JP2513604Y2 - 内燃機関のエアアシスト制御装置 - Google Patents

内燃機関のエアアシスト制御装置

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JP2513604Y2 JP1989033288U JP3328889U JP2513604Y2 JP 2513604 Y2 JP2513604 Y2 JP 2513604Y2 JP 1989033288 U JP1989033288 U JP 1989033288U JP 3328889 U JP3328889 U JP 3328889U JP 2513604 Y2 JP2513604 Y2 JP 2513604Y2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は内燃機関のエアアシスト式の燃料噴射装置
における高温始動時のエアアシスト制御装置に関する。
〔従来の技術〕
エアアシスト式の燃料噴射装置では、燃料噴射弁から
噴射される燃料流に高速の空気流を衝突せしめ、これに
より燃料液滴の粉砕微粒化し、燃焼性の向上を図ったも
のである。ところで、内燃機関ではエンジンが高温の場
合に空燃比が極端にリーンとなる問題点がある。それ
は、高温により燃料パイプ内の燃料が気化し(これはア
ルコール混入燃料等では著しい)、燃料パイプ内に充満
するベーパロック現象が起こり、燃料の円滑な流れが得
られなくなるからである。エアアシスト式の燃料噴射装
置を備えた内燃機関において、ベーパロックによるオー
バリーンの防止を図るため、特開昭58-190562号では燃
料噴射弁へのアシストエア通路を燃料通路に密着配置
し、アシストエア通路を流れるアシストエアによって燃
料通路を流れる燃料の冷却を行うようにしたものが提案
されている。
〔考案が解決しようとする課題〕
従来の技術では、エアアシストエアによって燃料を冷
却することを図ったものであるが、この方法ではエンジ
ンを高負荷走行後にエンジンを停止し、幾らの時間も経
ないうちに再度始動するような場合に、依然としてオー
バリーンとなる問題が残る。それは次の理由による。即
ち、エンジンの停止時にはアシストエアの流れは中断し
ている。そして、エンジン始動によってアシストエアの
流れが再開されるが、エンジン室内の温度の高い空気が
アシストエアとして燃料噴射弁に導入される。そのた
め、始動時におけるアシストエアによる燃料の冷却があ
まり期待できないのでベーパロックによるリーン化の傾
向はある。そして、このリーン化傾向とアシストエアの
導入とが重なって(即ち、空気がもともと過剰な上に更
に空気の導入がされることによって)、著しいオーバリ
ーンとなり、始動が困難となる問題点があるのである。
この考案はエアアシスト式の燃料噴射装置において高
温始動時のオーバリーンを防止することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この考案の内燃機関のエアアシスト制御装置は、第1
図のように、内燃機関の吸気管に設置されるエアアシス
ト型の燃料噴射弁30と、燃料噴射弁30へのアシストエア
の導入通路aと、アシストエア導入通路a上に設けら
れ、燃料噴射弁30へのアシストエアの導入を制御する制
御弁72と、内燃機関の始動条件を検出する始動条件検出
手段bと、内燃機関の温度条件を検出する温度条件検出
手段cと、内燃機関へ導入される混合気の空燃比を検出
する空燃比検出手段eと、内燃機関がベーパロックを発
生せしめるような温度が高い状態において始動する際
に、始動の開始から混合気が希薄である間はアシストエ
ア導入制御弁72を、アシストエアを導入を停止するよう
に制御する制御手段dとを具備している。
〔作用〕
始動条件検出手段b内燃機関の始動条件を検出し、温
度条件検出手段cは始動時にベーパロックを起こすよう
な内燃機関の温度条件を検出し、空燃比検出手段eは内
燃機関へ導入される混合気の空燃比を検出する。制御手
段dは、ベーパロックを起こすような高温始動時におい
て始動の開始から空燃比検出手段eにより混合気が希薄
と検出する間はアシストエア導入制御弁72を、アシスト
エアを導入を停止するように制御する。そのため、ベー
パロックを起こすような高温始動時にエアアシストは停
止され、エンジンに導入される空気量は低減され、オー
バリーンの防止を図ることができる。
〔実施例〕
第2図において、10はシリンダブロック、12はシリン
ダヘッド、14はピストン、16は燃焼室、17は排気管、18
は吸気弁、20は吸気ポートである。吸気ポート20は吸気
管22、サージタンク24、スロットル弁26を介してエアク
リーナ28に接続される。燃料噴射弁30は一端が吸気管22
に取付られ、他端はデリベリパイプ32に接続される。デ
リベリパイプ32は気筒の並ぶ方向に延びており、各気筒
の燃料噴射弁30に接続され、燃料を供給することができ
る。デリベリパイプ32は燃料パイプ33、燃料ポンプ34を
介して燃料タンク36に接続される。
圧力調整器38は燃料噴射弁30の前後の差圧が一定とな
るようにポンプ34の出口の燃料圧力を制御するものであ
る。圧力調整器38はダイヤフラム40と、ダイヤフラム40
の一側の空気圧力室42と、ダイヤフラム40の他側の燃料
圧力室44と、スプリング55とを具備する。燃料室44はリ
ターン通路46を介して燃料タンク36に接続される。ダイ
ヤフラム40は開閉弁48によって圧力調整パイプ50と燃料
室44との連通を制御する。圧力調整パイプ50はポンプ34
の出口側の燃料パイプ33に接続される。空気圧力室42は
圧力導管54、54′を介してサージタンク24に接続され
る。空気圧力室42にサージタンク24からの圧力(吸気管
圧力)が導入され、ダイヤフラム40にスプリング55に抗
して図の右側に変位する方向に力が加わる。吸気管圧力
(絶対圧)が低いときは、ダイヤフラム40に加わる力が
スプリング55に打ち勝ち、ダイヤフラム40は図の右方に
変位し、ダイヤフラム40に設けた弁体48は導管50を開放
し、そのため燃料が燃料室44よりリターン通路46を介し
て燃料タンク36に戻る。そのため、ポンプ34からデリベ
リパイプ32、即ち燃料噴射弁30への燃料供給圧力は低下
する。一方、吸気管圧力が高いときは、ダイヤフラム40
はスプリング55によって図の左方向に変位され、弁体48
は導管50を閉鎖し、そのため燃料室44よりリターン通路
46に燃料が戻ることはできなくなる。即ち、圧力調整器
38は吸気管圧力が低いときは燃料噴射弁30への燃料圧力
を下げ、吸気管圧力が高いときは燃料噴射弁30への燃料
圧力を上げる。このようにして、吸気管圧力と燃料噴射
弁30への燃料圧力との差圧、即ち燃料噴射弁の前後差圧
を一定とし、燃料噴射量が圧力差の影響を受けないよう
にすることができる。尚、以上の圧力調整器38の作動自
体は周知のものである。
燃料噴射弁30はその噴射端側に第3図に示すようにア
シストエアノズル60をを具備し、燃料ノズル62から噴射
される燃料流に空気ノズル60からの空気流がその軸線が
交差する方向において衝突され、この衝突作用によって
燃料の微粒化を行うものである。ノズル60は、アシスト
エア通路66、空気ポンプ68、アシストエア通路70を介し
てスロットル弁26の上流の吸気管に接続される。尚、空
気ポンプ68は設置しなくてもよく、この場合はスロット
ル弁26の前後差圧によってアシストエアの導入が行われ
ることになる。
この考案によれば、高温始動時のエアアシスト制御の
ため、アシストエア制御弁72及び燃料圧力制御弁74が具
備される。アシストエア制御弁72は電磁式開閉弁として
構成され、スプリングによって閉鎖付勢される弁体76
と、ソレノイド78とを具備し、ソレノイド78に通電しな
い状態では弁体76は閉鎖位置し、通路70,66を介しての
アシストエアの導入は停止される。ソレノイド78に通電
した状態では弁体76はリフトされ、通路66と70とが連通
されるため、アシストエアの導入が行われる。一方、燃
料圧制御弁74は電磁式3方弁として構成され、スプリン
グで閉鎖方向に付勢される弁体80と、ソレノイド82とを
具備し、ソレノイド82に通電した状態では、弁体80はリ
フトされ、パイプ54と54′とが相互に連通され、圧力調
整器38の圧力室42がサージタンク24と連通され、一方空
気フィルタ84の側のポートは閉鎖され、この状態は圧力
調整器38により燃料噴射弁30の前後差圧を調整する状態
である。ソレノイド82に通電しない状態では、スプリン
グによって弁体80はパイプ54と54′との連通を絶つよう
に位置され、フィルタ84からの大気圧が通路54を介して
常時圧力室42に印加されるので、燃料圧は最大となる。
制御回路86はこの考案による燃料噴射制御作動を行う
もので、マイクロコンピュータシステムとして構成され
る。制御回路86はCPU88と、メモリ90と、入力ポート92
と、出力ポート94とを基本的構成要素とする。入力ポー
ト92にはこの考案の作動制御に必要となる種々のセンサ
が接続される。サージタンク24に吸気管圧力センサ100,
吸入空気温度センサ102が設けられる。スロットルセン
サ104がスロットル弁26の開度の検出のため設けられ
る。シリンダブロック10に冷却水の温度THWを検出する
ためのセンサ106が設けられる。排気管17にO2センサ108
が設けられ、混合気の空燃比に応じた信号Oxが得られ
る。図示しないクランク軸に連結され、クランク軸の2
回転に1回回転するディストリビュータ軸110に対抗し
て、ホール素子のような回転数ピックアップ112が設け
られ、エンジンの回転数に応じたパルス信号が得られ
る。図示しないスタータを駆動するスイッチと連動する
スイッチ114が設けられ、スタータのON,OFF状態を検出
することができる。出力ポート94から、燃料噴射弁30、
アシストエアポンプ68、アシストエア制御弁72及び燃料
圧制御弁74への制御信号が出力される。
以下制御回路86の作動を第4図−第6図のフローチャ
ートによって説明する。第4図はメインルーチンの概観
図であり、このルーチンはイグニッションキースイッチ
のONにより起動される。ステップ180では、後述のフラ
グFがセットされ、ステップ182はその他のイニシャラ
イズ処理を示す。ステップ184は割り込み要求のチェッ
クであり、割り込み要求あればステップ186において、
割り込み処理完了を待つ。第5図は燃料噴射ルーチンで
あり、各気筒の燃料噴射毎、即ち4気筒の内燃機関では
クランク角度で180°毎に実行され、このルーチンはク
ランク角割り込み信号(例えば30°CA毎)によって実行
されるクランク角度割り込みルーチンの途中に位置して
いる。ステップ150では基本燃料噴射量TPが算出され
る。周知のように基本燃料噴射量はその負荷(吸気管圧
力センサ100によって検出される吸気管圧力PMによって
把握することができる)及び回転数NEにおいて理論空燃
比を得るための燃料噴射弁30の燃料噴射時間に相当す
る。ステップ152では燃料噴射量TAUが、 TAU=TP×K×α×(1+β)+γ によって算出することができる。ここに、Kは後述の始
動時の空燃比補正係数であり、α,β,γはこの発明と
直接関係しないため、説明を省略する補正係数、補正量
である。ステップ154では算出された燃料噴射量TAUを得
るための燃料噴射弁30への駆動信号の形成処理を概念的
に示している。第6図は制御弁72および74の駆動のため
のルーチンであって、一定時間(例えば50ms)毎に実行
される時間割り込みルーチンの途中に位置している。ス
テップ200ではスタータ作動中か否かがステップ114のO
N,OFFによって判断される。ステップ202では冷却水温TH
Wが所定値Aより大きいか否か判別される。スタータが
作動中でない場合、若しくはスタータが作動中でも水温
が高くない場合は、即ち、高温始動でない場合は、ステ
ップ200もしくは202よりステップ204に進み、フラグF
=1か否か判別される。このフラグはイニシャライズ
(第4図のステップ180)によって通常は“0"であるた
め、ステップ206で制御弁72にON信号が印加され、ステ
ップ208で制御弁74にON信号が印加され、ステップ210で
空燃比補正係数Kに1.0が入れられる。制御弁72にONが
印加されることにより、制御弁72はその弁体76がリフト
され、パイプ66と70とが連通され、アシストエアが燃料
噴射弁30に導入される。また制御弁74にON信号が印加さ
れることにより、制御弁74はパイプ54と54′とが連通す
る状態をとり、圧力調整器38は前述したように、燃料噴
射弁30の前後差圧を一定に維持する機能を発揮する。空
燃比補正係数Kは後述のように燃料噴射量をリッチ側に
増量する補正係数であるが、K=1.0が入れられるため
前述の燃料噴射量TAUの算出式より増量補正が行われな
いため、所期の空燃比の設定が得られる。
スタータがON(ステップ200でYes)でかつ水温THW>
A(ステップ202でYes)の場合は高温始動時であり、ス
テップ212に進み、フラグF=1とセットされ、カウン
タC=0とクリヤされる。カウンタは、後述のように、
高温始動時においてアシストエアの供給を停止により空
燃比センサ108の信号がリッチに反転してからの時間を
計測する機能を持つ。ステップ204でF=1か否か判別
される。F=1の判別結果が得られた場合(即ち、高温
の始動時)はステップ214に進み、酸素センサ108の信号
が理論空燃比よりリッチか否かを判別する。理論空燃比
よりリーンの場合は高温始動時に空燃比のリーン化が起
きていることを示し、ステップ216で制御弁72にOFF信号
が印加され、ステップ218で制御弁82にOFF信号が印加さ
れ、ステップ220で空燃比補正係数Kに1.2が入れられ
る。制御弁72にOFF信号が印加されることにより、制御
弁72はその弁体76が閉弁され、パイプ66と70とが切り離
され、アシストエアの燃料噴射弁30への導入が停止され
る。また、制御弁74にOFF信号が印加されることによ
り、制御弁74はパイプ54とフィルタ84とがとが連通する
状態をとり、圧力調整器38の圧力室42に大気圧が導入さ
れるため、圧力調整器38は常時閉鎖位置をとり、燃料噴
射弁30への燃料圧力を最大とし、燃料増量を効率的に行
うことができる。またステップ220で空燃比補正係数K
=1.2とされるため前述の燃料噴射量TAUの算出式より増
量補正が行われる。そのため、オーバリーン傾向が緩和
され、適正な空燃比を得ることができる。
このように高温始動時においてアシストエアの導入を
停止することにより、酸素センサ108が検出する空燃比
のリーン傾向は回避され、空燃比がリッチ側に転ずる
と、ステップ214よりステップ222に流れ、カウンタCが
インクリメントされ、ステップ224ではカウンタCの値
が所定値Bより大きいか、否か判別される。この所定値
はノイズ的なO2センサ信号による影響を排除するため設
けられるものである。所定時間Bが未経過の場合はステ
ップ216以下に流れ、アシストエアの導入停止、燃料圧
力増大、燃料増量が継続される。時間Bが経過と判断し
たときはステップ226でフラグF=0とクリヤされ、ス
テップ206以下に進み、以後のルーチンでもステップ204
からステップ206に流れるため、以後はアシストエアの
導入が行われ、圧力調整器38は本来の差圧調整機能を発
揮し、増量補正は停止される。
第7図は第1実施例の作動を示すタイミング図であ
り、t0でスタータ(ロ)がONされると、回転数NEはクラ
ンキング回転数NE0に到達し、完全始動に至るアイドル
回転数NE1に至る。水温THWが所定値Aより低い通常の始
動時とすれば、制御弁72,74は始動と同時にONされ
((ト),(チ))、エアアシストが実行され、燃料圧
力調整器38による差圧一定作動が許可される。また、燃
料増量補正係数K=1.0とされ(リ)、Kによる増量補
正は行われない。一方、水温THWが所定値Aより高い高
温始動時(時刻t1)においては、O2センサ108よりリー
ン信号が得られるとすれば(ホ)、制御弁72,74は始動
後もOFFを維持され、エアアシストが停止され、燃料圧
力調整器38による差圧一定作動が禁止され、燃料ポンプ
34の吐出圧は最大となる。また、燃料増量補正係数K=
1.2とされ、Kによる増量補正が実行される。時刻t2
おいてO2センサ108よりリッチ信号が発生されると、カ
ウンタCがインクリメントを開始し(ヘ)、所定値Bに
相当する時間“T"が継続すると(時刻t3)、制御弁72及
び74はONされ、以後はアシストエアの導入が行われ、圧
力調整器38は本来の差圧調整機能を発揮することにな
り、またKによる増量は停止される。
第8図は変形実施例を簡略化したフローチャートをも
って示すものであり、第6図に対応するステップがある
ものは同一の番号をもって示される。ステップ202aが第
6図のステップ202と代わっており、水温THWを検出する
代わりに、燃料噴射弁30までの燃料系統における燃料温
度THFを検出する温度センサ300(第2図破線参照)を設
け、燃料温度THFが所定値Dより大きい場合を高温始動
時と判別し、第6図と同様にステップ212以下のエアア
シスト停止、燃料吐出圧力の増大処理を実行している。
そして、第6図のステップ220の処理は省略され(換言
すれば常時K=1.0)即ち燃料増量は行われない。即
ち、リーン化傾向に対してエアアシスト停止、及び燃料
吐出圧増だけで対処しているのである。センサがリッチ
に変化した後、もしくは燃料の循環により燃料温度THF
が所定値Dより低下すると、エアアシストは再開され、
圧力調整器38による燃料噴射弁前後圧力差の制御が再開
される。
〔効果〕
この考案によれば、高温始動時に空燃比センサにより
空燃比がリーンと検出している間はエアアシストを停止
することにより、空燃比がオーバリーンとなることは防
止され、始動性を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案の構成を示す図。 第2図はこの考案の実施例を示す図。 第3図は第2図における燃料噴射弁の噴射口部分の拡大
断面図。 第4図、第5図および第6図は第2図の制御回路の作動
を説明するフローチャート。 第7図は第2図の制御回路の作動を説明するタイミング
図。 第8図は変形実施例におけるエアアシスト停止制御を示
すフローチャート。 10……シリンダブロック 12……シリンダヘッド、14……ピストン 16……燃焼室、17……排気管、18……吸気弁 22……吸気管、24……サージタンク 26……スロットル弁、30……燃料噴射弁 32……デリベリパイプ、34……燃料吐出ポンプ 36……燃料タンク、38……圧力調整器 40……ダイヤフラム、42……空気圧力室 44……燃料圧力室 54,54′……圧力導入パイプ 66,70……アシストエア通路 68……空気ポンプ、72……エアアシスト制御弁 76……弁体、78……ソレノイド 74……燃料圧制御弁、80……弁体 82……ソレノイド、86……制御回路 106……水温センサ、108……O2センサ 300……燃料温度センサ

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関のエアアシスト制御装置におい
    て、 内燃機関の吸気管に設置されるエアアシスト型の燃料噴
    射弁と、 燃料噴射弁へのアシストエアの導入通路と、 アシストエア導入通路上に設けられ、燃料噴射弁へのア
    シストエアの導入を制御する制御弁と、 内燃機関の始動条件を検出する始動条件検出手段と、 内燃機関の温度条件を検出する温度条件検出手段と、 内燃機関へ導入される混合気の空燃比を検出する空燃比
    検出手段と、 内燃機関がベーパロックを発生せしめるような温度が高
    い状態において始動する際に、始動の開始から混合気が
    希薄である間はアシストエア導入制御弁を、アシストエ
    アを導入を停止するように制御する制御手段と を具備した内燃機関のエアアシスト制御装置。
JP1989033288U 1989-03-27 1989-03-27 内燃機関のエアアシスト制御装置 Expired - Lifetime JP2513604Y2 (ja)

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