(57)【要約】  【課題】  昇圧始動制御を行うシステムにおいて、少しの冷却水温の違いによって始動時間が急変することを防止する。  【解決手段】  始動時に燃圧センサ２９の検出燃圧が所定の噴射許可燃圧以下のときに、冷却水温センサ３２の検出冷却水温とは関係なく、全温度領域で始動時の燃料噴射を禁止して燃圧上昇を優先させる“昇圧始動”を実行する。この後、燃圧センサ２９の検出燃圧が噴射許可燃圧を越えて燃料噴射を開始する際に、冷却水温センサ３２の検出冷却水温が低温・中温・高温の３つの温度領域のいずれに該当するかを判定し、低温領域と高温領域では始動時の噴射時期を吸気行程に設定し、中温領域では始動時の噴射時期を圧縮行程に設定する。  【選択図】  図１
2006307737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ポンプにより燃料を高圧にして燃料噴射弁に供給し、この燃料噴射弁から燃料を気筒内に直接噴射する筒内噴射式の内燃機関の始動制御装置において、
前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力（以下「燃圧」という）を検出する燃圧検出手段と、
内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、
始動時に前記燃圧検出手段の検出燃圧が所定燃圧以下のときに前記冷却水温検出手段の検出冷却水温とは関係なく始動時の燃料噴射を禁止して燃圧上昇を優先させ、前記燃圧検出手段の検出燃圧が所定燃圧を越えてから燃料噴射を開始する際に、前記冷却水温検出手段の検出冷却水温が所定温度以下のときには始動時の噴射時期を吸気行程に設定し、それ以外のときには始動時の噴射時期を圧縮行程に設定する始動制御手段と
を備えていることを特徴とする筒内噴射式の内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
高圧ポンプにより燃料を高圧にして燃料噴射弁に供給し、この燃料噴射弁から燃料を気筒内に直接噴射する筒内噴射式の内燃機関の始動制御装置において、
前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力（以下「燃圧」という）を検出する燃圧検出手段と、
内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、
始動時に前記燃圧検出手段の検出燃圧が所定燃圧以下のときに前記冷却水温検出手段の検出冷却水温とは関係なく始動時の燃料噴射を禁止して燃圧上昇を優先させ、前記燃圧検出手段の検出燃圧が所定燃圧を越えてから燃料噴射を開始する際に、前記冷却水温検出手段の検出冷却水温が低温・中温・高温の３つの温度領域のいずれに該当するかを判定し、低温領域と高温領域では始動時の噴射時期を吸気行程に設定し、中温領域では始動時の噴射時期を圧縮行程に設定する始動制御手段と
を備えていることを特徴とする筒内噴射式の内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
高圧ポンプにより燃料を高圧にして燃料噴射弁に供給し、この燃料噴射弁から燃料を気筒内に直接噴射する筒内噴射式の内燃機関の始動制御装置において、
前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力（以下「燃圧」という）を検出する燃圧検出手段と、
内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、
始動時に前記燃圧検出手段の検出燃圧が所定燃圧以下のときに前記冷却水温検出手段の検出冷却水温とは関係なく始動時の燃料噴射を禁止して燃圧上昇を優先させ、前記燃圧検出手段の検出燃圧が所定燃圧を越えてから燃料噴射を開始する際に、前記冷却水温検出手段の検出冷却水温が極低温・低温・中温・高温の４つの温度領域のいずれに該当するかを判定し、極低温領域と高温領域では始動時の噴射時期を吸気行程に設定し、中温領域では始動時の噴射時期を圧縮行程に設定し、低温領域では吸気行程及び／又は圧縮行程で燃料を複数回に分割して噴射する始動制御手段と
を備えていることを特徴とする筒内噴射式の内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
始動時の要求噴射量を算出する要求噴射量算出手段を備え、
前記始動制御手段は、前記要求噴射量に基いて噴射による燃圧低下量を推定し、この燃圧低下量が所定値以上の場合には前記燃圧検出手段の検出燃圧とは関係なく始動時の燃料噴射を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の筒内噴射式の内燃機関の始動制御装置。
【請求項５】
始動時の要求噴射量を算出する要求噴射量算出手段を備え、
前記始動制御手段は、前記要求噴射量が所定値以上の場合には前記燃圧検出手段の検出燃圧とは関係なく始動時の燃料噴射を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の筒内噴射式の内燃機関の始動制御装置。
【請求項６】
前記始動制御手段は、始動時に前記高圧ポンプの１サイクル当たりの燃料吐出量と噴射による燃料消費量とを推定し、噴射による燃料消費量が燃料吐出量がよりも多い場合には前記燃圧検出手段の検出燃圧とは関係なく始動時の燃料噴射を実行することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の筒内噴射式の内燃機関の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、始動時に燃圧を早期に上昇させる機能を備えた筒内噴射式の内燃機関の始動制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射エンジンは、吸気ポートに噴射する吸気ポート噴射エンジンと比較して、噴射から燃焼までの時間が短く、噴射燃料を霧化させる時間を十分に稼ぐことができないため、噴射圧力を高圧にして噴射燃料を微粒化する必要がある。そのため、筒内噴射エンジンでは、燃料タンクから低圧ポンプで汲み上げた燃料を、エンジンのカム軸で駆動する高圧ポンプにより高圧にして燃料噴射弁へ圧送するようにしている。
【０００３】
エンジン停止中は、高圧ポンプや低圧ポンプも停止するため、時間の経過とともに燃料配管内の燃圧が低下する。このため、エンジン停止時間が長くなると、燃圧がほとんど０ＭＰａの状態まで低下するため、始動時に、燃圧が始動に適した高燃圧領域に上昇するまでに暫く時間がかかる。その結果、始動時には低燃圧で燃料を噴射することになるため、噴射燃料の微粒化が不十分となって燃焼性が悪化したり、筒内ウエットが増加して、始動性が悪くなると共に、始動時のエミッションも悪くなる。
【０００４】
この対策として、筒内噴射エンジンの始動制御では、特許文献１（特開平１１−２７０３８５号公報）、特許文献２（特開２００４−２１８６１５号公報）に記載されているように、始動初期の所定期間に噴射を停止させて、その噴射停止期間中に高圧ポンプによって燃圧を始動に適した高燃圧領域に上昇させてから噴射を開始させる昇圧始動を行うようにしたものがある。
【０００５】
このような昇圧始動制御では、始動時に圧縮行程噴射を実施することで、更なるエミッションの改善が可能となるが、図３に示すように、始動時の冷却水温が低温のときには、スモーク発生や始動フィーリング悪化の問題を回避するために、圧縮行程噴射、昇圧始動を禁止して吸気行程噴射で始動し、また、始動時の冷却水温が高温のときには、噴射量が少なくなるため、燃焼しやすい成層混合気の形成が困難になる等の理由から圧縮行程噴射、昇圧始動を禁止して吸気行程噴射で始動するようにしている。
【特許文献１】特開平１１−２７０３８５号公報（第１頁等）
【特許文献２】特開２００４−２１８６１５号公報（第６頁〜第７頁等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来（図３）のように、冷却水温に応じて昇圧始動の有無を切り換えると、その切換温度付近では、少しの冷却水温の違いによって始動時間が急変して運転者に違和感を与えてしまう（図３の点線で囲んだ部分）。つまり、昇圧始動では、燃圧を噴射許可燃圧に昇圧するまでの昇圧時間中は燃料噴射が停止されるため、吸気行程噴射による通常始動と比較して始動時間が長くなることは避けられない。従って、低水温時や高水温時に、全面的に昇圧始動を禁止すると、低水温時の始動であるにも拘らず、始動時間が急に短くなったり、高水温側では、少し冷却水温が高くなっただけで始動時間が急に短くなったりすることがあり、これが運転者に違和感を与える原因となる。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、昇圧始動制御を行うシステムにおいて、少しの冷却水温の違いによって始動時間が急変することを防止できて、運転者の違和感を無くすことができる筒内噴射式の内燃機関の始動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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力（以下「燃圧」という）を検出する燃圧検出手段と、内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温検出手段とを備え、始動制御手段は、始動時に燃圧検出手段の検出燃圧が所定燃圧以下のときに冷却水温検出手段の検出冷却水温とは関係なく始動時の燃料噴射を禁止して燃圧上昇を優先させ、燃圧検出手段の検出燃圧が所定燃圧を越えてから燃料噴射を開始する際に、冷却水温検出手段の検出冷却水温が所定温度以下のときには始動時の噴射時期を吸気行程に設定し、それ以外のときには始動時の噴射時期を圧縮行程に設定するようにしたものである。このようにすれば、始動時に、燃料噴射を禁止して燃圧上昇を優先させる“昇圧始動”を冷却水温とは関係なく全温度領域で実行できると共に、冷却水温に適した噴射方式で燃料を噴射して始動を行うことができる。これにより、少しの冷却水温の違いによって始動時間が急変することを防止できて、運転者の違和感を無くすことができると共に、低水温時のスモーク発生や始動フィーリング悪化の問題も吸気行程噴射によって解消することができる。
【０００９】
ところで、圧縮行程噴射では、点火プラグの周辺に成層混合気を集めるために、噴射時期を圧縮ＴＤＣ（上死点）付近まで遅角するため、点火時期も大幅に遅角する必要がある。低水温時には、始動後も、触媒早期暖機のために点火時期の遅角を継続することになるが、高水温時には、既に触媒が暖まっていて触媒早期暖機（点火時期の遅角）が不要であるため、始動後に直ちに点火時期を大きく進角させる必要があり、その際にトルクショックが発生する。また、圧縮行程噴射によって点火プラグの周辺に燃焼しやすい成層混合気を形成するためには、ある程度の噴射量が必要となるが、高水温時には、噴射量が少なくなるため、燃焼しやすい成層混合気の形成が困難になるという事情もある。
【００１０】
この対策として、請求項２のように、始動時に燃圧検出手段の検出燃圧が所定燃圧以下のときに冷却水温検出手段の検出冷却水温とは関係なく始動時の燃料噴射を禁止して燃圧上昇を優先させ、燃圧検出手段の検出燃圧が所定燃圧を越えてから燃料噴射を開始する際に、冷却水温検出手段の検出冷却水温が低温・中温・高温の３つの温度領域のいずれに該当するかを判定し、低温領域と高温領域では始動時の噴射時期を吸気行程に設定し、中温領域では始動時の噴射時期を圧縮行程に設定するようにしても良い。このようにすれば、前記請求項１と同様の効果を得ることができる上に、高温領域では始動時に吸気行程噴射を行うため、圧縮行程噴射とは異なり、始動時の点火時期を大幅に遅角する必要がなくなる。このため、始動後に点火時期を大幅に進角させる必要がなくなり、始動後の点火時期の進角によるトルクショックの問題を解消できると共に、高温領域で燃焼しやすい成層混合気の形成が困難になるという問題も、吸気行程噴射とすることで解消することができる。
【００１１】
また、請求項３のように、始動時に燃圧検出手段の検出燃圧が所定燃圧以下のときに冷却水温検出手段の検出冷却水温とは関係なく始動時の燃料噴射を禁止して燃圧上昇を優先させ、燃圧検出手段の検出燃圧が所定燃圧を越えてから燃料噴射を開始する際に、冷却水温検出手段の検出冷却水温が極低温・低温・中温・高温の４つの温度領域のいずれに該当するかを判定し、極低温領域と高温領域では始動時の噴射時期を吸気行程に設定し、中温領域では始動時の噴射時期を圧縮行程に設定し、低温領域では吸気行程及び／又は圧縮行程で燃料を複数回に分割して噴射するようにしても良い。要するに、冷却水温が低くても、分割噴射を利用すれば、低燃費、低エミッションを実現できる温度領域が存在するため、低温側の温度領域を極低温領域と低温領域に分け、極低温領域では吸気行程噴射を行い、低温領域では吸気行程及び／又は圧縮行程で分割噴射を行うようにしたものであり、これにより、低温領域で燃焼性を向上させて低燃費、低エミッションを実現することができる。
【００１２】
ところで、極低温時には、昇圧始動を行っても、要求噴射量が多いため、噴射毎に燃圧が大幅に低下して燃圧が脈動し、その影響で、実際の噴射量が不安定となって失火する可能性がある。
【００１３】
この対策として、請求項４のように、始動時の要求噴射量を要求噴射量算出手段により算出し、この要求噴射量に基いて噴射による燃圧低下量を推定し、この燃圧低下量が所定値以上の場合には燃圧検出手段の検出燃圧とは関係なく始動時の燃料噴射を実行するようにしても良い。このようにすれば、噴射による燃圧低下量が大きいと判断される場合に、昇圧始動を行わずに始動時の燃料噴射が実行されるため、始動時にフィード圧（高圧ポンプに燃料を供給する電動ポンプの吐出圧）付近で燃料噴射を実行することになり、結果的に、始動時の燃圧脈動が少なくなって実際の噴射量が安定し、失火し難くなる効果が得られる。
【００１４】
この場合、要求噴射量に基いて噴射による燃圧低下量を推定する処理を省略して、請求項５のように、要求噴射量が所定値以上の場合に、噴射による燃圧低下量が大きいと判断して、燃圧検出手段の検出燃圧とは関係なく始動時の燃料噴射を実行するようにしても良い。
【００１５】
また、請求項６のように、始動時に高圧ポンプの１サイクル当たりの燃料吐出量と噴射による燃料消費量とを推定し、燃料吐出量が噴射による燃料消費量よりも少ない場合には燃圧検出手段の検出燃圧とは関係なく始動時の燃料噴射を実行するようにしても良い。要するに、噴射による燃料消費量が燃料吐出量がよりも多い場合には、噴射による燃圧低下量が大きいと判断して、燃圧検出手段の検出燃圧とは関係なく始動時の燃料噴射を実行するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１を図１乃至図９に基づいて説明する。まず、図１に基づいて筒内噴射エンジンの燃料供給システム全体の構成を説明する。燃料を貯留する燃料タンク１１内には、燃料を汲み上げる低圧ポンプ１２が設置されている。この低圧ポンプ１２は、バッテリ（図示せず）を電源とする電動モータ（図示せず）によって駆動される。この低圧ポンプ１２から吐出される燃料は、燃料配管１３を通して高圧ポンプ１４に供給される。燃料配管１３には、プレッシャレギュレータ１５が接続され、このプレッシャレギュレータ１５によって低圧ポンプ１２のフィード圧（高圧ポンプ１４への燃料供給圧力）が所定圧力に調圧され、その圧力を越える燃料の余剰分は燃料戻し管１６により燃料タンク１１内に戻されるようになっている。
【００１８】
図２に示すように、高圧ポンプ１４は、円筒状のポンプ室１８内でピストン１９を往復運動させて燃料を吸入／吐出するピストンポンプであり、ピストン１９は、エンジンのカム軸２０に嵌着されたカム２１の回転運動によって駆動される。この高圧ポンプ１４の吸入口２３側には、常開型の電磁弁からなる燃圧制御弁２２が設けられている。高圧ポンプ１４の吸入行程（ピストン１９の下降時）においては、燃圧制御弁２２が開弁されてポンプ室１８内に燃料が吸入され、吐出行程（ピストン１９の上昇時）においては、燃圧制御弁２２の閉弁時間（閉弁開始時期からピストン１９の上死点までの閉弁状態の時間）を制御することで、高圧ポンプ１４の吐出量を制御して燃圧（吐出圧力）を制御する。つまり、燃圧を上昇させるときには、燃圧制御弁２２の閉弁開始時期（通電時期）を進角させることで燃圧制御弁２２の閉弁時間を長くして高圧ポンプ１４の吐出量を増加させ、逆に、燃圧を低下させるときには、燃圧制御弁２２の閉弁開始時期（通電時期）を遅角させることで燃圧制御弁２２の閉弁時間を短くして、高圧ポンプ１４の吐出量を減少させる（図９参照）。
【００１９】
一方、高圧ポンプ１４の吐出口２４側には、吐出した燃料の逆流を防止する逆止弁２５が設けられている。高圧ポンプ１４から吐出された燃料は、高圧燃料配管２６を通してデリバリパイプ２７に送られ、このデリバリパイプ２７からエンジンのシリンダヘッドに気筒毎に取り付けられた燃料噴射弁２８に高圧の燃料が分配される。高圧燃料配管２６には、燃圧を検出する燃圧センサ２９（燃圧検出手段）が設けられ、この燃圧センサ２９の出力信号がエンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。
【００２０】
このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、エンジンの冷却水温を検出する冷却水温センサ３２（冷却水温検出手段）や、エンジン回転速度、吸気管圧力（又は吸入空気量）等のエンジン運転状態を検出する各種センサの出力信号を読み込んで、要求噴射時期や要求噴射量と要求点火時期等を演算し、要求噴射時期に合わせて燃料噴射弁２８を駆動して燃料噴射を実行すると共に、要求点火時期に合わせて点火プラグに高電圧を印加して点火を実行する。
【００２１】
更に、このＥＣＵ３０は、内蔵のＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された後述する昇圧始動制御用の各ルーチンを実行することで、始動時に燃圧センサ２９の検出燃圧が所定の噴射許可燃圧以下のときに、冷却水温センサ３２の検出冷却水温とは関係なく始動時の燃料噴射を禁止して燃圧上昇を優先させる“昇圧始動”を実行し、燃圧センサ２９の検出燃圧が噴射許可燃圧を越えてから燃料噴射を開始する際に、冷却水温センサ３２の検出冷却水温が低温・中温・高温の３つの温度領域のいずれに該当するかを判定し、低温領域と高温領域では始動時の噴射時期を吸気行程に設定し、中温領域では始動時の噴射時期を圧縮行程に設定する。
【００２２】
ところで、従来の昇圧始動を行うシステムでは、図３に示すように、始動時の冷却水温が低温のときには、スモーク発生や始動フィーリング悪化の問題を回避するために、圧縮行程噴射、昇圧始動を禁止して吸気行程噴射で始動し、また、始動時の冷却水温が高温のときには、噴射量が少なくなるため、燃焼しやすい成層混合気の形成が困難になる等の理由から圧縮行程噴射、昇圧始動を禁止して吸気行程噴射で始動するようにしている。
【００２３】
しかし、冷却水温に応じて昇圧始動の有無を切り換えると、その切換温度付近では、少しの冷却水温の違いによって始動時間が急変して運転者に違和感を与えてしまう（図３の点線で囲んだ部分）。つまり、昇圧始動では、燃圧を噴射許可燃圧に昇圧するまでの昇圧時間中は燃料の噴射が停止されるため、吸気行程噴射による通常始動と比較して始動時間が長くなることは避けられない。従って、低水温時や高水温時に、全面的に昇圧始動を禁止すると、低水温時の始動であるにも拘らず、始動時間が急に短くなったり、高水温側では、少し冷却水温が高くなっただけで始動時間が急に短くなったりすることがあり、これが運転者に違和感を与える原因となる。
【００２４】
そこで、本実施例１では、図３に示すように、始動時の冷却水温とは関係なく、全温度領域で昇圧始動を実行し、燃料噴射を開始する際に、低温領域と高温領域では吸気行程噴射で始動し、中温領域では圧縮行程噴射で始動するようにしている。
【００２５】
本実施例１の昇圧始動制御は、ＥＣＵ３０によって図５及び図６の各ルーチンに従って実行される。以下、各ルーチンの処理内容を説明する。
【００２６】
図５の昇圧始動制御ルーチンは、ＩＧスイッチのＯＮ期間中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で起動され、特許請求の範囲でいう始動制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、後述する図６の昇圧始動前提条件判定ルーチンの処理結果に基づいて昇圧始動前提条件が成立しているか否かを判定し、昇圧始動前提条件が成立していなければ、ステップ１０８に進み、噴射を許可し、次のステップ１０９で、始動時の噴射モードを吸気行程噴射モードに設定する。この場合は、昇圧始動を行わずに、吸気行程噴射で始動する。
【００２７】
一方、上記ステップ１０１で、昇圧始動前提条件が成立していると判定されれば、ステップ１０２に進み、燃圧センサ２９の検出燃圧が噴射許可燃圧よりも低いか否かを判定し、検出燃圧が噴射許可燃圧よりも低ければ、ステップ１０７に進み、始動時の燃料噴射を禁止して燃圧上昇を優先させる“昇圧始動”を実行する。
【００２８】
その後、検出燃圧が噴射許可燃圧以上になった時点で、ステップ１０３に進み、始動後所定時間が経過したか否か判定し、始動後所定時間が経過していれば、始動時の噴射制御が終了していると判断して、本ルーチンを終了する。
【００２９】
これに対して、上記ステップ１０３で、始動後所定時間が経過していないと判定されれば、ステップ１０４に進み、冷却水温センサ３２で検出した冷却水温が所定の温度範囲内［ＴＷＬ（例えば０℃）＜冷却水温＜ＴＷＨ（例えば４０℃）］であるか否かを判定し、冷却水温が所定の温度範囲内（中温領域）であれば、ステップ１０５に進み、始動時の噴射モードを圧縮行程噴射モードに設定して始動する。また、上記ステップ１０４で、冷却水温が所定の温度範囲外（つまりＴＷＬ以下の低温領域又はＴＷＨ以上の高温領域）と判定されれば、ステップ１０６に進み、始動時の噴射モードを吸気行程噴射モードに設定して始動する。
【００３０】
図６の昇圧始動前提条件判定ルーチンは、ＩＧスイッチのＯＮ期間中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で起動され、昇圧始動前提条件の成否を次のようにして判定する。本ルーチンが起動されると、まずステップ１１０で、ＥＣＵ３０に実装された自己診断機能の診断結果に基づいて高圧系が正常であるか否かを判定し、もし、高圧系が異常と判定されれば、ステップ１１５に進み、昇圧始動前提条件が不成立であると判定して本ルーチンを終了する。
【００３１】
これに対して、上記ステップ１１０で、高圧系が正常と判定されれば、ステップ１１１に進み、冷却水温センサ３２で検出した始動時の冷却水温を読み込んで、ステップ１１２に進み、図７の始動時要求噴射量の算出マップを用いて、始動時の冷却水温に応じた始動時要求噴射量Ｑｓｔを算出する。図７の始動時要求噴射量の算出マップは、始動時の冷却水温が低くなるほど、始動時要求噴射量Ｑｓｔが増加するように設定されている。このステップ１１２の処理が特許請求の範囲でいう要求噴射量算出手段としての役割を果たす。      
【００３２】
この後、ステップ１１３に進み、図８の燃圧低下量の算出マップを用いて、始動時要求噴射量Ｑｓｔに応じた燃圧低下量ＰＲｄｏｗｎを算出する。この燃圧低下量ＰＲｄｏｗｎは、始動時要求噴射量Ｑｓｔの燃料噴射によって発生する燃圧低下量である。図８の燃圧低下量の算出マップは、始動時要求噴射量Ｑｓｔが多くなるほど、燃圧低下量ＰＲｄｏｗｎが大きくなるように設定されている。
【００３３】
燃圧低下量ＰＲｄｏｗｎの算出後、ステップ１１４に進み、燃圧低下量ＰＲｄｏｗｎが所定値Ｐ０よりも大きいか否かを判定し、燃圧低下量ＰＲｄｏｗｎが所定値Ｐ０よりも大きければ、ステップ１１５に進み、昇圧始動前提条件が不成立であると判定する。昇圧始動前提条件が不成立の場合は、燃圧センサ２９の検出燃圧とは関係なく、昇圧始動が禁止され、昇圧始動を行わずに始動時の燃料噴射が実行される。
【００３４】
一方、ステップ１１４で、燃圧低下量ＰＲｄｏｗｎが所定値Ｐ０以下と判定されれば、ステップ１１６に進み、昇圧始動前提条件が成立していると判定する。昇圧始動前提条件が成立の場合は、燃圧センサ２９の検出燃圧が噴射許可燃圧よりも低ければ、始動時の燃料噴射が禁止され、昇圧始動が実行される。
【００３５】
以上説明した本実施例１では、始動時に燃圧センサ２９の検出燃圧が噴射許可燃圧以下のときに、始動時の冷却水温とは関係なく、全温度領域で昇圧始動を実行し、燃圧センサ２９の検出燃圧が噴射許可燃圧を越えてから燃料噴射を開始する際に、低温領域と高温領域では吸気行程噴射で始動し、中温領域では圧縮行程噴射で始動するようにしたので、少しの冷却水温の違いによって始動時間が急変することを防止できて、運転者の違和感を無くすことができると共に、低水温時のスモーク発生や始動フィーリング悪化の問題も吸気行程噴射によって解消することができる。
【００３６】
しかも、高温領域では始動時の吸気行程噴射を行うため、圧縮行程噴射とは異なり、始動時の点火時期を大幅に遅角する必要がなくなる。このため、始動後に点火時期を大幅に進角させる必要がなくなり、始動後の点火時期の進角によるトルクショックの問題を解消できると共に、高温領域で燃焼しやすい成層混合気の形成が困難になるという問題も、吸気行程噴射とすることで解消することができる。
【００３７】
ところで、始動時要求噴射量Ｑｓｔが多い場合は、昇圧始動を行っても、噴射毎に燃圧が大幅に低下して燃圧が脈動し、その影響で、実際の噴射量が不安定となって失火する可能性がある。
【００３８】
これに対して、本実施例１では、始動時要求噴射量Ｑｓｔの燃料噴射による燃圧低下量ＰＲｄｏｗｎが所定値Ｐ０よりも大きいと判断される場合に、燃圧センサ２９の検出燃圧とは関係なく、昇圧始動を行わずに始動時の燃料噴射が実行されるため、始動時にフィード圧（高圧ポンプ１４に燃料を供給する低圧ポンプ１２の吐出圧）付近で燃料噴射を実行することになり、結果的に、始動時の燃圧脈動が少なくなって実際の噴射量が安定し、失火し難くなる効果が得られる。
【００３９】
この場合、始動時要求噴射量Ｑｓｔに応じた燃圧低下量ＰＲｄｏｗｎを算出する処理を省略して、始動時要求噴射量Ｑｓｔが所定値以上の場合に、噴射による燃圧低下量ＰＲｄｏｗｎが大きいと判断して、燃圧センサ２９の検出燃圧とは関係なく始動時の燃料噴射を実行するようにしても良い。
【００４０】
尚、低温領域、中温領域、高温領域を区分する温度ＴＷＬ、ＴＷＨは、適宜変更しても良いことは言うまでもない。
【実施例２】
【００４１】
上記実施例１では、始動時要求噴射量Ｑｓｔの燃料噴射による燃圧低下量ＰＲｄｏｗｎが所定値Ｐ０よりも大きい場合に、燃圧センサ２９の検出燃圧とは関係なく、昇圧始動を行わずに始動時の燃料噴射を実行するようにしたが、図１０に示す本発明の実施例２では、始動時に高圧ポンプ１４の１サイクル（３６０℃Ａ）当たりの燃料吐出量Ｑｐｕｍｐと噴射による燃料消費量Ｑｓｔｓｕｍとを算出し、噴射による燃料消費量Ｑｓｔｓｕｍが燃料吐出量Ｑｐｕｍｐがよりも多い場合には、燃圧センサ２９の検出燃圧とは関係なく、昇圧始動を行わずに始動時の燃料噴射を実行するようにしている。要するに、噴射による燃料消費量Ｑｓｔｓｕｍが燃料吐出量Ｑｐｕｍｐがよりも多い場合には、噴射による燃圧低下量が大きいと判断して昇圧始動を行わずに始動時の燃料噴射を実行するものである。
【００４２】
本実施例２では、図１０の昇圧始動前提条件判定ルーチンをＩＧスイッチのＯＮ期間中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行する。本ルーチンが起動されると、まずステップ２１０で、ＥＣＵ３０に実装された自己診断機能の診断結果に基づいて高圧系が正常であるか否かを判定し、もし、高圧系が異常と判定されれば、ステップ２１７に進み、昇圧始動前提条件が不成立であると判定して本ルーチンを終了する。
【００４３】
これに対して、上記ステップ２１０で、高圧系が正常と判定されれば、ステップ２１１に進み、冷却水温センサ３２で検出した始動時の冷却水温を読み込んで、ステップ２１２に進み、図７の始動時要求噴射量の算出マップを用いて、始動時の冷却水温に応じた始動時要求噴射量Ｑｓｔを算出する。
【００４４】
この後、ステップ２１３に進み、高圧ポンプ１４の通電時期ＴＰｏｎ（燃圧制御弁２２の開弁開始時期）を読み込み、次のステップ２１４で、この高圧ポンプ１４の通電時期ＴＰｏｎに基づいて高圧ポンプ１４の１サイクル（３６０℃Ａ）当たりの燃料吐出量Ｑｐｕｍｐを図９の高圧ポンプ吐出量の算出マップにより算出する。
【００４５】
そして、次のステップ２１５で、高圧ポンプ１４の１サイクル（３６０℃Ａ）当たりの噴射による燃料消費量Ｑｓｔｓｕｍを算出する。例えば、４気筒エンジンでは、高圧ポンプ１４の１サイクル（３６０℃Ａ）当たり２回の噴射が行われるため、燃料消費量Ｑｓｔｓｕｍは、前記ステップ２１２で算出した始動時要求噴射量Ｑｓｔの２噴射分となる。
Ｑｓｔｓｕｍ＝Ｑｓｔ×２
【００４６】
この後、ステップ２１６に進み、燃料吐出量Ｑｐｕｍｐが燃料消費量Ｑｓｔｓｕｍよりも少ないか否かを判定し、燃料吐出量Ｑｐｕｍｐが燃料消費量Ｑｓｔｓｕｍよりも少なければ、ステップ２１７に進み、昇圧始動前提条件が不成立であると判定する。昇圧始動前提条件が不成立の場合は、燃圧センサ２９の検出燃圧とは関係なく、昇圧始動が禁止され、昇圧始動を行わずに始動時の燃料噴射が実行される。
【００４７】
一方、ステップ２１６で、燃料吐出量Ｑｐｕｍｐが燃料消費量Ｑｓｔｓｕｍ以上と判定されれば、ステップ２１８に進み、昇圧始動前提条件が成立していると判定する。昇圧始動前提条件が成立の場合は、燃圧センサ２９の検出燃圧が噴射許可燃圧よりも低ければ、始動時の燃料噴射が禁止され、昇圧始動が実行される。その他の処理は、前記実施例１と同じである。
以上説明した本実施例２においても、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４８】
前記実施例１では、燃圧センサ２９の検出燃圧が噴射許可燃圧を越えてから燃料噴射を開始する際に、冷却水温センサ３２の検出冷却水温が低温・中温・高温の３つの温度領域のいずれに該当するかを判定し、低温領域と高温領域では始動時の噴射時期を吸気行程に設定し、中温領域では始動時の噴射時期を圧縮行程に設定するようにしたが、図１１に示す本発明の実施例３では、燃圧センサ２９の検出燃圧が噴射許可燃圧を越えてから燃料噴射を開始する際に、冷却水温センサ３２の検出冷却水温が極低温・低温・中温・高温の４つの温度領域のいずれに該当するかを判定し、極低温領域と高温領域では始動時の噴射時期を吸気行程に設定し、中温領域では始動時の噴射時期を圧縮行程に設定し、低温領域では吸気行程及び／又は圧縮行程で燃料を複数回に分割して噴射するようにしている。
【００４９】
要するに、冷却水温が低くても、分割噴射を利用すれば、低燃費、低エミッションを実現できる温度領域が存在するため、低温側の温度領域を極低温領域と低温領域に分け、極低温領域では吸気行程噴射を行い、低温領域では吸気行程及び／又は圧縮行程で分割噴射を行うようにしたものであり、これにより、低温領域で燃焼性を向上させて低燃費、低エミッションを実現することができる。
【００５０】
本実施例３で実行する図１１の昇圧始動制御ルーチンは、前記実施例１で説明した図５の昇圧始動制御ルーチンに対して、ステップ１０４ａとステップ１０６ａの処理を追加したものであり、それ以外の処理は同じである。
【００５１】
図１１の昇圧始動制御ルーチンでは、燃圧センサ２９の検出燃圧が噴射許可燃圧を越えて燃料噴射を開始する際に、ステップ１０４で、冷却水温センサ３２で検出した冷却水温が中温領域［ＴＷＬ（例えば０℃）＜冷却水温＜ＴＷＨ（例えば４０℃）］であるか否かを判定し、冷却水温が中温領域であれば、ステップ１０５に進み、始動時の噴射モードを圧縮行程噴射モードに設定して始動する。
【００５２】
また、上記ステップ１０４で、冷却水温が中温領域でないと判定されれば、ステップ１０４ａに進み、冷却水温が低温領域［ＴＷＬＬ（例えば−１０℃）＜冷却水温＜ＴＷＬ（例えば０℃）］であるか否かを判定し、冷却水温が低温領域であれば、ステップ１０６ａに進み、始動時の噴射モードを分割噴射モードに設定して始動する。この分割噴射モードでは、次の(1) 〜(3) のいずれかの分割噴射を行う。
【００５３】
(1) 吸気行程と圧縮行程とに跨がって燃料を複数回に分割して噴射する。
(2) 吸気行程で燃料を複数回に分割して噴射する。
(3) 圧縮行程で燃料を複数回に分割して噴射する。
【００５４】
これに対して、上記ステップ１０４ａで、「Ｎｏ」と判定された場合、つまり冷却水温がＴＷＬＬ（例えば−１０℃）以下の極低温領域又はＴＷＨ（例えば４０℃）以上の高温領域である場合は、ステップ１０６に進み、始動時の噴射モードを吸気行程噴射モードに設定して始動する。その他の処理は、前記実施例１と同じである。
【００５５】
以上説明した本実施例３では、冷却水温が低くても、分割噴射を利用すれば、低燃費、低エミッションを実現できる温度領域（低温領域）で、分割噴射を行うようにしたので、低温領域で燃焼性を向上させて低燃費、低エミッションを実現することができる。
【００５６】
尚、極低温領域、低温領域、中温領域、高温領域を区分する温度ＴＷＬＬ、ＴＷＬ、ＴＷＨは、適宜変更しても良いことは言うまでもない。
その他、本発明は、圧縮行程噴射による成層混合気の形成能力が優れたエンジンでは、高温領域でも圧縮行程噴射を行うようにしても良い等、種々変更して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１における燃料噴射システム全体の概略構成を示す図である。
【図２】高圧ポンプの構成図である。
【図３】従来の始動時冷却水温と始動時間との関係を説明する図である。
【図４】実施例１の始動時冷却水温と始動時間との関係を説明する図である。
【図５】実施例１の昇圧始動制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】実施例１の昇圧始動前提条件判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施例１の始動時冷却水温をパラメータとして始動時要求噴射量Ｑｓｔを算出するマップの一例を示す図である。
【図８】実施例１の始動時要求噴射量Ｑｓｔをパラメータとして燃圧低下量ＰＲｄｏｗｎを算出するマップの一例を示す図である。
【図９】実施例１の高圧ポンプの流量制御弁の通電時期ＴＰｏｎをパラメータとして高圧ポンプの燃料吐出量を算出するマップの一例を示す図である。
【図１０】実施例２の昇圧始動前提条件判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】実施例３の昇圧始動制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１１…燃料タンク、１２…低圧ポンプ、１４…高圧ポンプ、１５…プレッシャレギュレータ、１９…ピストン、２０…カム軸、２１…カム、２２…燃圧制御弁、２５…逆止弁、２７…デリバリパイプ、２８…燃料噴射弁、２９…燃圧センサ（燃圧検出手段）、３０…ＥＣＵ（始動制御手段）、３２…冷却水温センサ（冷却水温検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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