JPS62251432A

JPS62251432A - エンジンの燃料噴射装置

Info

Publication number: JPS62251432A
Application number: JP9643386A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Yoshida; 裕将吉田; Toshio Nishikawa; 西川　俊雄; Nobuo Takeuchi; 暢男竹内; Katsuhiko Yokooku; 横奥　克日子
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-04-25
Filing date: 1986-04-25
Publication date: 1987-11-02

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、燃料供給系に、エンジンに噴射供給されるべ
き燃料を計量して貯える燃料の計量チャンバを備え、空
気圧を用いてこの計量チャンバ内の燃料をエンジンに導
入するようになったエンジンの燃料噴射装置に関するも
のである。

（従来技術）燃料供給系にエンジンに噴射供給すべき１回分の燃料を
計量した貯え、この燃料を空気圧を用いてエンジンに導
入するようにしたエンジンの燃料噴射装置は公知である
。たとえば、特開昭５８−１５５２７６号公報には、こ
のように燃料を計量して燃焼室に導入するようにした燃
料計量型の燃料１３１１１１式エンジンが開示されてい
る。この開示されたエンジンの燃料噴射装置は、燃焼室
に噴射供給すべき１回分の燃料を貯える計量チャンバと
、該計量チャンバの容積を変化させる調節体と、燃料を
循環して計量チャンバに燃料を充填する手段と、計量チ
ャンバに加圧空気を導入して燃料を該チャンバ内から排
出する手段とを備えている。そして、上記燃料噴射装置
の計量チャンバには燃料の噴射時期にあわせて加圧空気
が導入されるようになっており、加圧空気が導入された
とき、計量チャンバ内の燃料は、空気圧によって排出さ
れ燃焼室に導入されるようになっている。この場合エン
ジンに供給すべき燃料の所要量は、運転状態に応じて変
化するが、計量チャンバの容積は調節体の作動により、
上記所要量の燃料を貯え得るように、運転状態に応じて
変化させられるようになっている。

この燃料計量型の燃料噴射装置は燃焼用空気の一部を構
成する加圧空気の圧力を用いて、燃料を空気と一緒に燃
焼室に導入するようにされているので燃焼の良好な気化
、霧化を与えることができ、燃焼性を改善することがで
きるという利点がある。

（解決しようとする問題点）上記特開昭５８−１５５２７６号公報に開示されるよう
な計量チャンバ内の燃料を加圧空気を用いて燃焼室に導
入する燃料計量型の燃料噴射装置においては、かように
、燃料の気化、霧化が良好になり、燃焼性が改善される
という効果が（辱るれるが、燃料噴射量をスロットル弁
上流の吸気管内に設けられたエアフローメーターの検出
出力信号に基づいて決定する吸入空気流量センシング方
式（以下、Ｌ−Ｊ方式という）を採用する場合には、燃
料噴射用空気量が燃料噴射量算定のために用−）られて
いないため、燃焼室に供給される空気は、燃料噴射用空
気ｌだけ過剰になり、実際の空燃比は最適空燃比から必
然的にズしてしまうという問題が生じた。

（発明の目的）本発明は、最適空燃比からの誤差の少ない空燃比で燃焼
させることのできるＬ−Ｊ方式を採用した前記燃料計量
型の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）本発明のかかる目的は、スロ７）ル弁とエアフローメー
ターとの間の吸気管より燃料噴射用空気を取り出すこと
により達成される。

本発明の好ましい実施例においては、燃料噴射用空気は
、スロットル弁とエアフローメーターの間の吸気管より
、エアポンプのサクション側に吸入され、該エアポンプ
により昇圧される。

本発明の他の好ましい実施例においては、その時点にお
けるエアフローメーターの出力値にそれ以前の出力値を
加えて平均化し、かかる平均値に基づいて燃料噴射量が
算出され、より好ましくはエンジンが低回転域はど多く
のエアフローメーター出力値を用いて得た平均値に基づ
いて燃料噴射量が算出される。

（実施例）以下、添付図面に基づき、本発明の実施例について詳細
に説明を加える。

（実施例の構成）第１図を参照すれば、本実施例のエンジン１はンリンダ
ブロック２に形成されたシリンダボア３内を往復（８勤
するピストン４を備えており、シリンダボア３のピスト
ン４上方空間は燃焼室５を構成する。燃焼室５には、吸
気ボート６及び排気ポート７が開口しており、これらの
ボート６．７には、吸気弁８及び排気弁９がそれぞれ組
み合わされる。また、吸気ポート６、排気ポート７には
吸気通路１０及び排気通路１１がそれぞれ連通している
。吸気通路１０の上流端には、エアクリーナ１２が配置
されているとともに、エアクリーナ１２の下流には、吸
気量を計算するエアフローメーター１３が配置されてい
る。

さらに、吸気通路１０には、エアフローメーター１３の
下流にスロットル弁１４が配置され、該スロットル弁１
４の下流には、サージタンク１５が設けられている。こ
のサージタンク１５下流側で吸気通路１０は１次側吸気
通路１０ａと２次側吸気通路１０ｂに分岐しており、１
次側吸気通路１０ａには、＠料噴射ノズル１６が、また
、２次側吸気通路１０ｂには該通路１０ｂの流路面積を
調節するための制御弁１７がそれぞれ設けられている。

排気通路１１には、排気ガスを浄化するための触媒コン
バータ１８が設置されているとともに、この触媒コンバ
ータ１８の上流側には、排気ガス中の酸素濃度を検出し
て空燃比を制御するための空燃比センサ１９が取り付け
られている。

本実施例のエンジン１の燃料供給系は燃料噴射ノズル１
６から噴射されるべき燃料を計量して該燃料噴射ノズル
１６に送る燃料計量装置２０を備えている。燃料は燃料
タンク２１から燃料フィルタ２２を介して燃料ポンプ２
３に導入される。そして、ポンプ２３で昇圧された燃料
は燃圧レギユレータ２４により、本例では、はぼ１　ｋ
ｇ　／　ｃｄに調圧され燃料通路２５を介して燃料計量
装置２０に導入される。燃料計量装置２０に導入された
燃料は該装置２０で運転状態に応じて計量され燃料噴射
ノズル１６を介して吸気通路１０内を流通する吸気中に
噴射される。一方、余剰の燃料は燃料計量装置２０から
燃料リターン通路２６を介して燃料タンク２１に戻され
る。すなわち、本実施例の燃料供給系では１、燃料は常
時燃料計量装置２０を巡って循環しており、運転状態に
応じた所要量の燃料が所定のタイミングで燃料噴射ノズ
ル１６から噴射されるようになっている。

燃料計量装置２０において、導入された燃料は空気圧に
よって、該燃料計量装置２０から排出され、燃料噴射ノ
ズル１６に送られるようになっている。

燃料計量装置２０に空気圧を作用させるために、本実施
例のエンジンｌは、空圧系を備えており、この空圧系は
エンジン１のクランク軸２７に取り付けされた駆動プー
リ２８により、ベルト２９を介して駆動されるエアポン
プ３０と、該エアポンプ３０からの吐出圧を調整する空
圧レギュレータ３１及びエアポンプ３０の吐出空気の脈
動を緩和するための一定の容積を有するアキニームレー
タ３２から構成される。

燃料計量装置２０に導入される空気はエアフローメータ
ー１３の下流でスロットル弁１４の上流の吸気通路１０
から空気通路３３を介してエアポンプ３０に吸入され、
該エアポンプ３０により昇圧される。エアポンプ３０か
ら吐出した加圧空気は空圧レギュレータ３１により、所
定の圧力に調整されるとともに、その後アキニームレー
タ３２を経由し、脈動が緩和された状態で空気量３４を
介して燃料計量装置２０に導入される。

また、本実施例のエンジン１は燃料計量装置２０及び空
圧レギユレータ３１の作動を制御するために、好ましく
はマイクロコンビ二一夕を含んで構成されるコントロー
ラ３５が設けられる。コントローラ３５には、エアフロ
ーメーター１３からの吸入空気量を表わす信号、エンジ
ン回転数を算出するためのクランク角センサ３６からの
クランク角信号、及び空圧レギユレータ３１からの信号
が入力されるようになっており、コントローラ３５はこ
れらの信号を演算して燃料計量装置２０空圧レギニレー
タ３１に対して所定の制御信号を出力する。

第２図を参照すれば、本実施例の燃料計量装置２０は、
燃料噴射ノズル１６から噴射すべき燃料を貯える計量チ
ャンバ３８を備えており、計量チャンバ３８には、燃料
通路２５を介して燃料ポンプ２３に連通ずる燃料人口３
９及び燃料リターン通路２６を介して燃料タンク２１に
連通ずる燃料出口４０が形成されている。燃料人口３９
及び燃料出口４０はダイヤフラム形式の制御弁４１及び
４２により、開閉されるようになっている。また、計量
チャンバ３８は該チャンバ３８内の燃料を排出するため
の燃料排出口４３を備えており、この燃料排出口４３は
燃料通路４４を介して、燃料噴射ノズル１６に連通して
いる。ぞして、燃料排出口４３にはボール部材４５及び
バネ部材４６によって構成される逆止弁４７が組合わさ
れており、該排出口４３は常態ではバネ部材４６の付勢
力により、閉じられている。

さらに、計量チャンバ３８内には、該チャンバ３８の容
積を変化させるための調節体４８が配置されている。こ
の調節体４８は、中空円筒状の円筒部材４９とこの円筒
部材４９に入れ予成に配置される調節ロッド５０から構
成されている。調節体４８はハブ５１によ弓て支持され
ており、このハブ５１はリンク部材５２を介してリニア
モータ５３に連結されている。リニアモータ５３はコン
トローラ３５からの制御信号により駆動されるよう（こ
なっており、リンク部材５２及びハブ５１を介して調節
体４８を図において上下方向の任意の位置に移動させる
ことができるようになっている。

すなわち、リニアモータ５３の作動により、調節体４８
の下端の位置が変化し、これによって計量チャンバ３８
の容量を変化させることができる。

円筒部材４９の下端の開口４９ａには、調節ロッド５０
の下端に形成された弁体５０ａが組合わされるようにな
っている。この場合、常態では、調節ロプド５０は上端
に形成されたフランジ部５０ｂと円筒部材４９の上端と
の間に配設されるバネ部材５４により図において上方に
付勢されており、弁体５０ａは開口４９ａを閉じている
。円筒部材４９及び調節ロッド５０の上部は空気チャン
バ５５内に突出している。空気チャンバ５５には空圧レ
ギュレータ３１下流の空気通路３４に連通ずる空気通路
５７を介して加圧空気が導入されるようになっており、
該空気通路５７には空気チャンバ５５への加圧空気の導
入を制御する電磁弁５８が配置されている。この電磁弁
５８はコントローラ３５からの制御信号によって開閉作
動するようになっている。また、空気通路５７は電磁弁
５８の下流で分岐し燃料人口３９及び燃料出口４０を開
閉する制御弁４３及び４４に連通している。

（作　動）以上の構造の装置の作動について説明すれば、コントロ
ール３５は、各種センサからの信号に基づいて所定の演
算を行ない、燃料計量装置２０及び空圧レギユレータ３
１に対して命令信号を出力する。この場合コントローラ
３５は、エア７０−メーター１３の出力信号に基づいて
燃料噴射量を算出し、第３図に示すようにリニアモータ
５３に信号を出力して計量チャンバ３８の容量が該燃料
噴射量に対応するように調節体４８の位置を調節する。

第４図に示すように、気筒が噴射期間になっていない場
合には、計量チャンバ３８の燃料入口３９及び燃料出口
４０は開いており、また、燃料排出口４３及び円筒部材
４９の開口４９ａは閉じているので燃料は計量チャンバ
３８を巡って燃料系を循環している。

そして、燃料噴射を行なう場合には、コントローラ３５
は各気筒の噴射タイミングに合わせて電磁弁５８の制御
ソレノイド５８ａに信号を出力し、所定期間だけ電磁弁
５８を開くように制御する。

電磁弁５８が開くと、加圧空気が空気通路５７を介して
空気チャンバ５５に流入し、その圧力により、第５図に
示すように調節ロブド５０をバネ部材５４の付勢力に抗
して押し下げ、円筒部材４９の下端の開口４９ａを開く
。この場合、加圧空気は、空気チャンバ５５に流入する
と同時に空気通路５７を介して制御弁４１及び４２のダ
イヤフラム４１ａにも作用し、弁４１及び４２を閉じる
。

これによって、加圧空気は空気チャンバ５５から円筒部
材４９の内部を通って開口４９ａから計量チャンバ３８
に流入し、該チャンバ３８内の燃料を燃料排出口４３か
ら排出する。燃料排出口４３から排出された燃料は燃料
噴射ノズル１６から吸気通路１０内に噴射される。

本実施例においては、燃料噴射用空気の量は、エアフロ
ーメーター１３により測定され、燃料噴射量算出の基礎
に用いられているので、加圧空気により燃料を噴射して
も、所望の空燃比からのズレを最小にすることが可能と
なる。

第６図ＡＳＢＳＣは、本発明に係る燃料噴射制御の一例
を示すフローチャートを示している。第６図Ａは、その
メイン・ルーチンを、第６図Ｂは、とくに燃料を成層化
するためのサブ・ルーチンを、第６図Ｃは、エンジン回
転数に基づく基本噴射量補正方法を示すグラフをそれぞ
れ示している。第６図Ａにおいて、システム初期化がな
された後、エンジン回転数、吸入空気量、スロットルバ
ルブ開度、第１図には図示されていないが、大気圧、吸
気温、水温等がコントローラ３５により読み込まれる。

コントローラ３５は、これらの入力値に基づいて基本燃
料噴射量を算出するが、本発明においては、Ｌ−Ｊ方式
を採用しているため、吸入空気量に基づいて基本燃料噴
射量が算出される。

次いで、必要に応じて、エンジン回転数、大気圧、吸気
温、水温、加速状態等により、算出された基本燃料噴射
量が補正される。第６図Ｃは、エンジン回転数に基づい
て基本燃料噴射量を補正する方法を示すものである。す
なわち、本発明は、燃料噴射用空気もまた燃焼室に送ら
れるのであるから、これもまた空燃比算出に際し考慮し
ないときは、加圧空気噴射により所望の空燃比からズレ
を生ずる点に鑑み、エアフローメーター１３で吸入空気
量を測定した後、その測定された空気の一部を燃料噴射
用空気として用いるものであるが、かようにして空圧系
に取り出された空気が燃焼室に導入されるまでには多少
の時間遅れは避けがたい。そこで、かような加圧空気導
入の時間遅れを補正し、所望の空燃比からのズレを最小
限にとどめるため、ある時点で検出した吸入空気量のみ
により基本燃料噴射量を算出するのではなく、それ以前
に検出した吸入空気量データをコントローラ３５に記憶
させておき、何回かの吸入空気量の検出値を平均した値
に基づいて、基本燃料噴射量を算出する方法が、本実施
例では採用されている。第６図Ｃは、かかる時間遅れに
よる誤差は、低回転数領域で大であり、高回転になるに
したがって小となるという知見に基づき、低回転域程数
多くの吸入空気量の検出値をサンプリングして平均値を
算出し、燃料噴射量の補正がおこなわれることを示した
ものである。第６図Ｃでは、高回転域では、平均化は必
要ないことがわかる。第６図Ｃに示されたグラフは実験
的に定められるものであり、図示のような直線に限られ
ず、曲線の場合もあり得ることは言うまでもない。次い
で、空気噴射期間が制御されるが、第６図Ａ、ＢＳＣの
例では、燃料の成層化のために噴射時間が制御されてい
る。第６図Ｂは、そのためのサブ・ルーチンを示すもの
で、まず、エンジン回転数、吸入空気量、噴射用空気の
圧力がコントローラ３５に人力される。これらが入力さ
れると、コントローラ３５には、予め、実験的に求めら
れた燃料成層化のためのベスト・タイミングがマツプの
形で記憶せしめられているので、コントローラ３５は、
加圧空気噴射開始時期を算出し、更に噴射期間、噴射終
了時期Ｔｓｐを算出する。他方、コントローラ３５には
、成層化のための噴射終了時期、すなわち、吸気弁９を
閉じる時期”Ｉ’ｓｐｏが記憶されており、ＴｓｐとＴ
　ｓｐｏとが比較され、Ｔｓｐ　＞　Ｔｓｐｏのときは
、噴射を終了すべき時期Ｔ　ｓｐｏまでに噴射が終了し
ないことになるので、空気レギユレータ３１に空気圧力
信号が出力され、Ｔｓｐ　−Ｔｓｐｏの差信号に基づい
て噴射用空気の圧力が調整され、噴射を終了すべき時期
までに噴射が終了するように制御される。他方、Ｔｓｐ
≦Ｔｓｐｏのときは、空圧レギユレータ３１にその時点
の空気圧に維持すべき旨の信号を出力する。こうして、
加圧空気噴射期間が制御され、噴射時期に達すると加圧
空気が噴射される。

本発明は前記実施例に限られるものではなく、特許請求
の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能で
あることは言うまでもない。

（発明の効果）本発明によれば、所望の空燃比からのズレを最小限にと
どめつつ、燃料の霧化、気化を促進し、燃焼性を改善す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るエンジンの全体概略図
、第２図は燃料計量装置の断面図、第３図、第４図及び
第５図は、燃料計量装置の作動状態を示す断面図、第６
図ＡＳＢは、燃料噴射制御の一例を示すフローチャート
、第６図Ｃは、基本噴射量補正の方法の一例を示すグラ
フである。ｌ・・・エンジン、　　　　　２・・・シリンダブロッ
ク、３・・・シリンダボア、　　　４・・・ピストン、
５・・・燃焼室、　　　　　６・・・吸気ポート、７・
・・排気ポート、　　　　８・・・吸気弁、９・・・排
気弁、　　　　　　ｌＯ・・・吸気通路、１１・・・排
気通路、　　　　１２・・・エアクリーナ、１３・・・
エアフローメーター、１４・・・スロットル弁、　　１５・・・サージタンク
、１６・・・燃料噴射ノズル、２０・・・燃料計量装置
、２１・・・燃料タンク、　　　２２・・・燃料フィル
タ、２３・・・燃料ポンプ、　　　２７・・・クランク
軸、３０・・・エアポンプ、　　　３１・・・空圧レギ
ユレータ、３２・・・アキニー云レータ、３５・・・コントローラ、　　３８・・・計１　チャン
バ、３９・・・燃料人口、　　　　４ｏ・・・燃料出口
、４１．４２・・・制御弁、　４３・・・燃料排出口、
４４・・・燃料通路、　　　４８・・・調節体、４９・
・・円筒部材、　　　　５ｏ・・・調節ロッド、５３・
・・’Ｊ　＝７％−タ、　　５５・・・空気チャンバ、
５８・・・電磁弁、５８ａ・・・ｉｔ　６’ｌ弁用ソレノイド。

Claims

【特許請求の範囲】

吸気系に設けられ、吸入空気量をコントロールするスロ
ットル弁と、該スロットル弁の上流の吸気系に設けられ
、吸入空気量を測定するエアフローメーターと、燃料供
給系に設けられ、所要量の燃料を貯える燃料の計量チャ
ンバと、該計量チャンバの容積を所定の燃料噴射量を与
えるように変化させる調節体と、前記エアフローメータ
ーの出力に基づき燃料噴射量を算出し、前記調節体の位
置を制御するコントローラと、所定のタイミングで前記
計量チャンバ内に貯えれた燃料をエンジンに供給するた
めに空気圧を加えて該燃料を該計量チャンバから排出す
る加圧手段と、前記加圧手段に加圧空気を供給するエア
ポンプとを含むエンジンの燃料噴射装置において、前記
スロットル弁と前記エアフローメーターとの間の吸気系
より空気を取り出しエアポンプに導くようにしたことを
特徴とするエンジンの燃料噴射装置。