JP2699122B2 - アシストエア供給装置を有する内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気通路に設けられた
燃料噴射弁の噴孔近傍に吸入空気の一部をアシストエア
として供給するアシストエア供給装置を有する内燃機関
の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子制御燃料噴射装置を有する内燃機関
においては、吸気マニホールドのブランチ部又は吸気ポ
ートに各気筒ごとに電磁式燃料噴射弁を設けて、燃料噴
射を行っているが、噴射燃料の微粒化（気化）促進のた
め、アシストエア供給装置を設けたものがある（特公昭
６４−９４６５号公報，実公昭６３−１８７６７号公報
等参照）。

【０００３】これは、アシストエア通路により、スロッ
トル弁上流より吸入空気の一部を導き、各燃料噴射弁の
噴孔近傍にアシストエアとして供給するもので、噴射燃
料へのアシストエアの衝突により噴射燃料を微粒化し、
これにより燃焼を改善して排気性能等の向上を図るよう
にしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アシストエ
ア供給の仕方には、スロットル弁上流側と下流側との差
圧により空気を噴出するようにした自然アシスト方式
と、スロットル弁上流側の空気をエアポンプ等の過給機
により供給するようにした過給アシスト方式とがある
が、自然アシスト方式の場合は、その差圧により、また
過給アシスト方式の場合は、エアポンプの能力等によ
り、アシストエア供給量が変わる。アシストエア供給量
が変わると、噴射燃料の微粒化割合が変わってしまう。
ここで、アシストエア供給量が少ないと、微粒化が悪く
なり、燃焼が悪化する。この燃焼悪化（燃焼速度の遅
れ）を防止する方法としては、点火時期を進ませること
が有効であるが、アシストエア供給量が少ない時期に合
わせて点火時期を常に進ませるようにすると、アシスト
エア供給量が多くて、微粒化が良い場合には、燃焼が良
くなった分、今度は、ＮＯｘ等の排出量が多くなってし
まうという問題点があった。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、燃焼を良好に保ちつつ、排気性能を向上させること
ができるアシストエア供給装置を有する内燃機関の制御
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、吸
気通路に燃料噴射弁を有すると共に、スロットル弁上流
より吸入空気の一部を導き燃料噴射弁の噴孔近傍にアシ
ストエアとして供給するアシストエア供給装置を有する
内燃機関において、図１に示すように、単位時間当たり
のアシストエア供給量を検出する供給量検出手段（ａ）
と、この単位時間当たりのアシストエア供給量に応じ
て、点火装置の点火時期を補正する点火時期補正手段
（ｂ）とを設ける構成とする。

【０００７】

【作用】上記の構成においては、単位時間当たりのアシ
ストエア供給量に応じて、点火装置の点火時期を補正す
る。具体的には、アシストエア供給量が少ないときには
微粒化が悪いので点火時期を進ませるように補正し、ア
シストエア供給量が多いときには微粒化が良いので点火
時期を遅らせるように補正する。もって、最適な点火時
期を得ることができる。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図２は内燃機関の吸気系のシステム図を示して
いる。エアクリーナ１からの空気は、エアフローメータ
２を通過した後、アクセルペダルに連動するスロットル
弁３の制御を受けて吸入されて、吸気マニホールド４に
至る。そして、そのブランチ部又は吸気ポートにて、各
気筒ごとに設けた燃料噴射弁５から噴射された燃料と混
合して、機関のシリンダ内に吸入される。

【０００９】燃料噴射弁５は、電磁コイルに通電されて
開弁し通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁（イン
ジェクタ）であって、コントロールユニット６からの駆
動パルス信号により通電されて開弁し、図示しない燃料
ポンプにより圧送されプレッシャレギュレータ７により
所定の圧力に調整された燃料ギャラリ８内の燃料を噴射
する。

【００１０】ここで、コントロールユニット６は、内蔵
のマイクロコンピュータにより、エアフローメータ２に
より計測される吸入空気流量Ｑに基づき、基本燃料噴射
量Ｔｐ＝Ｋ・Ｑ／Ｎ（Ｋは定数、Ｎは機関回転数）を演
算し、これに各種の補正を施して、燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔ
ｐ・ＣＯＥＦ（ＣＯＥＦは各種補正係数）を定め、各気
筒の燃料噴射弁５に対し、互いに独立に、各気筒の吸気
行程とほぼ時期を合わせ、このＴｉのパルス幅の駆動パ
ルス信号を出力することにより、燃料噴射を行わせる。

【００１１】アシストエア供給装置としては、アシスト
エア通路９が設けられている。アシストエア通路９は、
エアフローメータ２下流でかつスロットル弁３上流のア
シストエア取入口10から、吸入空気の一部を導いて、上
流側と下流側との圧力差によりアシストエアを供給する
構成（自然アシスト方式）であり、下流側に、分岐用の
エアギャラリ15を形成している。このエアギャラリ15に
は、燃料噴射弁５と同数（本例は４気筒で４個）のアシ
ストエア制御弁16が設けられ、各アシストエア制御弁16
の噴孔17はそれぞれパイプ18により各燃料噴射弁５の後
述するエア導入口21に接続されている。

【００１２】ここで、各燃料噴射弁５は、図３に示すよ
うに、バルブボディ５ａ内にニードルバルブ５ｂを備
え、電磁コイル（図示せず）への通電によるニードルバ
ルブ５ｂのリフトにより噴孔５ｃを開いて燃料噴射を行
うものであるが、バルブボディ５ａを囲んでカバー19が
設けられ、カバー19とバルブボディ５ａとの間に環状通
路20を形成してある。そして、前記アシストエア制御弁
16の噴孔17に接続されたパイプ18をカバー19の側部のエ
ア導入口21に接続することにより、環状通路20内にアシ
ストエアを導き、この環状通路20によりアシストエアを
案内して燃料噴射弁５の噴孔５ｃを囲む環状のエア噴出
口22より噴出させ、噴射燃料に衝突させて、噴射燃料の
微粒化を促進する。

【００１３】また、アシストエア制御弁16としては、燃
料噴射弁５と同構造のもの、すなわち、バルブボディ内
にニードルバルブを備え、電磁コイルへの通電によるニ
ードルバルブのリフトにより噴孔を開いてエア噴射を行
う電磁式エア噴射弁（インジェクタ）を使用する。これ
は応答性の点で優れるからである。従って、アシストエ
ア制御弁16もコントロールユニット６から出力される駆
動パルス信号により通電されて開弁する。

【００１４】コントロールユニット６によるアシストエ
ア制御弁16の制御について説明すれば、各アシストエア
制御弁16に対し各燃料噴射弁５の燃料噴射と同期して駆
動パルス信号を出力することにより、各アシストエア制
御弁16を互いに独立に開弁駆動する。但し、ある気筒の
燃料噴射弁５への駆動パルス信号（燃料噴射）と、対応
するアシストエア制御弁16への駆動パルス信号（エア噴
射）との関係は、図４に示すごとくとし、アシストエア
制御弁16を燃料噴射弁５の燃料噴射開始時期より所定の
期間Ｔ₀ 進ませた時期に開弁駆動する。

【００１５】すなわち、燃料噴射開始時期より所定の期
間Ｔ₀ 進ませてエア噴射開始時期を演算して、これに基
づいて制御を行う。尚、前記所定の期間Ｔ₀ はエア供給
の応答遅れ（配管ボリュウム分）を考慮したものであ
り、エア噴射終了時期は燃料噴射終了時期と同じでよ
い。更に、本発明にかかる構成として、吸気マニホール
ド４に吸気圧センサ23を設置して、スロットル弁３下流
側の負圧ＰＢを検出するようにしている。スロットル弁
３上流側は大気圧なので、負圧ＰＢを検出することによ
り、スロットル弁３の上流側と下流側との差圧を検出す
ることができる。

【００１６】これは、アシストエア供給量は、差圧によ
り決定されるからである。また、コントロールユニット
６により制御される点火装置24が設けられている。これ
は、コントロールユニット６によりオンオフを制御され
るパワートランジスタを有する点火コイル、点火コイル
に発生する高電圧を順次分配するディストリビュータ、
及びこれにより高電圧を順次印加され、火花点火して混
合気を着火燃焼させる各気筒ごとに設けられた点火栓よ
りなる。

【００１７】次に作用を説明する。コントロールユニッ
ト６は、各気筒の燃料噴射弁５に対し、互いに独立に、
各気筒の吸気行程とほぼ時期を合わせ、吸入空気量に見
合ったパルス幅の駆動パルス信号を出力することによ
り、シーケンシャルインジェクション方式で燃料噴射を
行わせる。

【００１８】また、コントロールユニット６は、これに
先立って、各燃料噴射弁５の燃料噴射開始時期より所定
の期間Ｔ₀ 進ませた時期に、対応するアシストエア制御
弁16に駆動パルス信号を出力して、当該アシストエア制
御弁16を開弁駆動する。これにより、燃料噴射中の燃料
噴射弁５にのみ、その噴孔５ｃ近傍に、吸入空気の一部
をアシストエアとして供給することができ、燃料噴射停
止中の燃料噴射弁５へのアシストエアの供給を止めて、
ハイアイドル等を防止できる。

【００１９】更に、図５のフローチャートを参照して、
本発明に係る点火時期の補正の仕方を説明する。ステッ
プ１（図中、Ｓ１と記す。以下同様）では、今度噴射す
る気筒を判別し、ステップ２で、その気筒に対応するア
シストエア制御弁16が正常であるか否かを判定する。こ
れは、コントロールユニット６からの駆動パルス信号出
力時にアシストエア制御弁16に電流が流れるか否かを検
出して、断線の有無を調べることにより行っている。

【００２０】判定の結果、正常な場合は、ステップ３に
進んで吸気圧センサ23により検出した負圧ＰＢに基づい
てマップにより単位時間当たりのアシストエア供給量Ｑ
aiを求め、正常でない場合は、ステップ４に進んで単位
時間当たりのアシストエア供給量Ｑaiを０にする。ここ
で、ステップ３及び４が供給量検出手段に相当する。

【００２１】そして、ステップ５で、単位時間当たりの
アシストエア供給量Ｑaiに応じて予め設定された点火時
期を進めるための補正値Ｃを検索する。補正値Ｃは、単
位時間当たりのアシストエア供給量Ｑaiが多いとき程小
さくなる値である。これは、アシストエアＱaiが多いと
微粒化が良いので点火時期を余り早める必要がないから
である。

【００２２】その後、ステップ６で、そのときの機関回
転数Ｎ及び基本燃料噴射量Ｔｐ等のデータに基づいてマ
ップにより基本点火時期ＭＡＤＶを演算し、ステップ７
で、これをステップ５で求めた補正値Ｃ分進めるように
補正して、点火時期ＡＤＶ（＝ＭＡＤＶ＋Ｃ）を求めて
ルーチンを終了する。ここで、ステップ５及び７が点火
時期補正手段に相当する。

【００２３】上記の実施例では、アシストエア供給の方
式を自然アシストエア方式のみとしたが、アシストエア
通路９の途中にエアポンプを設けて、アシストエアを積
極的に供給するようにしてもよい（過給アシスト方
式）。また、アシストエア通路９を途中を分岐して、一
方に過給用のエアポンプを設け、他方に切り換え用の電
磁開閉弁等を設けるようにして、自然アシスト方式と過
給アシスト方式とを併用するようにしてもよい。かかる
過給アシスト方式を採用した場合は、エアポンプの下流
側に吐出圧センサを設けて、この吐出圧により、単位時
間当たりのアシストエア供給量を検出できるようにする
とよい。

【００２４】尚、吸気圧センサ23を設けないで、運転状
態を表すパラメータ、例えば、機関回転数Ｎ，吸入空気
流量Ｑ等よりアシストエア供給量Ｑaiを推定するように
してもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
位時間当たりのアシストエア供給量に応じて、点火装置
の点火時期を補正するようにしたので、噴射燃料の微粒
化割合を見越して、点火時期を補正して、常に早めに点
火することをしないで、排気性能が良好に保たれる時期
に点火するようにできる。

【００２６】もって、アシストエア効果を高め、排気性
能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成を示す機能ブロック図

【図２】 本発明の一実施例を示す内燃機関の吸気系の
システム図

【図３】 エア噴出口を有する燃料噴射弁の要部断面図

【図４】 燃料噴射とエア噴射との関係を示す図

【図５】 点火時期の補正のフローチャート

【符号の説明】

２ エアフローメータ ３ スロットル弁 ４ 吸気マニホールド ５ 燃料噴射弁 ５ｃ 噴孔 ６ コントロールユニット ９ アシストエア通路 15 エアギャラリ 16 アシストエア制御弁 18 パイプ 22 エア噴出口 23 吸気圧センサ 24 点火装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 難波 俊夫 群馬県伊勢崎市粕川町1671番地１ 日本 電子機器株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−244138（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−237870（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気通路に燃料噴射弁を有すると共に、ス
   ロットル弁上流より吸入空気の一部を導き燃料噴射弁の
   噴孔近傍にアシストエアとして供給するアシストエア供
   給装置を有する内燃機関において、単位時間当たりのア
   シストエア供給量を検出する供給量検出手段と、この単
   位時間当たりのアシストエア供給量に応じて、点火装置
   による点火時期を補正する点火時期補正手段とを設ける
   ことを特徴とするアシストエア供給装置を有する内燃機
   関の制御装置。