JPH0438904B2

JPH0438904B2 -

Info

Publication number: JPH0438904B2
Application number: JP58107954A
Authority: JP
Priority date: 1983-06-17
Filing date: 1983-06-17
Publication date: 1992-06-25
Also published as: JPS601351A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明はデイーゼル機関等の筒内噴射内燃機関
の燃料噴射方法に関する。

従来の技術および発明が解決しようとする課題筒内噴射機関（たとえばデイーゼル機関）にお
いては、筒内に噴射された燃料が噴射と同時に逐
次発火して燃焼が拡がつていき、かつ、この燃焼
時間が短いことが燃焼効率の上から要求される。
発火および燃焼のし易さは、これが化学反応であ
るために温度と圧力に強く起因し、これらが高い
程発火および燃焼は容易となる。従つて、高温、
高圧となる燃焼の後期程、多量の燃料を噴射する
ことが望ましい訳であるが、そのような制御法を
実現することは困難であつた。

他方、筒内噴射機関においては、通常の吸気管
噴射機関（たとえば一般のガソリン内燃機関）と
異なり、機関筒内の圧縮空気中に噴射された燃料
の着火遅れ期間が機関の状態によつて大きく変
る。特に、吸入空気や燃焼室壁の温度が低い程着
火遅れが大きくなり、この結果、着火遅れ期間が
大きい場合には、着火遅れ期間中に噴射された燃
料量は多くなり、さらにその燃料は空気と混合
し、着火と同時に瞬間的に燃焼して大きな爆発音
となつて騒音となつた。

したがつて、本発明の目的は、燃焼効率を上昇
させ、かつ低温時において燃焼効率上昇と騒音防
止を両立させた筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制
御方法を提供することにある。

課題を解決するための手段上述の課題を解決するために本発明は、１回の
燃焼に対して噴射回数を複数とし、各噴射の噴射
停止期間を機関の温度が低い程大きくなるように
定めると共に噴射時点の早い噴射量を小さくし噴
射時点が遅い噴射量を大きくしたものである。

作用上述の手段によれば、１回の燃焼に対して噴射
回数を複数とすることにより燃料量が後期となる
程大きくなる。

また、各噴射の噴射停止期間を機関の温度が低
い程大きくすることにより、低温時に長くなる着
火遅れ期間中の燃料量を小さくできる。

実施例第１図および第２図は、本発明にかかる内燃機
関の燃料噴射方法を実現するためのデイーゼル機
関、制御機器のハードウエア構成図および燃料噴
射弁の側断面図である。

第１図において、１は電歪式アクチユエータ２
によつて駆動されて開閉する噴射弁である。噴射
弁１はデイーゼル機関８の筒内にノズルから燃料
を噴射するように該デイーゼル機関８に取り付け
てあり、この噴射弁１にはアキユームレータ３か
ら高圧の燃料が供給されている。このアキユーム
レータ３には内燃機関によつて駆動される高圧ポ
ンプ９から、例えば200Kg／cm²の燃料圧が供給さ
れ蓄圧されている。

第２図は噴射弁１の側断面図である。電歪式ア
クチユエータ２は制御装置４によつて印加電圧が
制御されており、その印加電圧が−500Vのとき
に噴射弁１は開弁して噴口１２０から内燃機関の
筒内に燃料を噴射し、また、印加電圧が＋500V
のときに噴射弁１は閉弁して燃料噴射を停止す
る。なお、この噴射弁については本出願人による
昭和58年４月15日の特許願「内燃機関の燃料噴射
装置」に記載されている。

第２図装置において、噴射弁１は電歪式アクチ
ユエータ２の伸縮により動作する。電歪式アクチ
ユエータ２は電歪効果を有する薄い円盤状の圧電
素子を積層したものである。たとえば圧電素子と
してPZTと称されるチタン酸ジルコン酸鉛を焼
結したセラミツクを用い、その直径を15mm、厚さ
を0.5mmとした場合、厚さ方向に500V印加すると
約0.5μm伸長し、逆に、−500V印加すると約
0.5μm収縮する。従つて、このような素子を100
枚積層すれば、100倍の伸縮が得られる。

電歪式アクチユエータ２の各圧電素子の両面に
は銀電極が形成されており、その１つはリード線
２０１に接続され、他の１つは接地されている。
リード線２０１はグロメツト１０３を介してケー
シングアツパ１０４を貫通して外部へ取出されて
制御装置４に接続されている。電歪式アクチユエ
ータ２の伸縮動作はピストン１０５に直接伝達さ
れ、この結果、ピストン１０５は上下往復運動を
行う。

ピストン１０５はケーシングアツパ１０４内の
シリンダ１０６内を摺動し、ポンプ室１０７の容
積を拡大および縮小してポンプの作用を行う。ポ
ンプ室１０７内には電歪式アクチユエータの収縮
方向にピストン１０５を付勢する皿ばね１０８が
設けられている。これにより、電歪式アクチユエ
ータ２の伸長力に比べて弱い収縮力を補つてい
る。

ポンプ室１０７は円盤状のデイスタンスピース
１１０を介してノズルボデイ１１１のニードルシ
リンダ１１２内に導通している。ニードルシリン
ダ１１２内にはノズルニードル１１３が摺動可能
に収納されており、このノズルニードル１１３の
上端面にポンプ室１０７の圧力が作用する。ノズ
ルニードル１１３の上端部の外周にはリング状の
くぼみ１１４が形成され、このくぼみ１１４には
デイスタンスピース１１０の下端面を支点として
ノズルニードル１１３を下方に付勢するための皿
ばね１１５がはめ込まれている。

また、デイスタンスピース１１０の軸方向には
複数の導通孔１１６が設けられており、これによ
り、ポンプ室１０７とニードルシリンダ１１２と
が導通している。なお、導通孔１１６はノズルニ
ードル１１３のくぼみ１１４に対向してニードル
シリンダ１１２内に開口している。

ノズルニードル１１３の下端部の外周部にはリ
ング状のくぼみ１１７が設けられ、また、中心部
には突起１１８が設けられている。そして、１１
９はノズルニードル１１３の下端部のフラツト面
を示している。ニードルシリンダ１１２の中央部
にはノズルニードル１１３の突起１１８を貫通す
るための噴口１２０が設けられている。なお、ノ
ズルニードル１１３のフラツト面１１９とニード
ルシリンダ１１２の下端部とは密着可能であり、
この結果、密着していれば噴口１２０は閉じら
れ、密着していなければ噴口１２０が開かれるこ
とになる。

ニードルシリンダ１１２の下端部にはリング状
に拡大した燃料だまり１２２が設けられており、
この燃料だまり１２２は燃料通路１２３に導通し
ている。燃料通路１２３は、ノズルボデイ１１
１、デイスタンスピース１１０およびケーシング
アツパ１０４を貫通している。さらに、ノズルニ
ードル１１３内には燃料だまり１２２と導通する
通路１２４が設けられ、その上端部に開口１２５
が形成されている。この開口１２５はノズルニー
ドル１１３の上端面がデイスタンスピース１１０
の下端面に密着しているときに閉じられる。

上述のケーシングアツパ１０４、デイスタンス
ピース１１０およびノズルボデイ１１１は同径で
あつて、この順序で積み重ねられ、そして、袋状
のケーシングロア１２６によつて軸方向に押出さ
れて固定される。このとき、ケーシングロア１２
６の雌ねじはケーシングアツパ１０４の雄ねじに
ねじ込まれる。また、ケーシングロア１２６の下
端部の開口において、突起１１８および噴口１２
０が露出している。さらに、ケーシングロア１２
６の外周に雄ねじ１２８が形成されており、これ
により、デイーゼル機関８に固定することができ
る。

なお、１２９はＯリング、１３０はノツクピ
ン、１３１はケーシングアツパ１０４に設けられ
た燃料入口である。

次に、第２図の燃料噴射弁の動作を説明する。
始めに、電歪式アクチユエータ２に＋500Vを印
加すると、電歪式アクチユエータ２は伸長し、従
つて、ポンプ室１０６の容積は縮少してこの中の
燃料圧は高くなる。この高圧はノズルニードル１
１３の上端面に作用してノズルニードル１１３を
ニードルシリンダ１１２の下端面に押圧させる。
この結果、噴口１２０は閉じて燃料噴射は行われ
ない。このとき、燃料だまり１２２には燃料弾路
１２３を介してアキユムレータ３によつて200
Kg／cm²の燃料が供給されており、この燃料圧はノ
ズルニードル１１３の通路１２４を介してノズル
ニードル１１３の上端面全体に作用するので、ノ
ズルニードル１１３の下のフラツト面１１９はニ
ードルシリンダ１１２の下端面に密着し続ける。

上述の状態において、電歪式アクチユエータ２
に−500Vの電圧を印加すると、電歪式アクチユ
エータ２は収縮し、従つて、ポンプ室１０６の容
積が拡大する。この結果、ノズルニードル１１３
は上方に吸い上げられる。このとき、ノズルニー
ドル１１３の通路１２４を介して燃料だまり１２
２の燃料も吸引されるが、ノズルニードル１１３
がニードルシリンダ１１２の下端に密着している
ときのノズルニードル１１３の上端とデイスタン
スピース１１０の下端との距離は大体0.2mmであ
り且つ通路２４の直径も0.5mm程度であるので、
通路１２４を介して吸引される燃料量は無視でき
る。さらに、このとき、ノズルニードル１１３の
上端面がデイスタンスピース１１０の下端面に密
着すれば、通路１２４の開口１２５が閉じられ
る。従つて、この状態では、ノズルニードル１１
３の下面全体に200Kg／cm²の燃料圧が作用するの
で、ノズルニードル１１３の上端面はデイスタン
スピース１１０の下端面に密着し続け、この間、
噴口１２０から燃料噴射が行われる。なお、燃料
噴射時において、突起１１８は燃料噴射角を調整
すると共に噴口１２０の目詰りを防止するもので
ある。

第１図に戻り、制御装置４には４個のセンサ５
１〜５４からそれぞれ信号S₅₁〜S₅₄が入力されて
いる。

センサ５１は例えばマグネツトピツクアツプ等
を用いた回転速度センサであつて、内燃機関の回
転速度N_E（rpm）に対応した角度信号S₅₁を発す
る。この回転速度センサ５１はエンジン・クラン
クシヤフトの1/2の回転に同期して１回転するシ
ヤフト５５に装着されたシグナルプレート５６の
近傍に配置され、該シグナルプレート５６の外周
部に刻設された突起部５７を検出してシグナルプ
レートの１回転あたり180個のパルスからなる角
度信号S₅₁を発生するものであり、この角度信号
S₅₁の１パルスはエンジン・クランクシヤフトの
1゜CAの回転に対応している。

センサ５２は例えばマグネツトピツクアツプ等
を用いた基準位置センサであり、上記のシグナル
プレート５６に設けられた１個の突起部５８を検
出し、基準信号S₅₂を発生する。この基準信号S₅₂
は基準位置、例えば本実施例では内燃機関の圧縮
上死点前30゜CAに発生されるようになつており、
そのための適当な位置に突起部５８が設けてあ
る。

センサ５３は例えばアクセルペダル５９と連動
するポテンシヨメータを用いた負荷センサであ
り、アクセルペダルの開度θ（deg）に対応した
電圧の信号S₅₃を発生する。

センサ５４はサーミスタ等を用いた温度センサ
であり、内燃機関のウオータジヤケツトに設置さ
れており、内燃機関の冷却水の温度Ｔ（〓）に対
応して抵抗値が変化して信号S₅₄を発生する。な
お、この温度センサ５４は該冷却水の代わりに吸
入空気の温度を検出する構成となつていてもよ
い。

制御装置４は、内燃機関の回転速度N_E、アク
セル開度θ、冷却水温Ｔにそれぞれ相当する各セ
ンサ５１，５３，５４からの出力信号S₅₁，S₅₃，
S₅₄に基づいて適正なる噴射燃料量ｑ（ｇ／st）を
計算し、該燃料量ｑを噴射するために必要な噴射
時間τ（μsec）を計算する。同時に適正なる燃料
噴射開始時期を計算して、その時期の到来を回転
速度センサ５１および基準位置センサ５２により
判断し、その噴射開始時期に電歪式アクチユエー
タ２に−500Vの電圧を印加して噴射弁１を開弁
する。

第４図および第３図は、本発明にかかる内燃機
関の燃料噴射方法の第１の実施例を説明するため
のブロツク構成図および噴射弁の開弁時間説明図
であつて、燃料噴射時間τは第１噴射時間τ₁と第
２噴射時間τ₂とに２分割されて、その間に噴射停
止時間ｔがおかれる。即ち、 τ＝τ₁＋τ₂ ……（1a）が成立する。

ここで τ₁＜τ₂ ……（1b）を満たすように第１噴射時間τ₁と第２噴射時間τ₂
を定める。噴射停止時間ｔは回転速度N_E、燃料
量ｑ、冷却水温Ｔによつて次式(2)で決定され、こ
れは上記各機関動作条件下での推定された着火遅
れ時間である。

ｔ＝ｍ／N_E×ｑ×Ｔ ……(2) ここでｍは常数であり、例えばｍ＝2.5×10⁶（msec.rpm.mg／st.〓）とすれば、N_E＝600rpm，ｑ＝７mg／st，Ｔ＝353
〓のときには、ｔ＝1.69msecとなる。また、N_E
＝600rpm，ｑ＝７mg／st，Ｔ＝273〓のときに
は、ｔ＝2.18msecとなる。ｑ＝７mg／stのときの
適正な噴射時間τは200μsecであつて、第１噴射
時間τ₁を例えば30μsecと定めると、第２噴射時間
τ₂は170μsecとなる。

そして第１噴射時間τ₁と第２噴射時間τ₂との間
に上記の噴射停止時間ｔ（＝2.18msec）がおかれ
る。

このように、噴射停止時間ｔがおかれることに
より、第１噴射時間τ₁で筒内にパイロツト的に噴
射された微量の燃料が着火する時点まで主たる燃
料噴射が停止され、着火後に再び燃料噴射が第２
噴射時間τ₂にわたり行われるので、従来のように
着火遅れ時間中に噴射された燃料が着火と同時に
瞬間的に燃焼して大きな爆発音を生じるといつた
ことがなくなる。

なお、噴射停止時間ｔは、式(2)からも明らかな
ように、回転速度N_E，燃料量ｑ，冷却水温Ｔが
大きくなるに従つて短かくなり、例えばN_E＝
2000rpm，ｑ＝15mg／st，Ｔ＝353〓では、ｔ＝
0.24msecとなる。本実施例においては採用され
ていないが、このように噴射停止時間ｔが
0.2msec程度以下となるときには、噴射停止時間
を無くしてしまうような制御も有効である。この
理由は、N_E×ｑ×Ｔの値がある程度以上大きい
条件下では、着火遅れ時間が非常に小さくなるの
で、予混合燃焼による騒音が問題とならなくなる
からである。

次に、制御装置４について説明する。

第４図において、前記の回転速度センサ５１お
よび基準位置センサ５２の各出力信号S₅₁，S₅₂は
それぞれ第１整形回路４１１および第２整形回路
４１２で波形整形され、“Ｏ”（ov）または“１”
（5v）レベルのパルスである角度信号S₁₁および基
準信号S₁₂に変換される。負荷センサ５３からの
信号S₅₃は第1A／Ｄ（アナログ／デジタル）変換
回路４１３により16ビツトのデジタル信号D₁₃に
変換され、バスライン４９４に導かれる。温度セ
ンサ５４は前記したように冷却水温Ｔに応じて抵
抗値が変化し、この低抗値変化は第2A／Ｄ変換
回路４１４により16ビツトのデジタル信号D₁₄に
変換され、上記同様にバスライン４９４に導かれ
る。

エンジン回転カウンタ４１５は16ビツトのカウ
ンタであり、そのリセツト入力に第２整形回路４
１２からの基準信号S₁₂が導かれており、またク
ロツク入力にはクロツク信号発生回路４１６にて
発生された100KHzのクロツク信号CLK₁が導かれ
ている。このエンジン回転カウンタ４１５はリセ
ツト信号が来る前にカウンタがオーバフローして
しまうことのないように、カウンタの最大値でカ
ウントが自動的に停止するような機能を備えてい
る。なお、この機能は以下に説明する各カウンタ
にも備えられているものとする。

エンジン回転カウンタ４１５のカウント内容は
そのリセツト入力に基準信号S₁₂が入力された時
点でラツチされ、デジタル出力信号D₁₅の形でバ
スライン４９４に導かれる。したがつて、このエ
ンジン回転カウンタ４１５の出力信号D₁₅はエン
ジン回転周期T_Nに対応していることになる。

角度カウンタ４１７は16bitのカウンタであり、
そのリセツト入力端子には基準信号S₁₂が導かれ、
そのクロツク入力端子には第１整形回路４１１か
らの角度信号S₁₁が導かれ、その出力信号D₁₇は角
度コンパレータ４１９の一方の入力端子に導かれ
る。したがつて、この角度カウンタ４１１のカウ
ント内容は基準信号S₁₂が発生してからの時々
刻々のエンジン回転角度φを表わしている。

角度ラツチ回路４１８は16ビツトのラツチ回路
であり、後述のCPU（中央処理装置）４９１で演
算された適正なる噴射開始時期に対応するエンジ
ン回転角度φiをラツチし、デジタル信号D₁₈の形
で角度コンパレータ４１９の他方の入力端子に出
力する。

角度コンパレータ４１９は16ビツトのコンパレ
ータであり、角度カウンタ４１７の出力D₁₇と角
度ラツチ回路４１８の出力D₁₈とを比較し、D₁₇
＝D₁₈となつた時点、すなわち基準位置からのエ
ンジン回転角度φが適正な噴射開始時期に相当す
る回転角度φiとなつた時点で“１”レベルの一致
信号S₁₉を出力する。

ワンシヨツトマルチ４２０はそのトリガ入力端
子に角度コンパレータ４１９の一致信号S₁₉が導
かれており、この信号S₁₉に同期して30μsecの時
間幅一定の“１”レベルのパルス信号を出力す
る。この一定時間幅が第１噴射時間τ₁に相当する
ことになる。

第１カウンタ４２１は16ビツトのカウンタであ
り、そのリセツト入力端子にはワンシヨツトマル
チ４２０の出力信号S₂₀が導かれ、そのクロツク
入力端子にはクロツク信号発生回路４１６からの
1MHzのクロツク信号CLK２が導かれている。し
たがつて第１カウンタ４２１の出力信号D₂₁は、
ワンシヨツトマルチ４２０が30μsecのパルスを発
生し終わつてからの時々刻々の経過時間T₁を表
わしている。

第１ラツチ回路４２２は16ビツトのラツチ回路
であり、CPU４９１で演算された噴射停止時間
ｔをラツチして信号D₂₂として出力する。

第１コンパレータ４２３は16ビツトのコンパレ
ータであり、前記経過時間T₁に相当する第１カ
ウンタ４２１の出力信号D₂₁と、前記噴射停止時
間ｔに相当する第１ラツチ回路４２２の出力信号
D₂₂とを比較し、D₂₁＝D₂₂、すなわち第１噴射時
間τ₁が終了してからの経過時間T₁が噴射停止時
間ｔと等しくなつた時点で“１”レベルの一致信
号S₂₃をフリツプフロツプ４２７のセツト入力端
子に出力する。

第２カウンタ４２４は16ビツトのカウンタであ
り、そのリセツト入力端子には第１コンパレータ
４２３の一致信号S₂₃が導かれ、そのクロツク入
力端子にはクロツク信号発生回路４１６からの
1MHzのクロツク信号CLK２が導かれ、その出力
信号D₂₄は第２コンパレータ４２６の一方の入力
端子に導かれる。したがつて第２カウンタ４２４
の出力D₂₄はT₁＝ｔとなつてからの時々刻々の経
過時間T₂を表わしている。

第２ラツチ回路４２５は16ビツトのラツチ回路
であり、CPU４９１の演算した第２噴射時間τ₂
をラツチしてデジタル出力信号D₂₅の形で第２コ
ンパレータ４２６に出力する。

第２コンパレータ４２６は16ビツトのコンパレ
ータであり、経過時間T₂に相当する第２カウン
タ４２４の出力信号D₂₄と、第２噴射時間τ₂に相
当する第２ラツチ回路４２５の出力信号D₂₅と比
較し、D₂₄＝D₂₅、すなわち噴射停止時間ｔが終
了してからの経過時間T₂が第２噴射時間τ₂に等
しくなつた時点で“１”レベルの一致信号S₂₆を
フリツプフロツプ４２７のリセツト入力端子に出
力する。

セツトリセツト・フリツプフロツプ４２７は、
前述のように、そのセツト入力端子には第１コン
パレータ４２３の出力であるT₁＝ｔなる一致信
号S₂₃が導かれ、そのリセツト入力端子には第２
コンパレータ４２６の出力であるT₂＝τ₂なる一
致信号S₂₆が導かれている。したがつてフリツプ
フロツプ４２７の出力端子ＱからはT₁＝ｔで
“１”レベとなり、T₂＝τ₂で“０”レベルとなる
信号S₂₇がオア回路４２８に出力される。

オア回路４２８はワンシヨツトマルチ４２０の
出力である時間幅τ₁が30μsecの信号S₂₀と、フリ
ツプフロツプ４２７の出力信号S₂₇との論理和を
とり、その結果の信号S₂₈を駆動回路４９５に出
力する。

駆動回路４９５は電歪アクチユエータを駆動す
る回路であり、その出力電圧は電歪アクチユエー
タ２に印加される。この駆動回路４９５はオア回
路４２８の出力信号S₂₈が“１”レベルのときは
−500Vの電圧を出力して噴射弁１を開き、“０”
レベルのときは＋500Vの電圧を出力して噴射弁
１を閉じる。

電源回路４９６はバツテリ６からキースイツチ
６１を介して供給された電圧を安定化した後に装
置各部へ電源電圧として供給するとともに、電歪
アクチユエータ駆動用の±500Vの高電圧を発生
して駆動回路４９５へ供給する回路である。

CPU４９１は16ビツトの中央処理装置であり、
その割込み入力端子INT１には前記基準信号S₁₂
が導かれる。ROM４９２はCPU４９１のプログ
ラムおよび各種データを格納してある読取り専用
メモリであり、RAM４９３はCPU４９１の作業
用のランダム・アクセス・メモリである。これら
ROM４９２，RAM４９３はバスライン４９４
を介してCPU４９１に接続される。

次に、上記回路構成の制御装置４を含む実施例
装置の動作について説明する。

第５図はCPU４９１のプログラム・フローチ
ヤートであり、第６図は第４図装置における各部
信号波形図である。

初めに、CPU４９１における処理について説
明する。CPU４９１の処理ルーチンは、メイン
ルーチンと、割込みINT１が入力されるたびに
起動するINT１ルーチンとから成る。メインル
ーチンでは各部のイニシヤライズを行つた後、割
込みを許可してアイドルループに入る。

INT１ルーチンは基準信号S₁₂が発生するたび
に起動され、必要な噴射燃料量、噴射開始時期の
演算を行い、前述の適正噴射開始時期のエンジン
回転角度φi、噴射停止時間ｔ、第２噴射時間τ₂を
演算してその演算結果をそれぞれラツチ回路４１
８，４２２，４２５に出力してラツチさせ、これ
により燃料噴射制御を行う。

INT１ルーチンの最初では、第1A／Ｄ変換回
路４１３からアクセル開度θを読み込み、第
2A／Ｄ変換回路４１４から水温Ｔを読み込み、
続いてエンジン回転カウンタ４１５から回転周期
T_Nを読み込む。そして回転周期T_Nによりエンジ
ン回転数N_Eを演算し、台上試験等で予め求めて
おいたアクセル開度θとエンジン回転数N_Eとに
対する基本噴射量q_BASEのマツプから補間により
基本噴射量q_BASEを求める。

次に水温Ｔに対する補正量Ｐをマツプから求
め、先の基本噴射量q_BASEに掛けることにより、
温度補正のされた噴射燃料量ｑを演算する。そし
て、この噴射内燃量ｑに対する噴射時間τのマツ
プから噴射弁が開弁される噴射時間τを求める。
さらにこれらの演算とは別に、噴射燃料量ｑとエ
ンジン回転数N_Eに対する噴射開始時期回転角度
φiのマツプから補間により上記条件下での噴射開
始時期の回転角度φiを求める。

次に噴射停止時間ｔをｔ＝ｍ／N_E×ｑ×Ｔなる式に基づいて演算し、さらに次式 τ₂＝τ−30μsec により第２噴射時間τ₂を求める。最後に上記演算
により求まつた噴射開始時期エンジン回転角度
φi、噴射停止時間ｔ、第２噴射時間τ₂を各ラツチ
回路４１８，４２２，４２５に出力し、この後に
メインルーチンにリターンする。以後は制御装置
４内の各回路により所定のタイミングで信号が発
生される。

まず、基準位置センサ５２によりデイーゼル機
関の圧縮上死点前30゜CAの基準位置で基準信号
S₅₂が発生され、これが第２整形回路４１２で波
形整形されて第６図１に示す基準信号S₁₂が発生
される。この基準信号S₁₂は角度カウンタ４１７
のリセツト入力端子に入力され、これにより角度
カウンタ４１７はエンジン回転角度に対応する角
度信号S₁₁のパルス数をこの時点からカウントし
始め、そのカウント出力信号D₁₇を角度コンパレ
ータ４１９に出力する。

角度コンパレータ４１９は角度カウンタ４１７
に所定のパルス数が入力されてその出力D₁₇が角
度ラツチ回路４１８の出力D₁₈と等しくなつたと
き、すなわち時々刻々のエンジン回転角度φが適
正な噴射開始時期に相当する回転角度φiとなつた
時点で、第６図３に示す“１”レベルのパルス出
力信号S₁₉をワンシヨツトマルチ４２０に出力す
る。これによりワンシヨツトマルチ４２０はトリ
ガされ、第６図４に示す時間幅30μsecのパルス出
力信号S₂₀をオア回路４２８および第１カウンタ
４２１に出力する。

この信号S₂₀の立下りに同期して第１カウンタ
４２１がスタートし、この第１カウンタ４２１に
より計時される経過時間T₁が第１ラツチ回路４
２２に設定された噴射停止時間ｔに等しくなつた
時点で、第１コンパレータ４２３の出力に第６図
５に示す“１”レベルのパルス信号S₂₃が発生さ
れてフリツプフロツプ４２７および第２カウンタ
４２４に送出される。したがつて第６図７に示す
ようにフリツプフロツプ４２７がセツトされる。
同時に第２カウンタ４２４がスタートし、T₂＝
τ₂，すなわち第２カウンタ４２４により計時され
る経過時間T₂が第２ラツチ回路４２５に設定さ
れた第２噴射時間τ₂と等しくなつた時点で、第２
コンパレータ４２６の出力に第６図６に示すパル
ス信号S₂₆が発生し、この信号S₂₆により第６図７
に示すようにフリツプフロツプ４２７の出力をリ
セツトする。

ワンシヨツトマルチ４２０の出力信号S₂₆とフ
リツプフロツプ４２７の出力信号S₇とはオア回路
４２８で加算され、オア回路４２８は第６図８に
示すような出力信号S₂₈を駆動回路４９５に送出
する。駆動回路４９５は、第６図９，１０に示す
ように、この信号S₂₈が“１”レベルのときには
−500Vの電圧を電歪アクチユエータ２に出力し
て燃料噴射を行い、“０”レベルのときには＋
500Vの電圧を出力して燃料噴射を停止する。第
７図および第８図は、本発明にかかる内燃機関の
燃料噴射方法の第２の実施例を説明するためのブ
ロツク構成図および噴射弁の開弁時間説明図であ
る。この第２の実施例装置による噴射方法は、燃
料噴射を３回に分けて行い、全燃料噴射期間を長
くして空気の利用度を向上させるとともに、１回
目、２回目、３回目と順次に開弁時間が長くなる
ようにして燃焼効率を向上させるものである。

この第２の実施例の噴射方法においては、制御
装置４′によつて噴射時間τが決定されるところ
までは第１の実施例と同じである。第２の実施例
では、第８図に示すように、この噴射時間τは第
１噴射時間τ₁、第２噴射時間τ₂、第３噴射時間τ₃
の三つに分割される。τ₁とτ₂とτ₃は１対２対３の
関係にあり、 τ₁＝τ／６ τ₂＝τ／３ τ₃＝τ／２ τ₁＋τ₂＋τ₃＝τ である。τ₁とτ₂およびτ₂とτ₃の間隔、すなわち噴
射停止時間ｔは、回転速度N_Eの関数であつて次
式で決定される。

ｔ＝ｎ／N_E ここでｎは機関の冷却水温によつて定まる数値
であり、低温程大きな値をとる。こｎは、第１の
実施例のように演算して求めることができる。
今、簡単のために、水温を一定として、ｎを常数
として扱う。例えば水温を80℃としてｎ＝
900msec.rpmとすれば、回転速度N_Eが600rpmの
とき、噴射停止時間ｔは1.5msecとなる。いま、
全負荷時であつて噴射燃料量ｑが42mg／stであれ
ば、噴射時間τは1.2msecであつて、第１噴射時
間τ₁は0.2msec、第２噴射時間τ₂は0.4msec、第３
噴射時間τ₃は0.6msecとなり、そしてτ₁とτ₂との
間、およびτ₂とτ₃との間にそれぞれ1.5msecの噴
射停止時間ｔがおかれる。このように回転速度
N_Eが低速であるときには、第１噴射時間τ₁の開
始から第３噴射時間τ₃の終了までの期間は
4.2msecにもなり、低速時における空気利用度が
向上する。

一方、回転速度N_Eが高速、例えば4000rpmで
あるようなときには、噴射停止時間ｔは
0.23msecであり、噴射燃料量ｑが42mg／stであれ
ば、第１噴射時間τ₁の開始から第３噴射時間τ₃の
終了までの期間は1.63msecにしかならない。す
なわち、低速（600rpm）時の全燃料噴射期間は
高速（4000rpm）時に比べて2.6倍になるわけで
ある。

また、この第２の実施例では、τ₁＜τ₂＜τ₃の関
係にある。このように噴射弁の開弁を複数回に分
けて早い時点での開弁時間よりも遅い時点での開
弁時間を長くすると、燃焼の後期となるほど燃焼
が激しくなり、デイーゼル機関における騒音発生
の防止と燃焼効率の向上とが両立される。

第７図の制御装置４′について説明すると、セ
ンサ５１〜５４、回路４１２〜４１９、４９１〜
４９５等の構成は第１の実施例とほぼ同じであ
る。異なる部分は、第１〜第３噴射時間τ₁〜τ₃を
得るための回路部分と、各噴射時間のあいだの噴
射停止時間ｔを得るための回路部分であり、以
下、これ等について述べる。

第３〜第７カウンタ４３０〜４３４は16ビツト
のカウンタであり、そのリセツト入力端子にはそ
れぞれ前段のコンパレータの一致信号が入力され
ており、そのクロツク入力には1MHzのクロツク
信号CLK２が導かれている。第３〜第７ラツチ
回路４３５〜４３９はそれぞれ16ビツトのラツチ
回路であり、CPU４９１の演算したτ₁，ｔ，τ₂，
ｔ，τ₃をそれぞれラツチして出力する。第３〜第
７コンパレータ４４０〜４４４は16ビツトのコン
パレータであり、それぞれに入力されるカウンタ
とラツチ回路との出力が一致した時点で“１”レ
ベルの一致信号を出力する。第３〜第５フリツプ
フロツプ４４５〜４４７は、そのセツト入力端子
とリセツト入力端子にそれぞれ前段コンパレータ
の一致信号と次段コンパレータの一致信号が導か
れている。オア回路４４８は第３〜第５フリツプ
フロツプ４４５〜４４７の出力を加算して駆動回
路４９５へ出力する。

次に、この制御装置４′の動作について説明す
る。なお、第１の実施例と同様な部分の説明は省
略する。

第９図はCPU４９１のプログラム・フローチ
ヤート、第１０図は第７図装置の各部信号波形図
である。基準信号S₁₂によりINTルーチンが起動
され、アクセル開度θ、水温Ｔ、回転周期T_Nを
読み込み、噴射時間τ_iおよび噴射開始時期の回転
角度φiを演算するところまでは第１の実施例と同
様である。その後、第１〜第３噴射時間τ₁〜τ₃、 τ₁＝τ／６ τ₂＝τ／３ τ₃＝τ／２を計算し、さらに噴射停止時間ｔを、冷却水温度
Ｔに対応した数値ｎと、回転数N_Eとを用いてｔ＝ｎ／N_E を演算し、τ₁，ｔ，τ₂，ｔ，τ₃をそれぞれ第３〜
第７ラツチ回路４３５〜４３９へ出力し、リター
ンする。以後はハードウエアにより所定のタイミ
ングにて信号が発生する。

まず、基準信号S₁₂（第１０図１参照）が発生し
てから所定のパルス数の角度信号S₁₁（第１０図２
参照）が入力された時点でφ＝φiとなり、角度コ
ンパレータ４１９の出力に“１”レベルのパルス
信号S₁₉（第１０図３参照）が発生し、第３フリツ
プフロツプ４４５をセツトする（第１０図９参
照）。同時に、第３カウンタ４３０がスタートし、
そのカウント時間がτ₁となつた時点で第３コンパ
レータ４４０の出力に“１”レベルのパルス信号
S₄₀（第１０図４参照）が発生し、フリツプフロツ
プ４４５をリセツトする（第１０図９参照）。同
時に第４カウンタ４３１がスタートし、そのカウ
ント時間がｔとなつた時点で第４コンパレータ４
４１の出力に“１”レベルのパルス信号S₄₁（第１
０図５参照）が発生し、第４フリツプフロツプ４
４６をセツトにする（第１０図１０参照）。以下
同様にして次々とカウンタが作動し、第３〜第５
フリツプフロツプ４４５〜４４７の出力には第１
０図９〜１１に示すように、それぞれτ₁，τ₂，τ₃
なるパルス幅の信号S₄₅〜S₄₇が得られる。

これらの信号S₄₅〜S₄₇はオア回路４４８にて加
算されて該オア回路４４８から信号S₄₈（第１０図
１２参照）として駆動回路４９５へ入力される。
駆動回路４９５は、第１０図１３，１４に示すよ
うに、この信号S₄₈が“１”レベルのときには−
500Vを電歪アクチユエータ２に印加して燃料噴
射を行い、“０”レベルのときには＋500Vを出力
して燃料噴射を停止する。

本発明にかかる内燃機関の燃料噴射方法の第３
の実施例では、燃料噴射は以下のように実行され
る。

燃料噴射時間τは第２の実施例と同様に３分割
とする。

確認燃料噴射の間の噴射停止時間は第１の実施
例と同様に(2)式に基づき決定する。

本発明の実施にあたつては種々の変形形態が可
能である。

例えば第１、第２の実施例はデイーゼル機関に
本発明を適用した例を示したが、これに限らず電
気点火式の内燃機関を含め、あらゆる筒内噴射機
関にも適用可能である。筒内噴射機関の場合、そ
の全負荷性能は燃焼における空気の利用度によつ
て決定される。空気の利用度が高いほど性能能が
向上するのは当然であるが、この空気利用度を向
上させるためには、空気の流れ（一般には吸気ス
ワール）のできるだけ広い部分に向つて燃料を噴
射させる必要がある。この空気の流れの速度は、
機関の回転速度に比例するのが普通であるので、
噴射時間が一定ならば低速であるほど空気利用度
は低下し、これにともなつて全負荷性能が低下す
る。本発明においては、機関回転速度が低速とな
るほど、噴射停止時間が長くなつて全燃料噴射期
間が長くなり、空気の利用度が機関速度によらず
常に良好に維持される。

また、第１、第２の実施例では説明を簡単にす
るために１気筒分についての回路構成しか示さな
かつたが、勿論、多気筒のものについて本発明を
適用することも可能でありそのように構成を変え
ることは容易である。

さらに、エンジン回転センサ５１および基準位
置センサ５２は、外周部にスリツトを有するシグ
ナルロータと、発光ダイオードおよびフオトトラ
ンジスタを組み合わせたフオトインタラプタとを
用いた光学的なセンサとしてもよいし、アクセル
開度検出用のポテンシヨメータは、回転角度に応
じてインダクタンスが変化するセンサ、あるいは
ロータリエンコーダのようなパルス出力のセンサ
を用いてもよい。また、第１、第２の実施例で
は、噴射開始時期は角度信号を直接に使用してい
るため1゜CAの分解能であるが、該角度信号を10
逓倍することにより0.1゜CAにすることもできる。
あるいは、1゜CA以下の分解能を得るために、エ
ンジン回転数から時間演算により端数を制御する
ようにすることもできる。

発明の効果以上説明したように本発明によれば、１回の燃
焼に対して噴射回数を複数とすると共に燃料を後
期となる程大きくし、たとえばパイロツト的に微
量噴射分を噴射した後に大きな燃料量の主たる燃
料噴射を行い、これにより、燃焼効率を上昇でき
る。また、各噴射の噴射停止期間を機関の温度が
低い程大きくすることにより低温時になる程長く
なる着火遅れ期間中の燃料量を小さくすることが
でき、低温時の着火遅れによる騒音を低減でき、
したがつて、低温時においては、燃焼効率上昇と
騒音防止とを両立できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法が適用される内燃機関全体
の構成図、第２図は第１図中の噴射弁の側断面
図、第３図は噴射弁の開弁時間を説明する図、第
４図は第１図中の制御装置のブロツク構成図、第
５図は第４図装置におけるCPUのプログラム流
れ図、第６図は第４図装置の各部信号波形図、第
７図は第２の実施例の制御装置を示すブロツク構
成図、第８図は第７図装置による噴射弁の開弁時
間を説明する図、第９図は第７図装置における
CPUのプログラム流れ図、第１０図は第７図装
置の各部信号波形図である。１……噴射弁、２……電歪式アクチユエータ、
４，４′……制御装置、５１……回転速度センサ、
５２……基準位置センサ、５３……負荷センサ、
５４……温度センサ、５６……シグナルプレー
ト、５７，５８……突起部、８……デイーゼル機
関。

Claims

【特許請求の範囲】１各筒内に燃料を噴射する内燃機関において、
該機関の各気筒の１回の燃焼に対して複数回数の
噴射量（τ₁，τ₂，……）を所定の噴射停止期間
（ｔ）の間隔で噴射し、前記噴射停止期間は前記機関の温度が低い程大
きくなるように定めると共に、前記総噴射量の分
割の所定比率を、噴射時点の早い噴射量を小さく
噴射時点が遅い噴射量を大きくなるように定めることを特徴とする内燃機関の燃料噴射方法。