JP2780435B2 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射装置

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JP2780435B2 JP11998990A JP11998990A JP2780435B2 JP 2780435 B2 JP2780435 B2 JP 2780435B2 JP 11998990 A JP11998990 A JP 11998990A JP 11998990 A JP11998990 A JP 11998990A JP 2780435 B2 JP2780435 B2 JP 2780435B2
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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燃料噴射装置に関する。
〔従来の技術〕
特願平1−7666号において本出願人は、先端にノズル
口が形成された圧縮空気通路内に燃料を供給した後に、
圧縮空気通路内に供給された圧縮空気を燃料と共にノズ
ル口から噴射せしめ、機関運転中燃料の供給と圧縮空気
の噴射作用とを交互に繰り返して燃料空気噴射制御する
ようにした燃料噴射装置において、機関への燃料供給を
禁止するいわゆるフュエルカット時には圧縮空気通路内
に燃料を供給した後圧縮空気の噴射作用を禁止するよう
にした内燃機関の燃料噴射装置を提案している。
〔発明が解決しようとする課題〕
燃料を圧縮空気によってノズル口から噴出せしめるい
わゆるエアブラスト弁においては、圧縮空気通路内に供
給される燃料の一部が圧縮空気通路内壁面に付着する。
このようなエアブラスト弁を備えた内燃機関においてフ
ュエルカットが実行されると、圧縮空気通路内壁面に付
着した燃料がエアブラスト弁内で気化する。燃料が気化
すると体積が著しく増大するために、気化した燃料をノ
ズル口から噴出させるためには多量の圧縮空気が必要と
なる。このためフュエルカットが解除されて機関に燃料
を供給する際に通常時と同様の圧縮空気量をノズル口か
ら噴出せしめると、エアブラスト弁の圧縮空気通路内に
残留する燃料量が増大するために機関への供給燃料が減
少し、空燃比がリーンになるという問題がある。
前述の従来の燃料噴射装置ではフュエルカット時に圧
縮空気通路内に燃料を供給しかつ保持しているために多
量の燃料が気化し、フュエルカット解除時における残留
燃料量がさらに増大し、このため空燃比がよりリーンに
なるという問題がある。
〔課題を解決するための手段〕
上記問題点を解決するため本発明によれば、圧縮空気
通路内に供給された燃料を圧縮空気通路の先端に形成さ
れたノズル口から圧縮空気によって噴出せしめるように
した燃料噴射装置において、ノズル口から機関への燃料
供給を禁止せしめるようにした後にノズル口から機関へ
の燃料供給を開始せしめる際にノズル口から噴出せしめ
られる圧縮空気量を増大せしめるようにしている。
〔作 用〕
機関への燃料供給を禁止せしめるようにした後にノズ
ル口から機関への燃料供給を開始せしめる際に、ノズル
口から噴出せしめられる圧縮空気量が増大せしめられ
る。このため圧縮空気通路内に残留する燃料量が増大す
ることを防止することができる。
〔実施例〕
第2図および第3図を参照すると、1はシリンダブロ
ック、2はピストン、3はシリンダヘッド、4は燃焼
室、5は一対の給気弁、6は給気ポート、7は一対の排
気弁、8は排気ポート、9は点火栓を夫々示す。シリン
ダヘッド3の内壁面上には排気弁7側の給気弁5周縁部
と弁座間の開口を給気弁5の全開弁期間に亘って閉鎖す
るマスク壁10が形成される。従って給気弁5が開弁する
と新気が矢印Aが示されるように排気弁7と反対側から
燃焼室4内に流入する。一対の給気弁5の間に位置する
シリンダヘッド3の内壁面上にはエアブラスト弁20が配
置される。
第4図はエアブラスト弁20の一部断面側面図を示す。
第4図を参照すると、エアブラスト弁20のハウジング21
内にはまっすぐに延びるニードル挿入孔22が形成され、
このニードル挿入孔22内にニードル挿入孔22よりも小径
のニードル23が挿入される。ニードル挿入孔22の一端に
はノズル口24が形成され、このノズル口24はニードル23
の先端部に形成された弁部25によって開閉制御される。
このノズル口24は燃焼室4内に配置される。また、ニー
ドル23にはスプリングリテーナ26が固定され、このスプ
リングリテーナ26とハウジング21間には圧縮ばね27が挿
入される。この圧縮ばね27のばね力によりノズル口24は
通常ニードル23の弁部25によって閉鎖される。弁部25と
反対側のニードル23の端部には可動コア28が圧縮ばね29
のばね力により常時当接せしめられており、ハウジング
21内には可動コア28を吸引するためのソレノイド30とス
テータ31が配置される。ソレノイド30が付勢されると可
動コア28がステータ31に向けて移動し、その結果ニード
ル23が圧縮ばね27のばね力に抗してノズル口24の方向に
移動するのでノズル口24が開口せしめられる。
一方、ハウジング21内には円筒状をなすノズル室32が
形成される。ノズル室32の一端32aは圧縮空気流入通路3
3に挿通せしめられ、ノズル室32の他端32bは圧縮空気流
出通路35を介してニードル挿入孔22内に連通せしめられ
る。ノズル室32内には燃料噴射弁36の噴口37が配置さ
れ、更にこの噴口37はノズル室32内の一端32aと他端32b
との間に位置する。第4図に示されるように圧縮空気流
出通路35はまっすぐに延びている。噴口37は圧縮空気流
出通路35の軸線上に配置され、噴口37からは圧縮空気流
出通路35の軸線に沿って広がり角の小さな燃料が噴射さ
れる。圧縮空気流出通路35はノズル口24方向に向けてニ
ードル挿入孔22に対して斜めに延びており、ニードル挿
入孔22に対し20度から45度をなしてニードル挿入孔22に
斜めに接続される。
第1図には本実施例の全体構成図を示す。第1図を参
照すると、40はインテークマニホルド、41はサージタン
ク、42はエアクリーナ、43はサージタンク41とエアクリ
ーナ42とを連結する給気管を夫々示す。給気管43の途中
には、上流側から順次エアフローメータ44、スロットル
弁45および機械式過給機46が設けられる。エアクリーナ
42とエアフローメータ44の間の給気管43から導管47が分
岐され、この導管47は、エアコンプレッサ48の吸入口48
aに連結される。一方、エアコンプレッサ48の吐出口48b
は、圧縮空気流入通路33に接続される。このエアコンプ
レッサ48は機関によって駆動され、エアブラスト弁20に
圧縮空気を供給する。圧縮空気流入通路33の途中には圧
縮調整器49が設けられ、圧縮調整器49は戻し管50を介し
て、導管47の給気管43への、開口とエアフローメータ44
との間の給気管43に連通される。圧力調整器49は、圧縮
空気流入通路33内の圧縮空気圧力が所定圧力を越える
と、戻し管50を介して圧縮空気を放出し、圧縮空気流入
通路33内の圧縮空気圧力を所定圧力に調節する。
エアブラスト弁20のソレノイド30および燃料噴射弁36
は電子制御ユニット60に接続されて電子制御ユニット60
の出力信号により制御される。電子制御ユニット60はデ
ィジタルコンピュータからなり、双方向性バス61により
相互に接続されたROM(リードオンリメモリ)62、RAM
(ランダムアクセスメモリ)63、CPU(マイクロプロセ
ッサ)64、入力ポート65および出力ポート66を具備す
る。エアフローメータ44は吸入空気量に比例した出力電
圧を発生し、この出力電圧はAD変換器67を介して入力ポ
ート65に入力される。入力ポート65には、機関回転数を
表す出力パルスを発生するクランク角センサ53、クラン
ク1回転毎に予め定められたクランク角位置で出力パル
スを発生するクランク基準位置センサ54が接続される。
一方、出力ポート66は対応する駆動回路70,72を介して
エアブラスト弁のソレノイド30および燃料噴射弁36に接
続される。
再び第4図を参照してニードル挿入孔22、ノズル室32
および圧縮空気流出通路35は圧縮空気流入通路33を介し
てエアコンプレッサ48(第1図参照)に連通している。
従ってこれらニードル挿入孔22、ノズル室32および圧縮
空気流出通路35内に圧縮空気で満たされている。この圧
縮空気中に噴口37から圧縮空気流出通路35の軸線に沿っ
て燃料が供給される。第4図に示されるように圧縮空気
流出通路35がニードル挿入孔22に斜めに接続されている
ので噴射燃料の大部分は弁部25近傍のニードル23周りの
ニードル挿入孔22内に達する。このとき一部の燃料は圧
縮空気流出通路35の内壁面およびノズル室32の内壁面上
に付着する。次いでソレノイド30が付勢されるとニード
ル23がノズル口24を開弁する。このとき弁部25近傍に供
給燃料が集まっているのでニードル23がノズル口24を開
弁するや否や燃料と圧縮空気が共にノズル口24から燃焼
室4内に噴出する。また、ニードル23がノズル口24を開
弁すると圧縮空気が圧縮空気流入通路33からノズル室32
内に流入し、次いで圧縮空気流出通路35を経てノズル口
24に向かう。次いで燃料の噴出が完了するとソレノイド
30が消勢されてニードル23がノズル口24を閉弁する。
ところで、エアブラスト弁20内に供給された燃料は必
ずしも全量がノズル口24から噴出せしめられず一部の燃
料がエアブラスト弁20内に残留する。減速運転時におい
てフュエルカットが実行されると、エアブラスト弁20の
作動が禁止せしめられて機関への燃料供給が禁止され
る。この場合において、エアブラスト弁20は高温となっ
ているためにエアブラスト弁20内に残留した燃料が気化
する。燃料が気化した場合、体積が著しく増大するため
に、この気化した燃料をノズル口24から噴出させるため
には多量の圧縮空気が必要となる。従ってフュエルカッ
トが解除されて機関に燃料供給を開始する際に通常時と
同様の圧縮空気量をノズル口24から噴出せしめると、エ
アブラスト弁20内に残留する燃料量が増大するために機
関への供給燃料量が目標供給燃料量より小さくなり、斯
くして空燃比がリーンになるという問題がある。
このため本実施例においてはフュエルカットが解除さ
れて機関に燃料供給を開始する際に圧縮空気量を通常時
より増大せしめるようにしている。これによってエアブ
ラスト弁20内に残留する燃料量が増大することを防止す
ることができ、斯くして空燃比がリーンになることを防
止することができる。
次に第5図を参照しつつ本実施例の動作について説明
する。第5図に示すルーチンはエアブラスト弁20を制御
するためのルーチンであり、このルーチンは一定クラン
ク角毎の割込みによって実行される。
第5図を参照すると、まずステップ80において減速時
フュエルカット条件が成立したか否か判定される。機関
回転数Nが予め定められた回転数、例えば1500rpm以上
でかつスロットル弁45がアイドル開度となっていると
き、フュエルカット条件が成立したと判定される。フュ
エルカット条件が成立していないとき、ステップ81に進
み、燃料噴射弁36の燃料噴射時間TAUが吸入空気量Qお
よび機関回転数Nに基づいて計算される。次いでステッ
プ82ではフラグFCUTが1にセットされているか否か判定
される。通常FCUTはOにリセットされており、ステップ
83に進む。ステップ83では空気噴射時間TAUAすなわちノ
ズル口24開弁時間が通常時の時間、例えば4msにセット
される。次いでステップ84では予め定められたクランク
角において燃料噴射時間TAUに基づいて燃料噴射弁36か
らエアブラスト弁20内に燃料が供給される。次いでステ
ップ85では予め定められたクランク角において、空気噴
射時間TAUAに基づいてノズル口24が開弁せしめられ燃料
が圧縮空気と共にノズル口24から噴出せしめられる。次
いでステップ86ではFCUTがOにリセットされる。
一方、ステップ80においてフュエルカット条件が成立
したと判定されるとステップ87に進みFCUTが1にセット
される。この場合エアブラスト弁20内への燃料供給が実
行されずまたノズル口24は開弁せしめられずノズル口24
から燃料および圧縮空気が噴出せしめられない。
次いで再びフュエルカット条件が成立しなくなるとス
テップ81を経てステップ82に進む。ステップ82ではFCUT
が1にセットされているか否か判定され、現在FCUTが1
であるためステップ88に進みTAUAが長い時間、例えば8m
sにセットされる。次いでステップ84において燃料が供
給され、ステップ85において燃料が圧縮空気によってノ
ズル口24から噴出せしめられる。この場合において、ノ
ズル口24の開弁時間が通常時の2倍とされているため、
通常時に対して約2倍の圧縮空気によって燃料が噴射せ
しめられることになる。次いでステップ86においてFCUT
が0にリセットされるので、次回以降の処理サイクルに
おいてはTAUAは通常の4msとされる。
第6図には本実施例の動作を説明するためのタイムチ
ャートを示す。第6図を参照すると、燃料噴射弁36がオ
ンされて燃料が供給された後、ノズル口24が開弁せしめ
られてノズル口24から燃料が圧縮空気と共に噴出せしめ
られる。t1時点においてフュエルカット条件が成立する
とFCUTが1にセットされ、燃料噴射弁36は、OFF状態
に、ノズル口24は閉弁状態に維持される。次いでt2時点
でフュエルカット条件が不成立になるとフュエルカット
が解除され機関への燃料供給が開始される。フュエルカ
ット条件が不成立となった後の第1回目のノズル口開弁
期間は長くされ、これによって圧縮空気の噴出量が増大
せしめられる。次いでt3時点においてFCUTがリセットさ
れ、以後ノズル口24の開弁期間は通常の長さとされる。
なお、本実施例においては、フュエルカット条件が不
成立となった後の第1回目のノズル口開弁期間だけを長
くするようにしているが、数回目までノズル口開弁期間
を長くするようにしてもよい。
〔発明の効果〕
機関への燃料供給を禁止せしめるようにした後にノズ
ル口から機関への燃料供給が開始せしめられる際に、空
燃比がリーンとなることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の全体構成図、第2図はシリン
ダヘッド内壁面の底面図、第3図は2サイクル機関の側
面断面図、第4図はエアブラスト弁の一部断面側面図、
第5図はエアブラスト弁を制御するためのフローチャー
ト、第6図は本発明の実施例の動作を説明するためのタ
イムチャートである。 20……エアブラスト弁、24……ノズル口、 35……圧縮空気流出通路、 60……電子制御ユニット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−99760(JP,A) 特開 平3−100349(JP,A) 特開 平3−149346(JP,A) 特開 昭60−119340(JP,A) 特開 昭59−203827(JP,A) 特開 平2−188668(JP,A) 実開 平2−24067(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02M 67/02 - 67/04 F02M 67/12 F02M 69/08 F02D 41/00 - 41/40

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮空気通路内に供給された燃料を前記圧
    縮空気通路の先端に形成されたノズル口から圧縮空気に
    よって噴出せしめるようにした燃料噴射装置において、
    前記ノズル口から機関への燃料供給を禁止せしめるよう
    にした後に前記ノズル口から機関への燃料供給を開始せ
    しめる際に前記ノズル口から噴出せしめられる圧縮空気
    量を増大せしめるようにした内燃機関の燃料噴射装置。
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