JP2001193528A

JP2001193528A - 筒内噴射エンジン制御装置

Info

Publication number: JP2001193528A
Application number: JP2000004752A
Authority: JP
Inventors: Matsuharu Abo; 松春阿保; Takashi Fujii; 敬士藤井; Koji Onishi; 浩二大西; Mamoru Fujieda; 藤枝　　護; Junichi Yamaguchi; 純一山口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-01-13
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2001-07-17

Abstract

(57)【要約】【課題】より正確に判定したエンジン状態に基づいて
成層燃焼を行い、エンジン始動時から燃料圧力上昇を促
進させ、エンジン始動時間の短縮化、有害物質の削減を
図るとともに、製造コストの抑制を図ることができる筒
内噴射エンジン制御装置を提供する。【解決手段】気筒に備えられた燃料噴射弁と、該燃料
噴射弁を備える燃料配管と、該燃料配管に燃料を圧送さ
せる高圧燃料ポンプと、該燃料配管の燃料圧力を検出す
る燃料圧力検出手段と、エンジンの水温を検出するエン
ジン水温検出手段とを有する筒内噴射エンジンの制御装
置であって、該筒内噴射エンジン制御装置は、前記燃料
圧力検出手段及び前記エンジン水温検出手段の各出力信
号に基づいて、前記エンジンの始動時における成層運転
を判定する始動時成層運転判定手段を備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射エンジン
制御装置に係り、特に、エンジン始動時に筒内噴射エン
ジンを成層燃焼させる筒内噴射エンジン制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在の自動車は、環境保全の観点から自
動車の排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水
素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質の削減
が要求されており、これらの削減を目的としては、ダイ
レクトインジェクションエンジン（筒内噴射エンジン）
の開発が行われている。該筒内噴射エンジンは、燃料噴
射弁による燃料噴射を気筒の燃焼室内で直接に行うもの
であり、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の微粒化を
図って噴射燃料の燃焼を促進させ、前記有害物質の削減
及びエンジン出力の向上等を図っている。

【０００３】ここで、前記燃料噴射弁から噴射される燃
料の微粒化を図るには、前記燃料の高圧化を図る手段が
必要になり、前記筒内噴射エンジンは、前記燃料噴射弁
に高圧の燃料を圧送する高圧燃料ポンプを備え、前記気
筒の燃焼室内で希薄な空燃比の燃焼（成層燃焼）を行っ
ている。

【０００４】ところで、前記エンジンの始動時において
は、前記高圧燃料ポンプからの吐出量が少なく、前記燃
料圧力及び前記エンジンの温度が低いために前記燃料噴
射弁から噴射される燃料の微粒化を図ることができない
という問題があり、これを解決するために、エンジン始
動時には、吸気管に設けられた第二の燃料噴射弁から燃
料噴射を行って混合気を燃料室内で均質燃焼させ、未燃
焼燃料の排出を防止する筒内噴射エンジン制御装置の技
術が提案されている（例えば、特開平１０−１７６５７
４号公報参照）。

【０００５】また、前記問題の解決を図る他の従来の技
術としては、エンジン始動時には、前記エンジンの温度
に応じて基本燃料噴射時期を進角側に補正して求めた始
動時噴射時期に基づくこと、若しくは排気ガス再循環装
置（ＥＧＲ装置）によって混合気の温度上昇及び燃料の
微粒化を図る筒内噴射エンジン制御装置の技術が各種提
案されている（例えば、特開平１１−２００９０７号公
報、特開平９−７９０６６号公報等参照）。

【０００６】さらに、前記問題の解決を図るさらに他の
従来の技術としては、前記燃料噴射弁を備えたコモンレ
ールに蓄圧手段及び／又は加圧手段を有し、エンジン始
動時のクランキングが行われる前に前記コモンレールと
前記蓄圧手段とを連通、又はエンジン始動時に前記加圧
手段によって加圧された燃料を圧送し、噴射燃料の高圧
化による燃料の微粒化を図る筒内噴射エンジン制御装置
の技術も各種提案されている（例えば、特開平９−２８
７５３２号公報、特開平１０−６１５１１号公報等参
照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記特開平
１０−１７６５７４号公報記載の技術は、エンジン始動
時には、吸気管に備えられたサブの燃料噴射弁から燃料
噴射をし、燃焼室内で均質燃焼を行っており、前記エン
ジン始動時における成層燃焼については、格別な配慮が
なされていないものである。

【０００８】また、前記特開平１１−２００９０７号公
報等記載の各技術は、基本燃料噴射時期を進角側に補正
して燃焼室内で燃料が霧化する時間を稼ぐ、又はＥＧＲ
装置等により、エンジン始動性の悪化を防ぐことができ
るが、エンジン始動まで時間を要すこと、又は製造コス
トの高騰化を招くという問題がある。

【０００９】さらに、前記特開平９−２８７５３２号公
報等記載の各技術は、蓄圧弁、又は加圧弁によって、エ
ンジン始動性の悪化を防ぐとともに、エンジン始動まで
の時間の短縮化を図ることができるが、前記エンジンを
停止した後の燃料圧力の変化については、図８に示すよ
うに、前記コモンレール内の燃料圧力は、エンジン停止
（イグニッションキーをオフ）直後には短時間で急激に
下がるものの、その後は、経時変化に伴う圧力のリーク
によって長時間に亘って減少し続け、時間経過に伴う前
記燃料圧力の低下割合は小さくなることが分かる。

【００１０】すなわち、エンジン始動時に成層燃焼をす
るために必要な燃料圧力の下限値ＰｆＳ（約３ＭＰ
ａ）、該ＰｆＳ以下であって燃料圧力の昇圧を要する領
域ＰｆＬ（図中、斜線で示す。）とすると、エンジン停
止直後から短時間経過（例えば、市街地での煩雑な移動
の際の停車等）の場合には、エンジンは未だ暖機状態に
あり、この状態では、エンジン始動時から成層燃焼運転
を行うことができる。また、前記燃料噴射弁及び前記高
圧燃料ポンプから経時変化に伴う圧力のリークがあって
も、前記ＰｆＬのうち、前記ＰｆＳから比較的低下幅の
少ない領域では、再び昇圧させることによって容易に噴
射燃料の高圧化を図ることができるものである。

【００１１】よって、エンジン始動時から成層燃焼を行
うには、エンジン状態を正確に表わす前記燃料配管の燃
料圧力、及びエンジンの冷却水通路の温度を検出し、該
エンジン状態に基づいて成層燃焼を行うことができるか
否かの判定をし、該判定結果に応じて成層燃焼始動に必
要な昇圧値を算出して前記燃料噴射弁等の最適な制御を
行うことにより、種々のエンジン状態にも柔軟に対応す
ることができるものであるが、前記従来の各技術は、前
記燃料配管内の燃料を加圧・蓄圧することのみ示されて
おり、種々のエンジン状態をより正確に検知し、この結
果に基づいて成層燃焼始動の判定・制御することについ
ては示されておらず、この点について依然として課題を
残しているものである。

【００１２】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、より正確に
判定したエンジン状態に基づいて成層燃焼を行い、エン
ジン始動時から燃料圧力の上昇を促進させ、エンジン始
動時間の短縮化、有害物質の削減を図るとともに、製造
コストの抑制を図ることができる筒内噴射エンジン制御
装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明に係る筒内噴射エンジン制御装置は、基本的に
は、気筒に備えられた燃料噴射弁と、該燃料噴射弁を備
えた燃料配管と、該燃料配管に燃料を圧送させる高圧燃
料ポンプと、前記燃料配管の燃料圧力を検出する燃料圧
力検出手段と、エンジンの水温を検出するエンジン水温
検出手段とを有し、該筒内噴射エンジン制御装置は、前
記燃料圧力検出手段及び前記エンジン水温検出手段の各
出力信号に基づいて、前記エンジンの始動時における成
層運転を判定する始動時成層運転判定手段を備えている
ことを特徴としている。

【００１４】前記の如く構成された本発明の筒内噴射エ
ンジン制御装置は、前記燃料圧力検出手段及び前記エン
ジン水温検出手段の各出力信号に基づいて前記エンジン
の始動時における成層運転ができるか否かを判定する始
動時成層運転判定手段が、前記エンジンの状態に柔軟に
対応し、より正確に判定した結果に基づいて前記高圧燃
料ポンプ等を制御しているので、成層燃焼始動を行うこ
とができ、エンジン始動時から燃料圧力の上昇を促進さ
せ、エンジン始動時間の短縮化、有害物質の削減を図る
とともに、製造コストの抑制を図ることができる。

【００１５】また、本発明に係る筒内噴射エンジン制御
装置の具体的態様は、前記高圧燃料ポンプは、前記燃料
圧力を加圧する加圧手段を備え、前記筒内噴射エンジン
制御装置は、前記始動時成層運転判定手段の出力信号に
基づいて、前記エンジンの始動時に前記加圧手段を駆動
させること、前記加圧手段は、プランジャ、電磁コイ
ル、若しくはばねを有する加圧弁、又はこれらを組み合
わせた構成を有する加圧弁であること、前記加圧手段
は、前記高圧ポンプ内の圧力と前記燃料配管内の圧力と
を遮断する逆止弁を有することを特徴としている。

【００１６】さらに、本発明に係る筒内噴射エンジン制
御装置の他の具体的態様は、前記始動時成層運転判定手
段は、前記エンジンの停止時からの時間経過に基づい
て、前記成層運転を判定していること、前記筒内噴射エ
ンジン制御装置は、前記エンジンの始動時に、前記燃料
圧力が所定値に達しない場合には、前記燃料噴射弁の燃
料噴射を禁止すること、具体的には、前記燃料圧力と前
記エンジンの水温による条件許可マップに基づいて、前
記燃料噴射弁の燃料噴射を禁止すること、又は前記筒内
噴射エンジン制御装置は、前記エンジンの停止時に、前
記燃料圧力を高燃圧側に設定すること、前記エンジンの
停止時に、前記気筒に備えられた吸気弁の開弁時期を遅
れ側に制御することを特徴としている。

【００１７】また、前記燃料配管は、前記燃料圧力を保
持する蓄圧手段を備え、前記エンジンの停止時に前記蓄
圧手段を駆動させること、前記蓄圧手段は、ベローズ、
ダイヤフラム、ベロフラム、若しくはばねを有する蓄圧
弁、又はこれらを組み合わせた構成を有する蓄圧弁であ
ることを特徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の筒内
噴射エンジン制御装置の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の筒内噴射エンジン制御装置１３
を備えた筒内噴射エンジン１の燃料供給システムの構成
を示したものである。該筒内噴射エンジン１は４気筒か
らなり、各シリンダ３９には、ピストン４０、吸気弁４
１等によって形成される燃焼室３０に直接燃料を噴射す
る燃料噴射弁（インジェクタ）２がそれぞれ配置されて
いるとともに、前記各シリンダ３９の吸気ポート２４の
片側には円形状のバルブ１５が設けられ、該バルブ１５
は、シャフト１７を介してバルブ開度制御装置１６で閉
じる方向に設定されることにより、前記燃焼室３０には
横方向の空気渦流を生成させている。また、前記エンジ
ン１の冷却水通路には、エンジン１の温度を検出する手
段の一つである水温センサ１２が適宜位置に備えられて
いる。なお、前記実施形態のバルブ１５は、吸気ポー
ト２４の片側を閉じる円形状をなしているが、バルブ１
５を吸気ポート２４の上部が開口する半円状とし、両方
の吸気ポート２４に設けることで縦方向の空気渦流を生
成させることもできる。また、前記吸気ポート２４を上
下２段に分割し、いずれかの通路をバルブ１５で開閉す
ることで空気流動の強さを可変させることもできる。

【００１９】ガソリン等の燃料は、燃料タンク５から低
圧燃料ポンプ４により一次加圧されて一定の圧力に調圧
されるとともに、カムシャフト７により駆動される高圧
燃料ポンプ６でより高い圧力（例えば、１０ＭＰａ）に
二次加圧され、燃料配管（コモンレール）３を介してイ
ンジェクタ２に供給される。

【００２０】前記高圧燃料ポンプ６には、燃料を前記エ
ンジン１の運転条件に応じて所定の燃料圧力に制御する
圧力制御弁８と、前記高圧燃料ポンプ６内の燃料を加圧
する燃料加圧手段の一つである燃料加圧弁９とが各々適
宜位置に設けられており、該高圧燃料ポンプ６内の燃料
は、圧力制御弁８、燃料加圧弁９を経由して前記コモン
レール３に圧送される。

【００２１】該コモンレール３には、該コモンレール３
内の燃料を蓄圧する燃料蓄圧手段の一つである燃料蓄圧
弁１０と、該コモンレール３の燃料圧力を検出する手段
の一つである圧力センサ１１とが各々適宜位置に設けら
れている。前記圧力センサ１１、前記水温センサ１２等
の各種センサの出力信号は、筒内噴射エンジン制御装置
（コントロールユニット）１３に入力され、該コントロ
ールユニット１３は、前記各種センサの信号に基づい
て、燃料噴射制御プログラム、エンジン始動時成層燃焼
プログラム等の各種プログラムを実行し、前記インジェ
クタ２、前記圧力制御弁８、前記燃料加圧弁９、前記低
圧燃料ポンプ４を駆動する燃料ポンプリレー１４のほ
か、前記バルブ開度制御装置１６等の各種アクチュエー
タに駆動信号を出力する。

【００２２】そして、前記コントロールユニット１３
は、前記圧力センサ１１及び前記水温センサ１２の各出
力信号に基づいて、前記エンジン１の始動時における成
層運転を行えるか否かを判定する始動時成層運転判定手
段（図示省略）を備えており、該始動時成層運転判定手
段は、前記エンジン１の状態に柔軟に対応し、成層燃焼
始動に必要な所定の燃料圧力に達しているか、該成層燃
焼始動を行えるような暖気状態にあるか等の現在の前記
エンジン１の状態を正確に把握し、始動時に最適な成層
燃焼を行うために必要な加圧力等を演算して、前記前記
圧力制御弁８、前記燃料加圧弁９等に駆動信号を出力し
ている。

【００２３】なお、前記コントロールユニット１３は、
前記始動時成層運転判定手段の判定結果により、エンジ
ン始動時に成層燃焼運転が行える場合には、前記バルブ
開度制御装置１６によって前記バルブ１５を閉じ方向に
制御し、上記したように、吸気行程で横方向若しくは縦
方向の空気渦流を生成させ、ピストン４０の圧縮行程中
にインジェクタ２から噴射された微粒化燃料を点火プラ
グ（図示省略）付近に運んで成層燃焼始動を達成してい
る。

【００２４】図２及び図３は、前記燃料加圧弁９を示し
ており、図２は前記高圧燃料ポンプ６に備えられた前記
燃料加圧弁９の断面図、図３は該燃料加圧弁９の部分拡
大断面図である。該燃料加圧弁９は、高圧燃料ポンプ６
内の燃料が供給通路１８を介して導入されるノズル２０
内の弁室４２と、該弁室４２内の燃料を加圧するプラン
ジャ２１と、該プランジャ２１を電磁力により吸引させ
るソレノイドコイル２２及び前記吸引力に抗する付勢力
を備えたプランジャ付勢ばね２３と、前記供給通路１８
の圧力と前記コモンレール３に連通する圧送通路１９の
圧力とを遮断する逆支弁４３とからなる。

【００２５】前記逆支弁４３は、前記ノズル２０側に設
けられたシート２５と、該シート２５に接触する球面状
のボール弁２６と、該ボール弁２６を支持する弁ホルダ
２７と、該弁ホルダ２７を前記ノズル２０方向に付勢す
る弁ホルダ支持ばね２８とからなり、前記燃料加圧弁９
によって弁室４２内で加圧された燃料は、該燃料の圧力
と、前記ボール弁２６による前記シート２５の接触面積
との積が、弁ホルダ支持ばね２８の設定荷重よりも大き
くなると、ボール弁２６がシート２５から離れ、高圧の
燃料が、前記供給通路１８から前記圧送通路１９に供給
される。なお、前記弁ホルダ支持ばね２８の設定荷重
は、インジェクタ２の成層燃焼における噴霧形成に必要
な所定の圧力（約３ＭＰａ程度）にされている。

【００２６】一方、前記燃料加圧弁９が作動しない又は
エンジン停止によって、前記コモンレール３に連通する
前記圧送通路１９の燃料圧力が前記所定の圧力以下にな
ると、前記ボール弁は、前記シート２５に速やかに着座
し、前記弁室４２内の燃料圧力が保持される。そして、
前記弁室４２内の燃料圧力が、ソレノイドコイル２２に
印可する通電パルス間隔の制御による前記プランジャ２
１の往復動によって前記所定の圧力以上になると、前記
ボール弁２６は、シート２５から再び直ちに離れ、高圧
の燃料が前記前記圧送通路１９を介して前記コモンレー
ル３に供給される。

【００２７】なお、前記高圧燃料ポンプ６内には、前記
供給通路１８を分岐した吐出通路２９が設けられている
（図２参照）。これは、燃料が切換え手段（図示省略）
によって前記燃料加圧弁９をバイパスし、前記コモンレ
ール３に直接供給させる通路であり、該吐出通路２９を
利用する場合には、前記燃料加圧弁９による配管抵抗を
低くし、最大の燃料流量を確保してエンジン出力の要求
に応ずるようにされている。

【００２８】図４は、前記燃料蓄圧弁１０の断面図であ
る。該燃料蓄圧弁１０は、前記エンジン１の停止後も前
記コモンレール３内の燃料圧力を保持するものであり、
前記燃料を導入する燃料室３３と、該燃料室３３を覆う
空気室３８と、該空気室３８内でストッパ３５を介して
前記燃料室３３を前記コモンレール３側に付勢する燃料
室付勢ばね３７とからなる。前記燃料室３３は、前記空
気室３８から遮断される圧力隔壁であるベローズ３４
と、該ベローズ３４を挟持する前記ストッパ３５及び保
持板３６とからなり、これらは、ろう付け溶接、レーザ
溶接等で一体的に接合されている。

【００２９】前記コモンレール３内の燃料は、該コモン
レール３に連通する貫通孔３０、該貫通孔３０に連通す
る前記保持板３６の圧力導入孔３１、及びスリット３２
を介して前記燃料室３３内に導入される。そして、前記
コモンレール３内の圧力が高い場合には、前記ベローズ
３４は、図中点線で示すように、前記燃料室付勢ばね３
７の付勢力に抗して伸張する。一方、エンジン始動時の
ように前記コモンレール３内の圧力が低下すると、前記
ベローズ３４は、図中実線で示すように、前記燃料室付
勢ばね３７の付勢力によって収縮し、前記燃料室３３内
の燃料が前記コモンレール３に押し出され、該コモンレ
ール３内の燃料圧力の低下を抑制している。

【００３０】図５は、前記筒内噴射エンジン制御装置１
３を備えた筒内噴射エンジン１の燃料供給系の他の実施
例を示しており、高圧燃料ポンプ及びコモンレールの構
成を除き、前記第一の実施形態の筒内噴射エンジン制御
装置１３に制御される燃料供給系と同じであることか
ら、前記高圧燃料ポンプ及びコモンレールについて詳細
に説明する。

【００３１】該図５の高圧燃料ポンプ６Ａには、燃料を
前記エンジン１の運転条件に応じて所定の燃料圧力に制
御する圧力制御弁８と、該コモンレール３Ａの燃料圧力
を検出する圧力センサ１１とが各々適宜位置に設けられ
ており、コモンレール３Ａには、該コモンレール３Ａ内
の燃料を蓄圧する燃料蓄圧弁１０が適宜位置に設けられ
ている。

【００３２】該燃料供給系の実施例は、前記図２で説明
したように、燃料が、燃料加圧弁９を用いずにバイパス
され、前記コモンレール３Ａに直接供給される場合に適
用させることができ、前記燃料加圧弁９を用いることに
よる配管抵抗を低くし、最大の燃料流量を確保すること
ができる。また、前記燃料蓄圧弁１０は、前記高圧燃料
ポンプ６Ａ及びインジェクタ２の圧力脈動を吸収する圧
力緩衝手段の機能を果たさせている。

【００３３】すなわち、前記高圧ポンプ６Ａ及びインジ
ェクタ２の作動時は、一般に、高圧化された燃料の圧送
及び燃料噴射の間断による圧力脈動が発生し、前記コモ
ンレール３Ａ内を往復する圧力波によって放射音が生じ
て、運転者に不快感を与えるとともに、前記インジェク
タ２の毎回噴射量の変動（サイクル変動）によって燃焼
安定性が悪化するので、前記燃料蓄圧弁１０によってこ
れらを解消させている。なお、前記燃料蓄圧弁１０の容
積、個数及び配置は、燃料の残圧保持と圧力脈動の吸収
度とを勘案して設定するのが望ましい。

【００３４】図６は、前記筒内噴射エンジン制御装置１
３を備えた筒内噴射エンジン１の燃料供給系のさらに他
の実施例を示しており、該図６の高圧燃料ポンプ６Ｂに
は、燃料を前記エンジン１の運転条件に応じて所定の燃
料圧力に制御する圧力制御弁８と、前記高圧燃料ポンプ
６Ｂ内の燃料を加圧する燃料加圧弁９と、コモンレール
３Ｂの燃料圧力を検出する圧力センサ１１とが各々適宜
位置に設けられており、前記コモンレール３Ｂには、イ
ンジェクタ２のみが適宜位置に設けられている。

【００３５】該燃料供給系の実施例は、前記高圧燃料ポ
ンプ６Ｂに圧力制御弁８、圧力センサ１１等の燃料系ア
クチュエータ等を集約させており、該高圧燃料ポンプ６
Ｂのみを用いて気密試験を行うことができ、出荷検査を
容易にし、製品コストの低減を図ることができるもので
ある。また、前記コモンレール３Ｂには、インジェクタ
２のみが適宜位置に設けられており、前記コモンレール
３Ｂの簡素化を図り、該コモンレール３Ｂをろう付け溶
接アルミダイカスト等にて製造する場合には、製造コス
トの低減を図ることができるものである。以上のよう
に、本発明の前記実施形態は、上記の構成によって次の
機能を奏するものである。

【００３６】前記筒内噴射エンジン制御装置１３は、気
筒３９に備えられた燃料噴射弁２と、該燃料噴射弁２を
備えたコモンレール３と、該コモンレール３に燃料を圧
送させる高圧燃料ポンプ６と、前記コモンレール３の燃
料圧力を検出する圧力センサ１１と、エンジン１の水温
を検出する水温センサ１２とを有する筒内噴射エンジン
１を制御し、該筒内噴射エンジン制御装置１３は、前記
圧力センサ１１及び前記水温センサ１２の各出力信号に
基づいて、前記エンジン１の始動時における成層運転を
判定する始動時成層運転判定手段を備え、該始動時成層
運転判定手段は、成層燃焼始動に必要な所定の燃料圧力
に達しているか、該成層燃焼始動を行えるような暖気状
態にあるか、等の現在の前記エンジン１の状態を正確に
把握し、始動時に最適な成層燃焼を行うために必要な加
圧力を演算して、前記高圧燃料ポンプ６の前記圧力制御
弁８、前記燃料加圧弁９、又は前記インジェクタ２等に
駆動信号を出力しているので、前記図８に示した前記エ
ンジン１の各状態に柔軟に対応し、より正確に判定した
結果に基づいて成層燃焼を行うことができ、エンジン始
動時から燃料圧力の上昇を促進させ、エンジン始動時間
の短縮化、未燃燃料の排出量の削減を図るとともに、製
造コストの抑制を図ることができる。また、触媒では処
理できない温度領域におけるＨＣ排出量の低減も図るこ
とができる。

【００３７】図７は、前記実施形態の筒内噴射エンジン
制御装置１３による成層始動方式と、従来の技術である
均質始動方式との未燃燃料の排出濃度を実機実験により
求めて比較したものである。前記実機実験は、単気筒エ
ンジンを３００ｒ／ｍｉｎでモータリングし、燃料圧力
を３ＭＰａに調整して、燃料噴射直後から初爆に至るま
での排気成分をモニターしたものであり、該図７から分
かるように、前記従来の技術である均質始動方式に対し
て、前記筒内噴射エンジン制御装置１３による成層始動
方式（図中、斜線で示す。）は、未燃燃料の排出濃度を
約２５％低減させることができる。

【００３８】以上、本発明の実施形態について詳述した
が、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、
特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱するこ
となく設計において種々の変更ができるものである。例
えば、前記実施形態の筒内噴射エンジン制御装置１３の
前記エンジン始動時成層燃焼プログラムは、エンジン始
動時に、前記圧力センサ１１からの検出信号が、所定の
燃料圧力に達するまでは、前記インジェクタ２から前記
気筒２５に燃料噴射を禁止するプログラムを有してもよ
く、この場合には、燃料圧力及びエンジン１の水温等に
よる条件許可マップに基づいて、エンジン１の成層燃焼
運転の可否を判断し、該成層燃焼始動が可能なときに
は、前記インジェクタ２から前記気筒２５に燃料噴射を
行うようにする。これにより、エンジン始動時のクラン
キング時間の増加による運転者に与える不安感を低減さ
せ、ドライバビリティの向上を図ることができ、さら
に、バッテリーの消耗も抑制させることができる。

【００３９】また、前記高圧燃料ポンプ６は、前記筒内
噴射エンジン１の前記イグニッションキーをオフにした
後でもエンジン１が惰性回転し、この惰性回転している
間は、前記高圧燃料ポンプ６からコモンレール３に燃料
を圧送できることから、前記筒内噴射エンジン制御装置
１３は、前記エンジン１の停止時に、前記圧力制御弁８
を介して前記燃料圧力を高燃圧側に設定してもよく、す
なわち、前記筒内噴射エンジン制御装置１３は、前記イ
グニッションキーのオフ信号を取り込んだ場合には、前
記圧力制御弁８の開弁パルスを高燃圧側になるように制
御し、若しくは通電を停止するように直ちに制御し、前
記コモンレール３内の燃料圧力を高め、これを保持して
おくことができる。なお、このように、前記コモンレー
ル３内の燃料圧力が高くなっても、前記インジェクタ２
による燃料噴射は行われないため、排気に対する影響は
ないものである。

【００４０】さらに、前記筒内噴射エンジン制御装置１
３は、前記エンジン１の停止時に、前記気筒２５に設け
られた吸気弁４１の開弁時期を遅れ側に制御してもよ
く、これにより、エンジン１の始動時の吸入空気量を低
減させ、吸気行程の吸い込みによる負荷を抑えてエンジ
ン１の始動をより容易にすることができる。

【００４１】また、前記燃料蓄圧弁１０は、燃料室３３
と空気室３８との圧力隔壁としてベローズを用いている
が、ダイヤフラム又はベロフラムを用いてもよいもので
ある。なお、前記実施形態は、筒内噴射エンジン１の燃
料供給系に、燃料加圧弁９と燃料蓄圧弁１０とを組み合
わせているが、前記燃料加圧弁９のみでもよいことは、
前記図６の燃料供給系の実施例からも明らかである。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明に係る筒内噴射エンジン制御装置は、エンジンの状態
に柔軟に対応し、より正確に判定した結果に基づいて始
動時から成層燃焼を行うことができ、エンジン始動時か
ら燃料圧力の上昇を促進させ、エンジン始動時間の短縮
化、有害物質の削減を図るとともに、製造コストの抑制
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における筒内噴射エンジン
制御装置を備えた燃料供給システムの構成図。

【図２】図１の燃料加圧弁の断面図。

【図３】図１の燃料加圧弁の部分拡大断面図。

【図４】図１の燃料蓄圧弁の断面図。

【図５】図１の筒内噴射エンジン制御装置を備えた燃料
供給系の他の実施例を示す図。

【図６】図１の筒内噴射エンジン制御装置を備えた燃料
供給系のさらに他の実施例を示す図。

【図７】図１の筒内噴射エンジン制御装置による成層始
動方式と、従来の技術の均質始動方式とにおける未燃燃
料排出濃度の比較を示す図。

【図８】図１の燃料配管内の燃料圧力とエンジン停止か
らの経過時間との関係を示す図。

【符号の説明】

１筒内噴射エンジン２燃料噴射弁３燃料配管６高圧燃料ポンプ９加圧手段１０蓄圧手段１１燃料圧力検出手段１２エンジン水温検出手段１３筒内噴射エンジン制御装置２１プランジャ２２電磁コイル２３ばね３４ベローズ３７ばね３９気筒４１吸気弁４３逆止弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｍ 55/02 ３１０Ｆ０２Ｍ 55/02 ３１０Ａ３５０３５０Ｐ３５０Ｅ３５０Ｄ 59/42 59/42 (72)発明者大西浩二茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グル─プ内 (72)発明者藤枝護茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グル─プ内 (72)発明者山口純一茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グル─プ内Ｆターム(参考） 3G060 BA18 BA20 CA02 CB01 CB09 FA07 GA07 GA14 GA19 3G066 AA02 AA05 AB02 BA00 BA23 CA05U CA09 CA34 CB01 CB13T CC01 CC32 CD03 CD26 CD29 CE24 CE25 DA04 DA06 DB01 DB19 DC14 DC18 3G084 AA04 BA14 BA15 BA21 BA23 CA01 DA09 DA10 EB08 EC08 FA20 FA36 3G301 HA01 HA04 HA16 HA17 HA19 JA00 JA21 KA01 KA28 LA05 LA07 LB04 LB06 MA19 NC02 ND01 NE12 PB08A PB08Z PE08Z PF16Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気筒に備えられた燃料噴射弁と、該燃料
噴射弁を備えた燃料配管と、該燃料配管に燃料を圧送さ
せる高圧燃料ポンプと、前記燃料配管の燃料圧力を検出
する燃料圧力検出手段と、エンジンの水温を検出するエ
ンジン水温検出手段とを有する筒内噴射エンジンの制御
装置において、該筒内噴射エンジン制御装置は、前記燃料圧力検出手段
及び前記エンジン水温検出手段の各出力信号に基づい
て、前記エンジンの始動時における成層運転を判定する
始動時成層運転判定手段を備えていることを特徴とする
筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項２】前記高圧燃料ポンプは、前記燃料圧力を
加圧する加圧手段を備え、前記筒内噴射エンジン制御装
置は、前記始動時成層運転判定手段の出力信号に基づい
て、前記エンジンの始動時に前記加圧手段を駆動させる
ことを特徴とする請求項１記載の筒内噴射エンジン制御
装置。
【請求項３】前記加圧手段は、プランジャ、電磁コイ
ル、若しくはばねを有する加圧弁、又はこれらを組み合
わせた構成を有する加圧弁であることを特徴とする請求
項２記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項４】前記加圧手段は、前記高圧ポンプ内の圧
力と前記燃料配管内の圧力とを遮断する逆止弁を有する
ことを特徴とする請求項２又は３記載の筒内噴射エンジ
ン制御装置。
【請求項５】前記始動時成層運転判定手段は、前記エ
ンジンの停止時からの時間経過に基づいて、前記成層運
転を判定していることを特徴とする請求項１乃至４のい
ずれか一項に記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項６】前記筒内噴射エンジン制御装置は、前記
エンジンの始動時に、前記燃料圧力が所定値に達しない
場合には、前記燃料噴射弁の燃料噴射を禁止することを
特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の筒内
噴射エンジン制御装置。
【請求項７】前記筒内噴射エンジン制御装置は、前記
燃料圧力と前記エンジンの水温による条件許可マップに
基づいて、前記燃料噴射弁の燃料噴射を禁止することを
特徴とする請求項６記載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項８】前記筒内噴射エンジン制御装置は、前記
エンジンの停止時に、前記燃料圧力を高燃圧側に設定す
ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記
載の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項９】前記筒内噴射エンジン制御装置は、前記
エンジンの停止時に、前記気筒に備えられた吸気弁の開
弁時期を遅れ側に制御することを特徴とする請求項１乃
至８のいずれか一項に記載の筒内噴射エンジン制御装
置。
【請求項１０】前記燃料配管は、前記燃料圧力を保持
する蓄圧手段を備え、前記筒内噴射エンジン制御装置
は、前記エンジンの停止時に前記蓄圧手段を駆動させる
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載
の筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１１】前記蓄圧手段は、ベローズ、ダイヤフ
ラム、ベロフラム、若しくはばねを有する蓄圧弁、又は
これらを組み合わせた構成を有する蓄圧弁であることを
特徴とする請求項１０記載の筒内噴射エンジン制御装
置。