JPH0419357A - 内燃機関の燃料噴射装置 - 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〕 本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

特表昭６３−５００３２２号公報には、先端にノズル口
が形成された圧縮空気通路内に供給された燃料を圧縮空
気によってノズル口から噴射せしめるいわゆるエアブラ
スト弁において、低負荷低速運転時においてはエアブラ
スト弁内に供給された燃料量の少なくとも８０％を排気
弁閉弁後において噴射し、高負荷時においてはエアブラ
スト弁内に供給された燃料量の少なくとも８０％を排気
弁閉弁前に噴射するようにした噴射方法が開示されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ノズル口から燃料が実際に噴射されている期間の終了時
期（以下「燃料噴射終了時期」という）には、機関運転
状態に応じて最適噴射終了時期が存在し、この最適噴射
終了時期からずれると燃焼および排気エミッションが悪
化する。

燃料を圧縮空気によってノズル口から前述のように噴射
せしめる従来のエアブラスト弁においては、燃料噴射終
了時期は、エアブラスト弁内に供給された燃料量によっ
て変化する。すなわち、従来のエアブラスト弁において
は燃料噴射終了時期が最適噴射終了時期となるように制
御されていないため、燃料噴射終了時期が最適噴射終了
時期からずれてしまい、この結果燃焼および排気エミッ
ションが悪化するという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明によれば第１図の発明
の構成図に示されるように、先端にノズル口が形成され
た圧縮空気通路内に供給された燃料を圧縮空気によって
ノズル口から噴射せしめるエアブラスト弁２０と、ノズ
ル口から燃料が実際に噴射せしめられている時間である
燃料実噴射時間を予め求める燃料実噴射時間計算手段１
００と、ノズル口からの燃料噴射の最適噴射終了時期を
機関運転状態に基づいて求める最適噴射終了時期計算手
段１０２と、燃料実噴射時間および最適噴射終了時期に
基づいてノズル口からの燃料噴射の終了時期が最適噴射
終了時期となるようにエアブラスト弁を制御する制御手
段１０４とを備えている。

〔作　用〕

燃料実噴射時間および最適噴射終了時期に基づいて前記
ノズル口からの燃料噴射の終了時期が最適噴射終了時期
となるようにエアブラスト弁を制御する。

〔実施例〕

第２図および第３図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２はピストン、３はシリンダヘッド、４は燃焼室、
５は一対の給気弁、６は給気ポート、７は一対の排気弁
、８は排気ポート、９は点火栓を夫々示す。シリンダヘ
ッド３の内壁面上には排気弁７側の給気弁５周縁部と弁
座間の開口を給気弁５の全開弁期間に亘って閉鎖するマ
スク壁１０が形成される。従って給気弁５が開弁すると
新気が矢印Ａで示されるように排気弁７と反対側から燃
焼室４内に流入する。一対の給気弁５の間に位置するシ
リンダヘッド３の内壁面上にはエアブラスト弁２０が配
置される。

第４図はエアブラスト弁２０の一部断面側面図を示す。

第４図を参照すると、エアブラスト弁２０のハウジング
２１内にはまっすぐに延びるニードル挿入孔２２が形成
され、このニードル挿入孔２２内にニードル挿入孔２２
よりも小径のニードル２３が挿入される。ニードル挿入
孔２２の一端にはノズル口２４が形成され、このノズル
口２４はニードル２３の先端部に形成された弁部２５に
よって開閉制御される。このノズル口２４は燃焼室４内
に配置される。また、ニードル２３にはスプリングリテ
ーナ２６が固定され、このスプリングリテーナ２６と７
１ウジング２１間には圧縮ばね２７が挿入される。この
圧縮ばね２７のばね力によりノズル口２４は通常ニード
ル２３の弁部２５によって閉鎖される。弁部２５と反対
側のニードル２３の端部には可動コア２８が圧縮ばね２
９のばね力により常時当接せしめられており、ノ１ウジ
ング２１内には可動コア２８を吸引するためのソレノイ
ド３０とステータ３１が配置される。ソレノイド３０が
付勢されると可動コア２８がステータ３１に向けて移動
し、その結果ニードル２３が圧縮ばね２７のばね力に抗
してノズル口２４の方向に移動するのでノズル口２４が
開口せし約られる。

一方、ハウジング２１内には円筒状をなすノズル室３２
が形成される。ノズル室３２の一端３２ａは圧縮空気流
入通路３３に連通せしめられ、ノズル室３２の他端３２
ｂは圧縮空気流出通路３５を介してニードル挿入孔２２
内に連通せしめられる。ノズル室３２内には燃料噴射弁
３６の噴口３７が配置され、更にこの噴口３７はノズル
室３２内の一端３２ａと他端３２ｂとの間に位置する。

第４図に示されるように圧縮空気流出通路３５はまっす
ぐに延びている。噴口３７は圧縮空気流出通路３５の軸
線上に配置され、噴口３７からは圧縮空気流出通路３５
の軸線に沿って広がり角の小さな燃料が噴射される。圧
縮空気流出通路３５はノズル口２４方向に向けてニード
ル挿入孔２２に対して斜めに延びており、ニードル挿入
孔２２に対し２０度から４５度をなしてニードル挿入孔
２２に斜めに接続される。

第５図には本実施例の全体構成図を示す。第５図を参照
すると、４０はインテークマニホルド、４１はサージタ
ンク、４２はエアクリーナ、４３はサージタンク４１と
エアクリーナ４２とを連結する給気管を夫々示す。給気
管４３の途中には、上流側から順次エアフローメータ４
４、スロットル弁４５および機械式過給機４６が設けら
れる。エアクリーナ４２とエアフローメータ４４の間の
給気管４３から導管４７が分岐され、この導管４７は、
ニアコンプレッサ４８の吸入口４８ａに連絡される。一
方、ニアコンプレッサ４８の吐出口４８ｂは、圧縮空気
流入通路３３に接続される。このニアコンプレッサ４８
は機関によって駆動され、エアブラスト弁２０に圧縮空
気を供給する。

圧縮空気流入通路３３の途中には圧力調整器４９が設け
られ、圧力調整器４９は戻し管５０を介して、導管４７
の給気管４３への、開口とエアフローメータ４４との間
の給気管４３に連通される。圧力調整器４９は、圧縮空
気流入通路３３内の圧縮空気圧力が所定圧力を越えると
、戻し管５０を介して圧縮空気を放出し、圧縮空気流入
通路３３内の圧縮空気圧力を所定圧力に調節する。

ニアブラスト弁２０のソレノイド３０および燃料噴射弁
３６は電子制御ユニット６０に接続されて電子制御ユニ
ット６０の出力信号により制御される。電子制御ユニッ
ト６０はディジタルコンピュータからなり、双方向性バ
ス６１により相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメ
モリ）６２、ＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）６３
、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６４、入力ポートロ５
および出力ポートロ６を具備する。エアフローメータ４
４は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、この出力
電圧はＡＤ変換器６７を介して入力ポートロ５に入力さ
れる。入力ポートロ５には、機関回転数を表す出力パル
スを発生するクランク角センサ５３、クランク１回転毎
に予袷定められたクランク角位置で出力パルスを発生す
るクランク基準位置センサ５４が接続される。一方、出
力ポートロ６は対応する駆動回路７０．７２を介してエ
アブラスト弁のソレノイド３０および燃料噴射弁３６に
接続される。

再び第４図を参照して、ニードル挿入孔２２、ノズル室
３２および圧縮空気流出通路３５は圧縮空気流人通路３
３を介してニアコンプレッサ４８（第１図参照）に連通
している。従ってこれらニードル挿入孔２２、ノズル室
３２および圧縮空気流出通路３５内に圧縮空気で満たさ
れている。この圧縮空気中に噴口３７から圧縮空気流出
通路３５の軸線に沿って燃料が供給される。第４図に示
されるように圧縮空気流出通路３５がニードル挿入孔２
２に斜めに接続されているので噴射燃料の大部分は弁部
２５近傍のニードル２３周りのニードル挿入孔２２内に
達する。このとき一部の燃料は圧縮空気流出通路３５の
内壁面およびノズル室３２の内壁面上に付着する。次い
でソレノイド３０が付勢されるとニードル２３がノズル
口２４を開弁する。このとき弁部２５近傍に供給燃料が
集まっているのでニードル２３がノズル口２４を開弁す
るや否や燃料と圧縮空気が共にノズル口２４から燃焼室
４内に噴出する。また、ニードル２３がノズル口２４を
開弁すると圧縮空気が圧縮空気流入通路３３からノズル
室３２内に流入し、次いで圧縮空気流出通路３５を経て
ノズル口２４に向かう。次いで燃料の噴出が完了すると
ソレノイド３０が消勢されてニードル２３がノズル口２
４を閉弁する。

ところでエアブラスト弁２０においては、ノズル口２４
から燃料が実際に噴射されている期間の終了時期すなわ
ち燃料噴射終了時期はエアブラスト弁２０内に供給され
た燃料量によって変化する。

第６図を参照すると、燃料噴射弁３６からエアブラスト
弁２０内に供給される燃料量が少量の場合、燃料噴射弁
３６は例えばＴＡ［ＩＬの間オンされ、一方、供給燃料
量が比較的多量の場合には燃料噴射弁３６は例えばＴＡ
［ＩＭの間オンされる。燃料噴射弁３６からの燃料供給
後ノズル口２４の開弁信号が８され、これによってニー
ドル２３がリフトしてノズル口２４が開弁せしめられる
。第６図において、燃料噴射率は単位時間当りの燃料噴
射量を示している。ノズル口２４が開弁せしめられると
無効時間ＤＴの後、ノズル口２４から燃料が実際に噴射
される。供給燃料量が少量の場合には、燃料実噴射時間
はＥＴＡ［ｌＬであり、燃料噴射はＩＦＴＬにおいて終
了する。一方、燃料供給量が比較的多量の場合には、燃
料実噴射時間はＥＴＡ［ＩＭであり、燃料噴射はＩＦＴ
Ｍにおいて終了する。このように燃料噴射弁３６からエ
アブラスト弁２０内への燃料供給量によって燃料噴射終
了時期が変化する。

第７図にはある機関運転状態における燃料噴射終了時期
とＨＣ排出量および燃費の関係を示す。

第７図を参照すると、燃料噴射終了時期はＨＣ排出量お
よび燃費に大きな影響を及ぼし、最適噴射終了時期にお
いてＨＣ排出量および燃費はほぼ最小となる。

従って前述のようにエアブラスト弁２０内への燃料供給
量によって燃料噴射終了時期が変化すると、燃料噴射終
了時期を最適噴射終了時期に一致させることができず燃
焼および排気エミッションが悪化するという問題がある
。この結果ＨＣ排出量および燃費が増大する。

このため本実施例では、燃料実噴射時間および最適噴射
終了時期を予め求め、これらに基づいて燃料噴射終了時
期が最適噴射終了時期となるように制御している。

第８図にはノズル口２４の開弁時期すなわち噴射開始時
期を計算するためのルーチンを示す。このルーチンは一
定時間毎の割込みによって実行される。第８図を参照す
ると、まずステップ８０において燃料噴射弁３６の燃料
供給時間Ｔ八ｔｌＦが機関回転数と吸入空気量に基づい
て計算される。次いで、ステップ８１においてノズル口
２４から燃料が噴射されている期間すなわち燃料実噴射
時間ＥＴＡＩＪが計算される。燃料実噴射時間ＥＴＡＬ
Ｉは、第９図に示されるように燃料供給時間ＴＡＵＦに
基づいて計算され、ＴＡＵＦの増大に伴なって増大する
。第９図に示されるようなＴＡＵＦとＥＴＡＵとの関係
は予めＲＯＭ　６２内に記憶されている。次いで第８図
のステップ８２では機関運転状態に基づいて最適噴射終
了時期ＩＦＴＢが計算される。最適噴射終了時期ＩＰＴ
Ｂは、第１０図に示されるように、上死点からの進角で
示され、例えば機関回転数ＮＥの増大に応じて進角せし
められる。第１０図に示されるようなＮＥとＩＦＴＢと
の関係は予めＲＯＭ　６２内に記憶されている。次いで
第８図のステップ８３では無効時間ＤＴがエアブラスト
弁２０に供給される電圧Ｖに基づいて計算される。第１
１図に示されるように無効時間ＤＴは供給電圧Ｖの増大
に応じて減少せしめられる。第１１図に示されるような
ＶとＤＴとの関係は予めＲＵＭ　６２内に記憶されてい
る。次いで第８図のステップ８４では、［ＥＴＡｌｌと
ＤＴの和をクランク角に換算し、これをＩＦＴＢから減
じることによって噴射開始時期ＩＳＴが計算される（第
１２図参照）。

第１３図にはエアブラスト弁２０を制御するためのルー
チンを示す。このルーチンは一定クランク角毎の割込み
によって実行される。

第１２図および第１３図を参照すると、まずステップ９
０では、機関のクランク角θが燃料噴射弁３６の開弁開
始時期θ１となったか否かが判定され、θ＝θ１となる
とステップ９１へ進み、燃料噴射弁３６が開弁される。

ステップ９２では、θが燃料噴射弁３６の開弁終了時期
θ２となったか否かが判定され、θ＝０２となると、ス
テップ９３へ進み、燃料噴射弁３６が閉弁される。

ステップ９４では、クランク角θがノズル口２４の開弁
開始時期、すなわち、噴射開始時期ＩＳＴとなったか否
かが判定され、θ＝ＩＳＴとなるとステップ９５へ進み
、ノズル口２４を開弁して燃料の噴射を行なう。次にス
テップ９６では、θがノズル口２４の開弁終了時期θ３
になったか否かが判定され、θ＝θ３となると、ステッ
プ９７へ進み、ノズル口２４を閉弁し、このルーチンを
終了する。

以上のように本実施例によれば燃料噴射終了時期を最適
噴射終了時期に制御することができるため、燃焼および
排気エミッションを向上せしめることができる。このた
め、ＨＣ排出量および燃費を低減することができる。

〔発明の効果〕

ノズル口から燃料が実際に噴射されている期間の終了時
期を最適噴射終了時期となるように制御することができ
るため燃焼および排気エミッションを向上せしめること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図はシリンダヘッド内壁
面の底面図、第３図は２サイクル機関の側面断面図、第
４図はエアブラスト弁の一部断面側面図、第５図は本発
明の実施例の全体構成図、第６図はエアブラスト弁の動
作を説明するためのタイムチャート、第７図は燃料噴射
終了時期と、ＨＣ排出量および燃費との関係を示す線図
、第８図は噴射開始時期を計算するためのフローチャー
ト、第９図は燃料供給時間ＴＡＵＦと燃料実噴射時間Ｅ
ＴＡＵとの関係を示す線図、第１０図は機関回転数ＮＥ
と最適噴射終了時期ＩＦＴＢとの関係を示す線図、第１
１図は供給電圧Ｖと無効時間ＤＴとの関係を示す線図、
第１２図はエアブラスト弁の各作動時期を示す線図、第
１３図はエアブラスト弁の作動を制御するためのフロー
チャートである。 ２０・・・エアブラスト弁、 ２４・・・ノズル口。 第 図 第 図 ン 第 図 第 図 ２０・・・エアブラスト弁 ２４・・・ノズル口 ←早い　　　　　　　　遅れ９ 燃料噴射終了時期 第 図 第 図 ＡＵＦ 第 図 Ｅ 第 １０図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 先端にノズル口が形成された圧縮空気通路内に供給され
   た燃料を圧縮空気によって前記ノズル口から噴射せしめ
   るエアブラスト弁と、前記ノズル口から燃料が実際に噴
   射せしめられている時間である燃料実噴射時間を予め求
   める燃料実噴射時間計算手段と、前記ノズル口からの燃
   料噴射の最適噴射終了時期を機関運転状態に基づいて求
   める最適噴射終了時期計算手段と、前記燃料実噴射時間
   および前記最適噴射終了時期に基づいて前記ノズル口か
   らの燃料噴射の終了時期が前記最適噴射終了時期となる
   ように前記エアブラスト弁を制御する制御手段とを備え
   た内燃機関の燃料噴射装置。