筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置
【課題】筒内噴射エンジンに於いて、蓄圧室内にベーパーが発生している場合を的確に判断して蓄圧室内のベーパーを短時間で排出して燃料の昇圧時間を短縮する。
【解決手段】低圧燃料ポンプが作動しており、かつ、蓄圧室内の燃圧がフィード圧よりも低い圧力値として設定されている所定圧に達していなかった場合には、排気行程気筒に於ける燃料噴射弁の強制駆動を開始する。そして、蓄圧室内の燃圧が所定圧に達した場合、或いは排気行程気筒における燃料噴射弁の強制駆動が所定回数または所定時間以上継続された場合に強制駆動を終了する。又、燃料タンク内の燃料残量が所定量を下回っているときには燃料噴射弁の強制駆動は禁止される。
【解決手段】低圧燃料ポンプが作動しており、かつ、蓄圧室内の燃圧がフィード圧よりも低い圧力値として設定されている所定圧に達していなかった場合には、排気行程気筒に於ける燃料噴射弁の強制駆動を開始する。そして、蓄圧室内の燃圧が所定圧に達した場合、或いは排気行程気筒における燃料噴射弁の強制駆動が所定回数または所定時間以上継続された場合に強制駆動を終了する。又、燃料タンク内の燃料残量が所定量を下回っているときには燃料噴射弁の強制駆動は禁止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高圧の燃料を気筒内に直接噴射する筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置、特に、蓄圧室内にベーパーが発生している際に、蓄圧室内のベーパー排出と燃料の昇圧とを迅速に行う燃料噴射制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、燃焼室内へ直接燃料を噴射するように燃料噴射弁を備えた筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置では、燃料を気筒内に十分細かな霧状に噴射できるようにその噴射燃料の圧力（以下、燃圧と称する）を十分高く確保する必要があるため、低圧燃料ポンプから吐出された燃料は、低圧プレッシャレギュレータによって所定の低圧値に設定されたフィード圧に調整され、更に、高圧燃料ポンプにより所望の高圧値に昇圧される。そして、高圧燃料ポンプにより昇圧された高圧の燃料は蓄圧室に蓄えられ、燃料噴射弁を介してエンジンの各気筒の燃焼室内に直接噴射される。蓄圧室は、ある程度以上の容積とされ、噴射による蓄圧室内の圧力降下を小さくして噴射圧力を一定に保持するようにしている。
【０００３】
前述の高圧燃料ポンプは、通常、エンジンのカムシャフトと作動連結されており、エンジンと同期した回転数で駆動される。又、高圧燃料ポンプ１回転当たりの燃料吐出量は蓄圧室の容積に比べるとかなり小さい。そのため、エンジン始動中のようにエンジン回転数の低い状態に於いては、蓄圧室への単位時間当たりの燃料圧送量はかなり低くなり、例えば蓄圧室内の燃圧が大気圧付近まで低下しているような場合では、蓄圧室内の燃圧が上昇するのに数秒を要する。
【０００４】
そこで、高圧燃料ポンプの燃料吐出量が小さくなるエンジン始動時に於いて、蓄圧室内の燃圧が所定値よりも低い場合に、低圧燃料ポンプから吐出された燃料を蓄圧室に直接供給し、燃圧が所定値に達してから高圧燃料ポンプで加圧された燃料を蓄圧室に供給して昇圧を行うという技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の技術によれば、蓄圧室内の燃圧が大気圧付近まで低下しているような場合であっても、蓄圧室の燃圧がフィード圧まで昇圧するまでの時間を短縮することができ、結果的に、高圧燃料ポンプによる燃料の昇圧時間も短縮することができる。
【０００５】
一方、燃料タンク内の燃料が空の状態から燃料を充填したときでは、蓄圧室内の燃圧が大気圧付近まで低下しているだけでなく、蓄圧室内にべーパーが存在している。又、高温環境下でエンジンを負荷運転した後にエンジンを停止したときでは、蓄圧室内の燃料の圧力がそのときの燃料温度に対する飽和蒸気圧を下回り、蓄圧室内にべーパーが発生する。これらの状況では、燃料の圧力によって蓄圧室内のベーパーを圧縮して押し潰さなければならなくなり、蓄圧室内に燃料が充満している場合に比べると燃料の昇圧に要する時間が大幅に長くなる。
【０００６】
そこで、蓄圧室と燃料タンクとを接続する燃料配管、並びに、その燃料配管の途中に開閉弁を設け、エンジンの始動時に、この開閉弁を開弁制御して蓄圧室に存在するベーパーを迅速に排出させるという技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この従来の技術によれば、蓄圧室内の燃圧が大気圧付近まで低下しているだけでなく、蓄圧室内にべーパーが存在しているような場合であっても、蓄圧室の外にベーパーを排出することによって、蓄圧室の燃圧を昇圧させる時間を大幅に短縮することができ、その結果、高圧燃料ポンプによる燃料の昇圧時間も短縮される。
【０００７】
又、従来、エンジン始動時、始動要求噴射量に相当する燃料噴射弁駆動時間よりも十分に長い燃料噴射弁駆動時間で燃料噴射弁を駆動するという技術が提案されており（例えば、特許文献３参照）、この技術によっても、前述の特許文献２と同様、蓄圧室の外にベーパーを排出することによって、蓄圧室の燃圧を昇圧させる時間を大幅に短縮することができ、その結果、高圧燃料ポンプによる燃料の昇圧時間も短縮される。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２５０４２６号公報
【特許文献２】特開平７−７７１１９号公報
【特許文献３】特開２００３−１６６４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の特許文献１に記載の技術では、蓄圧室内にベーパーが存在していない状態で燃圧が大気圧付近まで低下している場合には燃料の昇圧時間を短縮することができる。しかし、蓄圧室内にベーパーが存在している場合には、低圧燃料ポンプから供給されるフィード圧の燃料によってベーパーを圧縮し、ベーパーが押し潰されて燃料中に溶け込んでしまうまでは燃料の昇圧が鈍くなり、昇圧時間が大幅に長くなるという課題があった。
【００１０】
一方、前述の特許文献２に記載の技術では、開閉弁を通じてベーパーを燃料タンクへ排出することができ、昇圧時間を短縮することが可能である。但し、この特許文献２に記載された技術を実現するには、蓄圧室と燃料タンクとを接続するための燃料配管や開閉弁を追加しなくてはならず、大幅なコストアップを招くという課題があった。
【００１１】
又、前述の特許文献３に記載の技術では、燃料噴射弁を通じてベーパーを燃焼室内へ排出することができ、特許文献２に記載の技術のようなコストアップを招くこともなく、昇圧時間を短縮することが可能である。しかしながら、特許文献３記載の技術では、エンジンの要求する噴射量に相当する駆動時間よりも十分に長い駆動時間で燃料噴射弁を駆動するため、燃圧が予想以上に早く上昇したときには、燃料噴射量が過剰に多くなり、リッチ失火やエンジンオイル希釈を招くという課題があった。
【００１２】
更に、特許文献３の技術は、エンジンの吸気管に燃料を噴射するポート噴射式エンジンを前提とした技術であるため、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式エンジンに対しては、そのまま適用できないという課題もある。即ち、吸気管内へ燃料を噴射するポート噴射式エンジンに於いては、燃焼室の行程状態に係わらず、吸気管内の圧力が大気圧以上に上昇することがないため、燃料噴射弁の駆動時間を正規の駆動時間よりも長くしても問題とならない。ところが、燃焼室内へ燃料を直接噴射する筒内噴射エンジンに於いては、燃料噴射弁の駆動時間を長くしていくと、燃焼室が吸気行程から圧縮行程へ移行したときに燃焼室内の圧力上昇によって、最悪の場合、一旦、燃焼室へ排出されたベーパーが蓄圧室へ逆流することも懸念される。
【００１３】
この発明は、従来の装置におけるこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、筒内噴射式エンジンに於いて、燃料タンク内の燃料が空の状態から燃料を充填したときや、高温環境下でエンジンを負荷運転した後にエンジンを停止したときのように、蓄圧室内にベーパーが存在する状態に於いて、蓄圧室内に存在するベーパーを短時間で排出して燃料の昇圧時間を短縮することのできる筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明による筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置は、燃焼室内へ燃料を直接噴射するように気筒毎に配置された燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁と共通に接続され高圧の燃料を蓄える蓄圧室と、前記蓄圧室の燃料の圧力を検出する燃圧センサと、燃料タンクの燃料を汲み上げて低圧通路へ吐出する低圧燃料ポンプと、前記低圧通路内の燃料をフィード圧に調整する低圧プレッシャレギュレータと、前記低圧通路内の燃料を吸入して前記蓄圧室へ吐出する高圧燃料ポンプと、前記高圧燃料ポンプから前記蓄圧室へ向かう燃料の流通のみを許す吐出弁と、前記蓄圧室内の燃料の圧力を調整するための燃圧制御弁とを備えた筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置において、前記低圧燃料ポンプが作動しており、かつ、前記燃圧センサによって検出された前記蓄圧室内の燃圧が所定圧を下回っているときに、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動を開始することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明による筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、低圧燃料ポンプが作動しており、かつ、前記燃圧センサによって検出された蓄圧室内の燃圧が所定圧を下回っているときに、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動を開始するようにしているので、蓄圧室内に発生しているベーパーを排気行程気筒の燃料噴射弁を通じて燃焼室内へ排出することが可能となり、コストアップ無しに蓄圧室内の燃料の昇圧時間を短縮することができる。
【００１６】
又、この発明による筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、排気行程気筒における燃料噴射弁を強制駆動することで蓄圧室内のベーパー排出を促進することができるので、吸気行程気筒における燃料噴射弁の駆動時間はエンジンの要求する噴射量に相当する駆動時間のまま変更しなくて済ませることができる。そのため、蓄圧室内の燃圧が予想以上に早く上昇したときであっても燃焼に寄与する噴射量（吸気行程気筒で噴射された燃料量）が過剰になることは無く、その結果、リッチ失火やエンジンオイル希釈を招くこともない。
【００１７】
更に、この発明による筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、燃焼室内の圧力がフィード圧よりも高くなることのない排気行程気筒の燃料噴射弁を強制駆動するようにしているので、一旦、燃焼室へ排出したベーパーが蓄圧室へ逆流することも回避される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態１．
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置について詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置を示すブロック構成図である。
【００１９】
図１に於いて、エンジン４０の気筒毎に設けられた燃料噴射弁３９（図では４個）は、その一端には共通の高圧燃料配管である蓄圧室３６が接続されており、この蓄圧室３６内の燃料が各燃料噴射弁３９に分配供給される。又、燃料噴射弁３９の各他端は、エンジン４０の各燃焼室内に燃料を直接噴射するように配置されている。各燃料噴射弁３９は開閉制御されることにより、対応する気筒の燃焼室内に高圧燃料を直接噴射供給する。各燃料噴射弁３９から噴射された燃料は、燃焼室内の空気と混ざり合って混合気となる。蓄圧室３６には、その内部の燃圧を検出するための手段として、燃圧センサ６１が取付けられている。
【００２０】
エンジン４０には、その始動時にクランキングによってクランクシャフトに回転力を付与するためのスタータ（図示せず）が設けられている。このスタータは、運転者によるイグニションスイッチ（図示せず）の操作に応じて作動する。即ち、イグニションスイッチは、周知のようにＯＦＦ位置とＯＮ位置、及びＯＮ位置とＳＴＡＲＴ位置、との間を移動自在とされている。そして、イグニションスイッチがＯＮ位置からＳＴＡＲＴ位置に操作されている間はスタータが作動される。
【００２１】
低圧燃料ポンプ３１は、バッテリを電源とする電動モータ（図示せず）によって駆動される。この実施の形態１では、低圧燃料ポンプ３１は、イグニションスイッチがＯＦＦ位置からＯＮ位置に操作されると作動を開始し、ＯＮ位置からＯＦＦ位置へ操作されると停止される。低圧燃料ポンプ３１は、低圧通路３３を介して高圧燃料ポンプ２０に接続されている。又、低圧燃料ポンプ３１は、燃料タンク３０内から燃料を汲み上げ、高圧燃料ポンプ２０に向けて燃料を吐出する。
【００２２】
低圧燃料ポンプ３１は、吐出量が多く吐出圧が低いという特徴がある。又、電動モータによって駆動されるため、始動時の低圧燃料ポンプ３１の吐出特性がエンジン４０の回転変動の影響を受けないという特徴もある。低圧通路３３の途中には、その低圧通路３３内の燃圧を一定値（フィード圧）に調整するための低圧プレッシャレギュレータ３２が設けられている。
【００２３】
高圧燃料ポンプ２０は、ポンププランジャ２２、加圧室２３及び燃圧制御弁１０を備えている。ポンププランジャ２２は、エンジン４０のカムシャフト２４に取付けられたカム２５の回転に基づいてポンプシリンダ２１内を往復移動する。従って、ポンププランジャ２２の作動開始タイミングは、カムシャフト２４が回転を始めるタイミング、即ち、イグニションスイッチがＯＮ位置からＳＴＡＲＴ位置に操作されてスタータが作動を開始するタイミングと同じである。
【００２４】
加圧室２３は、ポンプシリンダ２１及びポンププランジャ２２によって区画されており、前述した低圧通路３３がこの加圧室２３に接続されている。加圧室２３に於いて、低圧通路３３との接続箇所は燃料吸入口２３ａとなっている。又、加圧室２３は、高圧燃料通路３５を介して蓄圧室３６に接続されている。高圧燃料通路３５の途中には、高圧燃料ポンプ２０から吐出された燃料の逆流を防止するための吐出弁３４が設けられている。
【００２５】
燃圧制御弁１０は電磁ソレノイド１１を備え、この電磁ソレノイド１１への通電制御により開閉動作を行う。電磁ソレノイド１１に対する通電が停止された状態では、燃圧制御弁１０は、ばね１２によって開弁する。即ち、燃料吸入口２３ａが開放され、低圧通路３３及び加圧室２３間が連通した状態になる。この状態にあって、加圧室２３の容積が大きくなる方向（図５の下方）へポンププランジャ２２が移動するとき（吸入行程中）には、低圧燃料ポンプ３１から送り出された燃料が低圧通路３３を介して加圧室２３内に吸入される。
【００２６】
又、加圧室２３の容積が収縮する方向（図５の上方）にポンププランジャ２２が移動するとき（圧送行程中）には、電磁ソレノイド１１に対する通電により、燃圧制御弁１０は、ばね１２に抗して閉弁される。即ち、燃料吸入口２３ａが閉鎖され、低圧通路３３及び加圧室２３間の連通が遮断される。ポンププランジャ２２の移動に伴い、加圧室２３内の燃圧が上昇して吐出弁３４を開弁させることにより、燃料が高圧燃料通路３５を通じて蓄圧室３６内へ供給される。
【００２７】
尚、高圧燃料ポンプ２０に於ける燃料吐出量の調整は、燃圧制御弁１０の閉弁開始時期を制御し、圧送行程中に於ける燃圧制御弁１０の閉弁期間を調整することによって行われる。即ち、燃圧制御弁１０の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすると燃料吐出量が増加する。これとは逆に、燃圧制御弁１０の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすると燃料吐出量が減少する。そして、前述のように高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量を調整することにより、蓄圧室３６内の燃圧が制御される。
【００２８】
この実施の形態１に於いては、エンジン４０が４気筒エンジンであり、高圧燃料ポンプ２０がクランクシャフトの２回転に対して燃料の圧送を２回行うように構成されている。即ち、エンジン４０の２気筒に於ける２回の燃料噴射に対して、高圧燃料ポンプ２０は燃料の圧送を１回行うようになっている。このようにして構成された高圧燃料ポンプ２０では、１回当たりの燃料吐出量が低圧燃料ポンプ３１に比べ少ない（低圧燃料ポンプ３１の吐出量の数十分の１）が、吐出圧が低圧燃料ポンプ３１に比べて高い（低圧燃料ポンプ３１の吐出圧の数十倍）という特徴がある。
【００２９】
尚、蓄圧室３６と燃料タンク３０とを接続するリリーフ通路３８には、リリーフ弁３７が配置されている。そして、蓄圧室３６内の燃圧が過度に高くなると、リリーフ弁３７が開いて蓄圧室３６内の高圧燃料が燃料タンク３０へ流出する。従って、蓄圧室３６内の燃圧が過度に高圧になることが抑制される。
【００３０】
電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）６０は、燃料噴射弁３９からの燃料の噴射量、噴射時期、燃圧制御弁１０の通電を制御する。ＥＣＵ６０は、蓄圧室３６の燃圧を検出する燃圧センサ６１の検出信号のほか、例えば、エンジン回転速度、吸入空気量、エンジン水温等のエンジンの運転状態を検出する後述の各種センサの検出信号を読込んで、エンジン４０の要求する燃料噴射量及び適正な燃料噴射時期を演算し、その演算結果に応じた噴射信号を燃料噴射弁３９に出力して、燃料噴射を実行する。又、ＥＣＵ６０は、エンジン始動時に燃料を昇圧させるための制御を行う。この制御は、エンジン始動時の燃料噴射圧力を上げることで噴霧の微粒化を促進し、もって始動時の噴射量を低減して黒煙の発生を低減するために行われる。
【００３１】
次に、ＥＣＵ６０の具体的な構成について説明する。図２は、この発明に係るＥＣＵ６０の具体的構成を示すブロック図であり、前述の図１と同一部分についてはそれと同一の符号を付している。図２に於いて、位相検出手段６０２は、クランク角度センサ６４とカム角度センサ６５の出力信号に基づいて、エンジン４０の軸位置ＰＨを検出しその検出した軸位置ＰＨを出力する。位相検出手段６０２から出力された軸位置ＰＨは、後述するベーパー排出制御手段６０１及び燃料噴射弁駆動手段６０４へ入力される。尚、エンジン４０の軸位置ＰＨが判明すれば、どの気筒がどの行程状態にあるかが判別可能となる。
【００３２】
燃料噴射量演算手段６０３は、クランク角度センサ６４の出力信号から得られるエンジン回転速度ＮＥとエアーフローセンサ６６の出力信号から得られる吸入空気量ＱＡとから、１気筒当たりの燃料噴射量（エンジン４０の要求噴射量）ＱＦを演算する。そして、燃料噴射量演算手段６０３によって演算された１気筒当たりの燃料噴射量ＱＦは、後述する燃料噴射弁駆動手段６０４へ出力される。
【００３３】
燃料噴射弁駆動手段６０４は、前述の位相検出手段６０２によって検出されたエンジン４０の軸位置ＰＨと、前述の燃料噴射量演算手段６０３によって演算された１気筒当たりの燃料噴射量ＱＦとが入力され、所定の駆動時期と燃料噴射量ＱＦに相当する駆動時間にて、燃料噴射弁３９を駆動制御する。尚、筒内噴射エンジンの場合、燃料噴射弁３９は燃焼に寄与させる燃料量として吸気行程もしくは圧縮行程で駆動される。
【００３４】
ベーパー排出制御手段６０１は、燃圧センサ６１によって検出される蓄圧室３９内の燃圧ＰＦと、イグニションスイッチ６２のＯＮ／ＯＦＦ状態を示す信号ＩＧと、燃料温度検出手段としての燃料温度推定手段６３によって検出される推定燃料温度ＴＦと、クランク角度センサ６３の出力信号から得られるエンジン回転速度ＮＥと、前述の位相検出手段６０２によって検出されたエンジン４０の軸位置ＰＨと、燃料残量センサ６７によって検出された燃料残量ＬＦとが入力され、後述するベーパー排出制御を行う。
【００３５】
尚、前述の燃料温度推定手段６３は、エンジン水温、吸気温度等のエンジンの温度情報を検出するセンサを用いて蓄圧室３６内の燃料温度を間接的に推定するよう構成されているが、前述の燃料温度推定手段６３に代えて、蓄圧室３６内の燃料温度を直接計測することが可能な燃料温度センサを用いてもよい。
【００３６】
内燃機関の気筒内に噴射される燃料は、図３に示すような飽和蒸気圧特性を備えている。即ち、図３に於いて、横軸は燃料温度、縦軸は燃圧を示し、例えば、燃料温度がＴＸのとき、飽和蒸気圧となる燃圧はＰＸとなる。このとき、燃料の物性上、燃圧がＰＸより高圧側の領域はベーパー非発生領域であり、燃料の気化は発生せず気化成分は無いが、燃圧がＰＸより低圧側の領域はベーパー発生領域であり、燃料の気化が発生し気化成分が存在することとなる。
【００３７】
図４は、ベーパー排出手段６０１のベーパー排出制御を説明するタイムチャートであって、（ａ）は、イグニションスイッチ６２のＯＮ／ＯＦＦ状態を示す信号ＩＧの状態を示し、ＯＮはイグニションスイッチ６２がＯＮ位置にあるときの信号レベル、ＯＦＦはイグニションスイッチ６２がＯＦＦ位置にあるときの信号レベルである。（ｂ）は低圧燃料ポンプ３１の作動、停止の状態を示し、（ｃ）は排気行程気筒に於ける燃料噴射弁３９の強制駆動の状態を示し、（ｄ）は蓄圧室３６内の燃圧ＰＦの挙動を示している。
【００３８】
図４に於いて、蓄圧室３６内の燃圧ＰＦの初期値は大気圧の場合を示している。又、蓄圧室３６内の燃圧ＰＦの挙動については、ベーパーが発生していないときを一点鎖線で示し、ベーパーが発生しているときを二点鎖線で示し、ベーパーが発生しているときに燃料噴射弁の強制駆動を実行したときを実線で示している。
【００３９】
いま、図４に於いて、時刻Ｔ１にてイグニションスイッチ６２がＯＦＦからＯＮに操作され、その動作状態を示す信号ＩＧがＯＦＦレベルからＯＮレベルに変化したとすると、これに同期して低圧燃料ポンプ３１も作動を開始する。このとき、蓄圧室３６内の燃圧ＰＦは、低圧燃料ポンプ３１が作動を始めることによって大気圧からフィード圧へ上昇し始める。
【００４０】
ここで、蓄圧室３６内にベーパーが発生してない場合では、図４の（ｄ）に一点鎖線で示すように、低圧燃料ポンプ３１が所定時間ＴＰだけ作動することによって燃圧ＰＦはいち早く上昇し、時刻Ｔ２の時点までにフィード圧に達する。
【００４１】
一方、蓄圧室３６内にベーパーが発生している場合では、蓄圧室３６内に存在するベーパーの圧縮に時間を取られて燃圧ＰＦの上昇が大幅に遅くなり、二点鎖線で示すように、時刻Ｔ５の時点にてようやくフィード圧に達する。
【００４２】
又、蓄圧室３６内にベーパーが発生しているときに燃料噴射弁の強制駆動を実行した場合では、実線にて示すように、低圧燃料ポンプ３１が時間ＴＰ以上作動した時点である時刻Ｔ２の時点に於いても燃圧ＰＦが所定圧ＰＸに達していないので、図４の（ｃ）に示すように時刻Ｔ２〜Ｔ３の間、排気行程気筒の燃料噴射弁３９を強制駆動し、この強制駆動した燃料噴射弁３９を通じて蓄圧室３６内のベーパーを排出させる。その結果、燃圧ＰＦが迅速に上昇して時刻Ｔ５よりも早い時刻Ｔ４の時点にてフィード圧に達する。
【００４３】
又、ベーパー排出制御手段６０１は、低圧燃料ポンプ３１が所定時間ＴＰ以上作動したことをもって低圧燃料ポンプ３１が作動していると判定したときに、燃圧センサ６１によって検出された蓄圧室３９内の燃圧ＰＦが燃料温度検出手段６３によって検出された燃料温度に対する飽和蒸気圧に達していなかった場合にも、排気行程にある気筒における燃料噴射弁３９を強制駆動するよう、燃料噴射弁駆動手段６０４に対して排気行程気筒の強制駆動指令を出力し、その燃料噴射弁３９を強制駆動させる。その結果、強制駆動された燃料噴射弁３９を通じて蓄圧室３６内のベーパーが排出され、燃圧ＰＦが迅速に上昇して時刻Ｔ５よりも早い時刻Ｔ４の時点にてフィード圧に達する。
【００４４】
以上のように動作するベーパー排出制御手段６０１は、イグニションスイッチ６２がＯＦＦからＯＮへ状態変化してからの経過時間、即ち、低圧燃料ポンプ３１の作動が所定時間ＴＰ以上経過したことをもって低圧燃料ポンプ３１が作動していることを判定する。
【００４５】
又、ベーパー排出制御手段６０１は、燃圧センサ６１によって検出された蓄圧室３９内の燃圧ＰＦが所定圧ＰＸに達した場合に、排気行程気筒の強制駆動指令の出力を終了するように構成されている。その結果、燃料噴射弁駆動手段６０４は、排気行程にある気筒における燃料噴射弁３９の強制駆動制御を終了する。
【００４６】
更に、ベーパー排出制御手段６０１は、排気行程気筒の強制駆動指令を出力してから、排気行程にある気筒に於ける燃料噴射弁３９の強制駆動が所定回数、又は所定時間以上継続された場合にも、排気行程気筒の強制駆動指令の出力を終了するように構成されている。その結果、燃料噴射弁駆動手段６０４は、排気行程にある気筒における燃料噴射弁３９の強制駆動制御を終了する。
【００４７】
又、ベーパー排出制御手段６０１は、燃料残量センサによって検出された燃料残量ＦＬが所定量を下回っているときには、排気行程気筒における燃料噴射弁の強制駆動を禁止するように構成されている。
【００４８】
前述の燃料噴射弁駆動手段６０４は、ベーパー排出制御手段６０１から排気行程気筒の強制駆動指令が入力されたときに、排気行程にある気筒に於ける燃料噴射弁３９の強制駆動を開始する。尚、エンジン４０が回転している場合には、排気行程にある気筒における燃料噴射弁３９を強制駆動制御する際、同時期に吸気行程にある気筒に於ける燃料噴射弁３９の駆動制御もエンジン４０が要求する燃料噴射量ＱＦに相当する駆動時間で駆動される。
【００４９】
次に、前述の様に構成されたベーパー排出制御手段６２の一連の動作について説明する。図５は、その動作を説明するフローチャートである。図５のサブルーチは、信号ＩＧがイグニションスイッチ６２がＯＮ位置になったことを示した時点から実行されるものとする。又、以下の動作の説明に於いて、エンジンの始動前には、高圧燃料ポンプ２０では燃圧制御弁１０は開弁しているものとし、低圧燃料ポンプ３１は、信号ＩＧがイグニションスイッチ６２がＯＮ位置になったことを示した時点から作動開始するものとする。
【００５０】
図５に於いて、ステップＳ１０１では、イグニションスイッチ６２のＯＮ／ＯＦＦを示す信号ＩＧが、イグニションスイッチ６２がＯＦＦ位置からＯＮ位置に操作された直後を示しているか否かを判定する。ここで、イグニションスイッチ６２がＯＦＦ位置からＯＮ位置に操作された直後の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０２へ進んで低圧燃料ポンプ３１の作動時間ＴＰを零クリアし、続いてステップＳ１０３へ進んで排気行程気筒に於ける燃料噴射弁３９の強制駆動回数Ｃを零クリアし、更にステップＳ１０４へ進んで排気行程気筒に於ける燃料噴射弁３９の強制駆動指令フラグＦを零クリアし、そしてステップＳ１０６へと進む。
【００５１】
一方、前述のステップＳ１０１に於いてイグニションスイッチ６２がＯＦＦ位置からＯＮ位置に操作された直後ではないと判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０１からステップＳ１０５へ進んで、低圧燃料ポンプ３１の作動時間ＴＰをインクリメントして[ＴＰ＝ＴＰ＋１]とし、ステップＳ１０６へと進む。
【００５２】
ステップＳ１０６では、位相検出手段６０２によってエンジン４０の軸位置ＰＨが検出済みか否か、即ち、各気筒の行程を検知可能か否かを判定する。ここで、エンジン４０の軸位置ＰＨが検出済みの場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０７へ進む。一方、軸位置ＰＨが検出済みでない場合（ＮＯ）には、何もせずに処理を抜けてリターンとなる。
【００５３】
ステップＳ１０７では、低圧燃料ポンプ３１の作動時間ＴＰが所定時間以上経過しているか否かを判定する。ここで、低圧燃料ポンプ３１の作動時間ＴＰが所定時間以上経過している場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０８へ進んで蓄圧室３６内の燃圧ＰＦを読み込んでステップＳ１０９へと進む。一方、作動時間ＴＰが所定時間以上経過していない場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１０７からステップＳ１１５へと進む。
【００５４】
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０８にて読み込んだ蓄圧室３６内の燃圧ＰＦが所定圧ＰＸに達していないか否かを判定する。ここで、蓄圧室３６内の燃圧ＰＦが所定圧ＰＸに達していない場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１０へ進む。一方、燃圧ＰＦが所定圧ＰＸに達していた場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１５へと進む。
【００５５】
ステップＳ１１０では、排気行程気筒に於ける燃料噴射弁３９の強制駆動回数Ｃが所定回数ＣＸに達していないか否かを判定する。ここで、強制駆動回数Ｃが所定回数ＣＸに達していない場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１１へ進む。一方、強制駆動回数Ｃが所定回数ＣＸに達していた場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１４に進んで排気行程気筒における燃料噴射弁の強制駆動指令フラグＦを零クリアしてステップＳ１１５へと進む。
【００５６】
ステップＳ１１１では、燃料残量センサ６７によって検出された燃料残量ＬＦが所定量ＬＸ以上か否かを判定する。ここで、燃料残量ＬＦが所定量ＬＸ以上の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１２へ進み排気行程気筒における燃料噴射弁３９の強制駆動指令フラグＦを「１」にセットし、続いてステップＳ１１３へ進んで強制駆動回数Ｃをインクリメントして[Ｃ＝Ｃ＋１]とし、ステップＳ１１５へと進む。
【００５７】
一方、ステップＳ１１１に於いて、燃料残量ＬＦが所定量ＬＸを下回っていると判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１１からステップＳ１１４へ進んで排気行程気筒における燃料噴射弁の強制駆動指令フラグＦを零クリアしてステップＳ１１５へと進む。
【００５８】
ステップＳ１１５では、排気行程気筒における燃料噴射弁３９の強制駆動指令フラグＦが「１」にセットされているか否かを判断する。ここで、強制駆動指令フラグＦが[Ｆ＝１]の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１６へ進んで燃料噴射弁駆動手段６０４による排気行程気筒に於ける燃料噴射弁３９の強制駆動が実行されて処理を抜けリターンとなる。
【００５９】
一方、ステップＳ１１５に於いて、強制駆動指令フラグＦが[Ｆ＝０]であると判断した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１７へ進んで燃料噴射弁駆動手段６０４による排気行程気筒における燃料噴射弁３９の強制駆動が禁止されて処理を抜けリターンとなる。
【００６０】
尚、前述の一連のベーパー排出制御手段６０１による動作は、エンジン４０が停止しているときの位相位置が検出可能な場合にあっては、エンジン４０が停止中であっても機能させることができる。
【００６１】
この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、低圧燃料ポンプが作動しており、かつ、前記燃圧センサによって検出された蓄圧室内の燃圧が所定圧を下回っているときに、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動を開始するようにしているので、蓄圧室内に発生しているベーパーを排気行程気筒の燃料噴射弁を通じて燃焼室内へ排出することが可能となり、コストアップ無しに蓄圧室内の燃料の昇圧時間を短縮することができる。
【００６２】
又、この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、排気行程気筒における燃料噴射弁を強制駆動することで蓄圧室内のベーパー排出を促進することができるので、吸気行程気筒における燃料噴射弁の駆動時間はエンジンの要求する噴射量に相当する駆動時間のまま変更しなくて済ませることができる。そのため、蓄圧室内の燃圧が予想以上に早く上昇したときであっても燃焼に寄与する噴射量（吸気行程気筒で噴射された燃料量）が過剰になることは無く、その結果、リッチ失火やエンジンオイル希釈を招くこともない。
【００６３】
更に、この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、燃焼室内の圧力がフィード圧よりも高くなることのない排気行程気筒の燃料噴射弁を強制駆動するようにしているので、一旦、燃焼室へ排出したベーパーが蓄圧室へ逆流することも回避される。
【００６４】
又、この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、蓄圧室内の燃圧が、フィード圧よりも低い圧力値として設定されている所定値を下回っているときに、蓄圧室内にベーパーが発生していると判断するようにしているので、燃料タンク内の燃料が空の状態から燃料を充填したときのように、蓄圧室内の燃圧が大気圧付近まで低下している状態で蓄圧室内にべーパーが存在しているということを的確に判断したうえで排気行程気筒の燃料噴射弁を強制駆動することができる。
【００６５】
更に、この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、検出された蓄圧室内の燃圧が、蓄圧室内の燃料温度に対応する飽和蒸気圧を下回っているときに、蓄圧室内にベーパーが発生していると判断するようにしているので、高温環境下でエンジンを負荷運転した後にエンジンを停止したときのように、蓄圧室内の燃圧が大気圧付近まで低下していない状態であっても蓄圧室内にべーパーが存在しているということを的確に判断したうえで排気行程気筒の燃料噴射弁を強制駆動することができる。
【００６６】
ところで、排気行程にある気筒における燃料噴射弁を強制駆動することで燃焼室内へベーパーが排出され、蓄圧室内の燃圧は迅速に昇圧する。しかし、ベーパーが排出されて蓄圧室内が燃料で充満し始めると、ベーパーに代わって燃料自体が燃焼室内へ排出され、更に、この燃料が排気管へ流出することで排ガスを悪化させる恐れが出てくる。この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、蓄圧室内の燃圧が前述の所定圧以上となったときにいち早く排気行程気筒の燃料噴射弁の強制駆動を終了するようにしているので、前述のような懸念を回避することができる。尚、排気行程気筒における燃料噴射弁の強制駆動を終了する際の所定圧は、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動を開始する際の所定圧と同じ圧力値であるものとして説明したが、同じ圧力値である必要はなく、制御動作の安定化や効果の最適化を図るために、予め実機挙動に基づいて両所定値間にヒステリシスを設定してもよい。
【００６７】
一方、例えば、ガス欠のままエンジンの始動操作を続けたときや、燃圧センサの出力値が大気圧相当の値で固着故障していたときや、燃料系が破損して燃料が大量に漏れているとき等、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動を続けても燃圧が上昇しないという状況が予想される。その場合、蓄圧室内に燃料が無い状態で燃料噴射弁の開閉駆動（いわゆる、燃料噴射弁のカラ打ち）が長時間継続され、燃料噴射弁の異常発熱や磨耗に起因した性能劣化をもたらす恐れがある。この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動が、所定回数又は所定時間以上継続されたときに、排気行程気筒における燃料噴射弁の強制駆動を終了するようにしているので、前述のような懸念を回避することができる。尚、ここで言う所定回数又は所定時間とは、例えば燃料の流通が無い状態で燃料噴射弁を断続駆動しても燃料噴射弁の信頼性を損なわない程度の動作回数以下の値として予め設定される。
【００６８】
又、この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、燃料タンク内の燃料残量が所定量を下回っているときに、排気行程気筒における燃料噴射弁の強制駆動自体を禁止することで、燃料噴射弁のカラ打ちに起因する燃料噴射弁の異常発熱や磨耗を防止する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置の構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置に於けるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図３】燃料の飽和蒸気圧特性を示す特性図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置の動作を説明するタイムチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 燃圧制御弁
１１ 電磁ソレノイド
１２ ばね
２０ 高圧燃料ポンプ
２１ ポンプシリンダ
２２ ポンププランジャ
２３ 加圧室
２３ａ 燃料吸入口
２４ カム軸
２５ ポンプカム
３０ 燃料タンク
３１ 低圧燃料ポンプ
３２ 低圧プレッシャレギュレータ
３３ 低圧通路
３４ 吐出弁
３５ 高圧燃料通路
３６ 蓄圧室
３７ リリーフ弁
３８ リリーフ通路
３９ 燃料噴射弁
４０ エンジン
６０ ＥＣＵ
６１ 燃圧センサ
６２ イグニションスイッチ
６３ 燃料温度推定手段
６４ クランク角度センサ
６５ カム角センサ
６６ エアーフローセンサ
６７ 燃料残量センサ
６０１ ベーパー排出制御手段
６０２ 位相検出出手段
６０３ 燃料噴射量演算手段
６０４ 燃料噴射弁駆動手段
ＴＰ 低圧燃料ポンプの作動時間
ＰＦ 蓄圧室内の燃圧
ＬＦ 燃料タンク内の燃料残量
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高圧の燃料を気筒内に直接噴射する筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置、特に、蓄圧室内にベーパーが発生している際に、蓄圧室内のベーパー排出と燃料の昇圧とを迅速に行う燃料噴射制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、燃焼室内へ直接燃料を噴射するように燃料噴射弁を備えた筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置では、燃料を気筒内に十分細かな霧状に噴射できるようにその噴射燃料の圧力（以下、燃圧と称する）を十分高く確保する必要があるため、低圧燃料ポンプから吐出された燃料は、低圧プレッシャレギュレータによって所定の低圧値に設定されたフィード圧に調整され、更に、高圧燃料ポンプにより所望の高圧値に昇圧される。そして、高圧燃料ポンプにより昇圧された高圧の燃料は蓄圧室に蓄えられ、燃料噴射弁を介してエンジンの各気筒の燃焼室内に直接噴射される。蓄圧室は、ある程度以上の容積とされ、噴射による蓄圧室内の圧力降下を小さくして噴射圧力を一定に保持するようにしている。
【０００３】
前述の高圧燃料ポンプは、通常、エンジンのカムシャフトと作動連結されており、エンジンと同期した回転数で駆動される。又、高圧燃料ポンプ１回転当たりの燃料吐出量は蓄圧室の容積に比べるとかなり小さい。そのため、エンジン始動中のようにエンジン回転数の低い状態に於いては、蓄圧室への単位時間当たりの燃料圧送量はかなり低くなり、例えば蓄圧室内の燃圧が大気圧付近まで低下しているような場合では、蓄圧室内の燃圧が上昇するのに数秒を要する。
【０００４】
そこで、高圧燃料ポンプの燃料吐出量が小さくなるエンジン始動時に於いて、蓄圧室内の燃圧が所定値よりも低い場合に、低圧燃料ポンプから吐出された燃料を蓄圧室に直接供給し、燃圧が所定値に達してから高圧燃料ポンプで加圧された燃料を蓄圧室に供給して昇圧を行うという技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の技術によれば、蓄圧室内の燃圧が大気圧付近まで低下しているような場合であっても、蓄圧室の燃圧がフィード圧まで昇圧するまでの時間を短縮することができ、結果的に、高圧燃料ポンプによる燃料の昇圧時間も短縮することができる。
【０００５】
一方、燃料タンク内の燃料が空の状態から燃料を充填したときでは、蓄圧室内の燃圧が大気圧付近まで低下しているだけでなく、蓄圧室内にべーパーが存在している。又、高温環境下でエンジンを負荷運転した後にエンジンを停止したときでは、蓄圧室内の燃料の圧力がそのときの燃料温度に対する飽和蒸気圧を下回り、蓄圧室内にべーパーが発生する。これらの状況では、燃料の圧力によって蓄圧室内のベーパーを圧縮して押し潰さなければならなくなり、蓄圧室内に燃料が充満している場合に比べると燃料の昇圧に要する時間が大幅に長くなる。
【０００６】
そこで、蓄圧室と燃料タンクとを接続する燃料配管、並びに、その燃料配管の途中に開閉弁を設け、エンジンの始動時に、この開閉弁を開弁制御して蓄圧室に存在するベーパーを迅速に排出させるという技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この従来の技術によれば、蓄圧室内の燃圧が大気圧付近まで低下しているだけでなく、蓄圧室内にべーパーが存在しているような場合であっても、蓄圧室の外にベーパーを排出することによって、蓄圧室の燃圧を昇圧させる時間を大幅に短縮することができ、その結果、高圧燃料ポンプによる燃料の昇圧時間も短縮される。
【０００７】
又、従来、エンジン始動時、始動要求噴射量に相当する燃料噴射弁駆動時間よりも十分に長い燃料噴射弁駆動時間で燃料噴射弁を駆動するという技術が提案されており（例えば、特許文献３参照）、この技術によっても、前述の特許文献２と同様、蓄圧室の外にベーパーを排出することによって、蓄圧室の燃圧を昇圧させる時間を大幅に短縮することができ、その結果、高圧燃料ポンプによる燃料の昇圧時間も短縮される。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２５０４２６号公報
【特許文献２】特開平７−７７１１９号公報
【特許文献３】特開２００３−１６６４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の特許文献１に記載の技術では、蓄圧室内にベーパーが存在していない状態で燃圧が大気圧付近まで低下している場合には燃料の昇圧時間を短縮することができる。しかし、蓄圧室内にベーパーが存在している場合には、低圧燃料ポンプから供給されるフィード圧の燃料によってベーパーを圧縮し、ベーパーが押し潰されて燃料中に溶け込んでしまうまでは燃料の昇圧が鈍くなり、昇圧時間が大幅に長くなるという課題があった。
【００１０】
一方、前述の特許文献２に記載の技術では、開閉弁を通じてベーパーを燃料タンクへ排出することができ、昇圧時間を短縮することが可能である。但し、この特許文献２に記載された技術を実現するには、蓄圧室と燃料タンクとを接続するための燃料配管や開閉弁を追加しなくてはならず、大幅なコストアップを招くという課題があった。
【００１１】
又、前述の特許文献３に記載の技術では、燃料噴射弁を通じてベーパーを燃焼室内へ排出することができ、特許文献２に記載の技術のようなコストアップを招くこともなく、昇圧時間を短縮することが可能である。しかしながら、特許文献３記載の技術では、エンジンの要求する噴射量に相当する駆動時間よりも十分に長い駆動時間で燃料噴射弁を駆動するため、燃圧が予想以上に早く上昇したときには、燃料噴射量が過剰に多くなり、リッチ失火やエンジンオイル希釈を招くという課題があった。
【００１２】
更に、特許文献３の技術は、エンジンの吸気管に燃料を噴射するポート噴射式エンジンを前提とした技術であるため、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式エンジンに対しては、そのまま適用できないという課題もある。即ち、吸気管内へ燃料を噴射するポート噴射式エンジンに於いては、燃焼室の行程状態に係わらず、吸気管内の圧力が大気圧以上に上昇することがないため、燃料噴射弁の駆動時間を正規の駆動時間よりも長くしても問題とならない。ところが、燃焼室内へ燃料を直接噴射する筒内噴射エンジンに於いては、燃料噴射弁の駆動時間を長くしていくと、燃焼室が吸気行程から圧縮行程へ移行したときに燃焼室内の圧力上昇によって、最悪の場合、一旦、燃焼室へ排出されたベーパーが蓄圧室へ逆流することも懸念される。
【００１３】
この発明は、従来の装置におけるこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、筒内噴射式エンジンに於いて、燃料タンク内の燃料が空の状態から燃料を充填したときや、高温環境下でエンジンを負荷運転した後にエンジンを停止したときのように、蓄圧室内にベーパーが存在する状態に於いて、蓄圧室内に存在するベーパーを短時間で排出して燃料の昇圧時間を短縮することのできる筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明による筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置は、燃焼室内へ燃料を直接噴射するように気筒毎に配置された燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁と共通に接続され高圧の燃料を蓄える蓄圧室と、前記蓄圧室の燃料の圧力を検出する燃圧センサと、燃料タンクの燃料を汲み上げて低圧通路へ吐出する低圧燃料ポンプと、前記低圧通路内の燃料をフィード圧に調整する低圧プレッシャレギュレータと、前記低圧通路内の燃料を吸入して前記蓄圧室へ吐出する高圧燃料ポンプと、前記高圧燃料ポンプから前記蓄圧室へ向かう燃料の流通のみを許す吐出弁と、前記蓄圧室内の燃料の圧力を調整するための燃圧制御弁とを備えた筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置において、前記低圧燃料ポンプが作動しており、かつ、前記燃圧センサによって検出された前記蓄圧室内の燃圧が所定圧を下回っているときに、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動を開始することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明による筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、低圧燃料ポンプが作動しており、かつ、前記燃圧センサによって検出された蓄圧室内の燃圧が所定圧を下回っているときに、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動を開始するようにしているので、蓄圧室内に発生しているベーパーを排気行程気筒の燃料噴射弁を通じて燃焼室内へ排出することが可能となり、コストアップ無しに蓄圧室内の燃料の昇圧時間を短縮することができる。
【００１６】
又、この発明による筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、排気行程気筒における燃料噴射弁を強制駆動することで蓄圧室内のベーパー排出を促進することができるので、吸気行程気筒における燃料噴射弁の駆動時間はエンジンの要求する噴射量に相当する駆動時間のまま変更しなくて済ませることができる。そのため、蓄圧室内の燃圧が予想以上に早く上昇したときであっても燃焼に寄与する噴射量（吸気行程気筒で噴射された燃料量）が過剰になることは無く、その結果、リッチ失火やエンジンオイル希釈を招くこともない。
【００１７】
更に、この発明による筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、燃焼室内の圧力がフィード圧よりも高くなることのない排気行程気筒の燃料噴射弁を強制駆動するようにしているので、一旦、燃焼室へ排出したベーパーが蓄圧室へ逆流することも回避される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態１．
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置について詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置を示すブロック構成図である。
【００１９】
図１に於いて、エンジン４０の気筒毎に設けられた燃料噴射弁３９（図では４個）は、その一端には共通の高圧燃料配管である蓄圧室３６が接続されており、この蓄圧室３６内の燃料が各燃料噴射弁３９に分配供給される。又、燃料噴射弁３９の各他端は、エンジン４０の各燃焼室内に燃料を直接噴射するように配置されている。各燃料噴射弁３９は開閉制御されることにより、対応する気筒の燃焼室内に高圧燃料を直接噴射供給する。各燃料噴射弁３９から噴射された燃料は、燃焼室内の空気と混ざり合って混合気となる。蓄圧室３６には、その内部の燃圧を検出するための手段として、燃圧センサ６１が取付けられている。
【００２０】
エンジン４０には、その始動時にクランキングによってクランクシャフトに回転力を付与するためのスタータ（図示せず）が設けられている。このスタータは、運転者によるイグニションスイッチ（図示せず）の操作に応じて作動する。即ち、イグニションスイッチは、周知のようにＯＦＦ位置とＯＮ位置、及びＯＮ位置とＳＴＡＲＴ位置、との間を移動自在とされている。そして、イグニションスイッチがＯＮ位置からＳＴＡＲＴ位置に操作されている間はスタータが作動される。
【００２１】
低圧燃料ポンプ３１は、バッテリを電源とする電動モータ（図示せず）によって駆動される。この実施の形態１では、低圧燃料ポンプ３１は、イグニションスイッチがＯＦＦ位置からＯＮ位置に操作されると作動を開始し、ＯＮ位置からＯＦＦ位置へ操作されると停止される。低圧燃料ポンプ３１は、低圧通路３３を介して高圧燃料ポンプ２０に接続されている。又、低圧燃料ポンプ３１は、燃料タンク３０内から燃料を汲み上げ、高圧燃料ポンプ２０に向けて燃料を吐出する。
【００２２】
低圧燃料ポンプ３１は、吐出量が多く吐出圧が低いという特徴がある。又、電動モータによって駆動されるため、始動時の低圧燃料ポンプ３１の吐出特性がエンジン４０の回転変動の影響を受けないという特徴もある。低圧通路３３の途中には、その低圧通路３３内の燃圧を一定値（フィード圧）に調整するための低圧プレッシャレギュレータ３２が設けられている。
【００２３】
高圧燃料ポンプ２０は、ポンププランジャ２２、加圧室２３及び燃圧制御弁１０を備えている。ポンププランジャ２２は、エンジン４０のカムシャフト２４に取付けられたカム２５の回転に基づいてポンプシリンダ２１内を往復移動する。従って、ポンププランジャ２２の作動開始タイミングは、カムシャフト２４が回転を始めるタイミング、即ち、イグニションスイッチがＯＮ位置からＳＴＡＲＴ位置に操作されてスタータが作動を開始するタイミングと同じである。
【００２４】
加圧室２３は、ポンプシリンダ２１及びポンププランジャ２２によって区画されており、前述した低圧通路３３がこの加圧室２３に接続されている。加圧室２３に於いて、低圧通路３３との接続箇所は燃料吸入口２３ａとなっている。又、加圧室２３は、高圧燃料通路３５を介して蓄圧室３６に接続されている。高圧燃料通路３５の途中には、高圧燃料ポンプ２０から吐出された燃料の逆流を防止するための吐出弁３４が設けられている。
【００２５】
燃圧制御弁１０は電磁ソレノイド１１を備え、この電磁ソレノイド１１への通電制御により開閉動作を行う。電磁ソレノイド１１に対する通電が停止された状態では、燃圧制御弁１０は、ばね１２によって開弁する。即ち、燃料吸入口２３ａが開放され、低圧通路３３及び加圧室２３間が連通した状態になる。この状態にあって、加圧室２３の容積が大きくなる方向（図５の下方）へポンププランジャ２２が移動するとき（吸入行程中）には、低圧燃料ポンプ３１から送り出された燃料が低圧通路３３を介して加圧室２３内に吸入される。
【００２６】
又、加圧室２３の容積が収縮する方向（図５の上方）にポンププランジャ２２が移動するとき（圧送行程中）には、電磁ソレノイド１１に対する通電により、燃圧制御弁１０は、ばね１２に抗して閉弁される。即ち、燃料吸入口２３ａが閉鎖され、低圧通路３３及び加圧室２３間の連通が遮断される。ポンププランジャ２２の移動に伴い、加圧室２３内の燃圧が上昇して吐出弁３４を開弁させることにより、燃料が高圧燃料通路３５を通じて蓄圧室３６内へ供給される。
【００２７】
尚、高圧燃料ポンプ２０に於ける燃料吐出量の調整は、燃圧制御弁１０の閉弁開始時期を制御し、圧送行程中に於ける燃圧制御弁１０の閉弁期間を調整することによって行われる。即ち、燃圧制御弁１０の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすると燃料吐出量が増加する。これとは逆に、燃圧制御弁１０の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすると燃料吐出量が減少する。そして、前述のように高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量を調整することにより、蓄圧室３６内の燃圧が制御される。
【００２８】
この実施の形態１に於いては、エンジン４０が４気筒エンジンであり、高圧燃料ポンプ２０がクランクシャフトの２回転に対して燃料の圧送を２回行うように構成されている。即ち、エンジン４０の２気筒に於ける２回の燃料噴射に対して、高圧燃料ポンプ２０は燃料の圧送を１回行うようになっている。このようにして構成された高圧燃料ポンプ２０では、１回当たりの燃料吐出量が低圧燃料ポンプ３１に比べ少ない（低圧燃料ポンプ３１の吐出量の数十分の１）が、吐出圧が低圧燃料ポンプ３１に比べて高い（低圧燃料ポンプ３１の吐出圧の数十倍）という特徴がある。
【００２９】
尚、蓄圧室３６と燃料タンク３０とを接続するリリーフ通路３８には、リリーフ弁３７が配置されている。そして、蓄圧室３６内の燃圧が過度に高くなると、リリーフ弁３７が開いて蓄圧室３６内の高圧燃料が燃料タンク３０へ流出する。従って、蓄圧室３６内の燃圧が過度に高圧になることが抑制される。
【００３０】
電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）６０は、燃料噴射弁３９からの燃料の噴射量、噴射時期、燃圧制御弁１０の通電を制御する。ＥＣＵ６０は、蓄圧室３６の燃圧を検出する燃圧センサ６１の検出信号のほか、例えば、エンジン回転速度、吸入空気量、エンジン水温等のエンジンの運転状態を検出する後述の各種センサの検出信号を読込んで、エンジン４０の要求する燃料噴射量及び適正な燃料噴射時期を演算し、その演算結果に応じた噴射信号を燃料噴射弁３９に出力して、燃料噴射を実行する。又、ＥＣＵ６０は、エンジン始動時に燃料を昇圧させるための制御を行う。この制御は、エンジン始動時の燃料噴射圧力を上げることで噴霧の微粒化を促進し、もって始動時の噴射量を低減して黒煙の発生を低減するために行われる。
【００３１】
次に、ＥＣＵ６０の具体的な構成について説明する。図２は、この発明に係るＥＣＵ６０の具体的構成を示すブロック図であり、前述の図１と同一部分についてはそれと同一の符号を付している。図２に於いて、位相検出手段６０２は、クランク角度センサ６４とカム角度センサ６５の出力信号に基づいて、エンジン４０の軸位置ＰＨを検出しその検出した軸位置ＰＨを出力する。位相検出手段６０２から出力された軸位置ＰＨは、後述するベーパー排出制御手段６０１及び燃料噴射弁駆動手段６０４へ入力される。尚、エンジン４０の軸位置ＰＨが判明すれば、どの気筒がどの行程状態にあるかが判別可能となる。
【００３２】
燃料噴射量演算手段６０３は、クランク角度センサ６４の出力信号から得られるエンジン回転速度ＮＥとエアーフローセンサ６６の出力信号から得られる吸入空気量ＱＡとから、１気筒当たりの燃料噴射量（エンジン４０の要求噴射量）ＱＦを演算する。そして、燃料噴射量演算手段６０３によって演算された１気筒当たりの燃料噴射量ＱＦは、後述する燃料噴射弁駆動手段６０４へ出力される。
【００３３】
燃料噴射弁駆動手段６０４は、前述の位相検出手段６０２によって検出されたエンジン４０の軸位置ＰＨと、前述の燃料噴射量演算手段６０３によって演算された１気筒当たりの燃料噴射量ＱＦとが入力され、所定の駆動時期と燃料噴射量ＱＦに相当する駆動時間にて、燃料噴射弁３９を駆動制御する。尚、筒内噴射エンジンの場合、燃料噴射弁３９は燃焼に寄与させる燃料量として吸気行程もしくは圧縮行程で駆動される。
【００３４】
ベーパー排出制御手段６０１は、燃圧センサ６１によって検出される蓄圧室３９内の燃圧ＰＦと、イグニションスイッチ６２のＯＮ／ＯＦＦ状態を示す信号ＩＧと、燃料温度検出手段としての燃料温度推定手段６３によって検出される推定燃料温度ＴＦと、クランク角度センサ６３の出力信号から得られるエンジン回転速度ＮＥと、前述の位相検出手段６０２によって検出されたエンジン４０の軸位置ＰＨと、燃料残量センサ６７によって検出された燃料残量ＬＦとが入力され、後述するベーパー排出制御を行う。
【００３５】
尚、前述の燃料温度推定手段６３は、エンジン水温、吸気温度等のエンジンの温度情報を検出するセンサを用いて蓄圧室３６内の燃料温度を間接的に推定するよう構成されているが、前述の燃料温度推定手段６３に代えて、蓄圧室３６内の燃料温度を直接計測することが可能な燃料温度センサを用いてもよい。
【００３６】
内燃機関の気筒内に噴射される燃料は、図３に示すような飽和蒸気圧特性を備えている。即ち、図３に於いて、横軸は燃料温度、縦軸は燃圧を示し、例えば、燃料温度がＴＸのとき、飽和蒸気圧となる燃圧はＰＸとなる。このとき、燃料の物性上、燃圧がＰＸより高圧側の領域はベーパー非発生領域であり、燃料の気化は発生せず気化成分は無いが、燃圧がＰＸより低圧側の領域はベーパー発生領域であり、燃料の気化が発生し気化成分が存在することとなる。
【００３７】
図４は、ベーパー排出手段６０１のベーパー排出制御を説明するタイムチャートであって、（ａ）は、イグニションスイッチ６２のＯＮ／ＯＦＦ状態を示す信号ＩＧの状態を示し、ＯＮはイグニションスイッチ６２がＯＮ位置にあるときの信号レベル、ＯＦＦはイグニションスイッチ６２がＯＦＦ位置にあるときの信号レベルである。（ｂ）は低圧燃料ポンプ３１の作動、停止の状態を示し、（ｃ）は排気行程気筒に於ける燃料噴射弁３９の強制駆動の状態を示し、（ｄ）は蓄圧室３６内の燃圧ＰＦの挙動を示している。
【００３８】
図４に於いて、蓄圧室３６内の燃圧ＰＦの初期値は大気圧の場合を示している。又、蓄圧室３６内の燃圧ＰＦの挙動については、ベーパーが発生していないときを一点鎖線で示し、ベーパーが発生しているときを二点鎖線で示し、ベーパーが発生しているときに燃料噴射弁の強制駆動を実行したときを実線で示している。
【００３９】
いま、図４に於いて、時刻Ｔ１にてイグニションスイッチ６２がＯＦＦからＯＮに操作され、その動作状態を示す信号ＩＧがＯＦＦレベルからＯＮレベルに変化したとすると、これに同期して低圧燃料ポンプ３１も作動を開始する。このとき、蓄圧室３６内の燃圧ＰＦは、低圧燃料ポンプ３１が作動を始めることによって大気圧からフィード圧へ上昇し始める。
【００４０】
ここで、蓄圧室３６内にベーパーが発生してない場合では、図４の（ｄ）に一点鎖線で示すように、低圧燃料ポンプ３１が所定時間ＴＰだけ作動することによって燃圧ＰＦはいち早く上昇し、時刻Ｔ２の時点までにフィード圧に達する。
【００４１】
一方、蓄圧室３６内にベーパーが発生している場合では、蓄圧室３６内に存在するベーパーの圧縮に時間を取られて燃圧ＰＦの上昇が大幅に遅くなり、二点鎖線で示すように、時刻Ｔ５の時点にてようやくフィード圧に達する。
【００４２】
又、蓄圧室３６内にベーパーが発生しているときに燃料噴射弁の強制駆動を実行した場合では、実線にて示すように、低圧燃料ポンプ３１が時間ＴＰ以上作動した時点である時刻Ｔ２の時点に於いても燃圧ＰＦが所定圧ＰＸに達していないので、図４の（ｃ）に示すように時刻Ｔ２〜Ｔ３の間、排気行程気筒の燃料噴射弁３９を強制駆動し、この強制駆動した燃料噴射弁３９を通じて蓄圧室３６内のベーパーを排出させる。その結果、燃圧ＰＦが迅速に上昇して時刻Ｔ５よりも早い時刻Ｔ４の時点にてフィード圧に達する。
【００４３】
又、ベーパー排出制御手段６０１は、低圧燃料ポンプ３１が所定時間ＴＰ以上作動したことをもって低圧燃料ポンプ３１が作動していると判定したときに、燃圧センサ６１によって検出された蓄圧室３９内の燃圧ＰＦが燃料温度検出手段６３によって検出された燃料温度に対する飽和蒸気圧に達していなかった場合にも、排気行程にある気筒における燃料噴射弁３９を強制駆動するよう、燃料噴射弁駆動手段６０４に対して排気行程気筒の強制駆動指令を出力し、その燃料噴射弁３９を強制駆動させる。その結果、強制駆動された燃料噴射弁３９を通じて蓄圧室３６内のベーパーが排出され、燃圧ＰＦが迅速に上昇して時刻Ｔ５よりも早い時刻Ｔ４の時点にてフィード圧に達する。
【００４４】
以上のように動作するベーパー排出制御手段６０１は、イグニションスイッチ６２がＯＦＦからＯＮへ状態変化してからの経過時間、即ち、低圧燃料ポンプ３１の作動が所定時間ＴＰ以上経過したことをもって低圧燃料ポンプ３１が作動していることを判定する。
【００４５】
又、ベーパー排出制御手段６０１は、燃圧センサ６１によって検出された蓄圧室３９内の燃圧ＰＦが所定圧ＰＸに達した場合に、排気行程気筒の強制駆動指令の出力を終了するように構成されている。その結果、燃料噴射弁駆動手段６０４は、排気行程にある気筒における燃料噴射弁３９の強制駆動制御を終了する。
【００４６】
更に、ベーパー排出制御手段６０１は、排気行程気筒の強制駆動指令を出力してから、排気行程にある気筒に於ける燃料噴射弁３９の強制駆動が所定回数、又は所定時間以上継続された場合にも、排気行程気筒の強制駆動指令の出力を終了するように構成されている。その結果、燃料噴射弁駆動手段６０４は、排気行程にある気筒における燃料噴射弁３９の強制駆動制御を終了する。
【００４７】
又、ベーパー排出制御手段６０１は、燃料残量センサによって検出された燃料残量ＦＬが所定量を下回っているときには、排気行程気筒における燃料噴射弁の強制駆動を禁止するように構成されている。
【００４８】
前述の燃料噴射弁駆動手段６０４は、ベーパー排出制御手段６０１から排気行程気筒の強制駆動指令が入力されたときに、排気行程にある気筒に於ける燃料噴射弁３９の強制駆動を開始する。尚、エンジン４０が回転している場合には、排気行程にある気筒における燃料噴射弁３９を強制駆動制御する際、同時期に吸気行程にある気筒に於ける燃料噴射弁３９の駆動制御もエンジン４０が要求する燃料噴射量ＱＦに相当する駆動時間で駆動される。
【００４９】
次に、前述の様に構成されたベーパー排出制御手段６２の一連の動作について説明する。図５は、その動作を説明するフローチャートである。図５のサブルーチは、信号ＩＧがイグニションスイッチ６２がＯＮ位置になったことを示した時点から実行されるものとする。又、以下の動作の説明に於いて、エンジンの始動前には、高圧燃料ポンプ２０では燃圧制御弁１０は開弁しているものとし、低圧燃料ポンプ３１は、信号ＩＧがイグニションスイッチ６２がＯＮ位置になったことを示した時点から作動開始するものとする。
【００５０】
図５に於いて、ステップＳ１０１では、イグニションスイッチ６２のＯＮ／ＯＦＦを示す信号ＩＧが、イグニションスイッチ６２がＯＦＦ位置からＯＮ位置に操作された直後を示しているか否かを判定する。ここで、イグニションスイッチ６２がＯＦＦ位置からＯＮ位置に操作された直後の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０２へ進んで低圧燃料ポンプ３１の作動時間ＴＰを零クリアし、続いてステップＳ１０３へ進んで排気行程気筒に於ける燃料噴射弁３９の強制駆動回数Ｃを零クリアし、更にステップＳ１０４へ進んで排気行程気筒に於ける燃料噴射弁３９の強制駆動指令フラグＦを零クリアし、そしてステップＳ１０６へと進む。
【００５１】
一方、前述のステップＳ１０１に於いてイグニションスイッチ６２がＯＦＦ位置からＯＮ位置に操作された直後ではないと判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０１からステップＳ１０５へ進んで、低圧燃料ポンプ３１の作動時間ＴＰをインクリメントして[ＴＰ＝ＴＰ＋１]とし、ステップＳ１０６へと進む。
【００５２】
ステップＳ１０６では、位相検出手段６０２によってエンジン４０の軸位置ＰＨが検出済みか否か、即ち、各気筒の行程を検知可能か否かを判定する。ここで、エンジン４０の軸位置ＰＨが検出済みの場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０７へ進む。一方、軸位置ＰＨが検出済みでない場合（ＮＯ）には、何もせずに処理を抜けてリターンとなる。
【００５３】
ステップＳ１０７では、低圧燃料ポンプ３１の作動時間ＴＰが所定時間以上経過しているか否かを判定する。ここで、低圧燃料ポンプ３１の作動時間ＴＰが所定時間以上経過している場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０８へ進んで蓄圧室３６内の燃圧ＰＦを読み込んでステップＳ１０９へと進む。一方、作動時間ＴＰが所定時間以上経過していない場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１０７からステップＳ１１５へと進む。
【００５４】
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０８にて読み込んだ蓄圧室３６内の燃圧ＰＦが所定圧ＰＸに達していないか否かを判定する。ここで、蓄圧室３６内の燃圧ＰＦが所定圧ＰＸに達していない場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１０へ進む。一方、燃圧ＰＦが所定圧ＰＸに達していた場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１５へと進む。
【００５５】
ステップＳ１１０では、排気行程気筒に於ける燃料噴射弁３９の強制駆動回数Ｃが所定回数ＣＸに達していないか否かを判定する。ここで、強制駆動回数Ｃが所定回数ＣＸに達していない場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１１へ進む。一方、強制駆動回数Ｃが所定回数ＣＸに達していた場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１４に進んで排気行程気筒における燃料噴射弁の強制駆動指令フラグＦを零クリアしてステップＳ１１５へと進む。
【００５６】
ステップＳ１１１では、燃料残量センサ６７によって検出された燃料残量ＬＦが所定量ＬＸ以上か否かを判定する。ここで、燃料残量ＬＦが所定量ＬＸ以上の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１２へ進み排気行程気筒における燃料噴射弁３９の強制駆動指令フラグＦを「１」にセットし、続いてステップＳ１１３へ進んで強制駆動回数Ｃをインクリメントして[Ｃ＝Ｃ＋１]とし、ステップＳ１１５へと進む。
【００５７】
一方、ステップＳ１１１に於いて、燃料残量ＬＦが所定量ＬＸを下回っていると判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１１からステップＳ１１４へ進んで排気行程気筒における燃料噴射弁の強制駆動指令フラグＦを零クリアしてステップＳ１１５へと進む。
【００５８】
ステップＳ１１５では、排気行程気筒における燃料噴射弁３９の強制駆動指令フラグＦが「１」にセットされているか否かを判断する。ここで、強制駆動指令フラグＦが[Ｆ＝１]の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１６へ進んで燃料噴射弁駆動手段６０４による排気行程気筒に於ける燃料噴射弁３９の強制駆動が実行されて処理を抜けリターンとなる。
【００５９】
一方、ステップＳ１１５に於いて、強制駆動指令フラグＦが[Ｆ＝０]であると判断した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１７へ進んで燃料噴射弁駆動手段６０４による排気行程気筒における燃料噴射弁３９の強制駆動が禁止されて処理を抜けリターンとなる。
【００６０】
尚、前述の一連のベーパー排出制御手段６０１による動作は、エンジン４０が停止しているときの位相位置が検出可能な場合にあっては、エンジン４０が停止中であっても機能させることができる。
【００６１】
この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、低圧燃料ポンプが作動しており、かつ、前記燃圧センサによって検出された蓄圧室内の燃圧が所定圧を下回っているときに、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動を開始するようにしているので、蓄圧室内に発生しているベーパーを排気行程気筒の燃料噴射弁を通じて燃焼室内へ排出することが可能となり、コストアップ無しに蓄圧室内の燃料の昇圧時間を短縮することができる。
【００６２】
又、この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、排気行程気筒における燃料噴射弁を強制駆動することで蓄圧室内のベーパー排出を促進することができるので、吸気行程気筒における燃料噴射弁の駆動時間はエンジンの要求する噴射量に相当する駆動時間のまま変更しなくて済ませることができる。そのため、蓄圧室内の燃圧が予想以上に早く上昇したときであっても燃焼に寄与する噴射量（吸気行程気筒で噴射された燃料量）が過剰になることは無く、その結果、リッチ失火やエンジンオイル希釈を招くこともない。
【００６３】
更に、この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、燃焼室内の圧力がフィード圧よりも高くなることのない排気行程気筒の燃料噴射弁を強制駆動するようにしているので、一旦、燃焼室へ排出したベーパーが蓄圧室へ逆流することも回避される。
【００６４】
又、この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、蓄圧室内の燃圧が、フィード圧よりも低い圧力値として設定されている所定値を下回っているときに、蓄圧室内にベーパーが発生していると判断するようにしているので、燃料タンク内の燃料が空の状態から燃料を充填したときのように、蓄圧室内の燃圧が大気圧付近まで低下している状態で蓄圧室内にべーパーが存在しているということを的確に判断したうえで排気行程気筒の燃料噴射弁を強制駆動することができる。
【００６５】
更に、この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、検出された蓄圧室内の燃圧が、蓄圧室内の燃料温度に対応する飽和蒸気圧を下回っているときに、蓄圧室内にベーパーが発生していると判断するようにしているので、高温環境下でエンジンを負荷運転した後にエンジンを停止したときのように、蓄圧室内の燃圧が大気圧付近まで低下していない状態であっても蓄圧室内にべーパーが存在しているということを的確に判断したうえで排気行程気筒の燃料噴射弁を強制駆動することができる。
【００６６】
ところで、排気行程にある気筒における燃料噴射弁を強制駆動することで燃焼室内へベーパーが排出され、蓄圧室内の燃圧は迅速に昇圧する。しかし、ベーパーが排出されて蓄圧室内が燃料で充満し始めると、ベーパーに代わって燃料自体が燃焼室内へ排出され、更に、この燃料が排気管へ流出することで排ガスを悪化させる恐れが出てくる。この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、蓄圧室内の燃圧が前述の所定圧以上となったときにいち早く排気行程気筒の燃料噴射弁の強制駆動を終了するようにしているので、前述のような懸念を回避することができる。尚、排気行程気筒における燃料噴射弁の強制駆動を終了する際の所定圧は、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動を開始する際の所定圧と同じ圧力値であるものとして説明したが、同じ圧力値である必要はなく、制御動作の安定化や効果の最適化を図るために、予め実機挙動に基づいて両所定値間にヒステリシスを設定してもよい。
【００６７】
一方、例えば、ガス欠のままエンジンの始動操作を続けたときや、燃圧センサの出力値が大気圧相当の値で固着故障していたときや、燃料系が破損して燃料が大量に漏れているとき等、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動を続けても燃圧が上昇しないという状況が予想される。その場合、蓄圧室内に燃料が無い状態で燃料噴射弁の開閉駆動（いわゆる、燃料噴射弁のカラ打ち）が長時間継続され、燃料噴射弁の異常発熱や磨耗に起因した性能劣化をもたらす恐れがある。この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動が、所定回数又は所定時間以上継続されたときに、排気行程気筒における燃料噴射弁の強制駆動を終了するようにしているので、前述のような懸念を回避することができる。尚、ここで言う所定回数又は所定時間とは、例えば燃料の流通が無い状態で燃料噴射弁を断続駆動しても燃料噴射弁の信頼性を損なわない程度の動作回数以下の値として予め設定される。
【００６８】
又、この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置によれば、燃料タンク内の燃料残量が所定量を下回っているときに、排気行程気筒における燃料噴射弁の強制駆動自体を禁止することで、燃料噴射弁のカラ打ちに起因する燃料噴射弁の異常発熱や磨耗を防止する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置の構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置に於けるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図３】燃料の飽和蒸気圧特性を示す特性図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置の動作を説明するタイムチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 燃圧制御弁
１１ 電磁ソレノイド
１２ ばね
２０ 高圧燃料ポンプ
２１ ポンプシリンダ
２２ ポンププランジャ
２３ 加圧室
２３ａ 燃料吸入口
２４ カム軸
２５ ポンプカム
３０ 燃料タンク
３１ 低圧燃料ポンプ
３２ 低圧プレッシャレギュレータ
３３ 低圧通路
３４ 吐出弁
３５ 高圧燃料通路
３６ 蓄圧室
３７ リリーフ弁
３８ リリーフ通路
３９ 燃料噴射弁
４０ エンジン
６０ ＥＣＵ
６１ 燃圧センサ
６２ イグニションスイッチ
６３ 燃料温度推定手段
６４ クランク角度センサ
６５ カム角センサ
６６ エアーフローセンサ
６７ 燃料残量センサ
６０１ ベーパー排出制御手段
６０２ 位相検出出手段
６０３ 燃料噴射量演算手段
６０４ 燃料噴射弁駆動手段
ＴＰ 低圧燃料ポンプの作動時間
ＰＦ 蓄圧室内の燃圧
ＬＦ 燃料タンク内の燃料残量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内へ燃料を直接噴射するように気筒毎に配置された燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁と共通に接続され高圧の燃料を蓄える蓄圧室と、前記蓄圧室の燃料の圧力を検出する燃圧センサと、燃料タンクの燃料を汲み上げて低圧通路へ吐出する低圧燃料ポンプと、前記低圧通路内の燃料をフィード圧に調整する低圧プレッシャレギュレータと、前記低圧通路内の燃料を吸入して前記蓄圧室へ吐出する高圧燃料ポンプと、前記高圧燃料ポンプから前記蓄圧室へ向かう燃料の流通のみを許す吐出弁と、前記蓄圧室内の燃料の圧力を調整するための燃圧制御弁とを備えた筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置において、前記低圧燃料ポンプが作動しており、かつ、前記燃圧センサによって検出された前記蓄圧室内の燃圧が所定圧を下回っているときに、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動を開始することを特徴とする筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記所定圧が、前記低圧通路内に配置された低圧プレッシャレギュレータによって調整されるフィード圧より低い圧力値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項３】
直接又は間接的に前記蓄圧室内の燃料の温度を検出する燃料温度検出手段を備え、前記所定圧が、前記燃料温度検出手段によって検出された燃料温度に対応する飽和蒸気圧に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記燃圧センサによって検出された前記蓄圧室内の燃圧が前記所定圧以上となったときに、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動を終了することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記排気行程にある気筒に於ける燃料噴射弁の強制駆動が所定回数又は所定時間以上経過したときに、前記排気行程にある気筒に於ける燃料噴射弁の強制駆動を終了することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記燃料タンク内の燃料残量を検出する燃料残量センサを備え、前記燃料残量センサによって検出された燃料残量が所定量を下回っているときには、排気行程にある気筒に於ける燃料噴射弁の強制駆動を禁止することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項１】
燃焼室内へ燃料を直接噴射するように気筒毎に配置された燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁と共通に接続され高圧の燃料を蓄える蓄圧室と、前記蓄圧室の燃料の圧力を検出する燃圧センサと、燃料タンクの燃料を汲み上げて低圧通路へ吐出する低圧燃料ポンプと、前記低圧通路内の燃料をフィード圧に調整する低圧プレッシャレギュレータと、前記低圧通路内の燃料を吸入して前記蓄圧室へ吐出する高圧燃料ポンプと、前記高圧燃料ポンプから前記蓄圧室へ向かう燃料の流通のみを許す吐出弁と、前記蓄圧室内の燃料の圧力を調整するための燃圧制御弁とを備えた筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置において、前記低圧燃料ポンプが作動しており、かつ、前記燃圧センサによって検出された前記蓄圧室内の燃圧が所定圧を下回っているときに、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動を開始することを特徴とする筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記所定圧が、前記低圧通路内に配置された低圧プレッシャレギュレータによって調整されるフィード圧より低い圧力値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項３】
直接又は間接的に前記蓄圧室内の燃料の温度を検出する燃料温度検出手段を備え、前記所定圧が、前記燃料温度検出手段によって検出された燃料温度に対応する飽和蒸気圧に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記燃圧センサによって検出された前記蓄圧室内の燃圧が前記所定圧以上となったときに、排気行程にある気筒における燃料噴射弁の強制駆動を終了することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記排気行程にある気筒に於ける燃料噴射弁の強制駆動が所定回数又は所定時間以上経過したときに、前記排気行程にある気筒に於ける燃料噴射弁の強制駆動を終了することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記燃料タンク内の燃料残量を検出する燃料残量センサを備え、前記燃料残量センサによって検出された燃料残量が所定量を下回っているときには、排気行程にある気筒に於ける燃料噴射弁の強制駆動を禁止することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１８５６６２（Ｐ２００９−１８５６６２Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５２４１（Ｐ２００８−２５２４１）
【出願日】平成２０年２月５日（２００８．２．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月５日（２００８．２．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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