JP2000130234A - 筒内燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高圧燃料ポンプによる燃料供給が低圧燃料ポン
プによる燃料供給に切り換えられる特殊運転時において
も燃料噴射量制御の制御精度を確保する。 【解決手段】燃料タンク８０の燃料はフィードポンプ７
８から低圧燃料配管７６を通じて高圧ポンプ７４に供給
される。低圧燃料配管７６の途中に設けられたプレッシ
ャレギュレータ８２は高圧ポンプ７４に供給される燃料
の圧力を所定のフィード圧に調圧する。高圧ポンプ７４
は燃料を高圧に加圧し、その高圧燃料を高圧燃料配管７
２を通じてインジェクタ２６が接続されたデリバリパイ
プ７０に供給する。エンジン１０の電子制御装置４０は
高圧ポンプ７４による燃料供給がフィードポンプ７８に
よる燃料供給に切り替えられる特殊運転時に、通常運転
時とは異なる換算式に基づいて燃料噴射量から燃料噴射
時間を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は低圧燃料ポンプか
ら圧送される燃料を高圧燃料ポンプによって高圧に加圧
して燃料噴射弁に供給するとともに、同燃料噴射弁から
内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射するようにした筒内
燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】こうした筒内燃料噴射式内燃機関の燃料
噴射装置において、燃料噴射弁の開弁時間、即ち燃料噴
射時間は一般に、 ・機関運転状態に基づいて燃料噴射量を決定した後、 ・予め定められた燃料噴射量と燃料噴射時間との関係に
基づいて燃料噴射量を燃料噴射時間に換算する、 といった手順に従って決定されている。

【０００３】ここで、仮に燃料噴射時間を一定に設定し
ても、燃料噴射圧が高くなるほど燃料噴射弁の噴口から
流出する燃料の速度が増大するため、同燃料噴射弁から
実際に噴射される燃料の量も増大するようになる。

【０００４】そこで、従来の燃料噴射制御装置にあって
は、こうした燃料噴射圧の大きさに基づく燃料噴射量の
変化を燃料噴射時間の設定に反映させるため、基準とな
る燃料噴射圧（基準燃料噴射圧）と実際の燃料噴射圧
（実燃料噴射圧）とに基づいて燃料噴射時間を設定する
ようにしている。

【０００５】例えば、特開平５−９９０５１号、特開平
５−２１４９９９号公報に記載される燃料噴射制御装置
等では、次式に基づいて燃料噴射時間を設定するように
している。 τ＝Ｑ・Ｋp ・Ｋpi・√（ＰM ／Ｐr ）−τ0 τ ：燃料噴射時間 Ｑ ：燃料噴射量 ＰM ：基準燃料噴射圧 Ｐr ：実燃料噴射圧 Ｋp ，Ｋpi，τ0：各種補正係数 上式によれば、燃料噴射時間τは、実燃料噴射圧Ｐr が
基準燃料噴射圧ＰM と比較して低くなるほど相対的に長
く設定され、逆に実燃料噴射圧Ｐr が高くなるほど相対
的に短く設定されるようになるため、燃料噴射圧の変化
に応じた適切な燃料噴射時間が設定されることとなる。

【０００６】また、筒内燃料噴射式内燃機関では、通常
は低圧燃料ポンプではなく高圧燃料ポンプによって燃料
噴射弁に対し燃料が供給されている。従って、上記基準
燃料噴射圧を設定する際には高圧燃料ポンプの燃料供給
が実行される通常運転時を想定し、同運転時における標
準的な燃料噴射圧（例えば「１２ＭＰａ」）を同基準燃
料噴射圧として設定するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、筒内燃料噴
射式内燃機関では、故障等に起因して高圧燃料ポンプに
より燃料を加圧することができなくなった場合には、同
高圧燃料ポンプによる燃料供給を低圧燃料ポンプによる
燃料供給に切り替え、同低圧燃料ポンプの燃料供給圧に
基づいて燃料噴射制御を実行するようにしている（例え
ば、特開平９−３２６１７号、特開平１０−７７８９２
号、特開平１０−１７６５８７号公報）。

【０００８】しかしながら、上記のように高圧燃料ポン
プによる燃料供給が低圧燃料ポンプによる燃料供給に切
り換えられる特殊運転時には、燃料噴射圧が低圧燃料ポ
ンプの燃料供給圧（例えば、「０．３ＭＰａ」）と略等
しくなり、上記燃料噴射時間を設定する際に想定してい
た燃料噴射圧、即ち基準燃料噴射圧と比較して著しく低
くなるため、燃料噴射量と燃料噴射時間との間の関係が
通常運転時におけるものと異なった特性を示すようにな
る。

【０００９】従って、通常運転時を想定して定められた
燃料噴射量と燃料噴射時間との間の関係に基づいて、こ
うした特殊運転時における燃料噴射時間を設定したとし
ても、その燃料噴射時間を要求される燃料噴射量に正確
に適合させるのが困難となり、燃料噴射量制御における
精度の悪化も避けきれないものとなっていた。

【００１０】この発明はこうした従来の実情に鑑みてな
されたものであり、その目的は高圧燃料ポンプによる燃
料供給が低圧燃料ポンプによる燃料供給に切り換えられ
る特殊運転時であっても燃料噴射量制御における所定の
制御精度を確保することのできる筒内燃料噴射式内燃機
関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載した発明では、低圧燃料ポンプから
供給される燃料を高圧燃料ポンプにより高圧に加圧して
筒内噴射用の燃料噴射弁に供給するようにした筒内燃料
噴射式内燃機関に適用され、通常運転時には高圧燃料ポ
ンプにより加圧された燃料の圧力に基づいて燃料噴射弁
による燃料噴射を実行する一方で、特殊運転時には高圧
燃料ポンプの燃料加圧動作を停止して低圧燃料ポンプの
燃料供給圧に基づいて燃料噴射を実行する筒内燃料噴射
式内燃機関の燃料噴射制御装置において、通常運転時に
対応した第１の演算方式に基づいて燃料噴射量に対応し
た燃料噴射弁の燃料噴射時間を演算する第１の演算手段
と、特殊運転時に対応し第１の演算方式とは異なる第２
の演算方式に基づいて燃料噴射量に対応した燃料噴射時
間を演算する第２の演算手段と、燃料噴射時間の演算を
通常運転時には第１の演算手段による演算に、特殊運転
時には第２の演算手段による演算に切り換える切換手段
とを備えるようにしている。

【００１２】上記構成によれば、燃料噴射時間を演算す
る際に通常運転時と特殊運転時とに応じたそれぞれ別の
演算方式を採用するようにしたため、特殊運転時であっ
ても燃料噴射量に正確に対応した燃料噴射時間を演算す
ることができるようになる。因みに、こうした演算方式
には、燃料噴射量を燃料噴射時間に換算するための各種
換算式を用いた演算の他、例えば、燃料噴射量と燃料噴
射時間との関係を予め定義したマップを用いた演算も含
まれる。

【００１３】また、燃料噴射時間を演算する際の演算方
式を上記各運転時にそれぞれ対応したものとする具体的
な構成としては、請求項２に記載した発明のように、 ・第１の演算手段は燃料噴射弁の燃料噴射圧を高圧燃料
ポンプにより加圧される燃料の圧力としたときに対応す
る第１の換算式に基づいて燃料噴射量を燃料噴射時間に
換算するものであり、 ・第２の演算手段は燃料噴射圧を低圧燃料ポンプの燃料
供給圧としたときに対応し第１の換算式とは異なる第２
の換算式に基づいて燃料噴射量を燃料噴射時間に換算す
るものである、 といった構成を採用することができる。

【００１４】こうした構成によれば、燃料噴射量と燃料
噴射時間との間の関係が燃料噴射圧の違いによって通常
運転時と特殊運転時との間で異なった特性を示す場合で
も、その特性の相異を上記各換算式に反映させることが
できる。従って、特殊運転時であっても燃料噴射量に正
確に対応した燃料噴射時間を演算することができるよう
になる。

【００１５】更に、上記請求項１又は２に記載した構成
に加えて更に、請求項３に記載した発明のように、 ・特殊運転時には燃料噴射開始時期を吸気行程中に設定
するとともに、当該燃料噴射開始時期を通常運転時の吸
気行程中における燃料噴射開始時期よりも進角側の時期
に設定する燃料噴射時期設定手段 を更に備えるようにすれば、燃料噴射の実行可能な期間
が長く確保されるようになるため、特殊運転時であって
も要求される量の燃料を気筒内に確実に噴射することが
できるようになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］以下、本発明
を具体化した実施形態について図１〜３を参照して説明
する。

【００１７】図１は本実施形態における燃料噴射制御装
置の概略構成を示している。エンジン１０はシリンダヘ
ッド１１と、複数のシリンダ１３（図１ではその一つを
示す）が形成されたシリンダブロック１２とを備えてい
る。各シリンダ１３内にはピストン１４が往復動可能に
設けられており、このピストン１４の頂面と、シリンダ
１３の内壁面及びシリンダヘッド１１の下面とによって
燃焼室１６が区画形成されている。燃焼室１６には吸気
通路３０及び排気通路３２が接続されており、これら各
通路３０，３２はシリンダヘッド１１に支持された吸気
バルブ２０及び排気バルブ２２によって開放又は閉鎖さ
れる。

【００１８】吸気通路３０には燃焼室１６に導入される
吸入空気の量を調節するためのスロットルバルブ３１
が、排気通路３２には排気を浄化するための触媒コンバ
ータ３５がそれぞれ設けられている。

【００１９】シリンダヘッド１１には燃焼室１６内に燃
料を直接噴射するインジェクタ２６と、同燃焼室１６内
の混合気に着火する点火プラグ２４とが各シリンダ１３
に対応してそれぞれ設けられている。インジェクタ２６
には電磁弁２６ａが内蔵されており、この電磁弁２６ａ
の開閉動作に基づいて燃料噴射量及び燃料噴射時期が調
節される。また、このインジェクタ２６には、高圧ポン
プ７４等を備えて構成される燃料供給装置により燃料が
供給されるようになっている。

【００２０】以下、この燃料供給装置について説明す
る。燃料供給装置は、燃料タンク８０内の燃料を吸引吐
出するフィードポンプ７８、同フィードポンプ７８と低
圧燃料配管７６を介して接続された高圧ポンプ７４、こ
の高圧ポンプ７４と高圧燃料配管７２を介して接続され
たデリバリパイプ７０等を備えている。デリバリパイプ
７０にはインジェクタ２６がそれぞれ接続されている。

【００２１】燃料タンク８０の燃料はフィードポンプ７
８から低圧燃料配管７６を通じて高圧ポンプ７４に供給
される。こうして高圧ポンプ７４に供給される燃料の圧
力は低圧燃料配管７６の途中に設けられたプレッシャレ
ギュレータ８２によって所定のフィード圧（「０．３Ｍ
Ｐａ」）に調圧されている。

【００２２】高圧ポンプ７４は、排気バルブ２２を開閉
する排気カムシャフト２１によってプランジャ７４ａが
駆動されることにより、フィードポンプ７８から供給さ
れる燃料を加圧室（図示略）にて高圧（「８〜１３ＭＰ
ａ」）に加圧し、その高圧燃料を高圧燃料配管７２を通
じてデリバリパイプ７０に供給する。こうしてデリバリ
パイプ７０に供給された燃料は各インジェクタ２６に分
配供給される。

【００２３】高圧ポンプ７４にはデリバリパイプ７０に
供給する燃料の量を調節する電磁制御弁７５が設けられ
ている。この電磁制御弁７５によって燃料供給量が調節
されることによりデリバリパイプ７０内における燃料の
圧力（実燃料圧ＰＲＥＡＬ）、換言すればインジェクタ
２６から噴射される燃料の噴射圧が所定の圧力値に調節
されるようになっている。

【００２４】因みに、この電磁制御弁７５が断線や短絡
等によって正常に動作しなくなった場合、同電磁制御弁
７５はその内部に内蔵されているスプリングの付勢力に
よって開弁状態となり、低圧燃料配管７６は高圧ポンプ
７４の加圧室を介して高圧燃料配管７２と常時連通され
るようになる。その結果、高圧ポンプ７４の燃料加圧動
作は停止され、フィードポンプ７８から高圧ポンプ７４
に圧送された燃料は加圧されることなくデリバリパイプ
７０に供給されるようになる。

【００２５】インジェクタ２６から噴射される燃料と吸
気バルブ２０の開弁時に吸気通路３０を通じて燃焼室１
６内に導入される吸入空気とにより形成される混合気
は、点火プラグ２４によって着火されて燃焼する。こう
して燃焼した混合気は排気バルブ２２の開弁時に燃焼室
１６から排気として排気通路３２に排出され、触媒コン
バータ３５を通じて外部に排出される。

【００２６】本実施形態におけるエンジン１０では、そ
の燃焼形態が空燃比又は燃料噴射方式が異なる複数のモ
ードの間で切り換えるようになっている。 ［成層燃焼］ 燃焼形態として成層燃焼が選択される
と、燃料は圧縮行程に噴射されるようになる。従って、
点火プラグ２４近傍の混合気は点火時において部分的に
点火可能なリッチな状態となる。また、混合気の平均的
な空燃比（Ａ／Ｆ）は理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．５）
よりもリーン（Ａ／Ｆ＝２５〜５０）に設定される。

【００２７】［弱成層燃焼］ 燃焼形態として弱成層燃
焼が選択されると、燃料は吸気行程と圧縮行程との２回
に分割して噴射されるようになり、空燃比は理論空燃比
よりもリーン（Ａ／Ｆ＝２０〜３０）に設定される。ま
た、この弱成層燃焼では、一部の燃料が吸気行程におい
て噴射されるため、点火時における燃焼室１６内の空燃
比の差は上記成層燃焼と比較して小さくなる。

【００２８】［均質燃焼］ 燃焼形態として均質燃焼が
選択されると、燃料は吸気行程で噴射されるようにな
る。この均質燃焼では、吸気行程で全ての燃料が噴射さ
れるため、点火時における燃焼室１６内の空燃比は略均
一になる。また、その空燃比は運転状態に応じて理論空
燃比、リーン（Ａ／Ｆ＝１５〜２３）、及びリッチ（Ａ
／Ｆ＝１１〜１３）に適宜設定される。

【００２９】エンジン１０には、その運転状態を検出す
るためのセンサが各種設けられている。ピストン１４の
往復動に伴って回転するクランクシャフト（図示略）と
同クランクシャフトと連動して回転する吸気カムシャフ
ト（図示略）の近傍には、クランクシャフトの回転速度
（機関回転数ＮＥ）とその回転角度（クランク角ＣＡ）
を検出するためのクランク角センサ５１及びカム角セン
サ５２がそれぞれ設けられている。

【００３０】吸気通路３０においてスロットルバルブ３
１の下流側には吸入空気の圧力（吸気圧ＰＭ）を検出す
る吸気圧センサ５３が設けられている。また、スロット
ルバルブ３１の近傍には運転者によって踏込操作される
アクセルペダル（図示略）にの踏込量（アクセル開度Ａ
ＣＣＰ）を算出するアクセルセンサ５４が設けられてい
る。デリバリパイプ７０にはその内部の燃料の圧力、即
ち実燃料圧ＰＲＥＡＬを検出する燃圧センサ５５が設け
られている。

【００３１】これら各種センサ５１〜５５の検出信号は
いずれもエンジン１０の各種制御を実行するための電子
制御装置（以下、「ＥＣＵ」と略記する）４０に入力さ
れる。このＥＣＵ４０は各センサ５１〜５５からの検出
信号に基づいてインジェクタ２６（電磁弁２６ａ）や高
圧ポンプ７４の電磁制御弁７５、点火プラグ２４の点火
時期を調節するイグナイタ（図示略）等を駆動すること
により、燃料噴射量、燃料噴射時期、燃料噴射圧に係る
制御や点火時期に係る制御等を実行する。ＥＣＵ４０は
こうした各種制御を実行するための制御プラグラムや関
数データが予め記憶されたメモリ４２を備えている。

【００３２】以下、ＥＣＵ４０によって実行される各種
制御のうち高圧ポンプ７４の燃料供給量制御及び燃料噴
射に係る制御について図２及び図３に示すフローチャー
トを参照して説明する。ＥＣＵ４０はこれら各図のフロ
ーチャートに示す処理を所定のクランク角毎の割込処理
として実行する。

【００３３】図２に示すフローチャートは高圧ポンプ７
４による燃料供給に係る制御の実行手順を示している。
このフローチャートに示すステップ１００において、特
殊運転時か否か、換言すれば、高圧ポンプ７４による燃
料供給を停止し、フィードポンプ７８によってデリバリ
パイプ７０に燃料を供給する必要があるか否かを判断す
る。

【００３４】このステップ１００において特殊運転時と
判断されるのは、（ａ）異物噛み込み等によって高圧ポ
ンプ７４のプランジャ７４ａの往復動が正常に行われな
くなり、デリバリパイプ７０内の実燃料圧ＰＲＥＡＬが
所定圧力値よりも低下しているとき、（ｂ）高圧ポンプ
７４の電磁制御弁７５に断線や短絡等が発生して同電磁
制御弁７５が正常に動作していないとき、（ｃ）燃圧セ
ンサ５５に断線や短絡等が発生し、その検出信号が異常
値を示しているとき、（ｄ）エンジン１０を始動させて
いるとき、等々のいずれかの条件に該当している場合が
挙げられる。

【００３５】ここで、上記（ａ）〜（ｃ）の条件に該当
する場合に、高圧ポンプ７４による燃料供給をフィード
ポンプ７８による燃料供給に切り替えるようにしている
のは、高圧ポンプ７４による燃料加圧が実行不能か、或
いはその加圧圧力を制御することができないためであ
る。また、上記（ｄ）に該当する場合、即ち機関始動時
においても燃料供給を切り替えるようにしているのは、
機関回転数が極めて低いため、高圧ポンプ７４から十分
な燃料をデリバリパイプ７０に供給することができない
からである。

【００３６】ステップ１００において通常運転時である
と判断した場合、ステップ１３０において高圧ポンプ７
４による燃料供給を実行する。即ち、ＥＣＵ４０は機関
回転数ＮＥ及び別途算出される燃料噴射量ＱＩＮＪとに
基づいて目標燃料圧ＰＴＲＧを設定するとともに、この
目標燃料圧ＰＴＲＧと実燃料圧ＰＲＥＡＬとに基づいて
電磁制御弁７５を制御することにより、高圧ポンプ７４
の燃料供給量を制御する。このように高圧ポンプ７４の
燃料供給量が制御されることにより、実燃料圧ＰＲＥＡ
Ｌ、即ち燃料噴射圧は「８〜１３ＭＰａ」の範囲に調節
されるようになる。

【００３７】一方、ステップ１００において特殊運転時
であると判断した場合、ステップ１１０において高圧ポ
ンプ７４による燃料供給をフィードポンプ７８による燃
料供給に切り替える。即ち、ＥＣＵ４０は電磁制御弁７
５の通電制御を停止して同電磁制御弁７５を常時、開弁
状態に保持することにより、高圧ポンプ７４における燃
料加圧動作を停止する。尚、上記条件（ｂ）のように電
磁制御弁７５に断線や短絡等が発生している場合には、
上記ステップ１１０の処理が実行されなくとも、前述し
たように電磁制御弁７５は開弁状態になり高圧ポンプ７
４の燃料加圧動作は停止される。このように高圧ポンプ
７４による燃料加圧が停止されることにより、フィード
ポンプ７８から高圧ポンプ７４に圧送される燃料は加圧
されることなくデリバリパイプ７０に供給され、燃料噴
射圧はフィードポンプ７８のフィード圧と略等しい
「０．３ＭＰａ」近傍に調節されるようになる（実際に
は、燃料噴射圧はデリバリパイプ７０から高圧ポンプ７
４への燃料の流れを規制するチェック弁（図示略）の開
弁圧をフィード圧から減じた圧力近傍に調整されるよう
になる）。

【００３８】その後、ＥＣＵ４０は処理をステップ１２
０に移行し、高圧ポンプ７４による燃料供給がフィード
ポンプ７８による燃料供給に切り替えられたことを示す
高圧ポンプ停止フラグＸＦＰを「１」に設定する。ま
た、ステップ１３０の処理を実行した後は、ステップ１
４０において、この高圧ポンプ停止フラグＸＦＰを
「０」に設定する。これら各ステップ１２０，１４０の
処理を実行した後、ＥＣＵ４０は一連の処理を一旦終了
する。

【００３９】次に、燃料噴射時間ＴＡＵ及び燃料噴射時
期ＡＩＮＪの算出手順について説明する。本実施形態で
は、これら燃料噴射時間ＴＡＵ及び燃料噴射時期ＡＩＮ
Ｊの算出手順を上記高圧ポンプ停止フラグＸＦＰに
「１」であるか否かに応じて切り替えるようにしてい
る。

【００４０】図３に示すフローチャートは燃料噴射時間
ＴＡＵの算出手順を示している。まずステップ２００に
おいて、ＥＣＵ４０は機関回転数ＮＥ及びアクセル開度
ＡＣＣＰ若しくは吸気圧ＰＭに基づいて燃料噴射量ＱＩ
ＮＪを算出する。

【００４１】次にステップ２１０において高圧ポンプ停
止フラグＸＦＰが「１」に設定されているか否かを判断
する。ここで高圧ポンプ停止フラグＸＦＰが「１」に設
定されていないと判断した場合、即ち高圧ポンプ７４に
よる燃料供給が実行されて燃料噴射圧が上記「８〜１３
ＭＰａ」の範囲にある場合、ＥＣＵ４０は処理をステッ
プ２３０に移行する。

【００４２】ステップ２３０においてＥＣＵ４０は上記
燃料噴射量ＱＩＮＪと等しい量の燃料を噴射するための
インジェクタ２６の開弁時間、即ち燃料噴射時間ＴＡＵ
を次の換算式に基づいて算出する。 TAU＝QINJ・PAH・√（ＰＳＴ／ＰＲＥＡＬ）+PBH ・・・（１） ここで、上記換算式（１）中、「ＰＡＨ」は燃料噴射量
ＱＩＮＪを燃料噴射時間ＴＡＵに換算するための換算係
数であり、実燃料圧ＰＲＥＡＬが「８〜１３ＭＰａ」の
範囲にある基準燃料圧ＰＳＴになっているときの両者Ｑ
ＩＮＪ，ＴＡＵの関係に対応して設定されている。尚、
本実施形態では、上記基準燃料圧ＰＳＴを「１２ＭＰ
ａ」に設定している。

【００４３】また、「√（ＰＳＴ／ＰＲＥＡＬ）」は、
実燃料圧ＰＲＥＡＬが機関運転状態に応じて「８〜１３
ＭＰａ」の範囲で変化し、上記基準燃料圧ＰＳＴ（「１
２ＭＰａ」）からずれた場合に、そのずれによる燃料噴
射時間ＴＡＵの変化を補正するための補正係数である。

【００４４】例えば、実燃料圧ＰＲＥＡＬが基準燃料圧
ＰＳＴよりも低い場合には、上記補正係数√（ＰＳＴ／
ＰＲＥＡＬ）が「１」よりも大きく設定されるため、燃
料噴射時間ＴＡＵは相対的に長くなるように補正され、
逆に実燃料圧ＰＲＥＡＬが基準燃料圧ＰＳＴよりも高い
場合には、上記補正係数√（ＰＳＴ／ＰＲＥＡＬ）が
「１」よりも小さく設定されるため、燃料噴射時間ＴＡ
Ｕは相対的に短くなるように補正される。また、実燃料
圧ＰＲＥＡＬが基準燃料圧ＰＳＴと等しい「１２ＭＰ
ａ」であれば、上記補正係数√（ＰＳＴ／ＰＲＥＡＬ）
は「１」に設定されるため、実燃料圧ＰＲＥＡＬに基づ
く補正は実質的に行われない。

【００４５】更に換算式（１）中、「ＰＢＨ」は、イン
ジェクタ２６に開弁信号が出力されてから同インジェク
タ２６が実際に開弁して燃料噴射が開始されるまでの時
間、いわゆる無効噴射時間に応じて燃料噴射時間ＴＡＵ
を補正するための補正項であり、燃料噴射圧を「１２Ｍ
Ｐａ」としたときの無効噴射時間と等しくなるように設
定されている。

【００４６】この無効噴射時間は、同インジェクタ２６
に内蔵されているリードバルブ（図示略）の慣性や電磁
弁２６ａに発生するバルブ駆動力等々に応じて予め設定
することができる。また、この無効噴射時間は燃料噴射
圧が高い場合には上記リードバルブが動き難くなること
から増大する傾向があり、逆に燃料噴射圧が低い場合に
は減少する傾向があるものの、通常は燃料噴射時間ＴＡ
Ｕを算出するうえで、こうした燃料噴射圧の変動による
影響は殆どないものとみなすことができる。

【００４７】しかしながら、燃料噴射圧が通常運転時よ
りも極めて低くなる特殊運転時にあっても正確な燃料噴
射時間ＴＡＵを算出しようとすると、こうした燃料噴射
圧の変動による無効噴射時間の変化も無視できないもの
となる。そこで、本実施形態ではこうした燃料噴射圧の
変動による無効噴射時間の変化を考慮するために、こう
した補正項を導入し、この補正項を通常運転時と特殊運
転時とで切り替えるようにしている。

【００４８】上記のように換算係数ＰＡＨ及び補正項Ｐ
ＢＨが設定されることにより、換算式（１）は、燃料噴
射圧（実燃料圧ＰＲＥＡＬ）が高圧ポンプ７４により加
圧される燃料の圧力（「８〜１３ＭＰａ」）の範囲にあ
る通常運転時に対応するものとなっている。

【００４９】一方、上記ステップ２１０において高圧ポ
ンプ停止フラグＸＦＰが「１」に設定されていると判断
した場合、即ち高圧ポンプ７４による燃料供給がフィー
ドポンプ７８による燃料供給に切り替えられて、燃料噴
射圧が略「０．３ＭＰａ」、例えば、実燃料圧ＰＲＥＡ
Ｌが「０．２ＭＰａ」になっている場合、ＥＣＵ４０は
処理をステップ２２０に移行する。

【００５０】ステップ２２０においてＥＣＵ４０は燃料
噴射時間ＴＡＵを次の換算式に基づいて算出する。 TAU＝QINJ・PAL+PBL ・・・（２） 上式において、「ＰＡＬ」は燃料噴射量ＱＩＮＪを燃料
噴射時間ＴＡＵに換算するための換算係数であり、実燃
料圧ＰＲＥＡＬが「０．２ＭＰａ」になっているときの
両者ＱＩＮＪ，ＴＡＵの関係に基づいて設定されてい
る。尚、この換算係数ＰＡＬと、上記換算係数ＰＡＨ及
び補正係数√（ＰＳＴ／ＰＲＥＡＬ）との間には以下の
関係式が常に成立している。 PAL≠PAH・√(PST／PREAL) ・・・（３） PREAL ＝０．２（ＭＰａ） ・・・（４） 上式（３），（４）から明らかなように、式（２）中に
おける換算係数ＰＡＬは、式（１）中において、燃料噴
射量ＱＩＮＪに乗ぜられる係数（ＰＡＨ・√（ＰＳＴ／
ＰＲＥＡＬ）)の実燃料圧ＰＲＥＡＬに「０．２ＭＰ
ａ」を単に代入したものとはなっていない。即ち、燃料
噴射圧が高圧（「８〜１３ＭＰａ」）であることを想定
して設定されている式（１）によって低圧（「０．２Ｍ
Ｐａ」）時の燃料噴射時間ＴＡＵを算出したとしても、
燃料噴射量ＱＩＮＪに適合する正確な燃料噴射時間ＴＡ
Ｕを算出することができないためである。このため、本
実施形態では低圧時に対応した換算式（２）を上記換算
式（１）とは別途設定するようにしているのである。

【００５１】また、換算式（２）中、「ＰＢＬ」は上記
換算式（１）中における補正項ＰＢＨと同様、無効噴射
時間に応じて燃料噴射時間ＴＡＵを補正するための補正
項である。但し、この換算式（２）中における補正項Ｐ
ＢＬは燃料噴射圧を「０．２ＭＰａ」としたときの無効
噴射時間と等しくなるように設定されており、上記補正
項ＰＢＨよりも小さい値に設定されている。特殊運転時
にあっては燃料噴射圧が通常運転時と比較して低く、無
効噴射時間が通常運転時よりも短くなる傾向があるから
である。

【００５２】上記のように換算係数ＰＡＬ及び補正項Ｐ
ＢＬが設定されることにより、上記換算式（２）は、燃
料噴射圧（実燃料圧ＰＲＥＡＬ）がフィードポンプ７８
のフィード圧（「０．３ＭＰａ」）にある特殊運転時に
対応するものとなっている。

【００５３】上記ステップ２２０，２３０の処理を実行
した後、ＥＣＵ４０は一連の処理を一旦終了する。以上
説明したように、本実施形態に係る燃料噴射制御装置で
は、通常運転時と特殊運転時とに応じて演算方式を切り
替え、各運転時に対応した換算式（１），（２）を用い
て燃料噴射時間ＴＡＵを算出するようにしている。従っ
て、燃料噴射量ＱＩＮＪと燃料噴射時間ＴＡＵとの間の
関係が燃料噴射圧の違いによって通常運転時と特殊運転
時との間で異なった特性を示す場合でも、その特性の相
異を上記各換算式（１），（２）、更に詳しくは各換算
係数ＰＡＨ，ＰＡＬ及び補正項ＰＢＨ，ＰＢＬに反映さ
せることができる。

【００５４】その結果、本実施形態によれば、（１）通
常運転時のみならず、特殊運転時であっても燃料噴射量
ＱＩＮＪに正確に対応した燃料噴射時間ＴＡＵを演算す
ることができるようになり、燃料噴射量制御における所
定の制御精度を確保することができる。

【００５５】更に、本実施形態では、無効噴射時間に応
じて燃料噴射時間ＴＡＵを補正するための補正項ＰＢ
Ｈ，ＰＢＬを含むように上記各換算式（１），（２）を
設定している。このため、インジェクタ２６の無効噴射
時間が燃料噴射圧の違いによって通常運転時と特殊運転
時との間で異なる場合でも、その相異を上記各補正項Ｐ
ＢＨ，ＰＢＬにより適正に補正して燃料噴射時間ＴＡＵ
を算出することができるようになる。

【００５６】従って、本実施形態によれば、（２）燃料
噴射圧の違いによる無効噴射時間の変化をも燃料噴射時
間ＴＡＵの演算に反映させることができるようになり、
燃料噴射量ＱＩＮＪに更に正確に対応した燃料噴射時間
を算出して燃料噴射量制御における制御精度を向上させ
ることができるようになる。

【００５７】［第２の実施形態］次に、本発明の第２の
実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中心
に説明する。尚、上記第１の実施形態と同等の構成につ
いては説明を省略する。

【００５８】前述したような特殊運転時にあっては、燃
料噴射の実行可能な期間が通常運転時と比較して制限さ
れるようになる。特殊運転時には通常運転時よりも燃料
噴射圧が極めて低くなるため、圧縮行程後期のように燃
焼室１６内の内圧が高くなる期間は燃料を燃焼室１６内
に噴射することが困難になるからである。更に、特殊運
転時には燃料噴射圧が低くなるため、燃料噴射量ＱＩＮ
Ｊが通常運転時と同量であっても燃料噴射時間ＴＡＵを
通常運転時よりも長く設定する必要がある。

【００５９】従って、特殊運転時において機関回転数Ｎ
Ｅの上昇に伴い燃料噴射の実行可能な期間が短くなる
と、上記のように演算された燃料噴射時間ＴＡＵに基づ
いてインジェクタ２６を開弁させたとしても、要求され
る量の燃料を燃焼室１６内に噴射させることが困難にな
るおそれがある。そして仮に、所定量の燃料を噴射させ
ることができなくなると、燃焼室１６内における混合気
の空燃比がリーンになって失火の発生を招くこととな
る。更にこうした失火が発生すると、触媒コンバータ３
５付近で未燃焼ガスが燃焼することに起因した同触媒コ
ンバータ３５の過熱を誘発するおそれもある。

【００６０】そこで、本実施形態ではこうした失火の発
生を回避するために、通常運転時と特殊運転時とでは燃
料噴射時期（インジェクタ２６による燃料噴射が開始さ
れる時期）を変更するようにしている。以下、こうした
燃料噴射時期の設定手順について図４に示すフローチャ
ートを参照して説明する。

【００６１】ＥＣＵ４０は、ステップ３００において、
高圧ポンプ停止フラグＸＦＰが「１」に設定されている
か否かを判断する。ここで高圧ポンプ停止フラグＸＦＰ
が「１」ではないと判断した場合、高圧ポンプ７４によ
る燃料供給が実行されており、燃料噴射圧が高圧（「８
〜１３ＭＰａ」）であるため、ＥＣＵ４０は処理をステ
ップ３３０に移行する。そして、ステップ３３０におい
て、前述した燃焼モード、機関回転数ＮＥ及び燃料噴射
量ＱＩＮＪに基づいて燃料噴射時期ＡＩＮＪを設定す
る。

【００６２】例えば、燃焼モードとして上記「成層燃
焼」が選択されていると、燃料噴射時期ＡＩＮＪは圧縮
行程中において機関回転数ＮＥ及び燃料噴射量ＱＩＮＪ
に応じた時期に設定される。また、燃焼モードとして
「均質燃焼」が選択されていると、燃料噴射時期ＡＩＮ
Ｊは吸気行程中において機関回転数ＮＥ及び燃料噴射量
ＱＩＮＪに応じた時期に設定される。更に、燃焼モード
として「弱成層燃焼」が選択されている場合には、燃料
噴射時期ＡＩＮＪは吸気行程及び圧縮行程中のそれぞれ
において機関回転数ＮＥ及び燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ
た各時期に設定される。

【００６３】因みに、ＥＣＵ４０のメモリ４２には、こ
うした機関回転数ＮＥ及び燃料噴射量ＱＩＮＪと燃料噴
射時期ＡＩＮＪとの関係が各燃焼モードに対応した関数
マップとして記憶されており、ＥＣＵ４０はこの各関数
マップを参照して燃料噴射時期ＡＩＮＪを算出する。

【００６４】一方、ステップ３００において高圧ポンプ
停止フラグＸＦＰが「１」であると判断した場合、ステ
ップ３１０においてＥＣＵ４０は上記各関数マップのう
ち、均質燃焼に対応したマップを参照することにより、
機関回転数ＮＥ及び燃料噴射量ＱＩＮＪに対応した燃料
噴射時期ＡＩＮＪを算出する。

【００６５】そして、ステップ３２０において、この燃
料噴射時期ＡＩＮＪに所定値αを加算し、その加算後の
値（ＡＩＮＪ＋α）を新たな燃料噴射時期ＡＩＮＪとし
て設定する。

【００６６】従って、こうしたステップ３１０，３２０
の処理により、特殊運転時には燃焼モードが強制的に
「均質燃焼」に設定されるとともに、この燃焼モードの
設定に応じて燃料噴射時期ＡＩＮＪも吸気行程に設定さ
れる。そして更に、燃料噴射時期ＡＩＮＪは、通常運転
時において燃焼モードが「均質燃焼」に設定されている
ときよりも更に所定値αだけ進角側の時期に設定される
こととなる。

【００６７】こうしてステップ３３０，３２０において
燃料噴射時期ＡＩＮＪを設定した後、ＥＣＵ４０は一連
の処理を一旦終了する。以上説明したように、本実施形
態の燃料噴射制御装置では、特殊運転時に、燃料噴射時
期ＡＩＮＪを吸気行程中に設定するとともに通常運転時
における吸気行程中の噴射時期よりも所定値αだけ進角
側の時期に設定するようにしているため、燃料噴射が開
始されてから燃焼室１６の内圧上昇によって噴射できな
くなるまでの期間が長く確保されるようになる。

【００６８】従って、本実施形態によれば、（３）特殊
運転時であっても要求される量の燃料を燃焼室１６内に
確実に噴射するとができるようになり、例えば失火の発
生やその失火に起因した触媒の過熱を回避することがで
きるようになる。

【００６９】以上説明した各実施形態は以下のように構
成を変更して実施することもできる。 ・上記各実施形態において、高圧ポンプ停止フラグＸＦ
Ｐが「１」にあるときに燃料噴射時間ＴＡＵや燃料噴射
時期ＡＩＮＪの演算方式を切り替えるようにしたが、例
えば実燃料圧ＰＲＥＡＬが所定値Ｐ０以下になったとき
に、この演算方式を切り替えるようにしてもよい。

【００７０】例えば、特殊運転時であると判断された場
合であっても、実燃料圧ＰＲＥＡＬが実際にフィードポ
ンプ７８のフィード圧にまで低下するのに所定の時間を
要する場合（例えば、上記条件（ｂ）が満たされること
により特殊運転時にあると判断された場合）がある。従
って、高圧ポンプ停止フラグＸＦＰが「１」であると判
断されると同時に、燃料噴射時間ＴＡＵの演算方式を切
り替えるようにすると、特殊運転時の初期において実燃
料圧ＰＲＥＡＬが未だ高圧であるにも拘わらず同実燃料
圧ＰＲＥＡＬがフィード圧であるものとして燃料噴射時
間ＴＡＵや燃料噴射時期ＡＩＮＪが算出されてしまうこ
ととなる。

【００７１】この点、上記のように構成すれば、実燃料
圧ＰＲＥＡＬが実際にフィード圧近傍にまで低下した後
に、燃料噴射時間ＴＡＵや燃料噴射時期ＡＩＮＪの演算
方式が切り替えられるようになるため、特殊運転時の初
期であっても適正な燃料噴射時間ＴＡＵや燃料噴射時期
ＡＩＮＪを算出することができるようになる。

【００７２】・上記各実施形態では特殊運転時であると
判断する条件として上記（ａ）〜（ｄ）を挙げるように
したが、例えばこれら（ａ）〜（ｄ）の一つのみをその
条件とするようにしてもよい。

【００７３】・上記第１の実施形態では通常運転時と特
殊運転時との間で上記各換算式（１），（２）を切り替
えることにより燃料噴射量ＱＩＮＪを燃料噴射時間ＴＡ
Ｕに換算するようにしたが、通常運転時及び特殊運転時
に対応して、燃料噴射量ＱＩＮＪを燃料噴射時間ＴＡＵ
に変換するための関数マップをそれぞれ用意するととも
に、この関数マップを通常運転時と特殊運転時との間で
切り替えるようにしてよい。

【００７４】・第２の実施形態において高圧ポンプ停止
フラグＸＦＰが「１」であると判断した場合、即ち特殊
運転時と判断した場合に、燃料噴射時期ＡＩＮＪを通常
運転時における噴射時期によりも所定値αだけ進角させ
るようにしたが、例えば、この特殊運転時の燃料噴射時
期ＡＩＮＪを、通常運転時における最進角時期よりも更
に進角側の時期に固定するようにしてもよい。また、上
記所定値αを機関回転数ＮＥに応じて変化させるように
してもよい。

【００７５】・上記各実施形態では上記換算式（１）
中、換算係数ＰＡＨや補正項ＰＢＨを燃料噴射圧を基準
燃料圧ＰＳＴ（「１２ＭＰａ」）としたときに対応する
一定値に設定するようにしたが、これら換算係数ＰＡＨ
や補正項ＰＢＨを実燃料圧ＰＲＥＡＬの関数として設定
するようにしてもよい。

【００７６】・上記各実施形態では無効噴射時間による
燃料噴射時間ＴＡＵの変化を補正するために、上記各補
正項ＰＢＨ，ＰＢＬを各運転時に対応させて異なる値に
設定するようにしたが、これら各補正項ＰＢＨ，ＰＢＬ
を燃料噴射圧とは無関係に一定値に設定することも可能
である。

【００７７】・上記各実施形態では高圧ポンプ７４とし
て排気カムシャフト２１により駆動させるポンプを採用
するようにしたが、例えば吸気カムシャフトやクランク
シャフトによって駆動されるものや、別途電動モータ等
の駆動源によって駆動されるポンプを採用することもで
きる。

【００７８】以下、上記各実施形態から把握できる技術
的思想についてその効果とともに記載する。 （イ）請求項２に記載した筒内燃料噴射式内燃機関の燃
料噴射制御装置において、前記第１の演算手段は前記第
１の換算式中に前記燃料噴射弁の無効噴射時間に関する
補正項を含み、当該補正項に基づいて前記燃料噴射時間
を補正するものである、前記第２の演算手段は前記第２
の換算式中に前記無効噴射時間に関する補正項を含み、
当該補正項に基づいて前記燃料噴射時間を補正するもの
である、ことを特徴とする筒内燃料噴射式内燃機関の燃
料噴射制御装置。

【００７９】上記構成によれば、燃料噴射弁の無効噴射
時間が燃料噴射圧の違いにより通常運転時と特殊運転時
との間で異なる場合でも、その相異を上記各補正項によ
り補正して燃料噴射時間を演算することができる。従っ
て、特殊運転時であっても燃料噴射量に正確に対応した
燃料噴射時間を演算することができ、燃料噴射量制御に
おける制御精度を更に向上させることができるようにな
る。

【００８０】（ロ）請求項１乃至３のいずれかに記載し
た筒内燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置におい
て、前記特殊運転時は前記高圧燃料ポンプにおける所定
の燃料加圧力が確保できないときであることを特徴とす
る筒内燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。

【００８１】（ハ）上記（ロ）に記載した筒内燃料噴射
式内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記特殊運転
時は前記高圧燃料ポンプの異常時であることを特徴とす
る筒内燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。

【００８２】（ニ）上記（ロ）に記載した筒内燃料噴射
式内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記特殊運転
時は機関始動時であることを特徴とする筒内燃料噴射式
内燃機関の燃料噴射制御装置。

【００８３】上記（ロ）〜（ハ）に記載した構成によれ
ば、高圧燃料ポンプの異常時や機関始動時のように高圧
燃料ポンプにおける所定の燃料加圧力が確保できないと
きであっても、燃料噴射量に正確に対応した燃料噴射時
間を演算することができるようになる。特に、上記
（ニ）に記載した構成によれば、燃料噴射量に適合しな
い燃料噴射時間に基づいて燃料噴射が実行されることに
起因した始動性の悪化を抑制することができるようにな
る。

【００８４】

【発明の効果】請求項１乃至３に記載した発明によれ
ば、燃料噴射時間を演算する際に通常運転時と特殊運転
時とに応じたそれぞれ別の演算方式を採用するようにし
たため、特殊運転時であっても燃料噴射量に正確に対応
した燃料噴射時間を演算することができ、燃料噴射量制
御における所定の制御精度を確保することができるよう
になる。

【００８５】特に、請求項３に記載した発明によれば、
燃料噴射が開始されてから気筒の内圧上昇により燃料が
噴射できなるまでの期間が長く確保されるようになるた
め、特殊運転時であっても要求される量の燃料を気筒内
に確実に噴射することができる。その結果、例えば失火
の発生やそれに起因した触媒の過熱を回避することがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の燃料噴射制御装置を示す概略構成
図。

【図２】高圧ポンプによる燃料供給制御の実行手順を示
すフローチャート。

【図３】燃料噴射時間の算出手順を示すフローチャー
ト。

【図４】燃料噴射時期の算出手順を示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

１０…エンジン、１１…シリンダヘッド、１２…シリン
ダブロック、１３…シリンダ、１４…ピストン、１６…
燃焼室、２０…吸気バルブ、２１…排気カムシャフト、
２２…排気バルブ、２４…点火プラグ、２６…インジェ
クタ、２６ａ…電磁弁、３０…吸気通路、３１…スロッ
トルバルブ、３２…排気通路、３５…触媒コンバータ、
４０…ＥＣＵ、４２…メモリ、５１…クランク角セン
サ、５２…カム角センサ、５３…吸気圧センサ、５４…
アクセルセンサ、５５…燃圧センサ、７０…デリバリパ
イプ、７２…高圧燃料配管、７４…高圧ポンプ、７４ａ
…プランジャ、７５…電磁制御弁、７６…低圧燃料配
管、７８…フィードポンプ、８０…燃料タンク、８２…
プレッシャレギュレータ。

───────────────────────────────────────────────────── 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 45/00 ３４５ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３４５Ｋ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低圧燃料ポンプから供給される燃料を高
   圧燃料ポンプにより高圧に加圧して筒内噴射用の燃料噴
   射弁に供給するようにした筒内燃料噴射式内燃機関に適
   用され、通常運転時には前記高圧燃料ポンプにより加圧
   された燃料の圧力に基づいて前記燃料噴射弁による燃料
   噴射を実行する一方で、特殊運転時には前記高圧燃料ポ
   ンプの燃料加圧動作を停止して前記低圧燃料ポンプの燃
   料供給圧に基づいて燃料噴射を実行する筒内燃料噴射式
   内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記通常運転時に対応した第１の演算方式に基づいて燃
   料噴射量に対応した前記燃料噴射弁の燃料噴射時間を演
   算する第１の演算手段と、 前記特殊運転時に対応し前記第１の演算方式とは異なる
   第２の演算方式に基づいて燃料噴射量に対応した前記燃
   料噴射時間を演算する第２の演算手段と、 前記燃料噴射時間の演算を前記通常運転時には第１の演
   算手段による演算に、前記特殊運転時には第２の演算手
   段による演算に切り換える切換手段とを備えることを特
   徴とする筒内燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した筒内燃料噴射式内燃
   機関の燃料噴射制御装置において、 前記第１の演算手段は前記燃料噴射弁の燃料噴射圧を前
   記高圧燃料ポンプにより加圧される燃料の圧力としたと
   きに対応する第１の換算式に基づいて前記燃料噴射量を
   前記燃料噴射時間に換算するものであり、 前記第２の演算手段は前記燃料噴射圧を前記低圧燃料ポ
   ンプの燃料供給圧としたときに対応し前記第１の換算式
   とは異なる第２の換算式に基づいて前記燃料噴射量を前
   記燃料噴射時間に換算するものである、 ことを特徴とする筒内燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制
   御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載した筒内燃料噴射
   式内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記特殊運転時には燃料噴射開始時期を吸気行程中に設
   定するとともに、当該燃料噴射開始時期を前記通常運転
   時の吸気行程中における燃料噴射開始時期よりも進角側
   の時期に設定する燃料噴射時期設定手段を更に備えるこ
   とを特徴とする筒内燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制御
   装置。