(57)【要約】【課題】内燃機関の燃料噴射量制御装置において、内燃機関の始動時において、燃料の圧力を常時監視（モニタ）して燃料の充填状態を正確に把握させ、燃料の増量噴射量を、無駄に増やすことなく、適正に制御し、短時間で燃料配管内に混入しているエアを排出させ、これにより、内燃機関の始動開始から完爆に至るまでの時間を短縮し、内燃機関の始動性を向上することにある。【解決手段】水温検出手段により検出された冷却水の温度と吸気温検出手段により検出された吸入空気の温度とが共に設定された温度条件を満たし、且つ燃圧検出手段により検出された燃料の圧力が設定された第一判定燃圧よりも低い場合には、燃料噴射量を増量制御する制御手段を設けている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の冷却水の温度を検出する水温検出手段と、前記内燃機関に吸入される吸入空気の温度を検出する吸気温検出手段と、前記内燃機関に供給される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段とを備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置において、前記水温検出手段により検出された冷却水の温度と前記吸気温検出手段により検出された吸入空気の温度とが共に設定された温度条件を満たし、且つ前記燃圧検出手段により検出された燃料の圧力が設定された第一判定燃圧よりも低い場合には、燃料噴射量を増量制御する制御手段を設けたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記燃圧検出手段により検出された燃料の圧力が設定された第二判定燃圧を超えた場合には、前記燃料噴射量の増量制御量を減衰制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃料噴射量制御装置に係り、特に直噴ガソリン内燃機関において始動時に短時間で燃料配管内のエアを排出する内燃機関の燃料噴射量制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直噴式の内燃機関においては、電磁的な燃料ポンプから送られてきた燃料を、内燃機関の駆動により作動する機械的な燃料ポンプによりさらに加圧して高圧として燃料噴射制御を行っており、また、燃料タンク内に燃料が空の状態から内燃機関を始動するためには、燃料配管内のエアをパージ（排出）する必要がある。これは、ポート噴射式の内燃機関でも、同様である。このポート噴射式の内燃機関で、燃料リターン配管の無い制御システムでは、燃料の圧力の調整を燃料タンク内で行っているため、燃料タンク内からの燃料を一本の燃料配管で燃料デリバリパイプに導いている。
【０００３】
従来、直噴式の内燃機関には、高圧燃料系から直接燃料タンクに至る分岐通路にベーパ処理バルブを介設するとともに、低圧プレッシャレギュレータへの燃料の導入を遮断するカットバルブを設け、スタートスイッチのオン時に、カットバルブを閉じるとともに、ベーパ処理バルブを開き、その後に、高圧燃料系の燃料の圧力が所定値を超えた時点で、カットバルブを開くとともに、ベーパ処理バルブを閉じることにより、燃料配管内のエアを始動時に適切な時間で排出するものがある。
また、直噴式の内燃機関には、始動時に、冷却水の温度や燃料の圧力に応じて、スロットルバルブとＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）バルブ及びＥＧＲ（排気還流制御）バルブを開閉制御することで、噴射された燃料と吸入空気との混合状態を良好にするものがある。
【特許文献１】特開平１０−１３１８２０号公報
【特許文献２】特開平１１−２００９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来、内燃機関の燃料噴射量制御装置においては、直噴式の内燃機関の場合に、内燃機関の駆動により作動する機械的な燃料ポンプでは、圧力を調整した後の燃料が、燃料リターン配管により燃料タンクに戻るが、機械的な燃料ポンプまでは一本の燃料配管により燃料を供給しているので、エアのパージには、時間がかかってしまい、このように、エアのパージに時間がかかると、内燃機関の始動に時間がかかってしまうという不都合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、内燃機関の冷却水の温度を検出する水温検出手段と、前記内燃機関に吸入される吸入空気の温度を検出する吸気温検出手段と、前記内燃機関に供給される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段とを備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置において、前記水温検出手段により検出された冷却水の温度と前記吸気温検出手段により検出された吸入空気の温度とが共に設定された温度条件を満たし、且つ前記燃圧検出手段により検出された燃料の圧力が設定された第一判定燃圧よりも低い場合には、燃料噴射量を増量制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明の内燃機関の燃料噴射量制御装置は、冷却水の温度と吸入空気の温度とが共に設定された温度条件を満たし、且つ燃料の圧力が設定された第一判定燃圧よりも低い場合には、燃料噴射量を増量制御することから、内燃機関の始動時において、燃料の圧力を常時監視（モニタ）して燃料の充填状態を正確に把握させ、燃料の増量噴射量を、無駄に増やすことなく、適正に制御し、短時間で燃料配管内に混入しているエアを排出することができ、これにより、内燃機関の始動開始から完爆に至るまでの時間を短縮し、内燃機関の始動性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
この発明は、燃料配管内に混入しているエアを短時間で排出する目的を、冷却水の温度と吸入空気の温度と燃料の圧力とを検出して実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
【実施例】
【０００８】
図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。
【０００９】
図４において、２は車両（図示せず）に搭載された直噴式ガソリンの内燃機関、４はシリンダブロック、６はシリンダヘッド、８はシリンダヘッドカバー、１０は燃焼室である。
【００１０】
内燃機関２には、吸気系において、エアクリーナ１２とこのエアクリーナ１２から内燃機関２に吸入空気を導く吸気管１４とスロットルボディ１６とサージタンク１８が一体の吸気マニホルド２０とを順次に接続し、燃焼室１０に連通する吸気通路２２が形成されている。スロットルボディ１６内には、スロットルバルブ２４が設けられている。また、排気系において、内燃機関２からの排気を導く排気マニホルド２６と排気管２８と触媒コンバータ３０とを順次に接続し、燃焼室１０に連通する排気通路３２が形成されている。
【００１１】
内燃機関２には、エアクリーナ１２からの吸入空気を過給する過給機（ターボチャージャ）３４が設けられる。この過給機３４は、吸気管１４途中に設けられたコンプレッサ３６と排気管２８途中に設けられて該コンプレッサ３６を駆動するタービン３８とを備えるとともに、コンプレッサ３６とタービン３８とをターボ軸４０で連結し、タービン３８の上流側の排気管２８と下流側の排気管２８とを連通してタービン３８を迂回するように、バイパス通路４２を備えている。
【００１２】
コンプレッサ３６よりも下流側の吸気管１４の途中には、過給機３４で過給された吸入空気を冷却するインタクーラ４４が設けられている。
【００１３】
内燃機関２には、該内燃機関２の駆動により作動し、後述する電磁式の燃料ポンプ６０からの燃料の圧力をさらに高くする機械式の燃料ポンプ４６が設けられている。この機械式の燃料ポンプ４６には、燃料リターン通路４８の一端側が接続されている。この燃料リターン通路４８の他端側は、燃料タンク５０内に連通している。
【００１４】
シリンダヘッド６には、燃料であるガソリンを燃焼室１０内に直接噴射する燃料噴射弁５２が取り付けられている。この燃料噴射弁５２は、燃料連絡通路５４を介して燃料配管である燃料供給通路５６によって燃料タンク５０に連絡している。燃料供給通路５６の途中には、燃料フィルタ５８が設けられている。
【００１５】
また、燃料タンク５０内には、電磁式の燃料ポンプ６０が設けられている。燃料タンク５０内の燃料は、電磁式の燃料ポンプ６０の作動により燃料供給通路５６に圧送され、燃料フィルタ５８により塵埃が除去されて機械式の燃料ポンプ４６に至り、そして、この機械式の燃料ポンプ４６の作動により圧力がさらに高くなって燃料連絡通路５４から燃料噴射弁５２に送給され、終には、この燃料噴射弁５２から燃焼室１０内に直接噴射される。
【００１６】
燃料フィルタ５８と機械式の燃料ポンプ４６との間の燃料供給通路５６には、レギュレータ通路６２の一端側が接続している。このレギュレータ通路６２の他端側は、燃料タンク５０内に配置されている。この燃料タンク５０内のレギュレータ通路６２の他端側には、電磁式の燃料ポンプ６０から圧送された燃料の圧力を調整するプレッシャレギュレータ６４が設けられている。
【００１７】
燃料タンク５０には、２ウエイチェックバルブ６６を介装したエバポ通路６８の一端側が連通している。このエバポ通路６８の他端側は、キャニスタ７０に連通している。このキャニスタ７０には、１ウエイチェックバルブ７２を介装したパージ通路７４の一端側が連通している。このパージ通路７４の他端側は、スロットルボディ１６内に連通している。
【００１８】
スロットルバルブ２４を迂回してスロットルボディ１６内とサージタンク１８内とを連通するように、アイドル空気通路７６が設けられている。このアイドル空気通路７６の途中には、アイドル空気量を調整するＩＳＣバルブ（アイドルスピードコントロールバルブ）（アイドル空気量制御バルブ）７８が設けられている。
【００１９】
シリンダヘッドカバー８には、イグニションコイル８０とＰＣＶバルブ８２とが取り付けられている。このＰＣＶバルブ８２には、サージタンク１８内に連通する第１ブローバイガス通路８４が接続されている。また、シリンダヘッドカバー８内とエアクリーナ１２の直下流の吸気通路２２とを連通するように、第２ブローバイガス通路８６が設けられている。
【００２０】
また、内燃機関２においては、該内燃機関２の始動を検出するイグニションスイッチ８８と、エンジン回転数を検出するようにクランク角を検出するクランク角センサ９０と、スロットルバルブ２４のスロットル開度を検出するスロットルセンサ９２と、機械式の燃料ポンプ４６から吐出する燃料の圧力を検出する燃圧検出手段である燃圧センサ９４と、ノッキングを検出するノッキングセンサ９６と、吸入空気の温度を検出する吸気温検出手段である吸気温センサ９８と、冷却水の温度を検出する冷却水温検出手段である水温センサ１００と、過給機３４によって過給される吸入空気の圧力を過給圧として検出する圧力センサ１０２と、排気中の酸素濃度を検出するＯ２センサ１０４と、後述するバッテリ１１４の電圧を検出するバッテリ電圧検出手段であるバッテリ電圧センサ１０６とが設けられている。
【００２１】
燃料噴射弁５２と電磁式の燃料ポンプ６０とＩＳＣバルブ７８とイグニションコイル８０とイグニションスイッチ８８とクランク角センサ９０とスロットルセンサ９２と燃圧センサ９４とノッキングセンサ９６と吸気温センサ９８と水温センサ１００と圧力センサ１０２とＯ２センサ１０４とバッテリ電圧センサ１０６とは、制御手段（ＥＣＭ）１０８に連絡している。また、この制御手段１０８には、メインスイッチ１１０とフューズ１１２とを介してバッテリ１１４が連絡している。
【００２２】
この制御手段１０８は、図１に示す如く、水温検出手段である水温センサ１００により検出された冷却水の温度（ＴＷＳ）と吸気温検出手段である吸気温センサ９８により検出された吸入空気の温度（ＴＡＳ）とが共に設定された温度条件を満たし、且つ燃圧検出手段である燃圧センサ９４により検出された燃料の圧力（ＰＦ）が設定された第一判定燃圧（Ｐｆｃ）よりも低い場合には、燃料供給通路５６内にエアが多く存在していると判断し、燃料噴射量を、通常の始動時の燃料噴射量よりも多くするように、増量制御するものである。
【００２３】
また、制御手段１０８は、図１に示す如く、燃圧センサ９４により検出された燃料の圧力（ＰＦ）が設定された第二判定燃圧（Ｐｆｐ）を超えた場合には、燃料供給通路５６内にエアが少ないと判断し、前記燃料噴射量の増量制御量を減衰制御するものである。ここで、Ｐｆｃ＜Ｐｆｐの関係がある。
【００２４】
次に、この実施例の作用を説明する。
【００２５】
図１に示す如く、内燃機関２が始動し、制御手段１０８においてプログラムがスタートすると（ステップ２０２）、該制御手段１０８のリセットの判定として、バックアップ−ＲＯＭがクリアされたか否かを判断する（ステップ２０４）。
【００２６】
このステップ２０４がＹＥＳの場合には、冷却水の温度が設定された温度条件を満たしているか否かを判定するように、始動時水温（ＴＷＳ）が低側水温判定値Ｌ（Ｔｗｓｐｌ）と高側水温判定値Ｈ（Ｔｗｓｐｈ）との範囲にあるか否かを判断、つまり、低側水温判定値Ｌ（Ｔｗｓｐｌ）≦始動時水温（ＴＷＳ）≦高側水温判定値Ｈ（Ｔｗｓｐｈ）を判断する（ステップ２０６）。
【００２７】
このステップ２０６がＹＥＳの場合には、吸入空気の温度が設定された温度条件を満たしているか否かを判定するように、始動時吸気温（ＴＡＳ）が低側吸気温判定値Ｌ（Ｔａｓｐｌ）と高側吸気温判定値Ｈ（Ｔａｓｐｈ）との範囲にあるか否かを判断、つまり、低側吸気温判定値Ｌ（Ｔａｓｐｌ）≦始動時吸気温（ＴＡＳ）≦高側吸気温判定値Ｈ（Ｔａｓｐｈ）を判断する（ステップ２０８）。これにより、この実施例における制御開始の条件が成立する。
【００２８】
このステップ２０８がＹＥＳの場合には、燃料の圧力である燃圧（ＰＦ）が設定された第一判定燃圧（Ｐｆｃ）よりも低いか否かを判断するように、燃圧（ＰＦ）＜第一判定燃圧（Ｐｆｃ）を判断する（ステップ２１０）。
【００２９】
このステップ２１０がＹＥＳの場合には、燃料供給通路５６内にエアが多く存在していると判断し、燃料噴射量の増量制御を行うように、燃料噴射量（ＴＰ）＝始動時噴射量（始動時噴射パルス幅：Ｔｐｓ）＊増量補正係数（Ｐｐｇ）を行う（ステップ２１２）。この燃料噴射量（ＴＰ）は、通常の始動時の燃料噴射量よりも多いものである。
【００３０】
そして、燃料の圧力である燃圧（ＰＦ）が設定された第二判定燃圧（Ｐｆｐ）を超えた否かを判断するように、燃圧（ＰＦ）≧第二判定燃圧（Ｐｆｐ）を判断する（ステップ２１４）。このステップ２１４がＮＯの場合には、前記ステップ２１２に戻す。
【００３１】
このステップ２１４がＹＥＳの場合には、燃料供給通路５６内にエアが少ないと判断し、燃料噴射量の増量制御量の減衰処理を行う（ステップ２１６）。
【００３２】
このステップ２１６における燃料噴射量の増量制御量の減衰処理は、図２に示す如く、増量補正係数（Ｐｐｇ）の減衰を行うように、増量補正係数（Ｐｐｇ）＝増量補正係数（Ｐｐｇ）−減衰係数（Ｐｐｇｄ）を計算し（ステップ３０２）、そして、増量補正係数（Ｐｐｇ）を減衰した値が１．０以下の判定として、増量補正係数（Ｐｐｇ）≦１．０か否かを判断し（ステップ３０４）、このステップ３０４がＮＯの場合には、前記ステップ３０２に戻し、一方、前記ステップ３０４がＹＥＳの場合には、増量補正係数（Ｐｐｇ）を１．０とするように、増量補正係数（Ｐｐｇ）＝１．０として行われる（ステップ３０６）。
【００３３】
この燃料噴射量の増量制御量の減衰処理の後は、通常の始動時の燃料噴射制御に移行する（ステップ２１８）。一方、前記ステップ２０４、２０６、２０８、２１０がＮＯの場合には、直ぐに、通常の始動時の燃料噴射制御に移行する（ステップ２１８）。
【００３４】
次いで、図３のタイムチャートに基づいて、燃料噴射量制御について説明する。
【００３５】
図３に示す如く、イグニションスイッチ（ＩＧ  ＳＷ）８８がオフ（ＯＦＦ）からオン（ＯＮ）になり、内燃機関２が始動し（ｔ１）、気筒判定前においては、燃料の圧力（ＰＦ）が規定値である第一判定燃圧（Ｐｆｃ）以下であり、エンジン回転数が一定値（Ｎ１）まで高くなり、その後、バッテリ電圧が変動し始め（ｔ２）、そして、気筒が判定された時には（ｔ３）、増量補正係数が一定値（Ｐｐｇ）となるとともに、燃料噴射量が一定値（Ｔｐｓ＊Ｐｐｇ）まで高くなり、そのて、気筒判定後においては、燃料の圧力である燃圧（ＰＦ）が第二判定燃圧（Ｐｆｐ）を超えると（ｔ４）、増量補正係数が一定値（Ｐｐｇ）から減少し始めるとともに、燃料噴射量が一定値（Ｔｐｓ＊Ｐｐｇ）から減少し始め、その後、エンジン回転数がさらに高くなり始め（ｔ５）、増量補正係数が一定値（Ｐｐｇ＝１．０）になると、燃料噴射量が一定値（ＴＰ）になり（ｔ６）、そして、内燃機関２が始動して燃料の圧力である燃圧が大きく上昇するとともに、エンジン回転数及びバッテリ電圧が上昇する（ｔ７）。
【００３６】
即ち、この実施例では、燃圧センサ９４を既に備えている直噴式の内燃機関２において、燃料配管内のエアを早期に排出して内燃機関２の始動開始から完爆に至るまでの時間を短縮するものであり、燃料の圧力をモニタして燃料の充填状態を正確に測定し、必要時間、噴射パルスを増量して効果的に短時間でエアのパージを行うものである。
【００３７】
内燃機関２の完爆判定方法としては、クランキングの開始からクランク角の判定終了後のバッテリ電圧（Ｖｖｂ）毎にモニタして最大値（Ｖｂｍａｘ）と最小値（Ｖｂｍｉｎ）とを測定して、最大値（Ｖｂｍａｘ）−最小値（Ｖｂｍｉｎ）≦判定電圧（Ｖｂｊｕ）となったら、完爆と判定する。
【００３８】
このエアのパージ制御方法においては、燃料の圧力がある一定値を超えたら、増量補正係数を減衰させるが、この減衰判定条件に、バッテリ電圧条件として、最大値（Ｖｂｍａｘ）−最小値（Ｖｂｍｉｎ）≦判定電圧（Ｖｂｊｕ）を加え、燃料の圧力かバッテリ電圧かのいずれかの条件が成立したら、増量補正係数を減衰させる。
【００３９】
即ち、図５に示す如く、減衰判定条件にバッテリ電圧条件を加えたものであり、燃料の圧力である燃圧（ＰＦ）を判定するように、燃圧（ＰＦ）≧燃圧判定値（Ｐｆｃ）か否かを判断する（ステップ４０２）。
【００４０】
このステップ４０２がＮＯの場合には、バッテリ電圧を判定するように、Ｖｂｍａｘ−Ｖｂｍｉｎ≦Ｖｂｊｕか否かを判断し（ステップ４０４）、このステップ４０４がＮＯの場合には、前記ステップ４０２に戻す。
【００４１】
このステップ４０４がＹＥＳの場合及び前記ステップ４０２がＹＥＳの場合には、補正係数減衰を行うように、増量補正係数（Ｐｐｇ）を、Ｐｐｇ＝Ｐｐｇ−Ｐｐｇｄで求め（ステップ４０６）、そして、増量補正係数（Ｐｐｇ）が１．０以下の判定をするように、Ｐｐｇ≦１．０か否かを判断し（ステップ４０８）、このステップ４０８がＮＯの場合には、前記ステップ４０６に戻し、一方、このステップ４０８がＹＥＳの場合には、増量補正係数（Ｐｐｇ）を１．０にするように、Ｐｐｇ＝１．０とする。
【００４２】
この結果、燃圧センサ９４を備えた内燃機関２の始動時において、制御条件として、制御手段１０８のリセットとしてのバックアップ−ＲＡＭがクリアされた後で、始動時水温（ＴＷＳ）が、低側水温判定値Ｌ（Ｔｗｓｐｌ）≦始動時水温（ＴＷＳ）≦高側水温判定値Ｈ（Ｔｗｓｐｈ）の条件を満たし、且つ、始動時吸気温（ＴＡＳ）が、低側吸気温判定値Ｌ（Ｔａｓｐｌ）≦始動時吸気温（ＴＡＳ）≦高側吸気温判定値Ｈ（Ｔａｓｐｈ）の制御条件を満たし、つまり、制御開始の条件が成立し、且つ、燃料の圧力である燃圧（ＰＦ）が、燃圧（ＰＦ）＜第一判定燃圧（Ｐｆｃ）の条件を満たした場合に、制御方法として、燃圧（ＰＦ）が、ＰＦ≦Ｐｆｃになるまで、始動時噴射量（始動時噴射パルス幅：Ｔｐｓ）を増量補正係数（Ｐｐｇ）倍とし、その後、始動時噴射量（始動時噴射パルス幅：Ｔｐｓ）毎に増量補正係数（Ｐｐｇ）が１．０になるまで減量し、つまり、Ｐｐｇ＝Ｐｐｇ−Ｐｐｇｄ（Ｐｐｇ≦１．０となったらＰｐｇ＝１．０）とすることから、内燃機関２の始動時において、燃料の圧力を常時監視（モニタ）して燃料の充填状態を正確に把握させ、燃料の増量噴射量を、明確にして無駄に増やすことなく、適正に制御し、短時間で燃料配管内に混入しているエアを排出することができ、これにより、内燃機関２の始動開始から完爆に至るまでの時間を短縮し、内燃機関２の始動性を向上することができる。
【００４３】
なお、この発明においては、燃圧が所定の判定燃圧になるまで、燃料噴射をせず、燃圧が所定の判定燃圧を超えたら、燃料噴射量の制御と点火時期の制御とをすることで、始動性を向上することも可能である。また、燃圧状態に応じて点火時期を制御し、燃圧が多少低い状態でも燃焼性を向上することも可能である。更に、制御条件に大気圧状態をの考慮し、燃料噴射量を制御し、始動性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
冷却水の温度と吸入空気の温度と燃料の圧力とを検出して燃料配管内に混入しているエアを短時間で排出することを、他の制御にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】燃料噴射量制御のフローチャートである。
【図２】減衰処理のフローチャートである。
【図３】燃料噴射量制御のタイムチャートである。
【図４】燃料噴射量制御装置のシステム構成図である。
【図５】減衰判定条件にバッテリ電圧条件を加えたフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
２  内燃機関
４６  機械式の燃料ポンプ
５０  燃料タンク
５２  燃料噴射弁
５６  燃料供給通路
６０  電磁式の燃料ポンプ
８８  イグニションスイッチ
９０  クランク角センサ
９２  スロットルセンサ
９４  燃圧センサ
９８  吸気温センサ
１００  水温センサ
１０６  バッテリ電圧センサ
１０８  制御手段
【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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