JPH0754738A - 内燃機関のアシストエア制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料の微粒化を必要としない運転領域から燃
料の微粒化を必要とする運転領域に移行した際にも、迅
速に燃料の微粒化に対応できること。 【構成】 内燃機関１のアイドル時を含む低負荷領域で
は、燃料噴射弁２５より間欠的に行われる燃料噴射と同
期して流量制御弁３９によりアシストエアを燃料噴射弁
２５の近傍より噴出させて、燃料の微粒化を促進する。
また、内燃機関の高負荷時や燃料カット時には、燃料噴
射とは非同期で連続的に流量制御弁３９を開放させて、
アシストエアを燃料噴射弁２５の近傍より連続的に噴出
させて、次の低負荷領域での流量制御弁３９の制御が迅
速になされるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃料噴射弁か
ら噴射された燃料の微粒化を促進するために、燃料に空
気（エア）を吹きつける制御を行う内燃機関のアシスト
エア制御装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、この種のものとして、スロットル
弁より上流側の吸気管の開口から取り入れた空気を、バ
イパス通路を介して燃料噴射弁の近傍に設けた開口か
ら、間欠的に行われる燃料噴射に同期して噴出させ、燃
料の微粒化を促進させ、そして、燃料の微粒化を必要と
しない運転領域では流量制御弁を全閉に維持して空気の
噴射を停止するものが考えられている（例えば、特開昭
６１−１１２７７３号公報）。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来のものでは、燃料の微粒化を必要としない運転領域で
は流量制御弁を全閉に維持して空気の噴射を停止するよ
うにしているので、燃料の微粒化を必要としない運転領
域から燃料の微粒化を必要とする運転領域へと移行した
時に流量制御弁の動作遅れから、燃料の微粒化に迅速に
対応することが困難であるという問題がある。 【０００４】そこで本発明は、燃料の微粒化を必要とし
ない運転領域から燃料の微粒化を必要とする運転領域へ
と移行した時にも燃料の微粒化に迅速に対応することを
目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】そのため本発明は図１に
示すごとく、スロットル弁の下流側かつ燃料噴射弁の近
傍に設けた開口に空気を導くアシストエア通路と、この
アシストエア通路を開閉する流量制御弁と、内燃機関の
運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態
検出手段の検出信号に基づいて上記燃料噴射弁の燃料噴
射を制御する燃料噴射制御手段と、前記運転状態検出手
段により検出された内燃機関の運転状態が燃料の微粒化
を必要とする第１の運転状態のとき前記燃料噴射弁の燃
料噴射時期に同期して前記流量制御弁の開度を制御する
噴射同期アシストエア制御手段と、前記運転状態検出手
段により検出された運転状態が上記第１の運転状態とは
異なる第２の運転状態のとき前記流量制御弁を前記燃料
噴射弁の燃料噴射時期と同期せずに開放状態に維持する
噴射非同期アシストエア制御手段と、を備えた内燃機関
のアシストエア制御装置を提供するものである。 【０００６】 【作用】これにより、運転状態検出手段により検出され
た内燃機関の運転状態が燃料の微粒化を必要とする第１
の運転状態のとき噴射同期アシストエア制御手段によっ
て燃料噴射弁の燃料噴射時期に同期して流量制御弁の開
度を制御して、アシストエア通路を介して燃料噴射弁の
近傍に設けた開口から、間欠的に行われる燃料噴射に同
期して空気を噴出させる。そして、運転状態検出手段に
より検出された運転状態が上記第１の運転状態とは異な
る第２の運転状態のとき噴射非同期アシストエア制御手
段によって流量制御弁を前記燃料噴射弁の燃料噴射時期
と同期せずに開放状態に維持させて、アシストエア通路
を介して燃料噴射弁の近傍に設けた開口から空気を連続
的に噴出させる。 【０００７】 【発明の効果】本発明によれば、内燃機関の運転状態が
燃料の微粒化を必要としないときにもアシストエア通路
を介して燃料噴射弁の近傍に設けた開口から空気を連続
的に噴出させるから、燃料の微粒化を必要としない運転
領域から燃料の微粒化を必要とする運転領域へと移行し
た時にも燃料の微粒化に迅速に対応することができると
いう優れた効果がある。 【０００８】 【実施例】以下本発明の一実施例を図面にしたがって説
明する。図２は本発明の一実施例によるエアアシスト制
御装置を備えたエンジンおよびその周辺装置を示し、１
はエンジン本体で、このエンジン本体１には、吸気系３
を構成する吸気管５および排気系７を構成する排気管９
が接続されている。上記吸気管５には、上流側から順
に、大気を取り入れるためのエアクリーナ１１と、該エ
アクリーナ１１により取り入れられた吸入空気の流量を
検出するエアフロメータ１３と、運転席に配設されたア
クセルペダル１５と連動して回動し、吸入空気の流量を
制御するスロットル弁１７と、吸気の脈動を防止するた
めのサージタンク１９と、吸気マニホールド２１に配設
され、吸気ポート２３に向けて燃料を噴射するための燃
料噴射弁２５とが設けられている。この燃料噴射弁２５
への燃料の供給は、燃料タンク２７からの燃料を燃料ポ
ンプ２９で汲み上げ燃料配管３１を通じて行われる。 【０００９】また、スロットル弁１７の上流側の吸気管
５には、アシストエア通路をなすバイパス配管３３の開
口３５が設けられており、このバイパス配管３３の他方
の開口３７は、燃料噴射弁２５の近傍に設けられてい
る。このバイパス配管３３の途中には、電磁式の流量制
御弁３９が設けられており、この流量制御弁３９は、後
述する電子制御装置７１からの信号でデューティ制御さ
れる。 【００１０】上記エンジンには、上述したエアフロメー
タ１３のほかに、種々のセンサが設けられている。すな
わち、センサとしては、エアフロメータ１３に内蔵さ
れ、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ５１
と、スロットル弁１７のスロットル開度θを検出すると
共にアイドル状態を検出するアイドルスイッチを有する
スロットル開度センサと、シリンダブロックに配設さ
れ、エンジン冷却水温を検知する冷却水温センサ５５
と、排気管９に配設され、排気ガス中の残存酸素濃度か
ら空燃比を検出する酸素濃度センサ５７と、ディストリ
ビュータ５９に内蔵され、クランク軸に連動するディス
トリビュータ軸５９ａの回転に応じてクランク角の３０
℃Ａ毎のクランク角信号ＮＥを出力するクランク角セン
サ６１とが設けられている。 【００１１】これらの各種センサの検出信号やスイッチ
の信号は、電子制御装置７１に入力され、この電子制御
装置７１によって、燃料噴射弁２５や流量制御弁３９等
のアクチュエータが制御される。上記電子制御装置７１
は、周知のマイクロコンピュータから構成され、すなわ
ち、各種センサの入力信号をコンピュータの処理可能な
ディジタル信号処理すると共に、アクチュエータへの駆
動信号に変換処理する入出力ポート７３と、演算処理す
るＣＰＵ７５と、一時的な記憶手段としてのＲＡＭ７７
と、各種の制御プログラムを予め格納しているＲＯＭ７
９等から構成されている。 【００１２】本電子制御装置７１による制御動作は、Ｒ
ＯＭ７９内に格納された制御プログラムにしたがって演
算処理される。すなわち、電子制御装置７１は、上記エ
アフロメータ１３の出力から求められる吸入空気量と、
上記クランク角センサ６１から出力から求められるエン
ジン回転数とに基づいて基本の燃料噴射時間を決定し、
これを上記スロットル開度センサ出力のスロットル弁開
度、酸素濃度センサ５７出力の空燃比、冷却水温センサ
５５出力のエンジン冷却水温などに応じて補正すること
によって、上記燃料噴射弁２５に開弁時間信号を出力す
る。 【００１３】また、流量制御弁３９の開閉制御によるア
イドル回転数制御およびアシストエア制御は、図３およ
び図５のフローチャートにしたがって実行される。ま
ず、ステップ１００が実行され、各種のデータが読み込
まれる。データとしては、上記エアフロメータ１３の出
力から求められる吸入空気量Ｑと、スロットル開度セン
サの出力から求められるスロットル開度θ、アイドルス
イッチのオンオフ信号、および上記クランク角センサ６
１からのクランク角信号ＮＥ等である。 【００１４】次のステップ１１０にて、上記各種データ
に基づいて各制御を選択処理する。この選択処理は、図
４のグラフのＡ、Ｂ、Ｃ領域のいずれに含まれているか
を判断する。図４において、縦軸はスロットル開度θ、
横軸はエンジン回転数Ｎｅを示す。該ステップ１１０に
て、Ａ領域と判定されるとステップ１２０へ進み、後述
する図５の制御が実行される。また、Ｂ領域と判定され
るとステップ１３０へ進み、流量制御弁３９を全開に
し、領域Ｃと判定されるとステップ１４０へ進み、流量
制御弁３９を一定のデューティ比で制御する。 【００１５】次に、Ａ領域の制御について図５のフロー
チャートで説明し、さらに、Ｂ領域およびＣ領域の制御
においてＡ領域と異なった制御を行う理由について説明
する。図５において、まず、ステップ２００にて、クラ
ンク角信号ＮＥから求めたエンジン回転数Ｎｅに基づい
てデューティ比の変更タイミングを図６のマップに基づ
いて算出する。ここで、図７に示すように、クランク角
７２０℃Ａで１行程、３６０℃Ａ毎にグループ噴射する
６気筒エンジンにおいて、クランク角３０℃Ａ毎のクラ
ンク角信号ＮＥに、１から１２までの番号を付すと、図
６によれば、エンジン回転数が１０００ｒｐｍ以下の場
合には、クランク角信号ＮＥの８番目の燃料噴射タイミ
ングに対して、７番目に流量制御弁３９のデューティ比
α（β）を変える変更タイミングを設定し、また、１０
００ｒｐｍから２０００ｒｐｍまではクランク角信号Ｎ
Ｅの９番目の燃料噴射タイミングに対して、７番目に流
量制御弁３９のデューティ比α（β）の変更タイミング
を設定し、さらに、２０００ｒｐｍから３０００ｒｐｍ
までは１０番目の燃料噴射タイミングに対して６番目に
流量制御弁３９のデューティ比α（β）の変更タイミン
グを設定する。このように、エンジン回転数Ｎｅが上昇
するにしたがって、燃料噴射タイミングを変更すること
により燃料効率を向上させるとともに、デューティ比α
（β）の変更タイミングを早めることによりバイパス配
管３３を通過する吸気量のタイムラグが大きくなるのを
防止している。 【００１６】次に、ステップ２１０にて、上記ステップ
２００で求めた流量変更のタイミングか否かについて判
定し、肯定判断の場合にはステップ２２０へ進み、デュ
ーティ比をαに変更する。なお、デューティ比αの期間
ＴＡは燃料噴射量に比例して増減する。次のステップ２
３０にて、燃料噴射が終了したか否かを判断する。そし
て、燃料噴射が終了していないときには、ステップ２２
０に戻りデューティ比α（α：一定）での制御を維持
し、一方、燃料噴射が終了したときには、ステップ２４
０へ移行する。ステップ２４０は、上記ステップ２１０
で否定判断、つまり、デューティ比α（β）の変更タイ
ミングでない場合にも実行される。ステップ２４０で
は、アイドルスイッチのオンオフ信号等に基づいてアイ
ドル回転数制御か否かを判断し、アイドル回転数制御で
ない場合には、ステップ２５０へ移行して流量制御弁３
９をデューティ比β（β：一定、β＜α）で制御する。
一方、アイドル回転数制御の場合には、ステップ２６０
へ移行してエンジン回転数をフィードバックして所定回
転数に維持するアイドル回転数制御を行う。このアイド
ル回転数制御はデューティ比βａ（βａ：可変、βａ＜
α）で制御する。なお、アイドル回転数制御は、図４で
はａ領域で示される。 【００１７】このような図５のフローチャートで表され
る動作は、図７のタイムチャートを用いて説明される。
同図において、（Ａ）は各気筒の行程をクランク角に対
応して示し、（Ｂ）は上述したようにクランク角センサ
６１から出力される３０℃Ａのクランク角信号を示し、
（Ｃ）は燃料噴射パルスを示し、（Ｄ）は流量制御弁３
９に出力される制御信号を示す。いま、クランク角信号
ＮＥの７番目に同期して、噴射パルスが出力される場合
に、クランク角信号ＮＥの６番目に流量制御弁３９の開
度は、デューティ比βからαに変更され、所定期間ＴＡ
だけ維持され、その後にデューティ比βに戻される。 【００１８】したがって、本制御によれば、大きなデュ
ーティ比αによって燃料噴射中には十分のアシストエア
が流れるために燃料の微粒化が確保される。そして、そ
れ以外の期間は、デューティ比βの小さなバイパスエア
量に絞られる。その結果、アシストエアは、燃料噴射時
期に同期したデューティ比αの期間で十分確保されると
同時に、デューティ比βの期間による流量制御で全体の
周期を通じたバイパス流量を制御することができる。よ
って、アイドル回転数制御時には、デューティ比βａを
可変制御しているので、アシストエアの効果を低減する
ことなく、所定のバイパス流量に調整することができ、
適正なアイドル回転数制御を行える。また、ファースト
アイドル制御時には、上記デューティ比βａを増加する
ことにより対処できる。なお、デューティ比α（β）の
変更により、吸入空気量が周期的に変化するけれども、
噴射パルスに同期しているため、エンジンの回転数に変
動を生じることはない。 【００１９】また、デューティ比αの期間は、燃料噴射
量に応じて長くなっているから、十分な微粒化を行え
る。なお、図３のステップ１３０にて流量制御弁３９を
全開に制御し、ステップ１４０にて半開状態となる一定
のデューティ比で制御しているのは次の理由による。ス
テップ１３０の制御では、図４のＢ領域の運転状態に当
たるが、このＢ領域はエンジンの高負荷領域にあり、流
量制御弁３９の応答性、電子制御装置７１の演算処理速
度の問題から、可変したデューティ比によるエアアシス
ト制御を行うことが困難であるとともに、続く制御に迅
速に対応するために全開状態で待機させているのであ
る。また、ステップ１４０の制御では、Ｃ領域に当たる
が、この領域は燃料カット域であり、燃料カット領域か
らの復帰時にエンジントルク変動を低減するために、流
量制御弁３９を全周期にわたって半開状態になるように
一定のデューティ比で制御しているのである。 【００２０】そして、図３のステップ１２０が本発明の
噴射同期アシストエア制御手段に相当し、ステップ１３
０、１４０が本発明の噴射非同期アシストエア制御手段
に相当する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の構成の一例を示す構成図である。 【図２】本発明の一実施例によるエンジンおよびその周
辺部を示す構成図である。 【図３】同実施例のアシストエア制御を示すフローチュ
ートである。 【図４】アシストエア制御の範囲を示すグラフである。 【図５】同実施例のフローチャートである。 【図６】同実施例の制御範囲を示す説明図である。 【図７】同実施例のタイムチャートである。 【符号の説明】 １ エンジン本体 ５ 吸気管 １７ スロットル弁 ２５ 燃料噴射弁 ３３ バイパス配管 ３７ 開口 ３９ 流量制御弁 ６１ クランク角センサ ７１ 電子制御装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．スロットル弁の下流側かつ燃料噴射弁の近傍に設け
   た開口に空気を導くアシストエア通路と、 このアシストエア通路を開閉する流量制御弁と、 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 この運転状態検出手段の検出信号に基づいて上記燃料噴
   射弁の燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段と、 前記運転状態検出手段により検出された内燃機関の運転
   状態が燃料の微粒化を必要とする第１の運転状態のとき
   前記燃料噴射弁の燃料噴射時期に同期して前記流量制御
   弁の開度を制御する噴射同期アシストエア制御手段と、 前記運転状態検出手段により検出された運転状態が上記
   第１の運転状態とは異なる第２の運転状態のとき前記流
   量制御弁を前記燃料噴射弁の燃料噴射時期と同期せずに
   開放状態に維持する噴射非同期アシストエア制御手段
   と、 を備えた内燃機関のアシストエア制御装置。 ２．前記第１の運転状態は内燃機関のアイドル状態を含
   む低負荷領域である特許請求の範囲第１項記載の内燃機
   関のアシストエア制御装置。 ３．前記噴射非同期アシストエア制御手段は前記流量制
   御弁を全開状態にするものである特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の内燃機関のアシストエア制御装置。 ４．前記噴射非同期アシストエア制御手段は所定のデュ
   ーティで前記流量制御弁を駆動するものである特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の内燃機関のアシストエ
   ア制御装置。 ５．前記第２の運転状態は内燃機関の高負荷領域と燃料
   カット領域とを含む特許請求の範囲第１項〜第４項のう
   ちいずれか１つに記載の内燃機関のアシストエア制御装
   置。 ６．前記噴射非同期アシストエア制御手段は、内燃機関
   の高負荷領域では前記流量制御弁を全開状態にすると共
   に、内燃機関の燃料カット領域では所定のデューティで
   前記流量制御弁を駆動するものである特許請求の範囲第
   ５項記載の内燃機関のアシストエア制御装置。