JPH0526285Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はエンジンの燃料噴射供給装置、特に
吸気ポート部とスロツトル弁上流に各燃料噴射弁
を備えるものに関する。

（従来の技術） 燃料噴射装置を備える電子制御エンジンが広く
実用化されており、こうしたエンジンでは全体の
システムが第５図に示すように組まれる。同図は
各気筒の吸気ポート部６に駆動パルスにて開閉す
る燃料噴射弁２０を設け、この噴射弁２０の開弁
パルス幅を制御することで供給燃料量を制御する
タイプのものである。

このタイプでの燃料噴射について説明すると
（（株）鉄道日本社発行の月刊誌「自動車工学」
1986年１月号第108頁ないし第114頁参照）、全気
筒同時噴射の場合、次式(1)で表される燃料噴射パ
ルス幅（Ti）がエンジン１回転につき２回点火
タイミングに同期して噴射弁２０に出力される。

Ti＝Tp×COEF×α＋Ts ……(1) ここで、Tpはエアフローメータ１１により検
出される吸入空気量（Qa）と、クランク角セン
サ１２にて計測されるエンジン回転数（Ne）と
からTp＝K_cpNsT×Qa／Ne（K_cpNsTは定数）にて計
算される基本パルス幅、COEFは各種補正係数の
総和、αは酸素センサ１４からの信号に基づいて
得られる空燃比のフイードバツク補正係数、Ts
はバツテリ電圧に応じる無効パルス幅である。た
とえば、COEFの中に水温増量補正係数（K_TW）
や始動及び始動後増量補正係数（K_AS）があり、
K_TWによれば水温センサ１３にて検出される冷却
水温（T_W）が低いほどTpが増量され、K_ASによ
ればクランキング中はT_Wが低いほど多くの燃料
が、その後は一定の割合で零になるまで増量され
る。つまり、エンジン低温時は噴射された燃料が
気化しにくため混合気の形成が困難であり、気化
してない燃料分だけ混合気が薄くなることを考慮
して、多目の燃料を供給することとしているもの
である。

なお、通常の噴射タイミングが定常燃焼を良く
するために吸入行程中とは同期しないようになつ
ている。

また、加速時（スロツトル弁スイツチ１５のア
イドル接点がONからOFFになつたとき）には、
通常の噴射タイミングとは別に割込み噴射を行つ
て、加速時の運転性の改善を図つている。

（考案が解決しようとする課題） ところで、こうした装置では、加速時の割込み
噴射やエンジン低温時での燃料増量補正が、燃費
の悪化や空燃比の変動に伴うHCの増大を招いた
り、割込み噴射を行つても燃料量が足りずに失火
する気筒が生じて加速性を損ねることがある。ま
た低温始動時には噴射された燃料で点火プラグが
濡れ点火不能に陥る場合もある。

これらの原因は噴射された燃料粒子の挙動に関
係するもので、良好な混合気が形成されにくい点
にある。つまり、油滴は時間の経過とともに気化
し、気化燃料が油滴周囲の空気と拡散、混合し
て、予混合気が形成されるのであるが、シリンダ
７に近いポート部６で噴射する方式の場合、噴射
された燃料が直ぐにシリンダ７へと流入するため
に、油滴が気化を行う時間が十分にとれず、良好
な混合気の形成が妨げられるからである。しか
も、その傾向はエンジン低温時に著しい。

したがつて、燃焼に必要な混合気をエンジンの
温度状態に応じて形成させることが要求されるの
である。

これに対して実開昭58−104358号として提案さ
れたものに、吸気管に設ける主燃料インジエクタ
とは別に、スロツトル弁の上流に霧化粒子の微細
な補助インジエクタを設け、始動時及びアイドル
時に補助インジエクタから燃料を噴射することに
より、始動時やアイドル時の燃焼を改善するよう
にしたものがあるが、この場合補助インジエクタ
からの燃料の供給は始動時やアイドル時に限ら
れ、低温時のそれ以外の運転状態での燃焼の改善
には寄与することはできなかつた。

また、本出願人による先願である実開昭63−
141860号として、吸気通路の合流部に設けた第１
の燃料噴射弁と、各吸気ポートに設けた第２の燃
料噴射弁とをもち、機関回転数と負荷によつてこ
れら燃料噴射弁を選択的に作動させ、とくに機関
温度が低くなるしたがつて第１の燃料噴射弁の作
動領域を低負荷側に移動させるようにしたものが
あるが、この場合、吸気通路上流側からの噴射燃
料の気化が下流側よりも良好となるという特性を
利用し、低温時の燃焼安定性を図るものであつて
も、第１の燃料噴射弁の作動領域は回転数と負荷
によつて決まり、低温時であつても回転数や負荷
が大きくなると第１の燃料噴射弁からの噴射が停
止されてしまい、必ずしも低温時の燃焼をすべて
の運転域で改善できるものではなかつた。

この考案はこのような従来の問題点に着目して
なされたもので、吸気ポート部に設ける噴射弁の
他に、スロツトル弁の上流にも第２の噴射弁を取
り付け、エンジンが低温になるほど第２の噴射弁
からの噴射燃料を多くして、スロツトル弁下流の
吸気マニホールド内を予混合気で満たしておくよ
うにした装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この考案は第１図に示すように、吸気ポート部
６に設けられる第１の燃料噴射弁２０と、スロツ
トル弁２の上流に設けられる第２の燃料噴射弁３
１と、エンジン回転数（Ne）とエンジン負荷
（たとえば吸入空気量Qa）をそれぞれ検出するセ
ンサ３２，３３と、これらの検出値に応じて基本
燃料噴射量（Tp）を算出する手段３４と、エン
ジン温度（たとえば冷却水温T_Wや潤滑油温度）
を検出するセンサ３０と、基本燃料噴射量につい
て各燃料噴射弁２０と３１が分担する割合を検出
エンジン温度が低くなるほど第２の燃料噴射弁３
１の分担割合（K_DIS）が大きくなるように設定す
る手段３５と、設定された分担割合に応じて算出
した燃料噴射量（Tit，Tip）を対応する燃料噴
射弁３１と２０にそれぞれ出力する手段３６，３
７とを設けた。なお、３は吸気マニホールド、７
はシリンダである。

（作用） エンジン低温時に分担割合（K_DIS）が大きくさ
れ、基本燃料噴射量の多くが第２の噴射弁３１か
らスロツトル弁２に向けて噴射されると、噴射さ
れた燃料はスロツトル弁２に衝突することで細か
く砕かれ、さらにスロツトル弁下流の吸気マニホ
ールド３内で気化し周囲の空気と混合して予混合
気が速やかに形成される。このため、低温時増量
を従来のように多くしなくとも、良好な予混合気
を得て燃焼が安定し、かつ燃費も良くなる。ま
た、低温時始動時には、吸気ポート部６よりの燃
料噴射割合が小さくなり、点火プラグを濡らす機
会が減つて始動しやすくなる。

また、低温時始動に続いてエンジン温度が上昇
していくと、この温度上昇に応じて第２の噴射弁
３１からの燃料噴射割合が徐々に減じられてい
く。ここに、上昇するエンジン温度に応じて過不
足のない予混合気が形成され、暖機途中の運転が
つながり良く滑らかに行なわれる。

一方、低負荷からの加速時には、吸気マニホー
ルド３内に予混合気が満たされているため、次の
噴射タイミングまで待たずとも、シリンダ７に入
る空気量の急増に対応して、この予混合気がシリ
ンダ７に吸入される。この結果、シリンダ７内の
混合気が希薄化して失火することがなく、トルク
がすみやかに立ち上がる。

（実施例） 第２図はこの考案の一実施例のシステム図で、
エアクリーナ（図示しない）、エアフローメータ
１１を通つてダクト１から入る空気は、スロツト
ル弁２で絞られ、吸気マニホールド３のコレクタ
部４から分岐部５を経て各気筒のシリンダ７に流
入する。

吸気ポート部６には第１の燃料噴射弁２０が吸
気弁８に臨んで設けられる他、スロツトル弁２の
直ぐ上流にスロツトル弁２に向けて燃料を噴射す
る第２の燃料噴射弁３１が設けられ、一対の噴射
弁２０，３１はコントロールユニツト４１からの
駆動パルスにて駆動される。２１は一定の燃圧に
保たれる燃料ギヤラリである。

第２の噴射弁３１をスロツトル弁上流に設ける
のは、シリンダ７に流入するまでの時間を稼いで
噴射された燃料の微粒化、気化を促進するためで
ある。なお、似た構成として、ポート部噴射弁と
は別にいわゆるコールドスタートバルブを設けた
ものがある。このバルブの狙いは、ポート部６で
噴射する場合においてエンジン低温時に不足する
燃料量を補うことにある。このため、スロツトル
弁２の下流のコレクタ部４に配置されることが多
く、必ずしも良好な混合気が得られるように考慮
されているわけではない。

エアフローメータ１１はフラツプ式やホツトワ
イヤ式等のいずれでも良く、エアフローメータ１
１にて計測される吸入空気量（Qa）はエンジン
負荷相当量として扱われる。１２はクランク角の
単位角度毎の信号とクランク角の基準位置毎の信
号を出力するクランク角センサで、単位角度毎の
信号はこれをコントロールユニツト４１内でカウ
ントすることによりエンジン回転数（Ne）が計
測される。つまり、クランク角センサ１２はエン
ジン回転数センサとして機能する。

１３はシリンダブロツクのウオータージヤケツ
トに取り付けられる水温センサで、このセンサ１
３が検出する冷却水温（T_W）はエンジン温度を
代表する値として扱われる。エンジン温度相当量
としては他に潤滑油温度等が考えられる。

１４は空燃比のフイードバツク制御に使用され
る酸素センサである。

マイクロコンピユータから構成されるコントロ
ールユニツト４１には、エアフローメータ１１、
クランク角センサ１２、水温センサ１３などから
の信号が入力され、これらの信号に基づいて点火
時期制御信号を出力するとともに、第３図に示す
動作を行つて一対の噴射弁２０，３１に駆動パル
スを出力する。コントロールユニツト４１内の
ROMには基本パルス幅（Tp）のデータの他、必
要燃料量のうち第２の噴射弁３１が分担すべき割
合（K_DIS）のデータが入つている。ここに、コン
トロールユニツト４１は第１図の手段３４〜３９
の機能を備えるものである。

第３図は、一対の噴射弁２０，３１の各燃料噴
射パルス幅（TipとTit）を算出するルーチンで、
必要燃料量のうち第２の噴射弁３１が分担する割
合（K_DIS）を読み込む（ステツプ51）。第４図に
K_DISの特性を示すと、これはROMに予め格納さ
れているテーブルの内容を示し、Twが低くなる
ほどK_DISの値を徐々に大きくしている。低温時に
K_DISを大きくするのは、シリンダ７より遠い側の
噴射弁３１で噴く燃料分をなるたけ多くすること
で、噴射された燃料がシリンダ７に流入されるま
での時間を長くして、予混合気化を促進するため
である。

なお、本願に似た例として、吸気ポート部にメ
インの噴射弁を設けるほか、スロツトル弁の上流
にコールドスタート用の補助噴射弁を設け、補助
噴射弁からの燃料噴射を始動時及びアイドル運転
中に行わせるようにしたものが実開昭58−104358
号公報に開示されているが、このものはエンジン
温度に応じて補助噴射弁からの噴射割合を増減し
ない点で本願と相違する。

同様に、実願昭62−34522号公報でも、スロツ
トル弁の上流に第２の噴射弁を設け、Twが所定
値以下の場合（低水温時）に当該噴射弁よりの燃
料量を多くするものが開示されているが、このも
のでは、当該噴射弁からの噴射量がON−OFF的
に切替わるため、運転性不良を生じる。つまり、
Twが上昇して所定値を横切ると当該噴射弁から
噴射量がステツプ的に減じられるので、運転上の
つながりが悪いのである。これに対して、本願で
は第４図に示すようにT_Wに応じ滑らかに変化す
る特性（図示の斜線部分）を与えているので、第
２の噴射弁３１からの噴射量がON−OFF的に変
化することはない。

また、T_Wが所定値（第４図では60℃）以上に
上昇した場合にも第２の噴射弁３１が必要燃料量
の一部を分担するよう、K_DISの値を一定値（たと
えば50％）としている。これは、第２の噴射弁３
１に分担させる分だけ第１の噴射弁２０からの供
給燃料割合を少なくすることによつて、バルブに
付着するデポジツト量を減少させるためである。

第３図に戻り、K_DISを用いて第２の噴射弁３１
の燃料噴射パルス幅（Tit）と第１の燃料噴射弁
２０の燃料噴射パルス幅（Tip）をそれぞれ次式
(2)，(3)にて算出する（ステツプ52，53）。

Tit＝Te×K_DIS＋Ts ……(2) Tip＝Te×（１−K_DIS）＋Ts ……(3) ここで、TeはTe＝Tp×COEF×αにて計算さ
れる有効パルス幅、Tsはバツテリ電圧に応じた
無効パルス幅で、別ルーチンにて計算されるもの
である。なお、基本パルス幅（Tp）、各種補正係
数の総和（COEF）、空燃比のフイードバツク補
正係数（α）の内容は従来と同様である。たとえ
ば、TpはQaとNeをパラメータとするテーブル
を参照して求められ、基本噴射量相当量である。

このようにして基本燃料噴射量について、各燃
料噴射弁が分担する割合を負荷に応じて設定して
いるのである。

そして、これら噴射弁２０，３１による噴射タ
イミングは高負荷時などには吸入行程より前の一
定の時期であり、エンジン回転に同期して噴射さ
せる。割込み噴射のような非同期噴射を行うこと
はしない。

次に、この例の作用を説明すると、エンジン低
温時には分担割合（K_DIS）が大きくされ、必要燃
料量の多くが第２の噴射弁３１からスロツトル弁
２に向けて噴射される。この場合、噴射弁３１か
ら噴射された燃料はスロツトル弁２に衝突するこ
とで細かく砕かれ、さらにコレクタ部４や分岐部
５を移動する間に気化し周囲の空気と混合してい
く。つまり、エンジン低温時には、シリンダ７よ
り離れた位置で噴かれることにより噴霧が気化す
るための時間が長くとれ、予混合気がすみやかに
形成されるのである。特に、エンジンの低温時は
始動直後のアイドル状態であることが多く、この
ような場合には、スロツトル弁２の回りを流れる
気流速度が高速となるので、噴霧の微粒化のため
に一層都合が良い。

このため、低温時増量を従来のように多くしな
くとも、良好な予混合気を得て燃焼が安定し、か
つ増量を少なくできる分燃費も改善できる。ま
た、K_DISが大きくなることは（１−K_DIS）が逆に
小さくなることを意味するので、吸気ポート部６
より吸気弁８に向けての燃料噴射割合が小さくな
つて、微粒化する前の油滴がシリンダ７内の点火
プラグに付着する機会が減る。この結果、点火プ
ラグを濡らすことがなく、低温時の始動性が向上
する。

また、低温始動後には徐々にエンジンが暖まる
ことになるが、この例によれば、エンジン温度の
上昇に応じてK_DISが徐々に減じられていく。これ
は、エンジン温度が上昇するのに伴つて、噴霧が
気化しやすくなることに対応させるものである。
このため、上昇するエンジン温度に応じて過不足
なく予混合気を形成させることができるので、暖
機途中の運転がつながり良く滑らかに行なわれ
る。

一方、暖機後（Tw≧60℃）にも、必要燃料量
のうちの一部が第２の噴射弁３１から噴射供給さ
れる。ここに、第２の噴射弁３１が分担する分だ
け、第１の噴射弁２０からの噴射量が少なくな
り、バルブに付着するデポジツト量が減少する。

次に、低負荷からの加速時、たとえば第１の噴
射弁２０の噴射が終了した後にスロツトル弁２が
大きく開かれた場合を考えると、この場合にはす
でにコレクタ部４、分岐部５内に予混合気が満た
されているため、次の噴射タイミングまで待たず
とも、シリンダ７に入る空気量の急増に対応し
て、コレクタ部４、分岐部５内に存在する予混合
気がシリンダ７に吸入されることになる。つま
り、第１の噴射弁２０が機能しない間の燃料不足
が低負荷時に吸気マニホールド３内に蓄えてある
予混合気にて補われることになるので、シリンダ
７内の混合気が希薄化して失火することがなく、
トルクがすみやかに立ち上がる。この結果、加速
性が十分に改善されるのであり、加速時だからと
いつて割込み噴射を行う必要もないのである。

言い替えると、この例によれば第２の噴射弁３
１を予混合用として構成し、エンジン低温時に第
２の噴射弁３１からの供給燃料割合を増やすこと
で、冷間時に燃料増量することなく安定した運転
性と始動性が得られるとともに、加速時には割込
み噴射をしなくても失火することなくトルクが立
ち上がる。かつエンジン温度が上昇するに応じて
第２の噴射弁３１からの供給燃料割合を減じるよ
うにすることで、滑らかな暖機途中の運転性が得
られるのである。

（考案の効果） この考案は、吸気ポート部に設けた第１の噴射
弁の他に、スロツトル弁上流にも第２の噴射弁を
追加し、エンジン温度が低下するほど第２の噴射
弁からの燃料供給割合を大きくすることにより、
吸気マニホールド内にエンジン温度に応じた過不
足のない予混合気を形成することで、良好な加速
性と冷間時の安定した運転性、始動性が得られる
だけでなく、暖機途中の運転性が滑らかとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のクレーム対応図、第２図は
この考案の一実施例の制御系のシステム図、第３
図はこの実施例の制御動作を示す流れ図、第４図
はこの実施例の分担割合（K_DIS）の内容を示す特
性図、第５図は従来例のシステム図である。 ２……スロツトル弁、３……吸気マニホール
ド、４……コレクタ部、５……分岐部、６……吸
気ポート部、７……シリンダ、１１……エアフロ
ーメータ、１２……クランク角センサ、１３……
水温センサ、２０……第１の燃料噴射弁、３０…
…エンジン温度センサ、３１……第２の燃料噴射
弁、３２……エンジン回転数センサ、３３……エ
ンジン負荷センサ、３４……基本噴射量算出手
段、３５……分担割合設定手段、３６，３７……
燃料噴射量算出手段、４１……コントロールユニ
ツト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 吸気ポート部に設けられる第１の燃料噴射弁
   と、スロツトル弁上流に設けられる第２の燃料噴
   射弁と、エンジン回転数とエンジン負荷をそれぞ
   れ検出するセンサと、これらの検出値に応じて基
   本燃料噴射量を算出する手段と、エンジン温度を
   検出するセンサと、基本燃料噴射量について各燃
   料噴射弁が分担する割合を検出エンジン温度が低
   くなるほど第２の燃料噴射弁の分担割合が大きく
   なるように設定する手段と、設定された分担割合
   に応じて算出した燃料噴射量を対応する燃料噴射
   弁にそれぞれ出力する手段とを設けたことを特徴
   とするエンジンの燃料噴射供給装置。