JP2005291132A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジン始動時の燃料噴射特性を改善して、エミッション特性を向上することを課題とする。
【解決手段】 インジェクタ２により噴射される前の燃料の温度を検出する燃温センサ２０で検出された燃料の温度に基づいて、エンジンの排気行程から吸気行程の範囲内で、インジェクタ２により噴射される燃料の噴射タイミングを噴射パルス演算回路１１で調整して設定するように構成される
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンのエミッション特性を改善した燃料噴射制御装置に関する。

従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献に記載された技術では、燃料噴射弁の燃料流路内にヒーターを備え、エンジンの始動時にこのヒーターに一定時間電力を供給してヒータを発熱させ、発熱したヒーターにより噴射される燃料を加熱し、寒冷時における燃料の微粒化を促進させてエミッション特性を改善するようにしている。
特開２００３−１４８２８６

このように、ヒーターにより噴射される燃料を加熱することで燃料噴射特性が向上する効果が得られる期間は、エンジンの始動後数十秒程度以内の時間である。このため、燃料加熱による噴射特性の向上効果を得るためには、エンジンの始動後速やかに燃料温度を昇温させる必要がある。

しかし、エンジンの始動時に外気温が低い場合、特に外気温が氷点下のような極寒冷時では、ヒーターに定格電力が供給された後ヒーターが定格の温度に達して所定の発熱量が得られるまでに時間がかかる。このため、ヒーターにより燃料を短時間で十分に加熱することが困難となり、燃料加熱の効果を十分に得ることができないおそれがあった。

また、燃料の霧化性が悪い寒冷時にエンジンを始動する際に、エンジンの運転時と同等な燃料の噴射タイミングならびに噴射量では、燃料の気化が十分に行われず、エミッション特性（排気ガス中に含まれる有害成分の低減特性）が悪化するといった不具合を招くおそれがあった。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジン始動時の燃料噴射特性を改善して、エミッション特性を向上した燃料噴射制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、インジェクタにより噴射される前の燃料の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出された燃料の温度に基づいて、前記インジェクタにより噴射される燃料の噴射タイミングを、内燃機関の排気行程から吸気行程の範囲内で調整して設定する噴射パルス演算手段とを有することを特徴とする。

上記特徴の請求項１の発明によれば、燃料温度に応じて燃料の噴射タイミングを調整して設定することで、燃料温度が低い場合であっても噴射前の燃料が十分に気化できる時間を確保することが可能となる。これにより、燃料の気化が促進され、エミッション特性を向上させることができる。

請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、前記噴射パルス演算手段は、前記温度検出手段で検出された燃料温度が低いほど、燃料の噴射タイミングを進角調整して排気行程側に設定することを特徴とする。

上記特徴の請求項２記載の発明によれば、燃料の噴射タイミングを排気行程側に変更することで、燃料温度が低い場合であっても燃料の気化を促進させることが可能となり、エミッション特性を向上させせることができる。

請求項３記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、前記噴射パルス演算手段は、前記温度検出手段で検出された燃料温度が所定温度よりも低い場合には、燃料の噴射タイミングを進角調整して排気行程側に設定し、前記温度検出手段で検出された燃料温度が所定温度よりも高い場合には、燃料の噴射タイミングを遅角調整して吸気行程側に設定することを特徴とする。

上記特徴の請求項３記載の発明によれば、燃料の噴射タイミングを排気行程側に変更することで、燃料温度が低い場合であっても燃料の気化を促進させることが可能となり、エミッション特性を向上させせることができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例１に係る燃料噴射制御装置の構成を示す図である。図１に示す実施例１の燃料噴射制御装置は、エンジンの運転を統括制御する制御中枢として機能し、この実施例１で実行される判別処理を含む一連の処理をプログラムに基づいて動作するマイコンで制御するＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）１内に設けられ、噴射パルス演算回路１１、インジェクタ駆動回路１２、ヒーター駆動演算回路１３ならびにヒーター駆動回路１４を備えて構成され、インジェクタ（燃料噴射弁）２における燃料噴射制御、ならびにインジェクタ２で噴射される燃料を加熱するヒーター３の駆動制御を実行する。

インジェクタ２は、この実施例１の燃料噴射制御装置で制御され、エンジンの吸気ポートに燃料を噴射する。インジェクタ２には、燃温センサ（図示せず）が設けられている。この燃温センサは、インジェクタ２に供給された燃料の実温度を測定するセンサであり、例えば熱電対で構成される。

燃温センサ２０は、例えばインジェクタ２の先端部断面を表す図２に示すように、インジェクタ２のハウジングの一部を構成するパイプ２１のインジェクタ内側に断熱材となる燃料シール２２を介して取り付けられている。燃温センサ２０で検出された燃料温度は、噴射パルス演算回路１１ならびにヒーター駆動演算回路１３に与えられる。

ヒーター３は、インジェクタ２に設けられ、この実施例１の燃料噴射制御装置で制御されてインジェクタ２に供給される燃料を加熱制御し、噴射される燃料における噴霧の微細化を促進する。

ヒーター３は、インジェクタ２の噴射口２３の周囲のパイプ２１の外側に設置されている。このように配置されたヒーター３ならびに先の燃温センサ２０は、インジェクタ２のハウジング内に設けられた配線２４を介してＥＣＵ１とインジェクタを接続するコネクタ（図示せず）に電気的に接続され、コネクタを介して燃温センサ２０からの温度検出信号がＥＣＵ１に入力され、ヒーター３に供給される電力がＥＣＵ１から出力される。

噴射パルス演算回路１１は、ＥＣＵ１で取得されたエンジンの回転数、空気量、ブースト（過給圧）、吸気温度、エンジンを冷却する冷却水の水温ならびに噴射される燃料の温度（燃温）等のエンジンの運転状態を表す情報を入力し、インジェクタ２から噴射される燃料の噴射パルス幅（噴射量）ならびに噴射タイミングを制御する噴射パルス信号を演算する。噴射パルス演算回路１１は、エンジンの始動時に、インジェクタ２に設けられた燃温センサ２０で検出された燃料温度に基づいて、噴射パルス幅ならびに噴射タイミングを設定する。

すなわち、噴射パルス演算回路１１は、予め用意された図３（ａ）に示すような燃料温度と噴射パルス幅との関係に基づいて、燃料温度が低くなるにつれて噴射パルス幅を多くし、燃料温度が高くなるにつれて噴射パルス幅を少なくするように設定する。また、噴射パルス演算回路１１は、予め用意された図３（ｂ）に示すような燃料温度と噴射タイミングとの関係に基づいて、燃料温度が予め設定された温度閾値よりも低い温度範囲では、噴射のタイミングを排気行程側、例えばピストンがＴＤＣ（上死点）に対してＢ（ビフォー）５０°程度に位置した時に設定し、燃料温度が温度閾値よりも高い温度範囲では、噴射のタイミングを吸気行程側、例えばピストンがＴＤＣに対してＡ（アフター）４０°程度に位置した時に設定する。このように、演算された噴射パルス信号はインジェクタ駆動回路１２に与えられる。

インジェクタ駆動回路１２は、噴射パルス演算回路１１で演算された噴射パルス信号に基づいて、インジェクタ２における噴射パルス幅ならびに噴射タイミングを制御して、インジェクタ２を駆動制御する。

ヒーター駆動演算回路１３は、燃温センサ２０で検出された燃料温度、車両のドアの施錠／解錠を指令するドアロック信号、ならびにイグニッションスイッチのオン／オフを示す信号を入力し、ヒーター３を駆動するタイミングならびにヒーター３を駆動する時間、すなわちヒーター３の発熱時間を演算する。ヒーター駆動演算回路１３は、例えば遠隔操作により車両のドアの施錠／解錠を制御するリモコンキーから解錠を指令するドアロック信号が与えられると、ヒーター３を駆動する指令をヒーター駆動回路１４に与える。また、ヒーター駆動演算回路１３は、ヒーター３が駆動されて予め設定された一定時間内にイグニッションスイッチがオンされてエンジンの始動が開始されていない場合には、ヒーター３の駆動を停止する指令をヒーター駆動回路１４に与える。

なお、ドアロック信号は、リモコンキーを携帯している者例えば運転者が車両に接近したことを検出してドアを解錠するシステムにおいて、リモコンキーから自動的に出力されるような場合であっても構わない。

ヒーター駆動演算回路１３は、燃温センサ２０で検出された燃料温度に基づいて、例えば燃料温度とヒーター３の発熱時間との関係を表し予め用意されたテーブル等を参照して、ヒーター３への電力の供給時間、すなわちヒーター３の発熱時間を演算して設定する。これにより、ヒーター駆動演算回路１３は、噴射前の燃料の温度に基づいて、ヒーター３の加熱により燃料が所定の温度に到達する時間を制御している。すなわち、ヒーター駆動演算回路１３は、燃料温度が比較的低い場合には、ヒーター３の発熱時間を長く設定して、極短時間に燃料を所定の温度にまで昇温する一方、燃料温度が比較的高い場合には、燃料温度が低い場合に比べてヒーター３の発熱時間を短く設定する。

ヒーター駆動回路１４は、ヒーター駆動演算回路１３から与えられた指令に基づいて、ヒーター３に所定の電力を設定された時間供給もしくは停止し、ヒーター３を駆動制御してヒーター３の発熱を制御する。

次に、図４の動作フローチャートを参照して、この実施例１の動作を説明する。

先ず、例えば遠隔操作により車両のドアを施錠／解錠するリモコンキーによりドアが解錠されたか否かをドアロック信号に基づいて判別する（ステップＳ４１）。判別の結果、ドアが解錠された場合には、ヒーター駆動演算回路１３は、燃温センサ２０で検出した燃料温度に基づいて演算したヒーター３の発熱時間だけヒーター３を駆動するべくヒーター駆動回路１４に指令を与える。これにより、ヒーター３はヒーター駆動回路１４により電力が供給されて駆動され発熱し、ヒーター３の発熱により燃料の加熱が開始される（ステップＳ４２）。

ヒーター３が駆動された後、イグニッションスイッチ（ＩＧＮ）がオンされたか否かを判別する（ステップＳ４３）。判別の結果、イグニッションスイッチがオンされていない場合には、ヒーター３が駆動された後予め設定された一定の時間が経過したか否かを判別する（ステップＳ４４）。判別の結果、イグニッションスイッチがオンされずに一定の時間が経過した場合には、ヒーター駆動演算回路１３はヒーター３の駆動を停止する指令をヒーター駆動回路１４に与え、これにより、ヒーター駆動回路１４からヒーター３への電力の供給を停止してヒーター３の駆動を停止し、ヒーター３による燃料の加熱を止める（ステップＳ４５）。

一方、先のステップＳ４３の判別結果において、イグニッションスイッチがオンされた場合には、続いてスタートスイッチ（ＳＴＡＲＴ ＳＷ）がオンされたか否かを判別する（ステップＳ４６）。

判別の結果、スタートスイッチがオンされた場合には、燃温センサ２０で燃料温度を検出し、検出した燃料温度が噴射パルス演算回路１１に与えられる（ステップＳ４７）。これにより、検出された燃料温度に基づいて、噴射パルス演算回路１１で噴射される燃料の噴射パルス幅が上述したように演算され（ステップＳ４８）、かつ噴射タイミングが上述したように演算される（ステップＳ４９）。噴射パルス幅ならびに噴射タイミングが演算されると、求められた噴射パルス幅ならびに噴射タイミングに基づいてインジェクタ駆動回路１２によりインジェクタ２が駆動され、求められた噴射パルス幅ならびに噴射タイミングでインジェクタ２により燃料が噴射されて、エンジンが始動される（ステップＳ５０）。

このように、上記実施例１においては、イグニッションスイッチがオンされてエンジンが始動される前に、車両のドアが解錠されたことを検出してヒーター３の加熱を開始することで、ドアが解錠されてからエンジンが始動されるまでの時間、ヒーター３により燃料を加熱することが可能となる。すなわち、従来のようにエンジンの始動開始と共に燃料を加熱する場合に比べて、燃料を加熱する時間を十分に確保することが可能となり、したがって噴射前の燃料を十分に加熱することができるようになる。

また、ヒーター３を駆動した後、予め設定された一定時間内にイグニッションスイッチがオンされず、エンジンが始動されないと判断した場合には、ヒーター３の駆動を停止して、ヒーター３による燃料の加熱を止めることで、燃料の過剰加熱を防止することができる。また、燃料の不要な加熱を回避することが可能となり、ヒーター３に無駄な電力が供給されることはなくなり、消費電力の増大を防止することができる。

一方、ヒーター３が駆動された後所定の時間内にイグニッションスイッチがオンされずにヒーター３の駆動が停止されてその後イグニッションスイッチがオンされる等、燃料が十分に加熱されないような場合であっても、噴射前の燃料温度に基づいて、燃料の噴射タイミングならびに噴射パルス幅を調整することで、燃料が吸気ポート内で気化できる時間を確保することが可能となり、さらに気化できる燃料量（噴射量）を最適化することが可能となる。これにより、燃料の気化が促進され、エンジン始動時、特に寒冷時におけるエンジン始動時の燃料噴射特性が改善され、エミッション特性を向上することができる。

また、燃料温度が低い場合には、噴射パルス幅を多くして燃料噴射量を増大させることにより、寒冷時のエンジンの始動性を向上させることが可能となる。

さらに、上記実施例１から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。

（イ）前記インジェクタに設置され、前記インジェクタで噴射される燃料を加熱するヒーターと、
車両のドアが解錠された時に、前記ヒーターに電力を供給して前記ヒーターを発熱させるヒーター駆動制御手段と
を有することを特徴とする請求項１，２及び３のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。

上記（イ）項に記載の構成によれば、ヒーターを発熱させてからエンジンが始動されるまでの時間を従来に比べて長くとることができるので、燃料を十分に加熱することが可能となり、燃料の気化を促進させることができる。

（ロ）前記噴射パルス演算手段は、前記温度検出手段で検出された燃料温度が低いほど、燃料の噴射パルス幅（噴射量）を増量する
ことを特徴とする請求項１，２及び３のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。

上記（ロ）項に記載の構成によれば、燃料温度が低い場合、特に寒冷時におけるエンジンの始動性を向上させることができる。

本発明の実施例１に係る燃料噴射制御装置の構成を示す図である。 インジェクタの先端部における燃温センサの取り付け位置を示す断面図である。 燃料温度と噴射タイミングとの関係、ならびに燃料温度と噴射パルス幅との関係を示す図である。 実施例１の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１…ＥＣＵ
２…インジェクタ
３…ヒーター
１１…噴射パルス演算回路
１２…インジェクタ駆動回路
１３…ヒーター駆動演算回路
１４…ヒーター駆動回路
２０…燃温センサ
２１…パイプ
２２…燃料シール
２３…噴射口
２４…配線

Claims (3)

1. インジェクタにより噴射される前の燃料の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段で検出された燃料の温度に基づいて、前記インジェクタにより噴射される燃料の噴射タイミングを、内燃機関の排気行程から吸気行程の範囲内で調整して設定する噴射パルス演算手段と
   を有することを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記噴射パルス演算手段は、前記温度検出手段で検出された燃料温度が低いほど、燃料の噴射タイミングを進角調整して排気行程側に設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記噴射パルス演算手段は、前記温度検出手段で検出された燃料温度が所定温度よりも低い場合には、燃料の噴射タイミングを進角調整して排気行程側に設定し、前記温度検出手段で検出された燃料温度が所定温度よりも高い場合には、燃料の噴射タイミングを遅角調整して吸気行程側に設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。

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