JPH0245028B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は火花点火式内燃機関の燃料供給技術に
係り、より詳しくは、多気筒内燃機関の電子制御
式燃料噴射システムに関する。

火花点火式内燃機関の燃料供給方式には大別し
て気化器による方式と燃料噴射弁による方式があ
る。後者は比較的最近開発された技術で、排気ガ
ス対策その他諸種の見地から近年注目されてい
る。すなわち、火花点火式内燃機関における燃料
噴射方式の主たる利点は、各気筒の吸気ポートご
とに夫々一個の燃料噴射弁を設け各噴射弁には互
いに等量の燃料を噴射させることにより各燃焼室
への燃料供給量を均一化することができるので、
気化器による方式に固有の燃料の気筒間分配の問
題が解決され、その結果エンジンをより稀薄（リ
ーン）な燃焼用混合物で運転することを可能にし
てHC、COのような有害な未燃成生物の発生を低
減することができることにある。燃料噴射弁の作
動方式には噴射弁から連続的に燃料を噴出させる
連続噴射方式と間欠的に噴射を行わせるパルス噴
射方式とがある。後者の方式においてはソレノイ
ドにより開閉する電磁式燃料噴射弁が使用され、
このソレノイドは一般にマイクロコンピユータを
内蔵した電子制御ユニツトからのパルスの形の噴
射指令によつて励起されるようになつている。か
かる方式は電子制御式燃料噴射方式（EFI）とい
われているもので、本発明が対象とする技術もこ
れに属する。従来の電子制御式燃料噴射方式にお
いては、燃料噴射時期はすべての燃料噴射弁につ
いて同時、すなわち燃料が一斉に噴射されるよう
になつており（同時噴射方式）、噴射の回数はエ
ンジンの各作動サイクル当り１回もしくは２回で
ある。

他方、燃料噴射方式であるか気化器方式である
かを問わず今日のエンジンにおいては、高負荷高
速運転時における出力をできるだけ大きくするた
めに吸気ポートのプロフイルは一般に比較的直径
が大きくて真直ぐな通気抵抗の小さい形状に設計
されている。ところが、吸気ポートの形状をこの
ようにした場合には低速低負荷運転時に燃焼室内
に吸入される混合気中に十分な乱流が発生せず、
火炎伝播速度を高めることができない。低速低負
荷運転時に吸入混合気に強度の乱流を発生させる
手法としては、吸気ポートをヘリカル形状にした
り或いはシユラウド弁を用いたりして燃焼室内に
強制的に旋回流を発生させる手法があるが、これ
らの手法においては吸入混合気流に対する通気抵
抗が増大するため高速高負荷運転時における充填
効率が低下するという問題がある。そこで、気化
器方式のエンジンにおいて、主吸気通路内に人為
的に操作される主絞り弁とその下流に位置して低
負荷時にのみ全閉される補助絞り弁とを設けると
ともに、主絞り弁と補助絞り弁との間の主吸気通
路を管路で連通管に導き、該連通管から吸気口近
傍に開口する副吸気通路分枝管を分枝せしめ、上
記管路と連通路と分枝管とで補助絞り弁をバイパ
スする副吸気通路を構成し、もつて低負荷時には
補助絞り弁を閉じ又は閉じ気味として該副吸気通
路から強い混合気噴流を噴出せしめて燃焼室内に
乱れの発生を促進して燃焼改善を行いつつ、高負
荷時には主吸気通路を全開として吸気抵抗を最小
とすることによつて出力の低下を防止することが
提案されている（特開昭53−137320）。この方式
を本明細書では、便宜上、副吸気通路式乱流発生
方式と略称することとする。

ところで、従来の気化器を有するエンジンに上
記副吸気通路式乱流発生方式を応用する場合に
は、副吸気通路の分枝管は気化器の主絞り弁の下
流にあり、気化器において均質な混合気が形成さ
れるため、混合気が副吸気通路の各分枝管に分流
しても各気筒間の燃料分配の悪化は生じない。と
ころが、吸気マニホールドの各分枝管又は個々の
吸気ポートに燃料を同時噴射する燃料噴射方式と
上記副吸気通路式乱流発生方式とを組合せると、
気筒間の燃料分配が悪化し、副吸気通路による燃
焼改善効果が気筒間の空燃比の変動に減殺されて
エンジンのトルク変動が増大するという不具合が
あつた。

本発明は上記不具合を解消することを目的とす
るものであつて、電子制御式燃料噴射システムを
上記副吸気通路式乱流発生方法と組合せたときに
も燃料分配の悪化しない燃料供給装置を提供する
ことによつて、高速高負荷運転時の出力を確保す
るとともに低速低負荷運転時のトルク変動を防止
し稀薄（リーン）な燃焼用混合物でエンジンを運
転することを可能にして燃費の改善と有害排出ガ
ス成分の低減を実現することを目的とするもので
ある。

本発明は、上記燃料分配の悪化は、一定時期に
同時噴射され各気筒の吸気ポート内に滞留してい
る燃料が或る気筒が吸気行程になつた時に連通管
を介して廻り込んでその気筒に吸入されその結果
後続して順次吸気行程に入る他の気筒の吸入燃料
量が漸減することに因るものであるという知見に
立脚するもので、本発明はかかる事態を防止する
ため、多気筒内燃機関の主吸気絞弁下流の各気筒
の吸気通路に低負荷運転時にほぼ全閉される補助
吸気絞弁をそれぞれ設けると共に、上記主吸気絞
弁と上記補助吸気絞弁との間の吸気通路区間から
分岐し上記補助吸気絞弁をバイパスして各気筒の
吸気弁近傍に開口する噴流ポートを相互に連通状
態として副吸気通路を形成し、機関の低負荷運転
時において或る気筒が吸入行程になつたときには
吸入行程にない他の気筒の吸気通路から上記副吸
気通路を通じて吸気を誘引して上記吸入行程にあ
る気筒の上記吸気通路へ上記噴流ポートから吸気
を噴出させるようにし、さらに、各気筒の上記吸
気通路内の上記補助吸気絞弁と上記噴流ポートの
開口との間に開口するように、各気筒のための燃
料噴射弁をそれぞれ設けると共に、上記各気筒の
燃料噴射弁が各気筒の点火順序に従つて順次に作
動するように構成したことを特徴とする多気筒内
燃機関の電子制御式燃料噴射装置を提案するもの
である。

以下、添附図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本発明の電子制御式燃料噴射システム
を具えたエンジンの全体配置を示す図、第２図は
第１図の−断面図である。図は４気筒エンジ
ンを示すもので、周知のようにシリンダボア２ａ
〜２ｄを形成したシリンダブロツク４の上には動
弁系と吸排気ポートを具えたシリンダヘツド６が
装着してあり、シリンダボア２とその中で往復動
するピストン８とシリンダヘツド６との間には燃
焼室１０が形成されている。シリンダヘツド６の
側面には吸気マニホールド１２およびサージタン
ク１４が順次に固着されており、この吸気マニホ
ールド１２はシリンダヘツド６に接する基部１３
と該基部から延長する４つの分枝管１５ａ〜１５
ｄとから成る。吸入空気はエアクリーナ１６、吸
入空気流量を計測するためのエアフローメータ１
８、スロツトルバルブ２０を具えたスロツトルボ
デー２２を経てサージタンク１４に導かれ、そこ
から吸気マニホールド１２を介してシリンダヘツ
ド６内に形成された吸気ポート２４を経て燃焼室
１０に吸入されるようになつている。２６はマイ
クロコンピユータを内蔵した周知の電子制御ユニ
ツト（ECU）で、エアフロメータ１８からの吸
気量信号、エアフロメータに設けた吸気温センサ
２８からの吸気温信号、スロツトルボデー２２に
設けたスロツトルポジシヨンセンサ３０からの信
号、冷却水温センサ３２からの信号、エンジン回
転数センサ（図示せず）からの信号、等を入力し
て燃料噴射量を演算し燃料噴射指令信号を出力す
るためのものである。吸気マニホールド１２には
各気筒ごとに燃料噴射弁３４ａ〜３４ｄが設置し
てある。各燃料噴射弁３４には燃料ポンプ（図示
せず）から燃料ホース３６およびデリベリパイプ
３８を経て燃料が供給される。燃料噴射弁３４は
ソレノイドを有する公知の電磁式噴射弁で、電子
制御ユニツト２６からの噴射指令信号に応じて燃
料を吸気ポート２４に向つて噴射する。

各吸気マニホールド分枝管１５には補助絞り弁
４０ａ〜４０ｄが設けてあり、これらは共通の軸
４２により連動されるようになつている。軸４２
はたとえば特開昭55−75531に開示されているよ
うな制御弁４４により制御するダイヤフラム装置
４６の出力にリンクされており、エンジンの低負
荷運転時には補助絞り弁４０を回動して分枝管１
５内の主空気通路を実質上遮断し得るようになつ
ている。一方、シリンダヘツド６には、吸気ポー
ト２４に略々平行に小径の噴流ポート４８ａ〜４
８ｄが各気筒ごとに形成されている。これらの噴
流ポートは、第２図に断面を示しかつ第１図に点
線で示したところから明らかなように、吸気弁５
０の周縁に対して略々接線方向にポート２４の終
端部近傍に開口しており、空気がこれらの噴流ポ
ートから吸入された時には燃焼室内に乱流ないし
スワールが発生されるようになつている。各噴流
ポート４８は吸気マニホールド１２の基部１３内
に形成した長手方向に延長する連通路５２によつ
て互いに連通されており、一方、この連通路はた
とえば吸気マニホールド分枝管１５ｃの壁中に形
成した通路５４によつて補助絞り弁４０を側路し
てサージタンク１４の内部に連通されている。通
路５４、連通路５２、噴流ポート４８ａ〜４８ｄ
が副吸気通路を構成する。このような構成である
からエンジンの低負荷運転時に補助絞り弁４０ａ
〜４０ｄが全閉された時には吸入空気は専ら副吸
気通路から供給され、燃焼室内に乱れを発生させ
る。第１図下方に参照番号５６で示したのはデイ
ストリビユータで、その回転軸には８つの突起を
有する星形の点火パルス発生用ロータと１つの突
起を有する気筒判別用ロータを取付けてあり、他
方、デイストリビユータのハウジングには上記各
ロータに対応する位置において点火パルス検出セ
ンサ５８および気筒判別センサ６０が設置されて
いる。

各燃料噴射弁３４ａ〜３４ｄは噴射弁駆動回路
６２によつて点火順序に従つて順次に作動せられ
る。第３図はこの噴射弁駆動回路６２を含む電子
制御式燃料噴射装置のブロツク図で、デイストリ
ビユータ５６の点火パルス検出センサ５８（第１
図参照）は波形整形器６４およびフリツプフロツ
プ６６を介して電子制御ユニツト２６およびシフ
トレジスタ６８の一方の入力端子に接続されてい
る。一方、デイストリビユータ５６に設けた気筒
判別センサ６０は他の波形整形器７０を介してシ
フトレジスタ６８の他方の入力端子に接続されて
いる。電子制御ユニツト２６の燃料噴射指令信号
出力部およびシフトレジスタ６８の出力部は
ANDゲート７２ａ〜７２ｄの入力部に夫々接続
されている。各ANDゲート７２ａ〜７２ｄは抵
抗を介してトランジスタ７４ａ〜７４ｄのベース
に接続されている。各トランジスタ７４ａ〜７４
ｄのコレクタは各燃料噴射弁のソレノイド７６ａ
〜７６ｄを介して電源に接続され、エミツタは接
地されている。なおソレノイド７６ａは第１番気
筒に、７６ｂは第２番気筒に、７６ｃは第３番気
筒に、７６ｄは第４番気筒に夫々対応している。

次に第４図以下の図面を参照してこの電子制御
式燃料噴射装置の作動を説明する。エンジンのク
ランク軸に連動してデイストリビユータ５６の点
火パルス発生用ロータが回転するに伴い点火パル
ス検出センサ５８は電気信号を出力する。この電
気信号を波形整形器６４で整形して第４図ａのパ
ルス信号を得る。このパルス信号をフリツプフロ
ツプ６６で分周して第４図ｂのパルス信号を得て
これをシフトレジスタ６８の一方の端子に入力す
る。シフトレジスタの他方の端子には気筒判別セ
ンサ６０からの信号をシフトパルスとして入力す
る。このため第４図ｂのパルス信号は順次右方に
シフトされ、シフトレジスタ６８は各ANDゲー
ト７２に対して第４図ｃ〜ｆのいずれか対応する
パルス信号を出力する。他方、電子制御ユニツト
２６は周知の如くエアフローメータ１８からの信
号と点火信号によつて噴射量を決定し、ANDゲ
ート７２に向て第４図ｇに示した燃料噴射指令信
号を出力している。したがつて、各ANDゲート
７２ａ〜７２ｄは第４図ｃ〜ｆのパルスと同図ｇ
のパルスが重複する時期にのみ“１”の信号を出
力する。この出力信号にトリツガされて各トラン
ジスタ７４ａ〜７４ｄのコレクタとエミツタが導
通し、燃料噴射弁のソレノイド７６ａ〜７６ｄに
電流が流れて燃料が噴射される。第３図において
燃料噴射弁のソレノイドは上より第１、第３、第
４、第２気筒のものに対応しており、各気筒の点
火もこの順序で行われるので、燃料の噴射も点火
順序に従つて行われることになる。この状態は従
来の方式による場合と対比して示した第５図の噴
射タイミングチヤートから明らかであろう。第５
図ａは従来の方式による場合で、360゜間隔の同じ
時期に全気筒に対して一斉に燃料噴射を行つてい
るが、本発明の図示実施例の場合は、第５図ｂの
ように、各気筒の燃料噴射弁を180゜間隔で、各気
筒の点火順序に従つて順次に作動させることによ
り、各気筒の吸気行程と燃料の噴射時期とを合せ
ることを可能としている。

従来の電子制御式燃料噴射システムに上記副吸
気通路式乱流発生方式を組合せた場合には、副吸
気通路の連通路を介して燃料が廻りこむ気筒（第
５図ａに例示したクランク角180゜、540゜、900゜の
ように、燃料噴射開始からおよそ180゜の期間内に
吸気行程が来る気筒）と、燃料の廻りこみのない
気筒（第５図ａに例示したクランク角360゜、720゜
のように、燃料噴射開始からおよそ180゜以上の期
間経過後に吸気行程が来る気筒）との空燃比は、
第６図ａに示すように変動があつた。本発明は各
気筒の燃料噴射弁を点火順序に従つて順次作動さ
せるので或る気筒が吸気行程にあるとき他の気筒
の吸気ポートから噴流ポートおよび連通路を介し
て廻り込んで来る混合気の条件はどの気筒につい
ても同等の条件となる。このため、各気筒の空燃
比は第６図ｂに示したように均一となり、低負荷
運転時にトルク変動を最小にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子制御式燃料噴射装置を備えた４気
筒エンジンの全体配置図、第２図は第１図の−
断面図、第３図は噴射弁駆動回路のブロツク
図、第４図はパルス信号の経時変化を示す波形
図、第５図は噴射タイミングチヤート、第６図は
空燃比の変動を比較するグラフである。 １２……吸気マニホールド、１５……吸気マニ
ホールドの分枝管、２０……スロツトルバルブ、
２４……吸気ポート、２６……電子制御ユニツ
ト、３４……燃料噴射弁、４０……補助絞り弁、
４８……噴流ポート、５０……吸気弁、５２……
連通路、５４……通路、６２……噴射弁駆動回
路、６６……フリツプフロツプ、６８……シフト
レジスタ、７２……ANDゲート、７４……トラ
ンジスタ、７６……噴射弁のソレノイド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多気筒内燃機関の主吸気絞弁下流の各気筒の
   吸気通路に低負荷運転時にほぼ全閉される補助吸
   気絞弁をそれぞれ設けると共に、上記主吸気絞弁
   と上記補助吸気絞弁との間の吸気通路区間から分
   岐し上記補助吸気絞弁をバイパスして各気筒の吸
   気弁近傍に開口する噴流ポートを相互に連通状態
   として副吸気通路を形成し、機関の低負荷運転時
   において或る気筒が吸入行程になつたときには吸
   入行程にない他の気筒の吸気通路から上記副吸気
   通路を通じて吸気を誘引して上記吸入行程にある
   気筒の上記吸気通路へ上記噴流ポートから吸気を
   噴出させるようにし、さらに、各気筒の上記吸気
   通路内の上記補助吸気絞弁と上記噴流ポートの開
   口との間に開口するように、各気筒のための燃料
   噴射弁をそれぞれ設けると共に、上記各気筒の燃
   料噴射弁が各気筒の点火順序に従つて順次に作動
   するように構成したことを特徴とする多気筒内燃
   機関の電子制御式燃料噴射装置。