WO2018061470A1 - 制御装置 - Google Patents

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internal combustion
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知幸 保坂
泰介 杉井
石井　英二
助川　義寛
猿渡　匡行
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • F02D2200/0602—Fuel pressure

Definitions

  • the present invention relates to a control device for a fuel injection valve used in an internal combustion engine such as a gasoline engine.
  • Patent Document 1 describes a technique including two injectors per cylinder.
  • Patent Document 2 discloses a technique for improving the startability by atomizing the fuel by increasing the pressure of the fuel at the start.
  • Patent Document 2 since the technique disclosed in Patent Document 2 requires a certain time to pressurize, the fuel cannot be injected until the pressure of the fuel is increased, and it may take a long time to start the engine.
  • an object of the present invention is to provide a fuel injection device and a control device for the same that can reliably ignite even when the fuel pressure (fuel pressure) immediately after start-up is low.
  • a control device for a fuel injection device is an internal combustion engine including a plurality of injectors, and when the static flow rate of the first injector is smaller than the static flow rates of the other injectors, The fuel pressure supplied by the pressure means is monitored, and when the fuel pressure falls below a predetermined fuel pressure set lower than that during warm-up operation, the injection amount ratio from the first injector is increased according to the difference between the fuel pressure and the warm-up fuel pressure. To control.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of a direct injection engine. The basic operation of the direct injection engine will be described with reference to FIG.
  • a combustion chamber 104 is formed by a cylinder head 101, a cylinder block 102, and a piston 103 inserted into the cylinder block 102, and an intake pipe 105 and an exhaust pipe 106 are branched into two toward the fuel chamber 104. It is connected.
  • An intake valve 107 is provided at the opening of the intake pipe 105, and an exhaust valve 108 is provided at the opening of the exhaust pipe 106, and operates so as to open and close by a cam operation method.
  • the piston 103 is connected to the crankshaft 115 via a connecting rod 114, and the engine speed can be detected by the crank angle sensor 116.
  • the value of the rotational speed is sent to an ECU (Engine Control Unit) 118.
  • a cell motor (not shown) is connected to the crankshaft 115, and when starting the engine, the crankshaft 115 can be rotated and started by the cell motor.
  • the cylinder block 102 is provided with a water temperature sensor 117 and can detect the temperature of engine coolant (not shown). The temperature of the engine cooling water is sent to the ECU 118.
  • FIG. 1 shows only one cylinder, but a collector (not shown) is provided upstream of the intake pipe 105 to distribute air to each cylinder.
  • An air flow sensor and a throttle valve are provided upstream of the collector, and the amount of air taken into the fuel chamber 104 can be adjusted by the opening of the throttle valve.
  • Fuel is stored in the fuel tank 109 and sent to the high-pressure fuel pump 111 by the feed pump 110.
  • the feed pump 110 boosts the fuel to about 0.3 MPa and sends it to the high-pressure fuel pump 111.
  • the fuel boosted by the high pressure fuel pump 111 is sent to the common rail 112.
  • the high pressure fuel pump 111 boosts the fuel to about 30 MPa and sends it to the common rail 112.
  • a fuel pressure sensor 113 is provided on the common rail 112 to detect fuel pressure (fuel pressure). The value of the fuel pressure is sent to the ECU 118.
  • FIG. 2 is a view showing the configuration of the cylinder injection section in the cylinder center section.
  • a first injector 119 is provided at the upper part in the axial direction of the cylinder and at the center in the radial direction. Furthermore, the 2nd injector 121 is provided in the radial direction side part.
  • the spark plug 120 is provided in the vicinity of the exhaust pipe 106.
  • the ECU 118 can monitor sensor signals and control the operation of devices such as the first injector 119, spark plug 120, and high-pressure fuel pump 111. In the ROM of the ECU 118, set values of various devices corresponding to commonly used engine speed, water temperature, and air-fuel ratio are recorded as map data.
  • FIG. 3 is a diagram showing an outline of the injector according to the present embodiment.
  • the fuel is supplied from the fuel supply port 200 and supplied to the inside of the injector.
  • the electromagnetic injector 119 shown in FIG. 3 is a normally closed electromagnetic drive type, and the fuel is sealed when there is no energization.
  • the supplied fuel pressure is in the range of about 1 MPa to 50 MPa.
  • fuel injection is started.
  • the energy given as the fuel pressure is converted into kinetic energy and injected into the fuel injection hole vacated at the lower end of the injector.
  • the injected fuel is atomized by the shearing force with the atmosphere to form a fuel spray 201.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the lower end portion of the injector, which includes a seat member 202, a valve body 203, and the like.
  • the seat member 202 includes a valve seat surface 204 and a plurality of fuel injection holes 205.
  • the valve seat surface 204 and the valve body 203 extend symmetrically about the valve body central axis 206.
  • the fuel passes through the gap between the seat member 202 and the valve body 203 and is injected from the injection hole 205.
  • the fuel is injected in the direction of the nozzle hole axis 207.
  • the Sauter mean particle size (SMD) of the injected fuel droplets is determined by the injector nozzle form, fuel pressure, and the like.
  • FIG. 5 shows the relationship between the static flow rate representing the maximum flow rate of the injector at the same fuel pressure and the SMD representing the particle size of the fuel spray.
  • the SMD tends to increase because the diameter of the fuel injection hole 205 is increased.
  • the SMD is reduced in order to reduce the diameter of the fuel injection hole 205.
  • the injector with a small static flow rate is the first injector 119 in FIG. 2, and the injector with a large static flow rate is the second injector 121 in FIG.
  • the present invention does not limit the placement of injectors with different static flow rates. That is, an injector with a small static flow rate may be disposed at the position of the injector 121 in FIG. 2, and an injector with a large static flow rate may be disposed at the position of the injector 119 in FIG.
  • FIG. 6 schematically shows the relationship between SMD and evaporation.
  • FIG. 6 shows that the evaporation amount tends to increase as the SMD decreases. This is because the smaller the SMD, the larger the cross-sectional area where the fuel and air are in contact with each other, and evaporation is promoted. That is, it can be said that an injector with a small static flow rate is more excellent in vaporization performance.
  • the fuel pressure is low when the engine is started.
  • the fuel pressure is monitored by a fuel pressure sensor 113 and fed back to control of fuel injection.
  • FIG. 7 schematically shows the relationship between the fuel pressure and the evaporation amount.
  • the shearing with the air is weakened, so that atomization becomes insufficient and the amount of fuel evaporation tends to decrease.
  • FIG. 8 shows an example of the transition of the fuel pressure from the start to the warm-up operation.
  • Start-up fuel pressure from the start to rise reaching the fuel pressure P 0 at the time of warm-up after a certain period of time.
  • it is considered to control the fuel to be injected at the fuel pressure P.
  • the amount of decrease in the amount of evaporation of fuel pressure P is low is considered substantially proportional to the difference between P 0 and P. Therefore, by increasing the injection amount from the injector having excellent vaporization performance and controlling to compensate for the decrease in the evaporation amount due to the decrease in the fuel pressure, reliable ignition can be realized even when the fuel pressure is low.
  • the fuel pressure sensor 113 monitors the pressure of the fuel supplied by the pressurizing means (the high-pressure fuel pump 111).
  • the static flow rate of the first injector 119 is configured to be smaller than the static flow rate of the second injector 121.
  • the control apparatus of the present embodiment (ECU 118), in a case where the fuel pressure of the fuel supplied by the pressurizing means is below the set value P th, which is set lower than the fuel pressure P 0 at the time of warm-up, the first injector the injection quantity ratio of from 119 to control so as to increase in accordance with the difference between the fuel pressure P 0 at the time of the fuel pressure and warm-up.
  • P th which is set lower than the fuel pressure P 0 at the time of warm-up
  • the injection amount and the injection amount ratio are determined by the engine speed and the required torque. Immediately after the start of operation, since the torque required for the engine is large, a homogeneous mixture with a theoretical mixture concentration is required. Since a larger momentum is required for spraying, it is good to control mainly to inject mainly from an injector having a large static flow rate and to disperse fuel appropriately. That is, the injection amount ratio is preferably a value close to 0: 1.
  • the injection amount from the injector 119 close to the spark plug is increased, and 0.5: 0. A value close to 5 is preferable.
  • These injection amount ratios are stored as map data in the ROM of the ECU.
  • the injection amount ratio calculated from the map data is defined as an optimum value at the pressure P 0 during the warm-up operation.
  • the injection ratio is changed without changing the injection amount.
  • a and B are optimized constants.
  • the valve opening time of each injector is determined.
  • the function for determining ⁇ R is not limited to a linear function.
  • P th may be used instead of P 0
  • ⁇ R A ⁇ (P th ⁇ P) + B.
  • FIG. 9 shows the static flow rate and injection amount ratio R 119 from the injector 119 small, the injection quantity ratio R 121 from large injector 121 static flow, an example of the relationship between the fuel pressure.
  • R 119 : R 121 0: 1 at the pressure P 0 during the warm-up operation, and that all of the injection amount is calculated from the map data in the ROM so as to be performed from the injector 121 having a large static flow rate.
  • the minimum fuel pressure that can be injected is set in the injector, the minimum fuel pressure that can be injected by the injector 119 is set to P min1 , and the minimum fuel pressure that can be injected from the injector 121 and P min2 .
  • control may be performed so that only ⁇ Q is injected from the injector 121 having a large static flow rate so as to compensate for the shortage.
  • the injector with a small static flow rate is the first injector 119 in FIG. 2, but the SMD of the spray droplets ejected from the injector is measured, and the injector with a small SMD is the injector 119 in FIG.
  • a large injector may be used as the injector 121 in FIG.
  • the average particle size of the fuel droplets injected from the first injector 119 is configured to be smaller than the average particle size of the fuel droplets injected from the second injector 121.
  • the control device (ECU 118) for the fuel injection valve of the present embodiment sets the set value P th at which the fuel pressure of the fuel supplied by the pressurizing means (high pressure fuel pump 111) is set lower than the fuel pressure P 0 during warm-up.
  • the injection amount ratio from the first injector 119 is controlled so as to increase in accordance with the difference between the fuel pressure from the pressurizing means (high pressure fuel pump 111) and the fuel pressure during warm-up.
  • the decrease in the evaporation amount due to the decrease in the fuel pressure can be compensated by increasing the injection amount from the injector having good evaporation performance, and a reliable ignition can be realized.
  • FIG. 10A shows the relationship between the cooling water temperature and the evaporation amount.
  • the cooling water flows through the cylinder head 101 and the cylinder block 102 of the engine to cool the engine.
  • the cooling water temperature is monitored by a temperature sensor (not shown).
  • ⁇ R A 2 ⁇ (T 0 ⁇ T) + B 2 from the injector 119.
  • the coolant temperature of the engine coolant is monitored by a temperature sensor (not shown). Further, the static flow rate of the first injector 119 is configured to be smaller than the static flow rate of the second injector 121.
  • the control device of a fuel injector of the present embodiment (ECU 118) in the case where the cooling water temperature is below the set value T th lower than the cooling water temperature T 0 during warm-up, the injection quantity ratio of the first injector Is controlled to increase according to the difference between the cooling water temperature and the cooling water temperature during warm-up. Thereby, reliable ignition can be realized even when the cooling water temperature is low.
  • FIG. 10B shows an example of correction control of the injection amount ratio based on the cooling water temperature.
  • R 119 : R 121 0: 1 at the warm-up temperature T 0 and that the injection amount is calculated from the map data in the ROM so as to be performed from the injector 121 having a large static flow rate.
  • the gaseous fuel injector 302 the common rail 300 for injecting the gaseous fuel, the tank 301 for storing the gaseous fuel, and the flow rate of the gaseous fuel are separated from the injector 119.
  • a pressure adjustment valve 303 for adjustment and a flow meter 304 are provided.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • gaseous fuel such as CNG is injected, for example.
  • the injection amount ratio between the injector 119 and the gaseous fuel injector 302 is stored as map data in the ROM of the ECU.
  • the injection amount ratio calculated from the map data is defined as an optimum value at the fuel pressure P 0 during the warm-up operation.
  • the valve opening time of each injector is determined.
  • At least one of the injectors is a gas injector 302 capable of injecting gaseous fuel.
  • the fuel injector control apparatus of the present embodiment ECU 118
  • the setting values of the fuel pressure P of the fuel supplied by the pressurizing means (the high-pressure fuel pump 111) is set lower than the fuel pressure P 0 at the time of warm-up
  • the fuel injection ratio from the gas injector 302 is controlled to increase according to the difference between the fuel pressure P and the fuel pressure P 0 during warm-up.
  • the decrease in the evaporation amount due to the decrease in the fuel pressure is compensated by increasing the injection amount of the gaseous fuel, and a reliable ignition can be realized.
  • An injector control apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described below.
  • the configuration is the same as in the first embodiment.
  • an operation condition in which injection is performed from an injector other than an injector having a small static flow rate when the fuel pressure is sufficiently increased is considered.
  • the injection is mainly from an injector having a large static flow rate and good dispersibility, and the fuel pressure at this time is P 0 .
  • the fuel pressure should be set to the minimum necessary value.
  • the fuel pressure may be controlled to decrease by increasing the injection ratio from the injector with a small static flow rate and increasing the evaporation amount. Therefore, the loss of a pressurizing device can be reduced by lowering the fuel pressure while ensuring sufficient evaporation performance.
  • the static flow rate of the first injector 119 is configured to be smaller than the static flow rate of the second injector 121.
  • the fuel injection valve control device (ECU 118) of the present embodiment increases the injection amount ratio from the first injector 119 from a predetermined ratio, and the fuel pressure from the pressurization device (high pressure fuel pump 111) is injected into the injection amount. It controls so that it may fall according to the difference of a ratio. Thereby, the loss of a pressurization apparatus can be reduced and fuel consumption can be reduced.

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Abstract

本発明の目的は、始動直後の燃圧が低い場合においても確実に点火可能な燃料噴射装置及びその制御装置を提供することである。内燃機関に燃料を噴射するインジェクタ（１１９，１２１）を制御する制御装置において、前記内燃機関には、複数のインジェクタ（１１９，１２１）が設けられ、第１のインジェクタ（１１９）の静的流量が第２のインジェクタ（１２１）の静的流量より少なくなるように構成され、加圧装置により供給された燃料の燃料圧力が暖機時の燃料圧力（Ｐ０）より低く設定された設定値（Ｐｔｈ）を下回る場合に、第１のインジェクタ（１１９）からの噴射量割合を前記加圧装置からの燃料圧力（Ｐ）と暖機時の燃料圧力（Ｐ０）との差に応じて増加させるように制御することを特徴とする。

Description

制御装置
　本発明は、ガソリンエンジン等の内燃機関に用いられる燃料噴射弁の制御装置に関する。
　近年、自動車におけるガソリンエンジンは燃費改善の要求が高まっており、燃費に優れたエンジンとして、燃焼室内に燃料を直接噴射し、噴射された燃料と吸入空気との混合気を点火プラグで点火して爆発させる筒内噴射式エンジンが普及してきている。しかし、筒内噴射式エンジンは噴射地点から壁面までの距離が短いため燃料が燃焼室内に付着しやすく、温度の低い壁面に付着した燃料が不完全燃焼することで発生する粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）の抑制が課題となっている。この課題を解決し、低燃費かつ低排ガスの直噴エンジンを開発するためには、燃焼室内の燃焼の最適化が必要である。
　また、自動車の運転には、高負荷運転、低負荷運転、冷間始動等、様々な運転状況が存在する。そのため、筒内噴射式エンジンでは、運転状況によって最適な燃焼を行う必要がある。そこで、燃焼室内に燃料を直接噴射するインジェクタを１気筒当り複数設け、より精細な制御を可能とする方法が提案されている。例えば、特許文献１では、1気筒当り２本のインジェクタを備える技術が記載されている。
　また、筒内噴射式エンジンでは、始動直後にエンジン内の温度が低く燃料が気化しにくいため、着火のために理論混合気濃度よりも過剰に燃料が必要となる。これに対して、特許文献２には、始動時に燃料の圧力を高めることで燃料を微粒化し、始動性を改善する技術が開示されている。
特開２０１０－１９６５０６号公報 特表２００３－５１４１８６号公報
　特許文献２に開示されている技術では、エンジンの温度が所定の温度閾値よりも低い場合に高圧燃料を噴射することで、燃料を微粒化し始動性を改善することができる。
　しかしながら、特許文献２に開示されている技術では、加圧するために一定の時間を要するため、燃料が高圧化するまで燃料を噴射することができず、始動開始まで時間がかかる恐れがある。
　以上の課題を鑑みて、本発明の目的は、始動直後の燃料圧力（燃圧）が低い場合においても確実に点火可能な燃料噴射装置及びその制御装置を提供することとする。
　上記課題を解決するために、本発明の燃料噴射装置の制御装置は、複数のインジェクタを備える内燃機関であって、第１インジェクタの静的流量が他のインジェクタの静的流量より少ないとき、加圧手段により供給された燃圧を監視し、燃圧が暖気運転時より低く設定された所定の燃圧を下回る場合において、第１インジェクタからの噴射量割合を燃圧と暖機時燃圧の差に応じて増加させるように制御する。
　本発明によれば、始動直後の燃圧が低い場合においても確実な点火を実現できる。
本発明に係る内燃機関の構成の概要を示した図である。 本発明の第１実施例に係る内燃機関の気筒中心断面での構成を示した図である。 本発明の第１実施例に係るインジェクタを示した図である。 本発明の第１実施例に係るインジェクタ下端部の拡大断面図である。 本発明の第１実施例に係るインジェクタの静的流量とＳＭＤの関係を示した図である。 本発明の第１実施例に係るインジェクタのＳＭＤと蒸発量の関係を示した図である。 本発明の第１実施例に係るインジェクタの燃圧と蒸発量の関係を示した図である。 本発明の第１実施例に係る内燃機関の始動時の燃圧推移を示した図である。 本発明の第１実施例に係る内燃機関の燃圧と噴射量割合の関係を示した図である。 本発明の第１実施例に係る内燃機関の冷却水水温と蒸発量の関係と、冷却水温と噴射量割合の関係を示した図である。 本発明の第３実施例に係る内燃機関の構成の概要を示した図である。
　以下、本発明に係る実施例を説明する。
本発明の第１の実施例に係るインジェクタ（燃料噴射弁）の制御装置について、図１と図２を用いて以下説明する。　
　図１は、筒内噴射式エンジンの構成の概要を示した図である。図１を用いて筒内噴射式エンジンの基本的な動作を説明する。図１において、シリンダヘッド１０１とシリンダブロック１０２、シリンダブロック１０２に挿入されたピストン１０３により燃焼室１０４が形成され、燃料室１０４に向けて吸気管１０５と排気管１０６がそれぞれ２つに分岐して接続されている。吸気管１０５の開口部には吸気弁１０７が、排気管１０６の開口部には排気弁１０８がそれぞれ設けられ、カム動作方式により開閉するように動作する。
　ピストン１０３はコンロッド１１４を介してクランク軸１１５と連結されており、クランク角センサ１１６によりエンジン回転数を検知できる。回転数の値はＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１１８に送られる。クランク軸１１５には図示しないセルモータが連結され、エンジン始動時にはセルモータによりクランク軸１１５を回転させ始動することができる。シリンダブロック１０２には水温センサ１１７が備えられ、図示しないエンジン冷却水の温度を検知できる。エンジン冷却水の温度はＥＣＵ１１８に送られる。
　図１は1気筒のみの記述だが、吸気管１０５の上流には図示しないコレクタが備えられ、気筒ごとに空気を分配する。コレクタの上流には図示しないエアフローセンサとスロットル弁が備えられ、燃料室１０４に吸入される空気量をスロットル弁の開度によって調節できる。
　燃料は燃料タンク１０９に貯蔵され、フィードポンプ１１０によって高圧燃料ポンプ１１１に送られる。フィードポンプ１１０は燃料を０．３ＭＰａ程度まで昇圧して高圧燃料ポンプ１１１に送る。高圧燃料ポンプ１１１により昇圧された燃料はコモンレール１１２に送られる。高圧燃料ポンプ１１１は燃料を３０ＭＰａ程度まで昇圧してコモンレール１１２に送る。コモンレール１１２には燃圧センサ１１３が設けられ、燃料圧力（燃圧）を検知する。燃圧の値はＥＣＵ１１８に送られる。
　図２は、筒内噴射式エンジンの気筒中心断面での構成を示した図である。気筒の軸方向上部で、且つ径方向中央部に第１のインジェクタ１１９が備えられている。さらに、径方向側面部に第２のインジェクタ１２１が備えられている。点火プラグ１２０は排気管１０６の近傍に備えられている。ＥＣＵ１１８はセンサの信号をモニタし、第１のインジェクタ１１９や点火プラグ１２０、高圧燃料ポンプ１１１といったデバイスの作動を制御できる。ＥＣＵ１１８のＲＯＭには一般的に用いられるエンジン回転数や水温、空燃比に応じた各種デバイスの設定値がマップデータとして記録されている。
　図３は、本実施例に係るインジェクタの概要を示した図である。燃料は燃料供給口２００から供給され、インジェクタの内部に供給される。図３に示す電磁式インジェクタ１１９は、通常時閉型の電磁駆動式であって、通電がないときには燃料がシールされるようになっている。このとき、筒内噴射用インジェクタでは、供給される燃圧がおよそ１ＭＰａから５０ＭＰａの範囲である。通電状態となると、燃料の噴射が開始される。燃料の噴射が開始されると、燃圧として与えられたエネルギは運動エネルギに変換され、インジェクタ下端部に空いた燃料噴射孔に至り噴射される。噴射された燃料は雰囲気とのせん断力により微粒化され、燃料噴霧２０１を形成する。
　次に、インジェクタの詳細形状について図４を用いて説明する。図４は、インジェクタ下端部の拡大断面図であり、シート部材２０２と弁体２０３などから構成されている。シート部材２０２は、弁座面２０４と、複数の燃料噴孔２０５から構成されている。弁座面２０４及び弁体２０３は弁体中心軸２０６を中心に軸対称に延在している。燃料は、シート部材２０２と弁体２０３の隙間を通り、噴孔２０５から噴射される。燃料は、噴孔軸２０７の方向に噴射される。
　噴射される燃料液滴のザウタ平均粒径（ＳＭＤ）は、インジェクタのノズル形態、燃圧などにより決定される。図５に、同一の燃圧におけるインジェクタの最大流量を表す静的流量と、燃料噴霧の粒径を表わすＳＭＤの関係を示す。一般的なインジェクタとしての使用条件下においては、静的流量を大きくする場合、燃料噴孔２０５の径を大きくするため、ＳＭＤは大きくなる傾向がある。逆に、静的流量を小さくする場合、燃料噴孔２０５の径を小さくするため、ＳＭＤは小さくなる。ノズル形態を適切に設定することで、静的流量の異なるインジェクタを作製することが可能である。
　本実施例では、静的流量の小さいインジェクタを図２における第１のインジェクタ１１９とし、静的流量の大きいインジェクタを図２における第２のインジェクタ１２１とする。ただし、本発明は静的流量の異なるインジェクタの配置を制限するものではない。すなわち、静的流量の小さいインジェクタを図２におけるインジェクタ１２１の位置に配置し、静的流量の大きいインジェクタを図２におけるインジェクタ１１９の位置に配置しても良い。
　図６に、ＳＭＤと蒸発量の関係を模式的に示す。図６は、ＳＭＤが小さいほど蒸発量が多くなる傾向があることを示している。これは、ＳＭＤが小さいほど、燃料と空気が触れる断面積が大きくなり、蒸発が促進されるためである。つまり、静的流量の小さいインジェクタは、より気化性能に優れると言える。
　エンジンの始動時には、燃圧は低い状態となっている。燃圧は、燃圧センサ１１３によりモニタされており、燃料噴射の制御にフィードバックされる。図７に、燃圧と蒸発量の関係を模式的に示す。一般的に燃圧が低い状態で噴射を行うと、空気とのせん断が弱まるために微粒化が不十分になり、燃料の蒸発量が低下する傾向がある。
　図８に、始動開始から暖機運転時における燃圧の推移の一例を示す。起動開始から燃圧が上昇し、一定時間後に暖機時の燃圧Ｐ０に達する。ここで、起動開始を早めるため、燃圧Ｐで燃料を噴射するように制御することを考える。図７より、燃圧Ｐが低い場合の蒸発量の低下量は、Ｐ０とＰの差に略比例すると考えられる。そこで、気化性能に優れるインジェクタからの噴射量を増やし、燃圧の低下による蒸発量の減少分を補うように制御することで、燃圧が低い状態でも確実な点火を実現することができる。
　ここで、上記したように加圧手段（高圧燃料ポンプ１１１）により供給された燃料の圧力を燃圧センサ１１３によって監視している。また第１のインジェクタ１１９の静的流量が第２のインジェクタ１２１の静的流量より少なくなるように構成されている。そして本実施例の制御装置（ＥＣＵ１１８）は、加圧手段により供給された燃料の燃料圧力が暖機時の燃料圧力Ｐ０より低く設定された設定値Ｐthを下回る場合において、第１のインジェクタ１１９からの噴射量割合を燃料圧力と暖機時の燃料圧力Ｐ０の差に応じて増加させるように制御する。これにより、燃圧の低下による蒸発量の減少分を補い、低い燃圧での噴射においても確実な点火を実現することができる。
　以下に制御の具体例を示す。　
　暖機時燃圧でのインジェクタ１１９とインジェクタ１２１の噴射量をそれぞれＱ１１９とＱ１２１とすると、噴射量比はＲ１１９:Ｒ１２１＝Ｑ１１９:Ｑ１２１と表わされる。
噴射量と噴射量比は、エンジンの回転数と要求トルクによって決定される。運転開始直後は、エンジンに要求されるトルクが大きいため、理論混合気濃度での均質な混合気が要求される。噴霧には、より大きな運動量が求められるため、静的流量の大きなインジェクタから主に噴射し、燃料を好適に分散させるように制御するとよい。すなわち、噴射量割合は０：１に近い値とするとよい。また、触媒暖機運転中に、点火プラグ周りに濃い燃料分布を生成する弱成層燃焼での運転を行う場合には、点火プラグに近いインジェクタ１１９からの噴射量を増やし、０．５：０．５に近い値とするとよい。これらの噴射量比は、ＥＣＵのＲＯＭ内にマップデータとして保存する。
　マップデータから算出された噴射量比は、暖気運転時の圧力Ｐ０における最適値として規定されている。ここで燃圧がＰ＜Ｐｔｈのとき、ΔＲ＝Ａ×（Ｐ０－Ｐ）＋Ｂだけインジェクタ１１９からの噴射量割合を増加させ、ΔＲだけインジェクタ１２１からの噴射量割合を減少させることで、合計噴射量は変えずに噴射割合を変化させる。ここでＡおよびＢは最適化された定数である。決定された噴射量をもとに、それぞれのインジェクタの開弁時間を決定する。なお、本発明においてΔＲを決定する関数は線形関数に限るものではない。また、Ｐ０の代わりにＰｔｈを用い、ΔＲ＝Ａ×（Ｐｔｈ－Ｐ）＋Ｂとしてもよい。
　このように、Ｐ０－Ｐの関数によって噴射量割合を決めることで、燃圧が低い場合においても、燃圧の低下による蒸発量の減少分を蒸発性能のよいインジェクタからの噴射量を増やすことで補い、確実な点火を実現できる。
　インジェクタからの噴射量の一例を図９によって説明する。図９に、静的流量の小さいインジェクタ１１９からの噴射量割合Ｒ１１９と、静的流量の大きいインジェクタ１２１からの噴射量割合Ｒ１２１の、燃圧との関係の例を示す。ここで、暖気運転時の圧力Ｐ０においてＲ１１９：Ｒ１２１＝０：１とし、噴射量の全てを静的流量の大きいインジェクタ１２１から行うようにＲＯＭ内のマップデータから算出されたとする。また，インジェクタには噴射可能な最低燃圧が設定され、インジェクタ１１９の噴射可能最低燃圧をＰｍｉｎ１、インジェクタ１２１からの噴射可能最低燃圧とＰｍｉｎ２としている。
　暖機時燃圧Ｐ０よりも小さい燃圧閾値Ｐｔｈよりも燃圧Ｐが高いとき、補正は行われない。本実施例においては、Ｒ１１９：Ｒ１２１＝０：１となるように制御する。
　燃圧ＰがＰｔｈよりも小さいとき、補正が行われる。ここでΔＲ＝（Ｐｔｈ－Ｐ）／（Ｐｔｈ－Ｐｍｉｎ２）だけＲ１１９を増加させ、ΔＲだけＲ１２１を低下させるように制御する。
静的流量の小さいインジェクタは微粒化に優れるため、低い燃圧でも噴射が可能であり、一般的にＰｍｉｎ１＜Ｐｍｉｎ２の関係がある。ここで燃圧ＰがＰｍｉｎ１＜Ｐ＜Ｐｍｉｎ２のとき、インジェクタ１１９からは噴射可能だが、インジェクタ１２１からは噴射ができない。そのため、噴射量の全てをインジェクタ１１９から行い、Ｒ１１９：Ｒ１２１＝１：０とするとよい。
　なお、静的流量の小さいインジェクタ１１９からの噴射可能量Ｑｍａｘ１が要求噴射量Ｑｒｅｑに満たない場合、要求噴射量と噴射可能量の差分ΔＱ＝Ｑｒｅｑ－Ｑｍａｘ１だけ噴射量が不足する。その場合、不足分を補うように、静的流量の大きいインジェクタ１２１からΔＱだけ噴射するように制御してもよい。
　本実施例では静的流量の小さいインジェクタを図２における第１のインジェクタ１１９としたが、インジェクタから噴射される噴霧液滴のＳＭＤを測定し、ＳＭＤの小さなインジェクタを図２におけるインジェクタ１１９とし、ＳＭＤの大きなインジェクタを図２におけるインジェクタ１２１としてもよい。
　本実施例では、第１のインジェクタ１１９から噴射される燃料液滴の平均粒径が、第２のインジェクタ１２１から噴射される燃料液滴の平均粒径より小さくなるように構成されている。そして本実施例の燃料噴射弁の制御装置（ＥＣＵ１１８）は加圧手段（高圧燃料ポンプ１１１）により供給された燃料の燃料圧力が暖機時の燃料圧力Ｐ０より低く設定された設定値Ｐthを下回る場合において、第１のインジェクタ１１９からの噴射量割合を加圧手段（高圧燃料ポンプ１１１）からの燃料圧力と暖機時の燃料圧力の差に応じて増加させるように制御する。これにより、燃圧の低下による蒸発量の減少分を蒸発性能のよいインジェクタからの噴射量を増やすことで補い、確実な点火を実現することができる。
　本発明の第２の実施例に係るインジェクタの制御装置について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）に、冷却水温と蒸発量の関係を示す。冷却水はエンジンのシリンダヘッド１０１とシリンダブロック１０２の内部を流れ、エンジンの冷却を行う。冷却水温が低いとき、エンジンは温度が低い状態であり、蒸発量が低下する。なお、冷却水温は、図示しない温度センサにより監視される。
　ここで、暖機時温度Ｔ０より低く設定された温度閾値Ｔｔｈよりも冷却水温が低くＴ＜Ｔｔｈであるとき、ΔＲ＝Ａ２×（Ｔ０－Ｔ）＋Ｂ２だけインジェクタ１１９からの噴射量割合を増加させ、ΔＲだけインジェクタ１２１からの噴射量割合を減少させることで、合計噴射量は変えずに噴射割合を変化させる。これにより、エンジン内の温度が低い場合でも、温度の低下による蒸発量の減少分を、蒸発性能のよいインジェクタからの噴射量増加によって補い、確実な点火を実現できる。なお、Ｔ０の代わりにＴｔｈを用い、ΔＲ＝Ａ２×（Ｔｔｈ－Ｔ）＋Ｂ２としてもよい。
　本実施例では上記したようにエンジンの冷却水の冷却水温を図示しない温度センサにより監視している。また、第１のインジェクタ１１９の静的流量が第２のインジェクタ１２１の静的流量より少なくなるように構成されている。そして、本実施例の燃料噴射弁の制御装置（ＥＣＵ１１８）は冷却水温が暖機時の冷却水温Ｔ０より低く設定された設定値Ｔｔｈを下回る場合において、第１のインジェクタからの噴射量割合を冷却水温と暖機時の冷却水温との差に応じて増加させるように制御する。これにより、冷却水温が低い場合においても確実な点火を実現できる。
　図１０（ｂ）に、冷却水温による噴射量割合の補正制御の例を示す。ここで、暖機時温度Ｔ０においてＲ１１９：Ｒ１２１＝０：１とし、噴射量の全てを静的流量の大きいインジェクタ１２１から行うようにＲＯＭ内のマップデータから算出されたとする。
　Ｔ０よりも小さい温度閾値Ｔｔｈよりも冷却水温Ｔが高いとき、補正は行われない。すなわち、Ｒ１１９：Ｒ１２１＝０：１となるように制御する。
　冷却水温ＴがＴｔｈよりも小さいとき、補正が行われる。ここで、Ｔｔｈよりも低く設定された第２の温度閾値Ｔｔｈ２よりも冷却水温Ｔが高いとき、ΔＲ＝（Ｔｔｈ－Ｔ）／
（Ｔｔｈ－Ｔｔｈ２）だけＲ１１９を増加させ、ΔＲだけＲ１２１を低下させるように制御する。
　また、Ｔ＜Ｔｔｈ２のとき、全ての噴射量をインジェクタ１１９から噴射するように制御し、Ｒ１１９：Ｒ１２１＝１：０とすることで、蒸発量を最大限確保することができる。
　本発明の第３の実施例に係るインジェクタの制御装置について、図１１を用いて以下説明する。図１１に示す第３の実施例では、インジェクタ１１９とは別体の、気体燃料インジェクタ３０２と、気体燃料を噴射するためのコモンレール３００と、気体燃料を貯蔵するタンク３０１と、気体燃料の流量を調整する圧力調整弁３０３と、流量計３０４を備える。その他の構成については、実施例１と同様である。気体燃料インジェクタ３０２からは、例えばＣＮＧ等の気体燃料を噴射する。インジェクタ１１９と気体燃料インジェクタ３０２の噴射量比は、ＥＣＵのＲＯＭ内にマップデータとして保存する。
　マップデータから算出された噴射量比は、暖気運転時の燃圧Ｐ０における最適値として規定されている。ここで燃圧がＰ＜Ｐｔｈのとき、ΔＲ＝Ａ３×（Ｐ０－Ｐ）＋Ｂ３だけインジェクタ１１９からの噴射量割合を増加させ、ΔＲだけインジェクタ１１９からの噴射量割合を減少させる。決定された噴射量をもとに、それぞれのインジェクタの開弁時間を決定する。このように、Ｐ０－Ｐの関数によって噴射量割合を決めることで、燃圧が低い場合においても、気体燃料の確保による確実な点火を実現できる。なお、Ｐ０の代わりにＰｔｈを用い、ΔＲ＝Ａ３×（Ｐｔｈ－Ｐ）＋Ｂ３としてもよい。
　ここで本実施例では、インジェクタのうち少なくとも1つが気体燃料を噴射可能な気体噴射インジェクタ３０２である。そして本実施例の燃料噴射弁の制御装置（ＥＣＵ１１８）は、加圧手段（高圧燃料ポンプ１１１）により供給された燃料の燃料圧力Ｐが暖機時の燃料圧力Ｐ０より低く設定された設定値Ｐthを下回る場合において、気体噴射インジェクタ３０２からの燃料噴射割合を燃料圧力Ｐと暖機時の燃料圧力Ｐ０の差に応じて増加させるように制御する。これにより、燃圧の低下による蒸発量の低下を気体燃料の噴射量を増加することで補い、確実な点火を実現できる。
　本発明の第４の実施例に係るインジェクタの制御装置について以下説明する。構成については、第１の実施例と同様である。本実施例では、燃圧が十分に上昇した場合において、静的流量の小さいインジェクタ以外のインジェクタから噴射する運転条件を考える。例えば、燃料をエンジン筒内に均質に分散させる均質燃焼のために、静的流量が大きく分散性のよいインジェクタから主に噴射するとし、このときの燃圧をＰ０とする。
　また、燃圧が高いとき、加圧装置の損失が大きくなる。そのため、燃圧は必要最低限の値に設定するとよい。
　そこで、静的流量の小さいインジェクタからの噴射割合を増加させ、蒸発量を増加させることで、燃圧を低下するように制御してもよい。これにより、十分な蒸発性能を確保しつつ、燃圧を下げることによって加圧装置の損失を低減することができる。
　例えば、燃圧Ｐ０において静的流量の小さい第１インジェクタ１１９と静的流量の大きい第２インジェクタ１２１の噴射量比がＲ１１９：Ｒ１２１＝０：１であるとき、第１インジェクタ１１９からの噴射量比をΔＲ増加させ、変わりにインジェクタ１２１からの噴射量割合をΔＲ低減する。すなわち、Ｒ１１９：Ｒ１２１＝ΔＲ：１－ΔＲとする。ここで、ΔＲに応じて燃圧を低下させるように制御することで、十分な蒸発量を確保しながら、加圧装置の損失を低減することができる。
　本実施例では、第１のインジェクタ１１９の静的流量が第２のインジェクタ１２１の静的流量より少なくなるように構成される。そして本実施例の燃料噴射弁の制御装置（ＥＣＵ１１８）は、第１のインジェクタ１１９からの噴射量割合を所定割合より増加させ、加圧装置（高圧燃料ポンプ１１１）からの燃料の燃圧を噴射量割合の差に応じて低下させるように制御する。これにより、加圧装置の損失を低減し、低燃費化することができる。
１０１…シリンダヘッド
１０２…シリンダブロック
１０３…ピストン
１０４…燃焼室
１０５…吸気管
１０６…排気管
１０７…吸気弁
１０８…排気弁
１０９…燃料タンク
１１０…フィードポンプ
１１１…高圧燃料ポンプ
１１２…コモンレール
１１３…燃圧センサ
１１４…コンロッド
１１５…クランク軸
１１６…クランク角センサ
１１７…水温センサ
１１８…ＥＣＵ
１１９…燃料噴射弁
１２０…点火プラグ
１２１…流体噴射弁（実施例１では撹拌用燃料噴射弁）
２００…燃料供給口
２０１…燃料噴霧
２０２…シート部材
２０３…弁体
２０４…弁座面
２０５…噴孔
２０６…弁体中心軸
２０７…噴孔軸
３００…コモンレール
３０１…気体燃料タンク
３０２…気体燃料インジェクタ
３０３…圧力調整弁
３０４…流量計

Claims (5)

  1. 　内燃機関に燃料を噴射するインジェクタを制御する制御装置において、
    　前記内燃機関には、複数のインジェクタが設けられ、
    　第１のインジェクタの静的流量が第２のインジェクタの静的流量より少なくなるように構成され、
    　加圧装置により供給された燃料の燃料圧力が暖機時の燃料圧力より低く設定された設定値を下回る場合に、
    　第１のインジェクタからの噴射量割合を前記加圧装置からの燃料圧力と暖機時の燃料圧力との差に応じて増加させるように制御することを特徴とする制御装置。
  2. 　内燃機関に燃料を噴射するインジェクタを制御する制御装置において、
    　前記内燃機関には、複数のインジェクタが設けられ、
    　第１のインジェクタから噴射される燃料液滴の平均粒径が、
    　第２のインジェクタから噴射される燃料液滴の平均粒径より小さくなるように構成され、
    　加圧装置により供給された燃料の燃料圧力が暖機時の燃料圧力より低く設定された設定値を下回る場合において、
    　前記第１のインジェクタからの噴射量割合を前記加圧装置からの燃料圧力と暖機時の燃料圧力との差に応じて　増加させるように制御することを特徴とする制御装置。
  3. 　内燃機関に燃料を噴射するインジェクタを制御する制御装置において、
    　前記内燃機関には、複数のインジェクタが設けられ、
    　第１のインジェクタの静的流量が第２のインジェクタの静的流量より少なくなるように構成され、
    　冷却水温が暖機時の冷却水温より低く設定された設定値を下回る場合において、
    　前記第１のインジェクタからの噴射量割合を冷却水温と暖機時の冷却水温との差に応じて増加させるように制御することを特徴とする制御装置。
  4. 　内燃機関に燃料を噴射するインジェクタを制御する制御装置において、
    　前記内燃機関には、複数のインジェクタが設けられ、
    　上記インジェクタのうち少なくとも1つが気体燃料を噴射可能な気体噴射インジェクタであり、
    　加圧装置により供給された燃料の燃料圧力が暖機時の燃料圧力より低く設定された設定値を下回る場合において、
    　前記気体噴射インジェクタからの燃料噴射割合を前記加圧装置からの燃料の燃料圧力と暖機時の燃料圧力との差に応じて
    　増加させるように制御することを特徴とする制御装置。
  5. 　内燃機関に燃料を噴射するインジェクタを制御する制御装置において、
    　前記内燃機関には、複数のインジェクタが設けられ、
    　第１のインジェクタの静的流量第２のインジェクタの静的流量より少なくなるように構成され、
    　前記第１のインジェクタからの噴射量割合を所定割合より増加させ、
    　燃圧を噴射量割合の差に応じて低下させるように
    　制御することを特徴とする制御装置。
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