(57)【要約】【課題】エンジン始動初期における燃焼特性としてより良好な特性を得ることのできる筒内噴射式の燃料噴射制御装置及びエンジン情報取得装置及びエンジン制御システムを提供する。【解決手段】エンジンを始動する際には、シリンダ温度Ｔ０を検出（推定）して（ステップＳ１２）、その検出温度が十分高い場合には、通常制御として所定の態様でインジェクタによる燃料噴射（筒内噴射）を制御する（ステップＳ１３１）とともに、その検出温度が十分高くない場合には、スタータ装置の作動により（詳しくはエンジン動作部の摩擦熱により）シリンダを加熱しつつシリンダ温度が十分高くなるまでインジェクタによる燃料噴射（筒内噴射）を禁止する（ステップＳ１３２）プログラムを備える構成とする。【選択図】図３
2008232046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転中にはシリンダ内で燃料を燃焼してその燃焼によるエネルギーを機械的な運動へ変換して出力するエンジンと、前記シリンダ内へ直接的に燃料を噴射供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムについて、前記燃料噴射弁の燃料噴射態様を制御する筒内噴射式の燃料噴射制御装置であって、
前記エンジンシステムが、前記シリンダを加熱するシリンダ加熱手段を有して構成されており、
該エンジンシステムを対象にして前記エンジンを始動する際には、前記シリンダの温度を検出して、その検出温度が十分高い場合には、通常制御として所定の態様で前記燃料噴射弁による燃料噴射を制御するとともに、その検出温度が十分高くない場合には、前記シリンダ加熱手段により前記シリンダを加熱しつつシリンダ温度が十分高くなるまで前記燃料噴射弁による燃料噴射を禁止又は制限する噴射制御手段を備えることを特徴とする筒内噴射式の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記シリンダ加熱手段は、前記エンジンの出力軸を駆動して同出力軸を強制的に運動させることで発生する熱により前記シリンダを加熱するものである請求項１に記載の筒内噴射式の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記噴射制御手段は、前記シリンダ温度が十分高くなるまで、前記燃料噴射弁の燃料噴射量を前記通常制御の場合よりも少量側に制限するものである請求項１又は２に記載の筒内噴射式の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記噴射制御手段は、前記シリンダ温度が十分高くなるまで、前記燃料噴射弁の燃料噴射量を、前記シリンダ内で燃料燃焼が行われない程度の量に制限するものである請求項３に記載の筒内噴射式の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記噴射制御手段は、エンジン始動からその時までの、前記シリンダ加熱手段の加熱量に基づいて、前記シリンダの温度を推定するものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の筒内噴射式の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記噴射制御手段は、エンジン外気温度、及び、前記シリンダの冷却液温、及び、前記機械的な運動に係る潤滑油の温度、の少なくとも１つの、その時の値又は履歴に基づいて、前記シリンダの温度を推定するものである請求項１〜５のいずれか一項に記載の筒内噴射式の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記噴射制御手段は、前記エンジンの出力状態を示すパラメータの、その時の値又は履歴に基づいて、前記シリンダの温度を推定するものである請求項１〜６のいずれか一項に記載の筒内噴射式の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記噴射制御手段は、前記燃料燃焼の条件を示すパラメータの、その時の値又は履歴に基づいて、前記シリンダの温度を推定するものである請求項１〜７のいずれか一項に記載の筒内噴射式の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
前記噴射制御手段は、前記燃料噴射弁の燃料噴射圧力に基づいて、前記燃料噴射の禁止態様又は制限態様を可変とするものである請求項１〜８のいずれか一項に記載の筒内噴射式の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】
運転中にはシリンダ内で燃料を燃焼してその燃焼によるエネルギーを機械的な運動へ変換して出力するエンジンと、前記シリンダ内へ直接的に燃料を噴射供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムについて、前記燃料噴射弁の燃料噴射態様を制御する筒内噴射式の燃料噴射制御装置であって、
前記エンジンシステムが、前記シリンダを加熱するシリンダ加熱手段を有して構成されており、
該エンジンシステムを対象にして前記エンジンを始動する際には、前記シリンダ加熱手段の加熱量、及び、エンジン外気温度、及び、前記シリンダの冷却液温、及び、前記機械的な運動に係る潤滑油の温度、の少なくとも１つで定義される噴射許可条件の成否を判断して、該噴射許可条件が成立している場合には、通常制御として所定の態様で前記燃料噴射弁による燃料噴射を制御するとともに、同噴射許可条件が成立していない場合には、前記シリンダ加熱手段により前記シリンダを加熱しつつ同噴射許可条件が成立するまで前記燃料噴射弁による燃料噴射を禁止又は制限する噴射制御手段を備えることを特徴とする筒内噴射式の燃料噴射制御装置。
【請求項１１】
エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内へ直接的に燃料を噴射供給する燃料噴射弁を備えるエンジンシステムに適用されて、前記燃料噴射弁の燃料噴射態様を制御する筒内噴射式の燃料噴射制御装置であって、
前記エンジンの始動に際して、前記シリンダの温度が十分高い場合にのみ、前記燃料噴射弁による燃料噴射を実行する手段を備えることを特徴とする筒内噴射式の燃料噴射制御装置。
【請求項１２】
エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内へ直接的に燃料を噴射供給する燃料噴射弁を備えるエンジンシステムに適用されて、前記燃料噴射弁の燃料噴射態様を制御する筒内噴射式の燃料噴射制御装置であって、
前記エンジンの始動に際して、前記シリンダの温度が十分高い場合にのみ、前記燃料噴射弁による燃料噴射の実行を許可する手段を備えることを特徴とする筒内噴射式の燃料噴射制御装置。
【請求項１３】
エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内へ直接的に燃料を噴射供給する燃料噴射弁を備えるエンジンシステムに適用されて、前記燃料噴射弁の燃料噴射態様を制御する筒内噴射式の燃料噴射制御装置であって、
前記エンジンを始動する際には、前記シリンダ内の状態を示すパラメータの、その時の値又は履歴に基づいて、前記燃料噴射弁に対する指令値を決定する手段を備えることを特徴とする筒内噴射式の燃料噴射制御装置。
【請求項１４】
前記シリンダ内の状態を示すパラメータは、前記シリンダの温度である請求項１３に記載の筒内噴射式の燃料噴射制御装置。
【請求項１５】
エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内へ直接的に燃料を噴射供給する燃料噴射弁を備えるエンジンシステムに適用されて、前記エンジンに関する情報を取得するエンジン情報取得装置であって、
前記エンジンを始動する際の、前記シリンダ内の状態を示すパラメータの実測値又は推定値を取得する手段を備えることを特徴とするエンジン情報取得装置。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の筒内噴射式の燃料噴射制御装置と、
該燃料噴射制御装置の適用対象とされる前記燃料噴射弁と、
該燃料噴射弁の作動に基づいて、前記エンジンに関する所定の制御を行うエンジン制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジン制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内へ直接的に燃料を噴射供給する燃料噴射弁を備える、いわゆる筒内噴射式のエンジンシステムに適用されて、その燃料噴射弁の燃料噴射態様を制御する燃料噴射制御装置、及び同エンジンに関する情報を取得するエンジン情報取得装置、及び各装置によって構築されるエンジン制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内噴射式のエンジンは、同エンジンにおいて燃料燃焼を行う部分に相当するシリンダ内へ直接的に燃料を噴射供給するエンジンであり、シリンダよりも吸気上流側の吸気通路（例えば吸気ポート）へ燃料を噴射する吸気通路噴射式のエンジンと比較して、噴射から燃焼までの時間、ひいては噴射燃料を霧化（気化）するための時間が短くなる。このため、良好な燃焼特性を得るためには、高圧にした状態で（いわば高噴射圧力で）燃料を噴射して燃料の微粒化を促進する必要がある。そこで一般に、こうした筒内噴射エンジンシステムでは、燃料タンクから低圧ポンプ（フィードポンプ）で汲み上げた燃料を高圧ポンプにより高圧化して燃料噴射弁へ高圧の燃料を圧送するようにしている。こうしたシステムで用いられる高圧ポンプは、一般に大きな駆動力を必要とするため、エンジンの出力を利用して駆動されるものが多い。具体的には、エンジンの出力軸（クランク軸）と連動するカム軸（例えばシリンダの吸排気に用いられる吸排気弁と共通のカム軸）に装着されたカムにより高圧ポンプのピストン（プランジャ）を往復運動させることで、同ポンプにおいて燃料を加圧する部分に相当する加圧室の体積を変化させている。こうして、その加圧室に送り込まれた燃料が、逐次燃料噴射弁へ圧送されるようになっている。ちなみに、多気筒エンジンの場合は、燃料ポンプから加圧圧送されてきた燃料が、デリバリパイプで各シリンダへ分配される。
【０００３】
こうした筒内噴射式のエンジンでは、始動初期に噴射特性が悪化し易いため、始動初期の噴射制御が重要になる。例えばエンジン始動初期には、十分なポンプ性能が得られないことに起因して、燃圧変動が大きくなり、噴射時間や噴射タイミングが不規則になる。また、始動初期には、燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力（燃圧）として低い圧力しか得られないことにより、噴射燃料が十分に微粒化されず、混合気の燃焼性（燃焼し易さ）が悪化し易くなる。そしてこれらのことから、エンジン始動性が悪化し、エンジンの始動に際して、排気エミッションの悪化が懸念されるようになる。
【０００４】
そこで従来、例えば特許文献１に記載されるような燃料噴射制御装置が提案されている。この装置では、エンジン始動初期において燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定圧力以下である場合には、筒内噴射（シリンダ内への直接的な燃料噴射）を禁止するようにしている。
【特許文献１】特開平１１−２７０３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この特許文献１に記載されるような装置であれば、十分な燃圧が得られることで、燃料の微粒化等については確かにこれが促進されるようになる。しかしながらこの装置であっても、燃圧が十分高いとはいえ、あるいは高過ぎるが故に、筒内噴射（シリンダ内への直接的な燃料噴射）した燃料が気化（霧化）しきらず液体（いわゆる燃料ウェット）のまま、シリンダ壁面やピストン、さらには点火プラグ等に付着して、燃料自体の燃焼性（燃焼し易さ）の悪化やプラグ燻り等により、シリンダ内での燃焼特性（エミッションや燃焼安定性等）を悪化させる懸念が未だ残っている。具体的には、発明者は、シリンダ内での燃料の気化（霧化）し易さが、噴射環境によって変わる点に着眼した。すなわち、燃料噴射の行われるシリンダ内の状態（シリンダ内の気化雰囲気）によっては、必ずしも燃料が全て気化するとは限らない。このため、例えば上記特許文献１に記載の装置における燃料噴射が気化しにくい環境で行われた場合には、上述のように燃料が気化しきらず、燃焼不良により、未燃ガス（ＨＣ）の増加、ひいては排気エミッションの悪化等を招くおそれがある。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、エンジン始動初期における燃焼特性としてより良好な特性を得ることのできる筒内噴射式の燃料噴射制御装置及びエンジン情報取得装置及びエンジン制御システムを提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及び、その作用効果について記載する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、運転中にはシリンダ内で燃料を燃焼してその燃焼によるエネルギーを機械的な運動（例えば回転運動）へ変換して出力するエンジン（内燃機関）と、前記シリンダ内へ直接的に燃料を噴射供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムについて、前記燃料噴射弁の燃料噴射態様を制御する筒内噴射式の燃料噴射制御装置であって、前記エンジンシステムが、前記シリンダを加熱するシリンダ加熱手段を有して構成されており、該エンジンシステムを対象にして前記エンジンを始動する際には、前記シリンダの温度を検出（例えば実測又は推定）して、その検出温度が十分高い場合には、通常制御として所定の態様で前記燃料噴射弁による燃料噴射を制御するとともに、その検出温度が十分高くない場合には、前記シリンダ加熱手段により前記シリンダを加熱しつつシリンダ温度が十分高くなるまで前記燃料噴射弁による燃料噴射を禁止又は制限する噴射制御手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
発明者は、シリンダ内の温度が高くなるほどシリンダ内で燃料が気化（霧化）し易くなる点に着眼するとともに、このシリンダ内の温度に定常的に影響を与え続けるパラメータとしてシリンダの温度に注目して、上記装置を発明した。すなわち、この装置でエンジンを始動する際には、噴射制御手段によりシリンダの温度が十分高くなった場合にのみ、通常どおり上記燃料噴射弁による燃料噴射（筒内噴射）が制御される。他方、シリンダ温度が十分高くなるまでは、上記燃料噴射弁による燃料噴射（筒内噴射）が禁止又は制限されるようになる。このため、前述の燃料ウェット等に起因した燃焼特性の悪化を抑制して、エンジン始動初期における燃焼特性としてより良好な特性を得ることができるようになる。そしてこれにより、排気エミッションの改善等を図ることができるようになる。
【００１０】
上記請求項１に記載の装置において、前記シリンダ加熱手段は、例えば電気ヒータ等を前記シリンダの周辺に設けることによっても実現可能である。しかしながら、一般的なエンジンシステムへの適用を考えた場合には、請求項２に記載の発明のように、前記シリンダ加熱手段が、前記エンジンの出力軸を駆動して同出力軸を強制的に運動（例えば回転）させることで発生する熱（例えば摩擦熱）により前記シリンダを加熱するものである構成とすることが有効である。こうした構成であれば、一般的なエンジンシステムで用いられているエンジン始動装置（スタータ装置）によって、前記シリンダ加熱手段を実現することが可能となる。
【００１１】
上記請求項１に記載の装置において、前記燃料噴射弁による燃料噴射を制限する構成としては、例えば請求項３に記載の発明のように、前記噴射制御手段が、前記シリンダ温度が十分高くなるまで、前記燃料噴射弁の燃料噴射量を前記通常制御の場合よりも少量側に制限するものである構成が特に有効である。こうした構成であれば、シリンダ温度が十分高くなるまでは通常制御の場合よりも前記燃料噴射弁の燃料噴射量が制限されるようになる。したがって、上述したような、燃料ウェット等に起因して燃焼特性が悪化する、などといったエンジン始動初期の燃料噴射に伴い発生し得る不都合を、より好適に回避又は抑制することができるようになる。
【００１２】
そしてこの場合、前記噴射制御手段についてはこれを、請求項４に記載の発明のように、シリンダ温度が十分高くなるまで、前記燃料噴射弁の燃料噴射量を、前記シリンダ内で燃料燃焼が行われない程度の量に制限するものとすることで、シリンダ温度が十分高くなるまでシリンダ内で燃料燃焼が行われなくなり、不完全燃焼による排気エミッションの悪化等をより確実に回避又は抑制することができるようになる。
【００１３】
また、上記請求項１〜４に記載の装置において前記シリンダの温度を検出（例えば実測又は推定）する構成は、例えば前記シリンダの温度を検出するように同シリンダに対して適宜の温度センサを設けることによっても実現可能である。しかしながら、このような温度センサは、検出精度やコストの面で未だ解決すべき課題が多く、一般には用いられていない。そこで発明者は、一般的なエンジンシステムへも容易に適用することができる構成として、請求項５〜８に記載するような装置を発明した。以下、これら請求項５〜８に記載の装置について説明する。
【００１４】
すなわち、請求項５に記載の発明では、上記請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置において、前記噴射制御手段が、エンジン始動からその時までの、前記シリンダ加熱手段の加熱量（例えば加熱時間）に基づいて、前記シリンダの温度を推定するものであることを特徴とする。
【００１５】
前記シリンダ加熱手段の加熱量が大きくなるほど、その加熱対象となるシリンダの温度は高くなる。このため、前記シリンダ加熱手段の加熱量から、シリンダ温度を推定することができる。そしてこの場合、例えば前記シリンダ加熱手段として電気ヒータを用いた構成では、同ヒータに対する通電時間等（精度を上げるために通電量等を加味してもよい）をその加熱量として用いることができる。一方、前記シリンダ加熱手段としてエンジン始動装置（スタータ装置）を用いた構成では、エンジン始動に係るクランキング時間等をその加熱量として用いることができる。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明では、上記請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置において、前記噴射制御手段が、エンジン外気温度、及び、前記シリンダの冷却液温（いわゆる冷却水温）、及び、前記機械的な運動に係る潤滑油の温度、の少なくとも１つの、その時の値又は履歴に基づいて、前記シリンダの温度を推定するものであることを特徴とする。
【００１７】
エンジン始動初期には通常、エンジンは暖機されていないため、エンジン本体の温度、ひいては前記シリンダの温度は、外部環境の影響を大きく受けたものとなる。このため、エンジンの外気温度から、シリンダ温度を推定することができる。また、前記シリンダの冷却液温、及び、前記機械的な運動に係る潤滑油の温度についてもこれらは、シリンダの温度との相関が強い。このため、これら温度のいずれによっても、シリンダ温度を推定することができる。なお、この推定に用いるパラメータ値としては、その時に検出した値を用いるようにしても、あるいは履歴を残すように構成して（例えば時々のデータを逐次記憶装置に格納して）その履歴（特に直前のデータ）を用いるようにしてもよい。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明では、上記請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置において、前記噴射制御手段が、前記エンジンの出力状態を示すパラメータの、その時の値又は履歴に基づいて、前記シリンダの温度を推定するものであることを特徴とする。
【００１９】
エンジン始動初期には通常、エンジンが停止状態から概ね出力上昇側へ一方的に制御される。そのため、この期間においては、エンジンの出力状態から、シリンダ温度を推定することができる。なお、上記エンジンの出力状態を示すパラメータとしては、エンジン回転速度の他、例えば筒内圧センサやノックセンサ等により検出される燃焼状態を示すパラメータ（例えば筒内圧力やノッキング頻度等）を用いることができる。また、前記エンジンの出力状態をより間接的に示すパラメータとして、例えば適宜のセンサ（例えばＮＯｘセンサや排気温センサ）等により検出される特定排気成分（例えばＮＯｘ）の量や排気温度、さらには当該エンジンの搭載された車両の挙動（例えば車両速度）等、といったパラメータも用いることができる。そしてこの場合にも、パラメータ値としては、その時に検出した値を用いるようにしても、あるいは履歴を残すように構成してその履歴（特に直前のデータ）を用いるようにしてもよい。
【００２０】
さらに、エンジンが出力した結果（出力状態）ではなく、エンジンでその出力が生成される時の条件によっても、シリンダ温度を推定することができる。すなわち、請求項８に記載の発明では、上記請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置において、前記噴射制御手段が、前記燃料燃焼の条件を示すパラメータの、その時の値又は履歴に基づいて、前記シリンダの温度を推定するものであることを特徴とする。なお、上記燃料燃焼の条件を示すパラメータとしては、エンジンの運転（燃焼）に係るアクチュエータへの指令内容（燃料噴射量、噴射タイミング、点火時期など）や、エンジンへ吸入される空気量、等を用いることができる。そしてこの場合にも、パラメータ値としては、その時に検出した値を用いるようにしても、あるいは履歴を残すように構成してその履歴（特に直前のデータ）を用いるようにしてもよい。
【００２１】
このように、前記シリンダの温度を検出する構成は、上記構成のいずれかを採用することで、容易に実現することができる。なお、高い精度でシリンダ温度を検出する上では、これら請求項５〜８に記載の構成を任意に（例えば全てを）組み合わせて適用することが有効である。
【００２２】
ところで、エンジンを始動する際には、上記シリンダ温度に加え、前述した燃料噴射弁の燃料噴射圧力も、シリンダ内での燃料の気化（霧化）し易さに大きな影響を与えるパラメータとなる。このため、エンジン始動初期における燃焼特性をより精密に制御したい場合には、請求項９に記載の発明のように、上記請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置において、前記噴射制御手段が、前記燃料噴射弁の燃料噴射圧力に基づいて、前記燃料噴射の禁止態様又は制限態様を可変とするものである構成とすることが有効である。具体的には、シリンダ温度（検出温度）が十分高いか否かを判断するために用いる判定値（閾値）を、燃料噴射圧力に応じて可変設定（例えば燃料噴射圧力が大きいほど判定値をより低く設定）したり、あるいは燃料噴射圧力に応じて燃料噴射の制限量を可変設定（例えば燃料噴射圧力が大きいほど制限中の燃料噴射量をより大きく設定）したりする構成などが有効である。
【００２３】
また、上述の関連パラメータを使って噴射許可条件を設定しておくことで、上記シリンダ温度自体は求めずとも、上記効果に準ずる効果を得ることが可能になる。すなわち、請求項１０に記載の発明では、運転中にはシリンダ内で燃料を燃焼してその燃焼によるエネルギーを機械的な運動へ変換して出力するエンジンと、前記シリンダ内へ直接的に燃料を噴射供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムについて、前記燃料噴射弁の燃料噴射態様を制御する筒内噴射式の燃料噴射制御装置であって、前記エンジンシステムが、前記シリンダを加熱するシリンダ加熱手段を有して構成されており、該エンジンシステムを対象にして前記エンジンを始動する際には、前記シリンダ加熱手段の加熱量、及び、エンジン外気温度、及び、前記シリンダの冷却液温（いわゆる冷却水温）、及び、前記機械的な運動に係る潤滑油の温度、の少なくとも１つ（例えば加熱量と残りのパラメータのいずれか１つ等）で定義される噴射許可条件の成否を判断して、該噴射許可条件が成立している場合には、通常制御として所定の態様で前記燃料噴射弁による燃料噴射を制御するとともに、同噴射許可条件が成立していない場合には、前記シリンダ加熱手段により前記シリンダを加熱しつつ同噴射許可条件が成立するまで前記燃料噴射弁による燃料噴射を禁止又は制限する噴射制御手段を備えることを特徴とする。こうした構成であっても、上記噴射許可条件を適当に設定することで、シリンダ温度が十分高くなった場合にのみ、通常どおり燃料噴射弁による燃料噴射を制御することができる。このため、前述の燃料ウェット等に起因した燃焼特性の悪化を抑制して、エンジン始動初期における燃焼特性としてより良好な特性を得ることができるようになる。
【００２４】
また、エンジンの始動に際して、燃料噴射の実行の有無を決める構成としては、上記各装置の他にも、次のような構成が考えられる。
【００２５】
すなわち請求項１１に記載の発明では、エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内へ直接的に燃料を噴射供給する燃料噴射弁を備えるエンジンシステムに適用されて、前記燃料噴射弁の燃料噴射態様を制御する筒内噴射式の燃料噴射制御装置であって、前記エンジンの始動に際して、前記シリンダの温度が十分高い場合にのみ、前記燃料噴射弁による燃料噴射を実行する手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１２に記載の発明では、エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内へ直接的に燃料を噴射供給する燃料噴射弁を備えるエンジンシステムに適用されて、前記燃料噴射弁の燃料噴射態様を制御する筒内噴射式の燃料噴射制御装置であって、前記エンジンの始動に際して、前記シリンダの温度が十分高い場合にのみ、前記燃料噴射弁による燃料噴射の実行を許可する手段を備えることを特徴とする。
【００２７】
これらの構成でも、シリンダ温度が十分高くない場合には燃料噴射弁による燃料噴射が禁止される。このため、前述の燃料ウェット等に起因した燃焼特性の悪化を抑制して、エンジン始動初期における燃焼特性としてより良好な特性を得ることができるようになる。なお、燃料噴射の禁止は、例えば前記燃料噴射弁に対する指令信号を無効化する、例えば信号を出せなくしたり信号を消去したり信号経路を遮断したりすることで可能になる。
【００２８】
さらに、エンジン始動の際に燃料噴射を禁止したり制限したりするだけでなく、上記シリンダ温度に基づいて燃料噴射弁の燃料噴射態様を可変制御する構成とすれば、より精密にエンジン始動初期の燃料噴射態様を制御することが可能になる。また、上記シリンダ温度以外でも、シリンダ内の状態（例えば圧力や温度等）を示すパラメータであれば、燃料の気化（霧化）し易さに影響を与えるパラメータとなる。請求項１３に記載の発明は、こうした構成を実現するものであり、エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内へ直接的に燃料を噴射供給する燃料噴射弁を備えるエンジンシステムに適用されて、前記燃料噴射弁の燃料噴射態様を制御する筒内噴射式の燃料噴射制御装置であって、前記エンジンを始動する際には、前記シリンダ内の状態（例えば圧力や温度等）を示すパラメータの、その時の値又は履歴に基づいて、前記燃料噴射弁に対する指令値を決定する手段を備えることを特徴とする。
【００２９】
またこの場合、請求項１４に記載の発明のように、前記シリンダ内の状態を示すパラメータが、前記シリンダの温度である構成が特に有効となることは、上述のとおりである。
【００３０】
請求項１５に記載の発明では、エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内へ直接的に燃料を噴射供給する燃料噴射弁を備えるエンジンシステムに適用されて、前記エンジンに関する情報を取得するエンジン情報取得装置として、前記エンジンを始動する際の、前記シリンダ内の状態（例えば圧力や温度等）を示すパラメータの実測値又は推定値を取得する手段を備えることを特徴とする。こうした装置によれば、エンジンを始動する前の時点で、シリンダ内での燃料の気化（霧化）し易さを容易且つ的確に知ることが可能になる。また、データを保存（より好ましくは蓄積）すれば、それらのデータを解析して、故障診断や補正、その他フェイルセーフ等に用いることが可能になる。
【００３１】
ところで、業種や用途等によっては、上記燃料噴射制御装置の単位ではなく、より大きな単位で、例えばこの装置をエンジン制御に用いる場合には、該燃料噴射制御装置だけでなく他の関連装置（例えばセンサやアクチュエータ等の制御に係る各種装置）も含んで構築されるエンジン制御システムとして扱われる場合がある。上記請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置も、用途の１つとして、エンジン制御システムに組み込んで用いられることが想定される。請求項１６に記載の発明は、そうした用途に対応するものであり、すなわちエンジン制御システムとして、上記請求項１〜１４のいずれか一項に記載の筒内噴射式の燃料噴射制御装置と、該燃料噴射制御装置の適用対象とされる前記燃料噴射弁と、該燃料噴射弁の作動に基づいて、前記エンジンに関する所定の制御を行うエンジン制御手段（例えばエンジン出力軸のトルク制御や回転速度制御など）と、を備えることを特徴とする。上記請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置は、エンジン制御システムに組み込んで用いて特に有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１の実施形態）
以下、本発明に係る筒内噴射式の燃料噴射制御装置及びエンジン情報取得装置及びエンジン制御システムを具体化した第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の燃料噴射制御装置は、例えば自動車用エンジン、特に燃焼に供される燃料（ガソリン）をシリンダ内へ直接的に噴射供給する筒内噴射エンジン（直噴エンジン）を対象として、そのエンジンの動作を制御するために用いられるものである。
【００３３】
図１は、本実施形態に係る燃料噴射制御システム（エンジン制御システム）の概要を示す構成図であり、図中の信号線は配線レイアウトに相当する。なお、本実施形態のエンジン（図中のエンジン１０）としては、自動車用の多気筒（例えば直列４気筒）エンジンを想定している。このエンジン１０は、４ストロークのレシプロ式筒内噴射エンジン（内燃機関）である。すなわちこのエンジン１０では、吸排気弁のカム軸に設けられた気筒判別センサ（電磁ピックアップ）にてその時の対象シリンダが逐次判別され、４つのシリンダ１１（＃１〜＃４）について、それぞれ吸入・圧縮・燃焼・排気の４行程による１燃焼サイクルが「７２０°ＣＡ」周期で、詳しくは例えば各シリンダ間で「１８０°ＣＡ」ずらして、シリンダ＃１，＃３，＃４，＃２の順に逐次実行される。
【００３４】
同図１に示されるように、この燃料噴射制御システムは、上記筒内噴射エンジン１０を制御対象として、該エンジン１０を制御するための各種センサ及びＥＣＵ（電子制御ユニット）５０等を有して構築されている。以下、制御対象のエンジン１０をはじめとするこのシステムを構成する各要素について詳述する。
【００３５】
エンジン１０は、４つのシリンダ（気筒）１１を有して構成されている。
【００３６】
図２に、シリンダ１１の内部構造を示す。４つのシリンダ１１（＃１〜＃４）の構成は基本的には同様の構成となっているため、ここでは１つのシリンダに注目して、各シリンダの内部構造についての説明を行うこととする。
【００３７】
同図２に示されるように、このシリンダ１１は、その胴体部分をなすシリンダブロック１１ａの上端面にシリンダヘッド１１ｂが固定されて形成されている。シリンダブロック１１ａには、冷却水がエンジン１０内を循環するための冷却水路（ウォータジャケット）１１ｃと、この水路を流れる冷却水の温度（冷却水温）を検出する冷却水温センサ１１ｄと、がそれぞれ設けられている。そして、シリンダ１１内には、スワール流やタンブル流を発生させるためのキャビティ（窪み）１３ａを頂面に有するピストン１３が収容されている。また、このピストン１３に対しては、各シリンダ共通の出力軸としてフライホイール付きのクランク軸（図示略）が設けられている。一方、ピストン１３頂面とシリンダヘッド１１ｂとの間には燃焼室Ｃｍが形成されている。この燃焼室Ｃｍには、同燃焼室Ｃｍ内での燃焼に供される燃料（ガソリン）を同燃焼室Ｃｍ内へ直接的に噴射供給する電磁駆動式（その他、ピエゾ駆動式等でも可）のインジェクタ４３（燃料噴射弁）と、ＥＣＵ５０からの指示に基づき所望の点火時期に点火コイル（図示略）等を通じて高電圧が印加されることで混合気中の燃料に対して着火（火花点火）を行う点火プラグ１４とがそれぞれ取り付けられている。なおここで、インジェクタ４３は、内開弁タイプの燃料噴射弁であり、非通電時には閉弁状態となる、いわゆるノーマリクローズ型の燃料噴射弁として構成されている。すなわち、このインジェクタ４３では、図示しないニードル（弁体）が、例えばソレノイドコイル（ニードルの駆動装置）に対する通電状態（通電／非通電）に応じて駆動されて弁筒内（ハウジング内）を往復動し、その往復動に基づきニードルが所定のシート部に離座又は着座することで、そのシート部にて、噴孔（ハウジングの先端に必要な数だけ穿設）までの燃料供給通路が開閉されるようになっている。そしてこの際、ニードルの駆動制御は、いわゆるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を通じて行われる。すなわち、ニードルのリフト量（シート部からの離間度合）が、パルス幅（ソレノイドコイルに対する通電時間に相当）に基づいて可変制御され、その制御に際しては、通電時間が長いほどリフト量が大きくなり、リフト量が大きくなるほど噴射率（単位時間あたりに噴射される燃料量）が大きくなるようになっている。
【００３８】
さらに燃焼室Ｃｍには、１つの燃焼室に対して２つずつ吸気ポート１１ｅ及び排気ポート１１ｆが設けられている。そして、これら吸気ポート１１ｅ及び排気ポート１１ｆに対しては、それぞれ吸気弁１２ａと排気弁１２ｂとが設けられている。シリンダ１１では、これら吸気弁１２ａと排気弁１２ｂが、それぞれ上記クランク軸に連動して回転する（例えばクランク軸が２回転する時間で１回転する）カム軸に取り付けられたカム（図示略）により駆動されることで、それぞれ所定のタイミング（本実施形態では固定、ただし可変にしてもよい）で往復動し、それら各弁体により上記吸気ポート１１ｅ及び排気ポート１１ｆが開閉されるようになっている。
【００３９】
エンジン１０の各シリンダは、このような構造を有して構成されている。そして、図１に示すシリンダ１１（＃１）〜（＃４）内の燃焼室Ｃｍでの燃料燃焼により各シリンダのピストン１３を順に往復動させることで、これら各ピストンの往復動に連動して上記出力軸としてのクランク軸が回転するようになっている。以下、再び図１を参照して、本実施形態のエンジン制御システムの説明を続ける。
【００４０】
エンジン１０の吸気系を構成する吸気管２０は、シリンダ１つにつき２つずつ設けられた吸気ポート１１ｅに対してそれぞれ開口するように分岐（８つに分岐）した吸気マニホールド２４の吸気上流側にエアクリーナ２１が接続されて構成されている。この吸気管２０中、エアクリーナ２１の下流側には、エアクリーナ２１を通じて吸入される空気量（新気量）を検出するためのエアフロメータ２２（例えばホットワイヤ式エアフロメータ）が設けられている。そして、このエアフロメータ２２の下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータ２３ａによって電子的に開度調節される電子制御式のスロットル弁（吸気絞り弁）２３と、このスロットル弁２３の開度や動き（開度変動）を検出するためのスロットル開度センサ２３ｂとが設けられている。また、スロットル弁２３の下流側には、吸気脈動や吸気干渉を防ぐ等の目的で吸気マニホールド２４の通路面積が拡大（拡径）されたサージタンク２４ａが設けられ、このサージタンク２４ａには吸気管圧力（吸気管負圧等）を検出するための吸気管圧力センサ２４ｂが設けられている。
【００４１】
吸気ポート１１ｅ近傍には、火炎伝播速度等に影響するシリンダ１１内の気流強度、特にスワール流強度を制御するためのスワール制御弁２５がシリンダごとに設けられている。各シリンダのスワール制御弁２５は、共通のシャフト２５ａを介してステップモータ２５ｂに接続されている。また、ステップモータ２５ｂには、スワール制御弁２５の開度を検出するためのスワール制御弁センサ２５ｃが取り付けられている。このステップモータ２５ｂがＥＣＵ５０からの指示に基づき駆動されることで、スワール制御弁２５の開度が制御され、その開度に応じて各シリンダのスワール流強度が調節される。
【００４２】
一方、エンジン１０の排気系を構成する排気管３０は、シリンダ１つにつき２つずつ設けられた排気ポート１１ｆに対してそれぞれ開口するように分岐（８つに分岐）した排気マニホールド３１の排気下流側（排気排出側）に配管３２が接続されて構成されている。また、図示は割愛しているが、この配管３２のさらに下流側には、排気処理装置（触媒やＤＰＦ等）や、消音装置（マフラ）、酸素濃度センサ（Ｏ2センサやＡ／Ｆセンサ等）、排気温度センサ、等々のアクチュエータ及びセンサが、同システムの用途（仕様）等に応じて適宜に設けられる。
【００４３】
さらに、上記吸気管２０と排気管３０との間には、排気の一部をＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスとして吸気系に還流させるＥＧＲ装置が配設されている。このＥＧＲ装置は、基本的には、吸気管２０と排気管３０とを連通するように設けられたＥＧＲ配管３３と、吸気管２０のスロットル弁２３よりも排気下流側に設けられた電磁弁等からなるＥＧＲ弁３３ａとによって構成されている。そして、ＥＧＲ弁３３ａのバルブ開度により、ＥＧＲ配管３３の通路面積、ひいてはＥＧＲ量（再循環量）が調節可能とされている。例えばＥＧＲ弁３３ａが全閉された状態では、ＥＧＲ配管３３が遮断され、ＥＧＲ量は「０」となる。また必要に応じて、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ等も、ＥＧＲ配管３３に対して設けられる。このＥＧＲ装置では、こうした構成に基づき、ＥＧＲ配管３３を通じて排気の一部を吸気系に再循環することにより燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を低減している。
【００４４】
エンジン１０の燃料供給系は、前述した一般に広く採用されている構成に準ずるものとなっている。すなわち、図示は割愛しているが、燃料タンク内の燃料が低圧燃料ポンプにより汲み上げられ、その燃料下流側の高圧燃料ポンプへ送られる。そして、この高圧燃料ポンプでさらに加圧された高圧燃料（例えば「６〜１３ＭＰａ」）が、図１中の燃料配管４１を通じて、各シリンダのインジェクタ４３に対してそれぞれ供給されるようになっている。この燃料配管４１は、燃料タンク内の燃料を各シリンダへ分配するためのデリバリパイプ４２に接続されている。また、そのデリバリパイプ４２には燃圧センサ４２ａが設けられており、この燃圧センサ４２ａにより、エンジン１０の各インジェクタの燃圧（燃料噴射圧力）を管理することができるようになっている。
【００４５】
図示しない車両には、上記各センサのほかにもさらに、車両制御のための各種のセンサが設けられている。例えばエンジン１０の出力軸であるクランク軸の外周側には、所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）クランク角信号を出力するクランク角センサ１３ｃ（例えば電磁ピックアップ）が、同クランク軸の回転角度位置や回転速度（エンジン回転速度）等を検出するために設けられている。また、エンジン下部（シリンダ下部）のオイルパン（図示略）には、潤滑油の温度（油温）を検出するための油温センサ１３ｄが設けられている。また、吸排気弁のカム軸の外周側には、対象のシリンダに対応した気筒判別信号、すなわちそのカム軸に取り付けられたシグナルロータ外周の気筒歯（各気筒に対応した突起部）に基づく気筒判別信号を、同カム軸の回転に応じて出力する気筒判別センサ１２ｃ（例えば電磁ピックアップ）が設けられている。そしてこれにより、クランク軸（エンジン出力軸）にトルクを生成すべく燃焼制御（噴射制御や点火制御等）を行う対象のシリンダを判別するようになっている。また、アクセルペダル６１（操作部）には、同ペダルの状態（変位量）に応じた電気信号を出力するアクセルセンサ６１ａが、運転者によるアクセルペダル６１の操作量（踏み込み量）を検出するために設けられている。
【００４６】
こうしたシステムの中で、本実施形態の燃料噴射制御装置及びエンジン情報取得装置として機能するとともに、電子制御ユニットとして主体的にエンジン制御を行う部分がＥＣＵ５０である。このＥＣＵ５０（エンジン制御用ＥＣＵ）は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備えて構成され、上記各種センサの検出信号に基づいてエンジン１０の運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記インジェクタ４３等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記エンジン１０に係る各種の制御を行っている。例えばエンジン１０の定常運転時には、上記各センサの検出信号に基づいて、各種の燃焼条件（例えば点火時期や、燃料噴射量、吸入空気量、ひいては空燃比等）を算出するとともに、各種アクチュエータを操作することで、上記各シリンダ内（燃焼室）での燃料燃焼を通じて生成される図示トルク（生成トルク）、ひいては実際に出力軸（クランク軸）へ出力される軸トルク（出力トルク）を制御する。本実施形態では、こうしたトルク制御を行う部分（詳しくはＥＣＵ５０に搭載されるプログラム）が「エンジン制御手段」に相当する。
【００４７】
また、このＥＣＵ５０に搭載されるマイクロコンピュータは、基本的には、各種の演算を行うＣＰＵ（基本処理装置）、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムメモリとしてのＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）、データ保存用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（電気的に書換可能な不揮発性メモリ）やバックアップＲＡＭ（ＥＣＵの主電源停止後も車載バッテリ等のバックアップ電源により常時給電されているメモリ）、さらにはＡ／Ｄ変換器やクロック発生回路等の信号処理装置、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等といった各種の演算装置、記憶装置、信号処理装置、通信装置、及び電源回路等によって構成されている。そして、ＲＯＭには、当該燃料噴射制御を含めたエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）には、エンジン１０の設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。
【００４８】
以上、本実施形態に係るエンジン制御システムの構成について詳述した。すなわち、上記システムの搭載された車両（例えば乗用車やトラック等）では、こうしたシステムによる各種の制御を通じて運転環境の最適化が図られることになる。そしてシステム中、所望のトルクや良好な運転性（ドライバビリティ）等を得るべく上記インジェクタ４３を操作して燃料噴射制御を行うものが、本実施形態に係る燃料噴射制御装置、すなわち上記ＥＣＵ５０である。なお、上記特許文献１に記載の装置と同様、本実施形態でも、エンジン始動初期において、筒内噴射（シリンダ内への直接的な燃料噴射）を禁止するようにしている。ただし本実施形態では、シリンダ内の気化雰囲気に注目し、その気化雰囲気を示すパラメータに相当するシリンダ温度に基づいて、燃料噴射を禁止するか否かの判断を行うようにしている。
【００４９】
以下、図３を参照して、この燃料噴射制御について説明する。なお、図３は、この燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートである。この図３に示す一連の処理は、基本的には、運転者のキー操作に伴いイグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）がオン側に駆動されたことをトリガにして開始され、それ以降、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定処理間隔で（例えば所定クランク角ごとに又は所定時間周期などで）逐次実行される。また、この処理において用いられる各種パラメータの値は、例えば上記ＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。
【００５０】
同図３に示されるように、この制御に際しては、まずステップＳ１１で、その時のエンジン回転速度ＮＥ０（例えばクランク角センサ１３ｃにて検出）が十分小さいか否か、具体的にはエンジン回転速度ＮＥ０が所定の判定値ＴＨ１よりも小さい（ＮＥ０＜ＴＨ１）か否かを判断する。そして、このステップＳ１１でエンジン回転速度ＮＥ０が判定値ＴＨ１よりも小さい旨判断された場合には、始動運転中としてステップＳ１２へ進み、同ステップＳ１１でエンジン回転速度ＮＥ０が判定値ＴＨ１よりも小さくない旨判断された場合には、始動運転を終えて定常運転になったとしてステップＳ１５へ進む。そしてこれにより、ＩＧＳＷがオン側に駆動されてからエンジン回転速度ＮＥ０が上昇するまでは、ステップＳ１２及びこれに続く処理に基づき、上記インジェクタ４３の噴射時間（ひいては燃料噴射量）が算出されることになる。
【００５１】
続くステップＳ１２では、シリンダ温度Ｔ０を推定する。図４に、このステップＳ１２の処理として行われるシリンダ温度推定の処理手順をフローチャートとして示す。
【００５２】
同図４に示されるように、この温度の推定に際しては、まずステップＳ２１〜Ｓ２７で、その時の、エンジン油温Ｔｏｉｌ１（例えば油温センサ１３ｄにて検出）、エンジン回転速度ＮＥ１（例えばクランク角センサ１３ｃにて検出）、点火時期ＥＳＡ１（例えば要求値として演算）、燃料噴射量ＱＦ１（例えば要求値として演算）、燃料噴射時期ＦＴ１（例えば要求値として演算）、吸入空気量ＧＡ１（例えばエアフロメータ２２にて検出）、クランキング時間ＣＴ１（例えば積算時間として計時）に基づいて、それぞれベース値Ｋ０、補正値Ｋ１〜Ｋ６を算出する。詳しくは、それら各パラメータについて、それぞれ予め実験等により一意的にベース値Ｋ０、補正値Ｋ１〜Ｋ６が書き込まれた所定のテーブル（例えばＲＯＭ等に記憶、数式でも可）を用いて取得する。
【００５３】
そして、続くステップＳ２８で、それらベース値Ｋ０及び補正値Ｋ１〜Ｋ６を掛け合わせることで、シリンダ温度Ｔ０を算出（推定）する（Ｔ０＝Ｋ０×Ｋ１×Ｋ２×Ｋ３×Ｋ４×Ｋ５×Ｋ６）。
【００５４】
図３の上記ステップＳ１２では、このような処理が行われる。次いで、続くステップＳ１３では、上記ステップＳ１２で推定されたシリンダ温度Ｔ０が十分高いか否か、具体的にはシリンダ温度Ｔ０が所定の判定値ＴＨ２よりも大きい（Ｔ０＞ＴＨ２）か否かを判断する。そして、このステップＳ１３でシリンダ温度Ｔ０が判定値ＴＨ２よりも大きい旨判断された場合には、噴射可能であるとしてステップＳ１３１へ進み、同ステップＳ１３１で燃料噴射時間を算出する。他方、同ステップＳ１３１でシリンダ温度Ｔ０が判定値ＴＨ２よりも大きくない旨判断された場合には、噴射すべきはないとしてステップＳ１３２へ進み、同ステップＳ１３２で、噴射を禁止する（燃料噴射時間に「０」を設定）。図５に、上記ステップＳ１３１の処理として行われる燃料噴射時間算出（始動運転時）の処理手順をフローチャートとして示す。
【００５５】
同図５に示されるように、この燃料噴射時間の算出に際しては、まずステップＳ３１〜Ｓ３３で、エンジン冷却水温ＴＨＷ１１（例えば冷却水温センサ１１ｄにて検出）、エンジン回転速度ＮＥ１１（例えばクランク角センサ１３ｃにて検出）、吸入圧力ＰＳ１１（例えば吸気管圧力センサ２４ｂにて検出）に基づいて、それぞれベース値Ｋ１０、補正値Ｋ１１，Ｋ１２を算出する。詳しくは、それら各パラメータについて、それぞれ予め実験等により一意的にベース値Ｋ１０、補正値Ｋ１１，Ｋ１２が書き込まれた所定のテーブル（例えばＲＯＭ等に記憶、数式でも可）を用いて取得する。
【００５６】
そして、続くステップＳ３４で、それらベース値Ｋ１０、補正値Ｋ１１，Ｋ１２を掛け合わせることで、燃料噴射時間を算出（推定）する（燃料噴射時間＝Ｋ１０×Ｋ１１×Ｋ１２）。
【００５７】
図３の上記ステップＳ１３１では、このような処理が行われる。次いで、続くステップＳ１４では、上記ステップＳ１３１で算出された燃料噴射時間（例えばＰＷＭ制御でのパルス幅に相当する通電時間）に基づいて、すなわちこれを指令値に反映させて、上記インジェクタ４３を駆動する。
【００５８】
他方、上記ステップＳ１１で始動運転を終えて定常運転になった（「ＮＥ０≧ＴＨ１」である）旨判断された場合には、続くステップＳ１５で、例えば定常運転時用のマップ（予め実験等により作成しておいた適合マップ）を用いて、定常運転に適した燃料噴射時間を算出するとともに、続くステップＳ１４で、その算出した燃料噴射時間に基づいて、上記インジェクタ４３を駆動する。
【００５９】
本実施形態では、上記図３に示した一連の処理が繰り返し実行されることで、エンジン１０の各シリンダ１１（＃１〜＃４）に対して順に燃料噴射が行われるとともに、それら各シリンダで逐次その燃料が燃焼される。すなわち、エンジン１０を始動する際には、図３のステップＳ１３，Ｓ１３１，Ｓ１３２の処理によりシリンダの温度が十分高くなった場合にのみ、通常どおり燃料噴射が制御される（ステップＳ１３１）。他方、シリンダ温度が十分高くなるまでは、燃料噴射が禁止される（ステップＳ１３２）。このため、本実施形態の上記システムによれば、前述の燃料ウェット等に起因した燃焼特性の悪化を抑制して、エンジン始動初期における燃焼特性としてより良好な特性を得ることができるようになる。そしてこれにより、排気エミッションの改善等を図ることができるようになる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態に係る筒内噴射式の燃料噴射制御装置及びエンジン情報取得装置及びエンジン制御システムによれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
【００６１】
（１）エンジン１０の燃料燃焼を行う部分であるシリンダ１１内へ直接的に燃料を噴射供給する上記インジェクタ４３（燃料噴射弁）を備えるエンジンシステムに適用されて、エンジン１０に関する情報を取得するエンジン情報取得装置として、エンジン１０を始動する際の、シリンダ１１内の状態を示すパラメータであるシリンダ温度の推定値を取得するプログラム（図３のステップＳ１２）を備える構成とした。こうした装置によれば、エンジン１０を始動する前の時点で、シリンダ１１内での燃料の気化（霧化）し易さを容易且つ的確に知ることが可能になる。
【００６２】
（２）運転中にはシリンダ１１（＃１〜＃４）内で燃料を燃焼してその燃焼によるエネルギーを機械的な運動（回転運動）へ変換して出力軸（クランク軸）へ出力するエンジン１０（内燃機関）と、シリンダ１１内へ直接的に燃料を噴射供給する上記インジェクタ４３（燃料噴射弁）と、エンジン１０の出力軸（クランク軸）を駆動して同出力軸を強制的に運動（回転）させることで発生する熱（摩擦熱等）によりシリンダ１１を加熱するスタータ装置（シリンダ加熱手段）と、を備えるエンジンシステムについて、上記インジェクタ４３の燃料噴射態様を制御する。こうした筒内噴射式の燃料噴射制御装置として、エンジン１０の始動に際して、シリンダ１１の温度が十分高い場合にのみ、上記インジェクタ４３による燃料噴射を実行するプログラム（図３のステップＳ１３１）を備える構成とした。また、エンジン１０の始動に際して、シリンダ１１の温度が十分高い場合にのみ、上記インジェクタ４３による燃料噴射の実行を許可するプログラム（図３のステップＳ１３）を備える構成とした。さらに詳しくは、上記エンジンシステムを対象にしてエンジン１０を始動する際には、シリンダの温度を検出（推定）して（図３のステップＳ１２）、その検出温度が十分高い場合には、通常制御として所定の態様で上記インジェクタ４３による燃料噴射（筒内噴射）を制御する（図３のステップＳ１３１）とともに、その検出温度が十分高くない場合には、上記スタータ装置の作動により（詳しくはエンジン動作部の摩擦熱により）シリンダを加熱しつつシリンダ温度が十分高くなるまで上記インジェクタ４３による燃料噴射（筒内噴射）を禁止する（図３のステップＳ１３２）プログラム（噴射制御手段）を備える構成とした。こうすることで、前述の燃料ウェット等に起因した燃焼特性の悪化を抑制して、エンジン始動初期における燃焼特性としてより良好な特性を得ることができるようになる。そしてこれにより、排気エミッションの改善等を図ることができるようになる。
【００６３】
（３）また、通常制御に用いるエンジン始動装置（スタータ装置）によってシリンダを加熱するように構成したことで、電気ヒータ等を設けることなく、容易にシリンダを加熱することが可能になる。
【００６４】
（４）図３のステップＳ１２においては、エンジン油温Ｔｏｉｌ１（エンジン出力軸の回転運動に係る潤滑油の温度）と、エンジン回転速度ＮＥ１（エンジンの出力状態を示すパラメータ）と、点火時期ＥＳＡ１、燃料噴射量ＱＦ１、燃料噴射時期ＦＴ１、及び吸入空気量ＧＡ１（これら各値ＥＳＡ１，ＱＦ１，ＦＴ１，ＧＡ１は、燃料燃焼の条件を示すパラメータ）と、クランキング時間ＣＴ１（エンジン始動からのシリンダ加熱量に相当）と、のその時（当該推定に係るプログラム実行時）の値に基づいて、シリンダ温度を推定するようにした（図４のステップＳ２１〜Ｓ２７）。こうした構成であれば、シリンダ温度を高い精度で検出することが可能になる。
【００６５】
（５）上記各プログラムと共に、上記インジェクタ４３の作動に基づいてエンジン１０（内燃機関）に関する所定の制御（例えばエンジン出力軸のトルク制御など）を行うプログラム（エンジン制御手段）を、上記ＥＣＵ５０に搭載して、エンジン制御システムとして、このＥＣＵ５０の他に、上記インジェクタ４３をさらに備える構成とした。こうした構成では、上述のようにエンジン始動初期における燃焼特性としてより良好な特性を得ることができることで、より信頼性の高いエンジン制御を行うことが可能になる。
【００６６】
（第２の実施形態）
次に、図６〜図８を参照して、本発明に係る筒内噴射式の燃料噴射制御装置及びエンジン情報取得装置及びエンジン制御システムを具体化した第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態のシステム及び上記各装置も、基本的な構成は、先の図１に示した第１の実施形態の構成に準ずる。そのため、ここでは説明の便宜上、共通の構成及び動作に関する説明は割愛し、主に上記第１の実施形態との相違点について説明する。
【００６７】
図６は、図３に対応するフローチャートである。すなわち、本実施形態では、第１の実施形態の図３の処理に代えて、図６の処理を実行することとする。この図６の処理では、先の図３のステップＳ１３で行ったような、検出温度が十分高いか否かの判断（噴射すべきか否かの判断に相当）は行わず、シリンダ温度の推定値に基づいて、上記インジェクタ４３に対する指令値（噴射時間）を算出、設定（決定）するようにしている。
【００６８】
本実施形態でも、この図６に示す一連の処理が、基本的には、運転者のキー操作に伴いイグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）がオン側に駆動されたことをトリガにして開始される。そしてそれ以降、ＥＣＵ５０（図１）でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定処理間隔で（例えば所定クランク角ごとに又は所定時間周期などで）逐次実行される。また、この処理において用いられる各種パラメータの値は、例えば上記ＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。
【００６９】
同図６に示されるように、この制御に際しては、まずステップＳ１１１，Ｓ１１２で、先の図３のステップＳ１１，Ｓ１２に準ずる処理を行って、始動運転か否かの判定を行うとともに、その時のシリンダ温度Ｔ０を推定する。そして始動運転中である場合には、続くステップＳ１１３で燃料噴射時間を算出する。図７に、このステップＳ１１３の処理として行われる燃料噴射時間算出処理（始動運転時）の処理手順をフローチャートとして示す。
【００７０】
同図７に示されるように、この算出処理に際しては、まずステップＳ３１１〜Ｓ３１３において、先の図３のステップＳ３１〜Ｓ３３に準ずる態様で、エンジン冷却水温ＴＨＷ１１、エンジン回転速度ＮＥ１１、吸入圧力ＰＳ１１に基づいて、それぞれベース値Ｋ１０、補正値Ｋ１１，Ｋ１２を算出する。詳しくは、それら各パラメータについて、それぞれ予め実験等により一意的にベース値Ｋ１０、補正値Ｋ１１，Ｋ１２が書き込まれた所定のテーブル（例えばＲＯＭ等に記憶、数式でも可）を用いて取得する。次いで、ステップＳ３１４で、先の図６のステップＳ１１２で取得したその時のシリンダ温度Ｔ０に応じた補正値Ｋ２０を、所定のテーブル（例えばＲＯＭ等に記憶、数式でも可）を用いて取得する。図８に、この補正値Ｋ２０の取得に用いられるテーブルの一例を示す。
【００７１】
同図８に示されるように、このテーブルでは、例えば図３のステップＳ１３で使用した判定値ＴＨ２のレベル（温度）に設定された境界レベルを境に（詳しくはその境界レベルの低温側及び高温側に）、それぞれレベルの異なる２種類の補正値安定域（制御量安定域に相当、詳しくはシリンダ温度Ｔ０の変化に対する補正値Ｋ２０の変化が小さい領域）が規定されている。すなわち、上記ステップＳ３１４では、こうしたテーブルにより、シリンダ温度Ｔ０が境界レベルを低温側に超える際に、上記補正値Ｋ２０を急峻に減少側へ変化させることで、上記境界レベル（ＴＨ２）を境にレベルの異なる２種類の補正値安定域を２値的に切り替えるようにしている。なお本実施形態では、図８中、境界レベルよりも低温側に規定される補正値Ｋ２０を、シリンダ内で燃料燃焼が行われない程度の燃料噴射量に対応したものとする。
【００７２】
そして、続くステップＳ３１５（図７）では、上記ベース値Ｋ１０、補正値Ｋ１１，Ｋ１２，Ｋ２０を掛け合わせることで、燃料噴射時間を算出（推定）する（燃料噴射時間＝Ｋ１０×Ｋ１１×Ｋ１２×Ｋ２０）。
【００７３】
図６の上記ステップＳ１１３では、このような処理が行われる。次いで、続くステップＳ１１４では、上記ステップＳ１１３で算出された燃料噴射時間（例えばＰＷＭ制御でのパルス幅に相当する通電時間）に基づいて、上記インジェクタ４３を駆動する。なお、燃料噴射時間が、上記図８のテーブルに基づいて算出されることで、同インジェクタ４３の燃料噴射量制御における制御量（駆動量）は、シリンダ温度Ｔ０に応じて２値的に切り替えられることになる。
【００７４】
他方、上記ステップＳ１１１で始動運転を終えて定常運転になった（「ＮＥ０≧ＴＨ１」である）旨判断された場合には、第１の実施形態と同様、本実施形態でも、続くステップＳ１１５で、例えば定常運転時用のマップを用いて、定常運転に適した燃料噴射時間を算出するとともに、続くステップＳ１１４で、その算出した燃料噴射時間に基づいて、すなわちこれを指令値に反映させて、上記インジェクタ４３を駆動する。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態に係る筒内噴射式の燃料噴射制御装置及びエンジン情報取得装置及びエンジン制御システムによれば、第１の実施形態による前記（１）及び（３）〜（５）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果も得られるようになる。
【００７６】
（６）エンジン１０を始動する際、その時のシリンダ温度に基づいて、詳しくは図８に示したテーブルを用いて、上記インジェクタ４３に対する指令値を決定するプログラム（図７のステップＳ３１４，Ｓ３１５）を備える構成とした。こうした構成であれば、エンジン始動初期の燃料噴射態様をより精密に制御することが可能になる。
【００７７】
（７）図８中、境界レベルよりも低温側に規定される補正値Ｋ２０を、シリンダ内で燃料燃焼が行われない程度の燃料噴射量に相当するものとした。これにより、シリンダ温度が十分高くなるまで、シリンダ内で燃料燃焼が行われなくなり、不完全燃焼による排気エミッションの悪化等をより確実に回避又は抑制することができるようになる。
【００７８】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００７９】
・上記第１の実施形態においては、シリンダ温度（推定値）が十分高くない場合に、図３のステップＳ１３２で、燃料噴射を禁止するようにした。しかしこれに限られず、例えば噴射禁止まではせずに、同ステップＳ１３２において、上記インジェクタ４３の燃料噴射量を通常制御（ステップＳ１３１）の場合よりも少量側に制限するようにしてもよい。例えば同ステップＳ１３２における燃料噴射量設定用のマップとして、通常制御時のマップ（図５）よりも少量の燃料噴射量が設定されたもの、例えばベース値Ｋ１０としてより小さな値が設定されたもの等を用いるようにする。あるいは、燃料噴射量の設定可能な範囲の上限（上限側ガード値）を、通常制御の場合よりも小さな値に設定することでも、燃料噴射量を通常制御の場合よりも少量側に制限することは可能である。そして、こうした場合も、燃料ウェット等に起因して燃焼特性が悪化する、などといったエンジン始動初期に燃料噴射に伴い発生し得る不都合を、より好適に回避又は抑制することができるようになる。さらにこの場合、シリンダ内で燃料燃焼が行われない程度の量に燃料噴射量を制限することで、不完全燃焼による排気エミッションの悪化等をより確実に回避又は抑制することができるようになる。
【００８０】
・上記第２の実施形態の、図６のステップＳ１１３では、シリンダ温度（推定値）がより低い温度であるほど噴射開始タイミングをより遅くするように燃料噴射量（上記インジェクタ４３に対する指令値）を設定してもよい。例えば噴射開始までの待機時間（噴射禁止期間）を設ける構成などが有効である。
【００８１】
・上記各実施形態では、エンジン始動装置（スタータ装置）によってシリンダを加熱するようにした。しかし、シリンダ周辺に電気ヒータ等の加熱装置を新たに設け、クランキング時の摩擦熱と共に、この加熱装置の発熱作用によって、シリンダを加熱するように構成してもよい。
【００８２】
・上記各実施形態では、図４に示した各パラメータに基づいて、シリンダ温度を推定するようにした。しかし、エンジン油温に代えて（又はこれと併せて）、シリンダの冷却水温やエンジン外気温度を用いるようにしてもよい。また、エンジン回転速度に代えて（又はこれと併せて）、エンジンの出力状態を示す他のパラメータ、例えば筒内圧センサやノックセンサ等により検出される燃焼状態を示すパラメータ（例えば筒内圧力やノッキング頻度等）等も用いることができる。さらに、例えば適宜のセンサ（例えばＮＯｘセンサや排気温センサ）等により検出される特定排気成分（例えばＮＯｘ）の量や排気温度、あるいは、当該エンジンの搭載された車両の挙動（例えば車両速度）等、といったパラメータも用いることができる。また、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、及び吸入空気量に代えて（又はこれと併せて）、例えば他のエンジンの運転（燃焼）に係るアクチュエータへの指令内容（燃料ポンプに対する指令値など）等も用いることができる。また、前述したシリンダ加熱用の電気ヒータを設けた構成では、エンジン始動に係るクランキング時間に代えて（又はこれと併せて）そのヒータに対する通電時間や通電量（電圧値や電流量）等も用いることができる。
【００８３】
・また、これら推定に用いる各パラメータを使って噴射許可条件を設定しておくように構成すれば、上記シリンダ温度自体は求めずとも、それに準ずる効果を得ることが可能になる。具体的にはこの場合、例えば第１の実施形態において、図３のステップＳ１２の処理を割愛して、ステップＳ１３の判断処理で、エンジン１０を始動する際には、シリンダ加熱量（クランキング時間等）、及び、シリンダ内へ吸入する吸気温度、及び、シリンダの冷却水温、及び、エンジン出力軸の回転運動に係る潤滑油の温度、の少なくとも１つ（例えば加熱量と残りのパラメータのいずれか１つ）で定義される噴射許可条件の成否を判断する。そして、その噴射許可条件が成立している場合には、続くステップＳ１３１の処理として、通常制御として所定の態様で上記インジェクタ４３による燃料噴射を制御するとともに、同噴射許可条件が成立していない場合には、続くステップＳ１３２の処理として、スタータ装置等によりシリンダを加熱しつつ同噴射許可条件が成立するまで上記インジェクタ４３による燃料噴射を禁止又は制限する。こうしたプログラム（噴射制御手段）を備える構成とすることでも、前述の燃料ウェット等に起因した燃焼特性の悪化を抑制して、エンジン始動初期における燃焼特性としてより良好な特性を得ることができるようになる。
【００８４】
・シリンダ温度を推定するのではなく、シリンダに対して適宜の温度センサを設け、同シリンダの一乃至複数の箇所で温度を測定（実測）することにより、上記図３のステップＳ１２や図６のステップＳ１１２において、シリンダ温度の実測値（例えば測定値自体又は複数の測定値の平均値など）を取得するようにしてもよい。そしてこの場合、特に燃料の付着し易い部分であるシリンダヘッドやシリンダブロック側壁（少なくとも一方）に温度センサを設けることが有効である。さらに、それらの両方にセンサを設けた場合には、上記各ステップにおいて、２つの検出温度から求められる所定の温度指標（両者の平均値や、その他任意に重み付けした所定の温度指標など）を測定する構成も有効である。
【００８５】
・上記図３のステップＳ１２や図６のステップＳ１１２においては、その時に検出した値（推定値又は実測値）を取得するようにしても、あるいは履歴を残すように構成して（例えば時々のデータを逐次記憶装置に格納して）その履歴（特に直前のデータ）を取得するようにしてもよい。
【００８６】
・上記インジェクタ４３の燃料噴射圧力（例えば燃圧センサ４２ａにて検出）に基づいて、上述の燃料噴射の禁止態様又は制限態様を可変とするようにしてもよい。具体的には、例えば第１の実施形態において、判定値ＴＨ２（図３）を、燃料噴射圧力に応じて可変設定（例えば燃料噴射圧力が大きいほど判定値をより低く設定）する構成などが有効である。また、前述した図３のステップＳ１３２で燃料噴射を制限する構成において、燃料噴射圧力に応じて燃料噴射の制限量を可変設定するようにしてもよい。そしてこの場合は、例えば燃料噴射圧力が大きいほど同ステップＳ１３２で算出される燃料噴射量をより大きくする構成などが有効である。また、第２の実施形態において、燃料噴射圧力に応じて図７のステップＳ３１４で用いるテーブル（図８参照）を切り替えるようにしてもよい。そしてこの場合は、例えば予め用意しておいた複数種のテーブルから、燃料噴射圧力に適したテーブルを選択する構成などが有効である。これらの構成によれば、エンジン始動初期における燃焼特性をより精密に制御することが可能になる。
【００８７】
・上記シリンダ温度に代えて、シリンダ内の状態を示す他のパラメータを用いるようにしてもよい。例えばシリンダ内の圧力（筒内圧力）などを、上記シリンダ温度に代えて用いることができる。ちなみに、シリンダ内の圧力は、筒内圧センサ等により測定することができる。また、燃料燃焼の条件に基づいて推定することも可能である。
【００８８】
・シリンダ内の状態を示すパラメータの実測値又は推定値（例えば上記図３のステップＳ１２や図６のステップＳ１１２で取得）は、燃料噴射制御には用いずに、例えばデータ蓄積によるデータ解析や、故障診断等だけに用いるようにしてもよい。そしてこの場合は、ＥＣＵ５０の主電源停止後もデータを保持可能とする所定の記憶装置（例えばＥＥＰＲＯＭやバックアップＲＡＭ）に対してその予測結果を保存することが有効である。こうすることで、例えばエンジン１０が停止され、当該ＥＣＵ５０に対する給電が遮断された後も消去されずに、記憶装置内にデータが不揮発に保持されるようになり、データ解析等を容易に行うことができるようになる。
【００８９】
・制御対象とするエンジンの種類（吸気通路噴射式のガソリンエンジンや圧縮着火式のディーゼルエンジン等も含む）やシステム構成も、用途等に応じて適宜に変更可能である。そして、上記実施形態についてこうした構成の変更を行う場合には、上述した各種の処理（プログラム）についても、その細部を、実際の構成に応じて適宜最適なかたちに変更（設計変更）することが好ましい。
【００９０】
例えば１つのシリンダにつき複数（例えば２本）の燃料噴射弁を用いたエンジンに本発明を適用することも考えられる。例えば吸気通路（吸気ポート等）と筒内との各々に燃料噴射弁が設けられたデュアルインジェクションタイプのエンジンに上記第１の実施形態を適用する場合などである。そしてこの場合、燃料噴射弁が２本あるため、図３のステップＳ１３２で筒内噴射を禁止している間は、吸気通路に設けられたもう１つの燃料噴射弁で燃料の供給（燃料噴射）を行うことが可能になる。したがって、用途等に応じてこのような構成を採用することが有効である。
【００９１】
・上記実施形態及び変形例では、各種のソフトウェア（プログラム）を用いることを想定したが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係る筒内噴射式の燃料噴射制御装置及びエンジン情報取得装置及びエンジン制御システムの第１の実施形態について、該システムの概略を示す構成図。
【図２】同システムに用いられるシリンダの詳細構造を示す断面図。
【図３】同第１の実施形態に係る燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。
【図４】同実施形態に係るシリンダ温度推定処理の処理手順を示すフローチャート。
【図５】同実施形態に係る噴射時間算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図６】本発明に係る筒内噴射式の燃料噴射制御装置及びエンジン情報取得装置及びエンジン制御システムの第２の実施形態について、同第２の実施形態に係る燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。
【図７】同実施形態に係る噴射時間算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図８】同算出処理に用いられるテーブルを示すグラフ。
【符号の説明】
【００９３】
１０…エンジン、１１…シリンダ、４３…インジェクタ、５０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）。
【図１】
2008232046.tif 000003
【図２】
2008232046.tif 000004
【図３】
2008232046.tif 000005
【図４】
2008232046.tif 000006
【図５】
2008232046.tif 000007
【図６】
2008232046.tif 000008
【図７】
2008232046.tif 000009
【図８】
2008232046.tif 000010