JPH0437264B2 - - Google Patents

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JPH0437264B2
JPH0437264B2 JP23355583A JP23355583A JPH0437264B2 JP H0437264 B2 JPH0437264 B2 JP H0437264B2 JP 23355583 A JP23355583 A JP 23355583A JP 23355583 A JP23355583 A JP 23355583A JP H0437264 B2 JPH0437264 B2 JP H0437264B2
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injection
sub
inj
ignition
engine
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Toshihiko Ito
Yasuyuki Sakakibara
Tooru Yoshinaga
Yasuhiro Takeuchi
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
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Publication date
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Publication of JPH0437264B2 publication Critical patent/JPH0437264B2/ja
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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は火花点火式筒内噴射内燃機関の燃料噴
射制御装置に関する。
〔従来の技術〕
火花点火式内燃機関においては、燃料の輸送遅
延時間を少なくして応答性をよくするために、筒
内に直接燃料を噴射する筒内噴射が行われてい
る。この場合、たとえば、直接噴霧式であればシ
リンダ内に噴射弁が設けられ、副室式であれば副
室内に噴射弁が設けられている。
上述の火花点火式筒内噴射内燃機関において
は、１回の燃焼のためには、燃料を１回の噴射に
よつて各気筒に供給していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上述の従来形においては、１回
の燃料噴射量は機関の負荷に応じて変化するの
で、スパークプラグのギヤツプに形成される混合
気の状態が変化する。たとえば、１回の燃料噴射
量が多ければ過濃となり、逆に、１回の燃料噴射
量が少なければ過薄となる。この結果、すべて負
荷状態に対しては、極めて短いスパークの持続時
間内に、点火可能な混合気状態をスパークギヤツ
プに生成できず、従つて、点火が常には確実では
ないという課題があつた。
従つて、本発明の目的は、火花点火式筒内噴射
内燃機関において、すべて負荷状態に対して適正
な混合気状態をスパークギヤツプに生成して点火
を確実にすることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上述の課題を解決するための手段は第１０Ａ
図、第１０Ｂ図に示される。
第１０Ａ図においては、副噴射手段は機関の圧
縮上死点近傍にて副噴射信号を発生し、機関の負
荷に無関係の一定の噴射量qBの副噴射INJ−Ｂを
行い、点火手段は副噴射信号にもとづきイグナイ
タを駆動して副噴射の噴霧に点火を行う。主噴射
手段は、副噴射の停止後後続する主噴射INJ−Ｃ
を行う。そして、副噴射の噴射量qBと主噴射の噴
射量qCとの和を機関の負荷に対応せしめたもので
ある。
また、第１０Ｂ図においては、第１０Ａ図の構
成要素に、機関の圧縮下死点よりやゝ後の時点に
て先行主噴射INJ−Ａを行う先行主噴射手段を付
加したものである。
〔作用〕
上述の手段によれば、点火手段による点火の際
の混合気の状態は、副噴射INJ−Ｂの噴射量qBに
依存し、しかも、その量qBは負荷に関係なく一定
であるので、一定となる。
すなわち、点火に必要な適量の副噴射INJ−Ｂ
がスパークプラグのギヤツプに供給されるので、
トータルとしての噴射量（ｑ＝qB＋qCまたはｑ＝
qA＋qB＋qC）つまり機関の負荷に関係なく、適正
な混合気がスパークプラグのギヤツプに形成され
ることになる。
機関の運転に必要な噴射量ｑの調整は、副噴射
INJ−Ｂの点火終了後の主噴射INJ−Ａあるいは
副噴射INJ−Ｂの十分前の先行主噴射INJ−Ａに
よつて行われる。
実施例 本発明の一実施例としての火花点火式筒内噴射
内燃機関の燃料噴射制御装置が第１図に示され
る。第１図において、Ｅは機関の燃焼室の模式図
である。第１図の機関は直噴式デイーゼルエンジ
ンとして市販されているものと見かけ上特に大き
な違いはないから、詳細な構造の図示は省略され
ている。ただし次の３点において特色をもつてい
る。
第１の特色は、一般の直噴式デイーゼルエンジ
ンの圧縮比が16〜18であるのに対し、第１図の機
関の圧縮比は８〜14と低いことである。これは本
来のデイーゼルエンジンのような圧縮による燃料
の自発火を第１図の機関が望んでいないからであ
つて、この代りに第２の特色として、スパークプ
ラグ３を備えている。このスパークプラグ３はガ
ソリン機関（オツトー機関）に一般に用いられる
ものであつて、公知の如く点火コイル４２、イグ
ナイタ４１を備えている。このスパークプラグ３
は噴射弁１に対してスワールSWRの順方向近傍
に位置すべく取り付けられている。スワール
SWRは吸気ポートの形状をタンジエンシヤルや
ヘリカルと呼ばれる公知のものにすることによつ
て得られる気流であつて、直噴デイーゼルにとつ
てはごく当然のものである。
第１図の機関の第３の特色は、噴射弁１が電気
的に駆動されて開閉するものであつて、この噴射
弁１には常に一定圧の高圧の燃料が持続して供給
されている、ということである。噴射弁１を電気
的に駆動するためにはピエゾ効果を用いるのが有
効である。この噴射弁１を制御し駆動するため
に、またイグナイタ４１を駆動するためには電気
制御回路５が用いられている。電気制御回路５は
アクセル開度Ｌ、機関の回転数Ｎ、燃料の発熱量
Ｇ（kcal／Kg）、クランク信号θ等の入力を受けて
最適の燃料量すなわち最適の開弁時間と最適の噴
射時期等を決定し、噴射弁１を駆動し、またそれ
らの駆動信号を基にしてイグナイタ４１を駆動す
る。この噴射弁１に常に一定圧の例えば200Kg／
cm2の燃料圧を持続して供給するには図示せね高圧
ポンプとプレツシヤレギユレータが用いられ、そ
の燃料圧は一度アキユムレータ２に蓄圧されてか
ら噴射弁１に供給されるシステムとなつている。
噴射弁１は単噴口のホールノズルであつて、そ
の噴口はスワールSWRの順方向に向いており、
すなわちスパークプラグ３のスパークギヤツプの
方向に向いている。この機関Ｅの構造上の特色は
以上述べた３点である。
この機関の１回の爆発行程のためには、高負荷
の場合には３回、低負荷でも２回の燃料噴射が１
個の噴射弁１によつて行われる。この動作を第２
図によつて説明する。第２図は機関Ｅの(1)全負
荷、(2)高負荷、(3)中負荷、(4)軽負荷の４通りの負
荷における噴射弁１の開弁信号であり、この信号
は噴射弁１の駆動電圧に変換されて、この噴射弁
１を開弁させるものであり、すべて電気制御回路
５によつて処理されるものである。なお横軸は機
関Ｅのクランク位相であり、時間は右向きに経過
する。
まず全負荷時には先行主噴射INJ−Ａ、副噴射
INJ−Ｂ、後続主噴射INJ−C3回の噴射が行われ
る。INJ−Ａの噴射開始時期は機関１の圧縮の下
死点（BDC）よりやや後の吸気弁が完全に閉じ
た時期であり、この時期は機関Ｅの運転条件によ
らず不動である。INJ−Ａの噴射量と１対１に対
応するINJ−Ａの噴射期間は、スモークリミツト
を越えないように、機関の回転数や大気圧や大気
温度等によつて可変に制御される。
INJ−Ｂの噴射開始時期は圧縮の上死点
（TDC）の前50度クランクアングル（℃Ａ）〜前
10度クランクアングル（℃Ａ）の範囲で、機関の
回転数やアクセル開度等に応じて可変に制御され
る。このINJ−Ｂの噴射に同期してスパークプラ
グ３はスパークを行い、INJ−Ｂの噴霧に点火す
るが、その同期の方法の詳細は後述する。INJ−
Ｂの噴射量は全負荷時におけるINJ−Ａ，INJ−
Ｂ，INJ−Ｃの噴射量の総和の約10％前後が適当
であり、少な過ぎればスパークによる点火を失敗
し、多過ぎると着火遅れが大きくなつて機関Ｅか
らの未燃炭化水素（HC）の排出が増大する。こ
の傾向を第３図に示す。
第３図において横軸はINJ−Ｂゾーンの噴射量
（％）を、縦軸は未燃炭化水素（HC）排出量
（PPMC）をあらわす。しかし、INJ−Ｂの噴射
量の適正値の幅は第３図のようにかなり大きいの
で全運転条件にわたり一定量でかまわず、INJ−
Ｂの噴射期間は時間を固定される。その噴射期間
は約100μsec位である。
INJ−Ｃの噴射開始時期はINJ−Ｂの噴射終了
より遅れること約1msecであり、この遅れ時間は
機関の全運転条件において不変である。INJ−Ｃ
の噴射量は全負荷条件においては不変であり、そ
の量はINJ−Ａの噴射量が適正となるように決定
されている。INJ−Ａで噴射された燃料は爆発行
程おいて予混合燃焼をするため、INJ−ＢやINJ
−Ｃのような拡散燃焼と比べて出力的には多い方
が有利であるが、燃料のセタン価が高い時またオ
クタン価が低い時にはある量を越えた時に過早着
火を起し出力低下の他、機関の損傷のおそれも生
じるので燃料の種類に応じた最大許容値がある。
セタン価40の軽油の場合、第４図に示す如く、
INJ−Ａの噴射量の最大許容値はINJ−Ａ，INJ
−Ｂ，INJ−Ｃの噴射量の総和の約50％位であ
る。第４図において横軸はINJ−Ａゾーン噴射量
を、縦軸は出力（Kg・ｍ）をあらわす。
なお前述した如くINJ−Ａ，INJ−Ｂ，INJ−
Ｃの噴射量の総和は全負荷時においてはスモーク
リミツトに定められており、スモークリミツトは
機関の回転数や大気圧によつて異なるため、INJ
−Ａの噴射量すなわちINJ−Ａの噴射期間によつ
て調整されるのであるが、このINJ−Ａの噴射量
が前述の最大許容値を決して越えることがないよ
うにINJ−Ｃの噴射量が予め定められているので
ある。安全のためINJ−Ｃの噴射量を大きく設定
し過ぎるとINJ−Ａの噴射量が減り過ぎ、出力低
下を招くことは第４図のとおりである。
次に第２図の高負荷について説明する。全負荷
よりややアクセル開度が減少した時、燃料量の低
減はINJ−Ａの噴射期間の低減のみによつて行わ
れる。INJ−ＢとINJ−Ｃの噴射量すなわちINJ
−ＢとINJ−Ｃの噴射期間は全負荷時と全く同一
のままである。アクセル開度が更に減少してINJ
−Ａの噴射期間が噴射弁１の調量精度の限界値、
例えば50μsecに達した時、INJ−Ａの噴射を消滅
させてしまうようにしている。INJ−Ａの噴射が
消滅した後更にアクセル開度が減少した時、第２
図の中負荷、軽負荷に示すように、燃料量の低減
はINJ−Ｃの噴射期間の低減によつて行われる。
以上の制御を行う電気制御回路５の機能および
作動について説明する。この電気制御回路５は噴
射制御に関して、実用化され市販されている電子
制御ガソリン噴射機関用のECUに類似している。
電気制御回路５の構成と機能は下記のようであ
る。電気制御回路５には図示せねセンサによつ
て、エンジン回転数Ｎ（rpm）、アクセル開度Ｌ
（deg.）、１℃Ａ（クランクアングル）毎のクラン
ク信号θ、が入力される。いずれのセンサもすで
に実用化されているものを使用することができ
る。電気制御回路５は1μsec毎のクロツク信号発
生回路を含む。
電気制御回路５においては、ＮとＬが与えられ
れば、それに一義的に対応する噴射量ｑ（mm3／st）
を引き出すことのできるマツプがROMに記憶さ
れている。また、電気制御回路５においては、Ｎ
とＬが与えられれば、それに一義的に対応する
INJ−Ｂの噴射開始時期θB（℃Ａ）を引き出すこ
とのできるマツプがROMに記憶されている。ま
た、電気制御回路５においては、噴射量が与えら
れたとき、それを実現するための噴射弁１の開弁
時間がROMに記憶されている。
INJ−Ｃの噴射量の最大許容値qC（MAX）
（mm3／st）は電気制御回路５のケーシングの外側
に取り付けたダイアルによつて設定することがで
きる。電気制御回路５はイグナイタ４１を駆動し
てスパークプラグ３にスパークを発生させるが、
これについては後述する。
次に作動を順番に列記する。
（） 与えられたＮとＬによつてθBを引き出
し、クランク信号とクロツク信号とを使つて、
INJ−Ａの噴射開始時期θA（圧縮の下死点後10
℃Ａに固定）と、INJ−Ｂの噴射開始時期θB
と、INJ−Ｃの噴射開始時期θC（＝θB＋1msec）
にトリガ信号を発する。
（） 与えられたＮとＬとによつてｑを引き出
す。このｑの値を予め設定されているINJ−Ｂ
の噴射量qB、例えば３mm3／st、とqC（MAX）、
例えば15mm3／st、との和と比較する。
（） ｑ＜qB＋qC（MAX）ならば下記のよう
にする。すなわち、 θAで噴射を行わず、 θBでqBに相当する期間τB（μsec）噴射弁１に
開弁信号を送り、 θCでｑ−qBの噴射量qCに相当する期間τC
（μsec）噴射弁１に開弁信号を送る。
（） ｑ≧qB＋qC（MAX）ならば下記のよう
にする。すなわち、 θCにおける噴射量qA＝ｑ−qB−qC（MAX）を
計算し、qAに相当する期間τAが50μsec以上なら
ば、θAにおいてτAの期間、噴射弁１に開弁信号
を送り、 θBでτBの期間、噴射弁１に開弁信号を送り、 θCでqC（MAX）に相当する期間、噴射弁１に
開弁信号を送る。
前述のτAがτA＜50μsecならばθAで噴射を行わ
ず、 θBでτBの期間、噴射弁１に開弁信号を送り、 θCでｑ−qBに相当する期間、噴射弁３に開弁
信号を送る。
なお、この時qCがqC（MAX）を超過するの
は例外措置として許される。
（） θBで開始したINJ−Ｂの噴射の停止時に
またはそれよりtμsec遅延してイグナイタ４１
に信号を送る。イグナイタ４１はその信号によ
つて点火コイル４２を駆動しスパークプラグ３
にスパークを発生させる。
この制御について更に詳述する。まずイグナイ
タ４１へ駆動信号を発信する時期、すなわち（θB
＋τB＋ｔ）の時期の決定方法について、第５図に
より説明する。第５図においては、(1)内燃機関の
位相、(2)噴射弁駆動信号、(3)実噴射量、(4)ギヤツ
プ噴霧量、(5)スパーク電流が示される。
まず内燃機関Ｅのクランク位相がθBの時噴射弁
を開弁するための信号がτBの期間（約100μsec）
発信される。この信号に対して噴射弁１は即刻開
弁する訳ではなく、実際の噴射はθBよりもt1（約
50μsec）だけ遅れて開始される。この噴射が副噴
射であつて、この副噴射の噴霧がスパークプラグ
３のギヤツプに到達するには更にt2の遅れがあ
る。このt2は噴射圧、スワールSWRの強さ、噴
射弁１とスパークプラグ３の距離等によつて変る
が、約50〜150μsecである。このギヤツプの噴霧
に対してスパークを行い、これを点火するわけで
あるが、スパークの持続時間t3は容量放電形点火
方式（CDI）点火の場合150μsec位である。この
ような状況のもとでは、スパークの開始時期の噴
射弁１の開弁停止信号に対する遅れ時間ｔは次の
式で表わされる。
t1＋t2−τB−t3＜ｔ＜t1＋t2 この式からはずれると、ギヤツプでの噴霧とス
パークとの遭遇が起こらず、点火が不能となる。
第５図において、副噴射時間τBは100μsec、後
続主噴射時間τCは300〜2000μsec、噴射弁応答遅
れt1は50μsec、噴霧飛翔時間t2は50〜150μsec、
スパーク時間（CDI使用）t3は150μsec、間隔t4は
1000〜1500μsecである。
電気制御回路５が以下に説明される。第６図に
電気制御回路５の構成が示される。５０１は入力
インタフエイスで、例えば磁気抵抗素子（MRE）
を用いた角度センサ６１１、基準位置センサ６１
２、行程判別センサ６１６の信号を処理し、クラ
ンクシヤフトの回転位相およびエンジン回転数を
検出するためのものである。角度センサ６１１は
図示しないエンジンのクランクシヤフト６１３に
取り付けられた円板６１４の外周部に刻設された
360枚の歯を検出し、該クランクシヤフト１回転
当り360パルス、すなわち１パルス１℃Ａの信号
を発生する。
基準位置センサ６１２は、前記回転円板６１４
の外周近傍に設けられた１個の突起部６１５を検
出し、例えばエンジンBTDC200℃Ａに信号を発
生する。行程判別センサ６１６はクランクシヤフ
トの1/2の回転数で回るカムシヤフト６１７の突
起を検出し、例えば圧縮行程のBTDC210℃Ａに
信号を発生する。したがつて、前記行程判別信号
が発生した直後の基準位置信号は圧縮行程の
BTDC200℃Ａということになり、この基準信号
をもとにクランクシヤフトの回転位相を正確に検
出することができる。
入力インタフエイス５０１からは、エンジン回
転数の情報がバスライン５０６に接続されるとと
もに、前記基準信号が後述のCPU５０３へ割込
み信号として接続されている。さらに、基準信号
と角度信号が後述の出力インタフエイス５１０へ
接続されている。
５０２はADインターフエイスで、アクセルペ
ダル６２１の開度を検出するためのポテンシヨメ
ータ６２２の発生電圧をAD変換し、バスライン
５０６へ接続する。５３０はデジタルインタフエ
イスで、INJ−Ｃ噴射の最大許容値qC（MAX）を
設定するダイアルを有するデジタルスイツチ６３
で設定された値をバスライン５０６へ接続するた
めのものである。
５０３はCPUで、その割込み入力には前記入
力インタフエイス５０１から、圧縮行程の
BTDC200℃Ａに発生する基準信号が接続されて
いる。CPU５０３は該割込み信号により起動さ
れ、前述の入力情報をもとにエンジン条件を求
め、後述の噴射量、噴射時期、点火時期の制御を
行う。５０４はROMで前記CPO５０３の制御プ
ログラムおよび各種データを記憶する。５０５は
RAMでCPU５０３のデータ記憶等の作業を行う
ためのものである。
５０６はバスラインで、電気制御回路５内の各
構成要素間のデータのやりとりを行うためのもの
である。５１０は噴射弁１への通電信号の発生
と、イグナイタへの点火時期信号を作成するため
の出力インタフエイスで、入力インタフエイス５
０１からの基準信号、角度信号、およびクロツク
発生回路５２０からの1μsec周期のクロツク信号
が接続されている。
出力インタフエイス５１０は内部に７個のタイ
ミング発生回路を有する。５１１はθA発生回路
で、CPU５０３が計算し出力したINJ−Ａ噴射の
時期θAを、基準信号、角度信号およびクロツク信
号を用いて発生する。この構成は基準信号により
スタートし角度信号によりダウンカウントされる
メインカウンタと、角度信号の編数（本実施例で
は１℃Ａ未満）を時間変換した値を、クロツク信
号によりダウンカウントされるサブカウンタから
成る。５１２はθB発生回路、５１３はθC発生回路
で、構成はθA発生回路と同じである。
５１４はτA発生回路で、CPU５０３が計算し
出力したINJ−Ａ噴射の期間τAを発生する。この
構成は前記θA発生回路からの信号によりスタート
し、クロツク信号によりダウンカウントされるカ
ウンタから成る。５１５はτB発生回路、５１６は
τC発生回路で、構成はτA発生回路５１４と同じで
ある。
５１７は点火時期信号を発生するｔ発生回路
で、前記τB発生回路５１５からのINJ−Ｂ噴射終
了時期にスタートし、CPU５０３が計算し出力
した遅れ時間ｔをクロツク信号によりダウンカウ
ントされるカウンタから成る。５１８は３入力の
オア回路で、その入力は前記τA発生回路５１４、
τB発生回路５１５、τC発生回路５１６からの出力
が接続され、該３入力の論理和を出力する。すな
わち、オア回路５１８の出力は、前記３種類の信
号を合成したものとなる。
５２１は噴射弁１の駆動回路で、前記オア回路
５１８からの噴射弁通電信号が入力され、通電信
号が１レベルのときは−200Vを、０レベルのと
きには＋500Vを噴射弁１に供給する。なお噴射
弁１は−200Vで開弁し、＋500Vで閉弁するよう
になつている。
４１はイグナイタ回路で、公知のCDI点火回路
であり、前述のｔ発生回路５１７の出力信号の立
下りにより、INJ−Ｂ噴射終了後ｔ秒遅れてトリ
ガされる。このトリガによりCDIは作動し、点火
コイル４２の１次コイルに大電流が流れ、２次コ
イルに高電圧が発生し点火プラグ３にて点火を行
う。５２３は公知のDC・DCコンバータで、蓄電
池９からの直流低電圧をトランスを用いて昇圧
し、約250Vの直流電圧を発生するものである。
この高電圧は前記駆動回路５２１およびイグナイ
タ４１へ供給されている。
第６図の電気制御回路５の動作が第７図Ａ，
Ｂ，Ｃおよび第８図を参照しつつ説明される。第
７図Ａ，Ｂ，ＣはCPU５０３の演算制御内容を
説明するためのフローチヤート（ステツプS101
からステツプS125まで）、第８図は各部の信号を
示したタイムチヤートである。
第８図においては、(1)基準信号、(2)角度信号、
(3)τA信号、(4)τB信号、(5)τC信号、(6)通電信号、(
7)
ｔ信号、(8)トリガ信号、(9)スパーク電流の各波形
が示される。CPU５０３は前述の圧縮行程の
BTDC200℃Ａの基準信号による割り込みにより
起動される。CPUはまず入力インタフエイス５
０１を通してエンジン回転数Ｎを読み込む
（S102）。次にADインタフエイス５０２を通して
アクセル開度Ｌを読み込む（S103）。さらにデジ
タルインタフエイス５３０を通してqC（MAX）
設定部におけるqC（MAX）の設定値を読み込む
（S104）。つづいて噴射時期の計算を行う。
INJ−Ａ噴射時期θAは圧縮の下死点後10℃Ａす
なわちBTDC170℃Ａ一定であるためθA＝
BTDC170℃Ａとする（S105）。INJ−Ｂ噴射時期
はエンジン条件で変わるため、予め台上試験等で
求めてROM５０４に記憶してあるマツプから所
定のエンジン条件Ｎ，ＬにおけるINJ−Ｂ噴射時
期θBを計算する（S106）。INJ−Ｃ噴射時期は
INJ−Ｂ噴射後1msecであるから、1msecをエン
ジン回転数Ｎを用いて角度に変換しθC＝θB＋Ｎ／60 ×360×10-3を計算する（S107）。
次に噴射量を計算する。全噴射量ｑは予め台上
試験等で求めROM５０４に記憶してあるマツプ
から所定のエンジン条件Ｎ，Ｌにおける全噴射量
ｑを計算する（S108）。INJ−Ｂ噴射量qBは一定
値、例えば３mm3／st、に定められているから、qB
＝3.0とする（S109）。全噴射量ｑとqB＋qC
（MAX）とを比較し（S110）、ｑ＜qB＋qC
（MAX）ならINJ−Ａ噴射を行う必要はない。す
なわちINJ−Ａ噴射期間τA＝０とする（S111）。
INJ−Ｂ噴射期間τBはqBに噴射弁３の流量係数ｋ
を掛けてτB＝kqBで求める（S112）。
INJ−Ｃ噴射量qCは全噴射量からqBをひいた残
りｑ−qBであり（S113）、これからτC＝kqCを求め
る（S114）。ｑとqB＋qC（MAX）の比較結果がｑ
qB＋qC（MAX）のときはINJ−Ａ噴射を行うこ
とになる。INJ−Ａ噴射量qAはｑ−qB−qC
（MAX）で求める（S115）。これをINJ−Ａ噴射
期間τA＝kqAに変換する（S116）。
次に、このτAが50μsec以上がチエツクし
（S117）、50μsec未満であれば、噴射弁１の応答
限界以下であるため、特例としてINJ−Ａ噴射は
行わない。この場合は先のτA＝０のルーチン
（S111）へ分岐する。τAが50μsec以上であれば、
INJ−Ａ噴射は可能であるため、以下τB＝kqB、
qC＝qC（MAX）、τC＝kqCを計算して（S118，
S119，S120）各噴射の噴射期間を求める。こう
して求まつたθA，θB，θC，τA，τB，τCは出力イン
タフエイス５１０へ出力される（S121，S122）。
実際の駆動信号の作成は、出力インタフエイスの
ハードウエアで自動的に行われる。
次に点火時期の計算について説明する。前述の
説明で点火時期はINJ−Ｂ噴射終了時期を基準
に、t1＋t2−τB−t3＜ｔ＜t1＋t2なる関係を満足す
るように決めればよいことを述べた。このうち、
噴霧飛翔時間t2はエンジン回転数で変化するが、
t1，t3は一定である。
上記の関係を第９図に示す。第９図において横
軸はエンジン回転数Ｎ（rpm）を、縦軸は時間ｔ
（μs）をあらわす。斜線で示した範囲がｔの存在
可能な領域である。この中にはｔ＝０は含まれて
おり、すなわち、複雑な操作をせずに単にINJ−
Ｂ噴射の終了時期に点火を行つてもよいことがわ
かる。しかし、望ましくは、噴霧先端より若干内
側に、点火電圧発生直後のエネルギー最大の火花
をもつてくるのが望ましい。このタイミングは第
９図中太線で示したものとなる。
これはエンジン回転数の関数となりｔ≒
75000／Nμsecで近似できる。したがつて、CPU
はｔ＝75000／Nμsecを計算し（S123）、出力イン
タフエイスにｔを出力して（S124）リターンす
る（S125）。点火信号の発生は構成のところで述
べたように、ｔ発生回路５１７より、INJ−Ｂ噴
射終了後ｔ後にトリガ信号が発生し、イグナイタ
４１が作動して点火電圧を発生し、プラグ３にて
点火が行われる。
本発明の実施にあたつては前述の実施例のほか
に種々の変形が可能である。例えば前述の電気回
路５の構成および作動は一例であり、これに限ら
ず他にも種々考えられるが詳細な説明は省略す
る。また前述においては説明を簡単にするために
１気筒分しか記述しなかつたが、これを多気筒に
拡張することは容易である。さらに、実際のエン
ジンでは水温センサ、吸気圧センサ等の入力を設
け、噴射量、噴射時期の補正を行うことは常識的
に行われているが、詳細な説明は省略した。
前述の装置においては、軽、中負荷時にはINJ
−Ｂ、INJ−Ｃとして２回の噴射が行われる。
INJ−Ｂの噴射は圧縮上死点前50〜10℃Ａであつ
て、噴射期間は約100μsec。噴射弁１から噴射さ
れた燃料は約100μsecの後にはスパークプラグ３
のスパークギヤツプに空気との混合気を形成する
が、その時このギヤツプにスパークが生じ、混合
気に点火される。1msec弱の着火遅れの後、INJ
−Ｂの噴射による噴霧全体が火炎を発するが、こ
の火炎の中に噴射INJ−Ｃによる噴霧が飛び込ん
できて、デイーゼル燃焼として知られる拡散燃焼
が進行する。
この場合においては下記の利点がある。すなわ
ち、第１に、スパークプラグで点火するために必
ずしも高セタン価の燃料を必要としない、第２
に、点火はINJ−Ｂの噴射による噴霧に対しての
み行われ、このINJ−Ｂの噴射量はエンジン条件
によらず一定であるので、スパークプラグ３のス
パークギヤツプには常に点火時期に一定の混合気
が形成され、確実な点火が可能である、第３に、
点火時期（スパーク発生時期）はINJ−Ｂの噴射
に同期しておればよいので、点火時期を決定する
ための別の制御回路を必要としない、第４に、
INJ−Ｃの噴射による燃焼は完全に拡散燃焼であ
るために、吸入空気量の制御を必要とせず、当
然、吸気スロツトル弁を必要とせず、ポンプ損失
が通常のガソリンエンジンより小さく、それだけ
燃料消費が少ない。
高・全負荷時にはINJ−Ａ、INJ−Ｂ、INJ−
C3回の噴射が行われる。INJ−Ａの噴射は圧縮の
下死点後10℃Ａであり、この噴霧はスワール
SWRによつて燃焼室内に拡散し吸入空気と充分
に予混合される。このときの混合気は空気過剰率
が理論混合比の２倍以上であり、低オクタン燃料
であつても自発火を起こすことはない。もしその
危険がある時にはINJ−Ｃの噴射量を増大させそ
の分INJ−Ａの噴射量を低減するので、その分空
気過剰率が増大し、自発火の危険をなくすことが
できる。この空気過剰率の大きい予混合気は、
INJ−Ｂの噴射への点火によつて一部燃焼する
が、ほとんどはINJ−Ｃの噴射が起こす拡散燃焼
によつて、いわゆるトーチ燃焼を起こす。この場
合には前述の第１〜第４の利点に加え、第５に、
拡散燃焼に伴つて予混合燃焼を起こさせる、いわ
ゆるトーチ燃焼なので予混合気の空気過剰率を必
要最小限まで大きくして、自発火防止と出力増大
を極限まで追求できる、という利点がある。
また、本発明の実施にあたつては、下記の事項
も本発明実施の範囲に含まれる。例えば、副噴射
INJ−Ｂの噴射量が、後続主噴射INJ−Ｃの噴射
量を上回ることがあつてもよい。時間的に早い方
を副噴射と定義しているに過ぎない。また、副噴
射INJ−Ｂの噴射量はおおむね一定であるが、後
続主噴射INJ−Ｃの噴射量はアクセル開度Ｌによ
つて変化し、低負荷や減速時に例外的に後続主噴
射INJ−Ｃの噴射量が消滅する。しかし、この場
合も本発明実施の範囲に含まれる。また、セタン
価がそれ程低くない燃料を用いた場合に、始動時
や暖機時のみ本発明の方法を用い、完爆後や暖機
後は副噴射やスパーク点火を停止するようにする
ことも本発明実施の範囲に含まれる。
また、前述の実施例において、燃料は、ナフ
サ、ガソリン、灯油、軽油、重油またはそれらの
混合物の石油系を念頭においており、それらの燃
料の発熱量はそう大きく違わないのであるが、例
えばメチルアルコール、エチルアルコール、植物
油等発熱量の大きく違う燃料を用いる場合には、
INJ−Ａ，INJ−Ｂ，INJ−Ｃの噴射におる各々
の噴射量を発熱量に比例して増減させるのがよ
く、このための調整ダイヤルを電気制御回路５の
ケーシングの外側に取り付けてやれば、マルチフ
ユーエルエンジンとして有効である。
また、前述の実施例においては、INJ−Ｃの噴
射量の最大値は電気制御回路５のケーシングの外
側に取り付けたダイアルによつて運転者自身が行
うようになつているが、市販のノツクコントロー
ルシステムと同様なやり方で、ノツクを検出した
ときINJ−Ｃの噴射量を増大させて代りにINJ−
Ａの噴射量を低減させることは容易である。
さらにまた、前述の実施例においては、いかな
る運転条件においてもINJ−ＢとINJ−Ｃの２つ
の噴射は存在するものとしているが、極端な軽負
荷時、または減速時等にINJ−Ｂの噴射のみにな
り、そのINJ−Ｂの噴射量もわずかに増減すると
いうことが例外的に行われるとしても、本発明の
実施の範囲に含まれる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、副噴射量
qBにより点火の際のスパークプラグのギヤツプに
おける混合気の状態を一定つまり点火に必要な状
態とすることができるので、負荷に関係なく確実
に点火を行える。しかも、負荷については副噴射
以外の主噴射、先行主噴射で補償できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例としての火花点火式
筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置を示す図、
第２図は第１図装置の動作を説明する波形図、第
３図、第４図はいずれも第１図装置の動作特性を
示す特性図、第５図は第１図装置の動作を説明す
る波形図、第６図は第１図装置における電気制御
回路の構成を示す図、第７図Ａ，Ｂ，Ｃは第６図
回路の動作を示す流れ図、第８図は第６図回路の
動作を説明する波形図、第９図は第６図回路の動
作特性を説明する特性図、第１０Ａ図、第１０Ｂ
図は本発明の基本構成を示すブロツク図である。 符号の説明、１……噴射弁、２……アキユムレ
ータ、３……スパークプラグ、４１……イグナイ
タ、４２……点火コイル、５……電気制御回路、
６１１……角度センサ、６１２……基準位置セン
サ、６１３……クランクシヤフト、６１４……円
板、６１５……突起部、６１６……行程判別セン
サ、６１７……カムシヤフト、６２１……アクセ
ルペダル、６２２……ポテンシヨメータ、６３…
…デジタルスイツチ、９……蓄電池、Ｅ……内燃
機関の燃焼室。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 筒内に燃料を噴射してイグナイタにより点火
    する火花点火式筒内噴射内燃機関において、 前記機関の圧縮上死点近傍にて副噴射信号を発
    生し、該機関の負荷に無関係の一定の噴射量qBの
    副噴射INJ−Ｂを行う副噴射手段と、 前記副噴射信号にもとづき前記イグナイタを駆
    動して前記副噴射の噴霧に点火を行う点火手段
    と、 前記副噴射の停止後後続する主噴射INJ−Ｃを
    行う主噴射手段と、 を具備し、前記副噴射の噴射量qBと前記主噴射
    の噴射量qCとの和を前記機関の負荷に対応せしめ
    たことを特徴とする火花点火式筒内噴射内燃機関
    の燃料噴射制御装置。 ２ 前記点火手段は前記副噴射の停止と同時に該
    副噴射の点火を行う特許請求の範囲第１項に記載
    の燃料噴射制御装置。 ３ 前記点火手段は前記副噴射の停止後所定時間
    ｔ後に該副噴射の点火を行う特許請求の範囲第１
    項に記載の燃料噴射制御装置。 ４ 前記所定時間ｔは、 t1＋t2−τB−t3＜ｔ＜t1＋t2 但し、t1は噴射を行う噴射弁の応答遅れ時間、 t2は前記副噴射の噴霧の前記点火手段のスパー
    クギヤツプまでの飛翔時間、 τBは副噴射時間 t3は前記点火手段の点火持続時間 である特許請求の範囲第３項に記載の燃料噴射制
    御装置。 ５ 筒内に燃料を噴射してイグナイタにより点火
    する火花点火式筒内噴射内燃機関において、 前記機関の圧縮下死点よりやゝ後の時点にて先
    行主噴射INJ−Ａを行う先行噴射手段と、 前記機関の圧縮上死点近傍にて副噴射信号を発
    生し、該機関の負荷に無関係の一定の噴射量qBの
    副噴射INJ−Ｂを行う副噴射手段と、 前記副噴射信号にもとづき前記イグナイタを駆
    動して前記副噴射の噴霧に点火を行う点火手段
    と、 前記副噴射の停止後後続する主噴射INJ−Ｃを
    行う主噴射手段と、 を具備し、前記先行主噴射の噴射量qAと、前記
    副噴射の噴射量をqBと前記主噴射の噴射量qCとの
    和を前記機関の負荷に対応せしめたことを特徴と
    する火花点火式筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御
    装置。 ６ 前記先行主噴射手段は前記機関の負荷の低減
    に応じて前記先行主噴射INJ−Ａの噴射量qAを減
    少させ、 前記主噴射手段は前記機関の負荷の低減に伴な
    い前記先行主噴射の噴射量qAが０となつたときに
    前記主噴射INJ−Ｃの噴射量τCを減少させる 特許請求の範囲第５項に記載の燃料噴射制御装
    置。 ７ 前記点火手段は前記副噴射の停止と同時に該
    副噴射の点火を行う特許請求の範囲第６項に記載
    の燃料噴射制御装置。 ８ 前記点火手段は前記副噴射の停止後所定時間
    ｔ後に該副噴射の点火を行う特許請求の範囲第６
    項に記載の燃料噴射制御装置。 ９ 前記所定時間ｔは、 t1＋t2−τB−t3＜ｔ＜t1＋t2 但し、t1は噴射を行う噴射弁の応答遅れ時間、 t2は前記副噴射の噴霧の前記点火手段のスパー
    クギヤツプまでの飛翔時間、 τBは副噴射時間 t3は前記点火手段の点火持続時間 である特許請求の範囲第８項に記載の燃料噴射制
    御装置。
JP23355583A 1983-12-13 1983-12-13 火花点火式筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置 Granted JPS60125748A (ja)

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