JPH0121180Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、エンジンの燃料噴射装置に関する
ものである。

〔従来技術〕

従来、特開昭56−148636号公報に示されるよう
に、高エンジン出力をあまり必要としない部分負
荷領域等においては吸気行程のほぼ後半に燃料を
噴射して点火プラグが位置する燃焼室の上層部分
に混合気を、下層部分に空気をそれぞれ成層さ
せ、その状態で燃焼を行なうようにしたものがあ
る。この方式の燃料噴射装置では、上層の混合気
は点火プラグによりこれを着火し得る空燃比にす
ればよく、一方下層は空気のみ又は、非常に希薄
な混合気であるため、全体としての空燃比は非常
にリーンとなつて燃費を大幅に改善でき、又
NOx，CO等の未燃焼成分を低減できるという利
点を有する。さらには燃焼室内の混合気層の領域
が点火プラグに近い狭い領域に集中して、エンド
ガスゾーンが空気又は非常に薄い混合気で占めら
れることから、混合気の異常燃焼が発生しにく
く、ノツキングの発生が少ないという利点をも有
するものである。

ところでこのように成層化燃焼を行なうように
したエンジンの燃料噴射装置においては、燃焼室
内に吸気スワールを発生させ、これにより混合気
が燃焼室上下方向に拡散するのを防止するととも
に、燃料の気化霧化を促進して燃焼性を向上させ
ることが考えられる。しかしながらこの方式の従
来の燃料噴射装置では、吸気スワールを発生させ
ようとすると、吸気流量が少ないエンジンの低負
荷時等においては燃料の気化霧化が悪く、噴射燃
料の液滴が大径になることから、この液滴が吸気
スワールによる遠心力の作用を受けてシリンダ内
壁面に付着して燃焼しにくくなり、これにより排
気ガス中の未燃焼成分が増大してエミツシヨンが
悪化するという問題が生じる。

〔考案の目的〕

この考案は、かかる問題点に鑑み、吸気スワー
ルを発生させてもエミツシヨンが悪化することの
ないエンジンの燃料噴射装置を提供せんとするも
のである。

〔考案の構成〕

そこでこの考案は、各気筒の吸気通路に設けた
燃料噴射弁から対応する気筒の吸気行程に同期し
て該吸気行程内に燃料を噴射するようにしたエン
ジンの燃料噴射装置において、燃焼室内に吸気ス
ワールを発生させるようにするとともに、各燃料
噴射弁の噴霧の内少なくとも噴霧主流を開弁状態
の吸気弁の傘部背面に当ててシリンダ中心部に集
めるようにしたものである。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図について説明する。

第１図ないし第３図は本考案の一実施例による
エンジンの燃料噴射装置を示す。図において、１
は第１〜第４の４つの気筒（但し、図中には１つ
の気筒のみが示されている）を有するエンジン
で、該エンジン１のシリンダヘツド１ａには燃焼
室１７に開口して吸、排気ポート１ｂ，１ｃが設
けられ、上記吸気ポート１ｂはスワールポートに
形成されており、又上記両ポート１ｂ，１ｃには
それを開閉する吸、排気弁２ａ，３ａが接続さ
れ、上記吸気管２の集合部にはスロツトル弁４
ａ，４ｂが配設され、さらに上記エンジン１のシ
リンダヘツド１ａには点火プラグ１８が設けられ
ている。

また上記各吸気管２には吸気ポート１ｂに近接
して燃料噴射弁６が配設され、該各燃料噴射弁６
はレギユレータを介して燃料タンク（図示せず）
に接続されており、上記燃料噴射弁６には上記レ
ギユレータを介して吸気管圧力との差圧が常に一
定となるような燃圧が供給されるようになつてい
る。そして上記燃料噴射弁６の取付位置及び噴霧
角度は、その噴霧Ｆの少なくとも噴霧主流が開弁
状態の吸気弁２ａの傘部背面に当たつてシリンダ
中心部に集まるように、噴霧中心線が吸気弁シヤ
フトより排気弁側に近接した吸気弁傘部背面に向
くような位置及び角度に設定されている。

また図中、８は吸気管２のスロツトル下流の圧
力を検出する圧力センサ、９はエンジン１の冷却
水温度を検出する水温センサ、１０はデイストリ
ビユータの回転角からエンジンのクランク角と第
１気筒のピストン上死点TDCとを検出するクラ
ンク角センサ、１１はイグニツシヨンスイツチ、
１２はスタータモータ、１３はインタフエース１
４，CPU１５及びメモリ１６からなる燃料噴射
制御回路であり、上記メモリ１６内には第４図に
フローチヤートで示すCPU１５の演算処理のプ
ログラム等が格納されている。そして上記CPU
１５は、エンジンの始動時は所定量の燃料が噴射
されるように始動噴射パルスを燃料噴射弁６に加
え、一方エンジンの始動後はエンジンの運転状態
に応じて実際燃料噴射量を求め、該実際燃料噴射
量に応じた燃料噴射パルスをその終期がほぼ吸気
弁全閉時期の所定の噴射終了クランク角位置とな
るように燃料噴射弁６に加え、これにより吸気行
程のほぼ後半に燃料を噴射供給するという燃料噴
射制御を行なうようになつている。ここで吸気行
程のほぼ後半とは吸気弁のバルブリフト量（第６
図参照）がほぼ最大となるクランク角位置付近か
ら吸気弁全閉までの期間をいう。なお７は排気系
に設けられた触媒である。

次にCPU１５の演算処理動作を第４〜第６図
を用いて説明する。ここで第５図は吸気弁の開閉
時期と燃料噴射タイミングとの関係を、第６図は
吸気弁のバルブリフト量と吸気弁の全閉時期との
関係を示す。なお図中、θvoは吸気弁の開弁タイ
ミングを示す。

エンジンが作動すると、CPU１５は、クラン
ク角センサ１０、圧力センサ８及び水温センサ９
の各信号を読み込んでその各値をレジスタＴ，
Ｂ，W₁に記憶するとともに（ステツプ２０〜２
２）、イグニツシヨンスイツチ１１からのスター
タ信号を読み込んでそれをレジスタＳに記憶し
（ステツプ２３）、次にレジスタＳの記憶内容から
エンジンの始動時か否かを判定する（ステツプ２
４）。そしてエンジンの始動時にはCPU１５はス
テツプ２４においてYESと判定してステツプ２
５に進み、そこでレジスタＩに所定の始動噴射量
βを記憶し、レジスタＩの値に基いて始動噴射パ
ルスを作成してそれを第１気筒のTDC信号に応
じて判別した噴射すべき気筒の燃料噴射弁６に加
え（ステツプ２６）、ステツプ２０に戻り、上述
の処理を繰り返す。なおエンジンの始動時におい
て、予め設定した始動噴射パルスを発生するよう
にしているのは、この始動時には吸入空気量に基
いて燃料噴射量を算出することができないからで
ある。

そしてエンジンが始動すると、CPU１５は上
記ステツプ２４においてNOと判定してステツプ
２７に進み、そこでレジスタＴ内のクランク角を
用いてエンジン回転数を演算してそれをレジスタ
Ｒに記憶し、次にレジスタＲ，Ｂ内のエンジン回
転数と吸気負圧とでもつて基本燃料噴射量を演算
してそれをレジスタＩに記憶する（ステツプ２
８）。次にCPU１５は、レジスタW₁内のエンジ
ン冷却水温を設定値Ｗ、例えば60℃と比較して冷
却水温が設定値Ｗ以下であれば、両者の差（Ｗ−
W₁）と補正係数C₁とを乗算し、これを温度補正
量としてレジスタＩ内の基本燃料噴射量に加算し
て実際燃料噴射量を求め、その値Ｉ＋C₁（Ｗ−
W₁）をレジスタＩに記憶し（ステツプ２９）、該
レジスタＩ内の実際燃料噴射量から噴射角θ（第
５図参照）を決定してそれをレジスタθに記憶し
（ステツプ３０）、さらに吸気弁全閉時期θvc（第
５図参照）と所定の噴射終了時期補正量Δθとで
もつて噴射終了時期θic（第５図参照）を決定する
（ステツプ３１）。ここで吸気弁の全閉時期θvcは
基準となるエンジン回転数、例えば最大トルクと
なる3000rpmにおいて吸気の吹き返しが発生しな
いクランク角位置に設定すればよく、その１例を
示すと、第６図の吸気弁のバルブリフト特性図に
おいて、吸気行程終期のランプ部分Ａの初期のク
ランク角位置となる。

このようにして噴射終了時期θicが決定される
と、CPU１５はこの噴射終了時期θicに基いてレ
ジスタθ内の実際噴射量θに応じた噴射開始時期
θio（第５図参照）を決定し（ステツプ３２）、噴
射開始時期θioになるまでステツプ３３に待機し、
噴射開始時期θioになると、ステツプ３４で燃料
噴射弁６に“１”信号を加え、該弁６を駆動し続
ける間ステツプ３５に待機し、噴射終了時期θic
になると“１”信号の出力を停止し（ステツプ３
６）、このようにして燃料噴射パルスを加えた後、
上記ステツプ２０に戻る。このようにエンジンの
始動後は、所定の噴射終了時期に基いてエンジン
の運転状態に応じた噴射開始時期を決定し、この
噴射開始時期から噴射終了時期の間燃料噴射パル
スを加えるという制御が行なわれることとなる。

以上のような本実施例の装置では、燃焼室内に
吸気スワールを発生させるようにしたので、混合
気の燃焼室上下方向の拡散を防止できるととも
に、吸気流量の少ない低負荷時において燃料の気
化霧化を促進して燃焼性を改善できる。また噴霧
の内少なくとも噴霧主流を吸気弁の傘部背面に当
ててシリンダ中心部に集めるようにしたので、比
較的燃料の液滴が大きい噴霧主流が吸気スワール
に乗ることはなく、該スワールの遠心力により噴
射燃料がシリンダ内壁に付着するのを防止でき、
エミツシヨンが悪化することがない。また燃料が
吸気弁の熱によつて気化霧化されることとなり、
これによつても燃焼性を改善できるものである。

また第７図及び第８図は本考案の他の実施例を
示す。この実施例では、シリンダヘツド１ａには
各気筒毎に２つの吸気ポート４０ａ，４０ｂと１
つの排気ポート４１がそれぞれ形成され、該ポー
ト４０ａ〜４１にはそれを開閉する吸、排気弁４
２ａ，４２ｂ，４３が配設されている。また吸気
ポート４０ａ，４０ｂと吸気管２とによつて形成
される吸気通路４４には一方の吸気ポート４０ａ
に向けて隔壁４５が配設されて低負荷通路４４ａ
が形成され、該通路４４ａはこれも吸気スワール
を発生させるような形状となつている。また上記
吸気通路４４には低負荷時に閉じる開閉弁４６が
配設されている。そして燃料噴射弁６は、その噴
霧Ｆの内少なくとも噴霧主流が上記両吸気弁４２
ａ，４２ｂの傘部背面に当たつてシリンダ中心部
に集まるように、噴霧中心線が吸気弁シヤフトよ
り排気弁側に近接した吸気弁傘部背面に向くよう
な取付位置及び噴霧角度に設定されている。

本実施例においても上記実施例と同様の効果が
得られる。

なお上記実施例では成層化燃焼を行なうように
したエンジンの燃料噴射装置について説明した
が、本考案は各吸気通路に設けた燃料噴射弁から
対応する気筒の吸気行程に同期して該吸気行程内
に燃料を噴射するようにしたもの全てに適用でき
る。

〔考案の効果〕

以上のように本考案によれば、各吸気通路に設
けた燃料噴射弁から対応する気筒の吸気行程に同
期して該吸気行程内に燃料を噴射するようにした
エンジンの燃料噴射装置において、燃焼室内に吸
気スワールを発生させるようにするとともに、各
燃料噴射弁の噴霧の内噴霧主流を開弁状態の吸気
弁に当ててシリンダ中心部に集めるようにしたの
で、比較的燃料の液滴が大きい噴霧主流が吸気ス
ワールに乗ることはなく、該スワールの遠心力に
より燃料がシリンダ内壁面に付着するのを防止で
き、エミツシヨンが悪化することがないという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例によるエンジンの燃
料噴射装置の概略構成図、第２図は上記装置の要
部断面正面図、第３図は上記装置の要部平面図、
第４図は上記装置におけるCPU１５の演算処理
のフローチヤートを示す図、第５図は上記装置に
おける吸気弁の開閉タイミングと燃料噴射タイミ
ングとの関係を示す図、第６図は吸気弁のバルブ
リフト量と吸気弁の全閉時期との関係を示す図、
第７図は本考案の他の実施例によるエンジンの燃
料噴射装置の要部断面正面図、第８図は上記装置
の要部平面図である。 １……エンジン、２ａ，４２ａ，４２ｂ……吸
気弁、６……燃料噴射弁、１８，４４……吸気通
路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 吸気弁を介して燃焼室に通ずる各吸気通路内に
   それぞれ燃料噴射弁を設け、該各燃料噴射弁から
   対応する気筒の吸気行程に同期して該吸気行程内
   にて燃料を噴射するようにしたエンジンの燃料噴
   射装置において、上記燃焼室内に吸気スワールを
   発生させるように構成するとともに、上記燃料噴
   射弁の取付位置及び噴霧角度を、その噴霧の内少
   なくとも噴霧主流が開弁状態の吸気弁の傘部背面
   に当たつてシリンダ中心部に集まるように噴霧中
   心線が吸気弁シヤフトより排気弁側に近接した吸
   気弁傘部背面に向くような位置及び角度に設定し
   たことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。