JPH01280643A - 内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、アルコールを含有する燃料を使用すると共に
、排気ターボチャージャ等の吸気過給機を備えた内燃機
関の燃料供給装置において、出力性能を改善した技術に
関する。

〈従来の技術〉 近年、ガソリンの代替燃料としてアルコールまたは、ア
ルコールとガソリンとの温容燃料を使用するようにした
内燃機関の開発が進められている。

一方、排気ターボチャージャ等の吸気過給器を搭載して
出力向上が図られている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、吸気過給器による圧縮過給を行う場合、
空気を圧縮すると温度も上昇してしまうため、温度上昇
に伴う充填効率の低下及びノッキングを発生し易くなる
ことにより出力向上には限界があった。

このため、ガソリンの他にアルコールを備えておき、吸
気温度が高くなる運転領域で気化熱の大きなアルコール
を噴射して吸気温度を下げてノッキングを抑制するよう
にしたものがある（参考文献：昭和５５年９株式会社グ
ランプリ出版発行［クーボ車の知識と特性」第１４２頁
〜第１４５頁）。

しかしながら、このものでは、燃料噴射量の制御がなさ
れていないため、良好な空燃比制御を行えないという問
題があった。

本発明は、アルコールを含有する燃料を予備噴射し気化
熱により吸気温度を下げた上で、残りの燃料をそれより
下流側で噴射することにより、空燃比を良好に制御しつ
つ、過渡応答性も確保できるようにした内燃機関の燃料
供給装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するだめの手段〉 このため、本発明は第１図に示すように、吸気過給機を
備えると共に、各気筒の吸気ポートにそれぞれ燃料噴射
手段を備え、かつ、アルコールを含有する燃料を使用す
る内燃機関の燃料供給装置において、前記各吸気ポート
上流側のコレクタ部に補助燃料噴射手段を設け、かつ、
前記吸気過給機下流側の吸気温度を検出する吸気温度検
出手段と、吸気過給機による過給状態を検出する過給状
態検出手段と、ごれら検出手段によって検出された吸気
温度と過給状態とに基ついて所定の吸気過給運転時は、
前記各吸気ポートの燃料噴射手段及び補助燃料噴射手段
を作動させ、それ以外の運転時は各吸気ポートの燃料噴
射手段のめを作動させる噴射制御手段と、補助燃料噴射
手段の燃料噴射量を機関の負荷に応じて設定する補助噴
射量設定手段と、を設けた構成とする。

〈作用〉 吸気温度検出手段及び過給状態検出手段による検出値に
基づいて所定の吸気過給運転時には、噴射制御手段によ
り、各吸気ポートの燃料噴射手段及び補助燃料噴射手段
の双方から燃料噴射が行われる。

ここで、前記補助燃料噴射手段からの噴射量は補助燃料
噴射量設定手段により機関の負荷に応じて設定される。

補助燃料噴射手段から噴射された燃料は気化されるとき
に熱を奪って混合気を冷却し、これにより機関に供給さ
れる混合気の充填効率を高め、出力を高めることができ
る。また、補助燃料噴射量は、機関の負荷に応じて設定
されるため、適切な量が噴射され、燃費等も良好に保た
れる。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第２図は、本発明の一実施例の構成を示す。

図において、機関１は、吸気過給機としての排気ターボ
チャージャ２を備え、吸気はエアクリーナ３から吸気ダ
クｈ　４に吸入され、エアフローメータ５によって流量
を検出された後、排気ターボチャージャ２のコンプレッ
サー２Ａによって圧縮され、吸気マニホールド６のスロ
ットル弁７を経てコレクタ部８に到り、吸気ポート９か
ら各気筒のシリンダ１０に供給される。

排気は排気マニホールド１１から排出されて排気ターボ
チャージャのタービン２Ｂに回転駆動力を与えた後、触
媒コンバータ１２．マフラー１３を経て大気中に排出さ
れる。

なお、タービン２Ｂへの排気の流量はタービン２Ｂをバ
イパスする通路に介装されたウェス１ヘゲ−ｌ−弁１４
の開閉によって調整される。

また、吸気マユボールド６のタービン２Ｂ下流側て、か
つスロットル弁７上流側部分には、吸気温度を検出する
温度センサ１５が装着され、各気筒の吸気ポー１〜９の
シリンダ近傍に第１の燃料噴射弁１６（各吸気ポートの
燃料噴射手段を構成する）が装着され、それより上流側
のコレクタ部８に第２の燃料噴射弁１７（補助燃料噴射
手段を構成する）が装着されている。第２の燃料噴射弁
１７は、定周波パルス信号のデユーティ比を制御卸する
ことにより、噴射量が制御されるようになっている。

前記温度センサ１５からの温度信号ＴＩＮは、前記エア
フローメータ５からの吸入空気流量信号Ｑ。

クランク角センサ１８からの機関回転数信号Ｎ、排気マ
ニホールド１１に装着され、空燃比フィードバック制御
用に排気中の酸素濃度を検出する０２センサ１９からの
排気中酸素濃度信号Ｓ等と共に、コントロールユニッ１
〜２０に人力され、コントロールユニット２０は、これ
ら信号に基づいて第１の燃料噴射弁１６からの燃料噴射
量Ｔ８１と、第２の燃料噴射弁１７からの燃料噴射量Ｔ
ｉ２とを演算設定し、これら噴射弁１６．１７に噴射信
号を出力して燃料噴射を行わせる。

第３図は、前記コン１〜ロールユニツト２０による燃料
噴射の基本的な制御例を示す。

ステップ（図ではＳと記す）１では、前記各種センサか
らの検出信号を入力する。

ステップ２では、吸入空気流量Ｑと、機関回転数Ｎとに
基づいて基本燃料噴射量’ｒ”ｐ　　（−に−Ｑ／Ｎ）
を演算する。

ステップ３では、前記基本燃料噴射量Ｔ、が設定値Ｔｒ
ｏを超えるか否かによって、コンプレッサー２Ａによる
過給の有無を判定する。即ちこのステップ３の機能が過
給状態検出手段に相当する。

ステップ４では、吸気温度Ｔ１．４が燃料（アルコール
又はアルコールとガソリンとの混合燃料）の飽和蒸気温
度近傍に設定される設定温度Ｔ。以上か否かを判定する
。

設定温度Ｔ。以上と判定されたときは、ステップ５へ進
み、第２の燃料噴射弁１７の燃料噴射量Ｔ８□（チュー
ティ比）を機関の負荷１例えば吸入空気流量Ｑによって
割りつけられた値Ｔｉ２　（Ｑ）として演算する。

ステップ６ではステップ５で演算した第２の燃料噴射弁
１７の燃料噴射量Ｔ＋２をレジスタにセットする。これ
により、開弁デユーティ比Ｔｉ２　（Ｑ）を有する定周
波噴射パルス信号が第２の燃料噴射弁１７に出力され、
機関負荷に応じた設定量相当の燃料が第２の燃料噴射弁
１７から噴射される。

次いでステップ８へ進み、第１の燃料噴射弁１６の燃料
噴射量Ｔｉ＋を次式に従って演算する。

Ｔｉ、＝Ｔ、　　・Ｃ０ＥＦ＋Ｔ。

但し、Ｃ０ＥＦは目標空燃比（理論空燃比）に合わせて
設定される定数、Ｔ３はバッテリ電圧による無効噴射パ
ルス分である。

である。

ステップ９では、ステップ８で演算された燃料噴射量Ｔ
ｉ＋をレジスタにセットする。これにより機関回転に同
期した所定の噴射時期にＴｉ＋に相当するパルス幅を持
つ噴射信号が第１の燃料噴射弁１６に出力され、設定量
相当の燃料が対応する気筒の第１の燃料噴射弁１６から
吸気ポート９に噴射される。

第４図は、各気筒の第１の燃料噴射弁１６と、第２の燃
料噴射弁１７からの燃料噴射パターンを示したものであ
る。

また、ステップ３で基本燃料噴射量Ｔ、が所定値Ｔｐｏ
以下と判定されたとき、即ち実質的に過給が行われてい
ないとき又はステップ４で吸気温度ＴＩＮが設定温度Ｔ
。未満と判定されたときはステップ７へ進んで第２の燃
料噴射弁１７からの燃料噴射を停止すべく、前記燃料噴
射量Ｔｉ２をＯにリセットした後ステップ８へ進んで、
第１の燃料噴射弁１６の燃料噴射量Ｔｉ＋を演算する。

この場合、Ｔｉ２＝０にリセットされているため、目標
空燃比相当の全燃料噴射量が第１の燃料噴射弁１６から
噴射される。

なお、ステップ５の機能が補助燃料噴射量設定手段に相
当し、ステップ６，７．９の機能と図示しない第１及び
第２の燃料噴射弁１６．１７への噴射パルス出力回路が
噴射制御手段に相当する。

かかる制御において、過給か行われないときはそのまま
で要求出力が満たされており充填効率を高める必要のな
い状態であり、この場合は、第２の燃料噴射弁１７から
の噴射は行わず、第１の燃料噴射弁１６のみから燃料を
噴射する通常制御が行われる（ステップ３〜ステツプ７
へ進むとき）。

即ち、第２の燃料噴射弁１７からの燃料噴射により吸気
を冷却して密度を増大させると、吸気管壁との摩擦抵抗
損失や、スロワＩ・ル弁の絞り量か増大することによる
損失が大きくなり、しかも、冷却による熱損失、燃焼性
の低下を招くため、燃費を悪化させるだけであり、さら
に、壁流燃料の増大により、過渡運転時の応答性も損な
われるからである。

第１の燃料噴射弁１６はシリンダ近傍に装着されている
ため、噴射燃料の多くは吸気を冷却する間もなくシリン
ダに直接流入し、また、過渡運転時の応答性も確保でき
る。

また、過給が行われても、過給された吸気の温度が飽和
蒸気温度近傍の設定温度Ｔ。に達していないときは、燃
料は気化されず、したがって吸気の冷却効果は無いので
あるから、この場合も過渡運転時の応答性確保のため、
第１の燃料噴射弁１６からのみ燃料噴射する（ステップ
４〜ステツプ７へ進むとき）。

一方、過給が行われ、かつ、過給吸気温度ＴＩＮも設定
温度Ｔ。以上のときは、第１の燃料噴射弁１６と共に第
２の燃料噴射弁１７からも燃料噴射が行われる（ステ・
ンブ４〜ステ・ンブ５へ進むとき）。

この場合には、過給により設定温度Ｔ。以上に温度上昇
した吸気に向けて第２の燃料噴射弁１７から噴射された
アルコールを含有する燃料の噴霧は、アルコールの気化
潜熱が大きい（メタノールの場合１１０９Ｊ／ｇ）ため
、気化によって効果的に吸気を冷却することができ、こ
れにより、充填効率を高めて出力向上を図ることができ
る。

但し、必要以上に吸気の冷却を行うことは前記した理由
により、燃費を損ねることになり、また排気特性の悪化
につながるから、過給の程度、即ち機関負荷の程度に応
して第２の燃料噴射弁１７の燃料噴射量Ｔ、２を設定す
ることによって、燃費。

排気特性を良好に維持できる適切な制御を行える。

第５図は、第１の燃料噴射弁１６と第２の燃料噴射弁１
７との噴射量の総量が、目標空燃比相当の値となるよう
にした制御例を示す。

ステップ１１〜ステツプ１７までは前記第３図のステッ
プ１〜ステツプ７までの機能と同一であるので説明を省
略する。

ステップ１６又はステップ１７を経た後、ステップ１８
へ進み、第２の燃料噴射弁１７からの燃料噴射量Ｔ、２
を機関回転同期噴射の第１の燃料噴射弁１６から噴射し
た場合に単位時間当たりの量が同一となるように、基本
燃料噴射量ＴＰに乗しる分担係数Ａ＝Ａ　（Ｔ、２）を
演算する。ここで、ステップ１７を経てきた場合は、当
然Ａ＝Ｏである。なお、Ｔ、２を吸入空気流量Ｑに完全
に比例した値として設定した場合には、Ａは一定値とな
る。

次いでステップ１９へ進み、第１の燃料噴射弁１６の燃
料噴射量Ｔ　ｉ　＋を次式により設定する。

Ｔ、、−（ＣＯＥＦ−Ａ）　　・Ｔｐ　＋Ｔｓステップ
２０では、ステップ１９で演算された第１の燃料噴射弁
１６の燃料噴射量Ｔｉ１をレジスタにセットする。

このようにすれば、第２の燃料噴射弁１７からの燃料噴
射を行っているときでも、第６図に示すように、第１の
燃料噴射弁１６の燃料噴射量Ｔｉ＋と合計した燃料噴射
量総量は吸入空気流量Ｑに対して一定、つまり空燃比を
目標値一定に制御することができ、高出力領域における
燃費、排気特性等をより良好に維持できる。但し、特に
出力向上を優先する場合は、空燃比をリッチ化する前記
第１の実施例を採用する等、目的に応じて選択すればよ
い。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、気筒毎に吸気ポ
ートから燃料噴射を行う一方、高出力を要求される所定
の過給運転時に、吸気ポート上流側のコレクタ部で過給
された吸気に向けて補助燃料噴射手段によるアルコール
含有燃料を噴射することにより、吸気を冷却して充填効
率を高めることができ、かつ、該補助燃料噴射手段から
の燃料噴射量を機関の負荷に応して設定するようにした
ため、要求出力に応じた噴射量制御とすることができ、
燃費、排気特性等も良好に確保できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成を示すブロック図、第２図は、
本発明の一実施例の構成を示す断面図、第３図は、同上
実施例における第１の制御例を示すフローチャー１・、
第４図は同上制御例における２系統の噴射手段からの噴
射パターンを示す図、第５図は同じく第２の制御例を示
すフローチャート、第６図は、第２の制御例における２
系統の噴射手段からの噴射割合を示すグラフである。 １・・・機関　　２・・・排気ターボチャージャ　　２
人・・・コンプレツサー　　９・・・吸気ポート１０・
・・シリンダ　　１５・・・温度センサ　　−６・・・
第１の燃料噴射弁　　１７・・・第２の燃料噴射弁　　
２０・・・コントロールユニット 特許出願人　　　　日産自動車株式会社代理人　弁理士
　笹　島　　冨二雄 第 １図 （京轄品傘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気過給機を備えると共に、各気筒の吸気ポートにそれ
   ぞれ燃料噴射手段を備え、かつ、アルコールを含有する
   燃料を使用する内燃機関の燃料供給装置において、前記
   各吸気ポート上流側のコレクタ部に補助燃料噴射手段を
   設け、かつ、前記吸気過給機下流側の吸気温度を検出す
   る吸気温度検出手段と、吸気過給機による過給状態を検
   出する過給状態検出手段と、これら検出手段によって検
   出された吸気温度と過給状態とに基づいて所定の吸気過
   給運転時は、前記各吸気ポートの燃料噴射手段及び補助
   燃料噴射手段を作動させ、それ以外の運転時は各吸気ポ
   ートの燃料噴射手段のみを作動させる噴射制御手段と、
   補助燃料噴射手段の燃料噴射量を機関の負荷に応じて設
   定する補助噴射量設定手段と、を設けて構成したことを
   特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。