(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する主燃料噴射弁と、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁とを備え、低温始動時に、前記主燃料噴射弁による燃料噴射と共に、該主燃料噴射弁からの噴射燃料の霧化悪化による不足分を補うべく前記補助燃料噴射弁による燃料噴射を一時的に実行する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記補助燃料噴射弁から燃料を噴射するに際しては内燃機関の回転数が内燃機関の始動完了を判断するための回転数判定値以上の規定回転数を越えるまで噴射を継続するとともに、内燃機関の温度が低い側では高い側に比較して、前記規定回転数を高く設定す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。
【請求項２】
内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する主燃料噴射弁と、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁とを備え、低温始動時に、前記主燃料噴射弁による燃料噴射と共に、該主燃料噴射弁からの噴射燃料の霧化悪化による不足分を補うべく前記補助燃料噴射弁による燃料噴射を一時的に実行する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
内燃機関の温度を検出する機関温度検出手段と、
前記機関温度検出手段にて検出された内燃機関の温度に応じて内燃機関の始動完了を判断するための回転数判定値以上の規定回転数を設定するとともに、内燃機関の温度が低い側では高い側に比較して前記規定回転数を高く設定する規定回転数設定手段と、
前記補助燃料噴射弁から燃料を噴射させる際には、前記規定回転数設定手段にて設定された規定回転数を内燃機関の回転数が越えるまで、前記補助燃料噴射弁からの燃料噴射を継続させる補助燃料噴射制御手段と、
を備えた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。
【請求項３】
前記補助燃料噴射制御手段は、内燃機関の回転数が前記規定回転数を越える前に、前記補助燃料噴射弁による燃料噴射継続時間が制限時間を越えた場合には、前記補助燃料噴射弁による燃料噴射を停止させることを特徴とする請求項２記載の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、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する主燃料噴射弁と、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁とを備え、始動時に主燃料噴射弁による燃料噴射と共に、必要に応じて補助燃料噴射弁から燃料を一時的に噴射する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮行程において燃焼室内に直接燃料を噴射することにより、部分負荷時における成層燃焼を実現して燃費の向上を図る筒内噴射式内燃機関が知られている（特開平１０−１７６５７４号公報、特開平１０−１８８８４号公報）。
【０００３】
このような筒内噴射式内燃機関においては、燃料を十分に霧化するためには高圧燃料ポンプにて燃料を加圧し燃焼室内に高圧噴射する必要がある。しかし、低温始動時では、低温のため燃料が十分に霧化できない場合があったり、内燃機関のフリクションが高くなってクランキング回転数が十分に上がらないため燃焼室内へ要求される燃料量を供給できない場合があって、始動性が悪化する傾向にある。
【０００４】
このため、前記従来技術では、燃焼室内に直接燃料を噴射する主燃料噴射弁に加えて、低圧噴射が可能な吸気通路に補助燃料噴射弁を設けている。この補助燃料噴射弁により、低温始動時には、内燃機関の始動が完了するまで吸気通路内に燃料を噴射している。このことにより低温始動時にも十分な燃料を燃焼室に供給して始動性の向上を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、低温始動時に前記補助燃料噴射弁による燃料噴射を行うことで内燃機関の始動自体は良好に完了した場合にも、機関温度によっては、特に低温の程度が大きい場合には、始動完了後の内燃機関の回転数の上昇が不安定となる場合が存在する。これは、始動が完了したと判断される回転数まで、内燃機関の回転数が上昇した後も、低温の程度によっては主燃料噴射弁による燃料の霧化が十分でない等の問題が存在していることを意味している。
【０００６】
このように回転数上昇が不安定となると、始動完了後に内燃機関の回転数が低下してエンジンストールを引き起こすおそれがある。また、円滑に回転数が上昇しないことにより回転数をパラメータとする各種制御に悪影響を及ぼしたりするおそれもある。
【０００７】
本発明は、燃焼室内に燃料を直接噴射する主燃料噴射弁とともに吸気通路内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁を備えた筒内噴射式内燃機関において、機関低温時の始動完了後における内燃機関回転の不安定化を防止することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する主燃料噴射弁と、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁とを備え、低温始動時に、前記主燃料噴射弁による燃料噴射と共に、該主燃料噴射弁からの噴射燃料の霧化悪化による不足分を補うべく前記補助燃料噴射弁による燃料噴射を一時的に実行する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記補助燃料噴射弁から燃料を噴射するに際しては内燃機関の回転数が内燃機関の始動完了を判断するための回転数判定値以上の規定回転数を越えるまで噴射を継続するとともに、内燃機関の温度が低い側では高い側に比較して、前記規定回転数を高く設定することを特徴とする。
【０００９】
このように内燃機関の始動が完了すれば直ちに補助燃料噴射弁からの燃料噴射を停止するのではなく、内燃機関の回転数が規定回転数を越えるまでは噴射を継続させている。この規定回転数は、内燃機関の温度が低い側では高い側に比較して高く設定されている。このため始動完了後においても十分に霧化された燃料が燃焼室に供給される。しかも低温であればあるほど、長期にわたって補助燃料噴射弁からの燃料噴射が継続するので、極低温となっても、内燃機関の回転が安定化し、円滑な回転数の上昇を実現することができる。
【００１０】
したがって、低温の程度に関わらず、エンジンストールの防止、回転数をパラメータとする各種制御への悪影響の防止等の効果を派生させることができる。
請求項２記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する主燃料噴射弁と、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁とを備え、低温始動時に、前記主燃料噴射弁による燃料噴射と共に、該主燃料噴射弁からの噴射燃料の霧化悪化による不足分を補うべく前記補助燃料噴射弁による燃料噴射を一時的に実行する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、内燃機関の温度を検出する機関温度検出手段と、前記機関温度検出手段にて検出された内燃機関の温度に応じて内燃機関の始動完了を判断するための回転数判定値以上の規定回転数を設定するとともに、内燃機関の温度が低い側では高い側に比較して前記規定回転数を高く設定する規定回転数設定手段と、前記補助燃料噴射弁から燃料を噴射させる際には、前記規定回転数設定手段にて設定された規定回転数を内燃機関の回転数が越えるまで、前記補助燃料噴射弁からの燃料噴射を継続させる補助燃料噴射制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
より具体的には、上述のごとく機関温度検出手段、規定回転数設定手段および補助燃料噴射制御手段を備えた構成とすることができる。
ここで、補助燃料噴射制御手段は補助燃料噴射弁から燃料を噴射させる際には、内燃機関の回転数が規定回転数設定手段にて設定された規定回転数を越えるまでは補助燃料噴射弁からの燃料噴射を継続させている。この規定回転数は、規定回転数設定手段により、内燃機関の温度が低い側では高い側に比較して高く設定されている。
【００１２】
このため、請求項１と同様な作用効果により、低温の程度に関わらず内燃機関の回転が安定化し、円滑な回転数の上昇を実現することができる。
請求項３記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求項２記載の構成に対して、前記補助燃料噴射制御手段は、内燃機関の回転数が前記規定回転数を越える前に、前記補助燃料噴射弁による燃料噴射継続時間が制限時間を越えた場合には、前記補助燃料噴射弁による燃料噴射を停止させることを特徴とする。
【００１３】
なお、何らかの原因で始動完了に至らなかったことを考慮して、補助燃料噴射弁による燃料噴射継続時間が制限時間を越えた場合には、補助燃料噴射弁による燃料噴射を停止させる。このことにより、請求項２の作用効果と共に、不必要に燃料が噴射されるのを防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用された筒内噴射式内燃機関およびその制御装置の概略構成を表すブロック図である。
【００１５】
筒内噴射式内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）２は、その出力により自動車を駆動するために自動車に搭載されているものである。このエンジン２は４つの気筒２ａを有している。図２〜図５にも示すごとく、各気筒２ａには、シリンダブロック４、シリンダブロック４内で往復動するピストン６、およびシリンダブロック４上に取り付けられたシリンダヘッド８にて区画された燃焼室１０がそれぞれ形成されている。
【００１６】
そして各燃焼室１０には、それぞれ第１吸気弁１２ａ、第２吸気弁１２ｂおよび一対の排気弁１６が設けられている。この内、第１吸気弁１２ａは第１吸気ポート１４ａに接続され、第２吸気弁１２ｂは第２吸気ポート１４ｂに接続され、一対の排気弁１６は一対の排気ポート１８にそれぞれ接続されている。
【００１７】
図２はシリンダヘッド８の平面断面図であって、図示されるように第１吸気ポート１４ａおよび第２吸気ポート１４ｂは略直線状に延びるストレート型吸気ポートである。また、シリンダヘッド８の内壁面の中央部には点火プラグ２０が配置されている。更に、第１吸気弁１２ａおよび第２吸気弁１２ｂ近傍のシリンダヘッド８の内壁面周辺部には、燃焼室１０内に直接燃料を噴射できるようにメインインジェクタ２２が配置されている。
【００１８】
なお、図３はピストン６における頂面の平面図、図４は図２におけるＸ−Ｘ断面図、図５は図２におけるＹ−Ｙ断面図である。図示されるように略山形に形成されたピストン６の頂面上にはメインインジェクタ２２の下方から点火プラグ２０の下方まで延びるドーム形の輪郭形状を有する凹部２４が形成されている。
【００１９】
図１に示したごとく、各気筒２ａの第１吸気ポート１４ａは吸気マニホールド３０内に形成された第１吸気通路３０ａを介してサージタンク３２に接続されている。また、第２吸気ポート１４ｂは第２吸気通路３０ｂを介してサージタンク３２に連結されている。この内、第２吸気通路３０ｂ内にはそれぞれ気流制御弁３４が配置されている。これらの気流制御弁３４は、共通のシャフト３６を介して接続されていると共に、このシャフト３６を介して負圧式アクチュエータ３７により開閉作動される。なお、気流制御弁３４が閉状態とされた場合には、第１吸気ポート１４ａのみから吸入される吸気により燃焼室１０内には強い旋回流が生じる。
【００２０】
サージタンク３２は吸気ダクト４０を介してエアクリーナ４２に連結されている。吸気ダクト４０内にはモータ４４（ＤＣモータまたはステップモータ）によって駆動されるスロットル弁４６が配置されている。このスロットル弁４６の開度（スロットル開度ＴＡ）はスロットル開度センサ４６ａにより検出されて後述するごとくに開度制御がなされる。また、各気筒２ａの各排気ポート１８は排気マニホルド４８に連結されている。
【００２１】
第１吸気弁１２ａおよび第２吸気弁１２ｂ近傍のシリンダヘッド８には、燃料分配管５０が設けられている。この燃料分配管５０には各気筒２ａに設けられているメインインジェクタ２２が接続されている。成層燃焼および均質燃焼を行う際には、このメインインジェクタ２２から燃料が直接燃焼室１０内に噴射される。
【００２２】
またサージタンク３２にはサブインジェクタ５２が取り付けられている。後述するごとく低温始動時にはこのサブインジェクタ５２から燃料がサージタンク３２内に一時的に噴射される。このサブインジェクタ５２は、メインインジェクタ２２と比較して燃料を極めて粒径の小さい高微粒化状態で噴射することができる。
【００２３】
メインインジェクタ２２に燃料を分配している燃料分配管５０は高圧燃料通路５４ａを介して高圧ポンプ５４に接続されている。高圧燃料通路５４ａには、燃料分配管５０から高圧ポンプ５４側に燃料が逆流することを規制する逆止弁５４ｂが設けられている。高圧ポンプ５４には、低圧燃料通路５４ｃを介して燃料タンク５６内に設けられた低圧ポンプ５８が接続されている。
【００２４】
低圧ポンプ５８は、燃料タンク５６内の燃料を吸引および吐出することにより、燃料を低圧燃料通路５４ｃを通じて高圧ポンプ５４に圧送する。これとともに、低圧燃料通路５４ｃは途中で分岐してサブインジェクタ５２に接続されている。従って、燃料タンク５６の燃料は、低圧ポンプ５８から低圧燃料通路５４ｃを通じてサブインジェクタ５２にも圧送されている。
【００２５】
高圧ポンプ５４はエンジン２のクランクシャフト（図示略）により駆動されることによって燃料を高圧に加圧するとともに、その加圧された燃料を高圧燃料通路５４ａを介して燃料分配管５０内に圧送する。高圧ポンプ５４は、内部に電磁スピル弁５４ｄが設けられている。この電磁スピル弁５４ｄが開弁している場合、高圧ポンプ５４に供給された燃料は燃料分配管５０側に加圧圧送されることなく燃料タンク５６側に戻される。これに対して、電磁スピル弁５４ｄが閉弁している場合には、高圧ポンプ５４から燃料が高圧燃料通路５４ａを通じて燃料分配管５０側へ加圧圧送される。電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する）６０は、燃料分配管５０に取り付けられた燃圧センサ５０ａの検出値を参照して電磁スピル弁５４ｄの開閉時期をフィードバック制御し、高圧ポンプ５４から燃料分配管５０に加圧圧送される燃料量を調節することにより、燃料分配管５０内の燃料圧力を適切な圧力に調節する。なお、燃料分配管５０や低圧燃料通路５４ｃにおける過剰な燃料のリターン経路は図示省略している。
【００２６】
ＥＣＵ６０は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス６２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６４、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）６６、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６８、入力ポート７０および出力ポート７２を備えている。
【００２７】
スロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度センサ４６ａはスロットル弁４６の開度に比例した出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力している。燃料分配管５０に設けられた燃圧センサ５０ａは燃料分配管５０内の燃料圧力に比例した出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力している。アクセルペダル７４にはアクセル開度センサ７６が取り付けられ、アクセルペダル７４の踏み込み量に比例した出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力している。上死点センサ８０は例えば気筒２ａの内の１番気筒が吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート７０に入力される。クランク角センサ８２は、クランクシャフトが３０度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート７０に入力される。ＣＰＵ６８では上死点センサ８０の出力パルスとクランク角センサ８２の出力パルスから現在のクランク角が計算され、クランク角センサ８２の出力パルスの頻度からエンジン回転数が計算される。
【００２８】
サージタンク３２には、吸気圧センサ８４が設けられ、サージタンク３２内の吸気圧ＰＭ（吸入空気の圧力：絶対圧）に対応した出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力している。エンジン２のシリンダブロック４には水温センサ８６が設けられ、エンジン２の冷却水温度ＴＨＷを検出し冷却水温度ＴＨＷに応じた出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力している。排気マニホルド４８には空燃比センサ８８が設けられ、空燃比に応じた出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力している。
【００２９】
また、スタータスイッチ８９のオン・オフ信号が入力ポート７０に入力されている。スタータ（図示略）は、スタータスイッチ８９の操作によりオン・オフ動作されるものであり、スタータスイッチ８９が操作されている間はスタータがオン動作されて、スタータスイッチ８９からオンを表すスタータ信号ＳＴＡが入力ポート７０に出力される。
【００３０】
出力ポート７２は、対応する駆動回路９０を介して各メインインジェクタ２２、サブインジェクタ５２、負圧式アクチュエータ３７、モータ４４、電磁スピル弁５４ｄ、およびイグナイタ９２に接続されて、各装置２２，５２，３７，４４，５４ｄ，９２を必要に応じて駆動制御している。
【００３１】
次にエンジン２において始動完了後に行われるメインインジェクタ２２に対する燃料噴射制御について説明する。
始動完了後において冷却水温ＴＨＷが所定温度よりも低いエンジン２の暖機中には、後述する理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳに応じた量の燃料を吸気行程に噴射して均質燃焼を行う。その後、冷却水温ＴＨＷが所定温度よりも高くなりエンジン２の暖機が完了すると、エンジン２の運転状態が、クランク角センサ８２にて検出されるエンジン回転数ＮＥと後述するリーン燃料噴射量ＱＬとに基づいて図６に示されるように定められた３つの運転領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の内のいずれの運転領域にあるかに応じ、燃料噴射量および燃料噴射時期の制御を行う。
【００３２】
次に、３つの運転領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３における燃料噴射量および燃料噴射時期の制御について説明する。
まず、初めに、運転領域Ｒ１，Ｒ２における燃料噴射量であるリーン燃料噴射量ＱＬをアクセルペダル７４の踏み込み量（アクセル開度）ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとに基づいて算出する。このリーン燃料噴射量ＱＬは、成層燃焼を行ったときに出力トルクを要求トルクとするのに最適な燃料噴射量であり、予め実験により求められ、アクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップとしてＲＯＭ６６内に記憶されている。
【００３３】
そして、図６に示されるように、リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ１よりも少ない運転領域Ｒ１では、リーン燃料噴射量ＱＬに応じた量の燃料を圧縮行程末期に噴射する。この圧縮行程末期での噴射による噴射燃料はピストン６の凹部２４内に進行した後、凹部２４の周壁面２６に衝突する。周壁面２６に衝突した燃料は気化せしめられつつ移動して点火プラグ２０近傍の凹部２４内に可燃混合気層が形成される。そしてこの層状の可燃混合気に点火プラグ２０によって点火がなされることにより、成層燃焼が行われる。
【００３４】
また、リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ１としきい値ＱＱ２との間である運転領域Ｒ２では、リーン燃料噴射量ＱＬに応じた量の燃料を吸気行程と圧縮行程末期とに２回に分けて噴射する。すなわち、吸気行程に第１回目の燃料噴射が行われ、次いで圧縮行程末期に第２回目の燃料噴射が行われる。第１回目の噴射燃料は吸入空気と共に燃焼室１０内に流入し、この噴射燃料によって燃焼室１０内全体に均質な稀薄混合気が形成される。また、圧縮行程末期に燃料噴射が行われる結果、前述したごとく点火プラグ２０近傍の凹部２４内には可燃混合気層が形成される。そしてこの層状の可燃混合気に点火プラグ２０によって点火がなされ、またこの点火火炎によって燃焼室１０内全体を占める稀薄混合気が燃焼される。すなわち、運転領域Ｒ２では前述した運転領域Ｒ１よりも成層度の弱い成層燃焼が行われる。
【００３５】
一方、リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ２よりも多い運転領域Ｒ３においては、理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳに応じた量の燃料を吸気行程に噴射して均質燃焼を行う。この理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳは、空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料噴射量であり、予め実験により求められ、図６に示される運転領域全体をカバーするように、サージタンク３２内の吸気圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとする図７に示すマップの形でＲＯＭ６６内に記憶されている。
【００３６】
次に、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０により実行される制御の内、メインインジェクタ２２およびサブインジェクタ５２の燃料噴射制御について説明する。図８は、メインインジェクタ２２に対する燃料噴射制御処理のフローチャートを表す。本処理は、予め設定されている周期で繰り返し実行される処理である。なおフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。
【００３７】
燃料噴射制御処理が開始されると、まず各センサ類４６ａ，５０ａ，７６，８０，８２，８４，８６，８８，８９の検出から得られているエンジン２の運転状態を表す各検出データ（冷却水温ＴＨＷ、燃圧ＰＦ、スタータ信号ＳＴＡ、エンジン回転数ＮＥ等）を読み込む（Ｓ１１０）。
【００３８】
次に、ＥＣＵ６０はエンジン回転数ＮＥが第１判定値ＮＥ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１２０）。ここで、第１判定値ＮＥ１はエンジン２が始動状態であるか否かを判定するための値であり、本実施の形態１では、ＮＥ１＝４００ｒｐｍに設定されている。ここでエンジン回転数ＮＥが第１判定値ＮＥ１以上となっていれば、エンジン２は始動が完了したことを意味する。そして、ＮＥ≧ＮＥ１である場合には（Ｓ１２０で「ＹＥＳ」）、始動状態判定フラグＦＳＣを「０」に設定する（Ｓ１３０）。
【００３９】
スタータをオンした直後であり、ＮＥ＜ＮＥ１である場合には（Ｓ１２０で「ＮＯ」）、次にＥＣＵ６０はエンジン回転数ＮＥが第２判定値ＮＥ２以下であるか否かを判定する（Ｓ１４０）。ここで、第２判定値ＮＥ２はヒステリシスのために設けたものであり、本実施の形態１では、ＮＥ２＝２００ｒｐｍに設定されている。まだ、エンジン回転数ＮＥが低く、ＮＥ≦ＮＥ２であれば（Ｓ１４０で「ＹＥＳ」）、始動中であることを示す始動状態判定フラグＦＳＣを「１」に設定する（Ｓ１５０）。
【００４０】
そして、次に始動状態判定フラグＦＳＣが「１」か否かが判定される（Ｓ１６０）。始動が完了し始動状態判定フラグＦＳＣが「０」に設定されている場合には（Ｓ１６０で「ＮＯ」）、ＥＣＵ６０は、前述した始動完了以後の燃料噴射制御を行い（Ｓ２１０）、本処理を一旦終了する。また、始動が完了していない場合には（Ｓ１６０で「ＹＥＳ」）、次に燃圧センサ５０ａにて検出されている燃圧ＰＦが基準圧ＰＦＳ以上であるか否かを判定する（Ｓ１７０）。ここで、基準圧ＰＦＳは、エンジン２の圧縮行程においてメインインジェクタ２２が燃焼室１０内に直接燃料を噴射して十分に霧化することができる十分な燃圧ＰＦが存在するか否かを判定する値である。
【００４１】
まだクランキングによる高圧ポンプ５４の回転数が十分上昇していない等の原因で、ＰＦ＜ＰＦＳである場合には（Ｓ１７０で「ＮＯ」）、メインインジェクタ２２から吸気行程にて燃焼室１０内に冷却水温ＴＨＷに基づき設定される始動時燃料噴射量に応じた量の燃料を噴射するように設定する（Ｓ１９０）。また、ＰＦ≧ＰＦＳである場合には（Ｓ１７０で「ＹＥＳ」）、水温センサ８６にて検出されている冷却水温ＴＨＷが基準温度ＴＨＷＳを越えているか否かを判定する（Ｓ１８０）。ここで基準温度ＴＨＷＳは、エンジン２が低温状態にあることを示す温度であり、冷却水温ＴＨＷが基準温度ＴＨＷＳ以下であればエンジン２が低温状態であることを意味する。本実施の形態１では、基準温度ＴＨＷＳとしては、５℃が設定されている。
【００４２】
ＴＨＷ≦ＴＨＷＳであれば（Ｓ１８０で「ＮＯ」）、メインインジェクタ２２から吸気行程にて燃焼室１０内に燃料を噴射するように設定する（Ｓ１９０）。これは、圧縮行程に燃焼室１０内に直接燃料噴射するには霧化が不十分であると判断されるためである。
【００４３】
また、ステップＳ１８０の判断にて、ＴＨＷ＞ＴＨＷＳであれば（Ｓ１８０で「ＹＥＳ」）、メインインジェクタ２２から吸気行程および圧縮行程の２回に分けて燃焼室１０内に燃料を噴射するように設定する（Ｓ２００）。これは、ステップＳ１７０にて燃圧ＰＦが圧縮行程に燃焼室１０内に直接燃料噴射して十分に霧化するに十分であると判断されたためであり、成層燃焼を実現して、より安定した燃焼状態を達成するためである。
【００４４】
こうして本処理を一旦終了する。
次に、サブインジェクタ５２の燃料噴射制御について説明する。図９は、サブインジェクタ５２に対する噴射開始処理のフローチャートを表す。また、図１０は、サブインジェクタ５２に対する噴射終了処理のフローチャートを表す。これらの処理は、予め設定される周期で繰り返し実行される処理である。なおフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。
【００４５】
図９に示す処理が開始されると、ＥＣＵ６０は、まずスタータ信号ＳＴＡがオフらかオンになったか否かを判定する（Ｓ３１０）。すなわち、エンジン２の始動が開始されたか否かを判定する。スタータ信号ＳＴＡがオフからオンになったと判定されると（Ｓ３１０で「ＹＥＳ」）、冷却水温ＴＨＷが前記基準温度ＴＨＷＳを超えているか否かを判定する（Ｓ３２０）。ＴＨＷ≦ＴＨＷＳであれば（Ｓ３２０で「ＮＯ」）、すなわち、エンジン２が低温状態であれば、次にサブインジェクタ５２をオンとして、サブインジェクタ５２からサージタンク３２内への燃料噴射を開始する（Ｓ３３０）。そして本処理を一旦終了する。
【００４６】
これにより、エンジン２の始動時において、エンジン２が低温時にある場合には、メインインジェクタ２２とサブインジェクタ５２との両方から燃料噴射がなされるようになり、サブインジェクタ５２からの十分に霧化された燃料が燃焼室１０内に供給されることで始動性の向上が図られる。
【００４７】
次いで、図１０に示す処理が開始されると、ＥＣＵ６０は、まずサブインジェクタ５２がオンとなっているか否かを判定する（Ｓ４１０）。サブインジェクタ５２がオフとなっていれば（Ｓ４１０で「ＮＯ」）、サブインジェクタ５２の噴射を終了させる必要はないので、本処理を一旦終了する。サブインジェクタ５２がオンとなっていれば（Ｓ４１０で「ＹＥＳ」）、次にサブインジェクタ５２の噴射を開始してからの経過時間が噴射制限時間内か否かを判定する（Ｓ４２０）。この噴射制限時間は、何らかの原因で、始動完了に至らなかったことを考慮して設けた時間であり、噴射制限時間を経過していれば（Ｓ４２０で「ＮＯ」）、直ちにサブインジェクタ５２はオフにされて（Ｓ４４０）、サブインジェクタ５２からの燃料噴射は停止する。この噴射制限時間は図１３に示すごとくのマップにより、冷却水温ＴＨＷに応じて冷却水温ＴＨＷが低くなれば噴射制限時間が長くなるように設定される。
【００４８】
噴射制限時間を経過していなければ（Ｓ４２０で「ＹＥＳ」）、冷却水温ＴＨＷに応じて規定回転数ＳＴＪＮＥを算出する（Ｓ４２５）。図１１に示すごとく、冷却水温ＴＨＷをパラメータとする規定回転数ＳＴＪＮＥのマップが予めＲＯＭ６６内に記憶されている。このマップから冷却水温ＴＨＷに応じて規定回転数ＳＴＪＮＥを算出する。
【００４９】
図１１に示した規定回転数ＳＴＪＮＥのマップでは、冷却水温ＴＨＷが−１０℃以下では、規定回転数ＳＴＪＮＥは０℃〜５℃に比較して高く設定されている。そして、０℃〜−１０℃の領域では低温になるほど規定回転数ＳＴＪＮＥは直線的に増加している。例えば、冷却水温ＴＨＷが−１０℃以下では規定回転数ＳＴＪＮＥ＝１０００ｒｐｍ、０℃〜５℃では規定回転数ＳＴＪＮＥ＝４００ｒｐｍに設定される。
【００５０】
次にエンジン回転数ＮＥが規定回転数ＳＴＪＮＥ以上となったか否かを判定する（Ｓ４３０）。ＮＥ＜ＳＴＪＮＥである内は（Ｓ４３０で「ＮＯ」）、一旦処理を終了する。そして、ＮＥ≧ＳＴＪＮＥとなれば（Ｓ４３０で「ＹＥＳ」）、サブインジェクタ５２はオフにされて（Ｓ４４０）、サブインジェクタ５２からの燃料噴射は停止する。こうして今回の始動におけるサブインジェクタ５２の噴射は終了する。
【００５１】
このことにより、本実施の形態１においては、０℃〜５℃においては、ＳＴＪＮＥ＝４００ｒｐｍであるので、始動完了時（ＮＥ≧ＮＥ１）と同時にサブインジェクタ５２からの燃料噴射は終了する。しかし、０℃を下回る温度領域では低温になるほど、ＳＴＪＮＥは４００ｒｐｍから離れて大きくなるので、始動完了と判断された時点を超えてサブインジェクタ５２からの燃料噴射は継続する。特に−１０℃以下ではサブインジェクタ５２の噴射停止は最も遅くなる。
【００５２】
冷却水温ＴＨＷが−１０℃以下である場合の制御の一例を、図１２のタイミングチャートに示す。時刻ｔ０にてクランキングが開始され、時刻ｔ１にてエンジン回転数ＮＥがＮＥ１（４００ｒｐｍ）以上になることにより始動は完了し、メインインジェクタ２２の燃料噴射は始動完了後の燃料噴射に移行する。しかし、サブインジェクタ５２はエンジン回転数ＮＥが１０００ｒｐｍ以上になる時刻ｔ２まで継続することになり、実線で示すごとく安定したエンジン回転となる。
【００５３】
なお、図１２では、破線にて、サブインジェクタ５２の燃料噴射が始動完了と共に時刻ｔ１にて停止した場合のエンジン回転数ＮＥの推移を示している。このように低温状態において、始動完了の判断時点（ｔ１）でサブインジェクタ５２の燃料噴射を停止すると、その後の燃焼が不安定となって、エンジン回転数ＮＥが円滑に上昇しない。このため、始動完了後にエンジン回転数ＮＥが低下してエンジンストールを引き起こすおそれがある。また、円滑にエンジン回転数ＮＥが上昇しないことによりエンジン回転数ＮＥをパラメータとする各種制御に悪影響を及ぼしたりするおそれが生じる。
【００５４】
上述した構成において、メインインジェクタ２２が主燃料噴射弁に相当し、サブインジェクタ５２が補助燃料噴射弁に相当し、水温センサ８６が機関温度検出手段に相当する。また、ステップＳ４２５が規定回転数設定手段としての処理に相当し、ステップＳ３３０，Ｓ４２０，Ｓ４３０，Ｓ４４０が補助燃料噴射制御手段としての処理に相当する。
【００５５】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．エンジン２の始動が完了すれば（Ｓ１６０で「ＮＯ」）、直ちにサブインジェクタ５２からの燃料噴射を停止するのではなく、エンジン回転数が規定回転数ＳＴＪＮＥを越えるまで（Ｓ４３０で「ＹＥＳ」）は噴射を継続している。この規定回転数ＳＴＪＮＥは、始動完了を判定する第１判定値ＮＥ１より高い回転数であり、かつエンジン２の温度を表す冷却水温ＴＨＷが低い側では高い側に比較して高く設定されている。このため始動完了後においてもサブインジェクタ５２の噴射が継続され十分に霧化された燃料が燃焼室１０に供給される。しかも低温であればあるほど、長期にわたってサブインジェクタ５２からの燃料噴射が継続するので、極低温となっても、エンジン２の回転が安定化し、円滑な回転数の上昇を実現することができる。
【００５６】
したがって、低温の程度に関わらず、エンジンストールの防止、回転数をパラメータとする各種制御への悪影響の防止等の効果を生じさせることができる。
［その他の実施の形態］
・エンジン２の温度は、水温センサ８６により検出される冷却水温ＴＨＷにて判断していたが、これ以外に、エンジン２の潤滑油の温度を検出する油温センサを設けて、潤滑油の温度からエンジン２の温度を判断しても良い。
【００５７】
・前記実施の形態１において、サブインジェクタ５２は低温始動時のみに用いられたが、これに加えて、始動完了後に弱成層燃焼時の均質混合気生成を行うために用いても良い。すなわち、メインインジェクタ２２による吸気行程での燃料噴射の代わりにサブインジェクタ５２からサージタンク３２内に噴射するようにしても良い。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態には、特許請求の範囲に記載した技術的事項以外に次のような各種の技術的事項の実施形態を有するものであることを付記しておく。
【００５９】
（１）．請求項３記載の構成に加えて、
前記機関温度検出手段にて検出された内燃機関の温度に応じて前記制限時間を設定するとともに内燃機関の温度が低い側では高い側に比較して前記制限時間を長く設定する制限時間設定手段を備えた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。
【００６０】
（２）．前記規定回転数は、内燃機関の始動完了を判断するための回転数判定値以上の値の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１〜３、（１）のいずれか記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【００６１】
（３）．低温始動時に限定して前記補助燃料噴射弁から燃料を噴射させることを特徴とする請求項１〜３、（１）、（２）のいずれか記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１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は、内燃機関の始動が完了すれば直ちに補助燃料噴射弁からの燃料噴射を停止するのではなく、内燃機関の回転数が規定回転数を越えるまでは噴射を継続させている。この規定回転数は、内燃機関の温度が低い側では高い側に比較して高く設定されている。このため始動完了後においても十分に霧化された燃料が燃焼室に供給される。しかも低温であればあるほど、長期にわたって補助燃料噴射弁からの燃料噴射が継続するので、極低温となっても、内燃機関の回転が安定化し、円滑な回転数の上昇を実現することができる。したがって、低温の程度に関わらず、エンジンストールの防止、回転数をパラメータとする各種制御への悪影響の防止等の効果を派生させることができる。
【００６３】
請求項２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は、機関温度検出手段、規定回転数設定手段および補助燃料噴射制御手段を備えた構成とすることができる。ここで、補助燃料噴射制御手段は補助燃料噴射弁から燃料を噴射させる際には、内燃機関の回転数が規定回転数設定手段にて設定された規定回転数を越えるまでは補助燃料噴射弁からの燃料噴射を継続させている。この規定回転数は、規定回転数設定手段により、内燃機関の温度が低い側では高い側に比較して高く設定されている。このため、請求項１と同様に、低温の程度に関わらず内燃機関の回転が安定化し、円滑な回転数の上昇を実現することができる。
【００６４】
請求項３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は、請求項２記載の構成に対して、前記補助燃料噴射制御手段は、内燃機関の回転数が前記規定回転数を越える前に、前記補助燃料噴射弁による燃料噴射継続時間が制限時間を越えた場合には、前記補助燃料噴射弁による燃料噴射を停止させている。何らかの原因で始動完了に至らなかったことを考慮して、補助燃料噴射弁による燃料噴射継続時間が制限時間を越えた場合には、補助燃料噴射制御手段は補助燃料噴射弁による燃料噴射を停止させている。このことにより、請求項２の効果と共に、不必要に燃料が噴射されるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１としての車載用ガソリンエンジンとその制御系の概略構成図。
【図２】  実施の形態１におけるシリンダヘッドの平面断面図。
【図３】  実施の形態１におけるピストン頂面の平面図。
【図４】  図２におけるＸ−Ｘ断面図。
【図５】  図２におけるＹ−Ｙ断面図。
【図６】  実施の形態１における始動完了後の運転領域の説明図。
【図７】  実施の形態１における始動完了後の理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳを求めるためのマップの説明図。
【図８】  実施の形態１における燃料噴射制御処理のフローチャート。
【図９】  実施の形態１におけるサブインジェクタ噴射開始処理のフローチャート。
【図１０】  実施の形態１におけるサブインジェクタ噴射終了処理のフローチャート。
【図１１】  実施の形態１における冷却水温ＴＨＷをパラメータとする規定回転数ＳＴＪＮＥのマップの構成説明図。
【図１２】  実施の形態１における制御の一例を示すタイミングチャート。
【図１３】  実施の形態１における冷却水温ＴＨＷをパラメータとする噴射制限時間のマップの構成説明図。
【符号の説明】
２…エンジン、２ａ…気筒、４…シリンダブロック、６…ピストン、８… シリンダヘッド、１０…燃焼室、１２ａ…第１吸気弁、１２ｂ…第２吸気弁、１４ａ…第１吸気ポート、１４ｂ…第２吸気ポート、１６…排気弁、１８…排気ポート、２０…点火プラグ、２２…メインインジェクタ、２４…凹部、２６…周壁面、３０…吸気マニホールド、３０ａ…第１吸気通路、３０ｂ… 第２吸気通路、３２…サージタンク、３４…気流制御弁、３６…シャフト、３７…負圧式アクチュエータ、４０…吸気ダクト、４２…エアクリーナ、４４…モータ、４６…スロットル弁、４６ａ… スロットル開度センサ、４８…排気マニホルド、５０…燃料分配管、５０ａ…燃圧センサ、５２…サブインジェクタ、５４… 高圧ポンプ、５４ａ…高圧燃料通路、５４ｂ…逆止弁、５４ｃ…低圧燃料通路、５４ｄ…電磁スピル弁、５６…燃料タンク、５８…低圧ポンプ、６０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、６２…双方向性バス、６４…ＲＡＭ、６６…ＲＯＭ、６８…ＣＰＵ、７０…入力ポート、７２…出力ポート、７３…ＡＤ変換器、７４…アクセルペダル、７６…アクセル開度センサ、８０…上死点センサ、８２…クランク角センサ、８４…吸気圧センサ、８６…水温センサ、８８…空燃比センサ、８９…スタータスイッチ、９０…駆動回路、９２…イグナイタ。
【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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