JP2003041981A - 筒内噴射式内燃機関の始動時制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】始動時の燃料の昇圧時間を短縮しつつ、始動時
間延長による違和感を運転者に与えないようにする。 【解決手段】電子制御装置（ＥＣＵ）は、筒内噴射式エ
ンジンの始動時に低圧ポンプによる燃料の昇圧を実施す
る（ステップ１００，１１０）。その昇圧開始後、デリ
バリパイプ内の燃圧Ｐが第１の所定値Ｐ１に達すると高
圧ポンプによる昇圧を実施する（ステップ１２０，１４
０）。高圧ポンプによる昇圧開始後に燃圧Ｐが第２の所
定値Ｐ２に達すると燃料噴射弁からの燃料噴射を許可す
る（ステップ１６０〜１８０）。さらに、ＥＣＵは、各
ポンプによる昇圧の経過を評価し（ステップ１２０，１
３０，１５０，１６０）、昇圧が遅いと評価した場合、
燃料噴射弁からの燃料の噴射タイミングを早める（ステ
ップ１４０，１９０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気筒内に燃料を直
接噴射する筒内噴射式内燃機関において、始動時に燃料
の圧力（燃圧）を低圧ポンプ及び高圧ポンプによって昇
圧させるようにした筒内噴射式内燃機関の始動時制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、燃料を直接筒内に噴射する筒内
噴射式内燃機関においては、噴射燃料を微粒化するため
に噴射圧力を高圧にする必要がある。そのため、燃料タ
ンク内の燃料を電動式のフィードポンプ（低圧ポンプ）
で汲み上げ、その燃料を、内燃機関に駆動連結された高
圧ポンプによって加圧し、高圧燃料配管（デリバリパイ
プ）を介して燃料噴射弁に圧送するようにしている。

【０００３】上記内燃機関においては、機関停止中は高
圧ポンプや低圧ポンプも停止するため、時間の経過とと
もにデリバリパイプ内の燃料の圧力（燃圧）が低下す
る。加えて、機関停止中には、デリバリパイプ内の温度
の高い燃料が冷却し収縮して、体積が減少する。この体
積減少にともないデリバリパイプ内の燃圧（残圧）が低
下する。そして、燃圧が大気圧まで低下しても収縮が続
いている場合には、大気圧を保とうとして燃料の一部が
蒸発する。このようにして機関始動時には、デリバリパ
イプ内に燃料ベーパが存在する場合がある。

【０００４】ところで、高圧ポンプによる燃料の吐出量
はデリバリパイプの容積に比べてかなり少ない。このた
め、前記のように燃圧が大気圧付近まで低下している燃
料を、燃料噴射のための要求値まで昇圧させるには、か
なりの時間を要する。また、燃料ベーパが存在している
場合には、この燃料ベーパを潰しながらデリバリパイプ
内に燃料を充満させることになるため、昇圧にさらに時
間を要する。

【０００５】そこで、例えば、特開２０００−５４９２
６公報には、機関始動から所定時間が経過するまでは高
圧ポンプの加圧動作を停止し、低圧ポンプから吐出され
た燃料を高圧ポンプ内部を素通りさせて昇圧し、その
後、高圧ポンプによる加圧動作を開始させてさらに昇圧
を行う技術が提案されている。また、特開平９−２５０
４２６号公報には、デリバリパイプ内の燃圧が所定値よ
りも低い場合、低圧ポンプから吐出された燃料をそのデ
リバリパイプに直接供給し、所定値に達したら高圧ポン
プから吐出される燃料をデリバリパイプに供給して昇圧
を行う技術が提案されている。上述したいずれの技術に
よっても、低圧ポンプからの燃料供給により、デリバリ
パイプ内の燃圧がフィード圧と略同一になるまでの時間
が短くなる。その結果、高圧ポンプからの燃料供給によ
って、燃圧が燃料噴射のための要求値になるまでの時間
も短くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の従来
技術では、燃料ベーパが完全に潰されずに残っている等
して、燃料が十分に昇圧されていない状態であっても、
所定時間が経過すると、高圧ポンプの加圧動作が開始さ
れてしまう。また、後者の従来技術では、低圧ポンプに
よる昇圧の停止を燃圧で判断するため、前者の従来技術
で説明したような問題は起らないが、何らかの原因によ
り昇圧に時間を要した場合には、始動に時間がかかって
運転者に違和感を与えるおそれがある。

【０００７】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、始動時の燃料の昇圧時間を
短縮しつつ、始動時間延長による違和感を運転者に与え
ないようにすることのできる筒内噴射式内燃機関の始動
時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】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項１に記載の発明では、低圧ポンプと、前記低圧ポンプ
から吐出される燃料を加圧し、筒内噴射式内燃機関の燃
料噴射弁に接続された高圧燃料配管に前記燃料を圧送す
る高圧ポンプと、前記高圧燃料配管内の燃料の圧力を検
出する燃圧検出手段と、前記内燃機関の始動時に前記低
圧ポンプによる燃料の昇圧を実施する第１の昇圧手段
と、前記第１の昇圧手段による昇圧の開始後、前記燃圧
検出手段による燃圧が第１の所定値に達した場合に前記
高圧ポンプによる燃料の昇圧を実施する第２の昇圧手段
と、前記第２の昇圧手段による昇圧の開始後に、前記燃
圧検出手段による燃圧が第２の所定値に達した場合に前
記燃料噴射弁からの燃料噴射を許可する噴射許可手段
と、前記各昇圧手段による昇圧の経過を評価する評価手
段と、前記評価手段により昇圧が遅いと評価された場
合、前記燃料噴射弁からの燃料の噴射タイミングを早め
る噴射タイミング変更手段とを備えている。

【０００９】上記の構成によれば、筒内噴射式内燃機関
の始動時には、低圧ポンプによる燃料の昇圧が第１の昇
圧手段によって実施される。すなわち、低圧ポンプから
吐出された燃料が高圧燃料配管内に供給される。この供
給により、高圧燃料配管内の燃料が昇圧される。そのた
め、高圧燃料配管内に燃料ベーパが存在していても、そ
の燃料ベーパは、低圧ポンプから送られた燃料が高圧燃
料配管内に流入する過程で圧縮されて潰される。ここ
で、燃料ベーパの圧縮には大量の燃料を供給することが
必要であるが、この供給が、高圧ポンプよりも吐出量の
多い低圧ポンプによってまかなわれるため、高圧燃料配
管内の燃圧が短時間で第１の所定値に達しやすくなる。

【００１０】第１の昇圧手段によって燃料の昇圧が開始
された後、燃圧検出手段による燃圧が第１の所定値に達
すると、高圧ポンプによる燃料の昇圧が第２の昇圧手段
によって実施される。低圧ポンプよりも吐出圧の高い高
圧ポンプから燃料が圧送されるため、高圧燃料配管内の
燃料が短時間で第２の所定値に達しやすくなる。第２の
昇圧手段によって燃料の昇圧が開始された後、燃圧検出
手段による燃圧が第２の所定値に達すると、燃料噴射弁
からの燃料噴射が噴射許可手段によって許可される。こ
の場合、高圧の燃料が燃料噴射弁に供給されることによ
り、同燃料噴射弁の噴射圧力が上がり、噴霧の微粒化が
促進され、黒煙の発生が抑制される。

【００１１】このようにして、低圧ポンプにより、燃圧
を第１の所定値まで昇圧させるための時間が短縮され、
高圧ポンプにより、燃圧を第１の所定値から第２の所定
値まで昇圧させるための時間が短縮されれば、始動から
第２の所定値までの昇圧時間が全体として短くなる。こ
れにともない燃料噴射弁からの燃料の噴射タイミングも
早められる。

【００１２】ところで、第１の昇圧手段及び第２の昇圧
手段による各昇圧の経過は評価手段によって評価され
る。昇圧が遅いと評価された場合には、燃料噴射弁から
の燃料の噴射タイミングが噴射タイミング変更手段によ
って早められる。すなわち、昇圧が遅い場合には、燃圧
が第２の所定値に達するタイミングが遅れて燃料の噴射
タイミングが遅くなるおそれがある。この場合には、昇
圧が遅いと評価され、噴射タイミングが早められ、燃圧
が第２の所定値に達する前に燃料が噴射される。

【００１３】従って、前記のように昇圧手段によって昇
圧時間が短縮される過程において、逆に昇圧に時間がか
かって始動時間自体が延長されるような場合には、始動
が優先されることとなる。その結果、始動時間の延長に
よる違和感を運転者に与えないようにすることができ
る。

【００１４】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記評価手段は、前記内燃機関の始
動用スタータが作動を開始してからの経過時間と、前記
燃圧検出手段による燃圧とに基づき前記昇圧の経過を評
価するものである。

【００１５】上記の構成によれば、評価手段では、スタ
ータの作動が開始されてからの経過時間と、燃圧検出手
段による燃圧とに基づき昇圧の経過が評価される。例え
ば、スタータの作動開始後、ある程度の時間が経過して
も燃圧が所望の値になっていない場合、昇圧が遅いと評
価される。

【００１６】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記評価手段は、前記経過時間が第
１の設定値に達した時点で、前記燃圧検出手段による燃
圧が前記第１の所定値に達していない場合に昇圧が遅い
と評価し、前記噴射タイミング変更手段は、前記評価手
段により昇圧が遅いと評価された場合、前記第２の昇圧
手段による昇圧を開始するものである。

【００１７】上記の構成によれば、評価手段では、スタ
ータの作動開始後の経過時間が第１の設定値に達した時
点で、燃圧検出手段による燃圧が第１の所定値に達して
いるかどうかに基づき、昇圧の経過が評価される。経過
時間が第１の設定値に達しても燃圧が第１の所定値にな
っていない場合、このまま第１の昇圧手段による昇圧が
続けられると、燃圧が第１の所定値に達するタイミング
が通常時よりも遅れる。それにともなって、燃圧が第２
の所定値に達するタイミングや燃料の噴射タイミングが
遅れると考えられることから、昇圧が遅いと評価され
る。

【００１８】この場合、噴射タイミング変更手段では、
第２の昇圧手段による昇圧が強制的に開始される。すな
わち、燃圧が第１の所定値になっていなくても、ある程
度の時間が経過したら（経過時間が第１の設定値に達し
たら）、第１の昇圧手段による昇圧から第２の昇圧手段
による昇圧に強制的に切替えられる。この切替えによ
り、第１の昇圧手段による昇圧を続けた場合よりも燃料
の噴射タイミングを早めることが可能となる。

【００１９】請求項４に記載の発明は、請求項２又は３
に記載の発明において、前記評価手段は、前記経過時間
が第２の設定値に達した時点で、前記燃圧検出手段によ
る燃圧が前記第２の所定値に達していない場合に昇圧が
遅いと評価し、前記噴射タイミング変更手段は、前記評
価手段により昇圧が遅いと評価された場合、前記第２の
昇圧手段による昇圧を中止し、前記第１の昇圧手段のみ
による低燃圧での燃料噴射を行うことを許可するもので
あるとする。

【００２０】上記の構成によれば、評価手段では、スタ
ータの作動開始後の経過時間が第２の設定値に達した時
点で、燃圧検出手段による燃圧が第２の所定値に達して
いるかどうかに基づき、昇圧の経過が評価される。経過
時間が第２の設定値に達しても燃圧が第２の所定値にな
っていない場合、このまま第２の昇圧手段による昇圧が
続けられると、燃圧が第２の所定値に達するタイミング
が通常時よりも遅れる。それにともなって、噴射タイミ
ングが遅れると考えられることから、昇圧が遅いと評価
される。

【００２１】この場合、噴射タイミング変更手段では、
第２の昇圧手段による昇圧が強制的に中止される。すな
わち、燃圧が第２の所定値になっていなくても、ある程
度の時間が経過したら（経過時間が第２の設定値に達し
たら）、第２の昇圧手段による昇圧が終了される。そし
て、第１の昇圧手段のみによる低燃圧での燃料噴射が行
われる。このようにして、第２の昇圧手段による昇圧を
続けた場合よりも燃料の噴射タイミングを早めることが
可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を筒内噴射式多気筒
ガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）の始動
時制御装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明
する。

【００２３】図１に示すように、エンジンの気筒毎に設
けられた燃料噴射弁１１には、共通の高圧燃料配管であ
るデリバリパイプ１２が接続されており、同デリバリパ
イプ１２内の燃料が各燃料噴射弁１１に分配供給され
る。各燃料噴射弁１１は開閉制御されることにより、対
応する気筒の燃焼室に高圧燃料を直接噴射供給する。噴
射された燃料は、燃焼室内の空気と混ざり合って混合気
となる。デリバリパイプ１２には、その内部の燃料の圧
力（以下、燃圧という）を検出するための手段として、
燃圧センサ１３が取付けられている。

【００２４】エンジンには、その始動時にクランキング
によってクランクシャフトに回転力を付与するためのス
タータ（図示略）が設けられている。このスタータは、
運転者によるイグニションスイッチ（図示略）の操作に
応じて作動する。すなわち、イグニションスイッチは、
周知のようにオフ位置とオン位置、同オン位置とスター
ト位置との間を移動自在とされている。そして、イグニ
ションスイッチがオン位置からスタート位置に操作され
ている間はスタータが作動される。

【００２５】デリバリパイプ１２に高圧の燃料を供給す
るための燃料供給装置１４は、低圧ポンプ１５及び高圧
ポンプ１６を備えている。低圧ポンプ１５は、燃料（ガ
ソリン）を貯留する燃料タンク１７内に配置されてお
り、バッテリを電源とする電動モータ（図示略）によっ
て駆動される。本実施形態では、低圧ポンプ１５は、イ
グニションスイッチがオフ位置からオン位置に操作され
ると作動を開始し、オン位置からオフ位置へ操作される
と停止される。低圧ポンプ１５は、低圧燃料通路１８に
よって高圧ポンプ１６に接続されている。低圧ポンプ１
５は、燃料タンク１７内から燃料を吸上げ、高圧ポンプ
１６に向けて燃料を吐出する。低圧ポンプ１５には、吐
出量が多く吐出圧が低いという特徴がある。また、電動
モータによって駆動されるため、エンジン始動時の低圧
ポンプ１５の吐出特性がエンジンの回転変動の影響を受
けないという特徴もある。低圧燃料通路１８の途中に
は、同通路１８内の圧力（フィード圧）を一定、例えば
０．４ＭＰａ（メガパスカル）にするためのプレッシャ
レギュレータ１９が設けられている。

【００２６】高圧ポンプ１６はプランジャ２１、加圧室
２２及び電磁スピル弁２３を備えている。プランジャ２
１は、エンジンのカムシャフト２４（又はクランクシャ
フト）に取付けられたカム２５の回転に基づいてシリン
ダ２６内で往復移動する。従って、プランジャ２１の作
動開始タイミングは、カムシャフト２４が回転を始める
タイミング、すなわちイグニションスイッチがオン位置
からスタート位置に操作されてスタータが作動を開始す
るタイミングと同じである。

【００２７】加圧室２２は、シリンダ２６及びプランジ
ャ２１によって区画されており、前述した低圧燃料通路
１８がこの加圧室２２に接続されている。加圧室２２に
おいて、低圧燃料通路１８との接続箇所は燃料吸入口２
２ａとなっている。また、加圧室２２は、高圧燃料通路
２７によってデリバリパイプ１２に接続されている。高
圧燃料通路２７の途中には、高圧ポンプ１６から吐出さ
れた燃料の逆流を防止するための逆止弁２８が設けられ
ている。

【００２８】電磁スピル弁２３は、加圧室２２の燃料吸
入口２２ａを開閉する燃圧制御弁として用いられてい
る。電磁スピル弁２３は電磁ソレノイド２９を備え、同
ソレノイド２９への通電制御により開閉動作する。電磁
ソレノイド２９に対する通電が停止された状態では、電
磁スピル弁２３がばね３１によって開弁する。すなわ
ち、燃料吸入口２２ａが開放され、低圧燃料通路１８及
び加圧室２２間が連通した状態になる。この状態にあっ
て、加圧室２２の容積が大きくなる方向（図１の下方）
へプランジャ２１が移動するとき（吸入行程中）には、
低圧ポンプ１５から送り出された燃料が低圧燃料通路１
８を介して加圧室２２内に吸入される。

【００２９】また、加圧室２２の容積が収縮する方向
（図１の上方）にプランジャ２１が移動するとき（圧送
行程中）には、電磁ソレノイド２９に対する通電によ
り、電磁スピル弁２３がばね３１に抗して閉弁される。
すなわち、燃料吸入口２２ａが閉鎖され、低圧燃料通路
１８及び加圧室２２間の連通が遮断される。プランジャ
２１の移動にともない加圧室２２内の燃圧が上昇して逆
止弁２８を開弁させることにより、燃料が高圧燃料通路
２７を通じてデリバリパイプ１２内へ吐出される。

【００３０】なお、高圧ポンプ１６における燃料吐出量
の調整は、電磁スピル弁２３の閉弁開始時期を制御し、
圧送行程中における同電磁スピル弁２３の閉弁期間を調
整することによって行われる。すなわち、電磁スピル弁
２３の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすると燃料
吐出量が増加する。これとは逆に、電磁スピル弁２３の
閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすると燃料吐出
量が減少する。そして、上記のように高圧ポンプ１６の
燃料吐出量を調整することにより、デリバリパイプ１２
内の燃圧が制御される。

【００３１】本実施形態においては、エンジンが６気筒
エンジンであり、高圧ポンプ１６がクランクシャフトの
２回転に対して燃料の圧送を３回行うようになってい
る。すなわち、エンジンの２気筒における２回の燃料噴
射に対して、高圧ポンプ１６は燃料の圧送を１回行うよ
うになっている。このようにして構成された高圧ポンプ
１６には、燃料の吐出量が低圧ポンプ１５に比べ少ない
（低圧ポンプ１５の吐出量の数十分の１）が、吐出圧が
低圧ポンプ１５に比べて高い（低圧ポンプ１５の吐出圧
の数十倍）という特徴がある。

【００３２】なお、デリバリパイプ１２は、逆止弁３２
を介して前記低圧燃料通路１８に連通している。そし
て、デリバリパイプ１２内の燃圧が過度に高くなると、
逆止弁３２が開いてデリバリパイプ１２内の高圧燃料が
低圧燃料通路１８へ流出する。こうして燃料が流れ込む
低圧燃料通路１８での燃圧は、前述したようにプレッシ
ャレギュレータ１９により一定の圧力に維持される。従
って、前記逆止弁３２及びプレッシャレギュレータ１９
により、デリバリパイプ１２内の燃圧が過度に高圧にな
ることが抑制される。

【００３３】燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量、噴射
時期や、電磁スピル弁２３の通電を制御するために、電
子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）３３が設けら
れている。ＥＣＵ３３はマイクロコンピュータを中心と
して構成されており、中央処理装置（ＣＰＵ）が、読出
し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラ
ムや初期データに従って演算処理を行い、その演算結果
に基づいて各種制御を実行する。ＣＰＵによる演算結果
は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）において一時的
に記憶される。

【００３４】ＥＣＵ３３は、例えばエンジン回転速度、
吸気管圧力（又は吸入空気量）、冷却水温等のエンジン
の運転状態を検出する各種センサの検出信号を読込ん
で、燃料噴射量及び噴射時期を演算し、その演算結果に
応じた噴射信号を燃料噴射弁１１に出力して、燃料噴射
を実行する。また、ＥＣＵ３３は、エンジン始動時に燃
料を昇圧させるための制御を行う。この制御は、始動時
の燃料噴射圧力を上げることで噴霧の微粒化を促進し、
もって始動時の噴射量を低減して黒煙の発生を低減する
ために行われる。

【００３５】次に、この始動時制御の内容について、図
２のフローチャートに従って説明する。なお、エンジン
の始動前には、高圧ポンプ１６では電磁スピル弁２３が
開弁している。

【００３６】ステップ１００において、エンジン始動の
ために、運転者によりイグニションスイッチ（ＩＧ）が
オフ位置からオン位置に操作されたか否かを判定する。
この判定条件が満たされていないと始動時制御ルーチン
を一旦終了し、満たされていると、ステップ１１０にお
いて電動モータに通電することにより低圧ポンプ１５を
作動させる。この作動により低圧ポンプ１５では燃料タ
ンク１７から燃料が汲み上げられ、加圧されて吐出され
る。このとき電磁スピル弁２３が開弁していることか
ら、低圧ポンプ１５から吐出された燃料は、高圧ポンプ
１６の内部（加圧室２２等）を素通りしてそのままデリ
バリパイプ１２に圧送される。この低圧ポンプ１５から
の燃料の供給により、デリバリパイプ１２内の燃圧Ｐが
徐々に変化（上昇）する。

【００３７】イグニションスイッチがオン位置からスタ
ート位置へ操作されるとスタータが作動し、クランキン
グが開始される。これにともない高圧ポンプ１６のプラ
ンジャ２１が往復運動する。しかし、電磁スピル弁２３
が開弁されているため、高圧ポンプ１６では加圧動作が
停止され、加圧室２２内で燃料は加圧されない。低圧ポ
ンプ１５から吐出される燃料は、引続き高圧ポンプ１６
の内部を素通りしてデリバリパイプ１２に供給される。
この際、デリバリパイプ１２に送られる燃料は、高圧ポ
ンプ１６に加圧動作を行わせた場合よりも多いため、デ
リバリパイプ１２内に燃料が短時間で充満され、燃圧Ｐ
が早期に上昇する。また、エンジン始動時にデリバリパ
イプ１２内に燃料ベーパが存在していた場合には、低圧
ポンプ１５からの燃料により早期に圧縮されて潰され
る。

【００３８】次に、ステップ１２０において、燃圧セン
サ１３によって検出された燃圧Ｐが第１の所定値Ｐ１以
上であるか否かを判定する。ここで、低圧ポンプ１５か
らの燃料が高圧ポンプ１６を素通りして、フィード圧が
そのままデリバリパイプ１２内に作用する際には、燃料
ベーパが存在している限り、燃圧がフィード圧よりも低
くなる。燃料ベーパが潰されるにつれて燃圧Ｐが上昇す
る。そして、燃圧がフィード圧以上となれば、燃料ベー
パは完全に潰されていると考えられる。そのため、第１
の所定値Ｐ１は低圧ポンプ１５のフィード圧（０．４Ｍ
Ｐａ）以上の値に設定される。ただし、燃圧センサ１３
のばらつきを考慮して、第１の所定値Ｐ１はフィード圧
よりも大きな値（例えば１．０ＭＰａ）に設定されるこ
とが好ましい。

【００３９】ステップ１２０の判定条件が満たされてい
る（Ｐ≧Ｐ１）とステップ１４０へ移行し、満たされて
いない（Ｐ＜Ｐ１）とステップ１３０へ移行する。ステ
ップ１３０では、イグニションスイッチがスタート位置
へ操作されてから、すなわちスタータが作動を開始して
から第１の設定時間Ｔ１（例えば、３００ミリ秒）が経
過したか否かを判定する。このようにして、スタータの
作動開始からの経過時間が第１の設定値（第１の設定時
間Ｔ１）に達したかどうかを判定する。

【００４０】ステップ１３０の判定条件が満たされてい
ない（第１の設定時間Ｔ１未経過）と始動時制御ルーチ
ンを一旦終了し、満たされている（第１の設定時間Ｔ１
経過）と次のステップ１４０へ移行する。このように、
ステップ１３０の判定条件が満たされている場合、すな
わち、スタータの作動開始後に第１の設定時間Ｔ１が経
過している場合には、ステップ１２０の判定結果が満た
されていなくても（Ｐ＜Ｐ１）次のステップ１４０へ移
行する。

【００４１】ステップ１４０では、電磁ソレノイド２９
への通電を制御することにより高圧ポンプ１６の加圧動
作を開始させる。プランジャ２１の往復動により加圧室
２２内の燃料が加圧される。この加圧動作の開始によ
り、高圧の燃料がデリバリパイプ１２に少量ずつ圧送さ
れる。また、高圧ポンプ１６の吐出圧は低圧ポンプ１５
の吐出圧よりも高いため、燃圧Ｐが前述した低圧ポンプ
１５による昇圧時よりも高圧に到達する。

【００４２】前述したように、ステップ１２０，１３０
では、スタータが作動を開始してからの経過時間と燃圧
センサ１３による燃圧Ｐとに基づき、低圧ポンプ１５に
よる燃料の昇圧の経過を評価している。詳しくは、スタ
ータが作動を開始してから第１の設定時間Ｔ１が経過し
た時点で、燃圧Ｐが第１の所定値Ｐ１に達していない場
合に昇圧が遅いと評価している。そして、この場合に
は、高圧ポンプ１６による昇圧を強制的に開始するよう
にしている。

【００４３】次に、ステップ１５０において、イグニシ
ョンスイッチがスタート位置へ操作されてから、すなわ
ちスタータが作動を開始してから第２の設定時間Ｔ２
（例えば、５００ミリ秒）が経過したか否かを判定す
る。このようにして、スタータの作動開始からの経過時
間が第２の設定値（第２の設定時間Ｔ２）に達したかど
うかを判定する。

【００４４】ステップ１５０の判定条件が満たされてい
ないと始動時制御ルーチンを一旦終了し、満たされてい
るとステップ１６０において、燃圧センサ１３によって
検出された燃圧Ｐが第２の所定値Ｐ２（例えば、１．５
ＭＰａ）以上であるか否かを判定する。

【００４５】ステップ１６０の判定条件が満たされてい
ると、ステップ１７０において、所定の噴射開始条件が
成立しているか否かを判定する。本実施形態では、例え
ば次の（ａ）〜（ｃ）に示す３つの条件が設定されてい
て、これらのうちの１つが満たされた場合に、噴射開始
条件が成立するものとしている。条件（ａ）は、「燃圧
Ｐが第３の所定値Ｐ３以上であること」である。第３の
所定値Ｐ３は、前述した第２の所定値Ｐ２よりも大きな
値であり、ここでは６ＭＰａが設定されている。条件
（ｂ）は、「高圧ポンプ１６の圧送回数が所定値、例え
ば「３」以上になること」である。条件（ｃ）は、「ス
タータの作動開始後、第３の設定時間Ｔ３が経過してい
ること」である。第３の設定時間Ｔ３は第２の設定時間
Ｔ２よりも大きな値であり、ここでは６００ミリ秒に設
定されている。

【００４６】そして、ステップ１７０において前記噴射
開始条件が満たされていると、ステップ１８０におい
て、燃料噴射弁１１に通電することにより同燃料噴射弁
１１を開弁させる。この開弁にともない燃料噴射弁１１
から対応する燃焼室に高圧燃料が直接噴射供給される。
これに対し、ステップ１７０で噴射開始条件が満たされ
ていない場合、及びステップ１８０の処理を経た後に
は、始動時制御ルーチンを終了する。

【００４７】このように、高圧ポンプ１６による昇圧の
開始後に燃圧Ｐが第２の所定値Ｐ２に達した場合には、
ステップ１７０での噴射開始条件が成立することを条件
に、燃料噴射弁１１からの高圧燃料噴射が許可される。

【００４８】一方、前記ステップ１６０の判定条件が満
たされていない（Ｐ＜Ｐ２）と、ステップ１９０におい
て、電磁ソレノイド２９への通電を停止することにより
電磁スピル弁２３を開弁させる。この開弁により、加圧
室２２内での燃料の加圧が行われなくなり、低圧ポンプ
１５から吐出される燃料が、高圧ポンプ１６の内部を素
通りしてデリバリパイプ１２に圧送されるようになる。
続いて、ステップ２００において、燃料噴射弁１１に通
電することにより同燃料噴射弁１１を開弁させる。この
開弁にともない燃料噴射弁１１から対応する燃焼室に対
し、前記ステップ１８０よりも低い圧力（フィード圧）
で燃料が直接噴射供給される。

【００４９】前述したように、ステップ１５０，１６０
では、スタータが作動を開始してからの経過時間と燃圧
センサ１３による燃圧Ｐとに基づき、高圧ポンプ１６に
よる燃料の昇圧の経過を評価している。詳しくは、スタ
ータが作動を開始してから第２の設定時間Ｔ２が経過し
た時点で、燃圧Ｐが第２の所定値Ｐ２に達していない場
合に昇圧が遅いと評価している。そして、この場合に
は、電磁スピル弁２３を開弁させて高圧ポンプ１６によ
る昇圧を強制的に停止させ（ステップ１９０）、低圧ポ
ンプ１５のみの低燃圧で燃料噴射を行うようにしている
（ステップ２００）。

【００５０】以上詳述した本実施形態によれば、以下の
効果が得られる。 （１）エンジン始動時にデリバリパイプ１２内に存在し
ている燃料ベーパを圧縮して潰すには、大量の燃料を供
給することが必要である。これを吐出量の少ない高圧ポ
ンプ１６だけでまかなおうとすると、長い時間を要す
る。これに対し、本実施形態では、イグニションスイッ
チのオン位置への操作後、燃圧Ｐが第１の所定値Ｐ１に
達するまでは、高圧ポンプ１６による加圧動作を停止す
るようにしている。この加圧動作停止により、低圧ポン
プ１５から吐出される燃料の全量がデリバリパイプ１２
に送られ、燃料ベーパの圧縮に要する大量の燃料が、吐
出量の多い（高圧ポンプ１６の数十倍）低圧ポンプ１５
によってまかなわれる。このため、高圧ポンプ１６によ
って燃料を圧送した場合よりも短い時間で、燃料ベーパ
を潰しながらデリバリパイプ１２内に燃料を満たすこと
ができる。イグニションスイッチのオン位置への操作
後、短時間で燃料ベーパを圧縮し、燃圧Ｐを第１の所定
値Ｐ１まで早期に昇圧させることができる。

【００５１】（２）燃圧Ｐが第１の所定値Ｐ１を越える
と、高圧ポンプ１６の加圧動作を開始させ、燃料を昇圧
させるようにしている（ステップ１４０）。デリバリパ
イプ１２内に燃料ベーパのない状態で、低圧ポンプ１５
よりも吐出圧の高い高圧ポンプ１６から燃料が圧送され
るため、デリバリパイプ１２内の燃料を短時間で第２の
所定値Ｐ２まで昇圧させることができる。

【００５２】（３）上記（１）及び（２）で説明したよ
うに、低圧ポンプ１５により、燃圧Ｐを第１の所定値Ｐ
１まで昇圧させるための時間を短縮し、高圧ポンプ１６
により、燃圧Ｐを第１の所定値Ｐ１から第２の所定値Ｐ
２まで昇圧させるための時間を短縮することができるた
め、スタータの作動開始から燃圧Ｐが第２の所定値Ｐ２
になるまでの昇圧時間を短くすることができる。

【００５３】（４）燃圧Ｐが第２の所定値Ｐ２に達した
場合に、噴射開始条件が満たされることを条件に、燃料
噴射弁１１からの高圧燃料噴射を許可するようにしてい
る（ステップ１６０〜１８０）。この場合、高圧の燃料
が燃料噴射弁１１に供給されることにより、同燃料噴射
弁１１の噴射圧力が上がるため、噴霧の微粒化を促進
し、黒煙の発生を抑制することができる。

【００５４】（５）スタータの作動開始から第１の設定
時間Ｔ１が経過しているにもかかわらず燃圧Ｐが第１の
所定値Ｐ１に達していない場合、このまま低圧ポンプ１
５による昇圧が続けられると、燃圧Ｐが第１の所定値Ｐ
１に達するタイミングが通常時よりも遅れる。それにと
もなって、燃圧Ｐが第２の所定値Ｐ２に達するタイミン
グや燃料の噴射タイミングが遅れると考えられることか
ら、昇圧が遅いと評価するようにしている。そして、こ
の評価の場合には、高圧ポンプ１６による昇圧を強制的
に開始するようにしている（ステップ１２０〜１４
０）。

【００５５】従って、燃圧Ｐが第１の所定値Ｐ１になっ
ていなくても、ある程度の時間が経過したら（第１の設
定時間Ｔ１が経過したら）、低圧ポンプ１５による昇圧
から高圧ポンプ１６による昇圧に強制的に切替えられ
る。この切替えにより、低圧ポンプ１５による昇圧を続
けた場合よりも、燃料の噴射タイミングを早めることが
可能となる。

【００５６】（６）スタータの作動開始から第２の設定
時間Ｔ２が経過しているにもかかわらず燃圧Ｐが第２の
所定値Ｐ２になっていない場合、このまま高圧ポンプ１
６による昇圧が続けられると、燃圧Ｐが第２の所定値Ｐ
２に達するタイミングが通常時よりも遅れる。それにと
もなって、噴射タイミングが遅れると考えられることか
ら、昇圧が遅いと評価するようにしている。そして、こ
の評価の場合には、高圧ポンプ１６による昇圧を強制的
に中止するようにしている（ステップ１５０，１６０，
１９０）。

【００５７】従って、燃圧Ｐが第２の所定値Ｐ２になっ
ていなくても、ある程度の時間が経過したら（第２の設
定時間Ｔ２が経過したら）、高圧ポンプ１６による昇圧
が終了される。そして、低圧ポンプ１５のみによる低燃
圧での燃料噴射が行われる（ステップ２００）。このよ
うにして、高圧ポンプ１６による昇圧を続けた場合より
も燃料の噴射タイミングを早めることが可能となる。

【００５８】（７）エンジンの始動時には、基本的に
は、前述した（３）のように昇圧時間が短縮されるので
あるが、この過程において、逆に昇圧に時間がかかって
始動時間自体が延長されるような場合には、上記（５）
及び（６）で説明したように、燃料の噴射タイミングが
早められることにより、始動が優先されることとなる。
その結果、始動時間の延長による違和感を運転者に与え
ないようにすることができる。

【００５９】（８）高圧ポンプ１６として、燃料吸入口
２２ａを有する加圧室２２と、その燃料吸入口２２ａを
開閉する電磁スピル弁２３とを備えるものを用いてい
る。そして、加圧動作の停止に際し電磁スピル弁２３を
開弁状態に維持するようにしている。このため、電磁ソ
レノイド２９への通電を制御することにより電磁スピル
弁２３を開弁状態に維持し、高圧ポンプ１６の加圧動作
を停止させて、低圧ポンプ１５からの燃料をデリバリパ
イプ１２に確実に供給することができる。

【００６０】なお、本発明は次に示す別の実施形態に具
体化することができる。 ・本発明は、イグニションスイッチがスタート位置へ操
作されることを条件に、低圧ポンプ１５の作動が開始さ
れるタイプの燃料供給装置１４にも適用できる。

【００６１】・ステップ１２０の判定条件として、前記
「燃圧Ｐが第１の所定値Ｐ１以上であること」に以下の
条件（ｉ），（ii）を加えてもよい。これらの条件
（ｉ），（ii）は、圧縮により燃料ベーパが潰されたか
どうかを判定するためのものである。

【００６２】（ｉ）低圧ポンプ１５が作動する前の燃圧
（初期燃圧）との差圧が所定値（例えば０．３ＭＰａ）
以上であること。すなわち、低圧ポンプ１５の作動によ
り燃圧が所定値以上上昇していること。これは、低圧ポ
ンプ１５からの燃料により燃料ベーパが圧縮されれば、
デリバリパイプ１２内の燃圧が変化（上昇）するはずで
ある。そして、この燃圧は低圧ポンプ１５からの燃料吐
出量の増加に従って高くなる。従って、低圧ポンプ１５
の作動開始後に燃圧がある程度変化すれば、すなわち、
低圧ポンプ１５の作動前後の差圧が所定値以上になれば
燃料ベーパが潰されていると考えられるからである。

【００６３】（ii）イグニションスイッチがオン位置に
操作されてから所定時間（例えば４００ミリ秒）が経過
すること。すなわち、イグニションスイッチのオン位置
への操作にともない低圧ポンプ１５が作動を開始し、デ
リバリパイプ１２に燃料を供給する。低圧ポンプ１５の
作動開始からどれだけの時間が経過するとデリバリパイ
プ１２内の燃圧Ｐがフィード圧まで昇圧されるかを、予
め実験等によって求めておき、これを前記所定時間とす
る。

【００６４】そして、「燃圧Ｐが第１の所定値Ｐ１以上
であること」、条件（ｉ），（ii）のいずれかが成立し
た場合に、ステップ１２０の判定条件が満たされたと判
定（肯定判定）し、次のステップ１４０へ移るようにす
る。

【００６５】・燃圧センサ１３を、デリバリパイプ１２
に代えて、高圧燃料通路２７の逆止弁２８よりも下流側
に設けてもよい。 ・前記実施形態では、デリバリパイプ１２と燃料供給側
の燃料タンク１７との間にリリーフ通路の設けられてい
ないリターンレスの構成としたが、デリバリパイプ１２
と燃料タンク１７との間にリリーフ弁を備えたリリーフ
通路（リターン通路）を設けてもよい。このようにすれ
ば、デリバリパイプ１２内の燃圧Ｐが所定燃圧以上まで
上昇した場合に上記リリーフ通路を介してデリバリパイ
プ１２内の燃料を燃料タンク１７へ戻すことができる。

【００６６】・前記実施形態では、燃圧制御弁として加
圧室２２内に吸入された燃料を溢流させる形式の電磁ス
ピル弁２３を用いたが、加圧室２２内に吸入される燃料
を調量する形式の吸入調量弁を燃圧制御弁として用いて
もよい。

【００６７】・前記実施形態では、低圧ポンプ１５を電
動式ポンプにより構成したが、例えば、この低圧ポンプ
１５は、エンジン始動時においてスタータにより補助的
に駆動される機械式のポンプであってもよい。

【００６８】・前記実施形態において、高圧ポンプ１６
の加圧動作を停止して燃料ベーパを圧縮するとき、低圧
ポンプ１５の駆動電圧を高くして、吐出量を多くしても
よい。このようにすると、低圧ポンプ１５による燃料ベ
ーパの圧縮をさらに効率的に行うことができる。また、
予備ポンプを設けておき、燃料ベーパの圧縮時には低圧
ポンプ１５と併用して吐出量を増量してもよい。この場
合にも同様の効果が得られる。

【００６９】・本発明は、筒内噴射式の内燃機関であれ
ばガソリンエンジンに限らず適用可能であり、例えばデ
ィーゼルエンジンに適用することもできる。その他、前
記各実施形態から把握できる技術的思想について、それ
らの効果とともに記載する。

【００７０】（Ａ）請求項１〜４のいずれか１つに記載
の筒内噴射式内燃機関の始動時制御装置において、前記
低圧ポンプは電動モータにより駆動されるものである。
上記の構成によれば、内燃機関の始動時における低圧ポ
ンプの吐出特性が内燃機関の回転変動の影響を受けずに
すむ。

【００７１】（Ｂ）請求項１〜４のいずれか１つに記載
の筒内噴射式内燃機関の始動時制御装置において、前記
高圧ポンプは、その燃料吸入口を開閉する燃圧制御弁を
備え、前記加圧動作の停止に際し前記燃圧制御弁を開弁
状態に維持するものである。

【００７２】上記の構成によれば、燃圧制御弁を開弁状
態に維持することにより、高圧ポンプの加圧動作を停止
させて、低圧ポンプからの燃料を高圧燃料配管に確実に
供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の筒内噴射式内燃機関の始動時制御装置
を具体化した一実施形態についてその構成を示す略図。

【図２】始動時に行われる制御の手順を示すフローチャ
ート。

【符号の説明】

１１…燃料噴射弁、１２…デリバリパイプ（高圧燃料配
管）、１３…燃圧センサ（燃圧検出手段）、１５…低圧
ポンプ、１６…高圧ポンプ、３３…ＥＣＵ（電子制御装
置）。

フロントページの続き (72)発明者 大谷 元希 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G301 HA04 HA06 JA03 JA12 JA23 KA01 LB04 LB07 LB13 LB16 MA11 MA18 MA28 NA08 ND02 NE23 PA07Z PB03A PB03Z PB05A PB05Z PB08A PB08Z PE01Z PE08Z PF16Z

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】低圧ポンプと、 前記低圧ポンプから吐出される燃料を加圧し、筒内噴射
   式内燃機関の燃料噴射弁に接続された高圧燃料配管に前
   記燃料を圧送する高圧ポンプと、 前記高圧燃料配管内の燃料の圧力を検出する燃圧検出手
   段と、 前記内燃機関の始動時に前記低圧ポンプによる燃料の昇
   圧を実施する第１の昇圧手段と、 前記第１の昇圧手段による昇圧の開始後、前記燃圧検出
   手段による燃圧が第１の所定値に達した場合に前記高圧
   ポンプによる燃料の昇圧を実施する第２の昇圧手段と、 前記第２の昇圧手段による昇圧の開始後に、前記燃圧検
   出手段による燃圧が第２の所定値に達した場合に前記燃
   料噴射弁からの燃料噴射を許可する噴射許可手段と、 前記各昇圧手段による昇圧の経過を評価する評価手段
   と、 前記評価手段により昇圧が遅いと評価された場合、前記
   燃料噴射弁からの燃料の噴射タイミングを早める噴射タ
   イミング変更手段とを備えることを特徴とする筒内噴射
   式内燃機関の始動時制御装置。
2. 【請求項２】前記評価手段は、前記内燃機関の始動用ス
   タータが作動を開始してからの経過時間と、前記燃圧検
   出手段による燃圧とに基づき前記昇圧の経過を評価する
   請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の始動時制御装
   置。
3. 【請求項３】前記評価手段は、前記経過時間が第１の設
   定値に達した時点で、前記燃圧検出手段による燃圧が前
   記第１の所定値に達していない場合に昇圧が遅いと評価
   し、 前記噴射タイミング変更手段は、前記評価手段により昇
   圧が遅いと評価された場合、前記第２の昇圧手段による
   昇圧を開始する請求項２に記載の筒内噴射式内燃機関の
   始動時制御装置。
4. 【請求項４】前記評価手段は、前記経過時間が第２の設
   定値に達した時点で、前記燃圧検出手段による燃圧が前
   記第２の所定値に達していない場合に昇圧が遅いと評価
   し、 前記噴射タイミング変更手段は、前記評価手段により昇
   圧が遅いと評価された場合、前記第２の昇圧手段による
   昇圧を中止し、前記第１の昇圧手段のみによる低燃圧で
   の燃料噴射を行うことを許可するものである請求項２又
   は３に記載の筒内噴射式内燃機関の始動時制御装置。