JP5790558B2

JP5790558B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置

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Publication number: JP5790558B2
Application number: JP2012059092A
Authority: JP
Inventors: 拓也武井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: JP2013194515A

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に、ガソリンとアルコールとの混合燃料を使用することが可能に構成されるとともに、複数の気筒を有する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

近年、ＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）などの排出量が少ないアルコールを内燃機関の燃料として使用することが注目されており、ガソリンはもとより、ガソリンとアルコールとを任意の割合で混合したアルコール混合燃料をも使用可能なフレックス燃料用の内燃機関（エンジン）が注目されている（たとえば、特許文献１参照）。

このようなエンジンが搭載された車両は、一般にＦＦＶ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＦｕｅｌＶｅｈｉｃｌｅ：フレキシブル燃料車）と呼ばれており、アルコール混合燃料を使用することにより、排気エミッションの改善および化石燃料の消費量削減といった環境性能の向上を図ることが可能である。

また、上記のようなエンジンに使用されるガソリンは、多成分からなり、低沸点成分を含むため、低温時において気化特性に優れるという特徴を有している。その一方で、アルコールは、単一成分であるため、沸点が決まっているとともに、その沸点が高い（エタノールの場合には、約７８℃）という特徴を有している。これにより、アルコール濃度の高い混合燃料は、アルコールの沸点よりも低い温度において、極めて気化しにくいという特徴を有している。

上記特許文献１に開示されたエンジンは、複数の気筒を有しており、各気筒に設けられた吸気ポートに混合燃料が噴射されるように構成されている。このエンジンでは、混合燃料が気化しにくい条件では、エンジンを始動する際に、ヒータを用いたプレヒート処理が行われる。具体的には、エンジンの始動時に、吸気ポート内に噴射される混合燃料のアルコール濃度が所定の濃度よりも高く、かつ、エンジンを冷却する冷却水の温度が所定の温度よりも低い場合に、ヒータを用いたプレヒート処理を行って、吸気ポートの壁面を燃料噴射前に予め加熱することにより、吸気ポート内に噴射された混合燃料の気化促進を図っている。

特開２０１１−１６３１５８号公報

しかしながら、エンジンの始動時における混合燃料の噴射タイミングは、全気筒において一律（同じ）である。このため、エンジン始動後にエンジン回転数が上昇することによって、各気筒における吸気行程時間が短くなるため、混合燃料の噴射中に吸気行程が終了してしまう気筒が存在する。その結果、エンジンの各気筒において、燃焼が不十分になる場合や混合燃料の供給不足により失火する場合がある。このため、エンジンの始動後における回転上昇により吸気行程時間が短くなる気筒において、安定的な燃焼を行うことが困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、内燃機関の始動後における回転上昇により吸気行程時間が短くなる気筒において、安定的な燃焼を行うことが可能な内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することである。

上述の課題を解決するための手段として、本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置は、以下のように構成されている。

すなわち、本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置は、ガソリンとアルコールとの混合燃料を使用することが可能に構成されるとともに、複数の気筒を有する内燃機関と、前記内燃機関の各気筒の燃焼室に連通する吸気通路とを備え、前記内燃機関の始動時に、前記混合燃料のアルコール濃度が所定のアルコール濃度よりも高いか否かを判断するとともに、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度が所定の冷却水温よりも低いか否かを判断した結果に基づいて、前記内燃機関の各気筒に対して前記混合燃料を噴射するタイミングを遅延させるモードと、前記内燃機関の全気筒に対して前記混合燃料を一律のタイミングで噴射するモードとを切り替える構成を前提としている。また、本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記内燃機関の始動時に、前記混合燃料のアルコール濃度が所定のアルコール濃度よりも高くて、かつ、前記内燃機関の冷却水温が所定の冷却水温よりも低いと判断された場合には、前記内燃機関の各気筒に対して前記混合燃料を噴射するタイミングを遅延させるモードにおいて、前記吸気通路内の負圧が所定値以上であるか否かが判断され、前記吸気通路内の負圧が所定値以上ではないと判断された場合には前記混合燃料の噴射を禁止し、前記内燃機関の始動後の回転数の大きさに応じて前記混合燃料の噴射開始タイミングを早期化して前記混合燃料を噴射することを特徴としている。

かかる構成を備える内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、内燃機関の始動後の回転数の大きさに応じて混合燃料の噴射開始タイミングを早期化して混合燃料を噴射することによって、内燃機関の始動後（初爆後）における回転上昇により吸気行程時間が短くなる気筒において、混合燃料の噴射開始タイミングを早期化する分、混合燃料を噴射する時間を確保することができるので、燃焼に必要な量の混合燃料を確保することができる。これにより、内燃機関の始動後（初爆後）における回転上昇により吸気行程時間が短くなる気筒において、燃焼が不十分になる場合や混合燃料の供給不足により失火する場合などを回避することができるので、安定的な燃焼を行うことができる。また、内燃機関を始動することが可能な負圧（混合燃料が気化しやすい負圧）が吸気通路内に形成されるまでに、吸気通路内に無駄な混合燃料が噴射されるのを抑制することができるので、排気エミッションが悪化するのを抑制することができる。

本発明の具体的な構成として、以下の複数のものが挙げられる。

また、本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置において、好ましくは、前記内燃機関の各気筒の燃焼室に連通する吸気通路をさらに備え、前記混合燃料の噴射開始タイミングを早期化して前記混合燃料を噴射するのに先立って、前記吸気通路内の負圧が所定値以上であるか否かが判断され、前記吸気通路内の負圧が所定値以上であると判断された場合には、前記混合燃料を前記吸気通路内に噴射することを特徴とする。このように構成すれば、内燃機関を始動することが可能な負圧が吸気通路内に形成された後に、吸気通路内に混合燃料が噴射されるので、より安定的な燃焼を行うことができる。

また、本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置において、好ましくは、前記吸気通路内の負圧が所定値以上であると判断された場合には、前記内燃機関の始動後の回転数の大きさに応じて前記混合燃料の噴射開始タイミングを早期化して、前記内燃機関の始動時の冷却水温と前記混合燃料のアルコール濃度とに基づいて決定された量の混合燃料を前記吸気通路内に噴射することを特徴とする。このように構成すれば、内燃機関の始動後（初爆後）における回転上昇により吸気行程時間が短くなる気筒において、混合燃料の噴射開始タイミングを早期化する分、混合燃料を噴射する時間を確保することができる。これにより、内燃機関の始動時の冷却水温と混合燃料のアルコール濃度とに基づいて決定された噴射量の混合燃料を内燃機関の燃焼室に確実に供給することができるので、より安定的な燃焼を行うことができる。

本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、内燃機関の始動後における回転上昇により吸気行程時間が短くなる気筒において、安定的な燃焼を行うことができる。

本発明を適用するエンジン（フレキシブル燃料内燃機関）の一例を模式的に示す概略構成図である。図１のエンジンの１気筒のみを示す概略構成図である。エンジンの制御系を示すブロック図である。ＥＣＵが実行するエンジンの始動時における燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、本発明を適用するフレキシブル燃料内燃機関（以下、エンジンともいう）について説明する。

−エンジン−
図１及び図２は、本発明を適用するエンジンの概略構成を示す図である。なお、図２にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。

図１に示すように、エンジン１は、ＦＦＶ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＦｕｅｌＶｅｈｉｃｌｅ：フレキシブル燃料車）に搭載されるポート噴射式４気筒エンジンである。また、各気筒＃０、＃１、＃２、＃３を構成するシリンダブロック２内には、図２に示すように、上下方向に往復運動するピストン３が設けられている。ピストン３は、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト５に連結されており、ピストン３の往復運動がコネクティングロッド４によってクランクシャフト５の回転へと変換される。

クランクシャフト５には、シグナルロータ６が取り付けられている。シグナルロータ６の外周面には、複数の歯（突起）６ａが等角度（この例では１０°ＣＡ（クランク角度））ごとに設けられている。また、シグナルロータ６は、歯６ａの２枚分が欠落した欠歯部６ｂを有している。

シグナルロータ６の側方近傍には、クランク角を検出するクランクポジションセンサ３１が配置されている。クランクポジションセンサ３１は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト５が回転する際にシグナルロータ６の歯６ａに対応するパルス状の信号（電圧パルス）を発生させる。

エンジン１のシリンダブロック２には、エンジン冷却水の水温（冷却水温）を検出する水温センサ３２が配置されている。また、シリンダブロック２の上端には、シリンダヘッド７が設けられており、このシリンダヘッド７とピストン３との間に燃焼室８が形成されている。エンジン１の燃焼室８には、点火プラグ９が配置されている。点火プラグ９の点火タイミングは、イグナイタ１０によって調整される。イグナイタ１０は、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）２００によって制御される。

エンジン１のシリンダブロック２の下部には、潤滑油を貯留するオイルパン１１が設けられている。オイルパン１１に貯留された潤滑油は、エンジン１の運転時に、異物を除去するオイルストレーナ（図示せず）を介して、オイルポンプ（図示せず）によって汲み上げられる。そして、汲み上げられた潤滑油は、ピストン３、クランクシャフト５およびコネクティングロッド４などのエンジン各部に供給され、その各部の潤滑および冷却等に使用される。そして、このようにして供給された潤滑油は、エンジン各部の潤滑および冷却等のために使用された後に、オイルパン１１に戻され、再びオイルポンプ（図示せず）によって汲み上げられるまでオイルパン１１内に貯留される。

エンジン１の燃焼室８には、吸気通路１２と排気通路１３とが接続（連通）されている。吸気通路１２の一部は、吸気ポート１２ａ及び吸気マニホールド１２ｂによって形成されている。吸気通路１２には、サージタンク１２ｃが設けられている。また、排気通路１３の一部は、排気ポート１３ａ及び排気マニホールド１３ｂによって形成されている。

エンジン１の吸気通路１２には、吸気を濾過するエアクリーナ１４、吸気通路１２の吸入空気量を測定する熱線式のエアフロメータ３３、吸気温センサ３４（エアフロメータ３３に内蔵）、および、エンジン１の吸入空気量を調整するためのスロットル弁１５などが配置されている。スロットル弁１５は、サージタンク１２ｃの上流側（吸気流れの上流側）に設けられており、スロットルモータ１６によって駆動される。スロットル弁１５の開度は、スロットル開度センサ３５によって検出される。スロットル弁１５のスロットル開度は、ＥＣＵ２００によって駆動制御される。

エンジン１の排気通路１３には、三元触媒１７が配置されている。三元触媒１７においては、燃焼室８から排気通路１３に排気された排気ガス中のＣＯ、ＨＣの酸化及びＮＯｘの還元が行われ、それらを無害なＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ、Ｎ₂とすることにより排気ガスの浄化が図られている。

三元触媒１７の上流側（排気流れの上流側）の排気通路１３に空燃比（Ａ／Ｆ）センサ３７が配置されている。空燃比（Ａ／Ｆ）センサ３７は、空燃比に対してリニアな特性を示すセンサである。また、三元触媒１７の下流側の排気通路１３には、Ｏ₂センサ３８が配置されている。Ｏ₂センサ３８は、排気ガス中の酸素濃度に応じて起電力を発生するものであり、理論空燃比に相当する電圧（比較電圧）よりも出力が高いときはリッチと判定し、逆に比較電圧よりも出力が低いときはリーンと判定する。

吸気通路１２と燃焼室８との間には、吸気弁１８が設けられており、この吸気弁１８を開閉駆動することにより、吸気通路１２と燃焼室８とが連通または遮断される。また、排気通路１３と燃焼室８との間には、排気弁１９が設けられており、この排気弁１９を開閉駆動することにより、排気通路１３と燃焼室８とが連通または遮断される。これら吸気弁１８及び排気弁１９の開閉駆動は、クランクシャフト５の回転がタイミングチェーン等を介して伝達される吸気カムシャフト２０及び排気カムシャフト２１の各回転によって行われる。

吸気カムシャフト２０の近傍には、特定の気筒（例えば気筒＃０）のピストン３が圧縮上死点（ＴＤＣ）に達したときにパルス状の信号を発生するカムポジションセンサ３９が設けられている。カムポジションセンサ３９は、例えば電磁ピックアップであって、吸気カムシャフト２０に一体的に設けられたロータ外周面の１個の歯（図示せず）に対向するように配置されており、その吸気カムシャフト２０が回転する際にパルス状の信号（電圧パルス）を出力する。なお、吸気カムシャフト２０（及び排気カムシャフト２１）は、クランクシャフト５の１／２の回転速度で回転するので、クランクシャフト５が２回転（７２０°回転）するごとにカムポジションセンサ３９が１つのパルス状の信号を発生する。

そして、吸気通路１２の吸気ポート１２ａには、アルコールとガソリンとを単独でまたは混合した燃料を噴射可能なインジェクタ（燃料噴射弁）２２が配置されている。インジェクタ２２は、各気筒＃０〜＃３毎（図１参照）に設けられている。これらインジェクタ２２・・２２は、共通のデリバリパイプ１０１に接続されている。デリバリパイプ１０１には、後述する燃料供給系１００の燃料タンク１０４に貯溜されている燃料が供給され、これによってインジェクタ２２から吸気ポート１２ａ内に燃料が噴射される。この噴射燃料（例えばアルコールとガソリンとの混合燃料）は吸入空気と混合されて混合気となってエンジン１の燃焼室８に導入される。燃焼室８に導入された混合気（燃料＋空気）は、点火プラグ９において点火されて燃焼および爆発する。この混合気の燃焼室８内での燃焼および爆発によって、ピストン３が往復運動してクランクシャフト５が回転する。

以上のエンジン１の運転状態は、ＥＣＵ２００によって制御される。

図１に示すように、燃料供給系１００は、各気筒＃０〜＃３のインジェクタ２２・・２２に共通に接続されたデリバリパイプ１０１、このデリバリパイプ１０１に接続された燃料供給管１０２、燃料ポンプ（例えば電動ポンプ）１０３、及び、燃料タンク１０４などを備えており、燃料ポンプ１０３を駆動することにより、燃料タンク１０４内に貯留されている燃料を、燃料供給管１０２を介してデリバリパイプ１０１に供給することが可能である。そして、このような構成の燃料供給系１００によって各気筒＃０〜＃３のインジェクタ２２に燃料が供給される。

なお、この例のエンジン１は、燃料としてアルコールとガソリンとをそれぞれ単独で、または、混合して使用可能に構成されているので、燃料タンク１０４には、所定のアルコール濃度を有する燃料が貯留される。この燃料は、ガソリン１００％の場合、メタノールやエタノール等のアルコールがガソリンに含まれた混合燃料の場合、あるいは、アルコール１００％の場合がある。

また、燃料供給系１００の燃料供給管１０２には、燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサ１０５が設けられている。この例では、アルコール濃度センサ１０５として、燃料の誘電率に基づいて燃料のアルコール濃度を検出する静電容量式の公知のセンサが用いているが、これに限られることなく、例えば燃料の屈折率に基づいてアルコール濃度を検出する光学式のアルコール濃度センサ１０５など、他の検出原理を用いたアルコール濃度センサを適用してもよい。

以上の構成の燃料供給系１００において、燃料ポンプ１０３の駆動は、ＥＣＵ２００によって制御される。また、アルコール濃度センサ１０５の出力信号は、ＥＣＵ２００に入力される。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ２００は、図３に示すように、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３及びバックアップＲＡＭ２０４などを備えている。

ＲＯＭ２０２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が予め記憶されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ２０４は、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

以上のＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３及びバックアップＲＡＭ２０４は、バス２０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース２０５及び出力インターフェース２０６と接続されている。

入力インターフェース２０５には、クランクポジションセンサ３１、水温センサ３２、エアフロメータ３３、吸気温センサ３４、スロットル開度センサ３５、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ３６、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ３７、Ｏ₂センサ３８、カムポジションセンサ３９、及び、アルコール濃度センサ１０５などの各種センサ類が接続されている。

また、入力インターフェース２０５には、イグニッションスイッチ４０が接続されており、イグニッションスイッチ４０がオン操作されると、スタータモータ（図示せず）によるエンジン１のクランキングが開始される。

出力インターフェース２０６には、インジェクタ２２、点火プラグ９のイグナイタ１０、スロットル弁１５のスロットルモータ１６、及び、燃料供給系１００の燃料ポンプ１０３などが接続されている。

そして、ＥＣＵ２００は、上記した各種センサの検出信号に基づいて、インジェクタ２２の駆動制御（燃料噴射制御）、点火プラグ９の点火時期制御（通常時の点火時期制御）、スロットル弁１５のスロットルモータ１６の駆動制御、空燃比フィードバック制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する。また、ＥＣＵ２００は、後述するエンジン１の始動時における始動時燃料噴射制御を実行する。以上のＥＣＵ２００により実行されるプログラムによって、エンジン１の始動時における始動時燃料噴射制御装置が実現される。

−始動時燃料噴射制御−
次に、図４のフローチャートを参照して、本実施形態による始動時燃料噴射制御の基本的な流れについて説明する。

本実施形態による始動時燃料噴射制御は、イグニッションスイッチ４０（図３参照）が操作者によりＯＮ操作された時点で開始される。すなわち、ステップＳＴ１において、イグニッションスイッチ４０がＯＮ状態であるか否かを判定し、イグニッションスイッチ４０がＯＮ状態ではない場合（否定判定：Ｎｏ）には、ステップＳＴ１において、イグニッションスイッチ４０がＯＮ状態（肯定判定：Ｙｅｓ）になるまで、この処理を繰り返す。また、ステップＳＴ１において、イグニッションスイッチ４０がＯＮ状態であると判定された場合（肯定判定：Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ２に処理を進める。

ステップＳＴ２において、混合燃料のアルコール濃度が所定の濃度よりも高いか否かが判定される。このステップＳＴ２では、燃料供給系１００の燃料供給管１０２に設けられたアルコール濃度センサ１０５（図２参照）により検出されたアルコール濃度が所定の濃度よりも高いか否か（高アルコール濃度であるか否か）が判定される。そして、ステップＳＴ２において、混合燃料のアルコール濃度が所定の濃度よりも高い（高アルコール濃度）と判定された場合（肯定判定：Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ３に処理を進める。

ステップＳＴ３において、エンジン１を冷却する冷却水温が所定の冷却水温（温度）よりも低いか否かが判定される。このステップＳＴ３では、エンジン１のシリンダブロック２に配置された水温センサ３２（図２参照）により検出されたエンジン冷却水の水温が所定の冷却水温よりも低いか否かが判定される。そして、ステップＳＴ３において、エンジン１を冷却する冷却水温が所定の冷却水温（温度）よりも低い（低温始動時である）と判定された場合（肯定判定：Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ４に処理を進める。

ステップＳＴ４において、高アルコール濃度および低温始動用燃料噴射制御切り替えフラグをＯＮ状態にする。これにより、ＥＣＵ２００は、エンジン１の各気筒＃０、＃１、＃２、＃３に対して混合燃料を噴射するタイミングを遅延させるモードにより始動時燃料噴射制御を開始する。

ここで、一般的なＦＦＶのエンジンの始動時における燃料噴射制御では、混合燃料は、吸気通路１２（吸気ポート１２ａまたは吸気マニホールド１２ｂ）内に負圧が形成される前から噴射されている。すなわち、ＦＦＶにおける高アルコール濃度の混合燃料は、気化特性が悪いため、エンジン１の始動時には、吸気通路１２内に負圧を形成して混合燃料の気化を促進させ、吸気弁１８が開いている間の燃料噴射により吸気ポート１２ａの壁面に付着する量を減らすことが重要である。そこで、この混合燃料を噴射するタイミングを遅延させるモードでは、エンジン１の始動時における燃料噴射制御として、一般的な始動時の燃料噴射制御に比べて、燃料噴射の開始タイミングを遅延（遅角）させることによって、吸気通路１２（吸気ポート１２ａまたは吸気マニホールド１２ｂ）内に負圧が形成された後に、混合燃料が噴射されるように制御される。なお、本実施形態では、エンジン１の始動後（初爆後）に、エンジン回転数が上昇するのに伴って、吸気行程時間が短くなった場合には、燃焼に必要な混合燃料の量を確保するために、燃料噴射するタイミングを遅延させている状態からタイミングを早期化（進角）するように制御される。この燃料噴射のタイミングを早期化する制御については、後述する。

また、ステップＳＴ２において、混合燃料のアルコール濃度が所定の濃度以下と判定された場合（否定判定：Ｎｏ）、または、ステップＳＴ３において、エンジン１を冷却する冷却水温が所定の冷却水温（温度）以上と判定された場合（否定判定：Ｎｏ）には、低アルコール濃度であるか、または、低温始動時ではないと判定され、ステップＳＴ５に処理を進める。そして、ステップＳＴ５において、高アルコール濃度および低温始動用燃料噴射制御切り替えフラグをＯＦＦ状態にする。これにより、エンジン１の全気筒＃０、＃１、＃２、＃３に対して混合燃料を一律のタイミングで噴射するモードにより始動時燃料噴射制御が行われる。この全気筒に対して混合燃料を一律のタイミングで噴射するモードについては、後述する。

ステップＳＴ６において、エンジン１の冷却水温およびアルコール濃度検出値から始動時要求噴射量を決定する。このステップＳＴ６では、ＲＯＭ２０２に記憶された所定のマップを参照して、上記ステップＳＴ２において検出されたアルコール濃度、ステップＳＴ３において検出された冷却水温、および、エアフロメータ３３により計測された吸入空気量などから算出される大気圧などの数値（パラメータ）に基づいて、始動時要求燃料噴射量が算出（決定）される。そして、ステップＳＴ７に処理を進める。

ステップＳＴ７において、スタータモータがＯＮ状態か否か（駆動したか否か）が判定される。このステップＳＴ７では、操作者によりイグニッションスイッチ４０がオン操作されて、スタータモータによりエンジン１のクランキングが開始されたか否かが判定される。そして、ステップＳＴ７において、スタータモータがＯＮ状態ではないと判定された場合（否定判定：Ｎｏ）には、ステップＳＴ６に処理を戻す。また、ステップＳＴ７において、スタータモータがＯＮ状態であると判定された場合（肯定判定：Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ８に処理を進める。

ステップＳＴ８において、スタータモータによりエンジン１のクランキングが開始された後に、クランクシャフト５に取り付けられたシグナルロータ６の歯６ａの数（歯数）をカウントアップすることにより、全気筒＃０、＃１、＃２、＃３の吸気行程回数を算出する。そして、ステップＳＴ９に処理を進める。

ステップＳＴ９において、ステップＳＴ８において算出された吸気行程回数に応じた吸気通路１２（吸気ポート１２ａまたは吸気マニホールド１２ｂ）の推定負圧が算出される。このステップＳＴ９では、ステップＳＴ８において算出された吸気行程回数、エンジン１の排気量、および、吸気通路１２（吸気ポート１２ａまたは吸気マニホールド１２ｂ）の容積などの数値（パラメータ）に基づいて、吸気通路１２の推定負圧（推定吸気通路負圧）が算出される。そして、ステップＳＴ１０に処理を進める。

ステップＳＴ１０において、クランクポジションセンサ３１およびカムポジションセンサ３９などの検出信号に基づいて、エンジン１の各気筒＃０、＃１、＃２、＃３が確定（判別）される。そして、ステップＳＴ１１に処理を進める。

ここで、本実施形態では、ステップＳＴ１１において、ステップＳＴ９において算出された推定吸気通路負圧が所定値以上であるか否か（所定の負圧以上であるか否か）が判定される。この所定の負圧とは、後述するステップＳＴ１２において吸気通路１２（吸気ポート１２ａ）内に噴射される混合燃料の気化しやすい負圧の大きさ（絶対値）を示している。そして、ステップＳＴ１１において、推定吸気通路負圧が所定値以上ではない（所定値よりも小さい）と判定された場合（否定判定：Ｎｏ）には、現在の吸気通路１２内の負圧の大きさでは混合燃料が気化しにくいと判断され、ステップＳＴ８に処理を戻す。また、ステップＳＴ１１において、推定吸気通路負圧が所定値以上であると判定された場合（肯定判定：Ｙｅｓ）には、現在の吸気通路１２内の負圧の大きさであれば混合燃料が気化しやすいと判断され、ステップＳＴ１２に処理を進める。

次に、本実施形態では、ステップＳＴ１２において、混合燃料の噴射を開始する。このステップＳＴ１２では、水温センサ３２により検出された冷却水温と混合燃料の噴射回数とに応じて、各気筒＃０、＃１、＃２、＃３毎に定められたタイミングで混合燃料の噴射を開始する。ここで、一般的に、エンジン１の始動後（初爆後）においては、混合燃料の噴射回数が増加するのに伴ってエンジン１の回転数が上昇することにより、各気筒＃０、＃１、＃２、＃３における吸気行程時間が短くなるため、混合燃料の噴射途中で吸気行程が終了する気筒が存在する。このため、ステップＳＴ１２では、ＲＯＭ２０２に予め記憶された所定のマップ（冷却水温と混合燃料の噴射回数とに応じて、混合燃料の噴射開始タイミングを気筒毎に可変するように設定されたマップ）を参照して混合燃料の噴射が行われる。これにより、エンジン１の始動後（初爆後）における回転数の上昇（大きさ）に応じて、吸気行程時間が短くなる気筒＃０、＃１、＃２、＃３毎に混合燃料の噴射開始タイミングを早期化（進角）して混合燃料が吸気通路１２内に噴射される。この混合燃料の噴射量は、冷却水温とアルコール濃度とに基づいて決定された量である。その結果、エンジン１の始動後（初爆後）に、回転数が上昇して吸気行程時間が短くなった場合に、混合燃料の噴射開始タイミングを早期化する分、混合燃料の必要量を確保することが可能となる。そして、ステップＳＴ１３に処理を進める。

ステップＳＴ１３において、エンジン回転数が所定値以上か否かが判定される。そして、ステップＳＴ１３において、エンジン回転数が所定値以上ではない場合（否定判定：Ｎｏ）には、ステップＳＴ１２に処理を戻す。また、ステップＳＴ１３において、エンジン回転数が所定値以上である場合（肯定判定：Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ１４に処理を進める。

ステップＳＴ１４において、エンジン１の始動後の燃料噴射タイミングに切り替えることによって、燃料噴射の開始タイミングを早期化する制御を終了する。

また、ステップＳＴ２において、混合燃料のアルコール濃度が所定の濃度以下であると判定された場合（否定判定：Ｎｏ）、または、ステップＳＴ３において、エンジン１を冷却する冷却水の温度が所定の冷却水温（温度）以上であると判定された場合（否定判定：Ｎｏ）には、低アルコール濃度であるか、または、低温始動時ではないと判定され、ステップＳＴ５に処理を進める。そして、ステップＳＴ５において、高アルコール濃度および低温始動用燃料噴射制御切り替えフラグをＯＦＦ状態にする。これにより、エンジン１の全気筒＃０、＃１、＃２、＃３に対して混合燃料を一律のタイミングで噴射するモードにより始動時燃料噴射制御が行われる。そして、ステップＳＴ１５に処理を進める。

ステップＳＴ１５において、エンジン１の冷却水温およびアルコール濃度検出値から始動時要求噴射量を決定する。このステップＳＴ１５では、ＲＯＭ２０２に記憶された所定のマップを参照して、上記ステップＳＴ２において検出されたアルコール濃度、ステップＳＴ３において検出された冷却水温、および、エアフロメータ３３により計測された吸入空気量などから算出される大気圧などの数値（パラメータ）に基づいて、始動時要求燃料噴射量を算出（決定）する。その後、ステップＳＴ１６に処理を進める。

ステップＳＴ１６において、スタータモータがＯＮ状態であるか否か（駆動したか否か）が判定される。このステップＳＴ１６では、操作者によりイグニッションスイッチ４０がオン操作されて、スタータモータによりエンジン１のクランキングが開始されたか否かが判定される。そして、ステップＳＴ１６において、スタータモータがＯＮ状態ではないと判定された場合（否定判定：Ｎｏ）には、ステップＳＴ１５に処理を戻す。また、ステップＳＴ１６において、スタータモータがＯＮ状態であると判定された場合（肯定判定：Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ１７に処理を進める。

ステップＳＴ１７において、気筒確定前のシグナルロータ６の欠歯部６ｂの検出タイミングに基づいて、各気筒＃０、＃１、＃２、＃３のうち吸気行程と見込める（推定される）気筒に混合燃料の噴射を開始する。その後、各気筒＃０、＃１、＃２、＃３が確定（判別）される。そして、ステップＳＴ１８に処理を進める。

ステップＳＴ１８において、気筒確定後に、全気筒一律のタイミングで混合燃料の噴射を開始する。そして、ステップＳＴ１９に処理を進める。

ステップＳＴ１９において、エンジン回転数が所定値以上か否かが判定される。そして、ステップＳＴ１９において、エンジン回転数が所定値以上ではない場合（否定判定：Ｎｏ）には、ステップＳＴ１８に処理を戻す。また、ステップＳＴ１９において、エンジン回転数が所定値以上である場合（肯定判定：Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ２０に処理を進める。

ステップＳＴ２０において、エンジン１の始動後の燃料噴射タイミングに切り替えることによって、全気筒一律のタイミングで混合燃料を噴射する制御を終了する。

以上説明したように、本実施形態では、上記のように、エンジン１の始動後（初爆後）の回転数の大きさに応じて混合燃料の噴射開始タイミングを早期化して混合燃料を噴射する。これにより、エンジン１の始動後（初爆後）における回転上昇により吸気行程時間が短くなる気筒において、混合燃料の噴射開始タイミングを早期化する分、混合燃料を噴射する時間を確保することができるので、燃焼に必要な量の混合燃料を確保することができる。その結果、エンジン１の始動後（初爆後）における回転上昇により吸気行程時間が短くなる気筒において、燃焼が不十分になる場合や混合燃料の供給不足により失火する場合などを回避することができるので、安定的な燃焼を行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、混合燃料の噴射開始タイミングを早期化して混合燃料を噴射するのに先立って、吸気通路１２内の負圧が所定値以上であるか否かを判断し（ステップＳＴ１１）、吸気通路１２内の負圧が所定値以上ではない（所定値よりも小さい）と判断した場合に、混合燃料の噴射を禁止する。これにより、エンジン１を始動することが可能な負圧（混合燃料が気化しやすい負圧）が吸気通路１２内に形成されるまでに、吸気通路１２内に無駄な混合燃料が噴射されるのを抑制することができるので、排気エミッションが悪化するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、混合燃料の噴射開始タイミングを早期化して混合燃料を噴射するのに先立って、吸気通路１２内の負圧が所定値以上であるか否かを判断し（ステップＳＴ１１）、吸気通路１２内の負圧が所定値以上であると判断した場合に、吸気通路１２内に混合燃料を噴射する（ステップＳＴ１２）。これにより、エンジン１を始動することが可能な負圧が吸気通路１２内に形成された後に、吸気通路１２内に混合燃料が噴射されるので、より安定的な燃焼を行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、吸気通路１２内の負圧が所定値以上であると判断した場合（ステップＳＴ１１の肯定判定：Ｙｅｓ）に、エンジン１の始動後の回転数の大きさに応じて混合燃料の噴射開始タイミングを早期化して、エンジン１の始動時の冷却水温と混合燃料のアルコール濃度とに基づいて決定された量の混合燃料を吸気通路１２内に噴射する（ステップＳＴ１２）。これにより、エンジン１の始動後（初爆後）における回転上昇により吸気行程時間が短くなる気筒＃０、＃１、＃２、＃３において、混合燃料の噴射開始タイミングを早期化する分、混合燃料を噴射する時間を確保することができる。その結果、エンジン１の始動時の冷却水温と混合燃料のアルコール濃度とに基づいて決定された噴射量の混合燃料をエンジン１の燃焼室８に確実に供給することができるので、より安定的な燃焼を行うことができる。

−他の実施形態−
上記実施形態では、アルコール濃度センサを燃料供給系に設けてアルコール濃度を検出する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、空燃比（Ａ／Ｆ）センサの出力信号から得られる排気空燃比に基づいてアルコール濃度を推定してもよい。

また、上記実施形態では、４気筒のフレキシブル燃料内燃機関の燃料噴射制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、６気筒や８気筒などの任意の気筒数のフレキシブル燃料内燃機関の燃料噴射制御装置に適用可能である。また、エンジン形式（直列型、Ｖ型、水平対向型など）についても特に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、エアフロメータにより計測された吸入空気量などから大気圧の大きさを算出する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、バキュームセンサなどの圧力センサを用いて大気圧を測定してもよい。

また、上記実施形態では、フレキシブル燃料内燃機関のみを駆動源とする車両の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、フレキシブル内燃機関と電動機とを駆動源とするハイブリッド車にも本発明を適用することが可能である。

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に利用可能であり、さらに詳しくは、ガソリンとアルコールとの混合燃料を使用することが可能に構成されるとともに、複数の気筒を有する内燃機関の燃料噴射制御装置に利用することができる。

１エンジン（内燃機関）
８燃焼室
１２吸気通路
＃０、＃１、＃２、＃３気筒

Claims

ガソリンとアルコールとの混合燃料を使用することが可能に構成されるとともに、複数の気筒を有する内燃機関と、前記内燃機関の各気筒の燃焼室に連通する吸気通路とを備え、
前記内燃機関の始動時に、前記混合燃料のアルコール濃度が所定のアルコール濃度よりも高いか否かを判断するとともに、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度が所定の冷却水温よりも低いか否かを判断した結果に基づいて、前記内燃機関の各気筒に対して前記混合燃料を噴射するタイミングを遅延させるモードと、前記内燃機関の全気筒に対して前記混合燃料を一律のタイミングで噴射するモードとを切り替える内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記内燃機関の始動時に、前記混合燃料のアルコール濃度が所定のアルコール濃度よりも高くて、かつ、前記内燃機関の冷却水温が所定の冷却水温よりも低いと判断された場合には、前記内燃機関の各気筒に対して前記混合燃料を噴射するタイミングを遅延させるモードにおいて、前記吸気通路内の負圧が所定値以上であるか否かが判断され、前記吸気通路内の負圧が所定値以上ではないと判断された場合には前記混合燃料の噴射を禁止し、前記内燃機関の始動後の回転数の大きさに応じて前記混合燃料の噴射開始タイミングを早期化して前記混合燃料を噴射することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記混合燃料の噴射開始タイミングを早期化して前記混合燃料を噴射するのに先立って、前記吸気通路内の負圧が所定値以上であるか否かが判断され、前記吸気通路内の負圧が所定値以上であると判断された場合には、前記混合燃料を前記吸気通路内に噴射することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記吸気通路内の負圧が所定値以上であると判断された場合には、前記内燃機関の始動後の回転数の大きさに応じて前記混合燃料の噴射開始タイミングを早期化して、前記内燃機関の始動時の冷却水温と前記混合燃料のアルコール濃度とに基づいて決定された噴射量の混合燃料を前記吸気通路内に噴射することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。