(57)【要約】【課題】プランジャ式燃料ポンプによる燃料の供給圧力変動の影響の小なる燃料噴射装置を提供する。【解決手段】クランクパルス信号に基づいて得られるクランク角が基準クランク角に達した時点から所定時間経過後に、燃料ポンプの駆動を開始し、該燃料ポンプ駆動開始時点より所定時間経過後に、インジェクタの駆動を開始する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンに燃料を噴射するインジェクタと、前記インジェクタに前記燃料を供給するプランジャ式燃料ポンプと、燃料噴射指令に応じて前記インジェクタを噴射駆動するインジェクタ駆動手段と、ポンプ駆動指令に応じて前記燃料ポンプを駆動するポンプ駆動手段と、前記インジェクタ駆動手段とポンプ駆動手段とに前記燃料噴射指令及び前記ポンプ駆動指令を供給する制御手段とを含む燃料噴射装置であって、
前記制御手段は、
前記内燃エンジンのエンジンサイクル毎のクランク角度位置が所定基準位置に達したことを検出すると第１計時指令を発する検出手段と、
前記第１計時指令に応じて所定の燃料ポンプ駆動開始遅延時間の計時を開始し、前記燃料ポンプ駆動開始遅延時間の計時を終了すると第２計時指令を発するポンプ駆動指令手段と、
前記第２計時指令が発せられた後に所定の燃料噴射開始遅延時間の計時を開始し、前記燃料噴射開始遅延時間の計時を終了すると前記燃料噴射指令を発する燃料噴射指令手段と、
からなることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記燃料ポンプ駆動開始遅延時間は、前記燃料噴射制御開始指令の発せられた１つのエンジンサイクルに対する直前のエンジンサイクルにおける前記燃料噴射指令の発令時における前記内燃エンジンのエンジン回転数に基づいて設定されることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記燃料噴射開始遅延時間は、前記燃料噴射制御開始指令の発せられた１つのエンジンサイクルに対する直前のエンジンサイクルにおける前記燃料噴射指令の発令時における前記内燃エンジンのエンジン回転数に基づいて設定されることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プランジャ式燃料ポンプを含む内燃エンジンの燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃エンジンの燃料タンクから燃料を吸い上げてインジェクタや気化器に圧送する燃料ポンプには、例えばプランジャ式燃料ポンプがある（例えば、特開平８−１１４１７９号公報参照）。
プランジャ式燃料ポンプは、磁性体のピストンを有する筒状のプランジャと、そのプランジャのピストンを燃料吐出方向に付勢するバネと、励磁されているときにピストンを燃料吸引方向に移動させるコイルと、コイルを断続的に励磁させる発振回路とを備えている。発振回路に電源電圧が供給されると、コイルの励磁が発振回路によって断続的に実行されてプランジャピストンの燃料吸引方向への移動とバネの付勢によるプランジャピストンの燃料吐出方向への移動とが交互に行われて、その往復運動がポンプ作用となって燃料が吐出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなプランジャ式燃料ポンプを用いた内燃エンジンの燃料噴射装置においては、イグニッションスイッチがオンとなると、燃料ポンプが予め定められた周波数によって周期的に駆動される。インジェクタへ圧送される燃料は、プランジャピストンの往復運動によって圧力変動を起こすので、インジェクタの開弁時間を一定にした場合でも圧力変動により燃料噴射量も変動してしまい、燃焼状態が不安定になるという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明は、プランジャ式燃料ポンプによる燃料の供給圧力変動の影響の小なる燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料ポンプを含む燃料噴射装置は、内燃エンジンに燃料を噴射するインジェクタと、前記インジェクタに前記燃料を供給するプランジャ式燃料ポンプと、燃料噴射指令に応じて前記インジェクタを噴射駆動するインジェクタ駆動手段と、ポンプ駆動指令に応じて前記燃料ポンプを駆動するポンプ駆動手段と、前記インジェクタ駆動手段とポンプ駆動手段とに前記燃料噴射指令及び前記ポンプ駆動指令を供給する制御手段とを含む燃料噴射装置であって、前記制御手段は、前記内燃エンジンのエンジンサイクル毎のクランク角度位置が所定基準位置に達したことを検出すると第１計時指令を発する検出手段と、前記第１計時指令に応じて所定の燃料ポンプ駆動開始遅延時間の計時を開始し、前記燃料ポンプ駆動開始遅延時間の計時を終了すると第２計時指令を発するポンプ駆動指令手段と、前記第２計時指令が発せられた後に所定の燃料噴射開始遅延時間の計時を開始し、前記燃料噴射開始遅延時間の計時を終了すると前記燃料噴射指令を発する燃料噴射指令手段と、からなることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明によるプランジャ式燃料ポンプを用いた燃料噴射装置を含む車載４サイクル内燃エンジンのエンジン制御システムを示している。
内燃エンジンの吸気管１には、スロットル弁２が設けられ、スロットル弁２の開度に応じた量の吸入空気が吸気管１を介してエンジン本体３の吸入ポートに供給されるようになっている。エンジン本体３の吸気ポート近傍の吸気管１には、燃料噴射用のインジェクタ４が設けられている。インジェクタ４には、燃料タンク６から燃料供給管７が接続されている。燃料供給管７の途中には、プランジャ式燃料ポンプ８が設けられている。燃料ポンプ８は、例えば、特開平８−１１４１７９号公報に開示された構成を有しており、後述のＥＣＵ（電子制御ユニット）１０による駆動指令に応じて作動して、燃料タンク６内の燃料を吸入側の燃料供給管７を介して吸い込み、インジェクタ４に吐出側の燃料供給管７を介して圧送する。インジェクタ４は、ＥＣＵ１０による駆動によって燃料を吸気管内に噴射する。
【０００７】
また、エンジン本体３には点火プラグ１１が固着されており、点火プラグ１１は点火装置１２に接続されている。点火装置１２はＥＣＵ１０からの点火指令に応じて点火プラグ１１に高電圧を与えてシリンダ内で火花放電を起こすのである。
ＥＣＵ１０は、図２に示すように、入力インターフェース回路２０と、回転数カウンタ２１と、ＣＰＵ（中央演算ユニット）２２と、メモリ２３と、インジェクタ駆動手段２４と、燃料ポンプ駆動手段２５と、を備えている。インジェクタ駆動手段２４は、燃料噴射指令手段を含み、インジェクタ４に接続されている。同様に、燃料ポンプ駆動手段２５は、ポンプ駆動指令手段を含み、燃料ポンプ８に接続されている。インジェクタ駆動手段２４の燃料噴射指令手段は、ＣＰＵ２２からの指令に応じてインジェクタ駆動時間Ｔｏｕｔに対応するインジェクタ駆動信号Ｓｉを発生し、これによりインジェクタ４からＴｏｕｔの時間幅だけ燃料が噴射される。同様に、燃料ポンプ駆動手段２５のポンプ駆動指令手段は、ＣＰＵ２２からの指令に応じて燃料ポンプ駆動時間Ｔｐｕｍｐに対応する燃料ポンプ駆動信号Ｓｐを発生し、これにより燃料ポンプ８はＴｐｕｍｐの時間幅だけ駆動される。
【０００８】
入力インターフェース回路２０には、エンジン冷却水温を検出する水温センサ２６、吸気管１内の負圧を検出する吸気圧センサ２７及び排気管１３に設けられ排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２８等のエンジンパラメータ検出手段が接続されている。
回転数カウンタ２１には、クランク角センサ２９が接続されている。クランク角センサ２９は、エンジン本体３のクランク軸３ａが所定の角度（例えば１５度）だけ回転する毎にクランクパルスを発生する。これらのクランクパルスは、例えば、クランクの回転に対する基準位置パルス及び燃料ポンプの駆動における基準タイミング（クランク角θｓｔ）に対応する所定基準タイミングパルスＰｓｔを含んでいる。また、クランクの回転と同期する回転体３ｂの近傍にカム角センサ３０が設けられており、例えば、代表気筒（多気筒の場合には基準気筒、単気筒の場合にはそれ自身）のピストンの圧縮上死点を示すＴＤＣ信号を発し、更には、クランク軸３ａが７２０度回転する毎に基準位置信号を発して、これらをＣＰＵ２２へ供給する。
【０００９】
回転数カウンタ２１は、クランク角センサ２９から出力されるクランクパルスによってリセットされてクロック発生器（図示せず）から出力されたクロックパルスを計数し、そのクロックパルス発生数を計数することによりエンジン回転数Ｎｅを示す信号を発生する。
ＣＰＵ２２には、入力インターフェース回路２０からセンサ２６〜２８による冷却水温、吸気管内負圧及び酸素濃度の各検出情報が供給され、回転数カウンタ２１からエンジン回転数の情報が供給され、クランク角センサ２９からＴＤＣ信号及び基準位置信号が供給される。また、メモリ２３には、ＣＰＵ２２の動作を司るプログラムやこのプログラムによって処理される諸データが記憶される。
【００１０】
図３は、ＣＰＵ２２が所定クロックに同期して実行する燃料噴射タイミング制御ルーチンを示すフローチャートである。燃料噴射タイミング制御ルーチンにおいては、クランク角センサ２９からのクランクパルスによってクランクの基準位置を検知すると、まず、回転数カウンタ２１の計数値に基づいてエンジン回転数Ｎｅを読み取る（ステップＳ１）。次に、このエンジン回転数Ｎｅに応じて、エンジンサイクル毎の燃料噴射時間Ｔｏｕｔ、燃料ポンプ駆動開始遅延時間Ｔｐ及び燃料噴射開始遅延時間Ｔｆを設定する（ステップＳ２）。例えば、燃料噴射時間Ｔｏｕｔは、次の算出式を用いて設定される。
【００１１】
Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×Ｋ０２
ここで、Ｔｉは、エンジン回転数と吸気管内負圧とに応じて、メモリ２３に予め記録されたデータテーブルからのデータマップ検索により決定される空燃比基準制御値を表す基本燃料噴射時間であり、Ｋ０２は、酸素濃度センサ２８の出力信号に基づく空燃比フィードバック制御において算出された空燃比補正係数である。なお、燃料噴射時間Ｔｏｕｔは、加速補正や減速補正等の各種の補正を加えて決定され得る。また、燃料ポンプ駆動開始遅延時間Ｔｐ及び燃料噴射開始遅延時間Ｔｆは、直前のエンジンサイクルにおける燃料噴射時のエンジン回転数Ｎｅに基づいて、メモリ２３に予め記録されたデータテーブルからのデータマップ検索により設定される。
【００１２】
次に、ステップＳ２で設定された燃料噴射時間Ｔｏｕｔに応じて燃料ポンプ駆動時間Ｔｐｕｍｐをメモリ２３からのデータマップ検索により設定する（ステップＳ３）。続いて、クランク角センサ２９からのクランクパルスに基づいてクランク角の現在値θを検知し（ステップＳ４）、クランク角の現在値θが所定基準タイミングクランク角θｓｔか否かを判別する（ステップＳ５）。クランクパルスＰｓｔが到来してクランク角の現在値がθｓｔであると判断した場合は、タイマーをリセットし（ステップＳ６）、計時を開始する（ステップＳ７）。続いて、タイマーの経過時間がステップＳ２で設定された燃料ポンプ駆動開始遅延時間Ｔｐだけ経過したか否かを判別する（ステップＳ８）。タイマー経過時間がＴｐに達していない場合は、ステップＳ７に戻って計時を継続する。タイマー経過時間がＴｐに達した場合は、燃料ポンプ駆動手段２５のポンプ駆動指令手段からポンプ駆動指令を出力する（ステップＳ９）。
【００１３】
次に、再びタイマーをリセットし（ステップＳ１０）、計時を開始する（ステップＳ１１）。続いて、タイマーの経過時間がステップＳ２で設定された燃料噴射開始遅延時間Ｔｆだけ経過したか否かを判別する（ステップＳ１２）。タイマー経過時間がＴｆに達していない場合は、ステップＳ１１に戻って計時を継続する。タイマー経過時間がＴｆに達した場合は、インジェクタ駆動手段２４の燃料噴射指令手段から燃料噴射指令を出力し（ステップＳ１３）、ルーチンを終了する。
【００１４】
ステップＳ５において、クランク角の現在値θが所定基準タイミングクランク角θｓｔでないと判断した場合は、そのままルーチンを終了する。
図４は、図３に示されたルーチンの実行によるクランク角センサ信号、燃料ポンプ駆動タイミング、燃料圧力及び燃料噴射タイミングの時間的関係を示している。まず時刻ｔ１において、クランク角の所定基準タイミングパルスＰｓｔが到来する。この時刻ｔ１は、クランク角θｓｔに対応する燃料噴射タイミング制御ルーチンの所定基準タイミングである。時刻ｔ２は、燃料ポンプ８の駆動開始タイミングであり、燃料噴射タイミング制御ルーチンにおいて設定された燃料ポンプ駆動開始遅延時間Ｔｐだけ時刻ｔ１より遅れている。よって、燃料ポンプ８は、時刻ｔ２から時間Ｔｐｕｍｐ後の時刻ｔ５まで、例えば所定周波数にて駆動される。時刻ｔ３は、インジェクタ４の駆動開始タイミングであり、燃料噴射タイミング制御ルーチンにおいて設定された燃料噴射開始遅延時間Ｔｆだけ時刻ｔ２より遅れている。よって、インジェクタ４は、時刻ｔ３から時間Ｔｏｕｔ後の時刻ｔ４まで開弁駆動される。
【００１５】
図３に示された燃料噴射タイミング制御ルーチンを実行することによって、燃料ポンプ８は、常にクランクの所定基準タイミング角度θｓｔから燃料ポンプ駆動開始遅延時間Ｔｐだけ遅れたクランク角度で駆動を開始し、インジェクタ４は、常に燃料ポンプの駆動開始クランク角度から燃料噴射開始遅延時間Ｔｆだけ遅れたクランク角度、すなわちクランクの所定基準タイミング角度θｓｔから時間（Ｔｐ＋Ｔｆ）だけ遅れたクランク角度で駆動を開始する。また、時刻ｔ２からｔ３までの経過時間すなわち燃料噴射開始遅延時間Ｔｆは、燃料圧送ラグに相当し、燃圧の上昇がこの時間内に十分に行われるようにＴｆを設定する。
【００１６】
このように、燃料ポンプをクランクの所定の基準タイミング位置検知時刻より所定の時間だけ遅らせて駆動し、インジェクタをプランジャ式燃料ポンプの駆動開始時刻より更に所定の時間だけ遅らせて駆動することにより、常にクランクの所定基準位置から所望の時間だけ経過した時点での燃料噴射が可能となり、かつ燃料の圧力変動の影響を受けない燃料噴射が可能となる。また、インジェクタの噴射に同期する燃料ポンプ駆動時間Ｔｐｕｍｐだけ燃料ポンプを駆動するので、ポンプ駆動のための消費電力を低減させることが可能となる。
【００１７】
なお、上記した実施例においては、インジェクタ４は、吸気管１に設けられて吸気管１内に噴射する形態であるが、エンジン本体３のシリンダ内に直接噴射する形態でも良い。また、複数の気筒の内燃エンジンにおいては、気筒毎に設けられたインジェクタによって燃料を噴射する方式と単一のインジェクタによって全気筒に対して燃料を噴射する方式とがあるが、いずれの装置についても本発明を適用することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上の如く、本発明のプランジャ式燃料ポンプを含む燃料噴射装置によれば、インジェクタへ圧送される燃料に圧力変動があってもエンジン気筒内の安定した燃焼が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したエンジン制御システムを示す概略図である。
【図２】図１で示されたシステム中のＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図３】燃料噴射タイミング制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】クランク角センサ信号、燃料ポンプ駆動タイミング、燃料圧力及び燃料噴射タイミングの時間的関係を示す図である。
【符号の説明】
１  吸気管
２  スロットル弁
３  エンジン本体
４  インジェクタ
６  燃料タンク
７  燃料供給管
８  燃料ポンプ
１０  ＥＣＵ
【図１】
2004340041.tif 000003
【図２】
2004340041.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004340041.tif 000006