JP2016008553A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動時における内燃機関の駆動安定性を向上させることができる燃料噴射制御装置を提供すること。
【解決手段】燃料ポンプ２１と、燃料昇圧ポンプ２２と、インジェクタ２３と、ＥＣＵ２５で構成される燃料昇圧制御部および燃料噴射制御部と、温度センサ２６と、圧力センサ２７とを備え、燃料昇圧制御部は、エンジン２の始動時に温度センサ２６により検出された冷却水の始動時検出温度が、基準温度未満であることを条件として、始動時検出温度に応じた昇圧速度で燃料を昇圧させるよう燃料昇圧ポンプ２２を制御し、燃料噴射制御部が、圧力センサ２７により検出された圧力に応じた噴射量で燃料を噴射させるようインジェクタ２３を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料噴射制御装置に関し、特に、内燃機関の燃焼室内への燃料の噴射を制御する燃料噴射制御装置に関する。

従来、燃焼室内へ燃料を噴射するいわゆる筒内噴射（ＧＤＩ：Gasoline Direct Injection）の内燃機関では、筒内に燃料を直接噴射するので、吸気ポート内に燃料を噴射するいわゆるポート噴射（ＰＦＩ：Port Fuel Injection）の内燃機関と比較して、燃料が霧化する時間が少ない。

したがって、燃料噴射制御装置は、噴射された噴霧燃料の微粒化を促進して最適な燃焼状態を得るため、高い圧力で燃料を噴射している。内燃機関の始動時においても、燃料噴射制御装置は、同様に噴霧燃料の微粒化を促進するよう高い圧力で燃料が噴射する。

このような燃料が高圧状態のときはインジェクタの噴射の駆動時間が短くなる。このため、内燃機関の始動時においては、吸気行程だけでなく圧縮行程でも燃料を噴射させないと、最適な燃焼状態が得られず、内燃機関の排気ガス中の大気汚染物質の増加、いわゆるエミッションの悪化に繋がる。

燃焼安定性が重視される内燃機関のアイドリング時には、燃焼安定性を得るためには燃料昇圧ポンプによる高燃圧で燃料を噴射させることが好ましく、内燃機関の始動後すぐに燃料を昇圧して高燃圧噴射に移行することが好ましい。しかし、燃料の圧力の上昇に伴ってインジェクタの噴射の駆動時間を短くして、その気化および霧化時間を確保し混合気の燃焼性を高める必要がある。

例えば、下記特許文献１に記載の燃料噴射制御装置は、筒内噴射の内燃機関の始動時において気筒内への燃料の噴射量を制御し噴射燃料が過多になることを抑制し内燃機関の始動性が低下することを防止している。

具体的には、特許文献１に記載の燃料噴射制御装置は、内燃機関の始動時における冷却水の温度および燃料の圧力に基づいて内燃機関の始動時の燃料の噴射量を増量する補正を実施している。

特許文献１に記載の燃料噴射制御装置は、内燃機関の始動時に、内燃機関の前回停止時における燃料の圧力に基づいて始動時の燃料噴射量の増量を補正しており、前回停止時における燃料の圧力が高いほど、増量に対する減少側の補正量を大きくしている。

これに対し、特許文献１に記載の燃料噴射制御装置は、前回停止時における燃料の圧力が低いほど、増量に対する増加側の補正量を大きくしている。これにより、内燃機関の始動時において筒内への噴射燃料が過多になることを抑制し内燃機関の始動性が低下することを防止している。

特開２０１０−２５５４７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の燃料噴射制御装置では、内燃機関の始動時における噴射燃料の増量を補正しているものの、高圧燃料の短時間噴射を制御するものであり、内燃機関の始動時における内燃機関の駆動安定性が充分に確保できないおそれがあるという問題がある。

また、特許文献１に記載の燃料噴射制御装置では、燃料昇圧ポンプの昇圧を開始すると高圧時におけるインジェクタの燃料の短時間噴射に切り替わるため、昇圧中の燃料が不足し内燃機関の出力トルクが低下するという問題がある。

これに対し、始動時における内燃機関の駆動安定性を向上させるよう、内燃機関の始動時に、燃料タンクから燃料を吸い上げて送るいわゆるフィードポンプにおける比較的に低圧のフィード圧による吸気行程での燃料噴射を行うことが考えられる。

しかしながら、フィード圧による吸気行程での燃料噴射の場合、始動時の環境が、特に極低温であるときは、内燃機関の摺動面における摩擦係数の増加などによるフリクションが増大し、内燃機関の出力トルクとフリクションとの関係性が崩れ、これが悪化すると内燃機関がストールする可能性がある。

その結果、内燃機関の始動時における内燃機関の駆動安定性が充分に確保できないおそれがあるという問題がある。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、内燃機関の始動時における内燃機関の駆動安定性を向上させることができる燃料噴射制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための本発明の態様は、燃料タンク内の燃料を吸い上げる燃料ポンプと、前記燃料ポンプが吸い上げた燃料を昇圧させる燃料昇圧ポンプと、前記燃料昇圧ポンプにより昇圧された燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射するインジェクタと、前記燃料昇圧ポンプを制御する燃料昇圧制御部と、前記インジェクタを制御する燃料噴射制御部と、を備える燃料噴射制御装置であって、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度を検出する温度センサと、前記燃料昇圧ポンプにより昇圧された燃料の圧力を検出する圧力センサとを有し、前記燃料昇圧制御部は、前記内燃機関の始動時に前記温度センサにより検出された冷却水の始動時検出温度が、基準温度未満であることを条件として、前記始動時検出温度に応じた昇圧速度で燃料を昇圧させるよう前記燃料昇圧ポンプを制御し、前記燃料噴射制御部が、前記圧力センサにより検出された圧力に応じた噴射量で燃料を噴射させるよう前記インジェクタを制御するものから構成される。

本発明の態様によれば、内燃機関の始動時における内燃機関の駆動安定性を向上させることができる燃料噴射制御装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る燃料噴射制御装置が搭載された車両のエンジンの要部を示す概略構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る燃料噴射制御装置の燃料昇圧ポンプの断面図であり、プランジャが下降した状態を示す。 図３は、本発明の実施形態に係る燃料噴射制御装置の燃料昇圧ポンプの断面図であり、プランジャが上昇した状態を示す。 図４は、本発明の実施形態に係る燃料噴射制御装置の制御動作を示すタイムチャートである。 図５は、本発明の実施形態に係る燃料噴射制御装置の制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る燃料噴射制御装置を車両１のエンジン２に適用した実施形態の燃料噴射制御装置２０について、図１ないし図５を参照して説明する。

まず、構成を説明する。車両１は、図１に示すように、内燃機関としてのエンジン２と、燃料タンク３とを含んで構成されている。車両１は、エンジンと、動力源となるモータとを備えたハイブリッド車であってもよい。

エンジン２は、図１に示すように、シリンダヘッド９と、シリンダブロック１１と、ピストン１２と、コネクティングロッド１３と、クランクシャフト１４と、吸気装置１５と、排気装置１６と、点火装置１７と、動弁装置１８と、イグニッションスイッチ１９と、燃料噴射制御装置２０とを含んで構成されている。

エンジン２は、例えば、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行う４サイクルガソリンエンジンによって構成されている。

シリンダヘッド９には、内部に燃焼室９ｎと、燃焼室９ｎに連通する吸気ポート９ｋおよび排気ポート９ｈと、エンジン２を冷却する冷却水を通すウォータジャケット９ｗとが形成されている。

シリンダブロック１１は、図示しない締結具により締結されシリンダヘッド９と一体化されており、内部にピストン１２、コネクティングロッド１３およびクランクシャフト１４を収容している。ピストン１２、コネクティングロッド１３およびクランクシャフト１４は連結されており、ピストン１２の往復運動はクランクシャフト１４の回転運動に変換されるようになっている。

シリンダブロック１１には、ウォータジャケット１１ｗが形成されており、ウォータジャケット１１ｗ内を流通する冷却水により、シリンダブロック１１が冷却されるようになっている。ウォータジャケット１１ｗ内を流通する冷却水は、シリンダヘッド９のウォータジャケット９ｗに流入する。

吸気装置１５は、シリンダヘッド９に連結され吸気ポート９ｋに連通する吸気通路１５ｋを有する吸気マニホールド１５ｍと、吸気管１５ｐと、吸気管１５ｐ内を流通する吸入空気の流量を調節するスロットルバルブ１５ｓと、吸気管１５ｐ内を流通する吸入空気の温度を検出する吸気温センサ１５ｔと、吸入した空気をろ過する図示しないエアフィルタとを有している。

吸気装置１５は、吸入した空気を燃焼室９ｎ内に流通させるようになっている。スロットルバルブ１５ｓは、後述する電子制御ユニット２５に接続されており、電子制御ユニットにより駆動制御されるようになっている。吸気温センサ１５ｔも、電子制御ユニット２５に接続されており、吸気温センサ１５ｔで検出した温度情報の信号は、電子制御ユニット２５に送られエンジン２の制御に使われる。

排気装置１６は、シリンダヘッド９に連結され排気ポート９ｈに連通する排気通路１６ｋを有する排気マニホールド１６ｍと、排気管１６ｐと、燃焼室９ｎから排気され、排気管１６ｐ内を流通する排気ガスを浄化する図示しない排気ガス浄化触媒と、排気音を消音する図示しないマフラーとを有している。排気装置１６は、排気ガスを流通させ浄化および消音して排気管１６ｐから大気に排気するようになっている。

点火装置１７は、先端が燃焼室９ｎに露出してシリンダヘッド９に取り付けられたイグニッションプラグ１７ｐを有しており、イグニッションプラグ１７ｐにより燃焼室９ｎ内の吸入空気と燃料との混合気に着火して燃焼を開始させるようになっている。

動弁装置１８は、吸気ポート９ｋと燃焼室９ｎとの間を遮断および開放するようシリンダヘッドに支持された吸気バルブ１８ｋと、排気ポート９ｈと燃焼室９ｎとの間を遮断および開放するようシリンダヘッド９に支持された排気バルブ１８ｈとを有している。動弁装置１８は、クランクシャフト１４から伝達される動力で動作するようになっている。

イグニッションスイッチ１９は、図示しないバッテリと燃料噴射制御装置２０との間に設けられており、キー差込やキー回転タイプ、ユーザが携帯する無線認証タイプなどのスイッチからなる。イグニッションスイッチ１９は、ユーザによって操作され、エンジン２の始動および停止を行うとともに、イグニッションスイッチ１９のＯＮ、ＯＦＦ状態の信号を出力するようになっている。

燃料噴射制御装置２０は、燃料ポンプ２１と、燃料昇圧ポンプ２２と、インジェクタ２３と、燃料供給パイプ２４と、電子制御ユニット（Electronic Control Unit、以下、ＥＣＵという。）２５と、温度センサ２６と、圧力センサ２７と、回転数センサ２８とを含んで構成されている。

燃料ポンプ２１は、燃料タンク３に設けられ、燃料タンク内の燃料を吸い上げて燃料供給パイプ２４および燃料昇圧ポンプ２２を介してインジェクタ２３に送るようになっている。燃料ポンプ２１は、電動のポンプからなり、図示しないバッテリに接続され、バッテリから供給される電力で駆動され、比較的に低圧のいわゆるフィード圧、例えば、３００ｋＰａ程度の圧力で燃料を送るようになっている。また、燃料ポンプ２１は、ＥＣＵ２５に接続されており、ＥＣＵ２５により駆動制御されるようになっている。

燃料昇圧ポンプ２２は、燃料ポンプ２１から燃料供給パイプ２４を通して送られた燃料を機械的に昇圧させてインジェクタ２３に送るようになっている。

燃料昇圧ポンプ２２は、ハウジング３１と、ポンプ本体３２と、電磁スピル弁３３と、逆止弁３４と、タペット３５と、タペットローラ３６と、タペットスプリング３７と、プランジャ３８とを含んで構成されている。

ハウジング３１は、内部にタペット３５を昇降可能に収容するとともに、タペットスプリング３７がタペット３５を降下する方向に押圧するようタペットスプリング３７を収容する。ハウジング３１は、図示しない締結具によりエンジン２に設けられたポンプ取付部２ｐに締結されている。

ポンプ本体３２は、ハウジング３１に固定されており、電磁スピル弁３３および逆止弁３４を収容するとともに、プランジャ３８を昇降可能に収容している。また、ポンプ本体３２には、燃料が流通する上流側の燃料供給パイプ２４に接続され燃料を吸入する吸入ポート３２ｋと、下流側の燃料供給パイプ２４に接続され燃料を吐出する吐出ポート３２ｔと、燃料を昇圧させる昇圧室３２ｓとが形成されている。

電磁スピル弁３３は、電磁石３３ｅと、バルブ３３ｖと、バルブシート３３ｓと、バルブ３３ｖをバルブシート３３ｓから離隔するよう押圧するスプリング３３ｃとを有している。電磁石３３ｅは、ＥＣＵ２５に接続されており、ＥＣＵ２５により電磁石３３ｅに通電されると、バルブ３３ｖを吸引しバルブ３３ｖをバルブシート３３ｓに着座させて吸入ポート３２ｋを閉状態とする。

逆に、ＥＣＵ２５により電磁石３３ｅへの通電が遮断されると、スプリング３３ｃの押圧力によりバルブ３３ｖをバルブシート３３ｓから離隔させて吸入ポート３２ｋを開状態とする。

逆止弁３４は、燃料供給パイプ２４に接続されたバルブ本体３４ｂと、バルブ３４ｖと、バルブ３４ｖを吐出ポート３２ｔに向かって押圧するスプリング３４ｃとを有している。

逆止弁３４は、フィード圧よりも低い任意の圧力、例えば、５０ｋＰａ程度の圧力差よりも大きい圧力差が、昇圧室３２ｓ内の高い圧力とバルブ３４ｖ内の低い圧力との間に生ずると、スプリング３４ｃの押圧力に抗してバルブ３４ｖが吐出ポート３２ｔから離隔し吐出ポート３２ｔを開状態とするようになっている。

逆に、５０ｋＰａ程度の圧力差よりも小さい圧力差が、昇圧室３２ｓ内の高い圧力とバルブ３４ｖ内の低い圧力との間に生じた場合や、昇圧室３２ｓ内の圧力よりもバルブ３４ｖ内の圧力が高い場合には、吐出ポート３２ｔが閉状態となり、燃料が吐出ポート３２ｔから昇圧室３２ｓに逆流することが防止される。

タペット３５は、タペットローラ３６を回転可能に支持し、タペットローラ３６を介してエンジン２の排気カムシャフト２ｈに設けられた略三角形のポンプカム２ｃと接触している。タペットローラ３６は、タペット３５を介してタペットスプリング３７に押圧されており、所定の押圧力でポンプカム２ｃを押圧している。

排気カムシャフト２ｈは、図１に示すエンジン２のクランクシャフト１４に図示しないチェーンなどの動力伝達部材により連結されており、クランクシャフト１４の２回転で１回転するようになっている。

したがって、排気カムシャフト２ｈのポンプカム２ｃは、クランクシャフト１４の回転に伴って回転し、排気カムシャフト２ｈの１回転でタペットローラ３６を介してタペット３５を３回昇降させるようになっている。

プランジャ３８は、端部がタペット３５に連結されており、タペット３５とともに昇降するようになっている。図２に示すように、プランジャ３８が下降する際に電磁スピル弁３３が開状態であると、燃料が吸入ポート３２ｋから昇圧室３２ｓに吸入される吸入行程となる。

図３に示すように、プランジャ３８が上昇する際に電磁スピル弁３３が閉状態であると、昇圧室３２ｓ内の燃料はプランジャ３８の上昇により昇圧される昇圧行程となる。

そして、昇圧行程で昇圧された燃料の圧力が、逆止弁３４とインジェクタ２３との間の燃料の圧力よりも前述の５０ｋＰａ程度を超える圧力になると、逆止弁３４が開状態となり吐出ポート３２ｔから燃料供給パイプ２４内に吐出される吐出行程となる。

一方、プランジャ３８が上昇する際に電磁スピル弁３３が開状態であると、昇圧室３２ｓ内の燃料は昇圧されずに、吸入ポート３２ｋから燃料供給パイプ２４内に戻されるか、または吐出ポート３２ｔから燃料供給パイプ２４内に吐出される。プランジャ３８が上昇する際に電磁スピル弁３３が開状態であると、いわゆる空振りの状態となり、燃料は、燃料ポンプ２１により送られるいわゆるフィード圧がインジェクタ２３に加わる。

または、場合によって、逆止弁３４とインジェクタ２３との間の燃料の圧力がフィード圧よりも高くなっており、燃料のフィード圧と逆止弁３４とインジェクタ２３との間の燃料の圧力との差が、逆止弁３４を開く圧力よりも高くなっているときは、逆止弁３４は閉状態が維持され、プランジャ３８の上昇により、昇圧室３２ｓ内の燃料はフィード圧に抗して燃料供給パイプ２４内に戻される。

燃料昇圧ポンプ２２は、前述の昇圧行程において、プランジャ３８の上昇により、吸入された燃料を昇圧室３２ｓで高圧に、例えば、最大で数ＭＰａから十数ＭＰａ程度に昇圧する。昇圧された燃料は、吐出ポート３２ｔから吐出される吐出行程を経て燃料供給パイプ２４を流通しインジェクタ２３に供給される。

燃料昇圧ポンプ２２は、排気カムシャフト２ｈに設けられたポンプカム２ｃの回転に伴って、プランジャ３８が、図４の下側のグラフで示すように昇降する。すなわち、プランジャ３８は、横軸に表された時間の経過とともに、縦軸に表されたプランジャ３８のリフト量が０からＭＡＸまで、滑らかに昇降を繰り返す。

プランジャ３８の昇降のタイミングと、図４の上側のグラフで示す電磁スピル弁３３の開閉タイミングとの関係により、例えば、ｔ１からｔ３の間、電磁スピル弁３３が閉状態であると、プランジャ３８の上昇による昇圧量Ｐｔ１（ＭＰａ）が最も大きくなり、斜線で示すようにｔ１よりも遅れたｔ２からｔ３の間、電磁スピル弁３３が閉状態であると、プランジャ３８の上昇による昇圧量Ｐｔ２（ＭＰａ）は、昇圧量Ｐｔ１よりも小さくなる。

燃料昇圧ポンプ２２による燃料の昇圧速度は、燃料の圧力が高まる速さをいい、昇圧量Ｐｔ１に対する昇圧量Ｐｔ２の相対比率で表すことができる。また、昇圧速度は、イグニッションスイッチ１９がオンとなった状態、すなわちエンジン２のクランクシャフト１４が停止状態からスタータモータなどの動力源により回転した状態で、圧力センサ２７により検出された燃料の圧力の上昇速さにより表すようにしてもよい。

インジェクタ２３は、ＥＣＵ２５に接続された図示しない電磁コイルと、燃料を噴射するノズル２３ｎとを有しており、一端部が燃料供給パイプ２４に連結されるとともに、他端部がシリンダヘッド９の吸気ポート９ｋの下部で、ノズル２３ｎが燃焼室９ｎ内に露出するようシリンダヘッド９に取り付けられている。

インジェクタ２３は、電磁コイルに流れる駆動電流により開弁状態と保持状態とを切り替えるようになっており、エンジン２の圧縮行程でピストン１２が上昇する際にピストン１２の上部に向けて燃料を噴射し微粒化する。インジェクタ２３の駆動時間（ｓｅｃ）がＥＣＵ２５により補正されたときは、インジェクタ２３は、補正された駆動時間で燃料を噴射させる。

インジェクタ２３の駆動時間は、インジェクタ２３のノズル２３ｎが開弁状態となってからノズル２３ｎが閉じられて保持状態となるまでの時間をいう。インジェクタ２３に供給される燃料の圧力が一定であれば、駆動時間が長いほど燃料の噴射量が大きくなり、駆動時間が短いほど噴射量が小さくなる関係にある。

また、駆動時間が同一であれば、インジェクタ２３に供給される燃料の圧力が高いほど、燃料の噴射量が大きくなり、燃料の圧力が低いほど噴射量が小さくなる関係にある。

燃料供給パイプ２４は、燃料ポンプ２１とインジェクタ２３との間を連結しており、燃料ポンプ２１から吐出される燃料を流通させ、インジェクタ２３に送るよう中空のパイプで構成されている。燃料供給パイプ２４には、燃料昇圧ポンプ２２と圧力センサ２７が設けられている。

燃料供給パイプ２４は、インジェクタ２３に連結されインジェクタ２３に安定した燃圧を供給するデリバリパイプを含んでいてもよい。この場合、圧力センサ２７はデリバリパイプ内の圧力を検出する。さらに、デリバリパイプ内の圧力を一定に保ち安定した燃料の噴射が得られるよう燃圧レギュレータを備えていてもよい。

ＥＣＵ２５は、マイクロコンピュータによって構成されている。マイクロコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートと、ネットワークモジュールとを備えている。

ＥＣＵ２５は、ＲＯＭ内に格納されたデータやプログラムに基づいて演算処理を実行する。ＥＣＵ２５は、イグニッションスイッチ１９がオンである信号を受けると、燃料ポンプ２１による燃料のフィード開始の制御を実行する。

また、ＥＣＵ２５は、燃料昇圧ポンプ２２の電磁スピル弁３３の開閉タイミングやインジェクタ２３における燃料の噴射タイミングの制御を実行する。ＥＣＵ２５は、燃料昇圧ポンプ２２を制御する本発明の燃料昇圧制御部およびインジェクタ２３を制御する本発明の燃料噴射制御部を構成する。

本実施形態の燃料噴射制御装置２０においては、ＥＣＵ２５は、エンジン２の始動時、すなわちイグニッションスイッチ１９がオンの時に温度センサ２６により検出されたエンジン２の冷却水の始動時検出温度（℃）が、エンジン２が暖機中であると判断される基準温度ＷＴ未満であり、かつ燃料を昇圧させる必要がある場合に次の処理を行う。

すなわち、ＥＣＵ２５は、始動時に温度センサ２６により検出された冷却水の始動時検出温度温度（℃）に応じて燃料の昇圧速度を決定し、決定した燃料の昇圧速度で燃料昇圧ポンプ２２により燃料を昇圧させ、圧力センサ２７により検出された燃料の圧力（Ｐａ）に応じた噴射量でインジェクタ２３から燃料を噴射させる。

ＥＣＵ２５は、エンジン２の運転状態に適合した燃料の噴射量を得るよう、実験値などのデータに基づいて、燃料の噴射量を決定する基本噴射量決定マップを設定し、圧力センサ２７により検出された燃料の圧力（Ｐａ）に応じて基本噴射量を補正し、補正した燃料噴射量でインジェクタ２３から燃料を噴射させるようにしてもよい。

また、ＥＣＵ２５は、燃料の噴射量に相当するインジェクタ２３の駆動時間（ｓｅｃ）を決定する基本駆動時間決定マップを設定し、圧力センサ２７により検出された燃料の圧力（Ｐａ）に応じて基本駆動時間を補正し、補正した駆動時間でインジェクタ２３から燃料を噴射させるようにしてもよい。インジェクタ２３の駆動時間（ｓｅｃ）は、燃料噴射時間（ｓｅｃ）を表す。

イグニッションスイッチ１９がオンの時とは、前述のように、エンジン２のクランクシャフト１４が停止状態からスタータモータなどの動力源により回転した時を表す。
エンジン２が暖機中であると判断される冷却水の基準温度ＷＴは、本実施形態の燃料噴射制御装置２０における適合値であり、エンジン２が完全暖機状態であると判断できる温度であり、実験などで得られたデータに基づいて決定される。

基準温度ＷＴは、例えば、４０℃程度のものである。なお、基準温度ＷＴは、エンジン２が完全暖機状態であると判断できる温度よりも低い温度としてもよい。

燃料を昇圧させる必要がある場合とは、燃料昇圧ポンプ２２とインジェクタ２３との間の燃料供給パイプ２４内の燃料の圧力が、最適値から低下しすぎた場合など、インジェクタ２３から噴射される燃料の噴霧化が促進されず排気ガス中のエミッションが悪化するおそれがある場合をいう。したがって、燃料の圧力の最適値を確保しうる所定の閾値と、圧力センサにより検出した圧力との比較により判断することができる。

具体的には、昇圧速度は、前述の昇圧量Ｐｔ１を１とすると、昇圧量Ｐｔ２は昇圧量Ｐｔ１よりも小さい値となるので、昇圧量Ｐｔ１に対する昇圧量Ｐｔ２の相対比率で表すことができ、０．１ないし１．０程度となる。

相対比率が１．０のとき昇圧速度は最も大きくなり、比較的に短い時間で目標の燃圧に達し、他方、相対比率が０．１のとき昇圧速度は小さくなり、比較的に長い時間で目標の燃圧に達する。

昇圧速度は、０．１ないし１．０程度の範囲内で適宜設定され、例えば、基準温度ＷＴが低いほど小さく設定される。エンジン２の始動時の基準温度ＷＴが低くなるほど小さく決定されることにより、通常走行時に使用する燃料の圧力への昇圧完了までに要する時間が長くなり、エンジン２の燃焼安定性が確保される。

なお、昇圧速度が０のときは、燃料昇圧ポンプ２２による昇圧が行われず。燃料ポンプ２１によるフィード圧がインジェクタ２３に供給される。

具体的には、前述のように補正はインジェクタ２３における燃料の基本噴射時間に対する補正であり、基本噴射時間を長くする補正および基本噴射時間を短くする補正が含まれる。この補正は、最適な噴射時間になるよう、実験値などの基本データから予め設定されたマップやテーブルなどのデータに基づいて実行される。

このデータは、例えば、ＥＣＵ２５により決定された燃料の昇圧速度に対応したもので、燃料昇圧ポンプ２２とインジェクタ２３との間の燃料供給パイプ２４内の燃料の圧力と基本噴射時間に対する補正量との関係を示すものである。燃料の圧力が検出されると、このデータを参照し燃料噴射時間を補正することができる。

また、ＥＣＵ２５は、始動時に温度センサ２６により検出された冷却水の始動時検出温度（℃）に応じて、燃料昇圧ポンプ２２による燃料の昇圧を開始するエンジン２の基準となるエンジン回転数Ｎｓを決定するようにしてもよい。

これにより、ＥＣＵ２５は、回転数センサ２８により検出されたエンジン２のエンジン回転数Ｎｅが基準エンジン回転数Ｎｓに達することで燃料の昇圧を開始する。

また、ＥＣＵ２５は、始動時に温度センサ２６により検出された冷却水の始動時検出温度（℃）が低くなるほど、燃料の昇圧を開始する基準エンジン回転数Ｎｓを高くなるように決定するようにしてもよい。

温度センサ２６は、サーミスタなどの温度検出素子からなり、シリンダヘッド９のウォータジャケット９ｗを流通する冷却水の温度を検出するようになっている。温度センサ２６は、ＥＣＵ２５に接続されており、検出された温度情報の信号はＥＣＵ２５に送られる。温度センサ２６は、シリンダブロック１１のウォータジャケット１１ｗを流通する冷却水の温度を検出するようにしてもよい。

圧力センサ２７は、燃料昇圧ポンプ２２とインジェクタ２３との間に設けられ、燃料昇圧ポンプ２２からインジェクタ２３へ送られる燃料の圧力を検出する圧電素子や可変抵抗体などのデバイスで構成されるいわゆる燃圧センサからなる。圧力センサ２７は、ＥＣＵ２５に接続されており、検出された圧力情報の信号はＥＣＵ２５に送られる。

回転数センサ２８は、エンジン２のエンジン回転数を検出するセンサからなり、例えば、クランクシャフトの回転角を上死点基準で検出するセンサで、クランクポジションと回転数を同時に検出し、検出信号を出力するようになっている。

回転数センサ２８は、ＥＣＵ２５に接続されており、出力された検出信号はＥＣＵ２５に送られ、ＥＣＵ２５により、エンジン回転数と、クランク位置すなわちクランクシャフトの回転角が算出される。

燃料タンク３は、エンジン２の燃料となるガソリンを貯留する中空の容器で構成され、車両１の図示しない車体に固定されている。

次に、本実施形態の燃料噴射制御装置２０における燃料噴射制御の処理について図５を参照して説明する。以下に説明する燃料噴射制御の処理は、ＥＣＵ２５においてイグニッションスイッチ１９がオンであることが検知されたときに実行される。

まず、ＥＣＵ２５は、エンジン２の始動時、すなわちイグニッションスイッチ１９がオンとなり、エンジン２のクランクシャフト１４が停止状態からスタータモータなどの動力源により回転を開始したときのエンジン２の冷却水の始動時検出温度、いわゆる始動時水温ＷＴｓを温度センサ２６により検出する。

さらに、ＥＣＵ２５は、エンジン２の始動時の燃料の圧力、いわゆる始動時燃圧ＦＰｓを圧力センサ２７により検出する（ステップＳ１）。

次いで、ＥＣＵ２５は、エンジン２が暖機中であると判断される冷却水の基準温度ＷＴと始動時水温ＷＴｓとを比較し、始動時水温ＷＴｓが基準温度ＷＴ未満であるか否かを判断する（ステップＳ２）。

ＥＣＵ２５は、始動時水温ＷＴｓが基準温度ＷＴ未満でないと判断すると、処理をステップＳ７に進め、燃料昇圧ポンプ２２を動作させて吸入した燃料を高圧にしてインジェクタ２３に送り、インジェクタ２３から高圧で燃料を噴射してエンジン２を始動させる、いわゆる高燃圧始動を実行し、燃料噴射制御の処理を終了する。

一方、ＥＣＵ２５は、始動時水温ＷＴｓが基準温度ＷＴ未満であると判断すると、圧力センサ２７により検出された始動時燃圧ＦＰｓおよび始動時における燃圧の最適値を確保しうる所定の閾値に基づいて、燃料の昇圧が必要か否かを判断する（ステップＳ３）。

例えば、燃料昇圧ポンプ２２とインジェクタ２３との間の燃料供給パイプ２４内の燃料の圧力が、最適値から低下しすぎた場合などに燃料の昇圧が必要とされる。燃料の昇圧が必要でないと判断した場合は、処理をステップＳ７に進め、高燃圧始動を実行し、燃料噴射制御の処理を終了する。

一方、ＥＣＵ２５は、燃料の昇圧が必要であると判断すると、始動時水温ＷＴｓから、すなわち始動時水温ＷＴｓに応じて、燃料昇圧ポンプ２２による燃料の昇圧を開始する基準エンジン回転数Ｎｓ、すなわちエンジン回転数閾値と、燃料の昇圧速度を決定する（ステップＳ４）。

次いで、ＥＣＵ２５は、エンジン２を始動させる（ステップＳ５）。ステップＳ５におけるエンジン始動は、クランキングによる始動とは異なり、エンジン２で燃焼が開始されるいわゆるエンジン２が完爆状態になることをいう。

ＥＣＵ２５は、エンジン２の始動が開始されると、始動時水温ＷＴｓと、ステップＳ４で設定された昇圧速度で燃料の昇圧中における燃料圧力ＦＰとから、昇圧中のインジェクタ２３の噴射時間補正、すなわち駆動時間補正を設定し（ステップＳ６）、燃料噴射制御の処理を終了する。

この補正は、最適な噴射時間になるよう、実験値などの基本データからあらかじめ設定されたマップやテーブルなどのデータに基づいて実行される。なお、燃料圧力ＦＰは、燃料昇圧ポンプ２２とインジェクタ２３との間の燃料供給パイプ２４内の燃料の圧力を表す。

本実施形態の燃料噴射制御装置２０は、以上に説明したように構成されているので、次の効果が得られる。

すなわち、本実施形態の燃料噴射制御装置２０は、燃料ポンプ２１、燃料昇圧ポンプ２２、インジェクタ２３、燃料供給パイプ２４、ＥＣＵ２５、温度センサ２６および圧力センサ２７を備えている。

ＥＣＵ２５は、始動時の冷却水の始動時検出温度が、ＥＣＵ２５は、エンジン２が暖機中であると判断される基準温度未満であり、かつ燃料を昇圧させる必要がある場合に、検出された冷却水の始動時検出温度に応じて燃料の昇圧速度を決定する。

そして、ＥＣＵ２５は、決定した燃料の昇圧速度で燃料昇圧ポンプ２２により燃料を昇圧させ、燃料の圧力に応じて、インジェクタ２３の駆動時間を補正し、補正した駆動時間でインジェクタ２３から燃料を噴射するようにしている。

これにより、本実施形態の燃料噴射制御装置２０によれば、ＥＣＵ２５は、エンジン２の始動時の冷却水の始動時検出温度に応じて燃料の昇圧速度を決定する。そして、ＥＣＵ２５は、決定した燃料の昇圧速度で燃料昇圧ポンプ２２により燃料を昇圧させ、昇圧中におけるインジェクタ２３の駆動時間を補正することができる。

この補正によりインジェクタ２３の駆動時間が適正な値に調整され、エンジン２の始動時における駆動安定性が確保されたエンジン２の駆動が行われる。

また、本実施形態の燃料噴射制御装置２０によれば、ＥＣＵ２５は、エンジン２の始動時の冷却水の始動時検出温度に応じて、燃料の昇圧を開始するエンジン２の基準エンジン回転数Ｎｓを決定する。

そして、ＥＣＵ２５は、エンジン回転数が、決定した基準エンジン回転数Ｎｓに達することを条件として、燃料昇圧ポンプ２２に燃料の昇圧を開始させるので、燃料昇圧ポンプ２２で燃料の昇圧中のインジェクタ２３の駆動時間がより適正な値に調整され、調整の精度が向上する。

また、本実施形態の燃料噴射制御装置２０によれば、ＥＣＵ２５は、エンジン２の始動時の冷却水の始動時検出温度が低くなるほど昇圧速度が小さくなるように決定するので、燃料昇圧ポンプ２２による昇圧の完了前の比較的低圧の燃料で、インジェクタ２３の駆動時間を長くすることができる。これにより、ＥＣＵ２５は、インジェクタ２３から適切な量の燃料が噴射させるので、エンジン２の始動時における駆動安定性が確保されたエンジン２の駆動が行われる。

また、本実施形態の燃料噴射制御装置２０によれば、ＥＣＵ２５は、エンジン２の始動時の冷却水の始動時検出温度が低くなるほど燃料の昇圧を開始する基準エンジン回転数Ｎｓが高くなるように決定するので、燃料昇圧ポンプ２２による昇圧の完了前の比較的低圧の燃料で、インジェクタ２３の駆動時間を長くすることができる。

これにより、インジェクタ２３から適切な量の燃料が噴射されるので、エンジン２の始動時における駆動安定性が確保されたエンジン２の駆動が行われる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の各請求項に含まれることが意図されている。

２ エンジン（内燃機関）
３ 燃料タンク
９ｎ 燃焼室
２０ 燃料噴射制御装置
２１ 燃料ポンプ
２２ 燃料昇圧ポンプ
２３ インジェクタ
２５ ＥＣＵ（燃料昇圧制御部、燃料噴射制御部）
２６ 温度センサ
２７ 圧力センサ
２８ 回転数センサ

Claims (4)

1. 燃料タンク内の燃料を吸い上げる燃料ポンプと、
   前記燃料ポンプが吸い上げた燃料を昇圧させる燃料昇圧ポンプと、
   前記燃料昇圧ポンプにより昇圧された燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射するインジェクタと、
   前記燃料昇圧ポンプを制御する燃料昇圧制御部と、
   前記インジェクタを制御する燃料噴射制御部と、
   を備える燃料噴射制御装置であって、
   前記内燃機関を冷却する冷却水の温度を検出する温度センサと、
   前記燃料昇圧ポンプにより昇圧された燃料の圧力を検出する圧力センサとを有し、
   前記燃料昇圧制御部は、前記内燃機関の始動時に前記温度センサにより検出された冷却水の始動時検出温度が、基準温度未満であることを条件として、前記始動時検出温度に応じた昇圧速度で燃料を昇圧させるよう前記燃料昇圧ポンプを制御し、
   前記燃料噴射制御部が、前記圧力センサにより検出された圧力に応じた噴射量で燃料を噴射させるよう前記インジェクタを制御する燃料噴射制御装置。
2. 前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサを有し、
   前記燃料昇圧制御部は、前記始動時検出温度に応じた基準回転数を決定し前記回転数センサにより検出された前記内燃機関の回転数が、前記基準回転数に達したことを条件として、前記燃料昇圧ポンプに燃料の昇圧を開始させる請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記燃料昇圧制御部は、前記始動時検出温度が低くなるほど前記昇圧速度を小さくなるように決定する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記燃料昇圧制御部は、前記始動時検出温度が低くなるほど燃料の昇圧を開始させる前記基準回転数を高くなるように決定する請求項２に記載の燃料噴射制御装置。

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