JP2001027142A - 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制
御装置に関し、低温始動時における燃料噴射量を確保し
て低温始動を円滑に行なえるようにする。 【解決手段】 燃料噴射手段１０１と、内燃機関の温度
を検出する手段１０２と、内燃機関の始動を検出する手
段１０３と、上記各出手段１０２，１０３の各出力に応
じて燃料の噴射期間を設定する噴射期間設定手段１０４
と、噴射期間設定手段１０４の出力に応じて燃料噴射手
段１０１を駆動制御する燃料噴射駆動制御手段１０５と
をそなえ、噴射期間設定手段１０４は、内燃機関が所定
温度以下で且つ始動状態が検出されると燃料噴射期間を
２つの行程におよぶ第１の期間に設定し、内燃機関の温
度が所定温度を超えた或いは内燃機関が始動状態にない
ことが検出された場合燃料噴射期間を１つの行程内の第
２の期間に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射式内燃機
関（エンジン）の低温始動特性を向上させるべく配慮さ
れた、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】燃料をシリンダ内で噴射する方式の筒内
噴射式内燃機関としては、ディーゼルエンジンが広く知
られているが、近年、ガソリンエンジンにおいても筒内
噴射式のものが提供されている。そして、筒内噴射式内
燃機関により、機関の性能向上や排出ガスの低減のた
め、希薄燃焼（リーンバーン）運転を行なわせるように
構成されたものが提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
筒内噴射エンジンにおける燃料噴射は、図１２の線図に
示すタイミングで行なわれる。すなわち、超リーン運転
時においては、圧縮行程における所要タイミングで、高
圧燃料ポンプによる高圧燃料噴射が行なわれ、超リーン
運転時以外においては吸気行程における所要タイミング
で、高圧燃料ポンプによる高圧燃料噴射が行なわれる。
【０００４】ところが、高圧燃料ポンプとしてエンジン
により駆動されるポンプを用いる場合には、内燃機関の
始動時にエンジン回転数が低く十分な吐出圧力が得られ
ないため、始動時燃料噴射のために低圧燃料ポンプから
の吐出圧力に基づく低圧燃料噴射が行なわれる。そし
て、このように通常運転時の高圧噴射と始動時の低圧噴
射とを共通のインジェクタにより成立させることを考え
た場合には、通常運転移行後のアイドル時のように高圧
下での要求燃料が少ない場合にもインジェクタの開弁時
間制御により正確な燃料流量設定を行う必要があるた
め、インジェクタのソレノイドの応答性を考慮した最小
開弁時間でアイドル時等の低流量設定が行われるよう、
インジェクタでの噴射量ゲイン（絞り状態）設定を行う
必要がある。そして、このような最小流量に適したイン
ジェクタの噴射量ゲイン設定を行うと、その分単位時間
当たりの噴射が制限される。この結果、始動時のように
低圧で噴射した場合には、低圧噴射故に単位時間あたり
の噴射量が元来少ないことに基づき、パルス幅に応じた
噴射量が制限され、例えば、図１２に示すような吸気行
程の全期間にわたる噴射によっても所要量を達成するこ
とができない場合が発生する。
【０００５】すなわち、低温時のクランキング回転が１
００ｒｐｍであるとすると、吸気行程期間は３００ｍｓ
であるのに対し、所要量の燃料噴射を行なうために必要
な噴射時間は４２０ｍｓ以上であり、噴射量が不足する
ことが考察される。これは、図１０の線図によっても考
察される。同図は、横軸のエンジン回転数に対し、縦軸
に供給空燃比あるいは燃料噴射パルス幅Ｐｗ（ｍｓ）を
とって、下方に燃料の供給限界を示し、上方に所要の噴
射時間を示している。
【０００６】これによれば、２５０ｒｐｍ付近以下のエ
ンジン回転数では、供給限界が所要空燃比を下回り、燃
料噴射量が不足することが考察される。この点につい
て、より一般的に考察を行うと、エンジンの要求燃料量
は、冷却水温等で代表されるエンジン温度が低い程多く
なり、一方において、エンジン回転数が高い程、１行程
の時間が短くなる。このため、始動時低圧噴射を行う場
合には、極低温クランキング時や低温始動直後の回転数
上昇時等に、１行程期間内の噴射期間では燃料噴射量が
不足するといった事態を生じる。
【０００７】本発明は、このように、始動時に低圧噴射
を行なう筒内噴射式内燃機関において、始動性能を確保
し、自動車用等に適用した場合の実用性に富む燃料噴射
制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の請求項１記載の筒
内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、複数の気筒
内に順次燃料を噴射して供給する４サイクルの筒内噴射
式内燃機関において、各気筒ごとに配設された燃料噴射
手段により燃料が気筒内に噴射され、内燃機関の温度状
態が温度検出手段により検出され、内燃機関の始動が始
動検出手段により検出されて、温度検出手段および始動
検出手段の各出力に応じて燃料の噴射期間が噴射期間設
定手段により設定され、噴射期間設定手段の出力に応じ
燃料噴射制御手段による燃料噴射手段の駆動制御が行な
われる。そして、温度検出手段により内燃機関の温度が
所定温度以下であることが検出され、且つ始動検出手段
により内燃機関が始動状態であることが検出されると、
噴射期間設定手段により、燃料噴射期間が２つの行程に
およぶ第１の期間に設定されるとともに、温度検出手段
により内燃機関の温度が所定温度を超えたことが検出さ
れた場合、或いは、始動検出手段により内燃機関が始動
状態にないことが検出された場合に、噴射期間設定手段
により、燃料噴射期間が１つの行程内の第２の期間に設
定される。
【０００９】また、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では、請求項１記載の装置の動作が
ガソリンエンジンについて行なわれ、温度検出手段によ
り内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出さ
れ、且つ始動検出手段により内燃機関が始動状態である
ことが検出されると、噴射期間設定手段により、燃料噴
射期間（第１の期間）が排気行程から吸気行程におよぶ
期間に設定される。
【００１０】そして、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では、請求項２記載の装置におい
て、燃料噴射期間が排気行程の一部と吸気行程のほぼ全
期間とにおよぶ期間に設定される。また、請求項４記載
の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項
１記載の装置の動作がガソリンエンジンについて行なわ
れ、温度検出手段により内燃機関の温度が所定温度を超
えたことが検出された場合、或いは、始動検出手段によ
り該内燃機関が始動状態にないことが検出された場合
に、噴射期間設定手段により燃料噴射期間（第２の期
間）が吸気行程又は圧縮行程のいずれか一方の行程内の
期間に設定される。
【００１１】また、請求項５記載の筒内噴射式内燃機関
の燃料噴射制御装置では、請求項１記載の装置の動作が
ガソリンエンジンについて行なわれ、該温度検出手段に
より該内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出
され、且つ該始動検出手段により該内燃機関が始動状態
であることが検出されると、該噴射期間設定手段により
燃料噴射期間が排気行程中から圧縮行程中におよぶ期間
に設定される。
【００１２】また、請求項６記載の筒内噴射式内燃機関
の燃料噴射制御装置では、請求項１記載の装置におい
て、噴射期間設定手段により設定された排気行程中の設
定噴射開始時期に燃料噴射を開始するように、燃料噴射
制御手段により燃料噴射手段が制御されるとともに、噴
射期間設定手段により設定された圧縮行程中の設定噴射
終了時期、或いは、筒内のガスの逆流を防止するように
予め設定された強制噴射停止時期のいずれか一方の早い
時期に燃料噴射を終了するように、燃料噴射制御手段に
より燃料噴射手段が制御される。
【００１３】
【発明の実施の形態】まず、本実施形態の装置は、内燃
機関としてのガソリン４サイクルエンジン、特に、燃料
をシリンダ内に直接噴射する、図２，図３に示すような
筒内噴射式ガソリンエンジンにそなえられるものであ
り、図中１は燃料噴射弁、２は燃料タンク、３は燃料噴
射弁１と燃料タンク２との間に設けられた燃料通路であ
り、４は燃料通路３の燃料タンク２側の上流部に設けら
れた低圧燃料ポンプ、５は低圧燃料ポンプと燃料噴射弁
１との間に設けられた高圧燃料ポンプである。また、
６，７は燃料通路の入口部分に設けられた燃料フィル
タ、８は逆止弁、９は低圧制御手段としての低圧制御
弁、１０は高圧制御手段としての高圧制御弁である。ま
た、２１はシリンダ、２２はピストン、２２Ａはピスト
ンロッド、２３はクランクシャフト、２４は燃焼室、２
５はシリンダヘッド、２６は吸気通路、２７は点火プラ
グ、２８は排気通路である。
【００１４】すなわち、燃料噴射弁（インジェクタ）１
と燃料タンク２との間を連絡する燃料通路３に、低圧燃
料ポンプ（フィードポンプ）４と、高圧燃料ポンプ５と
がそなえられている。燃料通路３は、燃料タンク２から
燃料噴射弁１へ燃料を送給する送給路３Ａと、燃料噴射
弁１で噴射されなかった燃料を燃料タンク２に戻す返送
路３Ｂとから構成されている。
【００１５】そして、燃料噴射弁１は、デリバリパイプ
１Ａを通じて燃料を供給されるが、ここでは、デリバリ
パイプ１Ａ自体も燃料通路３の一部を構成している。燃
料噴射弁１は、コントローラ３０によって、その作動を
コンピュータ制御されるようになっており、コントロー
ラ３０では、エンジン回転数や吸入空気量等の情報に応
じて、所要のタイミングで且つ所要の燃料噴射量が得ら
れるように、燃料噴射弁１をパルス電流で励磁して燃料
噴射を行なわせる。
【００１６】この燃料噴射のタイミングは、後述のよう
にクランク角に基づいて与えられるが、実際には、燃料
噴射弁１を励磁してから実際に燃料噴射が行なわれるま
での応答遅れ（これを、インジェクタ無駄時間という）
があるので、これを考慮して設定される。また、燃料噴
射量は、上記パルス電流のパルス幅Ｐｗで設定される
が、このパルス幅Ｐｗは目標とする燃料噴射量に対応し
たインジェクタゲインとして、予め記憶されたマップか
ら読み出されて設定される。
【００１７】このような燃料供給装置では、低圧燃料ポ
ンプ４である程度加圧された燃料を、高圧燃料ポンプ５
でさらに加圧することで、燃料の圧力を所定圧まで高め
ている。この際、低圧燃料ポンプ４からの吐出圧は低圧
制御弁９により所定範囲に制御され、さらに、高圧燃料
ポンプ５からの吐出圧は高圧制御弁１０により所定範囲
に制御されるように構成されている。
【００１８】このような低圧燃料ポンプ加圧された燃料
を高圧燃料ポンプでさらに加圧して燃料噴射弁に供給す
るものとして、例えば特開昭６２−２３７０５７号公報
に開示された技術があり、この技術では、吸気圧が高い
運転領域では高い燃料噴射圧力が与えられるが、吸気圧
が低い運転領域では燃料噴射圧力が低く保持されるよう
にして、高圧燃料ポンプの負荷を低減するようにしてい
る。
【００１９】そして、上述のような燃料ポンプとして、
エンジン駆動式ポンプ又は電動式ポンプのいずれかを採
用することが考えられるが、電動式ポンプを高圧ポンプ
に採用すると、ポンプ効率が低くなり且つ高コストにな
るので、高圧ポンプはエンジン駆動式のもので構成さ
れ、低圧燃料ポンプ４は電動式ポンプで構成されてい
る。
【００２０】ところで、低圧燃料ポンプ４は、作動時に
は、燃料フィルタ６で濾過しながら燃料タンク２内の燃
料を送給路３Ａの下流側へ流通させるようになってお
り、この時の低圧燃料ポンプ４による燃料の加圧は、大
気圧の状態から数気圧程度まで行なわれるようになって
いる。高圧燃料ポンプ５は、この低圧燃料ポンプ４から
吐出された燃料を数十気圧程度まで加圧するもので、低
圧燃料ポンプ４から高圧燃料ポンプ５までの送給路３Ａ
の途中には、逆止弁８及び燃料フィルタ７が介装されて
おり、逆止弁８により低圧燃料ポンプ４から吐出圧が維
持され、また、燃料フィルタ７により燃料が更に濾過さ
れるようになっている。この高圧燃料ポンプ５には、ポ
ンプ効率やコストの面で高圧ポンプとして電動式ポンプ
よりも有利な例えば往復動型圧縮ポンプなどの機関駆動
式ポンプ（以下、エンジン駆動ポンプという）が用いら
れており、当然ながら、エンジンの作動と直接連動して
作動し、エンジンの回転速度に応じて吐出圧を発生する
ようになっている。
【００２１】すなわち、図４は、吐出圧を一定とする条
件下での燃料ポンプ４，５の出力特性（吐出流量）の一
例を示すものであり、直線Ａ，Ｂは高圧燃料ポンプ５の
吐出流量特性を示し、直線Ｃは低圧燃料ポンプ４の吐出
流量特性を示す。また、直線Ａ，Ｂの各場合では、高圧
燃料ポンプ５の駆動にかかるリフトカム量の設定が異な
っており、Ｂの場合はＡの場合に比べて、リフトカム量
が大きく、ポンプ出力も大きくなっている。
【００２２】実際の燃料ポンプ４，５の吐出圧は、この
ような吐出流量特性と後述する低圧制御手段としての低
圧制御弁９や高圧制御手段としての高圧制御弁１０等の
流通抵抗とから決まるので、この場合の吐出流量特性を
そのまま吐出圧特性と読み代えるわけにはいかないが、
吐出圧特性は、この吐出流量特性にほぼ対応するような
ものになる。したがって、低圧燃料ポンプ４は所定の吐
出圧（吐出流量）を発生し、エンジン駆動式の高圧燃料
ポンプ５はエンジンの回転速度に比例するように吐出圧
（吐出流量）を発生するように構成されている。
【００２３】また、燃料通路３において、送給路３Ａの
高圧燃料ポンプ５よりも上流側の部分と、返送路３Ｂの
最下流部分との間には、低圧燃料ポンプ４からの吐出圧
を設定圧（例えば３気圧）に調整する低圧制御弁（低圧
レギュレータ）９が設けられている。この低圧制御弁９
は、低圧燃料ポンプ４からの吐出圧が設定圧（例えば３
気圧）を超えるまでは閉鎖しており、吐出圧が設定圧を
超えると、この超えた圧力分の燃料を燃料タンク２側へ
分流させて返送しうる所要程度に開き、高圧燃料ポンプ
５へ送給する燃料圧力を設定圧付近に調整するように構
成されている。
【００２４】また、燃料噴射弁１の直下流部分と、返送
路３Ｂとの間には、高圧燃料ポンプ５からの吐出圧を設
定圧（例えば５０気圧）に調整する高圧制御弁（高圧レ
ギュレータ）１０が設けられている。この高圧制御弁１
０は、高圧燃料ポンプ５からの吐出圧が設定圧（例えば
５０気圧）を超えるまでは閉鎖しており、吐出圧が設定
圧を超えると、この超えた圧力分の燃料を燃料タンク２
側へ返送すべく所要量開いて、燃料噴射弁１における燃
料圧力を所定圧に調整するように構成されている。
【００２５】一方、送給路３Ａの燃料を、高圧燃料ポン
プ５を迂回させて燃料噴射弁１へ送給できるように、高
圧燃料ポンプ５の上流側部分と下流側部分とを接続する
バイパス通路（以下、第１バイパス通路という）１１が
設けられており、この第１バイパス通路１１には、送給
路３Ａの上流側から下流側へのみ燃料を通過させる逆止
弁１２が設けられている。この逆止弁１２は、高圧燃料
ポンプ５が十分に作動しない場合において、高圧燃料ポ
ンプ５の下流側から上流側への逆流を防止できるように
装備されている。
【００２６】さらに、燃料噴射弁１部分の燃料を、高圧
制御弁１０を迂回させて燃料タンク２側へ排出させるこ
とができるように、高圧制御弁１０の上流側部分と下流
側部分とを接続するバイパス通路（以下、第２バイパス
通路という）１３が設けられている。この第２バイパス
通路１３は、燃料通路３内の燃料噴射弁１近傍に含有し
たベーパ（気泡）をエンジン始動初期に排出するととも
に、特定運転状態において燃料噴射弁１部分での燃圧を
低い所定値に設定するために設けられており、第２バイ
パス通路１３には、第２バイパス通路１３を開閉する電
磁切換弁１４と、燃料噴射弁１部分の燃料圧力を所定圧
に保持しうる燃料圧力保持機構１５が設けられている。
【００２７】すなわち、電磁切換弁１４は、励磁作動時
に第２バイパス通路１３を開放し、非励磁作動時には第
２バイパス通路１３を閉鎖するようになっており、コン
トローラ３０により、電磁切換弁１４の開閉が制御され
るようになっている。コントローラ３０は、特定運転状
態で電磁切換弁１４を開放し、通常運転状態で電磁切換
弁１４を閉鎖すべく制御するように構成されている。こ
の場合の特定運転状態とは、エンジン始動時、即ちイグ
ニッションスイッチ１６がスタート位置にあってエンジ
ン回転数が始動用設定回転数以下の場合と、この始動直
後の状態、即ちエンジン回転数が始動用設定回転数を上
回り、しかも高圧燃料ポンプ５が十分な作動を行なうよ
うになるまでの間とに対応する。
【００２８】したがって、通常運転状態とは、高圧燃料
ポンプ５が十分に作動を行いうるようになった状態が対
応する。なお、イグニッションスイッチ16がスタート位
置となってからこの通常運転状態に達するまでの経過時
間がベーパ除去に必要な所定時間を上回る。また、エン
ジンの停止時にも電磁切替弁１４は閉鎖される。つま
り、コントローラ３０は、イグニッションスイッチ１６
及びエンジン回転数センサ（図示省略）からの信号を受
けて、イグニッションスイッチ１６がスタート位置にあ
ってエンジン回転数がエンスト回転数Ｎes（＜１００ｒ
ｐｍ）を超えたときには、電磁切換弁１４に励磁電力を
供給し第２バイパス通路１３を開放し、エンジン回転数
が始動モードを設定するための始動回転数Ｎst〔Ｎes＜
Ｎst＜Ｎid（アイドル回転数）〕をより高い設定回転数
を超えて設定時間が経過したときには電磁切換弁１４へ
の電力供給を断ち第２バイパス通路１３を閉鎖するよう
になっている。また、エンジンがストールしてエンジン
回転数がエンスト回転数Ｎes以下となったときや、イグ
ニッションスイッチ１６がオフされてエンジンが作動停
止となったときにも、電磁切替弁１４への電力供給は遮
断されて、電磁切替弁１４は閉鎖される。
【００２９】そして、エンジンの始動に伴い一定時間以
上電磁切替弁１４が開放されることにより、デリバリパ
イプ１Ａ部分から燃料ベーパが除去されるのである。コ
ントローラ３０では、前述のように燃料噴射弁１の駆動
制御を行なうが、この制御は第２バイパス通路１３の開
閉制御と連動しており、特定運転状態（即ち、上述のエ
ンジンの始動時）では特定運転モードで燃料噴射弁１の
駆動制御を行ない、通常運転状態（即ち、上述のエンジ
ンの始動時以後）では通常運転モードで燃料噴射弁１の
駆動制御を行なうようになっている。
【００３０】すなわち、特定運転モードと通常運転モー
ドとでは、燃料圧力が、電磁切換弁１４の開放時には低
圧制御弁に応じた低圧値になり、電磁切換弁１４の閉鎖
時には高圧制御弁に応じた高圧値になるというように、
電磁切換弁１４の開閉によって燃料圧力が変化する。一
方、燃料噴射量は燃料圧力と噴射時間で決まり、噴射時
間が一定でも燃料圧力が高ければ燃料噴射量は多くな
る。また、インジェクタ無駄時間はバッテリ電圧により
変化するほか、燃料圧力に応じても変化することが知ら
れている。
【００３１】そこで、噴射時間、即ち前述のパルス幅を
規定するインジェクタゲインと、インジェクタ無駄時間
とを、燃料圧力が高いときは高圧モード（つまり、通常
運転モード）に、低いときは低圧モード（つまり、特定
運転モード）にというように、異なるモードに設定して
いる。ところで、燃料圧力保持機構１５は、エンジンの
始動直後、第２バイパス通路１３が開放していても、少
なくとも低圧制御弁９で制御される設定圧に近い程度の
燃料圧力が得られるようにするためのもので、この実施
形態では、燃料圧力保持機構１５として、燃料通路３の
内径を絞った、固定絞りが設けられている。
【００３２】本実施形態に装備される内燃機関用燃料供
給装置は、上述のように構成されており、図６に示すよ
うな手順で、燃料の供給制御が行なわれる。まず、エン
ジンストール状態であるか否かが判断されて（ステップ
Ｓ１）、エンスト状態でなければ、始動モードであるか
否か（ステップＳ２）および高圧燃料ポンプ５が十分に
作動しうる運転状態であるか（ステップＳ７）が判断さ
れる。始動モードや高圧ポンプ５の作動が不十分な場合
（例えば、始動後エンジン回転数が所定回転数まで上昇
しない過渡的な状態等であり、エンジン回転数の状態や
始動完了後経過時間やエンジン回転数が設定回転数に達
してからの経過時間等をパラメータとして判定する）で
あれば、コントローラ３０が電磁切換弁１４を開放して
（ステップＳ４）、燃料噴射弁１が特定運転モードで駆
動制御される。
【００３３】したがって、低圧モードのインジェクタゲ
インを選択し（ステップＳ５）、低圧モードのインジェ
クタ無駄時間を選択した（ステップＳ６）駆動制御が行
なわれる。この状態では、図５の（Ｂ）に示すように、
低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）４から吐出され、下
流の低圧制御弁（低圧レギュレータ）９で所定の低圧値
に調圧された燃料が、燃料噴射弁（インジェクタ）１に
供給され、余った燃料は、燃料タンクにリターンされる
状態となる。
【００３４】このときには、低圧燃料ポンプ４は、始動
後速やかに所定圧（数気圧）の吐出圧状態になるが、エ
ンジン始動直後は、エンジンの回転も上がらないので、
高圧燃料ポンプ５では十分な吐出圧が発生しない。この
ため、エンジン始動直後には、高圧燃料ポンプ５と並列
に設けられた第１バイパス通路１１を通じて、燃料噴射
弁１側へ燃料が供給され、燃料噴射弁１からは、低圧制
御弁９で調整される圧力程度の燃料圧力での燃料噴射が
行なわれる。
【００３５】これは、第１バイパス通路１１の逆止弁１
２が、高圧燃料ポンプ５の上流側よりも下流側の方が燃
料圧力が低い場合に開状態になることにより行なわれ
る。一方、燃料供給装置の始動により、電磁切換弁１４
が開放されて、燃料通路３内を燃料が流通するようにな
るので、燃料噴射弁１の付近に存在するベーパは、燃料
通路３の返送路３Ｂを流通する燃料とともに排出されて
いく。
【００３６】また、このように、第２バイパス通路１３
が開放していても、燃料圧力保持機構としての固定絞り
１５が、燃料噴射弁１の付近の燃料圧力を少なくとも低
圧制御弁９で制御される設定圧に近い程度に保持するの
で、ベーパを排出しながらも、燃料噴射弁１からの燃料
噴射圧力は、エンジン始動時における所要程度に保たれ
る。
【００３７】したがって、エンジンの始動直後にベーパ
により生じる燃料圧力の立ち上がりの遅れやばらつき又
空噴射等の現象を招かないようにしながら、且つ、ある
程度の燃料噴射圧力を得ることができ、エンジン始動直
後から良好なエンジン燃焼を保持しつつ滑らかにエンジ
ン回転速度が高められ、筒内噴射式のエンジンの実用性
が大幅に向上する。
【００３８】このようにベーパが排出され高圧燃料ポン
プ５がある程度作動し始めると、これとほぼ呼応するよ
うに、所定の時間が経過することになり、ステップＳ７
から「ＹＥＳ」ルートをとるようになって、ステップＳ
８以下が実行される。ステップＳ８以下では、コントロ
ーラ３０が、電磁切換弁１４を閉鎖するとともに、燃料
噴射弁１を通常運転モードでの駆動制御が行なわれる。
【００３９】すなわち、高圧モードのインジェクタゲイ
ンが選択され（ステップＳ９）、高圧モードのインジェ
クタ無駄時間が選択される（ステップＳ１０）。この
後、エンジンが停止するまで、ステップＳ１，Ｓ２，ス
テップＳ７の判断を経て、ステップＳ８〜Ｓ１０の動作
が続行される。この結果、図５の（Ａ）に示すように、
低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）４から吐出された燃
料が、高圧燃料ポンプ１２で高圧に加圧されるととも
に、高圧制御弁（高圧レギュレータ）１０で所定の高圧
値に調圧され、燃料噴射弁（インジェクタ）１に供給さ
れて、余った燃料は、燃料タンクにリターンされる状態
となる。
【００４０】これにより、高圧燃料ポンプ５の吐出圧は
ロスすることなく高圧燃料ポンプ５の下流側の燃料圧力
を高めていき、高圧制御弁１０の調整圧以上に燃料圧力
を高めるようになる。また、高圧モードのインジェクタ
ゲインと高圧モードのインジェクタ無駄時間とが選択さ
れ、この結果、高圧燃料ポンプ５の吐出圧が十分なレベ
ルに上昇して、高圧制御弁１０により調圧された燃料の
燃料噴射弁１からの燃料噴射が行なわれる。
【００４１】ところで、燃料噴射制御に関しては、図１
及び図１１に示すような構成により所要の制御を行なう
べく各手段が設けられており、燃料噴射弁１が制御され
て、所要の燃料噴射制御が行なわれるようになってい
る。すなわち、複数の気筒内の燃焼室２４に順次燃料を
噴射して供給する４サイクルの筒内噴射式内燃機関とし
てのガソリンエンジンにおいて、各気筒ごとに配設され
燃料を気筒内に噴射する燃料噴射手段１０１が設けら
れ、燃料噴射手段１０１は、前述した燃料噴射弁１と、
燃料噴射弁１への燃料供給系とをそなえている。
【００４２】そして、内燃機関の温度状態を検出する温
度検出手段１０２と、内燃機関の始動を検出する始動検
出手段１０３とが設けられており、これらの温度検出手
段１０２および始動検出手段１０３の各出力に応じて燃
料の噴射期間を設定する噴射期間設定手段１０４が設け
られている。噴射期間設定手段１０４は、前述のコント
ローラ（制御手段）３０に設けられているが、この噴射
期間設定手段１０４の出力に応じて燃料噴射手段１０１
を駆動する燃料噴射駆動手段１０５が設けられ、コント
ローラ（制御手段）３０での算出結果による所要のタイ
ミングで燃料噴射弁１が開閉されて、当該運転状態にお
ける最適の燃料噴射制御が行なわれるようになってい
る。そして、噴射期間設定手段１０４と燃料噴射駆動手
段１０５とにより燃料噴射制御手段１２０が構成されて
いる。
【００４３】そして、噴射期間設定手段１０４は、内燃
機関の所定温度以下を温度検出手段１０２が検出し、且
つ内燃機関の始動状態を始動検出手段１０３が検出した
とき、燃料噴射期間を２つの行程におよぶ長期間に設定
するように構成されるとともに、内燃機関の所定温度以
上を温度検出手段１０２が検出した場合と、内燃機関が
始動状態にないことを始動検出手段１０３が検出した場
合とにおいて、燃料噴射期間を１つの行程内の短期間に
設定するように構成されており、これらの作動が、図８
のフローチャートに沿う動作により実現されるようにな
っている。
【００４４】また、上記の長期間は、吸気行程のほぼ全
期間と排気行程の一部とで構成されており、その算出が
以下のようにして行なわれるようになっている。すなわ
ち、図７の線図に示すように、クランク角が５４５°Ｂ
の時点Ｔ１において、空気量の演算が行なわれるととも
に、噴射終了時期の演算が次式により行なわれる。
【００４５】Ｔｏｆｆ＝Ｔ５４５＋〔Ｔ５４５×（３６
５−θ）／１８０〕 このＴｏｆｆは、燃料噴射を終了させる時刻Ｔ３であ
り、当該時Ｔ３に噴射を終了させることとなるが、上式
におけるθは運転状態に対応して決定されるマップ値で
あり、図７では圧縮行程の初期（１８５Ｂ）に噴射を終
了させる例が示されている。そして、燃料噴射時間とし
ての燃焼噴射パルス幅Ｐｗが、エンジンの運転状態に対
応させるようにして他のシステムにより算出されるよう
に構成されており、噴射終了時期Ｔｏｆｆから燃焼噴射
パルス幅Ｐｗの時間分遡った期間Ｔ２が燃料噴射の開始
時期Ｔｏｎとして設定される。
【００４６】Ｔｏｎ＝Ｔｏｆｆ−Ｐｗ この開始期間Ｔ２として、図７では排気行程の後期に設
定された場合を示しており、低温始動時には、同図にお
けるように、排気行程の後期における一部と、吸気行程
の全部とが燃料噴射期間として設定されるように構成さ
れている。そして、吸気行程終了後の、圧縮行程におけ
る時刻Ｔ３までの間は、図９におけるように、噴射を強
制的に停止させる動作が、図８のフローチャートに沿う
動作により実現されるように構成されている。
【００４７】さらに、燃料タンク２内の燃料を燃料噴射
手段１０１に低圧で供給する燃料低圧供給手段１０６
と、燃料タンク２内の燃料を燃料噴射手段１０１に高圧
で供給する燃料高圧供給手段１０７とが設けられてい
る。燃料低圧供給手段１０６は、前述した低圧燃料ポン
プ４および第１バイパス通路１１を主とする供給系で構
成され、燃料高圧供給手段１０７は、前述した高圧燃料
ポンプ５、制御弁９，１０を主とする供給系で構成され
ている。
【００４８】そして、内燃機関の運転状態を検出する運
転状態検出手段１０８（この運転状態検出手段１０８は
始動検出手段１０３の機能も有する）が設けられてお
り、温度検出手段１０２および運転状態検出手段１０８
の各出力に応じて、噴射期間設定手段１０４による燃料
の噴射期間設定が行なわれるように構成されている。ま
た、運転状態検出手段１０８の出力に応じて燃料供給圧
を判別する燃料圧判別手段１０９と、燃料圧判別手段１
０９の出力に応じて燃料噴射手段１０１への燃料供給圧
を、燃料低圧供給手段１０６による低圧と、燃料高圧供
給手段１０７による高圧とで切り換える燃料圧切換手段
１１０とが設けられている。
【００４９】そして、図１に示すように、これらの燃料
低圧手段１０６，燃料高圧供給手段１０７，燃料圧判別
手段１０９及び燃料圧切換手段１１０により、燃料供給
圧力設定手段１２１が構成されている。ここで、燃料圧
判別手段１０９はコントローラ（制御手段）３０内に設
けられ、燃料圧切換手段１１０は前述の電磁切換弁１４
を主として構成されている。
【００５０】このような構成により、コントローラ（制
御手段）３０から所要の制御信号が出力され、燃料噴射
弁１から噴射される燃料圧が低圧と高圧とで切り換えら
れて、前述の燃料噴射期間制御に呼応した燃料圧による
燃料噴射が行なわれる。すなわち、低温始動時において
は、低圧による燃料噴射が排気行程の一部から吸気行程
の全部にわたる長期間において行なわれるように構成さ
れ、低温始動時以外においては、高圧による燃料噴射
が、吸気行程と圧縮行程との何れかに設定された短期間
において行なわれるように構成されている。
【００５１】上述のような構成により、低温始動時を含
めた燃料噴射制御が行なわれるが、特に低温始動に関す
る動作について、図８のフローチャートに沿い説明する
と、まずステップＡ１において低圧噴射モードであるか
どうかが判断され、低温始動時等の低圧噴射モードであ
る場合には「ＹＥＳ」ルートを通じ、ステップＡ２〜ス
テップＡ５が実行される。
【００５２】一方、低圧噴射モードでない場合は、「Ｎ
Ｏ」ルートを通じステップＡ６が実行され、排気行程に
おける燃料噴射が禁止される。すなわち、低圧噴射モー
ドでない場合は、高圧で燃料噴射が行なわれる場合であ
り、排気行程において高圧の噴射を行なうと、燃料が燃
焼しないで排出される可能性があるため、その禁止が行
なわれる。
【００５３】そして、低圧噴射モードにおけるステップ
Ａ２においては、ステップＡ６で禁止された排気行程の
噴射を、許可する動作が行なわれる。すなわち、前回の
運転時においては、高圧噴射モードによる運転状態から
運転の停止が行なわれるため、排気行程の噴射が禁止さ
れる状態で今回の運転が始動されるが、ステップＡ２に
おいて排気行程の噴射を許可することにより、燃料噴射
制御において設定された低温始動時の長期間の燃料噴射
が実現されることになる。
【００５４】この制御に際し、前述した燃料噴射の終了
時期の算出および開始時期の算出が行なわれ、図７の線
図に示すような排気行程中の時点Ｔ２から吸気行程終了
時点Ｔ３に至る燃料噴射が行なわれることになる。した
がって、低圧による燃料噴射により、不足のない所要量
の燃料供給が行なわれて、円滑な低温時始動が行なわれ
ることとなる。
【００５５】すなわち、上述のような排気行程からの燃
料噴射により、図１０のグラフに示されるような、燃料
の供給限界を下方の３６０°ＣＡ（クランク角）で示さ
れる位置まで低下させた特性が得られる。したがって、
７００ｒｐｍ程度までの燃料供給が可能になり、この特
性からも、十分な燃料供給が可能になることが考察され
る。
【００５６】ところで、ステップＡ３では、圧縮行程中
の気筒ナンバーをメモリＭに記憶する動作が行なわれ、
ステップＡ４において、当該気筒ナンバーのインジェク
タが開いているかどうかが判断される。そして、開いて
いる場合は、「ＹＥＳ」ルートを通じステップＡ５が実
行され、当該気筒のインジェクタを閉じる動作が行なわ
れる。
【００５７】したがって、図９に示すように、算出され
た燃料噴射パルス幅Ｐｗが、排気行程から圧縮行程中に
およぶような場合であっても、圧縮行程における燃料噴
射が強制的に停止され、筒内ガスのインジェクタへの逆
流が防止され、ガス侵入による噴霧不良やインジェクタ
内部汚損などの不具合を防止できる。すなわち、始動時
は回転速度が上昇する期間であるため、噴射終了期間を
吸気行程中に設定しても、噴射期間は圧縮行程に突入す
る可能性があるということを考慮しているもので、ステ
ップＡ５によりその悪影響が回避される。
【００５８】そして、ステップＡ４において当該気筒ナ
ンバーのインジェクタが開いていないと判断されると、
ステップＡ５を実行することなく、次の演算サイクルス
タートに待機することとなる。このようにして、始動時
には排気行程中でも燃料噴射が可能となり、低温始動時
に必要な噴射量が確保される。
【００５９】また、低圧噴射を行なっている時は、圧縮
行程での噴射を禁止し、筒内ガスのインジェクタへの逆
流が防止され、ガス侵入による噴霧不良やインジェクタ
内部汚損などの不具合を防止できる。
【００６０】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置によれ
ば、複数の気筒内に順次燃料を噴射して供給する４サイ
クルの筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置におい
て、各気筒ごとに配設され燃料を気筒内に噴射する燃料
噴射手段と、該内燃機関の温度状態を検出する温度検出
手段と、該内燃機関の始動を検出する始動検出手段と、
該温度検出手段および該始動検出手段の各出力に応じて
燃料の噴射期間を設定する噴射期間設定手段と、該噴射
期間設定手段の出力に応じて該燃料噴射手段を駆動制御
する燃料噴射駆動制御手段とをそなえ、該噴射期間設定
手段は、該温度検出手段により該内燃機関の温度が所定
温度以下であることが検出され、且つ該始動検出手段に
より該内燃機関が始動状態であることが検出されると、
該燃料噴射期間を２つの行程におよぶ第１の期間に設定
するとともに、該温度検出手段により該内燃機関の温度
が該所定温度を超えたことが検出された場合、或いは、
該始動検出手段により該内燃機関が始動状態にないこと
が検出された場合に、該燃料噴射期間を１つの行程内の
第２の期間に設定するという簡素な構成で、低温始動時
においても所要量の燃料を供給できるようになり、円滑
な始動が行なわれるようになる。
【００６１】また、請求項２記載の本発明の筒内噴射式
内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、上記請求項１記
載の構成において、該内燃機関がガソリンエンジンであ
って、該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該
内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、
且つ該始動検出手段により該内燃機関が始動状態である
ことが検出されると、該燃料噴射期間を排気行程から吸
気行程におよぶ期間に設定するという簡素な構成で、低
温始動時においても所要量の燃料をより確実に供給でき
るようになり、円滑な始動が行なわれるようになる。
【００６２】また、請求項３記載の本発明の筒内噴射式
内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、上記燃料噴射期
間を排気行程の一部と吸気行程のほぼ全期間とにおよぶ
期間に設定するので、上記請求項２と同様に、低温始動
時においても所要量の燃料をより確実に供給できるよう
になり、円滑な始動が行なわれるようになる。また、請
求項４記載の本発明の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制
御装置によれば、上記請求項１記載の構成において、該
内燃機関がガソリンエンジンであって、該噴射期間設定
手段は、該温度検出手段により該内燃機関の温度が該所
定温度を超えたことが検出された場合、或いは、該始動
検出手段により該内燃機関が始動状態にないことが検出
された場合に、該燃料噴射期間を吸気行程又は圧縮行程
のいずれか一方の行程内の期間に設定するという簡素な
構成で、低温始動時を除く通常運転時には、希薄燃焼
（リーンバーン）運転を含め円滑な燃焼が行なわれる。
【００６３】また、請求項５記載の本発明の筒内噴射式
内燃機関の燃料噴射装置によれば、上記請求項１記載の
構成において、該内燃機関がガソリンエンジンであっ
て、該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内
燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且
つ該始動検出手段により該内燃機関が始動状態であるこ
とが検出されると、該燃料噴射期間を排気行程中から圧
縮行程中におよぶ期間に設定するという簡素な構成で、
低温始動時においても所要量の燃料を供給できるように
なり、円滑な始動が行なわれるようになる。
【００６４】また、請求項６記載の本発明の筒内噴射式
内燃機関の燃料噴射装置によれば、上記請求項１記載の
構成において、該燃料噴射制御手段が、該噴射期間設定
手段により設定された排気行程中の設定噴射開始時期に
燃料噴射を開始するように該燃料噴射手段を制御すると
ともに、該噴射期間設定手段により設定された圧縮行程
中の設定噴射終了時期、或いは、筒内のガスの逆流を防
止するように予め設定された強制噴射停止時期のいずれ
か一方の早い時期に燃料噴射を終了するように制御する
という簡素な構成で、低温始動時においても所要量の燃
料をより確実に供給できるようになり、円滑な始動が行
なわれるようになるとともに、筒内ガスの燃料噴射手段
への逆流を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機
関の燃料噴射制御装置の要部構成を示す原理ブロック図
である。
【図２】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機
関の燃料噴射制御装置の要部のハード構成を示す模式図
である。
【図３】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機
関の燃料噴射制御装置の模式的な燃料系の構成図であ
る。
【図４】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機
関の燃料噴射制御装置の燃料ポンプの出力（吐出流量）
の特性を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機
関の燃料噴射制御装置の動作を説明するブロック図であ
る。
【図６】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機
関の燃料噴射制御装置の動作を説明するフローチャート
である。
【図７】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機
関の燃料噴射制御装置の動作を説明するためのグラフで
ある。
【図８】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機
関の燃料噴射制御装置の動作を説明するためのフローチ
ャートである。
【図９】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機
関の燃料噴射制御装置の動作を説明するためのグラフで
ある。
【図１０】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃
機関の燃料噴射制御装置の動作特性を示すグラフであ
る。
【図１１】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃
機関の燃料噴射制御装置の要部構成を示す原理ブロック
図である。
【図１２】従来の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装
置の燃料噴射時期及び噴射時間を説明するための線図で
ある。
【符号の説明】
１０１ 燃料噴射手段 １０２ 温度検出手段 １０３ 始動検出手段 １０４ 噴射期間設定手段 １０５ 燃料噴射制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 信明 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 田島 一親 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 田村 宏記 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 AA03 AA04 BA09 BA13 BA15 CA01 DA09 EB08 EC06 FA07 FA13 FA20 FA33 FA36 FA38 3G301 HA01 HA04 HA06 HA15 JA03 KA02 LB04 LC01 MA01 MA03 MA12 MA20 NB18 NC01 NC02 ND41 NE01 NE23 PA01Z PB08A PB08Z PE01Z PE03Z PE08Z PF16Z

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の気筒内に順次燃料を噴射して供給
    する４サイクルの筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装
    置であって、 各気筒ごとに配設され燃料を気筒内に噴射する燃料噴射
    手段と、 該内燃機関の温度状態を検出する温度検出手段と、 該内燃機関の始動を検出する始動検出手段と、 該温度検出手段および該始動検出手段の各出力に応じて
    燃料の噴射期間を設定する噴射期間設定手段と、 該噴射期間設定手段の出力に応じて該燃料噴射手段を駆
    動制御する燃料噴射制御手段とをそなえ、 該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内燃機
    関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ該
    始動検出手段により該内燃機関が始動状態であることが
    検出されると、該燃料噴射期間を２つの行程におよぶ第
    １の期間に設定するとともに、該温度検出手段により該
    内燃機関の温度が該所定温度を超えたことが検出された
    場合、或いは、該始動検出手段により該内燃機関が始動
    状態にないことが検出された場合に、該燃料噴射期間を
    １つの行程内の第２の期間に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】 該内燃機関がガソリンエンジンであっ
    て、 該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内燃機
    関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ該
    始動検出手段により該内燃機関が始動状態であることが
    検出されると、該燃料噴射期間を排気行程から吸気行程
    におよぶ期間に設定することを特徴とする、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。
  3. 【請求項３】 該噴射期間設定手段は、該温度検出手段
    により該内燃機関の温度が所定温度以下であることが検
    出され、且つ該始動検出手段により該内燃機関が始動状
    態であることが検出されると、該燃料噴射期間を排気行
    程の一部と吸気行程のほぼ全期間とにおよぶ期間に設定
    す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。
  4. 【請求項４】 該内燃機関がガソリンエンジンであっ
    て、 該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内燃機
    関の温度が該所定温度を超えたことが検出された場合、
    或いは、該始動検出手段により該内燃機関が始動状態に
    ないことが検出された場合に、該燃料噴射期間を吸気行
    程又は圧縮行程のいずれか一方の行程内の期間に設定す
    ることを特徴とする、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。
  5. 【請求項５】 該内燃機関がガソリンエンジンであっ
    て、 該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内燃機
    関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ該
    始動検出手段により該内燃機関が始動状態であることが
    検出されると、該燃料噴射期間を排気行程中から圧縮行
    程中におよぶ期間に設定することを特徴とする、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。
  6. 【請求項６】 該燃料噴射制御手段は、該噴射期間設定
    手段により設定された排気行程中の設定噴射開始時期に
    燃料噴射を開始するように該燃料噴射手段を制御すると
    ともに、該噴射期間設定手段により設定された圧縮行程
    中の設定噴射終了時期、或いは、筒内のガスの逆流を防
    止するように予め設定された強制噴射停止時期のいずれ
    か一方の早い時期に燃料噴射を終了するように制御する
    ことを特徴とする、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。
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