(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
針弁の開弁動作のための第１電磁駆動手段と、針弁を開弁状態に保持するための第２電磁駆動手段とを備える電磁式燃料噴射弁において、
前記第２電磁駆動手段に対し、針弁が閉弁状態にあるときに通電し、針弁の閉弁動作時には通電を停止する燃料加熱用通電制御手段を設けたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置。
【請求項２】
筒内直接噴射式内燃機関において、筒内圧力を検出する手段を有し、筒内圧力に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止する通電禁止手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置。
【請求項３】
筒内直接噴射式内燃機関において、筒内圧力を検出する手段と、燃料噴射弁に供給される燃料圧力を検出する手段とを有し、筒内圧力と燃料圧力との差圧に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止する通電禁止手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置。
【請求項４】
燃料噴射弁内の燃料温度を検出する手段を有し、燃料温度に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止する通電禁止手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置。
【請求項５】
前記通電禁止手段に代え、燃料温度に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を制限する通電時間制限手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置。
【請求項６】
燃料噴射弁内の燃料温度を検出する手段と、燃料噴射弁に供給される燃料圧力を検出する手段とを有し、燃料温度及び燃料圧力に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止する通電禁止手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置。
【請求項７】
前記通電禁止手段に代え、燃料温度及び燃料圧力に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を制限する通電時間制限手段を設けたことを特徴とする請求項６記載の電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置。
【請求項８】
燃料噴射弁本体温度を検出する手段を有し、燃料噴射弁本体温度に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止する通電禁止手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置。
【請求項９】
前記通電禁止手段に代え、燃料噴射弁本体温度に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を制限する通電時間制限手段を設けたことを特徴とする請求項８記載の電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置。
【請求項１０】
機関冷却水温度を検出する手段を有し、機関冷却水温度に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止する通電禁止手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置。
【請求項１１】
前記通電禁止手段に代え、機関冷却水温度に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を制限する通電時間制限手段を設けたことを特徴とする請求項１０記載の電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置。
【請求項１２】
各気筒毎に燃料噴射弁を備え、一連の燃料通路により所定の順序で各燃料噴射弁に燃料を供給する多気筒内燃機関において、燃料の流れが下流側になる燃料噴射弁ほど、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を短くするように通電時間を制限する通電時間制限手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関における電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関において、燃料噴射弁から噴射供給される燃料を燃焼開始前までに気化させておくと、ＨＣやスモークに代表される排気ガス中の有害成分の低減や、燃焼効率の改善による燃費の向上を図ることができる。
【０００３】
そこで、従来より、燃料噴射弁から噴射供給する燃料を、燃料噴射弁から噴射される前に、予め加熱しておく方法が知られており、具体的には、電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置として、特開平９−２６４２２４号公報に示されるように、所定パルス幅以下の燃料噴射弁駆動信号を制御手段から出力して現出される無効噴射期間中に、燃料噴射弁のコイルに電流を流して、該コイルの発熱により燃料噴射弁内の燃料を加熱するようにしたものが知られている。
【０００４】
一方、特開平１１−１４８４３９号公報に示されるように、弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動するときの応答性を高めると共に、開弁した後は低消費電力で安定して開弁状態を維持できる構造を有する電磁式燃料噴射弁として、針弁の開弁動作のための第１電磁駆動手段と、針弁を開弁状態に保持するための第２電磁駆動手段とを備えるものが提案されており、一般的には、第１電磁駆動手段としてのコントロールコイルと、第２電磁駆動手段としてのホールドコイルとを備える２コイル型燃料噴射弁として実現されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置において、燃料噴射弁のコイルに電流を流して発熱させる場合、１回の通電は無効噴射期間より短くする必要があり、針弁をリフトさせることなく、燃料温度を上昇させるためには、無効噴射期間より短い通電を何度も繰り返すしかなく、トータルで見ても通電時間を充分にとれないため、燃料温度の上昇の効率が悪いという問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、針弁の開弁動作のための第１電磁駆動手段と、針弁を開弁状態に保持するための第２電磁駆動手段とを備える電磁式燃料噴射弁を利用して、燃料温度の上昇を効率良くすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、図１に示すように、針弁の開弁動作のための第１電磁駆動手段と、針弁を開弁状態に保持するための第２電磁駆動手段とを備える電磁式燃料噴射弁において、前記第２電磁駆動手段に対し、針弁が閉弁状態にあるときに通電し、針弁の閉弁動作時には通電を停止する燃料加熱用通電制御手段を設けて、電磁式燃料噴射弁の燃料加熱制御装置を構成する。
【０００８】
請求項２に係る発明では、筒内直接噴射式内燃機関において、筒内圧力を検出する手段を有し、筒内圧力に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止する通電禁止手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明では、筒内直接噴射式内燃機関において、筒内圧力を検出する手段と、燃料噴射弁に供給される燃料圧力を検出する手段とを有し、筒内圧力と燃料圧力との差圧に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止する通電禁止手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明では、燃料噴射弁内の燃料温度を検出する手段を有し、燃料温度に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止する通電禁止手段を設けたことを特徴とする。尚、この通電禁止手段に代え、燃料温度に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を制限する通電時間制限手段を設けるようにしてもよい（請求項５）。
【００１１】
請求項６に係る発明では、燃料噴射弁内の燃料温度を検出する手段と、燃料噴射弁に供給される燃料圧力を検出する手段とを有し、燃料温度及び燃料圧力に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止する通電禁止手段を設けたことを特徴とする。尚、この通電禁止手段に代え、燃料温度及び燃料圧力に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を制限する通電時間制限手段を設けるようにしてもよい（請求項７）。
【００１２】
請求項８に係る発明では、燃料噴射弁本体温度を検出する手段を有し、燃料噴射弁本体温度に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止する通電禁止手段を設けたことを特徴とする。尚、この通電禁止手段に代え、燃料噴射弁本体温度に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を制限する通電時間制限手段を設けるようにしてもよい（請求項９）。
【００１３】
請求項１０に係る発明では、機関冷却水温度を検出する手段を有し、機関冷却水温度に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止する通電禁止手段を設けたことを特徴とする。尚、この通電禁止手段に代え、機関冷却水温度に基づいて、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を制限する通電時間制限手段を設けるようにしてもよい（請求項１１）。
【００１４】
請求項１２に係る発明では、各気筒毎に燃料噴射弁を備え、一連の燃料通路により所定の順序で各燃料噴射弁に燃料を供給する多気筒内燃機関において、燃料の流れが下流側になる燃料噴射弁ほど、前記燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を短くするように通電時間を制限する通電時間制限手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、針弁を開弁状態に保持するための第２電磁駆動手段に対し、針弁が閉弁状態にあるときに通電することで、噴射要求のないときに針弁をリフトさせることなく十分に通電でき、針弁を閉弁動作させるときのみ通電を停止すればよいので、通電時間を極めて長くすることができ、発熱量の増大により、燃料噴射弁内の燃料を効率良く温度上昇させることができ、これにより燃料噴射弁から噴射される燃料の気化を促進して、排気性能及び燃費等の向上を図ることができる。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、筒内圧力に基づいて、燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止することで、次のような効果が得られる。直噴式の燃料噴射弁の場合、閉弁状態での通電により閉弁方向の力が弱くなっている状態で、筒内圧力が高くなると、筒内圧力が開弁方向に作用するため、燃料噴射弁が噴射要求時以外に開弁して、筒内の作動ガスが燃料噴射弁内部に流入し、次サイクルの燃料噴射量の減少による運転性の悪化及び作動ガス内の固体・液体・気体物質による燃料噴射弁内部の破損・詰まりに代表される信頼性の悪化等の不具合が発生する恐れがあるが、筒内圧力に基づいて、具体的には、筒内圧力が所定値以上のときに、閉弁状態での通電を禁止することにより、上記不具合を防止できる。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、筒内圧力と燃料圧力との差圧に基づいて、燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止することで、次のような効果が得られる。直噴式の燃料噴射弁の場合、閉弁状態での通電により閉弁方向の力が弱くなっている状態で、筒内圧力が高くなると、筒内圧力が開弁方向に作用する他、燃料圧力が低下すると、閉弁方向の力が更に弱くなるため、燃料噴射弁が噴射要求時以外に開弁して、上記不具合が発生する恐れがあるが、筒内圧力と燃料圧力との差圧に基づいて、具体的には、前記差圧が所定値以上のときに、閉弁状態での通電を禁止することにより、上記不具合をより確実に防止できる。
【００１８】
請求項４に係る発明によれば、燃料噴射弁内の燃料温度に基づいて、具体的には、燃料温度が所定値（気化温度）以上のときに、燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止することで、燃料噴射弁内部での燃料の気化を防止でき、気化により生じる規定より少ない燃料の噴射による運転性の悪化を抑制できる。
【００１９】
また、請求項５に係る発明のように、燃料温度に基づいて、燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を制限することで、燃料温度を必要以上に低下させることなく、請求項４の効果を発揮させることができる。
【００２０】
請求項６に係る発明によれば、燃料温度及び燃料圧力に基づいて、具体的には、燃料温度が燃料圧力により定まる気化温度以上のときに、燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止することで、燃料噴射弁内部での燃料の気化をより確実に防止でき、気化により生じる規定より少ない燃料の噴射による運転性の悪化を抑制できる。
【００２１】
また、請求項７に係る発明のように、燃料温度及び燃料圧力に基づいて、燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を制限することで、燃料温度を必要以上に低下させることなく、請求項６の効果を発揮させることができる。
【００２２】
請求項８に係る発明によれば、燃料噴射弁本体温度に基づいて、燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止することで、燃料噴射弁本体の温度上昇を抑え、燃料噴射弁の信頼性の悪化を抑制できる。
【００２３】
また、請求項９に係る発明のように、燃料噴射弁本体温度に基づいて、燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を制限することで、燃料温度を必要以上に低下させることなく、請求項８の効果を発揮させることができる。
【００２４】
請求項１０に係る発明によれば、機関冷却水温度に基づいて、燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電を禁止することで、冷却水温度が高い場合、吸入空気温度及び燃焼室内温度が高く、燃料を加熱しても排気性能向上等の効果がなくなるので、このような条件での消費電力を低減し、燃費悪化を抑制することができる。
【００２５】
また、請求項１１に係る発明のように、機関冷却水温度に基づいて、燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を制限することで、燃料温度を必要以上に低下させることなく、請求項１０の効果を発揮させることができる。
【００２６】
請求項１２に係る発明によれば、一連の燃料通路により所定の順序で各気筒の燃料噴射弁に燃料を供給する場合に、燃料の流れが下流側になる燃料噴射弁ほど、燃料加熱用通電制御手段による閉弁状態での通電時間を短くすることで、燃料の流れが下流側になる燃料噴射弁ほど、燃料温度上昇が大きくなって、燃焼状態が気筒毎に変化し、運転性が悪化するのを抑制でき、気筒間バラツキを解消できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。尚、以下の実施形態では、針弁の開弁動作のための第１電磁駆動手段としての第１コイル（以下コントロールコイルといい、図中にはＣコイルと記す）と、針弁を開弁状態に保持するための第２電磁駆動手段としての第２コイル（以下ホールドコイルといい、図中にはＨコイルと記す）とを備える２コイル型燃料噴射弁に対して、本発明を適用する。
【００２８】
図２は２コイル型燃料噴射弁の構造図を示している。
この２コイル型燃料噴射弁１は、本体２先端部の噴射孔３のシート部に相対させて、本体２内に針弁（プランジャ）４が収納され、針弁４はそのフランジ部４ａに作用させたリターンスプリング５により閉弁方向に付勢されている。そして、針弁４に対し、開弁方向の電磁吸引力を発生すべく、コントロールコイル６及びホールドコイル７が設けられている。
【００２９】
一方、本体２基端部の燃料入口８から入った燃料は、燃料通路９を流れ、針弁４の周囲の燃料溜り１０に導かれる。
コントロールコイル６及びホールドコイル７に共に通電されていない状態では、針弁４はリターンスプリング５により噴射孔３のシート部に押し付けられており、燃料を噴射しない状態となっている（閉弁状態）。
【００３０】
コントロールコイル６は、これに通電すると針弁４のフランジ部４ａを電磁力により吸引し、針弁４を図中上方に持ち上げる。これにより、針弁４は噴射孔３から離れ、燃料溜り１０内の燃料が噴射孔３より噴射されて、燃料噴霧Ｆを形成する（開弁状態）。
【００３１】
ホールドコイル７は、コントロールコイル６と同様に、針弁４を電磁力により吸引するが、ホールドコイル７だけに通電しても、開弁動作させることはできず、開弁状態に保持するために使用する。
【００３２】
すなわち、コントロールコイル６は、開弁動作させるに十分な力を発生するコイル構造を持ち、ホールドコイル７は、開弁状態を保持するに十分な力を発生するコイル構造を持つ。前者の力は後者の力より大きく、また、前者の消費電力は後者の消費電力より大きい。
【００３３】
図３は燃料噴射制御のための従来の通電制御のタイムチャートを示している。燃料噴射要求信号に基づいて、噴射要求が発生すると、コントロールコイル６への通電を開始し、開弁状態に移行させる。これとほぼ同時にホールドコイル７への通電を開始する。そして、針弁４を完全開弁状態にし得る時間の経過後、コントロールコイル６ヘの通電を停止する。一方、ホールドコイル７ヘの通電は継続し、針弁４を開弁状態に保持する。噴射要求がなくなった時点で、ホールドコイル７ヘの通電を停止して、閉弁状態に移行させる。このようにするのは、前述したようにコントロールコイル６で発生する電磁吸引力が大きく、通電を停止しても磁気特性上磁力が消滅するのに時間がかかり、閉弁状態にするのに時間かかるためであり、また、消費電力が大きく燃料消費量を増大させてしまう問題を解決するためである。
【００３４】
図４は燃料噴射制御及び燃料加熱制御のための本発明（第１実施形態）の通電制御のタイムチャートを示している。
噴射要求がない状態でも、ホールドコイル７への通電を行って、該コイル７の発熱により燃料を加熱している。前述したように、ホールドコイル７のみへの通電であれば開弁状態にならず、燃料は噴射されない。噴射要求が発生すると、コントロールコイル６への通電を開始し、開弁状態に移行させる。針弁４を完全開弁状態にし得る時間の経過後、コントロールコイル６ヘの通電を停止し、ホールドコイル７により開弁状態に保持する。噴射要求がなくなった時点で、ホールドコイル７ヘの通電を停止して、閉弁状態に移行させる。そして、針弁４を完全閉弁状態にし得る時間の経過後、再びホールドコイル７ヘの通電を開始する。前述したように、再びホールドコイル７に通電しても開弁状態にはならない。この制御により、ホールドコイル７の通電時間は、従来制御に比べて大幅に長くなり、燃料温度の上昇効果に優れる。
【００３５】
図５は本発明（第１実施形態）の通電制御のための通電制御ルーチンのフローチャートであり、所定の単位時間毎又は単位クランク角毎に実行される。
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、燃料噴射要求信号に基づいて、噴射要求有りか否かを判定する。
【００３６】
噴射要求有りの場合は、ステップ２へ進み、前回も噴射要求有りか否かを判定する。
ステップ２での判定で、前回噴射要求無しの場合は、噴射要求無しから有りへ変化した場合（噴射開始時）であり、ステップ３へ進む。
【００３７】
ステップ３では、コントロールコイル６への通電を開始して、開弁状態に移行させ、ステップ４で、コントロールコイル６の通電時間を計測するための第１タイマを０にリセットして、スタートさせる。
【００３８】
そして、ステップ５へ進んで、ホールドコイル７に非通電中の場合は、ホールドコイル７への通電を開始して、本ルーチンを終了する。基本的には、後述するステップ１３にて通電が開始されているので、通電状態を保持することになる。
【００３９】
ステップ２での判定で、前回噴射要求有りの場合は、すでにコントロールコイル６への通電を開始しているので、ステップ６へ進んで、第１タイマが所定値Ｔ１（完全開弁状態に移行し得る時間）以上か否かを判定する。
【００４０】
第１タイマが所定値Ｔ１未満の場合は、コントロールコイル６への通電を継続したまま本ルーチンを終了する。第１タイマが所定値Ｔ１に達した場合は、ステップ７へ進んで、コントロールコイル６への通電を停止し、すでに通電を停止している場合は、非通電状態を保持して、本ルーチンを終了する。従って、ホールドコイル７のみの通電の継続により、開弁状態を保持する。
【００４１】
噴射要求無しの場合は、ステップ８へ進み、前回も噴射要求無しか否かを判定する。
ステップ８での判定で、前回噴射要求有りの場合は、噴射要求有りから無しへ変化した場合（噴射停止時）であり、ステップ９へ進む。
【００４２】
ステップ９では、ホールドコイル７への通電を停止して、閉弁状態に移行させ、ステップ１０で、ホールドコイル７の通電停止時間を計測するための第２タイマを０にリセットして、スタートさせ、本ルーチンを終了する。
【００４３】
ステップ８での判定で、前回噴射要求無しの場合は、すでにホールドコイル７への通電を停止しているので、ステップ１１へ進んで、第２タイマが所定値Ｔ２（完全閉弁状態に移行し得る時間）以上か否かを判定する。
【００４４】
第２タイマが所定値Ｔ２未満の場合は、ホールドコイル７への通電を停止したまま本ルーチンを終了する。第２タイマが所定値Ｔ２に達した場合は、ステップ１３へ進んで、燃料加熱のため、ホールドコイル７への通電を開始し、すでに通電を開始している場合は、通電状態を保持して、本ルーチンを終了する。このような閉弁状態でのホールドコイル７のみへ通電により、開弁動作させることなく、燃料を加熱できる。ここで、特にステップ１３の部分が燃料加熱用通電制御手段に相当する。
【００４５】
以上のように、針弁４を開弁状態に保持するためのホールドコイル７に対し、針弁４が閉弁状態にあるときに通電することで、言い換えれば、針弁４の閉弁動作時のみ通電を停止することで、噴射要求のないときに針弁４をリフトさせることなく、通電時間を極めて長くすることができ、発熱量の増大により、燃料噴射弁１内の燃料を効率良く温度上昇させることができ、これにより燃料噴射弁１から噴射される燃料の気化を促進して、排気性能及び燃費等の向上を図ることができる。
【００４６】
次に、各種条件にて、閉弁状態でのホールドコイル７への通電を禁止、又は通電時間を制限するようにした実施形態について説明する。
図６は、筒内直接噴射式内燃機関、特に直噴火花点火式内燃機関において、２コイル型燃料噴射弁１を用いて、燃料加熱制御を行う場合のシステム構成を示している。
【００４７】
従って、内燃機関（以下エンジンという）２０の燃焼室２１内に直接燃料を噴射するように、２コイル型燃料噴射弁１が取付けられており、この燃料噴射弁１へは、燃料タンク２２内の燃料を燃料ポンプ２３により燃料通路２４を介して加圧供給するようにしてある。尚、２５はスロットル弁、２６は吸気マニホールド、２７は吸気弁、２８は点火プラグを示している。
【００４８】
２コイル型燃料噴射弁１のコントロールコイル６及びホールドコイル７への通電は、コントロールユニット３０により制御され、コントロールユニット３０には、各種センサから信号が入力されている。
【００４９】
クランク角センサ３１は、単位クランク角毎及び基準クランク角毎に信号を出力するもので、その信号よりクランク角位置を検出できると共に、エンジン回転数Ｎｅを算出可能である。
【００５０】
吸気圧センサ３２は、吸気マニホールド２６のコレクタ部に取付けられ、吸気圧力Ｐａを検出する。
スロットルセンサ３３は、スロットル弁２５に付設され、その開度ＴＶＯを検出する。
【００５１】
水温センサ３４は、エンジン２０のウォータジャケットに臨んで、冷却水温度Ｔｗを検出する。
筒内圧センサ３５は、点火プラグ２８の座金状に形成されて取付けられ、圧電素子により筒内圧力（燃焼室内圧力）Ｐｃを検出する。
【００５２】
燃料圧力センサ３６は、燃料噴射弁１への燃料通路２４内にて（又は燃料噴射弁１内にて）、燃料噴射弁１に供給される燃料圧力Ｐｆを検出する。
燃料温度センサ３７は、燃料噴射弁１内の燃料温度Ｔｆを検出する。
【００５３】
燃料噴射弁本体温度センサ３８は、燃料噴射弁１の本体温度（望ましくはコイル温度）Ｔｂを検出する。
尚、これらのセンサ３１〜３８は、以下の各実施形態での必要性に応じて、選択的に取付けられて使用される。
【００５４】
第２実施形態は、上記のような筒内直接噴射式エンジンにおいて、２コイル型燃料噴射弁１を用いて、燃料加熱制御を行う場合に、筒内圧力（燃焼室内圧力）に基づいて、より望ましくは、筒内圧力及び燃料圧力に基づいて、筒内圧力と燃料圧力との差圧が所定値以上のときに、燃料加熱制御を中止するようにしたものである。
【００５５】
つまり、圧縮圧力及び燃焼圧力により筒内圧力が高まると、燃料噴射弁１を開弁状態にする力が働く。また、燃料圧力が低下した場合には、閉弁状態にする力が弱くなる。燃料加熱制御を行わない場合は、噴射要求がないときに、燃料噴射弁１が開弁状態とならないように、筒内圧力の上昇や燃料圧力の低下を考慮して、リターンスプリング５の荷重を設定してあるため、噴射要求がないときに、燃料噴射弁１が開弁状態となることはない。しかし、燃料加熱制御を行う場合は、噴射要求がないときに、ホールドコイル７に通電しており、これにより開弁方向の力を発生させているため、筒内圧力の上昇や燃料圧力の低下により開弁状態になりやすいという問題が発生する。この問題を解決すべく、筒内圧力及び燃料圧力に基づいて、閉弁状態でのホールドコイル７ヘの通電を禁止するのである。
【００５６】
かかる通電禁止制御には、図６のシステム構成において、筒内圧力検出手段としての筒内圧センサ３５と、燃料圧力検出手段としての燃料圧力センサ３６とを用いる。
【００５７】
図７は通電禁止制御を行う場合の通電制御ルーチンのフローチャートである。図５のフローと異なる点は、噴射要求がなくなり、ホールドコイル７への通電を停止して、閉弁状態に移行させた後、第２タイマが所定値Ｔ２に達してからは、ステップ１１からステップ１２へ進んで、通電禁止フラグが１にセットされているか否かを判定し、通電禁止フラグ＝０の場合は、ステップ１３へ進んで、ホールドコイル７への通電を開始（開始後であれば通電状態を保持）するが、通電禁止フラグ＝１の場合は、ステップ１４へ進んで、ホールドコイル７への通電を停止（通電停止後であれば非通電状態を保持）する点である。
【００５８】
図８は第２実施形態での通電禁止ルーチンのフローチャートであり、例えばクランク角１°毎に実行される。
ステップ２１では、噴射要求の有無を判定する。
【００５９】
噴射要求無しの場合は、ステップ２２へ進んで、筒内圧センサ３５により検出される筒内圧力（燃焼室内圧力）Ｐｃを読込む。また、ステップ２３で、燃料圧力センサ３６により検出される燃料圧力Ｐｆを読込む。
【００６０】
そして、ステップ２４で、筒内圧力Ｐｃと補正係数Ｃ×燃料圧力Ｐｆとの差（Ｐｃ−Ｃ×Ｐｆ）が所定値以上か否かを判定する。ここで、Ｃは、筒内圧力Ｐｃ、燃料圧力Ｐｆが針弁４に加わる際の受圧面積の相違等の要因により、噴射弁を開弁、閉弁させる影響度合が、筒内圧力Ｐｃと燃料圧力Ｐｆとで異なることを補正する係数である。
【００６１】
Ｐｃ−Ｃ×Ｐｆ≧所定値の場合は、開弁状態に至る恐れがあるとして、ステップ２５へ進んで、通電禁止フラグを１にセットする。これにより、図７のフローにて閉弁状態でのホールドコイル７への通電が禁止される。従って、図８のステップ２４，２５の部分と図７のステップ１２，１４の部分とが通電禁止手段に相当する。
【００６２】
Ｐｃ−Ｃ×Ｐｆ＜所定値の場合は、開弁状態に至る恐れはないので、ステップ２６へ進んで、通電禁止フラグを０にリセットする。これにより、図７のフローにて閉弁状態でのホールドコイル７への通電がなされるようになる。
【００６３】
噴射要求有りの場合は、開弁状態であるので、ステップ２６へ進んで、通電禁止フラグを０にリセットする。
図９は、圧縮行程〜爆発行程での筒内圧力の変化と、コントロールコイル及びホールドコイルへの通電パターンとを示したもので、燃料圧力が一定であるとすると、（ａ）の場合は、筒内圧力が規定値を超えていないので、通電禁止はなされないが、（ｂ）の場合は、筒内圧力が一時的に規定値を超えているので、その間、通電禁止がなされる。
【００６４】
次に第３実施形態について説明する。
前述の第２実施形態では例えばクランク角度１°毎にリアルタイムで筒内圧力の判定を行っているが、第３実施形態は、１サイクル毎に、最大筒内圧力を検出し、これを用いて通電禁止制御を行うようにしたものである。
【００６５】
図１０は第３実施形態での通電禁止ルーチンのフローチャートであり、１サイクル毎に実行される。
ステップ３１では、別途算出される１サイクルでの最大筒内圧力Ｐｃｍａｘ  を読込む。
【００６６】
ステップ３２では、燃料圧力Ｐｆを読込む。
そして、ステップ３３で、最大筒内圧力Ｐｃｍａｘ  と補正係数Ｃ×燃料圧力Ｐｆとの差（Ｐｃｍａｘ  −Ｃ×Ｐｆ）が所定値以上か否かを判定する。
【００６７】
Ｐｃｍａｘ  −Ｃ×Ｐｆ≧所定値の場合は、開弁状態に至る恐れがあるとして、ステップ３４へ進んで、通電禁止フラグを１にセットする。これにより、図７のフローにて閉弁状態でのホールドコイル７への通電が禁止される。この場合は、図１０のステップ３３，３４の部分と図７のステップ１２，１４の部分とが通電禁止手段に相当する。
【００６８】
Ｐｃｍａｘ  −Ｃ×Ｐｆ＜所定値の場合は、開弁状態に至る恐れはないので、ステップ３５へ進んで、通電禁止フラグを０にリセットする。これにより、図７のフローにて閉弁状態でのホールドコイル７への通電がなされるようになる。
【００６９】
従って、図１１のタイムチャートに示すように、例えばアクセル開度が増大して、燃料圧力が一定の場合に、１サイクルでの最大筒内圧力が規定値を超える状態になると、次のサイクルより、通電禁止フラグが１にセットされて、閉弁状態でのホールドコイル７への通電が禁止される。そして、１サイクルでの最大筒内圧力が規定値内に収まる状態になると、次のサイクルより、通電禁止フラグが０にリセットされて、閉弁状態でのホールドコイル７への通電が再開される。
【００７０】
尚、第２実施形態及び第３実施形態では、筒内圧力検出手段として、筒内圧力Ｐｃを直接検出する筒内圧センサ３５を設けているが、筒内圧力検出手段としては、これに限らず、筒内圧力を間接的に検出（予測）するものでもよい。
【００７１】
筒内圧力を予測する方法としては、図６のシステム構成において、クランク角位置検出用のクランク角センサ３１と、吸気圧力Ｐａ検出用の吸気圧センサ３２とを用い、吸気弁２７の開期間における吸気圧力Ｐａから、燃焼時の筒内圧力Ｐｃを予測する方法を挙げることができる。
【００７２】
この場合の吸気圧力Ｐａは、吸気圧センサ３２により直接検出する他、スロットルセンサ３３を用いて、スロットル開度ＴＶＯより予測することもできる。また、吸気弁２７の開期間を、クランク角位置からではなく、吸気弁リフトセンサ（図示せず）により直接検出するようにしてもよい。
【００７３】
また、燃料圧力Ｐｆは、基本的には機械式もしくは電気式の燃料圧力一定制御弁により制御されるので、これを一定とみなして、筒内圧力Ｐｃのみに基づいて判定するようにし、燃料圧力センサ３６を省略してもよい。
【００７４】
更に、第２、第３実施形態では、筒内圧力Ｐｃ，Ｐｃｍａｘ  から燃料圧力Ｐｆ（これと補正係数Ｃとの積）を減じることにより差圧を演算したが、筒内圧力Ｐｃ，Ｐｃｍａｘ  と燃料圧力（或いはその補正後の値）との比によって差圧を演算することとしてもよい。
【００７５】
次に第４実施形態について説明する。
第４実施形態は、燃料噴射弁１内の燃料温度に基づいて、より望ましくは、燃料噴射弁１内の燃料温度と、燃料噴射弁１に供給される燃料圧力とに基づいて、閉弁状態でのホールドコイル７への通電を禁止、又は閉弁状態でのホールドコイル７への通電時間を制限するようにしたものである。
【００７６】
つまり、ある燃料圧力において、燃料温度がある燃料温度以上になると、燃料噴射弁１の内部で燃料が気化し、これにより燃料噴射量が減少して、運転性が悪化する。
【００７７】
そこで、このような状況では、閉弁状態でのホールドコイル７への通電を禁止、又は通電時間を制限することで、燃料の温度上昇を抑えて、燃料噴射弁１の内部での燃料の気化を防止するのである。
【００７８】
かかる制御には、図６のシステム構成において、燃料温度検出手段としての燃料温度センサ３７と、燃料圧力検出手段としての燃料圧力センサ３６とを用いる。尚、図６は筒内直接噴射式エンジンの例を示しているが、本実施形態以降は、燃料噴射弁１が吸気系に取付けられる場合にも適用可能である。
【００７９】
図１２は第４実施形態での通電禁止ルーチンのフローチャートである。
ステップ４１では、燃料温度センサ３７により検出される燃料噴射弁１内の燃料温度Ｔｆを読込む。
【００８０】
ステップ４２では、燃料圧力センサ３６により検出される燃料圧力Ｐｆを読込む。そして、ステップ４３で、燃料圧力Ｐｆより、テーブルを参照するなどして、燃料気化温度Ｔｅを算出する。
【００８１】
ステップ４４では、燃料温度Ｔｆを燃料気化温度Ｔｅと比較し、燃料温度Ｔｆが燃料気化温度Ｔｅ以上か否かを判定する。
Ｔｆ≧Ｔｅの場合は、ステップ４５へ進み、通電禁止フラグを１にセットするか、閉弁状態での通電時間を制限すべく、閉弁動作時の通電停止時間Ｔ２を大側の所定値に設定する。
【００８２】
通電禁止フラグを１にセットした場合は、図７のフローにより閉弁状態でのホールドコイル７への通電（燃料加熱制御）が禁止される。通電停止時間Ｔ２を大側の所定値に設定した場合は、図５又は図７のフローにて閉弁動作時にホールドコイル７への通電を停止した後、通電を再開するまでの時間Ｔ２が長くなるので、閉弁状態での通電時間（加熱時間）を短くすることができる。従って、この部分が通電禁止手段又は通電時間制限手段に相当する。
【００８３】
Ｔｆ＜Ｔｅの場合は、ステップ４６へ進み、通電禁止フラグを０にリセットするか、閉弁状態での通電時間を最大にすべく、閉弁動作時の通電停止時間Ｔ２を小側の所定値に設定する。
【００８４】
通電禁止フラグを０にリセットした場合は、図７のフローにより閉弁状態でのホールドコイル７への通電（燃料加熱制御）がなされるようになる。通電停止時間Ｔ２を小側の所定値に設定した場合は、図５又は図７のフローにて閉弁動作時にホールドコイル７への通電を停止した後、通電を再開するまでの時間Ｔ２が短くなるので、閉弁状態での通電時間（加熱時間）を長くすることができる。
【００８５】
尚、本実施形態では、燃料温度検出手段として、燃料噴射弁１内の燃料温度Ｔｆを直接検出する燃料温度センサ３７を設けているが、燃料温度検出手段としては、これに限らず、燃料温度Ｔｆを、エンジン回転数Ｎｅ、スロットル開度ＴＶＯ、エンジン冷却水温度Ｔｗ等から間接的に検出（予測）するものでもよい。
【００８６】
また、燃料圧力Ｐｆは、基本的には機械式もしくは電気式の燃料圧力一定制御弁により制御されるので、これを一定とみなして、燃料気化温度Ｔｅを設定するようにし、燃料圧力センサ３６を省略してもよい。
【００８７】
また、通電時間を制限する場合は、燃料温度Ｔｆと気化温度Ｔｅとの差に応じて、通電時間（通電停止時間Ｔ２）を連続的に変化させるようにすることもできる。
【００８８】
次に第５実施形態について説明する。
第５実施形態は、燃料噴射弁１の本体温度に基づいて、閉弁状態でのホールドコイル７への通電を禁止、又は閉弁状態でのホールドコイル７への通電時間を制限するようにしたものである。
【００８９】
つまり、燃料噴射弁１の本体温度がある温度を超えた場合、コイル構成材の信頼性を確保できなくなることがある。また、筒内直接噴射式エンジンの場合、燃料噴射弁１の噴射孔３の部分に燃焼物質が蓄積して燃料噴射量が規定値より少なくなったり、噴霧形態が変化する等の問題が生じる。
【００９０】
そこで、これらを抑制するため、燃料噴射弁１の本体温度により通電を制御するのである。
かかる制御には、図６のシステム構成において、燃料噴射弁本体温度検出手段としての燃料噴射弁本体温度センサ３８を用いる。
【００９１】
図１３は第５実施形態での通電禁止ルーチンのフローチャートである。
ステップ５１では、燃料噴射弁本体温度センサ３８により検出される燃料噴射弁１の本体温度Ｔｂを読込む。
【００９２】
ステップ５２では、本体温度Ｔｂを所定値と比較し、本体温度Ｔｂが所定値以上か否かを判定する。
Ｔｂ≧所定値の場合は、ステップ５３へ進み、通電禁止フラグを１にセットするか、閉弁状態での通電時間を制限すべく、通電停止時間Ｔ２を大側の所定値に設定する。
【００９３】
通電禁止フラグを１にセットした場合は、図７のフローにより閉弁状態でのホールドコイル７への通電が禁止される。通電停止時間Ｔ２を大側の所定値に設定した場合は、図５又は図７のフローにて閉弁動作時にホールドコイル７への通電を停止した後、通電を再開するまでの時間Ｔ２が長くなるので、閉弁状態での通電時間を短くすることができる。従って、この部分が通電禁止手段又は通電時間制限手段に相当する。
【００９４】
Ｔｂ＜所定値の場合は、ステップ５４へ進み、通電禁止フラグを０にリセットするか、閉弁状態での通電時間を最大にすべく、通電停止時間Ｔ２を小側の所定値に設定する。
【００９５】
通電禁止フラグを０にリセットした場合は、図７のフローにより閉弁状態でのホールドコイル７への通電がなされるようになる。通電停止時間Ｔ２を小側の所定値に設定した場合は、図５又は図７のフローにて閉弁動作時にホールドコイル７への通電を停止した後、通電を再開するまでの時間Ｔ２が短くなるので、閉弁状態での通電時間を長くすることができる。
【００９６】
尚、本実施形態では、燃料噴射弁本体温度検出手段として、燃料噴射弁１の本体温度Ｔｂを直接検出する燃料噴射弁本体温度センサ３８を設けているが、燃料噴射弁本体温度検出手段としては、これに限らず、本体温度Ｔｂを、エンジン回転数Ｎｅ、スロットル開度ＴＶＯ、エンジン冷却水温度Ｔｗ等から間接的に検出（予測）するものでもよい。また、通電時間を制限する場合は、燃料噴射弁本体温度Ｔｂに応じて、通電時間（通電停止時間Ｔ２）を連続的に変化させるようにしてもよい。
【００９７】
次に第６実施形態について説明する。
第６実施形態は、エンジン冷却水温度に基づいて、閉弁状態でのホールドコイル７への通電を禁止、又は閉弁状態でのホールドコイル７への通電時間を制限するようにしたものである。
【００９８】
つまり、エンジン冷却水温度が高い場合、吸入空気温度及び燃焼室内温度が高く、燃料を加熱しても排気性能向上等の効果がなくなる。
そこで、消費電力を低減し、燃費の向上及び排気有害成分の低減のために、規定のエンジン冷却水温度以上の場合、閉弁状態でのホールドコイル７への通電を禁止、又は通電時間を制限するのである。
【００９９】
かかる制御には、図６のシステム構成において、冷却水温度検出手段としての水温センサ３４を用いる。
図１４は第６実施形態での通電禁止ルーチンのフローチャートである。
【０１００】
ステップ６１では、水温センサ３４により検出される冷却水温度Ｔｗを読込む。
ステップ６２では、冷却水温度Ｔｗを所定値と比較し、冷却水温度Ｔｗが所定値以上か否かを判定する。
【０１０１】
Ｔｗ≧所定値の場合は、ステップ６３へ進み、通電禁止フラグを１にセットするか、閉弁状態での通電時間を制限すべく、通電停止時間Ｔ２を大側の所定値に設定する。
【０１０２】
通電禁止フラグを１にセットした場合は、図７のフローにより閉弁状態でのホールドコイル７への通電が禁止される。通電停止時間Ｔ２を大側の所定値に設定した場合は、図５又は図７のフローにて閉弁動作時にホールドコイル７への通電を停止した後、通電を再開するまでの時間Ｔ２が長くなるので、閉弁状態での通電時間を短くすることができる。従って、この部分が通電禁止手段又は通電時間制限手段に相当する。通電時間を制限する場合、エンジン冷却水温度Ｔｗに応じて、通電時間（通電停止時間Ｔ２）を連続的に変化させるようにしてもよい。
【０１０３】
Ｔｗ＜所定値の場合は、ステップ６４へ進み、通電禁止フラグを０にリセットするか、閉弁状態での通電時間を最大にすべく、通電停止時間Ｔ２を小側の所定値に設定する。
【０１０４】
通電禁止フラグを０にリセットした場合は、図７のフローにより閉弁状態でのホールドコイル７への通電がなされるようになる。通電停止時間Ｔ２を小側の所定値に設定した場合は、図５又は図７のフローにて閉弁動作時にホールドコイル７への通電を停止した後、通電を再開するまでの時間Ｔ２が短くなるので、閉弁状態での通電時間を長くすることができる。
【０１０５】
次に第７実施形態について説明する。
第７実施形態は、各気筒毎に燃料噴射弁を備え、一連の燃料通路により所定の順序で各燃料噴射弁に燃料を供給する多気筒エンジンにおいて、燃料の流れが下流側になる燃料噴射弁ほど、閉弁状態でのホールドコイル７への通電時間を短く制限するようにしたものである。
【０１０６】
つまり、図１５に便宜上２気筒の例で示すように、燃料タンク２２内の燃料を燃料ポンプ２３により加圧して、一連の燃料通路２４により、所定の順序で、各気筒（＃１，＃２）の燃料噴射弁１Ａ，１Ｂに供給し、途中で燃料噴射弁１Ａ内部近傍を通過させている場合、燃料の流れが上流側になる＃１気筒の燃料噴射弁１Ａに比べ、燃料の流れが下流側になる＃２気筒の燃料噴射弁１Ｂの方が、燃料加熱制御中において、上流側の燃料噴射弁１Ａで加熱された燃料の一部を含むため、燃料温度がより上昇する。これにより、上流側気筒（＃１）と下流側気筒（＃２）とで燃焼状態に差が生じ、運転性が悪化する問題が生じる。
【０１０７】
そこで、これを抑制するため、通電時間制限手段により、燃料の流れが下流側になる燃料噴射弁ほど、すなわち、＃１気筒の燃料噴射弁１Ａのホールドコイル７への通電時間に比べ、＃２気筒の燃料噴射弁１Ｂのホールドコイル７への通電時間を短く制限するのである。
【０１０８】
具体的には、図５又は図７のフローでの閉弁動作時の通電停止時間Ｔ２を各気筒毎に異ならせ、＃１気筒の燃料噴射弁１Ａのホールドコイル７の通電停止時間Ｔ２を短くする一方、＃２気筒の燃料噴射弁２Ａのホールドコイル７の通電停止時間Ｔ２を長くする。
【０１０９】
これにより、図１６のタイムチャートに示すように、燃料温度が上昇しやすい燃料下流側の＃２気筒の燃料噴射弁１Ｂのホールドコイル７の通電停止時間を長くし、言い換えれば通電時間を短くして、必要以上の温度上昇を抑え、各気筒の燃料噴射弁の燃料温度を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】本発明の実施形態を示す２コイル型燃料噴射弁の構造図
【図３】従来の通電制御のタイムチャート
【図４】本発明（第１実施形態）の通電制御のタイムチャート
【図５】第１実施形態の通電制御ルーチンのフローチャート
【図６】本発明の実施形態を示すエンジンのシステム図
【図７】第２実施形態の通電制御ルーチンのフローチャート
【図８】第２実施形態の通電禁止ルーチンのフローチャート
【図９】第２実施形態のタイムチャート
【図１０】第３実施形態の通電禁止ルーチンのフローチャート
【図１１】第３実施形態のタイムチャート
【図１２】第４実施形態の通電禁止ルーチンのフローチャート
【図１３】第５実施形態の通電禁止ルーチンのフローチャート
【図１４】第６実施形態の通電禁止ルーチンのフローチャート
【図１５】第７実施形態の燃料供給系の概略図
【図１６】第７実施形態のタイムチャート
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ  ２コイル型燃料噴射弁
２  本体
３  噴射孔
４  針弁
５  リターンスプリング
６  コントロールコイル
７  ホールドコイル
２０  エンジン
２１  燃焼室
２２  燃料タンク
２３  燃料ポンプ
２４  燃料通路
２５  スロットル弁
２６  吸気マニホールド
２７  吸気弁
２８  点火プラグ
３０  コントロールユニット
３１  クランク角センサ
３２  吸気圧センサ
３３  スロットルセンサ
３４  水温センサ
３５  筒内圧センサ
３６  燃料圧力センサ
３７  燃料温度センサ
３８  燃料噴射弁本体温度センサ
【図１】
0003562443.tif 000002
【図２】
0003562443.tif 000003
【図３】
0003562443.tif 000004
【図４】
0003562443.tif 000005
【図５】
0003562443.tif 000006
【図６】
0003562443.tif 000007
【図７】
0003562443.tif 000008
【図８】
0003562443.tif 000009
【図９】
0003562443.tif 000010
【図１０】
0003562443.tif 000011
【図１１】
0003562443.tif 000012
【図１２】
0003562443.tif 000013
【図１３】
0003562443.tif 000014
【図１４】
0003562443.tif 000015
【図１５】
0003562443.tif 000016
【図１６】
0003562443.tif 000017