(57)【要約】【課題】迅速に内燃機関を始動させることができる技術を提供する。【解決手段】高圧の燃料を噴射する主燃料噴射弁と、当該主燃料噴射弁より低圧の燃料を噴射する副燃料噴射弁とを各気筒に配置し、運転状態に応じて主燃料噴射弁および副燃料噴射弁から燃料噴射を行う予混合燃焼と主燃料噴射弁から燃料噴射を行う拡散燃焼を切り替える内燃機関に適用される内燃機関用燃料供給装置であって、暖機完了後の機関始動時には副燃料噴射弁から燃料噴射を行う。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧の燃料を噴射する主燃料噴射弁と、
当該主燃料噴射弁より低圧の燃料を噴射する副燃料噴射弁と、
を各気筒に配置し、
運転状態に応じて前記主燃料噴射弁および前記副燃料噴射弁から燃料噴射を行う予混合燃焼と前記主燃料噴射弁から燃料噴射を行う拡散燃焼を切り替える内燃機関に適用される内燃機関用燃料供給装置であって、
暖機完了後の機関始動時には前記副燃料噴射弁から燃料噴射を行うことを特徴とする内燃機関用燃料供給装置。
【請求項２】
主燃料噴射弁に連結され当該主燃料噴射弁に供給される燃料を蓄圧する主燃料用蓄圧室と、
副燃料噴射弁に連結され当該副燃料噴射弁に供給される燃料を蓄圧する副燃料用蓄圧室と、
をさらに備え、
前記主燃料用蓄圧室からリークされた燃料は前記副燃料用蓄圧室に流入することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料供給装置。
【請求項３】
クランクシャフトの回転力により駆動され前記主燃料用蓄圧室と前記副燃料用蓄圧室に燃料を供給する燃料ポンプをさらに備え、
前記副燃料用蓄圧室内の燃料圧力が前記副燃料噴射弁にて噴射可能な圧力以上である場合には、前記燃料ポンプの駆動にかかわらず前記副燃料噴射弁から燃料噴射を行うことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料の節約と排気エミッションの低減を図るために、いわゆるエコラン制御がなされるディーゼルハイブリッド車両が開示されている。このエコラン制御は、交差点における信号待ち等で車両が停車した場合に、所定の停止条件下でディーゼルエンジンを自動停止させ、その後、アクセルペダルが踏み込まれたときなど、所定の再始動条件下でディーゼルエンジンを再始動させる制御である。
【特許文献１】特開２００４−３２４４４２号公報
【特許文献２】特開２００４−１９７５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
エコラン制御に伴うエンジン停止時にはコモンレール内の燃料はリークされている。また、コモンレール内の燃料の圧力が所定値以上にならないと燃料噴射がなされないため、前記所定の再始動条件下のエンジン自動再始動時においても、エンジン始動が遅れてしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、迅速に内燃機関（エンジン）を始動させることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関用燃料供給装置にあっては、高圧の燃料を噴射する主燃料噴射弁と、当該主燃料噴射弁より低圧の燃料を噴射する副燃料噴射弁と、を各気筒に配置し、運転状態に応じて前記主燃料噴射弁および前記副燃料噴射弁から燃料噴射を行う予混合燃焼と前記主燃料噴射弁から燃料噴射を行う拡散燃焼を切り替える内燃機関に適用される内燃機関用燃料供給装置であって、暖機完了後の機関始動時には前記副燃料噴射弁から燃料噴射を行うことを特徴とする。
【０００６】
このように、運転状態に応じて予混合燃焼と拡散燃焼を切り替える内燃機関であって、予混合燃焼用に副燃料噴射弁が備えられている内燃機関である場合に、暖機完了後の機関始動時に、低圧の燃料を噴射する副燃料噴射弁から燃料噴射を行うことで、高圧の燃料を噴射する主燃料噴射弁から燃料噴射を行う場合よりも早期に燃料噴射することができるので、より迅速に内燃機関を始動させることができる。
【０００７】
また、主燃料噴射弁に連結され当該主燃料噴射弁に供給される燃料を蓄圧する主燃料用蓄圧室と、副燃料噴射弁に連結され当該副燃料噴射弁に供給される燃料を蓄圧する副燃料用蓄圧室と、をさらに備え、前記主燃料用蓄圧室からリークされた燃料は前記副燃料用蓄圧室に流入することが好適である。
【０００８】
このように構成することにより、内燃機関の停止後においても、より長期にわたって副燃料用蓄圧室内の燃料圧力が副燃料噴射弁からの燃料噴射に必要な燃料圧力以上となるので、再始動時に、副燃料用蓄圧室内の燃料圧力が副燃料噴射弁からの燃料噴射に必要な燃料圧力以上である可能性を高くすることができる。
【０００９】
また、クランクシャフトの回転力により駆動され前記主燃料用蓄圧室と前記副燃料用蓄
圧室に燃料を供給する燃料ポンプをさらに備え、前記副燃料用蓄圧室内の燃料圧力が前記副燃料噴射弁にて噴射可能な圧力以上である場合には、前記燃料ポンプの駆動にかかわらず前記副燃料噴射弁から燃料噴射を行うことが好適である。これにより、より早期に燃料噴射が行われることになり、より迅速に内燃機関を始動させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、迅速に内燃機関を始動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を以下の実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００１２】
本実施例に係る圧縮着火内燃機関（ディーゼルエンジン）１は、当該内燃機関１、モータ、ジェネレータ、動力分割機構、減速機、インバータ、バッテリ等を主要な構成要素として含むハイブリッドシステムに備えられている。また、当該ハイブリッドシステムが搭載された車両を、以下ハイブリッド車両という。
【００１３】
図１に示すように、内燃機関１は、気筒２とピストン３との間に形成される燃焼室４に直接燃料を噴射する主燃料噴射弁５を備えている。主燃料噴射弁５は、メイン用燃料供給管６を介して蓄圧室たるメイン用コモンレール７および燃料ポンプ８と連通している。燃料ポンプ８は内燃機関１の出力軸であるクランクシャフトの回転を駆動源とし、燃料タンク９より燃料を吸い上げ、コモンレールへと供給するものである。
【００１４】
また、内燃機関１は、主燃料噴射弁５に加えて副燃料噴射弁１０をも備えている。副燃料噴射弁１０は、サブ用燃料供給管１１を介してサブ用コモンレール１２および燃料ポンプ８と連通している。これにより、燃料ポンプ８から供給された燃料は、サブ用燃料供給管１１を介してサブ用コモンレール１２に流入する。
【００１５】
また、メイン用コモンレール７とサブ用コモンレール１２とは燃料連通路１３を介して連通しており、当該燃料連通路１３には、減圧弁１４が設けられている。この減圧弁１４は、リーク弁に取り付けられ、開弁されることでメイン用コモンレール７の内圧（燃料の圧力）を減圧可能な弁であり、電磁弁からなるものである。そして、この減圧弁１４の開弁により、メイン用コモンレール７内の高圧燃料は、減圧された後にサブ用コモンレール１２へ流通する。
【００１６】
ここで、主燃料噴射弁５から噴射される燃料を、以降主燃料というものとする。主燃料は、本実施例において、主に気筒２における燃焼サイクルが圧縮行程上死点近傍において噴射される燃料である。また、副燃料噴射弁１０から噴射される燃料を、以降副燃料というものとする。副燃料は、本実施例において、主に予混合気を燃焼室４に形成するための燃料である。従って、副燃料の噴射時期は主燃料の場合と一般に異なる。
【００１７】
また、主燃料噴射弁５からは主燃料が噴射され、副燃料噴射弁１０からは副燃料が噴射されることから、メイン用コモンレール（主燃料用蓄圧室）７では高圧（例えば、８０ＭＰａ）に燃料が蓄圧されており、サブ用コモンレール（副燃料用蓄圧室）１２では低圧（例えば、１２ＭＰａ）に燃料が蓄圧されている。
【００１８】
以上のように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵの他、各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の
運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。
【００１９】
ここで、主燃料噴射弁５および副燃料噴射弁１０は、ＥＣＵ２０からの制御信号によって開閉動作を行う。即ち、ＥＣＵ２０からの指令によって、主燃料噴射弁５および副燃料噴射弁１０からの燃料噴射時期および燃料噴射量が、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度等の運転状態に応じて、噴射弁毎に制御され、以て内燃機関１において、後述する予混合燃焼や、通常燃焼が行われる。また、減圧弁１４の開閉も、ＥＣＵ２０からの指令に従って制御される。
【００２０】
更に、アクセル開度センサ３１がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ（図示省略）がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度を算出する。
【００２１】
また、ＥＣＵ２０には、メイン用コモンレール７内の燃料の圧力を検出するメイン用圧力センサ３２、サブ用コモンレール１２内の燃料の圧力を検出するサブ用圧力センサ３３が電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はこれらのセンサから圧力に応じた信号を受け取り、それぞれのコモンレール内の燃料の圧力を把握することが可能になっている。
【００２２】
ここで、上記の内燃機関１においては、機関回転速度および機関負荷で表される内燃機関１の運転状態に基づいて、予混合燃焼と通常燃焼とが行われる。図２に、内燃機関１の運転状態とその運転状態で行われる燃焼との関係を示す。尚、図２に示すグラフの横軸は内燃機関１の機関回転速度で、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表す。内燃機関１の運転状態は機関回転速度と機関負荷とで表され、低負荷側の予混合燃焼領域Ｒ１、高負荷側の通常燃焼領域Ｒ２の何れかの燃焼領域に属する。
【００２３】
内燃機関１の機関負荷が大きくなり燃焼室に供給される燃料量が増大すると、又は機関回転速度が大きくなり燃焼室内に予混合気を形成する実質的な時間が短くなると、燃焼室に形成される予混合気が均一とならず、過早着火が生じやすくなる。そこで、内燃機関１の運転状態が、過早着火を回避し得る予混合燃焼領域Ｒ１に属するときは予混合燃焼を行うことで、エミッションの改善や燃焼騒音の低減を図る。また、内燃機関１が、過早着火の回避が困難となる通常燃焼領域Ｒ２に属するときは予混合燃焼ではなく、いわゆる拡散燃焼である通常燃焼を行うことで、高機関出力の発揮を図る。
【００２４】
このように、内燃機関１の運転状態に応じて、予混合燃焼又は通常燃焼が行われるが、予混合燃焼時には、燃料噴射時期が圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期において副燃料噴射弁１０から燃料が噴射されることで、気筒２内に予混合気が形成される。
【００２５】
このような構成において、本実施例に係るハイブリッド車両においては、燃費向上および低エミッション化の観点から、信号待ち等の車両一時停止時に内燃機関１を一時停止させるエコラン運転を行う。
【００２６】
このエコラン運転においては、内燃機関１が運転状態にあるときに、運転停止要求が発生した場合には、ＥＣＵ２０は、点火プラグおよび燃料噴射弁の作動を停止させることにより、内燃機関１の運転を停止させる。この内燃機関の運転停止要求は、内燃機関１を搭載したハイブリッド車両の速度（車速）が零かつアクセル操作量が零である、車速が零かつブレーキペダルが踏み込まれている、アクセル操作量が零かつブレーキペダルが踏み込まれているあるいはイグニッションがＯＦＦにされた時等に発生する。
【００２７】
その後、機関始動要求が有った場合には、ＥＣＵ２０は、点火プラグおよび燃料噴射弁を作動させることにより、内燃機関１を始動させ、以て内燃機関１の運転を再開させる。この機関始動要求は、アクセル操作量が零ではない、ブレーキペダルの踏み込みが解除された、Ｐ（パーキング）レンジまたはＮ（ニュートラル）レンジからそれら以外のシフトレンジへのシフト操作がなされた等のいずれかの条件が成立した場合に、機関始動要求有りと判断される。
【００２８】
ところで、エコラン運転を行う場合など、内燃機関１の停止と始動の要求が頻繁にある場合には、上記の機関始動要求が有った時点で内燃機関１を速やかに始動させる必要がある。
【００２９】
しかしながら、始動時に、コモンレール圧力が所定値以上にならないと燃料噴射弁により燃料噴射されない。また、内燃機関の運転停止時にはコモンレール内の燃料はリークされている。それゆえ、再始動時に、コモンレール圧力が所定値以上になるまでにはある程度の時間を要し、燃料噴射弁により燃料噴射がなされずにエンジン始動が遅れてしまう。
【００３０】
そこで、本実施例では、暖機完了後の始動時には、より低圧の燃料を噴射可能な副燃料噴射弁１０から燃料を噴射するようにする。
【００３１】
以下、具体的に本実施例に係る始動時燃料噴射制御の制御ルーチンについて図３に示すフローチャートに沿って説明する。この制御ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、一定時間毎、あるいはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてＥＣＵ２０が実行するルーチンである。
【００３２】
本制御ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ず、ステップ（以下、単に「Ｓ」という場合もある。）１０１において、内燃機関１が停止中であるか否かを判別する。そして、肯定判定された場合は、Ｓ１０２へ進む。一方、否定判定された場合は、本ルーチンの実行を終了する。
【００３３】
Ｓ１０２においては、メイン用コモンレール７内に取り付けられた減圧弁１４の必要流量を算出し、減圧弁１４を開弁させ、サブ用コモンレール１２内に高圧の燃料を流入させる。
【００３４】
Ｓ１０３においては、上述した内燃機関１の始動要求が有りか否かを判別する。そして、肯定判定された場合は、Ｓ１０４へ進む。一方、否定判定された場合は、Ｓ１０３にて肯定判定されるまで、Ｓ１０３の処理を行う。
【００３５】
Ｓ１０４においては、クランキングを開始する。これにより、燃料ポンプ８が駆動し、メイン用コモンレール７、サブ用コモンレール１２に燃料圧力がかかるが、減圧弁１４が開いているため、メイン用コモンレール７、サブ用コモンレール１２の圧力は同じように圧力が上昇していく。
【００３６】
そして、その後、Ｓ１０５において副燃料噴射弁１０から燃料を噴射する。副燃料噴射弁１０の駆動圧力は、主燃料噴射弁５の駆動圧力に比べ低圧であるため、早期に噴射が可能である。例えば、主燃料噴射弁５が噴射するのに十分な圧力が供給されるよりも機関回転１回転分だけ早期に副燃料噴射弁１０から噴射可能な場合、始動時の回転数が１５０ｒｐｍとすれば噴射時間を０．４秒短縮できる。したがって、副燃料噴射弁１０による噴射で始動時間を短縮できる。
【００３７】
その後Ｓ１０６へ進み、機関回転速度が所定回転速度Ｎｅｆより大きいか否かを判別する。所定回転速度Ｎｅｆは、内燃機関１が始動し、通常運転可能と判断できる回転速度であり、例えば４００ｒｐｍである。
【００３８】
その後Ｓ１０７へ進み、減圧弁１４を閉弁させて、本ルーチンの実行を終了する。
【００３９】
このような始動時燃料噴射制御を実行することにより、始動時には副燃料噴射弁１０から燃料が噴射されるので、始動時間を短縮することができる。
【実施例２】
【００４０】
本実施例は、実施例１に対して、始動時燃料噴射制御が異なるのみであり、その他は実施例１と同一であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
内燃機関１が停止された後、コモンレール内の燃料はリークされ、徐々にコモンレール内の圧力は低下していく。そしてしばらくすると、燃料噴射弁が噴射するのに必要な圧力を下回ってしまう。しかしながら、本実施例の構成においては、メイン用コモンレール７内の燃料はリークされてサブ用コモンレール１２内に流入する。また、副燃料噴射弁１０が噴射するのに必要な圧力は主燃料噴射弁５が噴射するのに必要な圧力よりも低い。
【００４２】
それゆえ、内燃機関停止後、サブ用コモンレール１２内の圧力が副燃料噴射弁１０が噴射するのに必要な圧力よりも低くなるのに要する時間は、メイン用コモンレール７内の圧力が主燃料噴射弁５が噴射するのに必要な圧力よりも低くなるのに要する時間よりも長い。そして、内燃機関停止後、サブ用コモンレール１２内の圧力が副燃料噴射弁１０が噴射するのに必要な圧力よりも低下する前に再始動される場合には、クランキング前であっても副燃料噴射弁１０から噴射可能である。
【００４３】
そこで、本実施例においては、暖機完了後の始動時には、実施例１と同様に副燃料噴射弁１０から燃料を噴射するようにするとともに、クランキング前にサブ用コモンレール１２内の圧力が副燃料噴射弁１０が噴射するのに必要な圧力以上である場合には、副燃料噴射弁１０から噴射するようにする。
【００４４】
その際、内燃機関１のいずれかの気筒が圧縮行程である場合には、その気筒に備えられた副燃料噴射弁１０を駆動させる。内燃機関１が４気筒以上である場合にはいずれかの気筒は圧縮行程と考えられるので、サブ用コモンレール１２内の圧力が副燃料噴射弁１０が噴射するのに必要な圧力以上である場合には、気筒判別センサなどからいずれの気筒が圧縮行程であるかどうかを判別し、その気筒に備えられた副燃料噴射弁１０を駆動させる。
【００４５】
特にエコラン運転時には圧縮上死点前９０〜１３０度に停止する可能性が高く、最適噴射時期の時期と一致する。また、副燃料噴射弁１０から噴射された燃料の噴霧はスリット噴霧で予混合的に広がる。これらにより、低温始動時とは異なり燃焼室内が暖まっている状態では、気筒内から受熱し、燃料の蒸発が促進され、着火し易い。それゆえ、燃料ポンプの供給圧力に関係なく内燃機関１の始動が可能である。
【００４６】
以下、具体的に本実施例に係る始動時燃料噴射制御の制御ルーチンについて図４に示すフローチャートに沿って説明する。この制御ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、一定時間毎、あるいはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてＥＣＵ２０が実行するルーチンである。
【００４７】
この制御ルーチンにおけるＳ２０１からＳ２０７の処理は、実施例１の制御ルーチンに
おけるＳ１０１からＳ１０７の処理と同一であるのでその詳細な説明は省略する。
【００４８】
本実施例においては、Ｓ２０３で機関始動要求有りと判定された場合にはＳ２１０へ進む。そして、Ｓ２１０において、副燃料噴射弁１０にて噴射可能であるか否かを判別する。これは、サブ用圧力センサ３３にて検出したサブ用コモンレール１２内の圧力が副燃料噴射弁１０が噴射するのに必要な圧力以上であるか否かを判別するものである。そして、肯定判定された場合は、Ｓ２１１へ進み、一方、否定判定された場合は、Ｓ２０４へ進む。
【００４９】
そして、Ｓ２１１においていずれの気筒が圧縮行程であるかを判別し、Ｓ２１２において、その気筒に備えられた副燃料噴射弁１０にて噴射開始する。そして、その後Ｓ２１０に進み、クランキングを開始する。
【００５０】
このような始動時燃料噴射制御を実行することにより、始動時には副燃料噴射弁１０から燃料が噴射されるので、始動時間を短縮することができる。さらに、副燃料噴射弁１０にて噴射可能な場合にはクランキングに先立って燃料が噴射されるのでより迅速に始動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例１に係る内燃機関用燃料供給装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る内燃機関の運転状態と燃焼領域を示す図である。
【図３】実施例１に係る始動時燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】実施例２に係る始動時燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１  内燃機関
２  気筒
３  ピストン
４  燃焼室
５  主燃料噴射弁
６  メイン用燃料供給管
７  メイン用コモンレール
８  燃料ポンプ
９  燃料タンク
１０  副燃料噴射弁
１１  サブ用燃料供給管
１２  サブ用コモンレール
１３  燃料連通路
１４  減圧弁
２０  ＥＣＵ
３１  アクセル開度センサ
３２  メイン用圧力センサ
３３  サブ用圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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