JP2001003785A - 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼室内に燃料を直接噴射する主燃料噴射弁
とともに吸気通路内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁を
備えた筒内噴射式内燃機関において、低温時の始動完了
後における内燃機関回転の不安定化を防止する。 【解決手段】 エンジン始動が完了しても（ｔ１）エン
ジン回転数ＮＥが規定回転数ＳＴＪＮＥを越えるまで
（ｔ２）サブインジェクタは噴射を継続している。この
規定回転数ＳＴＪＮＥは、始動完了を判定する第１判定
値ＮＥ１より高い回転数であり、かつ冷却水温ＴＨＷが
低い側では高い側に比較して高く設定されている。この
ため始動完了後においてもサブインジェクタの噴射が継
続され十分に霧化された燃料が燃焼室に供給される。し
かも低温であればあるほど、長期にわたってサブインジ
ェクタからの燃料噴射が継続するので、極低温となって
も、エンジンの回転が安定化し、円滑な回転数の上昇を
実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
内に燃料を直接噴射する主燃料噴射弁と、内燃機関の吸
気通路内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁とを備え、始
動時に主燃料噴射弁による燃料噴射と共に、必要に応じ
て補助燃料噴射弁から燃料を一時的に噴射する筒内噴射
式内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮行程において燃焼室内に直接燃料を
噴射することにより、部分負荷時における成層燃焼を実
現して燃費の向上を図る筒内噴射式内燃機関が知られて
いる（特開平１０−１７６５７４号公報、特開平１０−
１８８８４号公報）。

【０００３】このような筒内噴射式内燃機関において
は、燃料を十分に霧化するためには高圧燃料ポンプにて
燃料を加圧し燃焼室内に高圧噴射する必要がある。しか
し、低温始動時では、低温のため燃料が十分に霧化でき
ない場合があったり、内燃機関のフリクションが高くな
ってクランキング回転数が十分に上がらないため燃焼室
内へ要求される燃料量を供給できない場合があって、始
動性が悪化する傾向にある。

【０００４】このため、前記従来技術では、燃焼室内に
直接燃料を噴射する主燃料噴射弁に加えて、低圧噴射が
可能な吸気通路に補助燃料噴射弁を設けている。この補
助燃料噴射弁により、低温始動時には、内燃機関の始動
が完了するまで吸気通路内に燃料を噴射している。この
ことにより低温始動時にも十分な燃料を燃焼室に供給し
て始動性の向上を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、低温始動時に
前記補助燃料噴射弁による燃料噴射を行うことで内燃機
関の始動自体は良好に完了した場合にも、機関温度によ
っては、特に低温の程度が大きい場合には、始動完了後
の内燃機関の回転数の上昇が不安定となる場合が存在す
る。これは、始動が完了したと判断される回転数まで、
内燃機関の回転数が上昇した後も、低温の程度によって
は主燃料噴射弁による燃料の霧化が十分でない等の問題
が存在していることを意味している。

【０００６】このように回転数上昇が不安定となると、
始動完了後に内燃機関の回転数が低下してエンジンスト
ールを引き起こすおそれがある。また、円滑に回転数が
上昇しないことにより回転数をパラメータとする各種制
御に悪影響を及ぼしたりするおそれもある。

【０００７】本発明は、燃焼室内に燃料を直接噴射する
主燃料噴射弁とともに吸気通路内に燃料を噴射する補助
燃料噴射弁を備えた筒内噴射式内燃機関において、機関
低温時の始動完了後における内燃機関回転の不安定化を
防止することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の筒内噴射
式内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の燃焼室内
に燃料を直接噴射する主燃料噴射弁と、内燃機関の吸気
通路内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁とを備え、始動
時に主燃料噴射弁による燃料噴射と共に、必要に応じて
補助燃料噴射弁から燃料を一時的に噴射する筒内噴射式
内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記補助燃料噴
射弁から燃料を噴射するに際しては内燃機関の回転数が
規定回転数を越えるまで噴射を継続するとともに、内燃
機関の温度が低い側では高い側に比較して、前記規定回
転数を高く設定することを特徴とする。

【０００９】このように内燃機関の始動が完了すれば直
ちに補助燃料噴射弁からの燃料噴射を停止するのではな
く、内燃機関の回転数が規定回転数を越えるまでは噴射
を継続させている。この規定回転数は、内燃機関の温度
が低い側では高い側に比較して高く設定されている。こ
のため始動完了後においても十分に霧化された燃料が燃
焼室に供給される。しかも低温であればあるほど、長期
にわたって補助燃料噴射弁からの燃料噴射が継続するの
で、極低温となっても、内燃機関の回転が安定化し、円
滑な回転数の上昇を実現することができる。

【００１０】したがって、低温の程度に関わらず、エン
ジンストールの防止、回転数をパラメータとする各種制
御への悪影響の防止等の効果を派生させることができ
る。請求項２記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御
装置は、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する主燃
料噴射弁と、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する補
助燃料噴射弁とを備え、始動時に主燃料噴射弁による燃
料噴射と共に、必要に応じて補助燃料噴射弁から燃料を
一時的に噴射する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装
置であって、内燃機関の温度を検出する機関温度検出手
段と、前記機関温度検出手段にて検出された内燃機関の
温度に応じて規定回転数を設定するとともに、内燃機関
の温度が低い側では高い側に比較して前記規定回転数を
高く設定する規定回転数設定手段と、前記補助燃料噴射
弁から燃料を噴射させる際には、前記規定回転数設定手
段にて設定された規定回転数を内燃機関の回転数が越え
るまで、前記補助燃料噴射弁からの燃料噴射を継続させ
る補助燃料噴射制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】より具体的には、上述のごとく機関温度検
出手段、規定回転数設定手段および補助燃料噴射制御手
段を備えた構成とすることができる。ここで、補助燃料
噴射制御手段は補助燃料噴射弁から燃料を噴射させる際
には、内燃機関の回転数が規定回転数設定手段にて設定
された規定回転数を越えるまでは補助燃料噴射弁からの
燃料噴射を継続させている。この規定回転数は、規定回
転数設定手段により、内燃機関の温度が低い側では高い
側に比較して高く設定されている。

【００１２】このため、請求項１と同様な作用効果によ
り、低温の程度に関わらず内燃機関の回転が安定化し、
円滑な回転数の上昇を実現することができる。請求項３
記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求
項２記載の構成に対して、前記補助燃料噴射制御手段
は、内燃機関の回転数が前記規定回転数を越える前に、
前記補助燃料噴射弁による燃料噴射継続時間が制限時間
を越えた場合には、前記補助燃料噴射弁による燃料噴射
を停止させることを特徴とする。

【００１３】なお、何らかの原因で始動完了に至らなか
ったことを考慮して、補助燃料噴射弁による燃料噴射継
続時間が制限時間を越えた場合には、補助燃料噴射弁に
よる燃料噴射を停止させる。このことにより、請求項２
の作用効果と共に、不必要に燃料が噴射されるのを防止
できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、上述し
た発明が適用された筒内噴射式内燃機関およびその制御
装置の概略構成を表すブロック図である。

【００１５】筒内噴射式内燃機関としてのガソリンエン
ジン（以下、「エンジン」と略す）２は、その出力によ
り自動車を駆動するために自動車に搭載されているもの
である。このエンジン２は４つの気筒２ａを有してい
る。図２〜図５にも示すごとく、各気筒２ａには、シリ
ンダブロック４、シリンダブロック４内で往復動するピ
ストン６、およびシリンダブロック４上に取り付けられ
たシリンダヘッド８にて区画された燃焼室１０がそれぞ
れ形成されている。

【００１６】そして各燃焼室１０には、それぞれ第１吸
気弁１２ａ、第２吸気弁１２ｂおよび一対の排気弁１６
が設けられている。この内、第１吸気弁１２ａは第１吸
気ポート１４ａに接続され、第２吸気弁１２ｂは第２吸
気ポート１４ｂに接続され、一対の排気弁１６は一対の
排気ポート１８にそれぞれ接続されている。

【００１７】図２はシリンダヘッド８の平面断面図であ
って、図示されるように第１吸気ポート１４ａおよび第
２吸気ポート１４ｂは略直線状に延びるストレート型吸
気ポートである。また、シリンダヘッド８の内壁面の中
央部には点火プラグ２０が配置されている。更に、第１
吸気弁１２ａおよび第２吸気弁１２ｂ近傍のシリンダヘ
ッド８の内壁面周辺部には、燃焼室１０内に直接燃料を
噴射できるようにメインインジェクタ２２が配置されて
いる。

【００１８】なお、図３はピストン６における頂面の平
面図、図４は図２におけるＸ−Ｘ断面図、図５は図２に
おけるＹ−Ｙ断面図である。図示されるように略山形に
形成されたピストン６の頂面上にはメインインジェクタ
２２の下方から点火プラグ２０の下方まで延びるドーム
形の輪郭形状を有する凹部２４が形成されている。

【００１９】図１に示したごとく、各気筒２ａの第１吸
気ポート１４ａは吸気マニホールド３０内に形成された
第１吸気通路３０ａを介してサージタンク３２に接続さ
れている。また、第２吸気ポート１４ｂは第２吸気通路
３０ｂを介してサージタンク３２に連結されている。こ
の内、第２吸気通路３０ｂ内にはそれぞれ気流制御弁３
４が配置されている。これらの気流制御弁３４は、共通
のシャフト３６を介して接続されていると共に、このシ
ャフト３６を介して負圧式アクチュエータ３７により開
閉作動される。なお、気流制御弁３４が閉状態とされた
場合には、第１吸気ポート１４ａのみから吸入される吸
気により燃焼室１０内には強い旋回流が生じる。

【００２０】サージタンク３２は吸気ダクト４０を介し
てエアクリーナ４２に連結されている。吸気ダクト４０
内にはモータ４４（ＤＣモータまたはステップモータ）
によって駆動されるスロットル弁４６が配置されてい
る。このスロットル弁４６の開度（スロットル開度Ｔ
Ａ）はスロットル開度センサ４６ａにより検出されて後
述するごとくに開度制御がなされる。また、各気筒２ａ
の各排気ポート１８は排気マニホルド４８に連結されて
いる。

【００２１】第１吸気弁１２ａおよび第２吸気弁１２ｂ
近傍のシリンダヘッド８には、燃料分配管５０が設けら
れている。この燃料分配管５０には各気筒２ａに設けら
れているメインインジェクタ２２が接続されている。成
層燃焼および均質燃焼を行う際には、このメインインジ
ェクタ２２から燃料が直接燃焼室１０内に噴射される。

【００２２】またサージタンク３２にはサブインジェク
タ５２が取り付けられている。後述するごとく低温始動
時にはこのサブインジェクタ５２から燃料がサージタン
ク３２内に一時的に噴射される。このサブインジェクタ
５２は、メインインジェクタ２２と比較して燃料を極め
て粒径の小さい高微粒化状態で噴射することができる。

【００２３】メインインジェクタ２２に燃料を分配して
いる燃料分配管５０は高圧燃料通路５４ａを介して高圧
ポンプ５４に接続されている。高圧燃料通路５４ａに
は、燃料分配管５０から高圧ポンプ５４側に燃料が逆流
することを規制する逆止弁５４ｂが設けられている。高
圧ポンプ５４には、低圧燃料通路５４ｃを介して燃料タ
ンク５６内に設けられた低圧ポンプ５８が接続されてい
る。

【００２４】低圧ポンプ５８は、燃料タンク５６内の燃
料を吸引および吐出することにより、燃料を低圧燃料通
路５４ｃを通じて高圧ポンプ５４に圧送する。これとと
もに、低圧燃料通路５４ｃは途中で分岐してサブインジ
ェクタ５２に接続されている。従って、燃料タンク５６
の燃料は、低圧ポンプ５８から低圧燃料通路５４ｃを通
じてサブインジェクタ５２にも圧送されている。

【００２５】高圧ポンプ５４はエンジン２のクランクシ
ャフト（図示略）により駆動されることによって燃料を
高圧に加圧するとともに、その加圧された燃料を高圧燃
料通路５４ａを介して燃料分配管５０内に圧送する。高
圧ポンプ５４は、内部に電磁スピル弁５４ｄが設けられ
ている。この電磁スピル弁５４ｄが開弁している場合、
高圧ポンプ５４に供給された燃料は燃料分配管５０側に
加圧圧送されることなく燃料タンク５６側に戻される。
これに対して、電磁スピル弁５４ｄが閉弁している場合
には、高圧ポンプ５４から燃料が高圧燃料通路５４ａを
通じて燃料分配管５０側へ加圧圧送される。電子制御ユ
ニット（以下、「ＥＣＵ」と称する）６０は、燃料分配
管５０に取り付けられた燃圧センサ５０ａの検出値を参
照して電磁スピル弁５４ｄの開閉時期をフィードバック
制御し、高圧ポンプ５４から燃料分配管５０に加圧圧送
される燃料量を調節することにより、燃料分配管５０内
の燃料圧力を適切な圧力に調節する。なお、燃料分配管
５０や低圧燃料通路５４ｃにおける過剰な燃料のリター
ン経路は図示省略している。

【００２６】ＥＣＵ６０は、デジタルコンピュータから
なり、双方向性バス６２を介して相互に接続されたＲＡ
Ｍ（ランダムアクセスメモリ）６４、ＲＯＭ（リードオ
ンリメモリ）６６、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６
８、入力ポート７０および出力ポート７２を備えてい
る。

【００２７】スロットル開度ＴＡを検出するスロットル
開度センサ４６ａはスロットル弁４６の開度に比例した
出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入
力している。燃料分配管５０に設けられた燃圧センサ５
０ａは燃料分配管５０内の燃料圧力に比例した出力電圧
をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力してい
る。アクセルペダル７４にはアクセル開度センサ７６が
取り付けられ、アクセルペダル７４の踏み込み量に比例
した出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０
に入力している。上死点センサ８０は例えば気筒２ａの
内の１番気筒が吸気上死点に達したときに出力パルスを
発生し、この出力パルスが入力ポート７０に入力され
る。クランク角センサ８２は、クランクシャフトが３０
度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが
入力ポート７０に入力される。ＣＰＵ６８では上死点セ
ンサ８０の出力パルスとクランク角センサ８２の出力パ
ルスから現在のクランク角が計算され、クランク角セン
サ８２の出力パルスの頻度からエンジン回転数が計算さ
れる。

【００２８】サージタンク３２には、吸気圧センサ８４
が設けられ、サージタンク３２内の吸気圧ＰＭ（吸入空
気の圧力：絶対圧）に対応した出力電圧をＡＤ変換器７
３を介して入力ポート７０に入力している。エンジン２
のシリンダブロック４には水温センサ８６が設けられ、
エンジン２の冷却水温度ＴＨＷを検出し冷却水温度ＴＨ
Ｗに応じた出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポー
ト７０に入力している。排気マニホルド４８には空燃比
センサ８８が設けられ、空燃比に応じた出力電圧をＡＤ
変換器７３を介して入力ポート７０に入力している。

【００２９】また、スタータスイッチ８９のオン・オフ
信号が入力ポート７０に入力されている。スタータ（図
示略）は、スタータスイッチ８９の操作によりオン・オ
フ動作されるものであり、スタータスイッチ８９が操作
されている間はスタータがオン動作されて、スタータス
イッチ８９からオンを表すスタータ信号ＳＴＡが入力ポ
ート７０に出力される。

【００３０】出力ポート７２は、対応する駆動回路９０
を介して各メインインジェクタ２２、サブインジェクタ
５２、負圧式アクチュエータ３７、モータ４４、電磁ス
ピル弁５４ｄ、およびイグナイタ９２に接続されて、各
装置２２，５２，３７，４４，５４ｄ，９２を必要に応
じて駆動制御している。

【００３１】次にエンジン２において始動完了後に行わ
れるメインインジェクタ２２に対する燃料噴射制御につ
いて説明する。始動完了後において冷却水温ＴＨＷが所
定温度よりも低いエンジン２の暖機中には、後述する理
論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳに応じた量の燃料を吸気
行程に噴射して均質燃焼を行う。その後、冷却水温ＴＨ
Ｗが所定温度よりも高くなりエンジン２の暖機が完了す
ると、エンジン２の運転状態が、クランク角センサ８２
にて検出されるエンジン回転数ＮＥと後述するリーン燃
料噴射量ＱＬとに基づいて図６に示されるように定めら
れた３つの運転領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の内のいずれの運
転領域にあるかに応じ、燃料噴射量および燃料噴射時期
の制御を行う。

【００３２】次に、３つの運転領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に
おける燃料噴射量および燃料噴射時期の制御について説
明する。まず、初めに、運転領域Ｒ１，Ｒ２における燃
料噴射量であるリーン燃料噴射量ＱＬをアクセルペダル
７４の踏み込み量（アクセル開度）ＡＣＣＰとエンジン
回転数ＮＥとに基づいて算出する。このリーン燃料噴射
量ＱＬは、成層燃焼を行ったときに出力トルクを要求ト
ルクとするのに最適な燃料噴射量であり、予め実験によ
り求められ、アクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数Ｎ
ＥとをパラメータとするマップとしてＲＯＭ６６内に記
憶されている。

【００３３】そして、図６に示されるように、リーン燃
料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ１よりも少ない運転領域Ｒ
１では、リーン燃料噴射量ＱＬに応じた量の燃料を圧縮
行程末期に噴射する。この圧縮行程末期での噴射による
噴射燃料はピストン６の凹部２４内に進行した後、凹部
２４の周壁面２６に衝突する。周壁面２６に衝突した燃
料は気化せしめられつつ移動して点火プラグ２０近傍の
凹部２４内に可燃混合気層が形成される。そしてこの層
状の可燃混合気に点火プラグ２０によって点火がなされ
ることにより、成層燃焼が行われる。

【００３４】また、リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値Ｑ
Ｑ１としきい値ＱＱ２との間である運転領域Ｒ２では、
リーン燃料噴射量ＱＬに応じた量の燃料を吸気行程と圧
縮行程末期とに２回に分けて噴射する。すなわち、吸気
行程に第１回目の燃料噴射が行われ、次いで圧縮行程末
期に第２回目の燃料噴射が行われる。第１回目の噴射燃
料は吸入空気と共に燃焼室１０内に流入し、この噴射燃
料によって燃焼室１０内全体に均質な稀薄混合気が形成
される。また、圧縮行程末期に燃料噴射が行われる結
果、前述したごとく点火プラグ２０近傍の凹部２４内に
は可燃混合気層が形成される。そしてこの層状の可燃混
合気に点火プラグ２０によって点火がなされ、またこの
点火火炎によって燃焼室１０内全体を占める稀薄混合気
が燃焼される。すなわち、運転領域Ｒ２では前述した運
転領域Ｒ１よりも成層度の弱い成層燃焼が行われる。

【００３５】一方、リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値Ｑ
Ｑ２よりも多い運転領域Ｒ３においては、理論空燃比基
本燃料噴射量ＱＢＳに応じた量の燃料を吸気行程に噴射
して均質燃焼を行う。この理論空燃比基本燃料噴射量Ｑ
ＢＳは、空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料噴射
量であり、予め実験により求められ、図６に示される運
転領域全体をカバーするように、サージタンク３２内の
吸気圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとする
図７に示すマップの形でＲＯＭ６６内に記憶されてい
る。

【００３６】次に、本実施の形態１において、ＥＣＵ６
０により実行される制御の内、メインインジェクタ２２
およびサブインジェクタ５２の燃料噴射制御について説
明する。図８は、メインインジェクタ２２に対する燃料
噴射制御処理のフローチャートを表す。本処理は、予め
設定されている周期で繰り返し実行される処理である。
なおフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。

【００３７】燃料噴射制御処理が開始されると、まず各
センサ類４６ａ，５０ａ，７６，８０，８２，８４，８
６，８８，８９の検出から得られているエンジン２の運
転状態を表す各検出データ（冷却水温ＴＨＷ、燃圧Ｐ
Ｆ、スタータ信号ＳＴＡ、エンジン回転数ＮＥ等）を読
み込む（Ｓ１１０）。

【００３８】次に、ＥＣＵ６０はエンジン回転数ＮＥが
第１判定値ＮＥ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１２
０）。ここで、第１判定値ＮＥ１はエンジン２が始動状
態であるか否かを判定するための値であり、本実施の形
態１では、ＮＥ１＝４００ｒｐｍに設定されている。こ
こでエンジン回転数ＮＥが第１判定値ＮＥ１以上となっ
ていれば、エンジン２は始動が完了したことを意味す
る。そして、ＮＥ≧ＮＥ１である場合には（Ｓ１２０で
「ＹＥＳ」）、始動状態判定フラグＦＳＣを「０」に設
定する（Ｓ１３０）。

【００３９】スタータをオンした直後であり、ＮＥ＜Ｎ
Ｅ１である場合には（Ｓ１２０で「ＮＯ」）、次にＥＣ
Ｕ６０はエンジン回転数ＮＥが第２判定値ＮＥ２以下で
あるか否かを判定する（Ｓ１４０）。ここで、第２判定
値ＮＥ２はヒステリシスのために設けたものであり、本
実施の形態１では、ＮＥ２＝２００ｒｐｍに設定されて
いる。まだ、エンジン回転数ＮＥが低く、ＮＥ≦ＮＥ２
であれば（Ｓ１４０で「ＹＥＳ」）、始動中であること
を示す始動状態判定フラグＦＳＣを「１」に設定する
（Ｓ１５０）。

【００４０】そして、次に始動状態判定フラグＦＳＣが
「１」か否かが判定される（Ｓ１６０）。始動が完了し
始動状態判定フラグＦＳＣが「０」に設定されている場
合には（Ｓ１６０で「ＮＯ」）、ＥＣＵ６０は、前述し
た始動完了以後の燃料噴射制御を行い（Ｓ２１０）、本
処理を一旦終了する。また、始動が完了していない場合
には（Ｓ１６０で「ＹＥＳ」）、次に燃圧センサ５０ａ
にて検出されている燃圧ＰＦが基準圧ＰＦＳ以上である
か否かを判定する（Ｓ１７０）。ここで、基準圧ＰＦＳ
は、エンジン２の圧縮行程においてメインインジェクタ
２２が燃焼室１０内に直接燃料を噴射して十分に霧化す
ることができる十分な燃圧ＰＦが存在するか否かを判定
する値である。

【００４１】まだクランキングによる高圧ポンプ５４の
回転数が十分上昇していない等の原因で、ＰＦ＜ＰＦＳ
である場合には（Ｓ１７０で「ＮＯ」）、メインインジ
ェクタ２２から吸気行程にて燃焼室１０内に冷却水温Ｔ
ＨＷに基づき設定される始動時燃料噴射量に応じた量の
燃料を噴射するように設定する（Ｓ１９０）。また、Ｐ
Ｆ≧ＰＦＳである場合には（Ｓ１７０で「ＹＥＳ」）、
水温センサ８６にて検出されている冷却水温ＴＨＷが基
準温度ＴＨＷＳを越えているか否かを判定する（Ｓ１８
０）。ここで基準温度ＴＨＷＳは、エンジン２が低温状
態にあることを示す温度であり、冷却水温ＴＨＷが基準
温度ＴＨＷＳ以下であればエンジン２が低温状態である
ことを意味する。本実施の形態１では、基準温度ＴＨＷ
Ｓとしては、５℃が設定されている。

【００４２】ＴＨＷ≦ＴＨＷＳであれば（Ｓ１８０で
「ＮＯ」）、メインインジェクタ２２から吸気行程にて
燃焼室１０内に燃料を噴射するように設定する（Ｓ１９
０）。これは、圧縮行程に燃焼室１０内に直接燃料噴射
するには霧化が不十分であると判断されるためである。

【００４３】また、ステップＳ１８０の判断にて、ＴＨ
Ｗ＞ＴＨＷＳであれば（Ｓ１８０で「ＹＥＳ」）、メイ
ンインジェクタ２２から吸気行程および圧縮行程の２回
に分けて燃焼室１０内に燃料を噴射するように設定する
（Ｓ２００）。これは、ステップＳ１７０にて燃圧ＰＦ
が圧縮行程に燃焼室１０内に直接燃料噴射して十分に霧
化するに十分であると判断されたためであり、成層燃焼
を実現して、より安定した燃焼状態を達成するためであ
る。

【００４４】こうして本処理を一旦終了する。次に、サ
ブインジェクタ５２の燃料噴射制御について説明する。
図９は、サブインジェクタ５２に対する噴射開始処理の
フローチャートを表す。また、図１０は、サブインジェ
クタ５２に対する噴射終了処理のフローチャートを表
す。これらの処理は、予め設定される周期で繰り返し実
行される処理である。なおフローチャート中のステップ
を「Ｓ〜」で表す。

【００４５】図９に示す処理が開始されると、ＥＣＵ６
０は、まずスタータ信号ＳＴＡがオフらかオンになった
か否かを判定する（Ｓ３１０）。すなわち、エンジン２
の始動が開始されたか否かを判定する。スタータ信号Ｓ
ＴＡがオフからオンになったと判定されると（Ｓ３１０
で「ＹＥＳ」）、冷却水温ＴＨＷが前記基準温度ＴＨＷ
Ｓを超えているか否かを判定する（Ｓ３２０）。ＴＨＷ
≦ＴＨＷＳであれば（Ｓ３２０で「ＮＯ」）、すなわ
ち、エンジン２が低温状態であれば、次にサブインジェ
クタ５２をオンとして、サブインジェクタ５２からサー
ジタンク３２内への燃料噴射を開始する（Ｓ３３０）。
そして本処理を一旦終了する。

【００４６】これにより、エンジン２の始動時におい
て、エンジン２が低温時にある場合には、メインインジ
ェクタ２２とサブインジェクタ５２との両方から燃料噴
射がなされるようになり、サブインジェクタ５２からの
十分に霧化された燃料が燃焼室１０内に供給されること
で始動性の向上が図られる。

【００４７】次いで、図１０に示す処理が開始される
と、ＥＣＵ６０は、まずサブインジェクタ５２がオンと
なっているか否かを判定する（Ｓ４１０）。サブインジ
ェクタ５２がオフとなっていれば（Ｓ４１０で「Ｎ
Ｏ」）、サブインジェクタ５２の噴射を終了させる必要
はないので、本処理を一旦終了する。サブインジェクタ
５２がオンとなっていれば（Ｓ４１０で「ＹＥＳ」）、
次にサブインジェクタ５２の噴射を開始してからの経過
時間が噴射制限時間内か否かを判定する（Ｓ４２０）。
この噴射制限時間は、何らかの原因で、始動完了に至ら
なかったことを考慮して設けた時間であり、噴射制限時
間を経過していれば（Ｓ４２０で「ＮＯ」）、直ちにサ
ブインジェクタ５２はオフにされて（Ｓ４４０）、サブ
インジェクタ５２からの燃料噴射は停止する。この噴射
制限時間は図１３に示すごとくのマップにより、冷却水
温ＴＨＷに応じて冷却水温ＴＨＷが低くなれば噴射制限
時間が長くなるように設定される。

【００４８】噴射制限時間を経過していなければ（Ｓ４
２０で「ＹＥＳ」）、冷却水温ＴＨＷに応じて規定回転
数ＳＴＪＮＥを算出する（Ｓ４２５）。図１１に示すご
とく、冷却水温ＴＨＷをパラメータとする規定回転数Ｓ
ＴＪＮＥのマップが予めＲＯＭ６６内に記憶されてい
る。このマップから冷却水温ＴＨＷに応じて規定回転数
ＳＴＪＮＥを算出する。

【００４９】図１１に示した規定回転数ＳＴＪＮＥのマ
ップでは、冷却水温ＴＨＷが−１０℃以下では、規定回
転数ＳＴＪＮＥは０℃〜５℃に比較して高く設定されて
いる。そして、０℃〜−１０℃の領域では低温になるほ
ど規定回転数ＳＴＪＮＥは直線的に増加している。例え
ば、冷却水温ＴＨＷが−１０℃以下では規定回転数ＳＴ
ＪＮＥ＝１０００ｒｐｍ、０℃〜５℃では規定回転数Ｓ
ＴＪＮＥ＝４００ｒｐｍに設定される。

【００５０】次にエンジン回転数ＮＥが規定回転数ＳＴ
ＪＮＥ以上となったか否かを判定する（Ｓ４３０）。Ｎ
Ｅ＜ＳＴＪＮＥである内は（Ｓ４３０で「ＮＯ」）、一
旦処理を終了する。そして、ＮＥ≧ＳＴＪＮＥとなれば
（Ｓ４３０で「ＹＥＳ」）、サブインジェクタ５２はオ
フにされて（Ｓ４４０）、サブインジェクタ５２からの
燃料噴射は停止する。こうして今回の始動におけるサブ
インジェクタ５２の噴射は終了する。

【００５１】このことにより、本実施の形態１において
は、０℃〜５℃においては、ＳＴＪＮＥ＝４００ｒｐｍ
であるので、始動完了時（ＮＥ≧ＮＥ１）と同時にサブ
インジェクタ５２からの燃料噴射は終了する。しかし、
０℃を下回る温度領域では低温になるほど、ＳＴＪＮＥ
は４００ｒｐｍから離れて大きくなるので、始動完了と
判断された時点を超えてサブインジェクタ５２からの燃
料噴射は継続する。特に−１０℃以下ではサブインジェ
クタ５２の噴射停止は最も遅くなる。

【００５２】冷却水温ＴＨＷが−１０℃以下である場合
の制御の一例を、図１２のタイミングチャートに示す。
時刻ｔ０にてクランキングが開始され、時刻ｔ１にてエ
ンジン回転数ＮＥがＮＥ１（４００ｒｐｍ）以上になる
ことにより始動は完了し、メインインジェクタ２２の燃
料噴射は始動完了後の燃料噴射に移行する。しかし、サ
ブインジェクタ５２はエンジン回転数ＮＥが１０００ｒ
ｐｍ以上になる時刻ｔ２まで継続することになり、実線
で示すごとく安定したエンジン回転となる。

【００５３】なお、図１２では、破線にて、サブインジ
ェクタ５２の燃料噴射が始動完了と共に時刻ｔ１にて停
止した場合のエンジン回転数ＮＥの推移を示している。
このように低温状態において、始動完了の判断時点（ｔ
１）でサブインジェクタ５２の燃料噴射を停止すると、
その後の燃焼が不安定となって、エンジン回転数ＮＥが
円滑に上昇しない。このため、始動完了後にエンジン回
転数ＮＥが低下してエンジンストールを引き起こすおそ
れがある。また、円滑にエンジン回転数ＮＥが上昇しな
いことによりエンジン回転数ＮＥをパラメータとする各
種制御に悪影響を及ぼしたりするおそれが生じる。

【００５４】上述した構成において、メインインジェク
タ２２が主燃料噴射弁に相当し、サブインジェクタ５２
が補助燃料噴射弁に相当し、水温センサ８６が機関温度
検出手段に相当する。また、ステップＳ４２５が規定回
転数設定手段としての処理に相当し、ステップＳ３３
０，Ｓ４２０，Ｓ４３０，Ｓ４４０が補助燃料噴射制御
手段としての処理に相当する。

【００５５】以上説明した本実施の形態１によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．エンジン２の始動が完了すれば（Ｓ１６０で
「ＮＯ」）、直ちにサブインジェクタ５２からの燃料噴
射を停止するのではなく、エンジン回転数が規定回転数
ＳＴＪＮＥを越えるまで（Ｓ４３０で「ＹＥＳ」）は噴
射を継続している。この規定回転数ＳＴＪＮＥは、始動
完了を判定する第１判定値ＮＥ１より高い回転数であ
り、かつエンジン２の温度を表す冷却水温ＴＨＷが低い
側では高い側に比較して高く設定されている。このため
始動完了後においてもサブインジェクタ５２の噴射が継
続され十分に霧化された燃料が燃焼室１０に供給され
る。しかも低温であればあるほど、長期にわたってサブ
インジェクタ５２からの燃料噴射が継続するので、極低
温となっても、エンジン２の回転が安定化し、円滑な回
転数の上昇を実現することができる。

【００５６】したがって、低温の程度に関わらず、エン
ジンストールの防止、回転数をパラメータとする各種制
御への悪影響の防止等の効果を生じさせることができ
る。 ［その他の実施の形態］・エンジン２の温度は、水温セ
ンサ８６により検出される冷却水温ＴＨＷにて判断して
いたが、これ以外に、エンジン２の潤滑油の温度を検出
する油温センサを設けて、潤滑油の温度からエンジン２
の温度を判断しても良い。

【００５７】・前記実施の形態１において、サブインジ
ェクタ５２は低温始動時のみに用いられたが、これに加
えて、始動完了後に弱成層燃焼時の均質混合気生成を行
うために用いても良い。すなわち、メインインジェクタ
２２による吸気行程での燃料噴射の代わりにサブインジ
ェクタ５２からサージタンク３２内に噴射するようにし
ても良い。

【００５８】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明の実施の形態には、特許請求の範囲に記載
した技術的事項以外に次のような各種の技術的事項の実
施形態を有するものであることを付記しておく。

【００５９】（１）．請求項３記載の構成に加えて、前
記機関温度検出手段にて検出された内燃機関の温度に応
じて前記制限時間を設定するとともに内燃機関の温度が
低い側では高い側に比較して前記制限時間を長く設定す
る制限時間設定手段を備えたことを特徴とする筒内噴射
式内燃機関の燃料噴射制御装置。

【００６０】（２）．前記規定回転数は、内燃機関の始
動完了を判断するための回転数判定値以上の値の範囲に
設定されていることを特徴とする請求項１〜３、（１）
のいずれか記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装
置。

【００６１】（３）．低温始動時に限定して前記補助燃
料噴射弁から燃料を噴射させることを特徴とする請求項
１〜３、（１）、（２）のいずれか記載の筒内噴射式内
燃機関の燃料噴射制御装置。

【００６２】

【発明の効果】請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の燃
料噴射制御装置においては、内燃機関の始動が完了すれ
ば直ちに補助燃料噴射弁からの燃料噴射を停止するので
はなく、内燃機関の回転数が規定回転数を越えるまでは
噴射を継続させている。この規定回転数は、内燃機関の
温度が低い側では高い側に比較して高く設定されてい
る。このため始動完了後においても十分に霧化された燃
料が燃焼室に供給される。しかも低温であればあるほ
ど、長期にわたって補助燃料噴射弁からの燃料噴射が継
続するので、極低温となっても、内燃機関の回転が安定
化し、円滑な回転数の上昇を実現することができる。し
たがって、低温の程度に関わらず、エンジンストールの
防止、回転数をパラメータとする各種制御への悪影響の
防止等の効果を派生させることができる。

【００６３】請求項２記載の筒内噴射式内燃機関の燃料
噴射制御装置においては、機関温度検出手段、規定回転
数設定手段および補助燃料噴射制御手段を備えた構成と
することができる。ここで、補助燃料噴射制御手段は補
助燃料噴射弁から燃料を噴射させる際には、内燃機関の
回転数が規定回転数設定手段にて設定された規定回転数
を越えるまでは補助燃料噴射弁からの燃料噴射を継続さ
せている。この規定回転数は、規定回転数設定手段によ
り、内燃機関の温度が低い側では高い側に比較して高く
設定されている。このため、請求項１と同様に、低温の
程度に関わらず内燃機関の回転が安定化し、円滑な回転
数の上昇を実現することができる。

【００６４】請求項３記載の筒内噴射式内燃機関の燃料
噴射制御装置においては、請求項２記載の構成に対し
て、前記補助燃料噴射制御手段は、内燃機関の回転数が
前記規定回転数を越える前に、前記補助燃料噴射弁によ
る燃料噴射継続時間が制限時間を越えた場合には、前記
補助燃料噴射弁による燃料噴射を停止させている。何ら
かの原因で始動完了に至らなかったことを考慮して、補
助燃料噴射弁による燃料噴射継続時間が制限時間を越え
た場合には、補助燃料噴射制御手段は補助燃料噴射弁に
よる燃料噴射を停止させている。このことにより、請求
項２の効果と共に、不必要に燃料が噴射されるのを防止
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１としての車載用ガソリンエンジ
ンとその制御系の概略構成図。

【図２】 実施の形態１におけるシリンダヘッドの平面
断面図。

【図３】 実施の形態１におけるピストン頂面の平面
図。

【図４】 図２におけるＸ−Ｘ断面図。

【図５】 図２におけるＹ−Ｙ断面図。

【図６】 実施の形態１における始動完了後の運転領域
の説明図。

【図７】 実施の形態１における始動完了後の理論空燃
比基本燃料噴射量ＱＢＳを求めるためのマップの説明
図。

【図８】 実施の形態１における燃料噴射制御処理のフ
ローチャート。

【図９】 実施の形態１におけるサブインジェクタ噴射
開始処理のフローチャート。

【図１０】 実施の形態１におけるサブインジェクタ噴
射終了処理のフローチャート。

【図１１】 実施の形態１における冷却水温ＴＨＷをパ
ラメータとする規定回転数ＳＴＪＮＥのマップの構成説
明図。

【図１２】 実施の形態１における制御の一例を示すタ
イミングチャート。

【図１３】 実施の形態１における冷却水温ＴＨＷをパ
ラメータとする噴射制限時間のマップの構成説明図。

【符号の説明】

２…エンジン、２ａ…気筒、４…シリンダブロック、６
…ピストン、８… シリンダヘッド、１０…燃焼室、１
２ａ…第１吸気弁、１２ｂ…第２吸気弁、１４ａ…第１
吸気ポート、１４ｂ…第２吸気ポート、１６…排気弁、
１８…排気ポート、２０…点火プラグ、２２…メインイ
ンジェクタ、２４…凹部、２６…周壁面、３０…吸気マ
ニホールド、３０ａ…第１吸気通路、３０ｂ… 第２吸
気通路、３２…サージタンク、３４…気流制御弁、３６
…シャフト、３７…負圧式アクチュエータ、４０…吸気
ダクト、４２…エアクリーナ、４４…モータ、４６…ス
ロットル弁、４６ａ… スロットル開度センサ、４８…
排気マニホルド、５０…燃料分配管、５０ａ…燃圧セン
サ、５２…サブインジェクタ、５４… 高圧ポンプ、５
４ａ…高圧燃料通路、５４ｂ…逆止弁、５４ｃ…低圧燃
料通路、５４ｄ…電磁スピル弁、５６…燃料タンク、５
８…低圧ポンプ、６０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、
６２…双方向性バス、６４…ＲＡＭ、６６…ＲＯＭ、６
８…ＣＰＵ、７０…入力ポート、７２…出力ポート、７
３…ＡＤ変換器、７４…アクセルペダル、７６…アクセ
ル開度センサ、８０…上死点センサ、８２…クランク角
センサ、８４…吸気圧センサ、８６…水温センサ、８８
…空燃比センサ、８９…スタータスイッチ、９０…駆動
回路、９２…イグナイタ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射す
   る主燃料噴射弁と、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射
   する補助燃料噴射弁とを備え、始動時に主燃料噴射弁に
   よる燃料噴射と共に、必要に応じて補助燃料噴射弁から
   燃料を一時的に噴射する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射
   制御装置であって、 前記補助燃料噴射弁から燃料を噴射するに際しては内燃
   機関の回転数が規定回転数を越えるまで噴射を継続する
   とともに、内燃機関の温度が低い側では高い側に比較し
   て、前記規定回転数を高く設定することを特徴とする筒
   内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射す
   る主燃料噴射弁と、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射
   する補助燃料噴射弁とを備え、始動時に主燃料噴射弁に
   よる燃料噴射と共に、必要に応じて補助燃料噴射弁から
   燃料を一時的に噴射する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射
   制御装置であって、 内燃機関の温度を検出する機関温度検出手段と、 前記機関温度検出手段にて検出された内燃機関の温度に
   応じて規定回転数を設定するとともに、内燃機関の温度
   が低い側では高い側に比較して前記規定回転数を高く設
   定する規定回転数設定手段と、 前記補助燃料噴射弁から燃料を噴射させる際には、前記
   規定回転数設定手段にて設定された規定回転数を内燃機
   関の回転数が越えるまで、前記補助燃料噴射弁からの燃
   料噴射を継続させる補助燃料噴射制御手段と、 を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴
   射制御装置。
3. 【請求項３】 前記補助燃料噴射制御手段は、内燃機関
   の回転数が前記規定回転数を越える前に、前記補助燃料
   噴射弁による燃料噴射継続時間が制限時間を越えた場合
   には、前記補助燃料噴射弁による燃料噴射を停止させる
   ことを特徴とする請求項２記載の筒内噴射式内燃機関の
   燃料噴射制御装置。