JP2014177882A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アルコール含有燃料を用いた機関始動時においてその始動性を向上させる。
【解決手段】エンジン１０は、筒内噴射用のインジェクタ２１と、燃焼室２３内で点火火花を生じさせる点火プラグ３４とを備えている。ＥＣＵ４０は、インジェクタ２１に供給される燃料のアルコール濃度が所定濃度以上であること、及びエンジン水温が所定温度以下であることの少なくともいずれかを含む実施条件の成否を判定する。また、ＥＣＵ４０は、その実施条件が成立する場合に、エンジン１０の始動開始からの所定の始動期間において、インジェクタ２１の燃料噴射をエンジン１０の圧縮行程で実施し、かつその噴射終了時期を点火プラグ３４の点火時期を基準にして制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。

従来から、自動車用の内燃機関の燃料として、エタノール等のアルコールを含有させたアルコール含有燃料の利用が検討されている。この場合、アルコール含有燃料はガソリンに比べて気化しにくいため、低温始動性の低下が懸念される。特に氷点下の領域は物理的にエタノールの引火点以下であり、始動困難になることが考えられる。この点、アルコール濃度が所定値以上で、かつ機関温度が所定値以下である状態下で内燃機関を始動させる場合に、燃料噴射弁の噴射終了時期を圧縮行程とする、いわゆる圧縮行程噴射を実施する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。またこの場合、アルコール濃度が高いほど、又は機関温度が低いほど、噴射終了時期を圧縮上死点に近づけることが提案されている。

なお、ガソリン燃料では、噴射終了から点火までの時間を確保することで燃料の気化促進を図ることが一般的であるのに対し、アルコール含有燃料では噴射終了時期を圧縮上死点に近づけることで気化促進させることが重要となる。そのため、いわゆるフレックス燃料車（ＦＦＶ）では、ガソリン対応の噴射時期とは異なり、アルコール濃度により噴射時期を可変することが望ましい。

特開２０１０−３７９６８号公報

ところで、本願発明者の知見によれば、高アルコール濃度かつ低温環境下で良好な着火性能を得るためには、点火プラグの電極付近に形成した可燃混合気が拡散する前に着火させることが可能な混合気配置にすることが重要であると考えられる。この点からすると、既存の技術では必ずしも適正な着火を実現できるとは言えず、圧縮行程噴射を用いた場合であっても、点火時期との関係によっては噴射終了時期を圧縮上死点に近づけるだけでは始動性が確保できない可能性がある。

本発明は、アルコール含有燃料を用いた機関始動時においてその始動性を向上させることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

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説明する。

請求項１に記載の発明は、筒内噴射用の燃料噴射弁（２１）と、燃焼室（２３）内で点火火花を生じさせる点火手段（３４）とを備えた火花点火式の内燃機関に適用される燃料噴射制御装置である。そして、前記燃料噴射弁に供給される燃料のアルコール濃度が所定濃度以上であること、及び前記内燃機関の温度が所定温度以下であることの少なくともいずれかを含む実施条件の成否を判定する判定手段と、前記実施条件が成立する場合に、前記内燃機関の始動開始からの所定の始動期間において、前記燃料噴射弁の燃料噴射を前記内燃機関の圧縮行程で実施し、かつその噴射終了時期を前記点火手段の点火時期を基準にして制御する噴射制御手段と、を備えていることを特徴とする。

上記構成によれば、燃料のアルコール濃度が所定濃度以上ある場合、又は内燃機関の温度が所定温度以下である場合の少なくともいずれかで、内燃機関の始動開始からの所定の始動期間において、燃料噴射弁の燃料噴射が内燃機関の圧縮行程で実施され、かつその噴射終了時期が点火手段の点火時期を基準にして制御される。この場合、点火時期を基準にして噴射終了時期が制御されることにより、燃焼室内において燃料噴霧（可燃混合気）が点火手段の付近から拡散する前に燃料への着火を行うことが可能となり、燃料噴霧に対する良好な着火性能が得られる。つまり、燃料の気化が生じにくくなる、高アルコール濃度又は低温環境下であっても、燃料噴霧の中での火種（拡散前の火種）を確保することで着火性の向上を実現できる。その結果、アルコール含有燃料を用いた機関始動時においてその始動性を向上させることができる。

発明の実施の形態における筒内噴射式エンジンの制御システムの概略を示す構成図。 噴射終了時期制御の概要を説明するためのタイムチャート。 噴射終了時期制御の概要を説明するためのタイムチャート。 噴射時期制御処理の手順を示すフローチャート。 点火余裕角度を設定するための関係図。 制御期間を設定するための関係図。 点火余裕角度の可変設定を説明するためのタイムチャート。 エンジン始動時におけるエンジン回転速度の推移を示すタイムチャート。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両に搭載される筒内噴射式の多気筒４サイクルガソリンエンジン（内燃機関）を制御対象とし、当該エンジンにおける各種アクチュエータの電子制御を実施するものとしている。また、本車両はいわゆるフレックス燃料車（ＦＦＶ）であり、その車載エンジンでは、ガソリンに対してエタノール等のアルコールを混合させたアルコール含有燃料の使用が可能となっている。まず、図１によりエンジン制御システムの全体概略構成を説明する。

図１に示す筒内噴射式エンジン（以下、エンジン１０という）において、吸気管１１の上流部には吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１２が設けられている。エアフロメータ１２の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１３によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられており、該スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）はスロットルアクチュエータ１３に内蔵されたスロットル開度センサにより検出される。スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されている。

シリンダブロック２０には電磁駆動式のインジェクタ２１が設けられており、シリンダ内壁とピストン２２の上面（頂部）とにより区画形成される燃焼室２３内にはインジェクタ２１から燃料が直接噴射される。インジェクタ２１が筒内噴射用の燃料噴射弁に相当する。インジェクタ２１に対しては、高圧ポンプを有してなる高圧燃料システムから高圧燃料が供給されるようになっている。

高圧燃料システムについて簡単に説明する。本システムは、主たる構成として、燃料タンク２４内の燃料をくみ上げる低圧ポンプ２５と、この低圧ポンプ２５にてくみ上げられた低圧燃料を高圧化する高圧ポンプ２６と、高圧ポンプ２６から吐出される高圧燃料を蓄えるデリバリパイプ（蓄圧配管）２７とを有しており、デリバリパイプ２７に各気筒のインジェクタ２１がそれぞれ接続されている。燃料タンク２４内にはガソリン、又はガソリンにエタノール等のアルコールを混合したアルコール含有燃料のいずれかが貯留されている。高圧ポンプ２６により高圧化されデリバリパイプ２７内に蓄えられた高圧燃料はインジェクタ２１により燃焼室２３内（気筒内）に噴射される。また、高圧ポンプ２６とデリバリパイプ２７とを接続する高圧燃料配管２８には、燃料の圧力（燃圧）を検出する燃圧検出手段としての燃圧センサ２９が設けられている。

高圧ポンプ２６は、機械式ポンプであり、エンジン１０のカム軸の回転により駆動される。高圧ポンプ２６の燃料吐出量は、同ポンプ２６に設けられた燃圧制御弁（図示略）の開閉により制御され、デリバリパイプ２７内の燃圧が例えば１０〜２０ＭＰａ程度に高圧化される。なお、低圧ポンプ２５は電動式ポンプである。

高圧燃料配管２８には、燃料中のアルコール濃度を検出する濃度センサ３０が設けられている。濃度センサ３０は、高圧燃料配管２８に設けられる以外に燃料タンク２４等に設けられていてもよいが、インジェクタ２１の付近に設けられることが望ましい。

また、エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ３１及び排気バルブ３２が設けられており、吸気バルブ３１の開動作により吸入空気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ３２の開動作により燃焼後の排気が排気管３３に排出される。エンジン１０のシリンダヘッドには各気筒に点火プラグ３４が取り付けられており、点火プラグ３４には、図示しない点火コイル等を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ３４の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内において燃料が着火されて燃焼に供される。

なお、ピストン２２の頂部には、シリンダヘッド側に突出する凸状部（又はキャビティ）が形成されており、その凸状部により、インジェクタ２１から噴射された燃料（燃料噴霧）を点火プラグ３４の放電電極部又はその付近に導くことが可能となっている。この場合、圧縮行程でインジェクタ２１の燃料噴射が実施されると、ピストン２２の上動に伴い燃料噴霧が点火プラグ３４の放電電極部又はその付近に導かれる。

排気管３３には、排気を浄化するための触媒３５が設けられている。触媒３５は、例えば排気中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを浄化する三元触媒である。また、排気管３３において三元触媒３５の上流側には、排気を検出対象として混合気の空燃比を検出する空燃比センサ３６が設けられている。その他に、シリンダブロック２０には、エンジン水温（エンジン温度に相当）を検出する水温センサ３８や、エンジンの所定クランク角ごとに（例えば１０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ３９が取り付けられている。

上述した各種センサの出力は、エンジン制御を司る電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ４０という）に入力される。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを有して構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することにより、エンジン運転状態に応じてインジェクタ２１の燃料噴射量を制御したり、点火プラグ３４の点火時期等を制御したりする。

点火時期制御について具体的には、ＥＣＵ４０は、エンジン水温に基づいて点火時期を決定し、図示しないイグナイタの駆動により点火時期で点火プラグ３４に点火火花を生じさせる。例えば、エンジン水温が低いほど点火時期を進角させる。なお、エンジン負荷（例えば吸入空気量）とエンジン回転速度とをパラメータとしてこれらに基づいて点火時期が決定される構成であってもよい。

また、燃料噴射制御について具体的には、ＥＣＵ４０は、エンジン負荷（例えば吸入空気量）とエンジン回転速度とをパラメータとしてこれらに基づいて基本噴射量を算出するとともに、その基本噴射量に対して水温補正や空燃比補正等を適宜実施して最終の燃料噴射量を算出する。このとき、エンジン１０の圧縮行程でインジェクタ２１による燃料噴射が実施されるよう燃料噴射時期が設定される。燃料噴射時期の基本制御（通常制御）としては、例えば圧縮行程内における所定のクランク角度位置に噴射開始時期を定めておき、その噴射開始時期を基準として噴射時期が設定されるとよい。又は、圧縮行程内における所定のクランク角度位置（ＴＤＣ付近の所定角度位置）に噴射終了時期を定めておき、その噴射終了時期を基準として噴射時期が設定されてもよい。ＥＣＵ４０は、都度の燃料噴射量に応じて噴射信号を生成し、その噴射信号によりインジェクタ２１の駆動を制御する。

ところで、アルコール含有燃料を用いる場合、そのアルコール含有燃料はガソリンに比べて気化しにくいため、エンジン１０の始動性の低下が懸念される。また、エンジン１０の冷間始動時にはその問題が顕著になる。そこで本実施形態では、燃料のアルコール濃度が所定濃度以上であること、及びエンジン水温が所定温度以下であることよりなる実施条件の成否を判定し、その実施条件が成立する場合に、エンジン１０の始動開始からの所定の始動期間において、インジェクタ２１の燃料噴射をエンジン１０の圧縮行程で実施し、かつその噴射終了時期を点火プラグ３４の点火時期を基準にして制御することとしている。この制御を「噴射終了時期制御」と言う。

この場合、点火時期を基準にして噴射終了時期を制御することにより、燃焼室２３内において燃料噴霧（可燃混合気）が点火プラグ３４の付近から拡散する前に燃料への着火を行うことが可能となり、燃料噴霧に対する良好な着火性能が得られる。つまり、燃料の気化が生じにくくなる、高アルコール濃度又は低温環境下であっても、燃料噴霧の中での火種（拡散前の火種）を確保することで着火性の向上を実現できるものとなっている。

噴射終了時期制御の概要を図２及び図３で説明する。図２は、燃料噴射量（噴射時間）が相違する場合の燃料噴射時期の違いを示すタイムチャートであり、図３は、点火時期が相違する場合の燃料噴射時期の違いを示すタイムチャートである。

図２（ａ）では、タイミングｔ１で燃料噴射が開始され、タイミングｔ２で燃料噴射が終了される。その後、タイミングｔ３で点火が実施される。この場合、噴射終了時期から点火時期までの期間（ｔ２〜ｔ３）である点火余裕角度ＡｉがＥＣＵ４０により決定されるようになっており、その点火余裕角度Ａｉに基づいて噴射終了時期が制御される。これにより、噴射終了時期が点火時期を基準にして制御されることとなる。

また、図２（ｂ）では、噴射開始時期がｔ１からｔ１１に変更されている。この場合、点火時期に対する噴射終了時期、すなわち点火余裕角度Ａｉを同一にしたまま、噴射開始時期が変更されている。

一方で、図３（ａ）の噴射動作及び点火動作は図２（ａ）と同じである。そして、図３（ｂ）では、点火時期がｔ３からｔ２３に変更されている。この場合、点火時期に対する噴射終了時期を同一にしたまま、すなわち点火余裕角度Ａｉを同一にしたまま、燃料噴射時期（噴射開始時期及び噴射終了時期の両方）が変更されている。なお、図３（ｂ）とは異なり点火時期が進角側に変更される場合には、噴射終了時期も進角側に変更され、この際、噴射終了時期が圧縮上死点から遠ざかることとなる。

図４は、エンジン始動時における噴射時期制御処理の手順を示すフローチャートであり、本処理はＥＣＵ４０により所定時間ごとに繰り返し実施される。

図４において、ステップＳ１１では、濃度センサ３０の検出値に基づいて燃料のアルコール濃度を算出するとともに、水温センサ３８の検出値に基づいてエンジン水温を算出する。その後、ステップＳ１２では、アルコール濃度とエンジン水温とに基づいて、噴射終了時期制御の実施条件が成立しているか否かを判定する。このとき、例えば、アルコール濃度が３０％以上であり、かつエンジン水温が１５℃以下であれば、噴射終了時期制御の実施条件が成立していると判定する。

ステップＳ１２では、図５の関係に基づいて噴射終了時期制御の実施条件が成立しているか否かを判定することが可能である。図５では、アルコール濃度とエンジン水温とをパラメータとするマップにおいて、通常制御の実施領域Ｒ１と、噴射終了時期制御の実施領域Ｒ２とが定められており、それら両実施領域Ｒ１，Ｒ２を区切る境界が境界線Ｌ１となっている。この場合、都度のアルコール濃度とエンジン水温とが実施領域Ｒ２に入っていればステップＳ１２が肯定され、実施領域Ｒ１に入っていればステップＳ１２が否定される。なお、図５の関係によれば、アルコール濃度が、エンジン水温ごとに定められる所定濃度以上であること、又はエンジン水温が、アルコール濃度ごとに定められる所定温度以下であることが判定されることとなる。

ステップＳ１２がＮＯの場合（図５の実施領域Ｒ１になっている場合）、ステップＳ１３に進み、通常の噴射時期制御を実施する。この通常制御では、例えばあらかじめ定められた所定の噴射開始時期とその時の燃料噴射量とに基づいて噴射信号を生成し、その噴射信号によりインジェクタ２１を駆動する。この場合、噴射開始時期を所定時期とした「噴射開始時期制御」が実施される。

また、ステップＳ１２がＹＥＳの場合（図５の実施領域Ｒ２になっている場合）にはステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、エンジン１０の始動開始後において噴射終了時期制御を実施する期間である始動期間のうち、エンジン初爆後の期間である制御期間Ｔｓｔを設定する。つまり、噴射開始時期制御が実施される場合、当該制御はエンジン１０の始動開始後に直ちに開始される。かかる場合に、エンジン始動装置としてのスタータによる始動開始後においてエンジン１０の初爆が生じてから噴射終了時期制御の終了までの期間が「制御期間Ｔｓｔ」である。

なお本実施形態では、エンジン１０の始動開始後に噴射終了時期制御を実施する期間である始動期間において、初爆までの期間と初爆後の期間とのうち後者の期間を制御期間Ｔｓｔとして設定するようにしている。これは、初爆までの期間が、燃焼に伴うエンジン１０の暖機（シリンダブロック等、エンジン本体の受熱）が生じておらず燃料の気化促進に寄与しないためである。ただし、初爆までの期間を含む期間（初爆までの期間＋初爆後の期間）を制御期間Ｔｓｔとして設定することも可能である。この場合には、「始動期間＝制御期間Ｔｓｔ」となる。

ここでは、図６の関係を用いて制御期間Ｔｓｔを設定する。図６では、アルコール濃度とエンジン水温とをパラメータとするマップにおいて、図５と同様の噴射終了時期制御の実施領域Ｒ２が定められており、その実施領域Ｒ２において制御期間Ｔｓｔが可変に設定される。具体的には、アルコール濃度が高濃度であるほど、又はエンジン水温が低温であるほど、制御期間Ｔｓｔとして長い期間が設定される。

その後、ステップＳ１５では、今現在が、制御期間Ｔｓｔであるか否かを判定する。そして、制御期間ＴｓｔであればステップＳ１６に進み、制御期間ＴｓｔでなければステップＳ１３に進む（ステップＳ１３は上記説明済み）。なお、制御期間Ｔｓｔが初爆後の期間として設定されている場合には、エンジン回転速度（エンジン回転速度の上昇変化）によりエンジン１０の初爆の発生を検出し、その初爆検出時を起点として制御期間Ｔｓｔの判定を実施するとよい。そして、ステップＳ１６以降においては、圧縮行程噴射とし、かつ点火時期を基準として噴射終了時期を制御する、噴射終了時期制御を実施する。

ステップＳ１６では、既に噴射終了時期制御が実施されているか否かを判定する。そして、ステップＳ１６がＮＯであればステップＳ１７に進み、噴射終了時期制御を実施する制御モードへの切替を実施する。

その後、ステップＳ１８では、今回の点火時期と燃料噴射量とを読み込む。点火時期は、図示しない別処理にて算出され、上述のとおりエンジン水温に基づいて、又はエンジン負荷やエンジン回転速度に基づいて算出されるようになっている。また、燃料噴射量は、上述のとおりエンジン負荷やエンジン回転速度に基づいて算出されるようになっている。

その後、ステップＳ１９では、アルコール濃度とエンジン水温とに基づいて、噴射終了時期と点火時期との間の点火余裕角度Ａｉを設定する。ここでは、図５の関係を用いて点火余裕角度Ａｉを設定する。図５によれば、噴射終了時期制御の実施領域Ｒ２において点火余裕角度Ａｉが可変に設定される。この場合、アルコール濃度が高濃度であるほど、又はエンジン水温が低温であるほど、噴射終了時期の点火時期に対する相対位置が遅角側にシフトするように点火余裕角度Ａｉが設定されるようになっている。点火余裕角度Ａｉは、点火時期に対して進角となる範囲と遅角となる範囲とを含む調整範囲で、噴射終了時期を調整可能にするものとなっている。

具体的には、噴射終了時期制御の実施領域Ｒ２には、噴射終了時期を点火時期に対して進角とするための点火余裕角度Ａｉを設定する進角設定範囲Ｒａと、噴射終了時期を点火時期に対して遅角とするための点火余裕角度Ａｉを設定する遅角設定範囲Ｒｂとが設けられている。遅角設定範囲Ｒｂは、進角設定範囲Ｒａよりも、アルコール濃度が高濃度であり、またエンジン水温が低温である領域に定められている。例えば、アルコール濃度が所定の高濃度域（例えば８０％以上）にあり、かつエンジン水温が所定の極低温域（例えば０℃以下）にある範囲が、遅角設定範囲Ｒｂとなっている。

そして、進角設定範囲Ｒａでは、アルコール濃度が高濃度であるほど、又はエンジン水温が低温であるほど、点火余裕角度Ａｉとして小さい角度が設定される。この場合の点火余裕角度Ａｉは点火時期に対する進角量である。つまり、進角設定範囲Ｒａの点火余裕角度Ａｉによれば、燃料のアルコール濃度が高いほど、又はエンジン水温が低いほど、点火時期に対して噴射終了時期が近づけられることとなる。

また、遅角設定範囲Ｒｂでは、アルコール濃度が高濃度であるほど、又はエンジン水温が低温であるほど、点火余裕角度Ａｉとして大きい角度が設定される。この場合の点火余裕角度Ａｉは点火時期に対する遅角量である。つまり、遅角設定範囲Ｒｂの点火余裕角度Ａｉによれば、燃料のアルコール濃度が高いほど、又はエンジン水温が低いほど、点火時期に対して噴射終了時期が遠ざけられることとなる。なお、遅角設定範囲Ｒｂでは、アルコール濃度やエンジン水温に関係なく、点火余裕角度Ａｉとして１つの遅角量（固定値）が定められていてもよい。進角設定範囲Ｒａと遅角設定範囲Ｒｂとの境界（図の境界線Ｌ２）では、点火余裕角度Ａｉはゼロであるとよい。

点火余裕角度Ａｉが可変に設定されることを図７のタイムチャートを用いて説明する。図７では、いずれも点火時期が同一であり、点火余裕角度Ａｉが各々相違している。図７では、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順にアルコール濃度が高くなり、またエンジン水温が低くなっている。（ａ）、（ｂ）では、点火時期に対して噴射終了時期が進角側になっており（Ａｉ＝進角値）、（ｃ）では、点火時期と噴射終了時期とが一致しており（Ａｉ＝０）、（ｄ）では、点火時期に対して噴射終了時期が遅角側になっている（Ａｉ＝遅角値）。

点火時期に対して噴射終了時期が遅角側に設定される場合について言及すると、かかる場合には、燃焼室２３内において燃料噴霧の流れの勢い（流速）が比較的大きい時点で着火を行うことができ、燃焼室２３内における燃焼の拡散を促すことができる。つまり、勢いのある燃料噴霧に対して直接着火を行うことができ、その燃料噴霧の流れの勢いを利用して、燃焼室２３内における燃焼の拡散を促すことができる。

その後、ステップＳ２０では、上記の点火余裕角度Ａｉを用い、噴射終了時期を点火時期を基準として設定する。続くステップＳ２１では、ステップＳ２０で設定した噴射終了時期と今回の燃料噴射量とに基づいて噴射開始時期を決定するとともに、それら噴射開始時期と噴射終了時期とにより噴射信号を生成し、その噴射信号を出力する。この噴射信号によりインジェクタ２１が駆動される。

図８は、エンジン始動時におけるエンジン回転速度の推移を示すタイムチャートである。図８において（ａ）は、低アルコール濃度でかつエンジン水温が高温である場合、すなわち通常の噴射時期制御が実施される場合の回転速度変化を示し、（ｂ）は、高アルコール濃度でかつエンジン水温が低温である場合、すなわち噴射終了時期制御が実施される場合の回転速度変化を示している。

図８では、タイミングｔ３１でスタータによるクランキングが開始され、その後、タイミングｔ３２ではエンジン１０の初爆によりエンジン回転速度が上昇する。この場合、エンジン回転速度は一旦、アイドル回転速度以上に上昇し、その後、アイドル回転速度で安定する。図８（ｂ）の場合は、（ａ）に比べて燃料気化が生じにくい状況であるため、初爆後の回転速度の上昇がなだらかであるものの、上述の噴射終了時期制御を実施することで、エンジン始動を実現できるものとなっている。図中のｔ３１〜ｔ３３が噴射終了時期制御を実施する期間（始動期間）であり、ｔ３２〜ｔ３３が制御期間Ｔｓｔである。制御期間Ｔｓｔは例えば１〜２秒程度である。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

エンジン始動時において、燃料のアルコール濃度が高濃度であり、かつエンジン１０が低温状態にある場合に、圧縮行程噴射とし、かつその噴射終了時期を点火時期を基準にして制御するようにした。これにより、高アルコール濃度又は低温環境下であっても、燃料噴霧の中での火種（拡散前の火種）を確保することで着火性の向上を実現できる。その結果、アルコール含有燃料を用いたエンジン始動時においてそのエンジン１０の始動性を向上させることができる。

また、噴射終了時期を点火時期を基準にして設定するとともに、その噴射終了時期を基準にして、インジェクタ２１を駆動させるための噴射信号を生成するようにした。本構成は、噴射終了時期を先に決定し、その噴射終了時期を基準にして噴射開始時期を決定する構成であり、その逆に噴射開始時期を先に決定し、その噴射開始時期を基準にして噴射終了時期を決定する構成に比べて、点火時期に対する噴射終了時期の間隔（点火余裕角度Ａｉ）のロバスト性を向上させることができる。したがって、点火時期が変更されるとしても、噴射後の燃料噴霧と点火火花との位置関係を適正状態で維持できる。また、エンジン１０の回転ばらつきやバッテリ電圧の変動等を想定しても、その影響を最小限に抑え、エンジン始動時のロバスト性を確保することが可能となる。

アルコール濃度が高濃度であるほど、又はエンジン水温が低温であるほど、噴射終了時期の点火時期に対する相対位置が遅角側にシフトするよう噴射終了時期を制御するようにした（図７参照）。この場合、燃料のアルコール濃度が高いほど、又はエンジン水温が低いほど、燃料がより気化しにくくなるが、こうした状況下にあっても燃料に対する着火の確からしさを維持することができる。

噴射終了時期を、点火プラグ３４の点火時期に対して進角となる範囲だけでなく、遅角となる範囲を含めて調整可能とした。この場合、燃焼室２３内において燃料噴霧の流れの勢い（流速）が比較的大きい時点で着火を行うことができ、燃焼室２３内における燃焼の拡散を促すことができる。

アルコール濃度が所定の高濃度域（８０％以上）にあり、かつエンジン水温が所定の極低温域（０℃以下）にある場合に、点火時期に対して遅角となるようにして噴射終了時期を制御するようにした。これにより、燃料が極めて気化しにくい状態下にあっても着火性能を確保できる。

アルコール濃度とエンジン水温とに基づいて、噴射終了時期制御を実施する期間（制御期間Ｔｓｔ）を可変に設定する構成とした。つまり、エンジン始動時において、燃料のアルコール濃度やエンジン水温が都度異なっていると、その始動開始後において始動性低下が生じる期間の長さが相違すると考えられる。この点、上記のとおり噴射終了時期制御を実施する期間（制御期間Ｔｓｔ）の長さを可変に設定することにより、アルコール濃度やエンジン水温が異なる状況下にあっても燃料に対する着火の確からしさを維持することができる。

燃料のアルコール濃度が高いほど、又はエンジン水温が低いほど、噴射終了時期制御を実施する期間（制御期間Ｔｓｔ）を長い期間にする構成とした。この場合、燃料のアルコール濃度が高いと、又はエンジン水温が低いと、燃料がより気化しにくくなる。また、エンジン１０の低温時にはシリンダ壁面温度が低いことも、燃料気化を阻害する要因となっている。この点、上記構成によれば、燃料が気化しにくい状況下にあっても燃料に対する着火の確からしさを維持することができる。

アルコール濃度及びエンジン水温が噴射終了時期制御の実施領域（図５のＲ２）にない場合に通常制御として噴射開始時期制御を実施し、アルコール濃度及びエンジン水温が噴射終了時期制御の実施領域（図５のＲ２）にある場合に噴射終了時期制御を実施する構成とした。この場合、噴射開始時期制御と噴射終了時期制御との使い分けにより燃料噴射制御を好適に実施できる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・上記実施形態では、燃料のアルコール濃度が所定濃度以上であること、及びエンジン水温が所定温度以下であることよりなる実施条件の成否を判定し、その実施条件が成立する場合に「噴射終了時期制御」を実施する構成としたが、これを以下のように変更してもよい。例えば、
（１）燃料のアルコール濃度が所定濃度以上である場合に、エンジン水温に関係なく「噴射終了時期制御」を実施する構成、
（２）エンジン水温が所定温度以下である場合に、アルコール濃度に関係なく「噴射終了時期制御」を実施する構成、
のいずれかであってもよい。なお上記（２）では、少なくともアルコール含有燃料の使用中であることが判定された状態で「噴射終了時期制御」を実施するとよい。アルコール含有燃料の使用中であることは、例えばアルコール含有燃料が給油されたことを示す給油情報をＥＣＵ４０が認識し、その給油情報から判定されるとよい。

・上記実施形態では、アルコール濃度とエンジン水温とに基づいて始動期間（制御期間Ｔｓｔ）を可変に設定する構成としたが、これを変更し、アルコール濃度のみに基づいて始動期間を可変に設定する構成、又はエンジン水温のみに基づいて始動期間を可変に設定する構成であってもよい。また、アルコール濃度について、始動期間を可変に設定する領域と固定とする領域とを定めておいてもよい。エンジン水温についても同様である。
また、始動期間（制御期間Ｔｓｔ）を、エンジン回転速度に基づいて可変に設定する構成としてもよい。この場合、エンジン始動時におけるエンジン回転速度の上昇変化に合わせて始動期間の終了のタイミングを変えるとよい。例えば、エンジン回転速度の上昇変化が早いほど、始動期間の終了のタイミングを早くする。

・上記実施形態は、噴射終了時期を、点火時期に対して進角となる範囲と遅角となる範囲とを含む調整範囲で調整可能としたが、これを変更し、噴射終了時期を、点火時期に対して進角となる範囲でのみ調整可能としてもよい。この場合、図５における実施領域Ｒ２では、「進角側所定値〜０」が調整範囲とされて、燃料のアルコール濃度が高いほど、又はエンジン水温が低いほど、小さい値（進角量が小さい値）になるようにして点火余裕角度Ａｉが設定される。

・上記実施形態では、噴射終了時期を点火時期を基準にして設定するとともに、その噴射終了時期を基準にして噴射信号を生成する構成としたが、これを変更し、噴射開始時期を点火時期を基準にして設定するとともに、その噴射開始時期を基準にして噴射信号を生成する構成であってもよい。この場合、噴射開始時期と点火時期との間の間隔が点火余裕角度として設定されるとよい。かかる構成にあっても、噴射終了時期を点火時期を基準にして制御することが可能となっている。

・燃料のアルコール濃度は、センサによる検出以外に、推定演算により求められてもよい。例えば、燃料のアルコール濃度が異なると、同じ燃料量であっても、空燃比やエンジントルクが相違することから、空燃比やエンジントルクに基づいてアルコール濃度を推定する。また、エンジン水温も同様に、センサによる検出以外に、推定演算により求められてもよい。例えば、外気温に基づいてエンジン水温（実際にはエンジン始動時水温）を推定する。

１０…エンジン（内燃機関）、２１…燃料噴射弁、２３…燃焼室、３４…点火プラグ（点火手段）、４０…ＥＣＵ（判定手段、噴射制御手段）。

Claims (7)

1. 筒内噴射用の燃料噴射弁（２１）と、燃焼室（２３）内で点火火花を生じさせる点火手段（３４）とを備えた火花点火式の内燃機関に適用される燃料噴射制御装置において、
   前記燃料噴射弁に供給される燃料のアルコール濃度が所定濃度以上であること、及び前記内燃機関の温度が所定温度以下であることの少なくともいずれかを含む実施条件の成否を判定する判定手段と、
   前記実施条件が成立する場合に、前記内燃機関の始動開始からの所定の始動期間において、前記燃料噴射弁の燃料噴射を前記内燃機関の圧縮行程で実施し、かつその噴射終了時期を前記点火手段の点火時期を基準にして制御する噴射制御手段と、
   を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記噴射制御手段は、前記アルコール濃度が高濃度であるほど、又は前記内燃機関の温度が低温であるほど、前記噴射終了時期の前記点火時期に対する相対位置が遅角側にシフトするよう前記噴射終了時期を制御する請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記噴射制御手段は、前記点火手段の点火時期に対して進角となる範囲と遅角となる範囲とを含む調整範囲で、前記噴射終了時期を制御する請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記噴射制御手段は、前記アルコール濃度が所定の高濃度域にあり、かつ前記内燃機関の温度が所定の極低温域にある場合に、前記点火手段の点火時期に対して遅角となるようにして前記噴射終了時期を制御する請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記噴射制御手段は、前記噴射終了時期を前記点火手段の点火時期を基準にして設定するとともに、その噴射終了時期を基準にして、前記燃料噴射弁を駆動させるための噴射信号を生成する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記アルコール濃度が高濃度であるほど、又は前記内燃機関の温度が低温であるほど、前記始動期間を長い期間として設定する期間設定手段を備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
7. 前記噴射制御手段は、前記判定手段により前記実施条件が成立していないと判定された場合に、前記燃料噴射弁の噴射開始時期を所定時期にして当該燃料噴射弁を制御する噴射開始時期制御を実施し、前記判定手段により前記実施条件が成立していると判定され、かつ前記始動期間である場合に、前記噴射終了時期を前記点火時期を基準にして制御する噴射終了時期制御を実施する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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