JPH0196457A - 内燃機関のアシストエア制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、内燃機関の燃料噴射弁から噴射された燃料の
微粒化を促進するために、燃料にエアを吹き付ける制御
部を行う内燃機関のアシストエア制ｆｆｆｊ装置に関す
るものである。

［従来の技術およびその問題点］ 従来、この種のアシストエア制御では、スロットル弁よ
り上流側の吸気管の開口から取り入れた吸入空気を、バ
イパス通路を介して燃料噴射弁の近傍に設けた開口から
噴出させ、燃料の微粒化を促進している。これにより、
燃焼の改善、ＨＣ排出量の低減、燃料増量の低減による
ＣＯ排出量の低減および燃費性能等を向上させている（
特公昭５７−４３７４０号公報）。

このようなアシストエア制御の応用技術として、アイド
ル回転数制御と絹み合わせた技術が知られている。すな
わち、吸気管に対して、スロットル弁の上流側と燃料噴
射弁の近傍とをバイパスするバイパス通路を設け、この
通路に流量制御弁を設け、エンジン回転数をフィードバ
ックすることより流量制御弁を開度制御して、アイドル
回転数制ｉＢを行うとともに、アシストエアの供給も同
時に行うものである。

しかし、この装置では、低温時に実行されるファースト
アイドル制御の場合や、各種負荷が増大してバイパスエ
アを大量に必要とする場合等を考慮すると、燃料噴射弁
の近傍に設けたバイパス通路の開口を大きく形成する必
要がある。ところが、開口を大きくすると、暖機後や軽
負荷時等のバイパスエアの量が少なくてよい場合に、フ
ィードバック制御によりバイパスエアの量が減少して、
アシストエアの流速が遅くなってしまい、燃料微粒化の
効果が低減する。逆に、アシストエアの流量を優先して
多めにすると、燃料の微粒化の効果は改善されるが、バ
イパスエア量が多くなりすぎて、連切なアイドル回転数
制御ができなかったり、スロットル弁の開度に応答した
適切な制御が難しくなってしまうという問題がある。

この問題を解決するものとして、従来、例えは、特開昭
５８−１９５０５７号公報、特開昭５８−１９５０６０
号公報、実開昭５８−１６１１４３号公報に記載されて
いるように、スロットル弁の上流側とサージタンクを連
通ずるバイパス通路を設け、該通路からさらに分岐しか
つ燃料噴射弁の近傍しこ開口を有するアシストエア通路
を延設し、両通路にそれぞれ流量制御弁を設けたものが
ある。

この装置では、ファーストアイドル時に両弁を全開して
多量のバイパスエアを流してファーストアイドル制御に
相当するエア量を確保するとともに、燃料の微粒化を促
進し、一方、暖機後のアイドル制御や通常走行時には、
アシストエア通路の流量制御弁を全開してアシストエア
を多量に流して・燃料の微粒化を主として促進させると
ともに、他の流量制御弁を絞ってスロットル弁の開度に
応じた適正な吸気量制御を可能にしている。

しかし、この従来の技術では、流量制ｉ卸弁を２つ必要
とするためもこ、構成が複雑になるという問題点がある
。

また、特開昭５７−１５３９６１号公報に記載されてい
るように、燃料噴射弁の近傍だけに開口を設け、分岐し
たバイパス通路にそれぞれ流量制ｉ卸弁を設けたもので
も、上述した従来の技術と同様に２つの流量制御弁を必
要とするので、構成が複雑になるという問題がある。

本発明は、上記従来の技術の問題点を解消するためにな
されたもので、簡単な構成で、アイドル制御とアシスト
エア制御を効率的に両立させた内燃機関のアシストエア
制御装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するためになされた本発明による内燃
機関のアシストエア制御装置は、第１図に示すように、 スロットル弁Ｍ１の上流側の吸気管Ｍ２に設けた開口Ｍ
３と該スロットル弁Ｍ１の下流側かつ燃料噴射弁Ｍ４の
近傍に設けた開口Ｍ５とを連通ずるバイパス通路Ｍ６と
、 このバイパス通路Ｍ６を開閉する流量制御弁Ｍ７と、 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段Ｍ８と
、 この運転状態検出手段Ｍ８の検出信号に基づいて上記燃
料噴射弁Ｍ４の燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段Ｍ
９と、 上記運転状態検出手段Ｍ８の検出信号および／または燃
料噴射制御手段Ｍ９の燃料噴射時期に基づいて、上記流
量制御弁Ｍ７の流量を大きくする第１の間開と、流量を
少なくする第２の間開とを交互に設定するとともに、上
記第１の間開を、燃料の噴射時期の直前を含む時期に面
間して設定して流量制御弁Ｍ７を制御するアシストエア
制御手段ＭＩＯと、 を備えたことを要旨とする。

ここで、運転状態検出手段Ｍ８は、燃料唱躬量や噴射時
期を決定するために必要なエアフロメータや回転数セン
サなどの各種センサや、アイドル状態を検出するための
アイドルスイッチ等をいう。

上記流量制御弁Ｍ７は、バイパス通路Ｍ６の流量を制ｉ
卸可能な電磁弁により実現でき、その制御信号をデユー
ティ比で受けて開度を調整するもののほかに、パルス信
号で制御されるステップモータを用いた周知のアイドル
スピードコントロールバルブを適用できる。

また、本内燃機関に適用される燃料の噴射方式は、各気
筒毎に燃料を噴射する独立噴射のほかに、いわゆる同期
噴射でもグループ噴射のいずれであってもよい。

また、アシストエア制御手段ＭＩＯにて設定される第１
の期間と第２の期間は一定でもよいが、燃料噴射量に応
じて可変に設定してもよく、これにより、後述する燃料
の微粒化を運転状態に応じて一層適切に促すことができ
る。

［作用コ 本発明の燃料噴射制御手段Ｍ９は、運転状態検出手段Ｍ
８から出力される運転状態、例えは、エンジン回転数や
吸入空気量などに基づいて燃料噴射量および燃料噴射時
期を求めて燃料噴射弁Ｍ４を開閉制御して吸気管Ｍ２内
に燃料を噴射する。

一方、アシストエア制御手段ＭＩＯでは、運転状態検出
手段Ｍ８または燃料噴射制御手段Ｍ９からの燃料噴射時
期の信号を受けて流量制御弁Ｍ７を制御してバイパス通
路Ｍ７を流れるバイパスエア量を調節する。このバイパ
スエア量の調整は、流量側ｉ卸弁Ｇの流量を大きくする
第１の期間と、流量を少なくする第２の期間とが交互に
設定され、しかも、上記第１の期間が燃料噴射時期の直
前を含む時期に同期して設定されている。

したがって、第１の期間には、燃料噴射時期の直前を含
む期間に同期した大流量のバイパスエアがアシストエア
として導入されるから、燃料の微粒化を促進することに
なり、一方、第２の期間には、上記第１の期間の流量よ
り少ないエアが導入される。よって、燃料噴射に同期し
た短い期間だけ大？Ａ　ｆ４のバイパスエアが供給され
てアシストａ能を促進し、それ以外の期間にて、バイパ
スエア量が制御されるから、アイドル制御笹び；ｉ　ｔ
）？　ａル気量の調節が容易である。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。

第２図は本発明の一実施例によるエアアシストＩＪ　ｉ
Ｈ装置を備えたエンジンおよびその周辺装置を示し、１
はエンジン本体で、このエンジン本体１には、吸気系３
を構成する吸気管５および排気系７を構成する排気管９
が接続されている。上記吸気管５には、上流側から順に
、大気を取り入れるためのエアクリーナ１１と、該エア
クリーナ１１；こより取り入れられた吸入空気の流量を
検出するエアフロメータ１３と、運転席に配設されたア
クセルペダル１５と連動して回動し、吸入空気の流量を
制御するスロットル弁１７と、吸気の脈動を防止するた
めのサージタンク１９と、吸気マニホールド２１に配設
され、吸気ポート２３に向けて燃料を噴射するための燃
料噴射弁２５とが設けられている。この燃料噴射弁２５
への燃料の供給は、燃料タンク２７からの燃料を燃料ポ
ンプ２９で汲み上げ燃料配管３１を通じて行われる。

また、スロットル弁１７の上流側の吸気管５には、バイ
パス配管３３の開口３５が設けられており、このバイパ
ス配管３３の他方の開口３７は、燃料噴射弁２５の近傍
に設けられている。このバイパス配管３３の途中には、
電磁式の流量制御卸弁３９が設けられており、この流量
制御弁３９は、後述する電子制御装置７１からの信号で
デユーティ制御される。

上記エンジンには、上述したエアフロメータ１３のほか
に、種々のセンサが設けられている。すなわち、センサ
としては、エアフロメータ１３に内蔵され、吸入空気の
温度を検出するための吸気温センサ５１と、スロットル
弁１７のスロットル開度θを検出すると共にアイドル状
態を検出するアイドルスイッチを有するスロットル開度
センサと、シリンダブロックに配設され、エンジン冷却
水温を検知する冷却水温センサ５５と、排気管９に配設
され、排気ガス中の残存＠素濶度がら空燃比を検知する
酸素潤度センサ５７と、ディストリビュータ５９に内蔵
され、クランク軸ζこ連動するディストリビュータ軸５
９ａの回転に応じてクランク角の３０°ＣＡＮのクラン
ク角信号ＮＥを出力するクランク角センサ６１とが設け
られている。

これらの各種センサの検出信号やスイッチの信号は、電
子制御装置７１に人力され、この電子制御装置７１によ
って、燃料噴射弁２５や流量制御弁３９等のアクチュエ
ータが制御される。上記電子制御装置７１は、周知のマ
イクロコンピュータから構成され、すなわち、各種セン
サの人力信号をコンピュータの処理可能なディジタル信
号処理すると共に、アクチュエータへの駆動信号に変換
処理する人出カポ−ドア３と、演算処理するＣＰＵ７５
と、−時的な記憶手段としてのＲＡＭ７７と、各種の制
御プログラムを予め格納しているＲＯＭ７９等から構成
されている。

本電子制御装置７１による制御動作は、ＲＯＭ７９内に
格納された制御プログラムにしたがって演算処理される
。すなわち、電子制御装置７１は、上記エアフロメータ
１３の出力から求められる吸入空気量と、上記クランク
角センサ６１から出力から求められるエンジン回転数と
に基づいて基本の燃料噴射時期を決定し、これを上記ス
ロットル開度センサ５３出力のスロットル弁開度、酸素
潤度センサ５７出力の空燃比、冷却水温センサ５５出力
のエンジン冷却水温などに応じて補正することによって
、上記燃料噴射弁２５に開弁時期信号を出力する。

また、流量制御弁３９の開閉制ｉ卸によるアイドル回転
数制御およびアシストエア制御は、第３図および第５図
のフローチャートにしたがって実行される。

まず、ステップ１００が実行され、各種のデータが読み
込まれる。データとしては、上記エアフロメータ１３の
出力から求められる吸入空気ｍＱと、スロットル開度セ
ンサ５３の出力から求められるスロットル開度θ、アイ
ドルスイッチのオンオフ信号、および上記クランク角セ
ンサ６１からのクランク角信号ＮＥ等である。

次のステップ１１０にて、上記各種データに基づいて各
制御を選択処理する。この選択処理は、第４図のグラフ
のＡ、　　Ｂ、　　Ｃ領域のいずれに含まれているかを
判断する。第４図において、縦軸はスロットル開度θ、
横軸はエンジン回転数Ｎｅを示す。該ステップ１１０に
て、Ａ領域と判定されるとステップ１２０へ進み、後述
する第５図の制御が実行される。また、Ｂ領域と判定さ
れるとステップ１３０へ進み、流量制御弁３９を全開に
し、領域Ｃと判定されるとステップ１４０へ進み、流量
制御弁３９を一定のデユーティ比で制御する。

次に、Ａ領域の制御について第５図のフローチャートで
説明し、さらに、Ｂ領域およびＣ領域の制御においてＡ
領域と異なった制御を行う理由について説明する。

第５図ζこおいて、まず、ステップ２００にて、クラン
ク角信号ＮＥから求めたエンジン回転数Ｎｅに基づいて
デユーティ比の変更タイミングを第６図にマツプに基づ
いて算出する。ここで、第７図に示すようζこ、クラン
ク角７２０°ＣＡで１行程、３６０°ＣＡ毎にグループ
噴射する６気筒エンジンにおいて、クランク角３０°Ｃ
ＡＮのクランク角信号ＮＥに、１から１２までの番号を
付すと、第６図によれは、エンジン回転数が１１００Ｏ
ｒｐ以下の場合には、クランク角信号ＮＥの８番目の燃
料噴射タイミングに対して、７番目に流量制御弁３９の
デユーティ比α（β）を変える変更タイミングを設定し
、また、１１０００ｒｐから２００Ｏｒｐｍまではクラ
ンク角信号ＮＥの９番目の燃料噴射タイミングに対して
、７番目に流量制ｆｌ弁３９のデユーティ比α（β）の
変更タイミングを設定し、さらに、２００Ｏｒｐｍから
３００Ｏｒｐｍまでは１０番目の燃料噴射タイミングに
対して６番目に流量制御弁３９のデユーティ比α（β）
の変更タイミングを設定する。このように、エンジン回
転数Ｎｅが上昇するにしたがって、燃料噴射タイミング
を変更することにより燃焼効率を向上させるとともに、
デユーティ比α（β）の変更タイミングを早めることに
よりバイパス配管３３を通過する吸気量のタイムラグが
大きくなるのを防止している。

次に、ステ・ンプ２１０にて、上記ステップ２００で求
めた流量変更のタイミングか否かについて判定し、肯定
判断の場合にはステップ２２０へ進み、デユーティ比を
αに変更する。なお、デユーティ比αの期間′ｒＡは燃
料噴射量に比例して増減する。次のステップ２３０にて
、燃料噴射が終了したか否かを判断する。そして、燃料
噴射が終了していないときには、ステップ２２０に戻り
デユーティ比α（αニ一定）での制御を維持し、一方、
燃料噴射が終了したときには、ステップ２４０へ移行す
る。ステップ２４０は、上記ステップ２１０で否定判断
、つまり、デユーティ比α（β）の変更タイミングでな
い場合；こも実行される。ステップ２４０では、アイド
ルスイッチのオンオフ信号等に基づいてアイドル回転数
制御か否かを判断し、アイドル回転数制御でない場合に
は、ステップ２５０へ移行して流量制御弁３９をデユー
ティ比β（／３ニ一定、β〈α）で制御する。一方、ア
イドル回転数刻ｔｌの場合には、ステップ２６０へ移行
してエンジン回転数をフィードバックして所定回転数に
維持するアイドル回転数制御を行う。

このアイドル回転数制御はデユーティ比βａ（βａ：可
変、βａくα）で制御する。なお、アイドル回転数制御
は、第４図ではＣ領域で示される。

このような第５図のフローチャートで表される動作は、
第７図のタイムチャートを用いて説明される。同図にお
いて、　（Ａ）は各気筒の行程をクランク角に対応して
示し、　（Ｂ）は上述したようにクランク角センサ６１
から出゛力される３０°ＣＡのクランク角信号を示し、
　（Ｃ）は燃料噴射パルスを示し、（Ｄ）は流量制御弁
３９に出力される制御信号を示す。いま、クランク角信
号ＮＥの７番目に同期して、ｌｒｍ躬噴剖パルスが出力
される場合もこ、クランク角信号ＮＥの６＠目ζこ流量
制御弁３９の開度は、デユーティ比βからαに変更され
、所定期間ＴＡだけ維持され、その後にデユーティ比β
に戻される。

したがって、本制御によれは、大きなデユーティ比αに
よって燃料噴射中には十分のアシストエアが流れるため
に燃料の粉粒化が確保される。そして、それ以外の期間
は、デユーティ比βの小さなバイパスエア量に紋られる
。

その結果、アシストエアは、燃料噴射時期に同門したデ
ユーティ比αの期間で十分確保されると同時に、デユー
ティ比βの期間による流量制御で全体の周期を通じたバ
イパス流量を制’＋ＮＪすることができる。よって、ア
イドル回転数制御時には、デユーティ比βａを可変制御
部しているので、アシストエアの効果を低減することな
く、所定のバイパス流量に調整することができ、適正な
アイドル回転数′＃Ｊ御を行える。また、ファーストア
イドル制御時には、上記デユーティ比βａを増加するこ
とにより対処できる。なお、デユーティ比α（β）の変
更により、吸入空気量が周期的に変化するけれども、噴
射パルスに同期しているため、エンジンの回転数に変動
を生じることはない。

また、デユーティ比αの期間は、燃料噴射量に応じて長
くなっているから、十分な微粒化を行える。

なお、第３図のステップ１３０にて流量制御弁３９を全
開に制御し、ステップ１４０にて半開状態となる一定の
デユーティ比で制御しているのは次の理由による。ステ
ップ１３０の制御では、第４図のＢ領域の運転状態に当
たるが、このＢ領域はエンジンの高負荷領域にあり、流
量制御弁３９の応答性、電子制御装置７１の演算処理速
度の問題から、可変したデユーティ比によるエアアシス
ト制御を行うことが困難であるとともに、続く制御に迅
速に対応するために全開状態で待機させているのである
。また、ステップ１４０の制御では、Ｃ領域に当るが、
この領域は燃料カット域であり、燃料カット領域からの
復帰時にエンジントルク変動を低減するために、流量制
御弁３９を全周回にわたって半開状態になるように一定
のデユーティ比で制御しているのである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、燃料噴射時期に
同期した短期間だけアシストエアを増大させ、他の期間
で吸気量を所定量に調節できるので、アイドル回転数制
御とアシストエア制御とを効率的に両立させることがで
きる。

また、本アシストエア制御装置には、単一の流量制御弁
によって制御が行えるので構成も簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成の一例を示す構成図、第２図は本
発明の一実施例によるエンジンおよびその周辺部を示す
構成図、第３図は同実施例のアシストエア制御を示すフ
ローチャート、第４図はアシストエア制御の範囲を示す
グラフ、第５図は同実施例のフローチャート、第６図は
同実施例の制御範囲を示す説明図、第７図は同実施例の
タイムチャートである。 Ｍｌ・・・スロットル弁　　Ｍ２・・・吸気管Ｍ３・・
・開口　　　　　　Ｍ４・・・燃料噴射弁Ｍ５・・・開
口　　　　　　Ｍ６・・・バイパス通路Ｍ７・・・？禿
量制ｉ卸弁 Ｍ８・・・運転状態検出手段 Ｍ９・・−燃料噴射制御手段 ＭＩＯ・・・アシストエア制ｔ１手段 １・・・エンジン本体　　　　５・・・吸気管１７・・
・スロットル弁　２５・・・燃料噴射弁３３・・・バイ
パス配管　　３５．３７・・・開口３９・・・流量制御
弁　　６１・・−クランク角センサ７１・・・電子小＋
Ｊ御装置 代理人　　弁理士　　定立　勉（ほか１名）第１図 第３図 第４図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 スロットル弁の上流側の吸気管に設けた開口と該スロッ
   トル弁の下流側かつ燃料噴射弁の近傍に設けた開口とを
   連通するバイパス通路と、 このバイパス通路を開閉する流量制御弁と、内燃機関の
   運転状態を検出する運転状態検出手段と、 この運転状態検出手段の検出信号に基づいて上記燃料噴
   射弁の燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段と、 上記運転状態検出手段の検出信号および／または燃料噴
   射制御手段の燃料噴射時期に基づいて、上記流量制御弁
   の流量を大きくする第１の期間と、流量を少なくする第
   ２の期間とを交互に設定するとともに、上記第１の期間
   を、燃料の噴射時期の直前を含む時期に同期して設定し
   て流量制御弁の流量を制御するアシストエア制御手段と
   、 を備えた内燃機関のアシストエア制御装置。