JPH11229926A

JPH11229926A - 直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPH11229926A
Application number: JP3080798A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Shimizu; 博和清水
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】直噴ガソリンエンジンにおいて、始動時に、各
気筒の初回の噴射において要求量の燃料が確実に噴射で
きるようにする。【解決手段】例えば４気筒エンジンにおいて、始動時
に、１回噴射を行わせると、次の２回の噴射タイミング
においては噴射を停止させる制御を繰り返すことで、例
えば＃４（噴射）→＃２（停止）→＃１（停止）→＃３
（噴射）→＃４（停止）→＃２（停止）→＃１（噴射）
→＃３（停止）→＃４（停止）→＃２（噴射）として、
各気筒の初回の噴射を不連続に行わせる。全気筒の初回
噴射が終了するまでの間、噴射を不連続に行わせること
で、エンジン回転の上昇を抑止し、以て、要求量の多い
初回噴射に充分な噴射時間を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は直噴ガソリンエンジ
ンの燃料噴射制御装置に関し、詳しくは、筒内に燃料を
直接噴射する燃料噴射弁を各気筒毎に備えたガソリンエ
ンジンにおいて、低温始動時に各気筒に対して要求量の
燃料を噴射させるための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、筒内に燃料を直接噴射する燃
料噴射弁を備えた直噴ガソリンエンジンが知られている
（特開平５−０７１３８３号公報等参照）。また、低温
始動時に必要燃料量を供給するための技術として、各気
筒毎に設けられる燃料噴射弁の他に、吸気コレクタ部に
燃料を噴射するコールドスタート用噴射弁を備える場合
があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】筒内噴射を行う燃料噴
射弁では、排気行程において燃料を噴射させることがで
きず、また、始動直後は燃圧が低いために圧縮行程で開
弁させても燃料が噴射されない場合があり、更に、初爆
後の連続的な燃焼により回転上昇することで、燃料噴射
を実質的に行える時間が短くなる。このため、特に要求
量が多い低温始動時の各気筒に対する初回の燃料噴射に
おいて、回転が上昇し始めてから初回の燃料噴射タイミ
ングを迎える気筒において要求量を噴射できなくなり
（図５参照）、当該気筒において失火が生じてしまうと
いう問題があった。

【０００４】ここで、前述のコールドスタート噴射弁を
備える構成とすれば、コールドスタート噴射弁は開弁
（噴射）状態に保持することが可能であることから、各
気筒毎に設けられる燃料噴射弁による燃料噴射では不足
する分を補って、各気筒において要求燃料量の確保が可
能になる。しかしながら、コールドスタート噴射弁を別
途設ける構成とすると、燃料噴射弁や燃料配管の増設な
どによって、エンジンシステムとしてコストアップする
ことになってしまうため、コールドスタート噴射弁を用
いずに各気筒において要求燃料量を確保できる燃料噴射
制御装置の提供が望まれていた。

【０００５】本発明は上記実情に鑑みなされたものであ
り、各気筒毎に設けられる筒内噴射の燃料噴射弁によっ
て、たとえ低温始動時であっても、各気筒の初回の燃料
噴射において要求量を噴射させることができるようにす
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１記載
の発明は、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を各気
筒毎に備えてなる直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御
装置において、エンジン始動時に、各気筒それぞれに対
する初回の燃料噴射を、燃料噴射を停止させる気筒を挟
んで不連続に実行し、全気筒に対する初回の燃料噴射が
終了した後に、各気筒に対して順番に燃料を噴射させる
よう構成した。

【０００７】かかる構成によると、エンジン始動時に各
気筒に対して初回の燃料噴射を行わせるときに、各気筒
の噴射タイミングになる毎に順次燃料噴射を行わせるの
ではなく、噴射タイミングになっても燃料を噴射させな
い気筒を途中に挟んで、燃料噴射を不連続に実行させ
る。そして、全気筒に対する初回の燃料噴射が終了して
から、各気筒の噴射タイミングになる毎に順次燃料噴射
を行わせる通常制御に移行させる。

【０００８】上記のように不連続に燃料噴射を行わせれ
ば、燃焼が通常よりも大きな間隔で行われることにな
り、これによって、回転の上昇が抑制され、全気筒の初
回噴射において充分な噴射時間が確保されることにな
る。尚、本願において、不連続とは、少なくとも全気筒
の初回噴射が連続して行われないことを示すものであ
り、１回噴射する毎に噴射停止気筒を挟む構成であって
も良いし、また、複数気筒（＜全気筒）について連続し
て噴射を行わせた後、噴射停止させる気筒を挟む構成で
あっても良い。

【０００９】請求項２記載の発明は、筒内に燃料を直接
噴射する燃料噴射弁を各気筒毎に備えてなる直噴ガソリ
ンエンジンの燃料噴射制御装置において、エンジン始動
開始から所定期間において、エンジンの回転上昇を抑制
すべく各気筒に対する燃料噴射を不連続に実行し、前記
所定期間経過後に各気筒に対して順番に燃料を噴射させ
るよう構成した。

【００１０】かかる構成によると、始動直後の所定期間
においては、気筒毎の燃料噴射（換言すれば各気筒毎の
燃焼）を不連続に行わせることで、エンジン回転の上昇
を抑え、各気筒毎に充分な噴射時間が確保されて要求燃
料が噴射されるようにする。そして、前記所定期間が経
過した後は、各気筒について順番に燃料を噴射させて連
続的な燃焼を行わせ、エンジン回転をアイドル回転にま
で上昇させる。

【００１１】請求項３記載の発明は、図１に示すように
構成される。図１において、燃料噴射弁は、各気筒毎に
それぞれ設けられて各気筒の筒内に燃料を直接噴射する
燃料噴射弁であり、順次噴射制御手段は、各気筒の噴射
タイミングに合わせて順次燃料噴射を行わせる。一方、
始動時不連続噴射制御手段は、エンジン始動時に、各気
筒それぞれに対する初回の燃料噴射を、燃料噴射を停止
させる気筒を挟んで不連続に実行し、全気筒に対する初
回の燃料噴射が終了した後に前記順次噴射制御手段によ
る噴射制御状態に移行させる。

【００１２】かかる構成によると、通常時には、各気筒
の噴射タイミング毎に順次燃料噴射を行わせるが、始動
時の各気筒に対する初回の燃料噴射を行わせるときに
は、噴射停止気筒を挟んで初回噴射を不連続に行わせ、
この不連続な噴射制御によって回転上昇を抑止して充分
な噴射時間の下で全気筒に初回噴射を行わせ、その後、
通常の順次噴射に移行させる。

【００１３】請求項４記載の発明では、前記始動時不連
続噴射制御手段が、エンジンの温度が所定温度以下であ
るエンジン始動時にのみ、不連続な燃料噴射を行わせる
構成とした。かかる構成によると、エンジン温度が所定
温度を越えるときには、始動直後から各気筒の噴射タイ
ミングに合わせて順次燃料噴射を行わせるが、エンジン
温度が所定温度以下で要求燃料量が多くなるときには、
各気筒に対する初回の噴射を不連続に行わせることで、
多くの要求量を噴射できるようにする。

【００１４】請求項５記載の発明では、前記始動時不連
続噴射制御手段が不連続な燃料噴射を行わせるエンジン
始動時を、スタータスイッチのＯＮ時とする構成とし
た。かかる構成によると、スタータスイッチ（スタータ
モータ）のＯＮ時、即ち、クランキング中に限って不連
続な初回噴射を行わせ、クランキング回転数（rpm)から
大きく上昇させることなく全気筒に対する初回噴射を行
わせ、スタータスイッチがＯＦＦされると、たとえ全気
筒に対する初回噴射が終了していない場合であっも、通
常の順次噴射に移行させて回転上昇を図る。

【００１５】請求項６記載の発明では、前記エンジンが
直列４気筒エンジンであり、前記始動時不連続噴射制御
手段が、２回の燃料噴射停止を挟んで１回の燃料噴射を
行わせる制御を繰り返して、各気筒それぞれに対する初
回の燃料噴射を行わせる構成とした。かかる構成による
と、例えば噴射順を＃１→＃３→＃４→＃２とした場合
に、始動後の最初に気筒判別された気筒が＃４気筒であ
ったとすると、＃４気筒に対す初回噴射を行わせた後、
続く＃２気筒及び＃１気筒における噴射タイミングでは
燃料噴射を行わせず、＃３気筒に対して初回噴射を行わ
せる。かかる制御を繰り返すことで、結果、＃４（噴
射）→＃２（停止）→＃１（停止）→＃３（噴射）→＃
４（停止）→＃２（停止）→＃１（噴射）→＃３（停
止）→＃４（停止）→＃２（噴射）によって、各気筒に
対する初回噴射が終了することになる。

【００１６】

【発明の効果】請求項１，３記載の発明によると、エン
ジン始動時に各気筒に対する初回の燃料噴射を不連続に
行わせることで、エンジン回転の上昇を抑制して充分な
噴射時間を確保できる状態で、要求量の多い初回噴射を
行わせることができるので、初回噴射の要求量を確実に
噴射することができるという効果がある。

【００１７】請求項２記載の発明によると、始動直後の
所定期間においては不連続噴射によってエンジン回転の
上昇を抑制するので、前記所定期間内では、充分な噴射
時間を確保して要求量の燃料を各気筒に噴射できるとい
う効果がある。請求項４記載の発明によると、要求量が
特に多くなる低温時にのみ不連続噴射を行わせること
で、高温始動時に無用に不連続噴射が行われて始動応答
性が損なわれることを回避できるという効果がある。

【００１８】請求項５記載の発明によると、スタータス
イッチがＯＮ→ＯＦＦ操作された後に不連続噴射が継続
されることで、始動不良となることを回避できるという
効果がある。請求項６記載の発明によると、直列４気筒
エンジンにおいて、エンジン回転の上昇を抑制しつつ、
各気筒の初回噴射を確実に行わせることができるという
効果がある。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図２は、実施の形態におけるエンジンのシステム
構成図であり、この図２に示すエンジン１は、各気筒毎
に筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２を備えると共
に、各気筒毎に点火プラグ３を備えた直噴ガソリンエン
ジンであって、かつ、直列４気筒エンジンとして構成さ
れている。但し、エンジン１を、直列４気筒エンジンに
限定するものではない。

【００２０】前記燃料噴射弁２は、マイクロコンピュー
タを内蔵したコントロールユニット３からの噴射パルス
信号に応じて各気筒毎に制御されるようになっている。
また、各点火プラグ４にはそれぞれにイグニッションコ
イル５が備えられ、前記コントロールユニット３からの
点火信号に応じてパワトラユニット６が各イグニッショ
ンコイル５の１次側への通電をオン・オフして各気筒毎
に点火時期が制御されるようになっている。

【００２１】前記コントロールユニット３には、前記燃
料噴射制御，点火制御のために各種センサから検出信号
が入力される。前記各種センサとしては、吸入空気流量
を検出するエアフローメータ７，スロットル弁８の開度
を検出するスロットルセンサ９，クランク角を検出する
クランク角センサ10，冷却水温度を検出する水温センサ
11，排気中の酸素濃度に基づいて燃焼混合気の空燃比を
検出する酸素センサ12などが設けられている。尚、前記
クランク角センサ10からエンジン回転に同期して出力さ
れる検出信号に基づいて、エンジン回転数Ｎｅ（rpm)が
コントロールユニット３において算出される。

【００２２】また、前記コントロールユニット３には、
スタータスイッチ13のＯＮ・ＯＦＦ信号が入力されるよ
うになっている。前記コントロールユニット３は、通
常、エンジン運転条件に応じて目標当量比を決定すると
共に、吸気行程中に噴射を行わせる均質燃焼モードと、
圧縮行程中に噴射を行わせる成層燃焼モードとのいずれ
かを選択し、これらに基づいて前記燃料噴射弁２による
燃料噴射量及び噴射時期を決定し、各気筒の噴射タイミ
ングに従って順次燃料噴射を行わせるが、始動時には、
図３のフローチャートに示すようにして噴射を制御する
ようになっている。

【００２３】図３のフローチャートにおいて、まず、Ｓ
１では、スタータスイッチ13（スタータモータ）のＯＮ
・ＯＦＦ，冷却水温度Ｔｗ，エンジン回転数Ｎｅなどを
読み込む。Ｓ２では、後述する不連続噴射制御が終了し
ているか否かを示すフラグＦ（初回噴射終了フラグ）を
判別し、前記フラグＦに１がセットされていて不連続噴
射制御が終了している場合には、Ｓ15（順次噴射制御手
段）へ進んで、各気筒の噴射タイミング毎に順次噴射さ
せる通常制御を行わせる。

【００２４】一方、前記フラグＦに０がセットされてい
て不連続噴射制御が終了していないときには、Ｓ３へ進
む。Ｓ３では、スタータスイッチ13のＯＮ・ＯＦＦを判
別する。スタータスイッチ13がＯＦＦであるときには、
前記Ｓ15へ進んで通常制御を行わせる。一方、スタータ
スイッチ13がＯＮであってクランキング中であると判別
されたときには、Ｓ４へ進み、気筒判別が終了している
か否かを判別する。前記気筒判別は、噴射気筒，点火気
筒を特定するためのものであり、例えばクランク角セン
サ10からの検出信号に基づいて行われる。最初の気筒判
別が行われた後は、予め定められた気筒の順番で噴射又
は点火を行わせれば良いので、ここでは、最初の気筒判
別の終了を判断するものとする。

【００２５】気筒判別が終了していないときには、いず
れの気筒が噴射タイミングであるかを判断できないの
で、噴射制御を行うことなく本ルーチンを終了させ、気
筒判別が行われると、Ｓ５へ進み、エンジン温度を代表
する冷却水温度Ｔｗが所定温度（例えば−10℃）以下で
あるか否かを判別する。そして、冷却水温度Ｔｗが所定
温度以下であるときには、要求噴射量が多いために、通
常の噴射制御によっては噴射時間不足により要求燃料量
を噴射することができないと判断し、Ｓ６へ進む。

【００２６】一方、冷却水温度Ｔｗが所定温度を越える
ときには、要求噴射量が比較的少ないために、通常の各
気筒毎に順次噴射させる通常噴射によって要求量を噴射
できるものと判断し、Ｓ15へ進む。Ｓ６では、Ｓ５から
Ｓ６へ進んだ初回であるか否かを判断し、初回であれ
ば、Ｓ８へ進んで、噴射タイミングになっている気筒
（最初に気筒判別された気筒）に対して燃料噴射を行わ
せる。前記Ｓ８におけるクランキング中の各気筒に対す
る初回の燃料噴射量は、冷却水温度に基づいて決定され
る。

【００２７】尚、各気筒に対する初回の燃料噴射量の要
求は、２回目以降よりも一般的に多くなるので、初回で
あるか否かによって区別して冷却水温度に応じた噴射量
の演算を行わせ、噴射タイミングは吸気行程中とする。
次のＳ９では、上記Ｓ８で燃料噴射を行わせた気筒につ
いて初回噴射が終了したことを記憶させる。

【００２８】そして、Ｓ10では、全気筒について初回噴
射が終了したか否かを判断する。全気筒（＃１〜＃４）
について初回の噴射が終了したときには、Ｓ11へ進ん
で、前記フラグＦ（初回噴射終了フラグ）に１をセット
して、不連続噴射制御の終了がフラグＦによって判断さ
れるようにする。一方、初回噴射が終了していない気筒
があるときには、Ｓ12へ進み、噴射停止カウンタを０に
リセットする。そして、再度Ｓ６に進み、初回でないと
判断されてＳ７へ進むと、前記噴射停止カウンタが２に
なっているか否かを判別する。

【００２９】前記噴射停止カウンタが２になっていない
場合には、Ｓ13へ進み、前記噴射停止カウンタに１を加
算し、次のＳ14では、前記Ｓ８で噴射した気筒の次に噴
射タイミングを迎える気筒に対する燃料噴射を停止させ
る。前記Ｓ13で噴射停止カウンタを０から１にカウント
アップした後に、Ｓ７へ進んだときにも、噴射停止カウ
ンタが２でないとして再度Ｓ13へ進み、噴射停止カウン
タを１アップさせてから、Ｓ14へ進んで、２回連続して
燃料噴射を停止させる。

【００３０】噴射停止カウンタが２にまでカウントアッ
プされてからＳ７へ進むと、Ｓ７からＳ８へ進んで、そ
のときに噴射タイミングになっている気筒に対する燃料
噴射を行わせ、当該気筒における初回噴射の終了を記憶
させる。これにより、例えば図４に示すように＃４気筒
から燃料噴射が開始されたときには、＃４（噴射）→＃
２（停止）→＃１（停止）→＃３（噴射）→＃４（停
止）→＃２（停止）→＃１（噴射）→＃３（停止）→＃
４（停止）→＃２（噴射）のように制御され、結果、２
回の燃料噴射停止を挟んで１回の燃料噴射を行わせる制
御を繰り返して、全気筒に対する初回の噴射を行わせ
る。

【００３１】全気筒に対する初回の噴射が終了したこと
がＳ10で判別されると、Ｓ11へ進んで、前記フラグＦ
（初回噴射終了フラグ）に１をセットし、その後は、Ｓ
３〜Ｓ５の条件が成立していても、Ｓ６〜Ｓ14の不連続
な噴射制御（始動時不連続噴射制御手段）は行わない。
上記のように、各気筒に対する初回の噴射を不連続に行
わせれば、燃焼間隔で長くなるためにエンジン回転の上
昇が抑制され、気筒毎の噴射可能時間が長くなる。従っ
て、低温時の然も初回の噴射であって、要求燃料量が多
い場合であっも、各気筒に要求量の燃料を噴射させるこ
とができ、燃料不足による失火の発生等を回避できる。

【００３２】即ち、各気筒それぞれにおける初回の噴射
が終了するまでの期間においては、噴射停止を挟んで不
連続に噴射を行わせることで、エンジン回転の上昇を抑
止し、前記期間における噴射時間を確保するものであ
る。尚、前記Ｓ５における冷却水温度の条件を省略して
も良いが、冷却水温度の条件を付加することで、要求量
が比較的少ないときに不連続な噴射が行われて、始動応
答性が無用に低下することを回避できる。

【００３３】、上記図３のフローチャートにおいて、不
連続噴射による各気筒に対する初回噴射が全て終了する
前に、スタータスイッチ13がＯＦＦされると、直ちに通
常制御に戻ることになるが、これにより、スタータスイ
ッチ13がＯＦＦされた後で飛び飛びの噴射が行われて始
動不良となることを回避できる。尚、上記実施の形態で
は、直列４気筒エンジンについて述べたが、気筒数を限
定するものではなく、また、Ｖ型エンジンであっても良
く、各エンジン毎に回転上昇を回避できるパターンで不
連続に初回噴射を行わせる設定であれば良い。また、複
数気筒で連続的に噴射させた後、１又は複数気筒で噴射
を停止させるパターンで不連続噴射を行わせても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項３に係る発明の基本構成を示すブロック
図。

【図２】実施の形態におけるエンジンのシステム構成
図。

【図３】実施の形態における始動時の噴射制御を示すフ
ローチャート。

【図４】実施の形態における噴射制御の様子を示すタイ
ムチャート。

【図５】従来制御の問題点を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１エンジン２燃料噴射弁３コントロールユニット４点火プラグ７エアフローメータ８スロットル弁９スロットルセンサ 10 クランク角センサ 11 水温センサ 12 酸素センサ 13 スタータスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を各
気筒毎に備えてなる直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制
御装置において、エンジン始動時に、各気筒それぞれに対する初回の燃料
噴射を、燃料噴射を停止させる気筒を挟んで不連続に実
行し、全気筒に対する初回の燃料噴射が終了した後に、
各気筒に対して順番に燃料を噴射させるよう構成したこ
とを特徴とする直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御装
置。
【請求項２】筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を各
気筒毎に備えてなる直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制
御装置において、エンジン始動開始から所定期間において、エンジンの回
転上昇を抑制すべく各気筒に対する燃料噴射を不連続に
実行し、前記所定期間経過後に各気筒に対して順番に燃
料を噴射させるよう構成したことを特徴とする直噴ガソ
リンエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項３】各気筒毎にそれぞれ設けられて各気筒の筒
内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、各気筒の噴射タイミングに合わせて順次燃料噴射を行わ
せる順次噴射制御手段と、エンジン始動時に、各気筒それぞれに対する初回の燃料
噴射を、燃料噴射を停止させる気筒を挟んで不連続に実
行し、全気筒に対する初回の燃料噴射が終了した後に前
記順次噴射制御手段による噴射制御状態に移行させる始
動時不連続噴射制御手段と、を含んで構成されることを特徴とする直噴ガソリンエン
ジンの燃料噴射制御装置。
【請求項４】前記始動時不連続噴射制御手段が、エンジ
ンの温度が所定温度以下であるエンジン始動時にのみ、
不連続な燃料噴射を行わせることを特徴とする請求項３
記載の直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項５】前記始動時不連続噴射制御手段が不連続な
燃料噴射を行わせるエンジン始動時を、スタータスイッ
チのＯＮ時とすることを特徴とする請求項３又は４に記
載の直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項６】前記エンジンが直列４気筒エンジンであ
り、前記始動時不連続噴射制御手段が、２回の燃料噴射
停止を挟んで１回の燃料噴射を行わせる制御を繰り返し
て、各気筒それぞれに対する初回の燃料噴射を行わせる
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の
直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置。