JP3072716B2 - 内燃エンジンの燃料制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃エンジンの燃
料制御装置に係り、詳しくは、内燃エンジンの始動時に
おける燃料制御技術に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】内燃エンジンでは、始動直後にお
いては燃料の周囲温度が低く、燃料が気化し難くなって
いる。従って、通常、内燃エンジンの始動直後にあって
は、燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を一時的に増量
するようにし、これにより、燃焼に寄与する燃料量を充
分に確保するようにしている。

【０００３】そして、燃焼が完爆状態となったところか
ら燃焼が安定するまで、一時的に増加した燃料量を徐々
に減量させ、最終的に燃料量を内燃エンジンの運転状態
に応じた基準燃料量に戻すようにしている。これによ
り、内燃エンジンの始動性が良好なものとされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
有害排出ガス成分の低減や燃費の向上等を図るため、旧
来の吸気管噴射型に代えて燃焼室に直接燃料を噴射する
筒内噴射型のガソリンエンジンが種々提案されている。
筒内噴射型のガソリンエンジンでは、吸気行程のみなら
ず圧縮行程でも燃料を噴射することが可能とされている
ことから、燃料の燃圧を低圧のみならず高圧にして燃料
噴射弁に供給可能とされている。

【０００５】そして、このようなガソリンエンジンで
も、上記のように、始動直後において、燃料量を一時的
に増量し、この増量した燃料量を完爆状態となったとこ
ろで徐々に減少させるようにすることが好ましい。とこ
ろが、このように、燃圧を低圧のみならず高圧にできる
ようなガソリンエンジンでは、始動開始時点では低圧と
されているのであるが、完爆状態となり、増量した燃料
量が未だ基準燃料量にまで戻っていないうちに運転状態
等に応じて燃圧が高圧に切り換えられる場合がある。

【０００６】このように、燃料量が増量した状態のまま
に燃圧が高圧とされてしまうと、燃料の特性として、高
圧になるほど粒径が小さくなり霧化が進むため、燃料の
燃焼への寄与の度合が大きくされ、増量している分の燃
料が余剰燃料となる虞がある。そして、この余剰燃料に
よって空燃比がオーバリッチとなり、エンジンの始動性
が悪化することになり得、好ましいことではない。

【０００７】本発明は、上述した事情に基づきなされた
もので、その目的とするところは、燃圧を低圧または高
圧として燃焼室に向け噴射可能な内燃エンジンにおいて
も、常に良好な始動性を確保可能な内燃エンジンの燃料
制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１の発明では、燃料噴射弁に低圧または高圧
の燃圧にして燃料を供給可能な燃料供給手段と、前記燃
料供給手段により供給される燃料の燃圧を内燃エンジン
の作動開始時には低圧とする一方、前記作動開始後には
運転状態に応じて高圧に切換可能な燃圧切換手段と、前
記燃料供給手段から前記燃料噴射弁に供給される燃料量
を前記内燃エンジンの作動開始時に基準量に対し増量す
る燃料増量手段と、前記内燃エンジンの作動開始後の完
爆状態を検出する完爆状態検出手段と、前記完爆状態検
出手段により前記完爆状態が検出されたとき、前記増量
された燃料量を補正する燃料量補正手段と、前記燃圧切
換手段により前記燃料供給手段から供給される燃料の燃
圧が低圧から高圧に切換えられたとき、前記燃料量補正
手段による補正量を変更する燃料補正量変更手段とを備
えたことを特徴としている。

【０００９】従って、内燃エンジンの作動開始時には燃
料量が基準量に対して増量されることになるが、この増
量された燃料量は、完爆状態が検出されたときには燃料
量補正手段によって補正される。さらに、燃料供給手段
から供給される燃料の燃圧が燃圧切換手段により低圧か
ら高圧に切換えられたときには、燃料量補正手段による
補正量が燃料補正量変更手段によって変更される。

【００１０】これにより、燃圧が低圧から高圧に切換え
られると、燃料の霧化が進んで燃焼に寄与する燃料が増
加することから燃料過剰となりオーバリッチ状態となる
傾向にあるのであるが、このようなオーバリッチ状態が
防止可能とされ、内燃エンジンの始動性が向上する。ま
た、請求項２の発明では、燃料噴射弁に低圧から高圧ま
で燃圧を調節可能にして燃料を供給する燃料供給手段
と、前記燃料供給手段により供給される燃料の燃圧を内
燃エンジンの作動開始時には低圧とする一方、前記作動
開始後には運転状態に応じて高圧まで連続的に可変制御
可能な燃圧制御手段と、前記燃料供給手段により供給さ
れる燃料の燃圧を検出する燃圧検出手段と、前記燃料供
給手段から前記燃料噴射弁に供給される燃料量を前記内
燃エンジンの作動開始時に基準量に対し増量する燃料増
量手段と、前記内燃エンジンの作動開始後の完爆状態を
検出する完爆状態検出手段と、前記完爆状態検出手段に
より前記完爆状態が検出されたとき、前記増量された燃
料量を補正する燃料量補正手段と、前記燃圧検出手段に
より検出される燃圧が所定の高圧となったとき、前記燃
料量補正手段による補正量を変更する燃料補正量変更手
段とを備えたことを特徴としている。

【００１１】従って、内燃エンジンの作動開始時には燃
料量が基準量に対して増量されることになるが、この増
量された燃料量は、完爆状態が検出されたときには燃料
量補正手段によって補正される。さらに、燃料供給手段
から供給される燃料の燃圧が低圧から所定の高圧になっ
たことが燃圧検出手段により検出されたときには、燃料
量補正手段による補正量が燃料補正量変更手段によって
変更される。

【００１２】これにより、燃圧が低圧から高圧とされる
と、燃料の霧化が進んで燃焼に寄与する燃料が増加する
ことから燃料過剰となりオーバリッチ状態となる傾向に
あるのであるが、このようなオーバリッチ状態が防止可
能とされ、内燃エンジンの始動性が向上する。また、請
求項３の発明では、前記燃料量補正手段は、前記完爆状
態検出手段により前記完爆状態が検出されると、前記増
量された燃料量を前記基準量まで徐々に減量補正するこ
とを特徴としている。

【００１３】従って、内燃エンジンの作動開始時には燃
料量が基準量に対して増量されることになるが、この増
量された燃料量は、完爆状態が検出されたときには燃料
量補正手段によって基準量まで徐々に良好に減量補正さ
れる。また、請求項４の発明では、前記燃料補正量変更
手段は、前記燃料量補正手段によって補正される燃料量
の補正度合をさらに大きく変更して補正を継続すること
を特徴としている。

【００１４】従って、燃料供給手段から供給される燃料
の燃圧が低圧から高圧になったときには、燃料量補正手
段による補正量が燃料補正量変更手段によってさらに大
きく変更される。これにより、燃圧が低圧から高圧とさ
れると、燃料の霧化が進んで燃焼に寄与する燃料が増加
することから燃料過剰となりオーバリッチ状態となる傾
向にあるのであるが、このようなオーバリッチ状態が好
適に防止され、内燃エンジンの始動性が向上する。

【００１５】また、請求項５の発明では、前記燃料補正
量変更手段は、前記燃料量補正手段によって補正される
燃料量を一定量減算して補正を継続することを特徴とし
ている。従って、燃料供給手段から供給される燃料の燃
圧が低圧から高圧になったときには、燃料量補正手段に
よって補正される燃料量が燃料補正量変更手段によって
一定量減算される。

【００１６】これにより、燃圧が低圧から高圧とされる
と、燃料の霧化が進んで燃焼に寄与する燃料が増加する
ことから燃料過剰となりオーバリッチ状態となる傾向に
あるのであるが、このようなオーバリッチ状態がより好
適に防止され、内燃エンジンの始動性が向上する。ま
た、請求項６の発明では、前記燃料量補正手段は、第１
の燃料量補正手段とこの第１の燃料量補正手段よりも燃
料量を全体的に小さく補正可能な第２の燃料量補正手段
とを有し、前記完爆状態検出手段により前記完爆状態が
検出されたときには前記第１の燃料量補正手段を選択し
て前記増量された燃料を補正するものであって、前記燃
料補正量変更手段は、前記第２の燃料量補正手段を選択
して補正を継続することを特徴としている。

【００１７】従って、燃料供給手段から供給される燃料
の燃圧が低圧から高圧になったときには、第１の燃料量
補正手段よりも燃料量を全体的に小さく補正可能な第２
の燃料量補正手段に基づいて燃料量が補正される。これ
により、燃圧が低圧から高圧とされると、燃料の霧化が
進んで燃焼に寄与する燃料が増加することから燃料過剰
となりオーバリッチ状態となる傾向にあるのであるが、
このようなオーバリッチ状態がより好適に防止され、内
燃エンジンの始動性が向上する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
一実施形態を詳細に説明する。図１は、車両に搭載され
た本発明に係る内燃エンジンの燃料制御装置の一実施形
態を示す概略構成図である。以下、同図に基づき、内燃
エンジン及びその燃料制御装置の構成について説明す
る。

【００１９】エンジン１としては、燃焼室に直接燃料を
噴射する方式のものであって、吸気行程での燃料噴射
（前期噴射モード）とともに圧縮行程での燃料噴射（後
期噴射モード）を実施可能な筒内噴射型直列４気筒ガソ
リンエンジンが適用される。この筒内噴射型のエンジン
１では、さらに、希薄空燃比、即ちリーン空燃比での燃
焼が可能とされている。従って、このエンジン１では、
燃焼室を始め吸気装置や排ガス再循環（ＥＧＲ）を行う
ＥＧＲ装置（排ガス再循環装置）等が筒内噴射専用に設
計されており、容易にしてリッチ空燃比、理論空燃比
（ストイキオ）ＡＦS、リーン空燃比での運転が実現可
能とされている。

【００２０】エンジン１のシリンダヘッド２には、各気
筒毎に点火プラグ３とともに電磁式の燃料噴射弁４も取
り付けられており、これにより、燃焼室５内に燃料が直
接噴射されるようにされている。また、シリンダ６に上
下摺動自在に保持されたピストン７の頂面には、圧縮行
程後期に燃料噴射弁４からの燃料噴霧が到達する位置
に、半球状の窪み、即ちキャビティ８が形成されてい
る。また、このエンジン１の圧縮比は、吸気管噴射型の
ものに比べ高く（例えば、１２程度）設定されている。
動弁機構としてはＤＯＨＣ４弁式が採用されており、シ
リンダヘッド２の上部には、吸排気弁９，１０をそれぞ
れ駆動すべく、吸気側カムシャフト１１と排気側カムシ
ャフト１２とが回転自在に支持されている。

【００２１】シリンダヘッド２には、両カムシャフト１
１，１２の間を抜けるようにして、略直立方向に吸気ポ
ート１３が形成されており、この吸気ポート１３を通過
した吸気流は燃焼室５内において、通常のタンブル流と
は逆方向の逆タンブル流を発生可能とされている。一
方、排気ポート１４については、通常のエンジンと同様
に略水平方向に形成されているが、斜め下方に向け大径
の排ガス再循環ポート、即ちＥＧＲポート１５が分岐し
ている。

【００２２】図中、符号１６は冷却水温Ｔwを検出する
水温センサである。また、符号１７は各気筒の所定のク
ランク位置（例えば、５°BTDCおよび７５°BTDC）でク
ランク角信号ＳGTを出力するベーン型のクランク角セン
サであり、このクランク角センサ１７はクランク角信号
ＳGTに基づきエンジン回転速度Ｎeを検出可能とされて
いる。符号１９は点火プラグ３に高電圧を出力する点火
コイルである。なお、クランクシャフトの半分の回転数
で回転するカムシャフトには、気筒判別信号ＳGCを出力
する気筒判別センサ（図示せず）が設けられており、こ
れにより、上記クランク角信号ＳGTがどの気筒のものか
判別可能とされている。

【００２３】吸気ポート１３には、サージタンク２０を
有する吸気マニホールド２１を介して、スロットルボデ
ィ２３、吸気量補正手段として機能するステッパモータ
式の＃１ＡＢＶ（第１エアバイパスバルブ）２４、エア
フローセンサ３２及びエアクリーナ２２を備えた吸気管
２５が接続されている。吸気管２５には、スロットルボ
ディ２３を迂回して吸気マニホールド２１に吸気を行う
大径のエアバイパスパイプ２６が併設されており、その
管路にはリニアソレノイド式で大型の＃２ＡＢＶ（第２
エアバイパスバルブ）２７が設けられている。なお、エ
アバイパスパイプ２６は、吸気管２５に準ずる流路面積
を有しており、＃２ＡＢＶ２７の全開時にはエンジン１
の低中速域で要求される量の吸気が可能とされている。

【００２４】また、スロットルボディ２３には、流路を
開閉するバタフライ式のスロットルバルブ２８ととも
に、スロットルバルブ２８の開度、即ちスロットル開度
θthを検出するスロットル弁開度センサとしてのスロッ
トルポジションセンサ（以下、ＴＰＳという）２９と、
スロットルバルブ２８の全閉状態を検出してエンジン１
のアイドリング状態を検出するアイドルスイッチ３０と
が備えられている。なお、実際には、ＴＰＳ２９から
は、スロットル開度θthに応じたスロットル電圧Ｖthが
出力され、このスロットル電圧Ｖthに基づいてスロット
ル開度θthが認識される。

【００２５】上記エアフローセンサ３２は、吸入空気量
Ｑaを検出するものであって、例えば、カルマン渦式フ
ローセンサが使用される。一方、排気ポート１４には、
実際の空燃比（実Ａ／Ｆ）を検出可能なＯ₂センサ４０
が取付けられた排気マニホールド４１を介して、三元触
媒４２や図示しないマフラー等を備えた排気管４３が接
続されている。また、上述のＥＧＲポート１５は、大径
のＥＧＲパイプ４４を介して、吸気マニホールド２１の
上流に接続されており、その管路にはステッパモータ式
のＥＧＲバルブ４５が設けられている。

【００２６】燃料タンク５０は、車両の図示しない車体
後部に設置されている。燃料タンク５０に貯留された燃
料は、電動式の低圧燃料ポンプ（燃料供給手段）５１に
吸い上げられ、低圧フィードパイプ５２を介してエンジ
ン１側に送給される。低圧フィードパイプ５２内の燃圧
は、リターンパイプ５３の管路に介装された第１燃圧レ
ギュレータ５４により、比較的低圧（低燃圧）に調圧さ
れる。エンジン１側に送給された燃料は、シリンダヘッ
ド２に取り付けられた高圧燃料ポンプ（燃料供給手段）
５５により、高圧フィードパイプ５６とデリバリパイプ
５７とを介して、各燃料噴射弁４に送給される。

【００２７】高圧燃料ポンプ５５は、例えば斜板アキシ
ャルピストン式であり、カムシャフト１２により駆動さ
れ、エンジン１のアイドル運転時においても５ＭＰa〜
７ＭＰa以上の吐出圧を発生可能とされている。そし
て、デリバリパイプ５７内の燃圧は、リターンパイプ５
８の管路に介装された第２燃圧レギュレータ５９によ
り、比較的高圧（高燃圧）に調圧される。

【００２８】図中、符号６０は第２燃圧レギュレータ５
９に取付けられた電磁式の燃圧切換弁である（燃圧切換
手段）。この燃圧切換弁６０は、オン状態で燃料をリリ
ーフし、これによりデリバリパイプ５７内の燃圧を低燃
圧に低下させることが可能である。また、符号６１は高
圧燃料ポンプ５５の潤滑や冷却等に利用された一部の燃
料を燃料タンク５０に還流させるリターンパイプであ
る。

【００２９】車両の車室内には、入出力装置、制御プロ
グラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニ
ット）７０が設置されており、このＥＣＵ７０によっ
て、エンジン１の総合的な制御が実施される。ＥＣＵ７
０の入力側には、上述した各種センサ類が接続されてお
り、これら各種センサ類からの検出情報が入力する。Ｅ
ＣＵ７０は、これらの検出情報に基づき、燃料噴射モー
ドを始めとして、燃料噴射量、点火時期、ＥＧＲガスの
導入量等を決定し、燃料噴射弁４や点火コイル１９、Ｅ
ＧＲバルブ４５等を駆動制御する。なお、ＥＣＵ７０の
入力側には、説明を省略するが、上記各種センサ類の
他、図示しない多数のスイッチやセンサ類が接続されて
おり、一方、出力側にも図示しない各種警告灯や機器類
等が接続されている。

【００３０】次に、上記のように構成されたエンジン１
の燃料制御装置におけるエンジン始動時の作用、即ち、
本発明に係るエンジン始動時の燃料増量制御について説
明する。エンジン１が停止し冷機状態にあるときには、
運転者がイグニッションキーをオン操作すると、ＥＣＵ
７０は、低圧燃料ポンプ５１と燃圧切換弁６０をオンに
して、燃料噴射弁４に低燃圧の燃料を供給する。

【００３１】そして、運転者がイグニッションキーをス
タート操作すると、図示しないセルモータによりエンジ
ン１がクランキングされて始動状態とされる、同時にＥ
ＣＵ７０により燃料制御を含む燃焼制御が開始される。
このとき、ＥＣＵ７０は、前期噴射モード（即ち、吸気
行程噴射モード）を選択するとともに、比較的リッチな
空燃比となるように燃料を増量して噴射する。つまり、
ＥＣＵ７０は燃料増量制御を実施する。これは、冷機時
には燃料の気化率が低いことに基づいている。即ち、燃
料を増量することで、燃焼に寄与する燃料を充分に確保
するのである。なお、ＥＣＵ７０は、このような始動時
においては＃２ＡＢＶ２７を閉鎖する。従って、この場
合、燃焼室５への吸気はスロットルバルブ２８の隙間や
＃１ＡＢＶ２４を介して行われる。

【００３２】以下、ＥＣＵ７０が実施する燃料増量制御
の制御手順について説明する。なお、ここでは、燃料増
量制御として実施例１乃至実施例３の３つの実施形態に
ついて説明する。先ず、実施例１について説明する。図
２を参照すると、実施例１の燃料増量制御ルーチンを示
すフローチャートが示されており、以下、図２に基づき
説明する。

【００３３】ステップＳ１０では、エンジン１がクラン
キングされて作動開始され、始動中であるか否か、即
ち、燃料への着火が確実となる完爆状態に至るまでの初
爆、連爆状態であるか否かを判別する。この完爆状態
は、例えば、クランク角センサ１７からの情報に基づく
エンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎe2となったか否かによ
って判別される（完爆状態検出手段）。判別結果が真
（Ｙｅｓ）で、エンジン１が始動中と判定された場合に
は、次にステップＳ１２に進む。

【００３４】ステップＳ１２では、燃料噴射量Ｆを始動
時燃料量Ｆ0とする。つまり、比較的リッチな空燃比と
なるように燃料を増量して噴射する（燃料増量手段）。
この場合、始動時燃料量Ｆ0は、水温センサ１６からの
冷却水温情報Ｔw等に基づいて設定される。そして、次
のステップＳ１４では、この始動時燃料量Ｆ0に応じた
燃料増量係数ＫSTを燃料増量係数ＫSTの初期値として設
定する。この燃料増量係数ＫSTは、後述する基準燃料噴
射量ＦBの場合を基準値１として設定される燃料の増量
比である。

【００３５】燃焼が完爆状態となって始動中でなくなる
と、ステップＳ１０の判別結果は偽（Ｎｏ）と判別さ
れ、次にステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、
始動解除状態であるか否かを判別する。始動解除状態と
は、つまり、エンジン１のクランキングが良好に解除さ
れた状態をいう。例えば、エンジン１のクランキングが
解除されたときにエンジン１が完爆状態にないような場
合には、ステップＳ１６の判別結果は偽と判別される。
このような場合には、エンジンストールの発生等が予測
されることから、次にステップＳ１８に進み、燃料噴射
量Ｆを値０として燃料噴射を停止する。一方、ステップ
Ｓ１６の判別結果が真で、エンジン１のクランキングが
良好に解除されていると判定された場合には、次にステ
ップＳ２０に進む。

【００３６】ステップＳ２０では、燃圧が低燃圧状態で
あるか否かを判別する。通常、エンジン１の作動開始直
後には、低圧燃料ポンプ５１と燃圧切換弁６０はオン状
態とされ、さらに第１燃圧レギュレータ５４によって燃
圧は低燃圧とされる。そして、その後、燃焼が完爆状態
となってエンジン回転速度Ｎeが上昇し、例えば所定値
Ｎe1（例えば、１２００rpm）となると、燃圧切換弁６
０がオフ状態とされ、これにより、燃圧は第２燃圧レギ
ュレータ５９により高燃圧に調圧される。

【００３７】つまり、このステップＳ２０では、エンジ
ン回転速度Ｎeに応じて燃圧切換弁６０がオン状態に保
持され、燃圧が低燃圧とされているか否かを判別する。
ステップＳ２０の判別結果が真で、燃圧が低燃圧と判定
された場合には、次にステップＳ２２に進む。ステップ
Ｓ２２では、上記のように初期値に設定した燃料増量係
数ＫSTを次式(1)により減量補正する（燃料量補正手
段）。

【００３８】ＫST＝ＫST−α …(1) ここに、αは定数であって、燃料増量係数ＫSTの初期値
よりも充分小さく設定されている。そして、次のステッ
プＳ２６において、燃料噴射量Ｆを次式(2)から算出す
る。

【００３９】Ｆ＝ＦB・ＫST・Ｋ1＋Ｋ2 …(2) ここに、Ｋ1、Ｋ2は各種燃料補正係数であり、ＦBは、
エンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷とに基づいて設定
された基準燃料噴射量である。つまり、ここでは、上記
ステップＳ１２において始動時燃料量Ｆ0とされた燃料
噴射量Ｆが、燃料増量係数ＫSTの減少に応じて減量され
て新たな燃料噴射量Ｆに更新される。

【００４０】このようにして燃料噴射量Ｆが更新された
ら、次にステップＳ２８において、燃料増量係数ＫSTが
基準値１であるか否かを判別する。燃料増量係数ＫSTが
基準値１である場合とは、つまり、式(2)から明らかな
ように、燃料噴射量Ｆが基準燃料噴射量ＦBとなった場
合を意味している。ステップＳ２８の判別結果が偽で、
燃料増量係数ＫSTが未だ基準値１に達していない場合に
は、当該ルーチンを繰り返し実行する。そして、ステッ
プＳ１０，Ｓ１６を経てステップＳ２０の判別結果が真
と判別されている間は、ステップＳ２２を実行し、上記
式(1)により燃料増量係数ＫSTを減算し続ける。これに
より、一旦増量された燃料噴射量Ｆは、エンジン回転速
度Ｎeの上昇とともに徐々に良好に通常の基準燃料噴射
量ＦBに戻されることになる。

【００４１】そして、エンジン回転速度Ｎeが上昇して
所定値Ｎe1となり、燃圧切換弁６０がオフ状態とされる
と、燃圧は高燃圧とされるため、ステップＳ２０の判別
結果は偽となり、この場合には、次にステップＳ２４に
進む。ステップＳ２４では、次式(3)により燃料増量係
数ＫSTを減量補正する（燃料補正量変更手段）。

【００４２】ＫST＝ＫST−β …(3) ここに、βは上記定数αと同様の定数であるが、この定
数βは定数αよりも大きな値に設定されている（β＞
α）。つまり、式(3)では、燃料増量係数ＫSTの減少率
が大きくされている。そして、上記同様にして、ステッ
プＳ２６において燃料噴射量Ｆが算出され、ステップＳ
２８において、燃料増量係数ＫSTが基準値１であるか否
かを判別する。

【００４３】通常、燃圧が高燃圧とされると、エンジン
１が運転状態にある限りは高燃圧の状態に保持されるた
め、一旦ステップＳ２０の判別結果が偽とされ、その後
当該ルーチンが繰り返し実行されると、ステップＳ２４
において燃料増量係数ＫSTが定数βで減算され続ける。
そして、燃料増量係数ＫSTが基準値１にまで減算され、
ステップＳ２８の判別結果が真とされると、燃料噴射量
Ｆは通常の基準燃料噴射量ＦBとされ、当該ルーチンは
終了する。これにより、始動時の燃料制御が完了する。

【００４４】ここで、図５を参照すると、エンジン１の
始動時における燃料増量係数ＫSTの時間変化のタイムチ
ャートが示されており、上記当該実施例１の場合の燃料
増量係数ＫSTの燃圧切換わり後の時間変化が二点鎖線で
示してある。同図には、燃圧が切換わった後も従来のよ
うに上記式(1)で算出し続けた場合の燃料増量係数ＫST
の時間変化を合わせて実線で示してあるが、同図から明
らかなように、実施例１の場合にあっては、一旦燃料噴
射量Ｆが始動時燃料量Ｆ0とされて比較的大きな値とさ
れた燃料増量係数ＫSTは、燃圧が低燃圧から高燃圧に切
換わったときには、実線よりも大きな勾配、つまり低燃
圧時よりも大きなテーリング速度を有して速やかに基準
値１に向けて減少している。即ち、燃料噴射量Ｆが速や
かに基準燃料噴射量ＦBに向けて減少している。

【００４５】従って、燃圧が低燃圧から高燃圧に切換わ
ると、燃料粒径が小さくなることから燃料の霧化が進ん
で燃焼に寄与する燃料が多くなり、故に燃料噴射量Ｆを
基準燃料噴射量ＦBよりも大きくした状態のままに高燃
圧とすると、余剰燃料が多く発生し、空燃比がオーバリ
ッチ気味となって燃焼悪化が発生する虞があるのである
が、このようなオーバリッチ状態が好適に防止されるこ
とになり、エンジン１の始動性が向上することになる。
また、燃料噴射量Ｆが低減されることで、未燃燃料の排
出が抑えられるとともに、燃費が向上することにもな
る。

【００４６】なお、図５中の一点鎖線は実施例２の場
合、破線は実施例３の場合を示しており、これらについ
ては後述する。次に実施例２について説明する。図３を
参照すると、実施例２の燃料増量制御ルーチンを示すフ
ローチャートが示されており、以下、図３に基づき説明
する。

【００４７】なお、図３中のステップＳ１１０乃至ステ
ップＳ１１８については上記実施例１における図２中の
ステップＳ１０乃至ステップＳ１８と同様であるため、
ここでは説明を省略し、ステップＳ１２０以降について
説明する。但し、この実施例２では、後述するように燃
料増量係数（第１の燃料量補正手段）ＫST1と燃料増量
係数（第２の燃料量補正手段）ＫST2の２つの燃料増量
係数を算出している。従って、ステップＳ１１４におい
ては、始動時燃料量Ｆ0に応じて、これら燃料増量係数
ＫST1と燃料増量係数ＫST2のそれぞれについて初期値を
設定するようにする（但し、ＫST1＞ＫST2）。

【００４８】ステップＳ１２０では、上記図２中のステ
ップＳ２０と同様にして、燃圧が低燃圧状態であるか否
かを判別する。ステップＳ１２０の判別結果が真で、燃
圧が低燃圧と判定された場合には、次にステップＳ１２
２に進む。ステップＳ１２２では、実際に使用する燃料
増量係数ＫSTを次式(4)により求める。

【００４９】ＫST＝ＫST1 …(4) つまり、燃圧が低燃圧状態である場合には、燃料増量係
数ＫSTとして燃料増量係数ＫST1を選択するのである。
そして、次のステップＳ１２６において、上記実施例１
のステップＳ２６の場合と同様に燃料噴射量Ｆを次式
(5)から算出する。

【００５０】Ｆ＝ＦB・ＫST・Ｋ1＋Ｋ2 …(5) 次のステップＳ１２８では、燃料増量係数ＫST1を次式
(6)により減量補正する（燃料量補正手段）。 ＫST1＝ＫST1−α …(6) この式(6)は、上記実施例１の場合の式(1)と同様のもの
である。但し、定数αについては、式(1)のものと必ず
しも一致していなくてもよい。

【００５１】そして、ステップＳ１３０では、今度は燃
料増量係数ＫST2を次式(7)により上記式(6)と同様に減
量補正する。 ＫST2＝ＫST2−α …(7) この式(7)においても、定数αについては、式(1)のもの
と必ずしも一致していなくてもよい。また、この定数α
は上記式(6)中の定数αと異なっていてもよい。

【００５２】さらに、ステップＳ１３２において、上記
図２中のステップＳ２８と同様にして、燃料増量係数Ｋ
STが基準値１であるか否かを判別する。判別結果が偽
で、燃料増量係数ＫSTが未だ基準値１に達していない場
合には、当該ルーチンを繰り返し実行する。そして、ス
テップＳ１１０，Ｓ１１６を経てステップＳ１２０の判
別結果が真と判別されている間は、ステップＳ１２２を
実行し、上記式(4)により燃料増量係数ＫSTを燃料増量
係数ＫST1のままとする。

【００５３】そして、エンジン回転速度Ｎeが上昇して
所定値Ｎe1となり、燃圧切換弁６０がオフ状態とされる
と、燃圧は高燃圧とされるため、ステップＳ１２０の判
別結果は偽となり、この場合には、次にステップＳ１２
４に進む。ステップＳ１２４では、実際に使用する燃料
増量係数ＫSTを次式(8)により求める（燃料補正量変更
手段）。

【００５４】ＫST＝ＫST2 …(8) つまり、燃圧が高燃圧状態である場合には、燃料増量係
数ＫSTとして燃料増量係数ＫST1よりも小さい燃料増量
係数ＫST2を選択するのである。そして、上記同様にし
て、ステップＳ１２６において燃料噴射量Ｆが算出さ
れ、ステップＳ１２８，Ｓ１３０において、燃料増量係
数ＫST1，ＫST2が減算され、ステップＳ１３２において
燃料増量係数ＫSTが基準値１であるか否かが判別され
る。

【００５５】燃料増量係数ＫSTが基準値１にまで減算さ
れ、ステップＳ１３２の判別結果が真とされると、燃料
噴射量Ｆは通常の基準燃料噴射量ＦBとされ、当該ルー
チンは終了される。ここで、再び図５を参照すると、当
該実施例２の場合の燃料増量係数ＫST1の時間変化が実
線（上記従来の場合に同じ）で、また、燃料増量係数Ｋ
ST2の時間変化が一点鎖線で示されている。このよう
に、実施例２の場合にあっては、一旦燃料噴射量が始動
時燃料量Ｆ0とされ、大きな値とされた燃料増量係数ＫS
Tは、燃圧が低燃圧から高燃圧に切換わったときには、
燃料増量係数ＫST1から燃料増量係数ＫST2（ＫST1＞ＫS
T2）に切換えられている。つまり、燃料増量係数ＫST
は、燃圧が低燃圧から高燃圧に切換わった時点で大きく
減少されているのである。これにより、上記実施例１の
場合と同様に、燃料噴射量Ｆが速やかに基準燃料噴射量
ＦBとされ、実施例１の場合と同様の効果を奏すること
になる。

【００５６】なお、この実施例２では、実施例１の場合
と異なり、燃圧が低燃圧から高燃圧に切換わった瞬間に
燃料増量係数ＫSTが減少させられている。従って、この
場合には、極めて速やかにオーバリッチ状態となること
が防止されることになり、エンジン１の始動性がより向
上する。次に実施例３について説明する。

【００５７】図４を参照すると、実施例３の燃料増量制
御ルーチンを示すフローチャートが示されており、以
下、図４に基づき説明する。なお、図４中のステップＳ
２１０乃至ステップＳ２１８についてはやはり実施例１
における図２中のステップＳ１０乃至ステップＳ１８と
同様であるため、ここでは説明を省略し、ステップＳ２
２０以降について説明する。

【００５８】ステップＳ２２０では、上記図２中のステ
ップＳ２０と同様にして、燃圧が低燃圧状態であるか否
かを判別する。ステップＳ２２０の判別結果が真で、燃
圧が低燃圧と判定された場合には、次にステップＳ２２
２に進む。ステップＳ２２２では、実施例１の場合と同
様にして燃料増量係数ＫSTを次式(9)により減量補正す
る（燃料量補正手段）。

【００５９】ＫST＝ＫST−α …(9) そして、次のステップＳ２３０において、上記実施例
１，２の場合と同様に燃料噴射量Ｆを次式(10)から算出
する。 Ｆ＝ＦB・ＫST・Ｋ1＋Ｋ2 …(10) さらに、ステップＳ２３２において、上記図２中のステ
ップＳ２８と同様にして、燃料増量係数ＫSTが基準値１
であるか否かを判別する。判別結果が偽で、燃料増量係
数ＫSTが未だ基準値１に達していない場合には、当該ル
ーチンを繰り返し実行する。そして、ステップＳ２１
０，Ｓ２１６を経てステップＳ２２０の判別結果が真と
判別されている間は、ステップＳ２２２を実行し、上記
式(9)により燃料増量係数ＫSTを減算し続ける。

【００６０】そして、エンジン回転速度Ｎeが上昇して
所定値Ｎe1となり、燃圧切換弁６０がオフ状態とされる
と、燃圧は高燃圧とされるため、ステップＳ２２０の判
別結果は偽となり、この場合には、次にステップＳ２２
４に進む。ステップＳ２２４では、燃圧が高燃圧に切換
えられた直後であるか否かを判別する。判別結果が真
で、燃圧が高燃圧に切換えられた直後である場合には、
次にステップＳ２２６に進む。

【００６１】ステップＳ２２６では、燃料増量係数ＫST
を所定値（一定量）γだけ減算する（燃料補正量変更手
段）。この所定値γは上記定数αよりも充分に大きな値
とされる。そして、ステップＳ２３０，Ｓ２３２を経て
当該ルーチンが繰り返し実行され、次にステップＳ２２
４が実行されたときには、もはや燃圧が高燃圧に切換え
られた直後ではない。従って、この場合には、ステップ
Ｓ２２４の判別結果は偽であり、次にステップＳ２２８
に進む。

【００６２】ステップＳ２２８では、燃料増量係数ＫST
を次式(11)により減量補正する。 ＫST＝ＫST−α …(11) この式(11)は上記式(9)と同様のものであるが、定数α
については必ずしも一致していなくてもよい。そして、
上記同様にして、ステップＳ２３０において燃料噴射量
Ｆが算出され、ステップＳ２３２において燃料増量係数
ＫSTが基準値１であるか否かが判別される。燃料増量係
数ＫSTが基準値１にまで減算されてステップＳ２３２の
判別結果が真とされると、燃料噴射量Ｆは通常の基準燃
料噴射量ＦBとされ、当該ルーチンは終了される。

【００６３】ここで、改めて図５を参照すると、当該実
施例３の場合の燃料増量係数ＫSTの高燃圧切換後の時間
変化が破線で示されている。このように、実施例３の場
合にあっては、一旦始動時燃料量Ｆ0とされ、大きな値
とされた燃料増量係数ＫSTは、燃圧が低燃圧から高燃圧
に切換わったときには、所定値γだけ大きく減算されて
いる。これにより、上記実施例１，２の場合と同様に、
燃料噴射量Ｆが速やかに基準燃料噴射量ＦBとされるこ
とになり、上記同様の効果を奏することになる。

【００６４】なお、この実施例３においても、上記実施
例２の場合と同様、燃圧が低燃圧から高燃圧に切換わっ
た瞬間に燃料増量係数ＫSTが減少させられている。従っ
て、この実施例３の場合にも、極めて速やかにオーバリ
ッチ状態となることが防止されることになり、エンジン
１の始動性が実施例１の場合よりも向上する。以上、実
施例１乃至実施例３に基づき詳細に説明したように、本
発明の内燃エンジンの燃料制御装置では、燃料増量制御
を実行することで、エンジン１の始動時に増量している
燃料噴射量Ｆを徐々に通常の基準燃料噴射量ＦBに戻す
べく燃料噴射量Ｆに対応する燃料増量係数ＫSTをテーリ
ングさせるようにしており、さらに、燃圧が低燃圧から
高燃圧に切換わったときには、燃料増量係数ＫSTの補正
量を減少量が増加する側に変更するようにしている。

【００６５】従って、燃圧が低燃圧から高燃圧に切換わ
ると、燃料粒径が小さくなることから燃料の霧化が進ん
で燃焼に寄与する燃料が多くなり、故に燃料噴射量Ｆを
基準燃料噴射量ＦBよりも大きく増量した状態のままに
高燃圧とすると、余剰燃料が多く発生し、空燃比がオー
バリッチ気味となって燃焼悪化が発生する虞があるので
あるが、このようなオーバリッチ状態が好適に防止され
ることになり、エンジン１の始動性が向上することにな
る。

【００６６】さらには、燃料噴射量Ｆが低減されること
で、未燃燃料の排出が抑えられ、燃費も向上する。な
お、上記実施形態では、エンジン回転速度Ｎeに基づい
て燃圧切換弁６０をオフ操作することで燃圧を低燃圧か
ら高燃圧に切換え、この切換えに基づいて燃料増量係数
ＫSTを変更するようにしたが、例えば、エンジン回転速
度Ｎe等の運転情報に基づいて燃圧を低燃圧から高燃圧
まで連続的に可変制御可能な燃料制御装置にあっては、
燃圧検出手段を設けて燃圧が所定の高燃圧となったとき
に燃料増量係数ＫSTを変更させるようにしてもよい。

【００６７】図６を参照すると、燃圧と燃料粒径との関
係を示すグラフが示されており、同図に示すように、燃
料粒径は燃圧の上昇とともに小さくされるのであるが、
例えば、このように燃料粒径が小さくなって略一定値に
安定したときの燃圧を所定の高燃圧Ｐ1（例えば、３Ｍ
Ｐa）に設定し、燃圧がこの所定の高燃圧Ｐ1となったこ
とによって低燃圧から高燃圧への切換わりを判別し燃料
増量係数ＫSTの補正量を変更するようにしてもよい。

【００６８】これにより、燃料粒径が最小になり燃料の
霧化が良好になった好適なタイミングで燃料増量係数Ｋ
STを変更することが可能となり、やはり、エンジン１の
始動時において空燃比がオーバリッチ状態となることが
防止され、エンジン１の始動性が向上する。また、上記
実施形態では、エンジン１が完爆状態となってから燃圧
が高燃圧に切換えられるまでの低燃圧の間は、例えば実
施例１における式(1)に基づき燃料増量係数ＫSTを直線
的に一様に減少させるようにしている。しかしながら、
始動時燃料量Ｆ0は多い方が良い一方、完爆状態となっ
た後には速やかに燃料噴射量Ｆを所定量まで減少させる
のが良いとされる。従って、図５中に示すように、始動
時燃料量Ｆ0をさらに多くする一方、完爆状態となった
後所定の燃料増量係数値ＫSTXとなるまでの間は、燃料
増量係数を燃料増量係数ＫST’に基づき急勾配で変化さ
せるようにしてもよい。これにより、エンジン１の始動
性がより一層向上することとなり効果的である。

【００６９】また、上記実施形態では、燃料を燃焼室に
直接噴射可能な筒内噴射型の内燃エンジンに燃料制御装
置を適用するようにしたが、これに限られず、燃圧を低
圧と高圧間で切換制御可能な吸気管噴射型の内燃エンジ
ンに適用するようにしてもよい。

【００７０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項１
の内燃エンジンの燃料制御装置によれば、内燃エンジン
の作動開始時には燃料量が基準量に対して増量されるこ
とになるが、完爆状態が検出されたときには、この増量
された燃料量を燃料量補正手段によって良好に補正する
ことができる。さらに、燃料供給手段から供給される燃
料の燃圧が燃圧切換手段により低圧から高圧に切換えら
れたときには、燃料量補正手段による補正量を燃料補正
量変更手段によって好適に変更するようにできる。

【００７１】従って、燃圧が低圧から高圧に切換えられ
ると、燃料の霧化が進んで燃焼に寄与する燃料が増加す
ることから燃料過剰となりオーバリッチ状態となる傾向
にあるのであるが、このようなオーバリッチ状態を防止
可能となり、内燃エンジンの始動性を向上させることが
可能となる。また、請求項２の内燃エンジンの燃料制御
装置によれば、内燃エンジンの作動開始時には燃料量が
基準量に対して増量されることになるが、完爆状態が検
出されたときには、この増量された燃料量を燃料量補正
手段によって良好に補正することができる。さらに、燃
料供給手段から供給される燃料の燃圧が低圧から所定の
高圧になったことが燃圧検出手段により検出されたとき
には、燃料量補正手段による補正量を燃料補正量変更手
段によって好適に変更するようにできる。

【００７２】従って、燃圧が低圧から高圧とされると、
燃料の霧化が進んで燃焼に寄与する燃料が増加すること
から燃料過剰となりオーバリッチ状態となる傾向にある
のであるが、このようなオーバリッチ状態を防止可能と
なり、内燃エンジンの始動性を向上させることが可能と
なる。また、請求項３の内燃エンジンの燃料制御装置に
よれば、内燃エンジンの作動開始時には燃料量が基準量
に対して増量されることになるが、完爆状態が検出され
たときには、この増量された燃料量を燃料量補正手段に
よって基準量まで徐々に減量補正することができる。つ
まり、増量された燃料量を良好に基準量に戻すようにで
きる。

【００７３】また、請求項４の内燃エンジンの燃料制御
装置によれば、燃料供給手段から供給される燃料の燃圧
が低圧から高圧になったときには、燃料量補正手段によ
る補正量を燃料補正量変更手段によってさらに大きく変
更するようにできる。従って、燃圧が低圧から高圧とさ
れたときのオーバリッチ状態を好適に防止することがで
き、内燃エンジンの始動性を向上させることができる。

【００７４】また、請求項５の内燃エンジンの燃料制御
装置によれば、燃料供給手段から供給される燃料の燃圧
が低圧から高圧になったときには、燃料量補正手段によ
って補正される燃料量を燃料補正量変更手段によって一
定量減算するようにできる。従って、燃圧が低圧から高
圧とされたときのオーバリッチ状態をより好適に防止す
ることができ、内燃エンジンの始動性を向上させること
ができる。

【００７５】また、請求項６の内燃エンジンの燃料制御
装置によれば、燃料供給手段から供給される燃料の燃圧
が低圧から高圧になったときには、第１の燃料量補正手
段よりも燃料量を全体的に小さく補正可能な第２の燃料
量補正手段に基づいて燃料量を補正するようにできる。
従って、燃圧が低圧から高圧とされたときのオーバリッ
チ状態をより好適に防止することができ、内燃エンジン
の始動性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃エンジン及びその燃料制御装置を示す概略
構成図である。

【図２】本発明に係る、実施例１の燃料増量制御ルーチ
ンを示すフローチャートである。

【図３】本発明に係る、実施例２の燃料増量制御ルーチ
ンを示すフローチャートである。

【図４】本発明に係る、実施例３の燃料増量制御ルーチ
ンを示すフローチャートである。

【図５】始動時における燃料増量係数ＫSTの時間変化を
示すタイムチャートである。

【図６】燃圧と燃料粒径との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ エンジン ４ 燃料噴射弁 １７ クランク角センサ（完爆状態検出手段） ５１ 低圧燃料ポンプ（燃料供給手段） ５２ 低圧フィードパイプ ５４ 第１燃圧レギュレータ ５５ 高圧燃料ポンプ（燃料供給手段） ５９ 第２燃圧レギュレータ ６０ 燃圧切換弁（燃圧切換手段） ７０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 宏記 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−339152（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−23250（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−103850（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−189792（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−141646（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−166738（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/02 301 F02D 41/06 330 F02D 41/32

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射弁に低圧または高圧の燃圧にし
   て燃料を供給可能な燃料供給手段と、 前記燃料供給手段により供給される燃料の燃圧を内燃エ
   ンジンの作動開始時には低圧とする一方、前記作動開始
   後には運転状態に応じて高圧に切換可能な燃圧切換手段
   と、 前記燃料供給手段から前記燃料噴射弁に供給される燃料
   量を前記内燃エンジンの作動開始時に基準量に対し増量
   する燃料増量手段と、 前記内燃エンジンの作動開始後の完爆状態を検出する完
   爆状態検出手段と、 前記完爆状態検出手段により前記完爆状態が検出された
   とき、前記増量された燃料量を補正する燃料量補正手段
   と、 前記燃圧切換手段により前記燃料供給手段から供給され
   る燃料の燃圧が低圧から高圧に切換えられたとき、前記
   燃料量補正手段による補正量を変更する燃料補正量変更
   手段と、 を備えたことを特徴とする内燃エンジンの燃料制御装
   置。
2. 【請求項２】 燃料噴射弁に低圧から高圧まで燃圧を調
   節可能にして燃料を供給する燃料供給手段と、 前記燃料供給手段により供給される燃料の燃圧を内燃エ
   ンジンの作動開始時には低圧とする一方、前記作動開始
   後には運転状態に応じて高圧まで連続的に可変制御可能
   な燃圧制御手段と、 前記燃料供給手段により供給される燃料の燃圧を検出す
   る燃圧検出手段と、 前記燃料供給手段から前記燃料噴射弁に供給される燃料
   量を前記内燃エンジンの作動開始時に基準量に対し増量
   する燃料増量手段と、 前記内燃エンジンの作動開始後の完爆状態を検出する完
   爆状態検出手段と、 前記完爆状態検出手段により前記完爆状態が検出された
   とき、前記増量された燃料量を補正する燃料量補正手段
   と、 前記燃圧検出手段により検出される燃圧が所定の高圧と
   なったとき、前記燃料量補正手段による補正量を変更す
   る燃料補正量変更手段と、 を備えたことを特徴とする内燃エンジンの燃料制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記燃料量補正手段は、前記完爆状態検
   出手段により前記完爆状態が検出されると、前記増量さ
   れた燃料量を前記基準量まで徐々に減量補正することを
   特徴とする、請求項１または２記載の内燃エンジンの燃
   料制御装置。
4. 【請求項４】 前記燃料補正量変更手段は、前記燃料量
   補正手段によって補正される燃料量の補正度合をさらに
   大きく変更して補正を継続することを特徴とする、請求
   項１乃至３のいずれか記載の内燃エンジンの燃料制御装
   置。
5. 【請求項５】 前記燃料補正量変更手段は、前記燃料量
   補正手段によって補正される燃料量を一定量減算して補
   正を継続することを特徴とする、請求項１乃至３のいず
   れか記載の内燃エンジンの燃料制御装置。
6. 【請求項６】 前記燃料量補正手段は、第１の燃料量補
   正手段とこの第１の燃料量補正手段よりも燃料量を全体
   的に小さく補正可能な第２の燃料量補正手段とを有し、
   前記完爆状態検出手段により前記完爆状態が検出された
   ときには前記第１の燃料量補正手段を選択して前記増量
   された燃料を補正するものであって、 前記燃料補正量変更手段は、前記第２の燃料量補正手段
   を選択して補正を継続することを特徴とする、請求項１
   乃至３のいずれか記載の内燃エンジンの燃料制御装置。