JPH09195818A - 内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料圧力が変化しても燃料供給制御を最適化で
きるようにする。 【解決手段】燃料圧力Ｐを検出し、当該燃料圧力Ｐに基
づいて、燃料圧力Ｐの変化に起因する燃料噴射量の変化
を補正できるようにすると共に（Ｓ３）、燃料圧力Ｐが
変化すると開閉弁遅れ期間が変化し実開弁期間が変化し
て実際の燃料噴射量が変化するのを補正できるようにし
（Ｓ４，Ｓ５）、更に、燃料圧力Ｐの変化による燃料の
噴霧特性の変化を燃料噴射量の補正により（Ｓ２，Ｓ
３）補正できるようにしたので、これによって燃料圧力
Ｐが変化しても最適に燃料噴射量・噴射時期を制御でき
ると共に、最適な燃焼状態の維持を図れることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料の供給
制御の改良技術に関する。特に、燃料圧力の変化に対応
した（例えば、始動時等の燃料圧力の変動が大きい状態
における）燃料供給制御の精度向上を図るためのもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関に燃料を供給するに際し、所望
の排気特性，燃費特性，出力特性等を達成できるように
するためには、所定の燃料供給量が得られるように、か
つ、所定のタイミング（時期）で燃料を供給できるよう
に、燃料供給量と燃料供給時期とを正確に制御する必要
がある。

【０００３】ここで、間欠的に燃料を噴射供給する燃料
噴射弁を用いた内燃機関の燃料供給制御を例として具体
的に説明する。即ち、間欠的に燃料を噴射供給する燃料
噴射弁における燃料供給量は、所定圧力の燃料を、所定
期間弁体を開弁させて噴射供給させることにより制御さ
れるようになっている。なお、予め所定圧力に調圧され
た燃料を運転状態等に応じてコントロールユニット等に
おいて設定される開弁期間内で噴射供給させる所謂電磁
ソレノイド式燃料噴射弁（比較的低圧な燃料を供給する
ガソリン機関等に採用される例が多い）であっても、或
いは、高圧燃料ポンプから圧送されてくる燃料の圧力が
所定圧以上となった時に開弁し所定圧未満となった時に
閉弁する燃料噴射弁（以下、機械式燃料噴射弁と言う。
比較的高圧な燃料を必要とするディーゼル機関等に採用
される例が多い）であっても、燃料圧力と開弁期間とで
燃料供給（噴射）量が制御されるという原理は同じであ
る。

【０００４】また、燃料供給時期は、所定クランク角度
位置となったときに、燃料噴射弁を開閉弁させることで
制御される。これは、前記電磁式燃料噴射弁では、例え
ばコントロールユニットからの開弁指示，閉弁指示によ
り達成され、前記機械式燃料噴射弁では、例えば高圧燃
料ポンプからの高圧燃料の給送タイミングを制御（コン
トロールユニットでも制御できるし、所謂機械式タイマ
等でも制御できる）することで達成されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記燃
料供給量を支配する重要な因子である燃料圧力は、例え
ば始動時等においては十分に昇圧されず低圧な状態とな
っている場合があり、このため、電磁式燃料噴射弁にあ
っては、如何に正確に開弁期間を制御しても燃料供給量
を正確に制御できなくなる惧れがある。また、機械式燃
料噴射弁であっても、開弁期間中の燃料圧力が低いと、
それだけ燃料供給量が減ることとなるので、燃料供給量
を正確に制御できなくなる惧れがある。

【０００６】一方、燃料供給時期については、電磁式の
燃料噴射弁にあっては、開弁時において、燃料圧力が低
いと、燃料圧力が高い場合に比較して、燃料圧力が弁体
に対して閉弁方向に作用する力（即ち、反力）が小さい
ので、実際の開弁時期が早まり、燃料供給の開始時期が
早まることとなる。逆に、閉弁時においては、燃料圧力
が低いと、燃料圧力が高い場合に比較して、噴射中の燃
料圧力が弁体に対して開弁方向に作用する力（即ち、反
力）が小さいので、実際の閉弁時期が早まり、実質的な
燃料供給の終了時期が早まることとなる（図５参照）。

【０００７】なお、この開閉弁時期のズレは、実質的な
開弁期間に変化を来すので、燃料供給量にも変動を来す
ため、この開閉弁時期のズレを見込んで燃料供給量を補
正する必要がある。然も、このような燃料供給時期の変
化は、燃焼状態に悪影響する惧れがあり、始動特性，排
気特性，燃費特性，出力特性等に悪影響を及ぼす惧れが
ある。特に、圧縮行程中に筒内に直接燃料を噴射供給す
る直噴式ガソリン機関等にあっては、通常の吸気行程中
等に燃料を吸気ポート内等に噴射供給するものに比べ、
燃焼開始（膨張行程）までの時間が短いので燃焼状態に
与える影響度合いが大きく、より一層その惧れが顕著に
なり易い。

【０００８】なお、機械式燃料噴射弁にあっては、燃料
圧力の低下によって開弁自体が行なえなかったり、或い
は所定圧に昇圧するまでに相当時間を要するので開弁時
期が遅れてしまう、若しくは開弁期間が短くなる等の惧
れがある。従って、始動（クランキング）時間を増大さ
せたり、前述した直噴式ガソリン機関と同様の理由か
ら、始動特性，排気特性，燃費特性，出力特性等の悪化
を招くことになるという惧れがある。更に、燃料供給量
にも変動を来すので、これを補正する必要がある。

【０００９】ところで、燃料圧力の低下は、燃料供給量
や燃料供給時期の制御に悪影響を及ぼすばかりでなく、
更に、燃料の噴霧特性（噴霧形状，噴霧到達距離，噴霧
粒径等）にも影響を及ぼすので、燃料圧力が低いこと自
体が燃焼状態を悪化させる要因にもなる。このような燃
料圧力の低下による種々の問題発生の惧れに対処するた
めに、始動中等の燃料圧力の低下等を予め見込んだ補正
項により燃料供給量や燃料供給時期を補正制御すること
も考えられるが、ポンプの送油特性や、始動条件、例え
ばクランキング回転速度を支配するバッテリ電圧の状
態、機関間のフリクションのバラツキ、使用エンジンオ
イルの粘度、機関温度やオイル温度、更には燃料温度、
使用燃料の比重等の燃料圧力に影響する全ての要因を見
込んだ補正を行なって、燃料供給量や燃料供給時期を最
適に制御することは困難であるという実情もある。

【００１０】本発明は、このような従来の実情に鑑みな
されたものであり、燃料圧力を検出し、燃料圧力の検出
結果に基づいて、燃料圧力の変化に拘わらず燃料供給特
性（燃料供給量，燃料供給時期，燃料噴霧特性）を最適
に制御できるようにした内燃機関の燃料供給制御装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明にかか
る内燃機関の燃料供給制御装置は、図１に示すように、
機関に燃料を供給するための燃料供給装置と、該燃料供
給装置からの基準となる燃料圧力状態における燃料供給
量を運転状態に応じて設定する燃料供給量設定手段と、
前記燃料供給装置に供給される燃料の圧力を検出する燃
料圧力検出手段と、前記燃料供給量設定手段により設定
された基準となる燃料圧力状態における燃料供給量に相
当する燃料供給期間内で、実際に供給できる燃料供給量
の燃料圧力に応じた変化を、前記燃料圧力検出手段で検
出された燃料圧力に基づいて検出する燃料供給量変化検
出手段と、前記燃料供給量設定手段により設定された基
準となる燃料圧力状態における燃料供給量に相当する燃
料供給期間の実際の燃料圧力に応じた変化を、前記燃料
圧力検出手段で検出された燃料圧力に基づいて検出する
燃料供給期間変化検出手段と、前記燃料供給量変化検出
手段と前記燃料供給期間変化検出手段とから検出された
変化に基づいて、前記燃料供給量設定手段により設定さ
れる燃料供給量を補正する燃料供給量補正手段と、前記
燃料供給量補正手段により補正された燃料供給量が得ら
れるように、前記燃料供給装置を駆動制御する燃料供給
制御手段と、を含んで構成した。

【００１２】即ち、前記燃料供給量設定手段により運転
状態に応じて基準となる燃料圧力状態における燃料供給
量を設定しても、当該基準となる燃料圧力状態における
燃料供給量に相当する燃料供給期間内で実際に供給でき
る燃料供給量は燃料圧力が変化すると変化し、また燃料
圧力が変化すると実際の燃料供給期間も変化してしまう
ので、前記燃料供給量設定手段により運転状態に応じて
設定された基準となる燃料圧力状態における燃料供給量
では、最適な燃料供給量を達成できなくなる。そこで、
上記構成を採用し、前記燃料圧力検出手段により燃料圧
力を検出し、当該燃料圧力に基づいて、前記燃料供給期
間内で実際に供給できる燃料供給量の変化と、実際の燃
料供給期間の変化と、を検出し、これらの変化に基づい
て、前記燃料供給量設定手段により設定された燃料供給
量を補正するようにしたので、燃料圧力が変化しても
（例えば、始動時等の燃圧変動が大きい領域であって
も）、最適な燃料供給量を達成できることなる。請求項
２に記載の発明では、図１に破線で示すように、前記燃
料供給期間変化検出手段により検出された燃料供給期間
の変化に基づいて、燃料供給開始時期を補正する燃料供
給時期補正手段を含んで構成した。

【００１３】即ち、燃料圧力が変化すると、例えば、燃
料供給開始時期や燃料供給終了時期を制御する弁手段の
開閉の反力として作用するので、この反力の影響で実際
の燃料供給期間が変化し、即ち、燃料供給開始時期の遅
れ期間（供給開始指示から実際に有効に供給が開始され
るまのでの動作遅れ期間）や、燃料供給終了時期の遅れ
期間（供給終了指示から実際に供給が終了されるまので
の動作遅れ期間）が変化して、所望の燃料供給開始時期
が達成できず、或いは所望の燃料供給時期が達成できな
くなり、始動特性，排気特性，燃費特性，出力特性等に
悪影響を及ぼす惧れがある。本発明では、燃料供給期間
が変化に基づいて、即ち、燃料供給開始時期の遅れ期間
や燃料供給終了時期の遅れ期間を考慮して、燃料供給開
始時期を補正できるようにしたので、上記不具合発生の
惧れを防止することが可能となる。請求項３に記載の発
明では、前記燃料供給期間変化検出手段により検出され
る燃料供給期間の変化が、燃料供給開始時期の遅れ期間
の変化に基づいて検出されるように構成した。

【００１４】請求項４に記載の発明では、前記燃料供給
期間変化検出手段により検出される燃料供給期間の変化
が、燃料供給終了時期の遅れ期間の変化に基づいて検出
されるように構成した。即ち、燃料圧力が変化すると、
例えば、燃料供給開始時期や燃料供給終了時期を制御す
る弁手段の開閉の反力として作用するので、この反力の
影響で実際の燃料供給期間が変化し、即ち、燃料供給開
始時期の遅れ期間や燃料供給終了時期の遅れ期間が変化
するが、この場合に、請求項３，請求項４に記載の発明
によれば、影響度合いの大きい側の遅れ期間のみを考慮
させる構成とすること、或いは両遅れ期間を同時に考慮
することができる構成とすることができるので、何れか
の遅れ期間を考慮することを省略して構成の簡略化を優
先させたり、両遅れ期間を考慮することで補正精度の向
上を優先させたりすることが可能となる。請求項５に記
載の発明では、前記燃料圧力検出手段により検出される
燃料圧力が高いほど、前記燃料供給時期補正手段が、燃
料供給開始時期を早めるように燃料供給時期を補正する
ように構成した。

【００１５】例えば、通常、燃料圧力が高くなれば、前
記開閉の反力が大きくなって、燃料供給開始時期の遅れ
期間が長くなり、燃料供給終了時期の遅れ期間も長くな
る。従って、燃料供給開始時を所定の時期に合わせたい
場合には、燃料圧力が高くなるほど燃料供給開始時期を
早めるように燃料供給時期を補正し、また燃料供給終了
時を所定の時期に合わせたい場合にも、燃料圧力が高く
なるほど燃料供給開始時期を早めるように燃料供給時期
を補正する必要があるが、本発明によれば、この特性を
達成させることができることとなる。請求項６に記載の
発明では、燃料圧力の変化に応じて変化する燃料の噴霧
特性の変化に対応した燃料供給量の補正量を、前記燃料
圧力検出手段で検出された燃料圧力に基づいて設定する
燃料噴霧特性補正量設定手段を備えると共に、前記燃料
供給量補正手段が、前記燃料噴霧特性補正量設定手段に
より設定された補正量に基づいて、前記燃料供給量設定
手段により設定された燃料供給量を補正する手段を含ん
で構成されるようにした。

【００１６】即ち、燃料圧力の変化は、燃料の噴霧特性
（噴霧形状〔噴霧広がり角等〕，噴霧到達距離，噴霧粒
径等）にも影響を及ぼすので、燃料圧力が変化すること
自体に燃焼状態を悪化させる要因がある。一方、燃料の
噴霧特性の変化は、燃料供給量の補正により回復可能で
ある。そこで、本発明では、燃料圧力の変化による燃料
の噴霧特性の変化を、燃料供給量で補正するようにした
ので、以って噴霧特性の変化による燃焼状態の変化を抑
制でき、最適な燃焼状態延いては始動特性，排気特性，
燃費特性，出力特性等を最適に達成できることとなる。

【００１７】請求項７に記載の発明では、前記燃料の噴
霧特性が、燃料の噴霧広がり角形状であることを特徴と
した。特に、燃料の噴霧広がり角の変化は、燃焼状態に
及ぼす影響が大きいので、これを考慮することで、簡単
な構成で効率よく燃焼状態の変化を抑制できることとな
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
添付の図面に基づいて説明する。本発明の第１の実施形
態に係る燃料系のシステム構成を示す図２において、図
示しない内燃機関の各燃焼室に臨んで燃料噴射弁１が設
けられている。なお、本実施形態では、各燃焼室に臨ん
で設けられる燃料噴射弁１を備えた直接噴射式ガソリン
機関の場合について説明することにするが、本発明は、
これに限られるものではなく通常の吸気ポート噴射式ガ
ソリン機関にも適用できるものである。

【００１９】この燃料噴射弁１は、ソレノイドに通電さ
れて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁ソレノイド式
燃料噴射弁であって、後述するコントロールユニット２
０において運転状態等に応じて設定される駆動信号を受
け、例えば圧縮行程中の所定時期に所定時間開弁される
ことで、高圧燃料ポンプ２から高圧燃料配管４を介して
圧送されて高圧側プレッシャレギュレータ３により所定
の圧力に調整された燃料を、機関燃焼室内に間欠的に噴
射供給するようになっている。

【００２０】なお、前記燃料噴射弁１のそれぞれに前記
高圧燃料配管４は連結されており、当該高圧燃料配管４
は、例えば、燃料噴射に伴う配管内圧（燃料圧力）の低
下をある程度吸収できるように、機関等により駆動され
る前記高圧燃料ポンプ２によって圧送供給される高圧燃
料を所定量貯留できる構成としても良い。この高圧燃料
配管４は、当該高圧燃料配管４内の燃料圧力を、所望に
維持できるようにするための前記高圧側プレッシャーレ
ギュレータ３、或いは高圧になり過ぎないように高圧燃
料配管４内の燃料圧力を制限するための安全弁５に連通
されているが、これらの調圧作用により余剰となった燃
料は、低圧側プレッシャーレギュレータ９を介装する燃
料リターン配管７を介して、燃料タンク１０へリターン
されるようになっている。

【００２１】ところで、前記高圧燃料ポンプ２には、フ
ィードポンプ１１により燃料タンク１０から吸い上げら
れた燃料が、逆止弁，燃料フィルタ等（図示せず）を介
装した低圧燃料供給配管６を介して所定のフィード圧に
制御され、供給されるようになっている。なお、この所
定のフィード圧の調整は、低圧燃料供給配管６にバイパ
ス配管８を介して連通される前記低圧側プレッシャーレ
ギュレータ９によりなされるようになっている。

【００２２】ところで、本実施形態では、高圧燃料配管
４内の燃料圧力Ｐ（或いは高圧燃料ポンプ３の吐出圧で
もよい）を検出することができる燃圧センサ１２が備え
られている。そして、この燃圧センサ１２の検出信号
は、コントロールユニット２０へ入力されるようになっ
ている。従って、当該燃圧センサ１２とコントロールユ
ニット２０とが、本発明にかかる燃料圧力検出手段を構
成することとなる。

【００２３】機関への燃料供給等を電子制御するコント
ロールユニット２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／
Ｄ変換器及び入出力インタフェイス等を含んで構成され
るマイクロコンピュータからなり、各種センサからの入
力信号を受け、後述の如く演算処理して、燃料噴射弁１
の作動を制御する。前記各種センサとしては、上述した
燃圧センサ１２の他に、図示しない吸気ダクト中に設け
られ吸入空気流量Ｑを検出するためのエアフローメータ
（図示せず）が設けられていると共に、基準角度位置毎
（例えばＴＤＣ毎）の基準角度信号ＲＥＦと、１°又は
２°毎の単位角度信号ＰＯＳとを出力するクランク角セ
ンサ（図示せず）が設けられている。そして、このクラ
ンク角センサからの信号が入力されるコントロールユニ
ット２０では、前記基準角度信号ＲＥＦの周期、或い
は、所定時間内における前記単位角度信号ＰＯＳの発生
数を計測することにより、機関回転速度Ｎｅを算出でき
るようになっている。

【００２４】なお、他にも、機関のウォータジャケット
の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ（図示せず）が
設けられている。ところで、コントロールユニット２０
に内蔵されたマイクロコンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭ
上のプログラムに従って演算処理を行い、機関への燃料
噴射量（噴射パルス幅相当）を演算し、所定の噴射タイ
ミングにおいて前記燃料噴射量相当のパルス幅を持つ駆
動パルス信号を燃料噴射弁１に出力するのであるが、こ
こで、まず、従来における燃料供給量・時期の具体的な
設定手法について説明することにする。

【００２５】従来技術における最終的な燃料噴射量をＴ
ｅとすると、 燃料噴射量Ｔｅ＝基本噴射量Ｔｐ×各種補正係数Ｃｏ＋
電圧補正分Ｔｓ として算出される。前記基本噴射量Ｔｐは、吸入空気流
量Ｑと機関回転速度Ｎｅとに基づいて決定される基本的
な噴射量であり、電圧補正分Ｔｓは、バッテリ電圧の低
下による無効噴射量の増加に対応するための補正分であ
る。

【００２６】また、前記各種補正係数Ｃｏは、Ｃｏ＝
｛１＋空燃比補正係数Ｋ_MR＋水温増量補正係数Ｋ_TW＋始
動及び始動後増量補正係数Ｋ_AS＋加速増量補正係数Ｋ
_ACC ＋減速減量補正係数Ｋ_DC＋・・・｝として算出され
る。なお、例えば、空燃比フィードバック補正係数αや
学習補正係数KLRN等による補正をＴｅの演算に含めるよ
うにしてもよい。

【００２７】そして、燃料噴射タイミングは、燃料噴射
量Ｔｅを噴射できる開弁期間（時間或いはクランク角度
期間）を確保しつつ、かつ運転状態等に応じた所定のク
ランク角度位置までに噴射が終了できるように、開弁開
始タイミングが設定されるようになっている。或いは、
所定の燃焼状態等が達成できるように、予め開弁開始タ
イミングを設定するようにしておいてもよい。

【００２８】しかしながら、上記従来の手法では、燃料
圧力Ｐが低下している場合には、以下のような問題が生
じる惧れがある。即ち、 上記演算手法により設定される燃料噴射量（噴射パル
ス幅相当）Ｔｅが得られるように燃料噴射弁１の開弁期
間を制御しても、実際の噴射量は、燃料圧力Ｐによって
変化するものであり、その影響は実験等により確認され
ているが、Ｐ^{1/ 2} に略比例して変化する。

【００２９】燃料噴射タイミングについては、図５に
示すように、コントロールユニット２０からの開弁駆動
信号に従って開弁されても、燃料圧力が低いと、燃料圧
力Ｐが高い場合に比較して、燃料圧力Ｐが弁体に対して
開弁時に閉弁方向に作用する反力が小さいので、同一時
期に開弁を指示しても、実際の開弁時期が早まり、燃料
供給の開始時期が早まることとなる。また、燃料圧力Ｐ
が低いと、燃料圧力Ｐが高い場合に比較して、噴射中の
燃料圧力も低いのでそれだけ閉弁時に開弁方向に弁体に
対して作用する反力が小さいので、同一時期に閉弁を指
示しても、早期に閉弁されることになる。

【００３０】即ち、燃料圧力の変化によって、実質的な
燃料供給量に変動を来すと共に、開閉弁時期が変化して
燃焼状態等に悪影響を及ぼすので、これらを補正する必
要がある。 更に、燃料圧力Ｐは噴霧特性（噴霧形状〔特に噴霧の
広がり角θ〕，噴霧到達距離Ｌ，噴霧粒径φ等）にも大
きな影響を及ぼすが、この噴霧特性は燃焼状態に重大な
影響を与えるものであるので、燃料圧力Ｐの低下による
燃焼状態への悪影響を抑制する必要もある。なお、同じ
燃料噴射弁であれば、即ち噴孔数や噴孔面積等が同一で
あれば、燃料噴射量によって噴霧特性を改善することが
可能である。これは、特に機械式燃料噴射弁の場合に、
より改善効果が大きいものとなる。

【００３１】そこで、本実施形態では、以下のようにし
て、燃料圧力の変化を考慮した燃料の供給制御を行なう
ようにした。即ち、 本実施形態における最終的な燃料噴射量をＴｉとする
と、Ｔｉは、下式に基づき設定される。

【００３２】 Ｔｉ＝Ｔｅ’＋Ｔｃ Ｔｅ’＝Ｔｅ×ｋ／（Ｐ^1/2 ）×ｆθ（Ｐ） Ｔｃ＝ｆ_Ta（Ｐ）−ｆ_Tb（Ｐ） なお、ｋは、所定基準燃料圧力のときに、ｋ／
（Ｐ^1/2 ）＝１となる定数である。

【００３３】ｆθ（Ｐ）は、燃料圧力Ｐの変化に応じた
噴霧特性（噴霧形状〔噴霧の広がり角θ〕，噴霧到達距
離Ｌ，噴霧粒径φ等）の変化分を考慮した関数である。
Ｔｃは、燃料圧力Ｐの変化に応じた噴射開始時期変化
（Ｔａ）分と、噴射終了時期変化（Ｔｂ）分と、を考慮
した燃料補正量である。 一方、燃料噴射時期については、電磁式燃料噴射弁に
あっては、燃料圧力Ｐが低いと、高い場合に比較して、
実質開弁時期が早まり、実質閉弁時期も早まるので、こ
れらを考慮して、前記最終的な燃料噴射量Ｔｉが得ら
れ、かつ、運転状態等に応じた所定のクランク角度位置
までに噴射が終了できるように、開弁タイミングが設定
される。或いは、所定の燃焼状態等が達成できるよう
に、運転状態等に応じて予め設定されれている開弁開始
タイミングを、開弁時期の遅れ期間で補正するようにし
てもよい。

【００３４】具体的には、本実施形態におけるコントロ
ールユニット２０が、図３，図４（或いは図６）のフロ
ーチャートに従って、上記本実施形態における燃料供給
制御を行なうこととなる。なお、本発明にかかる燃料供
給量設定手段、燃料供給量変化検出手段、燃料供給期間
変化検出手段、燃料供給量補正手段、燃料供給制御手段
としての機能は、図３のフローチャートに示すようにコ
ントロールユニット２０がソフトウェア的に備えるもの
である。また、本発明にかかる燃料供給時期補正手段と
しての機能は、図４（或いは図６）のフローチャートに
示すようにコントロールユニット２０がソフトウェア的
に備えるものである。

【００３５】ここで、燃料供給量制御に関する図３のフ
ローチャートについて説明する。ステップ（図中ではＳ
としてある。以下同様）１では、従来同様の方法によ
り、燃料噴射量Ｔｅ（＝Ｔｐ×Ｃｏ＋Ｔｓ）を求める。
ステップ２では、燃圧センサ１２からの信号に基づき燃
料圧力Ｐを検出し、当該燃料圧力Ｐに基づき、フロー中
に示すようなマップを参照し、噴霧特性を最適補正する
ためのｆθ（Ｐ）を検索等により求める。

【００３６】ステップ３では、Ｔｅ’〔＝Ｔｅ×ｋ／
（Ｐ^1/2 ）×ｆθ（Ｐ）〕を求める。なお、Ｔｅ’は、
同一開弁期間を指示した場合に、燃料圧力Ｐの変化によ
る実噴射量の変化分の補正（実噴射期間の変化分は含ま
ず）と、噴霧特性の変化分の補正と、が盛り込まれた燃
料噴射量である。そして、ここまでの補正には、燃料圧
力Ｐが変化したことで、実噴射期間が変化し燃料噴射量
が変化することを補正するための補正項Ｔｃは含まれて
いないので、以下で前記補正項Ｔｃを演算する。

【００３７】ステップ４では、燃料圧力Ｐに基づき、フ
ロー中に示すようなマップを参照し、燃料圧力Ｐに応じ
た開弁時期の遅れ期間Ｔａを算出するための係数ｋａ、
及び燃料圧力Ｐに応じた閉弁時期の遅れ期間Ｔｂを算出
するための係数ｋｂを、検索等により求める。ステップ
５では、燃料圧力Ｐに応じた開閉弁時期のズレにより生
じる燃料噴射量の変化を補正するための燃料補正量Ｔｃ
を下式により求める。

【００３８】Ｔｃ＝Ｔａ₀ ・ｋａ（≒Ｔａ）−Ｔｂ₀ ・
ｋｂ（≒Ｔｂ） なお、Ｔａ₀ は所定基準燃料圧力のときの開弁遅れ期間
であり、Ｔｂ₀ は所定基準燃料圧力のときの閉弁遅れ期
間である。ところで、図５に示すように、燃料圧力Ｐが
高い程、Ｔａの値は大きくなり実開弁期間を短縮する方
向に働く。一方、燃料圧力Ｐが高い程、Ｔｂの値は大き
くなり実開弁期間を増大する方向に働く。従って、これ
らの偏差を求めることで、燃料圧力Ｐによる実開弁期間
の変化、即ち燃料圧力Ｐに応じた開閉弁時期のズレによ
る燃料補正量Ｔｃを求めることができることとなる。な
お、本実施形態では、基準値Ｔａ₀ ，Ｔｂ₀ ，係数ｋ
ａ，ｋｂを用いて、Ｔａ，Ｔｂを求めるようにしたが、
直接、マップ検索等により、燃料圧力Ｐに応じた開弁時
期の遅れ期間Ｔａ，閉弁時期の遅れ期間Ｔｂを求めるよ
うにしてもよい。

【００３９】なお、例えば、燃料噴射量の絶対量（例え
ば、燃料噴射量Ｔｅ’等）によって、Ｔａ，Ｔｂは変化
するので、燃料噴射量Ｔｅ’によるＴａ，Ｔｂの変化の
補正を盛り込ませるようにしてもよい。すなわち、例え
ば、係数ｋａ，ｋｂを検索するためのマップを、燃料噴
射量Ｔｅ’毎に複数備えるようにする、或いは燃料噴射
量Ｔｅ’によるＴａ，Ｔｂの変化を補正するための補正
係数ｋ₁ ，ｋ₂ をマップ等に記憶しておき、これを燃料
噴射量Ｔｅ’に基づき検索等により求め、Ｔｃ＝Ｔａ₀
・ｋａ・ｋ₁ −Ｔｂ₀ ・ｋｂ・ｋ₂ なる式から、Ｔｃを
求めるようにしてもよい。

【００４０】ステップ６では、最終的な燃料噴射量Ｔｉ
（＝Ｔｅ’＋Ｔｃ）を求める。そして、最終的な燃料噴
射量Ｔｉに応じたパルス幅を持つ駆動パルス信号を燃料
噴射弁１に、図４のフローチャートにおいて設定される
タイミングで出力する。ここで、本実施形態におけるコ
ントロールユニット２０が、図４のフローチャートに従
って行なう燃料噴射時期の設定制御について説明する。

【００４１】即ち、ステップ１１では、従来同様の手法
により、運転状態（負荷や回転速度や冷却水温や点火時
期等）に応じて設定される燃料噴射弁１の閉弁時期ＣＡ
（所定クランク角度位置）を求める。ステップ１２で
は、フロー中のマップ等を検索して、燃料圧力Ｐに応じ
て、即ち閉弁遅れ期間Ｔｂの変化による補正分ｃを検索
等により求める。なお、燃料圧力が高い程、実閉弁時期
は遅れるので、これを補正するように、前記ｃは、燃料
圧力が高い程大きな値に設定される。

【００４２】ステップ１３では、最終的な閉弁時期Ｃ
Ａ’（＝閉弁時期ＣＡ−ｃ、閉弁時期設定のための基準
位置からの経過クランク角度）を求める。なお、前記Ｔ
ｂ、延いては前記ｃは、燃料噴射量Ｔｅ’やＴｅ或いは
Ｔｐによって異なるので、これを考慮して設定するよう
にしてもよい。ステップ１４では、図３のフローチャー
トの実行により設定された最終的な燃料噴射量Ｔｉが得
られるパルス幅ＣＢ（クランク角度期間）を、回転速度
Ｎｅ等に基づいて求める。

【００４３】ステップ１５では、前記ＣＡ’から前記パ
ルス幅ＣＢ分を逆算して、開弁開始時期ＣＳを求める。
ステップ１６では、ステップ１５で求められた開弁開始
時期となったときに、前記最終的な燃料噴射量Ｔｉが得
られるパルス幅ＣＢを、燃料噴射弁１に出力して、本フ
ローを終了する。

【００４４】即ち、本実施形態によれば、燃料圧力Ｐが
高い程、燃料噴射の開始指令時期が早まることとなる。
なお、開弁開始時期を所定に制御する場合には、図６の
フローチャート（Ｓ２１〜Ｓ２４）に示すように、予め
運転状態等に応じて開弁開始時期を設定し、これを前記
開弁開始遅れ期間Ｔａの変化分で補正するようにしても
構わない。この場合は、実際の開弁開始時期が所望の値
に制御される一方で、閉弁時期の方が燃料圧力や燃料噴
射量に応じて変化することとなる。例えば、この手法
は、燃焼状態を所望のものとするうえで燃料が噴射され
てから着火が開始されるまでの着火遅れ期間等を重要視
する直接噴射式ディーゼル機関等において有効なものと
なる。なお、この場合も、燃料圧力Ｐが高い程、燃料噴
射の開始指令時期が早まることとなる。

【００４５】このように、本実施形態によれば、同一開
弁期間で燃料噴射をしたとしても、燃料圧力が変化する
と実際の燃料噴射量が変化してしまうのを、燃料圧力を
検出し、当該燃料圧力に基づいて補正できるようにする
と共に、燃料圧力が変化すると開閉弁遅れ期間が変化し
実開弁期間が変化して実際の燃料噴射量が変化するのを
補正できるようにしたので、燃料圧力が変化しても燃料
噴射量を常に最適値に制御することができる。

【００４６】また、燃料圧力の変化による燃料の噴霧特
性の変化を、燃料噴射量の補正により補正できるように
したので、これによって最適な燃焼状態の維持を図れる
こととなる。更に、燃料圧力の変化によって変化する実
閉弁時期を考慮して、燃料噴射時期を設定するようにし
たので、例えば、所定の時期に燃料噴射が開始できず或
いは所定の時期までに燃料噴射が終了できずに燃焼を悪
化させるような事態が発生するのを防止することが可能
となる。特に、この効果は、直噴式内燃機関において大
きなものとなる。

【００４７】なお、本実施形態では、電磁式燃料噴射弁
について説明してきたが、例えば、機械式燃料噴射弁を
採用するディーゼル機関等にも、本発明は適用できるも
のである。即ち、ディーゼル機関においては、燃料噴射
量は、分配型や列型の高圧燃料ポンプからの送油量（ラ
ック位置）や送油率等で決定されるが、この送油量や送
油率を燃料圧力の変化分で補正するようにすれば（電子
制御式の場合はコントロールユニットから指令すること
ができる）、容易に、燃料圧力が変化しても燃料噴射量
を最適に制御することが可能である。また、燃料圧力の
変化による開閉弁時期の変化は、タイマ機構の進角量を
燃料圧力に応じて補正し前記ポンプの送油時期を補正す
るようにすれば、容易に達成することができることとな
る。更に、機械式燃料噴射弁は、燃料噴射量によって噴
射圧力を容易に制御できるので、燃料圧力の低下による
噴霧特性の変化を、電磁式燃料噴射弁に比べ、より一層
精度よくかつ容易に燃料噴射量で補正することが可能で
ある。

【００４８】なお、本実施形態では、高圧燃料ポンプを
採用し比較的高圧で燃料を噴射供給する例について説明
したが、本発明は、これに限らず、通常のガソリン機関
のように比較的低圧で燃料を供給する場合にも適用でき
ることは勿論である。また、本実施形態では、燃料圧力
の変動の比較的大きな始動時等を代表として説明した
が、これに限らず、燃料ポンプの駆動特性差や燃料温度
や燃料性状等の相違等により変化する燃料圧力の変化に
も対応できることは勿論である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明にかかる内燃機関の燃料供給制御装置によれば、燃
料圧力が変化しても、最適な燃料供給量を常に達成でき
ることなるので、始動特性，排気特性，燃費特性，出力
特性等を常に最適に制御することが可能となる。

【００５０】請求項２に記載の発明によれば、燃料圧力
が変化しても、所望の燃料供給開始時期を常に達成する
ことができるとになるので、請求項１に記載の発明の作
用効果と相俟って、始動特性，排気特性，燃費特性，出
力特性等を常に最適に制御することが可能となる。請求
項３，請求項４に記載の発明によれば、構成の簡略化を
優先させたり、燃料供給制御の補正精度の向上を優先さ
せたりすることが適宜可能となる。

【００５１】請求項５に記載の発明によれば、通常、燃
料圧力が高いほど燃料供給開始時期を早めるように燃料
供給時期を補正する必要があるが、この特性を達成させ
ることができることとなる。請求項６に記載の発明によ
れば、燃料圧力の変化による燃料の噴霧特性の変化を燃
料供給量の補正により行なわせるようにしたので、簡単
な構成で、最適な燃焼状態延いては始動特性，排気特
性，燃費特性，出力特性等を最適に達成させることが可
能となる。

【００５２】請求項７に記載の発明によれば、燃料圧力
の変化による燃料の噴霧広がり角の変化を、燃料供給量
の補正により補正するようにしたので、簡単な構成で効
率よく燃焼状態の変化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施の形態における燃料系のシステ
ム構成図。

【図３】同上実施形態の燃料供給量制御を説明するフロ
ーチャート。

【図４】同上実施形態の燃料供給時期制御（燃料噴射終
了時期制御）を説明するフローチャート。

【図５】「燃料噴射開始遅れ期間Ｔａ」と「燃料噴射終
了遅れ期間Ｔｂ」とを燃料圧力が異なる場合で比較して
説明するタイムチャート。

【図６】他の燃料供給時期制御（燃料噴射開始時期制
御）を説明するフローチャート。

【符号の説明】

１ 燃料噴射弁 ２ 高圧燃料ポンプ ３ 高圧側プレッシャーレギュレータ ４ 高圧燃料配管 ５ 安全弁 ６ 低圧燃料供給配管 ７ 燃料リターン配管 ８ バイパス配管 ９ 低圧側プレッシャーレギュレータ 10 燃料タンク 11 フィードポンプ 12 燃圧センサ 20 コントロールユニット

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関に燃料を供給するための燃料供給装置
   と、 該燃料供給装置からの基準となる燃料圧力状態における
   燃料供給量を運転状態に応じて設定する燃料供給量設定
   手段と、 前記燃料供給装置に供給される燃料の圧力を検出する燃
   料圧力検出手段と、 前記燃料供給量設定手段により設定された基準となる燃
   料圧力状態における燃料供給量に相当する燃料供給期間
   内で、実際に供給できる燃料供給量の燃料圧力に応じた
   変化を、前記燃料圧力検出手段で検出された燃料圧力に
   基づいて検出する燃料供給量変化検出手段と、 前記燃料供給量設定手段により設定された基準となる燃
   料圧力状態における燃料供給量に相当する燃料供給期間
   の実際の燃料圧力に応じた変化を、前記燃料圧力検出手
   段で検出された燃料圧力に基づいて検出する燃料供給期
   間変化検出手段と、 前記燃料供給量変化検出手段と前記燃料供給期間変化検
   出手段とから検出された変化に基づいて、前記燃料供給
   量設定手段により設定された燃料供給量を補正する燃料
   供給量補正手段と、 前記燃料供給量補正手段により補正された燃料供給量が
   得られるように、前記燃料供給装置を駆動制御する燃料
   供給制御手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の燃料供給
   制御装置。
2. 【請求項２】前記燃料供給期間変化検出手段により検出
   された燃料供給期間の変化に基づいて、燃料供給開始時
   期を補正する燃料供給時期補正手段を含んで構成したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給制
   御装置。
3. 【請求項３】前記燃料供給期間変化検出手段により検出
   される燃料供給期間の変化が、燃料供給開始時期の遅れ
   期間の変化に基づくことを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
4. 【請求項４】前記燃料供給期間変化検出手段により検出
   される燃料供給期間の変化が、燃料供給終了時期の遅れ
   期間の変化に基づくことを特徴とする請求項１〜請求項
   ３の何れか１つに記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
5. 【請求項５】前記燃料圧力検出手段により検出される燃
   料圧力が高いほど、前記燃料供給時期補正手段が、燃料
   供給開始時期を早めるように燃料供給時期を補正するこ
   とを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記載
   の内燃機関の燃料供給制御装置。
6. 【請求項６】燃料圧力の変化に応じて変化する燃料の噴
   霧特性の変化に対応した燃料供給量の補正量を、前記燃
   料圧力検出手段で検出された燃料圧力に基づいて設定す
   る燃料噴霧特性補正量設定手段を備えると共に、 前記燃料供給量補正手段が、前記燃料噴霧特性補正量設
   定手段により設定された補正量に基づいて、前記燃料供
   給量設定手段により設定された燃料供給量を補正する手
   段を含んで構成されたことを特徴とする請求項１〜請求
   項５の何れか１つに記載の内燃機関の燃料供給制御装
   置。
7. 【請求項７】前記燃料の噴霧特性が、燃料の噴霧広がり
   角形状であることを特徴とする請求項６に記載の内燃機
   関の燃料供給制御装置。