JPH0526284Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はエンジンの燃料噴射供給装置、特に
吸気ポート部とスロツトル弁部に各燃料噴射弁を
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
システムが第６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
る燃料噴射弁２０を設け、この燃料噴射弁２０の
開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」1986
年１月号第108頁ないし第114頁参照）、全気筒同
時噴射の場合、次式(1)で表される燃料噴射パルス
幅Tiがエンジン１回転につき２回点火タイミン
グに同期して燃料噴射弁に出力される。

Ti＝Tp×COEF×α＋Ts ……(1) ここで、Tpはエアフローメーター１１により
検出される吸入空気量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とからTp
＝K_CONST×Qa／Ne（K_CONSTは定数）にて計算され
る基本パルス幅、COEFは各種補正係数の総和、
αは酸素センサ１４からの信号に基づいて得られ
る空燃比のフイードバツク補正係数、Tsはバツ
テリ電圧に応じる無効パルス幅である。たとえ
ば、COEFの中に水温増量補正係数K_TWや始動及
び始動後増量補正係数K_As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
いほどTpが増量され、K_ASによればクランキング
中はTwが低いほど多くの燃料が、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、多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
するために吸入工程中とは同期しないようになつ
ている。

また、加速時（スロツトル弁スイツチ１５のア
イドル接点がONからOFFになつたとき）には、
通常の噴射タイミングとは別に割込み噴射を行つ
て、加速時の運転性の改善を図つている。

（考案が解決しようとする課題） ところで、こうした装置では、加速時の割込み
噴射や冷間時での燃料増量補正が、燃費の悪化や
空燃比の変動に伴うHCの増大を招いたり、割込
み噴射を行つても燃料量が足りずに失火する気筒
が生じて加速性を損ねることがある。また冷間始
動時には噴射された燃料で点火プラグが濡れ点火
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、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に近いポート部６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への吸入されてし
まうために、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。

このため、油滴の気化だけを考えるならば、燃
料噴射弁２０をシリンダ７から離して設けること
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。

したがつて、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。

この考案はこのような従来の問題点に着目して
なされたもので、吸気ポート部に設ける噴射弁の
他に、スロツトル弁の直ぐ上流にも第２の噴射弁
を取り付け、エンジン低負荷時には第２の噴射弁
からの噴射燃料割合を多くして、スロツトル弁下
流の吸気マニホールド内を予混合気で満たしてお
く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） この考案は第１図に示すように、吸気ポート部
６に設けられる第１の燃料噴射弁２０と、スロツ
トル弁２の上流に設けられる第２の燃料噴射弁３
１と、エンジン回転数Neとエンジン負荷（たと
えば吸入空気量Qa）の検出値に応じて基本燃料
噴射量Tpを算出する手段３４と、基本燃料噴射
量について各燃料噴射弁２０と３１が分担する割
合を負荷が小さくなるにしたがつて第２の燃料噴
射弁３１の分担割合K_DISが大きくなるように設定
する手段３５と、設定された分担割合K_DISに応じ
て算出した燃料噴射量Tit，Tipを対応する燃料
噴射弁３１と２０にそれぞれ出力する手段３６，
３７とを設けた。なお、３２はエンジン回転数セ
ンサ、３３はエンジン負荷センサ、３は吸気マニ
ホールド、７はシリンダである。

（作用） エンジン低負荷時には基本燃料噴射量のうち第
２の噴射弁３１の分担割合が大きくされ、基本燃
料のほとんどが第２の噴射弁３１からスロツトル
弁２に向けて噴射される。この場合、スロツトル
弁２の回りを流れる高速気流によつて、第２の噴
射弁３１から噴射された燃料が砕かれて微細化
し、さらにスロツトル弁２の下流の吸気マニホー
ルド３で気化し、空気と十分に混合するのであ
る。

このため、エンジン低負荷時において冷間増量
を従来のように多くしなくても燃焼が安定し、か
つ燃費もよくなる。とくに冷間始動時にはポート
部６よりの燃料噴射割合が小さく抑えられること
からシリンダ７内の点火プラグを濡らすことがな
い。

これに対してエンジンの高負荷時には、基本燃
料噴射量のうち第２の噴射弁３１の分担割合が小
さくされ、基本燃料噴射量のほとんどが吸気ポー
ト部６の第１の噴射弁２０から噴射され、応答よ
くシリンダ７に燃料が供給される。

一方、低負荷からの加速時には、吸気マニホー
ルド３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、シリンダ７に入
る空気量の急増に対応して、この予混合気がシリ
ンダ７に吸入される。この結果、シリンダ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。

（実施例） 第２図はこの考案の一実施例のシステム図で、
エアクリーナ（図示せず）、エアフローメータ１
１を通つてダクト１から入る空気は、スロツトル
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には第１の燃料噴射弁２０が吸
気弁８に臨んで設けられる他、スロツトル弁２の
直ぐ上流にスロツトル弁２に向けて燃料を噴射す
る第２の燃料噴射弁３１が設けられ、一対の噴射
弁２０，３１はコントロールユニツト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。

マイクロコンピユータから構成されるコントロ
ールユニツト４１には、エアフローメータ１１、
クランク角センサ１２、水温センサ１３及びスロ
ツトル弁スイツチ１５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、第３図に示す動作を行つて一
対の燃料噴射弁２０，３１への駆動パルスを出力
する。コントロールユニツト４１内のROMには
基本パルス幅Tpのデータの他、必要燃料量のう
ち第２の噴射弁３１の分担割合K_DISをエンジン負
荷に応じて決めるデータが入つている。ここに、
コントロールユニツト４１は第１図の手段３４〜
３９の機能を備えるものである。

第３図は、一対の噴射弁２０，３１の各燃料噴
射パルス幅を算出するルーチンで、エンジン負荷
（たとえば吸入空気量Qa）に応じて分担割合K_DIS
を読み込み、このK_DISを用いて第２の噴射弁３１
の燃料噴射パルス幅Titと第１の噴射弁２０の燃
料噴射パルス幅Tipをそれぞれ次式にて算出する
（ステツプ51〜53）。

Tit＝Te×K_DIS＋Ts ……(2) Tit＝Te×（１−K_DIS）＋Ts ……(3) ここで、TeはTe＝Tp×COEF×αにて計算さ
れる有効パルス幅、Tsはバツテリ電圧に応じた
無効パルス幅で、別ルーチンにて計算されるもの
である。なお、Tp，COEF，αの内容は従来と
同様である。

したがつて、上記TpはQaとＮをパラメータと
するテーブルを参照して求められる基本燃料噴射
量に相当するパルス幅であるから、基本燃料噴射
量について各燃料噴射弁が分担する割合を負荷に
応じて設定しているのである。

第４図はK_DIS（0.0≦K_DIS≦1.0）の特性を示す。
同特性によれば、式(2)，(3)からもわかるように、
低負荷時（K_DIS＝1.0の場合）には第２の噴射弁
３１のみから要求燃料量のすべてが噴射され、こ
の逆に高負荷時（K_DIS＝0.0の場合）には第１の
噴射弁２０だけから噴射されることになる。ま
た、中間域では、エンジン負荷が小さくなるほど
第２の噴射弁３１からの噴射割合が多くなる。こ
のため、高負荷時は従来と変わりないが、それ以
外の運転時について大きく相違するものとなつて
いる。

そして、これら噴射弁２０，３１による噴射タ
イミングは吸気工程より前の一定の時期であり、
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。

次に、この例の作用を説明すると、まずスロツ
トル弁２の下流に大きな負圧が発達するエンジン
低負荷時には、必要燃料量のうち第２の噴射弁３
１の分担割合が大きくされ、必要燃料の殆んどが
第２の噴射弁３１からスロツトル弁２に向けて噴
射される。この場合、スロツトル弁２はわずかし
か開いていないので、スロツトル弁２の回りを流
れる気流速度は高速であり、噴射弁３１から噴射
された燃料はこの高速気流にて微粒化され、さら
にコレクタ部４２や分岐部４３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、低負荷
時には高速気流を利用することで予混合気がすみ
やかに形成されることになる。

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し、燃
費も改善できる。特に冷間始動時にはポート部６
より吸気弁８に向けての燃料噴射をせずとも済
み、あるいは少ない燃料の噴射となるので、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いので、始動性も向上
する。

これに対して、スロツトル弁２が大きく開かれ
るエンジン高負荷時には、第２の噴射弁３１から
の燃料噴射が停止され、必要燃料量の総てが第１
の噴射弁２０から噴射供給される。高負荷時に
は、第２の噴射弁３１から燃料噴射を行つても、
スロツトル弁２の回りの気流速度が低下するため
に燃料の微粒化を行わせることができないこと、
また吸気マニホールド３内で壁流となる燃料分が
燃料供給の誤差となることを考えると、第１の噴
射弁２０から燃料供給を行わせるほうが好ましい
からである。

一方で、低負荷からの加速時、たとえば第１の
噴射弁２０の噴射が終了した後にスロツトル弁２
が大きく開かれた場合を考えると、この場合には
すでにコレクタ部４、分岐部５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、シリンダ７に入る空気量の急増に対応し
て、コレクタ部４、分岐部５内に存在する予混合
気がシリンダ７に吸入されることになる。つま
り、第１の噴射弁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３内に蓄えてある
予混合気にて補われることになるので、シリンダ
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るのであり、加速時だからと
いつて割込み噴射を行う必要もないのである。

言い替えると、第２の噴射弁３１は予混合用と
して構成しているのであり、予混合気の形成が必
要となる場合にだけ作動させることで十分なので
ある。

第５図はこの考案の他の実施例で、これは低速
出力と高速出力とを両立させるために２つのスロ
ツトル弁６１，６２を設け、１つのスロツトル弁
で半分の気筒（たとえば６気筒エンジンでは３気
筒ずつ）の吸入空気量の供給を賄うようにしたも
のである。こうしたエンジンに対しては、噴射さ
れた燃料が均等に双方のスロツトル弁６１，６２
に衝突するように第２の噴射弁６３を設けること
が必要となる。

なお、吸気ポート部とスロツトル弁部にそれぞ
れ燃料噴射弁を有するものとして、実開昭61−
107973号公報に開示されるものがある。これはエ
ンジン回転数の高低によつてそれぞれの噴射弁の
噴射量を変えるものであり、本願の課題とする加
速初期の失火対策となり得ず、あるいは冷間時の
エンジン安定性に対する効果が生じることはな
い。

（考案の効果） この考案は、吸気ポート部に設けた第１の燃料
噴射弁の他に、スロツトル弁の上流にも第２の燃
料噴射弁を追加し、エンジン低負荷時にはこの第
２の噴射弁から燃料供給の殆んどを行つて、吸気
マニホールド内に予混合気を形成するようにした
ので、加速時に割込み噴射をしなくても失火する
ことなくトルクが立ち上がり、また冷間時にも燃
料増量をさほどすることなく安定した運転性と始
動性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のクレーム対応図、第２図は
この考案の一実施例の制御系のシステム図、第３
図はこの実施例の制御動作を示す流れ図、第４図
はこの実施例の分担割合K_DISの内容を示す特性
図、第５図は他の実施例のスロツトル弁部の断面
図、第６図は従来例のシステム図である。 ２……スロツトル弁、３……吸気マニホール
ド、４……コレクタ部、５……分岐部、６……吸
気ポート部、７……シリンダ、１１……エアフロ
ーメータ、１２……クランク角センサ、１３……
水温センサ、１５……スロツトル弁スイツチ、２
０……第１の燃料噴射弁、３１……第２の燃料噴
射弁、３２……エンジン回転数センサ、３３……
エンジン負荷センサ、３４……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、４１……コントロールユニ
ツト、６１，６２……スロツトル弁、６３……第
２の燃料噴射弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 吸気ポート部に設けられる第１の燃料噴射弁
   と、スロツトル弁上流に設けられる第２の燃料噴
   射弁と、エンジン回転数とエンジン負荷に応じて
   基本燃料噴射量を算出する手段と、基本燃料噴射
   量について各燃料噴射弁が分担する割合を負荷が
   小さくなるにしたがつて第２の燃料噴射弁の分担
   割合が大きくなるように設定する手段と、設定さ
   れた分担割合に応じて算出した燃料噴射量を対応
   する燃料噴射弁にそれぞれ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。