JP2006336538A - エンジンの燃料噴射量制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジンの燃料噴射量制御装置において、燃料の圧力が低く燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧状態を微粒化するのが難しい条件のときには、燃料噴射量を制限し、燃焼室内に微粒化されていないまま噴霧される燃料量を低減し、煤の発生量を低減することにある。
【解決手段】制御手段は、エンジンの始動時において、燃圧検出手段により検出される燃料の圧力が設定値よりも低く、且つ、気筒判別部により気筒判別し終わった時には、噴射量算出部により算出された気筒判別終了時燃料噴射量分だけ燃料を噴射させる噴射量調整部とを備えている。
【選択図】図1

Description

この発明は、エンジンの燃料噴射量制御装置に係り、特に直噴エンジン等のエンジンにおいてエンジン始動時に噴射する燃料の圧力が低下するのを防止するエンジンの燃料噴射量制御装置に関するものである。
車両に搭載される直噴エンジン等のエンジンには、エンジンのエンジン水温を検出するエンジン水温検出手段を設け、エンジンのクランク角度を検出するクランク角検出手段を設け、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段を設け、エンジンの運転状態に応じて燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を制御する噴射量制御部が備えられた制御手段を設けたエンジンの燃料噴射量制御装置がある。
従来、エンジンの燃料噴射装置には、筒内噴射エンジンにおいて、エンジンの始動時に燃料の圧力を始動に適した燃料の圧力まで早期に上昇させるために、エンジンの始動初期の所定時間に筒内噴射用の燃料噴射弁による筒内噴射を禁止するものである。
また、エンジンの始動制御装置には、エンジンの始動初期の所定時間内で始動動作を遅延する場合に、エミッションの低下等の問題を抑制するために、報知手段により乗員へ始動状況を周知するものである。
更に、エンジンの始動制御装置には、エンジンの始動時に、燃料の圧力に応じて燃焼サイクルの適正な時期に燃料噴射を実行するために、検出された燃料の圧力に応じて燃焼サイクルにおける燃料噴射の時期を決定し、この決定した燃料噴射時期に燃料噴射弁から燃料を噴射するものである。
特開平11−270385号公報 特開2002−257015号公報 特開2001−280185号公報
ところで、従来、エンジンの燃料噴射量制御装置において、極低温から常温・完暖機時におけるエンジンの始動は、クランク角センサによりクランク位置を検知して気筒判別を行い、この気筒判別された気筒に燃料を噴射してエンジンを始動している。直噴エンジンにおいて、燃料は、電磁ポンプから機械式ポンプ(メカニカルポンプ:高圧ポンプ)に送られ、この機械式ポンプで昇圧されている。この機械式ポンプは、エンジンのカムシャフトにより駆動され、エンジンの始動時のようなエンジン回転数の低いところでは、燃料の圧力が立ち上がるまでに時間がかかるものである。
しかしながら、エンジンにおいては、要求燃料が噴射されれば、各気筒が順次に燃焼し、エンジン回転数が上昇してしばらくの間、燃料の圧力が低い状態になる。機械式ポンプが駆動されると、クランク2回転で設定圧の40%位の燃料圧力になるが、気筒判別もクランク2回転位で判定ができ、燃料噴射を開始する。燃料の噴射を開始すると、一旦、燃料の圧力が下がり、エンジンの始動後になるまで低い状態を維持する。燃料噴射開始後の燃料の圧力の低下は、始動時水温が低いとき、すなわち、燃料噴射量が多いときに、顕著に現れる。このため、燃料の圧力が低い状態の噴霧は、燃料の粒子が大きく霧化しにくくなり、煤量が増加するという不都合があった。
この発明は、エンジンのエンジン水温を検出するエンジン水温検出手段を設け、前記エンジンのクランク角度を検出するクランク角検出手段を設け、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段を設け、前記エンジンの運転状態に応じて前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を制御する噴射量制御部が備えられた制御手段を設けたエンジンの燃料噴射量制御装置において、前記制御手段は、少なくとも前記クランク角検出手段により気筒判別する気筒判別部と、前記噴射量制御部と前記エンジン水温検出手段とにより始動時燃料噴射量を算出し、この始動時燃料噴射量よりも少ない気筒判別終了時燃料噴射量を、前記始動時燃料噴射量から算出する噴射量算出部と、前記エンジンの始動時において、前記燃圧検出手段により検出される燃料の圧力が設定値よりも低く、且つ、前記気筒判別部により気筒判別し終わった時には、前記噴射量算出部により算出された気筒判別終了時燃料噴射量分だけ燃料を噴射させる噴射量調整部とを備えたことを特徴とする。
この発明のエンジンの燃料噴射量制御装置は、エンジンの始動時において、燃料の圧力が設定値よりも低く、且つ、気筒判別し終わった時には、始動時燃料噴射量よりも少ない気筒判別終了時燃料噴射量だけ燃料を噴射させることから、燃料の圧力が低く燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧状態を微粒化するのが難しい条件のときには、燃料噴射量を制限し、これにより、燃焼室内に微粒化されていないまま噴霧される燃料量を低減することが可能となり、煤の発生量を低減することができる。
この発明は、エンジンの始動時において、燃焼室内に微粒化されていないまま噴霧される燃料量を低減するために、燃料の圧力が設定値よりも低く、且つ、気筒判別し終わった時には、始動時燃料噴射量よりも少ない気筒判別終了時燃料噴射量だけ燃料を噴射させて実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
図1〜図4は、この発明の実施例を示すものである。
図4において、2は車両に搭載される直噴エンジン等のエンジン、4はシリンダブロック、6はシリンダヘッド、8はシリンダヘッドカバー、10は燃焼室である。
エンジン2には、吸気系において、エアクリーナ12とこのエアクリーナ12からエンジン2に吸入空気を導く吸気管14とスロットルボディ16とサージタンク18が一体の吸気マニホルド20とを順次に接続し、燃焼室10に連通する吸気通路22が形成されている。スロットルボディ16内には、スロットルバルブ24が設けられている。また、エンジン2には、排気系において、エンジン2からの排気を導く排気マニホルド26と排気管28と排気ガス浄化システムを構成する触媒コンバータ30とを順次に接続し、燃焼室10に連通する排気通路32が形成されている。
エンジン2には、エアクリーナ12からの吸入空気を過給する過給機(ターボチャージャ)34が設けられる。この過給機34は、吸気管14途中に設けられたコンプレッサ36と排気管28途中に設けられて該コンプレッサ36を駆動するタービン38とを備えるとともに、コンプレッサ36とタービン38とをターボ軸40で連結し、タービン38の上流側の排気管28と下流側の排気管28とを連通してタービン38を迂回するように、バイパス通路42を備えている。
コンプレッサ36よりも下流側の吸気管14の途中には、過給機34で過給された吸入空気を冷却するインタクーラ44が設けられている。
シリンダヘッド6には、燃料であるガソリンを燃焼室10内に直接噴射する燃料噴射弁46が取り付けられている。この燃料噴射弁46には、燃料供給通路48の一端側が接続している。この燃料供給通路48の他端側は、燃料タンク50内に設置した電磁式の燃料ポンプ52に接続している。燃料ポンプ52は、低圧の燃料を燃料噴射弁46側に送給するものである。燃料供給通路48の途中には、燃料フィルタ54が設けられている。これにより、燃料タンク50内の燃料は、燃料ポンプ54の作動により燃料供給通路48に圧送され、燃料フィルタ54により塵埃が除去されて燃料噴射弁46に送給され、終には、この燃料噴射弁46から燃焼室10内に直接噴射される。
燃料噴射弁46と燃料フィルタ54との間の燃料供給通路48には、レギュレータ通路56の一端側が接続している。レギュレータ通路56には、燃料の圧力を調整するプレッシャレギュレータ58が設けられている。このレギュレータ通路56の他端側は、燃料タンク50内に開口して配置されている。
燃料タンク50には、2ウエイチェックバルブ60を介装したエバポ通路62の一端側が連通している。このエバポ通路62の他端側は、キャニスタ64に連通している。このキャニスタ64には、1ウエイチェックバルブ66を介装したパージ通路68の一端側が連通している。このパージ通路68の他端側は、スロットルボディ16内に連通している。
また、エンジン2においては、スロットルバルブ24を迂回してスロットルボディ16内とサージタンク18内とを連通するように、アイドル空気通路70が設けられている。このアイドル空気通路70の途中には、アイドル空気量を調整するISCバルブ(アイドルスピードコントロールバルブ)(アイドル空気量制御バルブ)72が設けられている。
シリンダヘッドカバー8には、イグニションコイル74とPCVバルブ76とが取り付けられている。このPCVバルブ76には、サージタンク18内に連通する第1ブローバイガス通路78が接続されている。また、シリンダヘッドカバー8内とエアクリーナ12の直下流の吸気通路22とを連通するように、第2ブローバイガス通路80が設けられている。
また、エンジン2においては、該エンジン2の始動を検出するイグニションスイッチ82と、エンジン2のクランクシャフトの回転からクランク角を検出するクランク角センサ84と、スロットルバルブ24のスロットル開度を検出するスロットルセンサ86と、ノッキングを検出するノッキングセンサ88と、吸入空気の温度を検出する吸気温検出手段である吸気温センサ90と、エンジン水温を検出するエンジン水温検出手段である水温センサ92と、過給機34によって過給される吸入空気の圧力を過給圧として検出する圧力センサ94と、空燃比検出手段として排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ(O2センサ)96と、メインスイッチ98とフューズ100とを介したバッテリ102と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段であるエンジン回転数センサ104と、後述するバッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段であるバッテリ電圧センサ106と、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段である燃圧センサ108と、エンジン2の始動時に回転されるスタータ110とが設けられている。
燃料噴射弁46と燃料ポンプ52とISCバルブ72とイグニションコイル74とイグニションスイッチ82とクランク角センサ84とスロットルセンサ86とノッキングセンサ88と吸気温センサ90と水温センサ92と圧力センサ94と酸素センサ96とバッテリ102とエンジン回転数センサ104とバッテリ電圧センサ106と燃圧センサ108とスタータ110とは、制御手段(ECM)112に連絡している。
ここで、前記燃料噴射弁46は、前記制御手段112で決定された後の噴射パルスに応じて燃料を噴射する。前記制御手段112は、直噴エンジンの場合に、駆動部112Eで電圧を昇圧して燃料噴射弁46を駆動する。前記クランク角センサ84は、制御手段112で気筒判別させる機能や燃料噴射開始時期を決定する機能を有している。前記吸気温センサ90は、制御手段112で吸気温補正値を決定させる機能を有している。前記水温センサ92は、制御手段112で始動時燃料噴射量や燃料噴射弁46に供給される燃料の圧力(燃圧)の設定値である閾値(XPFCR)を決定させる機能を有している。前記圧力センサ94は、サージタンク18内の吸気圧を検出し、制御手段112で燃料噴射量を計算させる機能を有している。前記酸素センサ96は、燃料噴射量の制御に用いられる。前記燃圧センサ108は、直噴エンジンの場合に、制御手段112で燃圧補正値を決定させる機能や噴射気筒を決定する機能を有している。
制御手段112には、エンジン2の運転状態に応じて燃料噴射弁46から噴射される燃料噴射量を制御する噴射量制御部112Aが備えられているとともに、少なくともクランク角検出手段であるクランク角センサ84により気筒判別する気筒判別部112Bと、噴射量制御部112Aとエンジン水温検出手段である水温センサ92とにより始動時燃料噴射量を算出し、この始動時燃料噴射量よりも少ない気筒判別終了時燃料噴射量を、始動時燃料噴射量から算出する噴射量算出部112Cと、エンジン2の始動時において、燃圧検出手段である燃圧センサ108により検出される燃料の圧力(燃圧)の設定値である閾値(XPFCR)よりも低く、且つ、気筒判別部112Bにより気筒判別し終わった時には、噴射量算出部112Cにより算出された気筒判別終了時燃料噴射量分だけ燃料を噴射させる噴射量調整部である第1の噴射量調整部112D−1とが備えられている。
また、制御手段112には、エンジン2の始動時において、燃圧検出手段である燃圧センサ108により検出される燃料の圧力(燃圧)の設定値である閾値(XPFCR)よりも低く、且つ、気筒判別部112Bにより気筒判別し終わった時には、噴射量算出部112Cにより算出された気筒判別終了時燃料噴射量分だけ燃料を噴射させ、燃料の圧力(燃圧)の設定値である閾値(XPFCR)を越えた時から噴射量を噴射量算出部112Cにより算出された始動時燃料噴射量の燃料を噴射させる噴射量調整部である第2の噴射量調整部112D−2が備えられている。
更に、前記噴射量算出部112Cは、前記気筒判別終了時噴射量を、前記始動時燃料噴射量の半分以下の噴射量に設定する。
つまり、この実施例の燃料噴射量制御においては、エンジン2の始動時で、気筒判定後に、燃料の噴射を実施するが、燃料の圧力が閾値(XPFCR)を越えるまでは、噴射パルスを減量し、燃料の圧力が閾値(XPFCR)に達したら、噴射パルスを要求量として、所要の燃料量を噴射させる。例えば、図2に示す如く、エンジン2の始動時に、分割噴射を実施する場合において、N回分割するように設定されている場合に、条件1として、気筒判定後であり、条件2として、燃料の圧力(燃圧)>閾値(XPFCR)であり、そして、前記条件1が成立したならば、始動時燃料噴射を1/N分噴射し、また、条件2が成立したならば、始動時燃料噴射をN分噴射する。ここで、Nは、始動時分割噴射をする場合においては、分割回数であり、始動時分割噴射をしない場合においては、任意の値であり、エンジン2の始動時のエンジン水温により設定される。また、燃料の圧力の設定値である閾値(XPFCR)は、エンジン2の始動時のエンジン水温により設定される。
次に、この実施例の作用を、図1のフローチャートに基づいて説明する。
図1に示す如く、制御手段112において、プログラムがスタートすると(ステップ202)、先ず、燃圧センサ108からの燃料の圧力を読み込む(ステップ204)。この燃料の圧力の読み込みは、常時実行されている。
そして、クランク角センサ84からのクランク角により気筒の判別を行い、気筒判別が終了したか否かを判定する(ステップ206)。このステップ206がNOの場合には、この判定を継続する。
このステップ206がYESの場合には、この実施例において、気筒判別終了時燃料噴射量である1/N分の燃料の噴射を実行する(ステップ208)。
そして、燃料の圧力が閾値(XPFCR)を超えたか否かを判定する(ステップ210)。このステップ210がNOの場合には、前記ステップ208に戻る。
このステップ210がYESの場合には、通常燃料噴射量であるN分の燃料の噴射を実行し(ステップ212)、プログラムをエンドとする(ステップ214)。
次いで、この燃料噴射量制御を、図2のタイムチャートに基づいて説明する。
図2に示す如く、スタータ110がONしてエンジン2が始動する際には(時間t1)、燃料の圧力が上昇し始め、電圧(Vb)が低下し、そして、所定時間になると(時間t2)、エンジン回転数(Ne)が一定値N1まで高くなる。
そして、燃料の圧力は、漸次に上昇し、閾値(XPFCR)の手前の一定値G1になると(時間t3)、減少し始める。
そして、気筒の判定が行われた時に(時間t4)、燃料の圧力が閾値(XPFCR)よりも低いと、噴射パルスを、一定値P1として、気筒判別終了時燃料噴射量である1/N分噴射する。この一定値P1は、通常燃料噴射量であるN分噴射の半分以下の値である。
その後、燃料の圧力は、一定値G2まで低くなるが(時間t5)、再び高くなる。そして、この燃料の圧力が閾値(XPFCR)に達すると(時間t6)、通常のN分噴射する。
その後、エンジン回転数(Ne)が増加するとともに、燃料の圧力も上昇し、所定時間経過後に(時間t7)、噴射パルスが、最大値まで急激に上昇し、その後、段階的に低下する。
従って、この図2においては、気筒判定時(時間t4)から燃料の圧力が閾値(XPFCR)に達するまで(時間t6)の一定時間Tに、燃料噴射量を通常始動時の噴射量よりも半分以上減少させることができる。
一方、通常始動の燃料噴射量制御は、図3にタイムチャートに基づいて行われる。
図3に示す如く、スタータ110がONしてエンジン2が始動する際には(時間t1)、燃料の圧力が上昇し始め、電圧(Vb)が低下し、そして、所定時間になると(時間t2)、エンジン回転数(Ne)が一定値N11まで高くなる。
そして、燃料の圧力は、漸次に上昇し、一定値G11になると(時間t3)、減少し始める。
その後、気筒の判定が行われた時に(時間t4)、噴射パルスを、通常始動時の一定値P11として噴射する。そして、燃料の圧力は、一定値G12まで低くなるが(時間t4)、その後、再び高くなる。そして、所定時間経過すると(時間t6)、要求に応じた燃料の噴射をする。
その後、エンジン回転数(Ne)が増加するとともに、燃料の圧力も上昇するが、噴射パルスは、減少する。
この結果、制御手段112には、エンジン2の運転状態に応じて燃料噴射弁46から噴射される燃料噴射量を制御する噴射量制御部112Aが備えられているとともに、少なくともクランク角検出手段であるクランク角センサ84により気筒判別する気筒判別部112Bと、噴射量制御部112Aとエンジン水温検出手段である水温センサ92とにより始動時燃料噴射量を算出し、この始動時燃料噴射量よりも少ない気筒判別終了時燃料噴射量を、始動時燃料噴射量から算出する噴射量算出部112Cと、エンジン2の始動時において、燃圧検出手段である燃圧センサ108により検出される燃料の圧力(燃圧)の設定値である閾値(XPFCR)よりも低く、且つ、気筒判別部112Bにより気筒判別し終わった時には、噴射量算出部112Cにより算出された気筒判別終了時燃料噴射量分だけ燃料を噴射させる噴射量調整部である第1の噴射量調整部112D−1とが備えられていることから、燃料の圧力が低く燃料噴射弁46から噴射される燃料の噴霧状態を微粒化するのが難しい条件のときには、燃料噴射量を制限し、これにより、燃焼室10内に微粒化されていないまま噴霧される燃料量を低減することが可能であり、煤の発生量を低減することができる。
また、制御手段112には、エンジン2の始動時において、燃圧検出手段である燃圧センサ108により検出される燃料の圧力(燃圧)の設定値である閾値(XPFCR)よりも低く、且つ、気筒判別部112Bにより気筒判別し終わった時には、噴射量算出部112Cにより算出された気筒判別終了時燃料噴射量分だけ燃料を噴射させ、燃料の圧力(燃圧)の設定値である閾値(XPFCR)を越えた時から噴射量を噴射量算出部112Cにより算出された始動時燃料噴射量の燃料を噴射させる噴射量調整部である第2の噴射量調整部112D−2が備えられていることから、燃料噴射弁46から噴霧する燃料を、満足できるような微粒状態にすることが可能な燃圧値に上がってから、燃料噴射量を増加させるので、エンジン2の始動性を向上させることが可能である。
更に、前記噴射量算出部112Cは、前記気筒判別終了時噴射量を、前記始動時燃料噴射量の半分以下の噴射量に設定することから、燃料の圧力が上昇するまでの燃料噴射量は、通常の燃料噴射量の半分以下に設定されているので、エンジン2の始動性に悪影響を与える可能性を低減することが可能である。
即ち、この実施例においては、エンジン2の始動の際で、気筒判定後に、該当気筒の燃料噴射を、燃料の圧力を見ながら噴射気筒の選定を行い、エンジン2の始動時の燃料の圧力の低下が起こりにくくなるように制御するものである。このため、高い燃料の圧力により燃料の微粒化を促進し、エンジン2の始動性の向上や、煤の発生量を抑えることができる。この場合、先ず、エンジン2の始動時に、スタータ110を回してクランク角センサ84のクランク角の信号が出ると、気筒判定をして、次の気筒の噴射の準備を行う。よって、決まった燃料の圧力を超えてから燃料を噴射するので、低い燃料の圧力時よりも噴霧を微粒化させることができ、この噴霧の微粒化により、エンジン2の始動性が向上し、煤の発生量を低減することができる。
エンジンの始動時に、燃料の圧力が設定値よりも低く、且つ、気筒判別し終わった時には、通常燃料噴射量よりも少ない気筒判別終了時燃料噴射量だけ燃料を噴射させることを、機械式ポンプを備えているか否かに拘わらず、各種エンジンに適用させることができる。
燃料噴射量制御のフローチャートである。 エンジンの始動時に燃料噴射量を制限する燃料噴射量制御のタイムチャートである。 エンジンの通常の始動時における燃料噴射量制御のタイムチャートである。 燃料噴射量制御装置のシステム構成図である。
符号の説明
2 エンジン
46 燃料噴射弁
48 燃料供給通路
50 燃料タンク
82 イグニションスイッチ
84 クランク角センサ
86 スロットルセンサ
90 吸気温センサ
92 水温センサ
94 圧力センサ
96 酸素センサ
102 バッテリ
104 エンジン回転数センサ
106 バッテリ電圧センサ
108 燃圧センサ
110 ステータ
112 制御手段

Claims (3)

  1. エンジンのエンジン水温を検出するエンジン水温検出手段を設け、前記エンジンのクランク角度を検出するクランク角検出手段を設け、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段を設け、前記エンジンの運転状態に応じて前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を制御する噴射量制御部が備えられた制御手段を設けたエンジンの燃料噴射量制御装置において、前記制御手段は、少なくとも前記クランク角検出手段により気筒判別する気筒判別部と、前記噴射量制御部と前記エンジン水温検出手段とにより始動時燃料噴射量を算出し、この始動時燃料噴射量よりも少ない気筒判別終了時燃料噴射量を、前記始動時燃料噴射量から算出する噴射量算出部と、前記エンジンの始動時において、前記燃圧検出手段により検出される燃料の圧力が設定値よりも低く、且つ、前記気筒判別部により気筒判別し終わった時には、前記噴射量算出部により算出された気筒判別終了時燃料噴射量分だけ燃料を噴射させる噴射量調整部とを備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射量制御装置。
  2. エンジンのエンジン水温を検出するエンジン水温検出手段を設け、前記エンジンのクランク角度を検出するクランク角検出手段を設け、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段を設け、前記エンジンの運転状態に応じて前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を制御する噴射量制御部が備えられた制御手段を設けたエンジンの燃料噴射量制御装置において、前記制御手段は、少なくとも前記クランク角検出手段により気筒判別する気筒判別部と、前記噴射量制御部と前記エンジン水温検出手段とにより始動時燃料噴射量を算出し、この始動時燃料噴射量よりも少ない気筒判別終了時燃料噴射量を、前記始動時燃料噴射量から算出する噴射量算出部と、前記エンジンの始動時において、前記燃圧検出手段により検出される燃料の圧力が設定値よりも低く、且つ、前記気筒判別部により気筒判別し終わった時には、前記噴射量算出部により算出された気筒判別終了時燃料噴射量分だけ燃料を噴射させ、前記燃料の圧力が前記設定値を越えた時から前記噴射量算出部により算出された始動時燃料噴射量の燃料を噴射させる噴射量調整部とを備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射量制御装置。
  3. 前記噴射量算出部は、前記気筒判別終了時噴射量を、前記始動時燃料噴射量の半分以下の噴射量に設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジンの燃料噴射量制御装置。
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