JPH0458031A - 内燃機関の燃料噴射装置 - 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〕 本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の燃料噴射装置の従来例として、以下のような
ものかある（特開昭６３−１７０５３８号公報参照）。

すなわち、吸気通路の内壁に沿って液状に流れる燃料（
以下、壁流燃料と称す）の量を検出し、検出された壁流
燃料量に応じて燃料噴射量を補正することにより燃料の
移送遅れ分を補正し、特に過渡運転時の空燃比を最適に
制御するようにしている。

〈発明か解決しようとする問題点〉 しかしなから、このような従来の燃料噴射装置において
は、検出された壁流燃料量に応じて燃料噴射量を補正す
るようにしているので、燃料の移送遅れはなくすことか
できるか、壁流燃料量を低減できず、燃費の悪化や排気
性状の悪化を招くという不具合かある。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、壁
流燃料量を抑制して燃費及び排気性状を向上できる燃料
噴射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〉 このため、本発明は第１図に示すように、所定の噴射時
期に燃料噴射弁Ａを駆動制御して燃料を吸気通路に噴射
供給するものにおいて、前記吸気通路内壁に沿って液状
に流れる壁流燃料量を検出する壁流燃料量検出手段Ｂと
、検出された壁流燃料量に基ついて前記噴射時期を補正
する噴射時期補正手段Ｃと、補正された噴射時期に前記
燃料噴射弁へを駆動制御する駆動制御手段りと、を備え
るようにした。

〈作用〉 このようにして、壁流燃料量に基ついて噴射時期を補正
することにより、壁流燃料量を最少量に抑制し、燃費及
び排気性状を向上させるようにした。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基ついて説明する。

第２図〜第４図は本発明の第１実施例を示す。

第２図において、シリンダヘッドｌには吸気弁２か取付
けられ、吸気弁２近傍の吸気ポート３に向けて燃料を噴
射する燃料噴射弁４か各気筒に設けられている。前記燃
料噴射弁４は、マイクロコンピュータ等からなる制御装
置５により所定の噴射時期に駆動されて、吸気ポート３
に燃料を噴射する。

また、吸気ポート３内の壁流燃料量を検出するために、
光ファイバ６の一端部か吸気ポート３下壁に取付けられ
その一端面か吸気ポート３内壁と路面−になって吸気ポ
ート３内に臨ませである。

前記光ファイバ６の他端部には光源と光電変換素子とを
内蔵するユニット７が取付けられ、光源から発せられた
光は光ファイバ６の一部を通過して吸気ポート３内に照
射され、反射された光か光ファイバ６の他部を通って光
電変換素子に入力される。光電変換素子は入力された光
量に対応する電圧を発生してその電圧を制御装置５に出
力する。

ここで、光ファイバ６による壁流燃料量の検出機能を説
明すると、これは光の屈折率の変化を利用したものであ
る（特開昭５９−４４６４１号公報、特開昭６３−１２
９１１８号公報参照）。

すなわち、光ファイバ６の一端面に壁流燃料が付着して
いるときには付着していないときに較へて一端面におけ
る光の屈折率が小さくなるので、壁流燃料を透過する光
量か多くなり反射光強度か低下する。したがって、この
反射光強度を検出することにより燃料噴射量を検出でき
るのである。

したかって、光ファイバ６及びユニット７か壁流燃料量
検出手段を構成する。

また、制御装置５にはクランク角センサ８からのレファ
レンス信号（例えば４気筒内燃機関ではクランク角度で
１８０°毎に出力され機関回転速度に対応する）及びポ
ジション信号（例えばクランク角度で２°毎）と、エア
フローメータにより検出された吸入空気流量検出信号と
、か入力されている。

ここでは、制御装置５か噴射時期補正手段と駆動制御手
段とを構成する。

次に、作用を第３図のフローチャートに従って説明する
。尚、第３図のフローチャートに示すルーチンは定常運
転時に実行されるのか望ましい。

また、初期データである噴射時期は書換可能な噴射時期
マツプ（ＲＡＭ）に機関回転速度と吸入空気流量（機関
負荷）とに対応させて記憶されている。ここで、初期の
噴射時期は燃費及び排気性状を最適に維持する壁流燃料
量のときの値に実験等により求めて設定されている。ま
た、噴射時期は吸気弁の開弁期間にて燃料か噴射される
ように設定されている。

制御装置５は検出された機関回転速度と吸入空気流量と
に基づいてマツプから噴射時期を検索し、クランク角セ
ンサ８からのレファレンス信号とポジション信号とに基
ついて検索された噴射時期に燃料噴射弁４を駆動制御し
て吸気ポー１−３に燃料を噴射させる。

かかる燃料噴射制御中に第３図のフローチャートに示す
ルーチンか実行される。

Ｓｌでは、クランク角センサ８からの信号に基ついて算
出された機関回転速度Ｎとエアーフローメータからの信
号に基ついて検出された吸入空気流量Ｑとを読込む。

Ｓ２では、読み込まれた機関回転速度Ｎと吸入空気流量
Ｑとに応じて噴射時期ＴＭをＲＡＭから検索する。

Ｓ３では、検索された噴射時期ＴＭを噴射時期Ｔとして
セットし、そのタイミングに燃料噴射弁４を作動させて
燃料噴射を行わせる。

Ｓ４では、ユニット７の光電変換素子から入力される電
圧に基づいて実際のクランク角区間ＦＣＡ。

を読込む。このクランク角区間ＦＣＡ、は、第４図に示
すように、反射光強度かスライスレベルＦＩＲ以下にな
ったときのクランク角度に相当し、ＦＣＡ、か第４図中
破標示の如く長くなると壁流燃料量か増大する。

Ｓ５では、噴射時期Ｔを所定量△Ｔ早めて、それを新た
な噴射時期Ｔとし、そのタイミングに燃料噴射弁４を作
動させて燃料噴射を行う。

Ｓ６では、Ｓ５の噴射時における壁流量を示すものとし
てクランク角区間ＦＣＡ２を読み込む。

Ｓ７では、Ｆ　ＣＡ　＋　とＦ　ＣＡ　２　とを比較し
、ＦＣＡ　＋　＞　Ｆ　ＣＡ　２　　（壁流量減少）の
ときには、噴射時期Ｔの変更方向か早める方向で正しか
ったことを示しているので、クランク角区間ＦＣＡ２が
減少する限りにおいて、噴射時期を早める操作を繰り返
す。

つまり、Ｓ８で、クランク角区間ＦＣＡ２をクランク角
区間Ｆ　ＣＡ　１に代入し、Ｓ９ではフラッグを１に設
定し、Ｓ５に戻る。

また、Ｓ７の判定て、Ｆ　ＣＡ　＋≦ＦＣＡ　（壁流量
増加或いは変化なし）のときには、ＳＩＯに進む。

ＳＩＯては、フラッグか１か否かを判定し、フラッグ＝
１のときには、壁流量が最小値となる噴射時期が判明し
たことを示しているので、Ｓ１５に進む。

一方、フラッグ二〇のときには、ＳＨで、噴射時期Ｔを
早めた結果、壁流量が増加したことを示しているので、
最初に噴射時期Ｔを早めたことか間違いたったと判断し
、今度は噴射時期Ｔを遅くして、壁流量の変化をみるべ
くＳ１２に進む。

すなわち、Ｓｌｌでは、クランク角区間Ｆ　ＣＡ　２を
クランク角区間Ｆ　ＣＡ　１に代入する。

Ｓ１２では、噴射時期Ｔを所定量ΔＴ遅らせて、これを
新た噴射時期Ｔとし、燃料噴射弁４を作動させる。

Ｓ１３では、この噴射時期Ｔによる噴射における壁流量
を示すものとしてクランク角区間ＦＣＡ２を読み込む。

Ｓ１４ては、ＦＣＡＩ　とＦＣＡ２　とを比較して、Ｆ
ＣＡ、＞ＦＣＡ２（壁流量減少）のときには、噴射時期
Ｔの変更方向かこの方向（遅くする方向）で正しかった
ことを示しているので、クランク区間ＦＣＡ２が減少す
る限りにおいて、噴射時期Ｔを遅くする操作を繰り返す
べく、Ｓｌｌに戻る。

Ｓ１４の判定で、ＦＣＡ、≦ＦＣＡ２　　（壁流量増加
或いは変化なし）のときには、クランク角区間ＦＣＡ２
（壁流量）が最小値となる噴射時期Ｔかが判明したこと
を示しているので、このような実状に鑑みてなされたも
ので操作を終了して、Ｓ１５でクランクを零にクリアす
る。

Ｓ１６では、Ｓ５で早めた噴射時期ＴまたはＳ１２で遅
くした噴射時期Ｔが、吸気行程中に噴射することができ
る範囲内（最進角噴射式ＴＡと最遅角噴射時期ＴＢとの
間）にあるか否かを判定し、範囲内のときにはＳｉ２に
進んてＳ２で検索するマツプを８５で早めた噴射時期Ｔ
またはＳ１２て遅くした噴射時期Ｔにデータ更新して、
このルーチンを終了する。ここで、最進角噴射時期ＴＡ
と最遅角噴射時期Ｔ、とは、機関回転速度と吸入空気流
量（機関負荷）とに対応させてマツプに設定されている
。

また、Ｓ１６の判定で、範囲内にないときには、Ｓ１７
で、噴射時期Ｔか最進角噴射時期ＴＡを超えているとき
はＴＡに固定し、最遅角噴射時期Ｔ。

を超えているときはＴ、に固定して、３１８で、この値
に前記マツプのデータを更新して、このルーチンを終了
する。

つまり、噴射時期Ｔについては、応答性の面から吸気行
程に燃料噴射が可能な、最進角噴射時期ＴＡと最遅角噴
射時期Ｔ８との間にあることを条件としている。

そして、制御装置は、次回の噴射時期に、更新された噴
射時期を機関回転速度と吸入空気流量とに基づいて前記
噴射時期マツプから検索し、この検索された噴射時期に
燃料噴射弁４にパルス信号を出力し吸気ポート３に燃料
を噴射させる。

ところて、吸気ポート３部における吸気流速は機関の運
転条件により大きく変化するので、吸気ポート３に噴射
された燃料噴霧もその吸気流速の影響を強く受け、これ
により壁流燃料量は噴射時期と密接な関係にある。

すなわち、吸気ボート３内の吸気流速は、クランク角毎
に時々刻々と変化し、この吸気流により吸気ポート３内
に噴射された燃料の噴霧方向も曲げられることか考えら
れる。例えば吸気弁２の閉弁期間において燃料噴霧の中
心か吸気弁２の傘部手前（第２図中左側）にあるとすれ
ば、吸気弁２の開弁期間においては吸気流により燃料噴
霧中心が吸気弁２の傘部中心側（第２図中右方）に曲げ
られて壁流燃料量か減少するという現象か発生する。

したがって、噴射時期を吸気弁２の開弁タイミングに対
して変化させれば燃料噴霧を効率良く燃焼室内に導入で
きるので、壁流燃料量を最小に抑制できるため、燃費及
び排気性状を大巾に向上できるのである。特に、噴射時
期を吸気弁２の開弁期間内にて設定するようにしたので
、吸気流によって燃料噴霧を応答良く燃焼室に導入でき
るためエンジン出力の応答性を向上できる。

ここで、吸気ポートの形状と燃料噴射弁との取付位置、
噴射方向、噴霧粒径も噴射時期に関わっているか、本実
施例の設定条件は噴霧粒径は従来のものより悪化せず燃
料噴射弁の取付位置も従来のものと大差かなく、かつ噴
射方向は噴霧中心か吸気弁の傘部手前を狙っているもの
を想定している。

尚、高速域にて吸入行程中に燃料噴射が終了しないよう
な状態になるときには、本噴射時期の補正制御を停止さ
せて基本噴射時期により燃料噴射弁を制御するのが良い
。また、各気筒に壁流燃料センサを設けて、気筒毎に最
適な噴射時期の補正制御を行えば、気筒間の燃費、排気
性状のばらつきをなくすことかできる。

第５図及び第６図は本発明の第２実施例を示す。

尚、以下の実施例においては第１実施例と同一要素には
第２図と同一符号を付して説明を省略する。

本実施例は光ファイバ１１の先端部を多数に分岐させて
それら分岐部１１Ａを吸気ポート３内壁に取付け、それ
らの分岐部１１Ａからの反射光をユニット１２の単一の
光電変換素子により光電変換して制御装置に出力する。

かかる構成のものでは、前記光電変換素子から入力され
た反射光強度を第６図中斜標示の如く所定のクランク角
度範囲で積分することにより、その面積Ｓから壁流燃料
量を検出できる。このものでは、分岐部１１Ａが吸気ボ
ート３内の広範囲な部分に取付けられているので、壁流
燃料量を瞬時に判断できるため噴射時期を高精度に制御
できる。

また、壁流燃料量を反射光強度から直接的に検出できる
ため、信号処理も簡易となりまたノイズの影響も受けに
くい。

第７図及び第８図は本発明の第３実施例を示す。

本実施例は、多数（例えば２００本）の光ファイバ２１
の一端部を吸気ポート３内壁に取付けると共に、各光フ
ァイバ２１に対応させてユニ、ット２２を設けるように
しだものである。そして、各ユニット２２の光電変換素
子から入力された電圧を同時にサンプリングして、第８
図に示すようにスライスレベルＦＩＲ以下の光電変換素
子の数（第８図ではチャンネル番号と称す）から壁流燃
料量を検出する。

かかる構成においても、第２実施例と同様な効果を奏す
る。

第９図〜第１２図は本発明の第４実施例を示す。

本発明は光ファイバ３１の一端面を第９図及び第１０図
に示すようにファイバの軸線に対し所定角度ｅ（Ｌａｎ
ｅか光ファイバの屈折率となるような角度で約５４°）
で傾斜させてカットするようにしだものである。そして
゛、光ファイバ３１の一端面か第１１図に示すように吸
気ポート３の吸気流れに沿うように光ファイバ３１を取
付け、或いは第１２図に示すように光ファイバ３１を第
１１図とは９０°回転させてその一端面か吸気ポート３
の側方を向くように取付ける。

かかる構成によれば、光ファイバ３１の一端面かファイ
バの屈折率と同様な角度ｅでカットされているので、光
源にＰ偏光のものを使用したときには光ファイバ３１の
一端面から空気中に放出される際の光の損失が零になる
ため、反射光により壁流燃料のみを検出でき検出精度を
向上できる。

第１３図は本発明の第５実施例を示す。

本実施例は、暖機中においては壁流燃料量が暖機終了後
よりも多くなるので、暖機中にも噴射時期制御を精度良
く行えるようにしたものである。

すなわち、反射光強度と比較されるスライスレベルＦＩ
Ｒを第１３図に示すように冷却水温度か低いときには小
さくし冷却水温度か高いときには大きくするようにした
ものである。これにより、暖機中においても壁流燃料量
を検出できるようにした。

第１４図〜第１８図は本発明の第６実施例を示す。

本実施例は、吸気弁２のバルブシート４１にリング状の
センサを取付けるようにしたものである。

すなわち、バルブシート４１の内周壁には第１５図〜第
１７図に示すように光ファイバ４２かリング状に取付け
られ、光ファイバ４２の両端面はバルブシート４１の孔
に挿通されてバルブシート４３の外壁と路面−になって
いる。

前記光ファイバ４２は屈折率の大きな断面円形状のコア
部とこのコア部を包み屈折率の小さなりラッド部とから
構成されており、前記クラッド部の一部か切除されてコ
ア部の一部を吸気ポート３内に露出させその露出部に境
界層を形成する。そして、前記境界層に接触する空気と
液状の壁流燃料との屈折率の相違に基づいて壁流燃料量
を検出するのである（特開昭６３−１２９１１８号公報
参照）。

また、シリンダヘッド１には光ファイバ４２か取付けら
れ、光ファイバ４２の一端面は前記バルブシート４１に
取付けられた光ファイバ４２の端面に一致させである。

光ファイバ４２の他端面には光源と光電変換素子とを備
えるユニット４４が取付けられている。

かかる構成によれば、バルブシート４１内周壁の光フア
イバ４２表面を壁流燃料か通過すると、空気との屈折率
の相違により光ファイバ４２から光の一部か壁流燃料中
に透過し、反射光強度か第１８図に示すように低下し、
これにより壁流燃料量を検出てき、もって第１実施例と
同様な効果を奏する。

さらに、他の実施例として、壁流燃料量と燃料噴射量と
から壁流率（壁流燃料量／燃料噴射量）を求め、この壁
流率の大小に応じて噴射時期を補正することも考えられ
る。このときには壁流燃料量と燃料噴射量との比から噴
射時期補正を行うので、吸気ポート内の燃料の状態を正
確に把握できるため、過渡運転時や冷間時にも最適な噴
射時期を選択できる。

この具体的な実施例として第１９図に示すようなものか
ある。

すなわち、車速と壁流率とは第１９図に示すように変化
し、実際の壁流率か所定の定常運転時（例えば４０ｋｍ
／ｈのロード・ロード走行時）の壁流率Ｆ％よりも大き
くなったときすなわち排気性状か問題となるような運転
条件時のみに噴射時期の補正制御を行うものである。

このようにすると、排気性状を向上てきると共に、マイ
クロコンピュータの演算負荷の低減化も図れる。

尚、壁流燃料量を検出するセンサは、静電容量型のもの
てもよい。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように、壁流燃料量を検出しこ
の検出値に基ついて噴射時期を補正するようにしたので
、壁流燃料量を最適な値に抑制できるため、燃費及び排
気性状を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の第
１実施例を示す構成図、第３図は同上のフロー　チャー
ト、第４図は同上の作用を説明するための図、第５図は
本発明の第２実施例を示す構成図、第６図は同上の作用
説明図、第７図は本発明の第３実施例を示す構成図、第
８図は同上の作用説明図、第９図は本発明の第４実施例
を示す構成図、第１０図は同上の側面図、第１１図及び
第１２図は夫々同上の取付図、第１３図は本発明の第５
実施例を示す特性図、第１４図は本発明の第６実施例を
示す構成図、第１５図は同上の要部断面図、第１６図は
第１５図の平面図、第１７図は第１６図の側面図、第１
８図は同上の作用説明図、第１９図は本発明の第７実施
例を示す図である。 ２・・・吸気弁　　３・・・吸気ポート　　４・・・燃
料噴射弁　　５・・・制御装置　　６・・・光ファイバ
　　７・・・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　　富二雄 第８図 第９図 第１１ 図 第０図 第１２１閾 第１３図 第１４図 第 ５図 第１７図 シロ６区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定の噴射時期に燃料噴射弁を駆動制御して燃料を吸気
   通路に噴射供給する内燃機関の燃料供給装置において、
   前記吸気通路内壁に沿って液状に流れる壁流燃料量を検
   出する壁流燃料量検出手段と、検出された壁流燃料量に
   基づいて前記噴射時期を補正する噴射時期補正手段と、
   補正された噴射時期に前記燃料噴射弁を駆動制御する駆
   動制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃
   料噴射装置。