JPS60230545A - 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） 本発明は、吸気通路に介装した制御弁によって吸気期間
を制御するようにしたエンジンにおける燃料噴射装置に
関するものである。

（従来技術） 従来より、エンジンの吸気弁上流の吸気通路にクランク
軸の回転に連係して所定のタイミングで開閉作動される
制御弁（〇−タリーバルブ）を設け、この制御弁の開閉
時期をスロッ１し操作に応じて調整するようにした技術
が、例えば、特開昭５７−５９０２３号に見られるよう
に公知である。

このエンジンにおいては、吸気通路に介装した制御弁の
開閉時期（特に閉時期）を調整することによって、吸気
弁の開作動によって始った吸気行程。

の閉時期すなわち吸気の終了時期を調整して、実質的な
吸気期間を制御し、これによって吸入空気量を負荷に応
じて変化させるものであって、ポンピングロスの低減を
図ることができる。

また、燃料噴射装置を備えたエンジンにおいて、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
、例えば、低負荷域では吸気行程の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燃料を偏在
させて成層化した状態で燃焼を行う成層燃焼の技術が、
例えば、特開昭５６−１４８６３６号もしくは特開昭５
８−８５３１９号に見られるように知られている。この
成層燃焼は、燃焼室の上層に燃料を偏在させることによ
って点火プラグ近傍に着火に必要な空燃比を確保し、下
層は空気のみまたは非常に稀薄な混合気でも良好な燃焼
性を得ることができることから、全体としての空燃比の
リーン化が図れ、燃費性が改善できるとともに、未燃焼
成分の排出が抑制できてエミッション性の向上が図れる
などの利点を有するものである。

しかるに、前記制御弁を備えたエンジンに上記成層燃焼
の技術を適用する場合、もしくは、吸気流速が大きいと
きに燃料噴射を行って噴射燃料を微粒化しようとする場
合等において、燃料噴射時期を単に吸気弁の開閉に対応
して噴射するだけでは、最適な噴射時期を選定すること
はできないものである。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、吸気通路に制御弁を−設けて
実質的な吸気閉時期を制御するエンジンにおいて、最適
な燃料噴射時期を選定するようにした燃料噴射装置を提
供することを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の燃料噴射装置は、吸気通路内に設けた燃料噴射
弁による燃料の噴射時期を、吸気通路に介装した制御弁
の開時期に応じて制御する制御装置を備えたことを特徴
とするものである。

（発明の効果） 本発明によれば、実質的な吸気閉時期を制御する制御弁
の開閉に応じて燃料噴射時期を制御し、例えば、低負荷
時には吸気弁が開いて制御弁が閉じる間の吸気期間の後
半部で燃料噴射を行うように燃料噴射時期を設定するこ
とによって、比較的遅い時期に流入した愼剋をｔＭ焼室
の上層部に偏在化させて成層化による成層燃焼を行い、
燃費性およびエミッション性の改善を図ることができる
。

また、例えば、燃料噴射時期を制御弁の開閉に伴う吸気
＃Ｊ間内でかつピストン速度の大きい時期に合わせて噴
射し、吸気通路を流下する吸入速度を速めて燃料の微粒
化を図って燃焼性を改善することができるなど、燃料噴
射時期を各種要求に合致した最適な噴射時期に選定する
ことができるものである。

（実施例） 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は燃料噴射装置付エンジンの全体構成図を示し、
エンジン１は第１〜第４の４つのシリンダＣ（ただし、
図中には１つのシリンダのみが示されている）を有し、
上記各シリンダＣの燃焼室２にはそれぞれ吸気弁３Ｊ５
よび排気弁４を介して吸気通路５および排気通路６が接
続され、各吸気通路５にはロータリバルブにて構成され
た制御弁７が配設されている。この制御弁７は、クラン
ク軸（図示せず）に連係して回転駆動されて吸気通路５
を所定のタイミングで開閉するものであり、クランク角
に対する開閉時期がスロットル操作に連係して変更する
ように設けられている。吸気通路５の上流端にはエアク
リーナ９が連接され、このエアクリーナ９下流には吸気
流量を計測するエア７０−メータ１０が介設されている
。そして、上記各吸気通路５の下流側部分には吸気弁３
に向けて燃料噴射弁１２がそれぞれ配設され、該各燃料
噴射弁１２には燃料供給通路１３が接続され、図示しな
いレギュレータを介して燃料タンクに連通されており、
上記燃料噴射弁１２には上記レギュレータを介して吸気
通路圧力との差圧が常に一定となるような燃圧が供給さ
れる。

上記吸気通路５の具体的構造を第２図に示す。

シリンダブロック１４のシリンダＣ内には往復動自在に
ピストン１５が配設され、このピストン１５にはコンロ
ッド１６の上端が揺動自在に連結されている。上記シリ
ンダブロック１４上にはシリンダヘッド１７が装着され
、このシリンダヘッド１７底面に凹設された燃焼室２に
連通して吸気ポ−ト１８および排気ポート１９が開口し
、それぞれ吸気通路５および排気通路６に連通している
。

この吸気および排気ボー１−１８．１９にはそれぞれの
弁座に着座する吸気弁３と排気弁４が配設されている。

吸気通路５を形成する吸気マニホールド２０には、エン
ジン１のクランク軸から例えば歯車伝達機構を介して駆
動されるロータリーバルブよりなる制御弁７が配設され
ている。この制御弁７はクランク軸回転数の１／２に減
速回転されるとともに、図示しない開閉時期調整手段に
よって開閉タイミングが調整されるものであって、アク
ゼル操作量が大きくなる負荷の増大時には、制御弁７の
閉時期が遅くなるように調整し、吸入空気Ｍを増大して
出力の上昇を行うものである。

また、上記吸気通路５の制御弁７の下流側には、吸気弁
３で開閉される吸気ポート１８に比較的近い位置で、か
つ燃焼室２に向けて燃料を噴射するように、前記燃料噴
射弁１２が配設されている。

すなわち、この燃料噴射弁１２から噴射された燃料が直
接吸気ポート１８から燃焼室２内に流入するように構成
されている。

この燃料噴射弁１２による燃料噴射時期および噴射用は
、第１図に示すように制御装置２２（ＣＰＵ）からの制
御信号すなわち燃料噴射パルスによって行われる。

この制御装置２２には、前記エア７０−メータ１０から
の吸入空気量信号が入力されるとともに、制御弁７の開
閉時期を検出するためのロータリーバルブの位相を検出
する位相センサー２３の位相信号（この例においては制
御弁７の開時期信号）、およびディストリビュータの回
転角からエンジン１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ー２４から
のクランク角信号とがそれぞれ入力されるものである。

。 なお、２５はイグニションスイッチである。

そして、上記制御装置２２は、エンジン回転数および吸
入空気量とに応じて燃料噴射量をめるとともに、制御弁
７の開閉時期に対応して、例えばエンジンの低負荷時に
は、燃料噴射弁１２から吸気期間の後半部に１回の吸入
行程に対し１回の燃焼に必要な燃料を噴射供給して、成
層燃焼を行うべく燃料噴射時期を設定し、所定時期に燃
料噴射量に相当づるパルス幅を有する燃料噴射パルスを
各気筒の燃料噴射弁１２に出力するものである。

上記成層燃焼を行うための燃料噴射時期は、第３図に示
すように、吸気弁３の開弁曲線において、上死点−ｒＤ
Ｃ前の吸気弁３が聞き始める時ＩＯから下死点ＢＤＣ後
の吸気弁３が閉じる時ＩＣまでの吸気行程に対し、制御
弁７は低負荷時には実線で示すように、上記吸気弁３の
閉時期ＩＣよりかなり早い時期に閉じて実質的に吸気が
燃焼室２に流入する吸気期間を短くする一方、高負荷時
には破線で示すように、吸気弁３の開時期ＩＣ近傍の遅
い時期に閉じるように変更して吸気期間を長くし吸入空
気量を増大するものである。

上記吸気弁３の開閉時期および制御弁７の開閉時期に対
し、燃料噴射は、吸気期間の後手部すなわら制御弁７が
閉じるより所定期間早い時期に燃料噴射が終了するよう
に、燃料噴ｔＪＪ終了時期θ２を設定し、この噴射終了
時期θ２に対し燃料噴射量に対応するパルス幅に相当す
る時期θだけ進んだ時期に噴射開始時期θ１が設定され
るものである。

これにより、燃料は吸気弁３および制御弁７が開いてい
る吸気期間中の比較的後期に燃焼室２に流入し、燃焼室
２の上層部に偏在して供給され、成層化が維持される。

次に、制御装置２２の作動を第４図のフローヂャートに
よって説明する。

イグニションスイッチ２５のオンに伴ってエンジンが作
動（スタート）すると、制御装置２２はステップＳ１に
おいて吸気弁３の開時期および閉時期をレジスタｉｏ、
ｉｃに記憶し、続いて、クランク角センサー２４、エア
フローメータ１０、位相センサー２３の各信号を読み込
んでその８値をレジスタＴ、Ｆ、Ｒ１に記憶する（ステ
ップ８２〜８４）。次に、ステップＳ５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Ｎに記憶し、次にレジスタＮ、　Ｆ内のエンジ
ン回転数と吸入空気量とでもって燃料噴射量を演算し、
必要に応じて加速補正、温度補正を行って実際噴射０を
レジスタＱに記憶しくステップＳ６）、該レジスタＱ内
の実際燃料噴射量から１回の吸入行程に対する噴射角θ
を決定してそれをレジスタθに記憶する（ステップ３７
）。

ステップＳ８ではレジスタＲ１内の制御弁開時期に対し
既知の制御弁７の開弁期間Ｒを加算して制御弁閉時期Ｒ
２を算出し、続いて、ステラフ８９℃吸気弁ＷＪ時ＷＩ
ＪＩｏから制御弁閉時期Ｒ２までの空気流入期間Ａを算
定する。

次にステップＳ１０で噴射終了時期θ２を、ステップＳ
１１で噴射開始時期θ１をそれぞれ演算して決定する。

この噴射終了時期θ２は、空気流入期間Ａに係数α（α
く１）を乗算して吸気弁開時期Ｊ、ｏに加算することに
よって！１ｌＪＩＩＩ弁閉時期Ｒ２より所定時期早い時
期に決定し、この噴射終了時期θ２に基づいてレジスタ
θ内の実際噴射量θに応じた噴射開始時期θ１を決定す
る。

このようにして、噴射開始時期θ１および噴射終了時期
θ２が決定されると、噴射開始時期θ１になるまでステ
ップ３１２に待機し、噴射開始時期θ１になると、ステ
ップＳ１３で燃料噴射弁１２に１１１　ＩＴ倍信号加え
、該燃Ｆ４噴射弁１２を駆動し続（）る間ステップ８１
４に待機し、噴射終了時期θ２になると゛１″信号の出
力を停止しくステップ５１５）、上記の如く燃料噴射パ
ルスを加えた後、上記ステップＳ１に戻る。

このように、エンジン回転数および吸入空気針に応じて
燃料噴射量を、メめるとともに、制御弁７の閉時期に対
応する空気流入期間をめ、この燃料噴射量と空気流入期
間とに応じて成層燃焼に適した噴射開始時期および噴射
終了時期を決定し、この噴射開始時期から噴射終了時期
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。

以上のような実施例によれば、燃料の偏在化による成層
燃焼を行って、燃費性、燃焼効率の向上が図れる。

ところで上記実施例では、燃料噴射量の増減制御を噴射
時間を可変制御することによって行う場合について説明
したが、噴射時間の可変ｗｔｍと燃料噴射弁の燃圧の増
減制御とにより燃料噴Ｄｉの増減制御を行うようにして
も良い。

また、上記実施例では、成層燃焼を行うように燃料噴射
時期を設定する例について説明しているが、その他、例
えば燃料微粒化を図るための燃料噴射時期は、吸気弁３
が開いている開弁！Ｍ間の略中間部でピストン速度が最
大となる時期の近傍を中心として、燃料噴射パルス幅に
対応して設定するようにしてもよく、その際、制御弁が
閉じた後に燃料噴射を行うことがないように、この制御
弁７の閉時期より噴射された燃料が燃焼室２内に流入す
る遅れ時間に相当する時間だけ前側に設定する必要があ
り、このように、制御弁７の閉時期に対応して燃料噴射
時期を変更制御するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における燃料噴射装置付エン
ジンの全体構成図、 第２図はエンジンの具体的構造例を示す要部縦断面図、 Ｒ３図は吸気弁および制御弁の開閉時期に対する燃料噴
射時期を示すタイミング図、 第４図は制御装置の処理を示すフローチャート図である
。 １・・・・・・エンジン　２・・・・・・燃焼室３・・
・・・・吸気弁　５・・・・・・吸気通路７・・・・・
・制御弁　１２・・・・・・燃料噴射弁２２・・・・・
・制御装置　２３・・・・・・位相センサー２４・・・
・・・クランク角センサー　。 第１図 ↓ １Ｎ２図 第３図 クランク角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 〈１）吸気弁上流の吸気通路にクランク軸の回転に連係
   して開閉作動される制御弁を設け、この制御弁の開時期
   に対応して実質的な吸気閉時期を制御するようにしたエ
   ンジンにおいて、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、上記制御弁の開時期に応じて
   燃料噴射弁からの燃料噴射装置を変更制御する制御装置
   を備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。