JPH02233867A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、例えば自動車用エンジン等に設けられる燃料
噴射装置に関し、特に、所定の運転条件下で空燃比を理
論空燃比よりも希薄側にリーン制御できるようにした燃
料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、特開昭５９−５　１　１　４７号公報および特
開昭６０−６７７３８号公報等において、エンジンが完
全暖機状態に達して制御可能条件下にあるときに、燃料
の噴射量を減少させ、理論空燃比（例えばＡ／Ｆ＝　１
　４　．７）よりも空燃比を希薄側（例えばＡ／Ｆ＝　
２　０　）にリーン制御して、燃料消費量（以下、燃費
という）を向上させるようにすることは知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、上述した従来技術では、複数のシリンダから
なる多気筒のエンジンに対して、各気筒毎に空燃比を制
御していないため、空燃比を希薄側にリーン制御したと
きに、各気筒毎の燃料噴射量を均一に減少させたとして
も、各気筒毎に噴射される燃料の粒径にバラツキがある
と、各気筒毎の空燃比にバラツキが生じて、それぞれの
気筒での回転出力が大幅に変化してしまい、エンジン安
定度が悪くなって回転変動率が大きくなるという問題が
ある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので
、本発明は空燃比のリーン制御時にエンジンの安定度を
向上でき、回転変動率等を小さくでき、エンジンを低騒
音，低燃費で運転できるようにした燃料噴射装置を提供
するものである。

［課題を解決するための手段］ 上述した課題を解決するために本発明は、多気筒のシリ
ンダを有したエンジン本体と、該エンジン本体の吸気側
に設けられ、下流側が該エン，ジ−本体の各シリンダと
連通ずる複数の分岐管となった吸気管と、前記エンジン
本体の排気側に設けられ、上流側が前記エンジン本体の
各シリンダと連通ずる複数の分岐管となった排気管と、
前記吸気管の各分岐管に設けられ、該各分岐管内に燃料
を噴射する複数の噴射弁と、該各噴射弁から噴射された
燃料にそれぞれ過給アシストエアを供給する過給アシス
トエア供給手段と、前記排気管の各分岐管に設けられ、
前記エンジン本体の各シリンダ毎に空燃比を検出する複
数の空燃比検出手段と、前記エンジン本体のリーン制御
可能時に前記過給アシストエア供給手段を作動させて、
該各空燃比検出手段で各シリンダ毎に検出される空燃比
をリーン側に制御するリーン制御手段とからなる構成を
採用している。

［作用］ 上記構成により、リーン制御可能時に各噴射弁から噴射
された燃料にそれぞれ過給アシストエアを供給して、各
噴射弁から噴射される燃料の粒径を小さく微粒化でき、
吸入空気との霧化，混合性を向上させることができる。

そして、各シリンダ（気筒）毎に空燃比を検出してリー
ン制御を行なうから、各気筒毎の空燃比を均一に制御す
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第３図に基づいて
説明する。

図において、１は自動車のエンジン本体を示し、該エン
ジン本体１は後述の吸気管２側から吸込んだ燃料と吸入
空気との混合気を各シリングＬＡ（例えば４気筒）内で
燃焼させ、クランク軸ＩＢから回転出力を導出する。２
はエンジン本体１の吸気側に接続された吸気管を示し、
該吸気管２の先端側にはエアクリーナ３が設けられ、該
エアクリーナ３の下流側に吸入空気量Ｑを検出するエア
フロメータ４と、吸入空気量Ｑを開度に応じて制御する
スロットルバルブ５とが設けられている。

ここで、該吸気管２はスロットルバルブ５よりも下流側
が吸気溜りとしてのコレクタ２Ａとなり、該コレクタ２
Ａの下流側が、例えば４本に分岐してエンジン本体１の
各シリンダＩＡ内と連通ずる分岐管２Ｂ，２Ｂ，・・・
どなって、インテイクマニホールドを構成している。ま
た、前記スロットルバルブ５にはスロットルバルブスイ
ッチ５Ａ（スロットルセンサを含む）が付設され、該ス
イッチ５Ａはスロットルバルブ５の開度θに応じた信号
等を後述のコントロールユニット２２に出力するように
なっている。また、クランク軸ＩＢの近傍にはエンジン
回転数Ｎを出力するクランク角センサ６が設けられてい
る。７はエンジン本体１の排気側に接続され、排気ガス
を外部に排気させる排気管を示し、該排気管７はその上
流側が各シリンダＩＡと連通ずる分岐管７Ａ，７Ａ，・
・・どなっている。

８，８，・・・は吸気管２の各分岐管２Ｂに設けられた
噴射弁を示し、該各噴射弁８はそれぞれ電磁アクチュエ
ータ（図示せず）を内蔵し、コントロールユニット２２
から噴射信号が出力される度毎に各分岐管２Ｂ内に噴射
ノズル８Ａから燃料を噴射させるようになっている。こ
こで、該各噴射弁８の先端側には第２図に示す如く筒状
のカバー９が設けられ、該カバー９の先端側は噴射ノズ
ル８Ａの先端面に当接する有蓋筒状の蓋体１０によって
施蓋されている。そして、該蓋体１ｏはカバー９と共に
噴射ノズル８Ａの周囲にエア室１１を形成し、該エア室
１１は後述のエア導管１４Ａ等を介して後述のエアボン
ブ１３と接続されている。

また、該蓋体１０の蓋部中央には噴射ノズル８Ａの噴射
口（図示せず）と連通し、各接線方向通路１０Ａを介し
てエア室ｌ１と連通するスワールチャンバＩＯＢが略円
錐形状に形成され、該スワールチャンバＩＯＢの下端側
には該スワールチャンバＩＯＢ内でスワールをかけられ
た燃料とエアとの混合気を吸気通路内へと第２図中に示
す如《渦巻き流状態で噴出させる噴出口１０Ｃが形成さ
れている。即ち、エア室１１内にエアボンブ１３から過
給アシストエアが供給されると、このエアは各接線方向
通路１０Ａを介してスワールチャンバＩＯＢ内に旋回流
状態で流入し、噴射ノズル８Ａからの噴射燃料にスワー
ルをかけて微粒化を促進しつつ、噴出口１０Ｃから渦巻
流状態で噴出させる。なお、第２図中では各接線方向通
路１０Ａを直径方向に伸長するように図示したが、該各
接線方向通路１０Ａは実際にはスワールチャンバＩＯＢ
に対して接線方向に伸長するように所定間隔をもって形
成されている。

また、エア室１１内に過給アシストエアが供給されない
ときには各噴射弁８は噴射ノズル８Ａから噴出口１０Ｃ
を介して各分岐管２Ｂ内にそのまま燃料を噴射させる。

１２はスロットルバルブ５の下流側に位置し、吸気管２
の途中に分岐して設けられた吸込配管、１３は吸込側が
該吸込配管１２に接続された圧気源としてのエアボンブ
を示し、該エアボンブ１３はコントロールユニット２２
からの作動信号により駆動され、吸気管２内に吸込まれ
た吸入空気の一部を吸込配管１２を介して吸込みつつ、
これを圧縮して過給アシストエアを吐出させるようにな
っている。ここで、該エアボンブ１３は過給アシストエ
アを一時的に貯留するアキュムレータ（図示せず）を有
し、このアキュムレータ内に貯留された過給アシストエ
アが後述の吐出配管ｌ４へと吐出されるようになってい
る。

１４はエアボンブ１３（アキュムレータ）の吐出側に接
続された吐出配管を示し、該吐出配管１４は第１図，第
２図に示す如く、例えば４本のエア導管１４Ａ，１４Ａ
，・・・に分岐し、該各エア導管１４Ａの先端側が第２
図に例示する如く各噴射弁８のエア室１１と接続されて
いる。また、該吐出配管１４には戻し配管１５が接続さ
れ、該戻し配管１５はエアボンブ１３から吐出される過
給アシストエアのうち余剰のエアを吸気管２内へと後述
の排気バルブ１７を介して戻すようになっている。

１６，１６，・・・は各エア導管１４Ａの先端側寄りに
位置して該各エア導管１４Ａに設けられたエアバルブ、
１７は戻し配管１５の途中に設けられた排気バルブを示
し、該排気バルブ１７および各エアバルブ１６はコント
ロールユニット２２からの信号によってそれぞれ個別に
開．閉弁されるようになっている。１８は吐出配管１４
の途中に設けられた圧カセンサを示し、該圧カセンサ１
８は吐出配管１４内のエア圧を検出し、その検出信号を
コントロールユニット２２に出力することのよって吐出
配管１４内のエア圧を各噴射弁８から噴射される燃料の
圧力（燃圧）よりも僅かに低い設定圧、例えば燃圧が２
　．５５ｋｇ／ｃｍ”程度のときにはエア圧を２　．　
３ｋｇ／ｃｍ”程度に制御させるようになっている。

即ち、圧カセンサ１８で検出したエア圧が設定圧よりも
低くなると、エアボンブ１３が駆動されて、吐出配管１
４内には過給アシストエアが順次吐出され、エア圧が設
定圧よりも高くなると、排気バルブ１７が開弁されて、
吐出配管１４内の余剰圧を吸気管２内に戻し配管１５を
介して逃がすことにより、吐出配管１４内は２　．３ｋ
ｇ／ｃｍ”程度の設定圧に維持され、この設定圧の過給
アシストエアが各エアバルブ１６の開弁時に各エア導管
１４Ａを介して各噴射弁８のエア室１１内へと供給され
る。ここで、前記エアボンブ１３，吐出配管１４の各エ
ア導管１４Ａおよび各エアバルブ１６等は各噴射弁８か
らの燃料に過給アシストエアを供給する過給アシストエ
ア供給手段を構成している。

１９，１９，・・・は排気管７の各分岐管７Ａに設けら
れた空燃比検出手段としての空燃比センサを示し、該各
空燃比センサ１９は各シリンダＩＡから排出されてくる
排気ガスによって各気筒毎の空燃比を検出し、それぞれ
の空燃比信号をコントロールユニット２２に出力するよ
うになっている。

２０はエンジン本体１等に設けられた水温センサを示し
、該水温センサ２０はエンジンの冷却水温を検出し、そ
の検出信号をコントロールユニット２２に出力すること
によって、エンジン本体１が完全暖機状態（以下、完暖
状態という）に達したか否かを、例えば冷却水温が７５
゜Ｃを越えたか否かで判定させるようになっている（第
３図中のステップ７参照）。

２１はエンジン本体１を始動させるスタートスイッチ、
２２はマイクロコンピュータ等によって構成されるコン
トロールユニットを示し、該コントロールユニット２２
はその入力側が第２図に示す如く、エアフロメータ４，
クランク角センサ６．スロットルバルブスイッチ５Ａ，
各空燃比センサ１９．水温センサ２０，スタートスイッ
チ２ｌ・および圧カセンサ１８等と接続され、出力側が
各噴射弁８，エアボンブ１３，各エアバルブｌ６および
排気バルブ１７等と接続されている。

そして、該でいる。そして、該コントロールユニット２
２はエアフロメータ４による吸入空気量Ｑとクランク角
センサ６によるエンジン回転数Ｎとから、基本噴射料Ｔ
Ｐを、 ＴＰ＝　Ｋ　Ｘ　Ｑ／Ｎ　　−−−−−−　　（＋）た
だし、Ｋ：定数 として演算すると共に、各噴射弁８による噴射量Ｔ，を ＴＩ　＝ＴＰ　Ｘα×α′Ｘ　Ｃ　Ｑ−ｒ　＋　Ｔ　ｓ
　−　（２）ただし、α　：空燃比フィードバック補正
係数α′二基本空燃比学習補正係数 Ｃ　ｏａｔ：各種補正係数 Ｔ．：電圧補正係数 として演算し、この噴射量Ｔｔに対応した噴射信号を各
噴射弁８に出力するようになっている。

また、該コントロールユニット２２はその記憶回路内に
第３図に示すプログラムを格納して、各噴射弁８による
噴射量Ｔ，を後述の如くノーマル制御すると共にリーン
制御し、このリーン制御時にはエアボンブ１３および各
エアバルブ１６を作動させて、各噴射弁８からの噴射燃
料に過給アシストエアを供給させるようになっている。

そして、ノーマル制御時には各空燃比センサ１９からの
信号に基づき前記（２）式中の空燃比の空燃比フィード
バック補正係数αがλ＝１となるようにラムダ制御され
、各気筒毎の空燃比は理論空燃比（Ａ／Ｆ＝　１　４　
．７）の近傍を上，下するようにフィードバック制御さ
れる。また、リーン制御時には各噴射弁８；こよる噴射
量Ｔ，を Ｔ　，　”　Ｔｐ　Ｘ　Ｇ　＋　＋　Ｔｓ　　”・（３
）ただし、α１　：リーン補正係数 として演算し、各気筒毎の空燃比が理論空燃比よりも希
薄（Ａ／Ｆ　＝　１　８〜２２）となるように各噴射弁
８による噴射量Ｔ１をそれぞれ個別に減少させるように
っている。

本実施例による燃料噴射装置は上述の如き構成を有する
もので、次にコントロールユニット２２による噴射量の
制御処理等について第３図を参照して説明する。

まず、処理動作をスタートさせると、ステップ１でエア
フロメータ４から吸入空気量Ｑ、クランク角センサ６か
らエンジン回転数Ｎを読込むと共に、スロットルバルブ
スイッチ５Ａからのスロットルバルブ５の開度θ、空燃
比センサ１９からの空燃比信号、水温センサ２０からの
水温信号およびスタートスイッチ２ｌからの始動信号等
をそれぞれ読込み、ステップ２に移って前記（１），（
２）による基本噴射量Ｔｐおよび噴射量Ｔ１を演算する
。そして、ステップ３では前記スタートスイッチ２１か
らの始動信号に基づきエンジン本体１が始動中（クラン
キング中）であるか否かを判定し、ｒＹＥｓＪと判定し
たときにはステップ５に移り、「ＮＯ」と判定したとき
には始動後であるから、ステップ４で前記スロットルバ
ルブスイッチ５Ａからのスロットルバルブ５の開度θに
よる信号に基づきエンジン本体１がアイドル状態である
か否かを判定する。

そして、ステップ４でｒＹＥｓＪと判定したときにはア
イドル状態であるから、ステップ５に移って前記ステッ
プ２で演算した噴射量Ｔ．の燃料を各噴射弁８から噴射
させ、各空燃比センサ１９による各気筒毎の空燃比が理
論空燃比（Ａ／Ｆ　＝１４．７）となるようにノーマル
制御を行ない、ステップ６でリターンさせる。この場合
は基本的に各エアバルブ１６が閉弁状態に保持されてい
るから、各噴射弁８からの噴射燃料には過給アシストエ
アが供給されず、噴射燃料は各分岐管２Ｂ内に直接的に
噴射される。なお、必要に応じて各エアバルブ１６を開
弁させれば、過給アシストエアにより燃料の微粒化を促
進でき、低温始動性やアイドル安定性等を向上させるこ
とができる。

次に、ステップ４でｆＮＯＪと判定したときにはエンジ
ン本体１がオフアイドル状態となっているから、ステッ
プ７に移って前記水温センサ２０からの信号によりエン
ジン本体１が完暖状態となっているか否かを判定し、ｒ
ＹＥＳＪと判定したときにはステップ８に移り、前記ス
ロットルバルブ５の開度θが一定となって（Δθ崎０）
、エンジン本体１が定常走行中であるか否かを判定し、
ｒＹＥＳＪと判定したときにはリーン制御可能状態であ
るから、ステップ９，１０．１１に移って空燃比のリー
ン制御を行ない、ステップ１２でリターンさせる。

即ち、ステップ１０では各エア導管１４Ａの途中に設け
た各エアバルブ１６を開弁して、エアボンブ１３からの
過給アシストエアを各噴射弁８のエア室１１　（第２図
参照）内に供給し、ステップ１１で前記（３）式の演算
に基づ《噴射量Ｔ１の燃料を各噴射弁８から噴射させる
。これによって、各噴射弁８からの噴射燃料はエア室１
１から各接線方向通路１０Ａを介してスワールチャンバ
１０Ｂ内に旋回流状態で流入してくる過給アシストエア
によりスワールをかけられて微粒化が促進され、噴出口
１０Ｃから渦巻流状態で噴出されるようになり、各分岐
管２Ｂ内を流れる吸入空気との霧化，混合性を向上でき
、各シリンダＩＡ内での燃焼効率を高めることができる
。

そして、この場合の各噴射量Ｔ，は各空燃比センサ１９
による空燃比が理論空燃比よりも大幅に希薄（Ａ／ｆ　
＝　１　８〜２２）となるようにリーン制御され、ノー
マル制御時よりも噴射量ＴＩが大幅に減少されているか
ら、前記過給アシストエアで燃料の微粒化を促進し、燃
焼効率を高めることによって、少量の燃料で可及的に高
い回転出力をエンジン本体１のクランク軸ＩＢから導出
できる上に、燃費を大幅に低減でき、経済的な定常走行
を行なうことができる。また、ステップ７．８でｒＮＯ
Ｊと判定したときには、ステップ５に移って前述の場合
と同様にノーマル制御を行なう。

而して本実施例では、排気管７の各分岐管７Ａにそれぞ
れ空燃比センサ１９，１．９，・・・を設けて各気筒毎
の空燃比を検出すると共に、リーン制御時には各噴射弁
８から噴射される燃料に過給アシストエアを供給して、
燃料を微粒化し、霧化．混合性を高めるようにしたから
、リーン制御時に各噴射弁８から噴射される比較的少量
の燃料を効率的に燃焼させて各気筒毎の空燃比のバラツ
キをなくすことができ、エンジン本体１の安定度を向上
させて回転変動率を小さくできる上に、エンジン本体１
を低燃費，低騒音で運転させることができる。

また、吸気管２内に吸込まれ各分岐管２Ｂ毎に分配され
る吸入空気量にバラツキがあるときには、各エア導管１
４Ａに設けたそれぞれのエアバルブ１６，１６，・・・
の弁開度または開弁時間を調整して、各分岐管２Ｂ毎の
過給アシストエア供給．量を適宜に制御するようにすれ
ば、この過給アシストエアによって各分岐管２Ｂ毎の吸
入空気量のバラツキをな《すことができ、各噴射弁８か
ら噴射される燃料の噴射量を均一化することによって、
各気筒毎の回転出力を均一化でき、エンジン本体１の安
定度をさらに向上させることができる等、種々の効果を
奏する。

なお、前記実施例では、第３図中のステップ９〜１１が
本発明の構成要件であるリーン制御手段の具体例を示し
ている。

また、前記本実施例では吐出配管１４の各エア導管１４
Ａにそれぞれエアバルブ１６，１６，・・・を設けるも
のとして述べたが、これに替久て、吐出配管１４に単一
のエアバルブ１６を設け、このエアバルブ１６よりも上
流側に位置して吐出配管１４に戻し配管１５を接続する
ようにしてもよく、この場合でも単一のエアバルブ１６
を開弁することにより、エアボンブ１３からの過給アシ
ストエアを各噴射弁８からの噴射燃料に供給でき、エン
ジン本体１の安定度を高めて、回転変動率を可及的に小
さくすることは可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述した通り本発明によれば、エンジン本体の各シ
リンダ毎に空燃比を検出し、リーン制御時に各噴射弁か
らの噴射燃料にそれぞれ過給アシストエアな供給する構
成としたから、リーン制御時に各噴射弁から噴射される
比較的少量の燃料を微粒化することによって燃焼効率を
高めることができ、各シリンダ毎の空燃比のバラツキを
な《すことが可能となり、エンジンの安定度を向上させ
て回転変動率を小さ《でき、低燃費，低騒音化を図るこ
とができる等、種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す燃料噴射装置の全体図、
第２図は燃料噴射装置の構成図、第３図はノーマル制御
およびリーン制御処理を示す流れ図である。 １・・・エンジン本体、ＩＡ・・・シリンダ、２・・・
吸気管、２Ｂ・・・分岐管、５・・・スロットルバルブ
、７・・・排気管、７Ａ・・・分岐管、８・・・噴射弁
、９・・・カバー　１０・・・蓋体、１１・・・エア室
、１２・・・吸込配管、１３・・・エアボンブ、ｌ４・
・・吐出配管、１４Ａ・・・エア導管、１６・・・エア
バルブ、１９・・・空燃比センサ（空燃比検出手段）。 特許出願人　　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　　　広　瀬　和　彦 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多気筒のシリンダを有したエンジン本体と、該エンジン
   本体の吸気側に設けられ、下流側が該エンジン本体の各
   シリンダと連通する複数の分岐管となった吸気管と、前
   記エンジン本体の排気側に設けられ、上流側が前記エン
   ジン本体の各シリンダと連通する複数の分岐管となった
   排気管と、前記吸気管の各分岐管に設けられ、該各分岐
   管内に燃料を噴射する複数の噴射弁と、該各噴射弁から
   噴射された燃料にそれぞれ過給アシストエアを供給する
   過給アシストエア供給手段と、前記排気管の各分岐管に
   設けられ、前記エンジン本体の各シリンダ毎に空燃比を
   検出する複数の空燃比検出手段と、前記エンジン本体の
   リーン制御可能時に前記過給アシストエア供給手段を作
   動させて、該各空燃比検出手段で各シリンダ毎に検出さ
   れる空燃比を希薄側に制御するリーン制御手段とから構
   成してなる燃料噴射装置。