(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧行程、噴射行程、及び吸引行程からなるプランジャの往復動作により燃料を噴射するインジェクションモジュールと、内燃機関の回転に同期して燃料を噴射する同期噴射及び内燃機関の運転状態に応じて噴射燃料の補正を行なう非同期噴射を制御する制御手段と、を備えた燃料噴射制御装置であって、
前記制御手段は、前記プランジャの加圧行程、噴射行程、及び吸引行程における前記同期噴射及び非同期噴射の相対的なタイミングを判定する判定手段と、前記判定手段の情報に基づいて前記同期噴射及び非同期噴射の噴射タイミングを調整する調整手段と、
を含む、ことを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記判定手段により前記非同期噴射のタイミングが前記同期噴射の加圧行程又は噴射行程に重なると判断されたとき、
前記調整手段は、前記同期噴射の噴射時間の後に前記非同期噴射の噴射時間を加算する加算処理を行ない、
前記判定手段により前記非同期噴射のタイミングが前記同期噴射の吸引行程に重なると判断されたとき、
前記調整手段は、前記同期噴射の吸引行程が完了するまで前記非同期噴射の開始時期を遅延させる遅延処理を行なう、
ことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記判定手段により前記非同期噴射の加圧行程又は噴射行程に前記同
期噴射のタイミングが重なると判断されたとき、
前記調整手段は、前記非同期噴射の噴射時間の後に前記同期噴射の噴射時間を加算する加算処理を行ない、
前記判定手段により前記非同期噴射の吸引行程に前記同期噴射のタイミングが重なると判断されたとき、
前記調整手段は、前記非同期噴射の吸引行程が完了するまで前記同期噴射の開始時期を遅延させる遅延処理を行なう、
ことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、エンジンと称す）の吸気通路に向けて燃料を噴射する燃料噴射制御装置に関し、特に、燃料を供給する駆動源として、往復動により吸引及び加圧するプランジャポンプを含むインジェクションモジュールを用いた燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載されるエンジンの燃料噴射システムとして、一般に電子制御燃料噴射システムが適用されている。この制御システムにおいては、エンジンの回転速度、吸入空気量、エンジンの水温、スロットル開度、吸気圧力、Ｏ２濃度等の種々の情報をセンサにより検出し、検出された情報に基づきエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）で、その瞬間ごとのエンジンの運転状態を算出して、最適な点火時期、混合比（燃料噴射量、吸入空気量）等を、予め実験により求められた制御マップから読み出し、読み出された制御信号に基づいてインジェクタ、点火コイル等を駆動制御して、燃料噴射量、噴射タイミング、点火時期等を制御するものである。
【０００３】
例えば、図７に示すように、エンジンの回転速度（回転数）、吸入空気量等の情報に基づいて決定されエンジン回転に同期して噴射（同期噴射）する基本燃料噴射量と、エンジン水温、スロットル開度、吸気圧力、Ｏ２濃度等の情報に基づいて、エンジンが高負荷状態、加速状態、暖機状態等の運転状態にあると判断された場合に、エンジンの回転に拘わらず増量補正を行なうべく噴射（非同期噴射）する補正燃料噴射量とから、実際に噴射する実燃料噴射量が決定される。
【０００４】
そして、同期噴射のタイミングと非同期噴射のタイミングとが重なった場合、従来のインジェクタにおいては、実噴射時間の加算処理を行なっている。インジェクタにおいては、燃圧レギュレータにより内部の燃圧が一定に保持されているため、閉弁動作中に開弁指令が行なわれても、正確な噴射が可能である。
【０００５】
一方、二輪車等に搭載されるエンジンに適用される燃料噴射システムとして、例えば特開平２００１−２２１１３７号公報に示されるように、燃料タンクからフィードパイプに導かれた燃料を、電磁駆動型のプランジャポンプ及び噴射ノズルを一体的にあるいは別体として備えるインジェクションモジュール（ＩＭ）にて、吸引及び加圧して吸気通路内に噴射するものが知られている。
【０００６】
インジェクションモジュールの作動特性（ＩＭ挙動）としては、図８に示すように、パルス状の駆動信号が発せられると、プランジャが燃料を加圧する加圧行程（開弁行程）Ｐ、所定レベルに加圧された燃料を噴射する噴射行程Ｉ、プランジャがスプリングの付勢力により休止位置に戻りつつ燃料を吸引する吸引行程（閉弁行程）Ｓの三つの行程により１回の燃料噴射が完了するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このインジェクションモジュールを用いた燃料噴射システムにおいて、従来のような非同期噴射を適用する際に、特に、同期噴射が吸引行程Ｓ（閉弁開始〜閉弁完了までの閉弁行程）にあるときに非同期噴射のタイミングが重なると、燃料の吸引が完了しない時点で再び噴射行程に移行するため、燃料噴射量を正確に制御することができない。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、プランジャポンプを燃料供給の駆動源とするインジェクションモジュールを用いた燃料噴射システムにおいて、エンジンの運転状態に応じて高精度に燃料の噴射量を制御できる燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料噴射制御装置は、加圧行程、噴射行程、及び吸引行程からなるプランジャの往復動作により燃料を噴射するインジェクションモジュールと、内燃機関の回転に同期して燃料を噴射する同期噴射及び内燃機関の運転状態に応じて噴射燃料の補正を行なう非同期噴射を制御する制御手段とを備えた燃料噴射制御装置であって、上記制御手段は、プランジャの加圧行程、噴射行程、及び吸引行程における同期噴射及び非同期噴射の相対的なタイミングを判定する判定手段と、判定手段の情報に基づいて同期噴射及び非同期噴射の噴射タイミングを調整する調整手段と、を含むことを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、判定手段は、非同期噴射と同期噴射とがどのようなタイミング関係にあるか、すなわち、非同期噴射と同期噴射とが重なるのか否か、又、重なる場合に非同期噴射と同期噴射とが、それぞれの加圧行程、噴射行程、吸引行程のどの領域において重なるのか等を判定する。そして、この判定情報に基づき、調整手段は、非同期噴射と同期噴射との噴射タイミングを最適なタイミングに調整する。これにより、内燃機関の運転状態に応じた最適な燃料噴射量となるように制御することができる。
【００１１】
上記構成において、判定手段により非同期噴射のタイミングが同期噴射の加圧行程又は噴射行程に重なると判断されたとき、調整手段は同期噴射の噴射時間の後に非同期噴射の噴射時間を加算する加算処理を行ない、判定手段により非同期噴射のタイミングが同期噴射の吸引行程に重なると判断されたとき、調整手段は同期噴射の吸引行程が完了するまで非同期噴射の開始時期を遅延させる遅延処理を行なう、構成を採用できる。
【００１２】
この構成によれば、同期噴射の噴射時間に非同期噴射の噴射時間が加算されるため、要求される燃料（基本噴射燃料量＋補正燃料量）が確実に噴射される。また、同期噴射の吸引行程が完了した後に非同期噴射が開始されるため、非同期噴射においては完全な加圧行程が行なわれる。これにより、要求される増量補正等が確実に行なわれる。
【００１３】
上記構成において、判定手段により非同期噴射の加圧行程又は噴射行程に同期噴射のタイミングが重なると判断されたとき、調整手段は非同期噴射の噴射時間の後に同期噴射の噴射時間を加算する加算処理を行ない、判定手段により非同期噴射の吸引行程に同期噴射のタイミングが重なると判断されたとき、調整手段は非同期噴射の吸引行程が完了するまで同期噴射の開始時期を遅延させる遅延処理を行なう、構成を採用できる。
【００１４】
この構成によれば、非同期噴射の噴射時間にその後に続く同期噴射の噴射時間が加算されるため、要求される燃料（補正燃料量＋基本噴射燃料量）が確実に噴射される。また、非同期噴射の吸引行程が完了した後に同期噴射が開始されるため、同期噴射においては完全な加圧行程が行なわれる。これにより、要求される燃料（基本噴射燃料量）が確実に噴射される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面に基づき説明する。
図１は本発明に係る燃料噴射制御装置を備えた燃料噴射系の概略を示す構成図、図２ないし図６は種々の噴射パターンを示すタイムチャートである。
【００１６】
この燃料噴射系は、図１に示すように、燃料タンク１、エンジン２の吸気通路２ａに配置されて燃料を噴射するインジェクションモジュール１０、燃料を供給するフィードパイプ３、フィードパイプ３の途中に配置された低圧フィルタ４、供給された燃料の一部（ベーパ混じりの余剰燃料）を燃料タンク１に戻すリターンパイプ５、全体の制御を司る制御手段としてのエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０等を備えている。
【００１７】
インジェクションモジュール１０は、プランジャポンプ２０と、噴射ノズル３０とにより形成されている。
プランジャポンプ２０は、図１に示すように、電磁起動力及びリターンスプリングにより往復動するプランジャ２１、プランジャ２１を摺動自在に収容するシリンダ２２、シリンダ２２の外側に配置されたヨーク（不図示）に磁力線を発生させるための励磁用のコイル２３、シリンダ２２の先端側に画定される加圧室ＰＣ内に向かう流れのみを許容するチェックバルブ２４、プランジャ２１内に形成されたプランジャ通路２１ａに配置され加圧室ＰＣからリターンパイプ５に向かう流れのみを許容するチェックバルブ２５、加圧行程の初期領域の終わりにプランジャ通路２１ａを閉塞するスピルバルブ２６、加圧室ＰＣ内の燃料が所定圧力以上に加圧されたときに吐出を許容するチェックバルブ２７等を備えている。尚、コイル２３が非通電のとき、プランジャ２１はリターンスプリング（不図示）により付勢されて待機位置（図１の実線で示す位置）に位置付けられている。
【００１８】
噴射ノズル３０は、図１に示すように、所定の口径に絞られたオリフィスをもつオリフィスノズル３１、オリフィスノズル３１を通過した燃料が所定圧力以上のとき開弁するポペットバルブ３２、燃料を霧化するためのエア（空気）を供給するアシストエアパイプ３３等を備えている。
【００１９】
上記構成からなるインジェクションモジュール１０においては、図８に示すように、コイル２３が所定以上のパルス幅にて通電されて電磁駆動力を発生すると、燃料の加圧行程Ｐを開始し、その初期領域（プランジャ２１が二点差線Ｓで示す位置に移動してスピルバルブ２６が閉弁するまで）においては、所定の圧力に加圧されたベーパ混じりの燃料が開弁したチェックバルブ２５を抜けてプランジャ通路２１ａからリターンパイプ５へ排出される。
【００２０】
プランジャ２１が初期領域から後期領域に移動すると、加圧室ＰＣ内の燃料をさらに加圧する。そして、所定圧力以上に加圧された燃料は、チェックバルブ２７を開弁させると共にポペットバルブ３２を開弁させて噴射行程Ｉに移行し、アシストエアと共に吸気通路２ａに向けて霧状になって噴射される。
【００２１】
一方、コイル２３への通電が断たれると、噴射行程Ｉを終了しリターンスプリングの付勢力によりプランジャ２１は待機位置に押し戻されつつ吸引行程Ｓに移行する。この際に、チェックバルブ２４が開弁してフィードパイプ３から加圧室ＰＣ内に向けて燃料が吸引され、次の噴射に備えて待機することになる。
【００２２】
制御手段としてのエンジンコントロールユニット４０は、種々の演算処理を行なうと共に制御信号を発するＣＰＵ等の制御部４１、インジェクションモジュール１０（プランジャポンプ２０）を駆動する駆動回路４２、種々の状態量を検出して制御部４１に出力する検出回路４３、エンジン２の運転情報（予め実験により求められた制御マップ）を含む種々の情報が記憶された記憶部４４等を備えている。
【００２３】
検出回路４３は、エンジン回転数（回転速度）を検出するクランク角センサ２ｂ、水温センサ２ｃ、吸気圧センサ２ｄ、スロットル開度センサ２ｅ等により得られるエンジン２の運転状態に応じた種々の状態量を検出して、制御部４１に送る。
【００２４】
制御部４１は、検出回路４３からの検出情報に基づき、その瞬間ごとのエンジン２の運転状態（高負荷運転状態、中負荷運転状態、加速運転状態、低負荷運転状態等のいずれの運転状態にあるか）を算出し、記憶部４４に記憶された制御マップに基づいて最適な点火時期、混合比（燃料噴射量、吸入空気量）等を決定し、燃料の増量補正が必要な場合は、同期噴射に加えて非同期噴射の指令信号を発する。
【００２５】
また、制御部４１は、種々の演算を行なうと共に種々の制御信号を発する回路の他に、同期噴射と非同期噴射との相対的なタイミングを判定する判定手段としての判定回路、この判定回路の判定情報に基づいて同期噴射及び非同期噴射の噴射タイミングを調整する調整手段としての調整回路等を含んでいる。
【００２６】
調整回路は、同期噴射の各行程（加圧行程Ｐ、噴射行程Ｉ、吸引行程Ｓ）と非同期噴射の各行程（加圧行程Ｐ、噴射行程Ｉ、吸引行程Ｓ）との相対的なタイミングに応じて、同期噴射の噴射時間と非同期噴射の噴射時間とを加算する加算処理、あるいは、非同期噴射の開始時期を同期噴射の完了後に遅延させ又は同期噴射の開始時期を非同期噴射の完了後に遅延させる遅延処理、等を行なって同期噴射と非同期噴射との噴射タイミングを調整する。
【００２７】
次に、同期噴射と非同期噴射との種々のタイミングにおける制御手法を、図２ないし図６に基づいて説明する。
図２は、制御部４１（判定回路）が、非同期噴射のタイミングが同期噴射のタイミングと重ならないと判定した場合の噴射パターンを示すタイムチャートである。この噴射パターンにおいては、図２に示すように、同期噴射の閉弁（吸引行程Ｓ）完了後から次の同期噴射の開弁（加圧行程Ｐ）開始前までの期間に、非同期噴射の指令信号が発せられる。
したがって、制御部４１（調整回路）は、判定情報に基づいて、同期噴射と次の同期噴射との間に、指令信号に従った非同期噴射の噴射タイミングを設定する制御を行なう。
これにより、同期噴射による基本噴射量及び非同期噴射による補正噴射量に対応する燃料が確実に噴射される。
【００２８】
図３は、制御部４１（判定回路）が、非同期噴射のタイミングが同期噴射のタイミング（加圧行程Ｐ又は噴射行程Ｉ）に重なると判断した場合の噴射パターンを示すタイムチャートである。この噴射パターンにおいては、図３に示すように、同期噴射の開弁（加圧行程Ｐ）開始後から閉弁開始前（噴射行程Ｉ終了）までの期間Ｔ１に、非同期噴射の指令信号が発せられる。
したがって、制御部４１（調整回路）は、判定情報に基づいて、同期噴射の噴射時間の後に非同期噴射の噴射時間を加算（加算処理）し、その噴射終了時期を再設定して両者の噴射タイミングを調整する制御を行なう。
これにより、同期噴射による基本噴射量及び非同期噴射による補正噴射量に対応した要求される燃料が確実に噴射される。
【００２９】
図４は、制御部４１（判定回路）が、非同期噴射のタイミングが同期噴射のタイミング（吸引行程Ｓ）に重なると判断した場合の噴射パターンを示すタイムチャートである。この噴射パターンにおいては、図４に示すように、同期噴射の閉弁（吸引行程Ｓ）開始後から閉弁完了前（吸引行程Ｓ終了）までの期間Ｔ２に、非同期噴射の指令信号が発せられる。
したがって、制御部４１（調整回路）は、判定情報に基づいて、同期噴射の吸引行程Ｓが完了する（閉弁完了）まで、指令信号が発せられてから時間Ｔ３だけ非同期噴射の開始時期（開弁開始）を遅延させて、その噴射開始時期を再設定し両者の噴射タイミングを調整する制御を行なう。
これにより、非同期噴射においては完全な加圧行程が行なわれるため、要求される増量補正に応じた燃料が確実に噴射される。
【００３０】
図５は、制御部４１（判定回路）が、非同期噴射のタイミング（加圧行程Ｐ又は噴射行程Ｉ）に次の同期噴射のタイミングが重なると判断した場合の噴射パターンを示すタイムチャートである。この噴射パターンにおいては、図５に示すように、非同期噴射の開弁（加圧行程Ｐ）開始後から閉弁開始前（噴射行程Ｉ終了）までの期間Ｔ４に、次の同期噴射の指令信号が発せられる。
したがって、制御部４１（調整回路）は、判定情報に基づいて、非同期噴射の噴射時間の後に同期噴射の噴射時間を加算（加算処理）し、その噴射終了時期を再設定して両者の噴射タイミングを調整する制御を行なう。
これにより、非同期噴射による補正噴射量及び同期噴射による基本噴射量に対応した要求される燃料が確実に噴射される。
【００３１】
図６は、制御部４１（判定回路）が、非同期噴射のタイミング（吸引行程Ｓ）に次の同期噴射のタイミングが重なると判断した場合の噴射パターンを示すタイムチャートである。この噴射パターンにおいては、図６に示すように、非同期噴射の閉弁（吸引行程Ｓ）開始後から閉弁完了前（吸引行程Ｓ終了）までの期間Ｔ５に、次の同期噴射の指令信号が発せられる。
したがって、制御部４１（調整回路）は、判定情報に基づいて、非同期噴射の吸引行程Ｓが完了する（閉弁完了）まで、指令信号が発せられてから時間Ｔ６だけ同期噴射の開始時期（開弁開始）を遅延させて、その噴射開始時期を再設定し両者の噴射タイミングを調整する制御を行なう。
これにより、次の同期噴射においては完全な加圧行程が行なわれるため、要求される基本噴射量に応じた燃料が確実に噴射される。
【００３２】
以上述べた実施形態においては、インジェクションモジュールとして、プランジャポンプ２０と噴射ノズル３０とが一体的に形成されたものを示したが、これに限定されるものではなく、プランジャポンプ２０と噴射ノズル３０とが別体になったもの等、プランジャポンプを適用したものであればその他の構成からなるものでもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の燃料噴射制御装置によれば、プランジャの往復動作により燃料を噴射するインジェクションモジュールにて、同期噴射及び非同期噴射を行なう場合に、同期噴射と非同期噴射との相対的なタイミングを判定し、この判定に基づいて同期噴射と非同期噴射との噴射タイミングを調整する、例えば、噴射時間の加算処理あるいは噴射時期の遅延処理を行なうように燃料噴射を制御することにより、内燃機関の運転状態に応じた最適な量の燃料を噴射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料噴射制御装置を含む燃料噴射システムの概略を示す構成図である。
【図２】本発明の燃料噴射制御に係る噴射パターンを示すタイムチャートである。
【図３】本発明の燃料噴射制御に係る他の噴射パターンを示すタイムチャートである。
【図４】本発明の燃料噴射制御に係る他の噴射パターンを示すタイムチャートである。
【図５】本発明の燃料噴射制御に係る他の噴射パターンを示すタイムチャートである。
【図６】本発明の燃料噴射制御に係る他の噴射パターンを示すタイムチャートである。
【図７】燃料噴射量の概念を示す説明図である。
【図８】プランジャポンプを用いるインジェクションモジュールの作動特性を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１  燃料タンク
２  エンジン
２ａ  吸気通路
２ｂ  クランク角センサ
２ｃ  水温センサ
２ｄ  吸気圧センサ
２ｅ  スロットル開度センサ
３  フィードパイプ
４  低圧フィルタ
５  リターンパイプ
１０  インジェクションモジュール
２０  プランジャポンプ
２１  プランジャ
２３  コイル
２４，２５，２７  チェックバルブ
２６  スピルバルブ
３０  噴射ノズル
４０  エンジンコントロールユニット（制御手段）
４１  制御部（判定手段、調整手段）
４２  駆動回路
４３  検出回路
４４  記憶部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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