JPH07103110A - エンジン制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アイドル回転数及び空燃比を変動させること
なく、排気浄化性、特に未燃炭化水素を低減することが
でき、しかも、気筒内の混合気形成並びに燃焼性を向上
させることができるとともに、燃費を向上させることの
できる、エンジン制御システムを提供すること。 【構成】 燃料噴射弁２と、絞り弁３上流の吸気管１１
３内から前記燃料噴射弁２の先端に空気を導く空気通路
１１０と、該空気通路１１０に流れる空気量を制御する
制御弁２１、２７と、を有するエンジン制御システムに
おいて、前記制御弁２１、２７は、アイドルスピード制
御用の空気量と微粒化用空気量の二つの制御を行う機能
を備えたものからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジン制御システムに
係り、特に、燃料噴射を制御して排気を浄化させるエン
ジン制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、排気ガスの浄化を向上させるこ
と、特に、排気ガス中の未燃炭化水素を低減させること
が要請されている。このような技術として、絞り弁の上
流から燃料噴射弁の先端に空気を導くバイパス通路を設
け、該導入空気により噴射燃料を微粒化させ、空気と燃
料をよく混合させて完全燃焼を促進させるようにしたも
のが知られている（例えば、特公平２−８１４４号公報
参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のエン
ジン制御システムにあっては、バイパス通路からの微粒
化用空気量が多くなればなるほど、噴射燃料に多量の空
気が衝突し、燃料を微粒化することができるので、燃料
と空気との混合が促進できる。しかしながら、絞り弁で
空気量を絞ったとしても、バイパス通路から多量の空気
量がエンジンに供給されてしまい、そのため、アイドル
空気量が制御範囲を超え、例えばアイドル運転時の空気
量が多くなってエンジンの回転数が高くなり過ぎる場合
が生じる。この場合、エンジン回転数が高くなると燃料
消費量が増加し、それに伴って、かえって未燃炭化水素
の量が増加してしまうという問題点があった。また、空
気導入によって燃料噴射弁先端の圧力が吸気管内圧力よ
り高くなり、燃料噴射量が変化する問題があった。この
ため、気流によって噴霧の微粒化を向上させても、アイ
ドル回転数が高くなったり、燃料噴射量が絞り弁によっ
て排気浄化、燃費向上の阻害要因にもなっていた。

【０００４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、アイドル回転数及び空燃
比を変動させることなく、排気浄化性、特に未燃炭化水
素を低減することができ、しかも、気筒内の混合気形成
並びに燃焼性を向上させることができるとともに、燃費
を向上させることのできる、エンジン制御システムを提
供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係わるエンジン制御システムは、基本的に
は、燃料噴射弁と、絞り弁上流の吸気管内から前記燃料
噴射弁の先端に空気を導く微粒化用空気通路と、該空気
通路に流れる空気量を制御する制御弁と、を有するエン
ジン制御システムにおいて、前記制御弁は、アイドルス
ピード制御用の空気量と微粒化用空気量の二つの制御を
行う機能を備えたものであることを特徴としている。

【０００６】また、燃料噴射弁と、燃料噴射弁の先端に
空気を導く微粒化用空気通路と、微粒化用空気量を制御
する弁と、吸気管通路に設けられ該吸気管通路の一部を
閉塞することにより気筒内にスワールを形成させるスワ
ール制御弁と、を備えたエンジン制御システムにおい
て、前記スワール制御弁の開度を連続的に変化させると
ともに、その開度に応じて微粒化用空気量の制御を行う
ようにしたことを特徴としている。

【０００７】

【作用】アイドル空気量、始動空気量の一部は微粒化用
空気に導かれる。その空気量をデユーテイソレノイド弁
で高応答で制御する。さらにアイドル空気量、始動空気
量の漏れ分を微粒化用空気に導くように構成されている
ので、有効に微粒化用空気を利用できる。それによって
広い運転域で排気浄化性を向上できる。また、燃料噴射
量を吸気管内圧力またはそれに応じたパラメータで制御
することによって、微粒化用空気導入時の燃料量変化を
低減できる。さらに水温などエンジンまたは触媒の温度
に応じたパラメータで制御することによって、微粒化用
空気導入条件を推定し、微粒化用空気導入時の燃料量変
化を低減できる。これによって、排気浄化性を向上でき
る。

【０００８】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例を説明す
る。図１は本発明一実施例のシステム全体の構成図であ
る。図１において、エアクリーナ（図示せず）のエンジ
ンへの吸気側の吸気管１１３には、エアクリーナで濾過
された吸入空気の質量（流量）を検出するエアフロメー
タ１が設けられている。この吸気空気量信号はＥＣＭ(E
lectronic ControlModule)７に入力される。また、吸気
管１１３には、エンジンに吸入される空気量を調整する
絞り弁３が設けられるとともに、この絞り弁３にバイパ
スして配設された通路に流れる補助空気量を制御するこ
とにより、常に一定のアイドル回転数を維持可能とした
アイドル・スピード・コントロール（ＩＳＣ）バルブ４
が設けられている。

【０００９】吸気管１１３のエンジン入口近傍には燃料
噴射のための燃料噴射弁２が設けられるとともに、絞り
弁３の上流から燃料噴射弁２に跨って微粒化用空気を導
くバイパス通路１１０が設けられている。燃料噴射弁２
からの燃料噴射量は、クランク角センサ９によって検出
されたエンジン回転数、水温センサ１２により検出され
たエンジンの冷却水温、Ｏ₂ センサ１４により検出され
た排気ガス中に含まれるＯ₂ 濃度、シリンダ内に吸入さ
れる空気量等を入力信号としてＥＣＭ７により算出され
決定される。また、前記バイパス通路１１０には、空気
量を制御する制御弁１０、並びに空気を加熱するための
ヒータ５が設けられるとともに、このヒータ５を制御す
るためのヒータ制御電源６が設けられている。こうし
て、微粒化用空気は、絞り弁３の上流から燃料噴射弁２
の先端に導かれ、この導入空気は燃料噴射弁２から噴射
された燃料と衝突することにより燃料の微粒化を促進さ
せる。なお、制御弁１０は電磁弁または冷却水温度で機
械的に制御されるいわゆるワックスタイプとしてもよ
い。

【００１０】エキゾーストマニホールドからインテーク
マニホールドにかけて、これを連通させる連通路１１１
が設けられるとともに、該連通路１１１にはＥＣＭ７の
制御信号により駆動回路８により作動されるＥＧＲ(Exh
aust Gas Recirculation)バルブ１１２が設けられ、こ
れにより排出された排気ガスの一部が吸気管に還流さ
れ、不活性ガスである排気ガスは吸気混合ガスとともに
シリンダ内に吸入され、高温燃焼時に発生する窒素酸化
物が抑制される。また、吸気管１１３には吸気圧力計１
１が設けられ、この吸気管圧力計１１によりＥＧＲ量を
制御するための吸気管内圧力の検出が行われ、その検出
値はＥＣＭ７へ出力される。

【００１１】一方、排気管には、排気ガスを浄化するた
めの主触媒１５が設けられるとともに、この主触媒１５
の上流には、始動時に主触媒１５を電気加熱してその活
性化を高めるための電気加熱触媒１３（前触媒）が設け
られ、この電気加熱触媒１３はＥＣＭ７からの制御信号
により制御される駆動回路１８に接続されている。ま
た、排気管には、ＥＣＭ７からの制御信号により駆動回
路１７を介して作動される二次エアポンプ１６が設けら
れ、排気管内に空気を導入して未燃炭化水素を燃焼させ
るようになっている。

【００１２】図２に冷却水温とエンジン吸入空気量の関
係を示す。図２からもわかるように、冷却水温が低いほ
どエンジンに吸入させる空気量を大きくしてエンジン回
転数を高くし、燃焼の安定化、アイドル回転の安定化を
図るように制御している。図３は、従来の問題点を明ら
かにするために、圧力制御弁（ＰＣＶ）、絞り弁（Ｔｈ
／Ｃ）、アイドル・スピード・コントロール弁（ＩＳ
Ｃ）の各弁からの漏れ空気量を示す図である。図３
（ａ）は、燃料微粒化用空気（アシストエア：ＡＡＩ）
を用いないシステムにおける、圧力制御弁（ＰＣＶ）、
絞り弁（Ｔｈ／Ｃ）、アイドル空気量制御弁（ＩＳＣ）
の各弁から漏れる空気量を示し、図３（ｂ）は、アシス
トエアを用いた場合での各弁から漏れる空気量を示すも
のである。図３（ａ）においては、例えば、漏れ空気量
の合計が１００(l/min)となり、これは冷却水温が８０
度付近の空気量に相当する。これ以上空気量が多くなる
とアイドル回転数が目標値より多くなってしまう。一
方、図３（ｂ）に示すように、アシストエアを導入した
場合には、漏れ空気量が多くなり過ぎるため、アイドル
回転数が高くなる。このため各弁からの漏れ空気量を少
なくすることが行なわれているが、加工精度など点で困
難である。

【００１３】これに対し、本発明においては、ＩＳＣの
漏れ空気量を微粒化用空気（アシストエア）として用い
たり、ＩＳＣの漏れ空気量を減少させる構成としている
ので、漏れ空気量が多くなり過ぎたり、回転数が高くな
り過ぎることを防止することができる。前述の如く、図
１の実施例においては、ＩＳＣバルブと微粒化用空気
（エアアシスト）制御弁とを別体で構成したのに対し、
以下に、これら二つの機能を有する弁を一体化して構成
した制御装置の例を示す。なお、以下の図示例の説明に
おいて、同一の機能部分は同一の符合を付し、重複する
説明は省略する。

【００１４】図４において、図示例の制御装置２１は、
内部にソレノイド１９でデューティ制御されるととも
に、両面もしくは片面が円錐形状に形成され、スプリン
グ２４により図５の左向に付勢された制御弁２２、２３
が配されている。そして、吸気管１１３から制御装置２
１まで延設された通路２６と、該通路２５から分岐した
通路２５により連結されるとともに、制御装置２１の中
央部から吸気管１１３まで通路２９により接続されてい
る。さらに、通路２９の途中には、これと分岐して吸気
管１１３に接続されたアシストエア通路２８が設けられ
るとともに、電磁弁２７が設けられている。このような
構成により、アイドル空気は、矢印で示すように、絞り
弁３の上流から通路２６、及び通路２５を通って制御弁
２２、２３で制御され、通路２９で合流して吸気管１１
３に導かれる。目標回転数を高く設定したいときには電
磁弁２７を開放し、通路２９（ＩＳＣ機能）及び通路２
８（アシストエア機能）の両方から流入させ、アシスト
エア機能のみならずＩＳＣ機能をも併有させることがで
きる。他方、目標空気量が小さいときには電磁弁２７を
全閉し、導入空気を微粒化用空気としてアシストエア通
路２８から導入させ、図３（ｂ）で示した斜線部分（弁
２２、２３による漏れ空気量）を常に微粒化用空気とし
て燃料噴射弁２に導くことができる。したがって、弁の
精度を上げることなく空気量を減らすことができるの
で、アイドル回転数が上昇し過ぎることなく、排気浄化
性を広い運転範囲で確保できる。また、デユーテイ制御
によって、ＩＳＣ制御を高応答で行なうことができるの
で、アイドル安定性向上や空気量導入によるエンジント
ルクの制御性も向上する。これは従来のステッピングモ
ータを用いた制御に比べて高い応答性を確保できる。例
えば、ステッピングモータでは応答時間１から２秒に対
して、本発明の電磁弁２では１００ミリ秒程度である。

【００１５】図５に制御装置の他の実施例を示す。本図
示例の制御装置３１は、基本的には、図４の図示例のも
のと同様の構成であるが、本実施例にあっては、制御弁
２２と２３間にこれと一体に摺動する弁４２が取り付け
られている。また、中央の通路（図４の通路２９に相
当）は中央部で仕切られ、制御装置３１と吸気管１１３
とを直結しＩＳＣ機能を有する通路４０と、燃料噴射弁
２の先端に連通したアシストエア通路３７と接続された
通路３５とからなる。このような構成により、アイドル
空気量は通路３６、４１を介して、制御弁２２、２３で
制御され通路３５または４０を介して吸気管内１１３に
導かれる。空気量が少ないときには、図５で示すように
弁４２で通路４０を閉塞し、優先的にアシストエア通路
３７に空気を導く。他方、空気量を多く必要なときに
は、弁４２を取り付けた軸が図５の左方向に摺動し、通
路４０から空気が流れる。これによって、弁２２、２３
の漏れがあっても弁４２で閉じるので漏れ空気量を低減
できる。

【００１６】図６に本発明の他の実施例を示す。本図示
例の制御装置は、図４及び５の図示例の構成に、弁５１
を付設した構成となっている。すなわち、、弁４４を連
結する軸と弁５１を連結する軸は、隙間１１４をもって
互いに摺動自在に取付けられている。図６に示すよう
に、絞り弁３の上流より導かれた空気は、通路４６，４
８を介して制御装置内に導入され、制御弁４３、４４で
空気量が制御され、通路４７で合流し、通路４９を通し
て燃料噴射弁２の先端に導かれる。他方、空気量が必要
なときには弁５１が開き（図６の右方向へ移動）、通路
５０から吸気管１１３内へ空気が導入される。このよう
に、弁４４を連結する軸と弁５１を連結する軸は隙間１
１４をもって取付けられているので、弁４４がある程度
開いた後に弁５１が開く。これによって弁４３、４４の
漏れ空気量を微粒化用空気に適用できる。

【００１７】図７に本発明の他の実施例を示す。本図示
例の制御装置は、基本的には図４及び５の実施例と同様
の構成であるが、本図示例にあっては、中央の通路６４
から空気が制御装置内に導入され、外側の通路６５また
は通路６６から吸気管１１３に還流するようになってい
る。すなわち、絞り弁３の上流から通路６４を介して空
気が弁２２、２３に導かれる。そして、図７に示す如
く、一方の弁２３の形状が遅開弁となっているので、弁
の変位量が小さいときにはまず弁２２が開き、通路６５
から空気が流れ燃料噴射弁２の先端に導かれるようにな
っている。他方、弁の変位量が大きくなると弁２３が開
き、空気は通路６６を介して吸気管１１３内へ流れる。
こうして、優先的に微粒化用空気に利用して、空気量を
弁２２、２３で高応答で制御できる。

【００１８】図８は本発明のエンジン制御システムに供
される燃料噴射弁の構成の一例である。燃料は、通路７
８により燃料噴射弁２に供給されるようになっている。
コネクタ７４に電気を加えると弁７１が持ち上がり燃料
が噴射ノズル７５より噴射されるようになっている。燃
料は、燃料分岐材７６で２つの方向に分けられ、アトマ
イザ７３内で通路７２から導入された微粒化用空気と混
合する。さらに、空気通路７７からの空気で２段微粒化
してもよい。

【００１９】図９に本発明の他の実施例を示す。本図示
例の制御装置は、ステッピングモータ８８により軸８９
を回転させ、弁８１を左右に摺動させるようになってい
る。軸８９が回転して弁８１を開くとロータリ弁８６が
開き、さらに軸８１が回転すると弁８７が開くようにな
っている。このようにして、弁８１が開くと、空気は、
絞り弁３の上流から通路８２を介して弁８１及び通路８
３を通り、燃料噴射弁２に導かれる。さらに軸８１が回
転するとロータリ弁８６が開き、空気は通路８５からも
燃料噴射弁２に導かれる。続いて弁８７が開くと、空気
は通路８４を介して吸気管１１３内へ導かれる。

【００２０】次に、本発明のエンジン制御システムに供
される電子スロットル制御装置について説明する。図１
０は電子スロットル制御装置の概念図である。図示例の
システムは、主空気通路（吸気管）１１３内の空気量を
制御するために、モータ９３で絞り弁３を制御する電子
スロットルと、ＩＳＣバルブ９１、アシストエア通路９
０とからなる。一般に、始動時にアクセル操作を行い、
主空気通路１１３から空気が多く流れるとアシストエア
通路９０に流れる量が減少する。これを防止するため、
アクセル操作とは無関係に電子スロットル３とＩＳＣバ
ルブ９１を閉じるように制御して、始動時にエンジン側
の吸気管１１３内を負圧に保ち、アシストエア通路９０
に空気が多く流れるようにして燃料の微粒化を促進す
る。

【００２１】図１１は図１０の始動時の各バルブの動作
の経時的変化を示すものである。スタータスイッチがＯ
ＮのときにＩＳＣバルブ及びスロットルを閉じる。エン
ジン始動後はエンジン回転数が高くなるので吸気管内の
圧力が大気圧に比べて低くなり、アシストエア通路に空
気が流れる。そのため、ＩＳＣバルブ、スロットルを開
き、エンジン回転数が目標回転数となるように空気量を
調整する。

【００２２】図１２は本発明によるスロットル制御装置
の他の実施例を示す。主空気通路１１３には、絞り弁
（スロットルバルブ）３及び２次バルブ９５が設けら
れ、主空気通路１１３内の空気量の制御が行われる。こ
の２次バルブ９５は、スロットル３のエンジン側と連通
した通路１１６に設けられたダイヤフラム９４により作
動せしめられる。エンジン始動時はスロットル３が開か
れ、空気の漏れが多いとアシストエア通路９０に空気を
流すことができない。逆に、スロットル３を閉じ過ぎる
と吸気管にスロットルがかみこみ、開かなくなる可能性
がある。そこで、絞り弁の上流に２次弁９５を設け、主
空気通路１１３を閉じるようにされている。２次バルブ
９５は通常はバネ９６で閉じられているが、吸気管内圧
力によって負圧がダイアフラム９４にかかると全開す
る。このため、エンジン始動時にはアシストエア通路に
多く空気を流し、エンジン始動後は２次バルブ９５を開
き、アイドル空気量を確保する。このようにして、アク
セル操作によりスロットル３が開かれたとしても、アク
セル操作とは無関係に作動する２次バルブ９５により、
主空気通路１１３のエンジン側の負圧を確保することが
できる。

【００２３】図１３は図１２の吸気圧力Ｐ_B と２次弁の
開度θ_A の経時的変化を示すものである。図１３に示す
ように、スタータスイッチがＯＮになった後、スタータ
によるエンジンの回転で吸気圧力ＰBが低下する。吸気
圧力Ｐ_B が所定の圧力に達するとダイアフラム９４によ
って、２次弁９５の開度θ_A が大きくなり、アイドル空
気量が確保される。

【００２４】図１４に本発明によるスロットル制御装置
の他の実施例を示す。絞り弁３の上流から空気と取り込
み、回転弁９７によってアシストエア通路９０に空気を
導くようになっている。回転弁９７は各気筒のアシスト
エア通路９０に連結されている。このため、燃料が噴射
される時期に空気が流れるように回転弁９７の通路を設
けておけば、燃料が噴射されるとき適切に空気を導くこ
とができる。また、燃料が噴射されていないときには他
の気筒に空気を供給するので微粒化用空気量を減少させ
ることができる。

【００２５】図１５は図１４の回転弁の構成図の一例で
ある。カム軸またはクランク軸からの駆動力は、ギア９
９を介して該ギア９９に連結された軸１０２によって回
転弁９７を回転させるように構成されている。また、軸
１０２には、スリット円盤１０３、発光部１００、受光
部１０１からなるクランク角センサＳが設けられ、クラ
ンク角度信号を発生することができる。このように、ク
ランク角センサＳと回転弁９７を一体化する構造となっ
ている。したがって、回転部を共有できるので、回転弁
とセンサを別体にする構造に対して小型化することがで
きる。

【００２６】図１６は本発明のエンジン制御システムの
他の実施例を示し、図１７は図１６の要部拡大平面図で
ある。本実施例のエンジン制御システムは、シリンダ内
の空気流にスワールを付加するための制御弁２１０が設
けられている。スワール制御弁（ＳＣＶ）２１０は図１
７に示すように２分割された２吸気弁の片側に設置さ
れ、吸入空気量が少ない低速回転域（例えば、２８００
ｒｐｍ以下）では、吸気通路の一方をＳＣＶ２１０で閉
じてやることにより、吸気のスピードを高めて燃焼室内
に生じるスワールを強化するものである。ＳＣＶ２１０
は、圧力制御装置２１７で制御されるダイヤフラム式ア
クチュエータ２３０によって開度を変化させることがで
きる。このような構成によって、従来はＯＮ−ＯＦＦ制
御しかできなかったＳＣＶ２１０の弁開度を詳細かつ連
続的（線形的）に変化させることができる。燃料噴射弁
２の先端には微粒化用空気が絞り弁３上流から空気通路
１１０より供給される。また、空気通路１１０には、エ
アポンプ２１１及びアイドル時などの空気量を制御する
ためのアシストエア用の制御弁２０１が設けられてい
る。さらに、微粒化用空気通路１１０の空気量は、ＳＣ
Ｖ２１０の開度に応じて制御弁２０１の開度によって変
化させ、気筒内の空気と燃料の混合を促進することがで
き、かつ、スワールの強度に適した噴霧粒径をエンジン
に供給することができる。なお、図１６において、２２
８はバッテリ、２２９はヒータ制御装置、２０７は点火
プラグ、２０８は吸入弁、２０９は排気弁である。

【００２７】図１８は本発明の他の実施例によるエンジ
ン制御システムである。本実施例では、微粒化用空気通
路として、絞り弁３上流から空気を導く制御弁２０１に
接続した通路１１０と、エアポンプ２１５に接続された
制御弁２１６が設置された通路２０５の２つのエアアシ
スト用通路を有する。このような構成により、始動時な
ど吸気管１１３内の圧力が上昇した（大気圧に近づい
た）ときにはエアポンプ２１５から空気を供給するとと
もに、エンジンの通常運転状態では、制御弁２０１の通
路から空気を供給する。それによって、吸気管内圧力が
大気圧に比べて低下しているような運転条件ではエアポ
ンプを用いずに空気を供給することができる。

【００２８】図１９はＳＣＶ２１０を駆動するためのア
クチュエータ２３０の構成図の一例である。ＳＣＶ２１
０は、圧力制御装置２１７により負圧制御されそのスト
ロークが変化せしめられるダイヤフラム式アクチュエー
タ２３０により動作される。圧力制御装置２１７は、絞
り弁３上流及び下流の圧力Ｐ₁ 、Ｐ_m を導き、その値を
基にして圧力Ｐ_c を変化させるようになっている。圧力
Ｐ_c は圧力制御装置２１７への電流を変化させることに
よって制御できる。このように、圧力Ｐ_c を変化させる
ことにより、ＳＣＶ２１０の開度を変化させることがで
きる。

【００２９】第２０図は図１９の圧力制御装置２１７の
一構成例を示す。弁２１８は、電磁コイル２１９に印加
される電流量に応じて、ばね２２３、２２４の付勢力
（図２１の左方向）に逆らって変位される軸２２２によ
り開閉制御されるようになっている。大気圧力Ｐ₁ がパ
イプ２２６から供給される一方、吸気管内の圧力はパイ
プ２２５から導かれる。パイプ２２５の開度は、弁２１
８の開度を制御することによって変えることができる。
軸２２２の変位は電磁コイルに印加する電流量で変わ
り、それに応じて弁２１８の開度が変化する。パイプ２
２６とパイプ２２５の開度を調整することによって、制
御圧力Ｐ_c が変化する。

【００３０】第２１図に圧力差Ｐ₁ −Ｐ_m と発生力Ｆの
関係を示す。電流Ｉを変化させることによって、発生力
を変化させることができる。第２２図に電圧のデューテ
ィ比と電流の関係を示す。デューティ比を変えることに
よって電流Ｉを変えることができる。第２３図に電圧波
形を示す。電圧が印加されている時間Ａに対する電圧の
周期Ｂの比をデューティ比とした。Ａの期間を変化させ
ることによって、デューティ比が変化する。

【００３１】第２４図に制御弁２１０（ＳＣＶ）の開度
と許容アイドル回転数の関係を示す。制御弁開度を小さ
くすることによって、アイドル回転数を低下することが
できる。これは、制御弁開度が小さいほど、シリンダ内
のスワールが強くなり、混合気が均一になり、安定燃焼
するためである。第２５図にＳＣＶ開度の時間的変化を
示す。アイドル回転数を変化させるときには、まずＳＣ
Ｖ開度を閉じたのちτ時間経過後回転数を低下させる。
これは、ＳＣＶを閉じたのち、燃焼が安定したあと回転
数をさげることによって不完全燃焼を防止するためであ
る。

【００３２】第２６図に燃料噴射終わり時期とＨＣ排出
量の関係を示す。燃料噴射パルス幅が吸気行程に入ると
ＨＣが増大する。これは、噴射された大きな燃料粒子が
そのままシリンダ内に流入するためである。このため、
燃料噴射時期を吸気行程前に燃料噴射が終了するように
燃料噴射時期を決めている。一方、リーン限界空燃比は
吸気行程に燃料を噴射すると点火プラグ周りに燃料の濃
縮域ができて、大きくなる。そのため、リーン燃焼させ
るときには燃料噴射時期を吸気行程にする。

【００３３】図２８にクランク角度に対する吸気管内空
気流速関係を示す。クランク角度９０度付近で最大値を
示す。この付近で燃料を噴射するとリーン限界空燃比が
大きくなる。図２９に噴射終わり時期とリーン限界空燃
比の関係を示す。負荷が小さいときには燃料噴射パルス
幅が小さく、負荷が大きくなると噴射パルス幅が大きく
なる。このときのリーン限界が最大となる燃料噴射時期
は負荷によって異なる。

【００３４】図３０に示すように燃料噴射終わり時期を
運転状態に応じて変化させる必要があり、そのため、エ
ンジン回転数とアクセル開度に対するマップを用意する
必要がある。通常使われている吸入空気量とエンジン回
転数の比である基本燃料噴射パルス幅を縦軸にとると、
空燃比を変化させたときに同じ軸トルクに対して２値を
とってしまい、マップを作成することができない。

【００３５】図３１に燃料噴射の中央の時期で整理した
ときのリーン限界空燃比を示す。負荷の変化に関わら
ず、噴射中央時期では同じになる。これは、図２８の空
気流速の同じ時期に燃料を噴射できるためである。図３
２に噴射中央時期のマップを示す。アクセル開度とエン
ジン回転数をパラメータとする。図３２に述べたように
負荷によって噴射中央時期はほとんど変化しないので、
エンジン回転数をパラメータとしてあ、噴射中央時期の
マップでもよい。

【００３６】図３３は吸気管内圧力と燃料噴射弁の流量
変化率の関係図を示すマップである。吸気管内圧力が大
気圧に比べて低下すると燃料噴射弁の噴射量が低下す
る。これは、吸気管圧力の低下に合わせて、燃料圧力を
低下させるように制御しているが、エアアシスト式噴射
弁では、燃料噴射ノズル先端の圧力が微粒化用空気によ
って吸気管内圧力より大きくなり、燃料噴射量が減少す
るためである。このため、吸気管内圧力とに応じて燃料
噴射量を補正する必要がある。

【００３７】図３４は基本燃料噴射パルス幅Ｔ_p と吸気
管内圧力の関係図である。基本燃料噴射パルス幅Ｔ_p と
吸気管内圧力は相関があるので、基本燃料噴射パルス幅
Ｔ_pに応じて燃料噴射量を補正することができる。図３
５に基本燃料噴射パルス幅Ｔ_p と燃料噴射補正量Ｋ_p の
関係を示す。基本燃料噴射パルス幅Ｔ_p が大きくなるほ
ど吸気管内圧力は大気圧に近づき、燃料噴射補正量Ｋ_p
が小さくなる。

【００３８】図３６は燃料噴射制御の基本フローチャー
トである。アシストエアが流れているときには負圧補正
をする。アシストエアが流れていないときは通常の燃料
噴射量とする。アシストエアの判定はアシストエア量を
制御する電磁弁の動作やアシストエア弁がワックスタイ
プのように機械的に水温応じて制御されるときには水温
に応じて負圧補正量を変化させる。

【００３９】図３７に他の燃料量補正方法を示す。エン
ジン水温が低いほど、アシストエア量を多くなるように
制御している場合は、エンジン水温とＴ_p に応じて、負
圧補正量Ｔ_p を変化させる。例えば、負圧補正量Ｋ_p は
エンジン水温が低く、Ｔ_p が小さいほど大きくする。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、アイド
ル回転数及び空燃比を変動させることなく、排気浄化
性、特に未燃炭化水素を低減することができ、しかも、
気筒内の混合気形成並びに燃焼性を向上させることがで
きるとともに、燃費を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例のシステム全体の構成図。

【図２】冷却温水とエンジン吸入空気量の関係。

【図３】従来の各弁からの漏れ空気量を示す図。

【図４】制御装置の他の実施例。

【図５】制御装置の他の実施例。

【図６】本発明の他の実施例を示す図。

【図７】本発明の他の実施例を示す図。

【図８】本発明のエンジン制御システムに供される燃料
噴射弁の構成の一例。

【図９】本発明の他の実施例を示す図。

【図１０】電子スロットル制御装置の概念図。

【図１１】図１０の始動時の各バルブの動作の経時的変
化を示す図。

【図１２】本発明によるスロットル制御装置の他の実施
例を示す図。

【図１３】図１２の吸気圧力Ｐ_B と２次弁の開度θ_A の
経時的変化を示す図。

【図１４】本発明によるスロットル制御装置の他の実施
例を示す図。

【図１５】図１４の回転弁の構成図の一例。

【図１６】本発明のエンジン制御システムの他の実施例
を示す図。

【図１７】図１６の要部拡大平面図。

【図１８】本発明の他の実施例によるエンジン制御シス
テム図。

【図１９】ＳＣＶ２１０を駆動するためのアクチュエー
タ２３０の構成図の一例。

【図２０】図１９の圧力制御装置２１７の一構成例。

【図２１】圧力差Ｐ₁ −Ｐ_m と発生力Ｆの関係図。

【図２２】電圧のデューティ比と電流の関係図。

【図２３】電圧波形を示す図。

【図２４】制御弁２１０（ＳＣＶ）の開度と許容アイド
ル回転数の関係図。

【図２５】ＳＣＶ開度の時間的変化図。

【図２６】燃料噴射終わり時期とＨＣ排出量の関係図。

【図２７】噴射終わり時期とハイドロカーボンの関係
図。

【図２８】吸気管内空気流速関係を示す図。

【図２９】噴射終わり時期とリーン限界空燃比の関係
図。

【図３０】エンジン回転数とアクセル開度に対する図。

【図３１】リーン限界空燃比を示す図。

【図３２】噴射中央時期のマップ。

【図３３】吸気管内圧力と燃料噴射弁の流量変化率の関
係図を示すマップ。

【図３４】基本燃料噴射パルス幅Ｔ_p と吸気管内圧力の
関係図。

【図３５】基本燃料噴射パルス幅Ｔ_p と燃料噴射補正量
Ｋ_p の関係図。

【図３６】燃料噴射制御の基本フローチャート。

【図３７】他の燃料量補正方法を示す図。

【符号の説明】

１：エアフロメータ、２：燃料噴射弁、７：制御装置、
１０：アシストエア制御弁１３、１５：触媒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大須賀 稔 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 山口 紀一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 桑野 盛雄 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 内村 俊隆 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射弁と、絞り弁上流の吸気管内か
   ら前記燃料噴射弁の先端に空気を導く微粒化用空気通路
   と、該空気通路に流れる空気量を制御する制御弁と、を
   有するエンジン制御システムにおいて、 前記制御弁は、アイドルスピード制御用の空気量と微粒
   化用空気量の二つの制御を行う機能を備えたものである
   ことを特徴とするエンジン制御システム。
2. 【請求項２】 前記制御弁は、アイドルスピード制御用
   の空気量を制御する弁と、該アイドル制御用の空気量を
   調節してその漏れ量を微粒化用空気量に流入させるＯＮ
   −ＯＦＦ弁を設けたことを特徴とする請求項１記載のエ
   ンジン制御システム。
3. 【請求項３】 前記ＯＮ−ＯＦＦ弁は、前記アイドルス
   ピード制御用の空気量を制御する弁と同時に作動するこ
   とを特徴とする請求項２記載のエンジン制御システム。
4. 【請求項４】 前記アイドルスピード制御用の空気量を
   制御する弁は、ソレノイド弁であることを特徴とする請
   求項１〜３のいずれか一項記載のエンジン制御システ
   ム。
5. 【請求項５】 前記アイドルスピード制御用の空気量を
   制御する弁は、前記微粒化用空気量を制御する弁よりも
   遅延して作動する弁であることを特徴とする請求項１〜
   ４のいずれか一項記載のエンジン制御システム。
6. 【請求項６】 燃料噴射弁と、絞り弁上流の吸気管内か
   ら前記燃料噴射弁の先端に空気を導く微粒化用空気通路
   と、前記絞り弁をバイパスして設けられたアイドルスピ
   ード制御弁と、を備えたエンジン制御システムにおい
   て、 前記絞り弁の上流でかつ前記微粒化空気通路入口の下流
   位置に、前記絞り弁よりもエンジン側の吸気管内の負圧
   により動作する吸気管閉塞用の弁を設けたことを特徴と
   するエンジン制御システム。
7. 【請求項７】 前記絞り弁上流の吸気管内から前記燃料
   噴射弁の先端に空気を導く微粒化用空気通路に、該空気
   通路内を流れる空気流量を制御するロータリ式の制御弁
   を設けたことを特徴とするエンジン制御システム。
8. 【請求項８】 前記ロータリ式の制御弁は、クランク角
   センサと一体的に構成されたことを特徴とする請求項７
   記載のエンジン制御システム。
9. 【請求項９】 燃料噴射弁と、燃料噴射弁の先端に空気
   を導く微粒化用空気通路と、微粒化用空気量を制御する
   弁と、吸気管通路に設けられ該吸気管通路の一部を閉塞
   することにより気筒内にスワールを形成させるスワール
   制御弁と、を備えたエンジン制御システムにおいて、 前記スワール制御弁の開度を連続的に変化させるととも
   に、その開度に応じて微粒化用空気量の制御を行うよう
   にしたことを特徴とするエンジン制御システム。
10. 【請求項１０】 前記微粒化用空気が燃料噴射弁の先端
    に流れているとき、燃料噴射量を基本噴射パルス幅に応
    じて補正することを特徴とする請求項１〜９のいずれか
    一項記載のエンジン制御システム。
11. 【請求項１１】 前記微粒化用空気が燃料噴射弁の先端
    に流れているとき、燃料噴射量を基本噴射パルス幅及び
    水温に応じて補正することを特徴とする請求項１〜９記
    載のエンジン制御システム。