(57)【要約】【課題】コストを低減しつつ、十分な精度で噴射できる最小燃料噴射量を低減して、要求燃料噴射量が少ない低負荷領域における運転性及び排気性状を改善することを目的とする。【解決手段】気筒毎の吸気通路に、第１駆動回路６０により駆動される第１燃料噴射弁６と、第２駆動回路７０により駆動される第２燃料噴射弁７と、を配設した。前記第２燃料噴射弁７は、相対的に高い駆動電圧に設定され且つ相対的に高い流量特性を有する前記第１燃料噴射弁６よりも相対的に低い駆動電圧に設定され且つ相対的に低い流量特性を有する。これにより、各燃料噴射弁６、７の噴射パルス幅に応じて得られる最小燃料噴射量を、第１燃料噴射弁６を２個用いた場合よりも低減して、運転性及び排気性状を改善することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒毎の吸気通路に配設された第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁と、
前記第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁毎に設けられ、各燃料噴射弁を駆動する第１駆動回路及び第２駆動回路と、を有する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記第１燃料噴射弁は、相対的に高い駆動電圧に設定され且つ相対的に高い流量特性を有し、
前記第２燃料噴射弁は、前記第１燃料噴射弁よりも相対的に低い駆動電圧に設定され且つ相対的に低い流量特性を有す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】
前記駆動電圧に応じて、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁それぞれの燃料噴射量の流量直線性が得られる噴射パルス幅の下限値を、各燃料噴射弁における最小燃料噴射量が得られる噴射パルス幅として設定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制御装置。
【請求項３】
前記第２燃料噴射弁の噴射パルス幅の下限値は、前記第１燃料噴射弁の噴射パルス幅の下限値よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
要求燃料噴射量及び前記各最小燃料噴射量に基づいて、前記第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁それぞれの噴射パルス幅を設定することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
要求燃料噴射量及び前記各最小燃料噴射量に基づいて、前記第１燃料噴射弁による燃料噴射を停止させ、前記第２燃料噴射弁による燃料噴射を行うことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記第１駆動回路及び第２駆動回路それぞれは、閉弁応答性向上用のツェナーダイオードを有し、
前記第２駆動回路において、前記第１駆動回路のツェナーダイオードよりも降伏電圧が低く設定されたツェナーダイオードを用いたことを特徴とする請求項１〜請求項５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、気筒毎の吸気通路に２個の燃料噴射弁を有し、吸気行程中に燃料噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、車両の内燃機関に運転状態に応じて燃料を供給する燃料噴射制御装置において、燃料噴射弁の弁座部とノズルプレートの間の燃料流路（以下、燃料噴射弁の燃料流路という）に燃料の流れを適正化する拡散室を設けることにより、燃料の微粒化の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９９９７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジンの運転状態に基づいて要求燃料噴射量に応じた燃料噴射弁の噴射パルス幅が決定されるが、アイドル運転時又は燃料カットリカバー噴射時において要求される燃料噴射量は少なく、高負荷高回転時は要求される燃料噴射量が増大するため、１個の燃料噴射弁のみでは噴射パルス幅に応じて燃料噴射量を確保できるダイナミックレンジ（最小噴射量〜最大噴射量までの噴射領域）が不足する場合がある。
【０００５】
そのため、より広い噴射領域の確保を図るために、気筒毎の吸気通路に上記と同一仕様の燃料噴射弁を２個設けたものが知られている。また、燃焼室内に吸入される空気と、燃料との混合促進による未燃ＨＣの低減、燃焼高速化による燃費の低減を図るため、２個の燃料噴射弁の吸気行程中の噴射タイミングを変えるべく、燃料噴射弁毎に独立した駆動回路を有したものが知られている。
【０００６】
しかしながら、１個の駆動回路により２個の燃料噴射弁を同時駆動させるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）駆動に対して、２個の駆動回路が必要となるので、部品コストが増大してしまう。そこで、一方の駆動回路の閉弁応答性向上用のツェナーダイオードを、他方の駆動回路のツェナーダイオードと比較して低く設定された降伏電圧を有するものに変更することにより、駆動電圧を低くしてコスト低減を図ることが考えられる。しかし、駆動電圧が低い燃料噴射弁は、駆動電圧が高い燃料噴射弁に比較して噴射パルス幅に対応した噴射量精度で燃料噴射できる噴射パルス幅の下限値が増大して該燃料噴射弁の最小燃料噴射量が増大し、他方の高駆動電圧の燃料噴射弁の最小燃料噴射量と併せたトータルの最小燃料噴射量も増大してしまう。その結果、減速運転時等の要求燃料噴射量の少ない低負荷領域において、運転性及び排気性状が悪化してしまう。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、コストを低減しつつ、十分な精度で噴射できる最小燃料噴射量を低減して、要求燃料噴射量が少ない低負荷領域における運転性及び排気性状を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため、本発明は、
気筒毎の吸気通路に配設された第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁と、
前記第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁毎に設けられ、各燃料噴射弁を駆動する第１駆動回路及び第２駆動回路と、を有する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記第１燃料噴射弁は、相対的に高い駆動電圧に設定され、且つ相対的に高い流量特性を有し、
前記第２燃料噴射弁は、前記第１燃料噴射弁よりも相対的に低い駆動電圧に設定され、且つ相対的に低い流量特性を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る燃料噴射制御装置によれば、第２燃料噴射弁の駆動電圧を第１燃料噴射弁の駆動電圧より低下させたことにより噴射パルス幅に対応した噴射量精度で燃料噴射できる噴射パルス幅の下限値が増大する場合でも、流量特性を低く設定することにより、噴射パルス幅の下限値に対応する最小燃料噴射量を流量特性が高い第１燃料噴射弁の最小燃料噴射量と同等以下に低減することが可能となる。したがって、第１燃料噴射弁と第２燃料噴射弁との最小燃料噴射量を合計したトータルの最小燃料噴射量も十分に低減することができる。
このように、最小燃料噴射量を十分に低減することにより、要求燃料噴射量の少ない低負荷領域における運転性及び排気性状をより改善することができる。
また、第２燃料噴射弁の駆動電圧を低下させることにより、その駆動回路のコストを低減することができ、燃料噴射量全体のコストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（Ａ）は、本発明に係る実施形態を示すシステム構成図、図１（Ｂ）は、吸気ポート内に配設された２個の燃料噴射弁を示す図。
【図２】実施形態に係る燃料噴射制御装置を示す駆動回路図。
【図３】実施形態に係る噴射パルス幅に応じた燃料噴射量を示すグラフ。
【図４】流量特性が同一の燃料噴射弁を２個用いた場合の噴射パルス幅に応じた燃料噴射量を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示す内燃機関１は、気筒毎に２個ずつの吸気バルブ２を有し、吸気通路３は、下流端部が２つに分岐して各吸気バルブ２に至る吸気ポート４、５を有するように形成されている。
【００１２】
一方の吸気ポート４には、燃料噴射弁６、他方の吸気ポート５には、燃料噴射弁７が配設されている。
【００１３】
燃料噴射弁６、７は、電磁コイル（ソレノイド）の磁気吸引力によって弁体をリフトさせることで開弁する電磁式燃料噴射弁である。なお、２つの噴射弁を用いて１個の噴射弁の分担噴射量を減少できるので、噴孔の小さな微粒化に優れた噴射弁を用いることができる。
【００１４】
燃料噴射弁６、７は、吸気バルブ２が開かれる吸気行程で噴射され、この噴射された燃料と空気とが燃焼室８内に吸入される。
燃焼室８内の混合気は、点火栓９による火花点火によって燃焼し、燃焼排気は、排気バルブ１０を介して排出される。
【００１５】
また、燃料噴射弁６、７には、燃料タンク１１内の燃料（ガソリン）が燃料ポンプ１２によって燃料通路１３を介して圧送されるようになっており、燃料の供給圧は、燃料ポンプ１２の吐出量の制御によって目標圧に制御される。但し、圧力レギュレータを用いて燃圧一定に制御するものであってもよい。
【００１６】
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）２０は、各種センサからの検出信号に基づいて、第１燃料噴射弁６及び第２燃料噴射弁７、点火栓９、燃料ポンプ１２を制御する。
【００１７】
前記各種センサとしては、図示省略したスロットルバルブの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ２１、内燃機関１の吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ２２、機関回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２３、内燃機関１の冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ２４、吸気管内の吸気負圧ＰＢを検出する吸気圧センサ２５、吸気管内の温度ＴＢを検出する吸気管温度センサ２６等が設けられている。
【００１８】
このように構成されたシステムにおいて、燃料噴射弁６、７の燃料噴射制御が以下のように実行される。
まず、燃料噴射弁６から噴射された燃料が、機関運転状態、例えば吸入空気量Ｑａ、スロットルバルブ開度ＴＶＯ等で検出される機関負荷と機関回転速度Ｎｅとに基づいて算出された吸気行程開始時期、すなわち、燃焼室８内に空気が導入されるタイミングに同期して燃焼室８内に導入されるように設定する。詳細には、該空気導入タイミングより、燃料噴射弁６からの噴霧が吸気バルブ２に達するまでの移動時間分だけ早めに噴射開始時期が設定される。
【００１９】
次に、機関運転状態（機関負荷、機関回転速度Ｎｅ、冷却水温度等）に基づいて、基本的には、気筒毎の総燃料噴射量ＴＰ、及び該総燃料噴射量ＴＰを２等分した燃料噴射量ＴＰ／２を算出して燃料噴射弁６、７毎に所望の燃料噴射量（指示値）を割り当てる。
【００２０】
また、後述する燃料噴射制御装置１００は、燃料噴射弁６、７それぞれの開閉を駆動回路６０、７０により制御して、吸気行程中の燃料噴射弁６、７による噴射タイミングを個別に制御する。
【００２１】
このようにすれば、燃料噴射弁６と燃料噴射弁７とで異なる吸気ポート４、５に半分ずつ、それぞれの噴射タイミングで燃料噴射することにより、２個の燃料噴射弁を１個の駆動回路で同時に駆動させて燃料噴射する場合に比較して、噴射燃料の空気中への拡散性が高められ、燃料と空気との混合性（以下、単に混合性という）が向上する。
【００２２】
そして、吸気期間中での燃料噴射により高応答の運転性能を確保しつつ、上記のように混合性を向上させることにより、減速時の運転性（トルクショック）、燃費、排気エミッションを改善できる。
【００２３】
図２に示すように、燃料噴射制御装置１００は、ＥＣＵ２０に組み込まれており、燃料噴射弁６、７毎に駆動回路６０、７０を有する。
【００２４】
駆動回路６０（７０）は、バッテリからの電源電圧ＶＢを昇圧する昇圧回路６１（７１）と、昇圧回路６１（７１）により充電されて昇圧電源として機能するコンデンサ６２（７２）と、燃料噴射弁６（７）の開弁時にオンとなってコンデンサ６２（７２）からソレノイド６３（７３）への通電を開始するトランジスタ６４（７４）とを有している。
【００２５】
また、バッテリからソレノイド６３（７３）への通電を制御するトランジスタ６５（７５）がトランジスタ６４（７４）と並列に設けられ、ソレノイド６３（７３）の接地側にはトランジスタ６６（７６）が設けられている。
【００２６】
各トランジスタ６４（７４）、６５（７５）、６６（７６）は、例えば、ＭＯＳＦＥＴにより構成され、各ＭＯＳＦＥＴのオン・オフは、ＥＣＵ２０により制御される。また、トランジスタ６６（７６）のドレインとゲートとの間には、ツェナーダイオード６７（７７）が設けられている。
【００２７】
駆動回路６０（７０）は、ＥＣＵ２０によって燃料噴射弁６（７）の開弁時にはトランジスタ６４（７４）及び６６（７６）をオンにして、コンデンサ６２（７２）の高電圧をソレノイド６３（７３）に供給して燃料噴射弁６を素早く開弁する。開弁後、所定時間が経過すると、駆動回路６０（７０）は、ＥＣＵ２０によってトランジスタ６４（７４）をオフにして、トランジスタ６５（７５）のオン・オフ制御を開始してソレノイド６３（７３）をパルス駆動することにより開弁状態を維持する。
【００２８】
したがって、上記のオン・オフ制御時において、トランジスタ６５（７５）がオンのときは、バッテリからソレノイド６３（７３）に通電されて開弁状態が維持され、トランジスタ６５（７５）がオフのときは、ソレノイド６３（７３）に発生する逆起電圧によりダイオード６８（７８）を介してソレノイド６３（７３）に電流が還流して開弁状態が維持される。
【００２９】
一方、燃料噴射を完了するときは、駆動回路６０（７０）はトランジスタ６５（７５）及び６６（７６）をオフにして、ソレノイド６３（７３）への通電を停止する。このとき、ソレノイド６３（７３）には逆起電圧が発生し、ソレノイド６３（７３）からツェナーダイオード６７（７７）に向けて電流が流れ出す。
しかしながら、逆起電圧はツェナーダイオード６３（７３）の降伏電圧まで一気に低下するため、電流減少期間が短縮されて燃料噴射弁は素早く閉じられる。
【００３０】
ここで、それぞれ別個の駆動回路を有し、且つ流量特性が同一（高流量特性）の２個の燃料噴射弁を駆動する場合に、駆動回路それぞれのツェナーダイオードの降伏電圧（ツェナー電圧）を同じ値（例えば７５Ｖ）としていたが、１個の駆動回路により２個の燃料噴射弁を同時に駆動するものに比べて駆動回路数が増大するため、コストが増大してしまう。
【００３１】
そこで、一方の燃料噴射弁の駆動回路において、他方の燃料噴射弁の駆動回路におけるツェナーダイオードの降伏電圧よりも低く設定されたツェナーダイオードを用いて（例えば５５Ｖ）、駆動電圧を低下させることにより、駆動回路のコストを低減でき、駆動回路数（気筒数）の増大に応じてコスト低減を促進できる。
【００３２】
ところで、図４に示すように、降伏電圧が低く設定されたツェナーダイオードを用いた燃料噴射弁（すなわち、低電圧且つ高流量）は、降伏電圧が高く設定されたツェナーダイオードを用いた燃料噴射弁（すなわち、高電圧且つ高流量）と比較して閉弁応答性が低く、噴射パルス幅に対する燃料の流量直線性が得られない領域が拡大する。
【００３３】
高精度な燃料噴射量制御を行うためには、良好な流量直線性が得られる領域まで噴射パルス幅を増加させる必要があるため、低電圧且つ高流量燃料噴射弁による流量直線性が得られる最小の燃料噴射量（最小燃料噴射量ＱＬｍｉｎ）が、高電圧且つ高流量燃料噴射弁による最小燃料噴射量ＱＨｍｉｎよりも多くなってしまう。その結果、２個の燃料噴射弁による最小燃料噴射量Ｑｍｉｎ（＝ＱＨｍｉｎ＋ＱＬｍｉｎ）は、高電圧燃料噴射弁を２個用いた場合の最小燃料噴射量２Ｑｍｉｎ（＝２×ＱＨｍｉｎ）よりも増大してしまう。
【００３４】
そこで、本実施形態では、燃料噴射弁７の駆動回路（第２駆動回路）７０において、燃料噴射弁６の駆動回路（第１駆動回路）６０内のツェナーダイオード６３よりも降伏電圧が低く設定されたツェナーダイオード７３を用いることにより、燃料噴射弁７の駆動電圧を燃料噴射弁６の駆動電圧よりも低く設定し、且つ駆動電圧を低く設定した燃料噴射弁７の流量特性を、燃料噴射弁６よりも低流量なものとする。これにより、以下のように、２個の燃料噴射弁６、７による最小燃料噴射量Ｑｍｉｎを下げるようにすることができる。
【００３５】
図３に示すように、高電圧且つ高流量の燃料噴射弁６（以下、第１燃料噴射弁６とする）は、流量直線性が得られる噴射パルス幅、すなわち最小燃料噴射量ＱＨｍｉｎが得られる噴射パルス幅の下限値（ＰＷＨｍｉｎ）が得られるように設定される。
一方、低電圧且つ低流量の燃料噴射弁７（以下、第２燃料噴射弁とする）は、流量直線性が得られる噴射パルス幅、すなわち最小燃料噴射量ＱＬｍｉｎが得られる噴射パルス幅の下限値（ＰＷＬｍｉｎ）が得られるように設定される。
【００３６】
この場合、第１燃料噴射弁６及び第２燃料噴射弁７の噴射パルス幅をそれぞれ異なる噴射パルス幅の下限値に設定して燃料噴射することにより、第１燃料噴射弁６と第２燃料噴射弁７との最小燃料噴射量を合計したトータルの最小燃料噴射量Ｑｍｉｎ（＝ＱＨｍｉｎ＋ＱＬｍｉｎ）が得られる。
【００３７】
したがって、Ｑｍｉｎを、図示のように高電圧且つ高流量の燃料噴射弁を２個用いた場合の最小燃料噴射量２ＱＨｍｉｎよりも低減することが可能となり、より要求燃料噴射量Ｑｆの少ない領域（例えば、Ｑｍｉｎ≦Ｑｆ＜２ＱＨｍｉｎ）に対応することができ、ダイナミックレンジを拡大することができる。
【００３８】
なお、上記より要求燃料噴射量が増大したときに（例えば、Ｑｆ≧２ＱＨｍｉｎ）、第１燃料噴射弁６の噴射パルス幅を下限値近傍に維持しつつ第２燃料噴射弁７の噴射パルス幅を増大させたり、第２燃料噴射弁７の噴射パルス幅を下限値近傍に維持しつつ第１燃料噴射弁６の噴射パルス幅を増大させたりするなど、噴射パルス幅の設定には自由度がある。
【００３９】
以上示した実施形態によれば、２個の燃料噴射弁のうち一方の燃料噴射弁の駆動電圧を低下させたことにより噴射パルス幅に対応した噴射量精度で燃料噴射できる噴射パルス幅の下限値が増大する場合でも、流量特性を低く設定することにより燃料噴射弁の噴射パルス幅の下限値に対応する最小燃料噴射量を流量特性が高い燃料噴射弁の最小燃料噴射量よりも低減することが可能となる。したがって、高電圧且つ高流量特性を有する燃料噴射弁を２個用いた場合と比較して、各燃料噴射弁それぞれの最小燃料噴射量を合計したトータルの最小燃料噴射量を低減することができる。
このように、最小燃料噴射量を低減することにより、減速時等の要求燃料噴射量の少ない低負荷領域における運転性及び排気性状を改善することができる。
また、一方の燃料噴射弁の駆動電圧を低下させたことにより、その駆動回路のコストを低減することができ、燃料噴射装置全体のコストを大幅に低減することができる。
【００４０】
尚、要求燃料噴射量がより少ない領域（例えば、ＱＬｍｉｎ≦Ｑｆ＜ＱＨｍｉｎ）では、第１燃料噴射弁６による燃料噴射を停止させ、第２燃料噴射弁７のみ噴射パルス幅を増大させて燃料噴射を行うことにより対応することができる。
【００４１】
また、要求燃料噴射量が、例えば、ＱＨｍｉｎ≦Ｑｆ＜Ｑｍｉｎである領域では、第２燃料噴射弁７による燃料噴射を停止させ、第１燃料噴射弁６のみ噴射パルス幅を増大させて燃料噴射を行うか、又は第１燃料噴射弁６による燃料噴射を停止させ、第２燃料噴射弁７のみ噴射パルス幅を増大させて燃料噴射を行うことにより対応することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…内燃機関
２…吸気バルブ
３…吸気通路
４、５…吸気ポート
６…第１燃料噴射弁
７…第２燃料噴射弁
８…燃料室
９…点火プラグ
１０…排気バルブ
１１…燃料タンク
１２…燃料ポンプ
１３…燃料通路
２０…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
【図１】
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【図２】
2016205184.tif 000004
【図３】
2016205184.tif 000005
【図４】
2016205184.tif 000006