JPS5828548A - 多気筒内燃機関の電子制御式燃料噴射装置 - 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】 本発明は火花点火式内燃機関の燃料供給技術に係り、よ
り詳しくは、多気筒内燃機関の電子制御式燃料噴射シス
テムに関する。

火花点火式内燃機関の燃料供給方式には大別して気化器
による方式と燃料噴射弁による方式がある。後者は比較
的最近開発された技術で排気ガス対策その他諸種の見地
から近年注目されている。

すなわち、火花点火式内燃機関に２ける燃料噴射方式の
主たる利点は、各気筒の吸気ボートごとに夫々−個の燃
料噴射弁を設は各噴射弁には互いに等量の燃料を噴射さ
せることにより各燃焼室への燃料供給量を均一化するこ
とができるので、気化器による方式に固有の燃料の気筒
間分配の問題が解決され、その結果エンジンをより稀薄
（リーン）な燃焼用混合物で運転することを可能にして
ＨＣ。

ＣＯのような有害な未燃成生物の発生を低減することが
できることにある。鰹科噴射弁の作動方式には噴射弁力
１ら連続的に燃料を噴出させる連続噴射方式と間欠的に
噴射を行わせるパルス噴射方式とがある。後者の方式に
おいてはソレノイドにより開閉する電磁式燃料噴射弁が
使用され、このソレノイドは一般にマイクロコンピュー
タを内蔵した電子制御ユニットからのパルスの形の噴射
指令によりて励起されるようになっている。かかる方式
は電子制御式溶料噴射方式（ＩＦ　Ｉ　）といわれてい
るもので、本発明が対象とする技術もこれに属する・従
来の電子制御式燃料噴射方式に２いては、燃料噴射時期
はすべての燃料噴射弁について同時、すなわち燃料が一
斉に噴射されるようになりており（同時噴射方式）、噴
射の回数はエンジンの各作動サイクル当り１回もしくは
２回である。

他方、燃料噴射方式であるか気化器方式であるかを問わ
ず今日のエンジンに２いては高負荷高速運転時に２ける
出力をできるだけ大きくするために吸気ポートのプロフ
ィルは一般に比較的直径が大きくて真直ぐな通気抵抗の
小さい形状に設計されている。ところが、吸気ポートの
形状をこのようにした場合には低速低負荷運転時および
低速高負荷運転時に燃焼室内に吸入される混合気中に十
分な乱流が発生せず、火炎伝播速度を高めることができ
ない。低速低負荷運転時に吸入混合気に強度の乱流を発
生させる手法としては、吸気ポートをヘリカル形状にし
たり或いはシェラウド弁を用いたりして燃焼室内に強制
的に旋回流を発生させる手法があるが、これらの手法に
おいては吸入混合気流に対する通気抵抗が増大するため
高速高負荷運転時における充填効率が低下するという問
題がある・そこで、気化器方式のエンジンにおいて、主
吸気絞弁の下流において吸気マニホルドの各分枝管内の
各吸気通路に第２の吸気絞弁を個々４こ設けると共に、
吸気弁近傍において各気筒の吸気ポート内に開口する小
径の噴流ポートを各気筒ごとに設け、上記噴流ボートを
共通の連通管によって互いｌζ連通し、もりて機関の低
速運転時において成る気筒が吸気行程になった時には吸
気行程にない他の気筒の吸気ポートから吸気を誘引して
該吸気行程にある気筒の吸気ボートに該噴流ボートから
空気を噴出せしめて燃焼室内に強度の乱流を発生させ、
これによりて低速運転時の燃焼改善を行いつつ高速運転
時の出力を確保することが提案されている（特開昭５５
−２５５４７　）。この方式を以下では便宜上張誘引乱
流発生方式と略称することとする。

ところで、従来の気化器を有するエンジンに上記強誘引
乱流発生方式を応用する場合には、噴流ボートは気化器
の主絞り弁の下流にあり、気化器において均質な混合気
が形成されるため、混合気が各噴流ボートに分流しても
各気筒間の燃料分配の悪化は生じない。ところが、吸気
マニホールドの各分校管又は個々の吸気ボートに燃料を
同時噴射する燃料噴射方式と上記強鋳引乱流発生方式と
を組合せると、気筒間の燃料分配が悪化し、誘引乱流６
とよる燃焼改善効果が気筒間の空燃比の変動に減殺され
てエンジンのトルク変動が増大するという不具合があっ
た。

本発明は上記不具合を解消することを目的とするもので
あって、電子制御式燃料噴射システムを上記強誘引乱流
発生方法と組合せたときにも燃料分配の悪化しない燃料
供給装置を提供することによって、高速高負荷運転時の
出力を確保するとともに低速低負荷運転時Ｂよび低速高
負荷運転時のトルク変動を防止しより稀薄（リーン）な
４Ｂ暁用混合物でエンジンを運転することを可能薔こし
て燃費の改咎と有害排出ガス成分の低域を実現すること
を目的とするものである。

本発明は、上記燃料分配の悪化は、一定時期に同時噴射
され各気筒の吸気ポート内に滞留している燃料が成る気
筒が吸気行程になった時に噴流ポートトならびに連通管
を介して廻り込んでその気筒に吸入されその結果後続し
て順次吸気行程に入る他の気筒の吸入燃料量が漸減する
ことに因るものであるという知見に立脚するもので、本
発明はかかる事態を防止するため、各気筒の燃料噴射弁
を奇数番号の気筒に嘱するグループと偶数番号の気筒に
属するグループとの２グループに分割し、各グループの
燃料噴射弁を点火順序に従って所定の点火時期間隔で作
動させる２グル一プ噴射方式とすることを提案するもの
である。

以丁、添付図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本発明の電子制御式燃料噴射システムを具えた
エンジンの全体配置を示す図、ｗＬ２図は第１図のト］
断面図である。図は４気筒エンジンを示すもので、周知
のようにシリンダボア２ａ〜２ｄを形成したシリンダブ
ロック４の上には動弁系と吸排気ポートを臭えたシリン
ダヘッド６が装着してあり、シリンダボア２とその中で
往復動するピストン８とシリンダヘッド６との間には燃
焼室１０が形成されている。シリンダヘッド６、Ｑ〕側
面には吸気マニホールド付きサージタンク１２が装着さ
れている。このサージタンク１２は本体部分から各吸気
ポートに向って延長する４本の吸気マニホールド分校管
１４を一体に備えている。

吸入空気はエアクリーナ１６、吸入空気流量を計測する
ためのエア７０−メータ１８、スロットルバルブ２０を
具えたスロットルボアー２２を経てサージタンク１４に
導かれ、そこから吸気マニホールド１２を介してシリン
ダヘッド６内に形成された吸気ボート２４を経て燃焼室
１０に吸入されるようになっている、２６はマイクロコ
ンピュータを内蔵した周知の電子制御ユニット（ＥＣＵ
）で、エア７０−メータ１８からの吸気量信号、エア７
０−メータに設けた吸気温センサ２８からの吸気温信号
、スロットルボデー２２に設けたスロットルボジシ１ン
センサ３ｏからの信号、冷却水温センサ３２からの信号
、エンジン回転センサ（図示せず）からの信号、等を入
力し７て溶料噴射量を演算し学科噴射指令信号を出力す
るためのものである。吸気マニホールド分枝管１４には
各気筒ごとに燃料噴射弁３４ａ〜３４ｄが設置しである
。各燃料噴射弁３４には燃料ポンプ（図示せず）から燃
料ホース３６およびデリベリパイプ３８を経て燃料が供
給される。燃料噴射弁３４はソレノイドを有する会知の
電磁式噴射弁で、電子制御ユニット２６からの噴射指令
信号に応じて燃料を吸気ボート２４に向って噴射する。

各吸気マニホールド分校管１４には第２の吸気絞り弁４
０ａ〜４０ｄが設けてあり、これらはリンク機構４２＃
こより連動されるようになっている。

リンク機構４２はたとえば特開昭５５−７５５３１に開
示されている制御弁４４により制御するダイヤフラム装
置４６の出力軸にリンクされており、エンジンの低負荷
運転時には第２絞り弁４０（−回動して分校管１４内の
主空気通路を実質上遮断し得るようになっている。一方
シリンダヘッド６には吸気ボート２４に略々平行に小径
の噴流ポート４８ｓ〜４８ｄが各気筒ごとに形成されて
いる。

これらの噴流ボートは、１１Ｅ２図に断面を示しかつ第
１図に点線で示したところから明らかなように、吸気弁
５０の周縁ｌこ対して略々接縁方向に吸気ボート２４の
終端部近傍に開口しており、空気がこれらの噴流ボート
４８から噴射された時には燃焼室内に強度の乱流が発生
せられるようになっている。第２図から明らかなように
、各噴流ボート４８は吸気マニホールド付きサージタン
ク１２の下部に形成した長手方向に延長する連通路５２
によりて互いに連通している。このような構成であるか
ら、エンジンの低速運転時に第２絞弁４０ａ〜４０ｄが
全閉された時番こ２いて成る気筒が吸気行程に入った時
には、その気筒の噴流ボート４８には連通路５２ならび
に吸気工程にない他の気筒の噴流ボートを経由して当該
他の気筒の吸気ボートから混合気が誘引され、吸気行程
にある気筒の吸気ボートにその噴流ボートから噴出せら
れる。

このため、その気筒の熔焼室門番こは強度の乱流が発生
する。この関係は他の気筒が順次吸気行程に入った時も
同様である。第１図下方に参照番号５６で示したのはデ
ィストリビュータで、その回転軸には４つの突起を有す
る星形の点火パルス発生用ロータと１つの突起を有する
気筒判別ロータが取付けてあり、他方、ディス）　ＩＪ
ピユータ５６のハウジングには上記各ロータに対応する
位置に２いて点火パルス検出センサ５８２よび気筒判別
センサ６０が設置されている。

本発明に従い、各燃料噴射弁３４ａ〜３４ｄは奇数番号
の気筒に属するグループと偶数番号の気筒に属するグル
ープとの２グループに分割する。

すなわち、エンジンの前方つまり第１図の右方より数え
て纂１番目の気筒の燃料噴射弁３４＆と第４番気筒の燃
料噴射弁３４ｄをグループｌとし、謳２番気筒と餌３番
気筒の燃料噴射弁３４ｂ。

３４＠をグループＩとする。そして、これら２グループ
の噴射弁は噴射弁駆動回路６２によって点火順序に従い
所定の点火時期間隔をもって作動させる。

菖３図はこの噴射弁駆動回路６２を含む電子制御式燃料
噴射装置のブロック図で、ディス）　ＩＪビエータ５６
の点火パルス検出センサ５８（ｇＩ図参照）は波形整形
器６４およびフリップフロツプ６６を介して電子制御ユ
ニット２６Ｊ６よびシフトレジスタ６８の一方の入力端
子に接続されている。

一方、ディストリビュータ５６に設けた気筒判別センサ
６０は他の波形整形器７ｏを介してシフトレジスタ６８
の他方の入力端子に接続されている。

電子制御ユニット２６の燃料噴射指令信号出力部および
シフトレジスタ６８の出力部はＡＮＤゲー）７２．７２
’の入力部に夫々接続されている。各ＡＮＤ’７’−ド
ア２．７２’は抵抗を介してトランジスタ７４．７４’
のベースに接続されている。各トランジスタ７４．７４
’のコレクタは各燃料噴射弁のソレノイド７６鳳〜７６
ｄを介して電源番こ接続され、エミッタは接地されてい
る。なＳ、ソレノイド７６ａはｇ１番気筒に、７６ｂは
第２番気筒に、７６・は蕗３番気筒に、７６ｄは、第４
＃気筒の燃料噴射弁に夫々対応している。

次に第４図以下の図面を参照してこの電子制御式燃料噴
射装置の作動を説明する。エンジンのクランク軸に連動
してディストリビュータ５６の点火パルス発生用ロータ
が回転するに伴い点火パルス検出センサ５８は電気信号
を出力する。この電気信号を波形整形器６４で整形して
第４図（ａ）のパルス信号を得る。このパルス信号を７
リツプ７０ツブ６６で分周して！４図（ｂ）のパルス信
号を得てこれをシフトレジスタ６８の一方の端子に入力
する。シフトレジスタの他方の端子には気筒判別センサ
６０からの信号をシフトパルスとして入力する。このた
め、篇４図（ｂ）のパルス信号は順次右方にシフトされ
、シフトレジスタ６８は各ＡＮＤゲート７２．７２’に
対して第４図（ｅ）、（ｄ）のいずれか対応するパルス
信号を出力する。他方、電子制御ユニット２６は周知の
如くエア７つ一メータ１８からの信号を点火信号番こよ
って噴射量管決定し、ＡＮＤゲー）７２．７２’に向っ
て１１１４図（・）に示した溶料噴射指令信号を出力し
ている。

したがって、各ＡＮＤゲート７２．７２’は［４図（ｅ
）’、（ｄ）のパルスと同図（・）のパルスが重複する
時期にのみ１１１の信号を出力する。この出力信号にト
リツガされて各トランジスタフ４，７４’のコレクタと
エミッタが導通し、各グループの燃料噴射弁のソレノイ
ド７６ａ〜７６１４こ電流が流れて燃料が噴射される。

トランジスタ７４が導通した時にはグループ！すなわち
ＩＩＩ、纂４気筒の噴射弁３４ｍ、３４ｄが作動し、ト
ランジスタ７４′が導通した時にはグループＩすなわち
第２、纂３気筒の噴射弁３４ｂ、３４＠が作動する・こ
の状態は従来の方式による場合と対比して示した第５図
の噴射タイミングチャートから明らかであろう。

梃来の電子制御式燃料噴射システムに上記強誘引乱流発
生方式を組合せた場合には、噴流ボートおよび連通路を
介して燃料が廻り込むので各気筒の空燃比は第６図（亀
）に示すように変動があった。

本発明は各気筒の燃料噴射弁を２グループに分割し、各
グループの燃料噴射弁を点火順序に従って所定の点火時
期間隔で作動させるので、連通管を介して廻り込む混合
気流による寄与がどの気筒についても同等の条件となる
。このため、各気筒の空燃比は第６図（ｂ）に比較して
示したように均一となり、低負荷運転時にトルク変動を
最小にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子制御式燃料噴射装置を備えた４気筒エンジ
ンの全体配置図、第２図は第１図のｌ−■断面図、篤３
図は噴射弁駆動回路のブロック図、＠４図はパルス信号
の経時変化を示す波形図、第５図は噴射タイミングチャ
ート、第６図は空燃比の変動を比較するグラフである。 １２・・・吸気マニホールド付きサージタンク、１４・
・・吸気マニホールド分校管、２０・・・スロットルバ
ルブ、２４・・・吸気ボート、２６・・・電子制御ユニ
ット、３４・・・燃料噴射弁、４０・・・第２吸気絞り
弁、４８・・・噴流ポート、５０・・・吸気弁、５２・
・・連通路、６２・・・噴射弁駆動回路、６６・・・７
リツプフロツプ、６８・・シフトレジスタ、７２・・・
ＡＮＤゲート、７４・・・トランジスタ、７６・・・噴
射弁ソレノイド、 特許出願人 トヨタ自動車工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　青水　朗 弁理士　西舘和之 弁理士　吉田正行 弁理士　　山　口　昭　之 第４ｖ！Ｊ （ｅ） 第５図 点火順序−点火順序− 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多気筒内燃機関の主吸気絞弁の下流において各吸気通路
   に第２の吸気絞弁を夫々設けると共に、吸気絞弁近傍に
   ２いて各気筒の吸気ボート内に開口する小径の噴流ボー
   トを各気筒ごとに設け、上記噴流ポートを共通の連通管
   によって互いに連通し、もって機関の低速運転時におい
   て成る気筒が吸入行程になりた時には吸入行程にない他
   の気筒の吸気ボートから吸気を誘引して該吸入行程にあ
   る気筒の吸気ボートに該噴流ポートから吸気を噴出せし
   め得るようにした多気筒内燃機関のための電子制御式燃
   料噴射装置において、各気筒の燃料噴射弁を奇数番号の
   気筒に属するグループと偶数番号の気筒に属するグルー
   プとの２グループに分割し、各グループの燃料噴射弁を
   点火順序に従って所定の点火時期間隔で作動させるよう
   にしたことを特徴とする多気筒内燃機関の電子制御式燃
   料噴射装置。