JP3533989B2 - 筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、機関燃焼室内に
燃料を噴射する主燃料噴射弁と、機関始動時に吸気通路
内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁とを備えた筒内噴射
式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】機関燃焼室内（筒内）に燃料を直接噴射
するようにした火花点火式の内燃機関においては、筒内
噴射用の主燃料噴射弁に加え、吸気通路内に燃料を噴射
する補助燃料噴射弁を備えるものが従来より知られてい
る（例えば特開平１０−１８８８４号公報、特開平１０
ー１７６５７４号公報参照）。こうした内燃機関では、
機関始動に必要な燃料の一部を補助燃料噴射弁から噴射
し、吸気通路内を流れる吸入空気と十分に混合させ、気
化させた後にこれを機関燃焼室に導入させることによ
り、冷間時においても良好な機関始動性を確保するよう
にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、筒内噴射式
の内燃機関では、燃料を機関駆動式の高圧ポンプを用い
て高圧に加圧して燃料噴射弁に供給するようにしている
が、機関始動時には、この高圧ポンプによる燃料の加圧
が行われず、或いはその加圧が十分ではなくなるため、
燃料噴射圧が低下して燃料噴霧の粒径が大きくなる。こ
のため、主燃料噴射弁から機関燃焼室内に噴射される燃
料のうち機関ピストンの頂部や機関燃焼室の内壁に付着
する燃料の割合が増大するようになる。更に、冷間始動
時のように、機関燃焼室内の温度が低い場合には、燃料
噴霧の気化が促進され難いため、同燃焼室内における燃
料の拡散が不十分になる。

【０００４】その結果、主燃料噴射弁及び補助燃料噴射
弁から機関燃焼室内に供給される燃料のうちの一部しか
実際の燃焼に供されないようになり、燃焼空燃比（実際
に燃焼に供される燃料の量に対して機関燃焼室に導入さ
れる吸入空気の量の比）がリーン化する（増大する）よ
うになる。スロットル開度の増大等に伴って機関燃焼室
に導入される吸入空気の量が増大した場合には、こうし
た燃焼空燃比のリーン化度合も一層大きくなる。

【０００５】そして、このように燃焼空燃比がリーン化
すると、燃焼が緩慢になるために、混合気が点火されて
からその燃焼が終了するまでの期間が増大するようにな
る。その結果、吸気バルブの開弁時期まで燃焼が継続さ
れ、同バルブが開弁した際に、機関燃焼室内に残った火
炎が補助燃料噴射弁の燃料噴射によって形成された吸気
通路内の混合気に着火してしまうおそれがあった。こう
した現象は、一般にバックファイヤと称され、吸気管等
の吸気系部品の耐久性を低下させる一因となる。

【０００６】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、バックファイヤの発生を抑
制することのできる筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料
噴射制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段及びその作用効果について以下に記載する。

【０００８】

【０００９】

【００１０】請求項１に記載した発明では、機関燃焼室
内に燃料を噴射する主燃料噴射弁と、機関始動時に吸気
通路内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁とを備えた筒内
噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記機関燃焼室に導入される吸入空気の量を調節するス
ロットルバルブの開度が所定開度より大きいときに前記
補助燃料噴射弁の燃料噴射を禁止する補助燃料噴射禁止
手段を備えるようにしている。

【００１１】上記構成によれば、スロットルバルブの開
度が所定開度より大きいときには、補助燃料噴射弁の燃
料噴射が禁止されるため、吸気通路内に混合気は生成さ
れず、同通路を吸入空気のみが流れるようになる。従っ
て、吸入空気量の増量に伴って燃焼空燃比のリーン化度
合が大きくなり、機関燃焼室内の混合気の燃焼が緩慢に
なった状態においても、バックファイヤの発生を確実に
抑制することができるようになる。

【００１２】ところで、このように補助燃料噴射弁の燃
料噴射が禁止されると機関始動性が低下する結果、始動
が完了せず、主燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼し
ないまま機関燃焼室の壁面に付着することがある。この
ため、始動をやり直す場合、前回の始動時に機関燃焼室
の壁面に付着した燃料の気化によって機関燃焼室内の燃
焼空燃比が過度にリッチになり、こうしたやり直しの始
動時における機関始動性を悪化させてしまうおそれがあ
る。

【００１３】そこで、請求項２に記載した発明では、請
求項１に記載した筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴
射制御装置において、前記補助燃料噴射禁止手段により
前記補助燃料噴射弁の燃料噴射が禁止されるときに前記
主燃料噴射弁の燃料噴射を禁止する主燃料噴射禁止手段
を更に備えるようにしている。

【００１４】上記構成によれば、請求項１に記載した発
明の作用効果に加えて、上記のようなやり直しの始動時
における機関始動性の悪化を抑制することができるよう
になる。

【００１５】請求項３に記載した発明は、請求項１に記
載した筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装置
において、前記補助燃料噴射禁止手段により前記補助燃
料噴射弁の燃料噴射が禁止されるときに前記主燃料噴射
弁の燃料噴射量を増量する主燃料噴射増量手段を更に備
えるようにしている。

【００１６】上記構成によれば、請求項１に記載した発
明の作用効果に加えて、補助燃料噴射弁の燃料噴射が禁
止されることに伴う機関始動性の悪化を抑制することが
できるようになる。

【００１７】請求項４に記載した発明では、機関燃焼室
内に燃料を噴射する主燃料噴射弁と、機関始動時に吸気
通路内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁とを備えた筒内
噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記機関燃焼室に導入される吸入空気の量を調節するス
ロットルバルブの開度が所定開度より大きいときに前記
補助燃料噴射弁の燃料噴射量を減量する補助燃料噴射減
量手段を備えるようにしている。

【００１８】上記構成によれば、スロットルバルブの開
度が所定開度より大きいときには、補助燃料噴射弁の燃
料噴射量が減量されるため、吸気通路内に生成される混
合気の燃料濃度が低く抑えられるようになる。従って、
吸入空気量の増量に伴って燃焼空燃比のリーン化度合が
大きくなり、機関燃焼室内の混合気の燃焼が緩慢になっ
た状態においても、機関燃焼室内の火炎は吸気通路内の
混合気に着火し難くなり、バックファイヤの発生を抑制
することができるようになる。

【００１９】請求項５に記載した発明では、請求項４に
記載した筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装
置において、前記補助燃料噴射減量手段により前記補助
燃料噴射弁の燃料噴射量が減量されるときに前記主燃料
噴射弁の燃料噴射量を増量する主燃料噴射増量手段を更
に備えるようにしている。

【００２０】上記構成によれば、請求項４に記載した発
明の作用効果に加えて、補助燃料噴射弁の燃料噴射量が
減量されることに伴う機関始動性の悪化を抑制すること
ができるようになる。

【００２１】請求項６に記載した発明では、請求項５に
記載した筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装
置において、前記補助燃料噴射減量手段は前記スロット
ルバルブの開度が大きくなるほど前記補助燃料噴射弁の
燃料噴射量の減量度合を大きく設定し、前記主燃料噴射
増量手段は前記補助燃料噴射弁の燃料噴射量の減量度合
に応じて前記主燃料噴射弁の燃料噴射量の増量度合を設
定するようにしている。

【００２２】上記構成によれば、請求項５に記載した発
明の作用効果に加えて、機関燃焼室に導入される吸入空
気の量の増大に伴って、燃焼空燃比のリーン化度合が大
きくなり、機関燃焼室内の混合気の燃焼速度が低下する
ほど、即ち、機関燃焼室内の火炎が吸気通路内の混合気
に着火し易い状態になるほど、同混合気の燃料濃度が低
く抑えられるようになる。また、こうした補助燃料噴射
弁の燃料噴射量の減量度合に応じて主燃料噴射弁の燃料
噴射量の増量度合が設定されるため、補助燃料噴射弁の
燃料噴射量の減量に伴う機関始動性の低下が主燃料噴射
弁の燃料噴射量の増量によって好適に補償されるように
なる。従って、上記構成によれば、バックファイヤの発
生と機関始動性の悪化とをそれぞれ適切に抑制すること
ができるようになる。

【００２３】請求項７に記載した発明では、機関燃焼室
内に燃料を噴射する主燃料噴射弁と、機関始動時に吸気
通路内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁とを備えた筒内
噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記機関燃焼室に導入される吸入空気の量を調節するス
ロットルバルブの開度が大きくなるほど前記補助燃料噴
射弁の燃料噴射量を大きく減量する補助燃料噴射減量手
段を備えるようにしている。

【００２４】上記構成によれば、機関燃焼室に導入され
る吸入空気の量の増大に伴って、燃焼空燃比のリーン化
度合が大きくなり、機関燃焼室内の混合気の燃焼速度が
低下するほど、即ち、機関燃焼室内の火炎が吸気通路内
の混合気に着火し易い状態になるほど、同混合気の燃料
濃度が低く抑えられるようになる。従って、バックファ
イヤの発生を好適に抑制することができるようになる。

【００２５】請求項８に記載した発明では、請求項７に
記載した筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装
置において、前記補助燃料噴射減量手段により前記補助
燃料噴射弁の燃料噴射量を減量する際の減量度合が大き
くなるほど前記主燃料噴射弁の燃料噴射量を大きく増量
する主燃料噴射増量手段を更に備えるようにしている。

【００２６】上記構成によれば、請求項７に記載した発
明の作用効果に加えて、補助燃料噴射弁の燃料噴射量の
減量に伴う機関始動性の悪化を主燃料噴射弁の燃料噴射
量の増量によって好適に抑制することができるようにな
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］以下、本発明
を筒内噴射式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置に適
用するようにした第１の実施形態について説明する。

【００２８】図１は、本実施形態における燃料噴射制御
装置の概略構成を示している。この燃料噴射制御装置
は、エンジン１０に燃料を噴射供給する燃料供給系２
０、この燃料供給系２０による燃料噴射等を制御する制
御系３０、各種センサからなり、これらセンサからの検
出信号を制御データの一部として制御系３０に出力する
検出系４０を備えて構成される。

【００２９】燃料噴射制御装置の燃料供給系２０は、エ
ンジン１０の各気筒＃１〜＃４に対応して設けられ、そ
れら気筒＃１〜＃４の燃焼室１４内に燃料を直接噴射す
る主燃料噴射弁２１、この主燃料噴射弁２１に燃料を分
配供給するデリバリパイプ２２、このデリバリパイプ２
２に燃料タンク２３内の燃料を供給するサプライポンプ
２４及びフィードポンプ２５、同フィードポンプ２５か
ら燃料が直接供給されて、吸気通路１１の一部を構成す
るサージタンク１２内に燃料を噴射する補助燃料噴射弁
２６を備えている。

【００３０】主燃料噴射弁２１及び補助燃料噴射弁２６
はいずれも、その内部に電磁ソレノイド（図示略）を備
えており、この電磁ソレノイドに対して入力される制御
系３０からの駆動信号に基づいてこれら各弁２１，２６
の燃料噴射量及び燃料噴射時期が設定される。

【００３１】サプライポンプ２４は、通常運転時におい
ては、フィードポンプ２５から圧送される燃料を高圧に
加圧してデリバリパイプ２２に圧送する。従って、主燃
料噴射弁２１からは高圧の燃料が燃焼室１４内に噴射さ
れる。一方、機関始動時においては、このサプライポン
プ２４による燃料の加圧は停止され、フィードポンプ２
５から圧送される燃料は、同サプライポンプ２４の加圧
室（図示略）を介してデリバリパイプ２２に供給される
ようになる。従って、主燃料噴射弁２１及び補助燃料噴
射弁２６による燃料噴射はいずれも、このフィードポン
プ２５による燃料圧送に基づいて行われるようになる。

【００３２】また、エンジン１０には各気筒＃１〜＃４
に対応して点火プラグ１５が設けられている。点火プラ
グ１５はそれぞれ点火コイル（図示略）を内蔵するイグ
ナイタ１６に接続されており、その点火時期は制御系３
０からイグナイタ１６に出力される点火信号に基づいて
設定される。

【００３３】吸気通路１１においてサージタンク１２よ
りも上流側には、同吸気通路１１を通じて燃焼室１４内
に導入される吸入空気の量を調節するスロットルバルブ
１７が設けられている。このスロットルバルブ１７の開
度は、制御系３０により制御されるスロットルモータ１
８によって調節される。

【００３４】燃料噴射制御装置の制御系３０は、電子制
御装置３２をはじめ、この電子制御装置３２を通じて駆
動制御される主燃料噴射弁２１及び補助燃料噴射弁２６
の電磁ソレノイド、イグナイタ１６、スロットルモータ
１８を備えて構成される。

【００３５】電子制御装置３２は、演算処理を実行する
演算部３３、各種制御プログラムやその実行に際して参
照されるデータが記憶される記憶部３４、上記各燃料噴
射弁２１，２６（電磁ソレノイド）等に駆動信号を出力
する出力部３５、各種センサの検出信号が入力される入
力部３６等々によって構成される。

【００３６】また、出力部３５には、機関始動時にエン
ジン１０の自立運転が可能になるまでの間、エンジン１
０のクランクシャフト（図示略）を駆動するスタータ１
９が接続されている。このスタータ１９による始動動作
（クランキング）は、イグニッションスイッチ（図示
略）が始動位置に切り換えられたときに開始される。

【００３７】燃料噴射制御装置の検出系４０は、アクセ
ルセンサ４１、水温センサ４２、吸気圧センサ４３、ス
ロットルセンサ４４，回転数センサ４５、及び気筒判別
センサ４６を備えて構成される。

【００３８】アクセルセンサ４１は、アクセルペダル１
３の近傍に設けられてその踏込量（アクセル開度ＡＣＣ
Ｐ）を検出するセンサであり、水温センサ４２は、エン
ジン１０のウォータジャケット（図示略）に設けられて
機関冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出するセンサ
である。また、吸気圧センサ４３は、サージタンク１２
に設けられて同タンク１２内における吸入空気の圧力
（吸気圧ＰＭ）を検出するセンサであり、スロットルセ
ンサ４４はスロットルバルブ１７の開度（スロットル開
度ＴＡ）を検出するセンサである。これらセンサ４１〜
４４の検出信号はいずれも、入力部３６において適宜に
Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換された後に演算部
３３に取り込まれる。

【００３９】回転数センサ４５は、クランクシャフト
（図示略）の近傍に設けられてその回転に応じた検出信
号を出力するセンサであり、また、気筒判別センサ４６
は、カムシャフト（図示略）の近傍に設けられてその回
転に応じた検出信号を出力するセンサである。これらセ
ンサ４５，４６の検出信号はいずれも、入力部３６にお
いて波形整形され、クランクシャフト或いはカムシャフ
トの回転に同期したパルス信号として演算部３３にそれ
ぞれ取り込まれる。演算部３３では、これらパルス信号
に基づいて、クランクシャフトの回転速度（機関回転速
度ＮＥ）及び回転位相角（クランク角ＣＡ）をそれぞれ
算出する。

【００４０】このように構成される本実施形態の燃料噴
射制御装置では、機関始動時において、燃焼空燃比のリ
ーン化度合が大きく、従って燃焼室１４内の火炎が吸気
通路１１内の混合気に着火するおそれがあると判断した
場合に、補助燃料噴射弁２６による燃料噴射を禁止する
ことにより、バックファイヤの発生を抑制するようにし
ている。

【００４１】以下、こうした本実施形態に係る燃料噴射
制御の詳細について図２及び図３を併せ参照して説明す
る。図２は、機関始動時の燃料噴射量を算出する際の処
理手順を示すフローチャートである。このフローチャー
トに示す一連の処理は、所定のクランク角毎（例えば３
０°ＣＡ（Crank Angle ））毎の割込処理として制御系
３０、詳しくは電子制御装置３２の演算部３３により実
行される。

【００４２】まず、この処理に際しては、機関始動時で
あるか否かが判定される（ステップ１１０)。この判定
は、機関回転速度ＮＥと所定回転速度（例えば４００ｒ
ｐｍ）との比較に基づいて行われる。そして、機関回転
速度ＮＥが所定回転速度以上であり、機関始動時ではな
いと判定されると（ステップ１１０：ＮＯ）、処理が一
旦終了される。因みに、この場合には、別の処理ルーチ
ンを通じて、アクセル開度ＡＣＣＰ等に基づき主燃料噴
射弁２１の燃料噴射量が決定される。

【００４３】一方、機関始動時であると判定されると
（ステップ１１０：ＹＥＳ）、冷却水温ＴＨＷに基づい
て、機関始動時の筒内燃料噴射量ＱＩＮＪＳＴ及び補助
燃料噴射量ＱＩＮＪＡＤＤが算出される（ステップ１２
０，１３０）。ここで、上記筒内燃料噴射量ＱＩＮＪＳ
Ｔは、主燃料噴射弁２１から燃焼室１４内に直接噴射さ
れる燃料の機関始動時における要求量であり、補助燃料
噴射量ＱＩＮＪＡＤＤは、補助燃料噴射弁２６からサー
ジタンク１２内に噴射される燃料の機関始動時における
要求量である。

【００４４】これら各要求量ＱＩＮＪＳＴ，ＱＩＮＪＡ
ＤＤと冷却水温ＴＨＷとの関係は、例えば図３に示すよ
うな関数マップとして電子制御装置３２の記憶部３４に
記憶されている。同図に示すように、補助燃料噴射量Ｑ
ＩＮＪＡＤＤは、冷却水温ＴＨＷが高くなるほど少なく
なり、同冷却水温ＴＨＷが所定温度以上になると、
「０」に設定される。従って、補助燃料噴射弁２６の燃
料噴射は、冷却水温ＴＨＷが所定温度未満である機関始
動時にのみ実行されることとなる。

【００４５】次に、スロットル開度ＴＡが所定開度ａ°
以上であるか否かが判断される（ステップ１４０）。こ
の判断処理では、スロットル開度ＴＡと所定開度ａ°と
の比較を通じて、燃焼室１４内に導入される吸入空気の
量が所定量より多いか否か、換言すれば、燃焼空燃比の
リーン化度合がバックファイヤの発生が予想される度合
よりも大きいか否かが判断される。

【００４６】ここで、スロットル開度ＴＡが所定開度ａ
°以下であり、従って吸入空気量が所定量以下であると
判断されると（ステップ１４０：ＮＯ）、本処理は一旦
終了される。この場合には、バックファイヤの発生する
おそれはないものとして、既に設定されている筒内燃料
噴射量ＱＩＮＪＳＴ及び補助燃料噴射量ＱＩＮＪＡＤＤ
に基づいて主燃料噴射弁２１及び補助燃料噴射弁２６が
それぞれ駆動制御される。従って、これら各燃料噴射弁
２１，２６からは、上記各要求量ＱＩＮＪＳＴ，ＱＩＮ
ＪＡＤＤと等しい量の燃料が燃焼室１４及びサージタン
ク１２内にそれぞれ噴射されるようになる。

【００４７】一方、スロットル開度ＴＡが所定開度ａ°
より大きく、従って吸入空気量が所定量より多いと判断
されると（ステップ１４０：ＹＥＳ）、燃焼空燃比のリ
ーン化度合が大きく、バックファイヤの発生するおそれ
があるため、上記各要求量ＱＩＮＪＳＴ，ＱＩＮＪＡＤ
Ｄが再設定される（ステップ１５０，１６０）。即ち、
現在の筒内燃料噴射量ＱＩＮＪＳＴに対して補助燃料噴
射量ＱＩＮＪＡＤＤが加算され、その加算値（＝ＱＩＮ
ＪＳＴ＋ＱＩＮＪＡＤＤ）が新たな筒内燃料噴射量ＱＩ
ＮＪＳＴとして設定される（ステップ１５０）。そして
補助燃料噴射量ＱＩＮＪＡＤＤが「０」に設定され（ス
テップ１６０）、本処理が一旦終了される。従って、こ
の場合には、補助燃料噴射弁２６による燃料噴射が禁止
されるとともに、主燃料噴射弁２１からは、本来の燃料
噴射量要求値（筒内燃料噴射量ＱＩＮＪＳＴ）よりも補
助燃料噴射量ＱＩＮＪＡＤＤに相当する分だけ多い量の
燃料が噴射されるようになる。

【００４８】このように本実施形態では、スロットル開
度ＴＡの大きさに基づいて燃焼室１４に導入される吸入
空気の量の多少を判断することにより、燃焼空燃比のリ
ーン化度合を監視するようにしている。そして、その燃
焼空燃比のリーン化度合からバックファイヤが発生する
おそれがあると判断される場合には、補助燃料噴射弁２
６による燃料噴射を禁止するようにしている。

【００４９】（１）従って、サージタンク１２等の吸気
通路１１内に混合気は生成されなくなり、吸入空気のみ
が同通路１１を流れるようになる。その結果、混合気の
燃焼が緩慢になって燃焼室１４内の火炎が吸気行程中に
まで残るようなことがあっても、その火炎が吸気通路１
１内の混合気に着火するようなことはなく、バックファ
イヤの発生を確実に抑制することができるようになる。

【００５０】また、このように補助燃料噴射弁２６の燃
料噴射が禁止されると、機関始動性の悪化が懸念される
が、本実施形態にあっては、補助燃料噴射弁２６の燃料
噴射を禁止する一方で、主燃料噴射弁２１の燃料噴射量
（筒内燃料噴射量ＱＩＮＪＳＴ）を増量するようにして
いる。

【００５１】（２）従って、補助燃料噴射弁の燃料噴射
が禁止されることに伴う機関始動性の悪化を極力抑制す
ることができるようになる。また、本実施形態では、吸
入空気量をスロットル開度ＴＡに基づいて推定するよう
にしているが、この吸入空気量は、例えばこれを吸気圧
ＰＭ及び機関回転速度ＮＥに基づいて推定し、或いはエ
アフロメータを備える場合には、同メータにより検出さ
れる吸入空気流量に基づいて推定することもできる。

【００５２】しかしながら、通常、機関始動時において
は、吸気圧ＰＭ、機関回転速度ＮＥ、吸入空気流量の変
動が大きくなるため、こうしたパラメータに基づいて吸
入空気量を推定するようにすると、例えば、本来、補助
燃料噴射弁の燃料噴射を禁止すべき状態にあるときに
も、一時的な吸入空気量の減少によって同燃料噴射が許
可されてしまう懸念がある。

【００５３】（３）この点、本実施形態によれば、吸入
空気量がその変動分を除去した平均的な値として推定さ
れるようになり、その推定値に基づいて補助燃料噴射弁
の燃料噴射を禁止するか否かが決定されるため、バック
ファイヤの発生をより確実に抑制することができるよう
になる。

【００５４】［第２の実施形態］次に、本発明の第２の
実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中心
に説明する。

【００５５】本実施形態では、機関始動に必要とされる
燃料噴射量の総量（総燃料噴射量ＱＴＯＴＡＬ）を、ア
クセル開度ＡＣＣＰ等に基づき設定される分割比ｋに応
じて上記筒内燃料噴射量ＱＩＮＪＳＴ及び補助燃料噴射
量ＱＩＮＪＡＤＤに分割することにより、これら各噴射
量ＱＩＮＪＳＴ，ＱＩＮＪＡＤＤをバックファイヤの発
生及び機関始動性の悪化をそれぞれ抑制する上で好適な
値に設定するようにしている。

【００５６】以下、こうした本実施形態に係る燃料噴射
制御の詳細について図４及び図５を併せ参照して説明す
る。図４は、機関始動時の燃料噴射量を算出する際の処
理手順を示すフローチャートである。このフローチャー
トに示す一連の処理は、所定のクランク角毎（例えば３
０°ＣＡ毎）の割込処理として制御系３０、詳しくは電
子制御装置３２の演算部３３により実行される。

【００５７】まず、この処理に際しては、機関回転速度
ＮＥに基づいて機関始動時であるか否かが判定される
（ステップ２１０）。そして、機関始動時ではないと判
定されると（ステップ２１０：ＮＯ）、処理が一旦終了
され、別の処理ルーチンを通じて主燃料噴射弁２１の燃
料噴射量が決定される。

【００５８】一方、機関始動時であると判定されると
（ステップ２１０：ＹＥＳ）、冷却水温ＴＨＷに基づい
て総燃料噴射量ＱＴＯＴＡＬが算出される（ステップ２
２０）。次に、冷却水温ＴＨＷ及びアクセル開度ＡＣＣ
Ｐに基づいて分割比ｋ（０≦ｋ＜１．０）が算出される
（ステップ２３０）。

【００５９】この分割比ｋは、総燃料噴射量ＱＴＯＴＡ
Ｌに対する補助燃料噴射量ＱＩＮＪＡＤＤの割合を決定
するものである。総燃料噴射量ＱＴＯＴＡＬを一定とし
た場合には、この分割比ｋが大きく設定されるほど補助
燃料噴射量ＱＩＮＪＡＤＤが多くなり、同分割比ｋが
「０」に設定された場合には、補助燃料噴射弁２６の燃
料噴射が停止されることとなる。

【００６０】また、この分割比ｋと冷却水温ＴＨＷ及び
アクセル開度ＡＣＣＰとの関係は、例えば図５に示すよ
うな関数マップとして電子制御装置３２の記憶部３４に
記憶されている。同図に示すように、この分割比ｋは、
アクセル開度ＡＣＣＰを一定とした場合には、冷却水温
ＴＨＷが低くなるほど、大きい値に設定される。従っ
て、冷却水温ＴＨＷが低くなるほど補助燃料噴射弁２６
から噴射される燃料の割合が増大するようになる。

【００６１】更に、分割比ｋは、冷却水温ＴＨＷを一定
とした場合には、アクセル開度ＡＣＣＰが大きくなるほ
ど小さい値に設定される。従って、アクセル開度ＡＣＣ
Ｐが大きくなるほど、補助燃料噴射弁２６から噴射され
る燃料の割合が減少するようになる。

【００６２】ここで、アクセル開度ＡＣＣＰは、スロッ
トル開度ＴＡ及び同スロットル開度ＴＡに応じて変化す
る吸入空気量と相関を有するものとして、分割比ｋの決
定に用いられている。即ち、このアクセル開度ＡＣＣＰ
が大きくなるほど、スロットル開度ＴＡが大きくなるた
め、吸入空気量がより多いと判断できる。このため、上
記のようにアクセル開度ＡＣＣＰに基づいて分割比ｋを
決定することにより、補助燃料噴射弁２６から噴射され
る燃料の割合は、吸入空気量が多くなって燃焼空燃比の
リーン化度合が大きくなるほど減少するようになる。

【００６３】こうして分割比ｋが決定されると、次の演
算式（１），（２）に従って補助燃料噴射量ＱＩＮＪＡ
ＤＤ及び筒内燃料噴射量ＱＩＮＪＳＴがそれぞれ算出さ
れ（ステップ２４０，２５０）、処理が一旦終了され
る。

【００６４】 ＱＩＮＪＡＤＤ＝ＱＴＯＴＡＬ×ｋ ・・・（式１） ＱＩＮＪＳＴ＝ＱＴＯＴＡＬーＱＩＮＪＡＤＤ ・・・（式２） 上記各演算式（１），（２）及び図５に示す関数マップ
から明らかなように、アクセル開度ＡＣＣＰを「０°」
とした場合の補助燃料噴射量ＱＩＮＪＡＤＤ及び筒内燃
料噴射量ＱＩＮＪＳＴの値をそれぞれの基準値ＱＩＮＪ
ＡＤＤＫ，ＱＩＮＪＳＴＫとすると、補助燃料噴射量Ｑ
ＩＮＪＡＤＤは、アクセル開度ＡＣＣＰに応じてその基
準値ＱＩＮＪＡＤＤＫから減量され、その減量度合△Ｑ
ＩＮＪＡＤＤは、同アクセル開度ＡＣＣＰが大きくなる
ほど大きく設定されることになる。

【００６５】一方、筒内燃料噴射量ＱＩＮＪＳＴは、ア
クセル開度ＡＣＣＰに応じてその基準値ＱＩＮＪＳＴＫ
から増量され、その増量度合△ＱＩＮＪＳＴは、同アク
セル開度ＡＣＣＰが大きくなるほど、換言すれば補助燃
料噴射量ＱＩＮＪＡＤＤの減量度合△ＱＩＮＪＡＤＤが
大きくなるほど大きく設定されることとなる。

【００６６】従って、吸入空気量が増大し、燃焼空燃比
のリーン化度合が大きくなって同燃焼室１４内の混合気
の燃焼速度が低下するほど、吸気通路１１内に生成され
る混合気の燃料濃度が抑えられるようになり、また、補
助燃料噴射量ＱＩＮＪＡＤＤの減量に伴う機関始動性の
低下が筒内燃料噴射量ＱＩＮＪＳＴの増量によって好適
に補償されるようになる。

【００６７】従って、本実施形態によれば、上記第１の
実施形態において（１）及び（２）に記載した作用効果
に加えて更に、（４）バックファイヤの発生と機関始動
性の悪化とをそれぞれ適切に抑制することができるよう
になる。

【００６８】また、アクセル開度ＡＣＣＰに基づいて機
関始動時の吸入空気量を推定するようにしているため、
同吸入空気量はその変動分を除去した平均的な値として
推定されるようになる。従って、本実施形態によって
も、第１の実施形態において記載した（３）と同等の作
用効果を奏することができる。

【００６９】［第３の実施形態］次に、本発明の第３の
実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中心
に説明する。

【００７０】本実施形態では、バックファイヤの発生す
るおそれがある場合には、スタータ１９による始動動作
を禁止し、主燃料噴射弁２１及び補助燃料噴射弁２６の
双方の燃料噴射を実質的に禁止することで、バックファ
イヤの発生を抑制するようにしている。

【００７１】以下、こうした本実施形態における機関始
動制御の詳細について説明する。図６は、機関始動時に
おいてスタータ１９を動作させる際の処理手順を示すフ
ローチャートである。このフローチャートに示す一連の
処理は、所定時間毎の割込処理として制御系３０、詳し
くは電子制御装置３２の演算部３３により実行される。

【００７２】この処理では、まず、イグニッションスイ
ッチが始動位置に切り換えられている否かが判断される
（ステップ３１０）。そして、イグニッションスイッチ
が始動位置にある場合には（ステップ３１０：ＹＥ
Ｓ）、機関回転速度ＮＥが所定回転速度ＴＮＥと比較さ
れ（ステップ３２０）、機関回転速度ＮＥが所定回転速
度ＴＮＥ以下である場合には（ステップ３２０：ＹＥ
Ｓ）、機関始動が完了していないものとして、更に、冷
却水温ＴＨＷが所定判定温度ＴＴＨＷと比較される（ス
テップ３３０）。この所定判定温度ＴＴＨＷは、補助燃
料噴射弁２６の燃料噴射量要求値（上記補助燃料噴射量
ＱＩＮＪＡＤＤに相当）が「０」以上であるか否か、換
言すれば、補助燃料噴射弁２６の燃料噴射が実行される
か否かを判定するための判定値である。

【００７３】そして、冷却水温ＴＨＷが所定判定温度Ｔ
ＴＨＷ以下である場合には（ステップ３３０：ＹＥ
Ｓ）、補助燃料噴射弁２６による燃料噴射が実行される
ものと判定され、続いてアクセル開度ＡＣＣＰが「０
°」であるか否か、換言すれば、スロットル開度ＴＡが
アイドル開度以上に設定されて、燃焼室１４内に所定量
以上の吸入空気が導入される状態にあるか否かが判断さ
れる（ステップ３４０）。

【００７４】そして、アクセル開度ＡＣＣＰが「０°」
ではない場合には（ステップ３４０：ＮＯ）、始動許可
フラグＸＳＴＲＴが「ＯＦＦ」に設定される（ステップ
３５５）。また、イグニッションスイッチが始動位置に
ない場合（ステップ３１０：ＮＯ）、或いは機関回転速
度ＮＥが所定回転速度ＴＮＥより大きい場合（ステップ
３２０：ＮＯ）にも同様に、始動許可フラグＸＳＴＲＴ
が「ＯＦＦ」に設定される（ステップ３５５）。

【００７５】一方、冷却水温ＴＨＷが所定判定温度ＴＴ
ＨＷより高い場合（ステップ３３０：ＮＯ）、或いはア
クセル開度ＡＣＣＰが「０°」である場合（ステップ３
４０：ＹＥＳ）にはいずれも、始動許可フラグＸＳＴＲ
Ｔが「ＯＮ」に設定される（ステップ３５０）。

【００７６】次に、始動許可フラグＸＳＴＲＴが「Ｏ
Ｎ」であるか否かが判断され（ステップ３６０）、同フ
ラグＸＳＴＲＴが「ＯＮ」である場合（ステップ３６
０：ＹＥＳ）には、スタータ１９による始動動作が開始
され（ステップ３７０）、同フラグＸＳＴＲＴが「ＯＦ
Ｆ」である場合（ステップ３６０：ＮＯ）には、スター
タ１９による始動動作が停止（禁止）され（ステップ３
８０）、処理が一旦終了される。

【００７７】このように本実施形態によれば、アクセル
ペダル１３の踏み込みによってスロットルバルブ１７が
アイドル開度以上に開かれており、補助燃料噴射弁２６
による燃料噴射を実行すると、バックファイヤの発生す
るおそれがあると判断される場合には、スタータ１９に
よる始動動作を禁止するようにしている。従って、主燃
料噴射弁２１及び補助燃料噴射弁２６の双方の燃料噴射
もまた実質的に禁止されることになるため、バックファ
イヤの発生を確実に防止することができるようになる。

【００７８】またここで、本実施形態とは異なり、補助
燃料噴射弁２６の燃料噴射のみを禁止するようにして
も、バックファイヤの発生については、これを確実に抑
制することはできる。しかしながら、このように補助燃
料噴射弁２６の燃料噴射を禁止し、主燃料噴射弁２１の
燃料噴射のみによって機関始動を行うようにすると、機
関始動性が低下するようになる。その結果、始動が完了
せずに、主燃料噴射弁２１から噴射された燃料が燃焼し
ないまま燃焼室１４の壁面に付着することがある。この
ため、始動をやり直す場合には、前回の始動時に機関燃
焼室の壁面に付着した燃料の気化によって燃焼室１４内
の燃焼空燃比が過度にリッチになり、こうしたやり直し
の始動時における機関始動性が悪化してしまうおそれが
ある。

【００７９】この点、本実施形態では、上記のように機
関始動性が悪化した状態で燃料噴射が行われて、燃焼室
１４の壁面に多量の燃料が付着してしまうことはなく、
アクセルペダル１３の踏み込みが解除されれば、速やか
にエンジン１０を始動させることができる。

【００８０】（５）従って、本実施形態によれば、上記
のようなやり直しの始動時における機関始動性の悪化を
抑制することができるようになる。 ［その他の実施形態］以上説明した各実施形態は、以下
のように構成を変更して実施することもできる。

【００８１】・第１の実施形態では、スロットル開度Ｔ
Ａが所定開度ａ°以上であるときに、補助燃料噴射弁２
６の燃料噴射を禁止するようにしたが、同補助燃料噴射
弁２６の燃料噴射量（補助燃料噴射量ＱＩＮＪＡＤＤ）
を減量するようにしてもよい。また、その減量に際し
て、スロットル開度ＴＡが大きくなるほど補助燃料噴射
量ＱＩＮＪＡＤＤの減量度合を大きく設定するようにし
てもよい。また更に、主燃料噴射弁２１の燃料噴射量を
その減量度合に応じて増量するようにしてもよい。

【００８２】・第１の実施形態では、スロットル開度Ｔ
Ａと所定開度ａ°との比較を通じて燃焼空燃比のリーン
化度合を監視するようにしたが、例えば、吸気圧ＰＭ及
び機関回転速度ＮＥから算出される吸入空気量や、アク
セル開度ＡＣＣＰ、吸気圧ＰＭ等の燃焼室１４に導入さ
れる吸入空気の量と相関を有して変化するパラメータに
基づいて同リーン化度合を監視するようにしてもよい。
また、エアフロメータを備える構成とした場合には、同
メータにより検出される吸入空気流量に基づいて、こう
したリーン化度合を監視することもできる。

【００８３】・第２の実施形態では、上記分割比ｋを冷
却水温ＴＨＷの他、アクセル開度ＡＣＣＰに基づいて算
出するようにしたが、アクセル開度ＡＣＣＰに代えてス
ロットル開度ＴＡに基づいて同分割比ｋを算出するよう
にしてもよい。また、同分割比ｋを吸気圧ＰＭ及び機関
回転速度ＮＥから算出される吸入空気量や、吸気圧ＰＭ
等の燃焼室１４に導入される吸入空気の量と相関を有し
て変化するパラメータに基づいて算出するようにしても
よい。

【００８４】・上記各実施形態では、補助燃料噴射弁２
６の燃料噴射を禁止し、或いはその燃料噴射量（補助燃
料噴射量ＱＩＮＪＡＤＤ）を減量することにより、バッ
クファイヤの発生を抑制するようにしたが、これに併せ
て、点火時期を進角側の時期に変更することにより、そ
の発生を更に確実に抑制するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る燃料噴射制御装置の全体構成を
示す概略構成図。

【図２】第１の実施形態の始動時燃料噴射量の算出手順
を示すフローチャート。

【図３】筒内燃料噴射量及び補助燃料噴射量と冷却水温
との関係を示す関数マップ。

【図４】第２の実施形態の始動時燃料噴射量の算出手順
を示すフローチャート。

【図５】補助燃料噴射量を決定するための分割比と冷却
水温及びアクセル開度との関係を示す関数マップ。

【図６】第３の実施形態の機関始動処理についてその処
理手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

１０…エンジン、１１…吸気通路、１２…サージタン
ク、１３…アクセルペダル、１４…燃焼室、１５…点火
プラグ、１６…イグナイタ、１７…スロットルバルブ、
１８…スロットルモータ、１９…スタータ、２０…燃料
供給系、２１…主燃料噴射弁、２２…デリバリパイプ、
２３…燃料タンク、２４…サプライポンプ、２５…フィ
ードポンプ、２６…補助燃料噴射弁、３０…制御系、３
２…電子制御装置、３３…演算部、３４…記憶部、３５
…出力部、３６…入力部、４０…検出系、４１…アクセ
ルセンサ、４２…水温センサ、４３…吸気圧センサ、４
４…スロットルセンサ、４５…回転数センサ、４６…気
筒判別センサ、＃１〜＃４…気筒。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 篤 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車 株式会社 内 (56)参考文献 特開 平10−176574（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−137843（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関燃焼室内に燃料を噴射する主燃料噴射
   弁と、機関始動時に吸気通路内に燃料を噴射する補助燃
   料噴射弁とを備えた筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料
   噴射制御装置において、 前記機関燃焼室に導入される吸入空気の量を調節するス
   ロットルバルブの開度が所定開度より大きいときに前記
   補助燃料噴射弁の燃料噴射を禁止する補助燃料噴射禁止
   手段を備えることを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃
   機関の燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載した筒内噴射式火花点火内
   燃機関の燃料噴射制御装置において、前記補助燃料噴射禁止手段により前記補助燃料噴射弁の
   燃料噴射が禁止されるときに前記主燃料噴射弁の燃料噴
   射を禁止する主燃料噴射禁止手段を更に備える ことを特
   徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装
   置。
3. 【請求項３】請求項１に記載した筒内噴射式火花点火内
   燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記補助燃料噴射禁止手段により前記補助燃料噴射弁の
   燃料噴射が禁止されるときに前記主燃料噴射弁の燃料噴
   射量を増量する主燃料噴射増量手段を更に備えることを
   特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御
   装置。
4. 【請求項４】機関燃焼室内に燃料を噴射する主燃料噴射
   弁と、機関始動時に吸気通路内に燃料を噴射する補助燃
   料噴射弁とを備えた筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料
   噴射制御装置において、前記機関燃焼室に導入される吸入空気の量を調節するス
   ロットルバルブの開度が所定開度より大きいときに前記
   補助燃料噴射弁の燃料噴射量を減量する補助燃料噴射減
   量手段を備える ことを特徴とする筒内噴射式火花点火内
   燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載した筒内噴射式火花点火内
   燃機関の燃料噴射制御装置において、前記補助燃料噴射減量手段により前記補助燃料噴射弁の
   燃料噴射量が減量されるときに前記主燃料噴射弁の燃料
   噴射量を増量する主燃料噴射増量手段を更に備える こと
   を特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制
   御装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載した筒内噴射式火花点火内
   燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記補助燃料噴射減量手段は前記スロットルバルブの開
   度が大きくなるほど前記補助燃料噴射弁の燃料噴射量の
   減量度合を大きく設定し、 前記主燃料噴射増量手段は前記補助燃料噴射弁の燃料噴
   射量の減量度合に応じて前記主燃料噴射弁の燃料噴射量
   の増量度合を設定する ことを特徴とする筒内噴射式火花
   点火内燃機関の燃料噴射制御装置。
7. 【請求項７】機関燃焼室内に燃料を噴射する主燃料噴射
   弁と、機関始動時に吸気通路内に燃料を噴射する補助燃
   料噴射弁とを備えた筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料
   噴射制御装置において、前記機関燃焼室に導入される吸入空気の量を調節するス
   ロットルバルブの開度が大きくなるほど前記補助燃料噴
   射弁の燃料噴射量を大きく減量する補助燃料噴射減量手
   段を備える ことを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機
   関の燃料噴射制御装置。
8. 【請求項８】請求項７に記載した筒内噴射式火花点火内
   燃機関の燃料噴射制御装置において、前記補助燃料噴射減量手段により前記補助燃料噴射弁の
   燃料噴射量を減量する際の減量度合が大きくなるほど前
   記主燃料噴射弁の燃料噴射量を大きく増量する主燃料噴
   射増量手段を更に備える ことを特徴とする筒内噴射式火
   花点火内燃機関の燃料噴射制御装置。