JPH09242585A - アシストエア装置付き内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アシストエアの供給経路内に溜まった燃料が、
アシストエアと共に吹き出されるときに、空燃比がリッ
チ化することを回避する。 【解決手段】冷却水温度Ｔｗが基準温度未満であってア
シストエアの供給を停止しているときに（Ｓ２）、アシ
ストエア供給経路内に燃料が逆流する運転領域（Ｓ３）
に滞在していた時間（Ｓ５）に基づいて、アシストエア
供給経路内への燃料の溜まり量ＴＦＬを推定する（Ｓ
７）。そして、アシストエアの供給が開始されるとき
に、前記推定された溜まり量ＴＦＬ分だけ燃料噴射弁に
よる燃料噴射量を減量補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアシストエア装置付
き内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、詳しくは、燃料
噴射弁の噴孔近傍に燃料微粒化用のアシストエアを噴出
させるアシストエア装置を備えた機関において、アシス
トエア供給経路内に溜まった燃料が機関に供給されるこ
とによる空燃比のリッチ化を防止するための技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、スロットル弁上流側の吸気通
路から吸入空気の一部をアシストエアとして燃料噴射弁
の噴孔付近に導き、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧
に前記アシストエアを衝突させることで燃料を微粒化
し、これによって燃焼を改善して、燃費や排気性状の向
上を図るアシストエア装置が知られている（特開平５−
１０２２４号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記アシス
トエア装置は、低温始動時に特に必要となり、高温アイ
ドル時においてはアシストエアとして機関に供給される
空気量が余分となってしまうため、ワックスバルブ等に
よって機関温度が所定温度以下のときにのみアシストエ
アの供給が行なわれるようにしているものがある。

【０００４】しかし、上記構成の場合、機関温度が所定
温度を越えるようになってアシストエアの噴出が停止さ
れ、かかる状態で機関が高負荷運転されると、吸気脈動
によって燃料噴射弁から噴射された燃料がアシストエア
の供給経路内に逆流して滞留することがあった。そし
て、前記滞留した燃料が、再始動時のアシストエアの供
給によってアシストエア供給経路内から吹き出され、か
かる燃料が通常に燃料噴射弁から噴射される燃料に対し
て余分な燃料として付加されて、空燃比をリッチ化さ
せ、始動時のＨＣ排出量を増大させてしまう惧れがあっ
た。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、アシストエア装置付き内燃機関において、アシス
トエア供給経路内に溜まった燃料による空燃比のリッチ
化を回避できる燃料噴射制御装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１記載
の発明は、図１に示すように構成される。図１におい
て、アシストエア装置は、燃料噴射弁の噴孔近傍に燃料
微粒化用のアシストエアを噴出させる装置であって、前
記アシストエアの噴出を機関の運転条件に応じて選択的
に行なわせる装置である。

【０００７】一方、溜まり量推定手段は、前記アシスト
エアの噴出を停止させている状態において、アシストエ
ア供給経路内へ溜まった燃料量を推定する。そして、噴
射量減量手段は、前記アシストエアの噴出が開始される
ときに、前記溜まり量推定手段で推定された溜まり量分
だけ、前記燃料噴射弁による燃料噴射量を減量させる。

【０００８】かかる構成によると、アシストエアの噴出
が停止されていて、吸気脈動に伴ってアシストエア供給
経路内に燃料が逆流して滞留し得る状態において、前記
滞留燃料量が推定される。そして、アシストエアの噴出
が開始されるときには、前記アシストエア供給経路内に
滞留していた燃料が、アシストエアの噴出と共に吹き出
されて機関に供給されることになるので、前記滞留分だ
け通常の燃料噴射弁による燃料噴射量を減量させ、アシ
ストエア供給経路内に滞留していた燃料量と、噴射弁か
ら噴射される燃料量の総和によって必要量が確保される
ようにする。

【０００９】請求項２記載の発明では、前記溜まり量推
定手段が、燃料がアシストエア供給経路内へ溜まる領域
として予め設定された運転領域内に留まっている時間に
基づいて、前記溜まり量を推定する構成とした。かかる
構成によると、吸気脈動に伴ってアシストエア供給経路
内への逆流が発生し得る運転条件下では、時間経過と共
に滞留燃料量が増大するものとして、アシストエア供給
経路内へ溜まった燃料量を推定できることになる。

【００１０】尚、アシストエア供給経路の容積等によっ
て前記滞留燃料量の最大値が決定されることになるか
ら、前述のようにして推定される燃料量は、前記最大値
に相当するレベルでサチレートすることになる。請求項
３記載の発明では、前記燃料がアシストエア供給経路内
へ溜まる領域として予め設定される運転領域が、機関負
荷と機関回転速度とに基づいて区分される構成とした。

【００１１】かかる構成によると、スロットル弁開度等
で代表される機関負荷と回転速度とに基づいて吸気脈動
によってアシストエア供給経路内へ燃料が逆流する条件
が判別されることになる。請求項４記載の発明では、前
記噴射量減量手段が、燃料噴射弁による１回の噴射毎
に、予め設定された燃料量ずつ燃料噴射量を減量させ、
１回の噴射毎の減量の総計により前記溜まり量推定手段
で推定された溜まり量分だけの減量を行なう構成とし
た。

【００１２】かかる構成によると、アシストエア供給経
路内に溜まった燃料が、アシストエアの噴出開始後に徐
々に吹き出されて機関に供給されるのに対応して、燃料
噴射弁による噴射量を減量させることが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。実施形態のシステム構成を示す図２において、内
燃機関１にはエアクリーナ２から吸気ダクト３，スロッ
トル弁４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入さ
れる。吸気マニホールド５の各ブランチ部には、各気筒
別に燃料噴射弁６が設けられている。

【００１４】この燃料噴射弁６は、ソレノイドに通電さ
れて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁
であって、後述するコントロールユニット12から送られ
る要求燃料量に対応するパルス巾の駆動パルス信号によ
り間欠的に開駆動され、図示しない燃料ポンプから圧送
されてプレッシャレギュレータにより所定の圧力に調整
された燃料を機関１に噴射供給する。

【００１５】機関１の各燃焼室には点火栓７が設けられ
ていて、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させ
る。機関１からの排気は、排気マニホールド17，排気ダ
クト18，触媒19，マフラー20を介して排出される。コン
トロールユニット12は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／
Ｄ変換器及び入出力インタフェイス等を含んで構成され
るマイクロコンピュータを備え、各種のセンサからの入
力信号を受け、シリンダ吸入空気量に見合った燃料噴射
量を演算して燃料噴射弁６の作動を制御する一方、機関
負荷，回転速度などの運転条件に応じて点火時期ＡＤＶ
を設定し、点火栓７による点火を制御する。

【００１６】前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３
中にエアフローメータ８が設けられていて、機関１の吸
入空気流量Ｑに応じた信号を出力する。また、クランク
角センサ９が設けられていて、各気筒における所定ピス
トン位置毎の基準角度信号ＲＥＦと、クランク角１°又
は２°毎の単位角度信号ＰＯＳとをそれぞれに出力す
る。ここで、前記基準角度信号ＲＥＦの周期、或いは、
所定時間内における前記単位角度信号ＰＯＳの発生数を
計測することにより、機関回転速度Ｎｅを算出できる。

【００１７】また、機関１のウォータジャケットの冷却
水温度Ｔｗを検出する水温センサ10が設けられている。
更に、前記スロットル弁４の開度ＴＶＯをポテンショメ
ータによって検出するスロットルセンサ11が設けられて
いる。一方、スロットル弁４をバイパスして設けられた
バイパス通路13には、電磁式のアイドル制御弁14が設け
られている。このアイドル制御弁14は、付設された電磁
コイルへの通電がデューティ制御されることによって開
度が調整される開度調整弁であって、コントロールユニ
ット12は所定のアイドル運転時に目標アイドル回転速度
に近づくように前記アイドル制御弁14の開度をフィード
バック制御するアイドル回転制御機能を有している。

【００１８】更に、スロットル弁４の上流側の吸気ダク
ト３から分岐し、スロットル弁４をバイパスして各燃料
噴射弁６の噴孔付近に開口するアシストエア通路15が設
けられており、スロットル弁４の上下流間の圧力差（機
関吸入負圧）によって導かれる空気（以下、アシストエ
アという。）を、燃料噴射弁６の噴孔付近に噴出させて
噴射燃料と衝突させ、噴射燃料の微粒化を促進させるよ
う構成されている。

【００１９】前記アシストエア通路15の途中には、該ア
シストエア通路15を開閉するワックス式開閉弁16が設け
られている。このワックス式開閉弁16には、機関の冷却
水が導かれるようになっており、冷却水に応じたワック
スの熱変形によって、予め設定された基準水温以下では
前記アシストエア通路15を開き、前記基準水温を越える
ときには前記アシストエア通路15を閉じるようになって
いる。

【００２０】上記アシストエア通路15，ワックス式開閉
弁16によってアシストエア装置が構成される。尚、ワッ
クス式開閉弁16の代わりに電磁開閉弁を設け、例えばコ
ントロールユニット12が、水温センサ10による冷却水温
度の検出結果等に基づいて前記電磁開閉弁に開閉制御信
号を出力する構成としても良い。

【００２１】ここで、コントロールユニット12は、前記
吸入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎｅとに基づいて基本噴
射パルス幅Ｔｐ（Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ：Ｋは定数）を演
算すると共に、前記基本噴射パルス幅Ｔｐを冷却水温度
Ｔｗ等に基づいて補正して、最終的な噴射パルス幅Ｔｉ
を算出し、この噴射パルス幅Ｔｉの駆動パルス信号を、
例えば各気筒の吸気行程にタイミングを合わせて各燃料
噴射弁６に出力する。

【００２２】更に、コントロールユニット12は、アシス
トエア供給経路内に溜まった燃料による空燃比のリッチ
化を防止するために、図３のフローチャートに示すよう
にして、前記滞留燃料量を推定し、図４のフローチャー
トに示すようにして噴射パルス幅Ｔｉの補正を行なう。
尚、溜まり量推定手段としての機能は、前記図３のフロ
ーチャートに、また、噴射量減量手段としての機能は、
前記図４のフローチャートに示すように、コントロール
ユニット12がソフトウェア的に備えている。

【００２３】図３のフローチャートは例えば所定時間毎
に実行されるようになっており、まず、ステップ１（図
中ではＳ１と記してある。以下同様）では、スロットル
弁開度，機関回転速度，冷却水温度などの運転条件を読
み込む。ステップ２では、冷却水温度Ｔｗが、前記ワッ
クス式開閉弁16によってアシストエア通路15が閉じられ
る基準温度を越えているか否かを判別する。

【００２４】そして、冷却水温度Ｔｗが前記基準温度を
越えていて、アシストエア通路15が閉じられる条件であ
るときには、ステップ３へ進む。ステップ３では、予め
吸気脈動の発生によってアシストエア通路15に燃料が逆
流する領域として設定された運転領域（以下、逆流領域
という）に該当するか否かを判別する。

【００２５】前記逆流領域は、図５に示すように、機関
負荷を代表するスロットル弁開度ＴＶＯと機関回転速度
Ｎｅとによって区分される高負荷側の領域して設定され
ており、機関回転速度Ｎｅが高いときほどより高負荷側
となるようにしてある。尚、前記逆流領域は、機関の吸
入負圧が所定以下の領域に相当する。前記逆流領域は、
吸気脈動が大きく、アシストエア通路15に燃料噴射弁６
から噴射された燃料が逆流し得る運転領域であり、かか
る領域内であるときには、ステップ４へ進む。

【００２６】ステップ４では、前記逆流領域を経験した
ことを示すフラグＦに１をセットする。次のステップ５
では、前記逆流領域に留まっていた時間を計測するため
に、タイマをカウントアップさせる。上記処理によっ
て、アシストエア通路15が閉じられている条件下で、か
つ、アシストエア通路15側への逆流が発生し得る領域に
留まっていた合計時間が、前記タイマにより計測される
ことになる。即ち、前記逆流領域を脱しても、その時点
までのタイマのカウント値が保持され、再度前記逆流領
域に入ると、前回までのカウント値からカウントアップ
が再開されることになる。

【００２７】そして、ステップ６では、イグニッション
スイッチがＯＦＦされたか否かを判別し、イグニッショ
ンスイッチのＯＦＦ操作が検出されると、ステップ７へ
進んで、機関運転中に逐次カウントアップされた前記タ
イマの値から、アシストエア通路15（アシストエア供給
経路）内に逆流して滞留している燃料量ＴＦＬを推定す
る。

【００２８】これは、機関の運転開始後に水温が基準温
度を越えたら、その後に基準温度を下回ることがなく、
機関運転中にアシストエア供給経路内に溜まった燃料
が、イグニッションスイッチがＯＦＦされるまでに吹き
出される機会はないためである。具体的には、図６に示
すように、前記逆流領域に留まっていた時間が長くなる
ほど前記滞留燃料量ＴＦＬが多くなっていると推定する
が、アシストエア通路15の容積等から推定される最大滞
留量で、前記推定される滞留燃料量ＴＦＬがサチレート
するようにしてある。

【００２９】前記滞留燃料量ＴＦＬは、前記タイマの計
測時間に基づき、噴射弁６の噴射時間として推定される
ようにしておく。ステップ７では、前記推定された滞留
燃料量ＴＦＬを、バッアアップＲＡＭに格納する。一
方、図４のフローチャートは、１気筒の噴射タイミング
毎に実行され、各気筒毎に同じような処理が行なわれる
ものとする。

【００３０】まず、ステップ11では、前記フラグＦの判
別を行い、アシストエア通路15に逆流した燃料が溜まっ
ている状態であるか否かを判別する。前記フラグＦに１
がセットされているときには、ステップ12へ進み、冷却
水温度Ｔｗが基準温度以下であって、アシストエア通路
15が開かれてアシストエアの噴出が行なわれる条件であ
るか否かを判別する。

【００３１】例えば前回の機関運転時において暖機後に
前記逆流領域を経験して機関が停止され、再始動時が前
記アシストエア通路15が開かれるような冷機始動時であ
るときには、ステップ12でアシストエア通路15が開かれ
る条件であることが判別されることになる。尚、フラグ
Ｆに１がセットされていて、アシストエア通路15内に燃
料が滞留していると推定される条件であっても、冷却水
温度が始動時から基準温度以上であるときには、アシス
トエア通路15が閉じたままに保持されるから、アシスト
エア通路15内に滞留している燃料もそのまま滞留し続け
るものと見做して、滞留燃料量ＴＦＬをそのまま記憶し
続けるようにする。

【００３２】ステップ12でアシストエアの噴出が行なわ
れる条件であることが判別されると、ステップ13へ進
み、噴射パルス幅Ｔｉを予め設定された補正パルス幅Ｔ
ＭＲＥＸだけ減少補正し、該減少補正されたパルス幅Ｔ
ｉに基づいて燃料噴射弁６が開弁駆動されるようにす
る。そして、ステップ14では、前述のように噴射弁６の
噴射時間として推定されている滞留燃料量ＴＦＬから前
記補正パルス幅ＴＭＲＥＸだけ減算し、減算後の値を現
在の滞留燃料量ＴＦＬとして更新設定する。

【００３３】ステップ15では、前記ステップ14における
減算の結果、前記滞留燃料量ＴＦＬが０以下になったか
否かを判別する。ステップ15で滞留燃料量ＴＦＬが０以
下になっていないと判別されたときには、アシストエア
通路15に滞留していた燃料が全て吹き出されていないも
のと推定し、フラグＦ等をリセットすることなく、本ル
ーチンを終了させる。

【００３４】一方、前記滞留燃料量ＴＦＬが０以下にな
った場合には、アシストエア通路15に滞留していた燃料
が全て吹き出されたものと判断し、ステップ16へ進み、
前記フラグＦに０をセットすると共に、前記滞留燃料量
ＴＦＬ及びタイマをゼロリセットする。即ち、アシスト
エア通路15に滞留していた燃料は、アシストエアの噴出
が行なわれても、一度に吹き出されるものではなく、徐
々に吹き出して機関に供給されることになる。そこで、
１回の噴射毎に前記補正パルス幅ＴＭＲＥＸに相当する
燃料が滞留燃料の全量のうちから機関に供給されるもの
として、噴射毎に前記補正パルス幅ＴＭＲＥＸだけ噴射
パルス幅Ｔｉを減少補正することで、滞留燃料から機関
に供給される燃料量と、減少補正されたパルス幅Ｔｉに
基づく燃料噴射で噴射される燃料量とによって必要燃料
量が確保されるようにした。そして、滞留燃料量ＴＦＬ
を噴射毎に前記補正パルス幅ＴＭＲＥＸだけ減算してい
って、滞留燃料量ＴＦＬが０以下になったときには、滞
留していた燃料が全て吹き出されて機関に供給されたも
のと見做して、噴射パルス幅Ｔｉの補正を停止させるも
のである。

【００３５】上記構成によると、アシストエア通路15内
に逆流して滞留した燃料が、アシストエアの噴出に伴っ
て吹き出されても、その分だけ通常の噴射パルス幅Ｔｉ
を減少させるから、空燃比のリッチ化を回避でき、リッ
チ化によるＨＣ排出量の増大を防止できる。尚、前記補
正パルス幅ＴＭＲＥＸ、換言すれば、１噴射サイクル間
でアシストエア通路15から吹き出されると予測される燃
料量は、固定値としても良いが、機関負荷や回転などの
条件によって１噴射サイクル間で吹き出される燃料量が
大きく変化する場合には、機関負荷及び機関回転速度に
よって複数に区分される領域毎に前記補正パルス幅ＴＭ
ＲＥＸを予め記憶させておいて、そのときの機関負荷，
機関回転に応じて異なる値を用いても良い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によると、アシストエアの供給経路内に滞留していた
燃料が、アシストエアと共に吹き出されるときに、前記
滞留燃料分だけ通常の燃料噴射弁による燃料噴射量を減
量させるようにしたので、前記滞留燃料の吹き出しによ
る空燃比のリッチ化を回避でき、リッチ化によるＨＣ排
出量の増大を防止できるという効果がある。

【００３７】請求項２記載の発明によると、アシストエ
ア供給経路内に逆流して滞留する燃料量を、簡便に推定
できるという効果がある。請求項３記載の発明による
と、機関負荷と回転速度とに基づいてアシストエア供給
経路内へ燃料が逆流する条件を精度良く判別できるとい
う効果がある。請求項４記載の発明によると、アシスト
エア供給経路内から滞留燃料から徐々に吹き出すことに
対応して、燃料噴射弁による噴射量を高精度に補正でき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の構成を示すブロック図。

【図２】実施形態における内燃機関のシステム構成図。

【図３】アシストエア供給経路内への燃料の溜まり量を
推定する制御を示すフローチャート。

【図４】溜まり量の推定値に基づく噴射量の補正制御を
示すフローチャート。

【図５】アシストエア供給経路内への燃料の逆流が発生
する領域を示す線図。

【図６】逆流領域の滞在時間と溜まり量との相関を示す
線図。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ４ スロットル弁 ６ 燃料噴射弁 ８ エアフローメータ ９ クランク角センサ 10 水温センサ 12 コントロールユニット 15 アシストエア通路 16 ワックス式開閉弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射弁の噴孔近傍に燃料微粒化用のア
   シストエアを噴出させる装置であって、前記アシストエ
   アの噴出を機関の運転条件に応じて選択的に行なわせる
   アシストエア装置を備えた内燃機関において、 前記アシストエアの噴出を停止させている状態におい
   て、アシストエア供給経路内へ溜まった燃料量を推定す
   る溜まり量推定手段と、 前記アシストエアの噴出が開始されるときに、前記溜ま
   り量推定手段で推定された溜まり量分だけ、前記燃料噴
   射弁による燃料噴射量を減量させる噴射量減量手段と、 を含んで構成されたアシストエア装置付き内燃機関の燃
   料噴射制御装置。
2. 【請求項２】前記溜まり量推定手段が、燃料がアシスト
   エア供給経路内へ溜まる領域として予め設定された運転
   領域内に留まっている時間に基づいて、前記溜まり量を
   推定することを特徴とする請求項１記載のアシストエア
   装置付き内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】前記燃料がアシストエア供給経路内へ溜ま
   る領域として予め設定される運転領域が、機関負荷と機
   関回転速度とに基づいて区分されることを特徴とする請
   求項２記載のアシストエア装置付き内燃機関の燃料噴射
   制御装置。
4. 【請求項４】前記噴射量減量手段が、燃料噴射弁による
   １回の噴射毎に、予め設定された燃料量ずつ燃料噴射量
   を減量させ、１回の噴射毎の減量の総計により前記溜ま
   り量推定手段で推定された溜まり量分だけの減量を行な
   うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載
   のアシストエア装置付き内燃機関の燃料噴射制御装置。