(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内噴射インジェクターと、ポート噴射インジェクターと、燃料タンクに設けられたフィードポンプから供給される燃料を加圧して吐出することにより前記筒内噴射インジェクターに供給される燃料の燃料圧力を高める高圧燃料ポンプと、を備える内燃機関の制御装置において、
前記燃料圧力が基準圧力に上昇するまでの期間に、前記筒内噴射インジェクターと前記ポート噴射インジェクターとの双方から燃料噴射を実施するとともに、前記高圧燃料ポンプの燃料吐出量を増大させる昇圧待ち制御を実行する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記昇圧待ち制御は、目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差が規定値以上であることを条件に実行される
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃料吐出量の増大は、目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差に応じて設定されるフィードバック吐出量と、定数として予め設定された固定吐出量とのいずれか多い方を前記高圧燃料ポンプの燃料吐出量として設定することで行われる
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記昇圧待ち制御は、前記高圧燃料ポンプの燃料漏れによる燃料圧力低下が確認されたことの履歴があるときにのみ行われる
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記基準圧力は、前記筒内噴射インジェクターのみで燃料噴射を行ったときに、吸気行程内に燃料噴射を完了可能な燃料圧力の最小値が設定される
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内噴射インジェクターと、ポート噴射インジェクターと、前記筒内噴射インジェクターに供給される燃料の燃料圧力を高める高圧燃料ポンプと、を備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特許文献１〜４に見られるように、筒内噴射インジェクターとポート噴射インジェクターとの２つのインジェクターを備え、使用するインジェクターを状況に応じて使い分ける内燃機関が知られている。
【０００３】
この種の内燃機関では、吸気ポートに比して高圧な気筒内への燃料噴射には、高い燃料圧力が必要となっている。しかしながら、機関始動の直後や低負荷運転から高負荷運転への切り換えの直後などには、十分に高い燃料圧力を確保できないことがある。こうした場合に、全燃料の筒内噴射を行うと、噴射の完了時期が圧縮行程に入ってしまい、燃焼の悪化やエミッションの悪化を招いてしまう。
【０００４】
そこで従来、特許文献１、２、４に記載の内燃機関の制御装置では、燃料圧力が基準圧力に満たないときには、筒内噴射の燃料噴射割合を減らし、その分、ポート噴射の燃料噴射割合を増やしている。そしてこれにより、筒内噴射の完了時期が遅くなり過ぎないようにして、燃焼やエミッションの悪化を回避するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４８８０３号公報
【特許文献２】特開２００６−０２２７３２号公報
【特許文献３】特開２００６−１３２３９６号公報
【特許文献４】特開２００１−１０７７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、燃料圧力の不足時に筒内噴射の燃料噴射割合を減らせば、燃焼状態の悪化をある程度に抑えることは可能となる。しかしながら、筒内噴射の燃料噴射割合を減らしている期間は、本来は、筒内に噴射すべき燃料を吸気ポートに噴射することになるため、本来は得られる筈の最適な燃焼状態までは確保できないことになる。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、燃料圧力の不足時の燃料の噴き分けによる燃焼状態の悪化を抑えることのできる内燃機関の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】
上記課題を解決するため、筒内噴射インジェクターと、ポート噴射インジェクターと、燃料タンクに設けられたフィードポンプから供給される燃料を加圧して吐出することにより筒内噴射インジェクターに供給される燃料の燃料圧力を高める高圧燃料ポンプと、を備える内燃機関の制御装置としての請求項１に記載の発明は、燃料圧力が基準圧力に上昇するまでの期間に、筒内噴射インジェクターとポート噴射インジェクターとの双方から燃料噴射を実施するとともに、高圧燃料ポンプの吐出量を増大させる昇圧待ち制御を実行するようにしている。
【０００９】
上記構成では、筒内噴射のみの実施に必要な燃料圧力が不足するときには、筒内噴射インジェクターとポート噴射インジェクターとの双方から燃料噴射が実施される。またそれに加えて、高圧燃料ポンプ吐出量が増大されるようにもなる。そのため、燃料圧力の上昇を早めることができ、筒内噴射とポート噴射との燃料噴射の噴き分けを行う期間を短くすることができる。したがって、上記構成によれば、燃料圧力の不足時の燃料の噴き分けの期間の長期化を抑え、その噴き分けによる燃焼状態の悪化を抑えることができる。
【００１０】
燃料圧力が低いことのみをもって、燃料の噴き分けと高圧燃料ポンプ吐出量の増大とによる昇圧待ち制御を実行すれば、目標燃料圧力が低い場合にも、昇圧待ち制御が実行されてしまうことがある。その点、請求項２によるように、目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差が規定値以上であることを条件に昇圧待ち制御を実行するようにすれば、単に目標燃料圧力が低いだけのときには、昇圧待ち制御は実行されないようになる。
【００１１】
なお、昇圧待ち制御時の燃料吐出量の増大は、請求項３によるように、目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差に応じて設定されるフィードバック吐出量と、定数として予め設定された固定吐出量とのいずれか多い方を高圧燃料ポンプの燃料吐出量として設定することで行うことができる。
【００１２】
また、請求項４によるように、高圧燃料ポンプの燃料漏れによる燃料圧力の低下が確認されたことの履歴があるときにのみ昇圧待ち制御を行うようにすれば、実際に燃料圧力が不足するときにのみ、昇圧待ち制御を実行することができるようになる。
【００１３】
なお、請求項５によるように、基準圧力には、筒内噴射インジェクターのみで燃料噴射を行ったときに、吸気行程内に燃料噴射を完了可能な燃料圧力の最小値を設定するようにすると良い。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態の適用される内燃機関の燃料系の構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施の形態の制御態様の一例を示すタイムチャート。
【図３】同実施の形態に適用される昇圧待ち制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の内燃機関の制御装置を具体化した一実施の形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態では、Ｖ型の気筒配列を有した内燃機関に本発明の制御装置を適用した場合を説明する。
【００１６】
まず、本実施の形態の制御装置の適用される内燃機関の燃料系の構成を、図１を参照して説明する。
図１に示すように、燃料タンク１に設けられたフィードポンプ２は、低圧燃料通路１１を通じて低圧燃料配管３に接続されている。そして低圧燃料配管３には、各気筒のポート噴射インジェクター４が接続されている。
【００１７】
一方、低圧燃料通路１１は、燃料を加圧して吐出する高圧燃料ポンプ５にも接続されている。高圧燃料ポンプ５の燃料吐出口は、高圧燃料通路１２を通じて高圧燃料配管６に接続されている。高圧燃料配管６には、各気筒の筒内噴射インジェクター７が接続されている。また高圧燃料配管６には、その内部に蓄えられた燃料の圧力を検出する燃料圧力センサー８と、同高圧燃料配管６から燃料をリリーフする電磁リリーフバルブ９が配設されている。
【００１８】
こうした内燃機関の燃料系では、フィードポンプ２が燃料タンク１から汲み上げた燃料は、低圧燃料通路１１を通じて低圧燃料配管３に送られる。そして燃料は、低圧燃料配管３から各気筒のポート噴射インジェクター４に分配供給され、それらポート噴射インジェクター４を通じて内燃機関の各気筒の吸気ポートに噴射供給される。
【００１９】
一方、フィードポンプ２が汲み上げた燃料は、低圧燃料通路１１を通じて高圧燃料ポンプ５にも送られる。高圧燃料ポンプ５は、導入された燃料を加圧して吐出する。高圧燃料ポンプ５が吐出した燃料は、高圧燃料通路１２を通じて高圧燃料配管６に送られる。高圧燃料配管６に送られた燃料は、各気筒の筒内噴射インジェクター７に分配供給され、それら筒内噴射インジェクター７から内燃機関の各気筒に噴射供給される。
【００２０】
こうした内燃機関の燃料系は、電子制御ユニット１０により制御されている。電子制御ユニット１０は、燃料系の各種制御に係る演算処理を実施する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御用のプログラムやデータを記憶した読込専用メモリー（ＲＯＭ）を備えている。また電子制御ユニット１０は、ＣＰＵの演算結果やセンサーの検出結果を一時的に記憶するランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）と、外部との信号の授受を媒介する入出力ポート（Ｉ／Ｏ）とを備えている。
【００２１】
こうした電子制御ユニット１０の入力ポートには、上記燃料圧力センサー８を始め、機関運転状況を検出する各種のセンサーの検出信号が入力されている。また電子制御ユニット１０の出力ポートからは、ポート噴射インジェクター４、高圧燃料ポンプ５、筒内噴射インジェクター７、電磁リリーフバルブ９等のアクチュエーター類の駆動回路に対しての指令信号が出力されている。
【００２２】
さて、以上のように構成された本実施の形態では、電子制御ユニット１０は、機関運転状況に応じて噴き分け率を求め、その求められた噴き分け率に従って、ポート噴射インジェクター４からの燃料噴射と、筒内噴射インジェクター７からの燃料噴射の噴射割合を制御している。なお、ここでは噴き分け率を、全噴射量に占めるポート噴射量の比率として表わしている。したがって、その値が「１．０」のときには、全燃料の噴射が吸気ポートに行われ、その値が「０」のときには、全燃料の噴射が気筒内に行われる。
【００２３】
また電子制御ユニット１０は、機関運転中、燃料圧力センサー８の検出する高圧燃料配管６の燃料圧力が基準圧力以上であるか否かを監視している。ここで、基準圧力は、必要な量の燃料噴射を筒内噴射インジェクター７のみで行ったときに、吸気行程内で燃料噴射を完了可能な燃料圧力の最小値であり、その値は、機関回転速度、機関負荷から算出されている。
【００２４】
燃料圧力の検出値（実燃料圧力）が基準圧力未満であれば、全燃料の噴射を気筒内に行うと、燃料噴射の完了時期が圧縮行程に入ってしまい、燃焼が悪化する。そこで、本実施の形態では、燃料圧力が不足するときには、要求される噴き分け率（要求噴き分け率）が「０」のときにも、ポート噴射インジェクター４と筒内噴射インジェクター７との双方から燃料噴射を実施するようにしている。なお、このときの筒内噴射インジェクター７の燃料噴射量は、噴射した燃料で筒内噴射インジェクター７の先端を十分に冷却できるだけの量に設定される。
【００２５】
一方、本実施の形態では、実燃料圧力が基準圧力未満のときに、電子制御ユニット１０は、高圧燃料ポンプ５の燃料吐出量の増大制御を併せて実施する。本実施の形態では、目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差に応じて設定されるフィードバック吐出量と、定数として予め設定された固定吐出量とのいずれか多い方を高圧燃料ポンプ５の燃料吐出量として設定することで、このときの燃料吐出量の増大が行われる。ここでの固定吐出量には、実燃料圧力が目標燃料圧力をオーバーシュートしない限りにおいて、速やかに、燃料圧力を基準圧力まで上昇可能な燃料吐出量がその値に設定されている。なお、燃料吐出量の増大制御が実施されないときの高圧燃料ポンプ５の燃料吐出量は、上記フィードバック吐出量に設定されるようになっている。
【００２６】
このように本実施の形態では、実燃料圧力が基準圧力に満たないときに、上記のような燃料の噴き分けと燃料吐出量の増大とによる昇圧待ち制御が実施される。なお、単純に実燃料圧力が低いことに基づいて昇圧待ち制御を実行すると、目標燃料圧力が低いだけのときにも、昇圧待ち制御が実行されてしまうようになる。そこで本実施の形態では、目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差が規定値以上であることを条件に昇圧待ち制御を実行することで、単に目標燃料圧力が低いだけのときに昇圧待ち制御が実行されないようにしている。
【００２７】
また本実施の形態では、高圧燃料ポンプ５の燃料漏れ（リーク）による燃料圧力の低下が確認されたとの履歴があるときにのみ、昇圧待ち制御を行うようにしており、これによっても、実際に燃料圧力が不足するときにのみ、昇圧待ち制御を実行させるようにしている。なお、ここでは、リークによる燃料圧力の低下を、高圧燃料ポンプ５の燃料吐出量が「０」のときの実燃料圧力の低下量が規定のリーク判定値以上であることをもって確認するようにしている。
【００２８】
こうした本実施の形態の制御態様の一例を、図２に示す。同図では、時刻Ｔ０において、リークによる燃料圧力の低下が確認されており、その後の時刻Ｔ１におけるアイドル運転から通常運転への移行に伴い、要求噴き分け率が「０」にされ、全燃料の筒内噴射が要求されている。
【００２９】
ただし、この時刻Ｔ１においては、高圧燃料配管６の実燃料圧力は基準圧力に達しておらず、全燃料の筒内噴射を行うには、燃料圧力が不足した状態となっている。そのため、電子制御ユニット１０は、この時刻Ｔ１においては、実際に設定される噴き分け率（最終噴き分け率）を「０」とせず、昇圧待ち制御実行フラグをオンとして、昇圧待ち制御を開始する。
【００３０】
昇圧待ち制御が開始されると、最終噴き分け率が規定の値とされ、ポート噴射インジェクター４と筒内噴射インジェクター７との双方による燃料噴射が行われる。またフィードバック吐出量（Ｆ／Ｂ吐出量）が上記固定吐出量未満であれば、高圧燃料ポンプ５の燃料吐出量が固定吐出量まで増大される。
【００３１】
そして、こうした燃料吐出量の増大により実燃料圧力が上昇して、時刻Ｔ２において、実燃料圧力が基準圧力を超えると、最終噴き分け率を「０」として、ここにおいてようやく、全燃料の筒内噴射が開始される。また、この時刻Ｔ２以降、高圧燃料ポンプ５の燃料吐出量は、目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差に応じてフィードバック調整されるようになる。
【００３２】
図３は、こうした本実施の形態に適用される昇圧待ち制御ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、機関運転中、電子制御ユニット１０によって繰り返し実行されるものとなっている。
【００３３】
さて本ルーチンが開始されると、まずステップＳ１００において、リークによる燃料圧力低下の履歴があるか否かが判定される。ここで、そうした履歴が無ければ（Ｓ１００：ＮＯ）、通常の燃料噴き分け制御、燃料吐出量制御が実行される。すなわち、このときの内燃機関では、機関運転状況に応じた噴き分け率で、ポート噴射インジェクター４及び筒内噴射インジェクター７からの燃料噴射が実施されるとともに、高圧燃料ポンプ５の燃料吐出量が、目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差に応じてフィードバック制御されることになる。
【００３４】
リークによる燃料圧力低下の履歴があれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１０１において、昇圧待ち制御の実行条件が成立しているか否かの判定が行われる。なお、昇圧待ち制御の実行条件は、実燃料圧力が基準圧力以下、要求噴き分け率が「０」であり、かつ目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差が規定値以上であるときに成立するように設定されている。ここで、昇圧待ち制御の実行条件が不成立であれば（Ｓ１０１：ＮＯ）、ステップＳ１０２において、燃料噴き分け及び燃料吐出量の通常制御が実行される。
【００３５】
一方、昇圧待ち制御の実行条件が成立していれば（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３に処理が進められ、そのステップＳ１０３において、規定の噴き分け率でのポート噴射と筒内噴射との双方による燃料噴射の噴き分けが実施される。またステップＳ１０４〜Ｓ１０６において、フィードバック吐出量、固定吐出量のいずれか多い方が高圧燃料ポンプ５の燃料吐出量として設定される。そして、以上のステップＳ１０３〜Ｓ１０６の処理は、実燃料圧力が基準圧力に到達するまで（Ｓ１０７：ＹＥＳ）継続される。
【００３６】
以上説明した本実施の形態の内燃機関の制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、燃料圧力が基準圧力に上昇するまでの期間に、筒内噴射インジェクター７とポート噴射インジェクター４との双方から燃料噴射を実施するとともに、高圧燃料ポンプ５の吐出量を増大させる昇圧待ち制御を実行するようにしている。そのため、燃料圧力の上昇を早めることができ、筒内噴射とポート噴射との燃料噴射の噴き分けを行う期間を短くすることができる。したがって、本実施の形態によれば、燃料圧力の不足時の燃料の噴き分けの期間の長期化を抑え、その噴き分けによる燃焼状態の悪化を抑えることができる。
【００３７】
（２）本実施の形態では、全燃料の筒内噴射を行うには、実燃料圧力が不足しているときに、噴射した燃料でインジェクターの先端を十分に冷却できるだけの筒内噴射量を確保した上で、ポート噴射と筒内噴射との双方による燃料噴射を行うようにしている。そのため、筒内噴射インジェクター７の先端温度が高くなり過ぎて、デポジットが生成されたり、溶損が生じたりすることを回避することができる。
【００３８】
（３）本実施の形態では、目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差が規定値以上であることを条件に昇圧待ち制御を実行するようにしている。そのため、単に目標燃料圧力が低いだけのときに、昇圧待ち制御が不必要に実行されないようになる。
【００３９】
（４）本実施の形態では、高圧燃料ポンプ５の燃料漏れによる燃料圧力の低下が確認されているときにのみ昇圧待ち制御を行うようにしている。そのため、実際に燃料圧力が不足するときにのみ、昇圧待ち制御を実行することができる。
【００４０】
（５）本実施の形態では、目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差に応じて設定されるフィードバック吐出量と、定数として予め設定された固定吐出量とのいずれか多い方を燃料吐出量として設定することで、昇圧待ち制御時の高圧燃料ポンプ５の燃料吐出量の増大制御を行うようにしている。そして固定吐出量には、実燃料圧力が目標燃料圧力をオーバーシュートしない限りにおいて速やかに、燃料圧力を基準圧力まで上昇可能な燃料吐出量が設定されている。そのため、燃料圧力のオーバーシュートを防止しながらも、速やかに、全燃料の筒内噴射を開始することができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、高圧燃料ポンプ５からの燃料漏れによる燃料圧力の低下が確認されたときにのみ、昇圧待ち制御を行うようにしていた。もっとも、燃料圧力が実際には不足していないときの不必要な昇圧待ち制御の実行がもとより抑制可能な場合や、その抑制が不要な場合には、燃料漏れによる燃料圧力の確認の有無に拘らず、昇圧待ち制御を行うようにしても良い。
【００４２】
・上記実施の形態では、目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差が規定値以上であることを条件に昇圧待ち制御を実行することで、単に目標燃料圧力が低いだけのときに、昇圧待ち制御が実行されないようにしていた。もっとも、目標燃料圧力が低いだけのときにも、昇圧待ち制御が実行されてもかまわないのであれば、目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差の多寡に拘わらず、昇圧待ち制御を実行するようにしても良い。
【００４３】
・上記実施の形態では、目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差に応じて設定されるフィードバック吐出量と、定数として予め設定された固定吐出量とのいずれか多い方を高圧燃料ポンプ５の燃料吐出量として設定することで、高圧燃料ポンプ５の燃料吐出量を増大するようにしていた。もっとも、これ以外の方法で、高圧燃料ポンプ５の燃料吐出量を増大しても、燃料圧力の不足時の燃料の噴き分けによる燃焼状態の悪化を抑えることは可能である。例えば、フィードバック吐出量を増量補正することでも、昇圧待ち制御時の高圧燃料ポンプ５の燃料吐出量を増大することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…燃料タンク、２…フィードポンプ、３…低圧燃料配管、４…ポート噴射インジェクター、５…高圧燃料ポンプ、６…高圧燃料配管、７…筒内噴射インジェクター、８…燃料圧力センサー、９…電磁リリーフバルブ、１０…電子制御ユニット、１１…低圧燃料通路、１２…高圧燃料通路。
【図１】
0005736785.tif 000002
【図２】
0005736785.tif 000003
【図３】
0005736785.tif 000004