JPH0245027B2 - - 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出させる連
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
れているもので、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入混合気に強
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因るもの
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
弁をそれぞれ設けると共に、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を気筒数の半数
ずつの２グループに分割し、各グループの燃料噴
射弁が点火順序に従つて所定の点火時期間隔で作
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付きサージタンク１２
が装着されている。このサージタンク１２は本体
部分から各吸気ポートに向つて延長する４本の吸
気マニホールド分枝管１４を一体に備えている。
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１８、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１２に導かれ、そこから吸気マニホ
ールド１４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、スロツトルボデー２２に設けたスロ
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。吸気マニホールド分枝管１４には各気
筒ごとに燃料噴射弁３４ａ〜３４ｄが設置してあ
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３
８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。

各吸気マニホールド分枝管１４には第２の吸気
絞り弁４０ａ〜４０ｄが設けてあり、これらはリ
ンク機構４２により連動されるようになつてい
る。リンク機構４２はたとえば特開昭55−75531
に開示されているような制御弁４４により制御す
るダイヤフラム装置４６の出力軸にリンクされて
おり、エンジンの低負荷運転時には第２絞り弁４
０を回動して分枝管１４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４８ａ〜４８ｄ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図に点線したところから明らかなよう
に、吸気弁５０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４８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。第２図から明らかなように、各噴流ポー
ト４８は吸気マニホールド付きサージタンク１２
の下部に形成した長手方向に延長する連通路５２
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４０
ａ〜４０ｄ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４
８には連通路５２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５６で示したのはデイストリビユータで、その
回転軸には４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５
６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５８および気筒判
別センサ６０が設置されている。

本発明に従い、各燃料噴射弁３４ａ〜３４ｄは
たとえば、奇数番号の気筒と偶数番号の気筒とを
組合わせて１つのグループとし、４つの気筒を２
つのグループに分割する。すなわち、エンジンの
前方つまり第１図の右方より数えて第１番目の気
筒の燃料噴射弁３４ａと第４番気筒の燃料噴射弁
３４ｄをグループとし、第２番気筒と第３番気
筒の燃料噴射弁３４ｂ，３４ｃをグループとす
る。そして、これら２グループの噴射弁は噴射弁
駆動回路６２によつて点火順序に従い所定の点火
時期間隔をもつて作動させる。

第３図はこの噴射弁駆動回路６２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５６の点火パルス検出センサ５８（第１図
参照）は波形整形器６４およびフリツプフロツプ
６６を介して電子制御ユニツト２６およびシフト
レジスタ６８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５６に設けた気筒
判別センサ６０は他の波形整形器７０を介してシ
フトレジスタ６８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６８の出力部は
ANDゲート７２，７２′の入力部に夫々接続され
ている。各ANDゲート７２，７２′は抵抗を介し
てトランジスタ７４，７４′のベースに接続され
ている。各トランジスタ７４，７４′のコレクタ
は各燃料噴射弁のソレノイド７６ａ〜７６ｄ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７６ａは第１番気筒に、７
６ｂは第２番気筒に、７６ｃは第３番気筒に、
76dは第４番気筒の燃料噴射弁に夫々対応してい
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５６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５８は電気信号を出力する。この電
気信号を波形整形器６４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６６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６８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６０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６８は各ANDゲ
ート７２，７２′に対して第４図ｃ，ｄ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ーメータ１
８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７２，７２′に向つて第４図ｅ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７２，７２′は第４図ｃ，ｄ
のパルスと同図ｅ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７４，７４′のコレクタ
とエミツタが導通し、各グループの燃料噴射弁の
ソレノイド７６ａ〜７６ｄに電流が流れて燃料が
噴射される。トランジスタ７４が導通した時には
グループすなわち第１、第４気筒の噴射弁３４
ａ，３４ｄが作動し、トランジスタ７４′が導通
した時にはグループすなわち第２、第３気筒の
噴射弁３４ｂ，３４ｃが作動する。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、２つのグループを交互に180゜間隔で作動
させて、各燃料噴射弁はクランク軸１回転に１度
の割合いで、１サイクルの燃料噴射量の２分の１
ずつの燃料の噴射を行つている。

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２グループに分割し、各グルー
プの燃料噴射弁を点火順序に従つて所定の点火時
期間隔で作動させるので、連通管を介して廻り込
む混合気流による寄与が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に比較して示したように均一となり、低負荷
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…吸気マニホールド付きサージタンク、１
４…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吸気絞り
弁、４８…噴流ポート、５０…吸気弁、５２…連
通路、６２…噴射弁駆動回路、６６…フリツプフ
ロツプ、６８…シフトレジスタ、７２…ANDゲ
ート、７４…トランジスタ、７６…噴射弁ソレノ
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の吸気絞弁をそれぞれ設けると
   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
   燃料噴射弁を気筒数の半数ずつの２グループに分
   割し、各グループの燃料噴射弁が点火順序に従つ
   て所定の点火時期間隔で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。