JP2543880B2 - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、気筒内に直接燃料を噴射する第１燃料噴射
弁と吸気通路内に燃料を噴射する第２燃料噴射弁とを備
えたエンジンの燃料供給装置に関するものである。

（従来技術） 従来、例えば実開昭58−56117号公報に示されるよう
に、燃料噴射弁をエンジンの気筒内に臨ませて装備し、
この燃料噴射弁から気筒内に直接燃料を噴射するように
した筒内噴射式エンジンは知られている。このエンジン
によると、低負荷域で、上記燃料噴射弁から噴射された
燃料が点火プラグ付近に偏在する成層化により着火性を
良くしつつ燃費を向上させることができ、また、加減速
時の燃料増減の応答性にもすぐれる。しかし、単に筒内
噴射用の燃料噴射弁を設けて燃料供給を常にこの燃料噴
射弁により行なうと、燃料噴射量（燃料噴射時間）の増
加等によって噴射終了時期が遅くなったとき、その間に
気筒内の圧力が上昇することにより、噴射終了時期まで
に気筒内の圧力が燃料噴射弁の噴射圧力よりも高くなる
場合があり、このような状態になると燃料噴射弁に作用
する気筒内の圧力によって燃料噴射が妨げられる可能性
がある。

そこで、気筒内に直接燃料を噴射する上記燃料噴射弁
（第１燃料噴射弁）に加えて、吸気通路に燃料を噴射す
る第２燃料噴射弁を設け、エンジンの低負荷時に第１燃
料噴射弁のみから燃料を噴射させる一方、高負荷時に
は、上記第２燃料噴射弁から燃料を噴射させて第１燃料
噴射弁からの燃料噴射を停止させるか、両燃料噴射弁か
らそれぞれ燃料を噴射させることによって第１燃料噴射
弁の噴射時間を短縮させるように、燃料噴射状態を切替
えることが考えらる。しかしこの場合、例えばエンジン
負荷に応じて所定負荷で燃料噴射状態の切替を行なうと
いうような方法では、噴射終了時期の気筒内の圧力はエ
ンジン回転数等によっても異なることから、気筒内の圧
力に対応した適切な燃料噴射状態の切替を行なうことは
困難である。

（発明の目的） 本発明は上記の事情に鑑み、気筒内に直接燃料を噴射
する第１燃料噴射弁と吸気通路に燃料を噴射する第２燃
料噴射弁とを適切に使い分け、気筒内の圧力によって燃
料噴射が妨げられるという事態を確実に防止することが
できるエンジンの燃料供給装置を提供するものである。

（発明の構成） 本発明の装置は、気筒内に直接燃料を噴射する第１燃
料噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する第２燃料噴射弁
と、エンジンの運転状態に応じて燃料噴射量および噴射
タイミングを設定する手段と、上記第１燃料噴射弁のみ
から燃料を噴射させる第１の燃料噴射状態と上記第２燃
料噴射弁もしくは両燃料噴射弁から燃料を噴射させる第
２の燃料噴射状態とに燃料噴射を切替える切替手段と、
上記燃料噴射量および噴射タイミングの設定に基づいて
上記第１の燃料噴射状態による場合の噴射終了時期を調
べる手段と、この噴射終了時期と気筒内が所定圧力に達
する所定時期とを比較して、上記噴射終了時期が上記所
定時期以前となるときには上記第１の燃料噴射状態と
し、上記噴射終了時期が上記所定時期より遅れるときに
上記第２の燃料噴射状態に切替えるように、上記切替手
段による燃料噴射の切替点を設定する切替点設定手段と
を設けたものである。

つまり、上記燃料噴射終了時期は燃料噴射量および噴
射タイミングとの関係で運転状態に応じて変化するが、
この燃料噴射終了時期が上記所定時期よりも遅れる状態
にまで変化したとき、第２燃料噴射弁から燃料を噴射し
て第１燃料噴射弁からの燃料噴射を停止し、もしくは両
燃料噴射弁から燃料を噴射することによって第１燃料噴
射弁からの燃料噴射時間を短縮するようにしており、こ
れにより、気筒内の圧力が所定圧力よりも高い圧力（第
１燃料噴射弁からの燃料噴射を妨げるような圧力）にな
る時期まで第１燃料噴射弁から燃料噴射が行なわれると
いう事態が避けられることとなる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示している。この図に示
すエンジン１はロータリピストンエンジンであって、ロ
ータハウジング２とサイドハウジング３とでエンジンの
各気筒が形成され、その内部に、偏心軸４に支承されて
遊星回転運動するロータ５が装備され、このロータ５と
ロータハウジング２およびサイドハウジング３とによっ
て燃焼室に相当する作動室６が区画形成されている。上
記ロータハウジング２およびサイドハウジング３には、
ロータの回転に伴って開閉される吸気ポート７および排
気ポート８が形成され、また所定箇所に点火プラグ９が
取付けられている。なお、本発明が適用されるエンジン
１は、上記ロータリピストンエンジンに限らず、レシプ
ロエンジンであってもよい。

エンジン１の各気筒には、気筒内に直接燃料を噴射す
る第１燃料噴射弁11が設けられている。この第１燃料噴
射弁11は、ロータリピストンエンジンの場合は作動室６
に臨むようにロータハウジング２に取付けられる。レシ
プロエンジンの場合は燃焼室に臨ませてシリンダヘッド
に取付けておけばよい。また、各気筒の吸気ポート７に
連通する吸気通路13には、この吸気通路13に燃料を噴射
する第２燃料噴射弁12が装備されている。

上記両燃料噴射弁11,12は、燃料通路14を介して燃料
ポンプ15および燃料タンク16に接続されており、上記燃
料通路14には燃圧調整部17が設けられている。この燃圧
調節部17は、燃圧（各燃料噴射弁11,12から噴射される
燃料の圧力）を一定に保つ通常のプレッシャレギュレー
タであってもよいが、制御信号に応じて燃圧を変更可能
にする構造のものを用いてもよい。18は燃料のリターン
通路である。また、上記吸気通路13には、エアクリーナ
19、エアフローメータ20、スロットル弁21が配設されて
いる。

上記各燃料噴射弁11,12はマイクロコンピュータ等を
用いたコントロールユニット（ECU）22から出力される
燃料噴射制御信号（噴射パルス）によって制御され、上
記コントロールユニット22には、エアフローメータ20か
ら吸気量Qaの検出信号が入力されるとともに、クランク
角（ロータリピストンエンジンでは変心軸角）およびエ
ンジン回転数を検出するセンサ23からクランク角θの検
出信号およびエンジン回転数Ｎの検出信号が入力されて
いる。

第２図は上記コントロールユニット22に含まれる手段
を機能ブロック図で示している。この図のように上記コ
ントロールユニット22は、エンジンの運転状態に応じて
燃料噴射量および噴射タイミングを設定する手段とし
て、吸気量Qaおよびエンジン回転数Ｎに応じ、第１燃料
噴射弁11のみから燃料を噴射した場合の燃料噴射時間に
相当する噴射パルスのパルス幅を演算する手段24と、エ
ンジン回転数Ｎ等に応じて噴射開始タイミングを演算す
る手段25とを含むとともに、燃料噴射を切替える切替え
手段26と、噴射終了タイミング演算手段（噴射終了時期
を調べる手段）27と、上記切替手段26による切替点を設
定する切替点設定手段28とを含み、さらに各燃料噴射弁
11,12に噴射パルスを出力する駆動手段29を含んでい
る。

上記切替手段26は、当実施例では、第１燃料噴射弁11
のみから燃料を噴射させる第１の燃料噴射状態と両燃料
噴射弁11,12から燃料を噴射させる第２の燃料噴射状態
とに燃料噴射を切替え、第２の燃料噴射状態とするとき
はパルス幅演算手段24で演算されたパルス幅を分割して
最終的な各燃料噴射弁11,12に対するパルス幅を定める
ようになっている。そして、この切替手段26を介して与
えられるパルス幅と、噴射開始タイミングの演算値およ
びクランク角θの信号に基づき、駆動手段29から、各燃
料噴射弁11,12の燃料噴射時間および噴射タイミングを
決める噴射パルスが出力される。上記噴射終了タイミン
グ演算手段27は、パルス幅演算手段24および噴射開始タ
イミング演算手段25からの情報に基づいて第１燃料噴射
弁11のみから燃料が噴射される場合の噴射終了タイミン
グを演算する。また、上記切替点設定手段28は、上記噴
射終了タイミングと、気筒内が第１燃料噴射弁11からの
噴射圧力（燃圧）よりも低い所定圧力に達する所定時期
とを比較して、上記噴射終了時期が上記所定時期以前と
なるときには上記第１の燃料噴射状態とし、上記噴射終
了時期が上記所定時期より遅れるときに上記第２の燃料
噴射状態に切替えるように、切替点を設定する。

第３図は上記コントロールユニット22による制御の具
体例をフローチャートで示している。このフローチャー
トにおいては、スタートすると、まずステップS₁で吸気
量Qaおよびエンジン回転数Ｎを読込み、ステップS₂で、
上記吸気量Qaおよびエンジン回転数Ｎに応じて噴射パル
ス幅τを演算する。さらにステップS₃で、クランク角に
よる噴射開始タイミングθｓを演算する。この噴射開始
タイミングθｓは、例えば第４図のように、エンジン回
転数が低いときは遅くし、エンジン回転数が高くなると
早くする。

第３図のステップS₃に続いてステップS₄では、クラン
ク角による噴射終了タイミングを演算する。この噴射終
了タイミングθｅは、エンジン回転数を考慮して上記噴
射パルス幅τおよび後記無効噴射パルス幅をクランク角
に換算した値と、上記噴射開始タイミングθｓとから求
められる。次にステップS₅で、上記噴射終了タイミング
θｅが所定時期θ_０より大（遅い）か否かを調べる。こ
の所定時期θ_０は、第１燃料噴射弁11に作用する気筒内
の圧力が少なくとも第１燃料噴射弁11の噴射圧力を越え
ない所定圧力となる時期とし、望ましくは、上記噴射圧
力よりも若干低い一定の圧力となる時期を予め運転状態
（吸気量およびエンジン回転数）に対応させたマップと
してコントロールユニット22内に記憶し、このマップか
らそのときの運転状態に応じて上記圧力θ_０を設定す
る。

上記ステップS₅での判定結果がNOのときは、ステップ
S₆で、上記噴射パルス幅τにバッテリ電圧に応じた無効
噴射パルス幅τbatを加えた値を第１燃料噴射弁11に対
する最終噴射パルス幅τ_１とするとともに、第２燃料噴
射弁12に対する噴射パルス幅τ_２を０とすることによ
り、第１燃料噴射弁11のみから燃料を噴射させる第１の
燃料噴射状態とする。また、上記ステップS₅での判定結
果がYESのときは、ステップS₇で、上記噴射パルス幅τ
を分割して、τ/2に無効噴射パルス幅τbatを加えた値
を、第１燃料噴射弁11および第２燃料噴射弁12のそれぞ
れに対する最終噴射パルス幅τ₁,τ_２とすることによ
り、両燃料噴射弁11,12からそれぞれ燃料を噴射させる
第２の燃料噴射状態とする。

次にステップS₈で、クランク角θを調べて噴射開始タ
イミングになるまで待ち、噴射開始タイミングとなれ
ば、ステップS₉で、τ_１のパルス幅で第１燃料噴射弁11
を駆動するとともにτ_２のパルス幅で第２燃料噴射弁12
を駆動する。

以上のような当実施例の装置による作用を、第５図を
参照して説明する。

上記第１の燃料噴射状態にあるときは、上記ステップ
S₂およびステップS₃での演算に基づき、第１燃料噴射弁
11から直接気筒内に、運転状態に応じた所容量の燃料が
所定の噴射開始タイミングで噴射される。この燃料噴射
状態によると、低負荷時の混合気の成層化に有利とな
り、また、燃料供給の応答性がよい。

ところでこの燃料噴射状態による場合に、第１燃料噴
射弁11の噴射終了タイミングは、噴射開始タイミングお
よび噴射時間との関係でエンジンの運転状態によって変
化し、例えばエンジンの低負荷時には噴射終了タイミン
グが比較的早く、高負荷時には噴射時間の増大に伴って
噴射終了時期が遅くなり、また、エンジン回転数によっ
ても噴射終了タイミングが変化する。この場合、第５図
に気筒内の圧力（線Ａ）と第１燃料噴射弁11から噴射さ
れる燃料の燃圧（線Ｂ）との関係を示したように、噴射
終了タイミングが比較的早いときは燃圧が気筒内圧力よ
り高く保たれて燃料噴射が可能であるが、二点鎖線で示
すように噴射終了タイミングが遅くなれば、その間に気
筒内の圧力が上昇して燃圧を上回り、燃料噴射が困難に
なる。そこで上記フローチャートのステップS₅〜S₇の処
理により、噴射終了タイミングθｃが所定時期θ_０より
遅くなるときは第２の燃料噴射状態とされ、つまり、気
筒内圧力が燃圧を上回るまでに、両燃料噴射弁11,12か
ら燃料が噴射される状態に切替えられる。これにより、
必要量の燃料が両燃料噴射弁11,12から供給されつつ、
第１燃料噴射弁の噴射時間が短縮されて噴射終了タイミ
ングが早められ、燃料噴射可能な状態が確保されること
となる。

なお、上記実施例では、上記噴射終了タイミングθｅ
が所定時期θ_０より遅れるときに、両燃料噴射弁11,12
から燃料を噴射させているが、上記のときに第１燃料噴
射弁11からの燃料供給を停止して第２燃料噴射弁12のみ
から燃料を噴射してもよい。

また、第１図に示した燃圧調整部17に燃圧の変更が可
能なものを用いた場合に、第１燃料噴射弁11の噴射終了
タイミングが遅くなったとき燃圧を高くするように、上
記燃圧調節部17を制御してもよい。ただしこの場合も、
燃料の霧化を極度に悪化させない範囲で燃圧を上昇させ
るようにする必要があって、このような範囲で燃圧を高
めても第１燃料噴射弁11のみから燃料を噴射させるよう
にするだけでは気筒内圧力が燃圧より高くなる時期まで
噴射終了タイミングが遅れることがあるので、燃料噴射
状態の切替を行なうようにする。

第６図はこのようにする場合の制御の具体例をフロー
チャートで示している。このフローチャートにおいて
は、ステップS₁₁からステップS₁₄までは第３図のステッ
プS₁からステップS₄までと同様であるが、続いてステッ
プS₁₅〜S₁₇で、噴射終了タイミングθｅが所定時期θ_０
より早ければ燃圧を低圧P₁に制御し、所定時期θ_０より
遅くなれば燃圧を高圧P₂に制御する。続いてステップS
₁₈で燃圧Ｐを測定し、ステップS₁₉で燃圧Ｐに対して第
７図に示す関係となるように燃圧補正項Ｋを演算する。
さらにステップS₂₀で、燃圧に応じた噴射パルス幅の補
正を考慮した噴射終了タイミングθｅ′を演算する。そ
してステップS₂₁〜S₂₃で、上記噴射終了タイミングθ
ｅ′が所定時期θｅ′より早いときは、［Ｋ×τ＋τba
t］の値を第１燃料噴射弁11に対する噴射パルス幅τ_１
とするとともに、第２燃料噴射弁12に対する噴射パルス
幅τ_２を０とし、上記噴射終了タイミングθｅ′が所定
時期θ_０′より遅いときは、［Ｋ×τ＋τbat］の値を
第２燃料噴射弁12に対する噴射パルス幅τ_２とするとと
もに、第１燃料噴射弁11に対する噴射パルス幅τ_１を０
とする。あるいは上記噴射終了タイミングθｅ′が所定
時期θ_０′より遅いときに噴射パルス幅を分割して各燃
料噴射弁11,12の噴射パルス幅とする。それから、ステ
ップS₂₄,S₂₅で、噴射開始タイミングにおいて燃料噴射
弁11,12を駆動する。

この例による場合、第１燃料噴射弁11から燃料噴射を
行なう領域を広げることができる。

（発明の効果） 以上のように本発明は、気筒内に直接燃料を噴射する
第１燃料噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する第２燃料
噴射弁とを用い、第１燃料噴射弁から燃料を噴射した場
合の噴射終了時期が比較的早いときは第１燃料噴射弁の
みから燃料を燃料噴射を行ない、上記噴射終了時期が気
筒内の圧力が所定圧力に達する所定時期より遅くなると
きは第２燃料噴射弁のみもしくは両燃料噴射弁から燃料
を噴射させるようにしているため、第１燃料噴射弁から
の燃料噴射が気筒内の圧力によって妨げられることを防
止し、適正な燃料供給を行なうことができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例についての装置の概略図、第
２図はコントロールユニットに含まれる手段を示す機能
ブロック図、第３図は制御の一具体例を示すフローチャ
ート、第４図はエンジン回転数と噴射タイミングとの関
係を示す説明図、第５図は気筒内圧力と燃圧との関係を
示す説明図、第６図は制御の別の具体例を示すフローチ
ャート、第７図は第６図のフローチャートにおいて演算
される補正項の燃圧に応じた値を示す説明図である。 １……エンジン、11……第１燃料噴射弁、12……第２燃
料噴射弁、22……コントロールユニット、24……パルス
幅演算手段、25……噴射開始タイミング演算手段、26…
…切替手段、27……噴射終了タイミング演算手段、28…
…切替点設定手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気筒内に直接燃料を噴射する第１燃料噴射
   弁と、吸気通路に燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、エ
   ンジンの運転状態に応じて燃料噴射量および噴射タイミ
   ングを設定する手段と、上記第１燃料噴射弁のみから燃
   料を噴射させる第１の燃料噴射状態と上記第２燃料噴射
   弁もしくは両燃料噴射弁から燃料を噴射させる第２の燃
   料噴射状態とに燃料噴射を切替える切替手段と、上記燃
   料噴射量および噴射タイミングの設定に基づいて上記第
   １の燃料噴射状態による場合の噴射終了時期を調べる手
   段と、この噴射終了時期と気筒内が所定圧力に達する所
   定時期とを比較して、上記噴射終了時期が上記所定時期
   以前となるときには上記第１の燃料噴射状態とし、上記
   噴射終了時期が上記所定時期より送れるときに上記第２
   の燃料噴射状態に切替えるように、上記切替手段による
   燃料噴射の切替点を設定する切替点設定手段とを設けた
   ことを特徴とするエンジンの燃料供給装置