内燃機関の燃料噴射装置
【課題】筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備えた内燃機関において、簡易かつ低コストな制御手段によって、高圧ポンプに装備されたスピル弁の本来の機能を損なうことなく、スピル弁に起因した騒音を低減する。
【解決手段】燃料タンク３４の燃料を、低圧ポンプ４０で低圧燃料供給管３６及び低圧燃料分配管４４を介して、インテーク・マニホールド１４に装着された吸気通路噴射用インジェクタ２６に供給する。低圧燃料供給管３６には高圧ポンプ３２が設けられ、燃料は高圧ポンプ３２で高圧となり、高圧燃料分配管２８を介して筒内噴射用インジェクタ２４に供給される。吸気通路噴射（ＭＰＩ）モードのとき、ソレノイド３３４の励磁を止め、電磁スピル弁３３０の作動を停止させる。これによって、電磁スピル弁３３０の弁座への着座による振動及び騒音を低減できる。
【解決手段】燃料タンク３４の燃料を、低圧ポンプ４０で低圧燃料供給管３６及び低圧燃料分配管４４を介して、インテーク・マニホールド１４に装着された吸気通路噴射用インジェクタ２６に供給する。低圧燃料供給管３６には高圧ポンプ３２が設けられ、燃料は高圧ポンプ３２で高圧となり、高圧燃料分配管２８を介して筒内噴射用インジェクタ２４に供給される。吸気通路噴射（ＭＰＩ）モードのとき、ソレノイド３３４の励磁を止め、電磁スピル弁３３０の作動を停止させる。これによって、電磁スピル弁３３０の弁座への着座による振動及び騒音を低減できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒内に高圧で燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタとを備えた内燃機関に関し、特に、筒内噴射用インジェクタに高圧で燃料を供給する高圧ポンプの騒音低減のための制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、吸気通路（吸気ポートを含む。）に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタとの両方を備え、内燃機関の負荷や回転数に応じて、両インジェクタからの燃料噴射を選択する内燃機関が知られている。吸気通路噴射用インジェクタに供給される燃料は、燃料タンクに設けられた電動式低圧ポンプで吸気通路噴射用インジェクタに送られ、筒内噴射用インジェクタに供給される燃料は、内燃機関に取り付けられた機械式高圧ポンプで昇圧された後、筒内噴射用インジェクタに送られる。
【０００３】
前記機械式高圧ポンプは、カムによりシリンダ内を摺動し、シリンダ内の燃料の圧力（燃圧）を高めるプランジャと、シリンダの燃料流入口を開閉し、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量に見合った吐出量に制御する電磁スピル弁とを備えている。この電磁スピル弁は、弁体を開位置に付勢するバネ力を付加するバネ部材と、励磁されて弁体を閉方向へ動作させるソレノイドとを備えている。
【０００４】
電磁スピル弁の動作は、ソレノイドを非励磁にして弁体を開動作させると共に、プランジャを後退させ、シリンダ内に形成される加圧室に吸入口から燃料を吸入させる。次に、ソレノイドを励磁させて弁体を閉動作させて加圧室を閉鎖した後、プランジャを伸長させ、加圧室の容積を低減させることで、加圧室の燃圧を高める。これによって、シリンダに設けられた吐出口の逆止弁を押して、燃料を筒内噴射用インジェクタに供給する。弁体を開けると、シリンダ内の燃料は吸入側に戻る。弁体の閉鎖時期を調整することで、筒内噴射用インジェクタに供給する燃圧（燃料量）を調整できる。
【０００５】
電磁スピル弁が弁座に着座する時、振動が発生する。この振動が高圧ポンプからロッカーカバーに伝わり、ロッカーカバーが振動することで、騒音が発生する。従来、吸気通路のみに燃料を送る吸気通路噴射モードのとき、電磁スピル弁の閉動作タイミングを遅らせ、プランジャの伸長時に電磁スピル弁を開放状態としておくことで、燃料を吸入口に戻すようにしていた。このように、弁体の閉動作タイミングを遅らせるだけであり、弁体の閉動作回数が減るわけではないので、閉動作による振動及び騒音を低減できなかった。
【０００６】
内燃機関のアイドル運転時には、内燃機関の作動音が小さくなる。そのため、相対的に電磁スピル弁による騒音を無視できなくなる。そのため、アイドル運転時には筒内噴射用インジェクタの燃料噴射を止め、吸気通路噴射用インジェクタから燃料を噴射させ、騒音を低減する対策が考えられる。しかし、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を止めると、筒内噴射用インジェクタに付着物が堆積するという問題がある。そこで、特許文献１には、これら２つの問題を解決するための燃料噴射制御手段が開示されている。この手段は、アイドル運転を、内燃機関の温度により、冷間アイドル状態、温間アイドル状態及び高温アイドル状態に区分し、高圧ポンプを使用せず、低圧ポンプによる吸気通路噴射又は筒内噴射を基本とし、夫々の運転状態に特有の燃料噴射制御を行うようにしている。
【０００７】
特許文献２には、特許文献１と同様の目的をもつ制御手段が開示されている。この制御手段は、車室内の騒音レベルを推定する騒音レベル推定手段と、筒内噴射用インジェクタに付着物が堆積しやすい運転状態であるか否かを推定する付着物堆積推定手段とをもつ制御装置を備えている。この制御装置によって、推定された騒音レベルが設定値以下のとき、高圧ポンプによる昇圧動作を禁止し、推定された騒音レベルが設定値以下であり、かつ筒内噴射用インジェクタに付着物が堆積しやすいと推定されたとき、低圧ポンプから供給された燃料を昇圧せずに、筒内噴射用インジェクタに供給するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−９８１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１及び特許文献２に開示された制御手段は、内燃機関の多種の運転状態量を検出するための多種のセンサーを装備する必要があると共に、複雑な制御を必要とし、制御手段が高コストになるという問題がある。
【００１０】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備えた内燃機関において、簡易かつ低コストな制御手段によって、高圧ポンプに装備された電磁スピル弁の本来の機能を損なうことなく、電磁スピル弁に起因した騒音を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的を達成するため、本発明の内燃機関の燃料噴射装置は、筒内噴射用インジェクタ及び吸気通路噴射用インジェクタと、燃料タンクから各インジェクタに燃料を供給する低圧ポンプと、低圧ポンプから供給される燃料をさらに昇圧して筒内噴射用インジェクタに供給すると共に、スピル弁の動作で燃料供給量を調整する高圧ポンプとを備えていることを前提とする。かかる構成に加えて、内燃機関の負荷を検出する負荷検出センサーと、内燃機関の回転数を検出する回転数センサーと、筒内噴射用インジェクタに供給する燃料の圧力を検出する燃圧センサーとを備えている。
【００１２】
また、制御装置は、前記各センサーで検出される内燃機関の負荷及び回転数に応じて、吸気通路噴射用インジェクタのみから噴射を行う吸気通路噴射モード、又は筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタの両方から噴射を行う併用モードを設定した燃料噴射マップを記憶する記憶部を備えており、この燃料噴射マップに基づいて内燃機関の燃料噴射モードを選択する。さらに、内燃機関が吸気通路噴射モードであり、かつ燃圧センサーで検出された燃圧が設定値以上のとき、スピル弁の作動を停止させるスピル弁動作制御部を備えている。該スピル弁動作制御部は、前記の運転条件を満たしていないとき、スピル弁を通常制御する。筒内噴射用インジェクタに供給する燃料の燃圧は、内燃機関の運転条件に応じて、筒内噴射の応答性が維持される燃圧に設定される。
【００１３】
こうして、内燃機関が吸気通路噴射モードであり、かつ筒内噴射用インジェクタに供給される燃料の圧力が設定値以上のとき、スピル弁を閉動作させないので、スピル弁の閉動作回数を低減し、スピル弁の弁体の着座によって発生する振動及び騒音を低減できる。また、筒内噴射用インジェクタに供給する燃料の燃圧を設定値以上に維持しているので、高圧ポンプから筒内噴射用インジェクタへ燃料を高圧噴射する機能を保持できるので、吸気通路噴射モードから併用モードに移行することになっても、速やかに対応できる。
【００１４】
さらに、吸気通路噴射モードであるか否か、及び燃圧が設定値以上か否かのみを条件とした簡単な制御であるので、検出すべき内燃機関の運転状態値が少なくて済み、そのため、少数のセンサーの装備で済む。また、簡易な制御であるので制御装置を簡素化できる。そのため、低コストな制御手段を実現できる。
【００１５】
本発明において、内燃機関の負荷を検出するセンサーとして、気筒内燃焼室の圧力を検出するセンサーを設けるとよい。そして、燃料噴射マップは、内燃機関の筒内圧力及び回転数に応じて吸気通路噴射モード及び併用モードが設定されているとよい。これによって、気筒の正味平均有効圧（筒内圧力）を検出するだけで、内燃機関の負荷を正確に把握できる。
【００１６】
本発明において、前記燃圧の設定値は、内燃機関の負荷及び回転数に基づいて、前記吸気通路噴射モードの内、前記併用モードとの境界付近に設けられたヒステリシス領域、アイドル領域、該ヒステリシス領域及びアイドル領域の何れにも属さない領域によってそれぞれ異なるようにするとよい。これによって、内燃機関の運転状態に応じて、筒内噴射の応答性を維持できるので、吸気通路噴射モードから併用モードに移行することになっても、速やかに対応できる。
【００１７】
さらに、加えて、前記燃圧の設定値は、アイドル領域、ヒステリシス領域及びアイドル領域の何れにも属さない領域、ヒステリシス領域の順に大きな値にするとよい。このように設定することで、筒内噴射の応答性を維持できると共に、高圧ポンプを駆動する可能性が低い場合には、スピル弁を停止させやすくなり、スピル弁の停止機会を拡大できる。
【００１８】
本発明において、内燃機関が始動モードであることを検出する始動モードセンサーを備え、スピル弁動作制御部は、内燃機関が吸気通路噴射モードであって、始動モードでなく、かつ前記燃圧が設定値以上のとき、スピル弁の作動を停止させるものであるとよい。内燃機関の始動時には、気筒内の急速昇温等のため、筒内噴射を必要とする場合がある。前記構成によって、内燃機関が始動モードであるとき、誤ってスピル弁の作動を停止させてしまうおそれがなくなる。
【００１９】
本発明において、内燃機関の排気路に設けられた排ガス浄化触媒と、内燃機関を冷却する冷却水の温度を検出する冷却水温センサーを備え、制御装置は、冷却水温センサーの検出値に基づいて排ガス浄化触媒が活性温度に達しているか否かを判定する触媒活性判定部を備え、内燃機関が始動モードであって、触媒活性判定部が排ガス浄化触媒は活性温度に達していないと判定したとき、制御装置は、排ガス浄化触媒が活性温度に達するまで内燃機関を併用モードで運転させるようにするとよい。これによって、内燃機関の始動時、排ガス浄化触媒が活性温度以下であるときでも、速やかに排ガス浄化触媒の機能を発揮させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、筒内噴射用インジェクタ及び吸気通路噴射用インジェクタを備えた内燃機関において、筒内噴射用インジェクタに高圧の燃料を供給しない時期に、高圧ポンプに設けられたスピル弁の作動を停止させるようにしたので、スピル弁の着座により発生する振動及び騒音を簡易かつ低コストな手段で低減できる。また、高圧ポンプの高圧室の燃圧を設定値以上に保持した状態でスピル弁の閉動作を停止させるようにしているので、筒内噴射用インジェクタへ燃料を高圧噴射できる機能を維持でき、併用モードに移行するとき、速やかに移行できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】前記実施形態の高圧ポンプの動作を示す動作線図である。
【図３】前記実施形態の操作手順を示すフロー図である。
【図４】前記実施形態で用いられる燃料噴射マップを示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２３】
本発明装置を車載用直列４気筒型ガソリンエンジンに適用した一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は本実施形態の全体構成図である。エンジン１０は、４つの気筒１２を備え、各気筒１２は、夫々対応するインテーク・マニホールド１４を介して共通のヘッダー１６に接続されている。吸気ａは、吸気取入口及びエアクリーナ（図示省略）等を介してヘッダー１６に吸入され、ヘッダー１６からインテーク・マニホールド１４を経て各気筒１２に吸入される。
【００２４】
各気筒１２の排気路は、夫々各気筒１２に対応したエキゾースト・マニホールド１８を介して、共通の排気管２０に接続されている。排気管２０には、三元触媒コンバータ２２が介設され、ここで排気中のＮＯＸ等の有害物が除去される。
【００２５】
各気筒１２には、夫々気筒１２の燃焼室に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ２４が設けられている。また、各インテーク・マニホールド１４には、吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ２６が設けられている。これらインジェクタ２４及び２６は、エンジン全体の駆動を制御するエンジン・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）３０から送られる信号によって制御される。ＥＣＵ３０は、メモリ３０２、スピル弁動作制御部３０４、及び触媒活性判定部３０６を備えている。
【００２６】
各筒内噴射用インジェクタ２４は共通の高圧燃料分配管２８に接続されており、高圧燃料分配管２８は高圧ポンプ３２の吐出口に接続されている。高圧ポンプ３２の吸入口は、燃料タンク３４に接続された低圧燃料供給管３６に接続されている。低圧燃料供給管３６には、燃料供給方向上流側から順に燃料フィルタ３８、低圧ポンプ４０及び燃料圧レギュレータ４２が介設されている。各吸気通路噴射用インジェクタ２６は、共通した低圧燃料分配管４４に接続され、低圧燃料分配管４４は、燃料圧レギュレータ４２と高圧ポンプ３２との間の低圧燃料供給管３６に合流している。
【００２７】
燃料タンク３４に貯留している燃料は低圧ポンプ４０によって汲み上げられ、エンジン１０に送られる。燃料タンク３４から汲み上げられた燃料は、燃料フィルタ３８で夾雑物を除去される。燃料圧レギュレータ４２は、低圧ポンプ４０から吐出された燃料の圧力が予め定められた設定圧より高くなると、燃料の一部を燃料タンク３４に戻し、設定圧に維持する役割をもつ。
【００２８】
高圧ポンプ３２は、ポンプカム３２０が回転することで、プランジャ３２２がシリンダ３２４の内部を往復動する。シリンダ１２の内部に、低圧燃料供給管３６が接続した吸入口３２６と、燃料分配管２８に接続された吐出口３２８との間の流路を開閉する電磁スピル弁３３０が設けられている。スピル弁３３０は、コイルバネ３３２のバネ力で開放位置に付勢され、ソレノイド３３４の励磁によって該流路を閉じる位置に動作する。吐出口３２８には、逆止弁３３６が設けられ、逆止弁３３６にはコイルバネ３３６ａのバネ力が吐出口３２８を閉じる方向に付勢されている。
【００２９】
高圧燃料分配管２８には、高圧燃料分配管２８内の燃圧に比例した出力電圧を発生する燃圧センサー４６が設けられている。また、気筒１２を形成するシリンダブロック１３には、該シリンダブロック１３を冷却する冷却水が循環する冷却水ジャケット（図示省略）が設けられている。シリンダブロック１３に、シリンダブロック１３を冷却する冷却水の温度に比例した出力電圧を発生する水温センサー４８が設けられている。また、エンジン１０の回転数を検出する回転数センサー５０が設けられ、回転数センサー５０の検出値がＥＣＵ３０に送られる。また、各気筒１２内の燃焼室の圧力を検出する筒内圧センサー５２が設けられ、筒内圧センサー５２の検出値もＥＣＵ３０に送られる。
【００３０】
かかる構成において、燃料タンク３４から低圧ポンプ４０によって燃料が汲み上げられ、低圧ポンプ４０から吐出した燃料は、燃料圧レギュレータ４２によって設定圧力に保持され、燃料の一部は、低圧燃料供給管３６及び低圧燃料分配管４４を経て、各インテーク・マニホールド１４の吸気通路噴射用インジェクタ２６から噴射する。他方、残りの燃料は、低圧燃料供給管３６から高圧ポンプ３２に供給される。高圧ポンプ３２の吸入口３２６から電磁スピル弁３３０を通り、シリンダ３２４の内部に入った燃料は、電磁スピル弁３３０が閉鎖位置に動作した後で、プランジャ３２２が伸長することで高圧となる。高圧となった燃料は、逆止弁３３６を押し退けて、高圧燃料分配管２８に流入し、各気筒１２に設けられた筒内噴射用インジェクタ２４から燃焼室に噴射する。
【００３１】
図２は、プランジャ３２２及び電磁スピル弁３３０の動作を示す。図中、Ａ、Ｂ及びＣは、図１中に付記されたＡ、Ｂ及びＣの部位を指す。即ち、Ａは高圧ポンプ３２の吸入口３２６の領域を指し、Ｂはシリンダ１２の内部領域（高圧室）を指し、Ｃは吐出口３２８の吐出側、即ち、高圧燃料分配管２８の内部領域を指している。図中、電磁スピル弁３３０の駆動信号がオンとは、ソレノイド３３４が励磁された時であり、オフとはソレノイド３３４が非励磁の時である。斜線域Ｄはプランジャ３２２から高圧の燃料が高圧燃料分配管２８に圧送される区間を意味する。なお、低圧ポンプ４０及びポンプカム３２０の駆動、及びソレノイド３３４の励磁時期は、ＥＣＵ３０のスピル弁動作制御部３０６によって制御される。
【００３２】
吸入口３２６（Ａ領域）からシリンダ３２４の内部（Ｂ領域）へ燃料を吸入するとき、ソレノイド３３４は非励磁であり、電磁スピル弁３３０は開放位置にある。この状態でプランジャ３２２を後退（下降）させ、燃料を吸入口３２６からシリンダ３２４の内部へ吸入する。電磁スピル弁３３０が開放状態のままプランジャ３２２を伸長（上昇）させると、燃料はシリンダ１２内から吸入口３２６へ戻る。従って、電磁スピル弁３３０の閉鎖時期によって、シリンダ３２４内の燃圧が決まり、この燃圧に応じて、燃料の吸入口３２６への戻り量、及び高圧燃料分配管２８への圧送量が決まる。シリンダ３２４の内部（Ｂ領域）から高圧燃料分配管２８（Ｃ領域）へ燃料を吐出するとき、ソレノイド３３４を励磁し、電磁スピル弁３３０を閉じた状態で、プランジャ３２２を伸長させる。
【００３３】
プランジャ３２２が伸長してシリンダ内部の燃圧を高圧とした後は、ソレノイド３３４の励磁を解除しても、シリンダ内部の高圧により電磁スピル弁３３０は閉位置を保つ。プランジャ３２２が伸長端から後退し始め、シリンダ内部の高圧が解除されることで、電磁スピル弁３３０は開放位置に移動する。
【００３４】
図３は、エンジン回転数と筒内圧力に応じて、吸気通路噴射用インジェクタ２６のみから燃料噴射を行う吸気通路噴射（ＭＰＩ）モードとするか、あるいは併用モード（筒内噴射ＤＩ＋吸気通路噴射ＭＰＩ）とするかを定めた燃料噴射マップである。この燃料噴射マップが予めＥＣＵ３０のメモリ３０２に記憶されている。この燃料噴射マップに基づいて、エンジン１０の燃料噴射モードが決定される。また、ＭＰＩモード時には、各運転領域毎に、高圧燃料分配管２８の燃圧が設定されている。例えば、ＭＰＩモードで運転されるアイドル領域Ｉでは、燃圧が７ＭＰａに設定され、その他のＭＰＩモード領域では、燃圧が１０ＭＰａに設定されている。
【００３５】
ＭＰＩモード領域と併用（ＤＩ＋ＭＰＩ）モード領域との境界Ｅにヒステリシス領域Ｈが設けられ、ヒステリシス領域Ｈでは、燃圧が１５ＭＰａに設定されている。このように、アイドル領域Ｉ、アイドル領域Ｉ及びヒステリシス領域Ｈの何れにも属さない領域、及びヒステリシス領域Ｈの順に、燃圧設定値が大きな値に設定されている。ちなみに併用モードでは、１５ＭＰａ以上で、そのときの運転状態に応じた燃圧に設定されている。
【００３６】
次に、本実施形態の操作手順を示す。図４において、まず、エンジン１０の運転が始動モードであるとき（Ｓ１０）、ＥＣＵ３０のスピル弁動作制御部３０４で、電磁スピル弁３３０を通常制御する（Ｓ１８）。始動モードであるか否かは、回転数センサー５０の検出値に基づいて判定する。即ち、始動後、エンジン１０の回転数≦（０＋α）のとき、始動モードであり、エンジン１０の回転数が（０＋α）を超えたとき、始動モードでないとする。
【００３７】
エンジン１０が始動モードでないとき（Ｓ１０）、エンジン１０がＭＰＩモードかどうかを判定する（Ｓ１２）。エンジン１０の燃料噴射モードは、回転数センサー５０及び筒内圧センサー５２の検出値から、図３に示す燃料噴射マップに基づいて、アイドル運転Ｉ（ＭＰＩモード）か、ＭＰＩモードか、併用モードかが決められている。ＭＰＩモードであるとき（Ｓ１２）、ＥＣＵ３０に入力される燃圧センサー４６の検出値に基づいて、高圧燃料分配管２８の燃圧が、運転領域に応じて設定された設定値以上かどうかをみる（Ｓ１４）。ここで、設定値以上であるとき、スピル弁動作制御部３０４によって、電磁スピル弁３３０の駆動信号をオフにする。即ち、ソレノイド３３４を非励磁にする。
【００３８】
これで電磁スピル弁３３０は、閉動作をしなくなり、そのため、シリンダ３２４の内部で燃圧が高くならないので、筒内噴射用インジェクタ２４に燃料が供給されなくなる。なお、Ｓ１２で、ＭＰＩモードでないと判定したとき、又はＳ１４で高圧燃料分配管２８の燃圧が設定値以上でないと判定したとき、スピル弁動作制御部３０４によって、電磁スピル弁３３０を通常制御にする（Ｓ１８）。そして、Ｓ２０で、エンジン１０が停止するまで、Ｓ１２からＳ１８のステップを繰り返す。
【００３９】
また、エンジン１０の始動時に、水温センサー４８の検出値によって、始動運転を異ならしめる。即ち、水温センサー４８の検出値が設定値以上、例えば４０℃以上のとき、ＥＣＵ３０の触媒活性判定部３０６で、三元触媒コンバータ２２に装備された触媒が活性温度に達していると判定する。この判定に基づいて、エンジン１０をＭＰＩモードで始動させ、次に、ＭＰＩモードで、アイドル運転を行うか、車両を発進させる。
【００４０】
水温センサー４８の検出値が設定値以下、例えば４０℃未満のとき、触媒活性判定部３０６で、三元触媒コンバータ２２に増備された触媒が活性温度に達していないと判定する。この判定に基づいて、エンジン１０をＭＰＩモードで始動させ、次に、併用モードに切り替える。併用モード運転により、エンジン１０の排ガスを急速昇温させ、三元触媒コンバータ２２に装備された触媒を活性温度まで急速上昇させる。該触媒が活性温度に昇温したら、ＭＰＩモードに切り替え、アイドル運転を行うか、車両を発進させる。
【００４１】
本実施形態によれば、ＭＰＩモードで運転中、ＥＣＵ３０のスピル弁動作制御部３０６から、ソレノイド３３４に励磁信号を送信しないようにし、電磁スピル弁３３０の作動を停止したので、電磁スピル弁３３０の着座時に発生する振動がなくなり、該振動に起因した騒音を低減できる。また、ソレノイド３３４の励磁を停止することで、電力消費を低減できる。さらに、図３に示す各燃料噴射モードに応じて、高圧燃料分配管２８の燃圧設定値を異なる値に定め、この燃圧設定値以上に保持することで、筒内噴射の応答性を維持できる。そのため、吸気通路噴射モードから併用モードに移行することになっても、速やかに対応できる。
【００４２】
また、かかる制御を簡易かつ低コストな制御手段で達成できると共に、検出するエンジン１０の運転状態値も少なく済み、そのため、装備するセンサー類も、燃圧センサー４６、冷却水温センサー４８、回転数センサー５０、及び筒内圧センサー５２だけでよい。また、燃料噴射マップは、内燃機関の筒内圧力及び回転数に応じてＭＰＩモード及び併用モードを設定しているので、気筒１２の正味平均有効圧（筒内圧力）を検出するだけで、エンジン１０の負荷を正確に把握できる。
【００４３】
また、燃圧設定値を、アイドル領域Ｉ、アイドル領域Ｉ及びヒステリシス領域Ｈの何れにも属さない領域、及びヒステリシス領域Ｈの順に、大きな値に設定しているので、筒内噴射の応答性を維持できると共に、高圧ポンプ３２を駆動する可能性が低い場合には、電磁スピル弁３３０を停止させやすくなり、電磁スピル弁３３０の停止機会を拡大できる。
【００４４】
また、回転数センサー５０を設けて、エンジン１０が始動モードか否かを検出し、スピル弁動作制御部３０６によって、エンジン１０が始動モードでないとき、電磁スピル弁３３０の作動を停止させるようにしているので、エンジン１０が始動モードであるとき、誤って電磁スピル弁３３０の作動を停止させてしまうおそれがなくなる。
【００４５】
また、冷却水温センサー４８と、冷却水温センサー４８の検出値に基づいて三元触媒コンバータ２２に装備された排ガス浄化触媒が活性温度に達しているか否かを判定する触媒活性判定部３０６とを備え、エンジン１０が始動モードであって、触媒活性判定部３０６が排ガス浄化触媒が活性温度に達していないと判定したとき、排ガス浄化触媒が活性温度に達するまでエンジン１０を併用モードで運転させるようにしているので、エンジン１０の始動時、排ガス浄化触媒が活性温度以下であるときでも、速やかに排ガス浄化触媒の機能を発揮させることができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、Ｓ１０で始動モードの判定を行うとき、始動モードの判定を回転数センサー５０の検出値に基づいて行っているが、代わりに、車速センサーの検出値や、スロットル弁の開閉状態を検出し、これらの検出値から始動モードであるかどうかを判定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、筒内噴射用インジェクタに高圧の燃料を供給する高圧ポンプに設けられたスピル弁の閉動作を低減して、スピル弁の着座により発生する振動及び騒音を簡易かつ低コストな手段で低減できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ エンジン
１２ 気筒
１３ シリンダブロック
１４ インテーク・マニホールド
１６ ヘッダー
１８ エキゾースト・マニホールド
２０ 排気管
２２ 三元触媒コンバータ
２４ 筒内噴射用インジェクタ
２６ 吸気通路噴射用インジェクタ
２８ 高圧燃料分配管
３０ ＥＣＵ
３０２ メモリ
３０４ スピル弁動作制御部
３０６ 触媒活性判定部
３２ 高圧ポンプ
３２０ ポンプカム
３２２ プランジャ
３２４ シリンダ
３２６ 吸入口
３２８ 吐出口
３３０ 電磁スピル弁
３３２，３３６ａ コイルバネ
３３４ ソレノイド
３３６ 逆止弁
３４ 燃料タンク
３６ 低圧燃料供給管
３８ 燃料フィルタ
４０ 低圧ポンプ
４２ 燃料圧レギュレータ
４４ 低圧燃料分配管
４６ 燃圧センサー
４８ 冷却水温センサー
５０ 回転数センサー
５２ 筒内圧センサー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒内に高圧で燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタとを備えた内燃機関に関し、特に、筒内噴射用インジェクタに高圧で燃料を供給する高圧ポンプの騒音低減のための制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、吸気通路（吸気ポートを含む。）に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタとの両方を備え、内燃機関の負荷や回転数に応じて、両インジェクタからの燃料噴射を選択する内燃機関が知られている。吸気通路噴射用インジェクタに供給される燃料は、燃料タンクに設けられた電動式低圧ポンプで吸気通路噴射用インジェクタに送られ、筒内噴射用インジェクタに供給される燃料は、内燃機関に取り付けられた機械式高圧ポンプで昇圧された後、筒内噴射用インジェクタに送られる。
【０００３】
前記機械式高圧ポンプは、カムによりシリンダ内を摺動し、シリンダ内の燃料の圧力（燃圧）を高めるプランジャと、シリンダの燃料流入口を開閉し、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射量に見合った吐出量に制御する電磁スピル弁とを備えている。この電磁スピル弁は、弁体を開位置に付勢するバネ力を付加するバネ部材と、励磁されて弁体を閉方向へ動作させるソレノイドとを備えている。
【０００４】
電磁スピル弁の動作は、ソレノイドを非励磁にして弁体を開動作させると共に、プランジャを後退させ、シリンダ内に形成される加圧室に吸入口から燃料を吸入させる。次に、ソレノイドを励磁させて弁体を閉動作させて加圧室を閉鎖した後、プランジャを伸長させ、加圧室の容積を低減させることで、加圧室の燃圧を高める。これによって、シリンダに設けられた吐出口の逆止弁を押して、燃料を筒内噴射用インジェクタに供給する。弁体を開けると、シリンダ内の燃料は吸入側に戻る。弁体の閉鎖時期を調整することで、筒内噴射用インジェクタに供給する燃圧（燃料量）を調整できる。
【０００５】
電磁スピル弁が弁座に着座する時、振動が発生する。この振動が高圧ポンプからロッカーカバーに伝わり、ロッカーカバーが振動することで、騒音が発生する。従来、吸気通路のみに燃料を送る吸気通路噴射モードのとき、電磁スピル弁の閉動作タイミングを遅らせ、プランジャの伸長時に電磁スピル弁を開放状態としておくことで、燃料を吸入口に戻すようにしていた。このように、弁体の閉動作タイミングを遅らせるだけであり、弁体の閉動作回数が減るわけではないので、閉動作による振動及び騒音を低減できなかった。
【０００６】
内燃機関のアイドル運転時には、内燃機関の作動音が小さくなる。そのため、相対的に電磁スピル弁による騒音を無視できなくなる。そのため、アイドル運転時には筒内噴射用インジェクタの燃料噴射を止め、吸気通路噴射用インジェクタから燃料を噴射させ、騒音を低減する対策が考えられる。しかし、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を止めると、筒内噴射用インジェクタに付着物が堆積するという問題がある。そこで、特許文献１には、これら２つの問題を解決するための燃料噴射制御手段が開示されている。この手段は、アイドル運転を、内燃機関の温度により、冷間アイドル状態、温間アイドル状態及び高温アイドル状態に区分し、高圧ポンプを使用せず、低圧ポンプによる吸気通路噴射又は筒内噴射を基本とし、夫々の運転状態に特有の燃料噴射制御を行うようにしている。
【０００７】
特許文献２には、特許文献１と同様の目的をもつ制御手段が開示されている。この制御手段は、車室内の騒音レベルを推定する騒音レベル推定手段と、筒内噴射用インジェクタに付着物が堆積しやすい運転状態であるか否かを推定する付着物堆積推定手段とをもつ制御装置を備えている。この制御装置によって、推定された騒音レベルが設定値以下のとき、高圧ポンプによる昇圧動作を禁止し、推定された騒音レベルが設定値以下であり、かつ筒内噴射用インジェクタに付着物が堆積しやすいと推定されたとき、低圧ポンプから供給された燃料を昇圧せずに、筒内噴射用インジェクタに供給するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−９８１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１及び特許文献２に開示された制御手段は、内燃機関の多種の運転状態量を検出するための多種のセンサーを装備する必要があると共に、複雑な制御を必要とし、制御手段が高コストになるという問題がある。
【００１０】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備えた内燃機関において、簡易かつ低コストな制御手段によって、高圧ポンプに装備された電磁スピル弁の本来の機能を損なうことなく、電磁スピル弁に起因した騒音を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的を達成するため、本発明の内燃機関の燃料噴射装置は、筒内噴射用インジェクタ及び吸気通路噴射用インジェクタと、燃料タンクから各インジェクタに燃料を供給する低圧ポンプと、低圧ポンプから供給される燃料をさらに昇圧して筒内噴射用インジェクタに供給すると共に、スピル弁の動作で燃料供給量を調整する高圧ポンプとを備えていることを前提とする。かかる構成に加えて、内燃機関の負荷を検出する負荷検出センサーと、内燃機関の回転数を検出する回転数センサーと、筒内噴射用インジェクタに供給する燃料の圧力を検出する燃圧センサーとを備えている。
【００１２】
また、制御装置は、前記各センサーで検出される内燃機関の負荷及び回転数に応じて、吸気通路噴射用インジェクタのみから噴射を行う吸気通路噴射モード、又は筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタの両方から噴射を行う併用モードを設定した燃料噴射マップを記憶する記憶部を備えており、この燃料噴射マップに基づいて内燃機関の燃料噴射モードを選択する。さらに、内燃機関が吸気通路噴射モードであり、かつ燃圧センサーで検出された燃圧が設定値以上のとき、スピル弁の作動を停止させるスピル弁動作制御部を備えている。該スピル弁動作制御部は、前記の運転条件を満たしていないとき、スピル弁を通常制御する。筒内噴射用インジェクタに供給する燃料の燃圧は、内燃機関の運転条件に応じて、筒内噴射の応答性が維持される燃圧に設定される。
【００１３】
こうして、内燃機関が吸気通路噴射モードであり、かつ筒内噴射用インジェクタに供給される燃料の圧力が設定値以上のとき、スピル弁を閉動作させないので、スピル弁の閉動作回数を低減し、スピル弁の弁体の着座によって発生する振動及び騒音を低減できる。また、筒内噴射用インジェクタに供給する燃料の燃圧を設定値以上に維持しているので、高圧ポンプから筒内噴射用インジェクタへ燃料を高圧噴射する機能を保持できるので、吸気通路噴射モードから併用モードに移行することになっても、速やかに対応できる。
【００１４】
さらに、吸気通路噴射モードであるか否か、及び燃圧が設定値以上か否かのみを条件とした簡単な制御であるので、検出すべき内燃機関の運転状態値が少なくて済み、そのため、少数のセンサーの装備で済む。また、簡易な制御であるので制御装置を簡素化できる。そのため、低コストな制御手段を実現できる。
【００１５】
本発明において、内燃機関の負荷を検出するセンサーとして、気筒内燃焼室の圧力を検出するセンサーを設けるとよい。そして、燃料噴射マップは、内燃機関の筒内圧力及び回転数に応じて吸気通路噴射モード及び併用モードが設定されているとよい。これによって、気筒の正味平均有効圧（筒内圧力）を検出するだけで、内燃機関の負荷を正確に把握できる。
【００１６】
本発明において、前記燃圧の設定値は、内燃機関の負荷及び回転数に基づいて、前記吸気通路噴射モードの内、前記併用モードとの境界付近に設けられたヒステリシス領域、アイドル領域、該ヒステリシス領域及びアイドル領域の何れにも属さない領域によってそれぞれ異なるようにするとよい。これによって、内燃機関の運転状態に応じて、筒内噴射の応答性を維持できるので、吸気通路噴射モードから併用モードに移行することになっても、速やかに対応できる。
【００１７】
さらに、加えて、前記燃圧の設定値は、アイドル領域、ヒステリシス領域及びアイドル領域の何れにも属さない領域、ヒステリシス領域の順に大きな値にするとよい。このように設定することで、筒内噴射の応答性を維持できると共に、高圧ポンプを駆動する可能性が低い場合には、スピル弁を停止させやすくなり、スピル弁の停止機会を拡大できる。
【００１８】
本発明において、内燃機関が始動モードであることを検出する始動モードセンサーを備え、スピル弁動作制御部は、内燃機関が吸気通路噴射モードであって、始動モードでなく、かつ前記燃圧が設定値以上のとき、スピル弁の作動を停止させるものであるとよい。内燃機関の始動時には、気筒内の急速昇温等のため、筒内噴射を必要とする場合がある。前記構成によって、内燃機関が始動モードであるとき、誤ってスピル弁の作動を停止させてしまうおそれがなくなる。
【００１９】
本発明において、内燃機関の排気路に設けられた排ガス浄化触媒と、内燃機関を冷却する冷却水の温度を検出する冷却水温センサーを備え、制御装置は、冷却水温センサーの検出値に基づいて排ガス浄化触媒が活性温度に達しているか否かを判定する触媒活性判定部を備え、内燃機関が始動モードであって、触媒活性判定部が排ガス浄化触媒は活性温度に達していないと判定したとき、制御装置は、排ガス浄化触媒が活性温度に達するまで内燃機関を併用モードで運転させるようにするとよい。これによって、内燃機関の始動時、排ガス浄化触媒が活性温度以下であるときでも、速やかに排ガス浄化触媒の機能を発揮させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、筒内噴射用インジェクタ及び吸気通路噴射用インジェクタを備えた内燃機関において、筒内噴射用インジェクタに高圧の燃料を供給しない時期に、高圧ポンプに設けられたスピル弁の作動を停止させるようにしたので、スピル弁の着座により発生する振動及び騒音を簡易かつ低コストな手段で低減できる。また、高圧ポンプの高圧室の燃圧を設定値以上に保持した状態でスピル弁の閉動作を停止させるようにしているので、筒内噴射用インジェクタへ燃料を高圧噴射できる機能を維持でき、併用モードに移行するとき、速やかに移行できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】前記実施形態の高圧ポンプの動作を示す動作線図である。
【図３】前記実施形態の操作手順を示すフロー図である。
【図４】前記実施形態で用いられる燃料噴射マップを示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２３】
本発明装置を車載用直列４気筒型ガソリンエンジンに適用した一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は本実施形態の全体構成図である。エンジン１０は、４つの気筒１２を備え、各気筒１２は、夫々対応するインテーク・マニホールド１４を介して共通のヘッダー１６に接続されている。吸気ａは、吸気取入口及びエアクリーナ（図示省略）等を介してヘッダー１６に吸入され、ヘッダー１６からインテーク・マニホールド１４を経て各気筒１２に吸入される。
【００２４】
各気筒１２の排気路は、夫々各気筒１２に対応したエキゾースト・マニホールド１８を介して、共通の排気管２０に接続されている。排気管２０には、三元触媒コンバータ２２が介設され、ここで排気中のＮＯＸ等の有害物が除去される。
【００２５】
各気筒１２には、夫々気筒１２の燃焼室に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ２４が設けられている。また、各インテーク・マニホールド１４には、吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ２６が設けられている。これらインジェクタ２４及び２６は、エンジン全体の駆動を制御するエンジン・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）３０から送られる信号によって制御される。ＥＣＵ３０は、メモリ３０２、スピル弁動作制御部３０４、及び触媒活性判定部３０６を備えている。
【００２６】
各筒内噴射用インジェクタ２４は共通の高圧燃料分配管２８に接続されており、高圧燃料分配管２８は高圧ポンプ３２の吐出口に接続されている。高圧ポンプ３２の吸入口は、燃料タンク３４に接続された低圧燃料供給管３６に接続されている。低圧燃料供給管３６には、燃料供給方向上流側から順に燃料フィルタ３８、低圧ポンプ４０及び燃料圧レギュレータ４２が介設されている。各吸気通路噴射用インジェクタ２６は、共通した低圧燃料分配管４４に接続され、低圧燃料分配管４４は、燃料圧レギュレータ４２と高圧ポンプ３２との間の低圧燃料供給管３６に合流している。
【００２７】
燃料タンク３４に貯留している燃料は低圧ポンプ４０によって汲み上げられ、エンジン１０に送られる。燃料タンク３４から汲み上げられた燃料は、燃料フィルタ３８で夾雑物を除去される。燃料圧レギュレータ４２は、低圧ポンプ４０から吐出された燃料の圧力が予め定められた設定圧より高くなると、燃料の一部を燃料タンク３４に戻し、設定圧に維持する役割をもつ。
【００２８】
高圧ポンプ３２は、ポンプカム３２０が回転することで、プランジャ３２２がシリンダ３２４の内部を往復動する。シリンダ１２の内部に、低圧燃料供給管３６が接続した吸入口３２６と、燃料分配管２８に接続された吐出口３２８との間の流路を開閉する電磁スピル弁３３０が設けられている。スピル弁３３０は、コイルバネ３３２のバネ力で開放位置に付勢され、ソレノイド３３４の励磁によって該流路を閉じる位置に動作する。吐出口３２８には、逆止弁３３６が設けられ、逆止弁３３６にはコイルバネ３３６ａのバネ力が吐出口３２８を閉じる方向に付勢されている。
【００２９】
高圧燃料分配管２８には、高圧燃料分配管２８内の燃圧に比例した出力電圧を発生する燃圧センサー４６が設けられている。また、気筒１２を形成するシリンダブロック１３には、該シリンダブロック１３を冷却する冷却水が循環する冷却水ジャケット（図示省略）が設けられている。シリンダブロック１３に、シリンダブロック１３を冷却する冷却水の温度に比例した出力電圧を発生する水温センサー４８が設けられている。また、エンジン１０の回転数を検出する回転数センサー５０が設けられ、回転数センサー５０の検出値がＥＣＵ３０に送られる。また、各気筒１２内の燃焼室の圧力を検出する筒内圧センサー５２が設けられ、筒内圧センサー５２の検出値もＥＣＵ３０に送られる。
【００３０】
かかる構成において、燃料タンク３４から低圧ポンプ４０によって燃料が汲み上げられ、低圧ポンプ４０から吐出した燃料は、燃料圧レギュレータ４２によって設定圧力に保持され、燃料の一部は、低圧燃料供給管３６及び低圧燃料分配管４４を経て、各インテーク・マニホールド１４の吸気通路噴射用インジェクタ２６から噴射する。他方、残りの燃料は、低圧燃料供給管３６から高圧ポンプ３２に供給される。高圧ポンプ３２の吸入口３２６から電磁スピル弁３３０を通り、シリンダ３２４の内部に入った燃料は、電磁スピル弁３３０が閉鎖位置に動作した後で、プランジャ３２２が伸長することで高圧となる。高圧となった燃料は、逆止弁３３６を押し退けて、高圧燃料分配管２８に流入し、各気筒１２に設けられた筒内噴射用インジェクタ２４から燃焼室に噴射する。
【００３１】
図２は、プランジャ３２２及び電磁スピル弁３３０の動作を示す。図中、Ａ、Ｂ及びＣは、図１中に付記されたＡ、Ｂ及びＣの部位を指す。即ち、Ａは高圧ポンプ３２の吸入口３２６の領域を指し、Ｂはシリンダ１２の内部領域（高圧室）を指し、Ｃは吐出口３２８の吐出側、即ち、高圧燃料分配管２８の内部領域を指している。図中、電磁スピル弁３３０の駆動信号がオンとは、ソレノイド３３４が励磁された時であり、オフとはソレノイド３３４が非励磁の時である。斜線域Ｄはプランジャ３２２から高圧の燃料が高圧燃料分配管２８に圧送される区間を意味する。なお、低圧ポンプ４０及びポンプカム３２０の駆動、及びソレノイド３３４の励磁時期は、ＥＣＵ３０のスピル弁動作制御部３０６によって制御される。
【００３２】
吸入口３２６（Ａ領域）からシリンダ３２４の内部（Ｂ領域）へ燃料を吸入するとき、ソレノイド３３４は非励磁であり、電磁スピル弁３３０は開放位置にある。この状態でプランジャ３２２を後退（下降）させ、燃料を吸入口３２６からシリンダ３２４の内部へ吸入する。電磁スピル弁３３０が開放状態のままプランジャ３２２を伸長（上昇）させると、燃料はシリンダ１２内から吸入口３２６へ戻る。従って、電磁スピル弁３３０の閉鎖時期によって、シリンダ３２４内の燃圧が決まり、この燃圧に応じて、燃料の吸入口３２６への戻り量、及び高圧燃料分配管２８への圧送量が決まる。シリンダ３２４の内部（Ｂ領域）から高圧燃料分配管２８（Ｃ領域）へ燃料を吐出するとき、ソレノイド３３４を励磁し、電磁スピル弁３３０を閉じた状態で、プランジャ３２２を伸長させる。
【００３３】
プランジャ３２２が伸長してシリンダ内部の燃圧を高圧とした後は、ソレノイド３３４の励磁を解除しても、シリンダ内部の高圧により電磁スピル弁３３０は閉位置を保つ。プランジャ３２２が伸長端から後退し始め、シリンダ内部の高圧が解除されることで、電磁スピル弁３３０は開放位置に移動する。
【００３４】
図３は、エンジン回転数と筒内圧力に応じて、吸気通路噴射用インジェクタ２６のみから燃料噴射を行う吸気通路噴射（ＭＰＩ）モードとするか、あるいは併用モード（筒内噴射ＤＩ＋吸気通路噴射ＭＰＩ）とするかを定めた燃料噴射マップである。この燃料噴射マップが予めＥＣＵ３０のメモリ３０２に記憶されている。この燃料噴射マップに基づいて、エンジン１０の燃料噴射モードが決定される。また、ＭＰＩモード時には、各運転領域毎に、高圧燃料分配管２８の燃圧が設定されている。例えば、ＭＰＩモードで運転されるアイドル領域Ｉでは、燃圧が７ＭＰａに設定され、その他のＭＰＩモード領域では、燃圧が１０ＭＰａに設定されている。
【００３５】
ＭＰＩモード領域と併用（ＤＩ＋ＭＰＩ）モード領域との境界Ｅにヒステリシス領域Ｈが設けられ、ヒステリシス領域Ｈでは、燃圧が１５ＭＰａに設定されている。このように、アイドル領域Ｉ、アイドル領域Ｉ及びヒステリシス領域Ｈの何れにも属さない領域、及びヒステリシス領域Ｈの順に、燃圧設定値が大きな値に設定されている。ちなみに併用モードでは、１５ＭＰａ以上で、そのときの運転状態に応じた燃圧に設定されている。
【００３６】
次に、本実施形態の操作手順を示す。図４において、まず、エンジン１０の運転が始動モードであるとき（Ｓ１０）、ＥＣＵ３０のスピル弁動作制御部３０４で、電磁スピル弁３３０を通常制御する（Ｓ１８）。始動モードであるか否かは、回転数センサー５０の検出値に基づいて判定する。即ち、始動後、エンジン１０の回転数≦（０＋α）のとき、始動モードであり、エンジン１０の回転数が（０＋α）を超えたとき、始動モードでないとする。
【００３７】
エンジン１０が始動モードでないとき（Ｓ１０）、エンジン１０がＭＰＩモードかどうかを判定する（Ｓ１２）。エンジン１０の燃料噴射モードは、回転数センサー５０及び筒内圧センサー５２の検出値から、図３に示す燃料噴射マップに基づいて、アイドル運転Ｉ（ＭＰＩモード）か、ＭＰＩモードか、併用モードかが決められている。ＭＰＩモードであるとき（Ｓ１２）、ＥＣＵ３０に入力される燃圧センサー４６の検出値に基づいて、高圧燃料分配管２８の燃圧が、運転領域に応じて設定された設定値以上かどうかをみる（Ｓ１４）。ここで、設定値以上であるとき、スピル弁動作制御部３０４によって、電磁スピル弁３３０の駆動信号をオフにする。即ち、ソレノイド３３４を非励磁にする。
【００３８】
これで電磁スピル弁３３０は、閉動作をしなくなり、そのため、シリンダ３２４の内部で燃圧が高くならないので、筒内噴射用インジェクタ２４に燃料が供給されなくなる。なお、Ｓ１２で、ＭＰＩモードでないと判定したとき、又はＳ１４で高圧燃料分配管２８の燃圧が設定値以上でないと判定したとき、スピル弁動作制御部３０４によって、電磁スピル弁３３０を通常制御にする（Ｓ１８）。そして、Ｓ２０で、エンジン１０が停止するまで、Ｓ１２からＳ１８のステップを繰り返す。
【００３９】
また、エンジン１０の始動時に、水温センサー４８の検出値によって、始動運転を異ならしめる。即ち、水温センサー４８の検出値が設定値以上、例えば４０℃以上のとき、ＥＣＵ３０の触媒活性判定部３０６で、三元触媒コンバータ２２に装備された触媒が活性温度に達していると判定する。この判定に基づいて、エンジン１０をＭＰＩモードで始動させ、次に、ＭＰＩモードで、アイドル運転を行うか、車両を発進させる。
【００４０】
水温センサー４８の検出値が設定値以下、例えば４０℃未満のとき、触媒活性判定部３０６で、三元触媒コンバータ２２に増備された触媒が活性温度に達していないと判定する。この判定に基づいて、エンジン１０をＭＰＩモードで始動させ、次に、併用モードに切り替える。併用モード運転により、エンジン１０の排ガスを急速昇温させ、三元触媒コンバータ２２に装備された触媒を活性温度まで急速上昇させる。該触媒が活性温度に昇温したら、ＭＰＩモードに切り替え、アイドル運転を行うか、車両を発進させる。
【００４１】
本実施形態によれば、ＭＰＩモードで運転中、ＥＣＵ３０のスピル弁動作制御部３０６から、ソレノイド３３４に励磁信号を送信しないようにし、電磁スピル弁３３０の作動を停止したので、電磁スピル弁３３０の着座時に発生する振動がなくなり、該振動に起因した騒音を低減できる。また、ソレノイド３３４の励磁を停止することで、電力消費を低減できる。さらに、図３に示す各燃料噴射モードに応じて、高圧燃料分配管２８の燃圧設定値を異なる値に定め、この燃圧設定値以上に保持することで、筒内噴射の応答性を維持できる。そのため、吸気通路噴射モードから併用モードに移行することになっても、速やかに対応できる。
【００４２】
また、かかる制御を簡易かつ低コストな制御手段で達成できると共に、検出するエンジン１０の運転状態値も少なく済み、そのため、装備するセンサー類も、燃圧センサー４６、冷却水温センサー４８、回転数センサー５０、及び筒内圧センサー５２だけでよい。また、燃料噴射マップは、内燃機関の筒内圧力及び回転数に応じてＭＰＩモード及び併用モードを設定しているので、気筒１２の正味平均有効圧（筒内圧力）を検出するだけで、エンジン１０の負荷を正確に把握できる。
【００４３】
また、燃圧設定値を、アイドル領域Ｉ、アイドル領域Ｉ及びヒステリシス領域Ｈの何れにも属さない領域、及びヒステリシス領域Ｈの順に、大きな値に設定しているので、筒内噴射の応答性を維持できると共に、高圧ポンプ３２を駆動する可能性が低い場合には、電磁スピル弁３３０を停止させやすくなり、電磁スピル弁３３０の停止機会を拡大できる。
【００４４】
また、回転数センサー５０を設けて、エンジン１０が始動モードか否かを検出し、スピル弁動作制御部３０６によって、エンジン１０が始動モードでないとき、電磁スピル弁３３０の作動を停止させるようにしているので、エンジン１０が始動モードであるとき、誤って電磁スピル弁３３０の作動を停止させてしまうおそれがなくなる。
【００４５】
また、冷却水温センサー４８と、冷却水温センサー４８の検出値に基づいて三元触媒コンバータ２２に装備された排ガス浄化触媒が活性温度に達しているか否かを判定する触媒活性判定部３０６とを備え、エンジン１０が始動モードであって、触媒活性判定部３０６が排ガス浄化触媒が活性温度に達していないと判定したとき、排ガス浄化触媒が活性温度に達するまでエンジン１０を併用モードで運転させるようにしているので、エンジン１０の始動時、排ガス浄化触媒が活性温度以下であるときでも、速やかに排ガス浄化触媒の機能を発揮させることができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、Ｓ１０で始動モードの判定を行うとき、始動モードの判定を回転数センサー５０の検出値に基づいて行っているが、代わりに、車速センサーの検出値や、スロットル弁の開閉状態を検出し、これらの検出値から始動モードであるかどうかを判定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、筒内噴射用インジェクタに高圧の燃料を供給する高圧ポンプに設けられたスピル弁の閉動作を低減して、スピル弁の着座により発生する振動及び騒音を簡易かつ低コストな手段で低減できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ エンジン
１２ 気筒
１３ シリンダブロック
１４ インテーク・マニホールド
１６ ヘッダー
１８ エキゾースト・マニホールド
２０ 排気管
２２ 三元触媒コンバータ
２４ 筒内噴射用インジェクタ
２６ 吸気通路噴射用インジェクタ
２８ 高圧燃料分配管
３０ ＥＣＵ
３０２ メモリ
３０４ スピル弁動作制御部
３０６ 触媒活性判定部
３２ 高圧ポンプ
３２０ ポンプカム
３２２ プランジャ
３２４ シリンダ
３２６ 吸入口
３２８ 吐出口
３３０ 電磁スピル弁
３３２，３３６ａ コイルバネ
３３４ ソレノイド
３３６ 逆止弁
３４ 燃料タンク
３６ 低圧燃料供給管
３８ 燃料フィルタ
４０ 低圧ポンプ
４２ 燃料圧レギュレータ
４４ 低圧燃料分配管
４６ 燃圧センサー
４８ 冷却水温センサー
５０ 回転数センサー
５２ 筒内圧センサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタと、燃料タンクから前記各インジェクタに燃料を供給する低圧ポンプと、該低圧ポンプから供給される燃料をさらに昇圧して前記筒内噴射用インジェクタに供給すると共に、スピル弁の動作で燃料供給圧力を調整する高圧ポンプとを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、
内燃機関の負荷を検出する負荷検出センサーと、
内燃機関の回転数を検出する回転数センサーと、
前記筒内噴射用インジェクタに供給する燃料の圧力を検出する燃圧センサーと、
内燃機関の負荷及び回転数に応じて前記吸気通路噴射用インジェクタのみから噴射を行う吸気通路噴射モード、又は前記筒内噴射用インジェクタと該吸気通路噴射用インジェクタの両方から噴射を行う併用モードを設定した燃料噴射マップを記憶する記憶部を有し、該燃料噴射マップに基づいて内燃機関の燃料噴射モードを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、内燃機関が前記吸気通路噴射モードであり、かつ前記燃圧センサーで検出された燃圧が設定値以上のとき、前記スピル弁の作動を停止させるスピル弁動作制御部を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記負荷検出センサーが気筒内の燃焼室の圧力を検出する筒内圧センサーであり、
前記燃料噴射マップは、内燃機関の筒内圧力及び回転数に応じて、前記吸気通路噴射モード及び前記併用モードが設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記燃圧の設定値は、内燃機関の負荷及び回転数に基づいて、前記吸気通路噴射モードの内、前記併用モードとの境界付近に設けられたヒステリシス領域、アイドル領域、該ヒステリシス領域及びアイドル領域の何れにも属さない領域によってそれぞれ異なるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記燃圧の設定値は、前記アイドル領域、前記ヒステリシス領域及びアイドル領域の何れにも属さない領域、前記ヒステリシス領域の順に大きな値としたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項５】
内燃機関が始動モードであることを検出する始動モードセンサーを備え、前記制御装置のスピル弁動作制御部は、さらに内燃機関が始動モードでないとき、前記スピル弁の作動を停止させるものであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項６】
内燃機関の排気路に設けられた排ガス浄化触媒と、内燃機関を冷却する冷却水の温度を検出する冷却水温センサーを備え、
前記制御装置は、前記冷却水温センサーの検出値に基づいて前記排ガス浄化触媒が活性温度に達しているか否かを判定する触媒活性判定部を備え、
内燃機関が始動モードであって、前記触媒活性判定部が前記排ガス浄化触媒が活性温度に達していないと判定したとき、前記制御装置は、前記排ガス浄化触媒が活性温度に達するまで内燃機関を前記併用モードで運転させるものであることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項１】
燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタと、燃料タンクから前記各インジェクタに燃料を供給する低圧ポンプと、該低圧ポンプから供給される燃料をさらに昇圧して前記筒内噴射用インジェクタに供給すると共に、スピル弁の動作で燃料供給圧力を調整する高圧ポンプとを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、
内燃機関の負荷を検出する負荷検出センサーと、
内燃機関の回転数を検出する回転数センサーと、
前記筒内噴射用インジェクタに供給する燃料の圧力を検出する燃圧センサーと、
内燃機関の負荷及び回転数に応じて前記吸気通路噴射用インジェクタのみから噴射を行う吸気通路噴射モード、又は前記筒内噴射用インジェクタと該吸気通路噴射用インジェクタの両方から噴射を行う併用モードを設定した燃料噴射マップを記憶する記憶部を有し、該燃料噴射マップに基づいて内燃機関の燃料噴射モードを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、内燃機関が前記吸気通路噴射モードであり、かつ前記燃圧センサーで検出された燃圧が設定値以上のとき、前記スピル弁の作動を停止させるスピル弁動作制御部を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記負荷検出センサーが気筒内の燃焼室の圧力を検出する筒内圧センサーであり、
前記燃料噴射マップは、内燃機関の筒内圧力及び回転数に応じて、前記吸気通路噴射モード及び前記併用モードが設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記燃圧の設定値は、内燃機関の負荷及び回転数に基づいて、前記吸気通路噴射モードの内、前記併用モードとの境界付近に設けられたヒステリシス領域、アイドル領域、該ヒステリシス領域及びアイドル領域の何れにも属さない領域によってそれぞれ異なるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記燃圧の設定値は、前記アイドル領域、前記ヒステリシス領域及びアイドル領域の何れにも属さない領域、前記ヒステリシス領域の順に大きな値としたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項５】
内燃機関が始動モードであることを検出する始動モードセンサーを備え、前記制御装置のスピル弁動作制御部は、さらに内燃機関が始動モードでないとき、前記スピル弁の作動を停止させるものであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項６】
内燃機関の排気路に設けられた排ガス浄化触媒と、内燃機関を冷却する冷却水の温度を検出する冷却水温センサーを備え、
前記制御装置は、前記冷却水温センサーの検出値に基づいて前記排ガス浄化触媒が活性温度に達しているか否かを判定する触媒活性判定部を備え、
内燃機関が始動モードであって、前記触媒活性判定部が前記排ガス浄化触媒が活性温度に達していないと判定したとき、前記制御装置は、前記排ガス浄化触媒が活性温度に達するまで内燃機関を前記併用モードで運転させるものであることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９２０７７（Ｐ２０１３−９２０７７Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３５４４（Ｐ２０１１−２３３５４４）
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]