JPH06173834A - 高圧噴射式エンジンの燃料圧力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料系のベーパによる高圧燃料ポンプの潤滑
不良を防止するとともに、良好なエンジン始動性を得
る。 【構成】 燃料圧力センサにより検出した燃料圧力ＰF
と予め設定した設定圧ＰL とを比較して燃料圧力ＰF が
設定圧ＰL に達したかの判断を行い、ＰF ＞ＰL となっ
てベーパがほぼパージされたとみなされるようになった
とき、スタータモータ通電禁止フラグＦSTをクリアして
スタータモータに対する通電を許可する。その結果、ス
タータモータ通電禁止フラグＦSTがクリアされることで
エンジンが始動されると、潤滑不良による焼付き、かじ
り等を生じることなく高圧燃料ポンプが作動し、すばや
い圧力上昇を可能にして良好な始動性能を得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料系内のベーパによ
る始動不良を防止する高圧噴射式エンジンの燃料圧力制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、燃料を燃焼室へ直接噴射する高
圧噴射式エンジンでは、エンジンを停止したとき、高圧
レギュレータを開放して高圧燃料系内の圧力を抜き、こ
の高圧燃料系を構成する各部品の負荷を軽減して耐久
性、信頼性を確保するようにしている。

【０００３】この場合、エンジン停止後、高圧燃料系の
内圧を急激に低下させると、この燃料系内の、エンジン
等からの輻射熱により高温化している部分の燃料が気化
してベーパが発生し易くなり、噴射不良が生じて始動性
が悪化するおそれがある。

【０００４】このため、例えば実開平２−１２７７６９
号公報に開示されいるように、イグニッションスイッチ
を運転位置または始動位置にしたとき、一定時間はスタ
ータを作動させずに燃料ポンプのみを作動させ、一定時
間経過後にその時の運転状態で決定される燃料噴射量で
始動させるなどの対策が必要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高圧噴
射式エンジンにおいては、通常、燃料ポンプ内の燃料を
フィードポンプによって高圧燃料ポンプに送り、この高
圧燃料ポンプによって高圧燃料系を規定圧力まで加圧す
るようになっており、エンジン始動時に、前述の先行例
のように、スタータを作動させずにフィードポンプをさ
せる場合、燃料配管内のベーパ発生状況、燃料温度、エ
ンジン停止後の時間など様々な要因によって適切なフー
ドポンプ作動時間が異なる。

【０００６】このため、フィードポンプ作動時間の設定
如何によっては、高圧燃料系にベーパが残った状態で高
圧燃料ポンプを作動させることになり、摺動部の潤滑不
良によるかじり、焼付き等の不具合が発生したり、不必
要な待ち時間が長くなって始動操作性が悪化するなどの
問題がある。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、燃料系のベーパによる高圧燃料ポンプの潤滑不良を
防止するとともに、良好なエンジン始動性を得ることの
できる高圧噴射式エンジンの燃料圧力制御方法を提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、燃焼室へ燃料
を直接噴射する高圧噴射式エンジンの燃料圧力制御方法
において、エンジン始動時に、スタータモータへの通電
を禁止して高圧燃料系の高圧燃料ポンプを非作動状態に
するとともに、上記高圧燃料系に燃料を供給する低圧燃
料系のフィードポンプを作動させ、上記高圧燃料系の燃
料圧力が設定圧に達した後、上記スタータモータへの通
電を許可して上記高圧燃料ポンプを作動可能状態とする
ことを特徴とする。

【０００９】

【作 用】本発明では、エンジン始動時に、まず、エン
ジンが不用意にクランキングされないようスタータモー
タへの通電を禁止し、高圧燃料系の高圧燃料ポンプを非
作動状態にして低圧燃料系のフィードポンプを作動さ
せ、このフィードポンプから燃料を送出する。そして、
高圧燃料系に燃料が充填され、燃料圧力が設定圧に達し
た後、スタータモータへの通電を許可してエンジンをク
ランキング可能とするとともに高圧燃料ポンプを作動可
能状態とすることにより、高圧燃料系の気泡をパージし
て高圧燃料ポンプが作動したときに支障なく燃料圧力を
高められるようにする。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１１】図面は本発明の一実施例を示し、図１及び
図２は燃料圧力制御ルーチンを示すフローチャート、図
３はスタータモータ制御ルーチンを示すフローチャー
ト、図４はスタータスイッチＯＮ→ＯＦＦ割込みルーチ
ンを示すフローチャート、図５は燃料噴射制御ルーチン
を示すフローチャート、図６はエンジン制御系の全体概
略図、図７は電子制御系の回路構成図である。

【００１２】図６において、符号１は高圧噴射式エンジ
ン（本実施例においては、２サイクル直噴式４気筒ガソ
リンエンジン）であり、このエンジン１のシリンダヘッ
ド２とシリンダブロック３とピストン４とで形成される
燃焼室５に、点火コイル６ａの二次側に接続された点火
プラグ７と気筒内燃料噴射用のインジェクタ８とが臨ま
され、上記点火コイル６ａの一次側に、イグナイタ６ｂ
が接続されている。

【００１３】また、上記シリンダブロック３に、掃気ポ
ート３ａと排気ポート３ｂとが形成され、上記シリンダ
ブロック３に形成した冷却水通路３ｃに、水温センサ９
が臨まされている。上記掃気ポート３ａには給気管１０
が連通され、この給気管１０には、上流側にエアクリー
ナ１１が取付けられるとともに、下流側に、クランクシ
ャフト１ａの回転によって駆動される掃気ポンプ１２が
介装されており、この掃気ポンプ１２によって新気を供
給し、強制的に上記燃焼室５内を掃気する。

【００１４】また、上記掃気ポンプ１２をバイパスする
バイパス通路１３に、アクセルペダル１４に連動するバ
イパス制御弁１５が介装されており、上記アクセルペダ
ル１４にアクセル開度センサ１６が連設されている。

【００１５】また、上記排気ポート３ｂには、上記クラ
ンクシャフト１ａに連動して開閉する排気ロータリ弁１
７が設けられ、この排気ロータリ弁１７を介して排気管
１８が連通されている。さらに、この排気管１８に触媒
コンバータ１９が介装されているとともに、下流端にマ
フラ２０が接続されている。

【００１６】また、上記シリンダブロック３に支承され
たクランクシャフト１ａに、クランクロータ２１が軸着
され、このクランクロータ２１の外周に、電磁ピックア
ップなどからなるクランク角センサ２２が対設されてい
る。

【００１７】また、符号２３は燃料系であり、燃料タン
ク２４から燃料を送出する低圧燃料系２３ａと、この低
圧燃料系２３ａからの燃料を昇圧してインジェクタ８に
供給する高圧燃料系２３ｂと、低圧燃料系２３ａ及び高
圧燃料系２３ｂにおいて各燃料系の燃料圧力を調圧する
ためリターンされる燃料を、上記燃料タンク２４に帰還
させる燃料リターン系２３ｃとからなる。

【００１８】上記低圧燃料系２３ａは、上記燃料タンク
２４内の燃料をフィードポンプ２５により送出し、燃料
フィルタ２６を経て低圧用ダイヤフラム式プレッシャレ
ギュレータ２７により調圧した燃料を高圧燃料ポンプ２
８へ供給する。

【００１９】上記高圧燃料系２３ｂは、上記低圧燃料系
２３ａから供給される燃料を上記高圧燃料ポンプ２８に
よって圧送し、高圧燃料フィルタ３０、脈動圧を緩衝す
るアキュムレータ３１が連通されるとともに燃料圧力を
検出する燃料圧力センサ３２が臨まされた燃料供給路を
経て、高圧用電磁式プレッシャレギュレータ３３で調圧
した所定の高圧燃料を、各気筒のインジェクタ８に供給
する。

【００２０】上記高圧燃料ポンプ２８は、例えばエンジ
ン駆動式のプランジャポンプなどからなり、吸入口及び
吐出口に、それぞれ逆止弁が設けられ、エンジン停止時
には、低圧燃料系２３ａからの燃料が通過可能となって
いる。

【００２１】また、上記燃料リターン系２３ｃは、上記
低圧用ダイヤフラム式プレッシャレギュレータ２７及び
上記高圧用電磁式プレッシャレギュレータ３３から調圧
のためにリターンされる燃料を、上記燃料タンク２４に
帰環させる。

【００２２】尚、本実施例においては、上記高圧用電磁
式プレッシャレギュレータ３３は常開タイプで、ＯＮデ
ューティＤＵＴＹが大きくなるほどバルブ開度を小さく
して、高圧燃料系２３ｂにおける燃料圧力を上昇するよ
うに設定されており、ＯＮデューティＤＵＴＹ＝１００
％で全閉になる。

【００２３】一方、図７の符号４０は電子制御装置（Ｅ
ＣＵ）であり、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、
バックアップＲＡＭ４４、及びＩ／Ｏインターフェース
４５がバスライン４６を介して互いに接続されるマイク
ロコンピュータ等で構成されている。

【００２４】また、上記ＥＣＵ４０には定電圧回路４７
が内蔵されており、この定電圧回路４７は、ＥＣＵリレ
ー４８のリレー接点を介してバッテリ４９に接続される
とともに、直接バッテリ４９に接続されており、ＥＣＵ
リレー４８のリレーコイルがイグニッションスイッチ５
０を介してバッテリ４９に接続されている。

【００２５】すなわち、上記定電圧回路４７は、上記イ
グニッションスイッチ５０がＯＮされ、上記ＥＣＵリレ
ー４８の接点が閉となったとき、上記バッテリ４９の電
圧を安定化してＥＣＵ４０の各部に供給し、また、上記
イグニッションスイッチ５０がＯＦＦされて上記ＥＣＵ
リレー４８の接点が開となったときには、バックアップ
用電源を上記バックアップＲＡＭ４４に供給する。

【００２６】また、上記バッテリ４９にはスタータスイ
ッチ５１が接続され、このスタータスイッチ５１にスタ
ータモータリレー５２のリレー接点を介してスタータモ
ータ５３が接続されている。さらに、上記バッテリ４９
にフィードポンプ２５がフィードポンプリレー５４のリ
レー接点を介して接続されている。

【００２７】また、上記Ｉ／Ｏインターフェース４５の
入力ポートには、バッテリ４９が接続されて、バッテリ
電圧がモニタされるとともに、上記スタータスイッチ５
１、クランク角センサ２２、アクセル開度センサ１６、
水温センサ９、燃料圧力センサ３２が接続されている。

【００２８】一方、上記Ｉ／Ｏインターフェース４５の
出力ポートには、点火コイル６ａを駆動するイグナイタ
６ｂが接続され、さらに、駆動回路５５を介して、所定
の＋電源が供給されるスタータモータリレー５２のリレ
ーコイル、上記バッテリ４９から電源が供給されるフィ
ードポンプリレー５４のリレーコイル、インジェクタ
８、及び、高圧用電磁式プレッシャレギュレータ３３が
接続されている。

【００２９】次に、上記ＥＣＵ４０による制御動作につ
いて図１〜図６のフローチャートに従って説明する。
尚、イグニッションスイッチ５０がＯＮされてＥＣＵ４
０に電源が投入されたとき、システムがイニシャライズ
（各フラグクリア、カウント値クリア、Ｉ／Ｏポート出
力値が０）される。

【００３０】図１及び図２のフローチャートは、システ
ムイニシャライズ後、所定時間毎に実行される燃料圧力
制御ルーチンで、まず、ステップ（以下「Ｓ」と略称）
１０１，１０２，１０３で、それぞれ、通常制御移行フ
ラグＦ３、フィード圧判別完了フラグＦ２、初期設定完
了フラグＦ１がセットされているか否かの判断がなされ
る。

【００３１】ルーチン実行初回の場合には各フラグＦ
３、Ｆ２、Ｆ１はクリアされている（Ｆ３＝０、Ｆ２＝
０、Ｆ１＝０）ので、Ｓ１０４へ進み、スタータモータ
通電禁止フラグＦSTをセットする（ＦST←１）。このス
タータモータ通電禁止フラグＦSTは後述するスタータモ
ータ制御ルーチンで参照され、ＦST＝１の場合には、ス
タータスイッチ５１がＯＮであってもスタータモータ５
３に対する通電が禁止される。

【００３２】次に、Ｓ１０５へ進み、高圧用電磁式プレ
ッシャレギュレータ３３に対するＯＮデューティＤＵＴ
ＹをＦＦＨ（１００％）に設定し（ＤＵＴＹ←ＦＦ
Ｈ）、Ｓ１０６で、この値を高圧電磁式プレッシャレギ
ュレータ３３に対するＩ／Ｏポート出力値としてセット
すると、Ｓ１０７へ進んで、フィードポンプリレー５４
のリレーコイルに対するＩ／Ｏポート出力値Ｇ１を１と
して（Ｇ１←１）フィードポンプリレー５４をＯＮさ
せ、フィードポンプ２５を作動させて、Ｓ１０８で初期
設定完了フラグＦ１をセットし（Ｆ１←１）、ルーチン
を抜ける。

【００３３】すなわち、燃料圧力制御を開始するにあた
って、スタータモータ５３の通電を禁止してエンジンを
非作動状態とし、高圧用電磁式プレッシャレギュレータ
３３を全閉にしてフィードポンプ２５を作動させること
により、低圧燃料系２３ａ、高圧燃料系２３ｂの燃料圧
力を高めるべく備えるのである。

【００３４】そして、以上の過程を経て初期設定完了フ
ラグＦ１がセットされたことで、２回目のルーチン起動
時にＳ１０１，Ｓ１０２を経てＳ１０３へ至ると、Ｓ１
０３からＳ１０９へ分岐し、燃料圧力センサ３２により
検出した燃料圧力ＰF と予め設定した設定圧ＰL （例え
ば、２００ＫＰａ）とを比較して燃料圧力ＰF が設定圧
ＰL に達したかの判断を行い、ＰF ≦ＰL の場合には、
そのままルーチンを抜ける。

【００３５】上記設定圧ＰL は、高圧燃料系２３ｂ内の
ベーパがほぼパージされた状態で得られるフィード圧で
あり、予め実験などにより適切な値が設定されてＲＯＭ
４２にストアされている。

【００３６】その後、燃料圧力ＰF が設定圧ＰL に達す
ると（ＰF ＞ＰL ）、Ｓ１０９からＳ１１０へ進み、ス
タータモータ通電禁止フラグＦSTをクリアしてスタータ
モータ５３に対する通電を許可し、Ｓ１１１でフィード
圧判別完了フラグＦ２をセットし（Ｆ２←１）、ルーチ
ンを抜ける。

【００３７】そして、上記スタータモータ通電禁止フラ
グＦSTがクリアされることでエンジン１が始動される
と、エンジン駆動により高圧燃料ポンプ２８が作動し、
高圧燃料系２３ｂの燃料圧力ＰF が上昇し、次のルーチ
ンが起動されると、上記フィード圧判別完了フラグＦ２
がセットされたことで、Ｓ１０１，Ｓ１０２を介してＳ
１１２へ進む。

【００３８】Ｓ１１２では、高圧燃料系２３ｂの燃料圧
力ＰF と予め設定した通常圧ＰH （例えば、１×１０⁴
ＫＰａ）とを比較し、高圧燃料系２３ｂにおける燃料圧
力ＰF が通常圧に達したかの判断を行い、ＰF ≦ＰH の
場合には、ルーチンを抜ける。そして、その後のルーチ
ン実行時に、燃料圧力ＰF が通常圧ＰH に達すると（Ｐ
F ＞ＰH ）、Ｓ１１２からＳ１１３へ進み、通常制御移
行フラグＦ３をセットし（Ｆ３←１）、ルーチンを抜け
る。

【００３９】上記通常制御移行フラグＦ３がセットされ
たことで、その後、再びルーチンが実行されると、Ｓ１
０１からＳ１１４以降へ分岐し、燃料圧力をフィードバ
ック制御する燃料圧力通常制御へと移行する。

【００４０】この燃料圧力通常制御では、Ｓ１１４で、
エンジン回転数Ｎをパラメータとして目標燃料圧テーブ
ルから目標燃料圧力ＰFSを設定する。この目標燃料圧テ
ーブルは、エンジン特性、燃料ポンプ騒音などを考慮
し、エンジン回転数Ｎに対して最適な燃料圧力を実験な
どにより求め、Ｓ１１４中に図示するように、低回転数
では低く、高回転になるほど高い値の燃料圧力を制御目
標値としてテーブル化し、ＲＯＭ４２の一連のアドレス
に格納したものである。

【００４１】次に、上記Ｓ１１４からＳ１１５へ進む
と、上記目標燃料圧ＰFSをパラメータとして、予め設定
した基本制御量テーブルあるいは関数式から高圧用電磁
式プレッシャレギュレータ３３に対する基本制御量、す
なわち、基本デューティＤB を設定し、Ｓ１１６で、目
標燃料圧力ＰFSと燃料圧力ＰF との偏差ΔＰを算出し
（ΔＰ←ＰFS−ＰF ）、Ｓ１１７へ進む。

【００４２】Ｓ１１７では、比例積分制御における比例
定数ＫP に上記偏差ΔＰを乗算して比例分フィードバッ
ク値Ｐを算出する（Ｐ←ＫP ×ΔＰ）。さらに、Ｓ１１
８で、比例積分制御における積分定数ＫI に上記偏差Δ
Ｐを乗算した値に、ＲＡＭ４３から読出した前回の積分
フィードバック値ＩOLD を加算し、新たな積分フィード
バック値Ｉを算出する（Ｉ←ＩOLD ＋ＫI ×ΔＰ）。

【００４３】そして、Ｓ１１９へ進むと、ＲＡＭ４３に
ストアされている前回の積分フィードバック値ＩOLD
を、上記積分フィードバック値Ｉで更新し、Ｓ１２０
で、上記基本デューティＤB に、上記比例フィードバッ
ク値Ｐ及び積分フィードバック値Ｉを加算して上記高圧
用電磁式プレッシャレギュレータ３３に対するフィード
バック制御量であるＯＮデューティＤＵＴＹを設定し
（ＤＵＴＹ←ＤB ＋Ｐ＋Ｉ）、Ｓ１２１で、このＯＮデ
ューティＤＵＴＹをセットしてルーチンを抜ける。その
結果、燃料圧力ＰF に追従するようフィードバック制御
される。

【００４４】このように、エンジン始動時、高圧燃料系
２３ｂの燃料圧力ＰF が設定圧ＰLに達せず、ベーパが
残留しているとみなされる間は、スタータスイッチ５１
がＯＮであってもスタータモータ５３を非通電としてエ
ンジン始動を禁止し、高圧燃料系２３ｂの燃料圧力ＰF
が設定圧ＰL に達してベーパがほぼパージされたとみな
されるようになったとき、スタータモータ５３の通電を
許可して高圧燃料ポンプ２８を作動させるため、高圧燃
料ポンプ２８の潤滑不良による焼付き、かじり等を防止
するとともに、すばやい圧力上昇を可能にして、気体圧
縮による圧力のオーバーシュートやインジェクタ８の空
噴射などを回避し、良好な始動性能を得ることができ
る。

【００４５】また、図３に示すフローチャートはスター
タスイッチ５１がＯＮ状態のときにのみ所定時間毎に実
行されるスタータモータ制御ルーチンで、まず、Ｓ２０
１でスタータモータ通電禁止フラグＦSTの値を参照し、
スタータモータ５１への通電が許可されているかを判断
する。

【００４６】ＦST＝１、すなわち、スタータモータ５９
への通電が禁止されている場合には、Ｓ２０２へ分岐
し、スタータモータリレー５２に対するＩ／Ｏポート出
力値Ｇ４を０とし（Ｇ４←０）、スタータモータリレー
５２をＯＦＦにしてルーチンを抜ける。

【００４７】一方、ＦST＝０、すなわち、スタータモー
タ５１への通電が許可されている場合、Ｓ２０３へ進み
スタータモータリレー５２に対するＩ／Ｏポート出力値
Ｇ４を１として（Ｇ４←１）スタータモータリレー５２
をＯＮさせ、ルーチンを抜ける。その結果、スタータモ
ータ５３が通電されて駆動され、エンジンがクランキン
グされる。

【００４８】一方、図４に示すフローチャートは、スタ
ータスイッチ５１がＯＮからＯＦＦにされると割込み起
動されるスタータスイッチＯＮ→ＯＦＦ割込みルーチン
であり、Ｓ３０１で、スタータモータリレー５２に対す
るＩ／Ｏポート出力値Ｇ４を０とし（Ｇ４←０）、スタ
ータモータリレー５２をＯＦＦさせてルーチンを抜け
る。

【００４９】また、図５に示すフローチャートは、燃料
噴射制御ルーチンであり、システムイニシャライズ後、
所定時間毎に実行される。

【００５０】まず、Ｓ４０１で、エンジン回転数Ｎが
“０”か否か、すなわち、エンジンが回転しているか否
かを判別する。そして、Ｎ＝０、すなわち、エンジンが
停止している場合には、Ｓ４０２へ進み、燃料噴射パル
ス幅Ｔi を０としてルーチンを抜け、燃料カットとす
る。

【００５１】一方、Ｎ≠０のときにはＳ４０１からＳ４
０３へ進んで燃料噴射パルス幅演算ルーチンを呼出し、
吸入空気量Ｑ、エンジン回転数Ｎ等に応じて設定した目
標空燃比、および、空燃比フィードバック補正係数等か
ら最適な燃料噴射パルス幅Ｔi を求め、Ｓ４０４で上記
燃料噴射パルス幅Ｔi をセットしてルーチンを抜ける。
その結果、所定タイミングに該当気筒のインジェクタ８
に対し、上記燃料噴射パルス幅Ｔi に相応する駆動信号
が出力され、燃料の噴射が行われる。

【００５２】尚、本発明は上記実施例に限るものではな
く、例えば、高圧燃料ポンプ２８はエンジン駆動式でな
く電動式でも良く、また、高圧用電磁式プレッシャレギ
ュレータ３３は、電流制御により弁開度を設定するもの
であってもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
エンジン始動時に、高圧燃料系の燃料圧力が設定圧に達
した後、スタータモータへの通電を許可して高圧燃料ポ
ンプを作動可能状態とするため、残留ベーパの圧縮によ
る高圧燃料ポンプの焼付き、かじり等を防止して耐久
性、信頼性を向上することができるとともに、燃料圧力
の上昇不良を回避して良好な始動性能を得ることができ
るなど優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料圧力制御ルーチンを示すフローチャート

【図２】同上

【図３】スタータモータ制御ルーチンを示すフローチャ
ート

【図４】スタータスイッチＯＮ→ＯＦＦ割込みルーチン
を示すフローチャート

【図５】燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート

【図６】エンジン制御系の全体概略図

【図７】電子制御係の回路構成図

【符号の説明】

５ 燃焼室 ２３ａ 低圧燃料系 ２３ｂ 高圧燃料系 ２５ フィードポンプ ２８ 高圧燃料ポンプ ５３ スタータモータ ＰF 高圧燃料系の燃料圧力 ＰL 設定圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室へ燃料を直接噴射する高圧噴射式
   エンジンの燃料圧力制御方法において、 エンジン始動時に、スタータモータへの通電を禁止して
   高圧燃料系の高圧燃料ポンプを非作動状態にするととも
   に、上記高圧燃料系に燃料を供給する低圧燃料系のフィ
   ードポンプを作動させ、 上記高圧燃料系の燃料圧力が設定圧に達した後、上記ス
   タータモータへの通電を許可して上記高圧燃料ポンプを
   作動可能状態とすることを特徴とする高圧噴射式エンジ
   ンの燃料圧力制御方法。