KR100234443B1 - 원통내 분사식 내연기관에서의 연료분사 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치에 관한 것으로, 기통에 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사 밸브(1)와, 상기 연료분사 밸브(1)의 연료분사 압력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특정운전 상태에서는 저압으로 설정하며 상기 특정운전 상태 이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 입력 설정수단과, 상기 특정운전시에 있어서 상기 연료분사 밸브(1)의 분사기간을 내연기관의 작동 사이클에 있어서의 1행정 기간을 초과하는 기간으로 설정할 수 있는 연료분사 제어수단(120)을 구비하도록 구성한다.

Description

원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치

연료를 실린더내로 분사하는 방식의 원통내 분사식 내연기관으로서는 디젤엔진이 폭넓게 알려져 있지만, 최근, 가솔린 엔진에 있어서도 원통내 분사식의 것이 제공되어 있다.

그리고, 원통내 분사식 내연기관에 의해, 기관의 성능향상이라든지 배출가스의 감소를 위해, 희박연소(lean burn) 운전을 행하게 하도록 구성된 것이 제공되어 있다.

그런데, 이러한 통내분사 엔진에 있어서의 연료분사는 도 11의 선도에 도시한 타이밍으로 행해진다.

즉, 초희박 운전시에 있어서는 압축행정에 있어서의 소요타이밍으로, 고압연료 펌프에 의한 고압연료 분사가 행해지고, 초희박 운전시 이외에 있어서는 흡기행정에 있어서의 소요 타이밍으로, 고압연료 펌프에 의한 고압연료 분사가 행해진다.

그렇지만, 고압연료 펌프로서 엔진에 의해 구동되는 펌프를 사용하는 경우에는 내연기관의 시동시에 엔진 회전수가 낮아 충분한 토출압력을 얻을 수 없기때문에, 시동시 연료분사를 위해 저압연료 펌프로부터의 토출압력에 근거하는 저압연료 분사가 행해진다.

그리고, 이와 같이 통상 운전시의 고압분사와 시동시의 저압분사를 공통의 인젝터에 의해 성립시키는 것을 고려한 경우에는 통상 운전 이행후의 아이들시와 같이 고압하에서의 요구연료가 적은 경우에도 인젝터의 개방밸브 시간제어에 의해 정확한 연료유량 설정을 행할 필요가 있기 때문에, 인젝터의 솔레노이드의 응답성을 고려한 최소개방 밸브시간으로 아이들시 등의 저유량 설정이 행해지도록, 인젝터에서의 분사량 게인(스로틀 상태)설정을 행할 필요가 있다. 그리고, 이러한 최소 유량에 알맞는 인젝터의 분사량 게인 설정을 행하면, 그 만큼 단위시간당 분사가 제한된다. 이 결과, 시동시와 같이 저압으로 분사된 경우에는 저압분사고에 단위시간당 분사량이 원래 적은 것에 의거해, 펄스폭에 따른 분사량이 제한되고, 예를들면, 도 11에 도시된 바와 같은 흡기행정의 전기간에 걸친 분사에 의해서도 소요량을 달성할 수 없는 경우가 발생한다.

즉, 저온시의 크랭크 회전을 100rpm으로 하면, 흡기행정 기간은 300ms인데 반해, 소요량의 연료분사를 행하기 위해 필요한 분사시간은 420ms이상으로, 분사량이 부족한 것이 고찰된다.

이것은 도 10의 선도에 의해서도 고찰된다.

동 도면은 횡축의 엔진 회전수에 대하여, 세로축으로 공급공연비 혹은 연료분사 펄스폭Pw(ms)을 갖고, 하방으로 연료의 공급한계를 나타내고, 상방으로 소요 분사시간을 나타내고 있다.

이것에 의하면, 250rpm 부근 이하의 엔진 회전수로서는 공급 한계가 소요 공연비를 밑돌고, 연료 분사량이 부족한 것이 고찰된다.

이 점에 대하여, 보다 일반적인 고찰을 행하면, 엔진의 요구연료량은 냉각 수온등으로 대표되는 엔진 온도가 낮을수록 많아지고, 한편에 있어서, 엔진 회전수가 높을수록, 1행정의 시간이 짧아진다. 이 때문에, 시동시 저압분사를 행하는 경우에는 극 저온 크랭크시나 저온 시동직후 회전수 상승시 등에, 1행정 기간내의 분사기간에서는 연료 분사량이 부족한 사태를 초래하게 된다.

그런데, 통내 분사형 내연기관의 연료분사 제어에 있어서는 상술한 바와 같이, 엔진이 요구하는 연료량을 1회의 연소 사이클마다 확실하게 공급할 수 있도록 하는 것이 가장 중요한 과제이지만, 상기 요구 연료량이 만족되었을 때에는 다음에, 요구 연료량을 어떠한 시기에 통내로 공급할 것인가가 중요한 과제가 된다. 즉, 저연비를 추구하는 경우에는 연료를 압축행정 후기에 점화 플랙 부근에 분사하여, 점화 플랙 부근에서의 국소 공연비를 연소 가능한 상태로서 총합 공연비가 극히 큰 상태로 층형상 연소시키는 것이 바람직하고, 한편, 고출력이라든지 난기촉진의 관점에서 다량으로 연료가 필요한 경우에는 흡기행정 전기에 연료를 공급하여 연소실내에서의 연료의 분산화라든지 안개화를 촉진하여, 미리 혼합연소에 알맞은 상태를 만들어 내는 것이 바람직하다.

그리고, 시동시 저압분사를 행하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서는 기관온도가 높을 때의 시동시라든지 그 직후의 요구분사기간이 일행정 기간내로 들어가는 경우도 당연히 존재하며, 이러한 경우, 통상 흡기행정중에 분사를 행하는 것을 고려할 수 있지만, 상기 흡기행정중의 어떠한 위상으로 분사를 행하는가를 검토하는 것이 하나의 과제로 된다. 특히, 시동이 완료하여 엔진 회전수가 상승하여 시동시 저압분사로부터 고압분사로 전환할때, 저압분사시의 분사시기와 고압분사시의 분사시기가 크게 어긋나게 되면, 통내에서의 안개화 상태가 급변하고, 엔진 회전의 하락이 발생할 염려가 있어, 이러한 상황에도 대응할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 저온 시동시와 같이 1행정중에서의 (특히 저압분사에 의한) 분사기간에서는 요구 연료량이 만족할 수 없는 경우에 대처할때에도, 그 분사를 어떠한 시기에 실행할것인가가 원통내 분사식 내연기관의 분사제어에 있어서는 중요한 과제가 된다.

또한, 시동후 엔진 회전수가 급상승하면, 크랭크 1행정기간의 시간 간격이 갑자기 단축되기 때문에, 이러한 상황하에 있어서도 극히 엔진으로부터 요구되는 연료량울 확보할 수 있도록 분사시기를 설정하는 것도 중요한 과제가 된다. 그리고 또한, 각 요구를 만족할 수 있는 분사장치를 염가로 제공하는 것도 부차적인 과제로 된다.

본 발명은 이와 같이, 시동시에 저압분사를 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서, 시동성능을 확보하여, 자동차용 등에 적용한 경우의 실용성이 풍부한 연료분사 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 원통내 분사식 내연기관의 저온시동 특성을 향상시키도록 배려된 원통내 분사식 내연긱관에 있어서의 연료분사 제어장치에 관한 것이다.

제1도는 본 발명의 제1 실시 형태로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치의 주요부 구성을 도시한 원리 블럭도.

제2도는 본 발명의 제1 실시 형태로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치의 주요부의 하드구성을 도시한 모식도.

제3도는 본 발명의 제1 실시 형태로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치가 모식적인 연료계의 구성도.

제4도는 본 발명의 제1 실시 형태로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치의 연료펌프의 출력(토출유량)의 특성을 나타내는 그래프.

제5도는 본 발명의 제1 실시 형태로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치의 동작을 설명하는 블럭도.

제6도는 본 발명의 제1 실시 형태로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치의 동작을 설명하는 플로 챠트.

제7도는 본 발명의 제1 실시 형태로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치의 동작을 설명하기 위한 그래프.

제8도는 본 발명의 제1 실시 형태로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치의 동작을 설명하기 위한 플로챠트.

제9도는 본 발명의 제1 실시 형태로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치의 동작을 설명하기 위한 그래프.

제10도는 본 발명의 제1 실시 형태로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치의 동작 특성을 나타내는 그래프.

제11도는 종래의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치에 있어서의 연료분사 시기 및 분사시간을 설명하기위한 선도.

제12도는 본 발명의 제2 실시 형태로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치의 주요부 구성을 도시한 모식도.

제13도는 본 발명의 제2 실시형태 및 그 변형예로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치에 있어서 사용되는 인젝터 드라이버 및 컨트롤러를 도시한 모식도.

제14도, 제15도는 모두 본 발명의 제2 실시형태 및 그 변형예로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치의 컨트롤러에서의 메인루틴 처리내용을 나타내는 플로챠트.

제16도, 제17도는 모두 본 발명의 제2 실시 형태에서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치의 컨트롤러에서의 크랭크 인터럽트루틴 처리내용을 나타내는 플로챠트.

제18도는 본 발명의 제2 실시 형태로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치의 인젝터 개방밸브 제어 특성을 도시한 도면.

제19도, 제20도는 모두 본 발명의 변형예로서의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치의 컨트롤러에서의 크랭크 인터럽트루틴 처리내용을 나타내는 플로챠트.

본 발명의 원통내 분사식 내연기관에서의 연료분사 제어장치는 기통에 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사 밸브와, 상기 연료분사 밸브로부터의 분사압력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특정 운전 상태에서는 저압으로 설정하며, 특정운전 상태 이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력 설정 수단과, 상기 특정운전 상태시에 있어서, 상기 연료분사 밸브의 분사기간을 내연기관의 작동 사이클에 있어서의 1행정 기간을 초과하는 기간으로 설정할 수 있는 연료분사 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 저압 분사시에, 1행정기간보다 긴 분사기간이 설정가능하게 되도록 연료분사 제어를 행하기 때문에, 요구연료의 확보를 도모하게 된다. 특히, 고압시에 소량의 분사량 설정이 행해지는 것에 대응시켜 인젝터 게인을 설정한 시스템에 있어서는 의미가 크다.

또한, 연료분사 제어수단이 1행정기간보다 긴 분사기간을 설정할 때, 분사시기를 배기 행정으로부터 흡기행정에 걸쳐서 설정하도록 구성해도 무방하다. 상기의 경우에 있어서, 분사시기는 배기 시스템의 미연 연료의 방출을 피하는 관점으로부터, 극력 흡기행정내를 주로 설정하는 것이 바람직하다. 따라서, 1행정기간보다 긴 분사기간이 설정되었을 때의 분사종료 시기를 압축행정 개시 시간 부근으로 설정하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 본 발명의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치는 기통에 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사 밸브와, 상기 연료분사 밸브로부터의 분사압력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특정 운전상태에서는 저압으로 설정하고, 특정운전 상태 이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력설정수단과, 상기 특정 운전 상태에 있어서, 제1 운전 상태에서는 상기 연료분사 밸브의 분사기간이 내연기관의 작동 사이클에 있어서의 1행정기간을 초과하는 기간으로 되고, 상기 제1 운전 상태 이외의 운전 상태에서는 상기 연료분사 밸브의 분사기간이 상기 제1 행정기간 이내의 기간이 되도록, 적어도 기관 온도를 포함하는 기관운전 파라미터에 따라서 분사기간을 설정하는 연료분사 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 저압 분사시에 그 분사기간이, 적어도 기관온도를 포함하는 운전 파라미터에 따라서 가변 설정되고, 그 때의 분사기간은 어떤 때는 1행정기간 보다 길고, 또한 어떤 때는 1행정기간 보다 짧게 설정되며, 시동시 및 그 직후의 연료분사량이 적절히 설정된다.

또한, 상술의 구성에 덧붙여, 저압 분사시의 분사기간이 1행정기간 보다 길 때에는 배기행정으로부터 흡기행정에 걸쳐서 분사가 행해지고, 동 분사기간이 1행정기간보다 짧을 때에는 흡기행정중에 분사가 행하여지도록 분사시기를 설정하도록 구성해도 무방하다. 그리고, 이러한 구성에 의하면, 저압분사시시의 분사시기로서 가장 적합한 흡기행정이 유효하게 사용되고, 또한 적절함이 결여되는 압축행정 분사의 실행이 억제된다.

또한, 상술의 구성에 있어서, 상기 연료분사 제어수단은 상기 제1 운전상태에 있어서의 상기 연료분사 밸브의 분사종료시기를 압축행정 개시시 부근으로 설정하며, 상기 제1 운전 상태이외의 운전상태에 있어서의 상기 연료분사 밸브의 분사개시시 기를 흡기행정 개시시기 부근 또는 흡기 행정중에 설정하도록 구성하여도 무방하다. 상기의 경우, 저압 분사시의 분사기간이 1행정 기간보다 길때에는 분사종료 시기가 압축 행정개시 부근에 설정되고, 저압 분사시 분사기간이 1행정 기간보다 짧을 때에는 분사개시 시기가 흡기 행정개시 부근 또는 흡기 행정내로 설정된다. 이것에 의해, 분사시기가 상대적으로 긴 경우에는 흡기행정의 전기간과 배기행정의 적어도 일부의 기간이 분사기간으로서 사용되고, 분사기간이 상대적으로 짧은 경우에는 흡기 행정내에서만 분사를 완료한다. 특히, 분사기간이 1 행정기간에 대하여 상대적으로 짧은 경우에 있어서는 항시 흡기행정 개시 부근으로부터 분사를 개시되어지도록 하는 것도 고려할 수 있지만, 또한, 그 대체로서, 분사기간이 1행정기간에 대하여 상대적으로 짧은 경우라도 그 중에서도 특히, 분사기간이 상대적으로 짧은 경우에는 흡기행정 개시부근보다 느린 시기에 분사를 개시하며, 그렇지 않은 경우에는 흡기행정 개시부근으로부터 분사를 개시하도록 하는 분사개시 시기의 변경 제어도 고려할 수 있다.

또한, 바람직하게는 상기 연료분사 제어수단은 제1 운전상태 이외의 운전상태에 있어서, 고압분사시의 분사종료시기로서 흡기행정 전반에 설정되는 설정위상까지로 분사가 완료되었을 때에는 분사 종료시기를 상기 설정위상 부근으로 설정하며, 상기 설정위상까지 분사가 완료하지 않은 때에는 분사개시 시기를 흡기행정 개시 시간 부근으로 설정한다.

상기의 경우에는 분사기간이 1행정기간에 대하여 상대적으로 짧은 경우로서, 그 중에서도 특히 고압 흡기행정 분사시의 분사종료 시기인 흡기 행정 전반의 설정위상에 있어서 분사를 종료하는 것으로 요구 연료량이 만족되었을 때에는 분사종료 시기를 해당 설정위상으로 하여, 분사기간이 1행정기간에 대하여 상대적으로 짧은 경우이고, 그것 이외일 때에는 분사개시 시기를 흡기 행정개시 부근으로 설정함으로, 저압 분사로부터 고압분사로의 전환시 연소변화에 의한 출력변화를 작게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치는 기통에 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사밸브와, 상기 연료분사 밸브로부터의 분사입력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특징 운전상태에서는 저압으로 설정하고, 특정운전 상태 이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력설정 수단과, 상기 특정운전 상태에 있어서의 상기 연료분산 밸브의 분사 기간을 적어도 기관온도를 포함하는 기관운전 파라미터에 따라 설정하는 동시에, 해당 분사기간이 내연기관의 작동 사이클에 있어서의 1행정기간을 초과하는 경우에는 배기행정에 분사가 개시되어 압축행정 개시부근에서 분사가 종료하도록 분사시기를 설정하여, 해당 분사기간이 내연기간의 작동 사이클에 있어서의 1행정기간 이내인 경우에는 흡기행정중에 분사가 행해지도록 분사시기를 설정하는 연료분사 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 저압 분사시의 분사기간이 기관온도를 포함한 운전 파라미터에 따라서 설정되고, 저압 분사시의 행정 주기에 대한 분사기간이 상대적인 장단(長短)에 따라서, 배기ㆍ흡기행전 분사 또는 흡기행정 분사가 실시된다. 이것에 의해, 저압분사시의 연료 분사량과 연료분사 시기의 적정화가 도모된다.

또한, 본 발명의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치는 기통에 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사 밸브와, 상기 연료분사 밸브로부터의 분사압력을 내연기관의 시동시를 포함한 특정운전 상태에서는 저압으로 설정하고, 특정운전 상태 이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력 설정수단과, 상기 특정 운전 상태에서는 적어도 기관온도를 포함하는 기관운전 파라미터에 따라서 상기 연료분사 밸브로부터의 분사기간을 설정하고, 배기행정으로부터 흡기행정에 걸쳐서 혹은 흡기행정중에 연료분사가 행해지도록 적어도 기관온도와 기관회전수에 따라서 연료분사 시기를 설정하는 동시에, 상기 특정운전 상태 이외의 운전 상태에서는 적어도 기관 부하상태를 포함하는 기관 운전 파라미터에 따라서 상기 분사기간을 설정하여, 흡기행정중 혹은 압축행정중에 연료분사가 행하여지도록 적어도 기관부하와 회전수에 따라 연료분사 시기를 설정하는 연료분사 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 구성에 의하면, 저압분사시의 분사시기가 주로 기관온도와 기관 회전수에 따라서 설정되는 한편, 고압 분사시의 분사시기가 주로 기관부하 상태와 기관 회전수에 따라서 설정된다. 이것에 의해, 온도 의존도가 높은 저압 분사시의 분사기간과 부하 의존도가 높은 고압 분사시의 분사기간에 대응하여 분사시기의 적절한 설정이 도모된다.

또한, 본 발명의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치는 기통에 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사 밸브와, 상기 연료분사 밸브로부터의 분사 압력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특정 운전 상태에서는 저압으로 설정하고, 특정운전 상태 이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력설정수단과, 내연기관의 시동시에는 기관 온도가 낮을수록 분사기간이 연장되도록, 적어도 기관온도를 포함하는 기관운전 파라미터에 따라서 상기 연료분사 밸브의 분사기간을 설정하는 동시에, 저온 시동시에는 배기행정중에서 연료분사가 개시되고 압축행정 개시부근까지로 연료분사가 종료하도록, 상기 연료분사 밸브의 분사시기를 설정하는 연료분사 제어수단을 구비한것을 특징으로 한다. 그리고, 이러한 구성에 의하면, 분사기간이 길게 설정되는 저온시동 저압분사시에 있어서, 분사기간이 배기행정중에서 압축행정 개시부근까지의 기간으로 설정된다. 이것에 의해, 저압분사가 실시되는 저온시동시에 있어서의 연료분사량ㆍ연료분사 시기의 적정화가 도모된다.

또한, 본 발명의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치는 기통에 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사 밸브와, 상기 연료분사 밸브로부터의 분사압력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특정운전 상태에서는 저압으로 설정하며, 특정 운전상태 이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력설정 수단과, 상기 특정운전 상태에 있어서의 상기 연료 분사 밸브의 분사종료 시기가 상기 특정운전 상태로부터 그것 이외의 운전상태로의 전환직후에 있어서의 상기 연료분사 밸브의 분사종료 시기에 거의 일치하도록, 분사종료 시기를 설정하는 연료분사 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 저압 분사시의 분사종료 시기가 고압전환 직후의 분사종료 시기에 거의 근접하도록 제어된다. 이것에 의해, 분사모드 전환시 연소상태의 변화가 억제되고, 저압분사로부터 고압분사에의 전환이 스무스하게 행해진다.

또한, 이러한 구성에 있어서, 상기 전환직후에 있어서의 분사종료 시기가 흡기행정 전반의 설정위상에 설정되고, 상기 연료분사 제어수단은 상기 특정운전 상태에 있어서의 분사기간이 흡기 행정 개시 부근처로부터 상기 설정위상까지의 행정기간보다 짧을때에는 분사종료 시기를 상기 설정위상 부근에 설정하며, 상기 행정기간보다 분사기간이 길 때에는 분사종료 시기를 상기 설정위상보다 늦추도록 구성해도 무방하다. 이러한 구성에 의하면, 저압분사시의 분사종료 시기를 고압전환 직후의 분사종료 시기와 일치시키는 것을 저압분사시의 분사기관이 상대적으로 짧을 때에 실시되고, 저압분사시의 분사기관이 상대적을 길 때에는 분사종료시기를 늦추는 것으로, 분사시기의 적정화를 도모하게 된다.

또한, 본 발명의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치는 기통에 설치되어 연료를 기통내 분사하는 연료분사 밸브와, 상기 연료분사 밸브로부터의 분사압력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특정 운전상태에서는 저압으로 설정하며, 특정 운전상태 이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력설정수단과, 상기 특정운전 상태에서는 압축행정 개시전에 상기 연료분사 밸브로부터의 분사가 종료하도록 분사시기를 설정하며, 상기 특징운전 상태이외의 운전상태에서는 흡기행정중 혹은 압축행정중에 연료분사가 행해지도록 적어도 기관부하 상태를 포함하는 운전 파라미터에 따라서 상기 분사시기를 설정하는 동시에, 상기 특정운전 상태로부터 특정 운전 상태 이외의 운전상태에서의 전환직후에는 흡기행정중의 연료분사가 행해지도록 상기 분사시기를 설정하는 연료분사 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 저압분사로부터 고압분사로의 전환직후는 저압분사시와 같이 흡기행정 분사가 실행된다. 이 때문에, 전환 전후에서의 연소상태의 변화를 극소화 할 수 있고, 연소압력 전환시의 스무스한 이행이 가능해진다.

또한, 이러한 구성에 있어서, 상기 연료분사 제어수단은 상기 특징운전상태에 있어서 상기 연료분사 밸브가 흡기행정 개시 부근 도는 그 이전에 분사를 개시하도록 동 분사밸브를 제어하도록 구성해도 무방하다. 이것에 의해, 저압분사시에 있어서 상기 연료분사 밸브가 흡기행정 개시 부근 또는 그 이전에 연료분사를 개시하도록 제어된다. 이 때문에, 저압분사시의 분사기간의 부족이 억제된다.

또한, 기통에 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사 밸브와, 상기 연료분사 밸브로부터의 분사압력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특정 운전상태에서는 저압으로 설정하며, 특정운전 상태 이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력설정 수단과, 상기 기통에 관련하여 그 흡기행정 개시 부근과 그 이전의 특정행정 위상에 있어서 각각 제1 트리거 신호, 제2 트리거 신호를 발생하는 신호발생 수단과, 상기 특정운전 상태에서는 상기 연료분사 밸브의 분사개시 시기가 배기 행정으로부터 흡기행정에 걸쳐 원하는 시기로 되도록 상기 제2 트리거 신호에 동기하고 상기 연료분사 밸브의 연료분사 시기를 연산하며, 상기 연료분사 밸브가 상기 원하는 시기에 개방되도록 상기 제2 트리거 신호로부터의 경과시간을 계측하여 상기 연료분사 밸브의 구동을 제어하는 동시에, 상기 제1 트리거 신호의 발생시에 상기 연료분사 밸브가 미개방일 때에 상기 계측결과를 우선으로 하여 상기 연료분사 밸브를 개방시키는 연료분사 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 저압분사시에, 흡기행정 이전, 예를들면, 배기행정 개시부근에 있어서, 연료분사 시기를 연산하여, 분사밸브가 배기행정으로부터 흡기행정에 걸쳐서 원하는 시기에 개방되도록 하는 동시에, 흡기해정 개시부근에 있어서도 분사가 개시되지 않을 때에는 강제적으로 분사를 개시시킨다. 이것에 의해, 저압분사시의 연료분사가 가장 느릴 때라도 흡기행정 개시부근에서 개시되며, 따라서, 그 후 회전수의 급증 등이 있는 경우라도, 연료분사 기간이 확보되어, 실제의 연료량을 요구 연료량에 가깝게 할 수 있다.

또한, 이러한 구성에 있어서, 상기 내연기관의 기통수는4N(N은 자연수)이고, 특정 기통과 관계되는 제2 트리거 신호는 다른 기통의 제1 트리거 신호와 공통으로 구성해도 무방하다. 이러한 구성에 의하면, 4의 배수의 기통수를 가지는 내연기관(4기통 내연기관도 포함한다)을 대상으로 하여, 연료분사시기의 연산을 행하는 시기를 규정하기 위한 트리거 신호를 발생시키는 펄스와, 강제적으로 분사를 개시하기 위한 트리거 신호를 발생시키는 펄스를 각 기통간에서 공용화할 수 있다. 이것에 의해, 장치의 염가 형성이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치는 기통에 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사 밸브와, 상기 연료분사 밸브로부터의 분사압력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특정운전 상태에서는 저압으로 설정하며, 특정운전 상태 이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력설정수단과, 상기 특정운전 상태시에 있어서, 상기 연료분사 밸브의 분사개시 시기를 흡기행정 개시부근 또는 배기행정중에 설정하는 연료분사 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 압축행정 분사가 부적합한 저압분사시에, 분사개시 시기가 흡기행정 개시 부근 또는 배기행정중에 설정된다. 이것에 의해, 압축행정 분사가 부적합하여 분사기간의 확보에 한계가 있고, 더욱이 저압분사시 요구연료량 확보의 관점에서 장기간 분사기간이 필요한 저압 분사시의 분사기간을 극히 길게 할 수 있기 때문에, 회전수의 급격한 상승이 있도록 한 경우에 있어서도 통내로 공급할 수 있는 연료분사량을 요구치에 가깝게 할 수 있다.

(a) 제1 실시 형태의 설명

먼저, 본 실시형태의 장치는 내연기관으로서의 가솔린4사이클 엔진, 특히 연료를 실린더내에 직접 분사하는 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이 원통내 분사식 가솔린 엔진에 구비되어 있는 것이지만, 도 중 1은 연료분사 밸브, 2는 연료탱크, 3는 연료분사 밸브(1)와 연료탱크(2) 사이에 설치된 연료통로이고, 4는 연료통로(3)의 연료탱크(2)측의 상류부에 설치된 저압연료 펌프, 5는 저압연료 펌프와 연료분사 밸브(1) 사이에 설치된 고압연료 펌프이다. 또한, 6, 7은 연료통로의 입구부분에 설치된 연료필터, 8는 체크 밸브, 9는 저압제어 수단으로서의 저압제어 밸브, 10는 고압제어수단으로서의 고압제어 밸브이다. 또한, 21은 실린더, 22는 피스톤, 22A는 피스톤 로드, 23는 크랭크 샤프트, 24는 연소실, 25는 실린더 헤드, 26는 흡기통료, 27은 점화 플랙, 28은 배기통로이다.

즉, 연료분사 밸브(인젝터)(1)와 연료탱크(2) 사이를 연결하는 연결통로(3)에 저압연료 펌프(피드 펌프)(4)와, 고압연료 펌프(5)가 구비되어 있다.

연료통로(3)는 연료탱크(2)로부터 연료분사 밸브(1)로 연료를 공급하는 공급로(3A)와, 연료분사 밸브(1)로 분사되지 않은 연료를 연료탱크(2)에 되돌리는 반송로(3B)로 구성되어 있다.

그리고, 연료분사 밸브(1)는 방출 파이프(1A)를 통해 연료가 공급되지만, 여기에서는 방출 파이프(1A)자체도 연료통로(3)의 일부를 구성하고 있다.

연료분사 밸브(1)는 컨트롤러(30)에 의해, 그 작동을 컴퓨터 제어되도록 이루어져 있고, 컨트롤러(30)에서는 엔진 회전수라든지 흡입 공기량 등의 정보에 따라서, 소요 타이밍으로 또한 소요 연료 분사량을 얻을 수 있도록, 연료분사 밸브(1)를 펄스전류로 여자하여 연료분사를 행하게 한다.

상기 연료분사의 타이밍은 후술과 같이 크랭크 각에 근거하여 주어지지만, 실제로는 연료분사 밸브(1)를 여자하고나서 실제로 연료분사가 행해지기까지의 응답지연(이것을 인젝터 낭비시간이라 한다)이 있으므로, 이것을 고려하여 설정된다.

또한, 연료분사는 상기 펄스전류의 펄스폭 Pw에서 설정되지만, 상기 펄스폭 Pw는 목표로 하는 연료분사량에 대응하는 인젝터 게인으로서, 미리 기억된 맵으로부터 판독되어 설정된다.

상기와 같은 연료공급 장치에서는 저압연료 펌프(4)에서 어느정도 가압된 연료를 고압연료 펌프(5)에서 또한 가압함으로, 연료의 압력을 소정압까지 높이고 있다. 이 때, 저압연료 펌프(4)로부터의 토출압은 저압제어 밸브(9)에 의해 소정범위에 제어되며, 또한, 고압연료 펌프(5)로부터의 토출압은 고압제어 밸브(10)에 의해 소정범위로 제어되도록 구성되어 있다.

이러한 저압연료 펌프로 가압된 연료를 고압연료 펌프로 또한 가압하여 연료분사 밸브로 공급하는 것으로서, 예를들면 일본 특허 공개 소화 62-237057호공보에 개시된 기술이 있고, 이 기술에서는 흡기압이 높은 운전영역에서는 높은 연료분사 압력이 주어지지만, 흡기압이 낮은 운전 영역에서는 연료분사 압력이 낮게 유지되도록 하여, 고압연료 펌프의 부하를 저감하도록 하고 있다.

그리고, 상술한 바와같은 연료펌프로서, 엔진구동식 펌프또는 전동식 펌프중 어느것을 채용할 것인가가 고려되지만, 전동식 펌프(10)를 고압펌프에 채용하면, 펌프 효율이 낮아지고 또한 고비용으로 되기 때문에, 고압펌프는 엔진구동식의 것으로 구성되고, 저압연료 펌프(4)는 전동식 펌프로 구성되어 있다.

그런데, 저압연료 펌프(4)는 작동시에는 연료필터(6)로 여과하면서 연료탱크(2)내의 연료를 공급로(3A)의 하류측으로 유통시키도록 되어 있고, 이 때의 저압연료 펌프(4)에 의한 연료의 가압은 대기압의 상태로부터 수기압 정도까지 행해지도록 되어있다.

고압연료 펌프(5)는 상기 저압연료 펌프(4)로부터 토출된 연료를 수십기압 정도까지 가압하는 것으로, 저압연료 펌프(4)로부터 고압연료 펌프(5)까지의 공급로(3A) 내에는 체크 밸브(8)및 연료필터(7)가 장착되어 있으며, 체크밸브(8)에 의해 저압연료 펌프(4)로부터 토출압이 유지되고, 또한, 연료필터(7)에 의해 연료가 또한 여과되도록 되어 있다. 상기 고압연료 펌프(5)에는 펌프효율이라든지 비용면에서 고압펌프로서 전동식 펌프보다도 유리한 예를들면, 왕복운동형 압축펌프 등의 기관 구동식 펌프(이하, 엔진구동 펌프라고 한다)가 사용되고 있고, 당연하지만, 엔진의 작동과 직접 연동하여 작동하고, 엔진의 회전속도에 따라 토출압을 발생하도록 이루어져 있다.

즉, 도 4는 토출압을 일정하게 하는 조건하에서의 연료펌프(4, 5)의 출력특성(토출 유량)의 일례를 도시한 것으로, 직선A, B는 고압연료 펌프(5)의 토출유량 특성을 나타내고, 직선 C는 저압연료 펌프(4)의 토출유량 특성을 나타낸다. 또한, 직선 A, B의 각 경우에서는 고압연료 펌프(5)의 구동에 관계된 리프트 캠량의 설정이 다르고, B인 경우는 A인 경우와 비교하여, 리프트 캠량이 크고, 펌프 출력도 크게 되어 있다. 실제의 연료펌프(4, 5)의 토출압은 이러한 토출유량 특성과 후술하는 저압제어 수단으로서의 저압제어 밸브(9)라든지 고압제어 수단으로서의 고압제어 밸브(10) 등의 유통 저항으로부터 결정되기 때문에, 상기의 경우 토출유량 특성을 그대로 토출압 특성으로 읽어 대체할 수는 없지만, 토출압 특성은 토출유량 특성에 거의 대응하도록 한 것이 된다. 따라서, 저압연료 펌프(4)는 소정의 토출압(토출유량)을 발생하여, 엔진 구동식 고압연료 펌프(5)는 엔진의 회전 속도에 비례하도록 토출압(토출유량)을 발생하도록 구성되어 있다.

또한, 연료통로(3)에 있어서, 공급로(3A)의 고압연료 펌프(5)보다도 상류측 부분과, 반송로(3B)의 최하류 부분 사이에는 저압연료 펌프(4)로부터의 토출압을 설정압(예를들면 3기압)으로 조정하는 저압제어 밸브(저압 조정기)(9)가 구비되어 있다. 상기 저압제어 밸브(9)는 저압연료 펌프(4)로부터의 토출압이 설정압(예를들면 3기압)을 초과할 때까지는 폐쇄되어 있고, 토출압이 설정압을 초과하면, 상기 초과된 압력분의 연료를 연료탱크(2)측으로 분류시켜 반송할 수 있는 소요정도로 개방하고, 고압연료 펌프(5)로 공급하는 연료압력을 설정압 부근으로 조정하도록 구성되어 있다.

또한, 연료 분사 밸브(1)의 직하류 부분과, 반송로(3B) 사이에는 고압연료 펌프(5)로부터의 토출압을 설정압(예를들면 50기압)으로 조정하는 고압제어 밸브(고압 조정기)(10)가 설치되어 있다. 상기 고압제어 밸브(10)는 고압연료 펌프(5)로부터의 토출압이 설정압(예를들면 50기압)을 초과할 때까지는 폐쇄되어 있고, 토출압이 설정압을 초과하면, 상기 초과된 압력분의 연료를 연료탱크(2)측으로 반송해야 될 소요량을 개방하여, 연료분사 밸브(1)에 있어서의 연료압력을 소정압으로 조정하도록 구성되어 있다.

한편, 공급로(3A)의 연료를 고압연료 펌프(5)를 우회시켜 연료분사 밸브(1)에 공급할 수 있도록, 고압연료 펌프(5)의 상류측 부분과 하류측 부분을 접속하는 바이패스 통로(이하, 제1 바이패스 통로라 한다)(11)가 설치되어 있고, 상기 제1 바이패스 통로(11)에는 공급로(3A)의 상류측에서 하류측으로만 연료를 통과시키는 체크 밸브(1)2가 구비되어 있다. 상기 체크 밸브(12)는 고압연료 펌프(5)가 충분히 작동하지 않은 경우에 있어서, 고압연료 펌프(5)의 하류측에서 상류측으로의 역류를 방지할 수 있도록 장착되어 있다.

또한, 연료분사 밸브(1)부분의 연료를 고압제어 밸브(10)를 우회시켜서 연료탱크(2)측으로 배출시킬 수 있도록, 고압제어 밸브(10)의 상류측 부분과 하류측 부분을 접속하는 바이패스 통로(이하, 제2 바이패스 통로라 한다)(13)가 설치되어 있다. 상기 제2 바이패스 통로(13)는 연료통로(3)내의 연료분사 밸브(1) 부근에 함유된 기포를 엔진시동 초기에 배출함과 동시에, 특정운전 상태에 있어서 연료분사 밸브(1)부분에서의 연소압력을 낮은 소정치로 설정하기 위해서 설치되어 있고, 제2 바이패스 통로(13)에는 제2 바이패스 통로(13)를 개폐하는 전자전환 밸브(14)와, 연료분사 밸브(1)부분의 연료압력을 소정압으로 유지할 수 있는 연료압력유지기구(15)가 설치되어 있다.

즉, 전자전화 밸브(14)는 여자(勵磁) 작동시에 제2 바이패스 통로(13)를 개방하고, 비여자 작동시에는 제2 바이패스 통로(13)를 폐쇄하게 되어 있고, 컨트롤러(30)에 의해, 전자전환 밸브(14)의 개폐가 제어되도록 되어 있다.

컨트롤러(30)는 특정운전 상태에서 전자전환 밸브(14)를 개방하여, 통상운전 상태로 전자전환 밸브(14)를 폐쇄하기위해 제어하도록 구성되어 있다. 상기의 경우 특정운전 상태란, 엔진시동시, 즉 점화 스위치(16)가 스타트 위치에 있어서 엔진 회전수가 시동용 설정회전수 이하인 경우와, 상기 시동 직후의 상태, 즉 엔진 회전수가 시동용 설정 회전수를 상회하고, 더욱이 고압연료 펌프(5)가 충분한 작동을 행하게 되기까지의 기간에 대응한다.

따라서, 통상 운전상태란, 고압연료 펌프(5)가 충분히 작동을 행할 수 있도록 된 상태가 대응한다. 또한, 점화 스위치(16)가 스타트 위치로 되고나서 상기 통상 운전상태에 도달할때까지의 경과시간이 베이퍼 제거에 필요한 소정시간을 상회한다. 또한, 엔진의 정지시에도 전자 전환 밸브(14)는 폐쇄된다.

결국, 컨트롤러(30)는 점화 스위치(16) 및 엔진 회전수 센서(도시생략)로부터의 신호를 받아, 점화 스위치(16)가 스타트 위치에 있어서, 엔진 회전수가 엔진정지 회전수 Nes( 〈100rpm)를 초과했을 때에는 전자전환 밸브(14)에 여자전력을 공급하여 제2바이패스 통로(13)를 개방하고, 엔진 회전수가 시동모드를 설정하기 위한 시동회전수 Nst 〔Nes〈 Nst〈 Nid (아이들 회전수)〕를 보다 높은 설정 회전수를 초과하여 설정 시간이 경과했을 때에는 전자전환 밸브(14)로의 전력공급을 차단하고 제2 바이패스 통로(13)를 폐쇄하게 되어 있다. 또한, 엔진이 정지하여 엔진 회전수가 엔진정지 회전수 Nes 이하로 되었을 때나, 점화 스위치(16)가 오프 되어 엔진이 작동 정지가 되었을 때에도, 전자전환 밸브(14)에의 전력공급은 차단되고, 전자전환 밸브(14)는 폐쇄된다.

그리고, 엔진의 시동에 따라 일정시간 이상 전자전환 밸브(14)가 개방됨으로써, 방출 파이프(1A)부분에서 연료 베이퍼가 제거된다.

컨트롤러(30)에서는 상술한 바와 같이 연료분사 밸브(1)의 구동제어를 행하지만, 상기 제어는 제2 바이패스 통로(13)의 개폐제어와 연동되어 있고, 특정운전 상태(즉, 상술의 엔진의 시동시) 에서는 특정운전 모드로 연료분사 밸브(1)의 구동제어를 행하며, 통상 운전상태(즉, 상술의 엔진의 시동시 이후)에서는 통상운전 모드로 연료분사 밸브(1)의 구동제어를 행하도록 이루어져 있다.

즉, 특정운전 모드와 통상운전 모드에서는 연료압력이 전자전환 밸브(14) 개방시에는 저압제어 밸브에 따른 저압치로 되고, 전자전환 밸브(14)의 폐쇄시에는 고압제어 밸브에 따른 고압치로 되어지도록 전자전환 밸브(14)의 개폐에 의해 연료압력이 변화된다.

한편, 연료분사량은 연료압력과 분사시간으로 결정되고, 분사시간이 일정하여도 연료압력이 높으면 연료분사량은 많아진다. 또한, 인젝터 낭비시간은 밧데리(건전지)전압에 의해 변환하는 외에, 연료압력에 따라서도 변화하는 것이 알려져 있다.

그래서, 분사시간, 즉 상술한 펄스폭을 규정하는 인젝터 게인과, 인젝터 낭비시간을 연료압력이 높을 때는 고압모드(결국, 통상운전 모드)로, 낮을 때는 저압모드(결국, 특정운전 모드)로 하도록, 다른 모드로 설정하고 있다.

그런데, 연료압력 유지기구(15)는 엔진의 시동직후, 제2 바이패스 통로(13)가 개방되어 있더라도, 적어도 저압제어 밸브(9)로 제어되는 설정압에 가까운 정도의 연료압력을 얻을 수 있도록하기 위한 것으로, 상기 실시 형태에서는 연료압력 유지기구(15)에서, 연료통로(3)의 내경을 좁힌, 고정 스로틀이 설치되어 있다.

본 실시형태에 구비되는 내연기관용 연료공급 장치는 상술과 같이 구성되어 있고, 도 6에 도시된 바와 같은 순서로, 연료의 공급 제어가 행해진다.

우선, 엔진이 정지 상태인지 아닌지가 판단되어(스텝 S1), 정지 상태가 아니면, 시동모드인지 아닌지(스텝 S2) 및 고압연료 펌프(5)가 충분히 작동할 수 있는 운전상태인지의(스텝 S7)여부가 판단된다. 시동모드라든지 고압펌프(5)의 작동이 불충분한 경우(예를들면, 시동후 엔진 회전수가 소정 회전수까지 상승하지 않은 과도적인 상태등으로, 엔진 회전수의 상태라든지 시동완료후 경과시간이라든지 엔진 회전수가 설정 회전수에 도달하고나서의 경과시간등을 파라미터로서 판정한다)이면, 컨트롤러(30)가 전자전환 밸브(14)를 개방하고(스텝 S4), 연료분사 밸브(1)가 특정운전 모드로 구동제어된다.

따라서, 저압모드의 인젝터 게인을 선택하여(스텝 S5), 저압모드의 인젝터 낭비시간을 선택한(스텝 S6) 구동제어가 행하여진다.

상기 상태에서는 도 5(B)에 도시된 바와 같이, 저압연료 펌프(피드 펌프)(4)로부터 토출되어, 하류의 저압제어 밸브(저압 조정기)(9)로 소정의 저압치로 조정된 연료가 연료분사 밸브(인젝터)(1)로 공급되며, 남은 연료는 연료탱크로 복귀되는 상태로 된다.

이때에는 저압연료 펌프(4)는 시동직후 빠르게 소정압(수기압)의 토출압 상태로 되지만, 엔진 시동직후는 엔진의 회전도 올라가지 않기 때문에, 고압연료 펌프(5)에서는 충분한 토출압이 발생하지 않는다.

이 때문에, 엔진시동 직후에는 고압연료 펌프(5)와 병렬로 설치된 제1 바이패스 통로(11)를 통하여, 연료분사 밸브(1)측으로 연료가 공급되고, 연료분사 밸브(1)로부터는 저압제어 밸브(9)로 조정되는 압력정도의 연료압력으로 연료분사가 행해진다.

이것은 제1 바이패스 통로(11)의 체크 밸브(12)가 고압연료 펌프(5)의 상류측보다도 하류측이 연료압력이 낮은 경우에 개방상태로 됨으로써 행하여진다.

한편, 연료공급 장치의 시동에 의해, 전자전환 밸브(14)가 개방되어, 연료통로(3)내를 연료가 유통하게 되기때문에, 연료분사 밸브(1) 부근에 존재하는 베이퍼는 연료통로(3)의 반송로(3B)를 유통하는 연료와 함께 배출된다.

또한, 이와 같이, 제2 바이패스 통로(13)가 개방되어 있더라도, 연료압력 유지기구로서의 고정 스로틀(15)이 연료분사 밸브(1) 부근의 연료압력을 적어도 저압제어 밸브(9)로 제어되는 설정압에 가까운 정도로 유지되기 때문에, 베이퍼를 배출하면서도, 연료분사밸브(1)로부터의 연료분사 압력은 엔진 시동시에 있어서의 소요정도로 유지된다.

따라서, 엔진의 시동직후에 베이퍼에 의해 생기는 연료압력의 상승의 지연이나 격차나 불균일 등의 현상을 초래하지 않도록 하면서, 또한, 어느 정도의 연료분사 압력을 얻을 수 있으며, 엔진시동 직후로부터 양호한 엔진 연소를 유지하면서 원할하게 엔진 회전속도를 높힐 수 있어, 원통내 분사식 엔진의 실용성이 대폭 향상된다.

상기와 같이 베이퍼가 배출되어 고압연료 펌프(5)가 어느 정도 작동하기 시작하면, 이것과 거의 호응하도록, 소정 시간이 경과함으로써, 스텝 S7로부터 「YES」루트를 갖도록 되어, 스텝 S8 이하가 실행된다.

스텝 S8이하에서는 컨트롤러(30)가 전자전환 밸브(14)를 폐쇄하는 동시에, 연료분사 밸브(1)를 통상 운전모드에서의 구동제어가 행하여진다.

즉, 고압모드의 인젝터 게인이 선택되며(스텝 S9), 고압모드의 인젝터 낭비시간이 선택된다(스텝 S10).

이다음, 엔진이 정지할때까지, 스텝 S1, S2, 스텝 S7의 판단을 거쳐, 스텝 S8내지 S10의 동작이 속행된다.

이 결과, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 저압연료 펌프(피드펌프)(4)로부터 토출된 연료가 고압연료 펌프(12)에서 고압으로 가압됨과 동시에, 고압제어밸브(고압 조정기)(10)에서 소정의 고압치로 조정되어, 연료분사 밸브(인젝터)(1)로 공급되며, 남은 연료는 연료탱크로 복귀되는 상태로 된다.

이것에 의해, 고압연료 펌프(5)의 토출압은 손실되지않고 고압연료 펌프(5)의 하류측 연료압력을 높이어, 고압제어 밸브(10)의 조정압 이상으로 연료압력을 높이게 된다. 또한, 고압모드의 인젝트 게인(10)과 고압모드의 인젝터 낭비 시간이 선택되고, 이 결과, 고압연료 펌프(5)의 토출압이 충분한 레벨로 상승하여, 고압제어 밸브(10)에 의해 조정된 연료의 연료분사 밸브(1)로부터의 연료분사가 행하여진다.

그런데, 연료분사 제어에 관하여서는 도 1에 도시된 바와 같은 구성에 의해 소요의 제어를 행하기 위한 각 수단이 설치되어 있고, 연료분사 밸브(1)가 제어되어, 소요의 연료분사 제어가 행해지도록 되어 있다.

즉, 복수의 기통내의 연소실(24)에 순차 연료를 분사하여 공급하는 4사이클의 원통내 분사식 내연기관으로서의 가솔린 엔진에 있어서, 각 기통마다 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사 수단(101)이 설치되고, 연료분사수단(101)은 상술한 연료분사 밸브(1)와, 연료분사 밸브(201)에의 연료공급 계를 구비하고 있다.

그리고, 내연기관의 온도상태를 검출하는 온도검출 수단(102)과, 내연기관의 시동을 검출하는 시동검출 수단(103)이 설치되어 있고, 이들의 온도검출 수단(102) 및 시동검출 수단(103)의 각 출력에 따라 연료의 분사기간을 설정하는 분사기간 설정수단(104)이 설치되어 있다.

분사기간 설정수단(104)은 상술한 컨트롤러(제어수단)(30)에 설치되어 있지만, 상기 분사기간 설정수단(104)의 출력에 따라서 연료분사 수단(101)을 구동하는 연료분사 구동수단(105)이 설치되고, 콘트롤러(제어수단) (30)에서의 산출결과에 의한 소요 타이밍으로 연료분사 밸브(1)가 개폐되어, 해당 운전상태에 있어서의 최적의 연료분사 제어가 행해지도록 되어 있다. 그리고, 분사기간 설정수단(104)과 연료분사 구동수단(105)에 의해서 연료분사제어수단(120)이 구성되어 있다.

그리고, 분사기간 설정수단(104)은 내연기관의 소정온도 이하를 온도검출 수단(102)이 검출하고, 또한 내연기관의 시동상태를 시동검출 수단(103)이 검출할 때, 연료분사 기간을 2개의 행정에 미치는 장기간으로 설정하도록 구성됨과 동시에, 내연기관의 소정온도 이상을 온도검출 수단(102)이 검출한 경우와, 내연기관이 시동 상태에 없는 것을 시동검출 수단(103)이 검출한 경우에 있어서, 연료분사 기간을 1개의 행정내의 단기간으로 설정하도록 구성되어 있고, 이들의 작동이, 도 8의 플로챠트에 따른 동작에 의해 실현되도록 되어 있다.

또한, 상기의 장기간은 흡기행정의 거의 전기간과 배기행정의 일부로 구성되어 있고, 그 산출이 아래와 같이 하여 행하여지도록 되어 있다.

즉, 도 7의 선도에 도시된 바와 같이, 크랭크각이 545°B의 시점 T1에 있어서, 공기량의 연산이 행하여지는 동시에, 분사종료 시기의 연산이 다음식에 의해 행하여진다.

Toff =T545+ 〔T545× (365-θ)/ 180〕

상기 Toff는 연료분사를 종료시키는 시각 T3 이고, 해당 시각 T3에 분사를 종료시키게 되지만, 상기식에 있어서의 θ는 운전상태에 대응하여 결정되는 맵값이고, 도 7에서는 압축행정의 초기에 분사를 종료시키는 예가 예시되어 있다.

그리고, 연료분사 시간으로서의 연소분사 펄스폭 Pw가 엔진의 운전상태에 대응시키도록 하여 다른 시스템에 의해 산출되도록 구성되어 있고, 분사 종료 시기 Toff에서 연소분사 펄프폭 Pw의 시간만큼 거슬러 오른 기간 T2가 연료분사 개시시기 Ton으로서 설정된다.

Ton= Toff- Pw

상기 개시기간 T2로서, 도 7에서는 배기행정의 후기로 설정된 경우를 도시하고 있고, 저온 시동시에는 동 도면에 있어서와 같이, 배기행정 후기에서의 일부와, 흡기행정의 전부가 연료분사 기간으로서 설정되도록 구성되어 있다.

그리고, 흡기행정 종료의 압축행정에 있어서의 시각 T3까지의 기간은 도 9에 있어서와 같이, 분사를 강제적으로 정지시키는 동작이, 도 8의 플로챠트를 따르는 동작에 의해 실현되도록 구성되어 있다.

또한, 연료탱크(2)내의 연료를 연료분사 수단(101)에 저압으로 공급하는 연료저압 공급수단(106)과, 연료탱크(2)내의 연료를 연료분사 수단(101)에 고압으로 공급하는 연료고압 공급수단(107)이 설치되어 있다.

연료전압 공급수단(106)은 상술한 저압연료 펌프(4)및 제1바이패스 통로(11)를 주로 하는 공급 시스템으로 구성되고, 연료고압 공급수단(107)은 상술한 고압연료 펌프(5), 제어밸브(9, 10)를 주로 하는 공급 시스템으로 구성되어 있다.

그리고, 내연기관의 운전상태를 검출하는 운전상태 검출수단(108)(상기 운전상태 검출수단(108)은 시동검출 수단(103)의 기능도 갖는다)이 설치되어 있고, 온도검출 수단(102)및 운전상태 검출수단(108)의 각 출력에 따라서, 분사기간 설정수단(104)에 의한 연료의 분사기간 설정이 행하여지도록 구성되어 있다.

또한, 운전상태 검출수단(108)의 출력에 따라서 연료공급압을 판별하는 연료압 판별수단(109)과, 연료압 판별수단(109)의 출력에 따라서 연료분사 수단(101)에의 연료공급압을 연료저압 공급수단(106)에 의한 저압과, 연료고압 공급수단(107)에 의한 고압으로 전환되는 연료압 전환수단(110)이 설치되어 있다.

그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 이들의 연료저압 수단(106), 연료고압 공급수단(107), 연료압 판별수단(109) 및 연료압 전환수단(110)에 의해, 연료공급 압력 설정수단(121)이 구성되어 있다.

여기에서, 연료압 판별수단(109)은 컨트롤러(제어수단)(30)내에 설치되고, 연료압 전환수단(110)은 상술한 전자전환 밸브(14)를 주로하여 구성되어 있다.

이러한 구성에 의해, 컨트롤러(제어수단)(30)로부터 소요의 제어신호가 출력되어, 연료분사 밸브(1)로부터 분사되는 연료압이 저압과 고압으로 전화되어지고, 상술한 연료분사 기간제어에 호응한 연료압에 의한 연료분사가 행하여진다.

즉, 저온 시동시에 있어서는 저압에 의한 연료분사가 배기행정의 일부로부터 흡기행정의 전부에 걸친 장기간에 있어서 행해지도록 구성되고, 저온 시동시 이외에 있어서는 고압에 의한 연료분사가 흡기행정과 압축행정의 어느하나에 설정된 단기간에 있어서 행해지도록 구성되어 있다.

상술한 바와같은 구성에 의해, 저온 시동시를 포함한 연료분사 제어가 행해지지만, 특히 저온시동에 관한 동작에 대하여, 도 8의 플로챠트를 따라 설명하면, 우선 스텝 A1에 있어서 저압분사 모드인지의 여부가 판단되고, 저온 시동시 등의 저압분사모드인 경우에는 「YES」루트를 통해, 스텝 A2내지 스텝 A5가 실행된다.

한편, 저압분사 모드가 아닌 경우는 「NO」루트를 통해 스텝 A6이 실행되고, 배기행정에 있어서의 연료분사가 금지된다.

즉, 저압분사 모드가 아닌 경우는 고압으로 연료분사가 행해지는 경우이고, 배기행정에 있어서 고압의 분사를 행하면, 연료가 연소되지 않고 배출될 가능성이 있기 때문에, 그 금지가 행하여진다.

그리고, 저압 분사 모드에 있어서의 스텝 A2에 있어서는 스텝 A6에서 금지된 배기행정의 분사를 허가하는 동작이 행하여진다.

즉, 전회의 운전시에 있어서는 고압분사 모드에 의한 운전상태로부터 운전의 정지가 행하여지기 때문에, 배기행정의 분사가 금지되는 상태로 이번의 운전이 시동되지만, 스텝 A2에 있어서 배기행정의 분사를 허가함으로써, 연료분사 제어에 있어서 설정된 저온 시동시의 장기간의 연료분사가 실현되게 된다.

상기 제어시에, 상술한 연료분사의 종료시기의 산출 및 개시 시기의 산출이 행하여지고, 도 7의 선도에 도시된 바와 같은 배기행정내의 시점 T2로부터 흡기행정 종료시점 T3에 이르는 연료분사가 행하여지게 된다.

따라서, 저압에 의한 연료분사에 의해, 부족하지않은 소요량의 연료공급이 행하여져 원활한 저온시 시동이 행하여지게 된다.

즉, 상술한 바와 같은 배기행정으로부터의 연료분사에 의해, 도 10의 그래프에 나타낸 것과 같은 연료의 공급한계를 하방의 360°CA(크랭크각)으로 나타내는 위치까지 저하시킨 특성을 얻게된다.

따라서, 700rpm정도까지의 연료공급이 가능하게 되고, 상기 특성으로부터도, 충분한 연료공급이 가능하게 됨이 고찰된다.

그런데, 스텝 A3에서는 압축행정내의 기통 번호를 메모리M에 기억하는 동작이 행하여지고, 스텝 A4에 있어서, 해당 기통번호의 인젝터가 개방되어 있는지의 여부가 판단된다.

그리고, 개방되어 있는 경우는 「YES」루트를 통하여 스텝 A5가 실행되고, 상기 기통의 인젝터를 폐쇄하는 동작이 행하여진다.

따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 산출된 연료분사를 펄스폭 Pw가 배기행정으로부터 압축행정에 이르는 것과 같은 경우라도, 압축행정에 있어서의 연료분사가 강제적으로 정지되어, 통내가스의 인젝터로의 역류가 방지되며, 가스침입에 의한 분무불량이라든지 인젝터 내부 오염이나 파손 등의 문제를 방지할 수 있다.

즉, 시동시는 회전속도가 상승하는 기간이기 때문에, 분사종료기간을 흡기행정중에 설정하더라도, 분사기간은 압축행정에 돌입할 가능성이 있다는 것을 고려하고 있는 것으로, 스텝 A5에 의해 그 악영향이 회피된다.

그리고, 스텝 A4에 있어서 해당 기통번호의 인젝터가 개방되지 않았다고 판단되면, 스텝 A5을 실행하지 않고, 다음 연산사이클 스타트에 대기하게 된다.

이렇게하여, 시동시에는 배기행정중에서도 연료분사가 가능하게 되어, 저온 시동시에 필요한 분사량이 확보된다.

또한, 저압분사를 행하고 있을때는 압축행정에서의 분사를 금지하여, 통내가스의 인젝터의 역류가 방지되고, 가스침입에 의한 분무 불량이라든지 인젝터 내부 오염이나 파손등의 문제를 방지할 수 있다.

(b) 제2 실시 형태의 설명

그런데, 상술한 제1 실시 형태에서는 시동시에 행하여지는 저압분사시에 있어서의 분사 펄스폭을 흡기행정 뿐만아니라 배기행정에까지 연장하여 통내에 저압으로 분사하는 점을 중심으로 설명하였지만, 이와 같이, 2행정에 걸쳐 분사가 필요하게 되는것은 저온시와 같이 엔진의 요구 연료량이 많은 경우뿐만아니라, 엔진 구동식 고압연료 펌프의 작동이 불충분하기 때문에 저압분사를 선택하지 않으면 안되는 시동완료 후에 있어서, 엔진 회전수가 어느 정도 상승했기 때문에, 1행정에 요하는 시간에 짧아지고, 요구 연료량이 1행정 기간내에서 분사불능인 경우에도 발생한다.

또한, 저압분사시의 분사기간은 2행정기간에 걸치는 경우뿐만아니라, 엔진의 요구연료량이 비교적 적고 또한 엔진 회전수가 비교적 낮은 경우에는 1행정 기간내에서 종료한다.

그리고, 이들의 각 상황하에 있어서, 연료분사 시기를 어떻게 확실하게 설정하는가 하는 것은 시동전압 분사라든지 또한 그것에 계속되는 고압분사에의 이행시 엔진성능을 높게 유지하는 것이, 원통내 분사식 내연기관에 있어서는 대단히 중요한 것이 된다.

그리하여, 이러한 점을 감안하여, 이하에 있어서는 상술한 제1 실시형태를 또한 구체화하여, 더욱 발전시킨 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 제2 실시 형태에 있어서는 상술한 제1 실시형태에 동일한 장치, 부품에 대하여 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명을 생략한다.

우선, 상술한 제1실시 형태에서는 설명을 생략한 연료분사 밸브 i의 구동회로에 대하여, 본 실시 형태로 설명한다.

도 13에 있어서, 컨트롤러(30)에는 내부에 시계(202)가 설치되어 있고, 상기 시계(202)에 의해 현재 시각이 입력된다. 또한 컨트롤러(30)에는 각 기통의 연료분사 밸브(1)의 개방밸브 시각정보를 격납하는 개방밸브 레지스터(204)(A1, B1, C1, D1)와 폐쇄밸브 시각정보를 격납하는 폐쇄밸브 레지스터(204)(A2, B2, C2, D2)가 설치되어 있다. 각 레지스터(204)(A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2)의 시각정보는 각 비교기(206)(A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2)에 있어서 시계(202)로부터의 현재 시각과 비교되도록 구성되고, 상기 비교결과에 근거하는 출력은 각 연료분사 밸브의 인젝터 솔레노이드(A, B, C, D)를 온 오프하는 스위치용 플립플롭(208)에 입력된다. 이 결과, 예를들면 제1 기통용 레지스터(204)(A1)에 보관된 개방밸브 시각과 시계(202)로부터의 현재 시각이 일치했을 때에 비교기(206)(A1)로부터 플립플롭(208)(A)에 세트 신호가 출력되며, 이것에 의해, 제1 기통용 인젝터 솔레노이드 A가 여자상태가 되어, 제1 기통의 연료분사 밸브의 분사가 개시되고, 제1 기통용 레지스터(204)(A2)에 보관된 폐쇄밸브 시각과 시계(202)로부터의 현재 시각이 일치했을 때에 비교기(206)(A2)로부터 플립플롭(208)(A)에 세트 신호가 출력되며, 이것에 의해, 제1 기통용 인젝터 솔레노이드 A가 탈여기 상태로 되고, 제1 기통의 연료분사 밸브의 분사가 종료한다. 즉, 컨트롤러(30)가 각 기통의 레지스터에 분사개시 시각 데이타 및 분사종료 시각 데이타를 세트함으로써, 각 기통의 연료분사 밸브의 개방밸브 시기와 폐쇄밸브 시기가 결정된다.

또한, 연료분사 제어수단(120) 및 연료공급 압력설정 수단(121)에서의 기능을 다하는 컨트롤러(30)에는 엔진의 부하정보라든지 수온정보라든지 스타트 스위치 정보등의 운전상태 정보에 덧붙여, 각 플립플롭(208)의 출력상태 및 크랭크각 센서의 검출출력 및 기통판별 신호(특정 기통이 특정위상으로 되었을 때에 신호를 발생하는 센서의 출력)가 입력된다. 각 플립플롭(208)의 출력상태는 각 인젝터 솔레노이드, 즉 각연료분사 밸브의 작동상태를 나타낸다. 또한, 크랭크각 센서는 각 기통의 압축 상사점전 5°(BTDC5)의 신호를 검출하여 컨트롤러(30)에 송출한다. 따라서, 본 실시형태의 4사이클 4기통 엔진인 경우에는 크랭크각 180°마다 크랭크 신호가 컨트롤러(30)에 송출된다. 이 때문에, 특정기통에 대하여 BTDC5의 위상을 나타내는 크랭크 신호가 발생된 경우에는 다음에 폭발행정(팽창행정)을 맞이하는 기통에 관하여는 BTDC185의 위상이 검출된 것이 되고, 또한 다음에 폭발행정을 맞이하는 기통에 관하여는 BTDC365의 위상이 검출된 것이 되고, 또한 다음에 폭발행정을 맞이하는 기통에 관하여는 BTDC545의 위상이 검출된 것이 된다.

그리고, 컨트롤러(30)는 상기 크랭크각 신호의 발생간격을 계측함으로써, 운전 상태 정보로서의 엔진회전수 정보를 산출함과 동시에, 상기 크랭크각 신호를 트리거로서, 인젝터 구동용 인터럽트 처리라든지 점화시기 드라이브 구동용 인터럽트 처리를 실행한다. 또한, 이러한 트리거 신호는 도 12에 도시된 것과 같은 신호발생 수단(130)에 의해 발생된다. 이하의 설명으로서는 인젝터 구동용 인터럽트 처리를 멈추고, 점화시기에 관한 처리는 생략한다. 또한, 콘트롤러(30)에서는 인터럽트처리하는 동안에 메인 루틴이 실행되도록 되어 있고, 상기 메인 루틴에 있어서는 운전모드의 판정이라든지 비교적 변화가 완만한 입출력 파라미터 정보의 연산등이 실행된다.

다음에, 메인 루틴의 처리 내용에 대하여 설명한다.

도 14, 도 15에 있어서, 우선 엔진 수온을 포함하는 엔진운전상태 정보를 검출ㆍ산출하여(스텝 M1, M2), 수온보정 계수를 시작으로 하는 각종 연료 보정 계수를 산출한다 (스텝 M3).

다음에, 엔진이 정지 상태인지의 여부를, 엔진 회전수가 엔진정지 회전수(예를들면 100rpm)이하 인지의 여부를 판정하는 것으로 판단하여(스텝 M4), 엔진정지라고 판정되었을 때에, 시동중인지 아닌지를 판정한다 (스텝 M5).

그리고, 스타트 스위치가 온이고 또한 엔진 회전수가 시동완료 회전수(예를들면 500rpm)이하일 때에 시동중이라고 판정하여, 시동 플렉을 세트하고 (스텝 M6), 수온에 따른 기본연료 펄스폭을 기억장치 ROM의 맵으로부터 판독하여 설정한다(스텝 M7). 또한, 상기 시동시용 기본 펄스폭은 연료분사 밸브가 저압으로 분사하는 것을 전제로하여 설정된다.

그리고, 후술하는 고압설정 플랙을 리세트한 후(스텝 M8), 제1 실시 형태와 같이 전자전환 밸브(14)를 개방하여(스텝 M9), 저압모드의 인젝터 게인을 설정하고(스텝 M10), 저압모드의 인젝터 낭비시간을 선택하여(스텝 M11), 그위에, 분사모드 플랙을 저압분사 모드로 세트한다(스텝 M12).

한편, 스텝 M5에 있어서, 시동완료인 것이 판정된 겨우에는 시동 플랙을 리세트하고(스텝 M13), 고압설정 플랙이 세트되어 있는지를 판정한다(스텝 M14). 상기 플랙은 스텝 M15 내지 M17중 어느하나의 스텝에 있어서, 조건이 1개라도 만족된 경우에는 고압연료 펌프(5)의 작동이 정규의 상태로 되었다고 판정하여, 스텝 M18에서 세트되는 것이고, 상기 플랙이 설정됨으로, 고압분사가 실행가능한 것을 의미하게된다.

그리고, 고압분사가 실행가능한 것을 나타내는 조건이란, 우선, 「시동후 엔진 회전수가 예를들면 1000rpm이상으로 설정된 제3 설정 회전수 N3에 일회라도 도달한 것」이 대응하고(스텝 M15), 다음에, 「시동후 엔진 회전수가 따뜻한 상태일때의 아이들 회전수보다 높고 또한 제3 설정 회전수 N3보다 낮은 값으로 설정된 제2 설정 회전수 N2에 도달한후, 제2 소정시간 T2가 경과한 것」이 대응하고 (스텝 M16), 또는, 「시동후 엔진 회전수가 시동판정 회전수 Nst와 같은 정도의 값, 또는 시동판정 회전수 Nst 보다 높고 또한 따듯한 상태일때의 아이들 회전수보다 낮게 설정된 제1 설정 회전수 N1에 도달한 뒤, 제2 소정시간 T2보다 긴 제1 소정시간 T1이 경과한 것」이 대응한다(스텝 M17).

그리고, 이것들의 어느것도 만족되지 않은 경우에는 아직 고압연료 펌프(5)의 작동이 정규상태로 되어있지 않다라고 판단하여, 스텝 M9 이하에서 저압연료 분사모드의 설정을 행한다.

한편, 스텝 M15내지 M17 중의 어느것인가가 YES로 판정된 경우에는 고압설정 플랙을 세트하며(스텝 M18), 스텝 M19 이하에 고압연료 분사모드의 설정을 행한다. 또한, 고압설정 플랙이 세트된 후는 (특정의 페일 상태가 발생하지 않는한) 점화 키오프까지 기본적으로 스텝 M14 에서의 YES 판정에 근거하여, 고압연료 분사모드가 유지된다.

그리고, 고압연료 분사모드의 설정에서는 제1 실시 형태와 같이, 전자 전환 밸브(14)의 폐쇄(스텝 M19), 고압모드 인젝트 게인의 선택(스텝 M20), 고압모드용 인젝터 낭비시간의 선택(스텝 M21)이 실행되고, 또한, 스텝 M22에 있어서, 압축행정 분사가 허용되는 운전상태인지 아닌지가 판정된다. 상기 압축행정 분사가 허용되는 운전상태란, 난기완료후 저부하 운전영역이 대응하고, 상기 운전상태에 있어서는 공연비가 30내지 40으로 대단히 희박한 상태로 연소가 행하여진다. 그리고, 압축행정 분사가 허용되는 운전상태인 것이 판정된 경우에는 분사모드 플랙을 고압압축 행정분사 모드로 세트하며(스텝 M24), 그렇지 않은 경우에는 분사모드 플랙이 고압흡기 행정분사 모드로 세트된다(스텝 M23). 또한, 스텝 M22에서는 고압설정 플랙이 세트된 직후(저압분사 모드로부터의 전환직후)는 일정기간 흡기행정 분사모드가 우선적으로 선택된다.

다음에, 인젝터 구동용 인터럽트 처리에 대하여 설명한다.

15도 16, 도 17에 있어서, 특정기통 Ⅰ의 BTDC5에 있어서 크랭크각 신호가 발생되면, 우선, 시계(202)로부터 현재시각을 판독하고(스텝 P1), 전회의 크랭크 인터럽트 처리시에 판독한 전회 시각 데이타의 간격을 계산하고, 크랭크 주기 PD(크랭크축이 180°회전하는데 요하는 시간)을 구하여(스텝 P2), 현재 시각을 소정의 어드레스에 기억하고, 다음번의 크랭크 인터럽트 처리시의 크랭크 주기 계측에 구비한다(스텝 P3). 또한, 엔진 회전수 정보는 상기 크랭크 주기 PD에 근거하여 산출된다.

다음에, 메인 루틴에 있어서 제어되는 시동 플랙이 세트되어 있는지의 여부가 판정되며(스텝 P4), 세트되어 있을(즉 시동중이다)때에는 시동시의 연료분사 펄스폭 PW 설정이 행하여진다 (스텝 P5). 상기 설정에 있어서는 메인 루틴에서 구한 시동시용기본 펄스폭 데이타 PWO에 연료보정 계수 KX를 곱하고, 또한 메인루틴에서 저압용 값을 선택한 낭비 시간 데이타 TD를 가산한다.

한편, 시동 플랙이 리세트인 경우에는 운전상태, 특히 부하상태에 따라서 기본요구 연료량 FR의 설정이 행하여진 후(스텝 P19), 통상운전시의 연료분사 펄스폭 PW 설정이 행하여진다(스텝 P20). 상기 설정에는 기본요구 연료량 FR과 메인 루틴에서 선택한 인젝터 게인 G, 인젝터 낭비시간 TD와 메인 루틴에서 설정한 보정계수 KTW, KX가 사용된다. 또한, 엔진 정지 판정시라든지 감속시 등의 연료커트 모드일 때에는 연료분사 펄스폭 PW는 0로 설정된다. 다음에, 현재 저압분사 모드인지의 여부가 판정된다(스텝 P21).

그리고, 시동모드 판정이 이루어져 시동시 분사 펄스폭 설정이 행하여 졌을 때와, 스텝 P21에서 저압분사 모드로 판정되었을 때에는 특정기통 Ⅰ 다음에 연료행정을 억제하는 기통 J(BTDC185의 기통)의 연료분사 밸브(1)가 분사중에 있는가를 판정하며(스텝 P6), 분사중에 있으면, 해당 분사밸브(1)를 강제적으로 폐쇄한다(스텝 P7). 이것은 해당 기통 J가 압축행정에 달한 통내압이 상승하기 전에 분사밸브(1)를 닫기때문이다. 또한, 이 폐쇄동작은 기통 J용 폐쇄밸브 레지스터(204)에 현재시각 직후의 시각 데이타를 격납함으로써 실행된다.

다음에, 연료분사 펄스폭 PW가 크랭크 주기 PD의 100xα% 이하인지의 여부를 판정한다. 이것은 연료분사 펄스폭 PW가 흡기행정만의 분사에 있어서, 소정위상(예를들면 BTDC300)으로 분사가 가능한지 어떤지를 판정하고 있다. 즉, 연료분사 펄스폭 PW가 크랭크 주기 PD와 비교하여 어느 정도이상 짧으면, 흡기행정 폐쇄(실제로는 BTDC365)이후에 분사를 개시하여, 상기 소정 위상으로 분사를 종료하는 것이 가능하게 된다. 흡기행정으로 분사를 행하는 경우에는 연료분무를 연소실내에서 어느 정도(일정 범위내에서)분산시키는 것이 연소를 양호하게 함에 있어서 필요하기 때문에, 흡기행정 전반의 소정위상(예를들면 BTDC300당)으로 분사를 종료하는 것이 가장 바람직하고, 따라서, 기본적으로 흡기행정 전반으로 전량분사가 가능한 고압 흡기행정 분사에 있어서는 상기 소정위상 부근을 분사종료 시기로 설정하는 것이 행하여진다.

그리고, 저압분사에 있어서도, 그 후의 고압분사로의 이행을 고려하면, 이행 전후에서의 안개화 상태의 변화에 의한 출력변화등이 생기지 않도록 하기위해서, 고압이행 후와 같은 분사종료 시기를 설정하는 것이 바람직하다. 따라서, 연료분사 펄스폭 PW가 크랭크 주기 PD와 비교하여 일정비율 이하로 되고, 흡기행정 개시(실제로는 BTDC365)이후에 분사를 개시하여, 상기 소정 위상 부근에서 분사종료가 가능한 경우에는 분사종료 시기를 상기 소정위상에 우선적으로 설정한다. 그리하여, 상기 소정위상에서의 분사종료가 설정가능한 연료분사 펄스폭인지의 여부를 판정하기 위해서, 스텝 P8의 판정이 행하여진다. 또한, 분사 종료용 소정위상을 BTDC300로 하는 경우에는 α는 0.36(≒65/ 180) 정도로 설정된다.

그리고, 스텝 P8에서 YES, 즉 소정 위상에서의 분사종료 설정이 가능하다고 판정된 경우에는 기통 J(BTDC185의 기통)의 다음에 연소행정을 억제하는 기통 K(BTDC365의 기통)의 연료분사 밸브(1)가 분사정지 중인지의 여부를 판정하여(스텝 P9), 분사정지중에 있는 경우에는 해당 기통 K의 개방밸브 레지스터에 TS1(현재 시각+ PDXα- PW)로 되는 데이타를 입력하고, 동기통 K의 폐쇄밸브 레지스터에 TE1(현재 시각+ PDXα)으로 되는 데이타를 입력한다.

이것에 의해, 기통 K의 연료분사 밸브는 현재로부터(PDXα- PW)만큼 시간 경과한 후 개방하여, 현재로부터(PDXα)만큼 시간경과하고나서 밸브를 폐쇄한다. 따라서, 기통 K의 연료분사밸브의 분사기간은 PW로 설정되어, 분사종료 시기는 해당 기통 K의 소정위상(예를들면 BTDC300)부근으로 설정된다. 또한, 기통 K의 개방밸브 레지스터, 폐쇄밸브 레지스터에는 전회의 크랭크 인터럽트 루틴의 스텝 P12(또는 P17, P18)에 있어서 이미 분사개시 시각 데이타, 분사종료 시각 데이타가 보관되어 있기때문에, 이 스텝 P10에서는 이들 이미 입력 데이타를 최신의 운전상태 정보로부터 구한 각 데이타로 재기록하는 것이 행하여지게 된다.

또한, 이와 같이 분사 펄스폭이 상대적으로 짧을 때는 본 래의 분사개시 시기를 기준 크랭크 펄스 신호로부터 지연시간으로서 설정하는 것으로, 가령 엔진시동 완료 등에 따라 엔진 회전수가 급증한 경우이라도, 요구 연료량의 전량을 흡기행정내에 분사하는 것이 가능하다.

한편, 스텝 P9에서 기통 K의 분사밸브가 작동중에 있는 것이 판정된 경우에는 엔진이 요구하는 분사량이 적절한 설정을 최우선하는 관점에서, 해당 분사의 분사시기를 재설정하지않고 (재설정하는 경우에는 일단 분사밸브를 폐쇄시키고 재분사시키는 것이 되기때문에, 분사량이 적정치로부터 어긋나기도 하고, 밸브의 개폐의 따른 지연시간 등으로부터 분사시기 상태도 최적치로부터 어긋나는 것도 있다), 분사량만을 최신의 운전상태 정보에 근거한 값으로 변경해야하고, 기동 K의 폐쇄밸브 레지스터의 데이타만을 재기록한다.

상기 재기록은 기통 K의 개방밸브 레지스터에 보관된 개방밸브 시각 데이타에 이번에 구한 연료분사 펄스폭 데이타 PW를 가산하여 폐쇄밸브 시각 설정용 재기록 데이타를 산출하거나, 혹은 전번의 크랭크 인터럽트 루틴에서 구한 연료분사 펄스폭 데이타 RPW와 이번의 펄스폭 데이타 PW의 차

PW에 의해 폐쇄밸브 레지스터에 격납중의 폐쇄밸브 시각 데이타 RTEl을 수정함으로써 행하여진다. 또한, 수정된 폐쇄밸브 시각 데이타 TEl이 현재시각보다 과거인 경우에는 즉석에서 분사밸브를 폐쇄해야 하고, 현재시각 직후의 시각 데이타를 폐쇄밸브 레지스터에 입력한다.

스텝 P9, P10, P11에서 배기상사점 부근에 있는 기통 K에 관한 처리가 종료한 후는 폭발하사점 부근 BTDC545에 있는 기통 M(즉 기통 K 다음에 연소행정을 억제하는 기통)의 연소분사밸브의 개방밸브 레지스터(현재시각+PD+ PD×α- PW)로 되는 데이타를 입력하여, 동기통 M의 폐쇄밸브 레지스터로(현재시각+ PD+ PD×α)되는 데이타를 입력하고(스텝 P12 ), 이번의 크랭크 인터럽트 루틴을 종료한다.

이것에 의해, 기통 M의 연료분사 밸브는 현재로부터(PD+ PD×α-PW)만큼 시간 경과한 후(그 흡기행정내)폐쇄하여, 현재로부터(PD+ PD×α)만큼 시간 경과하면 폐쇄하도록 연료분사 밸브의 개폐 타이밍이 설정된다. 따라서, 기통 M의 연료분사 밸브의 분사기간은 PW에 가설정되며, 분사종료시기는 해당 기통 M의 흡기행정내에 있어서의 소정위상(예를들면 BTDC300)부근에 가설정된다. 또한, 기통 M의 개방밸브 레지스터, 폐쇄밸브 레지스터는 다음번의 크랭크 인터럽트루틴의 스텝 P10(또는 P14, P11, P15)에 있어서 재기록되지만, 다음번의 크랭크 인터럽트루틴의 실행전에 개방밸브 레지스터의 가설정 분사개시 시각에 도달한 경우에는 상기 가설정 데이타에 근거하여 기통 M의 분사가 개시된다.

한편, 스텝 P8에서 NO, 즉 연료분사 펄스폭 PW가 크랭크 주기 PD에 대하여 일정비율 이상을 차지하며, 흡기행정기간 만큼의 분사로서의 소정위상(예를들면 BTDC300)에서의 분사종료 설정이 불가능하다고 판정된 경우에는 기통 K(BTDC365 기통)의 연료분사 밸브(1)가 분사정지 중인지의 여부를 판정하여(스텝 P13), 분사정지중에 있는 경우에는 즉시 분사를 개시해야하고, 해당 기통 K의 개방밸브 레지스터에 현재시각 직후에 대응하는 데이타를 입력하며, 동 기통 K의 폐쇄밸브 레지스터로(동직후 데이타+ PW) 되는 데이타를 입력한다.

이것에 의해, 기통 K의 연료분사 밸브는 즉시 개방되고, 현재로부터(PW)만큼의 시간 경과로 폐쇄되고, 따라서, 기통 K의 연료분사 밸브의 분사기간은 PW로 설정되어, 분사종료 시기는 해당 기통 K의 소정위상(예를들면 BTDC300)보다 지연된 위상으로 설정된다. 또한, 기통 K의 개방밸브 레지스터, 폐쇄밸브 레지스터에는 전번의 크랭크 인터럽트루틴의 스텝 P12(또는 P17, P18)에 있어서 이미 분사개시 시각 데이타, 분사종료 시각 데이타가 보관되어 있기 때문에, 상기 스텝 P14에서는 이들을 재기록하는 것이 행하여진다.

상기와 같이, 연료분사 펄스폭이 어느정도 이상 길때에는 분사개시후 엔진 회전수가 급증하여 1행정도 기간의 시간간격이 짧게 되는 것과 같은 경우에 있어서도, BTDC365의 기준신호에 동기하여 분사를 개시함으로써, 해당 1행정도 기간에 상당하는 시간의 분사량은 확보되기 때문에, BTDC185로 스텝 P7의 강제폐쇄가 실시되었다고 해도, 요구 연료량에 가까운 연료량의 분사가 가능하게 된다.

한편, 스텝 P13에서 기통 K의 분사밸브가 작동중에 있는 것이 판정된 경우에는 분사량만을 최신의 운전상태 정보에 근거하는 값으로 변경해야하고, 기통 K의 폐쇄밸브 레지스터의 데이타만을 스텝 P11과 마찬가지로 재기록한다(스텝 P15).

그리고, 스텝 P14이라든지 스텝 P15에서의 레지스터 입력 데이타의 재설정이 행하여지고, 배기 상사점 부근에 있는 기통 K 에 대한 처리가 종료한 다음은 연료분사 펄스폭 PW가 크랭크 주기 PD(즉 1행정에 요하는 시간)보다 작은지의 여부가 판정되며(스텝 P16), 상기 대소관계에 근거한 폭발하사점 부근에 있는 기통 M의 분사개시 시기의 설정이 행하여진다.

즉, 스텝 P16에서 YES의 판정이 이루어진다는 것은 1행정도에서만, 전량의 분사를 행할 수 있는 것을 의미하며, 상기의 경우에는 그 전량이 흡기행정내에서 분사되고 게다가 분사종료 시기가 극히 압축 하사점으로부터 멀어지도록, 분사시기가 설정된다.

이것은 배기행정을 이용하지않고 흡기행정중에서만 분사를 행하는 것이 연료의 배기계의 빠짐을 억제함으로 가치가 있고, 게다가 흡기행정중으로 분사를 행하는 경우에는 극히 분사시기를 빠르게 함으로써, 점화가 행하여질때까지의 시간을 벌 수 있고, 연료의 분산ㆍ안개화·균질 혼합등에서 유리하기 때문이다.

그리고, 구체적으로는 PD×α

PW 〈 PD일 때에는 기통M의 분사개시 시기가 배기상사점 부근(예를들면 BTDC365)에 설정되도록, 기통 M의 분사밸브의 개방밸브 레지스터로(현재시각+ PD)되는 시각 데이타를 세트하며, 폐쇄밸브 레지스터로(현재시각+ PD+ PW)되는 시각 데이타를 세트한다(스텝 P18).

한편, 스텝 S16에서 NO의 판정이 이루어진다는 것은 1행정도내에서는 전량의 분사를 행할 수 없는 것을 의미하며, 상기의 경우에는 흡기행정의 전기간과 배기행정의 일부를 사용하여 분사시기가 설정된다. 이것은 분사기간에 압축행정을 사용하는 것은 저압분사인 경우, 통내압의 상승에 근거하여 연료분사 밸브로의 통내가스의 역류가 생기기때문에 바람직하지 않고, 흡기행정의 전기간을 사용하더라도 조달할 수 없는 분사기간에 관하여는 배기행정측으로 연장되는 편이 바람직하게 된다.

그리고, 구체적으로는 PD

PW일때에는 기통 M의 분사종료시기가 흡기하사점 부근(예를들면 BTDC185)으로 설정되도록, 기통 M의 분사밸브의 폐쇄밸브 레지스터로(현재 시각+ 2×PD)되는 시각 데이타를 세트하여, 개방밸브 레지스터로(현재 시각+ 2× PD- PW)되는 시각 데이타를 세트한다(스텝 P17). 또한, 상기 스텝 P17에서 설정되는 개방밸브 시각 데이타는 다음번의 크랭크 인터럽트루틴의 실행에 앞선 값으로 되기때문에, PD

PW일때에는 크랭크각 속도가 크게 증대되지 않은한, 크랭크 인터럽트루틴이 스텝 P13의 판정이 NO로 되고, 분사개시 시기가 재설정되는(즉 스텝 P14이 실행된다)것은 아니다.

여기에서, 저압분사 모드시에 있어서의 분사시기를 도시하면 도 18과 같이 된다. 도 18에는 횡축에 수온(도 중, 오른쪽으로 향할 수록 저온), 세로축으로 시간경과를 취한 경우의 제1 특정 회전속도(저회전)에 있어서의 분사개시 시기가 실선 A1으로, 또한 분사종료 시기가 실선 B1으로 나타나 있다. 따라서, 양 실선간에 그어진 각 가는선이 각 수온에 있어서의 연료분사 펄스 폭PW에 상당한다. 즉, 연료분사 펄스폭은 수온이 낮을수록 연장되어 있다.

그리고, 횡축을 따라서 연장되는 파선 Ⅲ은 기준시각으로서의 흡기행정중의 소정위상(BTDC300)을 나타내고, 실선 Ⅱ1은 상기 제1 특정 회전속도에 있어서의 배기상사점 시각, 실선 Ⅰ1은 상기 제1 특정 회전속도에 있어서의 흡기하사점 시각을 나타낸다. 따라서, 실선 I1과 Ⅱ2와의 간격은 상기 제1 특정 회전속도에 있어서의 크랭크 주기 PD에 상당한다. 상기의 도면으로부터 알수 있는 바와 같이, 제1 특정 회전속도에 있어서는 수온이 TW2 이상 온도범위(즉 구간 X1)에 있어서, 연료분사 펄스폭 PW가 배기 상사점과 흡기행정의 소정위상간에 들어가기 때문에(즉 PW〈 PD×α), 상기 온도범위에서, B1으로 나타내는 분사종료 시기가 소정위상BTDC300에 우선적으로 설정되고, 분사 펄스폭 PW가 길게될 수록 분사개시 시기 A1이 배기 상사점 BTDC365에 근접하도록 설정된다.

또한, 수온이 TW2 미만이고, 또한 TW4이상 범위(구간 Y1)에 있어서는 연료분사 펄스 PW가 1행정내에 들어가기때문에(즉PD×α

PW〈 PD), 상기 온도범위에 있어서는 A1으로 나타내는 분사종료시기가 배기상사점 부근 BTDC365에 우선적으로 설정되고, 분사 펄스폭 PW가 길게될수록 분사종료시기 B1이 흡기하사점 BTDC185에 근접하도록 설정된다. 또한, 수온이 TW4 미만의 범위 범위(구간 Z1)에 있어서는 연료분사 펄스 PW가 1행정내에 들어가지 않기때문에(즉, PD

PW), 분사종료 시기 B1가 흡기하사점 BTDC185에 우선적으로 설정되고, 분사 펄스폭 PW가 길게되는 만큼 분사개시 시기 A1가 배기행정중에 연장되도록 설정된다.

한편, 엔진 회전수가 제2 회전속도(제1 회전속도보다 큼)일 때에는 흡기행정중의 소정위상 BTDC300을 기준으로 한 경우, 배기 상사점 BTDC365가 일점 쇄선 Ⅰ2이고, 흡기상사점 BTD185가 일전 쇄선 Ⅱ2으로 나타나기때문에, 분사종료 시기가 소정위상 BTDC300에 우선적으로 설정되는 온도범위가 TW1 (〉 TW2)이상으로, 분사개시 시기가 배기 상사점 BTDC365에 우선적으로 설정되는 온도범위가 TW1와 TW3(〉TW4 ) 사이에, 분사종료 시기가 흡기하사점 BTDC185에 우선적으로 설정되는 온도범위가 TW3 미만으로 각각 변화한다. 즉, 본 실시형태에 있어서는 엔진 회전수와 냉각수온으로 대표되는 엔진운전 상태에 따라서 저압분사시의 분사시기가 제어되어 있는 것을 이해할 수 있게된다.

그런데, 여기에서, 도 16, 도 17로 되돌아가서, 고압분사가 행하여지는 경우에 대하여, 간단히 설명한다. 스텝 P21에서 저압분사 모드가 아닌 것이 판정되었을 때에는 스텝 P22에서 압축상사점 기통 즉, 특정 기통 Ⅰ가 분사중에 있는가를 판정하고, 해당 기통이 분사중에 있으면, 강제적으로 분사를 종료시키고(스텝 P23), 이어서, 분사모드가 흡기행정 분사모드인지 압축행정 분사모드인지가 판정된다(스텝 P24).

그리고, 흡기행정 분사모드인 것이 판정된 경우에는 엔진회전수와 엔진부하 상태에 따라서 미리 기억장치내에 기억되어 있는 고압 흡기행정 분사용 분사시기 맵으로부터 현재의 운전상태에 대응하는 분사시기 정보(예를들면 분사종료 시기정보)를 판독하고, 상기 정보를 크랭크 주기PD를 사용하여, 기통 K, M에 있어서의 현재 시각에서의 지연시간 정보로 각각 변환하고, 상기 지연시간 정보와 분사 펄스폭 PW로부터 각각의 기통의 분사개시 시각 데이타를 현재 시각에서의 지연시간 정보로서 구하고, 이들은 각 기통 K, M의 폐쇄밸브 레지스터, 개방밸브 레지스터에 입력한다(스텝 P25). 이것에 의해, 기통 K에서는 다음 크랭크 인터럽트 펄스가 발생하기 이전에 있어서, 분사시기 맵으로 지정된 시기에 연료분사가 실행된다. 또한, 상기 고압 흡기행정 분사에 있어서의 저회전시의 분사 종료시기는 저압분사로부터의 전환전후에서의 변화가 적도록 특히 저중 부하시를 중심으로 상술한 소정위상(즉 흡기행정 전반에 설정되는 소정위상, 예를들면 BT DC300)의 부근으로 설정되어 있다. 엔진 저회전시에는 배기상사점으로부터 상기 소정 위상까지의 시간간격이 어느 정도이상 커지기때문에, 상기 소정위상 부근을 분사종료 시기로서 설정하였다고해도, 분사를 흡기행정만으로 완료할 수 있는 펄스폭이 상당히 커진다).

또한, 스텝 P24에서 압축행정 분사모드인 것이 판정된 경우에는 엔진 회전수와 엔진 부하상태에 따라서 미리 기억장치내에 기억되어 있는 고압 압축행정 분사용 분사시기 맵으로부터 현재의 운전상태에 대응하는 분사시기 정보(예를들면 분사종료 시기정보)를 판독하고, 상기 정보를 크랭크 주기 PD를 사용하여, 기통 J에서의 현재 시각에서의 지연시간 정보로 변환하고, 상기 지연시간 정보와 분사 펄스폭 PW으로써 기통 J의 분사개시 시기 데이타를 현재 시각에서의 지연시간 정보로서 구하고, 이것을 기통 J의 폐쇄밸브 레지스터, 개방밸브 레지스터에 입력한다(스텝 P26). 이것에 의해, 기통 J에서는 분사시기 맵으로 지정된 시기에 연료분사가 실행된다.

다음에, 도 16, 도 17를 중심으로 설명한 제2 실시 형태의 변형예에 대하여, 도 19, 도 20를 참조하여 설명한다. 제2 실시형태로서는 저압 분사시의 분사시기를 크랭크 주기 데이타 PD에 대한 연료분사 펄스폭 PW의 비율에 따라서, 저비율일 때에 분사종료 시기를 흡기행정 전반의 소정 위상에 우선적으로 설정하고, 중간 비율일 때에 분사개시 시기를 배기 상사점 부근에 우선적으로 설정하며, 고 비율일 때에 분사종료 시기를 흡기하사점 부근에 우선적으로 설정하도록 하였지만, 상기 설정은 환언하면, 도 18를 참조하여 설명한 바와 같이, 분사시기가 수온과 회전수에 따라서 변화하는 특성을 갖게 된다. 따라서, 제2 실시 형태의 대체수단으로서, 저압분사 모드사의 분사시기를 수온으로 대표되는 엔진 온도와 엔진 회전수를 입력 파라미터로 하는 데이타 맵의 형으로 컨트롤러의 기억장치에 미리 기억시키고, 실제의 엔진회전수와 엔진 수온의 검출결과에 근거하여 상기 기억치를 기억장치로부터 판독하여 분사시기(예를들면 분사종료 시기)를 설정하는 것을 고려할 수 있다. 도 19, 도 20에 도시된 변형예는 엔진회전수와 엔진 수온으로 데이타 맵화된 분사종료시기 데이타에 근거하여 저압분사 모드시의 분사시기를 설정하는 것이다. 그리고, 도 19, 도 20의 변형예로서는 도 16, 도 17의 제2 실시 형태와 같이, 엔진 회전수와 엔진부하 정보로서 데이타 맵화된 분사종료시기 정보에 근거하여, 고압분사 모드시의 분사시기가 설정되어 있고, 따라서, 이 변형예로서는 저압분사 모드시에는 적어도 엔진 회전수와 엔진 수온에 근거하여 분사시기가 설정되고, 고압분사 모드시에는 적어도 엔진 회전수와 엔진 부하정보에 근거하여 분사시기가 설정되게 된다. 또한, 컨트롤러(30)에 보관하는 분사시기 정보는 분사종료 시기정보를 대신하여 분사개시 시기정보에 있어서도 양호함은 말할 필요도 없다. 또한, 도 19, 도 20의 변형예로서는 도 16, 도 17의 실시 형태와 동일한 기능을 부과하는 스텝에 관하여는 동일한 부호를 붙이어, 상세한 설명을 생략한다.

도 19, 도 20에 있어서, 스텝 P5이라든지 P21를 경유하여 저압분사가 지시되었을 때에는 스텝 30에 있어서, 콘트롤러(30)의 기억장치(ROM)에 기억된 저압시용 목표분사 종료시기 위상정보를 실제의 엔진 수온과 엔진 회전수에 따라서 판독하고, CTR로서 설정한다. 그리고 스텝 P31에 있어서, 배기 상사점 기통 K의 분사밸브가 작동 정지중인지의 여부를 판정하고, 작동중일때에는 도 16, 도 17의 스텝 P11과 같이 하여, 분사종료 시각의 수정의 행하여지고(스텝 P34), 기통 K의 분사밸브가 작동정지 중일 때에는 기통 K의 폐쇄밸브 레지스터, 폐쇄밸브 레지스터에 입력하여야 할 분사개시 시각 데이타 TS1 및 분사종료 시각 데이타 TE1가 목표분사 종료시기 위상CTE, 분사 펄스폭 PW, 현재 시각TM, 크랭크 주기 PD에 근거하여 이하의 연산식으로 산출된다 (스텝 P32).

TS1= TM+ PD× (365-CTE)/ 180- PW

TE1= TM+ PD× (365-CTE)/ 180

그리고, 산출결과를 기통 K의 분사밸브용 각 레지스터에 세트한 후(스텝 P33), 폭발하사점 부근의 기통 M에 대하여도 이하의 연산식에 근거하여 분사개시 시각데이타 TS2 및 분사종료시각 데이타 TE2를 산출하고(스텝 P35), 산출결과를 기통 M용의 각 레지스터에 세트한다(스텝 P36).

TS2= TM+ PD×(545- CTE)/ 180- PW

TE2= TM+ PD× (545- CTE)/ 180

한편, 스텝 P21의 판정으로 고압분사 모드인 것이 판정된 경우에는 스텝 P37에 있어서, 컨트롤러(30)의 기억장치(ROM)에 기억된 고압분사용 목표분사 종료시기 위상정보를 실제의 공진부하와 엔진회전수에 따라서 판독하고, CTE로서 설정한다. 또한, 상기 고압시용 목표분사 종료시기 위상정보는 압축행정 분사용 흡기행정 분사용으로 개별로 기억장치내에 데이타 맵화되어 보관되고, 분사모드가 흡기행정(분사모드 플랙= B)일 때에는 흡기 행정 분사용 데이타 맵이 선택사용되고, 분사모드가 압축행정 (분사모드 맵= C)일 때는 압축행정 분사용 데이타 맵이 선택 사용된다.

그리고, 분사모드가 흡기행정인 경우에는 저압분사시와 같이 스텝 P31이하의 처리가 지시되고, 압축행정 분사모드시에는 스텝 P39의 처리가 지시된다(스텝 P38). 그리고, 스텝 P39에 있어서는 압축하사점 부근에 있는 기통 J의 개방밸브 레지스터, 폐쇄밸브 레지스터에 입력하여야 할 분사개시 시각 데이타 TS3 및 분사종료 시각 데이타 TE3가 목표분사 종료시기 위상 CTE, 분사 펄스폭 PW, 현재시각 TM, 크랭크 주기 PD에 근거하여 이하의 연산식으로 산출된다.

TS3= TM+ PD× (185- CTE)/ 180- PW

TE3= TM+ PD× (185- CTE)/ 180

그리고, 산출결과가 기통 J의 분사밸브용 각 레지스터에 세트된다(스텝 P40).

또한, 도 19 도 20의 변형예에 있어서, 시동직후 등의 엔진회전 수급증시의 연료분사량을 확보하기 위해서는 스텝 P32, P33 대신에 도 16, 도 17에서 도시된 스텝 P14을 실행하며, 저압분사시에는 BTDC365로 분사가 개시되지 않을 때에는 강제적으로(개방밸브 레지스터에 적납된 개방밸브 시기 데이타에 관계없이)BTDC365에 있어서 분사가 개시되도록 하면 무방하다.

상기 각 실시형태 및 변형예는 4기통 엔진에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 적용할 수 있는 내연기관의 기통수는 임의이다. 또한, 특정한 기통에 관하여 트리거 신호로서 배기행정 개시부근(BTDC545 =제2 트리거 신호), 흡기행정 개시부근(BTDC365= 제1 트리거 신호), 압축행정 개시부근(BTDC185), 폭발행정 개시부근(BTDC5)을 사용하는 경우에는 4기통, 8기통, 12기통의 엔진에 있어서는 각 기통에 대한 특징위상(배기행정 개시부근, 흡기행정 개시부근, 압축행정 개시부근, 폭발행정 개시부근중 어느하나)을 나타내는 트리거 신호에 의해 상기 특정기통에 필요한 모든 트리거 신호를 형성할 수 있기때문에, 간단한 구성이 된다.

또한, 상기 각 실시 형태 및 변형예로서는 컨트롤러(30), 전자전환 밸브(14), 저압제어 밸브(9), 고압제어 밸브(10), 고정 스로틀(15)등에 의해 연료공급 압력 설정수단(121)을 구성하고, 시동시 등과 통상 운전시등으로 연료압을 2단으로 전환하는 것을 나타내었지만, 연료공급 압력 설정수단으로서는 연료압을 운전상태에 따라서 연속적으로 설정하여, 시동시를 포함하는 특정 운전상태에 있어서, 연료압을 낮추어 설정하도록 한 것이라도 무방하다.

본 발명에 의하면, 불꽃점화식인 연소실내에 직접 연료분사를 행하는 통내 분사형 내연기관에 사용되는 것에 적합한 것으로, 치밀한 연료분사 제어를 실현할 수 있게 된다. 특히, 저온시동시에 있어서도 소요량의 연료를 공급할 수 있게 되며, 원활한 시동이 행하여지게 된다.

Claims (16)

1. 기통에 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사 밸브(1)와, 상기 연료분사 밸브(1)의 연료분사 압력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특정운전 상태에서는 저압으로 설정하고, 특정운전상태 이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력 설정수단(121)과, 상기 특정운전 상태시에 있어서 상기 연료분사 밸브(1)의 분사기간을 내연기관의 작동 사이클에 있어서의 1행정 기간을 초과하는 기간으로 설정할 수 있는 연료분사 제어수단(120)을 구비하는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 연료분사 제어수단(120)은 상기 1행정기간을 초과하는 분사기간 설정을 행할 때에, 분사 시기를 배기행정으로부터 흡기행정에 걸쳐서 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 연료분사 제어수단(120)이, 상기 특정 운전상태에 있어서 제 1운전상태에서는 상기 연료분사밸브91)의 분사기간이 내연기관의 작동 사이클에 있어서의 1행정기간을 초과하는 기간으로 되고, 상기 제 1운전상태 이외의 운전상태에서는 상기 연료분사 밸브(1)의 분사기간이 상기 1행정기간 이내의 기간으로되도록, 적어도 기관온도를 포함하는 기관운전 파라미터에 따라 분사기간을 설정하는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 연료분사 제어수단(120)은 상기 제1 운전상태에 있어서는 배기 행정으로부터 흡기행정에 걸쳐서 분사가 행하여지며, 상기 제1 운전상태 이외의 운전상태에 있어서는 흡기행정중에 분사가 행하여지도록 분사시기를 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 연료분사 제어수단(120)은 상기 제1운전상태에 있어서의 상기 연료분사 밸브(1)의 분사종료 시기를 압축행정 개시부근에 설정하여, 상기 제1 운전상태 이외의 운전상태에 있어서의 상기 연료분사 밸브(1)의 분사개시 시기를 흡기행정 개시시기 부근 또는 흡기행정중에 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 연료분사 제어수단(120)은 제1 운전상태 이외의 운전상태에 있어서, 고압 분사시의 분사종료 시기로서 흡기행정 전반에 설정되는 설정위상까지로 분사가 완료할 때에는 분사종료 시기를 상기 설정위상 부근에 설정하며, 상기 설정위상까지에는 분사가 완료하지 않을 때에는 분사개시 시기를 흡기행정 개시 시기 부근에 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 연료분사 제어수단(120)이, 상기 특정 운전상태에 있어서의 상기 연료분사 밸브(1)의 분사기간을 적어도 기관온도를 포함하는 기관운전 파라미터에 따라 설정하는 동시에, 상기 분사기간이 내연기관의 작동 사이클에 있어서의 1행정기간을 초과하는 경우에는 배기행정에 분사가 개시되는 압축 행정 개시부근에서 분사가 종료하도록 분사시기를 설정하고, 상기 분사 기간이 내연기관의 작동 사이클에 있어서의 1행정기간이내의 경우에는 흡기행정중에 분사가 행하여지도록 분사시기를 설정하는 것을 특징으로하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 연료분사 제어수단(120)이, 상기 특정 운전상태에서는, 적어도 기관온도를 포함하는 기관운전 파라미터에 따라 상기 연료 분사밸브(1)의 분사기간을 설정하고, 배기행정으로부터 흡기행정에 걸쳐 또는 흡기행정중에 연료분사가 행하여지도록 적어도 기관온도와 기관회전수에 따라 연료분사시기를 설정하는 동시에, 상기 특정 운전상태 이외의 운전상태에서는 적어도 기관부하 상태를 포함하는 기관운전 파라미터에 따라 상기 분사기간을 설정하고, 흡기행정중 또는 압축행정중에 연료분사가 행하여지도록 적어도 기관부하와 회전수에 따라 연료분사시기를 설정하는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.
9. 기통에 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사 밸브(1)와, 상기 연료분사 밸브(1)의 연료분사 압력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특정운전 상태에서는 저압으로 설정하며, 특정운전상태 이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력 설정수단(121)과, 내연기관의 시동시에는 기관 온도가 낮을수록 분사기간이 연장되도록, 적어도 기관온도를 포함하는 기관운전 파라미터에 따라서 상기 연료분사 밸브(1)의 분사기간을 설정하는 동시에, 저온 시동시에는 배기행정중에서 연료분사가 개시되고 압축행정 개시부근까지 연료분사가 종료하도록, 상기 연료분사 밸브(1)의 분사 시기를 설정하는 연료분사 제어수단(120)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.
10. 기통에 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사 밸브(1)와, 상기 연료분사 밸브(1)의 연료분사 압력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특정운전 상태에서는 저압으로 설정하고, 특정운전 상태이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력 설정수단(121)과, 상기 특정운전 상태에 있어서의 상기 연료분사 밸브(1)의 분사종료 시기가 상기 특정운전 상태로부터 그것 이외의 운전상태로의 전환직후에 있어서의 상기 연료분사 밸브(1)의 분사종료시기에 거의 일치하도록, 분사종료 시기를 설정하는 연료분사 제어수단(120)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 전환직후에 있어서서의 분사종료시기가 흡기행정 전반의 설정위상으로 설정되고, 상기 연료분사제어수단(120)은 상기 특정운전 상태에 있어서의 분사기간이 흡기 행정 개시부근으로부터 상기 설정위상까지의 행정기간보다 짧은때에는 분사종료 시기를 상기 설정위상 부근에 설정하며, 상기행정기간보다 분사기간이 길 때에는 분사종료 시기를 상기 설정위상보다 늦추도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.
12. 기통에 설치되어 연료를 기통내 분사하는 연료분사 밸브(1)와, 상기 연료분사 밸브(1)의 연료분사 압력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특정운전 상태에서는 저압으로 설정하며, 특정운전 상태이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력 설정수단(121)과, 상기 특정운전 상태에서는 압축행정 개시이전에 상기 연료분사 밸브(1)의 연료분사가 종료하도록 분사시기를 설정하고, 상기 특정운전상태 이외의 운전상태에서는 흡기행정중 혹은 압축행정중에 연료분사가 행하여지도록 적어도 기관부하 상태를 포함하는 운전 파라미터에 따라서 상기 분사시기를 설정하는 동시에, 상기 특정운전 상태로부터 특정운전 상태이외의 운전상태로의 전환직후에는 흡기행정중의 연료분사가 행하여지도록 상기 분사시기를 설정하는 연료분사 제어수단(120)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 연료분사 제어수단(120)은 상기 특정운전 상태에 있어서 상기 연료분사 밸브(1)가 흡기행정 개시부근 또는 그 이전에 분사를 개시하도록 동분사 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사제어장치.
14. 기통에 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사 밸브(1)와, 상기 연료분사 밸브(1)의 연료분사 압력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특정운전 상태에서는 저압으로 설정하며, 특정운전 상태 이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력 설정수단(121)과, 상기 기통에 관련하여 그 흡기행정 개시부근과 그 이전의 특정행정 위상에 있어서 각각 제1 트리거 신호, 제2 트리거 신호를 발생하는 신호발생 수단(130)과, 상기 특정운전 상태에서는 상기 연료분사 밸브(1)의 분사개시 시기가 배기행정으로부터 흡기행정에 걸쳐서 원하는 시기로 되도록 상기 제2 트리거신호에 동기하여 상기 연료분사 밸브(1)의 연료분사 시기를 연산하고, 상기 연료분사 밸브(1)가 상기 원하는 시기에 개방되도록 상기 제2 트리거 신호로부터의 경과시간을 계측하여 상기 연료분사 밸브(1)의 구동을 제어하는 동시에, 상기 제1 트리거 신호의 발생시에 상기 연료분사 밸브(1)가 미개방일 때에 상기 계측결과에 우선하여 상기 연료분사 밸브(1)를 개방시키는 연료분사 제어수단(120)을 구비하고 았는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 내연기관의 기통수는 4N(N은 자연수)이고, 특정기통과 관계되는 제2 트리거 신호는 다른 기통의 제1 트리거 신호와 공통으로 구성되는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.
16. 기통에 설치되어 연료를 기통내에 분사하는 연료분사 밸브(1)와, 상기 연료분사 밸브(1)의 연료분사 압력을 내연기관의 시동시를 포함하는 특정운전 상태에서는 저압으로 설정하며, 특정운전 상태 이외에서는 고압으로 설정하는 연료공급 압력 설정수단(121)과, 상기 특정운전 상태시에 있어서, 상기 연료분사 밸브(1)의 분사개시 시기를 흡기개시 부근 또는 배기행정중에 설정하는 연료분사 제어수단(120)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 원통내 분사식 내연기관에 있어서의 연료분사 제어장치.

Images