(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒内に順次燃料を噴射して供給する４サイクルの筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
各気筒ごとに配設され燃料を気筒内に噴射する燃料噴射手段と、
該内燃機関の温度状態を検出する温度検出手段と、
該内燃機関の始動を検出する始動検出手段と、
該温度検出手段および該始動検出手段の各出力に応じて燃料の噴射期間を設定する噴射期間設定手段と、
該噴射期間設定手段の出力に応じて該燃料噴射手段を駆動制御する燃料噴射制御手段とをそなえ、
該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ該始動検出手段により該内燃機関が始動状態であることが検出されると、該燃料噴射期間を吸気行程の全行程を含む２つの行程におよぶ第１の期間に設定するとともに、該温度検出手段により該内燃機関の温度が該所定温度を超えたことが検出された場合、或いは、該始動検出手段により該内燃機関が始動状態にないことが検出された場合に、該燃料噴射期間を１つの行程内の第２の期間に設定することを特徴とする、筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
複数の気筒内に順次燃料を噴射して供給する４サイクルの筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
各気筒ごとに配設され燃料を気筒内に噴射する燃料噴射手段と、
該内燃機関の温度状態を検出する温度検出手段と、
該内燃機関の始動を検出する始動検出手段と、
該温度検出手段および該始動検出手段の各出力に応じて燃料の噴射期間を設定する噴射期間設定手段と、
該噴射期間設定手段の出力に応じて該燃料噴射手段を駆動制御する燃料噴射制御手段とをそなえ、
該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ該始動検出手段により該内燃機関が始動状態であることが検出されると、該燃料噴射期間を２つの行程におよぶ第１の期間に設定するとともに、該温度検出手段により該内燃機関の温度が該所定温度を超えたことが検出された場合、或いは、該始動検出手段により該内燃機関が始動状態にないことが検出された場合に、該燃料噴射期間を１つの行程内の第２の期間に設定し、
該内燃機関がガソリンエンジンであって、
該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ該始動検出手段により該内燃機関が始動状態であることが検出されると、該燃料噴射期間を排気行程から吸気行程におよぶ期間に設定する
ことを特徴とする、燃料噴射制御装置。
【請求項３】
該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ該始動検出手段により該内燃機関が始動状態であることが検出されると、該燃料噴射期間を排気行程の一部と吸気行程のほぼ全期間とにおよぶ期間に設定する
ことを特徴とする、請求項２記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
該内燃機関がガソリンエンジンであって、
該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内燃機関の温度が該所定温度を超えたことが検出された場合、或いは、該始動検出手段により該内燃機関が始動状態にないことが検出された場合に、該燃料噴射期間を吸気行程又は圧縮行程のいずれか一方の行程内の期間に設定する
ことを特徴とする、請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
複数の気筒内に順次燃料を噴射して供給する４サイクルの筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
各気筒ごとに配設され燃料を気筒内に噴射する燃料噴射手段と、
該内燃機関の温度状態を検出する温度検出手段と、
該内燃機関の始動を検出する始動検出手段と、
該温度検出手段および該始動検出手段の各出力に応じて燃料の噴射期間を設定する噴射期間設定手段と、
該噴射期間設定手段の出力に応じて該燃料噴射手段を駆動制御する燃料噴射制御手段とをそなえ、
該内燃機関がガソリンエンジンであって、
該噴射期間設定手段は、
該温度検出手段により該内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ該始動検出手段により該内燃機関が始動状態であることが検出されると、該燃料噴射期間を排気行程中から圧縮行程中におよぶ期間のうち少なくとも２つの行程におよぶ第１の期間に設定するとともに、該温度検出手段により該内燃機関の温度が該所定温度を超えたことが検出された場合、或いは、該始動検出手段により該内燃機関が始動状態にないことが検出された場合に、該燃料噴射期間を１つの行程内の第２の期間に設定する
ことを特徴とする、筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
複数の気筒内に順次燃料を噴射して供給する４サイクルの筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
各気筒ごとに配設され燃料を気筒内に噴射する燃料噴射手段と、
該内燃機関の温度状態を検出する温度検出手段と、
該内燃機関の始動を検出する始動検出手段と、
該温度検出手段および該始動検出手段の各出力に応じて燃料の噴射期間を設定する噴射期間設定手段と、
該噴射期間設定手段の出力に応じて該燃料噴射手段を駆動制御する燃料噴射制御手段とをそなえ、
該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ該始動検出手段により該内燃機関が始動状態であることが検出されると、該燃料噴射期間を２つの行程におよぶ第１の期間に設定するとともに、該温度検出手段により該内燃機関の温度が該所定温度を超えたことが検出された場合、或いは、該始動検出手段により該内燃機関が始動状態にないことが検出された場合に、該燃料噴射期間を１つの行程内の第２の期間に設定し、
該燃料噴射制御手段は、該噴射期間設定手段により設定された排気行程中の設定噴射開始時期に燃料噴射を開始するように該燃料噴射手段を制御するとともに、該噴射期間設定手段により設定された圧縮行程中の設定噴射終了時期、或いは、筒内のガスの逆流を防止するように予め設定された強制噴射停止時期のいずれか一方の早い時期に燃料噴射を終了するように制御する
ことを特徴とする、筒内噴射式内燃機関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、筒内噴射式内燃機関（エンジン）の低温始動特性を向上させるべく配慮された、筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料をシリンダ内で噴射する方式の筒内噴射式内燃機関としては、ディーゼルエンジンが広く知られているが、近年、ガソリンエンジンにおいても筒内噴射式のものが提供されている。
そして、筒内噴射式内燃機関により、機関の性能向上や排出ガスの低減のため、希薄燃焼（リーンバーン）運転を行なわせるように構成されたものが提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような筒内噴射エンジンにおける燃料噴射は、図１２の線図に示すタイミングで行なわれる。
すなわち、超リーン運転時においては、圧縮行程における所要タイミングで、高圧燃料ポンプによる高圧燃料噴射が行なわれ、超リーン運転時以外においては吸気行程における所要タイミングで、高圧燃料ポンプによる高圧燃料噴射が行なわれる。
【０００４】
ところが、高圧燃料ポンプとしてエンジンにより駆動されるポンプを用いる場合には、内燃機関の始動時にエンジン回転数が低く十分な吐出圧力が得られないため、始動時燃料噴射のために低圧燃料ポンプからの吐出圧力に基づく低圧燃料噴射が行なわれる。
そして、このように通常運転時の高圧噴射と始動時の低圧噴射とを共通のインジェクタにより成立させることを考えた場合には、通常運転移行後のアイドル時のように高圧下での要求燃料が少ない場合にもインジェクタの開弁時間制御により正確な燃料流量設定を行う必要があるため、インジェクタのソレノイドの応答性を考慮した最小開弁時間でアイドル時等の低流量設定が行われるよう、インジェクタでの噴射量ゲイン（絞り状態）設定を行う必要がある。そして、このような最小流量に適したインジェクタの噴射量ゲイン設定を行うと、その分単位時間当たりの噴射が制限される。この結果、始動時のように低圧で噴射した場合には、低圧噴射故に単位時間あたりの噴射量が元来少ないことに基づき、パルス幅に応じた噴射量が制限され、例えば、図１２に示すような吸気行程の全期間にわたる噴射によっても所要量を達成することができない場合が発生する。
【０００５】
すなわち、低温時のクランキング回転が１００ｒｐｍであるとすると、吸気行程期間は３００ｍｓであるのに対し、所要量の燃料噴射を行なうために必要な噴射時間は４２０ｍｓ以上であり、噴射量が不足することが考察される。
これは、図１０の線図によっても考察される。
同図は、横軸のエンジン回転数に対し、縦軸に供給空燃比あるいは燃料噴射パルス幅Ｐｗ（ｍｓ）をとって、下方に燃料の供給限界を示し、上方に所要の噴射時間を示している。
【０００６】
これによれば、２５０ｒｐｍ付近以下のエンジン回転数では、供給限界が所要空燃比を下回り、燃料噴射量が不足することが考察される。
この点について、より一般的に考察を行うと、エンジンの要求燃料量は、冷却水温等で代表されるエンジン温度が低い程多くなり、一方において、エンジン回転数が高い程、１行程の時間が短くなる。このため、始動時低圧噴射を行う場合には、極低温クランキング時や低温始動直後の回転数上昇時等に、１行程期間内の噴射期間では燃料噴射量が不足するといった事態を生じる。
【０００７】
本発明は、このように、始動時に低圧噴射を行なう筒内噴射式内燃機関において、始動性能を確保し、自動車用等に適用した場合の実用性に富む燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の請求項１記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、複数の気筒内に順次燃料を噴射して供給する４サイクルの筒内噴射式内燃機関において、各気筒ごとに配設された燃料噴射手段により燃料が気筒内に噴射され、内燃機関の温度状態が温度検出手段により検出され、内燃機関の始動が始動検出手段により検出されて、温度検出手段および始動検出手段の各出力に応じて燃料の噴射期間が噴射期間設定手段により設定され、噴射期間設定手段の出力に応じ燃料噴射制御手段による燃料噴射手段の駆動制御が行なわれる。そして、温度検出手段により内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ始動検出手段により内燃機関が始動状態であることが検出されると、噴射期間設定手段により、燃料噴射期間が吸気行程の全行程を含む２つの行程におよぶ第１の期間に設定されるとともに、温度検出手段により内燃機関の温度が所定温度を超えたことが検出された場合、或いは、始動検出手段により内燃機関が始動状態にないことが検出された場合に、噴射期間設定手段により、燃料噴射期間が１つの行程内の第２の期間に設定される。
【０００９】
また、請求項２記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、複数の気筒内に順次燃料を噴射して供給する４サイクルの筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、各気筒ごとに配設された燃料噴射手段によって燃料を気筒内に噴射され、内燃機関の温度状態が温度検出手段によって検出され、該内燃機関の始動が始動検出手段によって検出されると、温度検出手段および始動検出手段の各出力に応じて噴射期間設定手段が燃料の噴射期間を設定し、噴射期間設定手段の出力に応じて燃料噴射制御手段が燃料噴射手段を駆動制御が行なわれる。そして、温度検出手段により内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ始動検出手段により内燃機関が始動状態であることが検出されると、噴射期間設定手段により、燃料噴射期間が２つの行程におよぶ第１の期間に設定されるとともに、温度検出手段により内燃機関の温度が所定温度を超えたことが検出された場合、或いは、始動検出手段により内燃機関が始動状態にないことが検出された場合に、噴射期間設定手段により、燃料噴射期間を１つの行程内の第２の期間に設定される。
そして、内燃機関がガソリンエンジンであって、温度検出手段により内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ始動検出手段により内燃機関が始動状態であることが検出されると、噴射期間設定手段により、燃料噴射期間（第１の期間）が排気行程から吸気行程におよぶ期間に設定される。
【００１０】
そして、請求項３記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項２記載の装置において、燃料噴射期間が排気行程の一部と吸気行程のほぼ全期間とにおよぶ期間に設定される。
また、請求項４記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項１記載の装置の動作がガソリンエンジンについて行なわれ、温度検出手段により内燃機関の温度が所定温度を超えたことが検出された場合、或いは、始動検出手段により該内燃機関が始動状態にないことが検出された場合に、噴射期間設定手段により燃料噴射期間（第２の期間）が吸気行程又は圧縮行程のいずれか一方の行程内の期間に設定される。
【００１１】
また、請求項５記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、複数の気筒内に順次燃料を噴射して供給する４サイクルの筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、各気筒ごとに配設された燃料噴射手段によって燃料を気筒内に噴射され、内燃機関の温度状態が温度検出手段によって検出され、該内燃機関の始動が始動検出手段によって検出されると、温度検出手段および始動検出手段の各出力に応じて噴射期間設定手段が燃料の噴射期間を設定し、噴射期間設定手段の出力に応じて燃料噴射制御手段が燃料噴射手段を駆動制御が行なわれる。そして、内燃機関が、ガソリンエンジンであって、温度検出手段により内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ始動検出手段により内燃機関が始動状態であることが検出されると、噴射期間設定手段により、燃料噴射期間が排気行程中から圧縮行程中におよぶ期間のうち少なくとも２つの行程におよぶ第１の期間に設定されるとともに、温度検出手段により内燃機関の温度が所定温度を超えたことが検出された場合、或いは、始動検出手段により内燃機関が始動状態にないことが検出された場合に、噴射期間設定手段により、燃料噴射期間を１つの行程内の第２の期間に設定される。
【００１２】
また、請求項６記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置では、複数の気筒内に順次燃料を噴射して供給する４サイクルの筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置であって、各気筒ごとに配設された燃料噴射手段によって燃料を気筒内に噴射され、内燃機関の温度状態が温度検出手段によって検出され、該内燃機関の始動が始動検出手段によって検出されると、温度検出手段および始動検出手段の各出力に応じて噴射期間設定手段が燃料の噴射期間を設定し、噴射期間設定手段の出力に応じて燃料噴射制御手段が燃料噴射手段を駆動制御が行なわれる。そして、温度検出手段により内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ始動検出手段により内燃機関が始動状態であることが検出されると、噴射期間設定手段により、燃料噴射期間が２つの行程におよぶ第１の期間に設定されるとともに、温度検出手段により内燃機関の温度が所定温度を超えたことが検出された場合、或いは、始動検出手段により内燃機関が始動状態にないことが検出された場合に、噴射期間設定手段により、燃料噴射期間を１つの行程内の第２の期間に設定される。
そして、噴射期間設定手段により設定された排気行程中の設定噴射開始時期に燃料噴射を開始するように、燃料噴射制御手段により燃料噴射手段が制御されるとともに、噴射期間設定手段により設定された圧縮行程中の設定噴射終了時期、或いは、筒内のガスの逆流を防止するように予め設定された強制噴射停止時期のいずれか一方の早い時期に燃料噴射を終了するように、燃料噴射制御手段により燃料噴射手段が制御される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、本実施形態の装置は、内燃機関としてのガソリン４サイクルエンジン、特に、燃料をシリンダ内に直接噴射する、図２，図３に示すような筒内噴射式ガソリンエンジンにそなえられるものであり、図中１は燃料噴射弁、２は燃料タンク、３は燃料噴射弁１と燃料タンク２との間に設けられた燃料通路であり、４は燃料通路３の燃料タンク２側の上流部に設けられた低圧燃料ポンプ、５は低圧燃料ポンプと燃料噴射弁１との間に設けられた高圧燃料ポンプである。また、６，７は燃料通路の入口部分に設けられた燃料フィルタ、８は逆止弁、９は低圧制御手段としての低圧制御弁、１０は高圧制御手段としての高圧制御弁である。また、２１はシリンダ、２２はピストン、２２Ａはピストンロッド、２３はクランクシャフト、２４は燃焼室、２５はシリンダヘッド、２６は吸気通路、２７は点火プラグ、２８は排気通路である。
【００１４】
すなわち、燃料噴射弁（インジェクタ）１と燃料タンク２との間を連絡する燃料通路３に、低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）４と、高圧燃料ポンプ５とがそなえられている。
燃料通路３は、燃料タンク２から燃料噴射弁１へ燃料を送給する送給路３Ａと、燃料噴射弁１で噴射されなかった燃料を燃料タンク２に戻す返送路３Ｂとから構成されている。
【００１５】
そして、燃料噴射弁１は、デリバリパイプ１Ａを通じて燃料を供給されるが、ここでは、デリバリパイプ１Ａ自体も燃料通路３の一部を構成している。
燃料噴射弁１は、コントローラ３０によって、その作動をコンピュータ制御されるようになっており、コントローラ３０では、エンジン回転数や吸入空気量等の情報に応じて、所要のタイミングで且つ所要の燃料噴射量が得られるように、燃料噴射弁１をパルス電流で励磁して燃料噴射を行なわせる。
【００１６】
この燃料噴射のタイミングは、後述のようにクランク角に基づいて与えられるが、実際には、燃料噴射弁１を励磁してから実際に燃料噴射が行なわれるまでの応答遅れ（これを、インジェクタ無駄時間という）があるので、これを考慮して設定される。
また、燃料噴射量は、上記パルス電流のパルス幅Ｐｗで設定されるが、このパルス幅Ｐｗは目標とする燃料噴射量に対応したインジェクタゲインとして、予め記憶されたマップから読み出されて設定される。
【００１７】
このような燃料供給装置では、低圧燃料ポンプ４である程度加圧された燃料を、高圧燃料ポンプ５でさらに加圧することで、燃料の圧力を所定圧まで高めている。この際、低圧燃料ポンプ４からの吐出圧は低圧制御弁９により所定範囲に制御され、さらに、高圧燃料ポンプ５からの吐出圧は高圧制御弁１０により所定範囲に制御されるように構成されている。
【００１８】
このような低圧燃料ポンプ加圧された燃料を高圧燃料ポンプでさらに加圧して燃料噴射弁に供給するものとして、例えば特開昭６２−２３７０５７号公報に開示された技術があり、この技術では、吸気圧が高い運転領域では高い燃料噴射圧力が与えられるが、吸気圧が低い運転領域では燃料噴射圧力が低く保持されるようにして、高圧燃料ポンプの負荷を低減するようにしている。
【００１９】
そして、上述のような燃料ポンプとして、エンジン駆動式ポンプ又は電動式ポンプのいずれかを採用することが考えられるが、電動式ポンプを高圧ポンプに採用すると、ポンプ効率が低くなり且つ高コストになるので、高圧ポンプはエンジン駆動式のもので構成され、低圧燃料ポンプ４は電動式ポンプで構成されている。
【００２０】
ところで、低圧燃料ポンプ４は、作動時には、燃料フィルタ６で濾過しながら燃料タンク２内の燃料を送給路３Ａの下流側へ流通させるようになっており、この時の低圧燃料ポンプ４による燃料の加圧は、大気圧の状態から数気圧程度まで行なわれるようになっている。
高圧燃料ポンプ５は、この低圧燃料ポンプ４から吐出された燃料を数十気圧程度まで加圧するもので、低圧燃料ポンプ４から高圧燃料ポンプ５までの送給路３Ａの途中には、逆止弁８及び燃料フィルタ７が介装されており、逆止弁８により低圧燃料ポンプ４から吐出圧が維持され、また、燃料フィルタ７により燃料が更に濾過されるようになっている。この高圧燃料ポンプ５には、ポンプ効率やコストの面で高圧ポンプとして電動式ポンプよりも有利な例えば往復動型圧縮ポンプなどの機関駆動式ポンプ（以下、エンジン駆動ポンプという）が用いられており、当然ながら、エンジンの作動と直接連動して作動し、エンジンの回転速度に応じて吐出圧を発生するようになっている。
【００２１】
すなわち、図４は、吐出圧を一定とする条件下での燃料ポンプ４，５の出力特性（吐出流量）の一例を示すものであり、直線Ａ，Ｂは高圧燃料ポンプ５の吐出流量特性を示し、直線Ｃは低圧燃料ポンプ４の吐出流量特性を示す。また、直線Ａ，Ｂの各場合では、高圧燃料ポンプ５の駆動にかかるリフトカム量の設定が異なっており、Ｂの場合はＡの場合に比べて、リフトカム量が大きく、ポンプ出力も大きくなっている。
【００２２】
実際の燃料ポンプ４，５の吐出圧は、このような吐出流量特性と後述する低圧制御手段としての低圧制御弁９や高圧制御手段としての高圧制御弁１０等の流通抵抗とから決まるので、この場合の吐出流量特性をそのまま吐出圧特性と読み代えるわけにはいかないが、吐出圧特性は、この吐出流量特性にほぼ対応するようなものになる。したがって、低圧燃料ポンプ４は所定の吐出圧（吐出流量）を発生し、エンジン駆動式の高圧燃料ポンプ５はエンジンの回転速度に比例するように吐出圧（吐出流量）を発生するように構成されている。
【００２３】
また、燃料通路３において、送給路３Ａの高圧燃料ポンプ５よりも上流側の部分と、返送路３Ｂの最下流部分との間には、低圧燃料ポンプ４からの吐出圧を設定圧（例えば３気圧）に調整する低圧制御弁（低圧レギュレータ）９が設けられている。この低圧制御弁９は、低圧燃料ポンプ４からの吐出圧が設定圧（例えば３気圧）を超えるまでは閉鎖しており、吐出圧が設定圧を超えると、この超えた圧力分の燃料を燃料タンク２側へ分流させて返送しうる所要程度に開き、高圧燃料ポンプ５へ送給する燃料圧力を設定圧付近に調整するように構成されている。
【００２４】
また、燃料噴射弁１の直下流部分と、返送路３Ｂとの間には、高圧燃料ポンプ５からの吐出圧を設定圧（例えば５０気圧）に調整する高圧制御弁（高圧レギュレータ）１０が設けられている。この高圧制御弁１０は、高圧燃料ポンプ５からの吐出圧が設定圧（例えば５０気圧）を超えるまでは閉鎖しており、吐出圧が設定圧を超えると、この超えた圧力分の燃料を燃料タンク２側へ返送すべく所要量開いて、燃料噴射弁１における燃料圧力を所定圧に調整するように構成されている。
【００２５】
一方、送給路３Ａの燃料を、高圧燃料ポンプ５を迂回させて燃料噴射弁１へ送給できるように、高圧燃料ポンプ５の上流側部分と下流側部分とを接続するバイパス通路（以下、第１バイパス通路という）１１が設けられており、この第１バイパス通路１１には、送給路３Ａの上流側から下流側へのみ燃料を通過させる逆止弁１２が設けられている。この逆止弁１２は、高圧燃料ポンプ５が十分に作動しない場合において、高圧燃料ポンプ５の下流側から上流側への逆流を防止できるように装備されている。
【００２６】
さらに、燃料噴射弁１部分の燃料を、高圧制御弁１０を迂回させて燃料タンク２側へ排出させることができるように、高圧制御弁１０の上流側部分と下流側部分とを接続するバイパス通路（以下、第２バイパス通路という）１３が設けられている。この第２バイパス通路１３は、燃料通路３内の燃料噴射弁１近傍に含有したベーパ（気泡）をエンジン始動初期に排出するとともに、特定運転状態において燃料噴射弁１部分での燃圧を低い所定値に設定するために設けられており、第２バイパス通路１３には、第２バイパス通路１３を開閉する電磁切換弁１４と、燃料噴射弁１部分の燃料圧力を所定圧に保持しうる燃料圧力保持機構１５が設けられている。
【００２７】
すなわち、電磁切換弁１４は、励磁作動時に第２バイパス通路１３を開放し、非励磁作動時には第２バイパス通路１３を閉鎖するようになっており、コントローラ３０により、電磁切換弁１４の開閉が制御されるようになっている。
コントローラ３０は、特定運転状態で電磁切換弁１４を開放し、通常運転状態で電磁切換弁１４を閉鎖すべく制御するように構成されている。この場合の特定運転状態とは、エンジン始動時、即ちイグニッションスイッチ１６がスタート位置にあってエンジン回転数が始動用設定回転数以下の場合と、この始動直後の状態、即ちエンジン回転数が始動用設定回転数を上回り、しかも高圧燃料ポンプ５が十分な作動を行なうようになるまでの間とに対応する。
【００２８】
したがって、通常運転状態とは、高圧燃料ポンプ５が十分に作動を行いうるようになった状態が対応する。なお、イグニッションスイッチ16がスタート位置となってからこの通常運転状態に達するまでの経過時間がベーパ除去に必要な所定時間を上回る。また、エンジンの停止時にも電磁切替弁１４は閉鎖される。
つまり、コントローラ３０は、イグニッションスイッチ１６及びエンジン回転数センサ（図示省略）からの信号を受けて、イグニッションスイッチ１６がスタート位置にあってエンジン回転数がエンスト回転数Ｎes（＜１００ｒｐｍ）を超えたときには、電磁切換弁１４に励磁電力を供給し第２バイパス通路１３を開放し、エンジン回転数が始動モードを設定するための始動回転数Ｎst〔Ｎes＜Ｎst＜Ｎid（アイドル回転数）〕をより高い設定回転数を超えて設定時間が経過したときには電磁切換弁１４への電力供給を断ち第２バイパス通路１３を閉鎖するようになっている。また、エンジンがストールしてエンジン回転数がエンスト回転数Ｎes以下となったときや、イグニッションスイッチ１６がオフされてエンジンが作動停止となったときにも、電磁切替弁１４への電力供給は遮断されて、電磁切替弁１４は閉鎖される。
【００２９】
そして、エンジンの始動に伴い一定時間以上電磁切替弁１４が開放されることにより、デリバリパイプ１Ａ部分から燃料ベーパが除去されるのである。
コントローラ３０では、前述のように燃料噴射弁１の駆動制御を行なうが、この制御は第２バイパス通路１３の開閉制御と連動しており、特定運転状態（即ち、上述のエンジンの始動時）では特定運転モードで燃料噴射弁１の駆動制御を行ない、通常運転状態（即ち、上述のエンジンの始動時以後）では通常運転モードで燃料噴射弁１の駆動制御を行なうようになっている。
【００３０】
すなわち、特定運転モードと通常運転モードとでは、燃料圧力が、電磁切換弁１４の開放時には低圧制御弁に応じた低圧値になり、電磁切換弁１４の閉鎖時には高圧制御弁に応じた高圧値になるというように、電磁切換弁１４の開閉によって燃料圧力が変化する。
一方、燃料噴射量は燃料圧力と噴射時間で決まり、噴射時間が一定でも燃料圧力が高ければ燃料噴射量は多くなる。また、インジェクタ無駄時間はバッテリ電圧により変化するほか、燃料圧力に応じても変化することが知られている。
【００３１】
そこで、噴射時間、即ち前述のパルス幅を規定するインジェクタゲインと、インジェクタ無駄時間とを、燃料圧力が高いときは高圧モード（つまり、通常運転モード）に、低いときは低圧モード（つまり、特定運転モード）にというように、異なるモードに設定している。
ところで、燃料圧力保持機構１５は、エンジンの始動直後、第２バイパス通路１３が開放していても、少なくとも低圧制御弁９で制御される設定圧に近い程度の燃料圧力が得られるようにするためのもので、この実施形態では、燃料圧力保持機構１５として、燃料通路３の内径を絞った、固定絞りが設けられている。
【００３２】
本実施形態に装備される内燃機関用燃料供給装置は、上述のように構成されており、図６に示すような手順で、燃料の供給制御が行なわれる。
まず、エンジンストール状態であるか否かが判断されて（ステップＳ１）、エンスト状態でなければ、始動モードであるか否か（ステップＳ２）および高圧燃料ポンプ５が十分に作動しうる運転状態であるか（ステップＳ７）が判断される。始動モードや高圧ポンプ５の作動が不十分な場合（例えば、始動後エンジン回転数が所定回転数まで上昇しない過渡的な状態等であり、エンジン回転数の状態や始動完了後経過時間やエンジン回転数が設定回転数に達してからの経過時間等をパラメータとして判定する）であれば、コントローラ３０が電磁切換弁１４を開放して（ステップＳ４）、燃料噴射弁１が特定運転モードで駆動制御される。
【００３３】
したがって、低圧モードのインジェクタゲインを選択し（ステップＳ５）、低圧モードのインジェクタ無駄時間を選択した（ステップＳ６）駆動制御が行なわれる。
この状態では、図５の（Ｂ）に示すように、低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）４から吐出され、下流の低圧制御弁（低圧レギュレータ）９で所定の低圧値に調圧された燃料が、燃料噴射弁（インジェクタ）１に供給され、余った燃料は、燃料タンクにリターンされる状態となる。
【００３４】
このときには、低圧燃料ポンプ４は、始動後速やかに所定圧（数気圧）の吐出圧状態になるが、エンジン始動直後は、エンジンの回転も上がらないので、高圧燃料ポンプ５では十分な吐出圧が発生しない。
このため、エンジン始動直後には、高圧燃料ポンプ５と並列に設けられた第１バイパス通路１１を通じて、燃料噴射弁１側へ燃料が供給され、燃料噴射弁１からは、低圧制御弁９で調整される圧力程度の燃料圧力での燃料噴射が行なわれる。
【００３５】
これは、第１バイパス通路１１の逆止弁１２が、高圧燃料ポンプ５の上流側よりも下流側の方が燃料圧力が低い場合に開状態になることにより行なわれる。
一方、燃料供給装置の始動により、電磁切換弁１４が開放されて、燃料通路３内を燃料が流通するようになるので、燃料噴射弁１の付近に存在するベーパは、燃料通路３の返送路３Ｂを流通する燃料とともに排出されていく。
【００３６】
また、このように、第２バイパス通路１３が開放していても、燃料圧力保持機構としての固定絞り１５が、燃料噴射弁１の付近の燃料圧力を少なくとも低圧制御弁９で制御される設定圧に近い程度に保持するので、ベーパを排出しながらも、燃料噴射弁１からの燃料噴射圧力は、エンジン始動時における所要程度に保たれる。
【００３７】
したがって、エンジンの始動直後にベーパにより生じる燃料圧力の立ち上がりの遅れやばらつき又空噴射等の現象を招かないようにしながら、且つ、ある程度の燃料噴射圧力を得ることができ、エンジン始動直後から良好なエンジン燃焼を保持しつつ滑らかにエンジン回転速度が高められ、筒内噴射式のエンジンの実用性が大幅に向上する。
【００３８】
このようにベーパが排出され高圧燃料ポンプ５がある程度作動し始めると、これとほぼ呼応するように、所定の時間が経過することになり、ステップＳ７から「ＹＥＳ」ルートをとるようになって、ステップＳ８以下が実行される。
ステップＳ８以下では、コントローラ３０が、電磁切換弁１４を閉鎖するとともに、燃料噴射弁１を通常運転モードでの駆動制御が行なわれる。
【００３９】
すなわち、高圧モードのインジェクタゲインが選択され（ステップＳ９）、高圧モードのインジェクタ無駄時間が選択される（ステップＳ１０）。
この後、エンジンが停止するまで、ステップＳ１，Ｓ２，ステップＳ７の判断を経て、ステップＳ８〜Ｓ１０の動作が続行される。
この結果、図５の（Ａ）に示すように、低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）４から吐出された燃料が、高圧燃料ポンプ１２で高圧に加圧されるとともに、高圧制御弁（高圧レギュレータ）１０で所定の高圧値に調圧され、燃料噴射弁（インジェクタ）１に供給されて、余った燃料は、燃料タンクにリターンされる状態となる。
【００４０】
これにより、高圧燃料ポンプ５の吐出圧はロスすることなく高圧燃料ポンプ５の下流側の燃料圧力を高めていき、高圧制御弁１０の調整圧以上に燃料圧力を高めるようになる。また、高圧モードのインジェクタゲインと高圧モードのインジェクタ無駄時間とが選択され、この結果、高圧燃料ポンプ５の吐出圧が十分なレベルに上昇して、高圧制御弁１０により調圧された燃料の燃料噴射弁１からの燃料噴射が行なわれる。
【００４１】
ところで、燃料噴射制御に関しては、図１及び図１１に示すような構成により所要の制御を行なうべく各手段が設けられており、燃料噴射弁１が制御されて、所要の燃料噴射制御が行なわれるようになっている。
すなわち、複数の気筒内の燃焼室２４に順次燃料を噴射して供給する４サイクルの筒内噴射式内燃機関としてのガソリンエンジンにおいて、各気筒ごとに配設され燃料を気筒内に噴射する燃料噴射手段１０１が設けられ、燃料噴射手段１０１は、前述した燃料噴射弁１と、燃料噴射弁１への燃料供給系とをそなえている。
【００４２】
そして、内燃機関の温度状態を検出する温度検出手段１０２と、内燃機関の始動を検出する始動検出手段１０３とが設けられており、これらの温度検出手段１０２および始動検出手段１０３の各出力に応じて燃料の噴射期間を設定する噴射期間設定手段１０４が設けられている。
噴射期間設定手段１０４は、前述のコントローラ（制御手段）３０に設けられているが、この噴射期間設定手段１０４の出力に応じて燃料噴射手段１０１を駆動する燃料噴射駆動手段１０５が設けられ、コントローラ（制御手段）３０での算出結果による所要のタイミングで燃料噴射弁１が開閉されて、当該運転状態における最適の燃料噴射制御が行なわれるようになっている。そして、噴射期間設定手段１０４と燃料噴射駆動手段１０５とにより燃料噴射制御手段１２０が構成されている。
【００４３】
そして、噴射期間設定手段１０４は、内燃機関の所定温度以下を温度検出手段１０２が検出し、且つ内燃機関の始動状態を始動検出手段１０３が検出したとき、燃料噴射期間を２つの行程におよぶ長期間に設定するように構成されるとともに、内燃機関の所定温度以上を温度検出手段１０２が検出した場合と、内燃機関が始動状態にないことを始動検出手段１０３が検出した場合とにおいて、燃料噴射期間を１つの行程内の短期間に設定するように構成されており、これらの作動が、図８のフローチャートに沿う動作により実現されるようになっている。
【００４４】
また、上記の長期間は、吸気行程のほぼ全期間と排気行程の一部とで構成されており、その算出が以下のようにして行なわれるようになっている。
すなわち、図７の線図に示すように、クランク角が５４５°Ｂの時点Ｔ１において、空気量の演算が行なわれるとともに、噴射終了時期の演算が次式により行なわれる。
【００４５】
Ｔｏｆｆ＝Ｔ５４５＋〔Ｔ５４５×（３６５−θ）／１８０〕
このＴｏｆｆは、燃料噴射を終了させる時刻Ｔ３であり、当該時Ｔ３に噴射を終了させることとなるが、上式におけるθは運転状態に対応して決定されるマップ値であり、図７では圧縮行程の初期（１８５Ｂ）に噴射を終了させる例が示されている。
そして、燃料噴射時間としての燃焼噴射パルス幅Ｐｗが、エンジンの運転状態に対応させるようにして他のシステムにより算出されるように構成されており、噴射終了時期Ｔｏｆｆから燃焼噴射パルス幅Ｐｗの時間分遡った期間Ｔ２が燃料噴射の開始時期Ｔｏｎとして設定される。
【００４６】
Ｔｏｎ＝Ｔｏｆｆ−Ｐｗ
この開始期間Ｔ２として、図７では排気行程の後期に設定された場合を示しており、低温始動時には、同図におけるように、排気行程の後期における一部と、吸気行程の全部とが燃料噴射期間として設定されるように構成されている。
そして、吸気行程終了後の、圧縮行程における時刻Ｔ３までの間は、図９におけるように、噴射を強制的に停止させる動作が、図８のフローチャートに沿う動作により実現されるように構成されている。
【００４７】
さらに、燃料タンク２内の燃料を燃料噴射手段１０１に低圧で供給する燃料低圧供給手段１０６と、燃料タンク２内の燃料を燃料噴射手段１０１に高圧で供給する燃料高圧供給手段１０７とが設けられている。
燃料低圧供給手段１０６は、前述した低圧燃料ポンプ４および第１バイパス通路１１を主とする供給系で構成され、燃料高圧供給手段１０７は、前述した高圧燃料ポンプ５、制御弁９，１０を主とする供給系で構成されている。
【００４８】
そして、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段１０８（この運転状態検出手段１０８は始動検出手段１０３の機能も有する）が設けられており、温度検出手段１０２および運転状態検出手段１０８の各出力に応じて、噴射期間設定手段１０４による燃料の噴射期間設定が行なわれるように構成されている。
また、運転状態検出手段１０８の出力に応じて燃料供給圧を判別する燃料圧判別手段１０９と、燃料圧判別手段１０９の出力に応じて燃料噴射手段１０１への燃料供給圧を、燃料低圧供給手段１０６による低圧と、燃料高圧供給手段１０７による高圧とで切り換える燃料圧切換手段１１０とが設けられている。
【００４９】
そして、図１に示すように、これらの燃料低圧手段１０６，燃料高圧供給手段１０７，燃料圧判別手段１０９及び燃料圧切換手段１１０により、燃料供給圧力設定手段１２１が構成されている。
ここで、燃料圧判別手段１０９はコントローラ（制御手段）３０内に設けられ、燃料圧切換手段１１０は前述の電磁切換弁１４を主として構成されている。
【００５０】
このような構成により、コントローラ（制御手段）３０から所要の制御信号が出力され、燃料噴射弁１から噴射される燃料圧が低圧と高圧とで切り換えられて、前述の燃料噴射期間制御に呼応した燃料圧による燃料噴射が行なわれる。
すなわち、低温始動時においては、低圧による燃料噴射が排気行程の一部から吸気行程の全部にわたる長期間において行なわれるように構成され、低温始動時以外においては、高圧による燃料噴射が、吸気行程と圧縮行程との何れかに設定された短期間において行なわれるように構成されている。
【００５１】
上述のような構成により、低温始動時を含めた燃料噴射制御が行なわれるが、特に低温始動に関する動作について、図８のフローチャートに沿い説明すると、まずステップＡ１において低圧噴射モードであるかどうかが判断され、低温始動時等の低圧噴射モードである場合には「ＹＥＳ」ルートを通じ、ステップＡ２〜ステップＡ５が実行される。
【００５２】
一方、低圧噴射モードでない場合は、「ＮＯ」ルートを通じステップＡ６が実行され、排気行程における燃料噴射が禁止される。
すなわち、低圧噴射モードでない場合は、高圧で燃料噴射が行なわれる場合であり、排気行程において高圧の噴射を行なうと、燃料が燃焼しないで排出される可能性があるため、その禁止が行なわれる。
【００５３】
そして、低圧噴射モードにおけるステップＡ２においては、ステップＡ６で禁止された排気行程の噴射を、許可する動作が行なわれる。
すなわち、前回の運転時においては、高圧噴射モードによる運転状態から運転の停止が行なわれるため、排気行程の噴射が禁止される状態で今回の運転が始動されるが、ステップＡ２において排気行程の噴射を許可することにより、燃料噴射制御において設定された低温始動時の長期間の燃料噴射が実現されることになる。
【００５４】
この制御に際し、前述した燃料噴射の終了時期の算出および開始時期の算出が行なわれ、図７の線図に示すような排気行程中の時点Ｔ２から吸気行程終了時点Ｔ３に至る燃料噴射が行なわれることになる。
したがって、低圧による燃料噴射により、不足のない所要量の燃料供給が行なわれて、円滑な低温時始動が行なわれることとなる。
【００５５】
すなわち、上述のような排気行程からの燃料噴射により、図１０のグラフに示されるような、燃料の供給限界を下方の３６０°ＣＡ（クランク角）で示される位置まで低下させた特性が得られる。
したがって、７００ｒｐｍ程度までの燃料供給が可能になり、この特性からも、十分な燃料供給が可能になることが考察される。
【００５６】
ところで、ステップＡ３では、圧縮行程中の気筒ナンバーをメモリＭに記憶する動作が行なわれ、ステップＡ４において、当該気筒ナンバーのインジェクタが開いているかどうかが判断される。
そして、開いている場合は、「ＹＥＳ」ルートを通じステップＡ５が実行され、当該気筒のインジェクタを閉じる動作が行なわれる。
【００５７】
したがって、図９に示すように、算出された燃料噴射パルス幅Ｐｗが、排気行程から圧縮行程中におよぶような場合であっても、圧縮行程における燃料噴射が強制的に停止され、筒内ガスのインジェクタへの逆流が防止され、ガス侵入による噴霧不良やインジェクタ内部汚損などの不具合を防止できる。
すなわち、始動時は回転速度が上昇する期間であるため、噴射終了期間を吸気行程中に設定しても、噴射期間は圧縮行程に突入する可能性があるということを考慮しているもので、ステップＡ５によりその悪影響が回避される。
【００５８】
そして、ステップＡ４において当該気筒ナンバーのインジェクタが開いていないと判断されると、ステップＡ５を実行することなく、次の演算サイクルスタートに待機することとなる。
このようにして、始動時には排気行程中でも燃料噴射が可能となり、低温始動時に必要な噴射量が確保される。
【００５９】
また、低圧噴射を行なっている時は、圧縮行程での噴射を禁止し、筒内ガスのインジェクタへの逆流が防止され、ガス侵入による噴霧不良やインジェクタ内部汚損などの不具合を防止できる。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、複数の気筒内に順次燃料を噴射して供給する４サイクルの筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、各気筒ごとに配設され燃料を気筒内に噴射する燃料噴射手段と、該内燃機関の温度状態を検出する温度検出手段と、該内燃機関の始動を検出する始動検出手段と、該温度検出手段および該始動検出手段の各出力に応じて燃料の噴射期間を設定する噴射期間設定手段と、該噴射期間設定手段の出力に応じて該燃料噴射手段を駆動制御する燃料噴射駆動制御手段とをそなえ、該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ該始動検出手段により該内燃機関が始動状態であることが検出されると、該燃料噴射期間を吸気行程の全行程を含む２つの行程におよぶ第１の期間に設定するとともに、該温度検出手段により該内燃機関の温度が該所定温度を超えたことが検出された場合、或いは、該始動検出手段により該内燃機関が始動状態にないことが検出された場合に、該燃料噴射期間を１つの行程内の第２の期間に設定するという簡素な構成で、低温始動時においても所要量の燃料を供給できるようになり、円滑な始動が行なわれるようになる。
【００６１】
また、請求項２記載の本発明の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ該始動検出手段により該内燃機関が始動状態であることが検出されると、該燃料噴射期間を排気行程から吸気行程におよぶ期間に設定するという簡素な構成で、低温始動時においても所要量の燃料をより確実に供給できるようになり、円滑な始動が行なわれるようになる。
【００６２】
また、請求項３記載の本発明の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、上記燃料噴射期間を排気行程の一部と吸気行程のほぼ全期間とにおよぶ期間に設定するので、上記請求項２と同様に、低温始動時においても所要量の燃料をより確実に供給できるようになり、円滑な始動が行なわれるようになる。
また、請求項４記載の本発明の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、上記請求項１記載の構成において、該内燃機関がガソリンエンジンであって、該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内燃機関の温度が該所定温度を超えたことが検出された場合、或いは、該始動検出手段により該内燃機関が始動状態にないことが検出された場合に、該燃料噴射期間を吸気行程又は圧縮行程のいずれか一方の行程内の期間に設定するという簡素な構成で、低温始動時を除く通常運転時には、希薄燃焼（リーンバーン）運転を含め円滑な燃焼が行なわれる。
【００６３】
また、請求項５記載の本発明の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置によれば、該内燃機関がガソリンエンジンであって、該噴射期間設定手段は、該温度検出手段により該内燃機関の温度が所定温度以下であることが検出され、且つ該始動検出手段により該内燃機関が始動状態であることが検出されると、該燃料噴射期間を排気行程中から圧縮行程中におよぶ期間のうち少なくとも２つの行程におよぶ期間に設定するという簡素な構成で、低温始動時においても所要量の燃料を供給できるようになり、円滑な始動が行なわれるようになる。
【００６４】
また、請求項６記載の本発明の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置によれば、該燃料噴射制御手段が、該噴射期間設定手段により設定された排気行程中の設定噴射開始時期に燃料噴射を開始するように該燃料噴射手段を制御するとともに、該噴射期間設定手段により設定された圧縮行程中の設定噴射終了時期、或いは、筒内のガスの逆流を防止するように予め設定された強制噴射停止時期のいずれか一方の早い時期に燃料噴射を終了するように制御するという簡素な構成で、低温始動時においても所要量の燃料をより確実に供給できるようになり、円滑な始動が行なわれるようになるとともに、筒内ガスの燃料噴射手段への逆流を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の要部構成を示す原理ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の要部のハード構成を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の模式的な燃料系の構成図である。
【図４】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の燃料ポンプの出力（吐出流量）の特性を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の動作を説明するブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の動作を説明するためのグラフである。
【図８】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の動作を説明するためのグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の動作特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態としての筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の要部構成を示す原理ブロック図である。
【図１２】従来の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置の燃料噴射時期及び噴射時間を説明するための線図である。
【符号の説明】
１０１  燃料噴射手段
１０２  温度検出手段
１０３  始動検出手段
１０４  噴射期間設定手段
１０５  燃料噴射制御手段
【図１】
0003736261.tif 000002
【図２】
0003736261.tif 000003
【図３】
0003736261.tif 000004
【図４】
0003736261.tif 000005
【図５】
0003736261.tif 000006
【図６】
0003736261.tif 000007
【図７】
0003736261.tif 000008
【図８】
0003736261.tif 000009
【図９】
0003736261.tif 000010
【図１０】
0003736261.tif 000011
【図１１】
0003736261.tif 000012
【図１２】
0003736261.tif 000013