JPH0467578B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンの燃料噴射装置に関する
ものである。

〔従来技術〕

従来、特開昭56−148636号公報に示されるよう
に、高エンジン出力をあまり必要としない部分負
荷領域等においては吸気行程のほぼ後半に燃料を
噴射して点火プラグが位置する燃焼室の上層部分
に混合気を、下層部分に空気をそれぞれ成層さ
せ、その状態で燃焼を行なうようにしたものがあ
る。この方式の燃料噴射装置では、上層の混合気
は点火プラグによりこれを着火し得る空燃比にす
ればよく、一方下層は空気のみ又は、非常に希薄
な混合気であるため、全体としての空燃比は非常
にリーンとなつて燃費を大幅に改善でき、又
NOx、CO等の未燃焼成分を低減できるという利
点を有する。さらには燃焼室内の混合気層の領域
が点火プラグに近い狭い領域に集中して、エンド
ガスゾーンが空気又は非常に薄い混合気で占めら
れることから、混合気の異常燃焼が発生しにく
く、ノツキングの発生が少ないという利点をも有
するものである。

ところでこのような成層化燃焼を行なうように
したエンジンの燃料噴射装置においては、燃料噴
射の終了タイミングは吸気行程の終了タイミング
と一致させるのが望ましいが、実際には吸気弁の
全閉付近では吸気弁のリフト量が小さく、十分な
通路面積を確保できないこと、及び燃料噴射弁と
燃焼室との間には一定の距離があり、燃料が燃料
噴射弁から燃焼室に到達するまでに時間遅れがあ
ること等の理由により、燃料噴射終了タイミング
を吸気弁全閉タイミング以前に設定する必要があ
る。

そして上記従来公報記載の装置では、燃料噴射
終了タイミングを吸気弁全閉タイミング以前の一
定のクランク角位置に固定し、この噴射終了クラ
ンク角位置に基いて噴射開始クランク角位置を演
算し、エンジンの運転状態に応じた量の燃料を噴
射供給するようにしていた。

しかしながらこの従来公報記載の燃料噴射装置
では、噴射すべき燃料量が増大すると、燃料噴射
開始時期が早くなつて吸気、排気弁のオーバラツ
プ域内（吸、排気弁のバルブリフト量を示す第４
図のＢ参照）のクランク角位置になることがあ
り、その場合には噴射燃料がそのまま排気系に吹
き抜けてしまい、燃焼性が悪化してエンジン出力
が低下し、又排気ガス中の未燃焼成分が増大して
エミツシヨンが悪化するという問題があつた。ま
た燃料流量が多いことから、燃料の気化霧化が悪
くなり、これによつても燃焼性が悪化するという
問題があつた。

〔発明の目的〕

この発明は、かかる問題点に鑑み、燃料噴射量
の多い運転領域において噴射燃料の吹き抜けを防
止でき、又燃料の気化霧化を促進できるエンジン
の燃料噴射装置を提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

そこでこの発明は、燃料噴射量の多い運転領域
においては、燃料噴射開始時期を所定クランク角
位置より前には進めないようにし、これにより噴
射燃料の吹き抜けを防止し、燃料噴射終了時期を
遅れ側に補正し、これにより不足分の燃料を確保
するとともに、燃料の一部を次の吸気行程の最初
に吸入させ吸気弁などの熱及び吸気の乱流を利用
して燃料の気化霧化を促進するようにしたもので
ある。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例によるエンジンの燃
料噴射装置を示す。図において、１は第１〜第４
の４つの気筒（但し、図中には１つの気筒のみが
示されている）を有するエンジンで、上記各気筒
にはそれぞれ吸、排気管２，３が接続され、上記
吸気管２の集合部にはスロツトル弁４ａ，４ｂが
配設され、吸気管２の上流端はエアクリーナ５に
至つている。そして上記各吸気管２には吸気ポー
トに近接して燃料噴射弁６がそれぞれ配設され、
該各燃料噴射弁６はレギユレータを介して燃料タ
ンク（図示せず）に接続されており、上記燃料噴
射弁６には上記レギユレータを介して吸気管圧力
との差圧が常に一定となるような圧力の燃料が供
給されるようになつている。

また図中、８は吸気管２のスロツトル下流の圧
力を検出する圧力センサ、９はエンジン１の冷却
水温度を検出する水温センサ、１０はデイストリ
ビユータの回転角からエンジンのクランク角と第
１気筒のピストン上死点TDCとを検出するクラ
ンク角センサ、１１はイグニツシヨンスイツチ、
１２はスタータモータ、１３はインタフエース１
４、CPU１５及びメモリ１６からなる燃料噴射
制御回路であり、上記メモリ１６内には第２図に
フローチヤートで示すCPU１５の演算処理のプ
ログラム等が格納されている。そして上記CPU
１５は、エンジンの始動時は所定量の燃料が噴射
されるように始動噴射パルスを燃料噴射弁に６に
加え、一方エンジンの始動後はエンジンの運転状
態に応じて燃料噴射量を求め、これが設定量以下
の場合にはほぼ吸気弁全閉時期の所定の噴射終了
時期に基いて噴射開始時期を求め、設定量以上の
場合には噴射開始時期を排気弁の全閉クランク角
位置に設定するとともにそれに基いて上記噴射終
了時期を遅れ側に補正し、これより燃料噴射弁６
に上記実際燃料噴射量に応じた燃料噴射パルスを
加えるという燃料噴射制御を行なうようになつて
いる。なお７は排気系に設けられた触媒である。

そして以上のような構成において、CPU１５
が、燃料噴射開始時期が所定のクランク角位置に
達したことを検出して検出信号を出力する検出手
段、及び燃料噴射開始時期が所定のクランク角位
置に達した以後は燃料噴射終了時期を遅れ側に補
正する燃料噴射終了時期補正手段を構成してい
る。

次に第２図ないし第４図を用いて動作について
説明する。ここで第３図ａ，ｂはそれぞれ燃料噴
射量の少ない運転時及び多い運転時における吸気
弁の開閉タイミングと燃料噴射タイミングとの関
係を、第４図は吸、排気弁のバルブリフト量と
吸、排気弁の開閉タイミングとの関係を示す。な
お図中、EO、IOは排気系、吸気弁の開弁タイミ
ング、ECは排気弁の全閉タイミング、EX、IN
は排気弁、吸気弁のバルブリフト特性である。

エンジンが作動すると、CPU１５はクランク
角センサ１０、圧力センサ８及び水温センサ９の
各信号を読み込んでその各値をレジストＴ，Ｂ，
W₁に記憶するとともに（ステツプ20〜22）、イグ
ニツシヨンスイツチ１１からのスタータ信号を読
み込んでそれをレジスタＳに記憶し（ステツプ
23）、次にレジスタＳの記憶内容からエンジンの
始動時か否かを判定する（ステツプ24）。そして
エンジンの始動時にはCPU１５はステツプ24に
おいてYESと判定してステツプ25に進み、そこ
でレジスタＩに所定の始動噴射量βを記憶し、レ
ジスタＩの値に基いて始動噴射パルスを作成して
それを第１気筒のTDC信号に応じて判別した噴
射すべき気筒の燃料噴射弁６に加え（ステツプ
26）、ステツプ20に戻り、上述の処理を繰り返す。
なおエンジンの始動時において、予め設定した始
動噴射パルスを発生するようにしているのは、こ
の始動時には吸入空気量に基いて燃料噴射量を算
出できないからである。

そしてエンジンが始動すると、CPU１５は上
記ステツプ24においてNOと判定してステツプ27
に進み、そこでレジスタＴ内のクランク角を用い
てエンジン回転数を演算してそれをレジスタＲに
記憶し、次にレジスタＲ，Ｂ内のエンジン回転数
と吸気負圧とでもつて基本燃料噴射量を演算して
それをレジスタＩに記憶する（ステツプ28）。次
にCPU１５は、レジスタW₁内のエンジン冷却水
温を設定値Ｗ、例えば60℃と比較して冷却水温が
設定値Ｗ以下であれば、両者の差（Ｗ−W₁）と
補正係数C₁とを乗算し、これを温度補正量とし
てレジスタＩ内の基本燃料噴射量に加算して実際
燃料噴射量を求め、その値Ｉ＋C₁（Ｗ−W₁）をレ
ジスタＩに記憶し（ステツプ29）、該レジスタＩ
内の実際燃料噴射量から噴射角θ（第３図ａ参照）
を決定してそれをレジスタθに記憶し（ステツプ
30）、さらに吸気弁全閉時期θvc（第３図ａ参照）
と所定噴射終了時期補正量△θとでもつて噴射終
了時期θic（第３図ａ参照）を決定し（ステツプ
31）、次に噴射角θが噴射終了時期θicと排気弁全
閉時期EC間のクランク角γより大きいか否かを
判定する（ステツプ32）。ここで吸気弁の全閉時
期θvcは基準となるエンジン回転数、例えば最大
トルクとなる3000rpmにおいて吸気の吹き返しが
発生しないクランク角位置に設定すればよく、そ
の１例を示すと、第４図の吸気弁のバルブリフト
特性図において、吸気行程終期のランプ部分Ａの
初期のクランク角位置となる。

そして燃料噴射量が少なく、噴射角θが設定値
γより小さい場合は、CPU１５はステツプ32に
おいてNOと判定してステツプ33に進んで上記噴
射終了時期θicに基いてレジスタθ内の実際噴射
量θに応じた噴射開始時期θio（第３図ａ参照）を
決定し、噴射開始時期θioになるまでステツプ34
に待機し、噴射開始時期θioになると、ステツプ
35で燃料噴射弁６に“１”信号を加え、該弁６を
駆動し続ける間ステツプ36に待機し、噴射終了時
期θicになると“１”信号の出力を停止し（ステ
ツプ37）、このようにして燃料噴射パルスを加え
た後、上記ステツプ20に戻る。

このようにエンジンの始動後で、かつ噴射開始
時期が排気弁全閉クランク角位置に達しない場合
にはエンジンの運転状態に応じて噴射開始時期を
進ませ、この噴射開始時期から設定噴射終了時期
の間燃料噴射パルスを加えるという制御が行なわ
れることとなる。

次に燃料噴射量が多くなつて噴射角θが設定値
γより大きくなると、CPU１５は上記ステツプ
32においてYESと判定してステツプ38に進んで
噴射開始時期θioを排気弁全閉クランク角位置EC
（第３図ｂ参照）に設定するとともに、θ−γ−
△θという式を用いて噴射終了時期補正量△
θ′（第３図ｂ参照）を求める（ステツプ39）。ここ
で△θは燃料噴射量が小ない領域において上記設
定噴射終了時期θicを求めるためのクランク角で
ある。次にCPU１５は上記求めた噴射終了時期
補正量△θ′を用いて上記設定噴射終了時期θicを
遅れ側に補正してこの場合の実際の噴射終了時期
θic′（第３図ｂ参照）を求め（ステツプ40）、上記
ステツプ34〜37の経路を進む。

このようにエンジンの始動後で、かつ噴射開始
時期が排気弁全閉位置に達する場合には、噴射開
始時期を排気弁全閉クランク角位置に設定すると
ともに、それによつて不足する燃料分噴射終了時
期を遅れ側に補正するという制御が行なわれる。

ところでこのように燃料噴射終了時期を遅れ側
に補正するようにすると、燃料の一部が次の吸気
行程に持ち込まれ、成層化燃焼がくずれることと
なるが、このように多量の燃料を供給する運転状
態では、燃料が吸気行程のほぼ全期間にわたつて
吸入され、上述の成層化燃焼による利点はほとん
ど期待できないことから、成層化燃焼がくずれた
としても別段の支障は生じないものである。

以上のような本実施例の装置では、燃料噴射開
始時期を排気弁全閉クランク角位置より前に進め
ないようにしたので、噴射燃料の吹き抜けが発生
することはなく、その結果燃焼性及びエミツシヨ
ンの悪化を防止できる。また燃料噴射終了時期を
遅らせるようにしたので、燃料噴射開始時期の規
制に起因する不足分の燃料を確保できる。さらに
燃料の一部は吸気行程終了後の吸気ポートに残
り、該燃料は吸気弁の熱によつて気化霧化される
とともに、次の吸気行程の最初に急激に吸入さ
れ、そのときの吸気の乱流によつて空気とよく混
うされるので、良好な燃焼性が確保される。

なお上記実施例では燃料噴射開始時期を排気弁
全閉クランク角位置より前に進ませないようにし
たが、これは排気弁全閉クランク角位置より遅れ
側の所定のクランク角位置であつてもよい。また
本発明は全運転領域で成層化燃焼を行なうように
したものに限らず、一部の運転領域、例えば部分
負荷領域で成層化燃焼を行なうものについても同
様に適用できる。さらに本発明は、燃料噴射終了
時期を所定クランク角位置に固定したものに限ら
ず、例えば運転状態に応じて可変制御するように
したものについても同様に適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、吸気行程の終了
前に燃料噴射終了時期を設定し、噴射量の増加に
伴つて燃料噴射開始時期を進めるようにしたエン
ジンの燃料噴射装置において、燃料噴射量の多い
場合は、噴射開始時期を所定クランク角位置より
前には進ませないようにし、噴射終了時期を遅ら
せるようにしたので、噴射燃料の吹き抜けを防止
でき、これにより燃焼性及びエミツシヨンを大幅
に改善でき、又燃料の気化霧化を促進でき、これ
によつても燃焼性を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるエンジンの燃
料噴射装置の概略構成図、第２図は上記装置にお
けるCPU１５の演算処理のフローチヤートを示
す図、第３図ａ及びｂはそれぞれ上記装置におけ
る燃料噴射量の少ない運転時及び多い運転時での
吸気弁の開閉タイミングと燃料噴射タイミングと
の関係を示す図、第４図は吸、排気弁のバルブリ
フト量と吸、排気弁の開閉タイミングとの関係を
示す図である。 ６……燃料噴射弁、１５……CPU（検出手段、
燃料噴射終了時期補正手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気弁を介して燃焼室に通ずる吸気通路内に
   燃料噴射弁を設け、該燃料噴射弁の燃料噴射終了
   時期をほぼ吸気弁閉弁時期に設定するとともに、
   燃料噴射量の増大に伴つて燃料噴射開始時期を早
   めるようにしたエンジンの燃料噴射装置におい
   て、上記燃料噴射弁の燃料噴射開始時期が所定の
   クランク角位置に達したことを検出して検出信号
   を出力する検出手段と、該検出手段の検出信号を
   受けて燃料噴射開始時期が所定のクランク角位置
   に達した以後は上記燃料噴射弁の燃料噴射終了時
   期を遅れ側に補正する燃料噴射終了時期補正手段
   とを設けたことを特徴とするエンジンの燃料噴射
   装置。