JPH1018884A - 直接噴射式内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents
直接噴射式内燃機関の燃料供給装置Info
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Abstract
性を改善する。 【解決手段】補助燃料噴射弁5を作動させる必要のある
低温始動時で、かつ、主燃料噴射弁8への燃料供給圧力
が所定値より低いときには(S1,S3,S4で判
断)、補助燃料噴射弁5からの供給燃料量を予測し(S
7〜S9)、この結果に基づいて主燃料噴射弁8からの
供給燃料量を減量補正する(S10〜S13)。このよ
うにすると、主燃料噴射弁5からの燃料供給量を最適に
制御することができるので、以って始動性や始動後の安
定した機関運転性を確保することができる。
Description
給装置に関し、詳しくは燃料を直接筒内に噴射供給する
内燃機関の始動時における燃料供給の改良技術に関す
る。
動時燃料供給装置としては、始動時の機関水温に応じて
供給燃料量を決定し、クランキングに合わせて燃料を噴
射するようになっている。即ち、始動時の機関水温が低
ければ、1パルス当たりの燃料噴射量を多くするように
パルス巾(即ち、燃料噴射弁の開弁時間)を広げること
が一般的に行なわれている(特開昭57−52643号
公報,特開昭62−195427号公報等参照)。
し、燃料圧力に応じてパルス巾に補正をかけること、即
ちモニタした燃料圧力が所定値より低い場合は、パルス
巾を広くし燃料供給量を要求値と一致させるように制御
することも行なわれている。ところで、極低温時におい
ては、燃料の霧化が悪くなるので始動性が悪化すること
に加え、極低温時においては、潤滑油粘度が高いためフ
リクションが大きくなってクランキング回転数が低くな
るので、エンジン直接駆動方式の高圧燃料ポンプでは燃
料圧力を十分に上げることができなくなり、燃焼室に直
接燃料を噴射するように設置された燃料噴射弁(主燃料
噴射弁)だけではパルス巾を如何に広くしても要求燃料
量を機関に供給しきれなくなってしまい一層始動性が悪
化してしまう惧れがある。また、特に、初爆から完爆に
いたる期間においては燃焼に伴う急激な回転上昇がある
ため、設定パルス巾(時間)が機関の1サイクル中に収
まらず、初爆発生後の気筒に要求燃料量を供給できず機
関停止に至ってしまう惧れもある。
時のみ燃料を噴射するコールドスタートバルブと称され
る単一の補助燃料噴射弁を吸気通路の上流側の集合部
(コレクタ部)に設けるようにし、これより、主燃料噴
射弁だけでは確保しきれない低温始動時における要求燃
料量を良好に確保できるようにしたものが提案されてい
る。
ートバルブ(補助燃料噴射弁)は、機関始動時に、機関
水温が所定値より低く、かつ主燃料噴射弁への供給燃料
圧力が所定値より低い場合において、ONされて燃料を
噴射するように制御され、これによって燃料供給量の増
量を図って始動性の向上を図れるようにするものであ
る。なお、この補助燃料噴射弁は機関始動後若しくは所
定時間経過後OFFされて燃料供給を停止するように制
御される。
うな従来の直接噴射式火花点火機関の始動時燃料供給装
置にあっては、上述したように、始動時の水温と主燃料
噴射弁への燃料供給圧力とに基づいて、単に、補助燃料
噴射弁をON・OFF制御する構成であったため、図7
に示すように、燃料圧力が上昇し、主燃料噴射弁での噴
射燃料量が要求値に近づくにつれて、今度は逆に、過多
に燃料を供給してしまうこととなってしまい、以って始
動時の未燃HCの排出量の増大やリッチ失火などを発生
させてしまう惧れがあった。
たもので、機関駆動方式の高圧燃料ポンプを備えた直接
噴射式火花点火機関であって、低温始動時に主燃料噴射
弁からの燃料供給を補うための補助燃料噴射弁を備えた
ものにおいて、機関始動時の状態(例えば、エンジン油
温,クランキング回転数,主燃料噴射弁供給燃料圧力な
ど)に応じて補助燃料噴射弁からの供給燃料量を予測
し、この予測結果に基づいて主燃料噴射弁の噴射期間
(燃料噴射量)を最適に制御できるようにし、以って始
動時の未燃HCの排出量の増大やリッチ失火などを確実
に抑制しつつ、機関始動性,始動後の機関安定性を高く
維持することができるようにした直接噴射式火花点火機
関の燃料供給装置を提供することを目的とする。
載の発明にかかる直接噴射式内燃機関の燃料供給装置
は、機関駆動式高圧燃料ポンプから給送される燃料を、
主燃料供給手段を介して直接筒内に噴射供給するように
した直接噴射式内燃機関の燃料供給装置であって、所定
の始動時に前記主燃料供給手段からの燃料供給を補うた
めの補助燃料供給手段を備えたものにおいて、前記補助
燃料供給手段からの供給燃料量を予測し、当該予測結果
に基づいて、前記主燃料供給手段からの供給燃料量を補
正するようにした。
内燃機関の燃料供給装置は、図1に示すように、機関駆
動式高圧燃料ポンプから給送される燃料を、燃焼室内に
臨ませた主燃料供給手段を介して機関に噴射供給するよ
うにした直接噴射式内燃機関の燃料供給装置であって、
所定の始動時に前記主燃料供給手段からの燃料供給を補
うための補助燃料供給手段を備えたものにおいて、前記
補助燃料供給手段からの供給燃料量を予測する予測手段
と、当該予測手段の予測結果に基づいて、前記主燃料供
給手段からの供給燃料量を補正する燃料供給量補正手段
と、を含んで構成した。
ば、補助燃料供給手段を作動させる必要のあるとき(例
えば、低温始動時で、かつ、主燃料供給手段への燃料供
給圧力が所定値より低いときなど)には、補助燃料供給
手段からの供給燃料量を予測して、その結果に基づい
て、主燃料供給手段からの供給燃料量を補正することが
できるので、機関への実際の供給燃料量を、機関に要求
される供給燃料量に最適に制御することが可能となる。
するような極低温始動時等においても、未燃HCの排出
量の増大やオーバーリッチによる失火などを確実に防止
でき、良好な始動性および始動後の安定した機関運転性
を確保することができる。請求項3に記載の発明では、
前記予測手段を、機関始動時であることを検出する機関
始動時検出手段と、機関温度を検出する機関温度検出手
段と、前記主燃料供給手段への供給燃料圧力を検出する
供給燃料圧力検出手段と、始動時であることが検出され
たときに、機関温度と、供給燃料圧力と、に基づいて、
前記補助燃料供給手段を作動させる所定の始動時である
か否かを判定する判定手段と、クランキング回転速度を
検出するクランキング回転速度検出手段と、を備え、前
記判定手段が前記補助燃料供給手段を作動させる所定の
始動時であると判定したときに、機関温度と、クランキ
ング回転速度と、に基づいて、前記補助燃料供給手段の
供給燃料量を予測するように構成した。
で、かつ、主燃料供給手段への燃料供給圧力が所定値よ
り低く、主燃料供給手段からの燃料供給だけでは始動性
などが悪化する惧れがある条件、即ち、補助燃料供給手
段を作動させる必要がある条件を、簡単な構成で精度よ
く検出することができると共に、かかる場合には、機関
温度と、クランキング回転速度と、に基づいて、補助燃
料供給手段からの供給燃料量を予測することが可能とな
る。従って、簡単な構成によって、機関温度やクランキ
ング回転速度に応じて変化する補助燃料供給手段の供給
燃料量を高精度に予測することができることとなる。
量補正手段を、前記予測手段の予測結果と、前記供給燃
料圧力検出手段により検出された供給燃料圧力と、に基
づいて、前記主燃料供給手段からの供給燃料量を減量補
正する構成とした。このようにすると、主燃料供給手段
からの最適な供給燃料量に影響を与える補助燃料供給手
段からの供給燃料量や、主燃料供給手段への供給燃料圧
力に基づいて、実際の主燃料供給手段からの供給燃料量
を補正することができるので、高精度に主燃料供給手段
からの供給燃料量を最適な供給燃料量に補正することが
できる。従って、例えば、補助燃料供給手段が作動する
ような極低温始動時等においても、未燃HCの排出量の
増大やオーバーリッチによる失火などを確実に防止で
き、良好な始動性および始動後の安定した機関運転性を
確保することができる。
供給手段を、各気筒の吸気ポート上流側集合部に配設す
るようにした。このようにすれば、補助燃料供給手段の
構成の簡略化,燃料供給制御の簡略化等を図ることがで
き、延いては製品コストの低減を促進することができ
る。
ば、補助燃料供給手段を作動させる必要があるときに
は、補助燃料供給手段からの供給燃料量を予測して、そ
の結果に基づいて、主燃料供給手段からの供給燃料量を
補正することができ、以って機関供給燃料量を最適に制
御することが可能となる。
するような極低温始動時等においても、未燃HCの排出
量の増大やオーバーリッチによる失火などを確実に防止
でき、良好な始動性および始動後の安定した機関運転性
を確保することができる。請求項3に記載の発明によれ
ば、補助燃料供給手段を作動させる必要がある条件を、
簡単な構成で精度よく検出することができると共に、補
助燃料供給手段を作動させる必要がある場合に、機関温
度と、クランキング回転速度と、に基づいて、補助燃料
供給手段からの供給燃料量を予測するようにしたので、
簡単な構成により補助燃料供給手段からの供給燃料量を
高精度に予測することができる。
給手段からの最適な供給燃料量に影響を与える補助燃料
供給手段からの供給燃料量や、主燃料供給手段への供給
燃料圧力に基づいて、実際の主燃料供給手段からの供給
燃料量を補正することができるので、高精度に主燃料供
給手段からの供給燃料量を最適な供給燃料量に補正する
ことができ、以って、補助燃料供給手段が作動するよう
な極低温始動時等においても、未燃HCの排出量の増大
やオーバーリッチによる失火などを確実に防止でき、良
好な始動性および始動後の安定した機関運転性を確保す
ることができる。
供給手段の構成の簡略化,燃料供給制御の簡略化等を図
ることができ、延いては製品コストの低減を促進するこ
とができる。
を、添付の図面に基づいて説明する。図2は、本発明の
一実施形態に係る燃料供給系のシステム構成を示したも
のである。即ち、燃料タンク1の内部に低圧燃料ポンプ
2が設置され、燃料タンク1内の燃料は、前記低圧燃料
ポンプ2により吸い上げられて低圧燃料配管3を通って
低圧燃料圧力調整器4に送られる。そして、この低圧燃
料圧力調整器4へ給送された燃料は、当該低圧燃料圧力
調整器4の下流側で分岐され、一部は補助燃料噴射弁
(コールドスタートバルブ)5へ送られ、残りは直動型
(機関直接駆動式)の高圧燃料ポンプ6に導かれる。前
記高圧燃料ポンプ6で昇圧された燃料は、高圧燃料配管
10に導かれるが、当該高圧燃料配管10内の燃料圧力
は、高圧燃料圧力調整器9を介して所定圧に調整される
ようになっている。そして、この所定圧に調整された高
圧燃料配管10内の燃料は、所定の噴射時期に主燃料噴
射弁8を介して機関燃焼室に直接噴射供給される。な
お、高圧燃料圧力調整器9の圧力調整作用により余剰と
なった燃料は、リターン配管11を通って燃料タンク1
にリターンされる。なお、前記補助燃料噴射弁(コール
ドスタートバルブ)5が本発明に係る補助燃料供給手段
に相当し、前記主燃料噴射弁8が本発明に係る主燃料供
給手段に相当する。
ポンプ6の下流、即ち高圧燃料配管10には、各気筒に
配設された主燃料噴射弁8に供給する燃料の圧力(高圧
燃料配管10内の燃料圧力)を検出するため、本発明の
燃料圧力検出手段として機能する燃圧センサ7が設けら
れている。図3は、本実施形態における全体システム構
成を示したものである。
給できるように主燃料噴射弁8が燃焼室に臨んで配設さ
れていると共に、吸気通路14の上流側の集合部(コレ
クタ部)13に補助燃料噴射弁としてのコールドスター
トバルブ5が設けられている。このコールドスタートバ
ルブ5は、コントロールユニット17からの信号に基づ
きON・OFF切り換え制御されるもので、従来と同様
に、機関冷却水温が所定値以下で、かつ主燃料噴射弁燃
料圧力が所定値以下のときにONされて燃料を噴射供給
し、所定時間経過後若しくは機関始動完了後にOFFさ
れ燃料供給が停止されるようになっている。なお、15
は吸気弁,16は排気弁である。
は、マイクロコンピュータを内蔵し、スタータスイッチ
18,機関温度検出手段としての水温センサ19,燃料
圧力検出手段としての燃圧センサ7,及びクランキング
(機関)回転速度検出手段としてのクランク角センサ2
0などから出力される検出信号が入力され、これらの検
出信号に基づいて、図4,図5のフローチャートに示す
ように、コールドスタートバルブ5のON・OFF制御
を行なうと共に、主燃料噴射弁8の機関始動時の燃料噴
射量の適切な設定を行なえるようになっている。
量補正手段、機関始動時検出手段、判定手段としての機
能をソフトウェア的に備えたコントロールユニット17
が行なう始動時の燃料供給制御について、図4,図5の
フローチャートに従って説明する。まず、S1では、ス
タータスイッチ18からのON・OFF信号に基づい
て、機関12がクランキング中であるか否かを判定す
る。クランキング中であれば、S2へ進む。一方、クラ
ンキング中でなければ、S17へ進み、補助燃料噴射弁
5の作動をOFFして、本フローを終了する。
定する。フラグ1がONであれば、S3へ進み、フラグ
1がOFFであればS7へ進む。S3では、検出された
初期水温T1と、予め設定された設定値T0と、を比較
する。T1≦T0であれば、S4へ進む。T1>T0で
あれば、低温始動時ではなく、補助燃料噴射弁5による
補助は必要ないとして、本フローを終了する。
初期燃圧Pf1と、予め設定された設定値Pf0と、を
比較する。Pf1≦Pf0であれば、S5へ進む。Pf
1>Pf0であれば、本フローを終了する。S5では、
コントロールユニット17に設けられたタイマをクリア
して計測を開始し、かつ、フラグ1をONにする。
S7では、クランキング回転数Nkiを読み込む。S8
では、機関水温Tを読み込む。S9では、クランキング
回転数Nkiと、機関水温Tと、に基づいて、壁流量
(噴射燃料の吸気通路内壁への付着量など)を演算し、
更に、1サイクル当たりに補助燃料噴射弁5より各気筒
に供給される供給燃料量Qfsを算出する。
のメモリのマップより、機関要求燃料量Qfdを読み込
む。S11では、前記Qfsと、前記Qfdと、に基づ
いて、主燃料噴射弁8から供給すべき燃料供給量Qfm
を算出する。即ち、Qfmは、Qfm=Qfd−Qfs
にて算出することができる。
て、S13では、QfmとPfとに基づいて主燃料噴射
弁8の駆動パルス巾Tpを算出し、主燃料噴射弁8に信
号が送られる。これにより、主燃料噴射弁8からは、最
適に調量された燃料が、機関12に噴射供給されること
になる。S14では、前記初期水温T1と、初期燃圧P
f1と、から補助燃料噴射弁5の作動停止(OFF)タ
イミングtcvsを演算する。
t1と、tcvsと、を比較する。t1≧tcvsであ
れば、S16へ進む。t1<tcvsであれば、S1へ
戻る。S16では、補助燃料噴射弁5をOFFし、本フ
ローを終了する。このように、本実施形態によれば、補
助燃料噴射弁5を作動させる必要のある低温始動時で、
かつ、主燃料噴射弁8への燃料供給圧力が所定値より低
いときには、主燃料噴射弁8からの供給燃料量を、補助
燃料噴射弁5からの供給燃料量に基づいて減量補正する
ことができるので、過多な燃料供給を確実に防止でき
る。
弁5の作動時の実燃料供給量を要求燃料供給量に最適に
制御することができ、以って始動時の未燃HCの排出量
の増大やオーバーリッチによる失火などを確実に防止で
き、良好な始動性および始動後の安定した機関運転性を
確保することができる。なお、本実施形態では、主燃料
噴射弁8へ供給する燃料の圧力を、燃圧センサ7により
検出するようにして説明したが、これに限るものではな
く、例えばクランキング回転速度(換言すれば、高圧燃
料ポンプの回転速度),圧送ストローク等の高圧燃料ポ
ンプの運転状態等に基づいて、前記燃圧を推定するよう
にすることもできる。また、本実施形態では、単一の補
助燃料噴射弁を備えたものについて説明したが、複数備
えた場合にも本発明が適用できることは勿論である。
トバルブと称される単一の補助燃料噴射弁を吸気通路の
上流側の集合部(コレクタ部)に設ける構成として説明
したが、これに限定されるものではなく、主燃料噴射弁
の燃料供給量を補助できる噴射装置であれば他の方式の
ものでも良いことは勿論である。また、本発明は、火花
点火式機関に限らず、他の方式の内燃機関にも適用可能
なものである。
テム構成図。
7が行なう燃料供給制御を説明するためのフローチャー
ト(その1)。
7が行なう燃料供給制御を説明するためのフローチャー
ト(その2)。
各燃料噴射弁の燃料噴射量の変化の様子と、機関に実際
に供給される実燃料供給量の変化の様子と、を説明する
ためのタイムチャート。
料噴射弁からの燃料噴射量の変化の様子と、機関に実際
に供給される実燃料供給量の変化の様子と、を説明する
ためのタイムチャート。
Claims (5)
- 【請求項1】機関駆動式高圧燃料ポンプから給送される
燃料を、主燃料供給手段を介して直接筒内に噴射供給す
るようにした直接噴射式内燃機関の燃料供給装置であっ
て、所定の始動時に前記主燃料供給手段からの燃料供給
を補うための補助燃料供給手段を備えたものにおいて、 前記補助燃料供給手段からの供給燃料量を予測し、当該
予測結果に基づいて、前記主燃料供給手段からの供給燃
料量を補正するようにしたことを特徴とする直接噴射式
内燃機関の燃料供給装置。 - 【請求項2】機関駆動式高圧燃料ポンプから給送される
燃料を、燃焼室内に臨ませた主燃料供給手段を介して機
関に噴射供給するようにした直接噴射式内燃機関の燃料
供給装置であって、所定の始動時に前記主燃料供給手段
からの燃料供給を補うための補助燃料供給手段を備えた
ものにおいて、 前記補助燃料供給手段からの供給燃料量を予測する予測
手段と、 当該予測手段の予測結果に基づいて、前記主燃料供給手
段からの供給燃料量を補正する燃料供給量補正手段と、 を含んで構成したことを特徴とする直接噴射式内燃機関
の燃料供給装置。 - 【請求項3】前記予測手段が、 機関始動時であることを検出する機関始動時検出手段
と、 機関温度を検出する機関温度検出手段と、 前記主燃料供給手段への供給燃料圧力を検出する供給燃
料圧力検出手段と、 始動時であることが検出されたときに、機関温度と、供
給燃料圧力と、に基づいて、前記補助燃料供給手段を作
動させる所定の始動時であるか否かを判定する判定手段
と、 クランキング回転速度を検出するクランキング回転速度
検出手段と、 を備え、 前記判定手段が前記補助燃料供給手段を作動させる所定
の始動時であると判定したときに、機関温度と、クラン
キング回転速度と、に基づいて、前記補助燃料供給手段
の供給燃料量を予測することを特徴とする請求項2に記
載の直接噴射式内燃機関の燃料供給装置。 - 【請求項4】前記燃料供給量補正手段が、前記予測手段
の予測結果と、前記供給燃料圧力検出手段により検出さ
れた供給燃料圧力と、に基づいて、前記主燃料供給手段
からの供給燃料量を減量補正することを特徴とする請求
項2または請求項3に記載の直接噴射式内燃機関の燃料
供給装置。 - 【請求項5】前記補助燃料供給手段が、各気筒の吸気ポ
ート上流側集合部に配設されることを特徴とする請求項
1〜請求項4の何れか1つに記載の直接噴射式内燃機関
の燃料供給装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17399796A JP3716498B2 (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 直接噴射式内燃機関の燃料供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17399796A JP3716498B2 (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 直接噴射式内燃機関の燃料供給装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1018884A true JPH1018884A (ja) | 1998-01-20 |
JP3716498B2 JP3716498B2 (ja) | 2005-11-16 |
Family
ID=15970851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17399796A Expired - Lifetime JP3716498B2 (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 直接噴射式内燃機関の燃料供給装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3716498B2 (ja) |
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-
1996
- 1996-07-03 JP JP17399796A patent/JP3716498B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3716498B2 (ja) | 2005-11-16 |
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