JP4586667B2

JP4586667B2 - 燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP4586667B2
Application number: JP2005221628A
Authority: JP
Inventors: 元希大谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2025-07-29
Also published as: JP2007032546A

Description

本発明は、筒内に向けて高圧燃料を供給する筒内燃料噴射弁を備えた内燃機関の制御装置に関する。特に筒内燃料噴射弁と、吸気通路に燃料を供給する吸気通路燃料噴射弁を備えた車両用内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

従来、内燃機関の一つとして、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁を備える内燃機関がある。筒内噴射弁は、気筒内へ燃料を噴射するため、燃料を適度に気化させる必要があり、高圧で噴射する。そのため、燃料タンクから低圧ポンプにより送り出された燃料を更に、高圧ポンプにて昇圧した燃料が圧送される。

しかし、高圧ポンプを作動させる際には、高圧ポンプ中の電磁スピル弁の閉弁作動による騒音が大きくなるため、アイドル制御時の車両用内燃機関の運転音が比較的静かな状況において筒内噴射を実行すると、高圧ポンプの作動による作動音が相対的に際立ち、ドライバに不快感を与える虞がある。

よって、アイドル時には高圧ポンプ中の電磁スピル弁の閉弁作動の回数を少なくする制御を実行し、燃料ポンプの吐出圧力を低下させて、電磁スピル弁の閉弁毎に生じる作動音を低減することのできる燃料ポンプの制御装置以下の特許文献に開示されている。

特開２００１−４１０８８

しかしながら、アイドル制御時から、直ちに発進する場合等、すなわち高負荷状態へ移行する際には、高圧ポンプは燃料の吐出圧力を低下させて作動しているため、燃料が高圧まで昇圧されるまでに、遅れが生じ、直ちに発進する場合には所望の燃料圧を確保できない状態となる。よって、ドライバがアクセルを踏み込んだとしても、所望の加速を得ることができないという問題が生じるため、改良の余地があった。

本発明は上記問題を解決するために、請求項１記載の発明は、燃料噴射弁に高圧の燃料を供給可能な高圧ポンプと、前記燃料噴射弁に低圧の燃料を供給可能な低圧ポンプと、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の動力の車軸への伝達状態を検出する動力伝達状態検出手段とを備え、前記高圧ポンプにより昇圧された燃料を前記燃料噴射弁に供給し、当該燃料噴射弁から内燃機関へ燃料を供給する車両用内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記運転状態検出手段により前記内燃機関がアイドル状態であることを検出した場合には、前記動力伝達状態検出手段により、前記内燃機関の動力が車軸に伝達されている状態であることを検出したときには、前記高圧ポンプの駆動を行う一方で、前記動力伝達状態検出手段により、前記内燃機関の動力が車軸に伝達されない状態であることを検出したときには、前記高圧ポンプの駆動力を低減させるとともに、前記低圧ポンプにより前記燃料噴射弁に燃料を供給する高圧ポンプ駆動力低減制御を行うこと、を特徴とする車両用内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。

請求項１記載の発明によると、アイドル制御を行っており、シフト位置がＮレンジ、Ｐレンジの様な、内燃機関の動力が車軸に伝達されない状態である場合には、ドライバが車両を直ちに発進させることがない場合が多いため、高圧ポンプの駆動力を低減させるので、高圧ポンプによる騒音を低減することができる。また、アイドル制御を行っており、シフト位置がＤ、２、Ｌレンジ等の内燃機関の動力が車軸に伝達される状態である場合には、ドライバが車両を直ちに発進する可能性があるため、高圧ポンプの駆動力を低減させず、燃料圧力を高圧に維持するので、アイドル状態から直ちに発進させるような走行状態へ移行する際にも、燃料の圧力の上昇に遅れが生じることがなく、適切な燃料噴射を行うことができ、所望の加速を得ることができる。尚、動力伝達状態検出手段とは、シフトレバーの位置を検出する手段であり、内燃機関の動力の伝達状態の変更を指令する指令手段とは、たとえば、車両のシフトレバーである。また、通常の車両において、シフト位置は例えばＰレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ、２レンジ、Ｌレンジが設置されており、このうち、本明細書中では、Ｐレンジ、Ｎレンジにおいては、内燃機関の動力を車軸へ伝達させない状態、Ｄレンジ、２レンジ、Ｌレンジにおいては、内燃機関の動力を車軸へ伝達させる状態とする。

請求項２記載の発明は、前記燃料噴射弁は、前記内燃機関の筒内へ燃料を噴射する筒内燃料噴射弁であり、更に、前記低圧ポンプにより燃料供給可能で吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路燃料噴射弁を備え、高圧ポンプ駆動力低減制御によって前記高圧ポンプの駆動力を低減した場合は、前記吸気通路燃料噴射弁から燃料を噴射すること、を特徴とする請求項１記載の車両用内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。

請求項２記載の発明によると、筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えているので、高圧ポンプの駆動力を低減している際にも、低圧ポンプを用いて吸気通路燃料噴射をすることができる。よって、吸気通路燃料噴射を行うことで、安定的なアイドル状態を維持することができ、また、車両を即座に走行状態にさせる場合であっても、ドライバ要求を満たした走行状態を達成することができる。

請求項３記載の発明は、前記高圧ポンプから吐出される燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、内燃機関の動力の伝達状態の変更を指令する指令手段を更に備え、内燃機関の動力が車軸へ伝達されていない状態から、前記指令手段によって、内燃機関の動力を車軸へ伝達する状態へ切り替える指令が出され、且つ、前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力が所定値以上である場合に、内燃機関の動力を車軸に伝達する状態へ切り替えること、を特徴とする請求項１または２記載の車両用内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供する。

請求項３記載の発明によると、高圧ポンプから吐出される燃料の圧力が低い場合には、内燃機関の動力を車軸へ伝達させない構成とすることで、ドライバが車両を走行状態へ移行させる操作をした場合は、燃料圧力が所定圧以上となってから走行可能とする。実際の操作において、ドライバは、例えばシフト位置を、ＮレンジからＤレンジにシフトチェンジしたとしても、内燃機関の動力が車軸へ伝達した振動を確かめてからアクセルを踏む。このドライバの操作と、本請求項３記載の制御とを対比するに、まず、ドライバがシフト位置をＮレンジからＤレンジにシフトチェンジしたことを検知した後、本制御は、高圧ポンプを作動させる。高圧ポンプが作動しても、燃料圧が所定値以上となっていない場合は、内燃機関の動力を車軸に伝達させない。この際、ドライバは、内燃機関の動力が車軸に伝達されるか否かを、その振動によって判断できるため、伝達されない状態のまま、アクセルを踏み込む可能性が低く、実際に車両が走行可能な状態になった場合に、アクセルを踏み込む場合が多い。よって、ドライバが車両を走行させる操作を行った場合には、所望の加速で車両を走行させることができる。

請求項４記載の発明は、前記高圧ポンプから吐出される燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、内燃機関の動力の伝達状態の変更を指令する指令手段を更に備え、内燃機関の動力が車軸へ伝達されていない状態から、前記指令手段によって、内燃機関の動力を車軸へ伝達する状態へ切り替える指令が出された後、前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力が所定値未満である間は、前記吸気通路燃料噴射弁からのみ内燃機関へ燃料の供給を行い、所定値以上となった場合に前記筒内燃料噴射弁からの燃料噴射を許可すること、を特徴とする請求項２記載の車両用内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。

燃料の圧力は、高圧ポンプが作動しても、すぐに高圧状態まで昇圧されるのではなく、所定期間の応答遅れが生じる。請求項４記載の発明によると、高圧ポンプから吐出される燃料の圧力が所定値未満である場合、すなわち高圧ポンプの応答遅れ期間にも、低圧ポンプによって、吸気通路噴射を行う制御をする。吸気通路噴射では、低圧で燃料を噴射した場合であっても、噴射させた燃料を、適切に内燃機関へ供給することができる。よって、アイドル状態時に吸気通路噴射を実行することで、アイドル状態から迅速に走行状態へ移行することができることに加え、燃料が所定値になった場合は、筒内燃料噴射弁から高圧状態の燃料を噴射することができる。よって、高圧ポンプの応答遅れ期間は吸気通路噴射をすることで、安定的な車両走行を可能とすることができる。

請求項５記載の発明は、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の動力の伝達状態を検出する動力伝達状態検出手段と、カムの回転によるシリンダとプランジャとの相対移動に基づき、加圧室の容積を変化させて前記加圧室に燃料を吸入するとともに同燃料を内燃機関の燃料噴射弁に向けて圧送する燃料ポンプと、前記加圧室から燃料を流出させるスピル通路と前記加圧室との間を開閉するスピル弁とを備え、前記スピル弁を開弁状態に維持することにより前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁への燃料圧送を停止する圧送停止制御手段と、前記スピル弁を閉弁することにより前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁への燃料圧送を行う圧送制御手段と、を有する燃料噴射制御装置において、前記運転状態検出手段により前記内燃機関がアイドル状態であることを検出した場合には、前記動力伝達状態検出手段により、前記内燃機関の動力が車軸に伝達されている状態であることを検出したときには、前記圧送制御手段の実行により前記燃料ポンプを駆動する一方で、前記動力伝達状態検出手段により、前記内燃機関の動力が車軸に伝達されない状態であることを検出したときには、前記圧送制御手段の実行中に一時的に前記圧送停止制御手段を実行すること、を特徴とする車両用内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。

請求項５記載の発明によると、アイドル制御を行っており、シフト位置がＮレンジ、Ｐレンジにあり、内燃機関の動力が車軸に伝達されない状態である場合には、高圧ポンプの圧送制御中に一時的に圧送停止制御を行うため、高圧ポンプ中のスピル弁の作動による衝突回数が減少する。そのため、高圧ポンプによって、常に圧送制御を行う場合と比較して、本制御を行う場合は、スピル弁の衝突回数の減少により、騒音を低減することができる。また、高圧ポンプを完全に停止させる場合と比較して、燃料の圧力を高圧に昇圧させるまでの期間を短くすることができるため、ドライバの所望の走行状態に移行するまでの時間を短縮することができる。また、Ｄ、２、Ｌレンジの内燃機関の動力が車軸に伝達されている状態の場合には、圧送停止制御手段を実行せず、常に圧送制御手段を実行する制御を行っているため、ドライバが急加速制御を行った場合であっても、ドライバ要求を満たした走行が可能となる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ（ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＣＯＮＴＲＯＬＵＮＩＴ）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのようなエンジンに限定されるものではない。

図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている
。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。

各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内燃料噴射弁１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路燃料噴射弁１２０とがそれぞれ設けられている。これら筒内燃料噴射弁１１０、吸気通路燃料噴射弁１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内燃料噴射弁１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されており、この燃料分配管１３０は燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁を介して、機関駆動式の高圧ポンプ１５０に接続されている。なお、本実施の形態においては、２つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような１個のインジェクタを有する内燃機関であってもよい。

図５に示すように、高圧ポンプ１５０の吐出側は電磁スピル弁５５０を介して高圧ポンプ１５０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁５５０の開度が小さいときほど、高圧ポンプ１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁５５０が全開にされると、高圧ポンプ１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁５５０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。

また、図５に示すように、高圧ポンプ１５０は、カム５４０の回転によりシリンダ５２０内で往復運動するプランジャ５３０と、シリンダ５２０とプランジャ５３０とにより区画される加圧室５００とを備えている。この加圧室５００には燃料タンクから燃料噴射弁へ燃料を送る低圧ポンプ１８０と連通する吸入通路４７０、加圧室５００から燃料を流出させて燃料タンクに戻すスピル通路４８０、及び加圧室５００内の燃料を燃料噴射弁に向けて圧送する圧送通路５１０が設けられている。また、高圧ポンプ１５０には、上記吸入通路４７０及びスピル通路４８０と、加圧室５００との間を開閉する電磁スピル弁５５０が設けられている。

そして電磁スピル弁５５０が開いた状態にあって、加圧室５００の容積が大きくなる方向にプランジャ５３０が移動するとき、すなわち高圧ポンプ１５０が吸入行程にあるとき、吸入通路４７０から加圧室５００に燃料が吸入される。

また、加圧室５００の容積が小さくなる方向にプランジャ５３０が移動するとき、すなわち高圧ポンプ１５０が圧送行程にあるときに電磁スピル弁５５０を閉じると、吸入通路４７０及び電磁スピル弁５５０と加圧室５００との間が遮断され、加圧室５００内の燃料が
、圧送通路５１０を介して燃料噴射弁に向けて圧送される。

こうした高圧ポンプ１５０にあっては、圧送行程中における電磁スピル弁５５０の閉弁期間中のみ燃料噴射弁に向けて燃料が圧送されるため、電磁スピル弁５５０の閉弁時間を制御することで燃料圧送量が調節される。

すなわち、高圧ポンプ１５０の作動を停止する制御とは、電磁スピル弁５５０を閉弁することなく、開弁状態に維持する制御であり、この制御中は、高圧ポンプ１５０内の加圧室に供給された燃料は加圧されないまま、筒内燃料噴射弁に供給されることになる。

ここで、高圧ポンプ１５０によって、昇圧された燃料は、燃料分配管１３０を介して筒内燃料噴射弁１１０へ圧送されるが、筒内燃料噴射弁１１０から一回に噴射される燃料に対して、高圧ポンプ１５０による昇圧行程は所定回数を必要とする。よって、高圧ポンプ１５０による燃料の昇圧を低減する制御を行う際には、一時的に電磁スピル弁５５０を開弁状態に保つ制御を行うことで達成できる。この制御が、高圧ポンプ駆動力低減制御である
。

高圧ポンプ１５０の圧送行程において、電磁スピル弁５５０が閉じる時には、加圧室５００の容積が小さくなる過程にあって、燃料が圧送通路５１０側だけでなく、スピル通路４８０側も流れようとする。この状態で、電磁スピル弁５５０を閉じると、この閉弁動作が
、上記のように流れようとする燃料によって付勢され、電磁スピル弁５５０が閉弁するときの衝突音が大きくなる。

そして、電磁スピル弁５５０の作動音が、同電磁スピル弁５５０の閉弁毎に連続的に発生し、作動音として外部に漏れる。

通常、車両走行時には、内燃機関の機関作動音が大きい為、上記電磁スピル弁５５０の閉弁毎に生じる連続的な作動音が不快感を感じるほど大きなものとなることはない。

しかし、内燃機関のアイドル制御時などの内燃機関の機関作動音が小さくなる時には、電磁スピル弁５５０の連続的な作動音は、相対的に大きくなり、こうした作動音による不快感が無視できないものとなる。

また、上述のように、高圧ポンプ１５０の昇圧過程において、電磁スピル弁５５０を一次的に開弁状態を維持する圧送停止制御を実行することで、電磁スピル弁５５０が閉弁する際に発生する衝突音を低減させることが可能である。

一方、各吸気通路燃料噴射弁１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧ポンプ１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧ポンプ１８０から吐出された燃料の圧力が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されており、したがって吸気通路燃料噴射弁１２０に供給されている燃料の圧力および高圧ポンプ１５０に供給されている燃料の圧力が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。

尚、高圧ポンプ１５０は低圧ポンプ１８０から供給された燃料を昇圧し、燃料噴射弁に圧送するが、この場合、高圧ポンプ１５０の駆動を停止させることにより、低圧ポンプ１８０を通過した燃料を直接燃料噴射弁に送り出すことも可能である。

エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ(ＲＥＡＤＯＮＬＹＭＥＭＯＲＹ)３２０、ＲＡＭ(ＲＡＮＤＡＭＡＣＣＥＳS ＭＥＭＯＲＹ)３３０、ＣＰＵ(ＣＥＮＴＲＡＬＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＵＮＩＴ)３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。

エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。

燃料分配管１３０には燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。

本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ₂センサを用いてもよい。

アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。

次に、図６を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内燃料噴射弁１１０と吸気通路燃料噴射弁１２０との噴き分け比率（以下、ＤＩ比率（r）とも記載する。）を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。

図６に示すように、これらのマップは、エンジン１０の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内燃料噴射弁１１０の分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている
。

図６に示すように、エンジン１０の回転数と負荷率とで定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒが設定されている。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内燃料噴射弁１１０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路燃料噴射弁１２０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、筒内燃料噴射弁１１０と吸気通路燃料噴射弁１２０とで燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。なお、概略的には、筒内燃料噴射弁１１０は、気化潜熱による充填効率の向上に寄与し、吸気通路燃料噴射弁１２０は、混合気の均質性に寄与する。

さらに、これらの図６に示すように、筒内燃料噴射弁１１０と吸気通路燃料噴射弁１２０のＤＩ分担率ｒを規定した。

図６に設定されるエンジン１０の回転数と負荷率については、図６中、ＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。その他、図６中のＮＥ（２）も適宜設定されている。

尚、アイドル状態時における、筒内燃料噴射弁１１０と吸気通路燃料噴射弁１２０を吹き分け比率は、図６のマップによらず、筒内燃料噴射弁１１０と吸気通路燃料噴射弁１２０の最小燃料噴射量と筒内燃料噴射弁１１０のデポジットの堆積のし易さに基づいて決定されている。

次に、本発明の制御に関する第１の実施例について図２、及び図３に基づいて説明する。尚、以下に示す制御は、ＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に収納され所定期間毎に、例えば３０ｍｓｅｃ毎に繰り返される。ステップ（以下「Ｓ」と記す）１０１において、運転状態検出手段により、車両がアイドル状態にあるか否かを判断する。運転状態検出手段とは、水温センサ３８０、燃料圧センサ４００、空燃比センサ４００、アクセル開度センサ４２０の値と、ＲＯＭ内に格納され、予め求められた運転状態を記したマップ値とを比較し、運転状態を検出する手段である。

そして、アクセル開度センサ４４０の値により、内燃機関がアイドル状態であると判断された場合には、Ｓ１０２にて内燃機関の暖機状態を検出する。この検出には、水温センサ３８０の値により判断される。暖機が終了する前であれば、内燃機関は暖機運転を行うので、高圧ポンプ１５０は駆動させており、車両が直ちに発進しても、車両運転状況に応じた燃料噴射を行うことができる。

暖機が終了していない場合は、内燃機関の温度が低い状態であるため、筒内に低圧にて燃料を供給した場合、燃料の気化が促進されにくい状態となっている。そのため、Ｓ１０２では、暖機が終了していないと判断した場合にあっては、アイドル制御中にシフト位置がＮレンジ、Ｐレンジにある場合であっても、高圧ポンプ１５０を駆動して、筒内燃料噴射弁から、高圧の燃料を噴射する制御をしている。

次に、Ｓ１０２にて暖機運転が終了していると判断された場合には、Ｓ１０３において、シフトレバーのシフト位置を検出する。シフトレバーのシフト操作は、内燃機関の動力の伝達状態の変更を指令する指令手段である。この際、シフト位置が、内燃機関の動力が車軸に伝達しない位置、すなわちＮレンジ、あるいはＰレンジにある場合を検知すると、Ｓ１０４において高圧ポンプ１５０の作動を停止する。

シフト位置がＤ、２、Ｌレンジのように内燃機関の動力が車軸に伝達可能な状態であれば
、車両がアイドル状態であっても、急発進する可能性があるが、その際に、燃料が昇圧されていなければ、車両走行状態に見合った燃料を内燃機関へ供給することができず、ドライバの所望の加速を得ることができない。

よって、Ｓ１０６では、シフト位置がＤ、２、Ｌレンジのように内燃機関の動力が車軸に伝達可能な位置にある場合には、急加速等の走行状態へ移行する際にはドライバ要求を満たすために、高圧ポンプ１５０の作動停止制御を実行せず、高圧噴射を可能な状態に維持する。ここで、筒内高圧噴射とは、高圧ポンプ１５０によって昇圧された燃料を筒内燃料噴射弁から噴射する形態に相当する。

或いは、Ｓ１０３において、シフト位置がＮレンジ、Ｐレンジにある場合には、Ｓ１０４において、高圧ポンプ１５０の作動を停止させ、吸気通路燃料噴射弁からは通常の吸気通路噴射を行うとともに、筒内燃料噴射弁からは、低圧ポンプ１８０によって送りこまれた燃料を、高圧ポンプ１５０によっては昇圧せずに、燃料噴射する。これが、Ｓ１０５における筒内低圧噴噴射に相当する。吸気通路燃料噴射弁、あるいは、筒内燃料噴射弁からの燃料の吹き分けは、両噴射弁の最小燃料噴射量と、筒内燃料噴射弁のデポジットの堆積のし易さに基づいて決定される。よって、アイドル制御中であっても、筒内燃料噴射弁から燃料を噴射するので、筒内燃料噴射弁にデポジットが堆積する虞はない。

このような燃料噴射制御を実施することで、車両が直ちに発進することが予想されない、Ｐレンジ、Ｎレンジの位置にある場合には、高圧ポンプ１５０の作動が停止されるので、アイドル制御中の高圧ポンプ１５０の作動音に起因する騒音を抑制できる。また、車両が直ちに発進する可能性のあるＤ、２、Ｌレンジの位置にある場合は、高圧ポンプ１５０の作動を維持することで、急発進等のドライバ要求を満たすことのできる燃料噴射が可能となる
。

また、Ｓ１０４において、高圧ポンプ１５０の作動を停止させる制御を行う場合にあっては、停止ではなく、高圧ポンプ１５０の圧送回数を低減する制御を行うことも可能である
。

圧送回数の低減を行う制御を行うことで、電磁スピル弁５５０が閉弁する回数が低減できるので、電磁スピル弁５５０が閉弁する際に発生する衝突音を低減することができる。また、上記の効果に加え、前記所定圧に燃料圧力を昇圧する際には、高圧ポンプを完全に停止する制御に比べ、昇圧されるまでの期間を短時間で行うことができるため、車両状態を早期にドライバ要求を満たす状態にすることができる。

次に、Ｓ２０１において、シフトレバーのシフト位置がＮレンジ、或いはＰレンジから、Ｄ、２、Ｌレンジの内燃機関の動力が車軸に伝達可能な位置にシフトチェンジされたか否か、を動力伝達状態検出手段によって検出する。Ｓ２０２において、上記シフトチェンジを検出した場合には、高圧ポンプ１５０を作動させる。

Ｓ２０２において作動させた高圧ポンプ１５０は、燃料分配管中の燃料を昇圧させるが、燃料が所定の圧力まで昇圧するには応答遅れが生じる。ここで、所定の圧力とは、筒内噴射を行う際に、筒内燃料噴射弁から内燃機関へ供給される燃料が適度に気化され、均質燃焼が可能な程度の圧力である。例えば、６ＭＰａから１３ＭＰａであることが好ましい。

燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量は、燃料噴射弁の開弁時間と、燃料の圧力によって定められるところ、開弁時間が同一であっても、燃料噴射弁中の燃料の圧力が異なれば、燃料噴射量は異なる。

よって、Ｓ２０２において、高圧ポンプ１５０を作動させた後、実際に燃料の圧力が上昇するまでの間は、燃料の圧力が低いため、本来噴射すべき燃料噴射量を確保できない状態にある。すなわち、燃料圧力が上昇していない場合に、アイドル状態から走行状態へ移行した場合であっても、ドライバ要求に見合った燃料噴射量を確保することができず、結果として、急加速等の高負荷走行を可能にする燃料量を確保することができず、車両の応答性を良好にすることができない虞がある。

そこで、Ｓ２０３において、燃料分配管に設けられた燃圧センサ４００により、燃料圧力が、所定の圧力まで昇圧されているか、否かを判断する。この燃圧センサ４００は、燃料圧力検出手段に該当する。尚、本実施例において燃料圧力センサ４００は、燃料分配管に設けられた構成を開示しているが、高圧ポンプによって加圧された燃料の圧力を測定できる個所であれば良く、例えば、高圧ポンプから燃料分配管までの燃料配管中に配置しても良い。

Ｓ２０３において、検出された燃料圧力が、所定の圧力まで昇圧されていないと判断された場合には、Ｓ２０５においてシフト位置がＤ、２、Ｌレンジの位置にある場合でも、Ｄレンジの伝達状態への変更を不許可とする。すなわち、内燃機関の動力を車軸に伝達させない状態とする。

一方、Ｓ２０３において、検出された燃料圧力が所定の圧力まで昇圧されている場合には
、Ｄレンジ許可制御、すなわち内燃機関の動力を車軸に伝達させる状態とする制御を行う
。

このような制御を行うことで、燃料の圧力が上昇するまでの間、たとえシフトレバーのシフト位置がＤ、２、Ｌレンジにある場合であっても、内燃機関の動力を車軸に伝達可能な状態にしない。よって、ドライバが内燃機関の動力が車軸に伝達された振動を確認した後
、車両を走行させることが予想されるので、車両の走行時に、ドライバ要求を満たさない状況が生じることを防ぐことができる。尚、ドライバが内燃機関の動力が車軸に伝達されたことを、ブザー、あるいはインパネ内のランプを用いて知らせても良い。また、車両が発進可能な状態にある場合には、燃料の圧力が上昇しているため、直ちに発進する場合等にドライバ要求を満たした走行が可能となる。

また、シフトレバーをＤ、２、Ｌレンジに切り替えた場合であっても、ドライバは、内燃機関の動力が車軸に伝達可能な状態になったか否かを、車両の振動で確認することができる。よって、ドライバは、シフトレバーをＤ、２、Ｌレンジに切り替えた後、内燃機関の動力が車軸に伝達された作動音を確認した後に、アクセルを踏み込む可能性が高く、実際に内燃機関の動力が車軸に伝達されない状態で、アクセルを踏み込む可能性が低い。

次に本発明の制御に関する第２の実施例について、図４を用いて説明をする。第２の実施例において、第１の実施例中、Ｓ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ２０１までの制御内容は同一であるので、ここでの説明は省略する。また、図４中のＳ３０１の制御内容は、Ｓ２０１と同様の制御であり、シフト位置がＮレンジ、ＰレンジからＤ、２、Ｌレンジにシフトチェンジされたことを判断する。

Ｓ３０１において、シフトチェンジされていないと判断した場合、すなわち、シフト位置が、Ｎレンジ、Ｐレンジの状態を維持していると判断された場合は、Ｓ３０４において、吸気通路噴射と、筒内噴射を行う。高圧ポンプ１５０は作動していないため、高圧ポンプ１５０の作動音による騒音を抑制することができる。

次に、Ｓ３０１において、シフト位置が、Ｎレンジ、ＰレンジからＤ、２、Ｌレンジへシフトチェンジされたことが判断された場合は、Ｓ３０２において高圧ポンプ１５０を作動させ、Ｓ３０３において、燃圧センサ４００により、燃料の圧力が所定圧力まで昇圧されたか否かを判断する。高圧ポンプ１５０が作動してから、実際に燃料の圧力が高圧になるまでには、遅れが生じるためである。

Ｓ３０３において、燃料圧センサ４００によって測定された燃料分配管１３０中の燃料の圧力が、所定圧力まで昇圧されていないと判断された場合には、Ｓ３０５に移行し、吸気通路噴射を行う。吸気通路噴射は、高圧ポンプ１５０によって昇圧された燃料が圧送される燃料噴射弁ではなく、低圧ポンプ１８０によって送り出された燃料を噴射する燃料噴射弁であるので、燃料の圧力が昇圧されていない状態でも、適切な燃料状態で内燃機関に燃料を供給することができる。

よって、高圧ポンプ１５０が作動してから、実際に燃料の圧力が昇圧されるまでの間は、吸気通路燃料噴射を行い、Ｄ、２、Ｌレンジへシフトチェンジした場合に、燃料の圧力が所定圧力まで昇圧されるまでは、吸気通路噴射を行うことで、即座に走行状態可能な状態に移行できる。

一方、Ｓ３０３において、燃料分配管１３０中の燃料の圧力が所定圧力まで昇圧された、と判断された場合は筒内燃料噴射弁１１０にて高圧噴射を行う。

また、Ｓ３０１においてＰ、ＮレンジからＤ、２、Ｌレンジへシフトチェンジしなかったと判断した場合は、からＳ２０５における内燃機関の動力を車軸に伝達させない状態に移行させる。

このように、筒内燃料噴射弁１１０と、吸気通路燃料噴射弁１２０の二つの燃料噴射弁を備えることで、燃料の圧力の昇圧状態に応じた燃料噴射を行うことが可能となる。

すなわち、燃料の圧力の上昇に応じて噴射形態の変更を行うことで、燃料の圧力が上昇していない場合であっても、低圧ポンプ１８０により、吸気通路燃料噴射弁１２０から内燃機関に燃料を供給することができる。よって、Ｄ、２、Ｌレンジにシフトチェンジした場合には、迅速に走行可能な状態に移行することができ、ドライバ要求を満たすことができる。

第１の実施例では、高圧ポンプ１５０の作動から、燃料の圧力が昇圧された後に走行可能な状態に移行するが、第２の実施例では、Ｄ、２、Ｌレンジに移行した際には、迅速に走行可能な状態にすることができる。

また、本明細書中の制御に関する実施例中では、アクセル開度センサ４４０の値により、内燃機関がアイドル状態であると判断された場合には、Ｓ１０２にて内燃機関の暖機状態を検出するステップを有するが、本発明は、アイドル状態を検出するステップを有する発明に限定されるものではない。また、アイドル状態時の制御に限られるものでもない。

以上説明した本発明の実施の形態を行うことで、筒内燃料噴射弁と、吸気通路燃料噴射弁とを備えるエンジンは、アイドル制御時での高圧ポンプ１５０から発せられる騒音を抑制するとともに、ドライバが、アイドル状態から急発進する可能性のあるＤ、２、Ｌレンジのシフト位置にある場合には、高圧ポンプの作動を停止させないことで、車両の発進加速性を向上させ、ドライバ要求に見合った性能を提供することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置で制御される内燃機関の概略構成図本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適な第１の制御フローチャート図本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適な第２の制御フローチャート図本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適な第３の制御フローチャート図本発明の実施の形態に係る制御装置で制御される高圧ポンプ１５０の概略構成図本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適な、燃料噴射の実施の形態

符号の説明

１０・・・エンジン、２０・・・インテークマニホールド、３０・・・サージタンク、４０・・・吸気ダクト、４２・・・エアフローメータ、５０・・・エアクリーナ、６０・・・電動モータ、７０・・・スロットルバルブ、８０・・・エキゾーストマニホールド、９０・・・三元触媒コンバータ、１００・・・アクセルペダル、１１０・・・筒内燃料噴射弁、１１２・・・気筒、１２０・・・吸気通路燃料噴射弁、１３０・・・燃料分配管、１４０・・・逆止弁、１５０・・・高圧ポンプ、１６０・・・燃料分配管（低圧側）、１７０・・・燃料圧レギュレータ、１８０・・・低圧ポンプ、１９０・・・燃料フィルタ、２００・・・燃料タンク、３００・・・エンジンＥＣＵ、３１０・・・双方向性バス、３２０・・・ＲＯＭ、３３０・・・ＲＡＭ、３４０・・・ＣＰＵ、３５０・・・入力ポート、３６０・・・出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０，４７０・・・Ａ／Ｄ変換器、３８０・・・水温センサ、４００・・・燃料圧センサ、４２０・・・空燃比センサ、４４０・・・アクセル開度センサ、４６０・・・回転数センサ、４７０・・・吸入通路、４８０・・・スピル通路、５００・・・加圧室、５１０・・・圧送通路、５２０・・・シリンダ、５３０・・・プランジャ、５４０・・・カム、５５０・・・電磁スピル弁

Claims

燃料噴射弁に高圧の燃料を供給可能な高圧ポンプと、前記燃料噴射弁に低圧の燃料を供給可能な低圧ポンプと、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の動力の車軸への伝達状態を検出する動力伝達状態検出手段とを備え、前記高圧ポンプにより昇圧された燃料を前記燃料噴射弁に供給し、当該燃料噴射弁から内燃機関へ燃料を供給する車両用内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記運転状態検出手段により前記内燃機関がアイドル状態であることを検出した場合には、前記動力伝達状態検出手段により、前記内燃機関の動力が車軸に伝達されている状態であることを検出したときには、前記高圧ポンプの駆動を行う一方で、前記動力伝達状態検出手段により、前記内燃機関の動力が車軸に伝達されない状態であることを検出したときには、前記高圧ポンプの駆動力を低減させるとともに、前記低圧ポンプにより前記燃料噴射弁に燃料を供給する高圧ポンプ駆動力低減制御を行うこと、を特徴とする車両用内燃機関の燃料噴射制御装置。
前記燃料噴射弁は、前記内燃機関の筒内へ燃料を噴射する筒内燃料噴射弁であり、更に、前記低圧ポンプにより燃料供給可能で吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路燃料噴射弁を備え、
前記高圧ポンプ駆動力低減制御によって前記高圧ポンプの駆動を低減した場合は、前記吸気通路燃料噴射弁から燃料を噴射すること、を特徴とする請求項１記載の車両用内燃機関の燃料噴射制御装置。
前記高圧ポンプから吐出される燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、
内燃機関の動力の伝達状態の変更を指令する指令手段を更に備え、
内燃機関の動力が車軸へ伝達されていない状態から、前記指令手段によって、内燃機関の動力を車軸へ伝達する状態へ切り替える指令が出され、且つ、前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力が所定値以上である場合に、
内燃機関の動力を車軸に伝達する状態へ切り替えること、を特徴とする請求項１または２記載の車両用内燃機関の燃料噴射制御装置。
前記高圧ポンプから吐出される燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、
内燃機関の動力の伝達状態の変更を指令する指令手段を更に備え、
内燃機関の動力が車軸へ伝達されていない状態から、前記指令手段によって、内燃機関の動力を車軸へ伝達する状態へ切り替える指令が出された後、前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力が所定値未満である間は、前記吸気通路燃料噴射弁からのみ内燃機関へ燃料の供給を行い、所定値以上となった場合に前記筒内燃料噴射弁からの燃料噴射を許可すること、を特徴とする請求項２記載の車両用内燃機関の燃料噴射制御装置。
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
内燃機関の動力の伝達状態を検出する動力伝達状態検出手段と、
カムの回転によるシリンダとプランジャとの相対移動に基づき、
加圧室の容積を変化させて前記加圧室に燃料を吸入するとともに同燃料を内燃機関の燃料噴射弁に向けて圧送する燃料ポンプと、
前記加圧室から燃料を流出させるスピル通路と前記加圧室との間を開閉するスピル弁とを備え、
前記スピル弁を開弁状態に維持することにより前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁への燃料圧送を停止する圧送停止制御手段と、
前記スピル弁を閉弁することにより前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁への燃料圧送を行う圧送制御手段と、を有する車両用内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記運転状態検出手段により前記内燃機関がアイドル状態であることを検出した場合には、前記動力伝達状態検出手段により、前記内燃機関の動力が車軸に伝達されている状態であることを検出したときには、前記圧送制御手段の実行により前記燃料ポンプを駆動する一方で、前記動力伝達状態検出手段により、前記内燃機関の動力が車軸に伝達されない状態であることを検出したときには、前記圧送制御手段の実行中に一時的に前記圧送停止制御手段を実行すること、を特徴とする車両用内燃機関の燃料噴射制御装置。