JP2987658B2 - 内燃機関のアシストエア供給装置 - 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
させる内燃機関のアシストエア供給装置に関する。

【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、燃
料噴射弁から噴射供給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６３−１８７
６７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高くさせることにもな
ってしまう。

【０００４】そこで、アシストエア通路に電磁開閉弁を
設け、冷却水温度で代表される機関温度などの運転条件
に基づいて前記開閉弁をオン・オフ的に開閉制御し、冷
機時などのアシストエアが必要な状態のときにのみ、ア
シストエアを供給させ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】しかしながら、アシス
トエア通路からのアシストエアの供給・遮断を切り換え
制御することは、アシストエア分の吸入空気量が急激に
増減することになり、この吸入空気量の急激な増減が機
関出力トルクを急変させてショックを発生させてしまう
ことがあるという問題があった。

【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・遮断の切り換えを機関出力
トルクに影響のない状態で行わせることによって、アシ
ストエアの供給・遮断切り換え時におけるショックの発
生を回避できるアシストエア供給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】そのため本発明にかかる
内燃機関のアシストエア供給装置は、図１に示すように
構成される。図１において、アシストエア通路は、吸気
通路に燃料を噴射供給する燃料噴射弁の噴孔近傍に、機
関吸入空気の一部をアシストエアとして噴出させるもの
であり、開閉弁はこのアシストエア通路を開閉するもの
である。

【０００８】ここで、切り換え条件検出手段は、少なく
とも機関温度に関与するパラメータに基づいてアシスト
エアの供給状態と遮断状態とを切り換える条件を検出す
る。そして、開閉弁制御手段は、切り換え条件検出手段
によって切り換え条件が検出されてから機関高負荷状態
又は機関への燃料供給停止状態を待って前記開閉弁を開
閉切り換え制御する。

【０００９】

【作用】かかる構成によると、アシストエアの供給状態
と遮断状態とを切り換える条件が検出されても、直ちに
開閉弁を開閉切り換え制御するのではなく、機関が高負
荷状態となるか、又は、機関に対する燃料供給が停止さ
れる状態となったときに、初めて開閉弁の開閉切り換
え、即ち、アシストエアの供給・遮断切り換えを実行さ
せるものである。ここで、機関の高負荷時は、アシスト
エア分の吸入空気量が急変しても、全体の吸入空気量に
占めるアシストエア量の割合が少ないから、切り換え制
御による影響が少なく、また、燃料供給が停止されてい
る状態であれば、機関負荷状態を問わずにアシストエア
の切り換えによる機関吸入空気量の急変が機関出力に影
響することがない。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
を示す図２において、内燃機関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12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
レータにより所定の圧力に調整された燃料を、機関１に
間欠的に噴射供給する。

【００１１】機関１の各燃焼室には点火栓７が設けられ
ていて、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させ
る。コントロールユニット12は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイス等を含んで
構成されるマイクロコンピュータを備え、各種のセンサ
からの入力信号を受け、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の作動を制御する一
方、点火栓７による点火を制御する。

【００１２】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１の吸
入空気流量Ｑａに応じた信号を出力する。また、クラン
ク軸又はクランク軸に同期して回転する軸（カム軸）か
ら所定クランク角毎の回転信号を取り出すクランク角セ
ンサ９が設けられている。ここで、前記回転信号の周
期、或いは、所定時間内における回転信号の発生数を計
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１のウォータジャケットの冷却
水温度Ｔｗ（機関温度を代表するパラメータ）を検出す
る水温センサ10が設けられている。更に、前記スロット
ル弁４の開度ＴＶＯをポテンショメータによって検出す
るスロットルセンサ11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たバイパス通路13に、
電磁式のアイドル制御弁14が設けられている。このアイ
ドル制御弁14は、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12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14の開度をフィードバック制
御し、バイパス通路13を介して得られる吸入空気量をア
イドル要求空気量に制御する。

【００１４】更に、スロットル弁４の上流側の吸気ダク
ト３から分岐し、スロットル弁４をバイパスして各燃料
噴射弁６の噴孔付近に開口するアシストエア通路15が設
けられており、スロットル弁４の上下流の圧力差によっ
て導かれる空気（以下、アシストエアという。）を、各
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お
り、前記アシストエアは機関吸入空気の一部としてシリ
ンダ内に吸引される。

【００１５】ここで、前記アシストエア通路15の途中に
は、該アシストエア通路15を開閉する常閉型の電磁開閉
弁16が介装されている。ここにおいて、コントロールユ
ニット12に内蔵されたマイクロコンピュータのＣＰＵ
は、図３のフローチャートに示すように、前記電磁開閉
弁16をオン・オフ制御してアシストエアの供給状態と遮
断状態とを切り換える。尚、本実施例における開閉弁制
御手段及び切り換え条件検出手段としての機能は、前記
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12がソフトウェア的に備えている。

【００１６】図３のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、
水温センサ10で検出される冷却水温度Ｔｗと第１所定温
度Ｔｗ１とを比較する。そして、冷却水温度Ｔｗが第１
所定温度Ｔｗ１以下である場合には、ステップ５へジャ
ンプして進み、電磁開閉弁16をオン（開）とし、アシス
トエア通路15を介してアシストエアを供給する。

【００１７】前記第１所定温度Ｔｗ１は、アシストエア
による燃料微粒化を必要とするか否かの閾値であり、第
１所定温度Ｔｗ１以下ではアシストエアの供給によって
燃料の微粒化を図らないと所望の燃焼性が得られない
が、第１所定温度Ｔｗ１を越えている場合にはアシスト
エアの供給が無くても最低限の燃料霧化性が得られるも
のとする。従って、前記第１所定温度Ｔｗ１を越えてい
るか否かが、アシストエアの供給・遮断を切り換える条
件となる。

【００１８】一方、ステップ１で冷却水温度Ｔｗが第１
所定温度Ｔｗ１を越えていると判別されたときには、ス
テップ２へ進み、前記第１所定温度Ｔｗ１よりも高い第
２所定温度Ｔｗ２と、実際の冷却水温度Ｔｗとを比較す
る。ここで、冷却水温度Ｔｗが第２所定温度Ｔｗ２以下
である場合には、ステップ３へ進む。ステップ３では、
機関の所定高負荷状態、又は、燃料供給が停止されてい
る状態（燃料カット状態）のいずれかであるか否かを判
別する。

【００１９】本実施例における燃料供給システムでは、
機関無負荷状態（スロットル弁全閉）で機関回転速度Ｎ
が所定以上である減速運転時に、燃料噴射弁６による燃
料の噴射供給を停止させ、燃費向上と減速時の排気性状
の改善を図るようになっているものとする。そして、例
えば燃料噴射弁６による燃料噴射量やスロットル弁開度
等によって機関の高負荷状態が判別されたときや、前記
燃料カット制御が実行されていると判別されたときに
は、ステップ４へ進み、電磁開閉弁16をオフ（閉）とし
て、アシストエア通路15を介するアシストエアの供給を
遮断させる。

【００２０】一方、ステップ３で、機関高負荷でも、燃
料カット状態でもないと判別されたときには、既に冷却
水温度Ｔｗが第１所定温度Ｔｗ１を越えていてアシスト
エアの供給を遮断しても良い状態ではあるが、ステップ
５へ進んでアシストエアの供給を継続させる。即ち、冷
却水温度Ｔｗが第１所定温度Ｔｗ１を越えても、直ち
に、アシストエアの供給を遮断させるのではなく、高負
荷状態又は燃料カット状態となるのを待ってアシストエ
アの遮断を行わせるものである（図４参照）。これは、
アシストエアの供給を遮断することは、アシストエア分
の吸入空気量が急減することになり、かかる吸入空気量
の急減が機関出力を急変させてショックを発生させるこ
とになるため、アシストエア分の吸入空気量が急変して
も機関出力に影響のない状態で、アシストエアの供給を
遮断させるものである。

【００２１】機関の高負荷時には、全体の吸入空気量に
対してアシストエア分が占める割合が少なく、たとえア
シストエア分の空気量が急変したとしても、これが大き
く機関出力を変化させることにはならない。また、燃料
カットが行われている状態では、機関の負荷状態とは無
関係にアシストエア分の吸入空気が急変しても、機関出
力には影響しない。このため、上記の２つの状態のいず
れかであるときに限って、アシストエアの供給を遮断さ
せる制御を行わせ、アシストエア分の吸入空気が急減し
ても、機関出力に影響しないようにしている。

【００２２】但し、機関高負荷又は燃料カットの機会が
ないと、アシストエアの供給遮断が行われず必要のない
アシストエアの供給が継続して行われることになってし
まうので、ステップ２で冷却水温度Ｔｗが第２所定温度
Ｔｗ２を越えたことが判別されたときには、機関出力の
急変を招く惧れがあるが、ステップ４へ進んで電磁開閉
弁16をオフとして、アシストエアの供給を直ちに遮断さ
せるようにしてある。

【００２３】尚、上記実施例では、冷却水温度を機関温
度に関与するパラメータとして用いたが、機関温度の上
昇を予測できる始動後時間を、前記パラメータとして用
いるようにしても良い。また、アシストエア通路15に過
給機を備え、過給したアシストエアを噴射させる構成で
あっても良く、更に、アシストエア通路15を開閉する開
閉弁の構成も上記実施例の構成に限定されるものではな
く、例えばダイヤフラム式開閉弁の基準圧力室の圧力を
電磁弁で制御するタイプなどであっても良い。

【００２４】また、本実施例では、アシストエアの供給
状態から遮断状態に切り換えるときの制御についてのみ
述べたが、遮断状態から供給状態に切り換えるときに
も、同様に機関高負荷状態又は燃料カット状態を待って
切り換え制御を実行させるようにすれば良い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、機
関温度に関与するパラメータに基づいてアシストエアの
供給状態と遮断状態とを切り換える条件を検出し、実際
の切り換え制御は、機関の高負荷状態又は燃料供給停止
状態において行わせるようにしたので、アシストエア分
の吸入空気量の急変が機関出力を急変させてショックを
発生させることを回避でき、前記切り換え時の運転性を
向上させることができるという効果がある。

【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】本発明の実施例のハードウェア構成を示すシス
テム概略図。

【図３】実施例におけるアシストエア供給制御を示すフ
ローチャート。

【図４】実施例におけるアシストエアの切り換え制御特
性を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１ 機関 ６ 燃料噴射弁 10 水温センサ 12 コントロールユニット 15 アシストエア通路 16 電磁開閉弁

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−65844（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−500164（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02M 69/00 310 F02M 69/04 F02M 23/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気通路に燃料を噴射供給する燃料噴射弁
   の噴孔近傍に、機関吸入空気の一部をアシストエアとし
   て噴出させるアシストエア通路と、 該アシストエア通路を開閉する開閉弁と、 少なくとも機関温度に関与するパラメータに基づいてア
   シストエアの供給状態と遮断状態とを切り換える条件を
   検出する切り換え条件検出手段と、 該切り換え条件検出手段によって切り換え条件が検出さ
   れてから機関高負荷状態又は機関への燃料供給停止状態
   を待って前記開閉弁を開閉切り換え制御する開閉弁制御
   手段と、 を含んで構成された内燃機関のアシストエア供給装置。