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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-19
(45)【発行日】2024-08-27
(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置
(51)【国際特許分類】
F02D 41/06 20060101AFI20240820BHJP
F02D 41/34 20060101ALI20240820BHJP
F02D 45/00 20060101ALI20240820BHJP
【ＦＩ】
F02D41/06
F02D41/34 100
F02D45/00 360A
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2022019430
(22)【出願日】2022-02-10
(65)【公開番号】P2023116991
(43)【公開日】2023-08-23
【審査請求日】2023-11-23
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】秋山 翔一
(72)【発明者】
【氏名】高木 登
(72)【発明者】
【氏名】金子 理人
(72)【発明者】
【氏名】田中 浩和
【審査官】家喜 健太
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１７２２７５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０２１－１０５３３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０９８１６４５４（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開２０１８－０１３０４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０６１８７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６２－０９９６４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６０－２３７１３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－００３６０３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｄ １３／００ － ４５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁とを備える内燃機関の制御装置であって、機関始動時に燃料の増量補正制御を実施するとともに、
気筒内の暖機が完了したか否かを判定する判定処理と、
気筒内の暖機が完了したと判定される場合には、前記筒内噴射弁のみから燃料を噴射する筒内噴射モードを実行する処理と、
前記筒内噴射モードを実行する場合には、前記増量補正制御による燃料の増量補正量を前記筒内噴射モードを実行する前の増量補正量よりも少なくする減量処理と、を実行するように構成されており、
前記増量補正制御では、時間経過とともに前記増量補正量を減少させていき、
前記減量処理では、前記筒内噴射モードを実行する前の場合よりも早く時間経過とともに前記増量補正量を減少させていくことで、前記増量補正量を前記筒内噴射モードを実行する前の増量補正量よりも少なくする
内燃機関の制御装置。
【請求項2】
前記内燃機関のピストンの温度を取得する処理を実行するとともに、前記判定処理は、取得した前記ピストンの温度が既定の判定値以上である場合に気筒内の暖機が完了したと判定する処理を含む
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項3】
前記内燃機関のシリンダボアの壁面温度を取得する処理を実行するとともに、前記判定処理は、取得した前記シリンダボアの壁面温度が既定の判定値以上である場合に気筒内の暖機が完了したと判定する処理を含む
請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項4】
機関始動時にアイドル回転速度を増大させる処理を実行するとともに、前記筒内噴射モードを実行する場合には、前記筒内噴射モードを実行する前と比べて前記アイドル回転速度の増大量の低下速度を速くする速度低下処理を実行する
請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項5】
前記速度低下処理は、前記アイドル回転速度の増大を中止する処理である請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１に記載の内燃機関は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁とを備えている。機関始動時において内燃機関の冷却水温が低いときには吸気ポートの温度が低温になっている。上記内燃機関の制御装置は、吸気ポートの温度が低温になっている場合には増量補正制御を実施する。この増量補正制御は、吸気ポートに付着する燃料を補うためにポート噴射弁から噴射される燃料の量を増量する制御である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０２１－１０５３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上述した増量補正制御を実行すると、噴射燃料が増量補正されるため、燃費が悪化する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁とを備える内燃機関の制御装置である。この制御装置は、機関始動時に燃料の増量補正制御を実施する。そして、制御装置は、気筒内の暖機が完了したか否かを判定する判定処理と、気筒内の暖機が完了したと判定される場合には、前記筒内噴射弁のみから燃料を噴射する筒内噴射モードを実行する処理と、前記筒内噴射モードを実行する場合には、前記増量補正制御による燃料の増量補正量を前記筒内噴射モードを実行する前の増量補正量よりも少なくする減量処理と、を実行するように構成されている。
【0006】
機関始動時において、気筒内の温度は、内燃機関の冷却水温に類似する吸気ポートの温度よりも早く上昇する。従って、気筒内の暖機は、吸気ポートの暖機よりも早期に完了する。気筒内の暖機が完了していれば、筒内噴射弁から噴射される燃料はピストンやシリンダボアに付着しても液膜化することなく速やかに気化する。そのため、液膜化した燃料から液滴が生じることで生成される粒子状物質の発生が抑えられる。また、筒内噴射弁のみから燃料を噴射する場合には、その噴射した燃料が吸気ポートに付着しにくい。そのため、ポート噴射弁から燃料を噴射する場合よりも、上記増量補正制御による燃料の増量補正量を少なくすることができる。
【0007】
そこで、同構成では、気筒内の暖機が完了したか否かを判定する。そして、気筒内の暖機が完了したと判定される場合には、筒内噴射弁のみから燃料を噴射する筒内噴射モードを実行する。そして、筒内噴射モードを実行する場合には、上記増量補正制御による燃料の増量補正量を、筒内噴射モードを実行する前の増量補正量よりも少なくする減量処理を実行するようにしている。従って、冷却水温に基づいて増量補正制御を実施する場合と比較して、より早期に燃料の増量補正量が少なくなる。そのため、機関始動時の燃費が向上するようになる。
【0008】
なお、同構成において、増量補正量を少なくする処理は、増量補正量を「０」にする処理を含む。
上記制御装置において、前記内燃機関のピストンの温度を取得する処理を実行する。そして、前記判定処理は、取得した前記ピストンの温度が既定の判定値以上である場合に気筒内の暖機が完了したと判定する処理を含んでもよい。
上記制御装置において、前記内燃機関のピストンの温度を取得する処理を実行する。そして、前記判定処理は、取得した前記ピストンの温度が既定の判定値以上である場合に気筒内の暖機が完了したと判定する処理を含んでもよい。
【0009】
上記制御装置において、前記内燃機関のシリンダボアの壁面温度を取得する処理を実行する。そして、前記判定処理は、取得した前記シリンダボアの壁面温度が既定の判定値以上である場合に気筒内の暖機が完了したと判定する処理を含んでもよい。
【0010】
上記制御装置において、機関始動時にアイドル回転速度を増大させる処理を実行する。そして、前記筒内噴射モードを実行する場合には、前記筒内噴射モードを実行する前と比べて前記アイドル回転速度の増大量の低下速度を速くする速度低下処理を実行してもよい。
【0011】
同構成によれば、筒内噴射モードを実行する場合には、速度低下処理が実行されることにより機関回転速度は速やかに低下する。機関回転速度が速やかに低下すると、単位時間当たりの燃料噴射回数が減少するため、これによっても機関始動時の燃費が向上するようになる。
【0012】
上記制御装置において、前記速度低下処理は、前記アイドル回転速度の増大を中止する処理でもよい。この場合には、速度低下処理による効果を最大限に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】一実施形態における内燃機関の模式図である。
【図2】同実施形態の制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。
【図3】冷却水の流量と第３熱抵抗との関係を示すグラフである。
【図4】当量比と燃料補正係数との関係を示すグラフである。
【図5】アルコール濃度と低位発熱量との関係を示すグラフである。
【図6】同実施形態の制御装置が実行する処理を示すブロック図である。
【図7】第１補正係数と遅角割合との関係を示す図である。
【図8】第２補正係数と進角割合との関係を示す図である。
【図9】第３補正係数と筒内割合との関係を示す図である。
【図10】機関回転速度及び冷却水の流量と合成熱抵抗との関係を示す図である。
【図11】油圧と第４熱抵抗との関係を示す図である。
【図12】同実施形態の制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、内燃機関の制御装置の一実施形態について、図１～図１３を参照して説明する。
＜内燃機関の構成＞
図１に示すように、内燃機関１のシリンダブロック２には、シリンダ４が設けられている。シリンダ４の内壁を以下ではシリンダボア４ｂという。シリンダ４内にはピストン５が設けられており、ピストン５は、コネクティングロッド６を介してクランクシャフト７に連結されている。
＜内燃機関の構成＞
図１に示すように、内燃機関１のシリンダブロック２には、シリンダ４が設けられている。シリンダ４の内壁を以下ではシリンダボア４ｂという。シリンダ４内にはピストン５が設けられており、ピストン５は、コネクティングロッド６を介してクランクシャフト７に連結されている。
【0015】
また、シリンダブロック２には、ウォータポンプ６０から供給される冷却水が流れるウォータジャケット７０が形成されている。
シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド３が組み付けられている。シリンダ４においてピストン５の頂面とシリンダヘッド３との間には、燃焼室８が形成されている。また、シリンダヘッド３には、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁３５と、燃焼室８の混合気を火花点火する点火プラグ１１とが、内燃機関１の気筒ごとに設けられている。
シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド３が組み付けられている。シリンダ４においてピストン５の頂面とシリンダヘッド３との間には、燃焼室８が形成されている。また、シリンダヘッド３には、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁３５と、燃焼室８の混合気を火花点火する点火プラグ１１とが、内燃機関１の気筒ごとに設けられている。
【0016】
また、シリンダヘッド３には、燃焼室８に吸気を導入する吸気ポート９や、燃焼室８から排気を排出する排気ポート１０が設けられている。
吸気ポート９は、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１４が設けられた吸気通路２０に接続されている。また、吸気ポート９には同吸気ポート９を開閉する吸気弁１２が設けられている。また、シリンダヘッド３には、吸気ポート９内に燃料を噴射するポート噴射弁３６が内燃機関１の気筒ごとに設けられている。
吸気ポート９は、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１４が設けられた吸気通路２０に接続されている。また、吸気ポート９には同吸気ポート９を開閉する吸気弁１２が設けられている。また、シリンダヘッド３には、吸気ポート９内に燃料を噴射するポート噴射弁３６が内燃機関１の気筒ごとに設けられている。
【0017】
排気ポート１０には同排気ポート１０を開閉する排気弁１３が設けられている。排気ポート１０は排気通路３０に接続されている。排気通路３０には、排気を浄化する触媒３２が設けられている。この触媒３２は、目標空燃比となるように混合気の空燃比が制御されることによって排気を浄化する。
【0018】
内燃機関１は、ピストン５に向けて潤滑油を噴射するオイルジェット８０を備えている。
なお、内燃機関１の燃料としては、アルコール燃料のみ（アルコール燃料の割合が「１００％」の燃料）、ガソリン燃料（アルコール燃料の割合が「０％」の燃料）のみ、そしてアルコール燃料とガソリン燃料とが混合された混合燃料が使用可能になっている。
なお、内燃機関１の燃料としては、アルコール燃料のみ（アルコール燃料の割合が「１００％」の燃料）、ガソリン燃料（アルコール燃料の割合が「０％」の燃料）のみ、そしてアルコール燃料とガソリン燃料とが混合された混合燃料が使用可能になっている。
【0019】
内燃機関１は、排気をＥＧＲガスとして吸気通路２０に再循環させるＥＧＲ通路５０を備えている。ＥＧＲ通路５０は、吸気通路２０におけるスロットルバルブ１４よりも下流側の部分と排気通路３０とを接続している。ＥＧＲ通路５０には、ＥＧＲバルブ５１が設けられている。ＥＧＲバルブ５１の開度制御によって、排気通路３０から吸気通路２０に流入するＥＧＲガスの流量が調整される。
【0020】
＜制御装置について＞
制御装置１００は、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）１１０、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリ１２０などを備えている。そして、メモリ１２０に記憶されたプログラムをＣＰＵ１１０が実行することにより、各種の機関制御や処理を実行する。
制御装置１００は、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）１１０、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリ１２０などを備えている。そして、メモリ１２０に記憶されたプログラムをＣＰＵ１１０が実行することにより、各種の機関制御や処理を実行する。
【0021】
制御装置１００には、各種のセンサが接続されている。例えば制御装置１００には、クランクシャフト７の回転角を検出するクランク角センサ４１、吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ４４、内燃機関１において熱交換された後の冷却水の温度である冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ４５が接続されている。また、制御装置１００には、触媒３２よりも上流の排気通路３０に設けられて空燃比ＡＦを検出する空燃比センサ４６、ウォータポンプ６０の回転速度であるポンプ回転速度Ｎｐを検出するポンプ速度センサ４７が接続されている。また、制御装置１００には、オイルジェット８０に供給される潤滑油の温度である油温Ｔｏを検出する油温センサ４８や、オイルジェット８０に供給される潤滑油の油圧Ｐｏを検出する油圧センサ４９が接続されている。
【0022】
制御装置１００は、クランク角センサ４１の出力信号Ｓｃｒに基づいて機関回転速度Ｎｅを演算する。また、制御装置１００は、機関回転速度Ｎｅ及び吸入空気量ＧＡに基づいて機関負荷率ＫＬを演算する。機関負荷率ＫＬは、現在の機関回転速度Ｎｅにおいてスロットルバルブを全開とした状態で内燃機関１を定常運転したときのシリンダ流入空気量に対する、現在のシリンダ流入空気量の比率を表している。なお、シリンダ流入空気量は、吸気行程において各気筒のそれぞれに流入する空気の量である。また、制御装置１００は、ポンプ回転速度Ｎｐに基づいてウォータジャケット７０を流れる冷却水の流量Ｖを演算する。
【0023】
＜燃料の噴き分けについて＞
制御装置１００は、内燃機関１の各種制御のひとつとして、３種類の燃料噴射モードを機関運転状態に応じて切り替える処理を実行する。本実施形態で切り替えられる燃料噴射モードの１つは筒内噴射弁３５のみから燃料が噴射される筒内噴射モードである。また、本実施形態で切り替えられる燃料噴射モードの１つはポート噴射弁３６のみから燃料が噴射されるポート噴射モードである。そして、本実施形態で切り替えられる燃料噴射モードの１つは筒内噴射弁３５とポート噴射弁３６の両方から燃料が噴射されるデュアル噴射モードである。
制御装置１００は、内燃機関１の各種制御のひとつとして、３種類の燃料噴射モードを機関運転状態に応じて切り替える処理を実行する。本実施形態で切り替えられる燃料噴射モードの１つは筒内噴射弁３５のみから燃料が噴射される筒内噴射モードである。また、本実施形態で切り替えられる燃料噴射モードの１つはポート噴射弁３６のみから燃料が噴射されるポート噴射モードである。そして、本実施形態で切り替えられる燃料噴射モードの１つは筒内噴射弁３５とポート噴射弁３６の両方から燃料が噴射されるデュアル噴射モードである。
【0024】
上述した燃料噴射モードの切り替えは、機関運転状態に基づいて設定される燃料噴射量Ｑのうちでポート噴射弁３６から噴射させる燃料量の割合を示すポート噴射割合Ｒｐｆを種々変更することにより実行される。
【0025】
ポート噴射割合Ｒｐｆは、機関負荷率ＫＬや機関回転速度Ｎｅ等の機関運転状態に基づき「０≦Ｒｐｆ≦１」の範囲内で可変設定される。そして、燃料噴射量Ｑにポート噴射割合Ｒｐｆを乗算した値が、ポート噴射弁３６から噴射する燃料量であるポート噴射量Ｑｐｆとして設定される。一方、「１」からポート噴射割合Ｒｐｆを減じた値が、燃料噴射量Ｑのうちで筒内噴射弁３５から噴射させる燃料量の割合を示す筒内噴射割合Ｒｄとして算出される（Ｒｄ＝１－Ｒｐ）。そして、燃料噴射量Ｑに筒内噴射割合Ｒｄを乗算した値が筒内噴射弁３５から噴射する燃料量である筒内噴射量Ｑｄとして設定される。
【0026】
＜ＥＧＲ制御について＞
制御装置１００は、内燃機関１の各種制御のひとつとして、吸気通路２０に再循環させる排気であるＥＧＲガス（外部ＥＧＲガス）についてその再循環量、つまりＥＧＲ量を調整するＥＧＲ制御を行う。このＥＧＲ制御において制御装置１００は、ＥＧＲ通路５０を介して吸気通路２０に流入するＥＧＲ量を調整するための指令値である目標ＥＧＲ率ＥＧｐを機関回転速度Ｎｅ及び機関負荷率ＫＬなどの機関運転状態に基づいて算出する。なお、ＥＧＲ率とは、筒内充填ガス総量に対するＥＧＲ量の比率のことである。そして、制御装置１００は、目標ＥＧＲ率ＥＧｐ及び吸入空気量ＧＡなどに基づき、目標ＥＧＲ率ＥＧｐを得ることのできるＥＧＲバルブ５１の目標開度ＥＡｔを算出する。そして、ＥＧＲバルブ５１の開度が目標開度ＥＡｔとなるようにＥＧＲバルブ５１の開度を調整する。なお、本実施形態では、ＥＧＲバルブ５１が最大限に開弁しているときのバルブ開度ＥＡを「１００％」とし、ＥＧＲバルブ５１が完全に閉じた全閉状態のときのバルブ開度ＥＡを「０％」としている。
制御装置１００は、内燃機関１の各種制御のひとつとして、吸気通路２０に再循環させる排気であるＥＧＲガス（外部ＥＧＲガス）についてその再循環量、つまりＥＧＲ量を調整するＥＧＲ制御を行う。このＥＧＲ制御において制御装置１００は、ＥＧＲ通路５０を介して吸気通路２０に流入するＥＧＲ量を調整するための指令値である目標ＥＧＲ率ＥＧｐを機関回転速度Ｎｅ及び機関負荷率ＫＬなどの機関運転状態に基づいて算出する。なお、ＥＧＲ率とは、筒内充填ガス総量に対するＥＧＲ量の比率のことである。そして、制御装置１００は、目標ＥＧＲ率ＥＧｐ及び吸入空気量ＧＡなどに基づき、目標ＥＧＲ率ＥＧｐを得ることのできるＥＧＲバルブ５１の目標開度ＥＡｔを算出する。そして、ＥＧＲバルブ５１の開度が目標開度ＥＡｔとなるようにＥＧＲバルブ５１の開度を調整する。なお、本実施形態では、ＥＧＲバルブ５１が最大限に開弁しているときのバルブ開度ＥＡを「１００％」とし、ＥＧＲバルブ５１が完全に閉じた全閉状態のときのバルブ開度ＥＡを「０％」としている。
【0027】
＜空燃比フィードバック制御について＞
制御装置１００は、内燃機関１の各種制御のひとつとして、空燃比フィードバック制御を実施する。この空燃比フィードバック制御は、混合気の空燃比を目標空燃比ＡＦｔ（例えば理論空燃比など）にするために、空燃比センサ４６で検出される空燃比ＡＦに基づいて上記燃料噴射量Ｑを補正する制御である。制御装置１００は、空燃比ＡＦと目標空燃比ＡＦｔとの偏差が縮小するように空燃比補正値ＦＡＦを算出する。具体的には、制御装置１００は、目標空燃比ＡＦｔと空燃比ＡＦとの偏差を入力とする比例要素と積分要素と微分要素との和を空燃比補正値ＦＡＦとして算出する。そして、上記燃料噴射量Ｑを空燃比補正値ＦＡＦで補正することにより、混合気の空燃比を目標空燃比ＡＦｔに収束させる。
制御装置１００は、内燃機関１の各種制御のひとつとして、空燃比フィードバック制御を実施する。この空燃比フィードバック制御は、混合気の空燃比を目標空燃比ＡＦｔ（例えば理論空燃比など）にするために、空燃比センサ４６で検出される空燃比ＡＦに基づいて上記燃料噴射量Ｑを補正する制御である。制御装置１００は、空燃比ＡＦと目標空燃比ＡＦｔとの偏差が縮小するように空燃比補正値ＦＡＦを算出する。具体的には、制御装置１００は、目標空燃比ＡＦｔと空燃比ＡＦとの偏差を入力とする比例要素と積分要素と微分要素との和を空燃比補正値ＦＡＦとして算出する。そして、上記燃料噴射量Ｑを空燃比補正値ＦＡＦで補正することにより、混合気の空燃比を目標空燃比ＡＦｔに収束させる。
【0028】
＜アルコール濃度の推定について＞
制御装置１００は、燃料のアルコール濃度ＡＤを推定する処理を実行する。すなわち、内燃機関１では、上述した空燃比フィードバック制御が行われる。ここで、燃料中のアルコール濃度が高くなるほど、目標空燃比ＡＦｔを得るために必要とされる空燃比補正値ＦＡＦの値はリッチ側に多くなる傾向がある。そこで、例えば本実施形態の制御装置１００は、目標空燃比ＡＦｔを維持するために算出された空燃比補正値ＦＡＦに基づき、燃料中のアルコール濃度ＡＤを推定する処理を実行する。この推定に際して、制御装置１００は、空燃比補正値ＦＡＦの値がリッチ側に多いときほど、算出されるアルコール濃度ＡＤがより高い値となるように当該アルコール濃度ＡＤを演算する。ちなみに、アルコール濃度ＡＤの推定を行う場合には、実際の空燃比ＡＦと目標空燃比ＡＦｔとの乖離度合が十分に小さくなっており、かつそうした状態がある程度継続しているときに実施することにより、アルコール濃度ＡＤの推定精度を高めることができる。
制御装置１００は、燃料のアルコール濃度ＡＤを推定する処理を実行する。すなわち、内燃機関１では、上述した空燃比フィードバック制御が行われる。ここで、燃料中のアルコール濃度が高くなるほど、目標空燃比ＡＦｔを得るために必要とされる空燃比補正値ＦＡＦの値はリッチ側に多くなる傾向がある。そこで、例えば本実施形態の制御装置１００は、目標空燃比ＡＦｔを維持するために算出された空燃比補正値ＦＡＦに基づき、燃料中のアルコール濃度ＡＤを推定する処理を実行する。この推定に際して、制御装置１００は、空燃比補正値ＦＡＦの値がリッチ側に多いときほど、算出されるアルコール濃度ＡＤがより高い値となるように当該アルコール濃度ＡＤを演算する。ちなみに、アルコール濃度ＡＤの推定を行う場合には、実際の空燃比ＡＦと目標空燃比ＡＦｔとの乖離度合が十分に小さくなっており、かつそうした状態がある程度継続しているときに実施することにより、アルコール濃度ＡＤの推定精度を高めることができる。
【0029】
なお、燃料のアルコール濃度ＡＤは、他の態様で推定してもよい。また、例えば燃料の電気伝導度や静電容量等に基づいてアルコール濃度を検出するセンサなどを用いて直接検出してもよい。
【0030】
＜ノッキング制御について＞
制御装置１００は、内燃機関１の各種制御のひとつとして、センサなどによってノッキングの発生が検出されると、ノッキングの発生が収まるまで点火時期を遅角させる、いわゆるノッキング制御を行う。このノッキング制御では、機関回転速度Ｎｅ及び機関負荷率ＫＬに基づいて基本点火時期ＡＯＰｂが算出される。基本点火時期ＡＯＰｂは、ノッキングの発生を抑えることのできる最進角点火時期として算出される値である。なお、吸気通路２０に流入するＥＧＲ量が多くなると混合気の燃焼が緩慢になるため、ノッキングは起きにくくなるものの、機関トルクが低下するようになる。そのため、上記目標ＥＧＲ率ＥＧｐとして大きい値が設定されるときほど、基本点火時期ＡＯＰｂはより進角側の時期となるように設定されることにより、機関トルクの低下が抑えられる。また、ノッキングの発生状況に応じてノッキング補正量ＫＨが算出される。そして、ノッキング補正量ＫＨの分だけ基本点火時期ＡＯＰｂを遅角側の時期に変更した時期が最終的な点火時期ＡＯＰとして設定されることにより、ノッキングの発生状況に応じた点火時期のフィードバック制御が行われる。
制御装置１００は、内燃機関１の各種制御のひとつとして、センサなどによってノッキングの発生が検出されると、ノッキングの発生が収まるまで点火時期を遅角させる、いわゆるノッキング制御を行う。このノッキング制御では、機関回転速度Ｎｅ及び機関負荷率ＫＬに基づいて基本点火時期ＡＯＰｂが算出される。基本点火時期ＡＯＰｂは、ノッキングの発生を抑えることのできる最進角点火時期として算出される値である。なお、吸気通路２０に流入するＥＧＲ量が多くなると混合気の燃焼が緩慢になるため、ノッキングは起きにくくなるものの、機関トルクが低下するようになる。そのため、上記目標ＥＧＲ率ＥＧｐとして大きい値が設定されるときほど、基本点火時期ＡＯＰｂはより進角側の時期となるように設定されることにより、機関トルクの低下が抑えられる。また、ノッキングの発生状況に応じてノッキング補正量ＫＨが算出される。そして、ノッキング補正量ＫＨの分だけ基本点火時期ＡＯＰｂを遅角側の時期に変更した時期が最終的な点火時期ＡＯＰとして設定されることにより、ノッキングの発生状況に応じた点火時期のフィードバック制御が行われる。
【0031】
＜機関始動時の燃料の増量補正制御について＞
機関始動時において吸気ポート９の暖機が完了しておらず、吸気ポート９の壁面温度が低い場合には、ポート噴射弁３６から噴射された燃料の一部が吸気ポート９の壁面に付着して液膜化する。また、機関始動時において筒内の暖機が完了しておらず、ピストン５の頂面温度やシリンダボア４ｂの壁面温度が低い場合には、筒内噴射弁３５から噴射された燃料の一部がピストン５の頂面やシリンダボア４ｂの壁面に付着して液膜化する。こうした付着燃料が生じる場合には、燃料噴射弁から燃焼室８に供給される燃料が不足する。そこで、制御装置１００は、機関始動時の燃料噴射に際して燃料の増量補正制御を行う。
機関始動時において吸気ポート９の暖機が完了しておらず、吸気ポート９の壁面温度が低い場合には、ポート噴射弁３６から噴射された燃料の一部が吸気ポート９の壁面に付着して液膜化する。また、機関始動時において筒内の暖機が完了しておらず、ピストン５の頂面温度やシリンダボア４ｂの壁面温度が低い場合には、筒内噴射弁３５から噴射された燃料の一部がピストン５の頂面やシリンダボア４ｂの壁面に付着して液膜化する。こうした付着燃料が生じる場合には、燃料噴射弁から燃焼室８に供給される燃料が不足する。そこで、制御装置１００は、機関始動時の燃料噴射に際して燃料の増量補正制御を行う。
【0032】
この燃料の増量補正制御は、以下のようにして実施される。すなわち、制御装置１００は、機関始動を開始すると、所定の算出周期毎に燃料噴射量Ｑを算出する。そして、算出された燃料噴射量Ｑが噴射されるように各噴射弁３５，３６を制御する。このときに算出される燃料噴射量Ｑは、基本噴射量Ｑｂに増量係数Ｋｑを乗算した値である。
【0033】
基本噴射量Ｑｂは、機関の始動要求が生じたときの冷却水温Ｔｗに基づいて算出される値であり、制御装置１００は、冷却水温Ｔｗが低いときほど基本噴射量Ｑｂの値が大きくなるように同基本噴射量Ｑｂを算出する。
【0034】
増量係数Ｋｑは、上述した付着燃料を補うために燃料噴射量を増量補正する係数であって「１」以上の値が設定される。増量係数Ｋｑの初期値は、始動要求が生じたときの冷却水温Ｔｗに基づいて設定される。すなわち、始動要求が生じたときの冷却水温Ｔｗが低いほど増量係数Ｋｑの初期値は大きくなるように当該初期値が設定される。そして、所定の算出周期毎に既定の減衰係数Ｋｇが増量係数Ｋｑに乗算されることにより増量係数Ｋｑの更新が行われる。なお、減衰係数Ｋｇは「０」よりも大きく「１」よりも小さい値である。従って、増量係数Ｋｑの更新が行われるたびに当該増量係数Ｋｑの値は小さくなる。そして、増量係数Ｋｑの値が小さくなることにより、始動時の燃料噴射量Ｑは時間経過とともに減少していく。
【0035】
＜機関始動時のアイドルアップ制御について＞
制御装置１００は、機関の始動要求が生じたときの冷却水温Ｔｗが既定の判定値よりも低く、内燃機関１の早期暖機を図る必要がある場合などには、内燃機関１のアイドル回転速度Ｎｅｉｄを既定の回転速度にまで増大させる、いわゆるアイドルアップ制御を行う。
制御装置１００は、機関の始動要求が生じたときの冷却水温Ｔｗが既定の判定値よりも低く、内燃機関１の早期暖機を図る必要がある場合などには、内燃機関１のアイドル回転速度Ｎｅｉｄを既定の回転速度にまで増大させる、いわゆるアイドルアップ制御を行う。
【0036】
このアイドルアップ制御は、例えば以下のようにして実施される。すなわち、制御装置１００は、機関始動を開始すると、機関の始動要求が生じたときの冷却水温Ｔｗに基づいて目標アイドル回転速度Ｎｅｉｄｔを算出する。制御装置１００は、始動要求が生じたときの冷却水温Ｔｗが低いほど目標アイドル回転速度Ｎｅｉｄｔの値が大きくなるように当該目標アイドル回転速度Ｎｅｉｄｔを算出する。そして、制御装置１００は、所定の算出周期毎に目標回転速度Ｎｅｔを算出する。この目標回転速度Ｎｅｔは、目標アイドル回転速度Ｎｅｉｄｔにアイドルアップ係数Ｋｕｐを乗算することにより算出される。
【0037】
基本噴射量Ｑｂは、機関の始動要求が生じたときの冷却水温Ｔｗに基づいて算出される値であり、制御装置１００は、冷却水温Ｔｗが低いときほど基本噴射量Ｑｂの値が大きくなるように同基本噴射量Ｑｂを算出する。
【0038】
アイドルアップ係数Ｋｕｐは、目標アイドル回転速度Ｎｅｉｄｔの増大補正を行うための係数であり、「１」以上の値が設定される。このアイドルアップ係数Ｋｕｐの初期値は、始動要求が生じたときの冷却水温Ｔｗに基づいて設定される。すなわち、始動要求が生じたときの冷却水温Ｔｗが低いほどアイドルアップ係数Ｋｕｐの初期値は大きくなるように当該初期値が設定される。
【0039】
そして、所定の算出周期毎に、既定の減衰係数Ｋｇｕｐがアイドルアップ係数Ｋｕｐに乗算されることによりアイドルアップ係数Ｋｕｐの更新が行われる。なお、減衰係数Ｋｇｕｐは「０」よりも大きく「１」よりも小さい値である。こうしてアイドルアップ係数Ｋｕｐの更新が行われるたびに同アイドルアップ係数Ｋｕｐの値は小さくなる。従って、始動時の目標回転速度Ｎｅｔは時間経過とともに目標アイドル回転速度Ｎｅｉｄｔに向けて低下していく。
【0040】
＜ボア温度の推定について＞
制御装置１００は、シリンダボア４ｂの壁面温度であるボア温度Ｔｂを推定する処理を実行する。
制御装置１００は、シリンダボア４ｂの壁面温度であるボア温度Ｔｂを推定する処理を実行する。
【0041】
図２に、制御装置１００が実行するボア温度の算出処理についてその手順を示す。制御装置１００は、既定の演算周期毎に本処理を繰り返し実行する。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、ステップ番号を表現する。
【0042】
図２に示す処理を開始すると、制御装置１００は、冷却水温Ｔｗ、流量Ｖ、目標空燃比ＡＦｔ、吸入空気量ＧＡ、燃料噴射量Ｑ、アルコール濃度ＡＤをそれぞれ取得する（Ｓ１００）。
【0043】
次に、制御装置１００は、流量Ｖに基づいて第３熱抵抗Ｒｗを算出する（Ｓ１１０）。第３熱抵抗Ｒｗは、シリンダボア４ｂとウォータジャケット７０内の冷却水との間における熱移動に関する熱抵抗である。
【0044】
本発明者は、第３熱抵抗Ｒｗがウォータジャケット７０を流れる冷却水の流量Ｖに相関することを見出した。そこで、本実施形態では、流量Ｖと第３熱抵抗Ｒｗとの関係が第３熱抵抗マップデータとしてメモリ１２０に予め記憶されている。そして、制御装置１００は、そのマップデータに基づいて第３熱抵抗Ｒｗを算出する。
【0045】
図３に示すように、第３熱抵抗マップデータには、流量Ｖが多いほど、算出される第３熱抵抗Ｒｗの値は小さくなるように当該第３熱抵抗Ｒｗの値が設定されている。
次に、制御装置１００は、目標空燃比ＡＦｔ及び吸入空気量ＧＡ及び燃料噴射量Ｑに基づいて当量比ＥＲを算出する（Ｓ１２０）。燃料噴射量Ｑは、空燃比フィードバック制御にて補正された最終的な燃料噴射量である。当量比ＥＲは、現在の吸入空気量ＧＡにおいて理論空燃比を得るために必要な燃料噴射量で上記燃料噴射量Ｑを除した値である。従って、目標空燃比ＡＦｔが理論空燃比よりも小さい場合には、当量比ＥＲは「１」よりも小さい値になる。なお、理論空燃比を、空燃比の検出値である上記空燃比ＡＦで除することにより当量比ＥＲを算出してもよい。
次に、制御装置１００は、目標空燃比ＡＦｔ及び吸入空気量ＧＡ及び燃料噴射量Ｑに基づいて当量比ＥＲを算出する（Ｓ１２０）。燃料噴射量Ｑは、空燃比フィードバック制御にて補正された最終的な燃料噴射量である。当量比ＥＲは、現在の吸入空気量ＧＡにおいて理論空燃比を得るために必要な燃料噴射量で上記燃料噴射量Ｑを除した値である。従って、目標空燃比ＡＦｔが理論空燃比よりも小さい場合には、当量比ＥＲは「１」よりも小さい値になる。なお、理論空燃比を、空燃比の検出値である上記空燃比ＡＦで除することにより当量比ＥＲを算出してもよい。
【0046】
次に、制御装置１００は、当量比ＥＲに基づいて燃料補正係数Ｋｆを算出する（Ｓ１３０）。一般に、燃料が燃焼したときの単位質量当たりの発熱量は混合気の空燃比に応じて変化する。そこで、理論空燃比の混合気が燃焼したときの単位質量当たりの発熱量を基準にして、空燃比の違いによる発熱量の差違を補正するために燃料噴射量Ｑに乗算される補正値として、制御装置１００は上記燃料補正係数Ｋｆを算出する。
【0047】
本実施形態では、当量比ＥＲと燃料補正係数Ｋｆとの関係がマップデータとしてメモリ１２０に予め記憶されている。そして、制御装置１００は、そのマップデータに基づいて燃料補正係数Ｋｆを算出する。
【0048】
図４に示すように、燃料補正係数Ｋｆのマップデータには、当量比ＥＲが「１」のときには、燃料補正係数Ｋｆが「１」となるように値が設定されている。また、当量比ＥＲが「１」よりも小さくなるにつれて、燃料補正係数Ｋｆの値は徐々に「１」よりも小さい値となるように値が設定されている。また、当量比ＥＲが「１」よりも大きくなるにつれて、燃料補正係数Ｋｆの値は徐々に「１」よりも大きい値となるように値が設定されている。こうした燃料補正係数Ｋｆによる燃料噴射量Ｑの補正により、当量比ＥＲが「１」よりも小さい場合、つまり混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンである場合には、燃料の発熱量を算出する際の燃料量が燃料噴射量Ｑよりも少なくなる。一方、当量比ＥＲが「１」よりも大きい場合、つまり混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチである場合には、燃料の発熱量を算出する際の燃料量が燃料噴射量Ｑよりも多くなる。
【0049】
次に、制御装置１００は、アルコール濃度ＡＤに基づいて燃料の低位発熱量ＬＣを算出する（Ｓ１４０）。本実施形態では、アルコール濃度ＡＤと低位発熱量ＬＣとの関係がマップデータとしてメモリ１２０に予め記憶されている。そして、制御装置１００は、そのマップデータに基づいて低位発熱量ＬＣを算出する。
【0050】
図５に示すように、低位発熱量ＬＣのマップデータには、アルコール濃度ＡＤが高くなるにつれて算出される低位発熱量ＬＣの値は小さくなるように当該低位発熱量ＬＣの値が設定されている。
【0051】
次に、制御装置１００は、内燃機関１の気筒内に供給された燃料が燃焼するときの単位時間当たりの発熱量Ｑｂｕｒｎを次式（１）に基づいて算出する（Ｓ１５０）。
Ｑｂｕｒｎ＝Ｎｅ・（Ｑ・Ｋｆ）・ＬＣ・α…（１）
Ｎｅ：機関回転速度
Ｑ：燃料噴射量
Ｋｆ：燃料補正係数
ＬＣ：低位発熱量
α：単位を調整するための定数
なお、式（１）の「Ｑ・Ｋｆ」で得られる値は、上述したように、混合気の空燃比に応じて変化する燃料の単位質量当たりの発熱量を補正するために、発熱量の算出に際して燃料噴射量Ｑを補正した値である。
Ｑｂｕｒｎ＝Ｎｅ・（Ｑ・Ｋｆ）・ＬＣ・α…（１）
Ｎｅ：機関回転速度
Ｑ：燃料噴射量
Ｋｆ：燃料補正係数
ＬＣ：低位発熱量
α：単位を調整するための定数
なお、式（１）の「Ｑ・Ｋｆ」で得られる値は、上述したように、混合気の空燃比に応じて変化する燃料の単位質量当たりの発熱量を補正するために、発熱量の算出に際して燃料噴射量Ｑを補正した値である。
【0052】
次に、制御装置１００は、熱流量Ｑｗを算出する（Ｓ１６０）。熱流量Ｑｗは、シリンダボア４ｂからウォータジャケット７０の冷却水に移動する単位時間当たりの熱量である。制御装置１００は、上記発熱量Ｑｂｕｒｎに係数Ｋａを乗算した値を熱流量Ｑｗに代入する。係数Ｋａは、発熱量Ｑｂｕｒｎを上記熱流量Ｑｗに変換するための適合値である。なお、本実施形態では係数Ｋａは固定値であるが、例えば機関運転状態に応じて変化する可変値としてもよい。
【0053】
次に、制御装置１００は、流量Ｖに応じて算出される上記第３熱抵抗Ｒｗと、燃料の発熱量から算出される上記熱流量Ｑｗと、冷却水温Ｔｗとに基づき、次式（２）からボア温度Ｔｂを算出する（Ｓ１７０）。
【0054】
Ｔｂ＝Ｒｗ・Ｑｗ＋Ｔｗ…（２）
Ｒｗ：第３熱抵抗
Ｑｗ：熱流量
Ｔｗ：冷却水温
そして、Ｓ１７０の処理を実行すると、制御装置１００は、今回の演算周期における本処理の実行を終了する。
Ｒｗ：第３熱抵抗
Ｑｗ：熱流量
Ｔｗ：冷却水温
そして、Ｓ１７０の処理を実行すると、制御装置１００は、今回の演算周期における本処理の実行を終了する。
【0055】
＜ピストン温度の推定について＞
制御装置１００は、ピストン５の頂面の温度であるピストン温度Ｔｐを算出する処理を実行する。以下、そうした処理について図６を参照しつつ説明する。
制御装置１００は、ピストン５の頂面の温度であるピストン温度Ｔｐを算出する処理を実行する。以下、そうした処理について図６を参照しつつ説明する。
【0056】
図６に、メモリ１２０に記憶されたプログラムをＣＰＵ１１０が実行することによって実現される処理を示す。
＜受熱量算出処理＞
受熱量算出処理Ｍ２０は、燃料の燃焼によってピストン５が受熱するときのピストン５の受熱量であるピストン受熱量Ｑｐを算出する処理である。この受熱量算出処理Ｍ２０において、制御装置１００は、図２に示したＳ１５０の処理にて算出された上記発熱量Ｑｂｕｒｎと受熱量補正係数Ｋとを取得する。受熱量補正係数Ｋは、後述の補正係数算出処理Ｍ３０にて算出される値である。そして、制御装置１００は、発熱量Ｑｂｕｒｎに受熱量補正係数Ｋを乗算した値をピストン受熱量Ｑｐに代入する。
＜受熱量算出処理＞
受熱量算出処理Ｍ２０は、燃料の燃焼によってピストン５が受熱するときのピストン５の受熱量であるピストン受熱量Ｑｐを算出する処理である。この受熱量算出処理Ｍ２０において、制御装置１００は、図２に示したＳ１５０の処理にて算出された上記発熱量Ｑｂｕｒｎと受熱量補正係数Ｋとを取得する。受熱量補正係数Ｋは、後述の補正係数算出処理Ｍ３０にて算出される値である。そして、制御装置１００は、発熱量Ｑｂｕｒｎに受熱量補正係数Ｋを乗算した値をピストン受熱量Ｑｐに代入する。
【0057】
＜補正係数算出処理＞
補正係数算出処理Ｍ３０は、受熱量補正係数Ｋを算出する処理である。受熱量補正係数Ｋは、内燃機関１の気筒内に供給された燃料が燃焼するときの上記ピストン受熱量Ｑｐを算出するために、上述した発熱量Ｑｂｕｒｎに乗算される値である。この補正係数算出処理Ｍ３０において、制御装置１００は、まず、基本補正係数Ｋｂを算出する。本実施形態では、機関負荷率ＫＬと基本補正係数Ｋｂとの関係が基本補正係数マップデータとしてメモリ１２０に予め記憶されている。そして、制御装置１００は、その基本補正係数マップデータ及び取得した機関負荷率ＫＬに基づいて基本補正係数Ｋｂを算出する。なお、基本補正係数Ｋｂは、「０」よりも大きく、「１」以下の値である。また、基本的には、機関負荷率ＫＬが大きいときには、小さいときに比して値が小さくなるように設定されている。なお、基本補正係数Ｋｂは、ノッキング補正量ＫＨが「０」、目標ＥＧＲ率ＥＧｐが「０」、ポート噴射割合Ｒｐｆが「１」となっている機関運転状態を基準として適合された値である。
補正係数算出処理Ｍ３０は、受熱量補正係数Ｋを算出する処理である。受熱量補正係数Ｋは、内燃機関１の気筒内に供給された燃料が燃焼するときの上記ピストン受熱量Ｑｐを算出するために、上述した発熱量Ｑｂｕｒｎに乗算される値である。この補正係数算出処理Ｍ３０において、制御装置１００は、まず、基本補正係数Ｋｂを算出する。本実施形態では、機関負荷率ＫＬと基本補正係数Ｋｂとの関係が基本補正係数マップデータとしてメモリ１２０に予め記憶されている。そして、制御装置１００は、その基本補正係数マップデータ及び取得した機関負荷率ＫＬに基づいて基本補正係数Ｋｂを算出する。なお、基本補正係数Ｋｂは、「０」よりも大きく、「１」以下の値である。また、基本的には、機関負荷率ＫＬが大きいときには、小さいときに比して値が小さくなるように設定されている。なお、基本補正係数Ｋｂは、ノッキング補正量ＫＨが「０」、目標ＥＧＲ率ＥＧｐが「０」、ポート噴射割合Ｒｐｆが「１」となっている機関運転状態を基準として適合された値である。
【0058】
本実施形態では、最適な基本補正係数Ｋｂを算出するために、機関運転状態に応じて選択される３つの基本補正係数マップデータが用意されている。第１基本補正係数マップデータは、内燃機関１のアイドル運転に適合したマップデータである。第２基本補正係数マップデータは、内燃機関１の定常運転、つまりアイドル運転以外の運転に適合したマップデータである。第３基本補正係数マップデータは、内燃機関１において触媒３２の急速暖機制御が実行されているときに適合したマップデータである。触媒３２の急速暖機制御としては、例えば定常運転時において実施されない程度の大幅な点火時期遅角などが挙げられる。
【0059】
また、補正係数算出処理Ｍ３０において、制御装置１００は、第１補正係数Ｋ１及び第２補正係数Ｋ２及び第３補正係数Ｋ３をそれぞれ取得する。第１補正係数Ｋ１は、後述の第１補正係数算出処理Ｍ３２にて算出される値である。第２補正係数Ｋ２は、後述の第２補正係数算出処理Ｍ３４にて算出される値である。第３補正係数Ｋ３は、後述の第３補正係数算出処理Ｍ３６にて算出される値である。そして、制御装置１００は、基本補正係数Ｋｂ及び第１補正係数Ｋ１及び第２補正係数Ｋ２及び第３補正係数Ｋ３の乗算値を算出する。そして、その算出した値を受熱量補正係数Ｋに代入する（Ｋ＝Ｋｂ・Ｋ１・Ｋ２・Ｋ３）。
【0060】
＜第１補正係数算出処理＞
第１補正係数算出処理Ｍ３２は、取得した点火時期ＡＯＰに基づいて第１補正係数Ｋ１を算出する処理である。第１補正係数Ｋ１は、点火時期遅角による燃焼ガス温度の低下を発熱量Ｑｂｕｒｎに反映するための補正係数である。本実施形態では、点火時期ＡＯＰから求められる遅角割合ＲＥＤと第１補正係数Ｋ１との関係が第１補正係数マップデータとしてメモリ１２０に予め記憶されている。そして、制御装置１００は、その第１補正係数マップデータ及び遅角割合ＲＥＤに基づいて第１補正係数Ｋ１を算出する。なお、第１補正係数Ｋ１は、「０」よりも大きく、「１」以下の値である。ただし、基本補正係数Ｋｂを算出するマップデータとして、上記第１基本補正係数マップデータまたは上記第３基本補正係数マップデータのいずれかが選択される場合には、第１補正係数Ｋ１の値は「１」に設定される。つまり、第１補正係数Ｋ１による補正は行われない。
第１補正係数算出処理Ｍ３２は、取得した点火時期ＡＯＰに基づいて第１補正係数Ｋ１を算出する処理である。第１補正係数Ｋ１は、点火時期遅角による燃焼ガス温度の低下を発熱量Ｑｂｕｒｎに反映するための補正係数である。本実施形態では、点火時期ＡＯＰから求められる遅角割合ＲＥＤと第１補正係数Ｋ１との関係が第１補正係数マップデータとしてメモリ１２０に予め記憶されている。そして、制御装置１００は、その第１補正係数マップデータ及び遅角割合ＲＥＤに基づいて第１補正係数Ｋ１を算出する。なお、第１補正係数Ｋ１は、「０」よりも大きく、「１」以下の値である。ただし、基本補正係数Ｋｂを算出するマップデータとして、上記第１基本補正係数マップデータまたは上記第３基本補正係数マップデータのいずれかが選択される場合には、第１補正係数Ｋ１の値は「１」に設定される。つまり、第１補正係数Ｋ１による補正は行われない。
【0061】
遅角割合ＲＥＤは、「点火遅角燃焼期間（ＣＡ）／ＭＢＴ燃焼期間（ＣＡ）×１００（％）」で定義される値である。点火遅角燃焼期間は、点火時期ＡＯＰにて混合気の点火が行われたときの混合気の燃焼期間をクランク角で表したものである。ＭＢＴ燃焼期間は、ＭＢＴにて混合気の点火が行われたときの混合気の燃焼期間をクランク角で表したものである。従って、設定される点火時期ＡＯＰがＭＢＴの場合、つまり点火時期の遅角量が「０」の場合、遅角割合ＲＥＤは１００％になる。そして、点火時期の遅角量が大きくなるに伴って混合気の燃焼開始時期は遅くなることから、点火遅角燃焼期間はＭＢＴ燃焼期間に比べて短くなる。従って、点火時期ＡＯＰが遅角側の値になるほど、遅角割合ＲＥＤの値は小さくなる。なお、制御装置１００は、点火時期ＡＯＰに基づいて点火遅角燃焼期間を算出する。また、制御装置１００は、機関回転速度Ｎｅなどの機関運転状態に基づいてＭＢＴ燃焼期間を算出する。ちなみに、遅角割合ＲＥＤを求めることにより、点火時期の遅角に関する値を無次元化している。そのため、内燃機関１と排気量が異なる内燃機関においても、第１補正係数マップデータを適用することができる。
【0062】
図７に示すように、上記第１補正係数マップデータには、遅角割合ＲＥＤが「１００％」のときには、第１補正係数Ｋ１が「１」となるように値が設定されている。そして、遅角割合ＲＥＤが「１００％」よりも小さくなるにつれて、第１補正係数Ｋ１の値は徐々に「１」よりも小さい値となるように設定されている。
【0063】
＜第２補正係数算出処理＞
第２補正係数算出処理Ｍ３４は、取得した目標ＥＧＲ率ＥＧｐに基づいて第２補正係数Ｋ２を算出する処理である。第２補正係数Ｋ２は、外部ＥＧＲによる燃焼ガス温度の低下を発熱量Ｑｂｕｒｎに反映するための補正係数である。本実施形態では、目標ＥＧＲ率ＥＧｐから求められる進角割合ＡＤＤと第２補正係数Ｋ２との関係が第２補正係数マップデータとしてメモリ１２０に予め記憶されている。そして、制御装置１００は、その第２補正係数マップデータ及び進角割合ＡＤＤに基づいて第２補正係数Ｋ２を算出する。なお、第２補正係数Ｋ２は、「０」よりも大きく、「１」以下の値である。ただし、基本補正係数Ｋｂを算出するマップデータとして、上記第１基本補正係数マップデータまたは上記第３基本補正係数マップデータのいずれかが選択される場合には、第２補正係数Ｋ２の値は「１」に設定される。つまり、第２補正係数Ｋ２による補正は行われない。
第２補正係数算出処理Ｍ３４は、取得した目標ＥＧＲ率ＥＧｐに基づいて第２補正係数Ｋ２を算出する処理である。第２補正係数Ｋ２は、外部ＥＧＲによる燃焼ガス温度の低下を発熱量Ｑｂｕｒｎに反映するための補正係数である。本実施形態では、目標ＥＧＲ率ＥＧｐから求められる進角割合ＡＤＤと第２補正係数Ｋ２との関係が第２補正係数マップデータとしてメモリ１２０に予め記憶されている。そして、制御装置１００は、その第２補正係数マップデータ及び進角割合ＡＤＤに基づいて第２補正係数Ｋ２を算出する。なお、第２補正係数Ｋ２は、「０」よりも大きく、「１」以下の値である。ただし、基本補正係数Ｋｂを算出するマップデータとして、上記第１基本補正係数マップデータまたは上記第３基本補正係数マップデータのいずれかが選択される場合には、第２補正係数Ｋ２の値は「１」に設定される。つまり、第２補正係数Ｋ２による補正は行われない。
【0064】
進角割合ＡＤＤは、「ＥＧＲガスの再循環を実施する場合のＭＢＴ燃焼期間（ＣＡ）／ＥＧＲガスの再循環を実施しない場合のＭＢＴ燃焼期間（ＣＡ）×１００（％）」で定義される値である。ＭＢＴ燃焼期間は、ＭＢＴにて混合気の点火が行われたときの混合気の燃焼期間をクランク角で表したものである。従って、ＥＧＲガスの再循環を実施しない場合、つまり目標ＥＧＲ率ＥＧｐが「０％」の場合、進角割合ＡＤＤは１００％になる。そして、目標ＥＧＲ率ＥＧｐの値が大きくなるに伴ってＭＢＴの時期は進角側に移行することから、「ＥＧＲガスの再循環を実施する場合のＭＢＴ燃焼期間」は、「ＥＧＲガスの再循環を実施しない場合のＭＢＴ燃焼期間」比べて進角側に長くなる。従って、目標ＥＧＲ率ＥＧｐの値が大きくなるほど、進角割合ＡＤＤの値は「１００％」を超えて大きくなる。なお、制御装置１００は、目標ＥＧＲ率ＥＧｐや機関回転速度Ｎｅなどの機関運転状態に基づいて進角割合ＡＤＤを算出する。ちなみに、進角割合ＡＤＤを求めることにより、外部ＥＧＲに関する値を無次元化している。そのため、内燃機関１と排気量が異なる内燃機関においても、第２補正係数マップデータを適用することができる。
【0065】
図８に示すように、上記第２補正係数マップデータには、進角割合ＡＤＤが「１００％」のときには、第２補正係数Ｋ２が「１」となるように値が設定されている。そして、進角割合ＡＤＤが「１００％」よりも大きくなるにつれて、第２補正係数Ｋ２の値は徐々に「１」よりも小さい値となるように設定されている。
【0066】
＜第３補正係数算出処理＞
第３補正係数算出処理Ｍ３６は、取得した筒内噴射割合Ｒｄ及び燃料噴射量Ｑ及び吸入空気量ＧＡに基づいて第３補正係数Ｋ３を算出する処理である。第３補正係数Ｋ３は、筒内に噴射される燃料の気化潜熱による燃焼ガス温度の低下を発熱量Ｑｂｕｒｎに反映するための補正係数である。本実施形態では、筒内噴射割合Ｒｄ及び燃料噴射量Ｑから求められる筒内割合ＤＤと第３補正係数Ｋ３との関係が第３補正係数マップデータとしてメモリ１２０に予め記憶されている。そして、制御装置１００は、その第３補正係数マップデータ及び筒内割合ＤＤに基づいて第３補正係数Ｋ３を算出する。なお、第３補正係数Ｋ３は、「０」よりも大きく「１」以下の値である。
第３補正係数算出処理Ｍ３６は、取得した筒内噴射割合Ｒｄ及び燃料噴射量Ｑ及び吸入空気量ＧＡに基づいて第３補正係数Ｋ３を算出する処理である。第３補正係数Ｋ３は、筒内に噴射される燃料の気化潜熱による燃焼ガス温度の低下を発熱量Ｑｂｕｒｎに反映するための補正係数である。本実施形態では、筒内噴射割合Ｒｄ及び燃料噴射量Ｑから求められる筒内割合ＤＤと第３補正係数Ｋ３との関係が第３補正係数マップデータとしてメモリ１２０に予め記憶されている。そして、制御装置１００は、その第３補正係数マップデータ及び筒内割合ＤＤに基づいて第３補正係数Ｋ３を算出する。なお、第３補正係数Ｋ３は、「０」よりも大きく「１」以下の値である。
【0067】
筒内割合ＤＤは、「筒内噴射量（ｍｇ／ｓｔ）／機関負荷率ＫＬが１００％の場合の理論燃料噴射量（ｍｇ／ｓｔ）」で定義される値であり制御装置１００が算出する。筒内噴射量は、筒内噴射割合Ｒｄと燃料噴射量Ｑとの乗算値であり、制御装置１００が算出する。また、理論燃料噴射量は、理論空燃比を得るために必要な燃料噴射量である。機関負荷率ＫＬが１００％の場合の理論燃料噴射量は、機関回転速度Ｎｅや予め定められたマップデータなどに基づき、制御装置１００が算出する。従って、筒内噴射量が「０」の場合、つまり筒内噴射割合Ｒｄが「０」であり、ポート噴射割合Ｒｐｆが「１」である場合には、筒内割合ＤＤは０％になる。そして、筒内噴射割合Ｒｄの値が大きくなるに伴って筒内噴射量は増加することから、筒内噴射割合Ｒｄが大きくなるほど、筒内割合ＤＤの値は大きくなる。ちなみに、筒内割合ＤＤを求めることにより、筒内噴射量に関する値を無次元化している。そのため、内燃機関１と排気量が異なる内燃機関においても、第３補正係数マップデータを適用することができる。
【0068】
図９に示すように、上記第３補正係数マップデータには、筒内割合ＤＤが「０％」のときには、第３補正係数Ｋ３が「１」となるように値が設定されている。そして、筒内割合ＤＤが大きくなるにつれて、第３補正係数Ｋ３の値は徐々に「１」よりも小さい値となるように設定されている。
【0069】
＜収束先ピストン温度算出処理＞
収束先ピストン温度算出処理Ｍ４０は、現状の熱収支状態におけるピストン温度Ｔｐの収束先の温度である収束先ピストン温度Ｔｐｃを算出する処理である。この収束先ピストン温度算出処理Ｍ４０において、制御装置１００は、ピストン受熱量Ｑｐ、冷却水温Ｔｗ、オイルジェット８０から噴射される潤滑油の温度であるジェット油温Ｔｐｊ、合成熱抵抗Ｒｃｒ、及び第４熱抵抗Ｒｐｊを取得する。なお、制御装置１００は、ジェット油温Ｔｐｊを示す値として油温Ｔｏを取得する。また、合成熱抵抗Ｒｃｒ、及び第４熱抵抗Ｒｐｊは、後述の熱抵抗算出処理Ｍ４５にて算出される値である。
収束先ピストン温度算出処理Ｍ４０は、現状の熱収支状態におけるピストン温度Ｔｐの収束先の温度である収束先ピストン温度Ｔｐｃを算出する処理である。この収束先ピストン温度算出処理Ｍ４０において、制御装置１００は、ピストン受熱量Ｑｐ、冷却水温Ｔｗ、オイルジェット８０から噴射される潤滑油の温度であるジェット油温Ｔｐｊ、合成熱抵抗Ｒｃｒ、及び第４熱抵抗Ｒｐｊを取得する。なお、制御装置１００は、ジェット油温Ｔｐｊを示す値として油温Ｔｏを取得する。また、合成熱抵抗Ｒｃｒ、及び第４熱抵抗Ｒｐｊは、後述の熱抵抗算出処理Ｍ４５にて算出される値である。
【0070】
そして、制御装置１００は、オイルジェット８０から潤滑油が噴射されている場合には、熱回路モデルに基づいて求められた次式（３）により収束先ピストン温度Ｔｐｃを算出する。また、制御装置１００は、オイルジェット８０から潤滑油が噴射されていない場合には、熱回路モデルに基づいて求められた次式（４）により収束先ピストン温度Ｔｐｃを算出する。
【0071】
【数1】
【0072】
【数2】
【0073】
＜熱抵抗算出処理＞
熱抵抗算出処理Ｍ４５は、上記合成熱抵抗Ｒｃｒ及び上記第４熱抵抗Ｒｐｊを算出する処理である。合成熱抵抗Ｒｃｒは、ピストン５とシリンダボア４ｂとの間における熱移動に関する熱抵抗である第２熱抵抗Ｒｂと、シリンダボア４ｂとウォータジャケット７０内の冷却水との間における熱移動に関する熱抵抗である上記第３熱抵抗Ｒｗとの和である。第４熱抵抗Ｒｐｊは、オイルジェット８０から噴射される潤滑油とピストン５との間における熱移動に関する熱抵抗である。
熱抵抗算出処理Ｍ４５は、上記合成熱抵抗Ｒｃｒ及び上記第４熱抵抗Ｒｐｊを算出する処理である。合成熱抵抗Ｒｃｒは、ピストン５とシリンダボア４ｂとの間における熱移動に関する熱抵抗である第２熱抵抗Ｒｂと、シリンダボア４ｂとウォータジャケット７０内の冷却水との間における熱移動に関する熱抵抗である上記第３熱抵抗Ｒｗとの和である。第４熱抵抗Ｒｐｊは、オイルジェット８０から噴射される潤滑油とピストン５との間における熱移動に関する熱抵抗である。
【0074】
ここで、機関回転速度Ｎｅが高くなるほど、ピストン５とシリンダボア４ｂとの摺動回数は多くなるため、ピストン５からシリンダボア４ｂに移動する熱量が増える。そのため、機関回転速度Ｎｅが高くなるほど第２熱抵抗Ｒｂは小さくなる傾向がある。また、上述したように、ウォータジャケット７０内を流れる冷却水の流量Ｖが多くなるほど、シリンダボア４ｂから冷却水に移動する熱量が増える。そのため、流量Ｖが多くなるほど第３熱抵抗Ｒｗは小さくなる傾向がある。従って、機関回転速度Ｎｅが高くなるほど、あるいは冷却水の流量Ｖが多くなるほど、合成熱抵抗Ｒｃｒは小さくなる傾向がある。
【0075】
そこで、本実施形態では、機関回転速度Ｎｅ及び流量Ｖと合成熱抵抗Ｒｃｒとの関係が合成熱抵抗マップデータとしてメモリ１２０に予め記憶されている。そして、制御装置１００は、機関回転速度Ｎｅ及び流量Ｖを取得する。そして、取得した機関回転速度Ｎｅ及び流量Ｖと合成熱抵抗マップデータとに基づいて合成熱抵抗Ｒｃｒを算出する。
【0076】
図１０に示すように、上記合成熱抵抗マップデータには、機関回転速度Ｎｅが高いときほど合成熱抵抗Ｒｃｒの値が小さくなるように同合成熱抵抗Ｒｃｒの値が設定されている。また、上記合成熱抵抗マップデータには、流量Ｖが多いときほど合成熱抵抗Ｒｃｒの値が小さくなるように同合成熱抵抗Ｒｃｒの値が設定されている。
【0077】
また、油圧Ｐｏが高くなるほど、オイルジェット８０からピストン５に供給される潤滑油の流量が多くなるため、ピストン５から潤滑油に移動する熱量が増える。そのため、油圧Ｐｏが高くなるほど第４熱抵抗Ｒｐｊは小さくなる傾向がある。
【0078】
そこで、本実施形態では、油圧Ｐｏと第４熱抵抗Ｒｐｊとの関係が第４熱抵抗マップデータとしてメモリ１２０に予め記憶されている。そして、制御装置１００は、油圧Ｐｏを取得する。そして、取得した油圧Ｐｏ及び流量Ｖと第４熱抵抗マップデータとに基づいて第４熱抵抗Ｒｐｊを算出する。なお、オイルジェット８０からピストン５への潤滑油供給量が把握できる場合には、油圧Ｐｏに代えて潤滑油供給量に基づき、第４熱抵抗Ｒｐｊを算出してもよい。
【0079】
図１１に示すように、上記第４熱抵抗マップデータには、油圧Ｐｏが高いときほど第４熱抵抗Ｒｐｊの値が小さくなるように同第４熱抵抗Ｒｐｊの値が設定されている。
＜ピストン温度算出処理＞
ピストン温度算出処理Ｍ５０は、ピストン温度Ｔｐを算出する処理である。このピストン温度算出処理Ｍ５０において、制御装置１００は、収束先ピストン温度Ｔｐｃ及び第２熱抵抗Ｒｂを取得する。第２熱抵抗Ｒｂは、後述の第２熱抵抗算出処理Ｍ５５にて算出される値である。
＜ピストン温度算出処理＞
ピストン温度算出処理Ｍ５０は、ピストン温度Ｔｐを算出する処理である。このピストン温度算出処理Ｍ５０において、制御装置１００は、収束先ピストン温度Ｔｐｃ及び第２熱抵抗Ｒｂを取得する。第２熱抵抗Ｒｂは、後述の第２熱抵抗算出処理Ｍ５５にて算出される値である。
【0080】
ここで、ピストン温度Ｔｐは、収束先ピストン温度Ｔｐｃの一次遅れとなっている。そこで、制御装置１００は、収束先ピストン温度Ｔｐｃを一次遅れ処理する次式（５）に基づいてピストン温度Ｔｐを算出する。
【0081】
【数3】
【0082】
なお、式（５）における「Ｒｐｂ」の値は、第１熱抵抗Ｒｐと第２熱抵抗Ｒｂの調和平均である。第１熱抵抗Ｒｐは、燃焼ガスとピストン５との間における熱移動に関する熱抵抗であり、予め求められている既定値である。また、式（５）における「Ｃｐ」の値は、ピストン５の熱容量であり、予め求められている既定値である。
【0083】
＜第２熱抵抗算出処理＞
第２熱抵抗算出処理Ｍ５５は、上記第２熱抵抗Ｒｂ、つまりピストン５とシリンダボア４ｂとの間における熱移動に関する熱抵抗を算出する処理である。上述したように、第２熱抵抗Ｒｂは機関回転速度Ｎｅが高くなるほど小さくなる傾向がある。
第２熱抵抗算出処理Ｍ５５は、上記第２熱抵抗Ｒｂ、つまりピストン５とシリンダボア４ｂとの間における熱移動に関する熱抵抗を算出する処理である。上述したように、第２熱抵抗Ｒｂは機関回転速度Ｎｅが高くなるほど小さくなる傾向がある。
【0084】
そこで、本実施形態では、機関回転速度Ｎｅと第２熱抵抗Ｒｂとの関係が第２熱抵抗マップデータとしてメモリ１２０に予め記憶されている。第２熱抵抗マップデータには、機関回転速度Ｎｅが高いときほど第２熱抵抗Ｒｂの値が小さくなるように同第２熱抵抗Ｒｂの値が設定されている。そして、制御装置１００は、機関回転速度Ｎｅを取得する。そして、制御装置１００は、取得した機関回転速度Ｎｅと第２熱抵抗マップデータとに基づいて第２熱抵抗Ｒｂを算出する。ちなみに、上述した合成熱抵抗マップデータを利用して第２熱抵抗Ｒｂを算出してもよい。例えば流量Ｖを「０」としたときに機関回転速度Ｎｅに基づいて算出される合成熱抵抗Ｒｃｒの値を第２熱抵抗Ｒｂの値に代入してもよい。
【0085】
＜機関始動時の燃費向上のための制御について＞
図１２に、機関始動時の燃費を向上させるために制御装置１００が実行する処理の手順を示す。制御装置１００は、機関始動に際して冷却水温Ｔｗが既定の判定値ＴＷｒｅｆ以上になり、内燃機関１の完全暖機が完了したと判定するまで、図１２に示す一連の処理を既定の周期毎に繰り返し実行する。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、ステップ番号を表現する。
図１２に、機関始動時の燃費を向上させるために制御装置１００が実行する処理の手順を示す。制御装置１００は、機関始動に際して冷却水温Ｔｗが既定の判定値ＴＷｒｅｆ以上になり、内燃機関１の完全暖機が完了したと判定するまで、図１２に示す一連の処理を既定の周期毎に繰り返し実行する。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、ステップ番号を表現する。
【0086】
図１２に示す処理を開始すると、制御装置１００は、上記処理にて算出されたピストン温度Ｔｐ、上記処理にて算出されたボア温度Ｔｂ、及びポート壁温Ｔｐｏを取得する（Ｓ２００）。ポート壁温Ｔｐｏは、吸気ポート９の壁面の温度である。このポート壁温Ｔｐｏは冷却水温Ｔｗに類似している。そのため、制御装置１００は、冷却水温Ｔｗをポート壁温Ｔｐｏの代用値として取得する。
【0087】
次に、制御装置１００は、吸気ポート９の暖機であるポート暖機が完了したか否かを判定する（Ｓ２１０）。Ｓ２１０の処理において、制御装置１００は、ポート壁温Ｔｐｏが既定の判定値Ｔｐｏｒｅｆ以上である場合に、ポート暖機が完了したと判定する。
【0088】
Ｓ２１０の処理にて、ポート暖機が完了していないと判定する場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、制御装置１００は、第１モードを選択する（Ｓ２３０）。
この第１モードが選択されると、機関始動中の燃料噴射モードとして、例えばデュアル噴射モードまたは筒内噴射モードのいずれかが機関回転速度Ｎｅ及び機関負荷率ＫＬに基づいて選択される。
この第１モードが選択されると、機関始動中の燃料噴射モードとして、例えばデュアル噴射モードまたは筒内噴射モードのいずれかが機関回転速度Ｎｅ及び機関負荷率ＫＬに基づいて選択される。
【0089】
Ｓ２１０の処理にて、ポート暖機が完了したと判定する場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、気筒内の暖機である筒内暖機が完了したか否かを判定する判定処理を実行する（Ｓ２２０）。Ｓ２２０の判定処理において、制御装置１００は、ピストン温度Ｔｐが既定の判定値Ｔｐｒｅｆ以上である場合、あるいはボア温度Ｔｂが既定の判定値Ｔｂｒｅｆ以上である場合に、筒内暖機が完了したと判定する。
【0090】
Ｓ２２０の処理にて、筒内暖機が完了していないと判定する場合（Ｓ２２０：ＮＯ）、つまりピストン温度Ｔｐが上記判定値Ｔｐｒｅｆ未満、且つボア温度Ｔｂが上記判定値Ｔｂｒｅｆ未満である場合には、制御装置１００は、第２モードを選択する（Ｓ２４０）。
【0091】
この第２モードが選択されると、機関始動中の燃料噴射モードとして、例えばポート噴射モードまたはデュアル噴射モードまたは筒内噴射モードのいずれかが機関回転速度Ｎｅ及び機関負荷率ＫＬに基づいて選択される。
【0092】
Ｓ２２０の処理にて、筒内暖機が完了したと判定する場合（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、第３モードを選択する（Ｓ２５０）。
この第３モードが選択されると、機関始動中の燃料噴射モードとして、機関回転速度Ｎｅ及び機関負荷率ＫＬによらず、筒内噴射モードが選択される。また、この第３モードを選択する場合、制御装置１００は、減量処理及び速度低下処理を併せて実行する。
この第３モードが選択されると、機関始動中の燃料噴射モードとして、機関回転速度Ｎｅ及び機関負荷率ＫＬによらず、筒内噴射モードが選択される。また、この第３モードを選択する場合、制御装置１００は、減量処理及び速度低下処理を併せて実行する。
【0093】
上記減量処理は、増量補正制御による燃料の増量補正量を、筒内噴射モードを実行する前の増量補正量よりも少なくする処理である。より具体的には、第３モードが選択されているときの上記減衰係数Ｋｇの値として、予め定められた既定の値Ｋｇｄを設定する処理を実行する。この既定の値Ｋｇｄは、第３モードが選択される前に設定されている上記減衰係数Ｋｇの値よりも小さい値である。従って、増量係数Ｋｑの更新が行われるたびに当該増量係数Ｋｑの値はより早く小さくなる。そして、増量係数Ｋｑの値がより早く小さくなることにより、始動時の燃料噴射量Ｑは時間経過とともにより早く減少していく。
【0094】
なお、こうした減量処理が実行されるときの燃料の増量補正量の減衰速度が、空燃比フィードバック制御による燃料噴射量の補正速度を超えてしまうと、空燃比が一時的にリーンとなることによりＮＯｘの発生量が増えるおそれがある。従って、上述した減量処理による増量補正量の減衰速度が、空燃比フィードバック制御による燃料の補正速度を超えないように上記値Ｋｇｄは設定されている。
【0095】
上記速度低下処理は、筒内噴射モードを実行する前と比べてアイドル回転速度Ｎｅｉｄの増大量の低下速度を速くする処理である。つまり、上述したアイドルアップ制御によって増大された機関回転速度Ｎｅをより速やかに低下させる処理である。本実施形態では、速度低下処理として、例えば上記アイドルアップ係数Ｋｕｐの値を「１」に設定する処理を実行する。アイドルアップ係数Ｋｕｐの値が「１」に設定されると、アイドル回転速度Ｎｅｉｄの増大量は「０」となり、アイドル回転速度の増大はただちに中止される。そのため、機関回転速度Ｎｅは目標アイドル回転速度Ｎｅｉｄｔにまで速やかに低下する。
【0096】
そして、上記Ｓ２３０の処理、上記Ｓ２４０の処理、及び上記Ｓ２５０の処理のうちのいずれかの処理を実行すると、制御装置１００は、今回の周期における本処理の実行を終了する。
【0097】
＜作用＞
本実施形態の作用を説明する。
図１３に、機関始動時における各値の推移を示す。図１３（Ａ）はピストン温度及びポート壁温の推移を示している。図１３（Ｂ）は筒内噴射割合の推移を示している。図１３（Ｃ）は燃料の増量係数の推移を示している。図１３（Ｄ）は機関回転速度の推移を示している。なお、図１３において実線Ｌ１で示す推移は、本実施形態における各値の推移を示す。また、図１３において二点鎖線Ｌ２で示す推移は、上述した第３モードによるポ筒内噴射モードを実施せずにポート噴射モードを実施した場合の各値の推移を示す。
本実施形態の作用を説明する。
図１３に、機関始動時における各値の推移を示す。図１３（Ａ）はピストン温度及びポート壁温の推移を示している。図１３（Ｂ）は筒内噴射割合の推移を示している。図１３（Ｃ）は燃料の増量係数の推移を示している。図１３（Ｄ）は機関回転速度の推移を示している。なお、図１３において実線Ｌ１で示す推移は、本実施形態における各値の推移を示す。また、図１３において二点鎖線Ｌ２で示す推移は、上述した第３モードによるポ筒内噴射モードを実施せずにポート噴射モードを実施した場合の各値の推移を示す。
【0098】
時刻ｔ１において機関始動が開始されると、ポート壁温Ｔｐｏ及びピストン温度Ｔｐが上昇していく。
そして、ポート壁温Ｔｐｏが判定値Ｔｐｏｒｅｆに達するまでは、第１モードによる燃料噴射が実施される。
そして、ポート壁温Ｔｐｏが判定値Ｔｐｏｒｅｆに達するまでは、第１モードによる燃料噴射が実施される。
【0099】
また、時刻ｔ１において機関始動が開始されると、燃料の増量補正制御が開始されることにより増量係数Ｋｑの算出が行われて燃料噴射量は増量される。この増量係数Ｋｑは時間経過とともに「１」に向かって徐々に小さくなっていく。
【0100】
また、時刻ｔ１において機関始動が開始されると、アイドルアップ制御が開始されることにより機関回転速度Ｎｅは目標アイドル回転速度Ｎｅｉｄｔよりも高められる。高められた機関回転速度Ｎｅは、時間経過とともに目標アイドル回転速度Ｎｅｉｄｔに向かって徐々に低下していく。
【0101】
時刻ｔ２において、ポート壁温Ｔｐｏが判定値Ｔｐｏｒｅｆに達することによりポート暖機が完了したと判定されると、第２モードによる燃料噴射が実施される。
時刻ｔ３において、ピストン温度Ｔｐが判定値Ｔｐｒｅｆに達することにより筒内暖機が完了したと判定されると、第３モードが選択されることにより筒内噴射モードが実施される。
時刻ｔ３において、ピストン温度Ｔｐが判定値Ｔｐｒｅｆに達することにより筒内暖機が完了したと判定されると、第３モードが選択されることにより筒内噴射モードが実施される。
【0102】
また、第３モードが選択されると、上記減量処理が実行される。減量処理が実行されると、二点鎖線Ｌ２に示すポート噴射モードを実施した場合の増量係数Ｋｑの変化に比べて、増量係数Ｋｑの値は早く小さくなる。増量係数Ｋｑの値が早く小さくなることにより、燃料噴射量の増量補正量は時間経過とともにより早く減少していく。
【0103】
また、第３モードが選択されると、上記速度低下処理が実行される。速度低下処理が実行されると、二点鎖線Ｌ２に示すポート噴射モードを実施した場合の変化に比べて、機関回転速度Ｎｅは速やかに目標アイドル回転速度Ｎｅｉｄｔにまで低下する。
【0104】
＜効果＞
本実施形態の効果を説明する。
（１）機関始動時において、気筒内の温度は、内燃機関１の冷却水温Ｔｗに類似する吸気ポート９の温度よりも早く上昇する。従って、気筒内の暖機は、吸気ポート９の暖機よりも早期に完了する。気筒内の暖機が完了していれば、筒内噴射弁３５から噴射される燃料はピストン５やシリンダボア４ｂに付着しても液膜化することなく速やかに気化する。そのため、液膜化した燃料から液滴が生じることで生成される粒子状物質の発生が抑えられる。また、筒内噴射弁３５のみから燃料を噴射する場合には、その噴射した燃料が吸気ポート９に付着しにくい。そのため、ポート噴射弁３６から燃料を噴射する場合よりも、増量補正制御による燃料の増量補正量を少なくすることができる。
本実施形態の効果を説明する。
（１）機関始動時において、気筒内の温度は、内燃機関１の冷却水温Ｔｗに類似する吸気ポート９の温度よりも早く上昇する。従って、気筒内の暖機は、吸気ポート９の暖機よりも早期に完了する。気筒内の暖機が完了していれば、筒内噴射弁３５から噴射される燃料はピストン５やシリンダボア４ｂに付着しても液膜化することなく速やかに気化する。そのため、液膜化した燃料から液滴が生じることで生成される粒子状物質の発生が抑えられる。また、筒内噴射弁３５のみから燃料を噴射する場合には、その噴射した燃料が吸気ポート９に付着しにくい。そのため、ポート噴射弁３６から燃料を噴射する場合よりも、増量補正制御による燃料の増量補正量を少なくすることができる。
【0105】
そこで、本実施形態では、ピストン温度Ｔｐやボア温度Ｔｂに基づいて気筒内の暖機が完了したか否かを判定する（図１２のＳ２２０）。そして、気筒内の暖機が完了したと判定される場合には（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、図１２に示したＳ２５０の処理を実行する。このＳ２５０の処理が実行されると第３モードが選択される。第３モードが選択されると、制御装置１００は、筒内噴射弁３５のみから燃料を噴射する筒内噴射モードを実行する。そして、筒内噴射モードを実行する場合には、上記増量補正制御による燃料の増量補正量を、筒内噴射モードを実行する前の増量補正量よりも少なくする減量処理を実行する。従って、冷却水温Ｔｗに基づいて増量補正制御を実施する場合と比較して、より早期に燃料の増量補正量が少なくなる。そのため、機関始動時の燃費が向上するようになる。
【0106】
（２）第３モードを選択して筒内噴射モードを実行する場合には、上記の速度低下処理が実行されることにより機関回転速度Ｎｅは速やかに低下する。機関回転速度Ｎｅが速やかに低下すると、単位時間当たりの燃料噴射回数が減少するため、これによっても機関始動時の燃費が向上するようになる。
【0107】
（３）上記速度低下処理として、アイドル回転速度の増大を中止する処理が実行される。アイドル回転速度の増大が中止されると、アイドル回転速度の増大量はただちに「０」になる。従って、速度低下処理による上記の効果を最大限に得ることができる。
【0108】
（４）ボア温度Ｔｂは、内燃機関１の気筒内に供給された燃料が燃焼するときの発熱量、シリンダ４を冷却する冷却水の温度、及びシリンダ４と冷却水との間の熱抵抗に相関する値である。ここで、本発明者は、その熱抵抗がウォータジャケット７０を流れる冷却水の流量Ｖに相関することを見出した。そこで、本実施形態では、ウォータジャケット７０を流れる冷却水の流量Ｖと、冷却水温Ｔｗと、燃料が燃焼するときの発熱量Ｑｂｕｒｎとに基づいてボア温度Ｔｂを算出するようにしている。そのため、ボア温度Ｔｂを精度よく算出することができる。そして、ボア温度Ｔｂを精度よく算出することができるため、図１２に示したＳ２２０の処理における筒内暖機の完了判定に関する判定精度が向上するようになる。
【0109】
（５）発熱量Ｑｂｕｒｎの算出に際して、燃料噴射量Ｑを燃料補正係数Ｋｆにて補正するようにしている。従って、混合気の空燃比に応じて変化する燃料の単位質量当たりの発熱量を考慮して発熱量Ｑｂｕｒｎが算出される。そのため、そうした燃料補正係数Ｋｆによる補正を行わない場合と比較して、ボア温度Ｔｂの推定精度が向上するようになる。
【0110】
（６）発熱量Ｑｂｕｒｎの算出に際して、燃料の低位発熱量ＬＣを燃料のアルコール濃度ＡＤに基づいて算出するようにしている。従って、アルコール濃度ＡＤに応じて変化する低位発熱量を考慮して発熱量Ｑｂｕｒｎが算出される。そのため、そうしたアルコール濃度ＡＤに応じた低位発熱量の算出を行わない場合と比較して、ボア温度Ｔｂの推定精度が向上するようになる。
【0111】
（７）ピストン５の温度は、ピストン５の受熱量、ピストン５の温度に関与する熱抵抗、及び冷却水の温度に相関する。そこで、本実施形態では、ピストン受熱量Ｑｐ及び第１～第４熱抵抗及び冷却水温Ｔｗに基づいてピストン温度Ｔｐを算出するようにしている。このようにして燃焼ガス温度を推定することなくピストン５の温度を算出することができるので、ピストン温度Ｔｐの推定精度が向上するようになる。そして、ピストン温度Ｔｐの推定精度が向上するため、図１２に示したＳ２２０の処理における筒内暖機の完了判定に関する判定精度が向上するようになる。
【0112】
（８）点火時期遅角による燃焼ガス温度の低下を上記発熱量Ｑｂｕｒｎに反映するために上記第１補正係数Ｋ１を算出するようにしている。そのため、そうした第１補正係数Ｋ１を算出しない場合と比較して、発熱量Ｑｂｕｒｎの算出精度が向上するようになる。そして発熱量Ｑｂｕｒｎの算出精度が向上することにより、ピストン温度Ｔｐの推定精度がさらに向上するようになる。
【0113】
（９）外部ＥＧＲによる燃焼ガス温度の低下を発熱量Ｑｂｕｒｎに反映するために上記第２補正係数Ｋ２を算出するようにしている。そのため、そうした第２補正係数Ｋ２を算出しない場合と比較して、発熱量Ｑｂｕｒｎの算出精度が向上するようになる。そして発熱量Ｑｂｕｒｎの算出精度が向上することにより、ピストン温度Ｔｐの推定精度がさらに向上するようになる。
【0114】
（１０）筒内に噴射される燃料の気化潜熱による燃焼ガス温度の低下を発熱量Ｑｂｕｒｎに反映するために上記第３補正係数Ｋ３を算出するようにしている。そのため、そうした第３補正係数Ｋ３を算出しない場合と比較して、発熱量Ｑｂｕｒｎの算出精度が向上するようになる。そして発熱量Ｑｂｕｒｎの算出精度が向上することにより、ピストン温度Ｔｐの推定精度がさらに向上するようになる。
【0115】
＜変更例＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【0116】
・上記減量処理として、増量係数Ｋｑの値を「１」に変更する処理を実行してもよい。この場合には、第３モードが選択されると、燃料の増量補正量が「０」になるため、始動時における燃料の増量補正が速やかに中止される。従って、燃費が更に向上するようになる。
【0117】
・上記速度低下処理として、アイドルアップ係数Ｋｕｐの値を「１」に設定することにより、アイドル回転速度の増大を中止するようにした。この他、アイドルアップ係数Ｋｕｐに乗算される減衰係数Ｋｇｕｐの値を、予め定められた既定の値Ｋｇｕｐｄに設定する処理を実行してもよい。この既定の値Ｋｇｕｐｄとしては、第３モードが選択される前に設定されている減衰係数Ｋｇｕｐの値よりも小さい値を設定しておく。こうした減衰係数Ｋｇｕｐの変更によって、アイドルアップ係数Ｋｕｐの更新が行われるたびに当該アイドルアップ係数Ｋｕｐの値はより早く小さくなる。そして、アイドルアップ係数Ｋｕｐの値がより早く小さくなることにより、アイドル回転速度の増大量の低下速度は速くなる。そのため、始動時の機関回転速度Ｎｅは時間経過とともにより早く低下していく。機関回転速度Ｎｅが時間経過とともにより早く低下していくと、単位時間当たりの燃料噴射回数が減少する。そのため、この変更例でも上記実施形態と同様に、機関始動時の燃費が向上するようになる。
【0118】
・上記速度低下処理の実行を省略してもよい。この場合でも、上記（２）以外の効果を得ることができる。
・ボア温度Ｔｂやピストン温度Ｔｐを他の態様で算出してもよい。
・ボア温度Ｔｂやピストン温度Ｔｐを他の態様で算出してもよい。
【0119】
・ボア温度Ｔｂ、ピストン温度Ｔｐ、ポート壁温Ｔｐｏのいずれかを実測して取得してもよい。また、ボア温度Ｔｂ、ピストン温度Ｔｐ、ポート壁温Ｔｐｏの全てを実測して取得してもよい。
【0120】
・図２や図６に示した各処理の手順は適宜変更してもよい。
・マップデータから求められる各値を関数式で算出してもよい。
・上記第１補正係数Ｋ１の算出を省略してもよい。この場合でも、上記（８）以外の効果が得られる。
・マップデータから求められる各値を関数式で算出してもよい。
・上記第１補正係数Ｋ１の算出を省略してもよい。この場合でも、上記（８）以外の効果が得られる。
【0121】
・上記第２補正係数Ｋ２の算出を省略してもよい。この場合でも、上記（９）以外の効果が得られる。
・上記第３補正係数Ｋ３の算出を省略してもよい。この場合でも、上記（１０）以外の効果が得られる。
・上記第３補正係数Ｋ３の算出を省略してもよい。この場合でも、上記（１０）以外の効果が得られる。
【0122】
・燃料補正係数Ｋｆによる燃料噴射量Ｑの補正を省略してもよい。この場合でも、上記（５）以外の効果を得ることができる。
・アルコール濃度ＡＤに応じた低位発熱量ＬＣの算出を省略してもよい。この場合でも、上記（６）以外の効果を得ることができる。
・アルコール濃度ＡＤに応じた低位発熱量ＬＣの算出を省略してもよい。この場合でも、上記（６）以外の効果を得ることができる。
【0123】
・上記制御装置１００はＣＰＵ１１０とメモリ１２０とを備えており、ソフトウェア処理を実行する。しかしながら、これは例示に過ぎない。制御装置１００は、例えば、上記実施形態において実行されるソフトウェア処理の少なくとも一部を処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、制御装置１００は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てをプログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するメモリ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置及びプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置及びプログラム格納装置を備えたソフトウェア回路、及び専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア回路及び１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。プログラム格納装置すなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。
【符号の説明】
【0124】
１…内燃機関
２…シリンダブロック
３…シリンダヘッド
４…シリンダ
４ｂ…シリンダボア
９…吸気ポート
１０…排気ポート
１１…点火プラグ
１１…内燃機関
１２…吸気弁
１３…排気弁
１４…スロットルバルブ
２０…吸気通路
２２…ポート噴射弁
３０…排気通路
３５…筒内噴射弁
３６…ポート噴射弁
４１…クランク角センサ
４４…エアフロメータ
４５…水温センサ
４６…空燃比センサ
４７…ポンプ速度センサ
６０…ウォータポンプ
７０…ウォータジャケット
８０…オイルジェット
１００…制御装置
２…シリンダブロック
３…シリンダヘッド
４…シリンダ
４ｂ…シリンダボア
９…吸気ポート
１０…排気ポート
１１…点火プラグ
１１…内燃機関
１２…吸気弁
１３…排気弁
１４…スロットルバルブ
２０…吸気通路
２２…ポート噴射弁
３０…排気通路
３５…筒内噴射弁
３６…ポート噴射弁
４１…クランク角センサ
４４…エアフロメータ
４５…水温センサ
４６…空燃比センサ
４７…ポンプ速度センサ
６０…ウォータポンプ
７０…ウォータジャケット
８０…オイルジェット
１００…制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】