JP3094641B2 - 筒内噴射式内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は筒内噴射式内燃機関に関
する。

【０００２】

【従来の技術】各気筒内に燃料を直接噴射せしめる燃料
噴射弁と、この燃料噴射弁に高圧燃料を供給するための
蓄圧室とを備え、蓄圧室内の燃料圧を、機関負荷の増大
に応じて増大する目標燃料圧に制御せしめるようにした
ディーゼル機関が公知である（特開平３−１８６４５号
公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この機関においては、
過渡運転時において、蓄圧室内の燃料圧は目標燃料圧の
変化に追従して変化することができない。従って、機関
負荷が増大する加速運転時においては、蓄圧室内の燃料
圧は目標燃料圧より低下してしまう。圧縮行程において
機関燃焼室内に燃料を直接噴射せしめる機関において、
蓄圧室内の燃料圧が目標燃料圧より低下すると、燃料の
分散霧化が悪化し、この結果、燃焼が悪化してスモーク
の発生量が増大するという問題を生ずる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば機関運転
状態に応じて定められる目標燃料噴射時期に機関燃焼室
内へ燃料を直接噴射するための燃料噴射弁と、機関運転
状態に応じて定められる目標燃料圧で燃料を貯留し且つ
該燃料を前記燃料噴射弁に供給するための蓄圧室とを備
えた筒内噴射式内燃機関において、前記蓄圧室内の燃料
圧を検出するための燃料圧検出手段を備え、該蓄圧室内
の燃料圧が前記目標燃料圧より低いときには前記目標燃
料噴射時期より進角せしめられた時期に機関燃焼室内へ
燃料を噴射するようにする。

【０００５】

【作用】すなわち本発明によれば蓄圧室内の燃料圧が目
標燃料圧より低いときには目標燃料噴射時期より進角せ
しめられた時期に機関燃焼室内へ燃料が噴射される。

【０００６】

【実施例】図２は本発明の一実施例を採用した４気筒ガ
ソリン機関の全体図を示す。同図において、１は機関本
体、２はサージタンク、３はエアクリーナ、４はサージ
タンク２とエアクリーナ３とを連結する吸気管、５は各
気筒内に燃料噴射する電歪式の燃料噴射弁、６は点火
栓、７は蓄圧室である高圧用リザーバタンク、８は吐出
圧制御可能な高圧燃料ポンプ、９は高圧燃料ポンプ８か
らの高圧燃料をリザーバタンク７に導くための高圧導
管、１０は燃料タンク、１１は導管１２を介して燃料タ
ンク１０から高圧燃料ポンプ８に燃料を供給する低圧燃
料ポンプを夫々示す。低圧燃料ポンプ１１の吐出側は、
各燃料噴射弁５のピエゾ圧電素子を冷却するための圧電
素子冷却用導入管１３に接続される。圧電素子冷却用返
戻管１４は燃料タンク１０に連結され、この返戻管１４
を介して圧電素子冷却用導入管１３を流れる燃料を燃料
タンク１０に回収する。各枝管１５は、各高圧燃料噴射
弁５を高圧用リザーバタンク７に接続する。

【０００７】電子制御ユニット２０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス２１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）２４、入力ポート２５および出力ポート２６を具
備する。高圧用リザーバタンク７に取り付けられた燃料
圧センサ２７は高圧用リザーバタンク７内の圧力を検出
し、その検出信号はＡ／Ｄコンバータ２８を介して入力
ポート２５に入力される。機関回転数Ｎ_e に比例した出
力パルスを発生するクランク角センサ２９の出力パルス
は入力ポート２５に入力される。アクセルペダル（図示
せず）の踏込み量（アクセル開度θＡ）に応じた出力電
圧を発生するアクセル開度センサ３０の出力電圧はＡ／
Ｄコンバータ３１を介して入力ポート２５に入力され
る。一方、各燃料噴射弁５は各駆動回路３４を介して出
力ポート２６に接続される。また高圧燃料ポンプ８は駆
動回路３６を介して出力ポート２６に接続される。

【０００８】図３は燃料噴射弁５の側面断面図を示す。
図３を参照すると、４０はノズル５０内に挿入されたニ
ードル、４１は加圧ロッド、４２は可動プランジャ、４
３はばね収容室４４内に配置されかつニードル４０を下
方に向けて押圧する圧縮ばね、４５は加圧ピストン、４
６はピエゾ圧電素子、４７は可動プランジャ４２の頂部
とピストン４５間に形成されかつ燃料で満たされた加圧
室、４８はニードル加圧室を夫々示す。ニードル加圧室
４８は燃料通路４９および枝管１５を介して高圧用リザ
ーバタンク７（図２）に連結され、従って高圧用リザー
バタンク７内の高圧燃料が枝管１５および燃料通路４９
を介してニードル加圧室４８内に供給される。ピエゾ圧
電素子４６に電荷がチャージされるとピエゾ圧電素子４
６が伸長し、それによって加圧室４７内の燃料圧が高め
られる。その結果、可動プランジャ４２が下方に押圧さ
れ、ノズル口５３は、ニードル４０によって閉弁状態に
保持される。一方、ピエゾ圧電素子４６にチャージされ
た電荷がディスチャージされるとピエゾ圧電素子４６が
収縮し、加圧室４７内の燃料圧が低下する。その結果、
可動プランジャ４２が上昇するためにニードル４０が上
昇し、ノズル口５３から燃料が噴射される。

【０００９】図４は高圧燃料ポンプ８全体の側面断面図
を示す。この高圧燃料ポンプ８は大きく分けるとポンプ
部Ａと、ポンプ部Ａの吐出量を制御する吐出量制御部Ｂ
とにより構成される。図５はポンプ部Ａの断面図を示し
ており、図６は吐出量制御部Ｂの拡大側面断面図を示し
ている。図４および図５を参照すると、７０は一対のプ
ランジャ、７１は各プランジャ７０によって形成される
加圧室、７２は各プランジャ７０の下端部に取り付けら
れたプレート、７３はタペット、７４はプレート７２を
タペット７３に向けて押圧する圧縮ばね、７５はタペッ
ト７３により回転可能に支承されたローラ、７６は機関
によって駆動されるカムシャフト、７７はカムシャフト
７６上に一体形成されたカムを夫々示し、ローラ７５は
カム７７のカム面上を転動する。従ってカムシャフト７
６が回転せしめられるとそれに伴って各プランジャ７０
が上下動する。

【００１０】図４を参照すると、ポンプ部Ａの頂部には
燃料供給口７８が形成され、この燃料供給口７８は低圧
燃料ポンプ１１（図２）の吐出口に接続される。この燃
料供給口７８は燃料供給通路７９および逆止弁８０を介
して加圧室７１に接続される。従ってプランジャ７０が
下降したときに燃料供給通路７９から加圧室７１内に燃
料が供給される。８１はプランジャ７０周りからの漏洩
燃料を燃料供給通路７９へ返戻するための燃料返戻通路
を示す。一方、図４および図５に示されるように各加圧
室７１は対応する逆止弁８２を介して各加圧室７１に対
し共通の加圧燃料通路８３に接続される。この加圧燃料
通路８３は逆止弁８４を介して加圧燃料吐出口８５に接
続され、この加圧燃料吐出口８５はリザーバタンク７
（図２）に接続される。従ってプランジャ７０が上昇し
て加圧室７１内の燃料圧が上昇すると加圧室７１内の高
圧の燃料は逆止弁８２を介して加圧燃料通路８３内に吐
出され、次いでこの燃料は逆止弁８４および燃料吐出口
８５を介してリザーバタンク７（図２）内に送り込まれ
る。一対のカム７７の位相は１８０度だけずれており、
従って一方のプランジャ７０が上昇行程にあって加圧燃
料を吐出しているときには他方のプランジャ７０は下降
行程にあって燃料を加圧室７１内に吸入している。従っ
て加圧燃料通路８３内には一方の加圧室７１から必ず高
圧の燃料が供給されており、従って加圧燃料通路８３内
には各プランジャ７０によって常時高圧の燃料が供給さ
れ続けている。加圧燃料通路８３からは図４に示すよう
に燃料溢流通路９０が分岐され、この燃料溢流通路９０
は吐出量制御部Ｂに接続される。

【００１１】図６を参照すると吐出量制御部Ｂはそのハ
ウジング内に形成された燃料溢流室９１と、燃料溢流通
路９０から燃料溢流室９１に向かう燃料流を制御する溢
流制御弁９２とを具備する。溢流制御弁９２は燃料溢流
室９１内に配置された弁部９３を有し、この弁部９３に
よって弁ポート９４の開閉制御が行われる。また、吐出
量制御部Ｂのハウジング内には溢流制御弁９２を駆動す
るためのアクチュエータ９５が配置される。このアクチ
ュエータ９５は吐出量制御部Ｂのハウジング内に摺動可
能に挿入された加圧ピストン９６と、加圧ピストン９６
を駆動するためのピエゾ圧電素子９７と、加圧ピストン
９６によって画定された加圧室９８と、加圧ピストン９
６をピエゾ圧電素子９７に向けて押圧する皿ばね９９
と、吐出量制御部Ｂのハウジング内に摺動可能に挿入さ
れた加圧ピン１００とにより構成される。加圧ピン１０
０の上端面は溢流制御弁９２の弁部９３に当接してお
り、加圧ピン１００の下端面は加圧室９８内に露呈して
いる。なお、燃料溢流室９１内には加圧ピン１００を常
時上方に向けて付勢する皿ばね１０１が配置される。

【００１２】溢流制御弁９２の上方にはばね室１０２が
形成され、このばね室１０２内には圧縮ばね１０３が挿
入される。溢流制御弁９２はこの圧縮ばね１０３によっ
て常時下方に向けて押圧される。燃料溢流室９１は燃料
流出孔１０４を介してばね室１０２内に連通しており、
このばね室１０２は燃料流出孔１０５、逆止弁１０６お
よび燃料流出口１０７を介して燃料タンク１０（図２）
に接続される。この逆止弁１０６は通常燃料流出孔１０
５を開閉するチェックボール１０８と、このチェックボ
ール１０８を燃料流出孔１０５に向けて押圧する圧縮ば
ね１０９とにより構成される。更に燃料溢流室９１は燃
料流出孔１１０、逆止弁１１１、ピエゾ圧電素子９７の
周囲に形成された燃料流出通路１１２および燃料流出口
１１３を介して燃料タンク１０（図２）に接続される。
この逆止弁１１１は通常燃料流出孔１１０を閉鎖するチ
ェックボール１１４と、このチェックボール１１４を燃
料流出孔１１０に向けて押圧する圧縮ばね１１５とによ
り構成される。また燃料溢流室９１は絞り通路１１６お
よび逆止弁１１７を介して加圧室９８内に接続される。
この逆止弁１１７は通常絞り通路１１６を閉鎖するチェ
ックボール１１８と、このチェックボール１１８を絞り
通路１１６に向けて押圧する圧縮ばね１１９とにより構
成される。

【００１３】ピエゾ圧電素子９７はリード線１２０を介
して電子制御ユニット２０（図２）に接続されており、
従ってピエゾ圧電素子９７は電子制御ユニット２０の出
力信号によって制御される。ピエゾ圧電素子９７は多数
の薄板状圧電素子を積層した積層構造をなしており、ピ
エゾ圧電素子９７に電荷をチャージするとピエゾ圧電素
子９７は軸方向に伸長し、ピエゾ圧電素子９７にチャー
ジされた電荷をディスチャージするとピエゾ圧電素子９
７は軸方向に収縮する。燃料溢流室９１および加圧室９
８は燃料で満たされており、従ってピエゾ圧電素子９７
に電圧が印加されてピエゾ圧電素子９７が軸方向に伸長
すると加圧室９８内の燃料圧が上昇する。加圧室９８内
の燃料圧が上昇すると加圧ピン１００が上昇せしめら
れ、それに伴って溢流制御弁９２も上昇せしめられる。
その結果、溢流制御弁９２の弁部９３が弁ポート９４を
閉鎖し、その結果燃料溢流通路９０から燃料溢流室９１
内への燃料の溢流が停止せしめられる。従ってこのとき
プランジャ７０の加圧室７１からの加圧燃料通路８３
（図５）内に吐出された全ての加圧燃料はリザーバタン
ク７（図２）内に送り込まれる。

【００１４】一方、ピエゾ圧電素子９７への電圧の印加
が停止せしめられてピエゾ圧電素子９７が収縮すると加
圧ピストン９６が下降するために加圧室９８の容積が増
大する。その結果、加圧室９８内の燃料圧が低下するた
めに溢流制御弁９２および加圧ピン１００は圧縮ばね１
０３のばね力により下降し、斯くして溢流制御弁９２の
弁体９３が弁ポート９４を開弁する。このときプランジ
ャ７０の加圧室７１から加圧燃料通路８３（図５）内に
吐出された全ての加圧燃料は燃料溢流通路９０および弁
ポート９４を介して燃料溢流室９１内に送り込まれる。
従ってこのときにはリザーバタンク７（図２）内に加圧
燃料は供給されない。

【００１５】燃料溢流通路９０から燃料溢流室９１内に
溢流した燃料は各燃料流出孔１０４，１０５，１１０お
よび逆止弁１０６，１１１を介して燃料タンク１０（図
２）に返戻される。リザーバタンク７内の燃料圧を目標
燃料圧に維持するために、一定クランク角毎に溢流制御
弁９２が閉弁せしめられてプランジャ７０の加圧室７１
から吐出された加圧燃料がリザーバタンク７内に補給さ
れ、次いで再び溢流制御弁９２が閉弁せしめられるまで
溢流制御弁９２は開弁状態に保持される。この場合、一
定クランク角の間で溢流制御弁９２が閉弁しているクラ
ンク角の割合が大きくなればリザーバタンク７内に補給
される加圧燃料の量が増大する。ここで図７に示される
ように一定のクランク角θ₀ の間で溢流制御弁９２が閉
弁しているクランク角θの割合、即ち一定のクランク角
θ₀ の間でピエゾ圧電素子９７が伸長せしめられている
クランク角θの割合をデューティ比ＤＴ（＝θ／θ₀ ）
と称すると、デューティ比ＤＴが大きくなるほどリザー
バタンク７内に補給される加熱燃料の量が増大すること
になる。

【００１６】図８および図９は各気筒の燃焼室構造を示
している。図８および図９を参照すると、１３０はシリ
ンダブロック、１３１はシリンダブロック１３０内で往
復動するピストン、１３２はシリンダブロック１３０上
に固締されたシリンダヘッド、１３３はピストン１３１
とシリンダヘッド１３２間に形成された燃焼室を夫々示
す。図面には示されていないがシリンダヘッド１３２の
内壁面上には吸気弁と排気弁が配置されており、吸気ポ
ートは燃焼室１３３内に流入した空気がシリンダ軸線回
りの旋回流を発生するように構成されている。図８に示
されるようにシリンダヘッド１３２の内壁面の中央部に
点火栓６が配置され、シリンダヘッド１３２の内壁面の
周辺部に燃料噴射弁５が配置される。図８および図９に
示されるようにピストン１３１の頂面上には燃料噴射弁
５の下方から点火栓６の下方まで延びるほぼ円形の輪郭
形状を有する浅皿部１３５が形成され、浅皿部１３５の
中央部にはほぼ半球形状をなす深皿部１３６が形成され
る。また、点火栓６下方の浅皿部１３５と深皿部１３６
との接続部にはほぼ球形状をなす凹部１３７が形成され
る。

【００１７】図１０には燃料噴射の制御パターンの一例
を示す。図１０を参照すると、横軸は機関負荷を示して
おり、縦軸は燃料噴射量Ｑを示している。機関負荷は燃
料噴射量Ｑによって示されるので、図１０では、機関負
荷は燃料噴射量Ｑで表わしている。全燃料噴射量Ｑ_t が
アイドル時の噴射量Ｑ_IDLE以上でかつＱ_a より少ないと
きには、全燃料噴射量Ｑ_t が圧縮行程末期に噴射せしめ
られる。これを圧縮行程１回噴射という。この場合に
は、図１１（Ａ）および（Ｂ）に示されるように圧縮行
程末期に深皿部１３６の周壁面に向けて燃料噴射Ｆ、図
１１に示す実施例ではガソリン噴射が行われる。このと
きの燃料噴射量Ｑ₂ は図１０からわかるように全燃料噴
射量Ｑ_t と等しく、従って燃料噴射量Ｑ₂ は全燃料噴射
量Ｑ_t が増大するにつれて増大する。深皿部１３６の周
壁面に向けて噴射された燃料は旋回流Ｓによって気化せ
しめられつつ拡散され、それによって図１１（Ｃ）に示
されるように凹部１３７および深皿部１３６内に混合気
Ｇが形成される。このとき凹部１３７および深皿部１３
６以外の燃焼室１３３内は空気で満たされている。次い
で混合気Ｇが点火栓６によって着火せしめられる。

【００１８】一方、図１０において全燃料噴射量Ｑ_t が
Ｑ_a とＱ_b の間である機関中負荷運転時には吸気行程初
期と圧縮行程末期の２回に分けて燃料噴射（２回噴射）
が行われる。即ち、まず初めに図１２（Ａ）および
（Ｂ）に示されるように吸気行程初期に浅皿部１３５に
向けて噴射量Ｑ₁ の燃料噴射Ｆが行われ、この噴射燃料
によって燃焼室１３３内全体に希薄混合気が形成され
る。次いで図１２（Ｃ）に示されるように圧縮行程末期
に深皿部１３６の周壁面に向けて噴射量Ｑ₂ の燃料噴射
Ｆが行われ、図１２（Ｄ）に示されるようにこの噴射燃
料によって凹部１３７および深皿部１３６内には火種と
なる着火可能な混合気Ｇが形成される。この混合気Ｇは
点火栓５によって着火せしめられ、この着火火炎によっ
て燃焼室１３３内全体の希薄混合気が燃焼せしめられ
る。このときの圧縮行程噴射量Ｑ_D は点火栓６により着
火可能な混合気を形成し得る最小限の燃料噴射量であ
る。

【００１９】図１０において全燃料噴射量Ｑ_t がＱ_b よ
りも多い機関高負荷運転時には図１２（Ａ）および
（Ｂ）に示されるように吸気行程初期に一回だけ浅皿部
１３５に向けて燃料が噴射され、それによって燃焼室１
３３内に均一混合気が形成される。このとき吸気行程初
期の燃料噴射量Ｑ₁ は図１０からわかるように全燃料噴
射量Ｑ_t と等しく、従って燃料噴射量Ｑ₁ は全燃料噴射
量Ｑ_t が増大するにつれて増大する。

【００２０】図１３にはリザーバタンク７内の燃料圧を
目標燃料圧に制御するためのルーチンを示す。このルー
チンは一定クランク角毎の割込みによって実行される。
まずステップ１５０では、アクセル開度θＡと機関回転
数Ｎ_e とに基づくマップから全燃料噴射量Ｑ_t が計算さ
れる。全燃料噴射量Ｑ_t はアクセル開度θＡの増大に応
じて増大せしめられる。次いで、ステップ１５１で、目
標燃料圧Ｐ_r0が、全燃料噴射量Ｑ_t と機関回転数Ｎ_e と
に基づくマップ（図１４参照）から計算される。図１４
を参照すると、目標燃料圧Ｐ_r0は全燃料噴射量Ｑ_t およ
び機関回転数Ｎ_e の増大に応じて高められる。目標燃料
圧Ｐ_r0は、全燃料噴射量Ｑ_t および機関回転数Ｎ_e に応
じて、例えば燃料の分散霧化が良好となるように定めら
れている。

【００２１】再び図１３を参照すると、ステップ１５２
では、燃料圧センサ２７によって検出された燃料圧Ｐ_r
が読込まれる。ステップ１５３では、検出燃料圧Ｐ_r と
目標燃料圧Ｐ_r0との差圧ΔＰが次式より計算される。 ΔＰ＝Ｐ_r −Ｐ_r0 ステップ１５４では、機関回転数Ｎ_e および目標燃料圧
Ｐ_r0に基づくマップ（図１５参照）から基本デューティ
比Ｄ_BASEが計算される。図１５を参照すると、Ｄ_BASEは
目標燃料圧Ｐ_r0が高い程増大せしめられる。

【００２２】再び図１３を参照すると、ステップ１５５
で、デューティ比のフィードフォワード項Ｄ_F が次式よ
り計算される。 Ｄ_F ＝Ｋ_F ・Ｑ_t ここでＫ_F は正の係数である。フィードフォワード項
は、燃料噴射弁５からの燃料噴射によってリザーバタン
ク７内の燃料圧が低下しないようにするための補正量で
ある。ステップ１５６では、デューティ比の比例フィー
ドバック項Ｄ_P が次式より計算される。

【００２３】Ｄ_P ＝Ｋ_P ・ΔＰ ここでＫ_P は正の係数である。次いでステップ１５７で
は、デューティ比の積分フィードバック項Ｄ_I が次式よ
り更新される。 Ｄ_I ＋Ｋ_I ・ΔＰ ここでＫ_I は正の係数である。次いでステップ１５８
で、高圧燃料ポンプ８の吐出量を制御するためのデュー
ティ比ＤＴが次式より計算される。

【００２４】ＤＴ＝Ｄ_BASE＋Ｄ_F −Ｄ_P −Ｄ_I 高圧燃料ポンプ８は図示しないルーチンにおいてデュー
ティ比ＤＴに基づいて制御せしめられ、デューティ比Ｄ
Ｔが大きい程高圧燃料ポンプ８の吐出量が増大してリザ
ーバタンク７内の燃料圧Ｐ_r が増大する。例えば検出さ
れた燃料圧Ｐ_r が目標燃料圧より高い場合には差圧ΔＰ
が正となるため、Ｄ_P は差圧ΔＰに比例した正の値とな
り、Ｄ_I は差圧ΔＰに比例した正の値だけ増大する。こ
のため、デューティ比ＤＴは減少するために燃料圧Ｐ_r
が減少せしめられて目標燃料圧Ｐ_r0に制御せしめること
ができる。

【００２５】ところで、このような燃料圧制御において
は、機関運転状態が変化する過渡運転時において、燃料
圧Ｐ_r は目標燃料圧Ｐ_r0の変化に追従して変化すること
ができない。従って、機関負荷が増大するような加速運
転時においては、燃料圧Ｐ_rが目標燃料圧Ｐ_r0より低下
してしまう。燃料噴射量がＱ_b （図１０参照）より小さ
い機関運転領域、すなわち、圧縮行程において燃料噴射
が実行される（圧縮行程１回噴射、および２回噴射）機
関運転領域において、燃料圧Ｐ_r が目標燃料圧Ｐ_r0より
低下すると、圧縮行程時に噴射された燃料の分散霧化が
悪化し、この結果、燃焼が悪化してスモークの発生量が
増大するという問題を生ずる。

【００２６】そこで本実施例では、目標燃料圧Ｐ_r0に対
して燃料圧Ｐ_r が低くなる程圧縮行程時における燃料噴
射時期を進角せしめるようにしている。このため、圧縮
行程において噴射された燃料の霧化分散時間を十分にと
ることができ、燃料の霧化分散を促進することができ
る。この結果、良好な燃焼を得ることができると共にス
モークの発生量を低減せしめることができる。

【００２７】図１６は燃料噴射を制御するためのメイン
ルーチンを示しており、このルーチンは繰返し実行され
る。図１６を参照すると、まずステップ１６１におい
て、アクセル開度θＡと機関回転数Ｎ_e とに基づくマッ
プから全燃料噴射量Ｑ_t が計算される。次いでステップ
１６２で全燃料噴射量Ｑ_t がＱ_a よりも大きいか否かが
判別される。Ｑ_t ≦Ｑ _a 、即ち機関低負荷運転時にはス
テップ１６３に進んで全燃料噴射量Ｑ_t が圧縮行程噴射
量Ｑ₂ とされる。次いでステップ１６４では圧縮行程１
回噴射が実行される。すなわち、圧縮行程末期の燃料噴
射時期Ｔｉｎｊに噴射量Ｑ₂ の燃料が噴射される。

【００２８】一方、ステップ１６２においてＱ_t ＞Ｑ_a
であると判別されたときはステップ１６５に進んで全噴
射量Ｑ_t がＱ_b よりも多いか否かが判別される。Ｑ_t ≦
Ｑ_b、即ち機関中負荷運転時にはステップ１６６に進ん
でＱ_D （図１０参照）が圧縮行程噴射量Ｑ₂ とされる。
次いでステップ１６７では全燃料噴射量Ｑ_t から圧縮行
程噴射量Ｑ₂ を減算することによって吸気行程噴射量Ｑ
₁ が算出される。次いでステップ１６８では燃料が２回
噴射される。即ち、吸気行程初期に噴射量Ｑ₁の燃料が
噴射され、圧縮行程末期の燃料噴射時期Ｔｉｎｊに噴射
量Ｑ₂ の燃料が噴射される。

【００２９】一方、ステップ１６５においてＱ_t ＞Ｑ_b
であると判断されると、即ち機関高負荷運転時にはステ
ップ１６９に進んで全燃料噴射量Ｑ_t が吸気行程噴射量
Ｑ₁とされる。次いでステップ１７０では吸気行程１回
噴射が実行される。すなわち、噴射量Ｑ₁ の燃料が吸気
行程初期に噴射される。図１７には、圧縮行程１回噴
射、および２回噴射における圧縮行程噴射時期Ｔｉｎｊ
を計算するためのルーチンを示す。このルーチンは一定
クランク角毎の割込みによって実行される。

【００３０】図１７を参照すると、まずステップ１７５
において、全燃料噴射量Ｑ_t と機関回転数Ｎ_e とに基づ
くマップ（図１８参照）から、基本噴射時期Ｔ_B が計算
される。図１９に示されるように、基本噴射時期Ｔ_B お
よび圧縮行程噴射時期Ｔｉｎｊは、圧縮上死点ＴＤＣか
らの進角で示される。

【００３１】図１８に示されるように、基本噴射時期Ｔ
_B は、全燃料噴射量Ｑ_t および機関回転数の増大に応じ
て増大せしめられて進角せしめられる。再び図１７を参
照すると、ステップ１７６で、差圧ΔＰ、全燃料噴射量
Ｑ_t 、および機関回転数に基づくマップ（図２０参照）
から、補正噴射時期Ｔ_C が計算される。

【００３２】図２０を参照すると、ΔＰが０に等しいと
き、すなわち、燃料圧Ｐ_r が目標燃料圧Ｐ_r0に等しいと
き補正噴射時期Ｔ_C は０であり、ΔＰが０から小さくな
るに従ってＴ_C は０から直線的に増大する（すなわち、
Ｔｉｎｊは進角せしめられる）。一方、ΔＰが０から大
きくなるに従ってＴ_C は直線的に減少し、ΔＰが所定値
以上になるとＴ_C は一定値となる。補正噴射時期Ｔ
_C は、差圧ΔＰが０より小さい範囲においては、全燃料
噴射量Ｑ_t および機関回転数Ｎ_e の増大に応じて増大せ
しめられ、差圧ΔＰが０より大きい範囲においては、Ｑ
_t およびＮ_e の増大に応じて減少せしめられる。

【００３３】再び図１７を参照すると、ステップ１７７
において圧縮行程噴射時期Ｔｉｎｊが次式より算出され
る。 Ｔｉｎｊ＝Ｔ_B ＋Ｔ_C すなわち、圧縮行程噴射時期Ｔｉｎｊは、基本噴射時期
Ｔ_B が補正噴射時期Ｔ _C だけ進角せしめられたものであ
る（なお、Ｔ_C が負の値の場合には遅角せしめられ
る）。従って、目標燃料圧Ｐ_r0に対して燃料圧Ｐ_r が低
くなる程、圧縮行程噴射時期Ｔ_C は進角せしめられるこ
とになる。このため、燃料圧Ｐ_r が目標燃料圧Ｐ_r0より
低下しても、圧縮行程において噴射された燃料の霧化分
散時間を十分にとることができ、燃料の霧化分散を促進
することができる。この結果、良好な燃焼を得ることが
できると共にスモークの発生量を低減せしめることがで
きる。

【００３４】なお本実施例では、各気筒内に設けられた
単一の燃料噴射弁によって吸気行程噴射および圧縮行程
噴射を実行せしめるようにしているが、吸気ポートにポ
ート燃料噴射弁を追加し、ポート燃料噴射弁によって吸
気行程前に燃料が噴射され、この噴射された燃料が吸気
行程において燃焼室内に吸入されるようにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば蓄圧室内の燃料圧が目標
燃料圧より低いときには目標燃料噴射時期より進角せし
められた時期に機関燃焼室内へ燃料が噴射される。従っ
て蓄圧室内の燃料圧が目標燃料圧より低くても機関燃焼
室内への燃料の噴射時期を目標燃料噴射時期より進角す
るため、噴射燃料の霧化分散時間を十分にとることがで
きる。このため良好な燃焼が得られるとともにスモーク
の発生量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成図である。

【図２】４気筒ガソリン機関の全体図である。

【図３】燃料噴射弁の縦断面図である。

【図４】高圧燃料ポンプの縦断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿ってみた高圧燃料ポンプの
断面図である。

【図６】図４の吐出量制御部の拡大側面断面図である。

【図７】ピエゾ圧電素子および溢流制御弁の作動を示す
タイムチャートである。

【図８】燃焼室の側面断面図である。

【図９】ピストン頂面の平面図である。

【図１０】燃料噴射量を示す線図である。

【図１１】低負荷運転時における燃焼方法を説明するた
めの図である。

【図１２】中負荷運転時における燃焼方法を説明するた
めの図である。

【図１３】デューティ比ＤＴを計算するためのフローチ
ャートである。

【図１４】目標燃料圧Ｐ_r0を示す線図である。

【図１５】基本デューティ比Ｄ_BASEを示す線図である。

【図１６】メインルーチンを実行するためのフローチャ
ートである。

【図１７】圧縮行程噴射時期Ｔｉｎｊを計算するための
フローチャートである。

【図１８】基本噴射時期Ｔ_B を示す線図である。

【図１９】圧縮行程噴射時期Ｔｉｎｊを示す線図であ
る。

【図２０】補正噴射時期Ｔ_C を示す線図である。

【符号の説明】

５…燃料噴射弁 ７…リザーバタンク ８…高圧燃料ポンプ ２７…燃料圧センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 395 F02D 1/00 - 1/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関運転状態に応じて定められる目標燃
   料噴射時期に機関燃焼室内へ燃料を直接噴射するための
   燃料噴射弁と、機関運転状態に応じて定められる目標燃
   料圧で燃料を貯留し且つ該燃料を前記燃料噴射弁に供給
   するための蓄圧室とを備えた筒内噴射式内燃機関におい
   て、前記蓄圧室内の燃料圧を検出するための燃料圧検出
   手段を備え、該蓄圧室内の燃料圧が前記目標燃料圧より
   低いときには前記目標燃料噴射時期より進角せしめられ
   た時期に機関燃焼室内へ燃料を噴射するようにした筒内
   噴射式内燃機関。