JPH0323338A - 内燃型エンジンの燃料噴射供給装置 - 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、電気的に制御され、圧力下においてエンジン
の吸気マニホールドに燃料を噴射する、少なくともーの
噴射装置を具備する内燃型エンジンの燃料噴射装置と、
エンジン速度等のエンジンの動作パラメータに反応する
センサに接続され、可変デューティ比の周期的信号を出
力する制御回路との分野に係るものである。

本発明は、いわゆる非直接型の燃料噴射装置、すなわち
エンジンの吸気マニホールドに燃料を噴射する全ての燃
料噴射装置に適用されるものである（燃焼室に直接噴射
する装置は含まない）。この燃料噴射は、一点噴射、す
なわち絞りメンバーの上流に位置しマニホールドの一点
に燃料を噴射する一の噴射装置を使用するものであって
もよい。

本発明は上述の用途に適用することができるが、全てあ
るいはグループ毎に同時に動作するように制御され、あ
るいは各々が関連する吸気バルブの上流のマニホールド
の分岐管に通じて独立に動作するように設けられた複数
の噴射装置によってなされる多点噴射に用いて特に好適
である。

「従来の技術ゴ 一般的に、エンジンが安定した状態で稼働している期間
内において、非直接型の燃料噴射装置は「同期噴射」と
称される動作を行う。この動作においては、各噴射装置
はエンジンのシャフトが所定の角度になると駆動される
。個々あるいはグループ毎に制御される複数の噴射装置
から成る多点噴射方式においては、異なった噴射装置（
あるいは異なったグループ）は、燃料供給圧力の変化を
小とするため、一般的に相対的な角度変位を伴って制御
される。

燃料噴射装置のための制御回路は、過渡的な動作期間に
おいても満足な動作を可能とするように設計される必要
がある。例えば、加速時に必要とされる追加の燃料を内
燃機関に供給するために、同期噴射を非同期噴射に変更
する技術が既に提案されている（米国Ｐａｔ．Ｎｏ．４
，５７３，４４３）。また、各噴射装置の＃御パルスを
導出するためのエンジンの動作パラメータが制御回路に
供給され、ここで同期噴射によっては弱すぎると判定さ
れたとき、同期噴射を非同期噴射に変更する技術ら提案
されている（米国Ｐａｔ．Ｎｏ．４，２００，０６３）
。

しかし、本発明は、別異な課題を解決することを目的と
している。すなわち、エンジンの始動時、あるいは冷え
たエンジンの加熱時に動作するものであり、これらの状
態においては、エンジンに供給される燃料の量を増加さ
せる必要かある。この点については、他の種々の解決方
法が既に提案されている。例えば、非常に微細粒の加圧
燃料を噴射する追加のコールドスタート噴射装置を使用
した例がある。しかし、この解決方法によれば追加の噴
射装置が必要であり、さらに、噴射された燃料のうち少
なからぬ微細粒子がインテークマニホールドの内周壁を
湿らせる。特に、温度がきわめて低い場合にあっては、
燃料が内周壁にこびりついた小膚状になるという不具合
があった。また、始動時において、低圧の燃料を連続的
にマニホールドに噴射するという、さらに進歩した解決
方法も存在する（フランスＰａｔ．Ｎｏ．２，３３２，
４３１）。しかし、噴出燃料が吸気バルプの軸に直接衝
突して散乱するため燃料の微細化か不充分となるという
問題があった。

「発明が解決しようとする課題゛」 本発明の目的は、上述のものと同様の分野に属する装置
であって、エンジンか始動モータによって低速回転して
いるときに従来知られたものよりもエンジンの始動を容
易にし、低速および非定常回転状態においても同期噴射
を可能とする内燃型エンジンの燃料噴射供給装置を提供
することを目的としている。

「課題を解決するための千段」 まず、本発明は、「電磁的に制御される噴射装置が閉じ
られると、この時点で噴射燃料が噴射装置を通過する際
、特Ｉこ激しい燃料の微細化あるいは燃料の噴射が発生
する」という発見に基づいてなされたものである。

この発見に鑑み、本発明の燃料噴射供給装置においては
、同期動作によって得られる同期噴射信号よりもきわめ
て高い周波数の非同期噴射信号を、燃料噴射装置に供給
するように構成している。なお、「きわめて高い」とは
、少なくとも「１倍」よりも大であるということである
。

この改良により、一定期間内における燃料噴射装置の閉
じる回数は、きわめて増加する。実際の装置では、Ｉサ
イクル時間（開時間十閉時間）は６０ｍｓを越えないよ
うに設定される。

サイクル周波数が増加することによって、噴射が改善さ
れ、より少ない燃料によってエンジンの満足な始動が可
能になる。

一般常識として、上述の非同期噴射においては、特にエ
ンジンの「かぶりＪを防止するために、非同期噴射を行
う期間を制限する必要がある。したがって、この非同期
噴射の最大持続時間は、エンジンの温度に対して都合よ
く設定された減少関数によって決定される。噴射装置の
噴射の繰り返し周期およびデューティ比も、エンジンの
動作パラメータ、特に冷却液の温度に対する関数として
制御される。デューティ比、噴射の繰り返し周期および
非同期噴射の最大持続時間に付与されるためのこれらの
値は、例えばＲＯＭに設けられたテーブルに格納される
。

「実施例」 次に本発明の一実施例を図面を参照し説明する。

なお、本発明が下記の実施例に限定されるものでないこ
とは勿論である。

まず、一般的な構成の多点噴射方式の燃料噴射装置を第
１図に示す。これは、運転者によって制御されるととも
に隙間センサ１２を有するスロットルメンバ１０を挿入
された空気供給装置を含む。

隙間センサＩ２は、スロットルメンバｌＯの開口角を検
知し、この開口角を示す信号を出力する。

一般的に、蝶型弁郎Ｉ４は、対称的に制御される二のス
ロットルメンバを含む。そして、図示の例においては、
スロットルメンバｌＯが、蝶型弁郎Ｉ４の一方のブロッ
ク内に設けられる。

また、ｌ５は数個の分岐を有するマニホールドであり、
各分岐はエンジンの燃焼室の吸気バルプの上流で開口し
ている。したがって、蝶型弁部ｌ４と、マニホールド１
５とを順次介して空気が流れる。

さらに、図示の実施例においては、電気制御されるバル
ブ２０とともに追加の気管１８が設けられている。バル
ブ２０は、所定の動作期間、特に始動時においてスロッ
トルメンバ１０が閉じているときに、蝶型弁部Ｉ４をバ
イパスして空気をマニホールドｌ５に導く。

また、図示のように、本実施例においては以下のものを
含んでいる。

■蝶型弁郎ｌ４に到達した空気の温度を示す検出信号を
出力する空気温度プロープ２２。

■マニホールドＩ５内の空気圧を監視して信号を出力す
るセンサ２４。この信号を隙間センサｌ２からの信号あ
るいはエンジンの回転速度を示す信号と合成することに
より、エンジンに流入する空気の流量の計算が可能であ
る。

なお、センサＩ２、２４は、流量を直接検出するものに
置き換えてもよいことは勿論である。

燃料供給回路は、リレー２８を介して制御される電磁ポ
ンプ２６を含む。リレー２８は、点火接点５０が閉じる
と励起されるように構成されている。また、ポンプ２６
は、フィルタ３０と分配器とを介して、複数の燃料噴射
装置３４（一個のみ図示する）に燃料を供給する。これ
ら燃料噴射装置３４は、吸気バルブ１６に近接して上流
に配置されている。各燃料噴射装置３４に供給された燃
料には、圧力調整器３６によって圧力が付与される。な
お、圧力調整器３６には、リザーバ３８に帰還するパイ
プが設けられている。燃料供給量は固定であってもよく
、あるいはセンサ２４に検出されたマニホールドｌ５内
の圧力によって決定してもよい。

第１図の実施例には、その他の動作パラメータを検出す
るために、以下のように、さらに種々のセンサか設けら
れている。

■冷却液温プローブ４０、 ■エンジンリング４４の通過する歯数をカウントしてパ
ルス信号を出力するセンナを含む、エンジン速度／位置
センサ４２ｏここで、エンジンリング４４には、所定の
偏移角の識別を可能とするために、ギャップが設けられ
ている。

環流方式を採用する場合において、もし必要であれば、
排気マニホールドの中に酸素含有量を測定するプローブ
を設けてもよい。

各燃料噴射装置は、点火接点５０が閉じると、直ちに制
御回路４６の制御によってバッテリー４８から電圧が印
加され駆動される。制御回路４６は、凋節可能なデュー
ティ比を有する矩形パルス状の制御信号を、燃料噴射装
置３４に出力する。

図示の実施例においては、この制御回路４６には、以下
の信号が供給される。

■プローブ４０から供給され、エンジンの冷却液の温度
θβを示す信号、 ■プローブ２２から供給され、空気温θ６を示す信号、 ■センサｌ２から供給され、蝶型弁１０（すなわちスロ
ットルメンバー）の開口角αを示す信号、■センサ４２
から供給され、可変周波数のパルス列であって、エンジ
ン速度を示す信号、および■センサ２４から供給され、
マニホールド１５の絶対圧を示す信号。

このエンジンの定常状態における動作は当業者にとって
屑知であるから、説明は不要であろう。

この動作期間内においては、制御回路４６は各燃料噴射
装置ｌ６に噴射指令パルスを供給する。この開パルスは
、対応する吸気バルブ３４の上下動に同期するとともに
、各動作パラメータ（特にスロットルメンバーＩＯによ
って調節された空気流量）に基づいた時間遅れを有する
。各パラメータの値に基づいて各制御パルスの時間遅れ
を算出するための計算プログラムは、制御回路４６の内
部のＲＯＭに予め格納されている。

本発明の見地からして、制御回路４６にはコールドスタ
ートプログラムが設けられている。このコ！ルドスター
トプログラムもＲＯＭに格納され所定の３段階の動作を
可能としている。最後の２つの段階は、通常の動作温度
までエンジンのウオームアップが完了している場合には
、省略してもよい。

第１段階の動作は、エンジンがスタートモータによって
始動されると、直ちに開始される。なお、エンジンの始
動はセンサ４２からの信号あるいはスタートモータの動
作によって検知される。

また、第ｌ段階は、エンジンの回転数Ｎが所定値Ｎ。（
所定値Ｎ０はエンジンの持続回転が可能となる回転数で
あり、一般的には２００〜４００ｒｐｍ程度である）に
達し、あるいは、エンジンのかぶりを防止するために予
め設定された所定時間（　ｆｌｌｌＪえば５秒）が経過
すると、何れか早い方の時刻に終了する。なお、上記所
定時間は冷却肢の温度に基づいて設定してもよい。

第４図に示された制御回路４６に設定されたプログラム
は、第２段階および第３段階が経過した後に、直ちに第
１段階に戻らないように横成する必要がある。なお、エ
ンジンを所定時間停正させ、完全な初期状態に戻した場
合にはこの限りではない。

エンジンの初期状ｆｌＪこ噴射時間を適合させることが
可能であるとともに、制御回路４６の構成を単゛純にす
ることができる一つの解決策がある。この解決策におい
ては、第１段階に矩形パルス列を出力するように制御回
路４６を構成する。この矩形パルス列は、僅か数種類の
値の中から遣択された時間幅を有し、この時間幅は、初
期の温度θＱに対応して一の値が選択される、そして、
その繰り處し周期は、約８ｍｓ　ｅ　ｃの単位期間のｎ
倍に等しくなるように設定する。ここでｎは、僅か数種
類の値の中から選定される。

デューティ比は、温度θＱが低くなるほど大となるよう
に設定され、そして温度θＱが最も低い場合に最も長い
繰り点し周期が設定される。

一例として、下表ｌにおける値を設定することができる
（この表においては、測定された温度に最も近接した温
度θＱが選択され、これに基づいて噴射時間、繰り返し
周期および最大持続時間が選択される。）。

表！ また、燃料の超過によって始動に失敗した場合、制御回
路４６は、エンジンのかぶりを防止するため、センサ１
２を介してスロットルメンバーＩＯが最大に開いた状態
を検知すると、非同期噴射を同期噴射に変更する。

一例として、第３図に燃料噴射動作のタイムチャートを
示す。一定の反復周波数（２段目）の下で、センサ４２
から検出信号（１段目）が出力される。

そして、その周波数は、エンジンの始動時における変則
的な動作のために可変になっている。点火時間（３段目
）はエンジンシャフトの回転に同期している。

第２段階は、エンジンが持続回転可能な回転数に達し、
あるいは所定時間が経過したときに、開始される。これ
は、エンジンの動作サイクルの所定倍、あるいは、等価
であるが、所定回数Ｍだけ連続してエンジンが上死点を
通過するまで、継続される。

第２段階においては、同期動作によって燃料噴射がなさ
れる。但し、各噴射時間は、エンジン温度（一般的には
定常状態の温度よりも低い）に対応する所定の動作状態
に基づいて制御回路４６によって設定される。この噴射
時間は、「基本時間」に対して乗算あるいは加算修正し
たものである。

なお、「基本時間」とは、加熱完了時の温度θｅの関数
として求められる、噴射時間である。

上死点の通過回数Ｍは、特に各エンジンのタイプ毎の特
性に基づいて選択されるべきであるが、一般的には「０
」（すなわち第２段階の動作を全く行わない）ないしｒ
２５５Ｊ程度の値に設定すると好適である。第２段階の
期間においては、乗算あるいは加算による補正値は一定
値に保持される。乗算係数の場合には、一般的には１〜
３の値に設定すると好適である。

第２段階が終了すると、第３段階が開始される。

この段階においては、制御回路４６は、エンジンサイク
ルの数に対する線形あるいは略線形の関数に従って、乗
算あるいは加算補正値を減少させる。

好適な一例としては、補正値による影響が無くなるまで
、該浦正値を各サイクル毎に、元の値のｌ／２５６づつ
減少させるとよい。そして、第３段階は、乗算補正値が
ｒｌＪとなり、あるいは加算浦正値が「０」となると、
終了する。

第３段階が終了すると、制御回路４６は、従来技術の動
作を再開する。すなわち、燃料／空気混合比を理論混合
比とするような制御を専ら行う。

なお、理論混合比は温度に対する減少関数、あるいは温
度に反比例する値をとなるものである。

ただし、第３段階の終了後において、アイドリング運転
を正常に行うためには、通常動作温度下のアイドリング
に必要な燃料／空気混合気よりも多量の混合気をエンジ
ンに供給すると好適である。

さらに、この屁合気を理論混合比よりもａ厚にしておく
と一層好適である。この点については、種々のエンジン
に対して、流量および混合比を選択するための多数の選
択技術が既に知られていろ。

例えば、エンジンに供給される空気／燃料混合気の増加
分は、蝶型弁部をバイパスするバルブ２０を開くことに
よって得ることができる。ここで、制御回路４６は、例
えば各エンジン温度に対して与えられたマッピングテー
ブルによって、混合比を最適値に維持することができる
。

「発明の効果」 以上説明した通り本発明によれば、エンジンの始動を容
易にすることができ、さらに、低速お上び非定常回転状
態においても同期噴射が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の多点噴射装置のブロック図
、第２図は本発明の装置を使用した代表的な始動制御に
おける連続した各段階を示す図、第３図は、噴射が非同
期である場合の１周期における連続した噴射例を示す図
、第４図は制御のフローチャートである。 ３４・・・・・・燃料噴射装置、４６・・・・・・制御
回路（制御装置）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御信号によって駆動され、燃料に圧力を印加し
   てエンジンの吸気部に供給する、少なくとも一の電気的
   に制御される燃料噴射装置と、前記制御信号を前記燃料
   噴射装置に供給する制御装置であって、その入力端には
   回転数および温度を含む前記エンジンの動作状態に基づ
   いた検出信号を出力する複数のセンサが接続され、かつ
   、前記エンジンの動作に同期し前記エンジンの回転速度
   に比例した周期と前記動作状態に基づいて変化するデュ
   ーティ比とを有する同期駆動信号を前記制御信号として
   前記燃料噴射装置に出力する同期駆動信号出力手段と、
   前記エンジンの動作速度が自力運転可能な速度に達する
   まで前記同期駆動信号よりも周期の短い非同期駆動信号
   を前記制御信号として前記噴射装置に供給する非同期駆
   動信号出力手段であって前記エンジンの温度を示す検出
   信号の関数としての前記非同期駆動信号の周波数とデュ
   ーティ比とを出力するためのテーブルを記憶する不揮発
   性メモリを有する非同期駆動信号出力手段とを有する制
   御装置と、 を具備することを特徴とする内燃型エンジンの燃料噴射
   供給装置。
2. （２）前記制御装置は、前記エンジンの温度が大となる
   ほど前記非同期駆動信号による前記燃料噴射装置の噴射
   時間を小とするように構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の内燃型エンジンの燃料噴射
   供給装置。
3. （３）前記制御装置は、前記非同期駆動信号の出力が終
   了すると、前記エンジンの動作サイクルの所定値倍たる
   所定期間において噴射信号を出力するように構成され、
   かつ、前記所定期間における前記各噴射信号は、前記エ
   ンジンの温度に対応して決定される基準時間に予め解析
   された係数を乗算することによって、あるいは、前記基
   準時間に予め解析された時間を加算することによって求
   められる持続時間を有することを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の内燃型エンジンの燃料噴射供給装置。