JPH10274076A - 筒内噴射式エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼室内のガス温度ないしはインジェクタの
ケーシングの温度の変化にかかわらず、適正な噴射量で
もって燃料噴射を行うことができる筒内噴射式エンジン
を提供する。 【解決手段】 高圧インジェクタ９を備えた筒内噴射式
エンジン１においては、ＥＣＵ２５によって、エンジン
水温又はエンジンの運転状態に基づく従来の燃料噴射量
補正とは別途に、ケーシング先端部５４の温度を把握
し、このケーシング先端部５４の温度に応じて燃料噴射
量を補正し、ケーシング先端部の熱膨張差に起因する燃
料噴射量のずれを補正するといったインジェクタ温度補
正制御が行われる。かくして、高圧インジェクタ９のケ
ーシングの温度の変化にかかわらず、適正な噴射量でも
って燃料噴射が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射式エンジ
ンに関するものであって、とくに燃料噴射弁のケーシン
グの温度変化による膨張・収縮等に起因する燃料噴射量
のずれを補正するようにした筒内噴射式エンジンに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用のガソリンエンジンにお
いては、燃費性能あるいはエミッション性能等の向上を
図るために、筒内噴射式エンジンが普及しつつある。か
かる筒内噴射式エンジンには、先端部が燃焼室に臨むよ
うに配置された燃料噴射弁（高圧インジェクタ）が設け
られている。そして、この燃料噴射弁においては、ケー
シング内に配置された針弁（ニードルバルブ）が後方に
ストロークしたときに、ケーシング内の燃料が燃焼室内
に直接噴射されるようになっている（例えば、特開平８
−４２４２７号公報、特開平８−１９３５３６号公報参
照）。

【０００３】このような燃料噴射弁においては、普通、
その開弁時間を変えることにより燃料噴射量が計量制御
されるようになっている。具体的には、ＥＣＵ（エンジ
ンコントロールユニット）から燃料噴射弁にオン・オフ
信号が印加されるようになっていて、オン信号が印加さ
れているときには針弁が後方にストロークされ、このと
き針弁とケーシング（ノズル）との間に形成される間隙
部（以下、これを「開弁間隙部」という）を通してケー
シング内の燃料が燃焼室内へ噴射されるようになってい
る。ここで、開弁間隙部の断面積は、通常の運転時にお
いては概ね一定であるので、オン信号のパルス幅すなわ
ち針弁の後方へのストローク時間に比例する量の燃料が
燃焼室内に噴射されることになる。かくして、ＥＣＵか
ら印加されるオン・オフ信号に従って、燃料噴射弁の燃
料噴射量が計量制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、筒内噴射式
エンジンの燃料噴射弁は、その先端部が燃焼室に臨むよ
うにして配置される関係上、ケーシングの針弁先端部を
収容している部分（以下、これを「ケーシング先端部」
という）、すなわちノズル近傍部が、燃焼室内の混合気
ないしは燃焼ガスにさらされることになる。このためケ
ーシング先端部の温度は、燃焼室内のガス温度によって
大きく左右されることになる。他方、針弁はケーシング
内の温度変化が比較的小さい燃料中に浸されているの
で、さほど燃焼室内のガス温度の影響は受けない。

【０００５】図９に、例えばエンジン冷機状態（冷間
時）でエンジンを始動させた場合の、ケーシング先端部
温度及び燃料温度の時間に対する変化特性の一例を示
す。図９から明らかなとおり、温間時にはケーシング先
端部の温度と燃料温度との差が相当大きくなる。なお、
図１０に、参考のため、エンジン冷機状態でエンジンを
始動させた場合の、ケーシング先端部温度及びエンジン
水温の時間に対する変化特性の一例を示す。エンジン始
動時においては、ケーシング先端部の温度はエンジン水
温とは一致しないが、温間時には接近する。

【０００６】かくして、ケーシング先端部は燃焼室内の
ガス温度が高いときほど大きく熱膨張（熱伸び）する
が、針弁はさほど熱膨張（熱伸び）しない。したがっ
て、燃焼室内のガス温度が高いときほど、ケーシングと
針弁との間の熱膨張差が大きくなり、針弁最大後退時に
おける針弁のケーシングに対する相対的なストローク量
（以下、これを「フルストローク」という）が大きくな
り、このため開弁間隙部の断面積が大きくなり、同一の
パルス幅のオン信号に対応する燃料噴射量が多くなる。
そこで、従来の筒内噴射式エンジンでは、通常運転時す
なわち温間時における針弁のフルストローク状態を基準
にして、オン信号のパルス幅と燃料噴射量の対応関係を
把握ないしは設定している。

【０００７】しかしながら、かかる従来の筒内噴射式エ
ンジンにおいては、冷間時（エンジン冷機時）、例えば
冷機状態からエンジンを始動させる際には、針弁のフル
ストロークが温間時よりも小さくなるので、燃料噴射量
がもくろまれた（予定された）量よりも少なくなり、エ
ンジンの始動性が悪くなり、その商品性の低下を招くと
いった問題がある。また、高負荷時（例えば、スロット
ル全開時）には、燃焼室内のガス温度が大幅に高くなる
ので、針弁のフルストロークが温間時よりも大きくな
り、燃料噴射量が過剰となって燃費性能が低下するとい
った問題がある。

【０００８】そこで、例えば燃料噴射弁のケーシングを
熱膨張率の小さい材料で形成するといった対応も一応は
考えられる。しかしながら、筒内噴射式エンジンでは、
ケーシング及び針弁の材料は、耐熱性及び耐摩耗性が高
いことが要求されるので、かかる条件を満たす熱膨張率
の小さい材料を選定ないしは開発することは極めて困難
である。

【０００９】なお、以上ではガソリンエンジンを例にと
って筒内噴射式エンジンの問題点を指摘しているが、か
かる問題点は筒内噴射式のディーゼルエンジンでも生じ
るのはもちろんである。

【００１０】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたものであって、燃焼室内のガス温度ないしは
燃料噴射弁のケーシングの温度の変化にかかわらず、適
正な噴射量でもって燃料噴射を行うことができる筒内噴
射式エンジンを提供することを解決すべき課題ないしは
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決すべく
なされた本発明の基本的な態様は、先端部が燃焼室に臨
むように配置され、ケーシング内に収容された弁体が開
弁方向に変位したときに燃料を燃焼室内に噴射するよう
になっていて、その燃料噴射量が計量制御される燃料噴
射弁が設けられている筒内噴射式エンジンにおいて、
（ａ）ケーシングの、弁体先端部を収容している部分
（ケーシング先端部）の温度状態を把握するケーシング
温度状態把握手段と、（ｂ）エンジン水温又はエンジン
の運転状態に基づく燃料噴射量補正とは別途に、ケーシ
ング温度状態把握手段によって把握されたケーシング先
端部の温度状態に応じて燃料噴射量を補正する燃料噴射
量補正手段が設けられていることを特徴とするものであ
る。

【００１２】この筒内噴射式エンジンにおいて、燃料噴
射弁の基本的な噴射特性が温間時を基準にして設定され
ているときには、燃料噴射量補正手段が、ケーシング先
端部の温度状態が温間時に比べて低温状態にあるとき
に、燃料噴射弁の燃料噴射量を増量方向に補正するよう
になっているのが好ましい。なお、これとは逆に、燃料
噴射弁の基本的な噴射特性が冷間時を基準にして設定さ
れているときには、燃料噴射量補正手段が、ケーシング
先端部の温度状態が冷間時に比べて高温状態にあるとき
に、燃料噴射弁の燃料噴射量を減量方向に補正するよう
になっているのが好ましい。

【００１３】これらの筒内噴射式エンジンにおいては、
燃焼室内のガス温度の変化によって惹起されるケーシン
グと針弁との間の熱膨張差の変化に起因する、燃料噴射
弁の針弁フルストローク時の燃料噴射特性が実質的に補
正され、同一の燃料噴射指令（噴射パルス幅）に対する
燃料噴射量のずれ（もくろまれた燃料噴射量に対するず
れ）が生じない。したがって、燃焼室内のガス温度ない
しは燃料噴射弁のケーシングの温度の変化にかかわら
ず、適正な噴射量でもって燃料噴射を行うことができ
る。

【００１４】ここで、ケーシング温度状態把握手段は、
エンジン水温とエンジン始動後の経過時間とに基づい
て、あるいはエンジン水温とエンジン負荷とに基づいて
ケーシングの上記部分の温度状態を予測することによ
り、該温度状態を把握する構成とすることができる。こ
のようにすれば、格別の温度センサ等を設けることな
く、ケーシング先端部の温度状態を容易に把握すること
ができる。なお、温度センサ等によりケーシング先端部
の温度を直接検出するようにしてもよいのはもちろんで
ある。

【００１５】ケーシング温度状態把握手段は、エンジン
負荷の急激な変化（例えば、全負荷状態への急激な変
化）に起因するケーシング先端部の昇温を考慮して該ケ
ーシング先端部の温度状態を予測するようになっている
のが好ましい。すなわち、通常の定常運転状態（温間
時）では、ケーシング先端部の温度は概ねエンジン水温
に比例しているものの、かかる状態から全負荷状態（ガ
ソリンエンジンの場合はスロットル全開、ディーゼルエ
ンジンの場合は最大噴射）に急激に移行する際には、燃
焼室内のガス温度ひいてはケーシング先端部の温度が急
上昇し、ケーシング先端部と針弁との間の熱膨張差に起
因して燃料噴射量が増加方向にずれるからである。

【００１６】該エンジンに、所定の運転領域では燃料噴
射弁の燃料噴射を停止させる燃料停止手段が設けられて
る場合は、ケーシング温度状態把握手段が、燃料噴射停
止に起因するケーシング先端部の温度降下を考慮して、
燃料噴射停止が解除された後における該ケーシング先端
部の温度状態を予測するようになっているのが好まし
い。燃料噴射停止期間が長くなると、燃焼室内のガス温
度ひいてはケーシング先端部の温度が低下するが、かか
る燃料噴射停止状態から通常運転（燃料噴射運転）に移
行する際には、燃焼室内のガス温度ひいてはケーシング
先端部の温度が急上昇し、ケーシング先端部と針弁との
間の熱膨張差に起因して燃料噴射量が増加方向にずれる
からである。

【００１７】また、これらの筒内噴射式エンジンにおい
ては、燃料噴射量補正手段が、エンジン冷機状態からの
エンジン始動に際しては、エンジン始動時点から所定期
間、燃料噴射量を増量方向に補正するようになっている
のが好ましい。この場合、上記所定期間内においては、
時間の経過に対応して次第に燃料噴射量の増量割合を少
なくするようになっているのがさらに好ましい。このよ
うにすれば、エンジン冷機状態におけるエンジン始動時
に十分なトルクが得られ、エンジン始動性が高められ、
ひいてはその商品性が高められる。

【００１８】該エンジンがガソリンエンジンである場合
は、エンジン始動が所定の（一定の）空燃比でもって行
われるようになっているのが好ましい。また、エンジン
始動後にエンジン回転数が所定の回転数まで立ち上がっ
た後に空燃比のフィードバック制御が行われるようにな
っている場合は、燃料噴射量補正手段が、エンジン始動
時点から空燃比のフィードバック制御が開始されるまで
の期間、燃料噴射量を増量方向に補正するようになって
いるのが好ましい。空燃比のフィードバック制御が開始
されれば、上記熱膨張差に起因する燃料噴射量のずれが
フィードバックにより補正されるので、実質的には格別
の燃料噴射量の補正を行う必要がなくなるからである。

【００１９】なお、該エンジンがディーゼルエンジンで
る場合は、エンジン始動が所定の過給量でもって行われ
るようになっているのが好ましい。

【００２０】これらの筒内噴射式エンジンにおいて、エ
ンジン始動後にエンジン回転数が所定の回転数まで立ち
上がった後におけるアイドリング時に、アイドルスピー
ドコントロールが行われるようになっている場合は、燃
料噴射量補正手段が、エンジン始動時点からアイドルス
ピードコントロールが開始されるまでの期間、燃料噴射
量を増量方向に補正するようになっていてもよい。アイ
ドルスピードコントロールが開始されれば、上記熱膨張
差に起因する燃料噴射量のずれが該アイドルスピードコ
ントロールにより補正されるので、実質的には格別の燃
料噴射量の補正を行う必要がなくなるからである。ま
た、これらの筒内噴射式エンジンにおいては、燃料噴射
量補正手段が、エンジン始動時点からエンジン回転数が
アイドル回転数以上に立ち上がるまでの期間、燃料噴射
量を増量方向に補正するようになっていてもよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。なお、この実施の形態ではエンジンはガ
ソリンエンジンとされているが、本発明はディーゼルエ
ンジンにも適用されることができるのはもちろんであ
る。図１に示すように、ガソリンを燃料とする筒内噴射
式のエンジン１においては、吸気弁２が開かれたとき
に、吸気通路３（第１、第２吸気通路１７、１８）から
燃焼室４内に燃料燃焼用の空気が吸入される（以下、こ
の空気を「吸入空気」という）。そして、この吸入空気
はピストン５によって圧縮され、このとき所定のタイミ
ングで高圧インジェクタ９（燃料噴射弁）から燃焼室４
内に燃料が噴射され、燃焼室４内に混合気が形成され
る。この混合気は点火プラグ６によって所定のタイミン
グで点火されて燃焼し、該燃焼によって生じた燃焼ガス
は排気弁７が開かれたときに排気通路８に排出される。
かくして、ピストン５の往復運動が連結機構を介してク
ランク軸１０に伝達され、クランク軸１０の回転運動に
変換される。

【００２２】燃焼室４に吸入空気を供給する吸気通路３
には、吸入空気の流れ方向にみて上流側から順に、吸入
空気中のダストを除去するエアクリーナ１１と、吸入空
気量を検出するエアフローセンサ１２と、アクセルペダ
ル２０の踏み込み量に応じて電気的に開閉されるエレキ
スロットル弁１３と、吸入空気の流れを安定させるサー
ジタンク１４（容積部）とが設けられている。また、エ
レキスロットル弁１３をバイパスするバイパス吸気通路
１５が設けられ、このバイパス吸気通路１５にはＩＳＣ
バルブ１６（アイドルスピードコントロールバルブ）が
介設されている。アイドル時には、スロットル弁が閉じ
られ、吸入空気はバイパス吸気通路１５を介して燃焼室
４に供給されるが、このとき吸入空気量はエンジン水温
に応じてＩＳＣバルブ１６によって制御され、これによ
りアイドルスピードコントロール（アイドル時のエンジ
ン回転数制御）が行われる。

【００２３】そして、吸気通路３は、サージタンク１４
の下流で第１吸気通路１７と第２吸気通路１８とに分岐
し、第２吸気通路１８にはこれを開閉するスワール制御
弁１９が設けられている。ここで、所定の低負荷時には
スワール制御弁１９が閉じられ、吸入空気は第１吸気通
路１７のみを通して燃焼室４に供給される。詳しくは図
示していないが、第１吸気通路１７においては、その吸
気ポートが燃焼室４内にスワールを生成するスワールポ
ートとされ、スワール制御弁１９が閉じられる低負荷時
には、燃焼室４内にスワールが生成される。これによ
り、燃焼室４内で燃料（混合気）が層状化され、燃料
（混合気）の燃焼性が高められ、リーンバーンが可能と
なる（例えば、空燃比Ａ／Ｆ＝３０〜４０、さらにはＡ
／Ｆ＝５０〜６０も理論上は可能）。

【００２４】排気通路８には、排気ガス中の大気汚染物
質（ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等）を浄化する第１排気ガス浄
化装置２１と、第２排気ガス浄化装置２２とが介設され
ている。そして、排気通路８内の排気ガスの一部をＥＧ
Ｒとして吸気系に還流させるＥＧＲ通路２３が設けら
れ、ＥＧＲの流量は大容量のＥＧＲバルブ２４によって
制御されるようになっている。なお、ＥＧＲは、主とし
て、ＮＯｘ発生量を低減しあるいは冷間時に吸入空気温
度を高めるために吸気系に導入される。

【００２５】エンジン１に対しては、これを制御するた
めにマイクロコンピュータを備えたエンジンコントロー
ルユニット２５（以下、これを「ＥＣＵ２５」という）
が設けられている。このＥＣＵ２５は、アクセルセンサ
２６によって検出されるアクセル開度、水温センサ２７
によって検出されるエンジン水温、回転数センサ２８に
よって検出されるエンジン回転数、Ｏ₂センサ２９によ
って検出される排気ガス中のＯ₂濃度（空燃比）等を制
御情報として、エンジン１の所定の各種制御を行うよう
になっている。例えば、エンジン完爆後において所定の
時期から空燃比のフィードバック制御が行われる。な
お、エンジン始動後において完爆以前は、空燃比は固定
値とされ、フィードバック制御が行われない。このほ
か、アイドルスピードコントロール、低負荷燃料増量制
御、冷間時燃料増量制御（始動増量）等が行われる。

【００２６】以下、エンジン１の燃料供給系統を説明す
る。図２に示すように、エンジン１の燃料供給系統にお
いては、燃料タンク３１内の燃料３２（ガソリン）が、
低圧ポンプ３３によって第１燃料供給通路３４に低圧
（大気圧よりは高圧）で吐出され、該第１燃料供給通路
３４に介設されたフィルタ３５によってごみ等の固体の
不純物が除去された後高圧ポンプ３６に供給される。こ
の燃料は、高圧ポンプ３６によって第２燃料供給通路３
７に高圧（例えば、５ＭＰａ）で吐出され、この第２燃
料供給通路３７を通して高圧インジェクタ９に供給され
る。ここで、第１燃料供給通路３４を通して高圧ポンプ
３６に供給された燃料の一部（過剰燃料）は第１燃料戻
り通路４０を通して燃料タンク３２に戻される。なお、
第１燃料戻り通路４０には、第１燃料供給通路３４内の
燃料の圧力を調整する低圧レギュレータ４１が介設され
ている。また、第２燃料供給通路３７内の余剰の燃料
は、第２燃料戻り通路３８を通して第１燃料戻り通路４
０に戻される。なお、第２燃料戻り通路３８には、第２
燃料供給通路３７内の燃料の圧力を調整する高圧レギュ
レータ３９が介設されている。

【００２７】ここで、高圧インジェクタ９の燃料噴射量
は、ＥＣＵ２５によってインジェクタドライバ４４を介
して制御される。また、高圧ポンプ３６は、ＥＣＵ２５
によってインジェクタドライバ４４を介して制御される
高電圧駆動機構４５から供給される高電圧電力で駆動さ
れる。

【００２８】図３に示すように、高圧インジェクタ９
は、燃焼室４を画成する壁部５０に形成された第１イン
ジェクタ取付穴５１と第２インジェクタ取付穴５２とに
またがって挿入され、その先端部が燃焼室４に露出する
ようにして、エンジン１に固定されている。なお、壁部
５０と高圧インジェクタ９との当接部にはシール部材５
３が介設され、このシール部材５３によって燃焼室４が
外部に対してシールされている。したがって、高圧イン
ジェクタ９の第２インジェクタ取付穴５２内に配置され
た部分は、燃焼室４内のガスと接触するが、第１インジ
ェクタ取付穴５１内に配置された部分は、燃焼室４内の
ガスとは接触しない。なお、両インジェクタ取付穴５
１、５２の周囲において、壁部５０にはウォータジャケ
ット６０が設けられている。

【００２９】この高圧インジェクタ９においては、ケー
シング５４に形成された中空部５５内に針弁５６が配置
されている。そして、第２燃料供給通路３７（図２参
照）内の燃料が、ケーシング５４内の燃料通路５７を通
して中空部５５に供給される。また、ケーシング５４の
先端部近傍にはノズル５８が取り付けられている。さら
に、高圧インジェクタ９には、インジェクタドライバ４
４（図２参照）から電力が印加されるコイル５９が設け
られている。ここで、コイル５９に電力が供給（オン）
されたときには、このコイル５９によって針弁５６が後
方にストロークされ、針弁５６とケーシング５４ないし
はノズル５８との間に間隙部（開弁間隙部）が形成さ
れ、中空部５５内の高圧の燃料がノズル５８を介して燃
焼室４内に直接噴射される。なお、コイル５９への電力
の供給が停止（オフ）されたときには、針弁５６が前方
にストロークされ、上記間隙部が閉じられて、燃料噴射
が停止される。

【００３０】つまり、ＥＣＵ２５からインジェクタドラ
イバ４４にオン・オフ信号が印加され、インジェクタド
ライバ４４にオン信号が印加されているときには、該イ
ンジェクタドライバからコイル５９に電力が供給されて
針弁５６が後方にストロークされ、高圧インジェクタ９
から燃料が噴射される。他方、ＥＣＵ２５からインジェ
クタドライバ４４にオフ信号が印加されているときに
は、該インジェクタドライバからコイル５９には電力が
供給されず、針弁５６が前方にストロークされ、燃料噴
射が停止される。そして、針弁５６とケーシング５４と
の間の開弁間隙部は、通常の運転時においては概ね一定
であるので、ＥＣＵ２５からインジェクタドライバ４４
に印加されるオン信号のパルス幅（最終噴射パルス
幅）、すなわち針弁５６の後方へのストローク時間に比
例して燃料が噴射されることになる。このようにして、
ＥＣＵ２５によって高圧インジェクタ９の燃料噴射量が
計量制御される。

【００３１】ところで、前記したとおり、高圧インジェ
クタ９は、その先端部が燃焼室４に露出するようにして
配置される関係上、ケーシング５４の第２インジェクタ
取付穴５２内に収容されている部分（以下、これを「ケ
ーシング先端部５４」という）の温度は、燃焼室４内の
ガス温度によって大きく左右される。他方、針弁５６は
燃料中に浸されているので、さほど燃焼室４内のガス温
度の影響は受けない。

【００３２】このため、図４に示すように、ケーシング
先端部５４は、燃焼室４内のガス温度が高いとき（温間
時）には、エンジン冷機時（冷間時）に比べてｄ₁だけ
熱膨張（熱伸び）する。しかしながら、針弁５６はさほ
ど熱膨張しない。したがって、針弁５６とケーシング５
４との間の開弁間隙部は、冷間時にはｄ₂で示すように
比較的小さいが、温間時にはｄ₃で示すように比較的大
きくなる。かくして、本来的には、温間時には、冷間時
に比べて、同一のパルス幅のオン信号に対応する燃料噴
射量が多くなる。そこで、このエンジン１においては、
ＥＣＵ２５によって、高圧インジェクタ９のケーシング
先端部５４の温度変化に起因する燃料噴射量のずれを補
正するためのインジェクタ温度補正制御が行われる。

【００３３】このインジェクタ温度補正制御において
は、エンジン水温又はエンジンの運転状態に基づく従来
の燃料噴射量補正とは別途に（独立して）、ケーシング
先端部５４の温度を把握し、このケーシング先端部５４
の温度に応じて燃料噴射量を補正し、前記のケーシング
先端部５４の熱膨張差に起因する燃料噴射量のずれを補
正するようにしている。そして、高圧インジェクタ９の
基本的な噴射特性、すなわち噴射パルス幅と燃料噴射量
の対応関係は温間時を基準にして設定し、冷間時にはケ
ーシング先端部５４の温度に応じて高圧インジェクタ９
の燃料特性を増量方向に補正するようにしている。

【００３４】そして、ケーシング先端部５４の温度は、
温度センサ等を用いて直接的に把握するのではなく、エ
ンジン水温とエンジン始動後の経過時間とに基づいて間
接的に把握（予測）するようにしている。なお、温度セ
ンサ等によりケーシング先端部５４の温度を直接検出す
るようにしてもよいのはもちろんである。

【００３５】かくして、燃焼室４内のガス温度の変化に
よって惹起されるケーシング先端部５４と針弁５６との
間の熱膨張差の変化に起因する、高圧インジェクタ９の
針弁フルストローク時の燃料噴射特性が実質的に補正さ
れ、同一の基本燃料噴射指令（基本噴射パルス幅）に対
する燃料噴射量のずれが実質的に補正される。したがっ
て、燃焼室４内のガス温度ないしはケーシング先端部５
４の温度の変化にかかわらず、適正な噴射量でもって燃
料噴射を行うことができる。

【００３６】以下、図５に示すフローチャートにしたが
って、ＥＣＵ２５による具体的なインジェクタ温度補正
制御の制御方法を説明する。図５に示すように、この制
御が開始されると、まずステップＳ１で、エンジン回転
数neと、アクセル開度accと、エンジン水温twとが制御
情報として読み込まれる。続いて、ステップＳ２で、エ
ンジン１が始動開始直後であるか否かが判定され、始動
開始直後であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ３で基本噴射
パルス幅Ｔbaseに初期値Ｔs（固定値）がセットされ、
始動開始直後でなければ（ＮＯ）、ステップＳ４で基本
噴射パルス幅Ｔbaseが、ステップＳ１で読み込まれた制
御情報等に基づいて算出される（すなわち、運転状態に
応じた基本噴射パルス幅が設定される）。

【００３７】次に、ステップＳ５で、インジェクタ温度
補正実行フラグＦ（以下、これを単に「フラグＦ」とい
う）が０であるか否かが判定される。このフラグＦは、
初期値が０にセットされ、後で説明するインジェクタ温
度補正値Ｋiに初期値がセットされたとき、すなわちイ
ンジェクタ温度補正の実行が開始されたときに１がセッ
トされるフラグである。ステップＳ５で、フラグＦが０
であると判定されれば（ＹＥＳ）、ステップＳ６で、例
えば図６に示すような温度補正テーブルＴab１を用い
て、エンジン水温twに対応するインジェクタ温度補正初
期値Ｔab１（tw）が演算され、このＴab１（tw）がイン
ジェクタ温度補正値Ｋiにセットされる。続いて、ステ
ップＳ７で、フラグＦに１がセットされる。インジェク
タ温度補正値Ｋiは、インジェクタ温度補正実行中は時
間の経過に伴って徐々に小さくなり、インジェクタ温度
補正の実行が完了したときに０となる。なお、ステップ
Ｓ５で、フラグＦが０でない（すなわち、Ｆ＝１）と判
定されれば（ＮＯ）、すでにインジェクタ温度補正の実
行が開始されているので、ステップＳ６〜Ｓ７をスキッ
プする。

【００３８】次に、ステップＳ８で、インジェクタ温度
補正値Ｋｉが０でないか否かが判定される。ここで、イ
ンジェクタ温度補正値Ｋｉが０でなければ（ＹＥＳ）、
すなわちインジェクタ温度補正実行中であれば、ステッ
プＳ９で、例えば図７に示すような減衰量テーブルＴab
２を用いて、該インジェクタ温度補正の実行開始後の経
過時間Ｔiに対応するインジェクタ温度補正値減衰量Ｔa
b２（Ｔi）が演算され、このＴab２（Ｔi）がインジェ
クタ温度補正値減衰量ｄＫiにセットされる。続いて、
ステップＳ１０で、次の式１により、インジェクタ温度
補正値Ｋiが演算される。

【数１】 Ｋi＝Ｋi−ｄＫi………………………………………………………式１ なお、式１における記号「＝」は右辺の演算値を左辺の
変数Ｋiに格納するといった、コンピュータプログラミ
ング上の演算子であって、純数学的な意味における等号
ではない。

【００３９】他方、ステップＳ８で、インジェクタ温度
補正値Ｋiが０であると判定されれば（ＮＯ）、インジ
ェクタ温度補正の実行は終了しているので、ステップＳ
９〜Ｓ１０をスキップする。続いて、ステップＳ１１
で、次の式２により、最終噴射パルス幅Ｔが演算され
る。

【数２】 Ｔ＝Ｔbase・（１＋Ｋi）……………………………………………式２ この後、ステップＳ１２で、ステップＳ１１で演算され
た最終噴射パルス幅Ｔでもって、高圧インジェクタ９か
ら燃料が噴射される。

【００４０】図８は、このようなインジェクタ温度補正
制御と、普通のエンジン始動後における燃料増量（始動
後増量）とが行われた場合における、インジェクタ温度
補正値（グラフＧ₁）と、燃料の始動後増量値（グラフ
Ｇ₂）と、エンジン回転速度（グラフＧ₃）の時間に対す
る変化特性の一例を示すグラフである。この例では、時
刻ｔ₀でエンジン１のクランキングが開始され、時刻ｔ₁
で完爆に達してクランキングが停止され、時刻ｔ₂で燃
料の始動後増量が終了し、時刻ｔ₃でインジェクタ温度
補正の実行が終了している。なお、インジェクタ温度補
正制御はクランキングの開始（ｔ₀）と同時に開始さ
れ、始動後増量はクランキングが終了した時点（ｔ₁）
で開始される。

【００４１】かくして、このインジェクタ温度補正制御
によれば、燃焼室４内のガス温度の変化によって惹起さ
れるケーシング先端部５４と針弁５６との間の熱膨張差
の変化に起因する、高圧インジェクタ９の針弁フルスト
ローク時の燃料噴射特性が実質的に補正され、同一の基
本噴射パルス幅Ｔbaseに対する燃料噴射量のずれが実質
的に補正される。したがって、燃焼室４内のガス温度な
いしはケーシング先端部５４の温度の変化にかかわら
ず、適正な噴射量でもって燃料噴射を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる筒内噴射式エンジンのシステ
ム構成図である。

【図２】 図１に示すエンジンの燃料供給系統のシステ
ム構成図である。

【図３】 高圧インジェクタの立面断面図である。

【図４】 高圧インジェクタのケーシング先端部の熱膨
張状態を示す模式図である。

【図５】 インジェクタ温度補正制御の制御方法を示す
フローチャートである。

【図６】 温度補正テーブルにおける、インジェクタ温
度補正値のエンジン水温に対する関係を示す図である。

【図７】 減衰量テーブルにおける、インジェクタ温度
補正値減衰量の時間に対する関係を示す図である。

【図８】 インジェクタ温度補正制御が実行された場合
における、インジェクタ温度補正量と、燃料の始動後増
量と、エンジン回転速度の時間に対する変化特性を示す
グラフである。

【図９】 エンジンの冷間始動時におけるケーシング先
端部温度及び燃料温度の時間に対する変化特性を示すグ
ラフである。

【図１０】 エンジンの冷間始動時におけるケーシング
先端部温度及びエンジン水温の時間に対する変化特性を
示すグラフである。

【符号の説明】

１…エンジン、２…吸気弁、３…吸気通路、４…燃焼
室、５…ピストン、６…点火プラグ、７…排気弁、８…
排気通路、９…高圧インジェクタ、１０…クランク軸、
１１…エアクリーナ、１２…エアフローセンサ、１３…
エレキスロットル弁、１４…サージタンク、１５…バイ
パス吸気通路、１６…ＩＳＣバルブ、１７…第１吸気通
路、１８…第２吸気通路、１９…スワール制御弁、２０
…アクセルペダル、２１…第１排気ガス浄化装置、２２
…第２排気ガス浄化装置、２３…ＥＧＲ通路、２４…Ｅ
ＧＲバルブ、２５…ＥＣＵ、２６…アクセルセンサ、２
７…水温センサ、２８…回転数センサ、３１…燃料タン
ク、３２…燃料、３３…低圧ポンプ、３４…第１燃料供
給通路、３５…フィルタ、３６…高圧ポンプ、３７…第
２燃料供給通路、３８…第２燃料戻り通路、３９…高圧
レギュレータ、４０…第１燃料戻り通路、４１…低圧レ
ギュレータ、４４…インジェクタドライバ、４５…高電
圧駆動機構、５０…壁部、５１…第１取付穴、５２…第
２取付穴、５３…シール部材、５４…ケーシング、５５
…中空部、５６…針弁、５７…燃料通路、５８…ノズ
ル、５９…コイル、６０…ウォータジャケット。

フロントページの続き (72)発明者 村上 康 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部が燃焼室に臨むように配置され、
   ケーシング内に収容された弁体が開弁方向に変位したと
   きに燃料を燃焼室内に噴射するようになっていてその燃
   料噴射量が計量制御される燃料噴射弁が設けられている
   筒内噴射式エンジンにおいて、 上記ケーシングの、弁体先端部を収容している部分の温
   度状態を把握するケーシング温度状態把握手段と、 エンジン水温又はエンジンの運転状態に基づく燃料噴射
   量補正とは別途に、上記ケーシング温度状態把握手段に
   よって把握された上記ケーシングの上記部分の温度状態
   に応じて燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段が設
   けられていることを特徴とする筒内噴射式エンジン。
2. 【請求項２】 上記燃料噴射弁の基本的な噴射特性が温
   間時を基準にして設定されていて、上記燃料噴射量補正
   手段が、上記ケーシングの上記部分の温度状態が温間時
   に比べて低温状態にあるときには、上記燃料噴射弁の燃
   料噴射量を増量方向に補正するようになっていることを
   特徴とする、請求項１に記載された筒内噴射式エンジ
   ン。
3. 【請求項３】 上記ケーシング温度状態把握手段が、エ
   ンジン水温とエンジン始動後の経過時間とに基づいて上
   記ケーシングの上記部分の温度状態を予測することによ
   り、該温度状態を把握するようになっていることを特徴
   とする、請求項１に記載された筒内噴射式エンジン。
4. 【請求項４】 上記ケーシング温度状態把握手段が、エ
   ンジン水温とエンジン負荷とに基づいて上記ケーシング
   の上記部分の温度状態を予測することにより、該温度状
   態を把握するようになっていることを特徴とする、請求
   項１に記載された筒内噴射式エンジン。
5. 【請求項５】 上記ケーシング温度状態把握手段が、エ
   ンジン負荷の急激な変化に起因する上記ケーシングの上
   記部分の昇温を考慮して上記温度状態を予測するように
   なっていることを特徴とする、請求項４に記載された筒
   内噴射式エンジン。
6. 【請求項６】 該エンジンに、所定の運転領域では上記
   燃料噴射弁の燃料噴射を停止させる燃料停止手段が設け
   られていて、 上記ケーシング温度状態把握手段が、燃料噴射停止に起
   因する上記ケーシングの上記部分の温度降下を考慮し
   て、上記燃料噴射停止が解除された後における上記温度
   状態を予測するようになっていることを特徴とする、請
   求項４に記載された筒内噴射式エンジン。
7. 【請求項７】 上記燃料噴射量補正手段が、エンジン冷
   機状態からのエンジン始動に際しては、エンジン始動時
   点から所定期間、燃料噴射量を増量方向に補正するよう
   になっていることを特徴とする、請求項２に記載された
   筒内噴射式エンジン。
8. 【請求項８】 上記燃料噴射量補正手段が、上記所定期
   間内においては、時間の経過に対応して次第に燃料噴射
   量の増量割合を少なくするようになっていることを特徴
   とする、請求項７に記載された筒内噴射式エンジン。
9. 【請求項９】 該エンジンがガソリンエンジンであっ
   て、エンジン始動が所定の空燃比でもって行われるよう
   になっていることを特徴とする、請求項２に記載された
   筒内噴射式エンジン。
10. 【請求項１０】 該エンジンがディーゼルエンジンであ
    って、エンジン始動が所定の過給量でもって行われるよ
    うになっていることを特徴とする、請求項２に記載され
    た筒内噴射式エンジン。
11. 【請求項１１】 該エンジンにおいては、エンジン始動
    後にエンジン回転数が所定の回転数まで立ち上がった後
    に空燃比のフィードバック制御が行われるようになって
    いて、 上記燃料噴射量補正手段が、エンジン始動時点から空燃
    比のフィードバック制御が開始されるまでの期間、燃料
    噴射量を増量方向に補正するようになっていることを特
    徴とする、請求項２又は請求項９に記載された筒内噴射
    式エンジン。
12. 【請求項１２】 該エンジンにおいては、エンジン始動
    後にエンジン回転数が所定の回転数まで立ち上がった後
    におけるアイドリング時に、アイドルスピードコントロ
    ールが行われるようになっていて、 上記燃料噴射量補正手段が、エンジン始動時点からアイ
    ドルスピードコントロールが開始されるまでの期間、燃
    料噴射量を増量方向に補正するようになっていることを
    特徴とする、請求項２に記載された筒内噴射式エンジ
    ン。
13. 【請求項１３】 上記燃料噴射量補正手段が、エンジン
    始動時点からエンジン回転数がアイドル回転数以上に立
    ち上がるまでの期間、燃料噴射量を増量方向に補正する
    ようになっていることを特徴とする、請求項２に記載さ
    れた筒内噴射式エンジン。