JPH08193536A - 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置に関
し、機関始動時に良好な混合気を形成し始動不良を発生
しない装置を提供することを目的とする。 【構成】 ステップＳ１で機関が始動中か否かを判別
し、Ｓ２で機関の水温を読み取り、Ｓ３で機関の始動時
に噴射し気筒内に機関を回転させ得るエネルギー分以上
の燃料の混合気を形成し得る第一燃料噴射量Ｑinj1を水
温のマップ１から算出し、機関始動時に噴射し燃焼室内
の点火プラグ近傍に着火し得る混合気を形成し得る第二
燃料噴射量を算出し、第一燃料噴射量を吸気行程時に噴
射し第二燃料噴射量を圧縮行程時に噴射するように噴射
時期を制御するよう構成する。さらにＳ４でマップ２か
ら機関の回転数が高い程圧縮行程の噴射時期を圧縮行程
の進角側に補正し、機関の回転数が高い程第一燃料噴射
量を減量補正し、機関始動中の噴射回数の計数値が大き
い程第一燃料噴射量を減量補正するよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は筒内噴射式内燃機関の燃
料噴射制御装置に関し、特に、機関始動時において吸気
行程と圧縮行程に要求燃料を分割噴射可能な筒内噴射式
内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平２−１４６２３９号公報には、機
関のシリンダヘッドの下端またはピストン頂部にシリン
ダ内に開口するように形成された凹状燃焼室に燃料噴射
する燃料噴射弁と、吸気通路の絞り度を調節する吸気絞
り装置とを備えた筒内直接噴射式火花点火機関におい
て、機関暖機運転時の吸気行程に燃料噴射弁から燃料噴
射すると共に吸気絞り装置の暖機中の絞り度を暖機完了
後の絞り度より大きくするように、且つ燃料噴射量が増
大するにつれて絞り度を減少するようにした機関が開示
されている。この機関によれば暖機中の吸気行程に燃料
噴射して燃料の蒸発霧化時間を長くとるようにしたので
燃焼室壁面に付着した燃料が蒸発され、且つ暖機運転時
に吸入空気量を制限したので燃焼に寄与しない過剰の吸
入空気への放熱が低減されるため燃料の蒸発霧化が促進
される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の筒
内直接噴射式火花点火機関は、機関始動時のクランキン
グ回転中は吸入空気量が充分とならず吸気行程において
燃料噴射しても燃料が気化しにくく燃焼室全体への混合
気の拡散が難しく点火プラグ近傍に良好な混合気を形成
することは難しい。これは機関の冷間時に特に発生す
る。さらに圧縮行程に燃料噴射したときは燃料量が多い
ため気化できずに燃焼室内に付着したり、噴射により跳
ね返って点火プラグに付着し、着火不良や失火を引き起
こすことがある。

【０００４】それゆえ本発明は前記問題を解決し、機関
始動時に良好な混合気を形成して始動不良を発生させな
い筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本ブロ
ック構成図である。前記目的を達成する第１の請求項に
かかる筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置は、機関
の気筒内に要求燃料を直接噴射できる燃料噴射弁を備え
た筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、機
関始動時に機関の燃焼室内に均質な混合気を形成するに
要する第一燃料噴射量を算出する第一噴射量算出手段
と、機関始動時に前記燃焼室内の点火プラグ近傍に着火
し得る混合気を形成するに要する第二燃料噴射量を算出
する第二噴射量算出手段と、前記第一燃料噴射量の燃料
を吸気行程時に噴射し、前記第二燃料噴射量の燃料を圧
縮行程時に噴射するように燃料噴射時期を制御する噴射
時期制御手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００６】第２の請求項にかかる筒内噴射式内燃機関
の燃料噴射制御装置は、機関の回転数を検出する回転検
出手段と、前記回転検出手段により検出された機関の回
転数が高い程、前記圧縮行程時の燃料噴射時期を圧縮行
程の進角側に補正する噴射時期補正手段と、をさらに備
える。

【０００７】第３の請求項にかかる筒内噴射式内燃機関
の燃料噴射制御装置は、機関の気筒内に要求燃料を直接
噴射できる燃料噴射弁を備えた筒内噴射式内燃機関の燃
料噴射制御装置において、機関始動時に機関の燃焼室内
に均質な混合気を形成するに要する第一燃料噴射量を算
出する第一噴射量算出手段と、機関始動時に前記燃焼室
内の点火プラグ近傍に着火し得る混合気を形成するに要
する第二燃料噴射量を算出する第二噴射量算出手段と、
前記第一燃料噴射量の燃料を吸気行程時に噴射し、前記
第二燃料噴射量の燃料を圧縮行程時に噴射するように燃
料噴射時期を制御する噴射時期制御手段と、機関の回転
数を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段により
検出された機関の回転数が高い程、前記第一燃料噴射量
を減量補正する第一燃料噴射量補正手段と、を備えたこ
とを特徴とする。

【０００８】第４の請求項にかかる筒内噴射式内燃機関
の燃料噴射制御装置は、機関始動開始から始動完了まで
の燃料噴射回数を計数する計数手段と、前記計数手段に
より計数された燃料噴射回数が大きくなる程、前記第一
燃料噴射量を減量補正する第二燃料噴射量補正手段と、
をさらに備える。

【０００９】

【作用】第１の請求項にかかる筒内噴射式内燃機関の燃
料噴射制御装置は、機関始動時の吸気行程において点火
プラグで点火された火炎が気筒内に伝播し得るように、
その点火に先立って気筒内に機関を回転開始させること
のできるエネルギー分以上の燃料を気化し拡散させるた
めの第一噴射燃料量を第一噴射量算出手段により算出
し、機関始動時の圧縮行程に着火可能な混合気を形成し
得る最小限の第二噴射燃料量を第二噴射量算出手段によ
り算出し、第一燃料噴射量を吸気行程時に噴射し第二燃
料噴射量を圧縮行程時に噴射するように噴射時期制御手
段により燃料噴射時期を制御するので、点火プラグ近傍
に良好な混合気が形成される。

【００１０】第２の請求項にかかる筒内噴射式内燃機関
の燃料噴射制御装置は、回転検出手段により検出された
機関の回転数が高い程、噴射時期補正手段により圧縮行
程時の燃料噴射時期を進角側に補正するので、機関の始
動時の回転数にバラツキがあっても圧縮行程に噴射され
た燃料を気化するのに適切な時間が圧縮行程時の燃料噴
射時期から点火時期までに取れるように機関の回転数に
応じて制御され、着火時の点火プラグ近傍の混合気の状
態が最適となる。

【００１１】第３の請求項にかかる筒内噴射式内燃機関
の燃料噴射制御装置は、回転検出手段により検出された
機関の回転数が高い程、第一燃料噴射量補正手段により
吸気行程の燃料噴射量を減量補正するので、機関の回転
数に応じた吸入空気量に対して吸気行程の噴射燃料量が
適量となり、気筒内の燃料の気化や拡散が適正となる。

【００１２】また第４の請求項にかかる筒内噴射式内燃
機関の燃料噴射制御装置は、機関始動開始から始動完了
までの燃料噴射回数を計数手段により計数して燃料噴射
回数が大きくなる程、第二燃料噴射量補正手段により吸
気行程の燃料噴射量を減量補正するので、噴射燃料の燃
焼室内の付着を防止し、ひいては付着した燃料が燃焼室
内に飛び散って点火プラグに付着することを防止する。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の実施例に採用した４気筒ガソ
リン機関の構成図である。本図において１は機関本体、
２はサージタンク、３はエアクリーナ、４はサージタン
ク２とエアクリーナ３とを連結する吸気管、５は各気筒
内に燃料噴射する電歪式の高圧燃料噴射弁、６は高圧用
リザーバタンク、７は高圧導管８を介して高圧燃料をリ
ザーバタンク６に圧送するための吐出圧制御可能な高圧
燃料ポンプ、９は燃料タンク、１０は導管１１を介して
燃料タンク９から高圧燃料ポンプ７に燃料を供給する低
圧燃料ポンプ、６５は点火プラグをそれぞれ示す。低圧
燃料ポンプ１０の吐出側は各燃料噴射弁５のピエゾ圧電
素子を冷却するための圧電素子冷却用導入管１２に接続
される。圧電素子冷却用返戻管１３は燃料タンク９に連
結され、圧電素子冷却用返戻管１３を介して圧電素子冷
却用導入管１２を流れる燃料を燃料タンク９に回収す
る。各枝管１４は各高圧燃料噴射弁５を高圧用リザーバ
タンク６に接続する。

【００１４】電子制御ユニット２０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス２１によって相互に接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）、マイクロプロセッサによるＣＰ
Ｕ（セントラルプロセッシングユニット）２４、入力ポ
ート２５および出力ポート２６を備える。高圧用リザー
バタンク６に取り付けられた圧力センサ２７は高圧用リ
ザーバタンク６内の圧力を検出し、その検出信号はＡ／
Ｄコンバータ２８を介して入力ポート２５に入力され
る。機関回転数ＮＥに比例した出力パルスを発生するク
ランク角センサ２９の出力パルスは入力ポート２５に入
力される。アクセルペダル（図示せず）の開度θＡに応
じた出力電圧を発生するアクセル開度センサ３０の出力
電圧はＡ／Ｄコンバータ３１を介して入力ポート２５に
入力される。機関本体１に取り付けられた水温センサ３
２は機関冷却水温を検出し、その検出信号はＡ／Ｄコン
バータ３３を介して入力ポート２５に入力される。一
方、各燃料噴射弁５は各駆動回路３４を介して出力ポー
ト２６に接続される。また各点火プラグ６５は各駆動回
路３５を介して出力ポート２６に接続される。また高圧
燃料ポンプ７は駆動回路３６を介して出力ポート２６に
接続される。本発明による機関の燃料噴射制御ルーチン
は電子制御ユニット２０により実行される。

【００１５】図２は燃料噴射弁５の側断面図である。本
図において４０はノズル５０内に挿入されたニードル、
４１は加圧ロッド、４２は可動プランジャ、４３はバネ
収容室４４内に配置されかつニードル４０を下方に向け
て押圧する圧縮バネ、４５は加圧ピストン、４６はピエ
ゾ圧電素子、４７は可動プランジャ４２の頂部とピスト
ン４５間に形成されかつ燃料で満たされた加圧室、４８
はニードル加圧室をそれぞれ示す。ニードル加圧室４８
は燃料通路４９および枝管１４を介して高圧用リザーバ
タンク６（図１）に連結され、従って高圧用リザーバタ
ンク６内の高圧燃料が枝管１４および燃料通路４９を介
してニードル加圧室４８内に供給される。ピエゾ圧電素
子４６に電荷が充電されるとピエゾ圧電素子４６が伸長
し、それによって加圧室４７内の燃料圧が高められる。
その結果、可動プランジャ４２が下方に押圧され、ノズ
ル口５３はニードル４０によって閉弁状態に保持され
る。一方、ピエゾ圧電素子４６に充電された電荷が放電
されるとピエゾ圧電素子４６が収縮し、加圧室４７内の
燃料圧が低下する。その結果、可動プランジャ４２が上
昇するためにニードル４０が上昇しノズル口５３から燃
料が噴射される。

【００１６】図３は第一実施例の圧縮行程後期における
機関の縦断面図である。本図において６０はシリンダブ
ロック、６１はシリンダヘッド、６２はピストン、６３
はピストン６２の頂面に形成された略円筒状凹部、６４
はピストン６２の頂面とシリンダヘッド６１内壁面間に
形成されたシリンダ室をそれぞれ示す。点火プラグ６５
はシリンダ室６４に臨んでシリンダヘッド６１の略中央
部に取り付けられる。図示しないがシリンダヘッド６１
内には吸気ポートおよび排気ポートが形成され、これら
吸気ポートおよび排気ポートのシリンダ室６４内への開
口部にはそれぞれ吸気弁６６（図４の（ａ）参照）およ
び排気弁が配置される。燃料噴射弁５はスワール型の燃
料噴射弁であり、広がり角が大きく噴霧の分散が多い貫
徹力の弱い噴霧状の燃料を噴射する。燃料噴射弁５は斜
め下方を指向してシリンダ室６４の頂部に配置され、点
火プラグ６５近傍に向かって燃料噴射するように配置さ
れる。また燃料噴射弁５の燃料噴射方向および燃料噴射
時期は噴射燃料がピストン６２の頂部に形成された凹部
６３に指向するように決められている。

【００１７】図４は第一実施例の機関の動作説明図であ
り、（ａ）は吸気行程初期、（ｂ）は吸気行程後期から
圧縮行程初期、（ｃ）は圧縮行程後期、および（ｄ）は
燃焼行程における機関の動作をそれぞれ示す図である。
本発明の第一実施例においては機関の始動時に図４の
（ａ）に示す吸気行程初期の吸気行程噴射と図４の
（ｃ）に示す圧縮行程後期の圧縮行程噴射が実行され
る。先ず図４の（ａ）に示すように燃料噴射弁５から点
火プラグ６５およびピストン６２の頂面の凹部６３を指
向して吸気行程に燃料が噴射される。この噴射燃料は広
がり角が大きく貫徹力の弱い噴霧状の燃料であり、噴射
燃料の一部はシリンダ室６４に浮遊し、他は凹部６３に
衝突する。これらの噴射燃料は吸気ポートからシリンダ
室６４内に流入する吸入空気流によって生ずるシリンダ
室６４内の乱れＲによってシリンダ室６４内に拡散さ
れ、図４の（ｂ）に示すように吸気行程から圧縮行程に
至る間に予混合気Ｐが形成される。この予混合気Ｐの空
燃比は着火火炎が伝播できる程度の空燃比である。図４
の（ｂ）の状態では噴射燃料の中心軸線の延長がシリン
ダ壁に指向しているため噴射燃料の貫徹力が強い場合に
は噴霧の一部が直接シリンダ壁に付着する虞があるが、
この期間を無噴射期間とすることにより燃料のシリンダ
壁面への付着防止効果を高めている。

【００１８】図４の（ｃ）に示すように燃料噴射弁５か
ら点火プラグ６５近傍およびピストン６２頂面の凹部６
３を指向して圧縮行程後期に噴射が行われる。この噴射
燃料は元々点火プラグ６５に指向している上貫徹力が弱
く、またシリンダ室６４内の圧力が大きいため噴射燃料
は点火プラグ６５付近の領域Ｋに偏在する。この領域Ｋ
内の燃料分布も不均一であり、リッチな混合気層から空
気層まで変化するため、この領域Ｋ内には最も燃焼し易
い理論空燃比付近の可燃混合気層が存在する。したがっ
て図４の（ｄ）の燃焼行程において、点火プラグ６５付
近の可燃混合気層が着火されると不均一混合気領域Ｋを
中心に燃焼が進行する。この燃焼過程で体積膨張した燃
焼ガスＢの周辺から順次、予混合気Ｐに火炎が伝播し燃
焼が完了する。

【００１９】このように第一実施例において、機関の始
動時の吸気行程初期に燃料を噴射することにより（機関
を回転させ、かつ）火炎伝播用の混合気をシリンダ室６
４内全体に形成すると共に、圧縮行程後期に燃料を噴射
することにより点火プラグ６５近傍に比較的濃い混合気
を形成することができ、良好な着火と空気利用率の高い
燃焼が得られる。

【００２０】図５は第１と第２の請求項にかかる機関の
燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。本
図に示す燃料噴射制御ルーチンは７２０°ＣＲ毎の割り
込みによって各噴射弁に対して実行される。この割り込
み処理は各噴射弁間で１８０°ＣＲ（クランク角）づつ
シフトして実行開始される。本図においてＳに続く数字
はステップ番号を示す。なお本フローチャートにおいて
ステップＳ４は第二発明に関する。先ずステップＳ１で
は機関がクランキング回転中であるか否かを、例えばＮ
Ｅと６００ＲＰＭを比較して０＜ＮＥ＜６００ＲＰＭの
ときはクランキング回転中とみなしステップＳ２へ進み
ＮＥ≧６００ＲＰＭのときは始動完了とみなしクランキ
ング回転フラグを１にセットしこのルーチンを終了す
る。このフラグが１にセットされた後はＮＥ＜４００Ｒ
ＰＭとなるまではフラグを１に保持し回転数が降下しＮ
Ｅ＜４００ＲＰＭとなったとき再びフラグを０にリセッ
トしてクランキング回転中とみなす。すなわちヒステリ
ヒスをもたせて始動中の制御と始動完了後の制御の切り
替わりが頻繁に行われて機関の燃焼が不安定になること
を防止している。

【００２１】ステップＳ２では機関の水温を読み取り、
ステップＳ３へ進む。ステップＳ３では図６に示す機関
の水温に対する吸気行程の燃料噴射量Ｑinj1のマップ１
からステップＳ２で読み取った水温に対する燃料噴射量
Ｑinj1を算出する。このマップは実験により求めたデー
タに基づいて作成され予めＲＯＭに格納される。このマ
ップから判るように水温が低い程燃料噴射量Ｑinj1は高
く設定されている。

【００２２】ステップＳ４では図７に示す機関の回転数
ＮＥに対する圧縮行程の噴射時期のマップ２から機関の
クランク角センサから検出され算出された現在の機関の
回転数ＮＥに対する圧縮行程の噴射時期を算出する。こ
のマップも実験により求めたデータに基づいて作成され
予めＲＯＭに格納される。このマップから判るように機
関の回転数が高い程噴射時期は進角側に設定される。こ
れは圧縮行程に噴射した燃料が気化し良好な混合気とな
るまでの時間は略一定なので機関の回転数が高い程噴射
時期を進角側として気化時間をもたせるからである。

【００２３】このように求められた吸気行程の燃料噴射
量と圧縮行程の燃料噴射時期に基づいて、燃料噴射弁は
開弁制御される。なお、吸気行程の燃料噴射時期は各燃
料噴射弁に対して所定のクランク角とし、圧縮行程の燃
料噴射量は各燃料噴射弁に対して所定量に設定する。圧
縮行程の燃料噴射量に関しては図６と同様に水温に対す
るマップを設けてもよい。以上により第１と第２の請求
項にかかる発明は、機関の始動に必要なトルクを発生さ
せる燃料の大半を吸気行程で噴射し、その噴射燃料が気
化し拡散した圧縮行程の噴射時期に、点火に必要最小限
の火種分の燃料を噴射するので、良好な混合気を形成す
ることができ、機関の始動性を良好にする。

【００２４】図８は第３と第４の請求項にかかる機関の
燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。本
図に示す燃料噴射制御ルーチンは７２０°ＣＲ毎の割り
込みによって各噴射弁に対して実行される。この割り込
み処理は各噴射弁間で１８０°ＣＲづつシフトして実行
開始される。本図においてＳに続く数字はステップ番号
を示す。なお本フローチャートにおいてステップＳ５と
Ｓ６は第四発明に関する。先ずステップＳ１では機関が
クランキング回転中であるか否かを、図５のステップＳ
１と同様に判別する。クランキングフラグが０のときス
テップＳ２へ進み、クランキングフラグが１にセットさ
れたとき始動完了とみなしステップＳ１１へ進み、噴射
回数カウンタＩＪＣＵＴをクリアする。

【００２５】ステップＳ２では機関の水温を読み取り、
ステップＳ３へ進む。ステップＳ３では図６に示す機関
の水温に対する吸気行程の燃料噴射量Ｑinj1のマップ１
からステップＳ２で読み取った水温に対する燃料噴射量
Ｑinj1を算出する。このマップは実験により求めたデー
タに基づいて作成され予めＲＯＭに格納される。このマ
ップから判るように水温が低い程燃料噴射量Ｑinj1は高
く設定されている。

【００２６】ステップＳ４では図９に示す機関の回転数
ＮＥに対する吸気行程の噴射量を補正する補正係数ＫＮ
Ｅのマップ３から機関のクランク角センサから検出され
算出された現在の回転数ＮＥに対する補正係数ＫＮＥを
算出する。このマップも実験により求めたデータに基づ
いて作成され予めＲＯＭに格納される。このマップから
判るように機関の回転数が低い程補正係数ＫＮＥは高く
設定され機関の回転数が高くなる程漸次減少している。
これは回転数が高い程吸入空気の流速が大きいので、噴
射した燃料が気化し拡散し良好な混合気となりやすく、
シリンダ壁等に付着して無駄になる燃料分が少ないから
である。

【００２７】ステップＳ５では噴射回数カウンタＩＪＣ
ＵＴを１インクリメントする。すなわちＩＪＣＵＴ＝Ｉ
ＪＣＵＴ＋１を演算する。ステップＳ６では図１０に示
す噴射回数に対する吸気行程の噴射量を補正する補正係
数ＫＣのマップ４から補正係数ＫＣを算出する。このマ
ップも実験により求めたデータに基づいて作成され予め
ＲＯＭに格納される。このマップから判るように噴射回
数が多い程補正係数ＫＣは低く設定され、すなわち噴射
回数が多くなる程補正係数ＫＣは漸次減少する。これは
機関の始動に時間を要し噴射する度に同量の燃料が噴射
されると燃料過多となり燃焼室内に燃料が付着しプラグ
かぶりやくすぶりが発生し始動性を悪化させるからであ
る。

【００２８】ステップＳ７ではステップＳ４で求めた補
正係数ＫＮＥ、ステップＳ６で求めたＫＣを用いて次式
から吸気行程の噴射量Ｑinj1を算出する。 Ｑinj1＝Ｑinj1×ＫＮＥ×ＫＣ

【００２９】ステップＳ８では図７に示す機関の回転数
ＮＥに対する圧縮行程の噴射時期のマップ２から圧縮行
程における噴射時期を算出する。このマップも実験によ
り求めたデータに基づいて作成され予めＲＯＭに格納さ
れる。このマップから判るように機関の回転数が高い程
噴射時期は進角側に設定される。これは圧縮行程に噴射
した燃料が気化し良好な混合気となるまでの時間は略一
定なので機関の回転数が高い程噴射時期を進角側とする
必要があるからである。

【００３０】このように求められた吸気行程の燃料噴射
量と圧縮行程の燃料噴射時期に基づいて、燃料噴射弁は
開弁制御される。なお、吸気行程の燃料噴射時期は各燃
料噴射弁に対して所定のクランク角とし、圧縮行程の燃
料噴射量は各燃料噴射弁に対して所定量に設定する。圧
縮行程の燃料噴射量に関しては図６と同様に水温に対す
るマップを設けてもよい。以上により第３と第４の請求
項にかかる発明は、機関の始動の吸気行程噴射におい
て、噴射燃料を機関のクランキング回転数が高い程補正
係数ＫＮＥは漸次減少して噴射燃料を減量するので良好
な混合気を得つつ、また噴射回数が多くなる程補正係数
ＫＣを漸次減少して噴射燃料を減量するので燃料過多に
よる燃焼室内への燃料の付着を防止でき、機関の始動不
良を防止できる。

【００３１】以上説明してきた本発明の実施例に採用し
た機関は、気筒内に直接燃料を噴射できるようにした燃
料噴射弁を設け前述のように吸気行程噴射と圧縮行程噴
射を行うものであったが、これに加えて機関の吸気ポー
トに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を別に設けて、こ
の燃料噴射弁より燃料を噴射することにより前述の吸気
行程噴射と同様な均質な混合気を得ることができるよう
にしてもよい。さらに前述の気筒内に直接噴射する燃料
噴射弁からも吸気行程噴射の一部を行ってもよいことは
言うまでもない。

【００３２】図１１は第二実施例の圧縮行程後期におけ
る機関の縦断面図である。図３に示した第一実施例と比
べて燃料噴射弁５およびピストン６２の頂部に形成され
る凹部が異なる。異なる点について以下に説明する。ピ
ストン頂部に形成された凹状燃焼室６７は上部側の大径
の浅皿部６８と、浅皿部６８の中央部に形成された下部
側の深皿部６９との二重構造とされ、深皿部６９は浅皿
部６８よりも小径に形成されている。

【００３３】図示しない吸気ポートはスワールポートと
なっており燃料噴射弁５は多噴孔ホールノズルを有す
る。したがって燃料噴射弁５は比較的貫徹力が強くかつ
広がり角の小さい比較的棒状の燃料を噴射する。燃料噴
射弁５は斜め下方を指向してシリンダ室６４の頂部に配
置される。また燃料噴射弁５の燃料噴射方向および燃料
噴射時期は噴射燃料が燃焼室６７内に指向するように決
められている。点火プラグ６５はピストン６２が上死点
の時に凹状燃焼室６７内に位置するように配設される。

【００３４】図１２は第二実施例の機関の動作説明図で
あり、（ａ）は吸気行程初期、（ｂ）は吸気行程後期か
ら圧縮行程初期、（ｃ）は圧縮行程後期、および（ｄ）
は燃焼行程における機関の動作をそれぞれ示す図であ
る。図４を参照しつつ説明した第一実施例と同様に本発
明の第二実施例においては機関の始動時に図１２の
（ａ）に示す吸気行程初期の吸気行程噴射と図１２の
（ｃ）に示す圧縮行程後期の圧縮行程噴射が実行され
る。先ず図１２の（ａ）に示すように吸気行程に燃料噴
射弁５から燃焼室６７を指向して燃料が噴射される。こ
の噴射燃料Ｆは主に浅皿部６８に衝突しその一部はシリ
ンダ室５４中に反射し、他の一部は浅皿部６８の壁面に
付着し壁面からの加熱により蒸発霧化する。これらの燃
料は吸入渦流ＳＷおよび吸気流の乱れＲによって図１２
の（ｂ）に示すように吸気行程から圧縮行程に至る間に
予混合気Ｐが形成される。ここで吸入渦流ＳＷとは図示
しない吸気制御弁を閉じることによりストレート吸気弁
からでなくヘリカル状吸気弁のみからシリンダ室６４内
に空気を吸入して発生する旋回流を示す。この予混合気
Ｐの空燃比は第一実施例と同様に（機関を回転開始させ
ることのできるエネルギー分以上の燃料量で、かつ）着
火火炎が伝播できる程度の空燃比とされる。吸入渦流Ｓ
Ｗが強い場合にはシリンダ室６４外周付近が濃く中央付
近が薄くなるような予混合気が形成される。なお吸気行
程噴射時期を早めてピストン６２がより上死点に近い位
置にあるときに燃料を噴射すると、大部分の燃料は深皿
部６９内に噴射され大部分の燃料が深皿部６９内で予混
合気化される。

【００３５】図１２の（ｃ）に示すように圧縮行程後期
に燃料噴射弁５から噴射される大部分の燃料は深皿部６
９内に指向される。またピストン６２により押されるシ
リンダ室６４内の混合気は深皿部６９内へ向かうスキッ
シュ流Ｓを発生する。深皿部６９内に付着した燃料は壁
面および圧縮空気からの加熱により気化し渦流ＳＷによ
り拡散混合し可燃域を含む濃淡のある不均一混合気層を
形成する。図１２の（ｄ）の燃焼行程において、この混
合気層の一部が点火プラグ６５により点火され不均一混
合気層の燃焼が進行する。この燃焼により形成された火
炎Ｂが深皿部６９内で発達する過程で周辺の予混合気に
伝播し、さらに燃焼行程において深皿部６９内に閉じ込
められた混合気は深皿部６９から外のシリンダ室６４内
へ向かって押し出される逆スキッシュ流ＲＳにより燃焼
を進行させる。

【００３６】このように第二実施例においても第一実施
例と同様に機関の始動時の吸気行程初期に燃料を噴射す
ることにより火炎伝播用の混合気をシリンダ室６４内全
体に形成すると共に、圧縮行程後期に燃料を噴射するこ
とにより点火プラグ６５近傍に比較的濃い混合気を形成
することができ、良好な着火と空気利用率の高い燃焼が
得られる。

【００３７】なお、第二実施例の機関の燃料噴射制御は
図５〜図１０を用いて説明した第一実施例の機関の燃料
噴射制御と同様であるので説明は省略する。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、第１の請求項にか
かる筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、
機関始動時の吸気行程において点火プラグで点火された
火炎が気筒内に伝播し得るようにその点火に先立って気
筒内に機関を回転開始することのできるエネルギー分以
上の燃料を噴射し、（気化拡散させる、）機関始動時の
圧縮行程において着火可能な混合気を形成し得る最小限
の燃料を噴射するので、点火プラグ近傍に良好な混合気
を形成できる。それゆえ点火プラグ近傍に過濃な混合気
や液状燃料が発生することなく始動が良好となる。また
少量の燃料で始動が可能となりシリンダ壁面に付着する
燃料が減少してシリンダ壁面の潤滑が改善され、異常磨
耗や焼きつきの防止ができる。また、低温時の有害物質
（ＨＣ、ＣＯ）の排出量も低減できる。

【００３９】また第２の請求項にかかる筒内噴射式内燃
機関の燃料噴射制御装置によれば、回転検出手段により
検出された機関の回転数が高い程、噴射時期補正手段に
より圧縮行程の噴射時期を進角側に補正するので、機関
の始動時の回転数にバラツキがあっても圧縮行程の燃料
噴射時期から点火時期までの時間が機関の回転数に応じ
て適切に制御され、圧縮行程に噴射された燃料が点火時
期までに気化し着火時の点火プラグ近傍の混合気を最適
とする。それゆえ始動不良を防止できる。

【００４０】また第３の請求項にかかる筒内噴射式内燃
機関の燃料噴射制御装置によれば、回転検出手段により
検出された機関の回転数が高い程、第一燃料噴射量補正
手段により吸気行程の燃料噴射量を減量補正するので、
機関の回転数に応じた吸入空気量に対して吸気行程の噴
射燃料量は適量となり、気筒内の燃料の拡散や気化が適
正となる。それゆえ始動不良を防止できる。さらに必要
最小限の燃料噴射量で始動ができるので燃費の向上とな
る。

【００４１】また第４の請求項にかかる筒内噴射式内燃
機関の燃料噴射制御装置によれば、機関始動開始から始
動完了までの燃料噴射回数を計数手段により計数して燃
料噴射回数が大きくなる程、第二燃料噴射量補正手段に
より吸気行程の燃料噴射量を減量補正するので、噴射燃
料の燃焼室内の付着を防止し、ひいては付着した燃料が
燃焼室内に飛び散って点火プラグに付着することを防止
でき、これから引き起こされる着火不良や失火を防止で
きる。それゆえ始動不良を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に採用した４気筒ガソリン機関
の構成図である。

【図２】燃料噴射弁の側断面図である。

【図３】第一実施例の機関の縦断面図である。

【図４】（ａ）は吸気行程初期、（ｂ）は吸気行程後期
から圧縮行程初期、（ｃ）は圧縮行程後期、および
（ｄ）は燃焼行程における第一実施例の機関の動作をそ
れぞれ示す図である。

【図５】第１と第２の請求項にかかる機関の燃料噴射制
御ルーチンを示すフローチャートである。

【図６】機関の水温に対する吸気行程の燃料噴射量のマ
ップを示す図である。

【図７】機関の回転数に対する圧縮行程の噴射時期のマ
ップを示す図である。

【図８】第３と第４の請求項にかかる機関の燃料噴射制
御ルーチンを示すフローチャートである。

【図９】機関の回転数に対する吸気行程の噴射量補正係
数のマップを示す図である。

【図１０】噴射回数に対する吸気行程の噴射量補正係数
のマップを示す図である。

【図１１】第二実施例の機関の縦断面図である。

【図１２】（ａ）は吸気行程初期、（ｂ）は吸気行程後
期から圧縮行程初期、（ｃ）は圧縮行程後期、および
（ｄ）は燃焼行程における第二実施例の機関の動作をそ
れぞれ示す図である。

【符号の説明】

５…燃料噴射弁 ２０…電子制御ユニット ２９…クランク角センサ ３２…水温センサ ６１…シリンダヘッド ６２…ピストン ６３…凹状燃焼室 ６４…シリンダ室

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の気筒内に要求燃料を直接噴射でき
   る燃料噴射弁を備えた筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制
   御装置において、 機関始動時に機関の燃焼室内に均質な混合気を形成する
   に要する第一燃料噴射量を算出する第一噴射量算出手段
   と、 機関始動時に前記燃焼室内の点火プラグ近傍に着火し得
   る混合気を形成するに要する第二燃料噴射量を算出する
   第二噴射量算出手段と、 前記第一燃料噴射量の燃料を吸気行程時に噴射し、前記
   第二燃料噴射量の燃料を圧縮行程時に噴射するように燃
   料噴射時期を制御する噴射時期制御手段と、を備えたこ
   とを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装
   置。
2. 【請求項２】 機関の回転数を検出する回転検出手段
   と、 前記回転検出手段により検出された機関の回転数が高い
   程、前記圧縮行程時の燃料噴射時期を圧縮行程の進角側
   に補正する噴射時期補正手段と、をさらに備えた請求項
   １に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】 機関の気筒内に要求燃料を直接噴射でき
   る燃料噴射弁を備えた筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制
   御装置において、 機関始動時に機関の燃焼室内に均質な混合気を形成する
   に要する第一燃料噴射量を算出する第一噴射量算出手段
   と、 機関始動時に前記燃焼室内の点火プラグ近傍に着火し得
   る混合気を形成するに要する第二燃料噴射量を算出する
   第二噴射量算出手段と、 前記第一燃料噴射量の燃料を吸気行程時に噴射し、前記
   第二燃料噴射量の燃料を圧縮行程時に噴射するように燃
   料噴射時期を制御する噴射時期制御手段と、 機関の回転数を検出する回転検出手段と、 前記回転検出手段により検出された機関の回転数が高い
   程、前記第一燃料噴射量を減量補正する第一燃料噴射量
   補正手段と、を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃
   機関の燃料噴射制御装置。
4. 【請求項４】 機関始動開始から始動完了までの燃料噴
   射回数を計数する計数手段と、 前記計数手段により計数された燃料噴射回数が大きくな
   る程、前記第一燃料噴射量を減量補正する第二燃料噴射
   量補正手段と、をさらに備えた請求項３に記載の筒内噴
   射式内燃機関の燃料噴射制御装置。