JPH025725A - エンジンの燃料噴射装置 - 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］ 本発明はエンジンの燃料噴射装置に関するしのであって
、とくに軽負荷域からの加速応答性の向上を図るために
、エンジンの所定の運転領域において、吸気ポート近傍
にリーンな混合気を供給するためのメインインジェクタ
と、該メインインジェクタより上流側のサージタンクに
リッチな混合気を供給するためのアシストインジェクタ
とが設けられたエンジンの燃料噴射装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 吸気量を検出するエアフローメータと、吸気中に燃料を
噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）とを設け、吸気量
に応じて燃料噴射潰（空燃比）を制御するようにした燃
料噴射式エンジンは従来より知られており（例えば、特
開昭５９−２９７３３号公報参照）、このような燃料噴
射式エンノンでは、普通吸気ポートあるいは燃焼室に臨
んでインジェクタか配置される。ところが、上記従来の
燃料噴射式エンノンでは、レイアウト上の制約等によっ
て、エアフローメータとスロットル弁との間の吸気経路
長をある程度長くせざるをえないので、スロットル弁の
開閉に伴って生じる吸気１変化が工アフロ−メータに到
達するまでには若干の時間を要し、さらに、エアフロー
メータ出力値の演算にも若干の時間を要する関係上、吸
気量の検出には応答遅れが生じる。このため、エンジン
の加速時においては、吸気量の増加に対して燃料噴射量
の増加が若干遅れ、加速初期に吸気の空燃比（Ａ／Ｆ）
がリーン化して加速応答性が悪化するといった現象が生
じ、このような加速応答性の悪化は、とくに軽負荷時に
著しくなるといった問題があった。

これを防止するために、別途迅速に加速を検出する手段
を設け、エンジンの加速時には、燃料噴射量を増重する
ようにした燃料噴射装置が提案されている。しかし、加
速時に急激に燃料を増量しても、この燃料が全部気化す
るとは限らないので、この従来のものは加速応答性を十
分に改善することができなかった。

そこで、吸気ポートに燃料を噴射するメインインジェク
タを設ける一方、該メインインジェクタより上流の吸気
通路、好ましくはサージタンクの直ぐ上流にアシストイ
ンジェクタを設け、さらにスロットル弁上流の吸気通路
とメインインジェクタ近傍の吸気通路とを連通ずるバイ
パス吸気通路を設け、軽負荷時には、バイパス吸気通路
を通して供給される吸気（以下、単にバイパス吸気とい
う）とメインインジェクタから噴射される燃料とでやや
リーンな混合気を形成する一方、バイパス吸気通路との
分岐部より下流側の吸気通路を通してスロットル弁の開
度に応じて供給される吸気（以下、単にスロットル側吸
気という）とアンストインジェクタから噴射される燃料
とでややリッチな混合気を生成し、燃焼室には上記のリ
ッチな混合気とリーンな混合気とが混合された所定の空
燃比の混合気が供給されるようになったエンジンの燃料
噴射装置が提案されている。そして、このものは、軽負
荷域からの加速時にスロットル弁が急激に開かれたとき
には、サージタンク内の吸気（スロットル側吸気）が−
気に燃焼室に吸入されるが、曲記したように、スロット
ル側吸気はすでにややリッチな混合気となっているので
、燃焼室には応答遅れなくややリッチな混合気が供給さ
れ、エンジン出力を十分に高めて加速性能の向上を図る
ことができるようになっている。

［発明か解決しようとする課題］ ところか、サージタンクの直ぐ上流にアンストインジェ
クタが設けられた上記従来のエンジンでは、サージタン
ク内壁部に常時若干の液状の燃料が付着しているが、エ
ンジン停止直後においては、上記付着燃料がエンジンの
余熱によって気化される一方、サージタンク内の吸気の
流れが停止されているので、サージタンク内にはリッチ
な混合気が形成される。そして、このようなときにエン
ノンが始動されると、上記リッチな混合気にさらにアノ
ストインジェクタから燃料が噴射されるので、燃焼室内
には非常にリッチな混合気が吸入され、エンジンの始動
性が悪化するといった問題があった。

また、吸気温か低いときにエンジンを始動させた場合、
アンストインジェクタから噴射される燃料のサージタン
ク内壁面に付着する割合が増加するので、燃焼室に供給
される混合気がリーンとなり、エンノンの始動性が悪化
するといった問題があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、メインインジェクタとアシストインジェクタとが設
けられたエンジンにおいて、簡素な制御方法で、軽負荷
域からの加速応答性の向上を図ることができるとともに
、エンジン始動時において、燃焼室に吸入される吸気が
過剰にリンチ化またはリーン化することを有効に防止し
て、始動性の向上を図ることできるエンジンの燃料噴射
装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達するため、吸気ポート近傍の吸
気通路に配置されるメインインジェクタと、該メインイ
ンジェクタより上流側のサージタンク近傍の吸気通路に
配置されるアシストインジェクタとを備え、所定の運転
領域では、吸気ポート近傍にリーンな混合気を生成する
とともに、サージタンク内にリッチな混合気を生成する
ようにしたエンジンにおいて、少なくとも高吸気温状態
からのエンジン始動時には、メインインジェクタのみか
ら燃料噴射を行うように燃料噴射装置を制御する燃料噴
射制御手段を設けたことを特徴とするエンノンの燃料噴
射装置を提供する。

［発明の作用・効果コ 本発明によれば、高吸気温状態からのエンジン始動時、
すなわちエンジン停止直後において、サージタンク内に
リッチな混合気が生成されているときにエンジンが始動
されたときには、アシストインジェクタからの燃料噴射
が停止され、サージタンク内のリンチな混合気がさらに
リッチ化することが防止されるので、エンジンの始動性
の向上を図ることができる。

また、エンジン始動時において、吸気温か所定値以下の
低温時に、アシストインジェクタからの燃料噴射を停止
して、全燃料をメインインジェクタのみから燃料噴射を
行うようにすれば、燃料のサージタンク内壁面への付着
を防止できるので、燃焼室に供給される混合気のリーン
化を有効に防止して、エンジンの始動性の向上を図るこ
とができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第１図に示すように、エンジンＣＥは、吸気弁１が開か
れたときに、吸気ポート２から燃焼室３内に吸気（混合
気）を吸入し、この吸気をピストン４で圧縮して点火プ
ラグ（図示せず）で着火・燃焼させ、燃焼ガスを排気弁
５が開かれたときに排気ポート６を介して排気通路７に
排出するようになっている。

そして、燃焼室３に吸気を供給するために、共通吸気通
路９が設けられ、この共通吸気通路９には、上流から順
に、吸気中の浮遊塵を除去するエアクリーナ１１と、吸
気量を検出するエアフローメータ！２と、アクセルペダ
ル（図示せず）と連動して開閉されるスロットル弁１３
と、所定の軽負荷域では後で詳説するように、スロット
ル弁１３を介して燃焼室３に供給される吸気（以下、単
にスロットル側吸気という）に燃料を噴射するアンスト
インジェクタ１４と、吸気量を安定化するためのサージ
タンク１５とが設けられている。上記アンストインジェ
クタ１４は、燃料と吸気とのミキシングを促進するため
、例えばスワールタイプのような燃料の微粒化の良好な
ものを用いるのが好ましい。そして、アシストインジェ
クタ１４はサージタンク１５のやや上流かつスロットル
弁１３の直ぐ下流となる位置に噴射口をサージタンク１
５側に傾けて配置され、噴射された燃料がサージタンク
１５側に均一に拡散するようになっている。

上記サージタンク１５には、各気筒（第１図では、第１
気筒のみ図示）の吸気ポート２と連通ずる独立吸気通路
１７が接続され、この独立吸気通路１７には吸気ポート
２の直ぐ上流において、メインインジェクタ１８が噴射
口を下流側に傾けて配置されている。このメインインジ
ェクタ１８は一般の燃料噴射式エンジンに用いられる普
通のインジェクタである。

そして、スロットル弁Ｉ３よりやや上流の共通吸気通路
９と、メインインジェクタ１８の直ぐ上流の独立吸気通
路Ｉ７とを連通ずるバイパス吸気通路２１か設けられ、
このバイパス吸気通路２１の独立吸気通路！７への開口
部はメインインジェクタ１８から噴射される燃料の霧化
を促進するように、メインインジェクタ＋８の噴射口に
向けて開口している。上記バイパス吸気通路２１には、
これを開閉するアイドル回転数制御弁２２が設けられ、
このアイドル回転数制御弁２２は、コントロールユニッ
ト２３からの信号を受けて開度か制御され、バイパス吸
気通路２Ｉを通して燃焼室３に供給される吸気（以下、
単にバイパス吸気という）の流量を制御するようになっ
ている。上記アイドル回転数制御弁２２は、アイドル時
においてアイドル回転数を所定値に維持するためにバイ
パス吸気量を制御する一方、非アイドル時においてアン
ストインジェクタ１４から燃料が噴射されるときには、
バイパス吸気量の全吸気量に対する比率を一定に維持す
るためにバイパス吸気量を制御するようになっている。

上記コントロールユニット２３は、本願特許請求の範囲
に記載された燃料噴射制御手段を含む、マイクロコンピ
ュータで構成されたエンジンＣＥの総合制御装置であり
、吸気ｆｆ１Ｑ、エンジン回転数Ｎ１吸気温ｔａ、スロ
ットル開度ＴＶθ、スタータスイッチ信号等を制御情報
として、所定の制御を行うようになっているが、以下で
は本願に関連するメインインジェクタＩ８とアシストイ
ンジェクタ１４の燃料噴射１制御についてのみ、第２図
（ａ）　、　（ｂ）に示すフローチャートに従って制御
方法を説明する。

制御が開始されると、ステップＳｌで、エンジン回転数
Ｎ、吸気ｆｆ１Ｑ、吸気温ｔａ、スロットル開度ＴＶθ
、スタータスイッチ信号等の制御情報が読み込まれる。

次に、ステップＳ２．Ｓ３で、エンジンＣＥが始動中で
あるか否かが判定される。

ステップＳ２では、スタータスイッチがオンされている
か否かが比較され、スタータスイッチがオンされていれ
ば（Ｙ　Ｅ　Ｓ　）、エンジンＧＥはクランキング中で
あるので、制御はステップｓ４〜Ｓ６の始動時制御ルー
チンに進められる。

ステップＳ２での比較の結果、スタータスイッチがオン
されていなければ（Ｎｏ）、続いてステップＳ３で、エ
ンジン回転数Ｎが４０　Ｏｒｐｍ以上であるか否かが比
較される。クランキングが終了してもエンジン回転数Ｎ
がアイドル回転数（４ＱＯｒｐｍ）に達していないとき
には、エンジンＣＥはまだ始動中であるので、始動時制
御ルーチンが実行される。比較の結果、Ｎ＜４０Ｏｒｐ
ｍであれば（ＮＯ）、エンジン回転数Ｎはまだアイドル
回転数まで上昇しておらず、したがって、エンジン始動
中であるので、制御はステップｓ４〜ｓ６の始動時制御
ルーチンに進められる。

ステップＳ４では、吸気温ｔａが８０℃以上であるか否
かが比較される。エンジン始動時において吸気温ｔａが
８０℃以上である場合、エンジンＣＥは前回の運転停止
後それ程時間が経過しておらず、エンジンＣＥの余熱に
よって、サージタンク１５の内壁面に付着していた燃料
が気化し、サージタンク１５内にはリッチな混合気が形
成されているので、アシストインジェクタ１４からの燃
料噴射を停止して、サージタンク＋５内の混合気が過剰
にリッチ化しないようにしている。比較の結果、ｔａ＜
　８０℃であれば（Ｎｏ）、サージタンク＋５内の混合
気は過剰にリッチ化していないと考えられるので、制御
はステップＳ５に進められ、通常の始動時制御が行なわ
れる。

ステップＳ５では、次の式によって、アシストインジェ
クタ１４の噴射パルス幅Ｔａ（以下、アシストインジェ
クタパルス幅Ｔａという）とメインインジェクタＩ８の
噴射パルス幅Ｔｌ１１（以下、メインインノエクタバル
ス幅Ｔｍという）とが算出される。

Ｔａ＝Ｋ　・Ｔｓ Ｔｍ＝（１−Ｋ）・Ｔｓ 上式において、Ｔｓはエンジン始動時における全燃料噴
射パルス幅であり、吸気ｆｆ１Ｑ、エンジン回転数Ｎ等
によって変化させず、所定の一定値に固定されている。

また、Ｋは全燃料噴射量中、アシストインジェクタ１４
からの燃料噴射量の割合を示す定数である。本実施例で
は、詳しい説明は省略するが、アイドル回転数制御弁２
２をコントロールすることによって、バイパス吸気量が
全吸気ｆｉｌＱに対して一定の比率となるように制御さ
れるので、スロットル側吸気量とバイパス吸気量の比率
か一定化され、したがって、アンストインジェクタ１４
とメインインジェクタ１８の燃料噴射量の比率は一定値
Ｋに維持するだけでよく、負荷に応じて変化させる必要
はない。したがって、制御ロノックは非常に簡素化され
る。この後、制御はステップＳＩ５に進められる。

一方、ステップＳ４での比較の結果、ｔａ≧８０℃であ
れば（ＹＥＳ）、制御はステップＳ６に進められ、アシ
ストインジェクタ１４からの燃料噴射が停止され（Ｔａ
＝０）、全燃料がメインインジェクタ１８から噴射され
る。このときスロットル側吸気の供給を停止し、吸気は
バイパス吸気通路２２のみから供給するようにしている
（Ｔｎ＋＝Ｔｓ’）。

なお、サージタンク＋５内の燃料が若干燃焼室３に流入
するので、この場合の全燃料噴射パルス幅は、ステップ
Ｓ５で説明したＴｓよりはやや小さいＴｓ’（一定値）
に設定されている。このようにして、混合気が過剰にリ
ッチ化することが防止され、エンジンＣＥの熱間始動性
の向上が図られる。この場合、メインインジェクタ１８
とアシストインジェクタ１４の燃料噴射量の時間に対す
る特性は、夫々、第５図中の折れ線Ｇ　−、Ｇ　ｓのよ
うになり、時刻ｔ、でエンジン始動が完了している。こ
の後、制御はステップＳｌ’５に進められる。

ところで、ステップＳ３での比較の結果、Ｎ≧ｌＩ　Ｑ
　Ｏｒｐｌｌであれば（ＹＥＳ）、エンジンＣＥはすで
にアイドル回転数に達しており、エンジンＣＥの始動が
完了したので、制御はステップＳ７〜Ｓ１４の通常時制
御ルーチンに進められる。

ステップＳ７では、次式を用いて基本噴射パルス幅Ｔｐ
が算出される。

Ｔｐ＝に−Ｑ／Ｎ 上式においてｋは、燃焼室３内の混合気の空燃比を理論
空燃比（Ａ／Ｐ＝１４．７）にセットするために必要と
される全燃料噴射量に相当する噴射パルス幅を算出する
ための係数であり、佇通の方法で算出される。

ステップＳ８．Ｓ９ではエンノンＧＥの運転状態かアシ
ストインジェクタ１４から燃料噴射を行うべき領域（以
下、アシストインジェクタ領域という）に該当するか否
かが判定される。

本実施例では、第３図中の領域Ｉで示すような、Ｎ≦Ｎ
１、かつ、Ｔｐ≦Ｔｐ＋となる軽負荷域では、加速応答
性の向上を図るために、メインインジェクタ１８とアシ
ストインジェクタ１４の２つのインジェクタから燃料を
噴射するようにしている。

この場合、バイパス吸気とメインインジェクタ１８から
噴射される燃料とでややリーンな混合気が生成される一
方、スロットル側吸気とアシストインジェクタ１４から
噴射される燃料とでややリッチな混合気（例えば、Ａ／
Ｆ＝１３）が生成され、このややリッチな混合気はサー
ジタンク１５内に所定量保留されている。そして、エン
ジンＣＥがこのような状態にあるときに、スロットル弁
Ｉ３が開方向に作動され、加速が開始されたときには、
サージタンク１５内のややリッチな混合気が一気に燃焼
室３に吸入される。したがって、加速開始後燃焼室３内
に吸入される吸気のリーン化が防止され、加速応答性の
向上が図られる。この場合、例えば、第４図中の折れ線
Ｇ１で示すようにスロットル弁１３が開方向に作動され
た場合、本実施例によれば曲線Ｇ、で示すように応答遅
れ時間がｄｌとなり、曲線Ｇ、で示すようなアシストイ
ンジェクタを設けていない燃料噴射式エンジンの応答遅
れ時間ｄ、に比べて大幅に短くなっており、したがって
加速応答性が大幅に向上する。

ステップＳ８では、エンジン回転数Ｎか所定値Ｎ１を超
えているか否かが比較され、ステップＳ９では基本噴射
パルス幅Ｔｐが所定値Ｔｐ＋を超えているか否かが比較
される。そして、これらの比較の結果、Ｎ≦Ｎ、（Ｎｏ
）、かつ、Ｑｐ≦Ｑｐ＋（ＮＯ）であれば、エンジンＣ
Ｅの運転状態は第３図中の領域Ｉで示すような軽負荷域
にあるので、メインインジェクタ１８とアンストインジ
ェクタ１４の両方から燃料噴射を行うために、制御はス
テップＳＩＯに進められる。

ステップＳＩＯでは、次式を用いてアンストインジェク
タパルス幅Ｔａが算出される。

Ｔａ＝に−Ｔｐ 上式において、Ｋはアシストインジェクタ！４からの燃
料噴射量の全燃料噴射量に対する割合を示す定数であり
、ステップＳ５で説明したＫと同一である。首記したよ
うに、バイパス吸気量が全吸気流ｆｆ１Ｑに対して一定
の比率となるような流１制御が行なわれるので、スロッ
トル側吸気量とバイパス吸気量の比率が一定化され、し
たがって、アシストインジェクタＩ４とメインインジェ
クタ１８の燃料噴射量の比率は一定値Ｋに維持するだけ
でよい。

ステップＳ１１では、次式を用いてメインインジェクタ
パルス幅Ｔｍが算出される。

Ｔｍ＝（＋−Ｋ）・’ｒｐ 上式においてＫはステップＳＩＯで説明した定数にと同
じものである。なお、定常性能への影響を避けるため、
アシストインジェクタＩ４の分担は極力少なくするのが
好ましい。

ステップＳＩ２では、次式により、メインインジェクタ
パルス幅Ｔｍの補正が行なわれる。

Ｔｍ＝Ｔｍ−Ｃ＋Ｔｖ 上式において、Ｔｖはバッテリの電圧に対する補正値で
あり、Ｃは吸気温度ｔａ等に対する補正係数であり、こ
れらの補正は普通の方法で行なわれる。

この後、制御はステップＳ１５に進められる。

一方、ステップＳ８とステップＳ９での比較の結果、Ｎ
＞Ｎｌ（ステップＳ８がＹＥＳ）であるか、またはＴｐ
＞Ｔｐ＋（ステップＳ９がＹＥＳ）であれば、エンジン
ＣＥの運転状態は、第４図中の領域■で示すような高回
転域または高負荷域にあり、加速応答性はほとんと悪化
しないので、アシストインジェクタＩ４の燃料噴射を停
止し、メインインジェクタＩ８のみを用いて全燃料の噴
射を行うために、制御はステップＳＩ３に進められる。

ステップ９１３では、アシストインジェクタ１４からの
燃料噴射を停止するために、アシストインジェクタパル
ス幅Ｔａが０にセットされる。

ステップＳＩ４では、次式により、メインインジェクタ
パルス幅Ｔｍが算出される。

Ｔｍ＝Ｔｍ−Ｃ＋Ｔｖ 上式において、ＴｖとＣは、夫々、バッテリ電圧の補正
値と、吸気温度等に対する補正係数とであり、ステップ
Ｓ１２で説明したものと同一である。

この後、制御はステップＳ１５に進められる。

ステップＳＩ５では、メインインジェクタパルス幅Ｔｍ
とアシストインジェクタパルス幅Ｔａとが出力され、ク
ランク軸の回転と同期して、所定のタイミングで燃料噴
射が行なわれる。

ステップＳ１６では、イグニッションスイッチがオフさ
れたか否かが比較される。比較の結果イグニッションス
イッチかオフされていなければ（ＮＯ）、エンジンＣＥ
は運転を継続しているので、制御はステップＳ１に復帰
して続行される。

一方、ステップＳＩ６での比較の結果、イグニッション
スイッチがオフされていれば、エンジンＣＥの運転が停
止されたので、制御はステップＳ１７、Ｓ　ｌ　８の制
御終了ルーチンに進められる。

ステップＳ１７では、所定時間イグニッション（点火）
が継続される。イグニッションスイッチがオフされた時
点でアシストインジェクタ■４及びメインインジェクタ
１８からの燃料噴射はすでに停止されているが、燃料噴
射停止後も所定時間だけイグニッションを継続し、エン
ジンＣＥを回転させ、サージタンク１５内の混合気を掃
気し、サージタンク１５内壁面に付着している燃料を除
去する。これによって、次回にエンジンＣＥを始動する
際、エンジンＣＥが熱間時にあっても、エンジン始動時
の吸気のリッチ化を抑制することができる。

次に、ステップＳＩ８でイグニッションを停止して制御
は終了する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる燃料噴射装置を備えたエンノ
ンのシステム構成図である。 第２図（ａ）、（ｂ）は、夫々、コントロールユニット
によるメインインジェクタとアシストインジェクタの制
御方法を示すフローチャートである。 第３図は、アシストインジェクタの作動領域のエンジン
負荷とエンジン回転数とに対する特性を示す図である。 第４図は、アシストインジェクタを設けたエンジンとア
ンストインジェクタを設けていないエンノンの、軽負荷
域からの加速応答性の特性を示す図である。 第５図は、熱間エンジン始動時における、メインインジ
ェクタとアシストインジェクタの燃料噴射量の時間に対
する特性を示す図である。 ＣＥ・・・エンジン、２・・・吸気ポート、３・・燃焼
室、９・・・共通吸気通路、１２・・・エアフローメー
タ、１３・・・スロットル弁、１４・・・アンストイン
ジェクタ、１５・・・サージタンク、１７・・独立吸気
通路、１８・・・メインインジェクタ、２！・・・バイ
パス吸気通路、２２・・・アイドル回転数制御弁、２３
・・コントロールユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気ポート近傍の吸気通路に配置されるメインイ
   ンジェクタと、該メインインジェクタより上流側のサー
   ジタンク近傍の吸気通路に配置されるアシストインジェ
   クタとを備え、所定の運転領域では、吸気ポート近傍に
   リーンな混合気を生成するとともに、サージタンク内に
   リッチな混合気を生成するようにしたエンジンにおいて
   、 少なくとも高吸気温状態からのエンジン始動時には、メ
   インインジェクタのみから燃料噴射を行うように燃料噴
   射装置を制御する燃料噴射制御手段を設けたことを特徴
   とするエンジンの燃料噴射装置。