JPH0291437A

JPH0291437A - エンジンの燃料噴射供給装置

Info

Publication number: JPH0291437A
Application number: JP24125588A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Iwano; 浩岩野; Hiroshi Kuroiwa; 弘黒岩
Original assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1988-09-27
Publication date: 1990-03-30

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）この発明はエンノンの燃料噴射供給装置、特に吸気ポー
ト部とスロットル弁部に各インジェクタを備えるものに
関する。

（従来の技術）燃料噴射装置を備える電子制御エンジンが広く実用化さ
れており、こうしたエンジンでは全体のシステムがＷ％
１０図に示すように組まれる。同図は各気筒の吸気ポー
ト部６に駆動パルスにて開閉するインジェクタ２０を設
け、このインジェクタ２０ｆ）ｌｊｌｌ弁パルス幅を制
御することで供給燃料量を制御するタイプのものである
。

このタイプでの燃料噴射について説明すると（（株）鉄
道日本社発行の月刊誌「自動車工学Ｊ１９８６年１月号
第１月号頁ないし第１１４頁参照）、全気前同時噴射の
場合、次式（１）で表される燃料噴射パルス幅（Ｔ　ｉ
）がエンジン１回転につき２回点火タイミングに同期し
てインジェクタ２０に出力される。

”ｒｉ＝＝’ｒｐｘｃｏＥＦ’ｘα＋Ｔｓ　　　　　　
・＝（１）ここで、Ｔｐはエア７０−メータ１１により
検出される吸入空気流量（Ｑａ）と、クランク角センサ
１２にて計測されるエンジン回転数（Ｎｅ）とがらＴ　
ｐ＝　Ｋ　Ｃ０Ｎ５ＴＸ　Ｑ　ａ／　Ｎ　ｅ（Ｋ　Ｃ０
Ｎ５Ｔは定数）にて計算される基本パルス幅、Ｃ０ＥＦ
は１と各種補正係数との総和、ａは酸素センサ１４から
の信号に基づいて得られる空燃比のフィードバック補正
係数、Ｔｓはバッテリ電圧に応じる無効パルス幅である
。たとえば、Ｃ０ＥＦの中に水温増量補正係数（ＫＴＷ
）や始動及び始動後増量補正係数（ＫＡＳ）があり、Ｋ
ＴＷによれば水温センサ１３にて検出される冷却水温（
Ｔｗ）が低いはどＴｐが増量され、ＫＡＳによればクラ
ンキング中はＴｗが低いほど多（の燃料が、その後は一
定の割合で零になるまで増量される。つまり、冷間時は
噴射された燃料が気化しにくいため混合気の形成が困難
であり、気化しない燃料分だけ混合気が薄くなることを
考慮して、番目の燃料を供給することとしているもので
ある。

なお、通常の噴射タイミングは定常燃焼を良くするため
に吸入行程中とは同期しないようになっている。

また、加速時（スロットル弁スイッチ１５のアイドル接
点がＯＮからＯＦＦになったとき）には、通常の噴射タ
イミングとは別に割込み噴射を行って、加速時の運転性
の改善を図っている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、こうした装置では、冷間始動時での燃料増ｊ
ｉ？Ｉｌｌ正が燃費の悪化や空燃比の変動に伴うＨＣの
増大を招いたり、あるいは噴射された燃料で、α火プラ
グが濡れ烈火不能に陥る場合もある。

これらの原因は噴射された燃料粒子の挙動に関係するも
ので、冷間始動時には良好な混合気が形成されにくい点
にある。つまり、油滴は時間の経過とともに気化し、気
化燃料が油滴周囲の空気と拡散、混合して予混合気が形
成されるのであるが、シリンダ７に近い吸気ボー）８６
で噴射する方式の場合、噴射された燃料が直ぐにシリン
ダ７へと流入するため、油滴が気化を行う時間が十分に
とれず、良好な混合気の形成が妨げられるからである。

また、気化できない燃料粒子は点火プラグに付着して液
膜を形成してしまうのである。

このため、油滴の気化だけを考えるならば、インジェク
タをシリンダ７から離して設けることであるが、そうす
ると、今度はシリンダ７に応答良く燃料を供給すること
ができなくなる。

この結果、燃料噴射の応答性を低下させることなく、燃
焼に必要な混合気を形成させることが要求されるのであ
る。

この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、吸気ポート部に設けるインジェクタの他に、スロ
ットル弁部にもインジェクタを取り付け、エンジン始動
時には低温であるほど必要燃料量を多くし、かつ低温に
なるほど必要燃料量のうちスロットル弁部に取り付けた
インジェクタから供給すべき分担割合を多くするように
した装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）この発明は、第１図に示すように、吸気ポート部６に設
けられるインジェクタ２０と、スロットル弁部に設けら
れるインジェクタ３１と、エンノン温度（たとえば冷却
水温Ｔｗや油温）に応じた信号を出力するセンサ３２と
、このセンサ出力に応じて必要燃料量としての始動時基
本噴射量（Ｔ　ｓｒ）を算出する手段３４と、始動時基
本噴射量のうちＲ記スロットル弁部インジェクタ３１が
分担する割合（ＫＤ１５５Ｔ）を低温になるほど大きく
設定する手段３５と、設定された分担割合ＫＤＩＳＳＴ
に応じて前記一対のインジェクタ３１，２０が供給すべ
き燃料噴射量（スロットル弁部インジェクタ３１につい
てＴｉｔ＋ポート部インノエクタ２０についてＴ　ｉｐ
）を算出する手段３６．３７と、算出された燃料噴射量
を対応するインジェクタ３１．２０に出力する手７３３
８．３９とを設けた。３は吸気マニホールド、７はシリ
ンダである。

（作用）エンジン低温時にスロットル弁部インジェクタ３１から
必要燃料量の殆んどが供給されると、クランキングに伴
いスロットル弁回りを流れる気流にて、噴射燃料が砕か
れて微細化し、さらにスロットル弁下流の吸気マニホー
ルド３内で気化し周囲の空気と混合して予混合気がすみ
やかに形成される。このため、冷開時増量を従来のよう
に多くしなくとも、燃焼が安定し、かつ燃費も良（なる
。

また、ポート部６よりの燃料噴射が少なくて済むので、
シリンダ７内の点火プラグを濡らすことがない。

一方、暖機終了後の再始動時のようにエンジン高温時に
は、必要燃料量の総てがポート部インジェクタ２０より
供給される。

（実施例）第２図はこの発明の一実施例のシステム図で、エアクリ
ーナ（図示せず）、エア７０−メータを通ってダクト１
から入る空気は、スロットル弁２で絞られ、吸気マニホ
ールド３のコレクタ部４から分岐部５を経て各気筒のシ
リンダ７に流入する。

吸気ポート部６にはインジェクタ２０が吸気弁８に臨ん
で設けられる外、スロットル弁２の直ぐ上流にスロット
ル弁２に向けて燃料を噴射する別のインジェクタ３１が
設けられ、一対のインジェクタ２０．３１はいずれもフ
ントロールユニット４１からの駆動パルスにて駆動され
る。２１は一定の燃圧に保たれる燃料ギヤラリである。

１１はスロットル弁２上流の吸気通路に設けられるエア
７０−メータで、スロットル弁部を流れる空気流量（Ｑ
ａＬｈｒｏ）に応じた信号を出力する。

１２はクランク角の単位角度毎の信号とクランク角の基
準位置毎の信号を出力するクランク角センサで、単位角
度毎の信号はこれをコントロールユニット４１内でカウ
ントすることによりエンジン回献敗（Ｎ　ｅ）が計測さ
れる。１１はエンノンの冷却水温（Ｔｗ）を検出するセ
ンサで、エンジン温度を検出するセンサとして機能する
。１４は酸素濃度センサ（０２センサ）である。

マイクロコンビ二一夕から構成されるコントロールユニ
ット４１には、エフ７０−７−タ１１゜クランク角セン
サ１２．水温センサ１３などからの信号が入力され、こ
れらの信号に基づいて点火時期制御信号を出力するとと
もに、始動時には第３図に示す動作を、また始動後には
Ｎ１６図と第７図の動作を行って、一対のインジェクタ
２０，３１に駆動パルスを出力する。コントロールユニ
ット４１内のＲＯＭには始動時及び始動後の燃料制御に
必要なデータが入っている。たとえば、始動時につき、
必要燃料量としての始動時基本パルス幅（ＴＮＴ）のデ
ータと、そのうちスロットル弁部インジェクタ３１が分
担すべき割合（ＫＤＩＳ５Ｔ）を決めるデータである。

ここに、フントロールユニット４１は第１図の手段３４
〜３９の機能を備えるものである。

Ｎ４３図は、始動時にだけ実行されるルーチンである。

始動時であることはイグニツシ層ンスイッチが“５ＴＡ
ＲＴ″になったことから判定する。

まず、ステップ５１では冷却水温（Ｔｗ）に応じて始動
時基本パルス幅（ＴＮＴ）を読み込む、燃料噴射方式で
は、インジェクタの開弁パルス幅が燃料噴射量に相当す
るので、ＴＳＴはそのときの冷却水温Ｔｗに対して必要
とされる燃料量に相当する。

ＴＳＴの特性を第４図に示すと、低温になるほど多くの
燃料量が供給されるようにＴＳＴを設定する。

これは、低温になるほど噴射された燃料が気化しにくい
ので、それを補う必要があるからである。

さて、２つのインジェクタ２０，３１が設けられると、
いずれのインジェクタ３１，２０にどれだけの燃料量を
分担させるかが問題となる。そこで、始動時必要燃料量
のうちスロットル弁部インジェクタ３１が分担する割合
（Ｋｏ＋ｓｓ丁）を導入する。　ＫＤＩ５５７の特性を
第５図に示すと、Ｋ　ＤＩｓＳＴについてもＴｗに依存
させて設定する。つまり、低温になるほどＫ　Ｄ１５Ｓ
Ｔの値を大きくして必要燃料量の殆んどをスロットル弁
部インジェクタ３１から供給させるようにする。これは
、クランキングによりスロットル弁下流に発生する負圧
や気化空間としての吸気通路を利用して、燃料が気化し
やすいように促すためである。また、所定値以上の高温
ではｘｏ＋ｓｓｒの値を零とする。こうしたＫ　ＤＩ５
５Ｔはステップ５２で読み込ませる。

この結果、各インジェクタ３１，２０の供給すべき燃料
量がＴＳＴとＫＤＩ＄ＳＴを用いて定まる。つまり、ス
ロットル弁部インジェクタ３１についての燃料噴射パル
ス幅をＴｉｔ１ポート部インジェクタ２０についての燃
料噴射パルス幅をＴｉｐとすれば、ＴｉｔとＴｉｐが各
々次式にて算出される（ステンブ５３．５４）。

Ｔｉｔ＝Ｔ５ｙＸＫｏ＋ｓｓ丁＋Ｔｓ　　　　　　　　
　　−（２＞Ｔ　ｉｐ＝　Ｔ５ＴＸ　（１−Ｋｏｔｓｓ
ｒ）＋　Ｔｓ　　　・・・（３）ただしｓＴ５はバッテ
リ電圧に応じた無効パルス幅である。

なお、これらインジェクタ２０，３１による噴射タイミ
ングは吸気行程より前の一定の時期とし、エンジン回転
に同期して噴射させる。

この例の始動時の作用を説明すると、エンジンが低温で
あるほど始動時必要燃料量が多くされ、しかも必要燃料
量のうちスロットル弁部インジェクタ３１の分担する割
合が大きくされるので、必要燃料量の殆んどがこのイン
ジェクタ３１がら噴射される。始動時には、スロットル
弁２はわずがしか開いでいないので、クランキングによ
りスロットル弁下流に負圧が発生しでくると、インジェ
クタ３１から噴射された燃料はこのスロットル弁回りを
流れる気流にて微粒化され、さらにコレクタ部４や分岐
部５を移動する間に気化し周囲の空気と混合していく、
つまり、低温時にはシリング７から遠（離れた位置でた
（さん噴くことにより予混合気がすみやかに形成される
よう促すのである。

このため、冷間時増量を従来のように多くしなくとも、
良好な予混合気を得て燃焼が安定するので始動性が向上
し、燃費も改善できる。また、ポート部６より＠気弁８
に向けて燃料噴射を殆んどせずども済むので、微粒化す
る前の油滴がシリンダ７内の点火プラグに付着して液膜
化することもなく、失火を防止することができる。

一方、暖機終了後の再始動時のようにエンジン高温時に
は、スロットル弁部インジェクタ３１からの燃料供給が
停止され、必要燃料量の総てがポート部インジェクタ２
０から噴射供給される。高温時は予混合気が容易に形成
されるので、わざわざシリング７から遠く離れた位置で
噴く必要はなく、この場合にもスｅ！７）ル弁部で噴く
とすれば、燃料がシリング７に達するのに応答遅れを持
つことになり却って好ましくないのである。

＃６図と第７図は始ｓ後についてのルーチンで、第６図
のルーチンではインジェクタ位置に応じて興なる基本パ
ルス幅（吸気ポート部６についてＴ９１、スロットル弁
部についてＴ　９２）を算出する。これは、スロットル
弁部を流れる空気流量とポート部を流れる空気流量（シ
リングに流入する空気流量にほぼ等しい）とが一致しな
くなる過渡時に、インジェクタ位置が相違しても一定の
空燃比（たとえば三元触媒・方式では８！論空燃比）を
得るために考慮されるものである。たとえば、加速時に
なると、第８図に示すように、スロットル弁部を流れる
空気流量（Ｑａｔｈｒｏ）が急増してオーバーシュート
現象を生じているのに対してシリング７に流入する空気
流量（Ｑａｃｙｌ）はＱ　ａｔｈｒｏよりも緩やかな応
答で変化するので、両曲線の闇のずれに基づく誤差を解
消する必要があるのである。

したがって、ポート部６での基本パルス幅（Ｔｐｌ）は
Ｑａｅｙｌに応じて算出して初めで理論空燃比の得られ
る燃料相当量となり、Ｑａｔｈｒｏに応じでＴｐｌを算
出するとすれば、理論空燃比を外れて、三元触媒の転化
効率を落としぬる。空燃比は空気量と燃料量との比であ
るから、過渡時にあっても理論空燃比の混合気を得るた
めには、インジェクタ位置を通過する吸入空気流量に見
合った燃料量でなければならないのである。

このため、エフ７０−メータ１１にて測定されるＱａｔ
ｈｒｏからは、信号のなまし処理（平滑化処理）により
Ｑａｃｙｌを算出させろ（ステップ６２）。第８図で示
すＱａｔｈｒｏとＱａｅｙｌとの相対的な応答関係は、
吸気マニホールド３の空気容積の他、運転条件や過渡変
化の程度によって変わって（るので、平滑化を行うため
の定数は、運転条件や過渡の程度をパラメータとして予
め設定しておくことが望ましい。

そして、このＱａｃｙｌを用いて次式（４）により吸気
ポート部６での基本パルス幅（Ｔｐ＋）を算出する（ス
テップ６３）。

Ｔ　ｐ＋＝　Ｋ　Ｃ０Ｎ５１Ｘ　Ｑ　ａｃｙｌ／　Ｎ　
ｅ　　　　　−（４）ここで、Ｋ　Ｃ０Ｎ５Ｔは理論空
燃比を得るための定数である。実際には、Ｑａｃｙｌと
ＮｅとをパラメータとするＴ９＋テーブルがＲＯＭに形
成されており、このテーブルを参照することにより求め
られる。

さらに、次式（５）にて実効パルス幅（ＴｅＩ）を求め
る（ステップ６４）。

Ｔｅ１＝ＴｐｌＸＣＯＥＦＸｆｆ　　　　　　　＝４５
）ここで、Ｃ０ＥＦは１と特定の運松条件（たとえば冷
間時）を考慮するための各種補正係数との総和、ａは空
燃比のフィードバック補正係数で、これらの内容は従来
と同様である。

これに対して、スロットル弁部での基本パルス＠（Ｔ９
２）は、Ｑａｔｂｒｏをそのまま用いて良く、Ｔ　９２
＝　Ｋ　Ｃ０Ｎ５ＴＸ　Ｑ　ａｔｈｒｏ／　Ｎ　ｅ　　
　　　−°１（６）となる。

この場合の実効パルス幅（Ｔ　Ｃ２）はＴｅ２＝　ＴＩ
）２Ｘ　ＣＯＥ　Ｆ　Ｘ　（１−（７）である（ステッ
プ６５　＊　６６　）−Ｑ　ａｔｈｒｏとＮｅをパラメ
ータとするテーブルを参照してＴＩ２が求められること
など、Ｔｐｌと同様である。

この結果、Ｔｅｌが吸気ポート部６で単独に燃料噴射を
行う場合に理論空燃比を得るための必要燃料量に相当し
、同様にしてＴｅ２がスロットル弁部で単独に燃料噴射
を行う場合に理論空燃比を得るだめの必要燃料量に相当
する。

第７図は、一対のインジェクタ３１．２０．の各燃料噴
射パルス幅（Ｔ　ｉｔとＴ　ｉｐ）を算出するルーチン
で、始動後も分担割合（ＫＤＩ５）を用いてスロットル
弁部インジェクタ３１の燃料噴射パルス幅（Ｔｉｔ）と
ポート部インノエクタ２０の燃料噴射パルス幅（Ｔ　ｉ
ｐ）をそれぞれ次式（６）、（７）にて算出する（ステ
ップ７１〜７３）。

Ｔ　ｉｔ−Ｔ　Ｃ２Ｘ　Ｋ　０１５＋　Ｔ　ｓ　　　　
　　　＝（６）Ｔ　ｉｐ＝　ＴｅＩＸ（１−Ｋｏ＋ｓ）
＋　Ｔｓ　　　　・＝（７）ただし、Ｋ　ＤＩ５は、必
要燃料量のうちスロットル弁部インジェクタ３１の分担
割合であるが、始動後のものであり、したがって、その
内容は前述のＫ　ＤＩ５ＳＴとは相違し、第９図に示す
ように、エンジン負荷（吸入空気流量）に応じた値とす
る。つまり、低負荷時にはスロットル弁部インジェクタ
３１のみから必要燃料量のすべてを噴射し、この逆に高
負荷時にはポート部インジェクタ２０セけがら噴射させ
るようにする。

これらインジェクタ２０，３１による噴射タイミングに
ついても、始動時と同様、吸入行程より前の一定の時期
とし、エンジン回転に同期して噴射させる。ただし、割
込み噴射のような非同期噴射を行うことはしない。

したがって、エンノン低負荷時には、スロットル弁下流
に大きな負圧が発達するので、スロットル弁部インジェ
クタ３１がら必要燃料量の総てが噴射されると、スロッ
トル弁２の回りを流れる高速気流にて噴射燃料が微粒化
され、さらに吸気マニホールド内を移動する間に気化し
周囲の空気と混合していく。つまり、冷間始動時と同様
にして予混合気がすみやかに形成される。このため、燃
焼が安定し、燃費も改善できる。

なお、高負荷時にはスロットル弁部インジェクタ３１か
ら噴射しても、スロットル弁２回りの気流速度が低下す
るため燃料の微粒化を行わせることができないので、高
負荷時になるとインジェクタ３１からの噴射が停止され
、必要燃料量の総てがポート部インジェクタ２０がら供
給される。

一方、低負荷からの加速時、たとえばインジェクタ２０
の噴射が終了した後にスロットル弁２が大きく開かれる
場合には、すでに吸気マニホールド内に予混合気が満た
されているため、次の噴射タイミングまで待たずとも、
シリング７に流入する空気量の急増に対応して、吸気マ
ニホールド内に存在する予混合気がシリング７に流入す
る。つまり、インジェクタ２０が機能しない間の燃料不
足が低負荷時に吸気マニホールド内に蓄えである予混合
気にて補われることになるので、シリング７内の混合気
が希薄化して失火することがなく、トルクがすみやかに
立ち上がる。この結果、加速性が十分に改善され、加速
時だからといって市込み噴射を行う必要がなくなろ。

さらに、各インジェクタ２０，３１を設けた位置での吸
入空気流量に見合った必要燃料相当、！ｌ１（８激に立
ち上がるＱａｔｌ＋ｒｏに対しではＴｅ２、ゆっくり立
ち上がるＱａｃｙｌに対してはＴｅＩ）が算出されると
、供給燃料１が一対のインジェクタ２０１３１で分担さ
れるといっても、両インノエクタ２０゜３１から供給さ
れる燃料１は、合計としても理論空燃比の混合気を与え
る。この結果、加１時にも理論空燃比の混合気が得られ
るので、スムーズに加速が行なわれ、この逆に減速時に
は、空燃比が理論空燃比を外れてリッチ化することがな
いので、三元触媒の転化効率を落としめすに済む。

（発明の効果）この発明は、吸気ポート部に設けたインジエクタの他に
、スロットル弁部にも別のインジエクタを追加し、始動
時のエンジン温度が低いほど必要燃料量を増やし、かつ
エンジン温度が低いほどスロットル弁部インノエクタが
分担する割合を大きくするようにしたため、吸気マニホ
ールド内で予混合気が形成されることとなり、冷間始動
時に燃料増量をさほどすることなく安定した始動性が得
られるばかりか、燃費も改善され、かつ点火プラグが濡
れることに伴う失火を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図はこの発明
の一実施例の制御系のシステム図、第３図はこの実施例
の始！ｌ１ＩＩＩＬ’？の制＃動作を説明するための流
れ図、１４図と第５図はこの実施例のＴ５ＴとＫＤＩＳ
５Ｔの内容を示す特性図、第６図と第７図はこの実施例
の始動後の制御動作を説明するための流れ図、第８図は
加速時の吸入空気流量の変化特性を示す波形図、ＰｐＩ
Ｊ９図は前記実施例のＫ　［１１５の内容を示す特性図
、第１０図は従来例のシステム図である。２・・・スロットル弁、３・・・吸気マニホールド、４
・・・フレフタ部、５・・・分岐部、６・・・吸気ポー
ト部、７・・・シリンダ、１１・・・エア７０−７−タ
、１２・・・クランク角センサ、１３・・・水温センサ
、２０・・・ポート部インジェクタ、３１・・・スロッ
トル弁部インジエクタ、３２・・・エンジン温度センサ
、３４・・・始動時基本噴射量算出手段、３５・・・分
担割合設定手段、３６．３７・・・燃料噴射量算出手段
、３８．３９・・・出力子１５１．４１・・・コントａ
−ルユニット。特許出願人　　　　日産自動車株式会社特許出願人　　
　　株式会社日立製作所第３図第４図第５図ｗ第６図第図

Claims

【特許請求の範囲】

吸気ポート部に設けられるインジェクタと、スロットル
弁部に設けられるインジェクタと、エンジン温度に応じ
た信号を出力するセンサと、このセンサ出力に応じて必
要燃料量としての始動時基本噴射量を算出する手段と、
始動時基本噴射量のうち前記スロットル弁部インジェク
タが分担する割合を低温になるほど大きく設定する手段
と、設定された分担割合に応じて前記一対のインジェク
タが供給すべき燃料噴射量を算出する手段と、算出され
た燃料噴射量を対応するインジェクタに出力する手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの燃料噴射供給装置
。