JPH04219461A - 内燃機関のアシストエア供給装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関において、燃
料噴射弁の噴口近傍に吸入空気の一部をアシストエアと
して供給するアシストエア供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子制御燃料噴射装置を有する内燃機関
においては、吸気マニホールドのブランチ部又は吸気ポ
ートに各気筒ごとに電磁式燃料噴射弁を設けて、燃料噴
射を行っているが、噴射燃料の微粒化（霧化の促進）の
ため、アシストエア供給装置を設けたものがある（特公
昭６４−９４６５号公報，実公昭６３−１８７６７号公
報等参照）。

【０００３】これは、アシストエア通路により、スロッ
トル弁上流より吸入空気の一部を導き、各燃料噴射弁の
噴口近傍にアシストエアとして供給するもので、噴射燃
料へのアシストエアの衝突により噴射燃料を微粒子化し
、これにより燃焼を改善して排気浄化性能等の向上を図
ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アシストエア供給装置においては、燃料噴射タイミング
とは無関係に常時アシストエアを供給するか、オンオフ
制御する場合でもアシストエア通路の上流側集合部に設
けた単一の制御弁により制御していた。このため、各気
筒ごとに設けた燃料噴射弁を互いに独立に駆動して各気
筒の吸気行程とタイミングを合わせて燃料噴射を行わせ
るいわゆるシーケンシャルインジェクションシステムに
おいては、たとえ燃料噴射タイミングにてアシストエア
を供給するように制御しても、アシストエア制御弁が１
つであると、ある気筒の燃料噴射弁の燃料噴射時に他の
燃料噴射しない燃料噴射弁にもアシストエアが供給され
てしまい、燃料噴射中の燃料噴射弁へ必要なアシストエ
ア流量を確保するために、全体のアシストエア流量を増
大させる必要を生じて、吐出能力の高い過給機が必要と
なる他、特にアイドル時においては不要なアシストエア
による機関回転の上昇（ハイアイドル）が発生するとい
う問題点があった。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
、シーケンシャルインジェクションシステムに好適なア
シストエア供給装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、吸
気マニホールドのブランチ部又は吸気ポートに各気筒ご
とに燃料噴射弁を設け、互いに独立に燃料噴射を行わせ
るようにした内燃機関において、スロットル弁上流より
吸入空気の一部を導き途中より分岐して各燃料噴射弁の
噴口近傍にアシストエアとして供給するアシストエア通
路を設け、各燃料噴射弁へのアシストエア通路にそれぞ
れアシストエア制御弁を設け、各アシストエア制御弁を
互いに独立に各燃料噴射弁の燃料噴射とほぼ同期して開
弁駆動する制御装置を設けて、アシストエア供給装置を
構成する。

【０００７】ここで、制御装置は、各アシストエア制御
弁を、各燃料噴射弁の燃料噴射開始時期より所定の期間
進ませた時期に開弁駆動するものであるとよい。また、
アシストエアの供給方式については、アシストエア通路
の上流側と下流側との圧力差によりアシストエアを供給
する構成（自然アシスト方式）としてもよいし、アシス
トエア通路の途中に過給機を備え、該過給機によりアシ
ストエアを供給する構成（過給アシスト方式）としても
よい。

【０００８】また、アシストエア通路として、上流側と
下流側との圧力差によりアシストエアを供給する第１通
路と、過給機を備えて該過給機によりアシストエアを供
給する第２通路とを設け、機関運転状態により第１通路
と第２通路とを切換える切換装置を設けるようにすると
更によい。

【０００９】

【作用】上記の構成においては、各気筒ごとに設けた燃
料噴射弁より、互いに独立に燃料噴射を行わせるに際し
、各燃料噴射弁の燃料噴射とほぼ同期して対応するアシ
ストエア制御弁を開弁駆動し、燃料噴射を行う燃料噴射
弁にのみ、その噴口近傍に、吸入空気の一部をアシスト
エアとして供給することができ、他の燃料噴射弁へのア
シストエアの供給を止めて、ハイアイドル等を防止でき
る。

【００１０】ここで、各アシストエア制御弁を、各燃料
噴射弁の燃料噴射開始時期より所定の期間進ませた時期
に開弁駆動することで、エア供給の応答遅れに対処でき
る。また、アシストエアの供給方式について、自然アシ
スト方式とすると、高負荷域（低ブースト域）でアシス
ト効果が落ちるものの、低負荷域（高ブースト域）での
負荷の増大を招くことがなく、逆に、過給アシスト方式
とすると、低負荷域での負荷の増大を招くものの、高負
荷域でもアシスト効果を上げることができる。

【００１１】また、アシストエア通路として、自然アシ
スト方式の第１通路と、過給アシスト方式の第２通路と
を設け、機関運転状態により切換え使用することにより
、すなわち、低負荷域（高ブースト域）にて自然アシス
ト方式とし、高負荷域（低ブースト域）にて過給アシス
ト方式とすることにより、低負荷域での負荷の低減と高
負荷域でのアシスト効果の向上との両立を図りうる。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は内燃機関の吸気系のシステム図を示して
いる。エアクリーナ１からの空気は、エアフローメータ
２を通過した後、アクセルペダルに連動するスロットル
弁３の制御を受けて吸入されて、吸気マニホールド４に
至る。そして、そのブランチ部又は吸気ポートにて、各
気筒ごとに設けた燃料噴射弁５から噴射された燃料と混
合して、機関のシリンダ内に吸入される。

【００１３】燃料噴射弁５は、電磁コイルに通電されて
開弁し通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁（イン
ジェクタ）であって、コントロールユニット６からの駆
動パルス信号により通電されて開弁し、図示しない燃料
ポンプにより圧送されプレッシャレギュレータ７により
所定の圧力に調整された燃料ギャラリ８内の燃料を噴射
する。

【００１４】ここで、コントロールユニット６は、内蔵
のマイクロコンピュータにより、エアフローメータ２に
より計測される吸入空気流量Ｑに基づき、基本燃料噴射
量Ｔｐ＝Ｋ・Ｑ／Ｎ（Ｋは定数、Ｎは機関回転数）を演
算し、これに各種の補正を施して、燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔ
ｐ・ＣＯＥＦ（ＣＯＥＦは各種補正係数）を定め、各気
筒の燃料噴射弁５に対し、互いに独立に、各気筒の吸気
行程とタイミングを合わせ、詳しくは燃料噴射終了時期
が吸気ＴＤＣ近傍となるように、このＴｉのパルス幅の
駆動パルス信号を出力することにより、燃料噴射を行わ
せる。燃料噴射終了時期を吸気ＴＤＣ近傍とするのは、
噴射された燃料が直接シリンダ内に吸入されないように
して、燃料の霧化を促進するためである。

【００１５】アシストエア供給装置としては、アシスト
エア通路９が設けられている。アシストエア通路９は、
エアフローメータ２下流でかつスロットル弁３上流のア
シストエア取入口１０から、吸入空気の一部を導き、途
中で第１通路１１と第２通路１２とに分流した後、再び
合流する。第１通路１１は、上流側と下流側との圧力差
によりアシストエアを供給する構成（自然アシスト方式
）であり、途中には電磁開閉弁１３が介装されている。 第２通路１２は、その途中に過給機として電動式エアポ
ンプ１４を備え、該エアポンプ１４によりアシストエア
を供給する構成（過給アシスト方式）である。尚、アシ
ストエア取入口１０は、エアフローメータ２下流とした
が、上流に設けてもよい。

【００１６】そして、アシストエア通路９は、第１通路
１１と第２通路１２とが合流した後、分岐用のエアギャ
ラリ１５を形成している。このエアギャラリ１５には、
燃料噴射弁５と同数（本例は４気筒で４個）のアシスト
エア制御弁１６が設けられ、各アシストエア制御弁１６
の噴口１７はそれぞれパイプ１８により各燃料噴射弁５
の後述するエア導入口２１に接続されている。

【００１７】ここで、各燃料噴射弁５は、図２に示すよ
うに、バルブボディ５ａ内にニードルバルブ５ｂを備え
、電磁コイル（図示せず）への通電によるニードルバル
ブ５ｂのリフトにより噴口５ｃを開いて燃料噴射を行う
ものであるが、バルブボディ５ａを囲んでカバー１９が
設けられ、カバー１９とバルブボディ５ａとの間に環状
通路２０を形成してある。そして、前記アシストエア制
御弁１６の噴口１７に接続されたパイプ１８をカバー１
９の側部のエア導入口２１に接続することにより、環状
通路２０内にアシストエアを導き、この環状通路２０に
よりアシストエアを案内して燃料噴射弁５の噴口５ｃを
囲む環状のエア噴出口２２より噴出させ、噴射燃料に衝
突させて、噴射燃料の微粒化を促進する。

【００１８】また、アシストエア制御弁１６としては、
燃料噴射弁５と同構造のもの、すなわち、バルブボディ
内にニードルバルブを備え、電磁コイルへの通電による
ニードルバルブのリフトにより噴口を開いてエア噴射を
行う電磁式エア噴射弁（インジェクタ）を使用する。こ
れは応答性の点で優れるからである。従って、アシスト
エア制御弁１６もコントロールユニット６から出力され
る駆動パルス信号により通電されて開弁する。

【００１９】コントロールユニット６によるアシストエ
ア制御弁１６の制御について説明すれば、各アシストエ
ア制御弁１６に対し各燃料噴射弁５の燃料噴射と同期し
て駆動パルス信号を出力することにより、各アシストエ
ア制御弁１６を互いに独立に開弁駆動する。従って、コ
ントロールユニット６により制御装置が構成される。但
し、ある気筒の燃料噴射弁５への駆動パルス信号（燃料
噴射）と、対応するアシストエア制御弁１６への駆動パ
ルス信号（エア噴射）との関係は、図３に示すごとくと
し、アシストエア制御弁１６を燃料噴射弁５の燃料噴射
開始時期より所定の期間Ｔ０　進ませた時期に開弁駆動
する。

【００２０】すなわち、図４のフローチャートに示すよ
うに、ステップ１（図にはＳ１と記してある。以下同様
）で燃料噴射量（燃料噴射パルス幅）Ｔｉを演算し、ス
テップ２で燃料噴射終了時期が吸気ＴＤＣ近傍となるよ
うに燃料噴射開始時期を演算した後、ステップ３で燃料
噴射開始時期より所定の期間Ｔ０　進ませてエア噴射開
始時期を演算して、これらに基づいて制御を行う。尚、
エア噴射終了時期は燃料噴射終了時期と同じでよい。

【００２１】前記所定の期間Ｔ０　は、エア供給の応答
遅れ（配管ボリュウム分）を考慮したもので、自然アシ
スト方式にあっては吸気マニホールド４内の圧力、過給
アシスト方式にあってはエアポンプ１４の過給圧力及び
吸気マニホールド４内の圧力をパラメータとして可変と
するとよい。次に作用を説明する。

【００２２】コントロールユニット６は、各気筒の燃料
噴射弁５に対し、互いに独立に、各気筒の吸気行程とタ
イミングを合わせ、詳しくは燃料噴射終了時期が吸気Ｔ
ＤＣとなるように、吸入空気量に見合ったパルス幅の駆
動パルス信号を出力することにより、シーケンシャルイ
ンジェクション方式で燃料噴射を行わせる。また、コン
トロールユニット６は、これに先立って、各燃料噴射弁
５の燃料噴射開始時期より所定の期間Ｔ０　進ませた時
期に、対応するアシストエア制御弁１６に駆動パルス信
号を出力して、当該アシストエア制御弁１６を開弁駆動
する。 これにより、燃料噴射中の燃料噴射弁５にのみ、その噴
口５ｃ近傍に、吸入空気の一部をアシストエアとして供
給することができ、燃料噴射停止中の燃料噴射弁５への
アシストエアの供給を止めて、ハイアイドル等を防止で
きる。

【００２３】前記電磁開閉弁１３及びエアポンプ１４の
作動もコントロールユニット６により制御される。コン
トロールユニット６は、各種のセンサからの信号に基づ
いて機関運転状態を判別し、低負荷域（高ブースト域）
では、電磁開閉弁１３を開弁させて、エアポンプ１４の
作動を停止し、第１通路１１による自然アシスト方式に
切換える。これは高ブースト域では自然アシストで十分
であり、エアポンプ１４による負荷を低減するのが望ま
しいからである。また、高負荷域（低ブースト域）では
、電磁開閉弁１３を閉弁させて、エアポンプ１４を作動
させ、第２通路１２による過給アシスト方式に切換える
。これは低ブースト域では自然アシストではアシストエ
ア量が不十分だからである。また、低水温時には、低負
荷域であっても、アシストエアによる微粒化効果が大き
いため、電磁開閉弁１３を閉弁させて、エアポンプ１４
を作動させ、第２通路１２による過給アシスト方式とす
る。以上をフローチャートにより表すと、図５（ステッ
プ１１〜１４）のごとくとなる。

【００２４】従って、電磁開閉弁１３と、電磁開閉弁１
３及びエアポンプ１４の制御用のコントロールユニット
６とで、切換装置が構成される。上記の実施例では、機
関運転状態に応じて自然アシスト方式と過給アシスト方
式とを切換えるようにしたが、本発明は、これに限るも
のでなく、自然アシスト方式のみ、又は過給アシスト方
式のみとしてもよい。

【００２５】但し、過給アシスト方式のみの場合、高負
荷域でのアシストエア量を確保するために過給機として
の電動式エアポンプの吐出能力を高めると、低回転（噴
射回数小）・低負荷（噴射量小）域においては、必要以
上にアシストエアが多くなるばかりか、無駄に電力を消
費し、またアイドル時等にエアポンプの作動音が耳障り
になるという問題がある。

【００２６】かかる場合は、機関運転状態に応じて電動
式エアポンプによるアシストエアの供給を２段、３段等
に切換えるべく、電動式エアポンプの駆動電圧を制御す
るとよい。すなわち、図６のフローチャートに示すよう
に、ステップ２１で機関回転数及び負荷をパラメータと
するマップよりエアポンプ駆動電圧Ｖを検索し、ステッ
プ２２でその駆動電圧Ｖをエアポンプに出力するのであ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
ーケンシャルインジェクションシステムにおいて、各燃
料噴射弁の燃料噴射とほぼ同期して対応するアシストエ
ア制御弁を開弁駆動することで、燃料噴射を行う燃料噴
射弁にのみアシストエアを供給することができ、他の燃
料噴射弁へのアシストエアの供給を止めて、ハイアイド
ルを抑制できると共に、過給アシスト方式とする場合で
も過給機の容量を低下させることが可能となる。

【００２８】また、各アシストエア制御弁を各燃料噴射
弁の燃料噴射開始時期より所定の期間進ませた時期に開
弁駆動することで、エア供給の応答遅れに対処できる。 また、アシストエアの供給方式については、自然アシス
ト方式、過給アシスト方式のいずれをも採用することが
できる。また、アシストエア通路として、自然アシスト
方式の第１通路と、過給アシスト方式の第２通路とを設
け、機関運転状態により切換え使用することにより、両
者の利点を活かし、低負荷域での負荷の低減と高負荷域
でのアシスト効果の向上との両立を図りうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の一実施例を示す内燃機関の吸気系
のシステム図

【図２】　　エア噴出口を有する燃料噴射弁の要部断面
図

【図３】　　燃料噴射とエア噴射との関係を示す図

【
図４】　　エア噴射開始時期演算のフローチャート

【図
５】　　自然アシスト・過給アシストの切換制御のフロ
ーチャート

【図６】　　エアポンプ駆動電圧制御のフローチャート

【符号の説明】

２　　エアフローメータ　　　　　　　　　　３　　ス
ロットル弁４　　吸気マニホールド　　　　　　　　　
　５　　燃料噴射弁５ｃ　　噴口　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　６　　コントロールユニット ９　　アシストエア通路　　　　　　　　　　１１　　
第１通路１２　　第２通路　　　　　　　　　　　　　
　　　　　１３　　電磁開閉弁１４　　エアポンプ　　
　　　　　　　　　　　　　　１５　　エアギャラリ１
６　　アシストエア制御弁　　　　　　　　１８　　パ
イプ２２　　アシストエア噴出口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　吸気マニホールドのブランチ部又は吸
   気ポートに各気筒ごとに燃料噴射弁を設け、互いに独立
   に燃料噴射を行わせるようにした内燃機関において、ス
   ロットル弁上流より吸入空気の一部を導き途中より分岐
   して各燃料噴射弁の噴口近傍にアシストエアとして供給
   するアシストエア通路を設け、各燃料噴射弁へのアシス
   トエア通路にそれぞれアシストエア制御弁を設け、各ア
   シストエア制御弁を互いに独立に各燃料噴射弁の燃料噴
   射とほぼ同期して開弁駆動する制御装置を設けたことを
   特徴とする内燃機関のアシストエア供給装置。
2. 【請求項２】　　制御装置が、各アシストエア制御弁を
   、各燃料噴射弁の燃料噴射開始時期より所定の期間進ま
   せた時期に開弁駆動するものであることを特徴とする請
   求項１記載の内燃機関のアシストエア供給装置。
3. 【請求項３】　　アシストエア通路の上流側と下流側と
   の圧力差によりアシストエアを供給する構成としたこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関のア
   シストエア供給装置。
4. 【請求項４】　　アシストエア通路の途中に過給機を備
   え、該過給機によりアシストエアを供給する構成とした
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関
   のアシストエア供給装置。
5. 【請求項５】　　アシストエア通路が、上流側と下流側
   との圧力差によりアシストエアを供給する第１通路と、
   過給機を備えて該過給機によりアシストエアを供給する
   第２通路とからなり、機関運転状態により第１通路と第
   ２通路とを切換える切換装置を設けたことを特徴とする
   請求項１又は請求項２記載の内燃機関のアシストエア供
   給装置。