JPH0245026B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は火花点火式内燃機関の燃料供給技術に
係り、より詳しくは、多気筒内燃機関の電子制御
式燃料噴射システムに関する。

火花点火式内燃機関の燃料供給方式には大別し
て気化器による方式と燃料噴射弁による方式があ
る。後者は比較的最近開発された技術で、排気ガ
ス対策その他諸種の見地から近年注目されてい
る。すなわち、火花点火式内燃機関における燃料
噴射方式の主たる利点は、各気筒の吸気ポートご
とに夫々一個の燃料噴射弁を設け各噴射弁には互
いに等量の燃料を噴射させることにより各燃焼室
への燃料供給量を均一化することができるので、
気化器による方式に固有の燃料の気筒間分配の問
題が解決され、その結果エンジンをより稀薄（リ
ーン）な燃焼用混合物で運転することを可能にし
てHC、COのような有害な未燃成生物の発生を低
減することができることにある。燃料噴射弁の作
動方式には噴射弁から連続的に燃料を噴射させる
連続噴射方式と間欠的に噴射を行わせるパルス噴
射方式とがある。後者の方式においてはソレノイ
ドにより開閉する電磁式燃料噴射弁が使用され、
このソレノイドは一般にマイクロコンピユータを
内蔵した電子制御ユニツトからのパルスの形の噴
射指令によつて励起されるようになつている。か
かる方式は電子制御式燃料噴射方式（EFI）とい
われるもので、本発明が対象とする技術もこれに
属する。従来の電子制御式燃料噴射方式において
は、燃料噴射時期はすべての燃料噴射弁について
同時、すなわち燃料が一斉に噴射されるようにな
つており（同時噴射方式）、噴射の回数はエンジ
ンの各作動サイクル当り１回もしくは２回であ
る。

他方、燃料噴射方式であるか気化器方式である
かを問わず今日のエンジンにおいては、高負荷高
速運転時における出力をできるだけ大きくするた
めに吸気ポートのプロフイルは一般に比較的直径
が大きくて真直ぐな通気抵抗の小さい形状に設計
されている。ところが、吸気ポートの形状をこの
ようにした場合には低速低負荷運転時および低速
高負荷運転時に燃焼室内に吸入される混合気中に
十分な乱流が発生せず、火炎伝播速度を高めるこ
とができない。低速低負荷運転時に吸気混合気に
強度の乱流を発生させる手法としては、吸気ポー
トをヘリカル形状にしたり或いはシユラウド弁を
用いたりして燃焼室内に強制的に旋回流を発生さ
せる手法があるが、これらの手法においては吸入
混合気流に対する通気抵抗が増大するため高速高
負荷運転時における充填効率が低下するという問
題がある。そこで、気化器方式のエンジンにおい
て、主吸気絞弁の下流において吸気マニホルドの
各分枝管内の各吸気通路に第２の吸気絞弁を個々
に設けると共に、吸気弁近傍において各気筒の吸
気ポート内に開口する小径の噴流ポートを各気筒
ごとに設け、上記噴流ポートを共通の連通管によ
つて互いに連通し、もつて機関の低速運転時にお
いて或る気筒が吸気行程になつた時には吸気行程
にない他の気筒の吸気ポートから吸気を誘引して
該吸気行程にある気筒の吸気ポートに該噴流ポー
トから空気を噴出せしめて燃焼室内に強度の乱流
を発生させ、これによつて低速運転時の燃焼改善
を行いつつ高速運転時の出力を確保することが提
案されている（特開昭55−25547）。この方式を以
下では便宜上強誘引乱流発生方式と略称すること
とする。

ところで、従来の気化器を有するエンジンに上
記強誘引乱流発生方式を応用する場合には、噴流
ポートは気化器の主絞り弁の下流にあり、気化器
において均質な混合気が形成されるため、混合気
が各噴流ポートに分流しても各気筒間の燃料分配
の悪化は生じない。ところが、吸気マニホールド
の各分枝管又は個々の吸気ポートに燃料を同時噴
射する燃料噴射方式と上記強誘引乱流発生方式と
を組合せると、気筒間の燃料分配が悪化し、誘引
乱流による燃焼改善効果が気筒間の空燃比の変動
に減殺されてエンジンのトルク変動が増大すると
いう不具合があつた。

本発明は上記不具合を解消することを目的とす
るものであつて、電子制御式燃料噴射システムを
上記強誘引乱流発生方法と組合せたときにも燃料
分配の悪化しない燃料供給装置を提供することに
よつて、高速高負荷運転時の出力を確保するとと
もに低速低負荷運転時および低速高負荷運転時の
トルク変動を防止しより稀薄（リーン）な燃焼用
混合物でエンジンを運転することを可能にして燃
費の改善と有害排出ガス成分の低減を実現するこ
とを目的とするものである。

本発明は、上記燃料分配の悪化は、一定時期に
同時噴射され各気筒の吸気ポート内に滞留してい
る燃料が或る気筒が吸気行程になつた時に噴流ポ
ートならびに連通管を介して廻り込んでその気筒
に吸入されその結果後続して順次吸気行程に入る
他の気筒の吸入燃料量が漸減することによるもの
であるという知見に立脚するもので、本発明はか
かる事態を防止するため、多気筒内燃機関の主吸
気絞弁の下流において各吸気通路に第２の吸気絞
弁を設けると共に、吸気弁近傍において各気筒の
吸気ポート内に開口する小径の噴流ポートを各気
筒ごとに設け、上記噴流ポートを共通の連通管に
よつて互いに連通し、もつて上記第２の吸気絞弁
をほぼ全閉とする機関の低速運転時において或る
気筒が吸入行程になつたときには吸入行程にない
他の気筒の吸気ポートから吸気を誘引して上記吸
入行程にある気筒の吸気ポートに上記噴流ポート
から吸気を噴出させるようにし、さらに、各気筒
の上記吸気ポート内の上記第２の吸気絞弁と上記
噴流ポートの開口との間に開口するように各気筒
のための燃料噴射弁をそれぞれ設けると共に、上
記各気筒の燃料噴射弁が各気筒の点火順序に従つ
て順次に作動するように構成したことを特徴とす
る多気筒内燃機関の電子制御式燃料噴射装置を提
案するものである。

以下、添付図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本発明の電子制御式燃料噴射システム
を具えたエンジンの全体配置を示す図、第２図は
第１図の−断面図である。図は４気筒エンジ
ンを示すもので、周知のようにシリンダボア２ａ
〜２ｄを形成したシリンダブロツク４の上には動
弁系と吸排気ポートを具えたシリンダヘツド６が
装着してあり、シリンダボア２とその中で往復動
するピストン８とシリンダヘツド６との間には燃
焼室１０が形成されている。シリンダヘツド６の
側面には吸気マニホールド１２およびサージタン
ク１４が順次に固着されており、この吸気マニホ
ールド１２はシリンダヘツド６に接する基部１３
と該基部から延長する４つの分枝管１５ａ〜１５
ｄとから成る。吸入空気はエアクリーナ１６、吸
入空気流量を計測するためのエアフローメータ１
８、スロツトルバルブ２０を具えたスロツトルボ
デー２２を経てサージタンク１４に導かれ、そこ
から吸気マニホールド１２を介してシリンダヘツ
ド６内に形成された吸気ポート２４を経て燃焼室
１０に吸入されるようになつている。２６はマイ
クロコンピユータを内蔵した周知の電子制御ユニ
ツト（ECU）で、エアフローメータ１８からの
吸気量信号、エアフローメータに設けた吸気温セ
ンサ２８からの吸気温信号、スロツトルポジシヨ
ンセンサ３０からの信号、冷却水温センサ３２か
らの信号、エンジン回転数センサ（図示せず）か
らの信号、等を入力して燃料噴射量を演算し燃料
噴射指令信号を出力するためのものである。各燃
料噴射弁３４には燃料ポンプ（図示せず）から燃
料ホース３６およびデリベリパイプ３８を経て燃
料が供給される。燃料噴射弁３４はソレノイドを
有する公知の電磁式噴射弁で、電子制御ユニツト
２６からの噴射指令信号に応じて燃料を吸気ポー
ト２４に向つて噴射する。

各吸気マニホルド分枝管１５には第２の吸気絞
り弁４０ａ〜４０ｄが設けてあり、これらは共通
の軸４２により連動されるようになつている。軸
４２はたとえばアクセルペダル（図示せず）にリ
ンクされており、エンジンの低負荷運転時には第
２絞り弁４０を回動して分枝管１５内の主空気通
路を実質上遮断し得るようになつている。一方シ
リンダヘツド６には、吸気ポート２４に略々平行
に小径の噴流ポート４４ａ〜４４ｄが各気筒ごと
に形成されている。これらの噴流ポートは、第２
図に断面を示しかつ第１図に点線で示したところ
から明らかなように、吸気弁４６の周縁に対して
略々接線方向に吸気ポート２４の終端部近傍に開
口しており、空気がこれらの噴流ポート４４から
噴射された時には燃焼室内に強度の乱流が発生せ
られるようになつている。各噴流ポート４４は吸
気マニホルド１２の基部１３内に形成した長手方
向に延長する連通路４８（第２図参照）によつて
互いに連通している。このような構成であるか
ら、エンジンの低速運転時に第２絞弁４０ａ〜４
０ｄが全閉された時において或る気筒が吸気行程
に入つた時には、その気筒の噴流ポート４４には
連通路４８ならびに吸気行程にない他の気筒の噴
流ポートを経由して当該他の気筒の吸気ポートか
ら混合気が誘引され、吸気行程にある気筒の吸気
ポートにその噴流ポートから噴出せられる。この
ため、その気筒の燃焼室内には強度の乱流が発生
する。この関係は他の気筒が順次吸気行程に入つ
た時も同様である。第１図下方に参照番号５０で
示したのはデイストリビユータで、その回転軸に
は８つの突起を有する星形の点火パルス発生用ロ
ータと１つの突起を有する気筒判別ロータが取付
けてあり、他方、デイストリビユータ５０のハウ
ジングには上記各ロータに対応する位置において
点火パルス検出センサ５２および気筒判別センサ
５４が設置されている。

本発明に従い、各燃料噴射弁３４ａ〜３４ｄは
噴射弁駆動回路５６によつて点火順序に従つて順
次に作動せられる。第３図はこの噴射弁駆動回路
５６を含む電子制御式燃料噴射装置のブロツク図
で、デイストリビユータ５０の点火パルス検出セ
ンサ５２（第１図参照）は波形整形器５８および
フリツプフロツプ６０を介して電子制御ユニツト
２６およびシフトレジスタ６２の一方の入力端子
に接続されている。一方、デイストリビユータ５
０に設けた気筒判別センサ５４は他の波形整形器
６４を介してシフトレジスタ６２の他方の入力端
子に接続されている。電子制御ユニツト２６の燃
料噴射指令信号出力部およびシフトレジスタ６２
の出力部はANDゲート６６ａ〜６６ｄの入力部
に夫々接続されている。各ANDゲート６６ａ〜
６６ｄは抵抗を介してトランジスタ６８ａ〜６８
ｄのベースに接続されている。各トランジスタ６
８ａ〜６８ｄのコレクタは各燃料噴射弁のソレノ
イド７０ａ〜７０ｄを介して電源に接続され、エ
ミツタは接地されている。なお、ソレノイド７０
ａは第１番気筒に、７０ｂは第２番気筒に、７０
ｃは第３番気筒に、７０ｄは第４番気筒に夫々対
応している。

次に第４図以下の図面を参照してこの電子制御
式燃料噴射装置の作動を説明する。エンジンのク
ランク軸に連動してデイストリビユータ５０の点
火パルス発生用ロータが回転するに伴い点火パル
ス検出センサ５２は電気信号を出力する。この電
気信号を波形整形器５８で整形して第４図ａのパ
ルス信号を得る。このパルス信号をフリツプフロ
ツプ６０で分周して第４図ｂのパルス信号を得て
これをシフトレジスタ６２の一方の端子に入力す
る。シフトレジスタの他方の端子には気筒判別セ
ンサ５４からの信号をシフトパルスとして入力す
る。このため第４図ｂのパルス信号は順次右方に
シフトされ、シフトレジスタ６２は各ANDゲー
ト６６に対して第４図ｃ〜ｆのいずれか対応する
パルス信号を出力する。他方、電子制御ユニツト
２６は周知の如くエアフロメータ１８からの信号
と点火信号によつて噴射量を決定し、ANDゲー
ト６６に向つて第４図ｇに示した燃料噴射指令信
号を出力している。したがつて、各ANDゲート
６６ａ〜６６ｄは第４図ｃ〜ｆのパルスと同図ｇ
のパルスが重複する時期にのみ“１”の信号を出
力する。この出力信号にトリツガされて各トラン
ジスタのコレクタとエミツタが導通し、燃料噴射
弁のソレノイド７０ａ〜７０ｄに電流が流れて燃
料が噴射される。第３図において燃料噴射弁のソ
レノイドは上より第１、第３、第４、第２気筒の
ものに対応しており、各気筒の点火もこの順序で
行われるので、燃料の噴射も点火順序に従つて行
われることになる。この状態は従来の方式による
場合と対比して示した第５図の噴射タイミングチ
ヤートから明らかであろう。

第５図ａは従来の方式による場合で、360゜間隔
の同じ時期に全気筒に対して一斉に燃料噴射を行
つているが、本発明の図示実施例の場合は、第５
図ｂのように、各気筒の燃料噴射弁を180゜間隔
で、各気筒の点火順序に従つて順次に作動させる
ことにより、各気筒の吸気行程と燃料の噴射時期
とを合せることを可能としている。

従来の電子制御式燃料噴射システムに上記強誘
引乱流発生方式を組合せた場合には噴流ポートお
よび連通路を介して燃料が廻りこむ気筒（第５図
ａに例示したクランク角180゜、540゜、900゜のよう
に、燃料噴射開始からおよそ180゜の期間内に吸気
行程が来る気筒）と、燃料の廻りこみのない気筒
（第５図ａに例示したクランク角360゜、720゜のよ
うに、燃料噴射開始からおよそ180゜以上の期間経
過後に吸気行程が来る気筒）との空燃比は、第６
図ａに示すように変動があつた。本発明は各気筒
の燃料噴射弁を点火順序に従つて順次作動させる
ので或る気筒が吸気行程にある時他の気筒の吸気
ポートから噴流ポートおよび連通路を介して廻り
込んでくる混合気の条件はどの気筒についても同
等の条件となる。このため、各気筒の空燃比は第
６図ｂに示したように均一となり、低速低負荷運
転時および低速高負荷運転時にトルク変動を最小
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子制御式燃料噴射装置を備えた４気
筒エンジンの全体配置図、第２図は第１図の−
断面図、第３図は噴射弁駆動回路のブロツク
図、第４図はパルス信号の経時変化を示す波形
図、第５図は噴射タイミングチヤート、第６図は
空燃比の変動を比較するグラフである。 １２…吸気マニホールド、１５…吸気マニホー
ルド分枝管、２０…スロツトルバルブ、２４…吸
気ポート、２６…電子制御ユニツト、３４…燃料
噴射弁、４０…第２吸気絞弁、４４…噴流ポー
ト、４８…連通路、５６…噴射弁駆動回路、６０
…フリツプフロツプ、６２…シフトレジスタ、６
６…ANDゲート、６８…トランジスタ、７０…
燃料噴射弁のソレノイド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多気筒内燃機関の主吸気絞弁の下流において
   各吸気通路に第２の吸気絞弁を設けると共に、吸
   気弁近傍において各気筒の吸気ポート内に開口す
   る小径の噴流ポートを各気筒ごとに設け、上記噴
   流ポートを共通の連通管によつて互いに連通し、
   もつて上記第２の吸気絞弁をほぼ全閉とする機関
   の低速運転時において或る気筒が吸入行程になつ
   たときには吸入行程にない他の気筒の吸気ポート
   から吸気を誘引して上記吸入行程にある気筒の吸
   気ポートに上記噴流ポートから吸気を噴出させる
   ようにし、さらに、各気筒の上記吸気ポート内の
   上記第２の吸気絞弁と上記噴流ポートの開口との
   間に開口するように各気筒のための燃料噴射弁を
   それぞれ設けると共に、上記各気筒の燃料噴射弁
   が各気筒の点火順序に従つて順次に作動するよう
   に構成したことを特徴とする多気筒内燃機関の電
   子制御式燃料噴射装置。