JP2757097B2 - アシストエア供給装置付内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射弁の噴孔近傍
に燃料の微粒化を促進させるためのアシストエアを噴出
させるアシストエア供給装置を備えた内燃機関の燃料供
給制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アシストエア供給装置として、従来、ス
ロットル弁よりも上流側の吸気通路から吸入空気の一部
をアシストエアとして燃料噴射弁の噴孔近傍に導き、噴
射弁から噴射された燃料に前記アシストエアを衝突させ
ることで燃料を微粒化し、これにより、燃焼を改善して
燃費や排気性状の向上を図るものが知られている（特公
昭６４−９４６５号公報，実公昭６３−１８７６７号公
報等参照）。

【０００３】ところで、上記のアシストエアの供給は、
機関が低温で機関温度によって良好に燃料を霧化させる
ことができない場合に有効であるが、アシストエアの供
給がなくても充分に燃料霧化が図れるときには、アシス
トエアの噴出が燃料噴霧の指向性を乱すことになるため
に、アシストエアの供給が噴射特性に悪影響を及ぼすこ
とになり、また、アシストエアの供給によって最低吸入
空気量が増大し、アイドル要求空気量の少ない暖機時に
はアイドル回転速度を必要以上にアップさせることにも
なってしまう。

【０００４】そこで、アシストエア通路に流量制御弁な
どを設け、冷却水温度で代表される機関温度などの運転
条件に基づいて前記流量制御弁をデューティ制御し、ア
シストエア量を適切に可変制御するよう構成されたもの
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料噴射弁
の燃料圧力は、吸気マニホールド内の吸気圧の変化に応
じてプレッシャレギュレータによって、燃料圧力と燃料
が噴射される吸気マニホールド内の圧力との差圧が常に
一定となるように調整されている。ところが、アシスト
エアが供給されると、そのエア圧のために燃料噴射弁の
噴口直下の圧力が前記吸気マニホールド内の圧力より高
くなり前記差圧が小さくなってしまう。従って、同一の
噴射パルス幅であっても、アシストエアが供給されてい
る時と供給されていない時とでは、燃料噴射量が異なり
供給時の方が減少してしまうという問題がある。そし
て、アシストエア量に応じて噴口直下の圧力も増減する
ので、アシストエア量に応じて燃料噴射量に対する影響
が異なる。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、アシストエアの供給量に応じて適正な混合比補正
を可能とするアシストエア供給装置付内燃機関の燃料供
給制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、図１
に示すように、スロットル弁下流に設けられた燃料噴射
弁の噴孔近傍にスロットル弁上流より吸入空気の一部を
アシストエアとして導くアシストエア通路と、該アシス
トエア通路に介装した流量制御弁の開度をパルス信号に
よってデューティ制御してアシストエア量を可変制御す
るアシストエア供給量制御手段とを含んで構成されたア
シストエア供給装置を備えた内燃機関において、機関回
転速度と負荷とに基づいて予め設定される混合比補正係
数マップをアシストエア量最小時とアシストエア最大時
の２種記憶する混合比補正係数記憶手段と、検出された
機関回転速度と負荷に対応する混合比補正係数を前記２
つのマップよりそれぞれ検索する検索手段と、前記アシ
ストエア供給量制御手段から出力されるパルス信号のデ
ューティ比に応じて前記検索された２つの混合比補正係
数から混合比補正係数を補間演算する補間演算手段と、
該補間演算された混合比補正係数に基づいて燃料噴射量
を補正する燃料噴射量補正手段と、補正された燃料噴射
量に対応するパルス幅の出力信号を出力して燃料噴射弁
を駆動制御する燃料噴射弁駆動手段とを含んで構成し
た。

【０００８】

【作用】かかる構成において、要求アシストエア量に応
じたデューティ比のパルス信号をアシストエア供給量制
御手段から流量制御弁に出力されると、要求アシストエ
ア量に見合った開度になってアシストエア通路を介して
所望量のアシストエアが供給される。この際に、このア
シストエアの影響により、アシストエアが供給されてい
ない時に比べて演算値より実際に噴射される燃料量がそ
の時のアシストエア量に応じて減少する。ここで、機関
回転速度と負荷とに応じて適正に混合比を補正するため
の混合比補正係数のマップをアシストエア量最小時と最
大時の２種用意しておき、その時の機関回転速度と負荷
とに応じた混合比補正係数をそれぞれのマップから検索
すると共に、この検索された２つの混合比補正係数か
ら、前記アシストエア供給量制御手段によって決定され
たアシストエア量に応じた混合比補正係数を補間演算し
て求め、演算された混合比補正係数を用いて燃料噴射量
を補正する。

【０００９】これにより、アシストエア量に応じた燃料
噴射量の減少分を適正に補正できると共に、アシストエ
ア量毎に混合比補正係数のマップを用意する必要がな
く、大きな記憶容量を必要とするマップを少なくでき、
記憶装置の容量節減が可能となる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。本発明
の一実施例を示す図２において、機関本体１にはエアク
リーナ２から吸気ダクト３、スロットル弁４及び吸気マ
ニホールド５を介して空気が吸入される。吸気マニホー
ルド５の各ブランチ部には、各気筒別に燃料噴射弁６が
設けられている。この燃料噴射弁６は、ソレノイドに通
電されて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴
射弁であって、後述するコントロールユニット11におけ
る設定燃料量に対応するパルス巾の駆動パルス信号によ
り開弁し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッ
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
を、機関本体１に間欠的に噴射供給する。プレッシャレ
ギュレータ７は、吸気マニホールド５のコレクタ部から
吸気圧を導入し、この吸気圧に応じて燃料圧力を調整す
ることで、燃料圧力と吸気マニホールド５のブランチ部
内の圧力との差圧を常に一定に制御して、燃料の噴射圧
力が常に一定となるようにするものである。

【００１１】コントロールユニット11は、ＣＰＵ，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェース等
を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種
のセンサからの入力信号が入力している。前記各種のセ
ンサとしては、吸気ダクト３中にエアフローメータ８が
設けられていて、機関本体１の吸入空気流量Ｑに応じた
信号を出力する。

【００１２】また、クランク角センサ９が設けられてい
て、各気筒における所定ピストン位置毎（例えばＢＴＤ
Ｃ70°ＣＡ）の基準角度信号ＲＥＦと、クランク角１°
又は２°毎の単位角度信号ＰＯＳとをそれぞれに出力す
る。ここで、前記基準角度信号ＲＥＦの周期、或いは、
所定時間内における前記単位角度信号ＰＯＳの発生数を
計測することにより、機関回転速度Ｎを算出できる。

【００１３】また、機関本体１のウォータジャケットの
冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ10が設けられてい
る。一方、スロットル弁４をバイパスして設けられるバ
イパス通路12に、電磁式のアイドル制御弁13が設けられ
ている。このアイドル制御弁13は、付設される電磁コイ
ルへの通電量がデューティ制御されることによって開度
が調整される開度調整弁であって、コントロールユニッ
ト11は所定のアイドル運転時に目標回転速度に近づくよ
うに前記アイドル制御弁13の開度をフィードバック制御
する。

【００１４】そして、本実施例では、前記バイパス通路
12の下流側開口部を、各燃料噴射弁６のボディに設けら
れるエア導入口に接続することにより、アシストエア供
給用のアシストエア通路を兼ねる構成とし、バイパス通
路12に導入された空気を、アシストエアとして燃料噴射
弁６の噴孔付近に噴出させて噴射燃料と衝突させ、噴射
燃料の微粒化を促進させるよう構成されている。従っ
て、前記アイドル制御弁13が、アシストエア流量調整用
の流量制御弁を兼ねるものである。ここで、コントロー
ルユニット11がアシストエア供給量制御手段に相当し、
コントロールユニット11、バイパス通路12及びアイドル
制御弁13によりアシストエア供給装置が構成される。

【００１５】尚、図中、14は機関本体１の各燃焼室に設
けられる点火栓を示す。そして、前記コントロールユニ
ット11に内蔵されたマイクロコンピュータのＣＰＵは、
各種センサからの信号を入力してシリンダ吸入空気量に
見合った燃料噴射量を演算して燃料噴射弁６を駆動制御
する。即ち、エアフローメータ８により計測される吸入
空気流量Ｑとクランク角センサ９より計測される機関回
転速度Ｎとに基づいて、燃料の基本噴射量に相当する基
本噴射量Ｔｐ（＝Ｋ・Ｑ／Ｎ、ここでＫは定数）を演算
し、これに機関回転速度Ｎと前記基本噴射量Ｔｐで代表
される機関負荷とに基づいて設定される混合比補正係数
を含む各種の補正係数による補正を施して実際に噴射さ
れる燃料量に相当する有効噴射量Ｔｅ（＝Ｔｐ・ＣＯＥ
Ｆ、ここで、ＣＯＥＦは混合比補正係数等を含む各種補
正係数）を演算し、更に、この有効噴射量Ｔｅに、バッ
テリの電圧変動に伴う無効パルス幅分に相当するバッテ
リ電圧補正値Ｔｓを加算して最終的な燃料噴射パルス幅
Ｔｉを定め、このＴｉのパルス幅の駆動パルス信号で燃
料噴射弁６を駆動して燃料噴射を行なわせている。

【００１６】ここで、コントロールユニット11による燃
料噴射量演算において使用される前記混合比補正係数
は、機関回転速度Ｎと基本噴射量Ｔｐ（機関負荷に相当
する）とに基づいて予めマップ化されてＲＯＭ内に記憶
され、その時の機関回転速度Ｎと基本噴射量Ｔｐとに応
じて検索されるものであるが、本実施例では、図３のフ
ローチャートに示すように、アシストエア量最小時（ア
シストエア無しも含む）の混合比補正係数ＫＫＭＲＬを
記憶した混合比補正係数マップと、アシストエア量最大
時の混合比補正係数ＫＫＭＲＨを記憶した混合比補正係
数マップの２種の混合比補正係数マップを記憶させ、そ
の時の機関回転速度Ｎと基本噴射量Ｔｐとに基づいて２
つのマップからそれぞれ検索された２つの検索値を用い
て補間演算により、その時のアシストエア量（ＩＳＣ
_duty）に応じた混合比補正係数ＫＫＭＲＭを設定するよ
うにしている。

【００１７】従って、コントロールユニット11が、検索
手段、補間演算手段、燃料噴射量補正手段及び燃料噴射
弁駆動手段に相当し、これら各機能は、図３のフローチ
ャートに示すようにコントロールユニット11がソフトウ
ェア的に備えているものである。また、コントロールユ
ニット11内のＲＯＭが混合比補正係数記憶手段に相当す
る。

【００１８】次に、図３のフローチャートに基づいて本
実施例の燃料供給制御動作について説明する。まず、ス
テップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、
機関回転速度Ｎ、吸入空気流量Ｑ及び機関冷却水温Ｔｗ
等の各種信号を読み込む。ステップ２では、ステップ１
で読み込んだ機関回転速度Ｎと吸入空気流量Ｑに基づい
て基本噴射噴射量Ｔｐを演算する。

【００１９】ステップ３では、冷却水温に基づいて設定
される基本制御値に、汚れ分に関する学習補正を含む各
種の補正を加算してアイドル制御弁13に出力するパルス
信号のデューティＩＳＣ_dutyを演算する。このデューテ
ィＩＳＣ_dutyにより、アシストエア量が決定される。ス
テップ４では、アシストエア供給に伴う混合比補正の条
件が成立したか否かを判定する。ここで、混合比補正条
件成立の判断は、通常のＣＯＥＦ補正項である水温増量
補正、始動及び始動後増量補正及び加速増量補正等の増
量補正が行なわれる運転条件か否かによって判断する。
即ち、本実施例の場合、前記各補正はアイドル制御弁13
の制御デューティであるＩＳＣ_dutyも加味して設定して
あるため、これらの補正が行なわれる時に、アシストエ
ア供給に伴う増量補正を行なうとその分過剰に燃料噴射
量が増量されてしまう。ここで、前記各補正が行なわれ
アシストエア混合比補正条件が成立していると判定され
た時には、ステップ５及びステップ６に進み、成立して
いない時には、ステップ７〜10に進む。

【００２０】ステップ５では、予め記憶されているアシ
ストエア量最小時の混合比補正係数マップを用い、機関
回転速度Ｎと演算された基本噴射量Ｔｐとに対応する混
合比補正係数ＫＫＭＲＬを検索する。ステップ６では、
ステップ５で検索された混合比補正係数ＫＫＭＲＬを使
用し、始動時基本噴射量Ｋ_STに、前記混合比補正係数Ｋ
ＫＭＲＬを含む各種補正項を加算したものを乗算してＣ
ＯＥＦを演算する。尚、始動時以外では前記始動時基本
噴射量Ｋ_STは１に設定される。

【００２１】一方、アシストエア供給に伴う混合比補正
が必要と判断されてステップ７に進んだ時には、ステッ
プ７では、混合比補正係数を演算するためのＩＳＣ_A の
演算を行なう。ここで、記憶されている混合比補正係数
マップは、経時変化に伴う汚れによる流量変化分を補正
するための学習補正分ＩＳＣ_L を含まない状態で設定さ
れているものであることから、ステップ３で演算された
デューティＩＳＣ_dutyをそのまま使用すると、過剰に補
正されることから、前記混合比補正係数を演算するため
のＩＳＣ_A は、ステップ３のデューティＩＳＣ_dutyから
汚れ学習分ＩＳＣ_L を引いた（ＩＳＣ_A ＝ＩＳＣ_duty−
ＩＳＣ_L ）ものとする。

【００２２】ステップ８では、アシストエア量最小時と
アシストエア最大時の２つの混合比補正係数マップか
ら、機関回転速度Ｎと基本噴射量Ｔｐとに対応するそれ
ぞれの混合比補正係数ＫＫＭＲＬとＫＫＭＲＨを検索す
る。ステップ９では、ステップ８で検索した２つの混合
比補正係数ＫＫＭＲＬとＫＫＭＲＨから補間演算によ
り、ステップ７で演算されたアシストエア量に相当する
デューティＩＳＣ_A に応じた混合比補正係数ＫＫＭＲＭ
の演算を行なう。

【００２３】ステップ10では、ステップ６と同様に、ス
テップ９で演算された混合比補正係数ＫＫＭＲＭを使用
してＣＯＥＦを演算する。そして、ステップ11では、そ
れぞれステップ６又はステップ10で演算されたＣＯＥＦ
を基本噴射量Ｔｐに乗ずることにより、アシストエア供
給に伴う補正がない時又は補正がある時の有効噴射量Ｔ
ｅ（＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ）を演算する。

【００２４】ステップ12では、ステップ11で演算した有
効噴射量Ｔｅに、無効パルス幅分のバッテリ電圧補正値
Ｔｓを加算して最終的な燃料噴射量Ｔｉを演算する。こ
のように、供給するアシストエア量に応じた混合比補正
係数を設定して燃料噴射量を補正することによって、ア
シストエア供給に起因する燃料噴射量の減少分を適切に
補正でき、アシストエアの供給に伴う空燃比の変化を回
避できる。しかも、アシストエア量最小時とアシストエ
ア最大時の２つの混合比補正係数マップから補間演算に
より、アシストエア量に応じた混合比補正係数を求める
ようにしたので、アシストエア量毎に混合比補正係数の
マップを持つ必要がなく、メモリの記憶容量が少なくて
済むという効果を有する。

【００２５】尚、本実施例では、各種の通常の増量補正
がＩＳＣ制御を加味して設定されている場合について述
べたが、前記各種の増量補正にＩＳＣ制御が加味されて
いな場合には、これら各種補正の有無に関係なくアシス
トエア供給量に応じた増量補正を行なう構成とする。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、供
給するアシストエア量に応じた混合比補正係数を設定し
て燃料噴射量を補正することによって、アシストエアの
供給に伴って噴口直下の圧力が上昇することに起因しア
シストエア量に応じて変化する燃料噴射量の減少量を適
切に補正でき、アシストエアの供給に伴う空燃比の変化
を回避できる。しかも、アシストエア量最小時とアシス
トエア最大時の２つの混合比補正係数マップから補間演
算により、アシストエア量に応じた混合比補正係数を求
めるようにしたので、アシストエア量毎に混合比補正係
数のマップを持つ必要がなく、メモリの記憶容量が少な
くて済むという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図

【図２】本発明の一実施例を示すシステム概略図

【図３】同上実施例の燃料供給制御動作を示すフローチ
ャート

【符号の説明】

１ 機関本体 ６ 燃料噴射弁 ８ エアフローメータ ９ クランク角センサ 10 水温センサ 11 コントロールユニット 12 バイパス通路 13 アイドル制御弁

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−237849（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−217645（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−279670（ＪＰ，Ａ) 特公 昭64−9465（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭63−18767（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/04 F02D 43/00 F02M 69/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スロットル弁下流に設けられた燃料噴射弁
   の噴孔近傍にスロットル弁上流より吸入空気の一部をア
   シストエアとして導くアシストエア通路と、該アシスト
   エア通路に介装した流量制御弁の開度をパルス信号によ
   ってデューティ制御してアシストエア量を可変制御する
   アシストエア供給量制御手段とを含んで構成されたアシ
   ストエア供給装置を備えた内燃機関において、 機関回転速度と負荷とに基づいて予め設定される混合比
   補正係数マップをアシストエア量最小時とアシストエア
   最大時の２種記憶する混合比補正係数記憶手段と、 検出された機関回転速度と負荷に対応する混合比補正係
   数を前記２つのマップよりそれぞれ検索する検索手段
   と、 前記アシストエア供給量制御手段から出力されるパルス
   信号のデューティ比に応じて前記検索された２つの混合
   比補正係数から混合比補正係数を補間演算する補間演算
   手段と、 該補間演算された混合比補正係数に基づいて燃料噴射量
   を補正する燃料噴射量補正手段と、 補正された燃料噴射量に対応するパルス幅の出力信号を
   出力して燃料噴射弁を駆動制御する燃料噴射弁駆動手段
   と、 を含んで構成されたことを特徴とするアシストエア供給
   装置付内燃機関の燃料供給制御装置。