JPS6013947A - エンジンの燃料噴射装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、エンジンへの燃料供給を燃料の噴射によっ
て行なうところのエンジンの燃料噴射装置に関する。

（従来技術） 上述の燃料噴射装置はシリンダの吸気弁が閉じた後に、
この吸気弁に燃料を吹付けて、この吸気弁が持つ熱によ
って気化させ、次の吸気行程で既に気化した混合気を吸
気することにより有効な霧化と燃焼性とを得ていた。

しかし、近年では燃費が重視されて一８薄燃焼化が望ま
れる状況下にあり、エンジンの低負荷時において希薄燃
焼するとき、前述の吸気弁で気化させてから吸気する方
式では燃焼性の点からおのずと＠油燃焼に限界があり、
満足される希薄燃焼が得られなかった。

すなわち、吸気弁の熱で気化されることにより、吸気さ
れる混合気は全体が均一な燃料分布となり、この混合気
が着火し得る空燃比までしか希薄燃焼ができなかった。

上述の方式による８薄燃焼よりもさらに希薄燃焼化を進
める手段として、従来、エンジンの低負荷時に、吸気行
程の終了時に燃料を噴射させ、シリンダは吸気行程の前
半で空気を吸気し、吸気行程の後半で混合気を吸気する
ことで、シリンダ内で上層部分に混合気層を下層部分に
空気層をそれぞれ成層させて燃焼させる層状燃焼が開発
された（例えば特開昭５７−１０８４２８号公報）。

この場合、上層部分の混合気は着火し１ｑる空燃化であ
ればよく、下層部分は空気であるため、全体として希薄
燃焼化を進めることができる。

しかし、上述の層状燃焼では、エンジンの高負荷時のよ
うに、パワーが要求されるときは、下層部分の空気が燃
焼に充分利用されていないことから、パワーが所望する
値まで上がらないという問題点を有する。

（発明の目的） この発明の目的は、エンジンの低負荷時に層状燃焼によ
る希薄燃焼を可能にし、高負荷時には空気の利用率を高
めて、パワーを充分アップすることのできるエンジンの
燃料噴射装置の提供にある。

（発明の構成） この発明は、エンジンの低負荷時には燃料１１？ｔｌ　
Ｉｊ装置の噴射開始時期を吸気行程のほぼ後半とすると
ともに噴射終了時期を吸気行程の終了時期とし、エンジ
ンの高負荷時には、吸気行程の全域にわたって燃料を供
給するエンジンの燃料噴射装置であることを特徴とする
。

（発明の効果） この発明は、エンジンの低負荷時の燃お１噴射時期が吸
気行程のほぼ後半からその終了時期であるため、この範
囲ではシリンダ内における混合気の成層を維持すること
ができ、その結果層状燃焼による希薄燃焼ができ燃費が
ダウンされる。

さらにエンジンの高負荷時には吸気行程の全域にわたっ
て燃料を供給することで、シリンダ内での成層がなくな
って、空気と混合気とが充分混り合い、空気の利用率が
高められて、パワーアップされて所望の高出力を得るこ
とができる。

（実施例） この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。

図面はエンジンの燃料噴射装置を示し、第１図において
、エンジン１は４気筒で形成され、その吸気管２の集合
部分にはエアークリーナ３、スロットル弁４が、また各
シリンダへの分岐部分には各シリンダ毎に燃料を噴射す
るインジェクタ５が設けられている。

上述の各インジェクタ５・・・はプレッシャレギュレー
タ（図示省略）を介してフューエルタンク（図示省略）
に接続され、また上述のプレッシャレギュレータはイン
ジェクタ５・・・から燃料を噴射する燃圧と、吸気管２
内の吸気圧との差が常に一定になるように制御する。

そして、各インジェクタ５・・・の燃料噴射時間および
その時期はＣＰＵ６によって制御される。

スロットル開度センサ７はスロットル開度を検出してス
ロットル開度信号をＣＰＵ６に出力し、吸気圧センサ８
は運転状態により変化する吸気管２内の吸気圧を検出し
て、運転状態に対応した吸気圧信号をＣＰＵ６に出力し
、水温センサ９はエンジン１の冷却水の水温を検出して
水温信号をＣＰＵＢに出力する。

ディストリビュータ１０にはクランク角度レンサが内蔵
され、このクランク角度センサからクランク角を検出し
たクランク角信号と第１気筒の１へツブデッドセンタを
検出したＴＤＣ信号をＣＰＵ６に出力する。

なお、図中１１はイグニションスイッチ、１２はスター
タモータであって、イグニションスイッチ１１がＯＮさ
れることによりスタータモータ１２が駆動されて、エン
ジン１が始動される。１３は排気管である。

第２図は制御回路を示し、ＣＰＵ６は基本唱射量回路１
４、噴射時期制御回路１５、補正回路１６とを備えその
仙台回路を制御するプロクブラムメモリやデータを記憶
するメモリも備えている。

上述の基本噴Ｉｔ　！回路１４はクランク角センサ１７
からのクランク角信号と、吸気圧センサ８からの吸気圧
信号と水温センサ９からの水温信号とに基づいて燃料の
基本噴射量を算出する。

この算出において、クランク角信号に基づいて算出され
るエンジンの回転数と前述の吸気圧信号とにより吸入空
気量を検出して、そのときの吸入空気量に応じた噴射量
が算出され、さらに水温信号が設定された温度、たとえ
ば６０℃以下を示すとき、出力をアップさせるために、
その下回る温度差に対応した補正量が算出され、前述の
噴射量にこの補正量が加算されて基本噴射量が算出され
る。

なお、水温信号が設定温度すなわち６０℃以上を示すと
きは補正量は零であって、すなわち噴射量は補正されな
い。

補正回路１６はスロットル開度センサ７からのスロット
ル開度信号に基づいて、加速時を検出したときは前述の
基本噴射量をリッチに補正（加速補正〉し、またイグニ
ションスイッチ１１からスタート信号が入力されたとき
は、スタート時は吸入空気量の算出が不可能であるため
、スタート時の噴射量として設定されたスタート噴射量
βに前述の基本噴射量を補正する。

噴射時期制御回路１５はクランク角度センサ１７からの
クランク角信号、吸気圧センサ８からの吸気圧信号、水
温センサ９からの水温信号、スロットル開疫センサ７か
らのスロワ１〜ル聞回信号に基づいて、基本噴射量の噴
射時期およびその時間を算出して、その算出結果に基づ
いて各インジェクタ５を駆動制御する。

前述の燃料の噴射時期とその時間は第３図に示すように
、エンジン１の低負荷低回転時と高負荷高回転時とでタ
イミングがずれて設定され、低負荷時は吸気行程の後半
から噴射を開始して噴射終了がそのときの吸気行程の終
了と一致する間に設定され、高負荷時には吸気行程以外
の他の行程で実行されるように設定されている。

すなわち、低負荷時に吸気行程の後半で燃料を噴射させ
ることは、シリンダの上層に混合気を吸気させて、層状
燃焼による希薄燃焼を行なわせるためであり、高負荷時
に吸気行程以外で燃料を噴射させることは吸気弁の熱で
気化させると共に、吸気弁が問いている時期全域に燃料
をシリンダ内に供給するためである。

またエンジン１の低負荷と高負荷との分岐は、これらの
境界を燃料噴ｌ３１ｍに換算して設定噴射量αとし、算
出された基本噴射量が設定噴射量αより大きいときは高
負荷時、小さいときは低負荷時とされる。

このように構成したエンジンの燃料噴射装置の動作を第
４図に基づいて説明する。

第７ステツプ２１で、ＣＰＵ６はクランク角度センサ１
７のクランク角信号を読込んでメモリ（図示省略）の所
定のエリアＴにストアし、第２ステツプ２２で、吸気圧
センサ８の吸気圧信号を読込んでエリアＢにストアし、
第３ステツプ２３で水温センサ９の水温信号をエリアＷ
１にストアし、第４ステツプ２４で、イグニションスイ
ッチ１１からスタート信号があればその信号をエリアＳ
にストアする。

第５ステツプ２５で、ＣＰＵ６は前述の１リアＳを読出
し、スタート信号の読込みに基づいてエンジン１の始動
時を判定する。

エンジン１の始動が判定されたとぎは、イグニションス
イッチ１１からのスタート信号が補正回路１６に入力さ
れるので、補正回路１６はこの信号の入力に基づいて基
本噴射量をスタート噴射量βにし、これを実行する噴射
量としてエリアＩにストアし、この噴射量でエンジン１
は始動される。

前述の第５ステツプ２５でエンジン１の始動でないとき
は運転状態にあるので第７ステツプ２７でｃｐｕｉ　ｏ
はエリアＴにストアされたクランク角信号を読出し、基
本噴射量回路１４はクランク角信号に基づいてエンジン
１の回転数を演算して、これをエリアＲにストアし、第
８ステツプ２８で、エリアＲの回転数とエリアＢの吸気
圧信号とに基づいて吸入空気量を算出し、この吸入空気
量に応じた基本噴射量を決定して、■リアＩにストアす
る。

第９ステツプ２９で、ＣＰＵ６はエリアＩにストアされ
た基本噴射量αが、エンジン１の高・低負荷時を判別す
るために設定された設定噴射量αより大きいか否かを基
本噴射量が設定噴射量αより大きいときは、高負荷時の
制御であって、第１０ステツプ３０で、ＣＰＵ６はエリ
アＴのクランク角信号に基づいて吸気行程以外の行程か
を判定し、これが判定されると、第１１ステツプ３１で
、基本噴射量回路１４は先の第８ステツプ３８で既に決
定した基本噴射量をエリアＩより読出し、水温に対する
補正を行なう。

すなわら、エリアｗ１より水温信号を読出し、温度補正
するために設定された設定温度ｗまたとえば６０℃と比
較して、これ以下であれば温度補正するために温度差を
算出し、これに補正係数量Ｃ１を積算して温度補正量を
算出し、この温度補正量を前述の基本噴射量に加算して
実行する噴射量をエリア■にストアする。

第１２ステツプ３２で、ＣＰＵ６の噴射時期制御回路１
５は、上述のエリ、ア■の実行噴射量の燃料を噴射する
に要する時間の痺出を行なって、吸気行程以外の行程で
噴射開始および終了Ｊるにうに、各インジェクタ５・・
・を駆動制御する。

この結果、第１０〜第１２ステツプ３０〜３２のルーチ
ンで処理される燃料Ｉｎ　１ｊＪは第３図で示づ高角筒
回転に対Ｊ゛る処理であって、吸気弁が閉じているとき
の噴射であるため、吸気弁の熱によって気化され、吸気
行程ではその行程全域で気化された混合気を吸気するこ
とになり、シリンダ内では成層形成されず、そのため空
気利用率が高くなって、所望のパワーが得られる。そし
て第１ステツプ２１にリターンされる。

前述の第９ステツプ２って、ＣＰＵ６が基本噴射量が設
定噴射量αより小さいと判定したとぎは低負荷時の制御
であって、第１３ステツプ３３で、基本噴射量回路１４
は先の第１１ステツプ３１と同様に温度補正の処理を行
なって実行する噴射量をエリアＩにストアする。

第１４ステツプ３４で、ＣＰＵ６の噴射時期制御回路１
５は上述のエリアＩの実行噴ＩＪｊ量の燃料を噴射する
に要する時間を締出すると共に、その所要時間が吸気行
程の終了時と一致させるための開始時期を決定する。

第１５ステツプ３５で、ＣＰＵ６はエリアＴのクランク
角信号を読出して、これに基づいて上述のステップ３４
で決定された開始時期が来たかを判定し、開始時期が判
定されると、第１６ステツプ３６で、噴射時期制御回路
１５は各インジェクタ５・・・を駆動制御して、燃料の
噴射が開始され、第１７ステツプ３７で、ＣＰＵ６がエ
リアＴのクランク角信号に基づいて吸気、行程の終了を
検出して、吸気終了時期を判定すると、第１８ステツプ
３８で、噴射時期制御回路１５は各インジェクタ５・・
・の駆動を停止して、第１ステツプ２１にリターンする
。

この結果、第１３〜第１８ステツプ３３〜３８のルーチ
ンで処理される燃料噴射は第３図で示す低負荷低回転に
対する処理であって、吸気行程の後半部分からその行程
の終了まで燃料を噴射することによって、シリンダ内で
は混合気が上層に位置してｌ状燃焼となり、希薄燃焼と
なる。

第５図はエンジンの燃料噴射装置の第２実施例を示し、
第１図に基づく第１実施例と等価に作用する構成には同
一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

エンジン１は吸気管２が２ボートに構成され、第１吸気
管２ａには第１スロツトル弁４ａど、各シリンダごとに
第１インジエクタ５ａ・・・が設置′）られると共に、
スロットル開度セン４ノ°７ど、第１吸気圧センサ８ａ
が設けられ、これらの各１１４成は前述の第１実施例の
吸気管２に構成されたスロットル弁４、インジェクタ５
、スロットル開度センリ゛７、吸気圧センサ８と同一の
機能で作用する。

また第１インジエクタ５ａ・・・は単独に作動りるとき
低負荷時の燃料噴射を専用とする。すなゎら吸気行程の
後半部分で所定の噴！）１足の燃料を噴射開始し、吸気
行程の終了で噴射を終了することで、層状燃焼による希
薄燃焼を行ない、その処理は第４図の第１３ステップ３
３〜第１８ステップ３８と同様に行なわれる。

第２吸気管２ｂには集合部と各シリンダへの分岐部とに
、それぞれ連動される第２スロツトル弁４ｂ・・・が設
けられ、これらの第２スロツトル弁４ｂは一つのコント
ロールアクチュエータ１８によって開閉が制御され、こ
のアクチュエータ１８はたとえばモータで駆動されるが
、第１スロツトル弁４ａが高・低負荷時を判別するため
に設定された設定噴射量αに対応する開度を示すとぎ、
この第１スロツトル弁４ａに連動させて第２スロツトル
弁４ｂを開くべく構成するもよい。

さらに第２吸気管２ａの集合部上流には１つの第２イン
ジエクタ５ｂが、また上下流の第２スロツトル弁４ｂ間
には第２吸気圧センサ８ｂがそれぞれ設けられ、上述の
第２インジエクタ５ｂは高負荷時に燃料噴射を行ない、
この噴射は吸気行程には関係なく周波数的に行なわれる
。

なお高負荷時には上述の第２インジエクタ５ｂと前述の
第１インジエクタ５ａとの両方が作動し、この両方の作
動によって基本噴射量の燃料がシリンダに供給される。

すなわち、第１インジエクタ５ａは高・低負荷時を判別
するために設定された設定噴射量αに固定され、基本噴
射量からこの設定＠Ｉ）ｊ　Ｉを引いた残りの残噴射呂
を第２インジエクタ５ｂが噴射される。

第６図は第２実施例の処理動作を示Ｊフローであるが、
第１ステツプ４１〜第９ステツプ４９および第１４ステ
ツプ５４〜第１９ステツプ５９は、既に説明した第１実
施例の第４図における第１ステツプ２１〜第９ステツプ
２９および＠１３ステップ３３〜第１８ステップ３８の
処理と同一であるため、その詳細な説明は省略する。

したがって、この第２実施例における低負荷時の燃料噴
射は第１インジエクタ５ａによって先の第１実施例と同
様に層状燃焼による希薄燃焼が行なわれるので、その説
明は省略して高負荷時の燃料噴射について説明する。

すなわち、第９ステツプ４９で、ＣＰＵ６がエリア■の
基本噴射量が設定噴射」αより大きいと判定すると、高
負荷時の制御であって、第１０ステツプ５０で、コント
ロールアクチュエータ１８を制御して、第２スロツトル
弁４ｂを基本噴射量に応じた開度に開き、第１１ステツ
プ５１で、基本噴射けに応じた周波数を決定して、これ
をエリア］」にストアし、第１２ステツプ５２で、エリ
ア１」の周波数に基づいて第２インジエクタ５ｂを噴射
駆動する。

さらに第１３ステツプ５３で、ＣＰＵ６は基本噴射量を
設定噴ｔＪＪ量αに固定して、この設定噴射量αで第１
５ステツプ５５以降の第１インジエクタ５ａによる燃料
噴射が行なわれる。

一方シリンダは第２吸気管２ｂ側の吸気弁が吸気行程で
開くことによりこの管２ｂ側の混合気を吸気するこにな
り、この吸気は流速に乗って吸気行程の全域でシリンダ
に入る。

また吸気行程の後半から第１吸気管２ａ側の吸気弁より
第１インジエクタ５ａで噴射される混合気が吸気され、
この吸気も流速に乗ってシリンダに入る。

このとき、第１と第２の吸気管２ａ　、２ｂがら吸気さ
れる流速はシリンダ内で互に打消されて、乱流状態とな
り、これによって混合気の成層はなくなって空気と混合
気とが充分撹拌されて空気の利用率が高まり、所望のパ
ワーが得られる。

なお、上述の第２実施例において、第２インジエクタ５
ｂによる燃料噴射に代えて気化器で構成するもよい。

この発明の構成において、燃料噴射装置はインジェクタ
５、第１、第２のインジェクタ５ａ、５ｂに対応し、吸
入空気量検出手段はｕ本噴１＃ｌ　ｌｉｔ回路のエンジ
ン回転数と吸気圧信号とに基づく演ｑ処理に対応し、運
転状態検出手段は基本＠銀量を設定値αと比較する処理
に対応し、噴射時間決定手段は噴射時期制御回路１５の
噴射時間の処理に対応し、噴射時期決定手段は噴射時期
制御回路１５の低負荷時の処理に対応し、燃料供給手段
は噴射時期制御回路１５の高負荷時の処理に対応する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、 第１図はエンジンの燃料装置の第１実施例を示す構成図
。 第２図はその制御回路。 第３図は高・低両負荷時の吸気状態を示す説明図。 第４図はフローチ１７−ト。 第５図は第２実施例を示す構成図。 第６図はその７０−ヂヤートである。 １・・・エンジン ２．２ａ　、２ｂ・・・吸気管 ４．４ａ　、４ｂ・・・スロットル弁 ５．５ａ　、５ｂ・・・インジェクタ ６・・・ＣＰＵ ７・・・スロットル開度センサ ８．８ａ　；　８ｂ・・・吸気圧センサ１４・・・基本
噴射回路 １５・・・噴射時期制御回路 １７・・・クランク角度センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンの各気筒に設けられた燃料噴射装置と、 吸入空気量を検出するための吸入空気量検出手段と、 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記吸入空気量検出手段の出力に応じて前記燃料噴射装
   置の噴射時間を決定する噴射時間決定手段と、 前記運転状態検出手段の出力を受け、エンジンの低負荷
   時、前記燃料噴射装置の噴射開始時期を吸気行程のほぼ
   後半とするとともに、噴射終了時間を吸気行程終了時間
   とする噴射時期決定手段と、 前記運転状態検出手段の出力を受け、エンジンの高負荷
   時、吸気行程全域にわたって燃料を供給する燃料供給手
   段 とを備えたことを特徴どするエンジンの燃料噴射装置。