(57)【要約】    【課題】  吸気ポートに燃料噴射弁を備える内燃機関において、冷機時に噴射燃料が壁流となってしまうことを抑止し、かつ、噴射燃料の霧化を促進する。    【解決手段】  吸気ポート部の温度が閾値よりも低いときには、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を標準よりも低下させ、単位時間当たりの噴射量を低下させる。更に、通常時には吸気バルブが開かれる前に噴射される燃料を、噴射開始タイミングを吸気バルブの開時期として吸気行程中に噴射させる。【選択図】  図２
2007092580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁を吸気ポートに備え、冷機時に、燃圧を通常よりも低下させて、前記燃料噴射弁による燃料噴射を吸気行程中に行わせることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
機関温度が低いほど燃圧をより低下させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
燃料噴射の開始タイミングを、吸気バルブの開時期に略一致させることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
暖機後は、燃圧を通常値に戻し、吸気バルブの開時期前に燃料を噴射させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、詳しくは、冷機時における燃料噴射の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吸気ポートに燃料噴射弁を備える内燃機関において、冷機時においては吸気バルブが開弁している間に燃料を噴射させ、暖機後は吸気バルブが開く前に燃料を噴射させる内燃機関の制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開平０５−２４８２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のように、冷機時に吸気行程中に燃料を噴射させれば、噴射燃料の大部分が吸気の流れによってシリンダ内に流入し、吸気ポート内壁に液状燃料として付着してしまうことを回避できる。
しかし、噴射燃料が壁流となることを抑止できても、吸気ポート周辺及び吸気バルブの熱を利用した霧化の促進効果が得られないため、シリンダに流入した燃料の霧化が進まず、高い燃焼安定性を得ることができないという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、冷機時に噴射燃料が壁流となってしまうことを抑止し、かつ、噴射燃料の霧化を促進できる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁を吸気ポートに備え、冷機時に、燃圧を通常よりも低下させて、前記燃料噴射弁による燃料噴射を吸気行程中に行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
上記構成によると、冷機時に吸気行程中に燃料を噴射させることで、噴射燃料が壁流になることを抑止できると共に、燃圧を低下させて単位時間当たりに噴射される燃料の量を少なくすることで、燃圧が高く短時間に多くの燃料が噴射供給される場合に比べて、燃料の霧化が促進され、これらによって着火・燃焼性に優れた均質の混合気を形成でき、以って、冷機時の燃焼安定性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム図である。
図１において、内燃機関（ガソリン機関）１の各気筒には、エアクリーナ２を通過した空気が、吸気ダクト３，吸気コレクタ４，吸気マニホールド５，吸気バルブ６を介して吸引される。
【０００８】
内燃機関１の吸入空気量は、前記吸気ダクト３に介装される電制スロットル７によって調整される。
前記電制スロットル７は、バタフライ式のスロットルバルブ７ａをスロットルモータ（スロットルアクチュエータ）７ｂで開閉駆動する機構である。
各気筒の吸気ポート部には、燃料噴射弁９がそれぞれ設けられる。
【０００９】
そして、前記燃料噴射弁９から噴射される燃料（ガソリン）によって形成される混合気は、燃焼室１０内で点火プラグ１５による火花点火により着火燃焼する。
前記点火プラグ１５それぞれには、パワートランジスタを内蔵する点火コイル１６が直付けされている。
前記燃焼室１０内の燃焼排気は、排気バルブ１１，排気マニホールド１２，排気ダクト１３を介して大気中へ排出される。
【００１０】
前記排気ダクト１３には、排気中の有害成分を浄化するための触媒コンバータ１４が介装される。
前記スロットルモータ８、燃料噴射弁９、及び、点火コイル１６に内蔵されるパワートランジスタは、マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２１によって制御される。
【００１１】
前記エンジンコントロールユニット２１には、各種センサからの検出信号が入力される。
前記各種センサとしては、前記電制スロットル７の上流側で内燃機関１の吸入空気流量を検出するエアフローメータ２２、前記触媒コンバータ１４の上流側で排気中の酸素濃度に基づいて排気空燃比を検出する空燃比センサ２３、内燃機関１の回転速度を検出する回転速度センサ２４、運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ２５、前記スロットルバルブ７ａの開度を検出するスロットルセンサ２６、機関１の冷却水温度を検出する水温センサ２７が設けられている。
【００１２】
前記エンジンコントロールユニット２１は、前記燃料噴射弁９による燃料噴射量を以下のようにして制御する。
まず、エアフローメータ２２で検出される吸入空気流量と、回転速度センサ２４で検出される機関回転速度とから、そのときのシリンダ吸入空気量において目標空燃比の混合気を形成するための基本燃料噴射量を算出する一方、内燃機関１の冷却水温度等に基づいて各種補正係数を算出し、更に、空燃比センサ２３で検出される空燃比が目標空燃比に近づくように空燃比フィードバック補正係数を算出し、これら補正係数で前記基本燃料噴射量を補正して最終的な燃料噴射量を設定する。
【００１３】
そして、前記最終的な燃料噴射量に相当するパルス幅の噴射パルス信号を、各気筒の行程に合わせてそれぞれの燃料噴射弁９に出力する。
前記燃料噴射弁９には、燃料タンク３１内の燃料（ガソリン）が燃料ポンプ３２によって圧送される。
前記燃料噴射弁９に供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサ３３が設けられ、前記エンジンコントロールユニット２１は、前記燃圧センサ３３で検出される燃圧が目標圧になるように、前記燃料ポンプ３２の吐出量をフィードバック制御する。
【００１４】
前記目標圧は、前記燃料噴射弁９に供給される燃料の圧力と大気圧との差圧が一定値になるように設定され、これにより、燃料噴射弁９の開弁時間（噴射パルス幅）に比例する量の燃料が噴射されるようになっている。
ここで、前記エンジンコントロールユニット２１による前記目標圧及び噴射タイミングの設定制御を、図２のフローチャートに従って説明する。
【００１５】
図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１１では、機関温度として吸気ポート部の温度を推定する。
前記吸気ポート部（内壁）の温度は、前記水温センサ２７で検出される冷却水温度に基づいて推定することができ、また、始動後の経過時間や始動後における冷却水温度の上昇速度等から推定することもできる。
【００１６】
尚、上記ステップＳ１１で、吸気ポートの温度を推定するのは、後述するように、吸気バルブが開く前に燃料を噴射する通常の噴射タイミングでは、噴射燃料の霧化性能が吸気ポート周辺の温度に大きく影響されるためである。
次のステップＳ１２では、前記ステップＳ１１で推定した吸気ポート部の温度が予め記憶されている閾値よりも低いか否かを判別する。
【００１７】
始動直後の冷機時であって、吸気ポート部の推定温度が閾値よりも低いときには、ステップＳ１３へ進む。
ステップＳ１３では、燃料噴射弁９に供給される燃料の圧力が通常運転時（暖機後）に対応して予め設定される標準の燃圧よりも低くなるように、前記燃料ポンプ３２の吐出量制御における目標圧を設定する。
【００１８】
ここで、前記目標圧は、固定値として与えることができる一方、図３に示すように、吸気ポート部の温度（機関温度）が低くなるほど、より低い圧力に設定させることができる。
但し、燃料圧力を低下させることで、同じ燃料量を噴射させるのに必要となる開弁時間が長くなるので、例えばそのときの機関回転速度に応じた下限値以上に目標圧を制限することで、燃料噴射弁９から噴射された燃料がシリンダ内に全て流入する前に、吸気バルブ６が閉じてしまうことを回避できる。
【００１９】
ステップＳ１４では、燃料圧力の変更に伴って燃料噴射弁９の開弁時間（噴射パルス幅）を補正する。
前記燃料噴射弁９の噴射パルス幅は、標準の燃圧を基準に演算されるようになっており、燃圧が変更された場合には、標準の燃圧に対応する噴射パルス幅を、単位時間当たりの噴射量が減少する分だけ増大補正して、要求される燃料量が噴射されるようにする。
【００２０】
ステップＳ１５では、燃料噴射弁９の噴射タイミングを、通常運転時（暖機後）に対応して予め設定される標準の燃料噴射タイミングよりも遅らせる設定を行う。
具体的には、通常運転時（暖機後）に対応する標準の燃料噴射タイミングとして、吸気バルブ６の開弁前に燃料を噴射させるタイミングが設定され、この標準の燃料噴射タイミングよりも遅い冷機時用の噴射タイミングとして、吸気行程中（吸気バルブ６の開期間中）に燃料を噴射させるタイミング、より具体的には、吸気バルブ６の開時期に略一致する噴射開始タイミングを設定する（図４参照）。
【００２１】
暖機後の機関温度が高く、吸気ポート周辺の温度が高い状態では、吸気バルブ６が開く前に燃料噴射弁９による燃料噴射を行わせることで、吸気ポート周辺の熱を積極的に利用して燃料の霧化を促進させることができる。
一方、冷機状態で吸気バルブ６が開く前に燃料を噴射すると、吸気ポート周辺の温度が低いため、噴射された燃料が霧化せずに、液状のまま吸気ポートの内壁に付着して壁流となってしまう。
【００２２】
これに対し、吸気バルブ６が開いているときに燃料を噴射させれば、噴射燃料の大部分が吸気の流れによってシリンダ内に流入し、低温である吸気ポート内壁に液状燃料として付着してしまうことを抑止できる。
特に、吸気バルブ６の開き始めは吸気の流速が早いので、噴射開始タイミングを吸気バルブ６の開時期とすることで、吸気流を最大限に利用して、噴射燃料をシリンダ内に流入させることができる。
【００２３】
更に、燃料の圧力を低下させて単位時間当たりの燃料噴射量を低下させれば、同じ空気中に含まれる液状燃料の量が、燃圧が高く単位時間当たりの燃料噴射量が多い場合に比べて少なくなるために、噴射された燃料が霧化され易くなり、また、吸気行程中でガス流動が強いため混合が促進され、着火・燃焼安定性に優れた均質の混合気を形成させることができ、ＨＣの排出量を抑制することができる。
【００２４】
図５は、同じ要求燃料量に対して燃圧を標準圧から低下させて、吸気行程中（吸気バルブ６の開期間中）における噴射時間を変化させた場合のＨＣ排出量の変化を示すものであり、この図５に示すように、燃圧を低下させて吸気行程中の噴射時間をより長くすることで、ＨＣ排出量が低下する傾向を示す。
上記の燃圧低下とＨＣ排出量の低下との相関は、前述のように、単位時間当たりの噴射量を少なくすることで霧化が促進され、着火・燃焼安定性に優れた均質の混合気を形成させることができたことを示す。
【００２５】
前記ステップＳ１５で噴射タイミングを遅らせる設定を行うと、ステップＳ１１へ戻り、再度、吸気ポート部の温度推定を行い、吸気ポート部の温度が低い冷機状態であると判断される場合には、ステップＳ１２からステップＳ１３〜１５へ進み、燃圧低下・噴射タイミング遅延処理を継続させる。
一方、吸気ポート部の推定温度が閾値以上になって、吸気ポート周辺の熱を利用した燃料の霧化を図れるほどに高くなったと判断されるようになると、ステップＳ１２からステップＳ１６〜１８へ進み、燃圧，噴射パルス幅及び噴射タイミングを、暖機後に対応する標準値にそれぞれ戻す設定を行う。
【００２６】
暖機後は、吸気バルブ６の開時期前に燃料を噴射させることで、吸気ポート周辺の熱を利用して噴射燃料の霧化を促進させつつ、予混合を図り、吸気行程において前記予混合気をシリンダ内に吸引させて、着火・燃焼安定性に優れた均質の混合気を燃焼室内に形成させることができる。
尚、上記の燃圧，噴射パルス幅及び噴射タイミングの変更を、特に燃焼安定性の改善が要求される、冷機時でかつアイドル運転状態であるときに（ファストアイドル時に）のみ行わせるようにすることができる。
【００２７】
また、本実施形態によると、冷機時（吸気ポート部温度が低い状態）において、霧化・混合の促進によって燃焼安定性が改善されて燃焼安定限界が広がるので、点火時期をリタードさせることで排気温度を上げ、触媒コンバータ１４の昇温を促進させることができる。
また、燃圧を可変とするシステムとしては、燃料配管から燃料タンク３１に戻す燃料量を燃圧検出値に応じてフィードバック制御するシステムなど、公知の種々のシステムを採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム図。
【図２】実施形態における冷機時の燃圧及び噴射タイミングの制御を示すフローチャート。
【図３】実施形態における吸気ポート温度と燃圧との相関を示す線図。
【図４】実施形態における吸気行程と噴射期間との相関を示すタイムチャート。
【図５】実施形態におけるＨＣ排出量の低減効果を示す線図。
【符号の説明】
【００２９】
１…内燃機関，２…エアクリーナ，３…吸気ダクト，４…吸気コレクタ，５…吸気マニホールド，６…吸気バルブ，７…スロットルバルブ，８…スロットルモータ，９…燃料噴射弁，１０…燃焼室，１１…排気バルブ，１２…排気マニホールド，１３…排気ダクト，１４…触媒コンバータ，１５…点火プラグ、１６…点火コイル、２１…エンジンコントロールユニット，２２…エアフローメータ，２３…空燃比センサ，２４…回転速度センサ，２５…アクセル開度センサ，２６…スロットルセンサ，３１…燃料タンク，３２…燃料ポンプ，３３…燃圧センサ
【図１】
2007092580.tif 000003
【図２】
2007092580.tif 000004
【図３】
2007092580.tif 000005
【図４】
2007092580.tif 000006
【図５】
2007092580.tif 000007