JP4254657B2

JP4254657B2 - 筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP4254657B2
Application number: JP2004239425A
Authority: JP
Inventors: 謙司播磨; 晃司森田; 卓司松原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2024-08-19
Also published as: JP2006057514A

Description

本発明は、筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置に関する。

機関始動時において、機関排気系に配置された触媒装置を早急に暖気し、機関始動直後から排気ガスを浄化することが望まれている。そのために、一般的には、点火時期を遅角して排気ガス温度が高められる。筒内噴射式火花点火内燃機関においては、機関始動時に圧縮行程で燃料を噴射して点火プラグ近傍に燃料を集中させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように燃料を点火プラグ近傍に集中させることにより、点火時期の遅角に対して着火性が確保され、それにより、機関始動時において大幅な点火時期の遅角が可能となって排気ガス温度を十分に高めることができる。

ところで、筒内噴射式火花点火内燃機関では、一般的に、各気筒共通の蓄圧室を有し、この蓄圧室内の加圧燃料が各気筒の燃料噴射弁を介して噴射される。蓄圧室内の燃料は、一般的に、機関駆動式の高圧ポンプにより加圧される。

特開２００２−３８９９３号公報

機関始動時の圧縮行程燃料噴射において、各燃料噴射弁の開弁時間は、必要燃料量と蓄圧室内の燃料圧力とに基づき決定されなければならない。しかしながら、特に、機関始動初期の機関回転数の上昇中においては、蓄圧室内の燃料圧力も高圧ポンプにより徐々に高められている最中であり、開弁時間の決定時期と実際の燃料噴射時期とで蓄圧室内の燃料圧力が比較的大きく異なるために、決定された開弁時間に基づき燃料噴射弁を開弁させても必要燃料量を気筒内へ噴射することができないことがある。もし、必要燃料量より多い燃料が噴射されれば燃料消費を悪化させる。

従って、本発明の目的は、機関始動時における圧縮行程燃料噴射に際して、各燃料噴射弁により必要燃料量を確実に噴射可能とする筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置を提供することである。

本発明による請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置は、機関始動時における圧縮行程燃料噴射に際しての各気筒の燃料噴射弁の開弁時間を必要燃料量と蓄圧室内の燃料圧力とに基づき決定する筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、前記開弁時間の決定時における蓄圧室内の燃料圧力に基づき燃料噴射時の蓄圧室内の燃料圧力を推定し、推定された燃料噴射時の蓄圧室内の燃料圧力を使用して前記開弁時間を決定し、決定された前記開弁時間に基づく燃料噴射弁の閉弁時期が点火時期より遅くなる時には、点火時期を遅角しても失火限界を超えない場合において点火時期を遅角して燃料噴射弁の閉弁時期を点火時期より早くし、点火時期を遅角すると失火限界を超える場合において燃料噴射弁の開弁時期を進角して燃料噴射弁の閉弁時期を点火時期より早くすることを特徴とする。

また、本発明による請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置は、請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、前記開弁時間の決定時から燃料噴射時までに蓄圧室への燃料圧送がある時には、前回の燃料圧送による蓄圧室内の燃料圧力上昇分が前記開弁時間の決定時の燃料圧力に加算され、前記開弁時間の決定時において燃料噴射時の蓄圧室内の燃料圧力を推定することを特徴とする。

また、本発明による請求項３に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置は、請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、前記開弁時間の決定時から燃料噴射時までに他気筒への燃料噴射がある時には、この他気筒への燃料噴射による蓄圧室内の燃料圧力低下分が前記開弁時間の決定時の燃料圧力から減算され、前記開弁時間の決定時において燃料噴射時の蓄圧室内の燃料圧力を推定することを特徴とする。

本発明による請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置によれば、機関始動時の圧縮行程燃料噴射に際しての各気筒の燃料噴射弁の開弁時間を必要燃料量と蓄圧室内の燃料圧力とに基づき決定する時に、開弁時間の決定時における蓄圧室内の燃料圧力に基づき燃料噴射時の蓄圧室内の燃料圧力が推定され、推定された燃料噴射時の蓄圧室内の燃料圧力が使用されて開弁時間が決定されるために、蓄圧室内の燃料圧力が開弁時間の決定時と燃料噴射時とで異なっていても、必要燃料量を噴射するための正確な開弁時間を決定することができ、必要燃料量を確実に圧縮行程で噴射することができる。また、決定された開弁時間に基づく燃料噴射弁の閉弁時期が点火時期より遅くなる時には、点火時期を遅角しても失火限界を超えない場合において点火時期を遅角して燃料噴射弁の閉弁時期を点火時期より早くし、点火時期を遅角すると失火限界を超える場合において燃料噴射弁の開弁時期を進角して燃料噴射弁の閉弁時期を点火時期より早くするようになっており、それにより、点火時期においても依然として燃料噴射が実施されて失火が発生することは防止される。

また、本発明による請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置によれば、請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、開弁時間の決定時から燃料噴射時までに蓄圧室への燃料圧送がある時には、この燃料圧送に対する未知の蓄圧室内の燃料圧力上昇分が前回の燃料圧送による既知の燃料圧力上昇分とほぼ同じであるとして、この既知の燃料圧力上昇分を開弁時間の決定時の燃料圧力に加算するようにしており、開弁時間の決定時において燃料噴射時の蓄圧室内の燃料圧力を比較的正確に推定することができる。

また、本発明による請求項３に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置によれば、請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、開弁時間の決定時から燃料噴射時までに他気筒への燃料噴射がある時には、この他気筒への燃料噴射による蓄圧室内の燃料圧力低下分は、既に開弁時間が決定されていて正確に推定可能であるために、これを開弁時間の決定時の燃料圧力から減算することにより、対応気筒の開弁時間の決定時において燃料噴射時の蓄圧室内の燃料圧力を正確に推定することができる。

図１は本発明による制御装置が取り付けられる筒内噴射式火花点火内燃機関の概略図である。同図において、１は例えば４気筒の機関本体である。しかしながら、気筒数は本発明を限定するものではなく、任意の気筒数の筒内噴射式火花点火内燃機関において本発明は適用可能である。２は点火プラグであり、３は各気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁である。４は各燃料噴射弁３へ燃料を供給する蓄圧室である。蓄圧室４には、燃料タンク７内の燃料が低圧ポンプ６及び高圧ポンプ５を介して加圧して供給される。低圧ポンプ６は、電気駆動式であり、高圧ポンプ５へ吸入される燃料を、例えば０．４ＭＰａに昇圧してベーパの発生を防止している。高圧ポンプ５は、機関駆動式であり、蓄圧室４内の燃料を、最終的には例えば１３ＭＰａに昇圧する。蓄圧室４には、燃料圧力を検出するための圧力センサ４ａが配置されている。

筒内噴射式火花点火内燃機関は、必要量の燃料が確実に気筒内へ供給されるために、燃料消費の悪化を抑制することができる。通常運転時においては、吸気行程での燃料噴射により気筒内に均質混合気を形成する均質燃焼が実施される。もちろん、圧縮行程での燃料噴射により点火プラグ近傍に可燃混合気する気筒内全体としてはリーン空燃比の成層燃焼を実施するようにしても良い。

ところで、機関始動時においては、機関排気系に配置された触媒装置を早急に暖気して機関始動直後から排気ガスを浄化することが望まれている。そのためには、機関始動時において点火時期を遅角して排気ガスの温度を高めることが好ましい。遅角された点火時期に対して着火性を確保するためには、点火プラグ２近傍の空燃比を理論空燃比よりリッチにしなければならず、均質混合気の場合には気筒内全体の空燃比をリッチにすることとなって比較的多量の燃料が必要となる。これに対して、例えば、気筒内全体の空燃比は理論空燃比であっても、圧縮行程噴射により点火プラグ２近傍だけにリッチ空燃比の混合気を形成するようにすれば、多量の燃料を必要とせずに着火性が確保され、大幅な点火時期の遅角が可能となって十分に排気ガス温度を高めることができる。

こうして、本実施形態では、機関始動時において、点火時期の大幅な遅角のために圧縮行程で燃料を噴射するようにしている。図２は、機関始動初期、すなわち、クランキング及びその直後の機関回転数の上昇中における蓄圧室４内の燃料圧力の変化を示すタイムチャートである。前述の高圧ポンプ５は、例えば、＃１気筒及び＃３気筒の圧縮行程途中に蓄圧室４へ燃料を吐出するものである。また、前述の４気筒の筒内噴射式火花点火内燃機関における点火順序は、例えば、＃１−＃４−＃３−＃２である。図２において、各気筒を示す番号（＃１、＃２、＃３、＃４）は、それぞれの気筒の圧縮上死点を示している。

蓄圧室４内の燃料圧力Ｐは、クランキングによる高圧ポンプ５の燃料吐出によって段階的に高められ、設定値Ｐ１（例えば、３ＭＰａ）以上となれば、圧縮行程での燃料噴射が可能となる。圧縮行程燃料噴射に際しての各燃料噴射弁３における必要燃料量を噴射するための開弁時間は、燃料噴射時に算出しようとしても燃料噴射弁の開閉制御が間に合わず、例えば、吸気行程中に予め決定しておくことが好ましい。

燃料噴射弁３の開弁時間は、必要燃料量と燃料噴射圧とに基づき決定される。すなわち、開弁時間は、必要燃料量が少ないほど短くなり、また、燃料噴射圧が高いほど短くなる。ところで、燃料噴射圧が高ければ、噴射燃料と気筒内の吸気との間の摩擦力が大きくなって噴射燃料の微粒化が促進されるために、点火プラグ２近傍に形成される混合気の着火性を向上させることができる。それにより、必要燃料量は、燃料噴射圧が高いほど少なくすることができる。こうして、燃料噴射弁３の開弁時間を決定するためには、燃料噴射圧力、すなわち、燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力が必要となる。

しかしながら、燃料噴射弁３の開弁時間の決定時と実際の燃料噴射時とでは、特に、機関始動初期の機関回転数の上昇中において、蓄圧室４内の燃料圧力は比較的大きく変化し、開弁時間の決定時に測定された蓄圧室４内の燃料圧力を使用して開弁時間を決定しても、正確な開弁時間とはならず、必要燃料量に対して噴射燃料が不足すれば失火が発生することがあり、また、必要燃料量に対して噴射燃料が過剰であれば燃料消費を悪化させたり、未燃燃料の排出量を増加させたりする。

本実施形態においては、機関始動時の圧縮行程燃料噴射における燃料噴射弁の開弁時間を図３に示すフローチャートに従って決定するようになっている。これを図２のタイムチャートと共に説明する。先ず、ステップ１０１において、圧力センサ４ａにより検出される蓄圧室４内の燃料圧力Ｐが設定範囲内であるか否かが判断される。この設定範囲の下限値Ｐ１は、前述した圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力であり、例えば３ＭＰａとされる。圧縮行程噴射において、燃料噴射圧力が高過ぎると、噴射燃料は点火プラグ近傍を通過し易く、また、ピストン頂面に形成されたキャビティ内を縦方向に旋回するタンブル流が点火プラグ近傍の混合気形成に利用される場合においても、噴射燃料がタンブル流を貫通し易くなり、いずれにしても噴射燃料を点火プラグ近傍に集中させることが困難となる。それにより、蓄圧室４内の燃料圧力Ｐの上限値として、例えば８ＭＰａが設定されている。

クランキングの開始当初においては、蓄圧室４内の燃料圧力は大気圧近傍であり、ステップ１０１の判断は否定されるが、クランキンギに伴って高圧ポンプ５の吐出が数回行われると、蓄圧室４内の燃料圧力Ｐは、設定範囲の下限値Ｐ１を超えて圧縮行程噴射が可能となり、ステップ１０１の判断が肯定される。図２に示す例においては、時刻ｔ０の高圧ポンプ５の燃料吐出によって蓄圧室４内の燃料圧力Ｐが設定範囲の下限値Ｐ１を超え、この時には、＃３気筒の圧縮行程途中である。前述したように、圧縮行程燃料噴射における燃料噴射弁の開弁時間を決定するのは、吸気行程中とすることが好ましく、それにより、時刻ｔ０以降に吸気行程を迎える＃１気筒から燃料噴射弁３の開弁時間Ｔ１を決定して、圧縮行程燃料噴射を開始することとなる。

＃１気筒の開弁時間Ｔ１の決定時ｔ１となると、ステップ１０２においては、燃料噴射弁３の開弁時間Ｔ１を決定する＃１気筒の吸気行程から＃１気筒の圧縮行程末期の燃料噴射時までに高圧ポンプ５の燃料吐出があるか否かが判断される。＃１気筒の場合には、燃料吐出、すなわち、蓄圧室４内への燃料圧送があるために、ステップ１０２の判断が肯定され、ステップ１０３において、燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐｅは、測定された現在の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐに前回の燃料吐出による蓄圧室４内の燃料圧力上昇分（今回は時刻ｔ０におけるΔＰ０）が加算される。燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐｅは、厳密には、現在の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐに将来の燃料吐出による蓄圧室４内の燃料圧力上昇分を加算しなければならないが、この燃料圧力上昇分は未知の値であるために、現在において既知の前回の燃料吐出による蓄圧室４内の燃料圧力上昇分が加算される。これら二つの連続する燃料吐出に伴う燃料圧力上昇分の間には、それほど大きな違いはない。

次いで、ステップ１０５において、燃料噴射弁３の開弁時間を決定する＃１気筒の吸気行程から＃１気筒の圧縮行程末期の燃料噴射時までに他気筒の燃料噴射があるか否かが判断される。今回の＃１気筒の燃料噴射の場合には、他気筒の燃料噴射はないために、ステップ１０４の判断が否定されてステップ１０７へ進む。ステップ１０７では、ステップ１０３において推定された燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐｅと必要燃料量とに基づき今回の＃１気筒の燃料噴射弁３の開弁時間Ｔ１が算出される。前述したように必要燃料量の算出にも推定された燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐｅが利用される。こうして、開弁時間Ｔ１の算出には、決定時ではなく燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐｅが使用されるために、比較的正確な開弁時間Ｔ１を算出することができ、燃料噴射時において必要燃料量を確実に噴射することが可能となる。

次いで、ステップ１０８において、現在の機関回転数Ｎが、例えば、アイドル回転数Ｎ１に達したか否かが判断される。この判断が肯定される時には、蓄圧室４内の燃料圧力は十分に高くなっており、算出される開弁時間が十分に短くなるために、以下に説明する問題は発生することはなく、機関回転数に応じて設定された開弁時期から算出された開弁時間だけ燃料噴射を実施する。しかしながら、ステップ１０８における判断が否定される時には、ステップ１０９へ進む。

当初の燃料噴射弁３の開弁時期は、例えば、圧縮上死点とされており、もし、算出された開弁時間Ｔ１に対して設定された燃料噴射弁３の閉弁時期Ｃｔ（開弁時間Ｔ１に対して現在の機関回転数、好ましくは、燃料噴射時の推定機関回転数に基づき設定されたクランク角度）が、点火時期Ａｔより遅いと、燃料噴射中に点火が実施されることとなり、失火が発生する可能性が高い。それにより、本フローチャートでは、ステップ１０９において、点火時期Ａｔが閉弁時期Ｃｔより遅いか否かが判断される。図２に示す例において、点火時期は矢印で示されており、＃１気筒の今回の燃料噴射では、この判断が否定されるために、圧縮上死点を開弁時期とし、設定された閉弁時期までの燃料噴射が実施される。それにより、必要燃料量が確実に噴射され、良好な点火時期遅角の燃焼を実現することができる。

本フローチャートは繰り返され、＃４気筒の開弁時間Ｔ２の決定時ｔ２となると、ステップ１０２において、燃料噴射弁３の開弁時間Ｔ２を決定する＃４気筒の吸気行程から＃４気筒の圧縮行程末期の燃料噴射時までに高圧ポンプ５の燃料吐出があるか否かが判断される。今回の＃４気筒の場合には、＃１気筒の圧縮行程中において既に燃料吐出は完了しており、この判断は否定されるために、ステップ１０３において、燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐｅは現在（時刻ｔ２）の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐとされる。次いで、ステップ１０５において、燃料噴射弁３の開弁時間Ｔ２を決定する＃４気筒の吸気行程から＃４気筒の圧縮行程末期の燃料噴射時までに他気筒の燃料噴射があるか否かが判断される。今回の＃４気筒の場合には、＃１気筒の燃料噴射があるために、ステップ１０５の判断は肯定され、ステップ１０６へ進む。

ステップ１０６では、ステップ１０４において現在の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐとした燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐｅから＃１気筒の燃料噴射に伴う蓄圧室４内の燃料圧力低下分（今回はΔＰ２）が減算され、燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐｅが算出される。この燃料圧力低下分ΔＰ２は、現在において、＃１気筒の燃料噴射弁の開弁時間Ｔ１（すなわち、燃料噴射量）が既知となっているために、推定された＃１気筒の燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力に基づき正確に算出することができる。

次いで、ステップ１０７では、ステップ１０６において推定された燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐｅと必要燃料量とに基づき今回の＃４気筒の燃料噴射弁３の開弁時間Ｔ２が算出される。こうして、開弁時間Ｔ２の算出には、決定時ではなく燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐｅが使用されるために、比較的正確な開弁時間Ｔ２を算出することができ、燃料噴射時において必要燃料量を確実に噴射することが可能となる。次いで、現在の機関回転数Ｎがアイドル回転数Ｎ１より低い時には、ステップ１０９へ進む。

算出された＃４気筒の開弁時間Ｔ２は、＃１気筒の開弁時間Ｔ１に比較して、燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力が低いために長くなり、また、機関回転数も高まるために、圧縮上死点とされた燃料噴射弁３の開弁時期に基づき設定される燃料噴射弁３の閉弁時期Ｃｔは比較的遅くなる。それにより、図２に示した例においては、今回の閉弁時期Ｃｔは点火時期Ａｔより遅くなり、そのままでは失火が発生してしまう。従って、ステップ１０９の判断が否定されると、ステップ１０９において、点火時期Ａｔをさらに遅角して、閉弁時期Ｃｔが点火時期Ａｔより早くなるようにすることができるか否かが判断される。

圧縮行程燃料噴射と大幅な点火時期遅角は、アイドル時においても実施され、点火時期Ａｔは、気筒間で出力変動が大きくならないように設定されている。しかしながら、現在は、アイドル回転数Ｎ１に達する以前の機関回転数の上昇中であり、気筒間で比較的大きな出力変動が発生しても運転者には気付かれない。それにより、さらなる点火時期の遅角が可能である。しかしながら、失火限界を超えることはできない。これらに基づき、ステップ１１０における判断が肯定される時には、ステップ１１１において点火時期Ａｔをさらに遅角して、閉弁時期Ｃｔが点火時期Ａｔより遅くなることを防止する。一方、さらなる点火時期の遅角が失火限界を超えるようであれば、ステップ１１０における判断は否定され、ステップ１１２において、燃料噴射弁３の開弁時期を進角して、閉弁時期Ｃｔが点火時期Ａｔより遅くなることを防止する。

燃料噴射弁３の開弁時期を進角させると、開弁時期のピストン位置が低くなるために、噴射燃料がシリンダボアへ付着し易くなる。シリンダボアへの燃料付着は、エンジンオイルを希釈させ、また、燃焼に寄与しない無駄燃料となって燃料消費を悪化させるために、好ましくない。それにより、閉弁時期Ｃｔが点火時期Ａｔより遅くなる時には、開弁時期を進角させるより点火時期を遅角させることが望ましい。

本フローチャートはさらに繰り返され、＃３気筒の開弁時間Ｔ３の決定時ｔ３となると、ステップ１０２において、燃料噴射弁３の開弁時間Ｔ３を決定する＃３気筒の吸気行程から＃３気筒の圧縮行程末期の燃料噴射時までに高圧ポンプ５の燃料吐出があるか否かが判断される。今回の＃３気筒の場合には、燃料吐出があるために、ステップ１０２の判断が肯定され、ステップ１０３において、燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐｅは、測定された現在の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐに、現在において既知である前回の燃料吐出による蓄圧室４内の燃料圧力上昇分（今回はΔＰ１）が加算される。

次いで、ステップ１０５において、燃料噴射弁３の開弁時間Ｔ３を決定する＃３気筒の吸気行程から＃３気筒の圧縮行程末期の燃料噴射時までに他気筒の燃料噴射があるか否かが判断される。今回の＃３気筒の場合には、＃４気筒の燃料噴射があるために、ステップ１０６に進む。ステップ１０６では、ステップ１０３において推定された燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐｅに＃４気筒の燃料噴射に伴う蓄圧室４内の燃料圧力低下分（今回はΔＰ３）が減算され、燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐｅが算出される。この燃料圧力低下分ΔＰ３は、現在において、＃４気筒の燃料噴射弁の開弁時間Ｔ２（すなわち、燃料噴射量）が既知となっており、また、＃４気筒の燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力が推定されているために正確に算出することができる。

次いで、ステップ１０７では、ステップ１０６において推定された燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐｅと必要燃料量とに基づき今回の＃３気筒の燃料噴射弁３の開弁時間Ｔ３が算出される。算出された＃３気筒の開弁時間Ｔ３は、＃１気筒の開弁時間Ｔ１に比較して、燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力が高いために短くなる。しかしながら、機関回転数が高まるほど、燃料噴射弁３の閉弁時期Ｃｔは遅くなる傾向にあるために、機関回転数が高いほど、燃料噴射弁３の開弁時期を圧縮上死点から徐々に進角することが好ましい。

次いで、＃２気筒における燃料噴射弁の開弁時間Ｔ４の決定時ｔ４となれば、＃３気筒の燃料噴射に伴う燃料圧力低下分ΔＰ５を現在の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐから減算して燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力を推定する。次いで、＃１気筒における燃料噴射弁の開弁時間Ｔ５の決定時ｔ５となれば、＃２気筒の燃料噴射に伴う燃料圧力低下分ΔＰ６を現在の蓄圧室４内の燃料圧力から減算すると共に、前回の燃料吐出に伴う燃料圧力上昇分ΔＰ４を加算して、燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力を推定する。次いで、＃４気筒における燃料噴射弁の開弁時間Ｔ６の決定時ｔ６となれば、＃１気筒の燃料噴射に伴う燃料圧力低下分ΔＰ８を現在の蓄圧室４内の燃料圧力Ｐから減算して燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力を推定する。こうして、各気筒における開弁時間を、圧縮行程末期の燃料噴射時期より前の例えば吸気行程中に、推定された燃料噴射時の蓄圧室４内の燃料圧力を使用して比較的正確に前もって決定することができる。それにより、燃料噴射弁の閉弁時期が点火時期より遅くなるようであれば、点火時期を遅角させるか、又は、燃料噴射弁の開弁時期を進角して、燃料噴射中に点火が実施されて失火が発生することが予防可能となる。

本フローチャートのステップ１０９において、点火時期Ａｔが燃料噴射弁の閉弁時期Ｃｔより遅いか否かを判断するようにしたが、燃料噴射終了直後に点火が実施されても、噴射燃料の気化が不十分となって燃焼が不安定となることがあるために、点火時期Ａｔと閉弁時期Ｃｔとの差が設定値以上であるか否かを判断するようにしても良い。すなわち、点火時期Ａｔが閉弁時期Ｃｔより設定値以上遅いか否かを判断するのである。この判断が否定される時には、点火時期をさらに遅角するか、又は、燃料噴射弁の開弁時期を進角するようにすれば、失火を発生させないだけでなく燃焼が不安定となることも防止することができる。

本発明による制御装置が取り付けられる筒内噴射式火花点火内燃機関を示す概略図である。機関始動初期における蓄圧室内の燃料圧力の変化を示すタイムチャートである。本発明による制御装置により実施される燃料噴射弁の開弁時間を決定するためのフローチャートである。

符号の説明

１機関本体
２点火プラグ
３燃料噴射弁
４蓄圧室
５高圧ポンプ

Claims

機関始動時における圧縮行程燃料噴射に際しての各気筒の燃料噴射弁の開弁時間を必要燃料量と蓄圧室内の燃料圧力とに基づき決定する筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、前記開弁時間の決定時における蓄圧室内の燃料圧力に基づき燃料噴射時の蓄圧室内の燃料圧力を推定し、推定された燃料噴射時の蓄圧室内の燃料圧力を使用して前記開弁時間を決定し、決定された前記開弁時間に基づく燃料噴射弁の閉弁時期が点火時期より遅くなる時には、点火時期を遅角しても失火限界を超えない場合において点火時期を遅角して燃料噴射弁の閉弁時期を点火時期より早くし、点火時期を遅角すると失火限界を超える場合において燃料噴射弁の開弁時期を進角して燃料噴射弁の閉弁時期を点火時期より早くすることを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
前記開弁時間の決定時から燃料噴射時までに蓄圧室への燃料圧送がある時には、前回の燃料圧送による蓄圧室内の燃料圧力上昇分が前記開弁時間の決定時の燃料圧力に加算され、前記開弁時間の決定時において燃料噴射時の蓄圧室内の燃料圧力を推定することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
前記開弁時間の決定時から燃料噴射時までに他気筒への燃料噴射がある時には、この他気筒への燃料噴射による蓄圧室内の燃料圧力低下分が前記開弁時間の決定時の燃料圧力から減算され、前記開弁時間の決定時において燃料噴射時の蓄圧室内の燃料圧力を推定することを特徴とする請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置。