JPH0712031A

JPH0712031A - 内燃機関の燃料圧力制御装置

Info

Publication number: JPH0712031A
Application number: JP5157660A
Authority: JP
Inventors: Kazushi Katou; 千詞加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1995-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】インジェクタの取付け位置や種類によらず、常
に適切に燃料圧力を上昇させ、不要な燃料圧力上昇に起
因するエミッションの悪化を未然に防止する。【構成】プレッシャレギュレータ２６は、インジェクタ
１９に供給される燃料の圧力を吸気通路７内の圧力に対
し所定圧力分高い値に保持する第１の状態、及び燃料圧
力を第１の状態より高い値に保持する第２の状態を選択
的に取り得る。第１の状態及び第２の状態を切換えるた
めのＶＳＶ３７、冷却水温を検出する水温センサ４９、
吸気温を検出する吸気温センサ４７をそれぞれ設ける。
ＥＣＵ５３のＣＰＵは、両センサ４９，４７による冷却
水温及び吸気温に基づき所定の演算式に従いインジェク
タ１９の先端温度を推定する。ＣＰＵは推定した先端温
度が予め設定された所定温度を越えたとき、第１の状態
に保持されているプレッシャレギュレータ２６を第２の
状態に切換えるべくＶＳＶ３７の作動を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料ポンプ
からインジェクタに供給される燃料の圧力を制御する燃
料圧力制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子制御燃料噴射方式のエンジン
では、加圧燃料がインジェクタ先端部から噴射されると
き、その圧力が急激に低下する。低下した燃料の圧力が
低く、しかも噴射部位であるインジェクタ先端部の温度
（先端温度ＴＨＩＮＪ）がある値（例えば９５℃）より
も高いと、噴射燃料が気化することがある。この現象は
減圧沸騰と呼ばれているものであるが、この減圧沸騰に
より混合気の空燃比がリーンとなり、それが原因でエン
ジンの不要な振動を引き起こすことがある。これの対策
としては、例えば先端温度ＴＨＩＮＪが減圧沸騰温度と
なったときに、プレッシャレギュレータに大気を導入
し、通常時よりも燃料圧力を上昇させることが考えられ
る。プレッシャレギュレータは、通常時には燃料圧力を
サージタンク内の圧力（通常は負圧）に対し所定圧力
（例えば２．５５Kg／cm²）だけ高い値に保持してい
る。

【０００３】図８には、インジェクタの先端温度ＴＨＩ
ＮＪの時間変化を試験的に測定した結果を示す。この図
から明らかなように、エンジンの作動時には先端温度Ｔ
ＨＩＮＪがほぼ一定に保たれる。エンジンの作動が停止
されると、先端温度ＴＨＩＮＪはゆっくり上昇し減圧沸
騰温度を越え、その後ある温度に達するとゆっくり降下
し、やがて減圧沸騰温度以下となる。従って、先端温度
ＴＨＩＮＪが減圧沸騰温度以上となっている期間に、エ
ンジンが再始動された場合には、プレッシャレギュレー
タへの大気導入により燃料圧力を上昇させる必要があ
る。

【０００４】しかし、現状ではインジェクタの先端温度
ＴＨＩＮＪを直接検出する技術が確立されていない。燃
料圧力の上昇が必要な期間を特定するためには、他の手
段を講じなければならない。そこで、例えば実開昭６２
−４１８７１号公報では、エンジンの冷却水温ＴＨＷ及
び吸気温ＴＨＡによって、燃料圧力の上昇が必要な期間
を特定するようにしている。

【０００５】これは、図８で示すように、冷却水温ＴＨ
Ｗ及び吸気温ＴＨＡが先端温度ＴＨＩＮＪを決定する支
配因子になっていると考えられるからである。すなわ
ち、インジェクタは通常吸気マニホルドに取付けられる
ので、シリンダヘッドの有する熱（冷却水温ＴＨＷに相
当）が吸気マニホルドを介してインジェクタに伝わる。
また、インジェクタの先端部は吸気通路に面しているの
で、吸入空気の有する熱が同先端部に伝わる。そして、
両方の熱の伝達により、インジェクタの先端部の温度が
決定され、先端温度ＴＨＩＮＪが冷却水温ＴＨＷ及び吸
気温ＴＨＡの間の値を採るものと考えられる。

【０００６】このような観点から、上記公報技術ではエ
ンジンの冷却水温ＴＨＷ及び吸気温ＴＨＡにそれぞれ判
定値を設定し、冷却水温ＴＨＷが判定値を越え、かつ吸
気温ＴＨＡが判定値を越えたとき、プレッシャレギュレ
ータに大気を導入するようにしている。この技術は、先
端温度ＴＨＩＮＪが冷却水温ＴＨＷ及び吸気温ＴＨＡの
いずれにもある程度の相関がある場合（両温度のほぼ中
間の温度となる場合）には、有効に減圧沸騰の発生を抑
制できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術においては、吸気ポートの壁面に付着する燃料量を低
減するために、インジェクタをシリンダヘッド寄りに配
置したり、エアアシスト型インジェクタを用いたりした
場合、以下の問題が起こる。前者の場合にはインジェク
タがシリンダヘッドに近づく分、そのシリンダヘッド及
び吸気マニホルドからの受熱が増加する。また、後者の
場合には通常のインジェクタよりも広い部位で吸気マニ
ホルドに接触して取付けられるので、前記と同様にシリ
ンダヘッド及び吸気マニホルドからの受熱が増加する。

【０００８】すると、図９に示すように、上記のもの
（図８参照）に比べインジェクタの先端温度ＴＨＩＮＪ
が冷却水温ＴＨＷに近くなり、吸気温ＴＨＡとの相関が
弱くなる。その結果、吸気温ＴＨＡが比較的低いときに
先端温度ＴＨＩＮＪが減圧沸騰温度を越えるようにな
る。このため、特に外気温が低いときには吸気温ＴＨＡ
の判定値をかなり下げる必要がある。

【０００９】しかし、このようにすると、逆に外気温が
高い場合には、図１０に示すように、エンジンの作動が
停止されると直ちに吸気温ＴＨＡが判定値を越える。こ
のため、エンジン再始動時には、ほとんどの場合におい
て、燃料圧力を上昇させるための制御が実行されること
になり、エミッションが悪化する。図中Ｂは、燃料圧力
を上昇させる必要がないにもかかわらず上昇させてしま
う、不要な燃料圧力上昇期間である。

【００１０】なお、冷却水温ＴＨＷのみで燃料圧力の上
昇が必要な期間を特定することも考えられる。しかし、
このようにしても、冷却水温ＴＨＷの判定値とエンジン
の通常作動時の冷却水温ＴＨＷとが近い（あまり差がな
い）ことから、事実上ほぼ常時にわたって判定条件が成
立してしまう。このため、吸気温ＴＨＡを判定条件から
外すことは困難である。

【００１１】第１〜第３の発明は前述した事情に鑑みて
なされたものであり、その目的はインジェクタの取付け
位置や種類によらず、常に適切に燃料圧力を上昇させ、
不要な燃料圧力上昇に起因するエミッション悪化を未然
に防止できる内燃機関の燃料圧力制御装置を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は、図１に示すように、内燃機関の機関本
体Ｍ１に接続された吸気通路Ｍ２に設けられ、同吸気通
路Ｍ２に面する先端部Ｍ３ａから機関本体Ｍ１へ加圧燃
料を噴射可能なインジェクタＭ３と、前記インジェクタ
Ｍ３及び燃料タンクＭ４を接続する燃料通路Ｍ５に設け
られ、燃料タンクＭ４内の燃料を吸引し、インジェクタ
Ｍ３に圧送する燃料ポンプＭ６と、前記燃料ポンプＭ６
からインジェクタＭ３に供給される燃料の圧力を、吸気
通路Ｍ２内の圧力に対し所定圧力分高い値に保持する第
１の状態、及び前記燃料の圧力を前記第１の状態より高
い値に保持する第２の状態を選択的に取り得るプレッシ
ャレギュレータＭ７と、前記プレッシャレギュレータＭ
７の第１の状態及び第２の状態を切換えるための状態切
換え手段Ｍ８と、前記機関本体Ｍ１の温度を検出する機
関温度検出手段Ｍ９と、前記インジェクタＭ３の先端部
Ｍ３ａ周囲の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段
Ｍ１０と、前記機関温度検出手段Ｍ９による機関本体Ｍ
１の温度、及び前記雰囲気温度検出手段Ｍ１０による雰
囲気温度に基づき、インジェクタＭ３の先端部Ｍ３ａの
温度を推定する先端温度推定手段Ｍ１１と、前記先端温
度推定手段Ｍ１１によるインジェクタＭ３の先端温度が
予め設定された所定温度を越えたとき、第１の状態に保
持されているプレッシャレギュレータＭ７を第２の状態
に切換えるべく前記状態切換え手段Ｍ８の作動を制御す
る制御手段Ｍ１２とを備えている。

【００１３】第２の発明においては、前記機関温度検出
手段Ｍ９として、機関本体Ｍ１内を循環する冷却水の温
度を検出する水温センサを用いている。第３の発明にお
いては、前記雰囲気温度検出手段Ｍ１０として、吸気通
路Ｍ２を流通する吸入空気の温度を検出する吸気温セン
サを用いている。

【００１４】

【作用】第１の発明においては、図１に示すように、燃
料タンクＭ４内の燃料が燃料ポンプＭ６によって吸引さ
れ、インジェクタＭ３に圧送される。燃料ポンプＭ６か
らインジェクタＭ３に供給される燃料の圧力は、状態切
換え手段Ｍ８によってプレッシャレギュレータＭ７が第
１の状態にされたとき、吸気通路Ｍ２内の圧力に対し所
定圧力分高い値に保持される。また、状態切換え手段Ｍ
８によってプレッシャレギュレータＭ７が第２の状態に
されたとき、燃料圧力は前記第１の状態より高い値に保
持される。

【００１５】一方、内燃機関の作動時には、機関本体Ｍ
１の温度が機関温度検出手段Ｍ９によって検出され、イ
ンジェクタＭ３の先端部Ｍ３ａ周囲の雰囲気温度が雰囲
気温度検出手段Ｍ１０によって検出される。検出された
機関本体Ｍ１の温度及び雰囲気温度は、インジェクタＭ
３の先端温度を支配する大きな要素である。このことか
ら、両温度に基づき、先端温度推定手段Ｍ１１によって
インジェクタＭ３の先端温度が推定される。そして、推
定されたインジェクタＭ３の先端温度が予め設定された
所定温度を越えたとき、制御手段Ｍ１２により状態切換
え手段Ｍ８の作動が制御される。その結果、第１の状態
に保持されているプレッシャレギュレータＭ７が第２の
状態に切換えられ、燃料圧力が上昇する。

【００１６】従って、例えば作動中の内燃機関が停止さ
れ、インジェクタＭ３の先端温度が上昇して減圧沸騰温
度を越えたとしても、機関が再始動されるときにはプレ
ッシャレギュレータＭ７の状態切換えによって燃料圧力
が上昇するので、減圧沸騰による噴射燃料の気化が防止
される。

【００１７】また、インジェクタＭ３の取付け位置が機
関本体Ｍ１寄りに変更されたり、インジェクタＭ３がエ
アアシストタイプに変更されたりした場合には、インジ
ェクタＭ３の先端温度が機関本体Ｍ１の温度に近い温度
となり、雰囲気温度との相関が低くなる。この条件下
で、機関本体Ｍ１の温度に判定値を設定するとともに雰
囲気温度に判定値を設定し、各温度と判定値との比較に
よって燃料圧力上昇の必要性を間接的に決定しようとす
ると、判定値の設定の仕方によっては、圧力上昇の必要
がない場合でも必要有りと決定されるおそれがある。こ
れに対し第１の発明では、前記の判定値を用いず、イン
ジェクタＭ３の先端温度の推定値に基づき圧力上昇の必
要性が決定されるので、本来圧力上昇の必要なときのみ
にその必要性が決定される。

【００１８】第２の発明においては、機関本体Ｍ１内を
循環する冷却水の温度が水温センサによって検出され
る。そして、その冷却水温が先端温度推定時における機
関本体Ｍ１の温度として用いられる。

【００１９】第３の発明においては、吸気通路Ｍ２を流
通する吸入空気の温度が吸気温センサによって検出され
る。そして、その吸気温が先端温度推定時におけるイン
ジェクタＭ３の先端部Ｍ３ａ周囲の雰囲気温度として用
いられる。

【００２０】

【実施例】以下、第１〜第３の発明を具体化した一実施
例を図２〜図７に従って説明する。

【００２１】図２は、車両に搭載された内燃機関として
の多気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンとい
う）１、及びその周辺装置の概略構成を示している。エ
ンジン１のシリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１
ｂは機関本体を構成している。シリンダブロック１ａに
は、気筒数と同数のシリンダボア２が紙面と直交する方
向に並設され、各シリンダボア２内にはピストン３が上
下方向への往復動可能に収容されている。ピストン３は
コネクティングロッド４によってクランクシャフト５に
連結されている。そして、ピストン３の往復運動がコネ
クティングロッド４によって回転運動に変換され、クラ
ンクシャフト５が回転駆動される。

【００２２】ピストン３の上方には燃焼室６が形成さ
れ、ここに吸気通路７及び排気通路８が連通している。
燃焼室６と吸気通路７との連通部分は吸気ポート９とな
っており、この吸気ポート９は、シリンダヘッド１ｂに
略上下動可能に取付けられた吸気弁１１によって開閉さ
れる。また、燃焼室６と排気通路８との連通部分は排気
ポート１０となっており、この排気ポート１０は、シリ
ンダヘッド１ｂに略上下動可能に取付けられた排気弁１
２によって開閉される。

【００２３】前記吸気通路７には、上流側からシリンダ
ヘッド１ｂへ向けて順に、エアクリーナ１３、スロット
ルボディ１４、サージタンク１５、吸気マニホルド１６
が配設されており、これらを介して外気が燃焼室６に取
り込まれる。スロットルボディ１４内には、スロットル
弁１７が軸１８により一体回動可能に支持されている。
軸１８はケーブル等によってアクセルペダル（図示しな
い）に連結されている。そして、運転者によりアクセル
ペダルが踏み込まれると、その踏み込み動作がケーブル
等を介して軸１８に伝達され、スロットル弁１７が軸１
８と一体で回動する。このスロットル弁１７の回動によ
り吸気通路７が開閉され、燃焼室６への吸入空気量が調
節される。サージタンク１５は、吸入空気の脈動を平滑
化させたり、各気筒の吸気干渉を防止するためのタンク
である。なお、図２においては、説明の便宜上、吸気マ
ニホルド１６が他の箇所よりも大きく図示されている。

【００２４】吸気マニホルド１６には、気筒数と同数の
インジェクタ１９が取付けられている。この取付け位置
は、従来から一般的に用いられているインジェクタより
もシリンダヘッド１ｂ寄りの位置である。各インジェク
タ１９の先端部１９ａは吸気通路７に面しており、この
先端部１９ａからは、対応する気筒の吸気ポート９へ向
けて燃料を噴射可能である。

【００２５】前記インジェクタ１９は１本のデリバリパ
イプ２１に接続されている。デリバリパイプ２１は燃料
パイプ２２によって燃料タンク２３に接続されている。
両パイプ２１，２２の内部は燃料通路を構成している。
燃料パイプ２２の途中には燃料ポンプ２４及び燃料フィ
ルタ２５が介在されており、その燃料ポンプ２４の作動
により燃料タンク２３内の燃料が吸入及び吐出される。
燃料ポンプ２４から吐出された燃料は、燃料フィルタ２
５及び燃料パイプ２２を経てデリバリパイプ２１に圧送
される。圧送された燃料は、デリバリパイプ２１にて各
インジェクタ１９に分配され、そのインジェクタ１９が
開弁したときに噴射される。

【００２６】デリバリパイプ２１にはプレッシャレギュ
レータ２６が取付けられている。プレッシャレギュレー
タ２６は、各インジェクタ１９に圧送される燃料の圧力
を、吸気マニホルド１６内の圧力に対して一定圧力（通
常２．５５kg／cm²）だけ高い値に保持する第１の状態
と、同燃料圧力を第１の状態よりも高い値に保持する第
２の状態とを選択的に採り得る。また、プレッシャレギ
ュレータ２６は、燃料圧力の調整によって生じた余剰燃
料（リターン燃料）をリターンパイプ３４を通じて燃料
タンク２３に戻す。

【００２７】前記燃料圧力の調整のために、プレッシャ
レギュレータ２６のケース２７内には、弁体２８を有す
るダイヤフラム２９が張設されている。これらの弁体２
８及びダイヤフラム２９により、ケース２７内が圧力室
３１と燃料室３２とに仕切られている。燃料室３２はデ
リバリパイプ２１に接続され、ここから燃料室３２内へ
燃料が流入可能である。また、ケース２７には、燃料室
３２とケース２７外部とを連通する導管３３が設けら
れ、この導管３３がリターンパイプ３４によって燃料タ
ンク２３に接続されている。そして、燃料室３２内の燃
料が導管３３及びリターンパイプ３４を通じて燃料タン
ク２３へ導出可能である。

【００２８】一方、圧力室３１内にはコイルばね３５が
圧縮状態で配設されており、このコイルばね３５によ
り、弁体２８が導管３３を閉塞する方向へ常に付勢され
ている。ケース２７及びサージタンク１５間はエアパイ
プ３６によって連通されており、同サージタンク１５内
の圧力が圧力室３１内に導入可能となっている。

【００２９】前記の構成に加え、本実施例ではエアパイ
プ３６の途中に、状態切換え手段としてのバキュームス
イッチングバルブ（ＶＳＶ）３７が介在されている。Ｖ
ＳＶ３７は電気信号により負圧回路を切換える制御弁で
あり、非通電時にはサージタンク１５及び圧力室３１を
連通させてプレッシャレギュレータ２６を第１の状態に
する。また、ＶＳＶ３７は通電時には前記の連通を遮断
し、圧力室３１を大気に開放してプレッシャレギュレー
タ２６を第２の状態にする。

【００３０】各インジェクタ１９から噴射される燃料と
吸気通路７内へ導入された外気とからなる混合気は、吸
気弁１１の開かれる際に、吸気ポート９を通じて燃焼室
６内へ導入される。燃焼室６に導入された混合気を着火
するために、半導体点火方式の点火装置が設けられてい
る。この点火装置は、電気回路の過渡現象を利用して高
電圧を発生させるイグニションコイル３８及びイグナイ
タ３９と、前記高電圧を各気筒に分配するディストリビ
ュータ４１と、放電部である点火プラグ４２とから構成
されている。

【００３１】そして、燃焼室６内へ導入された混合気が
点火プラグ４２の点火によって燃焼され、ピストン３、
コネクティングロッド４、クランクシャフト５等を介し
てエンジン１の駆動力が得られる。このように燃焼室６
で燃焼された既燃焼ガス（排気ガス）は、排気弁１２が
開かれる際に排気ポート１０から排気通路８へ導出され
る。

【００３２】排気通路８には、シリンダヘッド１ｂから
下流側へ向けて順に排気マニホルド４３及び触媒コンバ
ータ４４が配設されており、これらを通じて排気ガスが
外部へ排出される。触媒コンバータ４４は、排気ガス中
の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、酸化窒素
（ＮＯｘ）を触媒４５の作用で浄化させる装置である。

【００３３】前記エンジン１の作動状態を検出するため
に、エアフローメータ４６、雰囲気温度検出手段として
の吸気温センサ４７、スロットルセンサ４８、機関温度
検出手段としての水温センサ４９、酸素センサ５０、回
転数センサ５１、気筒判別センサ５２等が設けられてい
る。エアフローメータ４６はエンジン１が吸入する空気
量を計測する空気流量計であり、本実施例では、吸入空
気が通過するときに生ずる圧力差によってメジャリング
プレート（ベーン）が押し開かれるタイプが用いられて
いる。吸気温センサ４７はエアフローメータ４６内に取
付けられており、内蔵のサーミスタの抵抗値の変化によ
り、吸気通路７を流通する吸入空気の温度変化（吸気温
ＴＨＡ）を検出する。吸気温ＴＨＡは、インジェクタ１
９の先端部１９ａ周囲の雰囲気温度に相当する。

【００３４】スロットルセンサ４８はスロットルボディ
１４に取付けられ、スロットル弁１７の開度（スロット
ル開度）を検出する。水温センサ４９はウォータアウト
レット部に取付けられ、エンジン１の冷却水の温度（冷
却水温ＴＨＷ）を検出する。より詳しくは、水温センサ
４９は前記吸気温センサ４７と同様に、温度によって抵
抗値が大きく変化するサーミスタで構成されており、冷
却水温ＴＨＷの変化を抵抗値の変化で検出する。冷却水
温ＴＨＷは、シリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド
１ｂの温度に相当する。

【００３５】酸素センサ５０は排気マニホルド４３に取
付けられており、排気ガス中の酸素濃度を検出する。酸
素センサ５０は理論空燃比近傍で出力電圧が急変する特
性を有している（図４参照）。

【００３６】回転数センサ５１及び気筒判別センサ５２
はともにディストリビュータ４１に内蔵されている。回
転数センサ５１は、外周に多数（例えば２４個）の突起
を有する１つのタイミングロータと、１つのピックアッ
プコイルとから構成されている。この回転数センサ５１
では、タイミングロータが１回転すると、ピックアップ
コイルが前記突起と同数のパルス信号を等クランク角度
（例えば３０°）毎に発生する。また、気筒判別センサ
５２は外周に１つの突起を有する１つのタイミングロー
タと、２つのピックアップコイルとから構成されてい
る。この気筒判別センサ５２では、タイミングロータが
１回転すると、各ピックアップコイルがクランク角度３
６０°毎に交互にパルス信号を１つずつ発生する。

【００３７】前記エアフローメータ４６、各種センサ４
７〜５２は電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）５３
の入力側に電気的に接続されている。また、前記各イン
ジェクタ１９、ＶＳＶ３７及びイグナイタ３９はＥＣＵ
５３の出力側に電気的に接続されている。

【００３８】図３に示すようにＥＣＵ５３は、先端温度
推定手段及び制御手段としての中央処理装置（以下ＣＰ
Ｕという）５４、読み出し専用メモリ（以下ＲＯＭとい
う)５５、ランダムアクセスメモリ（以下ＲＡＭとい
う）５６、バックアップＲＡＭ５７、外部入力回路５
８、外部出力回路５９を備え、これらは互いにバス６０
によって接続されている。ＣＰＵ５４は、予め設定され
た制御プログラムに従って各種演算処理を実行し、ＲＯ
Ｍ５５はＣＰＵ５４で演算処理を実行するために必要な
制御プログラムや初期データを予め記憶している。ま
た、ＲＡＭ５６はＣＰＵ５４の演算結果を一時記憶し、
バックアップＲＡＭ５７は電源が切られた後にも各種デ
ータを保持するように、バッテリによってバックアップ
されている。外部入力回路５８はＡ／Ｄコンバータ（ア
ナログ／デジタル変換器）を有しており、例えば、吸気
温センサ４７による吸気温信号、水温センサ４９による
冷却水温信号等のアナログ信号をデジタル信号に変換す
る。

【００３９】前記エアフローメータ４６、吸気温センサ
４７、スロットルセンサ４８、水温センサ４９、酸素セ
ンサ５０、回転数センサ５１及び気筒判別センサ５２か
らの各種信号は外部入力回路５８に入力される。ＣＰＵ
５４はこれらの信号に基づき、吸入空気量Ｑ、吸気温Ｔ
ＨＡ、スロットル開度、冷却水温ＴＨＷ、酸素濃度、エ
ンジン回転数ＮＥ、気筒判別信号等を検出する。

【００４０】一方、ＣＰＵ５４は、空燃比（エンジン１
に吸入される混合気中の空気／燃料の重量比）Ａ／Ｆを
酸素センサ５０の出力信号から検出し、その空燃比Ａ／
Ｆが理論空燃比となるようにインジェクタ１９からの燃
料噴射量を調整する。この燃料噴射量の調整を行うため
に、ＣＰＵ５４は次式（１）に基づきインジェクタ１９
の開弁時間である目標燃料噴射時間ＴＡＵを算出する。

【００４１】ＴＡＵ＝Ｋ×（Ｑ／ＮＥ）×ＦＡＦ …（１）ここで、Ｋは定数、Ｑは吸入空気量、ＮＥはエンジン回
転数であり、Ｋ・（Ｑ／ＮＥ）は理論空燃比を得るよう
に設定された基本燃料噴射時間である。また、ＦＡＦは
酸素センサ５０の出力信号の変化にともない変化するフ
ィードバック補正係数であり、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃
比となるように前記基本燃料噴射時間Ｋ・（Ｑ／ＮＥ）
を補正する。

【００４２】ＣＰＵ５４は前記フィードバック補正係数
ＦＡＦを以下のようにして求める。ＣＰＵ５４は、図４
で示すように、酸素センサ５０からの出力電圧Ｖと理論
空燃比に対応する基準電圧Ｖｒとを比較し、出力電圧Ｖ
が基準電圧Ｖｒよりも高ければリッチと判定し、基準電
圧Ｖｒよりも低ければリーンと判定する。ＣＰＵ５４は
リッチの場合、前回の検出結果と比較し、リーンからリ
ッチに反転したか否かを判断する。ＣＰＵ５４はリーン
からリッチに反転すると、ＦＡＦ−ＲＳ（ＲＳはスキッ
プ量）を新たなフィードバック補正係数ＦＡＦとすると
ともに、リーンからリッチに反転がないとＦＡＦ−ＫＩ
（ＫＩは積分量，ＲＳ≫ＫＩ）を新たなフィードバック
補正係数ＦＡＦとする。

【００４３】また、ＣＰＵ５４は酸素センサ５０からの
信号に基づく空燃比Ａ／Ｆがリーンの場合、前回の検出
結果と比較し、リッチからリーンに反転したか否かを判
断する。ＣＰＵ５４はリッチからリーンに反転すると、
ＦＡＦ＋ＲＳを新たなフィードバック補正係数ＦＡＦと
するとともに、リッチからリーンに反転がないとＦＡＦ
＋ＫＩを新たなフィードバック補正係数ＦＡＦとする。

【００４４】従って、リッチとリーンとの間で反転があ
ると、ＣＰＵ５４は燃料噴射量を増減するべくフィード
バック補正係数ＦＡＦを階段状に変化（スキップ）させ
るとともに、リッチ又はリーンのときにはフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦを徐々に増減させる。

【００４５】なお、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比に制御さ
れているとき、フィードバック補正係数ＦＡＦは「１．
０」を中心に変動する。ＣＰＵ５４は前述した式に基づ
き目標燃料噴射時間ＴＡＵを算出すると、それに応じた
駆動信号を、図３に示すように外部出力回路５９を介し
てインジェクタ１９に出力する。この信号の出力によ
り、インジェクタ１９の開弁時間が制御されて所定量の
燃料が噴射される。このようにして空燃比Ａ／Ｆが理論
空燃比となるようにフィードバック制御が行われる。

【００４６】また、ＣＰＵ５４は外部出力回路５９を介
してイグナイタ３９を制御する。すなわち、エンジン１
の作動状態に応じた最適な点火時期が予めＲＯＭ５５に
記憶されており、ＣＰＵ５４は回転数センサ５１を含む
上記各種センサからの信号によりエンジン１の作動状態
を検知し、最適な点火時期を演算する。そして、ＣＰＵ
５４は外部出力回路５９を介してイグナイタ３９へ点火
指示信号を出力し点火時期を制御する。

【００４７】さらに、ＣＰＵ５４は各インジェクタ１９
に供給される燃料の圧力を調整するべく、外部出力回路
５９を介してＶＳＶ３７に指令信号を出力することによ
り、サージタンク１５とプレッシャレギュレータ２６の
圧力室３１との連通状態を切換え制御する。

【００４８】次に、前記のように構成された本実施例の
作用及び効果について説明する。図５のフローチャート
は、ＣＰＵ５４によって実行される各処理のうち、イン
ジェクタ１９の先端温度ＴＨＩＮＪを算出するためのル
ーチンを示している。また、図６のフローチャートは、
ＶＳＶ３７を切換え操作する際に用いられるフラグＹＦ
ＰＵを、前記先端温度ＴＨＩＮＪに基づき設定するため
のルーチンを示している。これらのルーチンはいずれも
所定のタイミングで実行される。

【００４９】図５の先端温度算出ルーチンが開始される
と、ＣＰＵ５４はまずステップ１０１において、水温セ
ンサ４９によって検出され、Ａ／Ｄ変換器にてデジタル
信号に変換された冷却水温ＴＨＷを読み込む。また、吸
気温センサ４７によって検出され、Ａ／Ｄ変換器にてデ
ジタル信号に変換された吸気温ＴＨＡを読み込む。

【００５０】次に、ＣＰＵ５４はステップ１０２におい
て、前記冷却水温ＴＨＷ及び吸気温ＴＨＡを用い、イン
ジェクタ１９の先端温度（推定値）ＴＨＩＮＪを算出す
る。ここで、インジェクタ１９が吸気マニホルド１６に
取付けられ、その先端部１９ａが吸気通路７に面してい
ることから、おおまかには同先端部１９ａにはシリンダ
ヘッド１ｂの有する熱と、先端部１９ａの周囲の有する
熱とが伝達する。従って、加圧燃料の噴射部位であるイ
ンジェクタ１９の先端部１９ａの温度を直接計測するこ
とは困難であるが、冷却水温（シリンダヘッド１ｂの有
する熱によって決定される温度）ＴＨＷと吸気温（先端
部周囲の有する熱によって決定される温度）ＴＨＡとに
よって推定することか可能である。このことから、先端
温度ＴＨＩＮＪの算出に際しては、次式（２）が用いら
れる。

【００５１】ＴＨＩＮＪ＝（ａ・ＴＨＷ＋ｂ・ＴＨＡ）／（ａ＋ｂ） …（２）上記式（２）中、ａ，ｂは、先端温度ＴＨＩＮＪに対す
る冷却水温ＴＨＷの重みづけをするための係数であり、
エンジン１の種類等に応じて適宜に設定される。なお、
先端温度ＴＨＩＮＪを推定する必要があるのは、ホット
ソーク（走行後の車両停止状態の１つであり、エンジン
１がアイドリングを保っている状態）中に限られるた
め、上記のような簡単な式でもかなり良好に先端温度Ｔ
ＨＩＮＪを推定することが可能である。図７には算出さ
れた先端温度ＴＨＩＮＪの時間変化の一例を示す。

【００５２】このように式（２）に従い先端温度ＴＨＩ
ＮＪを算出すると、ＣＰＵ５４はこのルーチンを終了す
る。続いて、エンジン１が始動されてからある程度経過
した図７のタイミングｔ１で、図６のフラグ設定ルーチ
ンが開始された場合の各処理について説明する。このと
きには、ラジエータでの放熱により冷却水が冷却され、
冷却水温ＴＨＷは９０℃位に保たれている。また、吸気
温ＴＨＡは外気温に近い温度となっている。冷却水温Ｔ
ＨＷ及び吸気温ＴＨＡの影響を受けたインジェクタ１９
の先端温度ＴＨＩＮＪは減圧沸騰温度を下回り、燃料圧
力を上昇させるための制御が実行されていないものとす
る。すなわち、ＶＳＶ３７が通電されておらず、プレッ
シャレギュレータ２６の圧力室３１にはサージタンク１
５内の圧力が作用している。そして、各インジェクタ１
９に圧送される燃料の圧力が、吸気マニホルド１６内の
圧力に対して一定圧力（通常２．５５kg／cm²）だけ高
い圧力となるように、すなわち第１の状態となるように
調整されているものとする。

【００５３】ＣＰＵ５４はまずステップ２０１におい
て、フラグＹＦＰＵが「１」であるか否かを判定する。
燃料圧力を上昇させるための制御が実行されていないこ
とから、ＣＰＵ５４はステップ２０１の判定条件が成立
していないと判断する。

【００５４】次に、ＣＰＵ５４はステップ２０２におい
て、エンジン１が始動状態であるか否かを判定する。例
えばエンジン回転数ＮＥの上昇時には、４００ｒｐｍ未
満の場合に始動状態と判定し、４００ｒｐｍ以上の場合
に非始動状態と判定する。逆に、エンジン回転数ＮＥの
下降時には、２００ｒｐｍ未満の場合に始動状態と判定
し、２００ｒｐｍ以上の場合に非始動状態と判定する。

【００５５】ここで、エンジン回転数ＮＥにかえてスタ
ータ信号に基づきエンジン始動時を判定することも考え
られる。しかし、クランキング中はサージタンク１５内
が大気圧となるため、このときにプレッシャレギュレー
タ２６の圧力室３１を大気開放しても、十分な効果が得
られない。クランキングが終了してエンジン回転数ＮＥ
が上昇するに従ってサージタンク１５内の圧力が下がっ
てくる。この観点から、本実施例では上記のようにエン
ジン回転数ＮＥに基づきエンジン１の始動状態を判定
し、効果的に燃料圧力を上昇させるようにしている。

【００５６】上記述したように、タイミングｔ１ではエ
ンジン１の始動からある程度の時間が経過していること
から、エンジン１のクランクシャフト５が４００ｒｐｍ
よりも高い回転数で回転しているものとする。すると、
ＣＰＵ５４はステップ２０２の判定条件が成立していな
いと判断し、以後の処理を行わず、このルーチンを終了
する。つまり、フラグＹＦＰＵは「０」のままである。

【００５７】前記ステップ２０１，２０２の処理は、エ
ンジン１の作動が停止され、その後、インジェクタ１９
の先端温度ＴＨＩＮＪが高温のまま再始動されるまでの
期間続けられる。

【００５８】タイミングｔ２でエンジン１の作動が停止
されると、冷却水が循環されなくなりラジエータでの冷
却が止まる。このため、エンジン１の有する熱により冷
却水温ＴＨＷがゆっくり上昇するとともに吸気温ＴＨＡ
がゆっくり上昇する。両温度ＴＨＷ，ＴＨＡの影響を受
けたインジェクタ１９の先端温度ＴＨＩＮＪも徐々に上
昇し、やがて減圧沸騰温度よりも若干低く設定された所
定値Ａを越える。

【００５９】先端温度ＴＨＩＮＪが前記所定値Ａを越え
た状態、つまり、インジェクタ１９が十分に冷えきって
いない状態でエンジン１が再始動されると（タイミング
ｔ３）、ＣＰＵ５４はステップ２０２の判定条件が成立
していると判断し、ステップ２０３において、前記先端
温度算出ルーチンで求めた先端温度ＴＨＩＮＪが所定値
Ａ以上であるか否かを判定する。前記したように先端温
度ＴＨＩＮＪが十分に高くなっていることから、ＣＰＵ
５４はステップ２０３の判定条件が成立しており、燃料
圧力を上昇させる必要があると判断し、ステップ２０４
でフラグＹＦＰＵを「０」から「１」に切換え、このル
ーチンを終了する。

【００６０】前記のようにフラグＹＦＰＵが「１」に設
定されると、別のルーチンでＶＳＶ３７に通電され、プ
レッシャレギュレータ２６とサージタンク１５との連通
が遮断され、圧力室３１が大気に開放される。すると、
圧力室３１内の圧力が上昇して第２の状態に切換わるの
で、各インジェクタ１９への燃料圧力も上昇する。その
結果、インジェクタ１９の先端温度ＴＨＩＮＪは高くな
っているものの、同インジェクタ１９から噴射される燃
料圧力が高いことから、噴射燃料の減圧沸騰が抑制され
る。

【００６１】前記ステップ２０４の処理によりフラグＹ
ＦＰＵが「１」となることから、ＣＰＵ５４は次回の制
御周期においてステップ２０１の判定条件が成立してい
ると判断し、ステップ２０５，２０６へ移行する。ステ
ップ２０５でＣＰＵ５４はエンジン１の始動後所定時間
（例えば１２０秒）が経過したか否かを判定する。この
判定には、例えば別のルーチンにてカウント動作を行っ
ているカウンタの値を用いる。また、ステップ２０６で
ＣＰＵ５４は、そのときのフィードバック補正係数ＦＡ
Ｆが所定値（例えば０．９０）よりも小さいか否かを判
定する。両判定条件がいずれも成立していない場合、Ｃ
ＰＵ５４は以後の処理を行わず、このルーチンを終了す
る。つまり、フラグＹＦＰＵは「１」のままである。

【００６２】一方、ステップ２０５の判定条件が成立し
た場合、ＣＰＵ５４は燃料の通過によりインジェクタ１
９の先端部１９ａが減圧沸騰を起こさない程度まで冷や
されていると判断し、ステップ２０７でフラグＹＦＰＵ
を「１」から「０」に切換える。また、ステップ２０６
の判定条件が成立した場合、ＣＰＵ５４は空燃比Ａ／Ｆ
がある程度リッチになっており、燃料圧力を下げても通
常の空燃比Ａ／Ｆに戻るであろうと判断し、ステップ２
０７でフラグＹＦＰＵを「１」から「０」に切換える。

【００６３】前記のようにフラグＹＦＰＵが「０」に設
定されると、別のルーチンでＶＳＶ３７が非通電状態に
され、プレッシャレギュレータ２６とサージタンク１５
との連通が許容され、圧力室３１にサージタンク１５内
の圧力が導入される。すると、圧力室３１内の圧力が低
下して第１の状態に切換わるので、各インジェクタ１９
への燃料圧力が通常の値まで低下する。

【００６４】このように本実施例では、シリンダヘッド
１ｂの温度に相当する冷却水温ＴＨＷを水温センサ４９
によって検出し、インジェクタ１９の先端部１９ａ周囲
の雰囲気温度に相当する吸気温ＴＨＡを吸気温センサ４
７によって検出する。前記両センサ４９，４７による冷
却水温ＴＨＷ、吸気温ＴＨＡに基づき、式（２）に従い
インジェクタ１９の先端温度ＴＨＩＮＪを推定する。そ
して、推定した先端温度ＴＨＩＮＪが予め設定された所
定値Ａを越えたとき、第１の状態（圧力室３１がサージ
タンク１５に連通された状態）に保持されているプレッ
シャレギュレータ２６を第２の状態（圧力室３１が大気
開放された状態）に切換えるべく、ＶＳＶ３７の作動を
制御するようにしている。

【００６５】従って、例えば作動中のエンジン１が停止
され、インジェクタ１９の先端温度ＴＨＩＮＪが上昇し
て減圧沸騰温度を越えたとしても、エンジン１が再始動
されるときにはプレッシャレギュレータ２６の状態切換
えによって燃料圧力が上昇するので、噴射燃料の気化が
防止される。このため、減圧沸騰によるエンジン１の不
要な振動の発生が抑制され、高温時の再始動性が向上す
る。

【００６６】また、本実施例ではインジェクタ１９の取
付け位置が一般的なインジェクタよりもシリンダヘッド
１ｂ寄りに変更されていることから、先端温度ＴＨＩＮ
Ｊがシリンダヘッド１ｂあるいは吸気マニホルド１６の
温度（冷却水温ＴＨＷで代用）に近い温度となり、イン
ジェクタ１９の先端部１９ａ周囲の雰囲気温度（吸気温
ＴＨＡで代用）との相関が低くなっている。この条件下
で、従来技術のように冷却水温ＴＨＷに判定値を設定す
るとともに、吸気温ＴＨＡに判定値を設定し、各温度Ｔ
ＨＷ，ＴＨＡと各判定値との比較によって燃料圧力上昇
の必要性を間接的に決定しようとすると、判定値の設定
の仕方によっては、圧力上昇の必要がない場合でも必要
有りと決定されるおそれがある。これに対し本実施例で
は、前記の判定値を用いず、インジェクタ１９の先端温
度ＴＨＩＮＪの推定値に基づき圧力上昇の必要性を決定
しているので、本来圧力上昇の必要なときのみにその必
要性を決定することができる。これにともない、不要な
燃料圧力上昇に起因するエミッションの悪化を未然に防
止できる。

【００６７】なお、第１〜第３の発明は前記実施例の構
成に限定されるものではなく、例えば以下のように各発
明の趣旨から逸脱しない範囲で任意に変更してもよい。（１）前記実施例では機関温度検出手段として水温セン
サ４９を用いたが、これにかえて例えば油温センサを用
いてもよい。また、雰囲気温度検出手段としては、イン
ジェクタ１９の先端部１９ａ周囲の雰囲気温度を検出可
能なものであれば、吸気温センサ４７以外のセンサを利
用してもよい。さらには上記した既存のセンサとは別に
新たに専用のセンサを設けてもよい。

【００６８】（２）前記実施例での式（２）における係
数ａ，ｂは適宜に調整可能である。この調整により、イ
ンジェクタ１９の先端温度ＴＨＩＮＪに対する冷却水温
ＴＨＷの重みづけを増やせば、不要な燃料圧力上昇期間
を容易に縮小することができる。

【００６９】（３）機関温度検出手段及び雰囲気温度検
出手段として、それぞれ複数のセンサを用いてもよい。（４）第１〜第３の発明は、エアアシスト型インジェク
タを用いたエンジンにも適用可能である。

【００７０】

【発明の効果】以上詳述したように第１〜第３の発明に
よれば、機関本体の温度とインジェクタの先端部周囲の
雰囲気温度とに基づきインジェクタの先端温度を推定
し、その先端温度が予め設定された所定温度を越えたと
き、第１の状態に保持されているプレッシャレギュレー
タを第２の状態に切換えて燃料圧力を上昇させるように
している。このため、インジェクタの取付け位置や種類
によらず、常に適切に燃料圧力を上昇させ、不要な燃料
圧力上昇に起因するエミッション悪化を未然に防止でき
るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１〜第３の発明の基本的な概念構成を説明す
る概念構成図である。

【図２】第１〜第３の発明を具体化した一実施例におい
て、エンジン及びその周辺装置の構成を説明する概略構
成図である。

【図３】一実施例におけるＥＣＵの電気的構成を示すブ
ロック図である。

【図４】一実施例において酸素センサの出力電圧とフィ
ードバック補正係数との対応関係を説明する特性図であ
る。

【図５】一実施例において、ＣＰＵによって実行される
各処理のうち、インジェクタの先端温度を算出するため
のルーチンを説明するフローチャートである。

【図６】一実施例において、ＣＰＵによって実行される
各処理のうち、フラグＹＦＰＵを設定するためのルーチ
ンを説明するフローチャートである。

【図７】一実施例において、所定の演算式に従って推定
されたインジェクタの先端温度の時間変化を示す特性図
である。

【図８】従来技術において、冷却水温、インジェクタの
先端温度及び吸気温の対応関係を示す特性図である。

【図９】従来技術において、外気温が低い場合の冷却水
温、インジェクタの先端温度及び吸気温の対応関係を示
す特性図である。

【図１０】従来技術において、外気温が高い場合の冷却
水温、インジェクタの先端温度及び吸気温の対応関係を
示す特性図である。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、１ａ…機関本体の一部
を構成するシリンダブロック、１ｂ…機関本体の一部を
構成するシリンダヘッド、７…吸気通路、１９…インジ
ェクタ、１９ａ…先端部、２１…燃料通路の一部を構成
するデリバリパイプ、２２…燃料通路の一部を構成する
燃料パイプ、２３…燃料タンク、２４…燃料ポンプ、２
６…プレッシャレギュレータ、３７…状態切換え手段と
してのＶＳＶ、４７…雰囲気温度検出手段としての吸気
温センサ、４９…機関温度検出手段としての水温セン
サ、５４…先端温度推定手段及び制御手段としてのＣＰ
Ｕ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の機関本体に接続された吸気通
路に設けられ、同吸気通路に面する先端部から機関本体
へ加圧燃料を噴射可能なインジェクタと、前記インジェクタ及び燃料タンクを接続する燃料通路に
設けられ、燃料タンク内の燃料を吸引し、インジェクタ
に圧送する燃料ポンプと、前記燃料ポンプからインジェクタに供給される燃料の圧
力を、吸気通路内の圧力に対し所定圧力分高い値に保持
する第１の状態、及び前記燃料の圧力を前記第１の状態
より高い値に保持する第２の状態を選択的に取り得るプ
レッシャレギュレータと、前記プレッシャレギュレータの第１の状態及び第２の状
態を切換えるための状態切換え手段と、前記機関本体の温度を検出する機関温度検出手段と、前記インジェクタの先端部周囲の雰囲気温度を検出する
雰囲気温度検出手段と、前記機関温度検出手段による機関本体の温度、及び前記
雰囲気温度検出手段による雰囲気温度に基づき、インジ
ェクタの先端部の温度を推定する先端温度推定手段と、前記先端温度推定手段によるインジェクタの先端温度が
予め設定された所定温度を越えたとき、第１の状態に保
持されているプレッシャレギュレータを第２の状態に切
換えるべく前記状態切換え手段の作動を制御する制御手
段とを備えたことを特徴とする内燃機関の燃料圧力制御
装置。
【請求項２】前記機関温度検出手段は、機関本体内を
循環する冷却水の温度を検出する水温センサであること
を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料圧力制御
装置。
【請求項３】前記雰囲気温度検出手段は、吸気通路を
流通する吸入空気の温度を検出する吸気温センサである
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料圧力
制御装置。