JP2006336593A - 筒内直噴内燃機関の始動制御装置及び始動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 機関始動時の高圧燃料通路４２の昇圧速度を高めて、排気性能や始動応答性を向上する。
【解決手段】 内燃機関の回転に連動して駆動される高圧燃料ポンプ４５によって加圧される高圧燃料通路４２に、各気筒内に燃料を直接噴射する複数の燃料噴射弁１６を接続する。この高圧燃料通路４２内の燃圧が所定の噴射許可燃圧に対して不足する場合に、制御弁６２を閉じて右バンクのコモンレール４６Ｒを高圧燃料ポンプ４５側から遮断して、左バンクの気筒から燃料噴射を開始する
【選択図】 図１

Description

本発明は、筒内直噴内燃機関の始動制御技術に関する。

燃料噴射弁により各気筒に直接燃料を噴射する筒内直噴内燃機関では、例えば吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射式内燃機関に比して、高圧力となった気筒（シリンダ）内に燃料を噴射するために高い燃圧が要求される。このため、例えば特許文献１や特許文献２では、内燃機関の回転に連動して駆動される高圧燃料ポンプによってコモンレールを含めた高圧燃料通路を高い圧力に昇圧・保持し、この高圧燃料通路に複数の燃料噴射弁を接続する構成としている。なお、特許文献１では、Ｖ型内燃機関の両バンクの気筒群に対応して設けられた２本のコモンレールの両端部を連通路により連通させてループ状にし、かつ、２つの高圧燃料ポンプの吐出周期をずらすことにより脈動振幅の低減及び脈動共振の回避を図っている。また、特許文献２では、特許文献１と同様に２本のコモンレールの両端部を連通路により連通させてループ状にし、かつ上記連通路にオリフィスを設けて脈動振幅を低減させている。
特開２００２−２９５３３７号公報 特開２００２−８９４０１号公報

上述したように内燃機関の回転に連動して駆動される高圧燃料ポンプによって、複数の燃料噴射弁に接続するコモンレールを含む高圧燃料通路を高い圧力に昇圧・保持する高圧燃料システムでは、機関停止状態からの機関始動時における高圧燃料通路内の燃圧の上昇速度が遅いという課題がある。このような燃圧の立ち上がり遅れによって、機関始動応答性の低下を招いたり、燃料噴霧の微粒加率の低下や燃焼安定性の低下に起因して、特に排気系の触媒が未だ活性化していない冷機始動時における未燃ＨＣ（ハイドロカーボン）の排出量が増加して排気性能の低下を招くおそれがある。特に、上述した特許文献１，２のように、燃圧脈動低減化のために２本のコモンレールの下流側を連通路によりループ状に接続した構成では、高圧燃料通路の容積が大きくなり、機関始動時の高圧燃料通路（コモンレール）の昇圧速度が更に遅くなる傾向にある。

機関始動時の排気性能を向上する技術として、近年、圧縮行程で燃料を噴射して希薄燃焼を実現する成層燃焼により機関始動を行う技術が提案されている。このような成層始動を行うことにより、機関始動時における燃料噴射量が低減するとともに、吸気行程で燃料を噴射する均質燃焼に比してシリンダ壁面に付着する燃料が低減されるので、未燃ＨＣの排出量を抑制することができる。但し、成層燃焼では圧縮行程中の高い圧力のシリンダ内に燃料を噴射する必要があるため、例えば２ＭＰａ以上の比較的高い燃圧が要求される。従って、上述したように機関始動時における燃圧の上昇が遅い場合には、上記の成層始動を行うことができなくなったり、あるいは成層始動を行うまでの時間が長くなって始動応答性の低下を招いてしまう。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、筒内直噴内燃機関における機関始動時の高圧燃料通路の昇圧速度を有効に高めて、排気性能や始動応答性を向上することを主たる目的としている。

内燃機関によって駆動される高圧燃料ポンプによって加圧される高圧燃料通路に、各気筒内に燃料を直接噴射する複数の燃料噴射弁が接続されている。機関始動時に、上記高圧燃料通路に接続する複数の気筒のうちで幾つかの気筒の燃料噴射を遅らせる。

本発明によれば、機関始動時に幾つかの気筒の燃料噴射を遅らせており、つまり一部の気筒から燃料噴射を開始する、いわゆる減筒始動運転を行うことにより、全ての気筒の燃料噴射を一斉に開始する場合に比して、燃料噴射量が抑制されるので、高圧燃料ポンプによる高圧燃料通路内の燃圧の昇圧速度を速めることができ、機関始動時における排気性能や始動応答性を向上することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図９は、本発明に係る筒内直噴内燃機関の一例として、Ｖ型多気筒火花点火式内燃機関のシステム構成を簡略的に示している。吸気通路１０には、上流側より順に、エアクリーナ１１，吸入空気量を検出するエアフロメータ１２，及び吸気量を調整する電子制御式のスロットル１３が配設されており、これらを経由して吸気が複数のシリンダ（気筒）１４へ吸入される。スロットル１３の開度はスロットル開度センサ１５により検出される。燃料噴射弁１６（図１等参照）は、この図９では図示していないが、シリンダ１４毎に設けられ、各シリンダ１４内へ燃料を直接噴射するように配置されている。またシリンダ１４内の混合気を火花点火する点火プラグ１７が設けられている。排気通路１８には、排気を浄化する三元触媒等の触媒１９，２０と、排気の空燃比を検出する広域型空燃比センサ２１及び酸素センサ２２が設けられている。排気の一部はＥＧＲ通路２３を経由して吸気通路１０に還流され、その還流量はＥＧＲ制御バルブ２４により調整される。ＥＧＲガスの温度はＥＧＲ温度センサ２５により検出される。更に、機関運転状態を検出するセンサ類として、機関水温を検出する水温センサ２６、カムシャフトの回転位置を検出するカムシャフトポジションセンサ２７、クランクシャフトの回転位置を検出するクランクシャフトポジションセンサ２８、ノッキングの発生を検出するノックセンサ２９、及びアクセルペダル３０の開度検出するアクセルポジションセンサ３１等が設けられている。機関制御部（ＥＣＭ）３２は、各種制御処理を記憶及び実行するもので、上記の各種センサ等により検出される機関運転状態に基づいて、上記のスロットル１３，燃料噴射弁１６，点火プラグ１７，ＥＧＲ制御バルブ２４，及び吸気弁のバルブタイミングを変更するバルブタイミング機構（ＶＴＣ）を駆動するためのソレノイドバルブ３３等へ制御信号を出力して、スロットル開度，燃料噴射量，燃料噴射時期，点火時期，ＥＧＲ量，吸気弁の開閉時期等を制御する。

図１は、本発明の第１実施例に係る高圧燃料システムを簡略的に示している。図中、低圧燃料通路（低圧燃料配管，低圧燃料系統）４１は細線で示し、高圧燃料通路（高圧燃料配管，高圧燃料系統）４２は太線で示している。また、必要に応じて、右バンクに対応する構成要素には参照符号の後に「Ｒ」を付記し、左バンクに対応する構成要素には参照符号の後に「Ｌ」を付記している。

燃料タンク（モジュール）４３に配置される低圧（フィード）ポンプ４４により吐出された燃料は、低圧燃料通路４１を経由して高圧燃料ポンプ４５に圧送され、高圧燃料ポンプ４５により更に加圧されて、高圧燃料通路４２を経由して各バンクのコモンレール４６Ｒ，４６Ｌに送られる。この実施例では、主として昇圧速度向上のために高圧燃料ポンプ４５が各バンクに対応して合計２つ４５Ｒ，４５Ｌ設けられている。各コモンレール４６には、各バンクの気筒群を構成する複数（この例では４つ）の気筒に設けられた燃料噴射弁１６が接続している。低圧燃料通路４１は、低圧プレッシャレギュレータ４７によって所定のフィード圧（例えば、０．３〜０．５ＭＰａ）に調整・制御される。低圧燃料ポンプ４４はバッテリから供給される電力によって作動するモータ４８により駆動される。また、燃料通路４１，４２には燃料フィルタ４９が適宜配設されている。

高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌは、燃料通路４１，４２に接続する加圧室５７Ａを往復動する加圧部材であるプランジャ５７を有している。プランジャ５７は、吸・排気弁を駆動するためのカムシャフト５５に設けられた高圧ポンプ駆動カム５６により進退駆動される。これらカム５６及びプランジャ５７を介して高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌの吸入／吐出が行われ、通常、カム５６の１回転毎にプランジャ５７が複数回駆動される。このように高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌは、内燃機関の回転に連動して機械的に駆動され、高圧燃料通路３２を加圧する。

また、高圧燃料ポンプ４５，４５Ｌは、いわゆる可変容量式のポンプであって、その吐出量は電磁制御弁５１Ｒ，５１Ｌによって可変制御される。このように吐出量を制御することによって、高圧燃料通路４２の燃圧、つまりコモンレール４６Ｒ，４６Ｌ内の燃圧がフィード圧よりも高い所定の目標燃圧（例えば、３〜１５ＭＰａ）に調整・制御される。各電磁制御弁５１は、機関制御部３２からの信号によりＯＮ−ＯＦＦ駆動されるソレノイド５２と、このソレノイド５２により開閉駆動される逆止弁（ワンウエイバルブ）である吸入チェック弁５３と、を有し、上記ソレノイド５２への出力信号のデューティー比を制御することによって、高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌの吐出・吸入行程に応じて吐出量が調整される。

各コモンレール４６Ｒ，４６Ｌの燃圧は、目標燃圧と燃圧センサ５４Ｒ，５４Ｌによって検出される燃圧との差が小さくなるようにフィードバック制御される。燃圧センサ５４Ｒ，５４Ｌは、例えばコモンレール４６Ｒ，４６Ｌ内の圧力を電圧に変換し、圧力に応じた信号を出力する。燃料噴射量要求値から計算される必要燃料供給量に対し、高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌの吐出量を制御することによって、上記のコモンレール４６Ｒ，４６Ｌの燃圧が制御される。燃料噴射量と高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌの吐出量が１：１つまり等しければ、高圧燃料通路４２の流量収支がバランスして燃圧が一定に保たれる。燃圧を上げる場合には、一時的に高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌの吐出量を増加させ、目標燃圧に達した時点で流量収支がバランスするように吐出量を制御すれば良い。燃圧を下げる場合は上述した燃圧を上げる場合と逆である。このように本システムでは高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌの吐出量と燃料噴射量との流量収支で燃圧が制御されるため、燃圧フィードバック制御の制御因子は高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌの吐出量となる。

高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌの吸入行程において、燃料タンク４３から低圧燃料ポンプ４４により圧送されてきた低圧燃料を、プランジャ５７の高圧ポンプ行程容積分吸入した後、吐出行程において適宜なタイミングで電磁制御弁５１Ｒ，５１Ｌを作動させることにより、高圧燃料通路４２内に燃料が吐出されて、高圧燃料通路４２内が加圧される。高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌの必要吐出量は、機関運転条件に応じて設定される目標燃圧及び燃料噴射量に基づいて求められる。また、電磁制御弁５１の作動タイミングは、上記のカムシャフトポジションセンサ２７やクランクシャフトポジションセンサ２８の信号に基づいて設定される。

なお、高圧燃料通路４２の容積は、昇圧／降圧特性や燃圧脈動を考慮して設定されている。また、高圧燃料通路４２には、高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌで発生する燃圧脈動を減衰させるように、コモンレール４６Ｒ，４６Ｌの入口部に通路を絞るオリフィス５８Ｒ，５８Ｌが設けられている。安全弁５９は、コモンレール４６Ｒ，４６Ｌ内の圧力が所定値を越えた場合に開弁し、高圧燃料通路４２から低圧燃料通路４１へ燃料を流すことにより、高圧燃料通路４２の過度な燃圧の上昇を防止する。低圧ダンパ６０は、低圧燃料通路４１内の燃圧脈動、特に高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌが発生する脈動を防止する。吐出チェック弁６４は、コモンレール４６側から加圧室５７Ａへの逆流を防止する。

高圧燃料通路４２は、高圧燃料ポンプ４５に接続する主通路６３と、この主通路６３より分岐して各コモンレール４６Ｒ，４６Ｌに接続する分岐通路６１Ｒ，６１Ｌと、を有している。また、この高圧燃料通路４２は、コモンレール４６Ｒ，４６Ｌの下流側に互いに連通する連通路が設けられておらず、つまり上記特許文献１や特許文献２のようにループ状に構成されてはいない。そして本発明の第１実施例では、高圧燃料通路４２の中で、一方のコモンレール４６Ｒを高圧燃料ポンプ側から遮断するように、主通路６３より一方のコモンレール４６Ｒに分岐する分岐通路６１Ｒに、この分岐通路６１Ｒを開閉する電磁弁である制御弁（シャットオフバルブ）６２が設けられている。

次に、図２及び図３を参照して、本実施例に係る機関始動時の制御内容について説明する。図２を参照して、ステップＳ１では、機関始動要求の有無を判定する。例えば機関始動可能状態で差込式やリモコン式のキーによるイグニッションキーＳＷがＯＮの場合に、機関始動要求が出力される。機関始動要求を受けると、ステップＳ１からステップＳ１Ａに進み、クランキングすなわち機関始動を開始する。つまり、スタータモータによりクランクシャフトを回転駆動する。

ステップＳ２では、成層始動が可能であるかを判定する。ここで、成層始動とは、圧縮行程中に燃料を噴射して筒内の流動を利用して点火プラグ１７の近傍に比較的濃い混合気を形成することにより全体として空燃比がリーンである希薄燃焼を実現する成層燃焼を、機関始動時における燃料噴射の開始から行うものである。一方、均質始動とは、吸気行程中に燃料を噴射することにより気筒内に均質な混合気を形成する均質燃焼を、機関始動時における燃料噴射の開始から行うものである。成層始動では均質始動に比して機関始動時における燃料噴射量が低減されるので、未燃ＨＣの排出量を低減して排気性能を向上することが可能である。本実施例では上述したような高圧燃料噴射システムを採用しているために、初爆から比較的高い燃圧を必要とする成層始動を実現することができる。但し、例えば水温センサ２６により検出される水温が所定温度以下の極冷機状態のような場合には、もはや成層始動が困難であるのので、ステップＳ１３へ進み、上記の均質始動を行う。

ステップＳ３では、燃圧センサ５４Ｒ，５４Ｌにより検出されるコモンレール４６Ｒ，４６Ｌ内の燃圧ＰＣＲ，ＰＣＬが、所定の噴射許可燃圧ＰＡ未満であるかを判定する。ここでは、一方の燃圧ＰＣＲ，ＰＣＬを用いても良く、あるいは両者の平均値を用いても良い。燃圧が噴射許可燃圧ＰＡ以上であれば、ステップＳ３からステップＳ１２へ進み、全ての気筒に対して成層始動が一斉に開始される。つまり、全ての気筒に対して成層始動が可能な燃圧ＰＡが確保されていれば、全気筒に対して成層始動が速やかに開始される。

燃圧が噴射許可燃圧ＰＡに対して不足していれば、ステップＳ３からステップＳ４へ進み、制御弁６２を閉弁する。これによって、一方のコモンレール４６Ｒが高圧燃料ポンプ側の高圧燃料通路４２から遮断され、高圧燃料通路４２の容積が実質的に低減される。続くステップＳ５では、高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌのデューティー比を１００％として、その吐出量を全開とする。

ステップＳ６では、制御弁６２によって遮断されていない左バンクのコモンレール４６Ｌの燃圧ＰＣＬが噴射許可燃圧ＰＡ以上であるかを判定する。噴射許可燃圧ＰＡ以上となると、ステップＳ７へ進み、当該左バンクを構成する４つの気筒の燃料噴射弁１６Ｌ及び点火プラグ１７Ｌに制御信号を出力して、燃料噴射・点火を開始する。つまり、左バンクの気筒群に対してのみ、成層始動を開始する。

ステップＳ８では、機関回転数Ｎｅが所定の開弁許可回転数ＮｅＢ以上であるかを判定する。機関回転数Ｎｅは、上記のカムシャフトポジションセンサ２７及びクランクシャフトポジションセンサ２８の検出信号に基づいて演算される。機関回転数Ｎｅが開弁許可回転数ＮｅＢ以上となると、ステップＳ９へ進み、制御弁６２を開弁する。これにより、左バンクのコモンレール４６Ｌの燃圧ＰＣＬが一時的に低下するとともに、右バンクのコモンレール４６Ｒの燃圧ＰＣＲが速やかに上昇する。

ステッ１０では、この右バンクのコモンレール４６Ｒの燃圧ＰＣＲが上記噴射許可燃圧ＰＡ以上であるかを判定する。噴射許可燃圧ＰＡ以上となると、ステップＳ１１へ進み、右バンクを構成する気筒、すなわち未だ燃料噴射・点火が行われていない残りの気筒に関して、成層始動による燃料噴射及び点火を開始する。つまり、右バンクの気筒群の燃料噴射開始時期を、左バンクの気筒の燃料噴射開始時期に対して遅らせている。

図３を参照して、太線が上記実施例に対応しており、破線は、上記の制御弁６２がなく、燃圧が噴射許可燃圧ＰＡに達するまで全ての気筒の燃料噴射を禁止する第１比較例に対応している。時期Ｔ１において、差込式キーやインテリジェントキーのようなキーにより車両ＯＮ操作がなされると、モータ４８により駆動される低圧燃料ポンプ４３により燃料通路４１，４２に所定のフィード圧が与えられる。時期Ｔ２では機関始動要求（イグニッションＯＮ）に応じてクランキングが開始され（ステップＳ１）、機関回転数がクランキング回転数へ上昇する。上述したように、このときの燃圧が噴射許可燃圧ＰＡ未満であれば、制御弁６２が閉じられるとともに高圧燃料ポンプが全開とされるので（ステップＳ４，Ｓ５）、右バンクのコモンレール燃圧ＰＣＲがほぼフィード圧に維持される一方、左バンクのコモンレール燃圧ＰＣＬが速やかに上昇する。時期Ｔ３において、左バンクのコモンレール燃圧ＰＣＬが噴射許可燃圧ＰＡに達すると、この左バンクを構成する気筒に対して、成層始動での燃料噴射・点火が開始される（ステップＳ７）。これにより機関回転数が速やかに上昇していく。そして、機関回転数Ｎｅが所定の閉弁許可回転数ＮｅＢに達すると（時期Ｔ４）、制御弁６２が開弁される（ステップＳ９）。これによって右バンクのコモンレール燃圧ＰＣＲが速やかに上昇していく。そして、この右バンクのコモンレール燃圧ＰＣＲが噴射許可燃圧ＰＡに達すると、残る右バンクの気筒に対して、成層始動による燃料噴射・点火が開始され（ステップＳ１１）、全ての気筒で燃焼が開始される。

このように本実施例では、クランキング開始時に制御弁６２を閉じることによって、右バンクのコモンレール４６Ｒが高圧燃料ポンプ４５側から遮断され、一方の左バンクのコモンレール４６Ｌにのみ高圧燃料が供給されることとなり、高圧燃料ポンプ４５により加圧される高圧燃料通路４２の容積が実質的に低減されるため、クランキング開始からの燃圧の昇圧速度が格段に向上し、クランキング開始から初爆までの始動時間ΔＳ１を上記の第１比較例での始動時間ΔＳ２に比して、著しく短縮することができ、始動応答性を向上することができる。また、本実施例では燃圧が噴射許可燃圧ＰＡまで上昇してから燃料噴射を開始しているので、上述した成層始動を実現することができるとともに、燃圧不足による排気性能の低下を招くことがない。

次に、図４〜図６を参照して本発明の第２実施例を説明する。なお、以下の実施例の説明では、既述した実施例と実質的に同じ構成要素には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。図４に示すように、この第２実施例では、上述した制御弁６２が省略されている点で、上記の第１実施例と構成的に相違する。図５は、この第２実施例の制御の流れを示すフローチャートである。上記第１実施例と同様、機関始動要求を受けると、ステップＳ２１からステップＳ２２へ進み、クランキングを開始するとともに、ステップＳ２３においてコモンレール燃圧ＰＣＲ（又はＰＣＬ）が所定の噴射許可燃圧ＰＡ未満であるかを判定する。噴射許可燃圧以上であれば、ステップＳ２８へ進み、全気筒に対して燃焼噴射・点火が開始される。

一方、噴射許可燃圧未満であれば、ステップＳ２３からステップＳ２４へ進み、一部の気筒の燃料噴射・点火を開始する。この際に燃料噴射を開始する気筒は、例えば一方のバンクの４つの気筒、あるいは爆発順序で等間隔毎の気筒、つまり爆発順序が＃１−＃８−＃７−＃３−＃６−＃５−＃４−＃２であれば＃８，＃３，＃５，＃２又は＃１，＃７，＃６，＃４とすれば良い。また、ステップＳ２５において、高圧燃料ポンプ４５Ｒ，４５Ｌのデューティー比を１００％つまり全開とする。ステップＳ２６では、コモンレール燃圧ＰＣＲ（又はＰＣＬ）が所定の噴射許可燃圧ＰＡ以上であるかを判定する。噴射許可燃圧ＰＡ以上となれば、ステップＳ２７へ進み、残りの気筒の燃料噴射及び点火を開始する。つまり、一部の気筒の燃料噴射開始時期を遅らせている。

図６の実線は上記第２実施例に対応し、破線は、クランキング開始とともに全気筒に対して燃料噴射及び点火を開始する第２比較例に対応している。この第２比較例に対し、第２実施例では、クランキング開始時には一部の気筒に対してのみ燃料を噴射する減筒運転を行い、幾つかの気筒の燃料噴射を禁止しているため、燃料噴射量が抑制され、その分、高圧燃料通路４２の昇圧速度が上昇する。この結果、第２比較例に比して、排気性能の低下が懸念され所定燃圧ＰＡ以下の運転時間がΔＳ４からΔＳ４に短縮化され、機関始動時の排気性能を向上することができる。

図７に示す第３実施例は、構成的には上記第１実施例に対して、気筒数が６であるＶ型６気筒型である点と、高圧燃料ポンプ（ユニット）４５等が一つしか設けられておらず、この高圧燃料ポンプ４５から両バンクの一対のコモンレール４６Ｒ，４６Ｌに接続している点とで異なっている。そして、上記第１実施例と同様、一方のコモンレール４６Ｒへの分岐通路６１Ｒに制御弁６２が設けられている。このような第３実施例によれば、上記第１実施例に対し、高圧燃料ポンプ４５等が両バンクで共用化され、部品点数が少なくてすみ、軽量化，小型化，低コスト化等を図ることができる。

図８は、本発明の第４実施例に係る直列４気筒型内燃機関における燃料システムを示している。このように気筒列が一つでコモンレール４６が一つしかない直列多気筒型の内燃機関に対しても、上記第２実施例のような減筒運転を行うことによって、機関始動時の排気性能を向上することが可能である。

以上の説明より把握し得る本発明の特徴的な技術思想について上記実施例を参照して説明する。但し、本発明は参照符号を付した実施例の構成に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記第１実施例では右バンクのコモンレール４６Ｒへの分岐通路６１Ｒに制御弁６２を配置しているが、左バンクのコモンレール４６Ｌへの分岐通路６１Ｌに制御弁を設けるようにしてもよい。

（１）各気筒１４内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１６と、複数の燃料噴射弁１６に接続する高圧燃料通路４２と、内燃機関によって駆動され、高圧燃料通路４２を加圧する高圧燃料ポンプ４５と、を有する。機関始動時に、高圧燃料通路４２に接続する複数の気筒のうちで幾つかの気筒の燃料噴射を遅らせる減筒始動運転を行う。例えば上記第１実施例では右バンクの気筒の燃料噴射を左バンクの気筒の燃料噴射に対して遅らせている。これによって、機関始動時に全ての気筒に対して燃料噴射を開始する場合に比して、燃料噴射量が低減され、その分、高圧燃料通路４２の燃圧の昇圧速度を高めることができ、排気性能や始動応答性を向上することができる。

（２）より好ましくは、機関始動時に圧縮行程で燃料を噴射する成層燃焼を行う。このように機関始動時に成層燃焼を行うことによって、燃料噴射量を抑制し、未燃ＨＣの排出量を低減することができる。

（３）典型的には、高圧燃料通路４２内の燃圧を検出する燃圧検出手段を有し、この燃圧が所定の噴射許可燃圧ＰＡに対して不足する場合に、上記減筒始動運転を行う。燃圧が噴射許可燃圧ＰＡより高い場合には、全気筒に対して速やかに成層始動を開始すれば良い。

（４）好ましくは上記第１実施例のように、高圧燃料通路４２が、第１気筒群（右バンク）の燃料噴射弁に接続する第１コモンレール４６Ｒと、第２気筒群（左バンク）の燃料噴射弁に接続する第２コモンレール４６Ｌと、上記高圧燃料ポンプ４５に接続する主通路６３と、この主通路６３から分岐して第１コモンレール４６Ｒに接続する分岐通路６１Ｒと、を有している。そして、分岐通路６１Ｒを開閉する制御弁６２を設ける。この制御弁６２を閉じることによって、第１コモンレール４６Ｒを高圧燃料ポンプ４５側より遮断して、この高圧燃料ポンプ４５により加圧される高圧燃料通路４２の容積を実質的に低減することができるので、機関始動時の昇圧速度を更に高めることができる。

（５）具体的には、燃圧センサ５４Ｒ，５４Ｌのような高圧燃料通路４２内の燃圧を検出する燃圧検出手段を有し、この燃圧が噴射許可燃圧ＰＡに対して不足する場合に、燃圧の昇圧速度を高めるために、上記制御弁６２を閉弁すれば良い（Ｓ４）。

（６）更に具体的には、第１コモンレールの燃圧ＰＣＲを検出する第１燃圧センサ５４Ｒと、第２コモンレールの燃圧ＰＣＬを検出する第２燃圧センサ５４Ｌと、を有し、上記制御弁６２の閉弁後に第２コモンレールの燃圧ＰＣＬが噴射許可燃圧ＰＡに達すると第２気筒群の燃料噴射を開始する（Ｓ７）。このように、燃圧ＰＣＬが噴射許可燃圧ＰＡに達するまで燃料噴射を禁止することによって、低い燃圧での燃料噴射による未燃ＨＣの増加が確実に回避され、かつ、上述したように高い燃圧が要求される成層始動を実現することができ、排気性能を格段に向上することができる。

（７）好ましくは、第２気筒群（左バンク）の燃料噴射開始後に、機関回転数Ｎｅが所定の開弁許可回転数ＮｅＢに達すると、上記制御弁６２を開弁する（Ｓ９）。これによって、第１コモンレール４６Ｒの燃圧が速やかに上昇していく。

（８）そして、上記制御弁６２の開弁後に第１コモンレールの燃圧ＰＣＲが噴射許可燃圧ＰＡに達すると、上記第１気筒群の燃料噴射を開始すればよい（Ｓ１１）。

（９）高圧燃料ポンプ４５は、好ましくは燃料タンク４３側から高圧燃料通路４２への吐出量を調整可能な可変容量式のポンプである。このような可変容量ポンプでは、高圧燃料通路４２に吐出させる燃料量を過不足なく調整することができるため、余分なエネルギーの消費が抑制される。そして、上記減筒始動運転では、可能な限り燃圧の上昇を早めるために、好ましくは可変容量ポンプの吐出量を全開とする（Ｓ５，Ｓ２５）。

本発明の第１実施例に係る燃料システムを簡略的に示す構成図。 上記第１実施例の機関始動時の制御の流れを示すフローチャート。 上記第１実施例の機関始動時の挙動を示すタイムチャート。 本発明の第２実施例に係る燃料システムを簡略的に示す構成図。 上記第２実施例の機関始動時の制御の流れを示すフローチャート。 上記第２実施例の機関始動時の挙動を示すタイムチャート。 本発明の第３実施例に係る燃料システムを簡略的に示す構成図。 本発明の第４実施例に係る燃料システムを簡略的に示す構成図。 本発明に係る筒内直噴内燃機関の始動制御装置の一例を示すシステム構成図。

符号の説明

１６…燃料噴射弁
３２…機関制御部
４２…高圧燃料通路
４３…燃料タンク
４５…高圧燃料ポンプ
４６Ｒ，４６Ｌ…コモンレール
５４Ｒ，５４Ｌ…燃圧センサ（燃圧検出手段）
６１Ｒ，６１Ｌ…分岐通路
６２…制御弁
６３…主通路

Claims (10)

1. 各気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
   複数の気筒の燃料噴射弁に接続する高圧燃料通路と、
   上記内燃機関によって駆動され、上記高圧燃料通路を加圧する高圧燃料ポンプと、
   機関始動時に、上記高圧燃料通路に接続する複数の気筒のうちで幾つかの気筒の燃料噴射を遅らせる減筒始動運転を行う手段と、
   を有することを特徴とする筒内直噴内燃機関の始動制御装置。
2. 機関始動時に圧縮行程で燃料を噴射する成層燃焼を行う成層始動手段を有することを特徴とする請求項１に記載の筒内直噴内燃機関の始動制御装置。
3. 上記高圧燃料通路内の燃圧を検出する燃圧検出手段を有し、この燃圧が所定の噴射許可燃圧に対して不足する場合に、上記減筒始動運転が行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内直噴内燃機関の始動制御装置。
4. 上記高圧燃料通路が、第１気筒群の燃料噴射弁に接続する第１コモンレールと、第２気筒群の燃料噴射弁に接続する第２コモンレールと、上記高圧燃料ポンプに接続する主通路と、この主通路から分岐して第１コモンレールに接続する分岐通路と、を有し、
   かつ、上記分岐通路を開閉する制御弁を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内直噴内燃機関の始動制御装置。
5. 高圧燃料通路内の燃圧を検出する燃圧検出手段を有し、この燃圧が噴射許可燃圧に対して不足する場合に、上記制御弁を閉弁することを特徴とする請求項４に記載の筒内直噴内燃機関の始動制御装置。
6. 上記燃圧検出手段が、上記第１コモンレールの燃圧を検出する第１燃圧センサと、上記第２コモンレールの燃圧を検出する第２燃圧センサと、を有し、
   上記制御弁の閉弁後に第２コモンレールの燃圧が噴射許可燃圧に達すると第２気筒群の燃料噴射を開始することを特徴とする請求項５に記載の筒内直噴内燃機関の始動制御装置。
7. 上記第２気筒群の燃料噴射開始後に、機関回転数が所定の開弁許可回転数に達すると、上記制御弁を開弁することを特徴とする請求項６に記載の筒内直噴内燃機関の始動制御装置。
8. 上記制御弁の開弁後に第１コモンレールの燃圧が噴射許可燃圧に達すると、上記第１気筒群の燃料噴射を開始することを特徴とする請求項７に記載の筒内直噴内燃機関の始動制御装置。
9. 上記高圧燃料ポンプが、燃料タンク側から上記高圧燃料通路への吐出量を調整可能な可変容量式のポンプであり、上記減筒始動運転では上記吐出量を全開とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の筒内直噴内燃機関の始動制御装置。
10. 内燃機関によって駆動される高圧燃料ポンプによって加圧される高圧燃料通路に、各気筒内に燃料を直接噴射する複数の燃料噴射弁が接続されており、
    機関始動時に、上記高圧燃料通路に接続する複数の気筒のうちで一部の気筒の燃料噴射を遅らせることを特徴とする筒内直噴内燃機関の始動制御方法。
    

Images