JPH029948A - エンジンの燃料噴射装置 - 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、吸気ポート近傍の独立吸気通路に気筒毎にメ
インスロットル弁が設けられる一方、該メインスロット
ル弁より上流の共通吸気通路にサブスロットル弁が設け
られたエンジンの燃料噴射装置に関ずろ乙のである。

［従来の技術］ スロットル弁を吸気ポート近傍の独立吸気通路に各気筒
毎に配設して、スロットル弁の開作動に対する燃焼室内
への吸気充填量の増加の時間遅れを低減し、加速応答性
の向−」ユを図るようにしたエンジンは一般に知られて
いる。

ところが、このように各気筒毎にスロットル弁を配置し
たエンジンでは、スロットル弁に若干の組み付は誤差が
生じるので、アイドル時等、スロットル弁の開度が小さ
いときには、スロットル弁と独立吸気通路との隙間のば
らつきが無視できなくなり、これに伴って各気筒ｆｒｊ
の吸気充填量にばらつきが生じるといった問題があった
。

そこで、吸気ポート近傍の独立吸気通路に気筒ｆｌｊに
メインスロットル弁を設ける一方、これより上流の共通
吸気通路にサブス［１ノトル弁を設け、アイドル時等、
吸気量の少ないときにはザブスロソ）・ル弁を絞って、
サブスロットル弁下流かつメインスロットル弁１―流の
独立吸気通路を所定の負圧に維持し、独立吸気通路のメ
インスロットル弁上流側と下流側の圧力差を小さくし、
アイドル時等、吸気量の少ないときのメインスロットル
弁の開度を比較的大きく設定できるようにして、メイン
スロットル弁と独立吸気通路の隙間のばらつきによる影
響を排除するようにしたエンジンが提案されている。

ところで、アイドル吸気量を調節するために、スロット
ル弁をバイパスしてスロットル弁上流側の吸気通路とス
ロットル弁下流側の吸気通路とを連通ずるバイパス吸気
通路を備えたエンジンは一般に知られているが（例えば
、特開昭５９−２９７３３号公報参照）、メインスロッ
トル弁とサブスロットル弁とを備えた上記エンジンにバ
イパス吸気通路を設ける場合、一般にサブスロットル弁
上流の共通吸気通路とメインスロットル弁下流の独立吸
気通路とを連通してバイパス吸気通路が設けられる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、メインスロットル弁とサブスロットル弁を備
えたエンノンに、」−記バイパス吸気通路を設けた場合
、バイパス吸気通路の」（通吸気通路への開口部は大気
圧であり、一方独立吸気通路への開口部は強い吸気負圧
となっているので、バイパス吸気通路の４−流側端部と
下流側端部の圧ツノ差は非常に大きくなる。このため、
バイパス吸気量を適１Ｖ、な流量に制御するためには、
各気筒の独立吸気通路に接続されるバイパス吸気通路の
径を比較的小さく設定Ｕ゛さるを得ないが、バイパス吸
気通路を小径にするとその径の誤差が大きくなる。した
がって、各独立吸気通路に接続される谷バイパス吸気通
路のｉ子の誤差により各気筒のアイドル吸気Ｉ１１にば
らつきが生じるので、吸気充填量にばらつきが生じ、サ
ブスロットル弁を設けて各気筒のアイドル時の吸気充填
ｉｆｋのばらつきを防止しようとした当初の目的か達成
てきないといった問題かあった。

また、各気筒のバイパス吸気通路が互いに連通するので
、吸気行程にある気筒には、強い吸気負圧によって他の
気筒の独立吸気通路の吸気が吸弓される。このため、と
くにアイドル時には過剰な吸気か供給されるので、アイ
ドル回転数を所定の低い回転数にＲイＬ持することがで
きなくなり、アイドル安定性が低下するといった問題が
あった。

本発明は−に記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、吸気ポート近傍の独立吸気通路に気筒毎にメイン
スロットル弁が設けられたエンジンにおいて、アイドル
時等、吸気量の少ない運転領域での各気筒の吸気充填量
のばらつきを有効に防止するとともに、アイドル時の吸
気充填量を適正値に維持しつつ、加速応答性の向」二を
図ることができるエンジンの燃料噴射装置を提供するこ
とを［１的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達するため、吸気ポート近傍の独
立吸気通路に各気筒ｆｊｊにメインスロットル弁か設け
られたエンジンにおいて、上記メインスロットル弁より
上流側の共通吸気通路にサブスロットル弁が設けられる
とともに、少なくとらアイドル時に吸気を供給するバイ
パス吸気通路が、サブスロットル弁上流の共通吸気通路
と、メインス〔Ｊットル井上流の独立吸気通路とを連通
して設けられたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装
置を提供する。

［発明の作用・効果］ 本発明によれば、アイドル時等、吸気量が少ない運転領
域では、サブスロットル弁が絞られるので、サブスロッ
トル弁とメインスロットル弁との間の独立吸気通路内の
圧力が、大気圧と吸気負圧の間の中間的な所定の負圧に
９イｆ持され、メインスロットル弁の」二流側と下流側
の独立吸気通路の圧力差を小さくできるので、アイドル
開度をはじめとしてメインスロットル弁の開度を比較的
大きく設定することができる。そして、メインスロット
ル弁開度を大きく設定ずろことができれば、各気筒のメ
インスロットル弁と独１γ吸気通路の隙間のばらつきの
影響が実質的に無視できるようになるので、これに起因
する各気筒の吸気充填ｈ１のばらつきを防止することが
できる。

また、バイパス吸気通路の下流側端部を、気筒内の吸気
負圧より負圧の弱い（圧力が高い）メインスロットル弁
上流の独立吸気通路に接続しているので、バイパス吸気
通路の上流側端部と下流側端部の圧力差が小さくなる。

このため、バイパス吸気通路を比較的大径に設定するこ
とができるので、バイパス吸気通路の径の誤差を低減し
て、アイドル時のバイパス吸気通路の径の誤差に起因す
る吸気充填量のばらつきを防止することができる。また
、吸気行程にある気筒の吸気負圧が他の気筒に直接作用
しないので、吸気行程にある気筒に他の気筒の吸気がバ
イパス吸気通路を通して流入せず、アイドル吸気量を適
正値に維持することできる。

したがって、各気筒の吸気充填量のばらつきを有効に防
止し、かつアイドル安定性を高めつつ、加速応答性の向
上を図ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第１図と第２図とに示すように、第１〜第４気筒＃ｌ〜
＃４を備えた４気筒エンジンＧＥは、例えば、第１気筒
＃１を例にとると、吸気弁Ｉが開かれたときに、吸気ポ
ート２から燃焼室３内に吸気（混合気）を吸入し、この
吸気をピストン４で圧縮して点火プラグ（図示せず）で
着火・燃焼させ、燃焼ガスを排気弁５が開かれたときに
排気ポート６から排気通路７に排出するようになってい
る。

そして、第１〜第４気筒＃１〜＃４の各燃焼室３に吸気
を供給するために、共通吸気通路９が設けられ、この共
通吸気通路９には、上流から順に、吸気中の浮遊塵を除
去するエアクリーナ１１と、吸気Ｅｊｔを検出ケるエア
フローメータＩ２と、後で詳説するように、吸気量の少
ない運転領域では開度か絞られ、その下流側を大気圧と
吸気負圧の中間的な所定の負圧に維持するサブスロット
ル弁１３と、吸気量を安定化するためのサージタンクＩ
５とが設けられ、該サージタンク１５の共通吸気通路９
との接続部近傍には、所定の軽負荷域では後で詳説する
ように、サブスロットル弁１３とサージタンク１５とを
介して燃焼室３に供給される吸気（以Ｆ、単にザージタ
ンク側吸気という）に燃料を噴射するアシストインンエ
クタ１４が設けられている。なお、上記アシストインジ
ェクタ１４は、燃料と吸気とのミキシングを促進するた
め、例えばスワールタイプのような燃料の微粒化の良好
なものを用いるのが好ましい。そして、アシストインン
エクタ１４は噴射口をサージタンク１５側に傾けて配置
され、噴射された燃料がサージタンク１５内に均一に拡
散するようになっている。

上記ザージタンク１５には、第１〜第４気筒＃Ｉ〜＃４
の各吸気ポート２と、夫々、連通ずる各独立吸気通路１
７か接続され、これらの各独立吸気通路１７には、夫々
、アクセルペダルと連動して開閉されるメインスロット
ル弁１８が設けられ、このメインスロットル弁１８のや
や下流には吸気ポート２方向に燃料を噴射するメインイ
ンジェクタ１９が噴射口を下流側に傾けて配置されてい
る。

なお、これらのメインインジェクタ！９は一般の燃料噴
射式エンジンに用いられる音道のインジェクタである。

そして、サブスロットル弁１３とメインスロットル弁１
８とは連結機構（図示せず）を介して連結され、メイン
スロットル弁１８の開度が所定の開度より小さいときに
はサブスロットル弁１３か絞られる一方、メインスロッ
トル弁１８の開度が所定の開度以−にのときにはサブス
ロットル弁１３が全開されるようになっている。なお、
サブスロットル弁１３を開閉するソレノイド機構を設け
ろととらに、メインスロットル弁１８の開度を検出する
スロットルセンサを設け、スロットルセンサの出力に応
じて電磁的にサブスロットル弁Ｉ３を駆動するようにし
てらよい。

また、サブスロットル弁Ｉ３よりやや上流の共通吸気通
路９と、各気筒＃１〜＃４のメインスロットル弁１８の
閉弁位置の直＜−に流の独立吸気通路Ｉ７とを連通する
バイパス吸気通路２１が設けられている。共通吸気通路
９への接続部近傍において、バイパス吸気通路２１には
、これを開閉するアイドル回転敢制御弁２２が設けられ
、このアイドル回転敢制御弁２２は、コントロールユニ
ット２３からの信号を受けて開度が制御され、バイパス
吸気通路２１を通して３気筒＃１〜＃・１の各燃焼室３
に供給される吸気（以下、単にバイパス吸気という）の
流量を制御するようになっている。

」１記アイドル回転数制御弁２２は、アイドル時におい
てアイドル回転数を所定値に維持するためにバイパス吸
気量を制御する一方、非アイドル時においてアシストイ
ンジェクタ１４から燃料が噴射されるときには、バイパ
ス吸気量の全吸気量に対する比率を一定に維持ケろため
にバイパス吸気量を制御ずろようになっている。なお、
バイパス吸気通路２１は、アイドル回転数制御弁２２の
ややＦ流の分岐部２４で分岐して、各気筒＃ｌ〜＃４の
独立吸気通路１７に接続されている。

七δ己コントロールユニット ンピュータで構成されたエンジンＣＥの総合制御装置で
あり、吸気ＩＱ、エンジン回転数Ｎ、吸気、〃に度等を
制御情報として、所定の制御を行うようになっているか
、以下では本願に関連するメインインジェクタ１９とア
ンストインジェクタＩ４の燃料噴射量制御についてのみ
、第３図に示すフローヂャートに従って制御方法を説明
する。

制御が開始されろと、ステップＳｌで、エンジン回転数
Ｎ、吸気ｉｔｌＱ等の制御情報が読み込まれろ。

ステップＳ２では、次式を用いて全燃料噴射量に相当す
る基本噴射パルス幅′Ｉ″ｐか算出される。

Ｔｐ＝に一Ｑ／Ｎ 」１式において、ｋは燃焼室３内の混合気の空燃比を理
論空燃比（Δ／Ｆ＝１４．７）にセットずろために必要
とされろ全燃料噴射量に相当する噴射パルス幅を算出す
るための係数であり、晋通の方法で算出される。

ステップＳ３．５４ではエンジンＣＥの運転状態がメイ
ンインジェクタ１９とアノストインジェクタＩ４の両方
から燃料噴射を行うべき低回転・軽負荷域（以下、両イ
ンノエクタ領域という）にあるか、それとも、メインイ
ンジェクタ１９のみから燃料噴射を行うへき中・高回転
域または中・高負荷域（以下、メインインジェクタ領域
という）にあるかが判定される。

本実施例では、第４図中の領域Ｉで示すような、Ｎ≦Ｎ
，、かつ、Ｔｐ≦ＴＩ）＋となる低回転・軽負荷域では
、加速応答性の向上を図るために、メイン６インジエク
タ１９とアシストインジェクタ１４の両方から燃料を噴
射するようにしている。この場合、バイパス吸気とメイ
ンインジェクタ１９から噴射される燃料とで、吸気ポー
ト２近傍にややリーンな混合気が生成される一方、サー
ジタンク１５内とアシストインジェクタＩ４から噴射さ
れろ燃料とてややリッヂな混合気（例えば、Ａ　／　Ｆ
１ａ）が生成され、このややリッヂな混合気はサージタ
ンク１５内に所定量保留される。そして、エンジンＣＥ
がこのような状態にあるときに、メインスロットル弁１
８が開方向に作動され、加速が開始されたときには、サ
ージタンク１５内のややリッヂな混合気が一気に燃焼室
３に吸入される。

したがって、加速開始後燃焼室３内に吸入される吸気の
り一ン化が防止され、加速応答性の向上が図られろ。こ
の場合、例えば、第５図中の折れ線Ｇ１で示すようにメ
インスロットル弁１８が開方向に作動された場合、本実
施例によれば曲線Ｇ。

て示すように応答遅れ時間がｄ，となり、曲線Ｇ３で示
ずようなアシストインジェクタを設けていない燃料噴射
式エンジンの応答遅れ時間ｄ２に比べて大幅に短くなっ
て４３す、したがって加速応答性が大幅に向−１−ケる
。

ところで、曲記したとおり、バイパス吸気通路２１の各
気筒＃１〜＃４の独立吸気通路１７への接続部は、夫々
、メインスロットル弁１８の閉弁位置の直ぐ一ヒ流に配
置されている。このため、アイドル時にはメインスロッ
トル弁１８がほとんど開かれないので、第６図中のＸて
その状態を示すように、上記接続部はメインスロットル
弁１８の」１流側に位置する一方、非アイドル時にはメ
インス〔ｌットル弁Ｉ８がＪシ度に開かれ、第６図中の
Ｙでその状態を示すように、−１一記接続部はメインス
ロットル弁１８の下流側に位置ずろ。１，たがって、ア
イドル時には、各気筒＃１〜＃４が吸気行程にあるとき
でしその吸気負圧が直接的にバイパス吸気通路に作用し
ないので、吸気行程にある気筒に他の気筒の吸気が吸引
されることが防止される。

このため、アイドル時の吸気充填量が所定の適正値に維
持され、したがってアイドル回転数が適正値に維持され
、アイドル安定性の向」二を図ることができる。また、
非アイドル時においては、メインスロットル弁１８が適
度に開かれるので、上記接続部はメインスロットル弁１
８の下流側に位置する。したがって、第４図の領域ｌで
示ずような両インノエクタ域では、メインスロットル弁
１８の下流にバイパス吸気が供給され、このバイパス吸
気とメインインジェクタ１９とから噴射される燃料とで
、所定のリーンな混合気を生ｐＥできるようになってい
る。

また、１ｒｌｊ記したとおり、アイドル時、軽負荷特等
吸気量の少ない運転領域では、サブスロットル弁Ｉ３が
絞られるので、ザーノタンク！５内の圧力と、３気筒＃
１〜＃４のメインスロットル弁１８よりト流側の独立吸
気通路１７内の圧力とは、大気圧と燃焼室３内の吸気負
圧の間の所定の負圧に維持されるので、メインスロット
ル弁Ｉ８の」１流側と下流側の独立吸気通路１７の圧力
差が小さくなる。したがって、吸気ｈ１に対するメイン
スロットル弁１８の開度が大きくなるので、アイドル時
等、吸気１１１の少ないときで乙、メインスロットル弁
１８が適度に開かれる。このため、各気筒＃ｌ〜＃４の
メインスロットル弁１８のンール性のばらつきによる各
気筒毎の吸気充填量のばらつきが低減されるので、各気
筒の出力の均一化を図ることができろ。

ステップＳ３でＮ　＜　ｌ’Ｊ　＋であり（ＹＥＳ）、
かつステップＳ４て’ｌ’　ｐ＜　Ｔ　ｐ、てあれば（
ＹＥＳ）、エンジンＣＩ’Ｅの運転状態は第４図中の領
域１で示ずような両インンエクタ領域にあるので、加速
応答性の向１−を図るために、制御はステップＳ５〜Ｓ
６の両インノエクタ噴射ルーヂンに進められる。

ステップＳ５では、次式によって、アンストインジェク
タパルス幅′ｒａＩＪ＜算出される。

Ｔａ＝Ｋ・ｉ”　ｐ 上式において、′ｒｐは前記のステップＳ２で算出され
た基本噴射パルス幅であり、Ｋは全燃料噴射ｈ１中、ア
ンストインジェクタ１４からの燃料噴射量の割合を示す
定数である。本実施例では、詳しい説明は省略するが、
アイドル回転数制御弁２２をコントロールすることによ
って、バイパス吸気量が全吸気量Ｑに対して一定の比率
となるように制御されるので、サージタンク側吸気量と
バイパス吸気量の比率が一定化され、したがって、アン
ストインジェクタ１４とメインインジェクタＩ９の燃料
噴射量の比率は一定値Ｋに維持するだけでよく、負荷に
応じて変化させろ必要はない。したかって、制御ロノソ
クは非常に簡素化される。

ステップＳ６では、次式によってメインインジェクタパ
ルス幅′Ｉ″ｍが算出される。

Ｔｍ＝（１−Ｋ）・Ｔｐ−Ｃ 上式においてＫはステップＳ５で説明した定数にと同し
ものであり、Ｃはバッテリ電圧、吸気温度等に対する補
正係数である。なお、定常性能への影響を避けるため、
アンストインジェクタ１４の分担は極力少なくするのが
好ましい。そして、ステップＳ９で」１記ＴａとＴｍと
が出力された後、制御はステップＳｌに復帰して続行さ
れる。

一方、ステップＳ３でＮ≧Ｎ、であるか（Ｎｏ）、また
はステップＳ４でＴｐ≧′Ｉ″ｐ、である場合には（Ｎ
Ｏ）、エンジンＣＥの運転状態は第４図中の領域１１て
示すようなメインインジェクタ領域にあり、メインイン
ジェクタ１９だけから燃料噴射を行っても加速応答性は
実質的に悪化しないので、制御はステップ８７〜Ｓ８の
メインインジェクタ噴射ルーヂンに進められる。

ステップＳ７では、アンストインジェクタ１７Ｉからの
燃料噴射を停止するために、アンストインジェクタパル
ス幅Ｔａが０にセットされる。

ステップＳ８では、次式により、メインインジェクタパ
ルス幅Ｔ　ｍが算出される。

１’ｍ＝Ｔｐ−ｃ ［ユ式において、Ｃはバッテリ電圧、吸気温度等に対゛
・１−る補正係数てあり、ステップＳ６で説明した補正
係数Ｃと同一である。そして、ステップｓ９で１〕記Ｔ
ａと１゛ｍとが出力された後、制御はステップＳｔに復
帰して続行される。

以−し、本発明によれば、アイドル安定性を損なうこと
なく、かつ、吸気量が少ない運転領域での各気筒間の出
力を均一化しつつ、軽負荷域からの加速応答性の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる燃料噴射装置を備えたエンジ
ンのンステム構成図である。 第２図は、第１図に示すエンジンの第１気筒の立面断面
説明図である。 第３図は、フントロールユニットによるメインインジェ
クタとアシストインジェクタの制御方法を示すフローヂ
ャートである。 第４図は、アシストインジェクタの作動領域のエンジン
負荷とエンジン回転数とに対する特性を示す図である。 第５図は、アシストインジェクタを設けたエンジンとア
ンストインジェクタを設けていないエンジンの、軽負荷
域からの加速応答性の特性を示す図である。 第６図は、第２図に示すエンジンにおいて、メインスロ
ットル弁の作動状態と、バイパス吸気通路の独立吸気通
路への接続部との位置関係を示す図である。 ＣＥ・・・エンジン、２・・・吸気ポート、３・・・燃
焼室、９　・共通吸気通路、１２　Ｊ、アン〔１−メー
タ、１３・・・サブスロットル弁、１４・・・アシスト
インジェクタ、１５・・・ザーノタンク、１７・・独立
吸気通路、１８・・メインスロットル弁、＋９＝−メイ
ンインジェクタ、２１・・・バイパス吸気通路、２２・
・アイドル回転数制御弁、２３・・・コントロールユニ
ット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気ポート近傍の独立吸気通路に各気筒毎にメイ
   ンスロットル弁が設けられたエンジンにおいて、 上記メインスロットル弁より上流側の共通吸気通路にサ
   ブスロットル弁が設けられるとともに、少なくともアイ
   ドル時に吸気を供給するバイパス吸気通路が、サブスロ
   ットル弁上流の共通吸気通路と、メインスロットル弁上
   流の独立吸気通路とを連通して設けられたことを特徴と
   するエンジンの燃料噴射装置。