JPH03189352A - 独立吸気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し、詳細には各シ
リンダの吸気管毎にそれぞれ独立したスロットルバルブ
を備えた独立吸気エンジンの燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、各気筒の吸気管集合部に全気筒共通のスロットル
バルブを有する通常の集合吸気エンジンの燃料噴射装置
では、吸気管集合部のスロットルバルブ下流（エンジン
側）の圧力をプレッシャレギュレータに導き、各シリン
ダの燃料噴射弁への燃料供給圧力を調整する方法がとら
れている。これは、電子制御式燃料噴射装置では燃料噴
射量の制御は噴射弁からの燃料噴射時間ｔを調節するこ
とにより行なっているため噴射弁の単位時間当りの燃料
噴射量（以下「噴射流量」という）Ｑを一定に保つ必要
があるためである。すなわち、燃料噴射弁からの燃料噴
射量Ｗは−＝Ｑｘｔで表わされるが、エンジンの負荷に
応じて噴射時間ｔを制御することにより燃料噴射量を調
節するためにはＱが一定に保たれなければならない。と
ころが噴射流量Ｑは燃料噴射弁への燃料供給圧力Ｐ１と
燃料噴射弁のノズル出口部分の圧力（すなわちエンジン
吸気管圧力）Ｐ２との関数になっておりｑ＝ｃ、／ＴＶ
−下ｒ／ρで表わされる（但し、Ｃはノズルの流量係数
、ρは燃料密度である。）ここでエンジン吸気管圧力Ｐ
１はエンジンの運転条件により大きく変動するためＱを
常に一定に保つためには燃料供給圧力Ｐ２とエンジン吸
気管圧力Ｐとの差（ｐｚ　　ｐ＋）を一定に制御する必
要がある。

このため従来の集合吸気エンジンではスロットルバルブ
下流の吸気管圧力Ｐ、を燃料供給圧を制御するプレッシ
ャレギュレータに導き、燃料供給圧Ｐ２を、Ｐ２と吸気
管圧力Ｐ、との差が一定になるように制御しているもの
である。

しかし、各シリンダの吸気管毎にスロットルバルブを有
する独立吸気エンジンにおいては各スロットルバルブ下
流の吸気管圧力は互いに時間的に異なるサイクルで変動
している。このため前記プレッシャレギュレータへ導く
吸気管圧力を１つのシリンダからとった場合、全部の燃
料噴射弁への燃料供給圧力がその１つのシリンダの吸気
管圧力変動サイクルのみに合わせて調整されてしまい、
他のシリンダの燃料噴射弁では燃料噴射時に燃料供給圧
と吸気管圧力との差圧Ｐ、−Ｐ、が適正な値にならず燃
料噴射量にばらつきを生じることになる。

従って他のシリンダでは適正な空燃比を得られず出力の
低下、排気ガス成分の悪化を招く問題を生じる。

一方、上記プレッシャレギュレータへ導く吸気管圧力を
１つのシリンダからとらずに、各吸気管と連通ずる配管
を介してプレッシャレギュレータへ吸気圧力を導入する
ことも考えられるが、この場合この配管を通じて各吸気
管が連通してしまい、各吸気管の圧力変動が相互に影響
を及ぼすようになるため独立吸気のメリットが失われる
問題がある。上記問題を解決するために本出願人は実開
昭６１−１５７１６８号公報で負圧遅延弁を付設した連
通管を用いて独立吸気エンジンの燃料圧力を調節するよ
うにした燃料供給圧力調整位置を提唱している。

同公報に記載の装置は、各シリンダのスロットル弁下流
側にそれぞれ吸気負圧取出しボートを設けこれらの負圧
取出しボートをそれぞれオリフィスと、吸気管内負圧に
応動して開弁する逆止弁とからなる負圧遅延弁を介して
燃料のプレッシャレギュレータに接続したものである。

二〇負圧遅延弁を介して各シリンダを連通させたことに
より連通管内の圧力は特定のシリンダの急激な吸気圧変
化を受けず、プレッシャレギュレータには全部のシリン
ダの吸気圧の平均値の一定圧力が印加される。

従って燃料噴射弁への供給圧力は特定のシリンダの吸気
管圧力変動の影響を受けることなく、各シリンダについ
て同じ条件となり、各シリンダでの燃料噴射量のハラつ
きを解消できる。又、前記負圧遅延弁により各吸気管の
圧力変動が他のシリンダの吸気管に伝播することを防止
できるため、各吸気管の独立性が影響を受けることがな
い。又、特開昭６１１０１８６８号公報には、各シリン
ダの吸入空気量のバラつきが大きい場合に各シリンダの
吸気管にそれぞれ吸気管圧力を検出するブーストセンサ
を設け、このブーストセンサの信号により各シリンダの
燃料噴射量を個別に調節して各シリンダに充填される空
気量に応じて燃料を増減するようにした燃料噴射装置が
記載されている。

〔発明が解決しようとする課題］ しかし前述の実開昭６１−１５７１６８号公報に記載の
装置は、各吸気管のスロットル弁下流側に負圧取出しボ
ートを設け、それぞれ負圧遅延弁を介して連通管に接続
する必要がある。この負圧遅延弁は非常に小型のチエツ
ク弁とオリフィスとから構成され、取付、加工に精度が
必要となり工数増加の原因となる。また各シリンダの吸
気管を連通管で接続する必要があり構成が煩雑になる問
題がある。

更に、プレッシャレギュレータに与えられる吸気圧力は
負圧遅延弁を通っているため応答性が悪（、エンジンの
運転条件の急激な変化に対して遅れを生じる傾向がある
。

一方、特開昭６２−１０１８６８号公報に記載の発明に
よれば上記の問題は生じないものの、各シリンダの吸気
管毎に精密な圧力測定が必要となり高価な圧力センサを
用いねばならず、又、制御プログラムも複雑になる問題
がある。本発明は、上記に鑑み、簡単な構成で各シリン
ダの燃料噴射量を均一に制御できる独立吸気エンジンの
燃料噴射装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は、１つの吸気管の圧力のみを用いて燃料噴射弁
への燃料供給圧力を制御し、予め各シリンダ間での圧力
変動サイクルの時間的ずれを基に設定した修正係数によ
り各シリンダの燃料噴射弁の燃料噴射時間量を修正して
各シリンダの燃料噴射量のアンバランスをなくすことを
特徴としている。

すなわち、本発明によればそれぞれのシリンダの吸気管
毎に独立したスロットル弁を有する独立吸気エンジンの
燃料噴射装置において、前記シリンダのうち１つのシリ
ンダのスロットル弁下流の吸気管内圧力を検出する代表
吸気圧力検出手段と、上記により検出した代表吸気圧力
と所定の圧力差を生じるように全シリンダへの燃料供給
圧力を制御する燃料供給圧調整手段と、エンジンの負荷
条件に応じて前記１つのシリンダの燃料噴射時間を設定
する代表燃料噴射時間設定手段と各シリンダの燃料噴射
に際して予め各シリンダ毎に設定された修正係数を用い
て、前記代表燃料噴射時間設定手段により設定された代
表燃料噴射時間から各シリンダ毎の燃料噴射時間を設定
する燃料噴射時間修正手段とを備えたことを特徴とする
独立吸気エンジンの燃料噴射装置が提供される。

〔作　用〕

燃料供給圧調整手段は１つのシリンダ（以下「代表シリ
ンダ」と呼ぶ）の吸気管圧力を基に全部のシリンダの燃
料噴射弁への燃料供給圧力を制御する。従って燃料供給
圧力は上記代表シリンダの吸気管圧力変動サイクルに従
って変動する、このため各シリンダで燃料噴射が行なわ
れる時の燃料供給圧力はそれぞれ異なり、代表シリンダ
以外のシリンダでは適正な圧力から外れた値になる。

本発明では予め実測等により、各シリンダの燃料噴射時
の燃料供給圧力を求め、適正値からの偏差を各シリンダ
毎の修正係数として燃料噴射時間修正手段に記憶してい
る。

各シリンダの燃料噴射量は、上記修正係数に応じて各気
筒の燃料噴射弁からの燃料噴射時間を制御することによ
り均一にすることができる。

〔実施例〕 第１図に本発明の第１の実施例の略示図を示す。

図において１はエンジンシリンダ、２は吸気弁、３は排
気弁を示し、４は吸気管、５は各シリンダの吸気管毎に
設けられたスロットル弁を示す。また６ａから６ｄまで
は各シリンダの吸気ポートに設けられた燃料噴射弁であ
る。燃料は図示しない燃料供給ポンプから燃料配管８を
通って供給され、プレッシャレギュレータ９により圧力
を調整された後各シリンダの燃料噴射弁６ａがら６ｄま
でに分配される。プレッシャレギュレータ９には代表シ
リンダの吸気管４のスロットル下流部に設けられた吸気
圧力ボート１０から吸気管４の圧力が供給されており、
プレッシャレギュレータ９は、各燃料噴射弁６ａから６
ｄに供給する燃料圧力Ｐ２が前記吸気圧力ポート１０の
圧力Ｐ、より一定圧力ΔＰだけ高くなるように調節して
いる。すなわちＰ、−Ｐ、＝ΔＰ（一定）の関係を保っ
ている。

また２０はエンジン制御を行なうディジタルコンピュー
タからなる電子制御ユニットであり双方向性バス２１に
より相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２
２、ＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ
　（マイクロプロセッサ）２４、入力ポート２５および
出力ポート２６を備えている。

入力ポート２５にはエンジン回転数、負荷等のエンジン
制御用データが入力され、出力ポート２６からは駆動回
路２７を介して各燃料噴射弁６ａがら６ｄに燃料噴射パ
ルスが送られ、パルス幅に応じて燃料噴射弁を開弁させ
る。ずなわち、ＥＣＵ　２０はエンジンの運転条件に応
じて燃料噴射弁６ａから６ｄの燃料噴射時間（開弁時間
）を制御し、各シリンダに供給する燃料の量を制御して
いる。

次に第２図は各シリンダの吸気管内の圧力変動の関係を
示している。

図において縦軸は吸気管内圧力と燃料供給圧力を、横軸
はクランク角を示しており、図の曲線は独立吸気の４気
筒エンジンの場合の各吸気管内圧力変動を示す。独立吸
気エンジンであるため各吸気管は他の吸気管の圧力変化
の影響を受けず、各シリンダの吸気管の圧力変化は路間
−の波形になり、−周期７２０度の４つの圧力変動がク
ランク角度で１８０度の位相差を持って並んでいる。ま
た、図において１．〜Ｉ４は各シリンダにおける燃料噴
射のタイミングである。

さて、前述のように各燃料噴射弁への燃料供給圧力Ｐ２
は１つの代表シリンダ（本図ではＮα１シリンダ）の吸
気管圧力Ｐ、と一定差圧ΔＰ０を保つように制御されて
いるため、Ｐ２は図に示すようにＮｏ、　１シリンダの
吸気圧変動と同じ波形の変化を示している。従って各シ
リンダの燃料噴射時における吸気管内圧力との差ΔＰ６
　　（ｉ＝ｌ〜４）は、第１シリンダではΔＰ１−ΔＰ
０となるが第２から第４シリンダではΔＰ０より小さく
なっている。

前述のように燃料噴射弁の噴射流量Ｑはｆ■ｒに比例す
るため、この場合、第２〜第４シリンダの燃料噴射弁の
噴射流量はそれぞれ第１シリンダの噴射流量より少なく
なることがわかる。従って通常のエンジンにおけるよう
に各シリンダの燃料噴射弁の燃料噴射時間を同一にした
場合、各シリンダで燃料噴射量に大きなバラつきが出て
、図の第１シリンダ以外では所要空燃比を得ることがで
きない。

本発明の燃料噴射装置では、予め各シリンダの燃料噴射
時の吸気管内圧力と、そのときの第１シリンダ吸気管内
圧力とを種々の運転条件下で計測してこれらの価から各
シリンダの燃料噴射時の燃料供給圧力と吸気管内との差
ΔＰ、（第２図）を算出しておく。更にこれらを基に各
運転条件におけるそれぞれの気筒の燃料噴射修正係数。

ρ■巴便−Ｎ乞−＝α、を算出して数値テーブルの形で
ＥＣＵ　２０のＲＯＭ　２２に記憶させ、この修正係数
に基づいて各シリンダの燃料噴射時間を修正することを
特徴としている。すなわち、代表シリンダの燃料噴射時
間をｔ。とじた場合燃料噴射量ＷはＷ＝Ｃ（τ［Ｘｔｏ
となる、また他のシリンダでは噴射時間をｔ、とすると
燃料噴射量Ｗ、はＷ、＝〜ζ９？ｘ　ｔ　、となる。こ
こで各シリンダの燃料噴射時間１．を前記修正係数α、
を用いて１．＝αｉ　ｘ　ｔ。

トｔ　ル（！：ニヨリＷｉ　＝ｃＩ■［ｘ　ｔｉ　＝Ｃ
９ｒＮ乙）（α＝　Ｘ　ｔｏ　）　＝　輿Ｆ■四Ｘ　　
　Ｐ　　　Ｐ　＝　Ｘ　ｔｏとなりＨ８＝Ｃ７ＴＰ〒Ｘ
ｔ。＝Ｗきなって、各シリンダでの燃料量Ｗ、をＷと等
しくすることができる。第３図はＥＣＩＩ　２０による
上記燃料噴射制御をフローチャートに示したものである
。

図においてスタート後ＥＣＬＩ　２０はステップ１０１
でエンジン回転数、吸入空気量、クランク角等のエンジ
ン制御用データを入力ボート２５を介して入力しＲＡＭ
　２３に記憶する。次いでステップ１０２でこれらのデ
ータに基き所要燃料噴射量Ｗを決定し、ステップ１０３
で代表シリンダ（本実施例では第１シリンダ）の燃料噴
射時間ｔ、＝ｔｙ／ｃ７Ｔ１τを設定する。次いでステ
ップ１０１で読み込んだクランク角から次に燃料噴射を
行うシリンダ番号ｉを判定しくステップ１０４）、エン
ジン回転数、吸入空気量等の運転条件を基に、ＲＯＭ　
２３に記憶した噴射時間修正係数のテーブルのルックア
ップを行ないそのシリンダの修正係数α１を求める（ス
テップ１０５）。

次にステップ１０３で求めた代表シリンダの燃料噴射時
間ｔｏとステップ１０５で求めた修正係数α８からその
シリンダの燃料噴射時間１．＝１゜Ｘα、を設定しくス
テップ１０６）、燃料噴射を行なう（ステップ１０７）
。この操作は各シリンダの燃料噴射毎、すなわちエンジ
ンの１回転当り２回ずつ行なわれる。

第４図、第５図は本発明の別の実施例を示している。本
実施例では各シリンダの吸気管にはスロットル弁をバイ
パスするバイパス通路３１とソレノイド駆動の開閉弁３
２とが設けられている。また第１シリンダのスロットル
弁５下流部には吸気圧力ボート１０が設けられ第１シリ
ンダ吸気管４の圧力を基にプレッシャレギュレータ９で
燃料供給圧力を調節しているのは第１図の実施例と同様
である。

本実施例では、バイパス通路３１はエンジンのアイドル
回転時の空気充填率向上のために用いられるものである
。通常の独立吸気エンジンではアイドル運転時にスロッ
トル弁５が全閉となるとスロットル弁５の下流は大きな
負圧になるため、エンジン吸気行程で吸気弁２が開弁す
るとシリンダ１内に残留した既燃ガスが吸気管５に逆流
する。特に高出力エンジン等で吸気弁２と排気弁３との
バルブオーバラップが大きいエンジンでは上記逆流する
既燃ガスの量も多い。この既燃ガスはエンジンの吸気行
程で再度シリンダに吸入されるため、結果としてシリン
ダに残留する既燃ガスの量が増大することになり燃焼条
件が悪化してしまう。

本実施例のバイパス通路３１はアイドル運転時吸気管へ
の既燃ガス逆流を防止するために設けられており、アイ
ドル運転時に吸気弁開弁前の一定期間だけバイパス通路
３１のバルブ３２を開弁させることにより吸気管内負圧
を急激に低下（吸気管内圧を上昇）させ、吸気弁開弁時
の既燃ガス逆流を減少させるものである。第５図はこの
エンジンのアイドル運転時の吸気圧変化を示しており、
バイパス通路３１を持たないエンジンの吸気圧変化（図
に点線で示す）に対し、吸気弁開弁時に先立って大きな
圧力上昇があることがわかる。このようなエンジンでは
、アイドリング時に各シリンダの燃料噴射時における吸
気管内圧力と代表シリンダの吸気管圧力との差が通常の
エンジンよりも大きくなっている。従って代表シリンダ
の吸気管圧力で燃料供給圧力を制御した場合の燃料供給
圧力と各シリンダ吸気圧力の差ΔＰ′は通常のエンジン
の場合（図のΔＰ）より小さくなるため、各シリンダで
は燃料噴射流量は大きくバラついてしまう。従ってこの
ようなエンジンには特に本発明の燃料噴射装置を用いる
効果が大きい。

〔発明の効果〕

本発明は、上述のように独立吸気エンジンの１つのシリ
ンダの吸気管負圧を用いて燃料供給圧力を制御し、各シ
リンダの燃料噴射時間を予め設定した修正係数を用いて
修正することにより各シリンダ間の燃料噴射量のバラつ
きをなくしているため、連通管、負圧遅延弁等の複雑な
構成が不要となり、簡単な構成で応答性と精度のすぐれ
た制御を可能としている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料噴射装置の一実施例の構成を示す
略示図、第２図は第１図の各シリンダの吸気管圧力変動
を示す図、第３図は本発明の燃料噴射装置の制御を示す
フローチャート、第４図は本発明の別の実施例を示す略
示図、第５図は第４図の各シリンダの吸気管圧力変動を
示す図である。 ４・・・吸気管、　　　　　　５・・・スロットル弁、
６ａ〜６ｄ・・・燃料噴射弁、 ９・・・プレッシャレギュレータ、 １０・・・吸気圧力ボート、２０・・・ＥＣＵ、３１・
・・吸気バイパス通路、 ３２・・・ソレノイド弁。 第１図 ２０・・・ＥＣＵ 第 ３ 図 第 図 ３２…ソレノイド弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれのシリンダの吸気管毎に独立したスロット
   ル弁を有する独立吸気エンジンの燃料噴射装置において
   、 前記シリンダのうち１つのシリンダのスロットル弁下流
   の吸気管内圧力を検出する代表吸気圧力検出手段と、上
   記により検出した代表吸気圧力と所定の圧力差を生じる
   ように全シリンダへの燃料供給圧力を制御する燃料供給
   圧調整手段と、エンジンの負荷条件に応じて前記１つの
   シリンダの燃料噴射時間を設定する代表燃料噴射時間設
   定手段と各シリンダの燃料噴射に際して予め各シリンダ
   毎に設定された修正係数を用いて、前記代表燃料噴射時
   間設定手段により設定された代表燃料噴射時間から各シ
   リンダ毎の燃料噴射時間を設定する燃料噴射時間修正手
   段とを備えたことを特徴とする独立吸気エンジンの燃料
   噴射装置。