(57)【要約】【課題】補助燃料噴射弁が燃料噴射を開始した後、その噴射燃料が筒内に到達するまでの期間において燃料圧力が大きく低下することによる排気エミッションの悪化を抑制する。【解決手段】燃料噴射制御装置は、エンジン始動時、主燃料噴射弁に供給される燃料圧力が所定値以上になったことを条件に、主燃料噴射弁の燃料噴射を開始する。同制御装置は、燃料圧力に関係するパラメータに基づき、補助燃料噴射弁の噴射燃料が筒内に到達するまでの期間になされる主燃料噴射弁の燃料噴射にともなって、その期間に燃料圧力が許容値よりも低くなるか否かを予測する（ステップ１５０，１６０）。そして、前記期間に燃料圧力が許容値よりも低くならない旨が予測されたとき（ステップ１６０：ＮＯ）、主燃料噴射弁の燃料噴射を開始する（ステップ１８０，１９０）。【選択図】　　　　図２
2004044505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料ポンプから供給された加圧燃料を筒内に直接噴射する主燃料噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する補助燃料噴射弁とを備え、機関始動時に前記主燃料噴射弁に加え前記補助燃料噴射弁からも燃料噴射を行うようにした筒内噴射式内燃機関に適用され、機関始動時、前記主燃料噴射弁に供給される燃料圧力が所定値以上になったことを条件に、前記主燃料噴射弁の燃料噴射を開始する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記燃料圧力に関係するパラメータに基づき、前記補助燃料噴射弁の噴射燃料が筒内に到達するまでの期間になされる前記主燃料噴射弁の燃料噴射にともなって、その期間に前記燃料圧力が許容値よりも低くなるか否かを予測する予測手段と、
上記条件が成立した後、前記期間に前記燃料圧力が前記許容値よりも低くならない旨が前記予測手段により予測されたとき、前記主燃料噴射弁の燃料噴射を開始する噴射開始手段と
を備えることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内に直接燃料を噴射する主燃料噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する補助燃料噴射弁とを備え、機関始動時には主燃料噴射弁に加え、補助燃料噴射弁からも燃料噴射を行うようにした筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
機関燃焼室内（筒内）に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関の一形態として、筒内噴射用の主燃料噴射弁に加え、吸気通路内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁を備え、機関始動時には主燃料噴射弁に加えて補助燃料噴射弁からも燃料を噴射するものが知られている（例えば特開平１０−１８８８４号公報参照）。この内燃機関では、機関始動に必要な燃料の一部が補助燃料噴射弁から噴射される。この噴射燃料は、吸気通路内を流れる吸入空気と十分に混合し、気化した後に機関燃焼室に導入される。そのため、こうした補助燃料噴射弁による燃料噴射を行うことにより、筒内噴射式内燃機関であっても良好な機関始動性を確保することが可能となる。
【０００３】
ところで、前述した筒内噴射式内燃機関では、筒内圧に抗して主燃料噴射弁から燃料を噴射させるために、燃料を機関駆動式の高圧燃料ポンプを用いて高圧に加圧して主燃料噴射弁に供給するようにしている。
【０００４】
しかし、機関始動時、特に始動開始直後は、高圧燃料ポンプによる燃料の加圧が十分になされないことから、主燃料噴射弁に供給される燃料圧力が低く、主燃料噴射弁からの噴射燃料の微粒化が不十分となる。加えて、前記燃料圧力の低下にともない主燃料噴射弁による単位時間当たりの噴射量が少なくなることから、圧力低下のない場合と同量の燃料を噴射しようとすると燃料噴射時間を長くすることになる。このために燃料噴射開始時期を吸気上死点又はその近くに早めると、ピストンが主燃料噴射弁に接近したときに燃料が噴射され、ピストン頂面に燃料が付着する。機関始動時にはピストン頂面の温度が低いことが多く、付着した燃料の気化が促進されにくいため、ピストン頂面に付着する燃料の量は徐々に増大して液状のまま蓄積される。そして、ピストン頂面に付着した燃料の不完全燃焼にともない黒煙が排出され、始動時の排気エミッションが悪くなる。
【０００５】
これに対しては、例えば特開平１１−２７０３８５号公報に示されるように、燃料圧力が所定値以上になったことを条件に、主燃料噴射弁からの燃料噴射を開始することが考えられる。この技術によると、燃料の微粒化の悪化を抑制するとともに、ピストン頂面への燃料付着を少なくして黒煙の排出を抑制することが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、極低温では燃焼に寄与する燃料が少ないことから、始動に際して特に多量の燃料が要求される。こういった状況では、高圧燃料ポンプから吐出される燃料量よりも燃料噴射弁から噴射される燃料量が多くなり、燃料噴射開始後に燃料圧力の低下を招く。
【０００７】
これに対し、前述した吸気通路内に補助燃料噴射弁を備えているものにあっては、要求される燃料量を補助燃料噴射弁により分担できることから、主燃料噴射弁からの燃料噴射量を低減することができ、燃料圧力の低下を抑制することはできる。しかしながら、補助燃料噴射弁から噴射された燃料が筒内に流入するまでには時間を要することから、この期間には補助燃料噴射弁による分担がなく、やはり主燃料噴射弁に多くの燃料噴射が要求される。そのため、補助燃料噴射弁からの噴射燃料が流入するまでの期間に燃料圧力が大きく低下してしまい、排気エミッションを抑制する効果が十分得られない。
【０００８】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、補助燃料噴射弁からの噴射燃料が筒内に到達するまでの期間に燃料圧力が大きく低下することによる排気エミッションの悪化を抑制することのできる筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、高圧燃料ポンプから供給された加圧燃料を筒内に直接噴射する主燃料噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する補助燃料噴射弁とを備え、機関始動時に前記主燃料噴射弁に加え前記補助燃料噴射弁からも燃料噴射を行うようにした筒内噴射式内燃機関に適用され、機関始動時、前記主燃料噴射弁に供給される燃料圧力が所定値以上になったことを条件に、前記主燃料噴射弁の燃料噴射を開始する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料圧力に関係するパラメータに基づき、前記補助燃料噴射弁の噴射燃料が筒内に到達するまでの期間になされる前記主燃料噴射弁の燃料噴射にともなって、その期間に前記燃料圧力が許容値よりも低くなるか否かを予測する予測手段と、上記条件が成立した後、前記期間に前記燃料圧力が前記許容値よりも低くならない旨が前記予測手段により予測されたとき、前記主燃料噴射弁の燃料噴射を開始する噴射開始手段とを備えている。
【００１０】
上記の構成によると、筒内噴射式内燃機関の始動時において、補助燃料噴射弁から吸気通路に燃料（補助燃料）が噴射される。この補助燃料は空気と混ざり合って混合気となり、吸気通路を通過した後、筒内に流入する。
【００１１】
ところで、機関始動時、特に始動開始直後には高圧燃料ポンプによる燃料の加圧が十分になされない。これに対し、請求項１に記載の発明では、前述したように、加圧燃料の燃料圧力が所定値以上になったことを条件に、主燃料噴射弁からの燃料（主燃料）の噴射が開始される。このため、燃料圧力の低い燃料が主燃料噴射弁から噴射されることにともなう不具合、すなわち、ピストンへの付着燃料の不完全燃焼により排気エミッションが悪化することが抑制される。
【００１２】
また、極低温での機関始動時には多量の燃料が要求され、高圧燃料ポンプから吐出される燃料量よりも主燃料量が多くなって、燃料噴射開始後に燃料圧力の低下を招く場合がある。ここで、補助燃料が筒内に流入すると、その分主燃料量が少なくてすみ、前記燃料圧力の低下が抑制される。しかし、補助燃料が筒内に流入するまでの期間は、補助燃料による分担がないため、主燃料噴射弁に多量の燃料噴射が要求される。
【００１３】
これに対し、請求項１に記載の発明では、主燃料噴射の開始に際し、補助燃料が筒内に到達するまでの期間になされる主燃料の噴射にともなって、その期間に燃料圧力が許容値よりも低くなるか否かが、予測手段によって予測される。この予測は、燃料圧力に関するパラメータに基づいて行われる。
【００１４】
そして、燃料圧力が所定値以上になって上述した条件が成立した後、予測手段により、前記期間に燃料圧力が許容値よりも低くならない旨が予測されると、噴射開始手段により主燃料の噴射が開始される。すなわち、前記期間において、主燃料噴射により燃料圧力が許容値よりも低くなると予測された場合には、上記条件が成立していても主燃料噴射弁による主燃料の噴射が行われない。そのため、燃料圧力の低い燃料が主燃料噴射弁から噴射されず、その噴射にともなう排気エミッションの悪化が抑制される。
【００１５】
また、仮に補助燃料が筒内に到達するまで主燃料を一律に噴射しないようにした場合には、主燃料の噴射開始時期が遅くなる。しかし、請求項１に記載の発明では、前述したように補助燃料が筒内に到達する前に主燃料を噴射する場合もあるため、主燃料の噴射開始時期の遅れを最小限に止めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態について図面に従って説明する。
図１に示すように、車両には、原動機として、筒内に直接燃料噴射を行う筒内噴射式内燃機関である筒内噴射ガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）１１が搭載されている。このエンジン１１は複数の気筒（シリンダ）１２を有しており、各シリンダ１２内にピストン１３が往復動可能に収容されている。各ピストン１３は、コネクティングロッド１４を介し、エンジン１１の出力軸であるクランク軸１５に連結されている。各ピストン１３の往復運動は、コネクティングロッド１４によって回転運動に変換された後、クランク軸１５に伝達される。
【００１７】
各シリンダ１２には、エンジン１１の外部の空気を燃焼室１６に導くための吸気通路１７が接続されている。また、各シリンダ１２には、燃焼室１６で生じた排気ガスをエンジン１１の外部へ導出するための排気通路１８が接続されている。エンジン１１には、吸気弁１９及び排気弁２０がそれぞれ往復動可能に設けられている。そして、これらの吸・排気弁１９，２０の往復動により、吸気通路１７及び燃焼室１６間、排気通路１８及び燃焼室１６間がそれぞれ開閉される。
【００１８】
吸気通路１７の途中にはスロットル弁２１が回動可能に設けられている。スロットル弁２１にはステップモータ等のアクチュエータ２２が駆動連結されている。アクチュエータ２２は後述するＥＣＵ５１によって制御され、スロットル弁２１を回動させる。吸気通路１７を流れる空気の量は、スロットル弁２１の回動角度に応じて変化する。
【００１９】
エンジン１１には、電磁式の主燃料噴射弁２３が各シリンダ１２に対応して取付けられている。主燃料噴射弁２３にはデリバリパイプ２４が接続されており、このデリバリパイプ２４内の高圧燃料が各主燃料噴射弁２３に分配供給される。また、吸気通路１７においてスロットル弁２１よりも下流のサージタンク２５には、電磁式の補助燃料噴射弁２６が取付けられている。
【００２０】
車両には、前記主燃料噴射弁２３及び補助燃料噴射弁２６に燃料を供給するための燃料供給装置２７が設けられている。燃料供給装置２７は、低圧燃料ポンプ２８及び高圧燃料ポンプ２９を備えている。低圧燃料ポンプ２８は、電動モータ（図示略）によって駆動され、燃料タンク３１内の燃料３０をフィルタ３３を通じて吸引し吐出する。この吐出された燃料の一部は、低圧燃料通路３２を通じて高圧燃料ポンプ２９へ圧送される。低圧燃料通路３２は、途中で分岐して補助燃料噴射弁２６に接続されており、低圧燃料ポンプ２８から吐出された燃料３０の一部がこの分岐通路３２ａを通じて補助燃料噴射弁２６に圧送される。
【００２１】
高圧燃料ポンプ２９はエンジン１１のカム軸（図示略）に駆動連結されている。この高圧燃料ポンプ２９では、プランジャがカム軸に取付けられたカムの回転により１回転する毎に２回往復動され、燃料が吸入及び加圧（圧送）される。換言すると、高圧燃料ポンプ２９では、各シリンダ１２に対応して取付けられた主燃料噴射弁２３から２回燃料噴射がなされる毎に燃料が１回加圧（圧送）される。また、高圧燃料ポンプ２９では、電磁弁が加圧（圧送）行程中の最適なタイミングで閉じられることにより、必要な燃料が吐出される。この吐出された燃料は、高圧燃料通路３４を通じてデリバリパイプ２４へ圧送される。なお、低圧燃料通路３２は、リリーフ通路３５により燃料タンク３１に接続されている。リリーフ通路３５に設けられた圧力調節弁３６は、低圧燃料通路３２内の燃料圧力が一定の値以上となった場合に開弁し、リリーフ通路３５を通じて燃料を燃料タンク３１に戻す。
【００２２】
各主燃料噴射弁２３は開閉制御されることにより、デリバリパイプ２４を通じて供給された高圧の燃料を、対応するシリンダ１２内へ直接噴射する。主燃料噴射弁２３は、特にエンジン始動時には、主燃料噴射弁２３に供給される燃料圧力ＰＦが所定値以上になることを条件に燃料噴射を開始する。本実施形態では、この所定値として目標燃料圧力ＰＦｔが用いられている。目標燃料圧力ＰＦｔは、主燃料噴射弁２３に供給される燃料圧力の目標値であり、エンジン１１の始動に適した燃料圧力、すなわち、燃料の噴射にともなう燃料圧力の低下にもかかわらず始動に必要な燃料の微粒化を確保できる燃料圧力である。そして、噴射された燃料は、シリンダ１２内の空気と混ざり合って混合気となる。
【００２３】
一方、補助燃料噴射弁２６は、主燃料噴射弁２３だけでは確保しきれない低温始動時における要求燃料量を良好に確保するために設けられた噴射弁である。すなわち、低温時、特に極低温時においては、燃料の霧化が悪くなるため始動性が悪化する。これに加え、潤滑油の粘度が高いためフリクションが大きくなってクランキング回転速度が低くなる。このため、機械駆動式の高圧燃料ポンプ２９では燃料圧力を十分に上げることができなくなる。その結果、主燃料噴射弁２３だけでは、その開弁時間を如何に長くしても、要求燃料量の燃料をシリンダ１２に供給しきれず、一層始動性が悪化してしまうおそれがある。
【００２４】
上記不具合を解消するために、エンジン始動時には、主燃料噴射弁２３に加え前記補助燃料噴射弁２６からも燃料噴射が行われる。すなわち、運転者によるスタータスイッチ３８の操作に応じてスタータ３７が作動（オン）されると、このスタータ３７のオンと同時に補助燃料噴射弁２６に通電が行われ、つまり、スタータ３７がオンされたことを条件に補助燃料噴射弁２６から燃料噴射が開始される。なお、前記通電は機関温度に応じた時間行われる。そして、補助燃料噴射弁２６からサージタンク２５内に噴射された燃料は、サージタンク２５内等で空気と混ざり合って混合気となる。この混合気は、各シリンダ１２で吸気行程が行われる毎に吸気通路１７の下流側へ移動してシリンダ１２内に流入し、前記補助燃料噴射弁２６の噴射燃料が前記主燃料噴射弁２３の噴射燃料に加わる。なお、これらの噴射燃料を区別するために、主燃料噴射弁２３からの噴射燃料を「主燃料」といい、補助燃料噴射弁２６からの噴射燃料を「補助燃料」というものとする。
【００２５】
エンジン１１には、点火プラグ３９が各シリンダ１２に対応して取付けられている。点火プラグ３９には、点火コイル４１を介してイグナイタ４２が接続されている。イグナイタ４２は点火信号に基づき点火コイル４１の１次電流を断続する。この断続により点火コイル４１の２次コイルに高電圧が発生し、点火プラグ３９に点火する。そして、前記混合気は点火プラグ３９の点火にともなう火花放電によって着火され、燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１３が往復動され、クランク軸１５が回転されてエンジン１１の駆動力（出力トルク）が得られる。
【００２６】
車両には、エンジン１１の運転状態を検出するために、各種センサが設けられている。例えば、クランク軸１５の近傍には、そのクランク軸１５が一定角度回転する毎にパルス状の信号を発生するクランク角センサ４５が設けられている。クランク角センサ４５の信号は、クランク軸１５の回転角度であるクランク角、単位時間当たりのクランク軸１５の回転速度であるエンジン回転速度ＮＥの算出等に用いられる。また、エンジン１１には、冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する水温センサ４６が取付けられている。さらに、デリバリパイプ２４には、その内部の燃料の圧力、すなわち、主燃料噴射弁２３に供給される燃料の圧力（燃料圧力ＰＦ）を検出する燃圧センサ４７が取付けられている。そのほかにも多くのセンサがエンジン１１等に取付けられているが、ここでは説明を省略する。
【００２７】
エンジン１１の各部を制御するために、マイクロコンピュータを中心として構成された電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ　：ＥＣＵ）５１が設けられている。ＥＣＵ５１では、中央処理装置（ＣＰＵ）が、各種センサ等からの信号に基づき、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラムや初期データに従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。この演算処理に用いられる信号としては、前記クランク角センサ４５、水温センサ４６、燃圧センサ４７を含む各種センサの検出値のほか、スタータスイッチ３８の信号等が挙げられる。ＣＰＵによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）において一時的に記憶される。
【００２８】
上記のようにしてエンジン１１の燃料噴射制御装置が構成されている。次に、この燃料噴射制御装置によって行われる制御について説明する。図２は、エンジン１１の始動時に主燃料噴射弁２３の燃料噴射を制御するための「主燃料噴射制御ルーチン」を示すフローチャートであって、所定のタイミングで、例えば各気筒の主燃料噴射毎に実行される。
【００２９】
まずステップ１１０において、エンジン１１の始動時であるかどうかを判定する。例えば、スタータスイッチ３８の信号に基づき、エンジン始動時かどうかを判定する。この判定条件が満たされているとステップ１２０へ移行し、満たされていないと主燃料噴射制御ルーチンを一旦終了する。
【００３０】
ステップ１２０では、主燃料噴射弁２３からの燃料噴射が開始されているかどうかを判定する。例えば、主燃料噴射弁２３から燃料噴射が開始されたときにフラグをセットするようにし、ステップ１２０では、前記フラグがセットされているかどうかを判定する。この判定条件が満たされていると後述するステップ１７０へ移行し、満たされていないとステップ１３０へ移行する。
【００３１】
ステップ１３０では、そのときの機関温度に応じた目標燃料圧力ＰＦｔを算出する。機関温度としては、例えば水温センサ４６によって検出される冷却水温ＴＨＷを用いることができる。ここで、冷却水温ＴＨＷを考慮して目標燃料圧力ＰＦｔを算出するのは、要求される燃料噴射量が機関温度に応じて異なるからである。すなわち、機関温度が低下した状態でのエンジン始動時（冷間始動時）には噴射燃料の気化割合が低下することから、一般に、機関温度の上昇した状態での始動時（常温始動時）よりも多くの燃料噴射量が要求される。しかも、この要求燃料噴射量は機関温度が低くなるほど多くなる。多量の燃料が噴射されればそれにともなう燃料圧力の低下幅も大きくなることから、その分、目標燃料圧力ＰＦｔも高くすることが重要である。この点を考慮し、ステップ１３０では、燃料噴射量の増量と相関関係のある機関温度に基づき目標燃料圧力ＰＦｔを算出する。この算出には、機関温度が低くなるに従い目標燃料圧力ＰＦｔが高くなるようそれらの機関温度及び目標燃料圧力ＰＦｔの関係が規定されたマップを参照してもよい。また、機関温度及び目標燃料圧力ＰＦｔについての所定の演算式に従って目標燃料圧力ＰＦｔを算出してもよい。
【００３２】
次に、ステップ１４０において、主燃料噴射弁２３による主燃料噴射の開始条件が成立しているかどうかを判定する。具体的には、燃圧センサ４７によって検出されたそのときの燃料圧力ＰＦが、前記ステップ１３０で算出した目標燃料圧力ＰＦｔ以上になっているかどうかを判定する。この判定条件が満たされている（ＰＦ≧ＰＦｔ）と次のステップ１５０へ移行し、満たされていない（ＰＦ＜ＰＦｔ）と主燃料噴射制御ルーチンを一旦終了する。
【００３３】
ステップ１５０では、現時点（ステップ１４０の判定条件が満たされた時点））から、補助燃料がシリンダ１２内に到達するまでに行われる高圧燃料ポンプ２９の予測用圧送回数ΔＮを算出する。換言すると、高圧燃料ポンプ２９であと何回送圧が行われると、補助燃料がシリンダ１２内に到達するかを求める。この算出は例えば次式（１）に従って行われる。
【００３４】
ΔＮ＝Ｎ１−Ｎ２　　　　………（１）
式（１）中、Ｎ１は、補助燃料噴射弁２６の燃料噴射開始からその補助燃料がシリンダ１２内に到達するまでに行われる高圧燃料ポンプ２９の圧送回数である。この圧送回数Ｎ１は、例えば、吸気通路１７において補助燃料噴射弁２６からシリンダ１２までの空間の容積を、１吸気行程当たりの行程容積で除算することによって求めることができる。Ｎ２は、補助燃料噴射の開始以後、現時点までに行われた高圧燃料ポンプ２９の圧送回数である。この圧送回数Ｎ２としては、例えば、圧送が行われる毎にカウントアップするカウンタの値を用いることができる。
【００３５】
次に、ステップ１６０において、主燃料噴射弁２３による主燃料噴射がステップ１５０で算出した予測用圧送回数ΔＮに対応した回数分行われた場合、ここでは、１回の圧送に対して２回の主燃料噴射が行われることから、ΔＮ×２回の主燃料噴射が行われた場合の燃料圧力が許容値αよりも低くなるかどうかを判定する。許容値αは、主燃料噴射弁２３での燃料噴射に最低限必要な燃料圧力であり、前記目標燃料圧力ＰＦｔよりも低い値である。予測用圧送回数ΔＮに対応した回数分の主燃料噴射にともなう燃料圧力の低下は、２噴射１圧送当たりの燃料圧力の低下量と予測用圧送回数ΔＮとの積によって求まる。このようにして、補助燃料のシリンダ１２内到達までの期間ΔＴになされる主燃料噴射により燃料圧力ＰＦが許容値αよりも低くなるか否かを予測している。そして、ステップ１６０の判定条件が満たされていると主燃料噴射制御ルーチンを一旦終了する。この場合、主燃料噴射弁２３の燃料噴射は開始されない。一方、ステップ１６０の判定条件が満たされていないと、主燃料噴射弁２３から主燃料を噴射させるべくステップ１７０〜１９０の処理を行う。
【００３６】
ステップ１７０では、補助燃料がシリンダ１２内に到達したかどうかを判定する。例えば、高圧燃料ポンプ２９で圧送が行われる毎にカウントアップするカウンタを用いて、補助燃料噴射の開始後の圧送回数をカウントし、そのカウント値と前記圧送回数Ｎ１とを比較する。そして、カウント値が圧送回数Ｎ１に一致していれば補助燃料がシリンダ１２内に到達したと判定する。
【００３７】
前記ステップ１７０の判定条件が満たされていない（補助燃料未到達）と、ステップ１９０において、主燃料噴射弁２３を所定の期間Ｔ１開弁させて、通常の量の燃料を噴射させる。ここで、通常の量とは、エンジン始動時に要求される燃料量である。これに対し、ステップ１７０の判定条件が満たされている（補助燃料到達）と、ステップ１８０において、主燃料噴射弁２３を前記期間Ｔ１よりも短い期間Ｔ２開弁させて、前記通常の量よりも少ない量、ここでは、エンジン始動時の要求燃料量から補助燃料量を減算した量の燃料を噴射させる。そして、前記ステップ１８０，１９０の処理を経た後、主燃料噴射制御ルーチンの一連の処理を一旦終了する。
【００３８】
上述した主燃料噴射制御ルーチンでは、ＥＣＵ５１によって実行されるステップ１５０，１６０の処理が予測手段に相当する。また、ステップ１８０，１９０の処理が噴射開始手段に相当する。
【００３９】
図３（ａ）〜（ｅ）は、前述した一連の処理が行われた場合の燃料噴射制御装置の作用を示している。なお、図３（ｃ）は、高圧燃料ポンプ２９で圧送が行われる毎にステップ状に増加するポンプ圧送回数が、概念的に直線で示されている。同様に、図３（ｄ）は、高圧燃料ポンプ２９で圧送が行われる毎にステップ状に増加する燃料圧力ＰＦが、概念的に直線で示されている。
【００４０】
タイミングｔ１でスタータ３７がオンされると、図３（ａ）に示すように補助燃料噴射弁２６が開弁されて補助燃料の噴射が開始される。この開弁は、タイミングｔ１後、冷却水温ＴＨＷに応じた補助燃料噴射弁２６の開弁時間が経過するタイミングｔ２まで行われる。また、当初、主燃料噴射制御ルーチンでは、ステップ１１０→１２０→１３０→１４０→リターンの順に処理が行われる。このため、図３（ｅ）に示すように、主燃料噴射弁２３が閉弁され、主燃料が噴射されない。
【００４１】
タイミングｔ１以降、図３（ｂ）に示すように補助燃料の飛行位置が、補助燃料噴射弁２６からシリンダ１２側へ変化する。また、高圧燃料ポンプ２９の作動により図３（ｃ）に示すように圧送回数が増加する。これにともない、図３（ｄ）に示すように燃料圧力ＰＦが上昇する。
【００４２】
タイミングｔ３で燃料圧力ＰＦが目標燃料圧力ＰＦｔに達すると、主燃料噴射制御ルーチンでは、ステップ１１０→１２０→１３０→１４０→１５０→１６０の順に処理が行われる。補助燃料がシリンダ１２に到達するまでの期間（現時点〜ｔ４の期間）ΔＴになされる主燃料噴射にともなって、その期間ΔＴに燃料圧力ＰＦが許容値αよりも低くなるか否かが予測される。この結果、図３（ｄ）において一点鎖線で示すように、前記期間ΔＴに燃料圧力ＰＦが許容値αよりも低くなる旨が予測されると、許容値αよりも低くならない旨が予測されるまでステップ１６０→リターンの順に処理が行われる。この場合、図３（ｅ）には図示されていないが、主燃料噴射弁２３は開弁されず、主燃料が依然として噴射されない。
【００４３】
また、前記期間ΔＴに燃料圧力ＰＦが許容値αよりも低くならない旨が予測されると、例えば図３（ｄ）において二点鎖線で示すように、タイミングｔ３で燃料圧力ＰＦが許容値αよりも低くならない旨が予測されると、その時点でステップ１６０の処理を経た後ステップ１７０→１９０→リターンの順に処理が行われる。その結果、補助燃料がシリンダ１２に到達するタイミングｔ４よりも前には、ステップ１９０の処理により、主燃料噴射弁２３が期間Ｔ１にわたり開弁されて、通常の量の主燃料が噴射される。以後、主燃料噴射制御ルーチンでは、ステップ１１０→１２０→１７０→１８０又は１９０→リターンの順に処理が行われる。また、補助燃料がシリンダ１２に達したタイミングｔ４以降には、ステップ１８０の処理により、主燃料噴射弁２３が前記期間Ｔ１よりも短い期間Ｔ２にわたり開弁されて、前記通常の量よりも少ない量の燃料が噴射される。
【００４４】
なお、タイミングｔ３〜ｔ４の期間には複数の気筒にわたって主燃料の噴射が行われるが、図３（ｅ）では、説明の便宜上主燃料噴射が１回のみ図示されている。
【００４５】
以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）極低温でのエンジン始動時には多量の燃料が要求され、高圧燃料ポンプ２９から吐出される燃料量よりも主燃料量が多くなって、燃料噴射開始後に燃料圧力ＰＦの低下を招く場合がある。ここで、補助燃料がシリンダ１２内に流入すると、その分主燃料量が少なくてすむことから、前記燃料圧力ＰＦの低下を抑制できる。しかし、補助燃料がシリンダ１２内に流入するタイミングｔ４までの期間は、補助燃料による分担がないため、主燃料噴射弁２３に多量の燃料噴射が要求される。
【００４６】
これに対し、本実施形態では、主燃料噴射の開始に際し、補助燃料がシリンダ１２内に到達するまでの期間ΔＴになされる主燃料の噴射にともなって、その期間ΔＴに燃料圧力ＰＦが許容値αよりも低くなるか否かを予測している（ステップ１５０，１６０）。
【００４７】
そして、期間ΔＴに燃料圧力ＰＦが許容値αよりも低くならない旨を予測する（ステップ１６０：ＮＯ）と、主燃料の噴射を開始するようにしている（ステップ１７０〜１９０）。すなわち、期間ΔＴにおいて、主燃料噴射により燃料圧力ＰＦが許容値αよりも低くなると予測した場合（ステップ１６０：ＹＥＳ）には、燃料圧力ＰＦが目標燃料圧力ＰＦｔに達していても主燃料噴射弁２３による主燃料の噴射を開始しないようにしている。そのため、燃料圧力ＰＦの低い燃料が主燃料噴射弁２３から噴射されず、その噴射にともなう排気エミッションの悪化を抑制することができる。この場合、主燃料噴射が停止された状態で高圧燃料ポンプ２９が駆動されるため、燃料圧力ＰＦが速やかに上昇する。そして、主燃料噴射により燃料圧力ＰＦが許容値αよりも低くならないと予測した場合（ステップ１６０：ＮＯ）に初めて主燃料噴射を開始するようにしている。この場合には、補助燃料がシリンダ１２内に到達していない状態で主燃料が噴射されたとしても、燃料圧力ＰＦが許容値αよりも低くならない。そのため、燃料圧力ＰＦの低い燃料が噴射されることによる前記不具合を回避することができる。
【００４８】
このように、補助燃料がシリンダ１２内に到達するまでの期間ΔＴに燃料圧力ＰＦが大きく低下してしまうのを防止することができる。そのため、補助燃料がシリンダ１２内に到達するまでの期間において燃料圧力が大きく低下することによる排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００４９】
また、仮に、補助燃料がシリンダ１２内に到達するまで主燃料噴射を一律に行わないようにした場合には、主燃料噴射の開始時期が遅くなる。しかし、本実施形態では、前述したように補助燃料がシリンダ１２に到達する前に主燃料を噴射する場合もあるため、この開始時期の遅れを最小限に止めることができる。
【００５０】
（２）現時点から補助燃料がシリンダ１２内に到達するまでに行われる高圧燃料ポンプ２９の予測用圧送回数ΔＮを算出し、主燃料噴射がこの予測用圧送回数ΔＮに対応した回数分行われて燃料圧力ＰＦが低下した場合に、その燃料圧力ＰＦが許容値αよりも低くなるか否かを判定するようにしている。このように燃料圧力に関係するパラメータとして高圧燃料ポンプ２９の圧送回数（主燃料噴射弁２３の噴射回数）を用いることで、燃料圧力ＰＦが許容値αよりも低くなるか否かを予測することができる。
【００５１】
（３）補助燃料がシリンダ１２内に到達するまでは、エンジン始動時に要求される量の燃料を主燃料噴射弁２３から噴射させるようにしている。この噴射は、前記期間ΔＴに燃料圧力ＰＦが許容値αよりも低くならない旨を予測したうえでの噴射である。そのため、この噴射にともない燃料圧力ＰＦが低下するが、許容値αよりも低くなることはなく、燃料圧力ＰＦの低い燃料噴射による不具合を解消できる。
【００５２】
（４）補助燃料がシリンダ１２内に到達した後は、エンジン始動時に要求される燃料量よりも少ない量の燃料を主燃料噴射弁２３から噴射させるようにしている。この際、補助燃料分を考慮して主燃料噴射弁２３の噴射量を減量補正することにより、前記要求燃料量の燃料を気筒に過不足なく供給することができる。
【００５３】
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・補助燃料噴射弁２６による補助燃料の噴射開始条件を前記実施形態とは異なるものに変更してもよい。例えば、機関温度がある値よりも低い状態でスタータ３７がオンされたことを噴射開始条件としてもよい。また、スタータ３７がオンされた後所定時間が経過することを噴射開始条件としてもよい。
【００５４】
・補助燃料噴射弁２６による補助燃料の噴射終了条件を前記実施形態とは異なるものに変更してもよい。例えば、スタータ３７がオンされてから所定時間が経過することを噴射終了条件としてもよい。
【００５５】
・本発明は、単一の補助燃料噴射弁２６に限らず、複数の補助燃料噴射弁２６から補助燃料を噴射するようにした筒内噴射式内燃機関に適用することもできる。なお、単一とした場合には、補助燃料を供給する手段の構成の簡略化、燃料供給制御の簡略化、コスト低減等の点で有利である。
【００５６】
・本発明は、補助燃料噴射弁２６を吸気通路１７のサージタンク２５とは異なる箇所に配置した筒内噴射式内燃機関にも適用可能である。ただし、補助燃料噴射弁２６がシリンダ１２から離れるほど本発明により得られる効果が大となる。
【００５７】
・エンジン１１の始動時の判定を、スタータスイッチ３８の信号に加えエンジン回転速度ＮＥに基づいて行うようにしてもよい。この場合、例えばスタータスイッチ３８の信号が出力されてからエンジン回転速度ＮＥがある値以上になるまでを始動時とする。
【００５８】
・前記実施形態では、燃料圧力ＰＦとして、燃圧センサ４７による検出値を用いたが、高圧燃料ポンプ２９の回転速度、圧送ストローク等の高圧燃料ポンプ２９の運転状態等に基づいて推定した値を用いてもよい。
【００５９】
・本発明は、筒内噴射式内燃機関であれば火花点火方式とは異なる方式の内燃機関にも適用可能である。
・目標燃料圧力ＰＦｔを一定値としてもよく、また、機関温度に代えて又は加えて機関温度に相当する機関情報に基づき可変設定してもよい。この場合の機関情報としては、例えば、外気温、吸気温、油温等が挙げられる。
【００６０】
・燃料圧力に関係するパラメータとして、高圧燃料ポンプ２９の圧送回数以外の要素を用いてもよい。
その他、前記各実施形態から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに記載する。
【００６１】
（Ａ）　請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記予測手段は、
前記補助燃料噴射弁の噴射燃料が筒内に到達するまでに行われる前記高圧燃料ポンプの予測用圧送回数を算出する圧送回数算出手段と、
前記主燃料噴射弁による燃料噴射が前記圧送回数算出手段による前記予測用圧送回数に対応した回数分行われた場合に、その燃料噴射にともない変化する燃料圧力が前記許容値よりも低くなるか否かを判定する判定手段と
を含むものである。
【００６２】
ここで、前記主燃料噴射制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ５１によって実行されるステップ１５０の処理が圧送回数算出手段に相当する。また、ステップ１６０の処理が判定手段に相当する。
【００６３】
上記の構成によれば、圧送回数算出手段では、補助燃料噴射弁からの噴射燃料が筒内に到達するまでに行われる高圧燃料ポンプの予測用圧送回数が算出される。そして、判定手段では、主燃料噴射弁からの燃料噴射がこの予測用圧送回数に対応する回数分行われて燃料圧力が低下した場合に、その燃料圧力が許容値よりも低くなるか否かが判定される。このように高圧燃料ポンプの圧送回数を用いることで、燃料圧力が許容値よりも低くなるか否かを予測することができる。
【００６４】
（Ｂ）　請求項１又は上記（Ａ）に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、さらに、
前記噴射開始手段による前記主燃料噴射弁の燃料噴射開始後、前記補助燃料噴射弁からの噴射燃料が前記筒内に到達するまでは、機関始動時に要求される量の燃料を前記主燃料噴射弁から噴射させる到達前噴射制御手段を備える。
【００６５】
ここで、前記主燃料噴射制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ５１によって実行されるステップ１７０，１９０の処理が到達前噴射制御手段に相当する。
上記の構成によれば、補助燃料噴射弁からの噴射燃料が筒内に到達するまでは、到達前噴射制御手段により主燃料噴射弁が制御される。この制御により、機関始動時に要求される量の燃料が主燃料噴射弁から噴射される。この噴射は、前記期間に燃料圧力が許容値よりも低くならない旨が予測されたうえでの噴射である。そのため、この噴射にともない燃料圧力が低下するが、許容値よりも低くなることはなく、燃料圧力の低い燃料噴射による不具合は起こらない。
【００６６】
（Ｃ）　請求項１、上記（Ａ）又は（Ｂ）に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、さらに、
前記補助燃料噴射弁からの噴射燃料が前記筒内に到達した後は、機関始動時に要求される燃料量よりも少ない量の燃料を前記主燃料噴射弁から噴射させる到達後噴射制御手段を備える。
【００６７】
ここで、前記主燃料噴射制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ５１によって実行されるステップ１７０，１８０の処理が到達後噴射制御手段に相当する。
上記の構成によれば、補助燃料噴射弁からの噴射燃料が筒内に到達した後は、到達後噴射制御手段により主燃料噴射弁が制御される。この制御により、機関始動時に要求される燃料量よりも少ない量の燃料が主燃料噴射弁から噴射される。この際、補助燃料噴射弁からの噴射燃料分を考慮して主燃料噴射弁の噴射量を減量補正することにより、前記要求燃料量の燃料を気筒に過不足なく供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した一実施形態についてその構成を示す略図。
【図２】主燃料噴射弁の燃料噴射を制御する手順を示すフローチャート。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は燃料噴射制御装置の作用を説明するタイミングチャート。
【符号の説明】
１１…筒内噴射ガソリンエンジン（筒内噴射式内燃機関）、１２…シリンダ（気筒）、１７…吸気通路、２３…主燃料噴射弁、２６…補助燃料噴射弁、２９…高圧燃料ポンプ、３０…燃料、５１…ＥＣＵ（予測手段、噴射開始手段）、ΔＮ，Ｎ１，Ｎ２…圧送回数（燃料圧力に関するパラメータ）、ＰＦ…燃料圧力、ＰＦｔ…目標燃料圧力（所定値）、ΔＴ…期間、α…許容値。
【図１】
2004044505.tif 000003
【図２】
2004044505.tif 000004
【図３】
2004044505.tif 000005