JP2000120513A - 筒内直接燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents
筒内直接燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置Info
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- Y02T10/40—Engine management systems
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 筒内直噴エンジンの低温始動を容易にするこ
と。 【解決手段】 低温始動時には燃料が気化しにくいので
比較的多量の燃料を噴射する必要があるが、吸気管噴射
式の機関であればどの時期に燃料を噴射しても、その燃
料は吸気行程において確実に燃焼室へ供給されるのに対
して、筒内直噴式の機関の場合は、吸気行程の全域と圧
縮行程の前半以外において筒内へ噴射された燃料は排気
と共に排出されるか、圧縮行程の後半のように燃焼室の
圧力が高くなって、噴射弁が開弁しても実際に燃料噴射
が行われないので、どれかの気筒に着火が生じて回転数
が急速に上昇すると、有効な噴射量が減少して始動を完
遂することができなくなる。そこで、例えばＥＣＵ１７
の制御信号を受けて作動するスタータ電源制御装置１６
によってスタータ１５への供給電力を抑えて、クランキ
ング回転数を低減させることにより有効な噴射量を十分
に確保する。
と。 【解決手段】 低温始動時には燃料が気化しにくいので
比較的多量の燃料を噴射する必要があるが、吸気管噴射
式の機関であればどの時期に燃料を噴射しても、その燃
料は吸気行程において確実に燃焼室へ供給されるのに対
して、筒内直噴式の機関の場合は、吸気行程の全域と圧
縮行程の前半以外において筒内へ噴射された燃料は排気
と共に排出されるか、圧縮行程の後半のように燃焼室の
圧力が高くなって、噴射弁が開弁しても実際に燃料噴射
が行われないので、どれかの気筒に着火が生じて回転数
が急速に上昇すると、有効な噴射量が減少して始動を完
遂することができなくなる。そこで、例えばＥＣＵ１７
の制御信号を受けて作動するスタータ電源制御装置１６
によってスタータ１５への供給電力を抑えて、クランキ
ング回転数を低減させることにより有効な噴射量を十分
に確保する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室内へガソリ
ンのような燃料を直接に噴射する内燃機関、即ち筒内直
接燃料噴射式内燃機関（筒内直噴エンジンと略称する）
における燃料噴射制御装置に関する。
ンのような燃料を直接に噴射する内燃機関、即ち筒内直
接燃料噴射式内燃機関（筒内直噴エンジンと略称する）
における燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】吸気管内に燃料を噴射するエンジンは、
始動時に要求される燃料量を吸気、圧縮、膨張、排気の
任意の行程で最適となる時期に吸気管内へ噴射し、吸気
管内で気化させながら、吸気行程において空気とともに
筒内へ吸入させることにより混合気を形成して燃焼を可
能にする。これに対して、燃焼室内へ直接に燃料を噴射
する直噴エンジンは、高圧の燃料を筒内へ噴射して混合
気を形成させるために、例えば、特開平９−２２２０３
７号公報や特開平９−２２２０３８号公報に記載された
ものでは、始動時は要求される燃圧の下限値以下では燃
料供給を行わず、燃圧が下限値以上の高圧になってから
供給を開始したり、アキュームレータを用いて供給圧を
確保することによって始動を可能としている。
始動時に要求される燃料量を吸気、圧縮、膨張、排気の
任意の行程で最適となる時期に吸気管内へ噴射し、吸気
管内で気化させながら、吸気行程において空気とともに
筒内へ吸入させることにより混合気を形成して燃焼を可
能にする。これに対して、燃焼室内へ直接に燃料を噴射
する直噴エンジンは、高圧の燃料を筒内へ噴射して混合
気を形成させるために、例えば、特開平９−２２２０３
７号公報や特開平９−２２２０３８号公報に記載された
ものでは、始動時は要求される燃圧の下限値以下では燃
料供給を行わず、燃圧が下限値以上の高圧になってから
供給を開始したり、アキュームレータを用いて供給圧を
確保することによって始動を可能としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】アキュムレータや特別
の燃料加圧手段を用いないで、速やかに始動を完了させ
るために、始動時の１サイクル目から燃料を供給する
と、燃圧が上昇するまでは燃料噴霧の粒径が大きいた
め、可燃混合気を形成するのに必要な燃料の量が多くな
る上に、燃圧が高圧となった時に噴射弁の噴射率（単位
時間あたりの噴射量）が機関に要求される最適な値とな
るような噴射弁が選定されるため、燃圧が低い時には高
い時に比べて噴射率が低くなり、長時間の噴射期間が必
要となる。
の燃料加圧手段を用いないで、速やかに始動を完了させ
るために、始動時の１サイクル目から燃料を供給する
と、燃圧が上昇するまでは燃料噴霧の粒径が大きいた
め、可燃混合気を形成するのに必要な燃料の量が多くな
る上に、燃圧が高圧となった時に噴射弁の噴射率（単位
時間あたりの噴射量）が機関に要求される最適な値とな
るような噴射弁が選定されるため、燃圧が低い時には高
い時に比べて噴射率が低くなり、長時間の噴射期間が必
要となる。
【０００４】ところが、図２に示すように、吸気管噴射
エンジンでは、吸気、圧縮、膨張、排気のうちの任意の
行程において、或いは全行程（７２０°ＣＡ）において
燃料を噴射しても、吸気弁が開く吸気行程のみにおいて
燃料噴霧が吸気管から燃焼室内へ吸入されるため、任意
の最適な噴射時期および期間において燃料を噴射すれば
良いのに対し、直噴エンジンでは、膨張、排気行程にお
いて燃料を噴射すると、燃焼室内へ噴射された燃料は排
気弁が開く排気行程において排気管へ排出されるために
殆ど無駄になるだけでなく、エミッションを悪化させる
原因にもなる。また、圧縮行程の後半は、燃焼室内の圧
力が圧縮によって上昇するため、それが燃圧よりも高く
なると噴射不可能となる。従って、直噴エンジンの噴射
可能時期は吸気行程と、圧縮行程の前半の期間（約２７
０°ＣＡ）のみに限られる。
エンジンでは、吸気、圧縮、膨張、排気のうちの任意の
行程において、或いは全行程（７２０°ＣＡ）において
燃料を噴射しても、吸気弁が開く吸気行程のみにおいて
燃料噴霧が吸気管から燃焼室内へ吸入されるため、任意
の最適な噴射時期および期間において燃料を噴射すれば
良いのに対し、直噴エンジンでは、膨張、排気行程にお
いて燃料を噴射すると、燃焼室内へ噴射された燃料は排
気弁が開く排気行程において排気管へ排出されるために
殆ど無駄になるだけでなく、エミッションを悪化させる
原因にもなる。また、圧縮行程の後半は、燃焼室内の圧
力が圧縮によって上昇するため、それが燃圧よりも高く
なると噴射不可能となる。従って、直噴エンジンの噴射
可能時期は吸気行程と、圧縮行程の前半の期間（約２７
０°ＣＡ）のみに限られる。
【０００５】水温により決定される始動時の噴射量（要
求噴射量）に応じて噴射弁の開弁時間が決定されるが、
始動時の機関回転数は、図３の（ａ）に示すように、最
初はスタータの回転駆動による６０ｒｐｍ前後の低回転
であっても、どれかの気筒が着火すると回転数が急激に
上昇して瞬間的には４００ｒｐｍ前後にも達する。この
ように回転数が高くなって点火間隔も狭くなると、噴射
弁に同じ開弁時間の指令が与えられても、前述の理由に
よって圧縮行程の後半の期間には実際に燃料を筒内へ噴
射することができなくなるのと、膨張および排気行程に
食い込む筒内噴射期間は無駄な噴射量をもたらすので、
始動のために有効な噴射期間とはならない。また、機関
の回転数は、着火の有無だけでなく、機関の摩擦抵抗の
変化とか、バッテリー電圧の変化によるスタータの駆動
力の変化などによっても変化する。
求噴射量）に応じて噴射弁の開弁時間が決定されるが、
始動時の機関回転数は、図３の（ａ）に示すように、最
初はスタータの回転駆動による６０ｒｐｍ前後の低回転
であっても、どれかの気筒が着火すると回転数が急激に
上昇して瞬間的には４００ｒｐｍ前後にも達する。この
ように回転数が高くなって点火間隔も狭くなると、噴射
弁に同じ開弁時間の指令が与えられても、前述の理由に
よって圧縮行程の後半の期間には実際に燃料を筒内へ噴
射することができなくなるのと、膨張および排気行程に
食い込む筒内噴射期間は無駄な噴射量をもたらすので、
始動のために有効な噴射期間とはならない。また、機関
の回転数は、着火の有無だけでなく、機関の摩擦抵抗の
変化とか、バッテリー電圧の変化によるスタータの駆動
力の変化などによっても変化する。
【０００６】図３の（ｂ）はこのような回転数の変化
（上昇）による有効な噴射期間の減少の様子を具体的に
例示したものである。すなわち、前述のように筒内直噴
エンジンにおいて有効な燃料噴射が可能な期間は吸気行
程の開始から圧縮行程の前半までの約２７０°ＣＡの範
囲であるが、クランキング回転数が６０ｒｐｍのとき
に、基本噴射量として１６０°ＣＡ（約０．４ｓｅｃ）
の噴射期間の筒内噴射を行うと、その噴射量の全量が有
効に利用されるが、例えばどれかの気筒に着火が生じて
回転数が２００ｒｐｍまで上昇すると、同じ約０．４ｓ
ｅｃの噴射期間内にクランクシャフトが５３２°ＣＡ分
だけ回転するので、圧縮行程後半から膨張行程の全域お
よび排気行程の初めまでの噴射期間における噴射量が無
駄になるだけでなく、実際の噴射量が基本噴射量よりも
減少するので始動が困難になる。
（上昇）による有効な噴射期間の減少の様子を具体的に
例示したものである。すなわち、前述のように筒内直噴
エンジンにおいて有効な燃料噴射が可能な期間は吸気行
程の開始から圧縮行程の前半までの約２７０°ＣＡの範
囲であるが、クランキング回転数が６０ｒｐｍのとき
に、基本噴射量として１６０°ＣＡ（約０．４ｓｅｃ）
の噴射期間の筒内噴射を行うと、その噴射量の全量が有
効に利用されるが、例えばどれかの気筒に着火が生じて
回転数が２００ｒｐｍまで上昇すると、同じ約０．４ｓ
ｅｃの噴射期間内にクランクシャフトが５３２°ＣＡ分
だけ回転するので、圧縮行程後半から膨張行程の全域お
よび排気行程の初めまでの噴射期間における噴射量が無
駄になるだけでなく、実際の噴射量が基本噴射量よりも
減少するので始動が困難になる。
【０００７】また、スタータのトルクが増加してクラン
キング回転数が例えば１００ｒｐｍまで上昇したとき
は、同じ約０．４ｓｅｃの噴射期間内にクランクシャフ
トが２６６°ＣＡ分だけ回転するので、圧縮行程後半に
食い込む噴射期間の一部においては前述の理由によって
実際に燃料が噴射されないから、現実の噴射量が基本噴
射量よりも減少して始動が困難になる。つまり、図３の
（ｂ）に示す斜線の領域は始動のために役立たない無効
の噴射期間ということになる。
キング回転数が例えば１００ｒｐｍまで上昇したとき
は、同じ約０．４ｓｅｃの噴射期間内にクランクシャフ
トが２６６°ＣＡ分だけ回転するので、圧縮行程後半に
食い込む噴射期間の一部においては前述の理由によって
実際に燃料が噴射されないから、現実の噴射量が基本噴
射量よりも減少して始動が困難になる。つまり、図３の
（ｂ）に示す斜線の領域は始動のために役立たない無効
の噴射期間ということになる。
【０００８】従って、機関回転数が上昇することによっ
て相対的に短くなる噴射可能期間中に必要な量の噴射を
終らせることが不可能となる場合には、低温始動時に必
要な比較的多量の噴射量を確保することができなくなっ
て始動不能に陥る恐れがある。
て相対的に短くなる噴射可能期間中に必要な量の噴射を
終らせることが不可能となる場合には、低温始動時に必
要な比較的多量の噴射量を確保することができなくなっ
て始動不能に陥る恐れがある。
【０００９】本発明は、従来技術における上記のような
問題点に鑑み、筒内直噴エンジンの低温始動のために噴
射系のシステム構成が複雑化するのを防止しながら、機
関回転数の制御と燃料噴射の制御だけで、始動時の要求
噴射量を確保することによって、始動性を向上させるこ
とを目的としている。
問題点に鑑み、筒内直噴エンジンの低温始動のために噴
射系のシステム構成が複雑化するのを防止しながら、機
関回転数の制御と燃料噴射の制御だけで、始動時の要求
噴射量を確保することによって、始動性を向上させるこ
とを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、特許請求の範囲の各請求項に記載された技
術的手段を用いる。請求項１に記載された発明において
は、機関が始動状態にある時に、噴射時期と噴射量から
要求される噴射期間が、機関回転数の噴射可能期間内に
当てはまるかどうかを判断し、噴射期間を満足すること
ができない場合には機関回転数を低下させる制御を行
う。これによって、低温始動のために必要な噴射時期と
噴射量を満足させることができるので、各気筒の燃焼が
連続して発生し、始動を速やかに完遂させることができ
る。
するために、特許請求の範囲の各請求項に記載された技
術的手段を用いる。請求項１に記載された発明において
は、機関が始動状態にある時に、噴射時期と噴射量から
要求される噴射期間が、機関回転数の噴射可能期間内に
当てはまるかどうかを判断し、噴射期間を満足すること
ができない場合には機関回転数を低下させる制御を行
う。これによって、低温始動のために必要な噴射時期と
噴射量を満足させることができるので、各気筒の燃焼が
連続して発生し、始動を速やかに完遂させることができ
る。
【００１１】前述の従来技術においても、始動時に燃圧
が上昇するまでは噴射を停止させることによって、各気
筒の燃焼を連続的に生じさせる手段が開示されている
が、従来の技術においては、例えば−３０℃というよう
な極低温時の始動の場合のように、機関の摩擦抵抗が非
常に大きくて、機関回転数が非常に低い時には、機関の
クランクシャフトの回転によって駆動される高圧ポンプ
の燃料圧送量が少ないために、燃料圧力の上昇に長時間
を要する結果、始動時間が長くなったり、スタータに電
力を供給し続けるために、バッテリー電圧が低下して機
関回転数が徐々に低下し、始動不能に陥いる可能性があ
る。
が上昇するまでは噴射を停止させることによって、各気
筒の燃焼を連続的に生じさせる手段が開示されている
が、従来の技術においては、例えば−３０℃というよう
な極低温時の始動の場合のように、機関の摩擦抵抗が非
常に大きくて、機関回転数が非常に低い時には、機関の
クランクシャフトの回転によって駆動される高圧ポンプ
の燃料圧送量が少ないために、燃料圧力の上昇に長時間
を要する結果、始動時間が長くなったり、スタータに電
力を供給し続けるために、バッテリー電圧が低下して機
関回転数が徐々に低下し、始動不能に陥いる可能性があ
る。
【００１２】これに比べて、本発明によれば、始動開始
直後に燃料噴射を開始することができるため、始動時に
必要な噴射量を確保することができた時点において燃焼
が開始され、速やかに始動を完遂することができる。従
って、本発明によれば、従来技術に比べて始動時間を短
縮することができ、始動性を向上させることができる。
直後に燃料噴射を開始することができるため、始動時に
必要な噴射量を確保することができた時点において燃焼
が開始され、速やかに始動を完遂することができる。従
って、本発明によれば、従来技術に比べて始動時間を短
縮することができ、始動性を向上させることができる。
【００１３】請求項２に記載された発明においては、ス
タータ電力の低減、補機の制御（例えば発電機の発電力
向上）、或いは筒内圧が上昇するようにする吸排気弁開
閉時期の制御とか、スロットル弁開度の制御の少なくと
も１つを実行することによって機関回転数を低減させる
結果、始動のために必要な噴射量が充足されるのと、バ
ッテリー電圧の上昇および燃焼向上の効果も加わって、
始動性を向上させることができる。
タータ電力の低減、補機の制御（例えば発電機の発電力
向上）、或いは筒内圧が上昇するようにする吸排気弁開
閉時期の制御とか、スロットル弁開度の制御の少なくと
も１つを実行することによって機関回転数を低減させる
結果、始動のために必要な噴射量が充足されるのと、バ
ッテリー電圧の上昇および燃焼向上の効果も加わって、
始動性を向上させることができる。
【００１４】請求項３に記載された発明においては、具
体的に、クランキング回転速度制御手段が、制御手段に
設けられたクランキング回転数低減回路と、クランキン
グ回転数低減回路の指令を受けてスタータへの電力供給
量を制御するスタータ電源制御装置とによって構成され
ており、筒内直噴エンジンの低温始動時にクランキング
回転数低減回路がスタータ電源制御装置へ制御信号を供
給することにより、スタータへ供給される電力が低減さ
れてスタータの回転数が低下し、燃料噴射のための時間
が長くなるので、筒内直噴エンジンの低温始動時に必要
な比較的大量の燃料を噴射することが可能になる。
体的に、クランキング回転速度制御手段が、制御手段に
設けられたクランキング回転数低減回路と、クランキン
グ回転数低減回路の指令を受けてスタータへの電力供給
量を制御するスタータ電源制御装置とによって構成され
ており、筒内直噴エンジンの低温始動時にクランキング
回転数低減回路がスタータ電源制御装置へ制御信号を供
給することにより、スタータへ供給される電力が低減さ
れてスタータの回転数が低下し、燃料噴射のための時間
が長くなるので、筒内直噴エンジンの低温始動時に必要
な比較的大量の燃料を噴射することが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
るエンジン制御装置およびエンジン全体の概略構成を示
す模式図である。燃焼室ＣＣは、シリンダ（シリンダブ
ロック）１、ピストン２、およびシリンダヘッド３から
構成されている。また、シリンダヘッド３には、吸気弁
４、排気弁５、点火プラグ６、および燃焼室ＣＣ内へ高
圧燃料を噴霧状に噴射する燃料噴射弁（以下、噴射弁と
略称する。）７が配設されており、この噴射弁７には高
圧ポンプ８により燃料タンク９内の燃料が加圧されて供
給される。さらに、その燃料供給路には燃料圧力センサ
２１が配設される。
るエンジン制御装置およびエンジン全体の概略構成を示
す模式図である。燃焼室ＣＣは、シリンダ（シリンダブ
ロック）１、ピストン２、およびシリンダヘッド３から
構成されている。また、シリンダヘッド３には、吸気弁
４、排気弁５、点火プラグ６、および燃焼室ＣＣ内へ高
圧燃料を噴霧状に噴射する燃料噴射弁（以下、噴射弁と
略称する。）７が配設されており、この噴射弁７には高
圧ポンプ８により燃料タンク９内の燃料が加圧されて供
給される。さらに、その燃料供給路には燃料圧力センサ
２１が配設される。
【００１６】また、各気筒の燃焼室ＣＣに連通する各吸
気管がインテークマニホールド２２において分岐する前
の集合部位の吸気管２３には、燃焼室ＣＣに吸入される
吸入空気の量を調節するスロットル弁１０が配設されて
おり、このスロットル弁１０の吸入空気の流れ方向に見
た上流側の吸気管２３には、吸入空気の量を検出するエ
アフローセンサ（吸入空気量検出手段）１１が配設され
ている。
気管がインテークマニホールド２２において分岐する前
の集合部位の吸気管２３には、燃焼室ＣＣに吸入される
吸入空気の量を調節するスロットル弁１０が配設されて
おり、このスロットル弁１０の吸入空気の流れ方向に見
た上流側の吸気管２３には、吸入空気の量を検出するエ
アフローセンサ（吸入空気量検出手段）１１が配設され
ている。
【００１７】なお、スロットル弁１０は、サーボモータ
等のアクチュエータ（図示せず）により駆動されてお
り、このアクチュエータによりスロットル弁１０の弁開
度が調節される。また、１２はエンジンのクランクシャ
フト１８のクランク角を検出するクランク角センサ（ク
ランク角検出手段）であって、回転数（回転速度）も検
出することができる。１３はエンジンの回転数を制御す
るために乗員が操作するアクセルペダル（アクセル手
段）の操作量を検出するアクセル（或いはスロットル）
ポジションセンサ（アクセル操作量検出手段）、１４は
冷却水の温度を検出する水温センサ、１５はスタータ
（始動用電動機）であって、１６はその電源（バッテリ
ー）１９の出力を制御するスタータ電源制御装置、２０
は充電用の発電機（オルタネータ）である。なお、２４
は排気管２５に設けられた空燃比センサ（Ａ／Ｆセン
サ）を示している。
等のアクチュエータ（図示せず）により駆動されてお
り、このアクチュエータによりスロットル弁１０の弁開
度が調節される。また、１２はエンジンのクランクシャ
フト１８のクランク角を検出するクランク角センサ（ク
ランク角検出手段）であって、回転数（回転速度）も検
出することができる。１３はエンジンの回転数を制御す
るために乗員が操作するアクセルペダル（アクセル手
段）の操作量を検出するアクセル（或いはスロットル）
ポジションセンサ（アクセル操作量検出手段）、１４は
冷却水の温度を検出する水温センサ、１５はスタータ
（始動用電動機）であって、１６はその電源（バッテリ
ー）１９の出力を制御するスタータ電源制御装置、２０
は充電用の発電機（オルタネータ）である。なお、２４
は排気管２５に設けられた空燃比センサ（Ａ／Ｆセン
サ）を示している。
【００１８】そして、これらのセンサ１１〜１６が出力
する検出信号はＲＯＭ（読み込み専用記憶装置）やＲＡ
Ｍ（随時読み書き可能記憶装置）、ＣＰＵ（中央演算装
置）および信号の入出力ポート等からなる電子式制御装
置（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）１７に入力されており、こ
のＥＣＵ１７は、これらのセンサ１１〜１４からの信号
に基づいて、予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従っ
て噴射弁７の開閉、点火プラグ６への通電、およびスロ
ットル弁１０を駆動するアクチュエータへの制御信号の
供給等を制御する。
する検出信号はＲＯＭ（読み込み専用記憶装置）やＲＡ
Ｍ（随時読み書き可能記憶装置）、ＣＰＵ（中央演算装
置）および信号の入出力ポート等からなる電子式制御装
置（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）１７に入力されており、こ
のＥＣＵ１７は、これらのセンサ１１〜１４からの信号
に基づいて、予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従っ
て噴射弁７の開閉、点火プラグ６への通電、およびスロ
ットル弁１０を駆動するアクチュエータへの制御信号の
供給等を制御する。
【００１９】なお、図示実施形態においては、始動開始
の判定は、運転手の操作による機関の図示しないキース
イッチのＯＮ信号がＥＣＵ１７へ入力されたことを検出
して行う。この場合に使用されるＥＣＵの構成を図４に
例示する。このＥＣＵ１７の構成の大部分は良く知られ
ているものであるから、それらについての説明は省略す
るが、本発明の特徴に対応してＥＣＵ１７はクランキン
グ回転数低減回路２６を備えており、その制御信号がス
タータ１５に付設されたスタータ電源制御装置１６へ出
力されるようになっている。
の判定は、運転手の操作による機関の図示しないキース
イッチのＯＮ信号がＥＣＵ１７へ入力されたことを検出
して行う。この場合に使用されるＥＣＵの構成を図４に
例示する。このＥＣＵ１７の構成の大部分は良く知られ
ているものであるから、それらについての説明は省略す
るが、本発明の特徴に対応してＥＣＵ１７はクランキン
グ回転数低減回路２６を備えており、その制御信号がス
タータ１５に付設されたスタータ電源制御装置１６へ出
力されるようになっている。
【００２０】次に、図５に示すフローチャートを用い
て、本実施形態の１つの制御例を説明する。図示しない
スタータスイッチがＯＮとされると、同時にＥＣＵ１７
による制御のプログラムがスタートし、ＥＣＵ１７はま
ずステップ１０１において、機関温度（水温センサ１４
の信号ＴW 、または図示しない気温センサの信号
ＴA ）、燃料圧力センサ２１の信号Ｐｆに応じたＥＣＵ
１７のＲＯＭ内のマップ値（係数）を読み出し、始動時
の最適噴射時期と要求噴射量Ｑを算出する。この噴射量
Ｑに応じた噴射時間τstを噴射弁の単位時間あたりの噴
射量（噴射率）Ｋ1 により算出する。次いでステップ１
０２においてτstを満足することができる要求クランキ
ング回転数ＮKLが、 Ｋ2 ＝（噴射可能時期Ｔ2 −噴射開始時期Ｔ3 ）÷７２
０ をＲＯＭに記憶されているマップから機関の水温に対応
して読み取り、 ＮKL＝１０００×６０×Ｋ2 ／τst （ｒｐｍ） として算出される。
て、本実施形態の１つの制御例を説明する。図示しない
スタータスイッチがＯＮとされると、同時にＥＣＵ１７
による制御のプログラムがスタートし、ＥＣＵ１７はま
ずステップ１０１において、機関温度（水温センサ１４
の信号ＴW 、または図示しない気温センサの信号
ＴA ）、燃料圧力センサ２１の信号Ｐｆに応じたＥＣＵ
１７のＲＯＭ内のマップ値（係数）を読み出し、始動時
の最適噴射時期と要求噴射量Ｑを算出する。この噴射量
Ｑに応じた噴射時間τstを噴射弁の単位時間あたりの噴
射量（噴射率）Ｋ1 により算出する。次いでステップ１
０２においてτstを満足することができる要求クランキ
ング回転数ＮKLが、 Ｋ2 ＝（噴射可能時期Ｔ2 −噴射開始時期Ｔ3 ）÷７２
０ をＲＯＭに記憶されているマップから機関の水温に対応
して読み取り、 ＮKL＝１０００×６０×Ｋ2 ／τst （ｒｐｍ） として算出される。
【００２１】ステップ１０３において、スタータ１５の
ＯＮ後、ステップ１０４と１０５において、クランク角
センサ１２によって検出される機関回転数Ｎe が要求ク
ランキング回転数ＮKL以下になるように、クランキング
回転数低減回路２６とスタータ電源制御装置１６により
低下させる。従来はスタータ１５へ供給される電力がバ
ッテリー１９から直接にスタータ１５へ通電されていた
が、本発明の図示実施形態においてはスタータ１５への
通電時間を、クランキング回転数低減回路２６の指令に
よって作動するスタータ電源制御装置１６によって、図
６に示すようにデューティ制御するか、或いはスタータ
電源制御装置１６内に設けられる図７に示すような可変
抵抗２７によって、スタータ１５へ供給される電流を制
限する。
ＯＮ後、ステップ１０４と１０５において、クランク角
センサ１２によって検出される機関回転数Ｎe が要求ク
ランキング回転数ＮKL以下になるように、クランキング
回転数低減回路２６とスタータ電源制御装置１６により
低下させる。従来はスタータ１５へ供給される電力がバ
ッテリー１９から直接にスタータ１５へ通電されていた
が、本発明の図示実施形態においてはスタータ１５への
通電時間を、クランキング回転数低減回路２６の指令に
よって作動するスタータ電源制御装置１６によって、図
６に示すようにデューティ制御するか、或いはスタータ
電源制御装置１６内に設けられる図７に示すような可変
抵抗２７によって、スタータ１５へ供給される電流を制
限する。
【００２２】発電機（オルタネータ）２０はバッテリー
１９の充電状態とは無関係に、またエアコンのコンプレ
ッサはエアコンスイッチのＯＮ−ＯＦＦ操作とは無関係
に、低温始動時のクランキング回転数の低減制御を行う
時には常にＯＮとされる。同じ目的で、図示しないバル
ブタイミング制御装置（ＶＶＴ）が設けられている筒内
直噴エンジンにおいては、吸気弁４の閉弁のタイミング
が図８の（ｂ）に示すように進角制御される。吸気弁４
の閉弁時期が進角されてＢＤＣに近づくと、吸気側への
噴き戻しが減少し、圧縮行程における筒内圧が上昇する
ため、図８の（ａ）に示すように機関の回転抵抗が増加
する。
１９の充電状態とは無関係に、またエアコンのコンプレ
ッサはエアコンスイッチのＯＮ−ＯＦＦ操作とは無関係
に、低温始動時のクランキング回転数の低減制御を行う
時には常にＯＮとされる。同じ目的で、図示しないバル
ブタイミング制御装置（ＶＶＴ）が設けられている筒内
直噴エンジンにおいては、吸気弁４の閉弁のタイミング
が図８の（ｂ）に示すように進角制御される。吸気弁４
の閉弁時期が進角されてＢＤＣに近づくと、吸気側への
噴き戻しが減少し、圧縮行程における筒内圧が上昇する
ため、図８の（ａ）に示すように機関の回転抵抗が増加
する。
【００２３】スロットル弁１０は、従来は始動時に全閉
状態としていたのを、反対に全開状態となるように制御
することにより、吸気量を増加させて圧縮行程における
筒内圧力を上昇させる。これらの操作は、いずれも結果
として、クランキング回転数を低下させる方向に作用す
るので、噴射弁７の開弁期間が同じであっても、有効な
噴射量を増加させることができる。
状態としていたのを、反対に全開状態となるように制御
することにより、吸気量を増加させて圧縮行程における
筒内圧力を上昇させる。これらの操作は、いずれも結果
として、クランキング回転数を低下させる方向に作用す
るので、噴射弁７の開弁期間が同じであっても、有効な
噴射量を増加させることができる。
【００２４】上記制御手段の１つ、もしくは２つ以上を
組み合わせて同時に行なうことによって、クランキング
開始と同時に燃料噴射を開始し、クランクシャフト１８
の７２０°の回転、つまり１サイクル（吸気、圧縮、膨
張、排気）の経過後に、上記のようなクランキング回転
制御を解除して始動を完遂させる。全気筒の着火に必要
な量の燃料を１サイクル内に噴射することができない場
合は、上記の制御を数サイクルまで継続し、必要な噴射
量を確保した後に制御を解除して始動を完遂させる。
組み合わせて同時に行なうことによって、クランキング
開始と同時に燃料噴射を開始し、クランクシャフト１８
の７２０°の回転、つまり１サイクル（吸気、圧縮、膨
張、排気）の経過後に、上記のようなクランキング回転
制御を解除して始動を完遂させる。全気筒の着火に必要
な量の燃料を１サイクル内に噴射することができない場
合は、上記の制御を数サイクルまで継続し、必要な噴射
量を確保した後に制御を解除して始動を完遂させる。
【００２５】このような制御により、クランキング回転
数を低下させて吸気と圧縮行程の期間を延長させること
により、燃料噴射期間（クランク角度）は変えずに時間
を延長して、低温始動時に必要な比較的多量の噴射燃料
量を確保することができる。
数を低下させて吸気と圧縮行程の期間を延長させること
により、燃料噴射期間（クランク角度）は変えずに時間
を延長して、低温始動時に必要な比較的多量の噴射燃料
量を確保することができる。
【図１】本発明の実施形態のシステム構成を示す断面図
である。
である。
【図２】吸気管噴射エンジンと筒内直噴エンジンのそれ
ぞれにおいて有効な燃料噴射の可能な期間を比較して示
すタイミングチャートである。
ぞれにおいて有効な燃料噴射の可能な期間を比較して示
すタイミングチャートである。
【図３】（ａ）は筒内直噴エンジンにおいて機関回転数
の上昇に応じて同じ噴射期間でも噴射量が減少すること
を示すタイミングチャートであって、（ｂ）はより具体
的に、回転数に応じて有効な噴射期間と無効の噴射期間
がどのように変化するかを例示するタイミングチャート
である。
の上昇に応じて同じ噴射期間でも噴射量が減少すること
を示すタイミングチャートであって、（ｂ）はより具体
的に、回転数に応じて有効な噴射期間と無効の噴射期間
がどのように変化するかを例示するタイミングチャート
である。
【図４】電子式制御装置（ＥＣＵ）の構成を例示するブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】実施形態における１つの制御例を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図６】スタータのデューティ制御の例を示す線図であ
る。
る。
【図７】可変抵抗によるスタータの電流制御の例を示す
線図である。
線図である。
【図８】バルブタイミング制御装置が設けられている筒
内直噴エンジンにおいて、（ａ）は吸気弁のバルブタイ
ミングと機関抵抗との関係を示す線図であり、（ｂ）は
吸気弁の遅角制御を例示する線図である。
内直噴エンジンにおいて、（ａ）は吸気弁のバルブタイ
ミングと機関抵抗との関係を示す線図であり、（ｂ）は
吸気弁の遅角制御を例示する線図である。
４…吸気弁 ５…排気弁 ７…燃料噴射弁 １０…スロットル弁 １２…クランク角センサ １４…水温センサ １５…スタータ １６…スタータ電源制御装置 １７…電子式制御装置（ＥＣＵ） １８…クランクシャフト １９…電源（バッテリー） ２１…燃料圧力センサ ２６…クランキング回転数低減回路 ２７…可変抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/34 Ｆ０２Ｄ 41/34 Ｆ (72)発明者 原田 明典 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 斎藤 公孝 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 古賀 伸彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 武田 啓壮 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G092 AA01 AA06 AA11 BB01 BB06 DA01 DA08 DC03 EA02 EA03 EA15 EA17 EB04 FA31 GA01 HA01Z HA06X HA06Z HA13X HB01X HB02X HB03Z HE01X HE01Z HE03Z HE08Z HF01X HF05X HF08Z HF19Z 3G301 HA01 HA04 HA19 JA00 KA01 LA03 LA07 LB04 MA11 MA18 MA24 NE06 NE11 NE23 PA01Z PA11A PA11Z PB03A PB05A PB08Z PE01A PE01Z PE03Z PE10A PE10Z PF12A PF16Z PG02A
Claims (3)
- 【請求項１】 燃焼室内へ直接に燃料を噴射するために
前記燃焼室に噴孔を開口する燃料噴射弁を備えている筒
内直接燃料噴射式内燃機関において、少なくとも前記機
関の温度（水温）検出手段と、前記機関の回転速度を検
出する回転速度検出手段と、これらの検出手段の検出信
号に基づいて前記燃料噴射弁の燃料噴射時期および燃料
噴射量を制御する制御手段とを備えており、さらに、前
記制御手段が機関が始動状態にあることを検知したとき
に、前記回転速度検出手段が検出したクランキング回転
速度において始動に必要な噴射量を噴射可能か否かを判
断して、噴射量の確保が可能となるようにクランキング
回転速度を低減させるクランキング回転速度制御手段を
も備えていることを特徴とする筒内直接燃料噴射式内燃
機関の燃料噴射制御装置。 - 【請求項２】 前記クランキング回転速度制御手段が、
スタータへの供給電力量、補機類の負荷量、吸排気弁の
開閉時期、およびスロットル弁の開度のうちの少なくと
も１つを変更するように構成されていることを特徴とす
る請求項１に記載された筒内直接燃料噴射式内燃機関の
燃料噴射制御装置。 - 【請求項３】 前記クランキング回転速度制御手段が、
前記制御手段に設けられたクランキング回転数低減回路
と、前記クランキング回転数低減回路の指令を受けてス
タータへの電力供給量を制御するスタータ電源制御装置
とによって構成されていることを特徴とする請求項１に
記載された筒内直接燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10290601A JP2000120513A (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 筒内直接燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10290601A JP2000120513A (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 筒内直接燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000120513A true JP2000120513A (ja) | 2000-04-25 |
Family
ID=17758125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10290601A Withdrawn JP2000120513A (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 筒内直接燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000120513A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007211659A (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の始動制御装置 |
| JP2013194637A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Toyota Motor Corp | エンジン制御装置 |
-
1998
- 1998-10-13 JP JP10290601A patent/JP2000120513A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007211659A (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の始動制御装置 |
| JP2013194637A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Toyota Motor Corp | エンジン制御装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |