JP2586596B2 - エアアシスト式電子制御燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関のための電子制御燃料噴射装置
（以下それをEFIと略称する。）であって、燃料霧化促
進のために補助的に空気流を使用するもの（以下それを
エアアシスト式EFIと略称する。）の改良に関する。

〔従来の技術〕

エアアシスト式EFIの従来技術としては、特開昭57−1
43158号公報記載のものがある。第６図はその概要を示
したもので、１は吸気弁、２はシリンダヘッド、３はピ
ストン、４は吸気ポート、５はサージタンク、６はスロ
ットル弁、７は吸気管負圧センサ、８はエアーフローセ
ンサ、９はエアアシスト式燃料噴射弁、10は配管、11は
電動エアポンプ、12はリニアソレノイドバルブ、13はア
シストエア導入口、14はスロットルスイッチ、15は回転
数センサ、16は水温センサ、17はコンピュータである。

エアアシスト式EFIは、燃料噴射弁から噴射される燃
料粒子をより微細化するために、スロットル弁の上流か
ら導いた補助的な空気流（アシストエアという）を噴射
弁へ供給し、燃料噴射と共に吸気ポートへ噴出させるも
のであるが、単にスロットル弁の前後の差圧を利用して
空気流を得るだけでは、アシストエアとして十分な流量
が得られない場合があるので、前記の在来技術では、起
動時やスロットル弁前後の差圧が小さくなる高負荷時、
あるいは冷却水温のきわめて低い時等を各種のセンサ類
によって検出し、コンピュータ17の判断と命令により電
動エアポンプ11を駆動すると共に、リニアソレノイドバ
ルブ12を適当に絞って、燃料噴射弁９へ流れるアシスト
エアが増加するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

燃料粒を微細化することができ、排気ガス中の炭化水
素（HCという）を低減することができるという点では、
エアアシスト式EFIは顕著な効果を奏するが、たとえ
ば、それを搭載した自動車において、定速運転状態から
急加速するというような過渡的状態では、スロットル弁
が拡開して吸気量が増加し、それを検出したエアフロー
センサの信号によってコンピュータが噴射弁から出る燃
料を増量させても、吸気弁から機関に入る混合気が一時
的に稀薄となって（このような空燃比の著しい変動を
「空燃比の荒れ」という）、機関が一時的に不調とな
り、シャープな出力の増大が得られないという問題のあ
ることが判って来た。そこで、そのような現象が起きる
原因を追究したところ、第３図（Ｂ）に示すように、エ
アアシスト式EFIではアシストエアによって燃料の微粒
化が促進されるものの、噴霧角が同図（Ａ）に示すエア
アシストを使用しない場合にくらべて拡大するために、
噴霧燃料のうち、かなりの部分が吸気ポート４付近の吸
気管壁19に衝突して再び液状に戻り、管壁を濡らしたよ
うになって付着するため、定速運転のような定常状態で
は、新たに付着する量と吸気に乗って蒸発する量とが均
衡を保っているので問題を生じないものの、前述のよう
な過渡的状態では燃料が増量されるので、管壁に付着す
る燃料の量が一時的に増加して燃焼室に入る燃料量があ
まり増えないのに対し、空気の方がそのような支障もな
く大きく増量されることと、さらに、加速のときはスロ
ットル弁が拡開して吸気ポート付近の圧力が大気圧に近
くなっており、それまでの定速運転状態のように吸気ポ
ートに相当の負圧が存在しないから、管壁に付着してい
る液体燃料の蒸発が少なくなることの二つの理由のため
に、結果として、燃焼室内では一時的な混合気の希薄化
という形の「空燃比の荒れ」を生じることが判明した。

このように、機関の加速、減速などの過渡的状態にお
いて空燃比の荒れを生じるというエアアシスト式EFIの
問題点を解消させることが、本発明の解決すべき課題で
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記の課題を、燃料の噴射弁と、該噴射弁か
ら噴射される燃料の霧化を促進するためにアシストエア
を該噴射弁に供給するための配管と、該配管の途中に設
けられた制御弁と、該制御弁を機関の運転の過渡的状態
において閉弁させる制御手段とを設けたことを特徴とす
るエアアシスト式電子制御燃料噴射装置によって解決す
るものである。

〔作用〕

本発明は前記の如き構成を有するから、機関の加速状
態や減速状態などの過渡的状態が検出されたとき、制御
手段がアシストエアを供給する配管の途中に設けられた
制御弁を閉弁させるので、この制御弁を通過して燃料噴
射弁の付近に供給されていたアシストエアは一時的に停
止される。アシストエアが供給されていたときは、燃料
の霧化が促進される反面、噴霧角が大きくなるために、
噴霧の一部が吸気ポート付近の吸気管の管壁に衝突して
再び液状に戻り、管壁を濡らしながら改めて蒸発すると
いう過程を経て燃料が燃焼室に一定時間の遅れをもって
供給されていたものが、電磁弁を通過するアシストエア
の停止によって燃料噴射弁の噴霧角が小さくなるため
に、燃料噴霧は時間遅れなく直ちに機関の燃焼室に吸入
される。したがって機関速度が大きく変動する過渡的状
態にあっても、「空燃比の荒れ」を生じることがなく、
一時的な機関の不調は回避され、加速は遅滞なく行われ
るので、応答性にすぐれた機関が得られる。

〔実施例〕

第１図に本発明の第１実施例を示す。本発明における
EFIとしての基本的な構成は従来技術を示した第６図の
ものと同じであるから、それらについては、実施例にお
いても図示又は説明を省略する。本実施例の場合は、前
記従来技術における電動エアポンプ11は使用しない。ア
シストエアの供給は、基本的なエアアシスト式EFIと同
様に、スロットル弁６の前後の差圧によって行われる。
本発明の特徴として、第１実施例ではコンピュータ17′
によって開閉操作される電磁弁18をアシストエアの配管
10の途中に設けている。そして、加速時又は減速時等の
過渡的状態を、スロットルスイッチ14と吸気管負圧セン
サ７の信号によって検知したとき、コンピュータ17′は
電磁弁18を閉じる命令を発する。したがって、定常運転
の状態にあった内燃機関が過渡的状態に移行すると、ア
シストエアは燃料噴射弁９に供給されなくなり、燃料の
噴霧角は第３図（Ｂ）の形から（Ａ）の形に切り替わ
り、管壁19に付着する燃料の量が減少して、噴射された
燃料が殆ど全部そのまま燃焼室20に入るようになる。

このようなコンピュータ17′の作動を示したものが第
４図のフローチャートである。緩やかな加速ではあまり
問題が生じないので、この例では急加速と減速だけを対
処すべき過渡的状態として捉えている。スロットル弁６
の開閉を示すスロットルスイッチ14がOFF（スロットル
弁６開）で、且つ吸気管負圧センサ７が検出する吸気管
負圧の微分値ΔP_Mが、所定値Ａ以上の値（ΔP_M≧Ａ）で
あるときは、コンピュータ17′がステップ100で急加速
状態と判断し、ステップ101で電磁弁18閉の命令を出
す。もしステップ100がNoであれば、ステップ102に進
み、スロットルスイッチがON（スロットル弁６閉）で、
且つ吸気管負圧が所定値Ｂよりも大きい（P_M≦Ｂ）とき
は減速状態と判断して、やはりステップ101で電磁弁18
閉の命令を出す。ステップ102でもNoの場合は定常状態
として、コンピュータ17′はステップ103で電磁弁18開
の命令を出す。

なお、図中21で示した絞りは電磁弁18をバイパスする
抵抗流路であって、電磁弁18が閉のときでもアシストエ
ア量が零にならないようにする作用がある。絞り21を設
けた場合はそれを通過した少量のアシストエアによっ
て、噴射燃料の噴霧角が若干拡がるが、その拡がりが支
障のない程度であれば、このような手段によって過渡的
状態でもアシストエアを防止でなく低減させる程度にと
どめ、噴霧の微粒化を図ることができるので、本発明の
目的はこのような手段によっても達せられることを例示
したものである。

また、燃料噴射弁９から噴射される噴霧の中心を吸気
弁１の傘部へ指向することにより、アシストエアの噴霧
角が小さくなった時、さらに、吸気ポートに噴霧が付着
すことを防止できる。

第２図は第２実施例を示すもので、第１実施例と異な
る点は、アシストエアをスロットル弁６の前後の差圧に
よって供給するのではなく、空気ポンプ22を設けて強制
的に送り込むようにした点にあり、アシストエア配管10
にコンピュータ17″によって開閉される電磁弁18′を設
けること、及び必要な場合には絞り21′をも設け得るこ
とは、第１実施例と同じである。第２実施例の場合は、
定常状態において前述の従来技術と同様に、アシストエ
アが不足することがなくなるので、たとえばスロットル
弁６が全開し、吸気管負圧P_Mが減少した高負荷の定常状
態でも十分なアシストエアが得られると共に、やはり加
速・減速などの過渡的状態では、アシストエアを停止又
は低減させて、第１実施例と同様に本発明の目的を達成
することができる。

次に、第３実施例として、構造の図示は省略するが第
１図におけるスロットル弁６の軸に、スロットルスイッ
チ14のほかに、スロットル開度信号を発生してコンピュ
ータ17′に入力するセンサ（たとえばポテンショメー
タ）を設けた例を説明する。この場合、単位時間内にお
けるスロットル開度の変化量は開度信号の微分値ΔT_Aと
してコンピュータ17′内で算出されるから、それをもと
にして、第５図のフローチャートに示したような作動を
コンピュータ17′が行う。本例では5msecのルーチンと
して実行され、まずステップ200においてスロットル開
度の変化率ΔT_Aが所定値Ｘと比較される。ΔT_A≧Ｘであ
れば加速状態と判断されてスロットル201に進み、コン
ピュータ17′は電磁弁18に２秒間の閉弁を指令する。し
たがって、アシストエアは停止し、燃料の噴霧形は第３
図（Ａ）となる。ステップ200においてNoすなわちΔT_A
≦Ｘであれば202に進み、こんどはスロットル弁６が閉
じているかどうかが、スロットルスイッチ14の信号（LL
ONはスロットル弁６の全閉を表す）によってチェックさ
れる。全閉（Yes）であれば減速状態と判断されて、や
はりステップ201に進み、、電磁弁18に２秒間の閉弁を
指令する。ステップ202においてスロットル弁６が開い
ている（No）と、定常状態にあると判断されてステップ
203に進み、電磁弁18に開弁を指令する。

第４図及び第５図のフローチャートに示した場合で
は、いずれも加速時の他に減速時も過渡的状態の一つと
して認識し、アシストエアの停止（又は低減）の対象と
しているが、その理由は、一般に機関の減速はギヤチェ
ンジに先立って行われることが多く、その場合はギヤチ
ェンジが終わると機関は再び加速状態に入るので、加速
に入ってから２秒間のアシストエア停止を行うよりも、
それに加えて前の段階の減速に入ったときから２秒間の
アシストエア停止を行っておくと、加速時には管壁に付
着した燃料が殆どなくなっているから、空燃比の荒れが
より良好に防止できるためである。

〔発明の効果〕

本発明は前記のような構成を有するから、定常運転の
状態においてはアシストエアによって燃料の霧化を良好
に保ちながら、加速・減速などの過渡的状態において
は、アシストエアの噴出を停止あるいは低減させること
により燃料噴射弁の噴霧角を小として空燃比の荒れを防
ぎ、機関が一時的に不調に陥るのを防止し、シャープな
出力の増大が得られるようにする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図、第２図は
第２実施例を示す縦断面図、第３図は燃料噴射弁にエア
アシストを行わない場合（Ａ）と、エアアシストを行っ
た場合（Ｂ）の噴霧角を示す比較図、第４図はアシスト
エアの配管に挿入される電磁弁の制御パターンを示すフ
ローチャート、第５図は他の制御パターンを示すフロー
チャート、第６図は従来のエアアシスト式EFIの構成を
示す縦断面図である。 １…吸気弁、４…吸気ポート、６…スロットル弁、７…
吸気管負圧センサ、８…エアフローセンサ、９…エアア
シスト式燃料噴射弁、10…配管、11…電動エアポンプ、
12…リニアソレノイドバルブ、13…エア導入口、14…ス
ロットルスイッチ、15…回転数センサ、16…水温セン
サ、17,17′,17″…コンピュータ、18,18′…電磁弁、1
9…管壁、20…燃焼室、21,21′…絞り、22…空気ポン
プ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料の噴射弁と、該噴射弁から噴射される
   燃料の霧化を促進するためにアシストエアを該噴射弁に
   供給するための配管と、該配管の途中に設けられた制御
   弁と、該制御弁を機関の運転の過渡的状態において閉弁
   させる制御手段とを設けたことを特徴とするエアアシス
   ト式電子制御燃料噴射装置