JPH0223250A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関によって駆動されるポンプからの圧送油によっ
て作動する燃料噴射装置では、圧力脈動を減衰させるた
めポンプと燃料噴射弁とを連絡する燃料供給通路に蓄圧
室が設けられる。

特開昭６２−６４５号公報には、燃料噴射弁に燃料を供
給する燃料供給通路に蓄圧室を設け、この蓄圧室の内圧
を検出する燃料圧センサの出力信号に基づき、燃料供給
通路内の圧力が機関運転状態“に応じた目標圧力となる
よう制御する内燃機関の燃料噴射制御装置が開示されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、燃焼室内に高圧燃料を噴射する内燃機関におい
ては、この蓄圧室の存在は機関始動時にはかえって作動
不安定の原因となる。即ち、機関始動時にはスタータモ
ータによる機関の回転でポンプが駆動されるが、蓄圧室
内の圧力を目標高圧圧力まで昇圧せしめるには、時間を
要する。このため、機関始動時初期においては、蓄圧室
内の圧力が目標高圧圧力に達していないため、燃料圧送
能力が不足している。従って、機関始動時には十分な燃
料を燃焼室内に供給することができず、仮に供給できた
としても噴射燃料の微粒子が大径となるため霧化が不十
分になり易いため、始動時間が長くなり、始動不円滑や
、更に条件が悪い場合始動不能を生ずるという問題があ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によれば第１図の発
明の構成図に示されるように、畜圧室内の高圧燃料を燃
焼室内に噴射する高圧燃料噴射系１００と、吸気通路内
に燃料を噴射する低圧燃料噴射系１０１と、高圧燃料噴
射系１００の燃料圧が予め定められた目標圧力以上か否
か判定する判定手段１０２と、この判定手段１０２によ
り高圧燃料噴射系１００の燃料圧が目標圧力未満と判定
された場合低圧燃料噴射系１０１から燃料を噴射し、判
定手段１０２により高圧燃料噴射系１００の燃料圧が目
標圧力以上と判定されたとき以後に高圧燃料噴射系１０
０からのみ燃料を噴射するよう制御する制御手段１０３
とを備えている。

〔作　用〕

本発明は上記した構成によって、判定手段により高圧燃
料噴射系の燃料圧が目標圧力未満と判定された場合低圧
燃料噴射系から燃料を噴射し、判定手段により高圧燃料
噴射系の燃料圧が目標圧力以上と判定されたとき以後に
高圧燃料噴射系からのみ燃料を噴射することとなる。高
圧燃料噴射系の燃料圧が低いとき低圧燃料噴射系から燃
料を噴射することによって十分な量の燃料を供給できる
。

また、高圧燃料噴射系に比べて吸気との混合時間も長く
とれるため霧化も良好となり、始動性が向上する。

〔実施例〕

第２図は本考案の一実施例を採用した４気筒ガソリン機
関の構成図を示す。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から８は各気
筒内に燃料噴射する電歪式の高圧燃料噴射弁、９はサー
ジタンク２内に燃料噴射するスワール弁型低圧燃料噴射
弁、１０は高圧用リザーバタンク、１１は高圧導管１２
を介して高圧燃料をリザーバタンク１０に圧送する高圧
燃料ポンプ、１３は燃料タンク、１４は導管１５を介し
て燃料タンク１３から高圧燃料ポンプ１１に燃料を供給
する低圧燃料ポンプ、１６は低圧リザーバタンク、１７
は低圧リザーバタンク１６から圧送される燃料圧を一定
に保つ低圧レギュレータを夫々示す。低圧燃料ポンプ１
４の吐出側は低圧導管１８を介して低圧リザーバタンク
１６にも接続される。低圧レギユレータ１７は導管１９
を介して低圧燃料噴射弁９に接続され、また各高圧燃料
噴射弁５から８の圧電素子を冷却するための圧電素子冷
却用導入管２０にも接続される。圧電素子冷却用回収管
２１は燃料タンク１３に連結され、この回収管２１を介
して圧電素子冷却用導入管２０を流れる燃料を燃料タン
ク１３に回収する。各枝管２２から２５は、各高圧燃料
噴射弁５から８を高圧用リザーバタンク１０に接続する
。

高圧燃料噴射系は、低圧燃料ポンプ１４、導管１５、高
圧燃料ポンプ１１、高圧導管１２、高圧用リザーバタン
ク１０、各枝管２２から２５及び各高圧燃料噴射弁５か
ら８を具備する。一方、低圧燃料噴射系は、低圧燃料ポ
ンプ１４、低圧導管１８、低圧リザーバタンク１６、低
圧レギュレータ１７、導管１９及び低圧燃料噴射弁９を
具備する。

電子制御ユニット３０はディジタルコンビコータからな
り、双方向性バス３１によって相互に接続されたＲＯＭ
　（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ　（ランダムア
クセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３
４、人力ポート３５および出力ポート３６を具備する。

入力ポート３５は、Ａ／Ｄコンバータ２７を介して、圧
力センサ３８に接続される。圧力センサ３８は高圧用リ
ザーバタンク１０に取付けられ、高圧用リザーバタンク
１０内の燃料圧を検出する。さらに人力ポート３５は機
関回転数Ｎｅに比例した出力パルスを発生するクランク
角センサ３９、スタータスイッチ４０及びイグニッショ
ンスイッチ４６に接続される。一方、出力ポート３６は
駆動回路４１を介して低圧燃料噴射弁９に接続される。

また出力ポート３６は駆動回路４２から４５を介して各
高圧燃料噴射弁５から８に夫々接続される。

次に第３図を参照して本実施例の動作を説明する。■の
時点でイグニッションスイッチ４６がオンされると、電
動ポンプである低圧燃料ポンプ１４が駆動され低圧用リ
ザーバタンク１６内圧力が昇圧される。低圧用リザーバ
タンク１６は小容量であり、かつ目標圧力が２．５　ｋ
ｇ　／　ｃｄと低いため、低圧用リザーバタンク１１内
圧力は短時間で、＠の時点で目標圧力まで昇圧される。

次にθの時点でスタータスイッチ４０がオンされ、スタ
ータモータにより機関が強制的に回転せしめられる。こ
れと同時に低圧燃料噴射弁９からサージタンク２内に燃
料噴射が開始される。この低圧燃料噴射は０時点まで継
続される。低圧燃料噴射弁９はスワール弁型の噴射弁で
あるため、サージタンク２内に比較的均一に燃料を噴射
することができ、また燃料の微粒化を促進することがで
きる。このように機関始動開始と同時に適正に燃料を供
給することができるので、機関の始動を円滑にすること
ができ、始動時間を短縮することができる。０時点で機
関始動と同時に、機関の回転により高圧燃料ポンプ１１
が駆動される。これにより高圧用リザーバタンク１０内
圧力が昇圧し始める。高圧用リザーバタンク１０は大容
量であり、かつ目標圧力が２００ｋｇ／ｃｒｌと高いた
め、高圧用リザーバタンク１０内圧力が　２００　ｋｇ
／ｃ＋＋！に達するまで時間を要し、０時点で　２００
　ｋｇ／ｃｆｆｌに達する。一方、この間においても低
圧燃料噴射弁９から継続的に燃料が噴射され、機関は円
滑に回転している。高圧リザーバタンク１０内圧力は０
時点以後も昇圧され、２５０　ｋｇ／ｃＩ１１に制御さ
れる。高圧用リザーバタンク１０内圧力が目標圧力に達
した時点Ｏの後、最初の高圧燃料噴射時期のにおいて、
低圧燃料噴射弁９からの低圧燃料噴射が停止される。こ
れと同時に高圧燃料噴射弁５が作動せしめられ、気筒内
に高圧燃料が噴射される。この０時点で、サージタンク
２内への低圧燃料噴射から各燃焼室内への高圧燃料噴射
に切換えられる。以後、各気筒における高圧燃料噴射時
期毎に、各高圧燃料噴射弁５から８により高圧燃料噴射
が実行され る。その後、０時点でスタータスイッチ４０がオフされ
、始動が完了することとなる。

以上のように本実施例によれば、機関始動開始時点Ｏか
ら低圧燃料噴射弁９により燃料をサージタンク２内に噴
射し、高圧リザーバタンク１０内の圧力が目標圧力に達
した後高圧燃料噴射弁５から８により燃料噴射される時
点のまで、低圧燃料噴射が継続されるため、機関の始動
性を円滑にしかつ始動時間を短縮することができる。

また、低圧燃料噴射弁９は機関始動時専用として使用さ
れるため、機関始動に最適な燃料噴射弁を選定すること
ができる。

また、低圧燃料噴射弁９に燃料を供給するための低圧燃
料ポンプ１４は、高圧燃料ポンプ１１への燃料供給ポン
プも兼ねているため、低圧燃料噴射弁９への燃料供給ポ
ンプとして特別に設ける必要がない。

なお低圧燃料噴射はサージタンク２内でなくてもよく、
吸気通路内であればよい。

次に本実施例を実行するためのルーチンを第４図及び第
５図に示す。第４図は高圧燃料噴射実行フラグＦの制御
と、低圧燃料噴射を実行するルーチンであり、定時間毎
の割込みによって実行される。なお本ルーチン実行前に
、他のルーチンによって初期化が実行され、フラグＦは
０にセットされている。

まずステップ５０において、圧力センサ３８によって検
出された高圧リザーバタンク１０内圧力Ｐが目標圧力、
例えば２００ｋｇ／ｃＩ１１以上か否か判定される。肯
定判定されると、ステップ５１に進み高圧燃料噴射実行
フラグＦを１とした後、ステップ５２に進む。ステップ
５０で否定判定されるとステップ５３に進み、高圧リザ
ーバタンク１０内圧力Ｐが例えば１５０ｋｇ／ｃＩｌｔ
以下か否か判定される。

否定判定されると、何も実行せずステップ５２に進む。

肯定判定されると、ステップ５４で高圧燃料噴射フラグ
Ｆを０とした後、ステップ５２に進む。以上の処理にお
いては、Ｆを１にするときとＦをＱにするときの目標圧
力の値を変えてヒステリシス特性をもたせることにより
、Ｐの値のわずかな変動によりＦが０と１の間をサイク
リングして、ハンチングを生ずることを防止している。

ステップ５２ではＦ＝Ｏか否か判定される。否定判定さ
れると何も実行せずこのルーチンを終了する。

肯定判定されるとステップ５５に進みスタータスイッチ
４０がオンか否か判定される。肯定判定されるとステッ
プ５６で低圧燃料噴射が実行される。

否定判定されるとステップ５７に進み機関回転数Ｎｅが
１１００ｒｐ以上か否か判定される。肯定判定されると
エンジンストールと判断されステップ５８に進み低圧燃
料噴射を停止する。否定判定されるとステップ５６で低
圧燃料噴射が実行される。以上の処理の後このルーチン
を終了する。

第５図は高圧燃料噴射制御ルーチンであり、−定クラン
ク角度毎の割込みによって実行される。

まずステップ６０において高圧燃料噴射時期か否か判定
される。次いでステップ６１において高圧燃料噴射実行
フラグＦ＝１か否か判定される。ステップ６１よびステ
ップ６１のいずれか一方でも否定されると高圧燃料噴射
を実行することなくこのルーチンを終了する。ステップ
６０およびステップ６１両者とも肯定判定されると、ス
テップ６２で低圧燃料噴射が停止され、続いてステップ
６３で高圧燃料噴射が実行されこのルーチンを終了する
。なお、高圧燃料噴射時期及び噴射期間は図示しない他
のルーチンによって算出される。

次に第２の実施例について説明する。第１の実施例では
高圧燃料噴射系の燃料圧を、高圧リザーバタンク１０内
圧を検出する圧力センサ３８により検出したが、本実施
例では機関回転数Ｎｅにより間接的に検出する。本実施
例によれば第２図に示す第１実施例の構成から圧力セン
サ３８を省略することができる。

本実施例の動作を第６図を参照して説明する。

まずステップ９０において機関回転数Ｎｅが目標機関上
限回転数、例えば６００ｒｐｍ以上か否か判定される。

肯定判定されるとステップ５１でＦを１にする。否定判
定されるとステップ９１に進み、Ｎｅが目標機関下限回
転数、例えば４００ｒｐｍ以下か否か判定される。肯定
判定されるとステップ５４でＦを０とし、否定判定され
るとＦの値を変更しない。以下のステップは第１の実施
例と同様である。

次に第３の実施例について説明する。本実施例では、高
圧燃料噴射系の燃料圧を間接的に検出する機関回転数Ｎ
ｅに基づいて高圧燃料噴射系の燃料圧が目標圧力以上と
判定された後にスタータスイッチ４０がオフされると、
低圧燃料噴射から高圧燃料噴射に切換えられる。本実施
例では第２の実施例と同様、圧力センサ３８を省略する
ことができる。

本実施例の動作を第７図を参照して説明する。

まずステップ７０においてＮｅ≧６０Ｏｒｐｍか否か判
定される。肯定判定されるとステップ７１で回転数フラ
グＦＮが１とされ、ステップ７２に進む。

否定判定されると、ステップ７３でＮｅ≦４０Ｑｒｐｍ
か否か判定される。否定判定されるとステップ７２に進
み、肯定判定されるとステップ７４で回転数フラグＦＮ
が０とされ、ステップ７２に進む。

ステップ７２ではＦＮ＝１か否か判定され、ステップ７
５ではスタータスイッチ４０がオフか否か判定される。

ステップ７２及びステップ７５で肯定判定されるとステ
ップ７６で高圧燃料噴射実行フラグＦが１とされる。ス
テップ７２及びステップ７５のうちいずれか一方でも否
定判定されるとステップ７７に進み高圧燃料噴射実行フ
ラグＦが０とされる。ステップ５５から５８は第１の実
施例と同様である。以上のように本実施例では機関回転
数Ｎｅが目標回転数以上かつスタータスイッチオツのと
き、低圧燃料噴射から高圧燃料噴射に切り換えられる。

次に第４の実施例について説明する。この実施例では、
高圧燃料噴射系の圧力を、機関始動時からの機関の積算
回転数により間接的に検出する。

すなわち、機関始動時からの機関の積算回転数が目標積
算回転数以上になると、低圧燃料噴射から高圧燃料噴射
に切換える。本実施例も第２実施例同様圧カセンサ３８
を省略することができる。

本実施例の動作を第８図に示すルーチンを参照して説明
する。このルーチンはクランク角３０度毎の角度割込み
ルーチンである。本ルーチン実行前に、他のルーチンに
より初期化が実行され、回転カウンタθは０にセットさ
れている。まずステップ８０で回転カウンタθが１だけ
インクリメントされる。ステップ８１ではθが例えば１
２０以上か否か判定される。肯定判定されるとステップ
５１で高圧燃料噴射実行フラグＦが１にセットされ、否
定判定されるとステップ５４で高圧燃料噴射実行フラグ
Ｆが０にセットされる。以下のステップは第１の実施例
と同様である。

なお、第２実施例から第４実施例も、高圧燃料噴射は第
５図に示すルーチンによって実行される。

次に第５の実施例について説明する。

低圧燃料噴射系においては、装置の簡素化のために、１
回の噴射指令に対して一定量の燃料噴射を行なうもの、
あるいは噴射停止の指令を受けるまで一定の噴射率で燃
料を噴射し続ける定能力型の噴射系を用いることが考え
られる。この低圧燃料噴射系では低圧系装置が簡素化で
きるが、低圧系の噴射能力を低温始動時（噴射量増量状
態）に合わせておくと常温吟動時には混合気が過濃とな
り、常温始動時に合わせておくと低温始動時には希薄に
なり過ぎるという問題が生じる。本実施例では、機関運
転状態に応じて噴射制御が実行されている高圧燃料噴射
系によってこの問題点を解決するものである。本実施例
の低圧燃料噴射系は、常温始動時に好適な一定噴射能力
を備えている。

本実施例の装置の作動を第９図から第１１図を用いて、
前述の他の実施例と異なる点について説明する。

第９図において第５図と異なる点はまずステップ６１で
フラグ判定を行ない、否定判定された時にステップ６１
１から６１４の処理を行なう点である。

ステップ６１１ではエンジン冷却水温ＴＷが所定値、例
えば６０℃以下か否か、即ち低温状態か否かが判定され
る。否定判定された場合、特別な処理を行なわず、リタ
ーンされ低圧噴射実行状態のままとなる。肯定判定され
るとステップ６１２に進む。

ステップ６１２では第１０図のマツプに従って高圧噴射
系からの噴射量が決定される。ここでの高圧噴射系から
の噴射量は低温始動時の増量分のみであり、冷却水温Ｔ
Ｗの上昇に応じて減少し、常温である６０℃で０となる
よう定められる。ステップ６１３では第１１図のマツプ
に従って高圧噴射系からの燃料噴射開始時期が決定され
る。ここで高圧噴射系からの噴射開始時期は、蓄圧室１
０内圧の上昇に応じて遅角されるよう定められており、
蓄圧室１０内圧が低圧の時は各気筒の吸気行程で燃料を
噴射し、蓄圧室１０内圧が目標所定圧（２００ｋｇ／ｃ
ａｌ）に近づくにつれて圧縮行程側に移る。これは燃料
圧が低い場合、燃焼室内に必要量を噴射して十分に微粒
化霧化させることが困難なためで、燃料圧が上昇するに
従い高圧（圧縮行程側）の燃焼室内へ噴射し微粒化・短
時間での霧化が容易となるので、始動時等の軽負荷に適
した成層燃焼に移行させるべく定めたものである。移行
の程度は適宜窓めればよく、例えば吸気行程のみで噴射
させてもよい。ステップ６１４ではステップ６１２　、
６１３で決定された噴射量と噴射時期に従って高圧系に
よる増量噴射が実行される。尚ステップ６３は、図示し
ないルーチンによって決定される通常の高圧噴射を実行
するステップである。本実施例では、元々燃料噴射制御
されている高圧噴射系を利用し、低温時の増量分だけを
燃焼室内圧の低い時期に噴射させるようにしたので、簡
素な低圧噴射系を用いて最適な噴射量を供給し、十分な
始動性を得られる。

又、本実施例では、蓄圧室内圧が所定値に達するまでの
高圧噴射系からの噴射量を、温度による増量分のみとし
たが、低燃料圧時にも吸気行程噴射により燃焼室からの
受熱及び吸気との混合時間項のためある程度の量の燃料
は霧化させることができるので、多少低圧系からの噴射
量を減らして、高圧系からの噴射割合を増やしてもよい
。

次に第６の実施例について説明する。低圧噴射系は燃焼
室内に直接噴射することが出来ないため、各気筒の燃焼
室内に吸入される燃料量を精密に制御することは難しく
、又、予め空気に混合された形で燃料が供給されるため
、噴射時期制御による成層化の制御が難しい。これらの
ことから、低圧噴射系を用いる期間は短いほうが好まし
い。上記の観点から、高圧噴射のみへの移行時期を可変
とした実施例を以下に示す。

第１２図は本実施例の高圧噴射のみへ移行させる目標燃
料圧力を表わしたものである。第４図のステップ５０で
は、目標圧力を固定値２００ｋｇ／ｃＩｌｔとしていた
が、エンジン温度が上昇するにつれて、燃焼室からの受
熱による霧化が促進されるため、噴射圧が多少低くても
（燃料微粒子が多少大径でも）始動し易いことに鑑み、
本実施例では水温の上昇に応じて目標燃料圧力を下げて
いる。

このようにすることにより、早期に精密な噴射制御に移
行することができる。尚、第４図のステップ５３のヒス
テリシス用の１５０ｋｇ／ｃａｔという値についても水
温に応じて変化させることはもちろんであり、又、他の
実施例のしきい値についても同様に設定することにより
同様の効果が得られる。

なお、本発明は、４サイクル内燃機関及び２サイクル内
燃機関両者とも採用可能である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、高圧燃料噴射系の燃料圧
が目標圧力未満と判定された場合低圧燃料噴射系から燃
料を噴射し、高圧燃料噴射系の燃料圧が目標圧力以上と
判定されたとき以後に高圧燃料噴射系からのみ燃料を噴
射するようにしているので、機関の始動性を向上せしめ
かつ始動時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の構成図、第２図は本発明を４気筒ガソリ
ン機関に適用した場合の構成図、第３図は動作説明図、
第４図は第１の実施例を実行するためのフローチャート
、第５図は高圧燃料噴射を制御するフローチャート、第
６図は第２の実施例を実行するためのフローチャート、
第７図は第３の実施例を実行するためのフローチャート
、第８図は第４の実施例を実行するためのフローチャー
ト、第９図は第５の実施例を実行するためのフローチャ
ート、第１０図は水温と高圧系噴射量との関係を示す線
図、第１１図は蓄圧室内圧力と高圧系噴射開始時期との
関係を示す線図、第１２図は水温と目標燃料圧力との関
係を示す線図である。 ２・・・サージタンク、 ５〜訃・・高圧燃料噴射弁、 ９・・・低圧燃料噴射弁、 １０・・・高圧用リザーバタンク、 １１・・・高圧燃料ポンプ、 １４・・・低圧燃料ポンプ、 ３０・・・電子制御ユニット。 鵡１　因 第・４Ｂ 第 図 第 図 第８ 図 第 因 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　蓄圧室内の高圧燃料を燃焼室内に噴射する高圧燃料噴
   射系と、吸気通路内に燃料を噴射する低圧燃料噴射系と
   、前記高圧燃料噴射系の燃料圧が予め定められた目標圧
   力以上か否か判定する判定手段と、該判定手段により前
   記高圧燃料噴射系の燃料圧が前記目標圧力未満と判定さ
   れた場合前記低圧燃料噴射系から燃料を噴射し、前記判
   定手段により前記高圧燃料噴射系の燃料圧が前記目標圧
   力以上と判定されたとき以後に前記高圧燃料噴射系から
   のみ燃料を噴射するよう制御する制御手段とを備えた内
   燃機関の燃料噴射装置。