な空気量（吸気量）が確保され、かつ、ピストン等への燃料付着量を最小限にした状態でパイロット燃焼を行うことができるので、エミッションが更に向上する。
【００１４】
また、この発明の請求項３に係る筒内噴射式内燃機関の始動制御装置は、請求項１に記載の発明において、前記パイロット燃焼を前記吸気下死点近傍で行う場合には、前記パイロット燃焼の際の燃料噴射開始時期および点火開始時期は、前記パイロット燃焼による熱発生が吸気弁の閉弁後に始まるように設定されることを特徴とするものである。
【００１５】
したがって、この発明によれば、パイロット燃焼の燃焼ガスが吸気ポートに逆流するのを抑制して吸気損失を低減し、良好な燃焼を確保する。
【００１６】
また、この発明の請求項４に係る筒内噴射式内燃機関の始動制御装置は、請求項２または３に記載の発明において、前記パイロット燃焼の際の燃料噴射量は、前記メイン燃焼の際に噴射される燃料が前記パイロット燃焼の発生熱によって自着火しない程度に少量設定されることを特徴とするものである。
【００１７】
したがって、この発明によれば、メイン燃焼の際に噴射される燃料が自着火で急激に燃焼するのを回避し、スモークの発生を抑制する。
【００１８】
また、この発明の請求項５に係る筒内噴射式内燃機関の始動制御装置は、請求項３に記載の発明において、所定条件下で筒内の空気が吸気ポートへ逆流する場合には、前記パイロット燃焼の際の燃料噴射開始時期は、吸気弁の閉弁後に設定されることを特徴とするものである。
【００１９】
したがって、この発明によれば、パイロット燃焼用の噴射燃料およびその燃焼ガスが吸気ポートに逆流するのを確実に抑制して吸気損失を低減し、良好な燃焼を確保する。
【発明の効果】
【００２０】
この発明に係る筒内噴射式内燃機関の始動制御装置（請求項１）によれば、冷間始動時におけるパイロット燃焼の筒内暖機効果により燃料の気化が促進され、ピストン等への燃料付着量が低下するので、メイン燃焼の燃焼性を向上することができ、始動性とエミッションを向上することができる。
【００２１】
また、この発明に係る筒内噴射式内燃機関の始動制御装置（請求項２）によれば、パイロット燃焼に必要な空気量（吸気量）が確保され、かつ、ピストン等への燃料付着量を最小限にした状態でパイロット燃焼を行うことができるので、エミッションを更に向上することができる。
【００２２】
また、この発明に係る筒内噴射式内燃機関の始動制御装置（請求項３）によれば、パイロット燃焼の燃焼ガスが吸気ポートに逆流するのを抑制することができるので、吸気損失を低減でき、良好な燃焼を確保することができる。
【００２３】
また、この発明に係る筒内噴射式内燃機関の始動制御装置（請求項４）によれば、メイン燃焼の際に噴射される燃料が自着火で急激に燃焼するのを回避でき、スモークの発生を抑制することができる。
【００２４】
また、この発明に係る筒内噴射式内燃機関の始動制御装置（請求項５）によれば、パイロット燃焼用の噴射燃料およびその燃焼ガスが吸気ポートに逆流するのを確実に抑制することができるので、吸気損失を低減でき、良好な燃焼を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、この発明に係る筒内噴射式内燃機関の始動制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２６】
先ず、本発明を適用するスプレーガイド方式の筒内噴射式内燃機関（以下、適宜、エンジンと記す。）の概略構成について図２に基づいて説明する。ここで、図２は、エンジンの概略構成を示す断面図である。
【００２７】
図２に示すように、エンジン１０は、燃料噴射弁２３によって燃料噴霧２３ａを燃焼室１０ａに直接噴射し、点火プラグ１４によって火花点火する４サイクルガソリンエンジンであり、公知技術によって構成されている。
【００２８】
すなわち、エンジン１０の燃焼室１０ａは、シリンダボア１１とシリンダヘッド１３とシリンダボア１１内に往復動自在に配設されたピストン１２とによって構成されている。また、燃料噴射弁２３は、燃焼室１０ａ上壁の中央部に配設されている。
【００２９】
また、点火プラグ１４は、燃料噴射弁２３から噴射された燃料噴霧２３ａ中または燃料噴霧２３ａの稜線近傍に電極部が位置するように配設されている。この点火プラグ１４によって、燃料噴射中または噴射直後の燃料噴霧２３ａに火花点火される。
【００３０】
また、燃焼室１０ａを臨む吸気ポート１５には吸気バルブ（吸気弁）１６が配設され、燃焼室１０ａを臨む排気ポート１８には排気バルブ２０が配設されている。これらのバルブ１６，２０は、開閉動作タイミングを可変制御する可変バルブタイミング機構２８によって開閉制御されるようになっている。
【００３１】
なお、図示を省略するが、エンジン１０の排気通路には、排気ガス中のスモークおよびＮＯｘ、ＨＣ等を浄化するための触媒装置を備えている。
【００３２】
上記バルブ１６，２０を可変制御する可変バルブタイミング機構２８、点火プラグ１４、燃料噴射弁２３等、エンジン１０の各構成要素は、電子制御装置（ＥＣＵ）３０によって制御される。このＥＣＵ３０は、本発明に係る始動制御装置として機能するものであり、後述する制御動作を実行する。
【００３３】
このように構成されたエンジン１０は、図１に示すように、冷間始動時に圧縮行程後半で燃料噴射し火花点火するメイン燃焼と、このメイン燃焼に先立って吸気行程前半で予備的に少量の燃料を噴射し火花点火するパイロット燃焼とを行う。すなわち、メイン燃焼では成層燃焼させる。ここで、図１は、この発明の実施例１に係るパイロット燃焼のタイミングを示す概念図である。
【００３４】
この制御方法について図３〜図８に基づいて更に詳しく説明する。この制御は、上述したＥＣＵ３０によって所定時間毎に実行される。ここで、図３は、制御方法を示すフローチャート、図４は、エンジン１０の冷却水温と燃料気化率との関係を示す説明図であり、筒内暖機の必要性を判断する際に使用するものである。
【００３５】
また、図５は、パイロット噴射時の要求噴射量と冷却水温との関係を示す説明図であり、パイロット噴射時の燃料噴射量を決定する際に使用するものである。なお、これら図４および図５においては、冷却水温を単に水温と略記してある。
【００３６】
また、図６は、筒内空気量の時間的推移を示す説明図、図７は、燃料噴射弁２３の先端とピストン１２の頂面との距離の時間的推移を示す説明図、図８は、ピストン１２への燃料付着量の時間的推移を示す説明図である。
【００３７】
図３に示すように、先ず、冷間始動時、すなわち、筒内暖機が必要か否かを判断する（ステップＳ１０）。これは、図４に示すように、冷却水温センサ（図示せず）によって検出された現時点の冷却水温が、筒内に噴射された燃料の点火タイミングにおける気化率が所定の値、たとえば９０％となる規定水温Ｔｗｓに到達したか否かで判断することができる。
【００３８】
すなわち、現時点の冷却水温が規定水温Ｔｗｓに到達していなければ、冷間始動時であり、燃料気化が悪く、壁面付着が生じたり、エミッションが悪化すると判断できる。このため、筒内暖機が必要と判断される（ステップＳ１０肯定）。一方、筒内暖機が必要なければ（ステップＳ１０否定）、本制御の対象外なので、制御を終了する。
【００３９】
筒内暖機が必要と判断されたら（ステップＳ１０肯定）、パイロット噴射用の燃料噴射量を決定する（ステップＳ２０）。たとえば、現時点の冷却水温で要求される燃料噴射量を、図５に示すグラフから決定する。
【００４０】
また、この燃料噴射量は、パイロット燃焼で発生する熱により、後に行われるメイン燃焼時に噴射される燃料（メイン噴射燃料）が自着火を起こさない程度の少量とする。メイン噴射燃料が自着火で急激に燃焼するとスモークが発生し易いため、このスモーク発生を抑制するためである。
【００４１】
つぎに、パイロット噴射用の噴射開始時期を決定する（ステップＳ３０）。これは、パイロット燃焼に必要な空気量（吸気量）が確保でき、かつ、ピストン１２への燃料付着量ができるだけ少なくなるように決定する。すなわち、たとえば、図６に示す時期ｔ１と、図８に示す時期ｔ３とを比較し、どちらか遅い方の後であって、かつ、図６に示す時期ｔ２の前に設定するとよい。
【００４２】
ここで、時期ｔ１は、パイロット燃焼に必要な空気量ａｐを確保できる時期である。また、時期ｔ２は、パイロット燃焼により増加する筒内ガス量と同じ空気量ａｇを確保できる時期である。
【００４３】
また、時期ｔ３は、燃料付着量が許容し得る燃料付着量の規定値ｓよりも下がる時期である。なお、これらの空気量ａｐ，ａｇ、燃料付着量の規定値ｓは、燃料噴射量によって変化するため、予め燃料噴射量毎に最適値が設定されている。
【００４４】
このように吸気行程の前半に設定されたパイロット噴射の開始時期は、図７を参照して分かるように、燃料噴射弁２３の先端とピストン１２の頂面との距離がある程度残っている時期に対応している。
【００４５】
つぎに、パイロット燃焼用の点火開始時期を決定する（ステップＳ４０）。これは、上記ステップＳ３０で決定された噴射開始時期と、上記ステップＳ２０で決定された燃料噴射量とによって定まる噴射期間を勘案して決定することができる。
【００４６】
このように決定された燃料噴射量、噴射開始時期および点火開始時期に基づいてパイロット燃焼が実行されると、筒内が暖機され、圧縮行程後半で実行されるメイン燃焼の燃焼性が向上する。なお、メイン燃焼に係る制御は公知技術により行うことができるので、詳細な説明を省略する。
【００４７】
以上のように、この実施例１に係る筒内噴射式内燃機関の始動制御装置によれば、冷間始動時におけるパイロット燃焼の筒内暖機効果により燃料の気化が促進される。また、図８の圧縮行程後半（ＴＤＣ近傍）において破線のグラフから実線のグラフで示すように、ピストン１２への燃料付着量が低下する。したがって、パイロット燃焼による筒内暖機効果によりメイン燃焼の燃焼性を向上することができるので、始動性とエミッションを向上することができる。
【００４８】
なお、上記実施例１においては、燃焼室１０ａ上壁の中央部に配設された燃料噴射弁２３を備えたエンジン１０に本発明を適用するものとして説明したが、これに限定されない。たとえば、図９に示すように、燃焼室１０ａ上壁の端部に配設された燃料噴射弁２３を備えたエンジン１０に本発明を適用してもよい。ここで、図９は、他の構成のエンジンを示す断面図である。
【実施例２】
【００４９】
上記実施例１では、パイロット燃焼を吸気行程前半で実行する例を示したが、本実施例２は、図１０に示すように、パイロット燃焼を吸気下死点（ＢＤＣ）近傍で実行するものである。また、本実施例２は、上記実施例１の図２または図９に示したエンジン１０に適用される。このエンジン１０は、スプレーガイド方式であるため、吸気下死点（ＢＤＣ）近傍で噴射された燃料に点火することができる。
【００５０】
また、このパイロット燃焼は、所定条件下では、筒内の空気が吸気ポート１５に逆流する現象が生じ得る。このため、本実施例２では、この逆流を抑制する対処法も併せて実施するようにした。
【００５１】
ここで、図１０は、この発明の実施例２に係るパイロット燃焼のタイミングを示す概念図である。なお、以下の説明において、すでに説明した部材、ステップ番号と同一若しくは相当するものには、同一の符号を付して重複説明を省略または簡略化する。
【００５２】
以下、本実施例２に係る制御方法を図１１に基づいて説明する。この制御は、上述したＥＣＵ３０によって所定時間毎に実行される。ここで、図１１は、制御方法を示すフローチャートである。
【００５３】
図１１に示すように、筒内暖機が必要と判断されたら（ステップＳ１０肯定）、つぎに筒内の空気が吸気ポート１５に逆流する現象が発生しているか否かを判断する（ステップＳ１５）。
【００５４】
吸気バルブ１６のリフト量が大きい場合、図１２に示すように、ピストン１２が低回転で吸気下死点（ＢＤＣ）後に上昇すると、パイロット燃焼により増加する筒内ガス量と同じ空気量ａｇが確保できず、筒内の空気が吸気ポート１５に逆流する現象が起こる。
【００５５】
この逆流を抑制するために、先ず、当該逆流の発生の有無を判断し（ステップＳ１５）、発生している場合には（ステップＳ１５肯定）、後述するステップＳ５０以降で対処するようにしたものである。ここで、図１２は、筒内空気量の時間的推移を示す説明図である。
【００５６】
上記逆流が発生していないならば（ステップＳ１５否定）、上記実施例１の場合と同様に、パイロット噴射用の燃料噴射量を決定する（ステップＳ２０）。そして、つぎにパイロット噴射用の噴射開始時期と、パイロット燃焼用の点火開始時期とを決定し（ステップＳ３０、Ｓ４０）、制御を終了する。
【００５７】
この場合、図１３に示すように、吸気バルブ１６がほぼ閉じた状態となる時期ｔ４の後にパイロット燃焼の熱発生が起こるように、噴射開始時期と点火開始時期を設定する。これにより、燃焼ガスの吸気ポート１５への逆流を確実に抑制することができる。ここで、図１３は、パイロット燃焼の熱発生のタイミングを示す概念図である。
【００５８】
一方、上記逆流が発生しているならば（ステップＳ１５肯定）、可変バルブタイミング機構２８が使用可能であるか否かを判断する（ステップＳ５０）。本実施例２では、可変バルブタイミング機構２８を備え、かつ使用可能な状態にある（ステップＳ５０肯定）ので、後述する対処法１で対処可能か否かを判断する（ステップＳ６０）。
【００５９】
この対処法１は、図１４に示すように、可変バルブタイミング機構２８によって吸気バルブ１６の作用角を小さくし、吸気下死点（ＢＤＣ）近傍で吸気バルブ１６がほぼ閉じた状態にするものである。
【００６０】
これにより、図１５に示すように、パイロット燃焼により増加する筒内ガス量と同じ空気量ａｇを確保でき、筒内の空気が吸気ポート１５に逆流するのを抑制することができる。ここで、図１４は、対処法１に係る吸気バルブ１６のリフト量の時間的推移を示す説明図、図１５は、対処法１に係る筒内空気量の時間的推移を示す説明図である。
【００６１】
したがって、この対処法１で対処可能であるならば（ステップＳ６０肯定）、対処法１を実施し（ステップＳ６５）、ステップＳ２０でパイロット噴射用の燃料噴射量を決定する。
【００６２】
この対処法１では、吸気バルブ１６の作用角を基準タイミングに比べて所定量小さくしているので、筒内への急激な空気流入が起こる。これにより、図１６に示すように、吸気バルブ１６の開タイミング遅角量に応じて筒内温度を上昇させる効果を得ることができる。
【００６３】
そこで、ステップＳ２０では、この筒内温度上昇効果も考慮してパイロット噴射用の燃料噴射量を決定する。この燃料噴射量が決定したら、パイロット噴射用の噴射開始時期と、パイロット燃焼用の点火開始時期を決定する（ステップＳ３０、Ｓ４０）。ここで、図１６は、吸気バルブ１６の開タイミング遅角量と筒内温度上昇効果との関係を示す説明図である。
【００６４】
一方、対処法１で対処可能でないならば（ステップＳ６０否定）、対処法１に、後述する対処法２を加えた対処法で対処可能であるか否かを判断する（ステップＳ７０）。
【００６５】
この対処法２は、図１７に示すように、可変バルブタイミング機構２８によって吸気バルブ１６のリフト量を小さくし、吸気下死点（ＢＤＣ）以降も吸気が継続する状態にするものである。
【００６６】
これにより、図１８に示すように、パイロット燃焼により増加する筒内ガス量と同じ空気量ａｇを確保でき、筒内の空気が吸気ポート１５に逆流するのを抑制することができる。ここで、図１７は、対処法２に係る吸気バルブ１６のリフト量の時間的推移を示す説明図、図１８は、対処法２に係る筒内空気量の時間的推移を示す説明図である。
【００６７】
したがって、対処法１および対処法２による対処法で対処可能であるならば（ステップＳ７０肯定）、この対処法を実施し（ステップＳ７５）、筒内の空気が吸気ポート１５に逆流するのを抑制する。
【００６８】
なお、その後は、上記と同様にパイロット噴射用の燃料噴射量と噴射開始時期を決定し（ステップＳ２０、Ｓ３０）、パイロット燃焼用の点火開始時期を決定する（ステップＳ４０）。
【００６９】
また、対処法１に加えた対処法２でも対処可能でないならば（ステップＳ７０否定）、これらに更に後述する対処法３を加えた対処法で対処可能であるか否かを判断する（ステップＳ８０）。
【００７０】
この対処法３は、図１９に示すように、可変バルブタイミング機構２８によって吸気バルブ１６のバルブタイミング全体を進角し、吸気下死点（ＢＤＣ）近傍で吸気バルブ１６がほぼ閉じた状態にするものである。
【００７１】
これにより、図２０に示すように、パイロット燃焼により増加する筒内ガス量と同じ空気量ａｇを確保でき、筒内の空気が吸気ポート１５に逆流するのを抑制することができる。ここで、図１９は、対処法３に係る吸気バルブ１６のリフト量の時間的推移を示す説明図、図２０は、対処法３に係る筒内空気量の時間的推移を示す説明図である。
【００７２】
したがって、対処法１および対処法２および対処法３による対処法で対処可能であるならば（ステップＳ８０肯定）、この対処法を実施し（ステップＳ９０）、筒内の空気が吸気ポート１５に逆流するのを抑制する。
【００７３】
なお、その後は、上記と同様にパイロット噴射用の燃料噴射量と噴射開始時期を決定し（ステップＳ２０、Ｓ３０）、パイロット燃焼用の点火開始時期を決定する（ステップＳ４０）。
【００７４】
ところで、本実施例２では、可変バルブタイミング機構２８が使用可能な状態にあるが、何らかの理由でこれが使用できない場合もあり得る（ステップＳ５０否定）。また、可変バルブタイミング機構２８を使用できても、上述の対処法１および対処法２および対処法３による対処法で対処できない場合もあり得る（ステップＳ８０否定）。これらの場合は、ステップＳ１００に移行し、パイロット噴射用の燃料噴射量を決定した後、パイロット噴射用の噴射開始時期およびパイロット燃焼用の点火開始時期を決定する（ステップＳ１１０、Ｓ１２０）。
【００７５】
この時、図２１に示すように、噴射開始時期および点火開始時期を、吸気バルブ１６がほぼ閉じた状態となる時期ｔ４以降に設定する。これにより、吸気バルブ１６がほぼ閉じた後に燃料噴射と点火が実施され、その後にパイロット燃焼による熱発生が起こるので、パイロット燃焼用の噴射燃料あるいはその燃焼ガスが吸気ポート１５へ逆流するのを確実に抑制することができる。ここで、図２１は、パイロット噴射用の噴射開始時期およびパイロット燃焼用の点火開始時期を示す概念図である。
【００７６】
なお、上記制御（ステップＳ１００〜Ｓ１２０）は、可変バルブタイミング機構を備えていないスプレーガイド方式の直噴エンジンに対しても適用可能である。
【００７７】
以上のように、この実施例２に係る筒内噴射式内燃機関の始動制御装置によれば、冷間始動時におけるパイロット燃焼の筒内暖機効果により燃料の気化が促進され、ピストン１２等への燃料付着量が低下するので、始動性とエミッションを向上することができる。
【００７８】
更に、パイロット燃焼用の噴射燃料あるいはその燃焼ガスが吸気ポート１５へ逆流するのを抑制することができるので、吸気損失を低減することができ、良好な燃焼を確保することができる。
【００７９】
なお、上記実施例１および上記実施例２においては、メイン燃焼を圧縮行程後半で実行するものとして説明したが、これに限定されず、膨張行程前半で実行してもよく、上記と同様の効果を期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、この発明に係る筒内噴射式内燃機関の始動制御装置は、スプレーガイド方式の筒内噴射式内燃機関に有用であり、特に、燃料の気化促進と壁面付着低減を図ることにより、始動性とエミッションを向上することを目指す筒内噴射式内燃機関に適している。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】この発明の実施例１に係るパイロット燃焼のタイミングを示す概念図である。
【図２】エンジンの概略構成を示す断面図である。
【図３】制御方法を示すフローチャートである。
【図４】エンジンの冷却水温と燃料気化率との関係を示す説明図である。
【図５】パイロット噴射時の要求噴射量と冷却水温との関係を示す説明図である。
【図６】筒内空気量の時間的推移を示す説明図である。
【図７】燃料噴射弁の先端とピストンの頂面との距離の時間的推移を示す説明図である。
【図８】ピストンへの燃料付着量の時間的推移を示す説明図である。
【図９】他の構成のエンジンを示す断面図である。
【図１０】この発明の実施例２に係るパイロット燃焼のタイミングを示す概念図である。
【図１１】制御方法を示すフローチャートである。
【図１２】筒内空気量の時間的推移を示す説明図である。
【図１３】パイロット燃焼の熱発生のタイミングを示す概念図である。
【図１４】対処法１に係る吸気バルブのリフト量の時間的推移を示す説明図である。
【図１５】対処法１に係る筒内空気量の時間的推移を示す説明図である。
【図１６】吸気バルブの開タイミング遅角量と筒内温度上昇効果との関係を示す説明図である。
【図１７】対処法２に係る吸気バルブのリフト量の時間的推移を示す説明図である。
【図１８】対処法２に係る筒内空気量の時間的推移を示す説明図である。
【図１９】対処法３に係る吸気バルブのリフト量の時間的推移を示す説明図である。
【図２０】対処法３に係る筒内空気量の時間的推移を示す説明図である。
【図２１】パイロット噴射用の噴射開始時期およびパイロット燃焼用の点火開始時期を示す概念図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０  エンジン（筒内噴射式内燃機関）
１０ａ  燃焼室
１２  ピストン
１４  点火プラグ
１５  吸気ポート
１６  吸気バルブ（吸気弁）
２３  燃料噴射弁
２３ａ  燃料噴霧
２８  可変バルブタイミング機構
３０  ＥＣＵ（始動制御装置）
ｔ１  パイロット燃焼に必要な空気量ａｐを確保できる時期
ｔ２  パイロット燃焼により増加する筒内ガス量と同じ空気量ａｇを確保できる時期
ｔ３  燃料付着量が許容し得る燃料付着量の規定値ｓよりも下がる時期
ｔ４  吸気バルブがほぼ閉じた状態となる時期
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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