JPH0486351A - エンジンの燃料噴射方法 - 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］ 本発明は電磁式噴射弁を用いてシリンダ毎に燃料を噴射
する方法に関するものであって、主に自動車用ガソリン
エンジンの燃料供給に利用される。

［従来の技術］ 燃料を加圧して給気管へ直接噴射するエンジンの燃料供
給手段は気化器による燃料供給手段に比べて電子技術を
利用した制御が容易であり、υ１出ガス規制、出力向」
二などの要求から自動車用ガソリンエンジンの多くが燃
料噴Ω・ｊシステムを採用しており、その内でシリンダ
毎に噴射する多点噴射システムは給気管の集合部に噴射
する一点噴射システムに比ベシリンダ毎の空燃比のばら
つきが少ないので実用上の主流となっている。

また、給気管負圧、吸入空気量、絞り弁開度、エンジン
回転速度、エンジン温度などエンジンの諸佳作を検出し
て電気的に処理すること、および燃料噴射に電磁式噴射
弁ｊ弁を用いて前上のため一般的に採用されている手段
であるが、その場合に点火直前のシリンダ内混合気に濃
淡があると点火栓の火花で着火できない場合が生じるの
で混合気の希薄化に限界がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明が解決しようとする課題は、燃料経済性向」二を
主目的として混合気を薄くするとシリンダ内で着火でき
ない場合が生じる、という点である。

即ち、本発明はシリンダに流入する混合気がまだら状態
ではなく均一・な混合状態とされ、過薄混合気が点火栓
周囲に存在して着火不能となることがないエンジンの燃
料噴射方法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］ エンジンのシリンダ毎に電磁式噴射弁より燃記緒佳作に
基きその一回当りの開弁時間を電気的に制御すること、
更に燃料を一定圧力に加圧しておくこと、によって燃料
噴射量を制御するのが普通であって、燃旧噴ｎ７１量は
噴射弁の開弁時間即ち通電時間に比例する。

このような燃料噴Ｑ【１システムによると、燃料は給気
管の吸入空気の一部にまとめて噴射され、不均一な混合
状態でシリンダに流入しシリンダ内の乱流によって空気
と混合する。この現象は常用運転域、殊にシリンダの一
回当りの空気吸入時間が長く燃料噴Ｑ、ｊ時間が短かい
低負荷低速運転域で顕著に現われ、燃料が高濃度に混合
した部分と殆んど混合しないかまたは空気のみの部分と
からなるまだら状態でシリンダに流入する。

一方、混合気を薄くすることは燃料経済性向料を噴射す
る多点噴射システムがもっている前記課題を解決するた
め、本発明が講じた手段は次の通りである。

即ち、エンジンの運転條件の変化に応じて変化する新気
流入時間に燃料噴射時間を比例させるように噴Ｑ、Ｉ弁
の開弁時間を定めるとともに、この開弁時間で所定丘・
の燃料が噴射されるように燃料圧力を調整し、噴射弁の
前方を通過する吸入新気の全体に亘って燃料を噴射させ
るようにした。

噴射弁は各シリンダの給気管毎に設置され、シリンダの
吸入行程に同期して燃料を噴射することは従来の多点噴
Ｑ＝＋システムと同じであるが、給気路を流れる吸入新
気の全体に亘って燃料を均一に噴射しシリンダに均一な
可燃混合気を供給する点が大きな特徴である。

そのために、エンジンの負荷が一定の佳作下では、先ず
噴射弁の開弁時間（通電時間またはパルス幅）をエンジ
ンの回転速度に反比例させる。即ち、全てのシリンダと
その給気管とについて、クランク軸回転角度に基いて割
出した燃料噴ｎ・ｊ区間をシリンダの一回当りの吸入新
気が給気管内で占める区間と等しい一定値とし、吸入新
気に対してのみ燃料を噴口・ｊするように設定する。こ
の場合、回転速度がアイドル速度から＋Ｈするに伴って
一回当りの吸入新気が噴射弁の前方を通過する時間が短
かくなるので開弁時間を回転速度に反比例させて短かく
し、吸入新気に対してのみ燃料が噴射されるようにする
。

開弁時間を決定する通電時間またはパルス幅は回転速度
を検出して自動ｉ１ｊ搭載のマイクロコンピュータで演
勢することによって容易に求めらが回転速度によって変
化しても常に一定量の燃料を混合させることができる。

燃料圧力は回転速度に基いて燃料ポンプの吐出圧を可変
とするかまたは燃圧調整器の特性を可変とすることによ
り調整することができる。但し、回転速度が高い領域で
は燃料圧力が極度に高くなって技術的に実用化困難と考
えられるので、前記同様に成る回転速度以ヒでは燃料圧
力を一定に維持させる（第３図参照）。

従って、噴射弁の開弁時間および燃料圧力をエンジンの
回転速度によって制御するのは、アイドル速度から市街
地走行速度程度までの常用域であれば充分であり、且つ
この回転速度域では吸入空気流速が比較的低いので本発
明を採用する利益が大きい。

更に、シリンダの吸気弁が開弁すると同時にれる。

但し、回転速度が高い領域では混合気に濃淡があっても
流速が大きいためかなり均一に混合されるので開弁時間
を一定に維持させる（第２図参照）。

次に噴射弁の一回当りの燃料噴射量を一定とし、吸入新
気に対して常に一定；辻の燃料を混合させる必要がある
ので、燃料圧力を回転速度に応じて調整する。Ｉｌｌち
、−・回当りの燃料噴ｑ・１量をＱ、開弁時間をＴ、回
転速度をＮ、燃料圧力をＰとすると、 Ｑｃｃ’ｒ’ｖ’Ｐ、ＴＯＣＩ　／Ｎ によって ＰσＮ２ であり、燃料圧力を回転速度の二乗に比例させれば、吸
入新気が噴射弁の前方を通過する時間シリンダ内の既燃
ガスの一部が負圧状態の給気管へ逆流してシリンダと給
気管との圧力が平衡し、次に吸入行程で逆流した既燃ガ
スがシリンダに流入しその後に新気が流入するが、エン
ジンの回転速度が一定の佳作下では一回の吸入行程にお
ける逆流既馬ガスの新気に対する割合は給気管内の負圧
が高い低負荷であるほど大きい。従って、−回当りの吸
入新気が噴射弁前方を通過する時間は回転速度一定であ
っても負荷によって異なるので、噴射弁の開弁時間を負
荷の変化に応じて修正し空燃比一定の均一混合気とする
。

更にまた、吸入新気が噴Ｑ・ｊ弁１′ｌ工方を通過しは
じめたとき噴射を開始するように噴射開始のタイミング
を決定する必要があるが、これは回転速度、負荷、噴射
開始時刻の三次元スケジュールを予め作成してマツプ制
御により行なえばよい。尚、負荷は絞り弁開度、吸入負
圧、回転速度のうちで少なくとも二つのパラメータによ
って求めることができる。

第４図は以上の手段によって混合気が作られる状況を図
式的に示したものであって、給気管Ｐの噴射弁Ｖよりも
」１流側に一回当りの吸入新気Ａが存在しているとき噴
射弁Ｖは閉弁しており（第４図Ａ）、吸入新気Ａが噴射
弁Ｖの前方を通過しはじめると燃料Ｆの噴射を開始する
（第４図Ｂ）。吸入新気Ａの通過中燃料Ｆが噴射して混
合気Ｍを順次作り（第４図Ｃ）、通過し終ったとき噴Ｑ
・ｊ弁Ｖは閉弁して均一な混合気Ｍがシリンダへ供給さ
れるのである（第４図Ｄ）。

尚、−回当りの燃料噴！Ｊ＝１量は排出ガス中の酸のブ
ランチが接続されていて、ピストン３、吸気弁５、排気
弁７によって４サイクル行程の動作をすることは従来と
全く同じである。

給気管４の各ブランチには電磁式の噴射弁８が設置され
ており、燃料タンク９から燃料ポンプ１０により加圧さ
れて送られる燃料を燃圧調整器１１によって所定圧力に
調整して噴射する。燃圧調整器１１は燃料圧力をエンジ
ン１の回転速度の二乗に比例させるため、戻し燃料を制
御する弁を駆動するアクチュエータとして従来の吸入負
圧・ダイヤフラムに代えてステッピングモータ１２を用
いた。

１３は自動車搭載のマイクロコンピュータからなる電子
式制御装置であって、絞り弁開度信号１５、吸入負圧信
号１６、吸入空気温度信号１７、吸入空気量信号１８、
エンジン回転速度素濃度、吸入空気温度、エンジン温度
など、本発明の手段に直接必要な運転條件以外の運転條
件に応じて適宜に補正することは言うまでもな［作　　
　用　　］ エンジンが回転して成るシリンダの吸気弁が開くとその
給気管へ既燃ガスの一部が逆流し、次にこれがシリンダ
に流入し続いて新気が流入する。この吸入新気が噴１ｊ
；ｌ弁の前方を通過する間、噴射の時間と圧力とを運転
條件に応じて制御された燃料が噴射を続け、均一な混合
状態の混合気がシリンダに供給される。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例を示す配置図であって、自動車
用多気筒ガソリンエンジン１のシリンダ２に給気管４お
よび１１１気管６のマニホルド信−号１９、エンジン温
度信号２０、υ１出ガス中の酸素濃度信号２１、クラン
ク軸位置信号２２その他必要な信号が人力され、これら
のデータに基いて噴射弁８の開弁時間および燃料圧力を
決定し、開弁信号２３、駆動信号２４を噴Ｉ・ｊ弁８、
ステッピングモータ１２に出力する。

この構成により、シリンダ２の吸入行程に同＋ｆｌｌ　
Ｌで所定の給気管４の噴射弁８が開弁し吸入新気の全体
に亘って所定の燃料を噴射し均一な混合状態の混合気が
作られる。

［発明の効果　］ 本発明によると、吸入新気の全体に燃料を噴！Ｊ＝Ｌ　
Ｌでシリンダに均一・な混合状態の混合気を供給するこ
とができ、このため希薄燃焼限界が向−１−するととも
に、゛１；５用域殊に低負荷低速運転域で希薄混合気に
よる着火が確実となって燃料経済１１４を充分に向」−
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１−図は本発明の実施例を示す配置図、第２図および
第３図は本発明の基本１１１性図、第４図は吸入新気に
燃料を噴口・ｊ混合する状況の説明図である。 １・・・エンジン、２・・シリンダ、４・・・給気管、
８・・・噴射弁、１０・・・燃料ポンプ、１１・・燃圧
調 整器、１３・・・電子式制御装置、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンの各シリンダの給気管毎に設置された電磁
   式噴射弁からシリンダの吸入行程に同期して燃料を噴射
   させるにあたり、エンジンの運転條件の変化に応じて変
   化する新気流入時間に燃料噴射時間を比例させるように
   噴射弁の開弁時間を定めるとともに、この開弁時間で所
   定量の燃料が噴射されるように燃料圧力を調整し、噴射
   弁の前方を通過する吸入新気の全体に亘って燃料を噴射
   させることを特徴とするエンジンの燃料噴射方法。 ２、噴射弁の開弁時間および燃料圧力をエンジンの常用
   域で運転條件の変化に応じて制御しそれ以上の高回転速
   度領域で一定に維持する請求項１記載のエンジンの燃料
   噴射方法。 ３、エンジンの運転條件が回転速度であり、その変化に
   応じて噴射弁の開弁時間と燃料圧力とを制御する請求項
   １、２いずれか記載のエンジンの燃料噴射方法。 ４、エンジンの運転條件が回転速度と負荷であり、回転
   速度および負荷の変化に応じて噴射弁の開弁時間を制御
   し、回転速度の変化に応じて燃料圧力を制御する請求項
   １、２いずれか記載のエンジンの燃料噴射方法。