JP6251100B2

JP6251100B2 - 筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置

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Publication number: JP6251100B2
Application number: JP2014061195A
Authority: JP
Inventors: 雅治南波; 慧大宮
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2034-03-25
Also published as: JP2015183601A

Description

本発明は、筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置に関する。

近年、エンジンのシリンダ内に燃料を直接噴射することにより、例えば、充填効率や耐ノック性の向上を図ることができる筒内噴射エンジンが実用化されている。このような、筒内噴射エンジンでは、圧縮行程の高圧になった燃焼室内に燃料を直接噴射する必要もあるため、通常、インジェクタにより噴射する燃料の圧力を昇圧するための高圧燃料ポンプを備えている（例えば特許文献１参照）。

ここで、特許文献１には、排気カムシャフトの回転方向に等間隔に３つのカム山が形成されたポンプ駆動カムを有する高圧燃料ポンプを備えた直列型４気筒の筒内噴射エンジンが開示されている。この高圧燃料ポンプは、排気カムシャフトに取り付けられたポンプ駆動カムの回転によってシリンダ内を往復移動するプランジャを有しており、該プランジャとシリンダにより区画され、該プランジャの往復移動に伴い容積の変化する加圧室が形成されている。そして、ポンプ駆動カムの回転に伴い、プランジャが加圧室を縮小する方向に移動することにより、加圧室内の燃料が加圧されて吐出される。

特開２０１１−２５６７２６号公報

上述したように、特許文献１では、４気筒のエンジンに対して、３つのカム山が形成されたポンプ駆動カムを有する高圧燃料ポンプが適用されている。すなわち、ポンプ駆動カムのカム山の数が、エンジンの気筒数よりも少ない。そのため、このエンジンでは、ポンプ駆動カムの１山で２気筒分の燃料噴射を賄うタイミングが生じる。

このようなタイミングでは、燃料を噴射することによる燃料圧力（以下、「燃圧」ともいう）の低下幅が大きくなり、次の（２気筒目の）燃料を噴射できなくなるおそれがある。特に、エンジン始動時にはより多くの燃料が必要とされるため、燃料圧力の低下幅もより大きくなり、燃料を噴射できなくなる可能性も高くなる。そのため、エンジン始動時に、クランキングが間延びし、運転者に違和感を与えるおそれがある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、ポンプ駆動カムのカム山の数がエンジンの気筒数よりも少ない高圧燃料ポンプを備えた筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置であって、エンジン始動時に、クランキングが間延びすることを防止することが可能な筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置は、エンジンのシリンダ内に燃料を直接噴射するインジェクタと、エンジンの気筒数よりも少ないカム山が形成されたポンプ駆動カムを有し、該ポンプ駆動カムの駆動により燃料圧力を昇圧してインジェクタに圧送する高圧燃料ポンプとを備える筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置において、エンジン始動時における初回噴射時に、インジェクタによる燃料噴射を許可する噴射許可燃圧値を、２回目以降の燃料噴射時よりも高く設定する許可値設定手段を備えることを特徴とする。

本発明に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置によれば、エンジン始動時における初回噴射時の噴射許可燃圧値が２回目以降の燃料噴射時の噴射許可燃圧値よりも高く設定される。そのため、初回噴射時の燃料圧力が２回目の噴射で必要とされる燃料圧力よりも高く昇圧される。よって、初回の燃料噴射によって燃料圧力が低下しても、次気筒（２回目）の燃料噴射を行うことが可能となる。その結果、エンジン始動時に、クランキングが間延びすることを防止することが可能となる。

本発明に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置では、許可値設定手段が、エンジン始動時における２回目以降の燃料噴射時の噴射許可燃圧値を、初回噴射時の噴射許可燃圧値から徐々に下げていくことが好ましい。

通常、エンジン始動時の燃料噴射量は、初回がもっとも多く、２回目以降減少していく。そこで、このようにすれば、２回目以降の燃料噴射量の減少、すなわち、一度の燃料噴射による燃料圧力の低下幅の減少に対応して、噴射許可燃圧値を下げることができる。よって、２回目以降の燃料噴射時の噴射許可燃圧値をより適切に設定することが可能となる。

本発明に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置では、許可値設定手段が、エンジン始動時における初回噴射時に、エンジンの状態に基づいて設定された燃料噴射量に応じて、噴射許可燃圧値を設定することが好ましい。

ところで、例えば低温始動時などでは燃料噴射量が増大するため、燃料噴射による燃料圧力の低下幅も大きくなる。それに対して、この場合、燃料噴射量に応じて噴射許可燃圧値が設定されるため、例えば低温始動時などで燃料噴射量が増大したとしても、燃料圧力が噴射許可燃圧値を下回ることによって、２回目以降の燃料噴射ができなくなることを確実に防止することが可能となる。

本発明に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置は、エンジンのシリンダ内に燃料を直接噴射するインジェクタと、エンジンの気筒数よりも少ないカム山が形成されたポンプ駆動カムを有し、該ポンプ駆動カムの駆動により燃料圧力を昇圧してインジェクタに圧送する高圧燃料ポンプとを備える筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置において、エンジン始動時に、高圧燃料ポンプのポンプ駆動カムの回転位置に基づいて、ポンプ駆動カムの１山分の駆動で２気筒以上の燃料噴射を賄う必要があるか否かを判定する噴射気筒数判定手段と、噴射気筒数判定手段によりポンプ駆動カムの１山分の駆動で２気筒以上の燃料噴射を賄う必要があると判定された場合に、インジェクタによる燃料噴射を許可する噴射許可燃圧値を、ポンプ駆動カムの１山分の駆動で２気筒以上の燃料噴射を賄う必要がないと判定された場合と比較して高く設定する許可値設定手段とを備えることを特徴とする。

ところで、高圧燃料ポンプのポンプ駆動カムの１山分の駆動（ストローク）で２気筒以上の燃料噴射を賄う必要がある状態は、２回目の燃料噴射にとって、燃料圧力的に厳しくなる。ここで、本発明に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置によれば、エンジン始動時に、ポンプ駆動カムの１山分の駆動で２気筒以上の燃料噴射を賄う必要があるか否かが判定され、必要があると判定された場合に、インジェクタによる燃料噴射を許可する噴射許可燃圧値がより高く設定される。よって、初回の燃料噴射によって燃料圧力が低下しても、次気筒（２回目）の燃料噴射を行うことが可能となる。その結果、エンジン始動時に、クランキングが間延びすることを防止することが可能となる。

本発明に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置では、噴射気筒数判定手段が、エンジン始動時の初回噴射時において、ポンプ駆動カムの１山分の駆動で２気筒以上の燃料噴射を賄う必要があるか否かを判定することが好ましい。

ところで、上述したように、通常、エンジン始動時の燃料噴射量は初回がもっとも多くなる。そのため、エンジン始動時の初回噴射時において、高圧燃料ポンプのポンプ駆動カムの１山分の駆動で２気筒以上の燃料噴射を賄う必要がある状態は、２回目の燃料噴射にとって、燃料圧力的にもっとも厳しくなる。この場合、エンジン始動時の初回噴射時において、ポンプ駆動カムの１山分の駆動で２気筒以上の燃料噴射を賄う必要があるか否かが判定され、必要があると判定された場合に、インジェクタによる燃料噴射を許可する噴射許可燃圧値がより高く設定される。そのため、初回の燃料噴射によって燃料圧力が低下しても、次気筒（２回目）の燃料噴射を行うことが可能となる。

本発明に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置では、許可値設定手段が、ポンプ駆動カムの１山分の駆動で２気筒以上の燃料噴射を賄う必要があると判定された場合に、エンジンの状態に基づいて設定された燃料噴射量に応じて、噴射許可燃圧値を設定することが好ましい。

上述したように、例えば低温始動時などでは燃料噴射量が増大するため、燃料噴射による燃料圧力の低下幅も大きくなる。それに対して、この場合、燃料噴射量に応じて噴射許可燃圧値が設定されるため、例えば低温始動時などで燃料噴射量が増大したとしても、燃料圧力が噴射許可燃圧値を下回ることによって、２回目以降の燃料噴射ができなくなることを確実に防止することが可能となる。

本発明によれば、ポンプ駆動カムのカム山の数がエンジンの気筒数よりも少ない高圧燃料ポンプを備えた筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置において、エンジン始動時に、クランキングが間延びすることを防止することが可能となる。

第１実施形態に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置の構成を示す図である。高圧燃料ポンプの一例を模式的に示した縦断面図である。第１実施形態に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置による、エンジン始動時の燃料圧力制御（噴射許可燃圧値設定処理）の処理手順を示すフローチャートである。エンジン始動時における、燃料圧力等の変化の一例を示すターミングチャートである。第２実施形態に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置の構成を示す図である。第２実施形態に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置による、エンジン始動時の燃料圧力制御（噴射許可燃圧値設定処理）の処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
まず、図１を用いて、第１実施形態に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置１の構成について説明する。図１は、筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置１、及び、該燃料圧力制御装置１が適用された筒内噴射エンジン（以下、単に「エンジン」ともいう）１０の構成の構成を示す図である。

エンジン１０は、例えば水平対向型の４気筒ガソリンエンジンである。また、エンジン１０は、シリンダ内（筒内）に燃料を直接噴射する筒内噴射式のエンジンである。エンジン１０では、エアクリーナ１６から吸入された空気が、吸気管１５に設けられた電子制御式スロットルバルブ（以下、単に「スロットルバルブ」ともいう）１３により絞られ、インテークマニホールド１１を通り、エンジン１０に形成された各気筒に吸入される。ここで、エアクリーナ１６から吸入された空気の量（エンジン１０に吸入される空気量）は、エアクリーナ１６とスロットルバルブ１３との間に配置されたエアフローメータ１４により検出される。また、インテークマニホールド１１を構成するコレクター部（サージタンク）の内部には、インテークマニホールド１１内の圧力を検出するバキュームセンサ３０が配設されている。さらに、スロットルバルブ１３には、該スロットルバルブ１３の開度を検出するスロットル開度センサ３１が配設されている。

シリンダヘッドには、気筒毎に吸気ポート２２と排気ポート２３とが形成されている（図１では片バンクのみ示した）。各吸気ポート２２、排気ポート２３それぞれには、該吸気ポート２２、排気ポート２３を開閉する吸気バルブ２４、排気バルブ２５が設けられている。吸気バルブ２４を駆動する吸気カムシャフト２８と吸気カムプーリとの間には、吸気カムプーリと吸気カムシャフト２８とを相対回動してクランク軸１０ａに対する吸気カムシャフト２８の回転位相（変位角）を連続的に変更して、吸気バルブ２４のバルブタイミング（開閉タイミング）を進遅角する可変バルブタイミング機構２６が配設されている。この可変バルブタイミング機構２６により吸気バルブ２４の開閉タイミングがエンジン運転状態に応じて可変設定される。

同様に、排気カムシャフト２９と排気カムプーリとの間には、排気カムプーリと排気カムシャフト２９とを相対回動してクランク軸１０ａに対する排気カムシャフト２９の回転位相（変位角）を連続的に変更して、排気バルブ２５のバルブタイミング（開閉タイミング）を進遅角する可変バルブタイミング機構２７が配設されている。この可変バルブタイミング機構２７により排気バルブ２５の開閉タイミングがエンジン運転状態に応じて可変設定される。

エンジン１０の各気筒には、シリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ１２が取り付けられている。インジェクタ１２は、高圧燃料ポンプ６０により加圧された燃料を各気筒の燃焼室内へ直接噴射する。

インジェクタ１２は、デリバリーパイプ（コモンレール）６１に接続されている。デリバリーパイプ６１は、高圧燃料ポンプ６０から燃料配管６２を通じて圧送されてきた燃料を各インジェクタ１２に分配するものである。高圧燃料ポンプ６０は、燃料タンク（図示省略）からフィードポンプ（低圧燃料ポンプ）により吸い上げられた燃料を、運転状態に応じて高圧（例えば、８〜１３ＭＰａ）に昇圧してデリバリーパイプ６１へ供給する。なお、本実施形態では、高圧燃料ポンプ６０として、エンジン１０のカムシャフト２８によって駆動される形式のものを用いた。

ここで、図２を用いて、高圧燃料ポンプ６０の構成について説明する。高圧燃料ポンプ６０は、主として、ポンプ駆動カム６０１、リフタ６０２、プランジャ６０３、吸入弁６０５を司る電磁弁６０６、及び、吐出弁６０７を有して構成されている。ポンプ駆動カム６０１はエンジン１０のカムシャフト２８の回転動力によって駆動され、リフタ６０２及びプランジャ６０３を往復運動させる。プランジャ６０３が下降するときに吸入弁６０５が開かれ、加圧室６０４に燃料が流入する。プランジャ６０３が上昇するときには、吸入弁６０５が閉じられ、加圧室内６０４の燃料が圧縮される。その圧力によって吐出弁６０７が開き、高圧燃料が吐出される。

なお、図２に示されるように、ポンプ駆動カム６０１は、カムシャフト２８の回転方向に沿って等間隔に形成された３つのカム山を有している。ここで、カムシャフト２８は、クランクシャフト１０ａが２回転する間に１回転するため、クランクシャフト１０ａ２回転に対して、プランジャ６０３が３往復し、高圧燃料ポンプ６０から燃料が吐出される。

上記吸入弁６０５は電磁弁６０６によって閉弁動作を電気的に制御できる構造となっている。プランジャ６０３下降時に加圧室６０４に流入した燃料は、プランジャ６０３上昇時に、吸入弁６０５が開弁保持されていれば吸入側へ戻され、吸入弁６０５が閉弁されれば、加圧室６０４内で加圧されて吐出される。プランジャ６０３上昇時に吸入弁６０５が閉弁されるタイミングを制御して、吸入側へ戻される燃料と加圧される燃料の割合を変えることによって、高圧吐出される流量を制御することができる。なお、電磁弁６０６は、後述するエンジン制御装置（以下「ＥＣＵ」という）５０に接続されており、該ＥＣＵ５０により駆動が制御される。

図１に戻り、各気筒のシリンダヘッドには、混合気に点火する点火プラグ１７、及び該点火プラグ１７に高電圧を印加するイグナイタ内蔵型コイル２１が取り付けられている。エンジン１０の各気筒では、吸入された空気とインジェクタ１２によって噴射された燃料との混合気が点火プラグ１７により点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは排気管１８を通して排出される。

排気管１８には、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力する空燃比センサ１９Ａが取り付けられている。空燃比センサ１９Ａとしては、排気空燃比をリニアに検出することのできるリニア空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）が用いられる。なお、空燃比センサ１９Ａとして、排気空燃比をオン−オフ的に検出するＯ_２センサを用いてもよい。

また、空燃比センサ１９Ａの下流には排気浄化触媒（ＣＡＴ）２０が配設されている。排気浄化触媒２０は三元触媒であり、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の酸化と、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元を同時に行い、排気ガス中の有害ガス成分を無害な二酸化炭素（ＣＯ_２）、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）及び窒素（Ｎ_２）に清浄化するものである。排気浄化触媒２０の下流には、排気空燃比をオン−オフ的に検出するリヤ（ＣＡＴ後）Ｏ_２センサ１９Ｂが設けられている。

上述したエアフローメータ１４、ＬＡＦセンサ１９Ａ、Ｏ_２センサ１９Ｂ、バキュームセンサ３０、スロットル開度センサ３１に加え、エンジン１０のカムシャフト２８近傍には、エンジン１０の気筒判別を行うためのカム角センサ３２が取り付けられている。ここで、カム角センサ３２は、カムシャフト２８の回転位置を表す電気信号を出力するとともに、カムシャフト２８の回転に伴って回転する高圧燃料ポンプ６０のポンプ駆動カム６０１の回転位置を表す電気信号も出力する。

また、エンジン１０のクランクシャフト１０ａ近傍には、クランクシャフト１０ａの回転位置を検出するクランク角センサ３３が取り付けられている。ここで、クランクシャフト１０ａの端部には、例えば、２歯欠歯した３４歯の突起が１０°間隔で形成されたタイミングロータ３３ａが取り付けられており、クランク角センサ３３は、タイミングロータ３３ａの突起の有無を検出することにより、クランクシャフト１０ａの回転位置を検出する。カム角センサ３２及びクランク角センサ３３としては、例えば電磁ピックアップ式のものなどが用いられる。

これらのセンサは、ＥＣＵ５０に接続されている。さらに、ＥＣＵ５０には、エンジン１０の冷却水の温度を検出する水温センサ３４、潤滑油の温度を検出する油温センサ３５、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダルの開度（操作量）を検出するアクセル開度センサ３６、および吸入空気温度を検出する吸気温センサ３７等の各種センサも接続されている。

ＥＣＵ５０は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、１２Ｖバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。また、ＥＣＵ５０は、インジェクタ１２を駆動するインジェクタドライバ、点火信号を出力する出力回路、及び、電子制御式スロットルバルブ１３を開閉する電動モータ１３ａを駆動するモータドライバ等を備えている。さらに、ＥＣＵ５０は、高圧燃料ポンプ６０を構成する電磁弁６０６を駆動するドライバ等も備えている。

ＥＣＵ５０では、カム角センサ３２の出力から気筒が判別され、クランク角センサ３３の出力からエンジン回転数が求められる。また、ＥＣＵ５０では、上述した各種センサから入力される検出信号に基づいて、吸入空気量、吸気管負圧、アクセルペダル開度、混合気の空燃比、吸入空気温度、及びエンジン１０の水温や油温等の各種情報が取得される。そして、ＥＣＵ５０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、燃料噴射量や燃料噴射時期、点火時期、及び、スロットルバルブ１３等の各種デバイスを制御することによりエンジン１０を総合的に制御する。

特に、ＥＣＵ５０は、エンジン始動時に、燃料圧力が噴射許可燃圧値以下に低下し、回転上昇が遅れてクランキングが間延びすることを防止する機能を有している。そのため、ＥＣＵ５０は、許可値設定部５１を機能的に備えている。ＥＣＵ５０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、許可値設定部５１の機能が実現される。

許可値設定部５１は、エンジン始動時（例えば、エンジン回転数が所定回転数（例えば２００〜３００ｒｐｍ程度）以下の場合）における初回噴射時に、インジェクタ１２による燃料噴射を許可する噴射許可燃圧値を、２回目以降の燃料噴射時よりも高く設定する。すなわち、許可値設定部５１は、特許請求の範囲に記載の許可値設定手段として機能する。

その際に、許可値設定部５１は、エンジン１０の状態に基づいて設定された燃料噴射量に応じて、噴射許可燃圧値を設定（補正）するようにしてもよい。より具体的には、許可値設定部５１は、例えば、燃料噴射量が多い低温始動時（コールドスタート）には、低温始動時よりも燃料噴射量が少ないホットスタート時（例えばアイドリングストップからの復帰時など）よりも噴射許可燃圧値を高めに設定（補正）するようにしてもよい。

また、許可値設定部５１は、エンジン始動時における２回目以降の燃料噴射時の噴射許可燃圧値を、初回噴射時の噴射許可燃圧値から徐々に下げていくことが好ましい。

次に、図３を参照しつつ、筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置１の動作について説明する。図３は、筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置１による、エンジン始動時の燃料圧力制御（噴射許可燃圧値設定処理）の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＥＣＵ５０において、所定のタイミングで繰り返して実行される。

まず、ステップＳ１００では、エンジン１０の状態を示す情報、例えば、カム位置や、クランク位置（エンジン回転数）、水温等が検出されて読み込まれる。次に、ステップＳ１０２では、ステップＳ１００で読み込まれたエンジン回転数に基づいて、エンジン始動時であるか否か（例えば、エンジン回転数が所定回転数（例えば２００〜３００ｒｐｍ程度）以下であるか否か）についての判断が行われる。ここで、エンジン始動時でない場合には、ステップＳ１０４に処理が移行する。一方、エンジン始動時のときには、ステップＳ１０６に処理が移行する。

ステップＳ１０４では、インジェクタ１２による燃料噴射を許可する噴射許可燃圧値が第２所定値（＜第１所定値）に設定される。その後、本処理から一旦抜ける。

一方、ステップＳ１０６では、初回噴射であるか否かについての判断が行われる。ここで、初回噴射でない場合には、ステップＳ１０８に処理が移行する。一方、初回噴射のときには、ステップＳ１１０に処理が移行する。

ステップＳ１０８では、噴射許可燃圧値が第３所定値（第２所定値＜第３所定値＜第１所定値）に設定される。その後、本処理から一旦抜ける。

一方、ステップＳ１１０では、噴射許可燃圧値が第１所定値（＞第３所定値＞第２所定値）に設定される。すなわち、エンジン始動時における初回噴射時には、噴射許可燃圧値が、２回目以降の燃料噴射時よりも高く設定される。その後、本処理から一旦抜ける。

続いて、上述したフローチャートに従って処理が実行されたときの、エンジン始動時における、燃料圧力等の変化の一例（ターミングチャート）を図４に示す。ここで、図４の横軸は時刻であり、縦軸は燃料圧力（ｋＰａ）、エンジン回転数（ｒｐｍ）、燃料噴射量（ｍｓ．）である。図４では、燃料圧力を実線で、エンジン回転数を破線で、燃料噴射量を細い実線でそれぞれ示した。また、図４では、噴射許可燃圧値を一定とした従来技術による燃料圧力の変化を一点鎖線で併せて示した。

まず、時刻ｔ１において、スタータモータが駆動されてクランキングか開始されると、エンジン１０のカムシャフト２８の回転によって高圧燃料ポンプ６０のポンプ駆動カム６０１が駆動され、プランジャ６０３が往復運動をする度に燃料圧力が上昇する（時刻ｔ１、ｔ２、ｔ４、ｔ６、ｔ７参照）。そして、燃料圧力が噴射許可燃圧値を超えた後、時刻ｔ８で初回の燃料噴射が実行される。引き続き、時刻ｔ９で２度目の噴射、時刻ｔ１０で３度目の噴射、時刻ｔ４で４度目の噴射がそれぞれ実行される。なお、図に示されるように燃料噴射量は、初回がもっとも多く、２回目以降は徐々に減少していく。また、燃料が噴射されて混合気が燃焼することによりエンジン回転数が上昇する。

上述したように燃料が順次噴射された結果、噴射許可燃圧値が一定の従来技術では、時刻ｔ１２において、燃料圧力が噴射許可燃圧値よりも低下している。そのため、次気筒の燃料噴射が禁止される。一方、本実施形態では、初回噴射時の噴射許可燃圧値（実線）が２回目以降の噴射許可燃圧値（二点鎖線）よりも高めに設定されているため、時刻ｔ１２において、燃料圧力の低下は見られるものの、噴射許可燃圧値（二点鎖線）を下回ることが防止されることが確認された。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、エンジン始動時における初回噴射時の噴射許可燃圧値が２回目以降の燃料噴射時の噴射許可燃圧値よりも高く設定される。そのため、初回噴射時の燃料圧力が２回目の噴射で必要とされる燃料圧力よりも高く昇圧される。よって、初回の燃料噴射によって燃料圧力が低下しても、次気筒（２回目）の燃料噴射を行うことが可能となる。その結果、ポンプ駆動カム６０１のカム山の数（３山）がエンジン１０の気筒数（４気筒）よりも少ない高圧燃料ポンプ６０を備えた筒内噴射エンジン１０において、エンジン始動時に、回転上昇が遅れてクランキングが間延びすることを防止することが可能となる。

通常、エンジン始動時の燃料噴射量は、初回がもっとも多く、２回目以降減少していく。ここで、本実施形態によれば、エンジン始動時における２回目以降の燃料噴射時の噴射許可燃圧値が、初回噴射時の噴射許可燃圧値から徐々に下げられていく。そのため、２回目以降の燃料噴射量の減少、すなわち、一度の燃料噴射による燃料圧力の低下幅の減少に対応して、噴射許可燃圧値を下げることができる。よって、２回目以降の燃料噴射時の噴射許可燃圧値をより適切に設定することが可能となる。

なお、例えば低温始動時などでは燃料噴射量が増大するため、燃料噴射による燃料圧力の低下幅も大きくなる。それに対して、本実施形態によれば、燃料噴射量に応じて噴射許可燃圧値を設定（補正）できるため、例えば低温始動時などで燃料噴射量が増大したとしても、燃料圧力が噴射許可燃圧値を下回ることにより、２回目以降の燃料噴射ができなくなることを確実に防止することが可能となる。

（第２実施形態）
上述した第１実施形態では、エンジン始動時における初回噴射時に、インジェクタ１２による燃料噴射を許可する噴射許可燃圧値を、２回目以降の燃料噴射時よりも高くなるように設定した。このような設定の仕方に代えて、ポンプ駆動カム６０１の１山分の駆動（ストローク）で２気筒分の燃料噴射を賄う必要がある場合に、噴射許可燃圧値を高く設定する構成とすることもできる。

そこで、次に、図５を用いて第２実施形態に係る筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置２の構成について説明する。図５は、筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置２、及び、該燃料圧力制御装置２が適用された筒内噴射エンジン１０の構成を示すブロック図である。なお、図５において上記第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。

本実施形態は、ＥＣＵ５０に代えてＥＣＵ５０Ｂが用いられている点で上述した第１実施形態と異なっている。また、ＥＣＵ５０Ｂは、噴射気筒数判定部５３をさらに有している点、および、許可値設定部５１に代えて許可値設定部５１Ｂを有している点で上述した第１実施形態と異なっている。その他の構成は、上述した第１実施形態と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

噴射気筒数判定部５３は、エンジン始動時（例えば、エンジン回転数が所定回転数（例えば２００〜３００ｒｐｍ程度）以下の場合）に、カム角センサ３２により検出された高圧燃料ポンプ６０のポンプ駆動カム６０１の回転位置に基づいて、ポンプ駆動カム６０１の１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要があるか否かを判定する。すなわち、噴射気筒数判定部５３は、特許請求の範囲に記載の噴射気筒数判定手段として機能する。

なお、噴射気筒数判定部５３は、特に燃料圧力が厳しくなるエンジン始動時の初回噴射時において、高圧燃料ポンプ６０のポンプ駆動カム６０１の１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要があるか否かを判定することが好ましい。噴射気筒数判定部５３による判定結果は、許可値設定部５１Ｂに出力される。

許可値設定部５１Ｂは、ポンプ駆動カム６０１の１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要があると判定された場合に、インジェクタ１２による燃料噴射を許可する噴射許可燃圧値を、ポンプ駆動カムの１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要がないと判定された場合（又は定常運転時）と比較して高く設定する。すなわち、許可値設定部５１Ｂは、特許請求の範囲に記載の許可値設定手段として機能する。

その際に、許可値設定部５１Ｂは、ポンプ駆動カム６０１の１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要があると判定された場合に、エンジン１０の状態に基づいて設定された燃料噴射量に応じて、噴射許可燃圧値を設定（補正）するようにしてもよい。より具体的には、許可値設定部５１Ｂは、例えば、燃料噴射量が多い低温始動時（コールドスタート）には、低温始動時よりも燃料噴射量が少ないホットスタート時（例えばアイドリングストップからの復帰時など）よりも噴射許可燃圧値を高めに設定（補正）するようにしてもよい。

次に、図６を参照しつつ、筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置２の動作について説明する。図６は、筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置２による、エンジン始動時の燃料圧力制御（噴射許可燃圧値設定処理）の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＥＣＵ５０Ｂにおいて、所定のタイミングで繰り返して実行される。

まず、ステップＳ２００では、エンジン１０の状態を示す情報、例えば、カム位置や、クランク位置（エンジン回転数）、水温等が検出されて読み込まれる。次に、ステップＳ２０２では、エンジン始動時における初回噴射であるか否かについての判断が行われる。ここで、エンジン始動時の初回噴射でない場合には、ステップＳ２０４に処理が移行する。一方、エンジン始動時の初回噴射のときには、ステップＳ２０６に処理が移行する。

ステップＳ２０４では、インジェクタ１２による燃料噴射を許可する噴射許可燃圧値が第２所定値（＜第１所定値）に設定される。その後、本処理から一旦抜ける。

一方、ステップＳ２０６では、ポンプ駆動カム６０１の１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要があるか否かについての判断が行われる。ここで、２気筒分の燃料噴射を賄う必要がない場合には、ステップＳ２０４において、噴射許可燃圧値が第２所定値（＜第１所定値）に設定された後、本処理から一旦抜ける。一方、ポンプ駆動カム６０１の１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要があるときには、ステップＳ２０８に処理が移行する。

ステップＳ２０８では、噴射許可燃圧値が第１所定値（＞第２所定値）に設定される。すなわち、ポンプ駆動カム６０１の１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要があると判定された場合には、噴射許可燃圧値が高めに設定される。その後、本処理から一旦抜ける。

上述したように、高圧燃料ポンプ６０のポンプ駆動カム６０１の１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要がある状態は、２回目の燃料噴射にとって、燃料圧力的に厳しくなる。ここで、本実施形態によれば、エンジン始動時に、ポンプ駆動カム６０１の１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要があるか否かが判定され、必要があると判定された場合に、噴射許可燃圧値がより高く設定される。よって、初回の燃料噴射によって燃料圧力が低下しても、次気筒（２回目）の燃料噴射を行うことが可能となる。その結果、エンジン始動時に、クランキングが間延びすることを防止することが可能となる。

また、上述したように、通常、エンジン始動時の燃料噴射量は初回がもっとも多くなる。そのため、エンジン始動時の初回噴射時において、高圧燃料ポンプ６０のポンプ駆動カム６０１の１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要がある状態は、２回目の燃料噴射にとって、燃料圧力的にもっとも厳しくなる。ここで、本実施形態によれば、エンジン始動時の初回噴射時において、ポンプ駆動カム６０１の１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要があるか否かが判定され、必要があると判定された場合に、インジェクタ１２による燃料噴射を許可する噴射許可燃圧値がより高く設定される。そのため、初回の燃料噴射によって燃料圧力が低下しても、次気筒（２回目）の燃料噴射を行うことが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、３つのカム山が形成されたポンプ駆動カム６０１を有する高圧燃料ポンプ６０を備えた４気筒の筒内噴射エンジン１０を例にして説明したが、エンジンの気筒数は４気筒には限られない。また、ポンプ駆動カムのカム山の数は、１山で２気筒分以上の燃料を噴射するタイミングが生じ得る数であればよく、３山には限られない。

また、上記実施形態では、本発明を筒内噴射式のエンジンに適用した場合を例にして説明したが、本発明は、筒内噴射とポート噴射とを組み合わせたエンジンにも適用することができる。

１，２筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置
１０エンジン
１２インジェクタ
１３電子制御式スロットルバルブ
１４エアフローメータ
２８カムシャフト
３１スロットル開度センサ
３２カム角センサ
３３クランク角センサ
３４水温センサ
３５油温センサ
３６アクセル開度センサ
５０，５０ＢＥＣＵ
５１，５１Ｂ許可値設定部
５３噴射気筒数判定部
６０高圧燃料ポンプ
６０１ポンプ駆動カム

Claims

エンジンのシリンダ内に燃料を直接噴射するインジェクタと、エンジンの気筒数よりも少ないカム山が形成されたポンプ駆動カムを有し、該ポンプ駆動カムの駆動により燃料圧力を昇圧して前記インジェクタに圧送する高圧燃料ポンプと、を備える筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置において、
エンジン始動時に、前記高圧燃料ポンプのポンプ駆動カムの回転位置に基づいて、前記ポンプ駆動カムの１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要があるか否かを判定する噴射気筒数判定手段と、
前記噴射気筒数判定手段により前記ポンプ駆動カムの１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要があると判定された場合に、前記インジェクタによる燃料噴射を許可する噴射許可燃圧値を、前記ポンプ駆動カムの１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要がないと判定された場合と比較して高く設定する許可値設定手段と、を備えることを特徴とする筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置。
前記噴射気筒数判定手段は、エンジン始動時の初回噴射時において、前記ポンプ駆動カムの１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要があるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置。
前記許可値設定手段は、前記ポンプ駆動カムの１山分の駆動で２気筒分の燃料噴射を賄う必要があると判定された場合に、エンジンの状態に基づいて設定された燃料噴射量に応じて、前記噴射許可燃圧値を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置。