JPH0932616A

JPH0932616A - 燃料噴射弁の氷結防止装置

Info

Publication number: JPH0932616A
Application number: JP7181877A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Osaki; 正信大崎; Michiyuki Fujimoto; 道幸藤本
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1995-07-18
Filing date: 1995-07-18
Publication date: 1997-02-04

Abstract

(57)【要約】【課題】機関停止中の燃料噴射弁噴口部の氷結防止。【解決手段】燃料噴射弁の噴口部が機関停止中に氷結
することが予想されるか否かを判定する氷結判定手段Ａ
と、氷結判定手段Ａの判定の結果、噴口部の氷結が予想
される場合、機関の停止中に所定量の燃料を吐出して噴
口部に燃料を付着させるように燃料噴射弁を制御する燃
料付着手段Ｂとを設けた。具体的には、氷結判定手段Ａ
は、外気温と機関始動から停止までの運転時間とに基づ
いて判定するものとした。また、燃料付着手段Ｂは、氷
結防止のために吐出した燃料が気化するのを補償するた
めに、燃料噴射弁の先端温度が所定値に低下するまで周
期的に複数回吐出する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用内燃機関の
燃料噴射弁の氷結防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用内燃機関の燃料噴射弁で
は、外気温の低く厳しい環境下では、運転後の機関停止
中に、噴口部に氷結が発生し、始動不良や機関性能の悪
化を招くこともありうる。燃料噴射弁噴口部の氷結に
は、以下のような原因が考えられる。

【０００３】図５は、機関の始動から停止およびそれ以
降の時間の経過に伴う、外気 (ａ)、燃料噴射弁先端
(ｂ) 、吸気マニホールド内の雰囲気 (ｃ) および機関
の冷却水 (ｄ) 、それぞれの温度変化の一例を示したグ
ラフである。まず、低い外気温（０℃以下）の中での機
関運転中に、燃料の噴射による気化潜熱で冷えた燃料噴
射弁の先端に、吸気マニホールド内の空気中に含まれる
水分が付着して霜状に氷結する。

【０００４】この状態で機関を停止すると、機関の冷却
水温度は下降し始めるが、吸気マニホールド内雰囲気の
温度はしばらくの間上昇し続け、これにともなって燃料
噴射弁先端の温度も上昇し、霜状の氷が溶けて水滴にな
る。また、吸気マニホールド内雰囲気と燃料噴射弁先端
との温度差で結露が発生して水分量が増し、燃料噴射弁
先端の噴口部を水滴が覆うようになる。

【０００５】そして、機関停止後、時間の経過と共に吸
気マニホールド内及び燃料噴射弁先端の温度が下がり、
０℃を下回ると噴口部に付着した水滴が氷結することに
なる。長時間にわたって機関の運転が行われた場合に
は、当初、燃料噴射弁に霜状に氷結した水分も吸気マニ
ホールド内温度の上昇によって水滴になり、機関の運転
中に燃料と共に燃焼室に吹き込まれてしまうために上記
のような問題は起きにくい。

【０００６】これに対し、短時間で運転を停止し、上記
のような過程で水滴が噴口部周辺に残った場合が特に問
題となる。このような噴口部の氷結を防止するために、
燃料噴射弁の噴口部に装着する樹脂製プロテクタの形状
を工夫して水滴の溜まりにくい構造にする方法が考えら
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような樹脂製プロテクタでも氷結を完全に防止するまで
には至っておらず、コスト面での問題点もあった。とこ
ろで、氷結が発生するような状況にあるときでも、噴口
部周辺に燃料が付着していると、噴口部自体には氷結が
発生しないことが分かっている。

【０００８】しかし、機関停止直後は運転中の噴射によ
る付着分が残っていると考えられるが、これはすぐに気
化してしまうため、機関の停止中に噴口部への燃料の付
着を持続させることができないという問題点があった。
本発明はこのような従来の問題点に鑑み、機関停止中の
燃料噴射弁噴口部の氷結を防ぐ燃料噴射弁の氷結防止装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、機関吸気系に燃料を噴射・供給する燃料噴
射弁を備える内燃機関において、図１に示すように、前
記燃料噴射弁先端の噴口部が前記内燃機関の停止中に氷
結することが予想されるか否かを判定する氷結判定手段
Ａと、前記氷結判定手段の判定の結果、前記噴口部の氷
結が予想される場合、前記内燃機関の停止中に所定量の
燃料を吐出して噴口部に燃料を付着させるように前記燃
料噴射弁を制御する燃料付着手段Ｂと、を設けたことを
特徴とする。

【００１０】これにより、機関停止後、燃料噴射弁の噴
口部が氷結するような状態にあるときに、燃料噴射弁か
ら燃料を吐出し、噴口部に燃料が付着することで、燃料
噴射弁噴口部の氷結がなくなる。また、請求項２に係る
発明では、前記氷結判定手段は、外気温を検出する外気
温検出手段と、機関の始動から停止までの運転時間を検
出する運転時間検出手段と、を含んで構成されることを
特徴とする。

【００１１】これにより、具体的なデータに基づいた詳
細な状況判断が行われ、機関停止後、燃料噴射弁の氷結
を防止しするために的確な制御が行われる。この場合、
外気温が所定値より低く、運転時間が所定値より短いと
きに燃料噴射弁噴口部の氷結のおそれがあると判定され
る。また、請求項３に係る発明では、前記燃料付着手段
は、機関停止から前記燃料噴射弁の先端温度が所定値に
低下するまでの間（噴射弁冷却時間）に、周期的に複数
回燃料を吐出するものであることを特徴とする。

【００１２】これにより、噴口部の保護を目的として吐
出した燃料が揮発により消失し、噴口部が露出して氷結
するということがなくなる。また、請求項４に係る発明
では、前記噴射弁冷却時間を外気温に基づいて予測する
ことを特徴とする。これにより、燃料噴射弁の先端温度
を実測することなく、機関停止から前記燃料噴射弁の先
端温度が所定値に低下するまでの時間を推定できるの
で、装置の構成が簡略化される。

【００１３】また、請求項５に係る発明では、前記燃料
付着手段による積算吐出量に応じて次回始動時の燃料噴
射量を減量補正する減量補正手段を設けたことを特徴と
する。これにより、次回始動時の過剰な燃料供給がなく
なる。また、請求項６に係る発明では、前記減量補正手
段は、次回始動時の機関の冷却水温度に応じて減量補正
量を増減するものであることを特徴とする。

【００１４】これにより、次回始動時の適切な噴射量が
設定される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態の一例
を図面に基づいて説明する。図２は本実施例のシステム
図である。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のブランチ部には
各気筒毎に燃料噴射弁６が設けられている。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７からの駆動パルス信号により通電されて開弁
し、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噴射供
給する。

【００１６】機関１の燃焼室には点火栓８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。そして、機関１からは、排気マニホールド９側へ排
気される。コントロールユニット７は、各種のセンサか
らの入力信号を受け、後述のごとく演算処理して、燃料
噴射弁６の作動を制御する。

【００１７】前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３
中に熱線式のエアフローメータ10が設けられていて、吸
入空気流量Ｑa を検出する。また、機関１にはクランク
角センサ11が設けられており、機関回転数Ｎe を検出す
る。また、機関１のウォータジャケットに臨ませて冷却
水温度Ｔw を検出する水温センサ12が設けられている。

【００１８】また、外気温Ｔa を検出する外気温センサ
13が設けられている。この他、コントロールユニット７
には、スタートスイッチ14からの信号に基づき、機関始
動から停止までの運転時間 TIME Ｒや機関停止後の停止
時間 TIME Ｓ等を計測するタイマー機能が内蔵されてい
る。ここにおいて、コントロールユニット７は、図３お
よび図４にフローチャートとして示すプログラム（氷結
防止ルーチン）に従って演算処理を行い、機関１停止後
に燃料噴射弁６の制御を行う。

【００１９】この氷結防止ルーチンは機関停止直後に開
始されるものである。まず、ステップ１では（図中Ｓ１
と表記する、以下同様）、外気温センサ13から外気温Ｔ
a を、コントロールユニット７内蔵のタイマーから直前
の機関始動から停止までの運転時間 TIME Ｒを読み込
む。このステップ１と外気温センサ13とが外気温検出手
段に、ステップ１とコントロールユニット７内蔵のタイ
マーとが運転時間検出手段に相当する。

【００２０】ステップ２では、前ステップで読み込んだ
外気温Ｔa と所定の温度Ｔ₀（燃料噴射弁噴口部の氷結
が起こりうる温度の上限値；例えば−10〜−15℃程度の
所定の値）とを比較して、外気温Ｔa が上回った場合に
は燃料噴射弁６の噴口部が氷結するおそれはないものと
判断し、処理を終了する。これに対し、外気温Ｔa が所
定の温度Ｔ₀以下であった場合には、ステップ３に進
む。

【００２１】ステップ３では、ステップ１で読み込んだ
運転時間 TIME Ｒと所定の基準時間Ｘ（燃料噴射弁噴口
部の氷結が起こりうる運転時間の下限値；例えば15〜20
分程度の所定の値）とを比較し、運転時間 TIME Ｒが基
準時間Ｘを上回っている場合には、吸気マニホールド内
の水分は機関の運転中に燃料と共に燃焼室に吹き込まれ
て消失しており、機関停止後に燃料噴射弁６の噴口部が
氷結するおそれはないものと判断し、処理を終了する。

【００２２】このステップ１〜ステップ３が氷結判定手
段Ａに相当する。これに対し、運転時間 TIME Ｒが基準
時間Ｘ以下であった場合には、ステップ４に進む。ステ
ップ４では、ステップ１で読み込んだ外気温Ｔa から噴
射弁冷却時間テーブル（燃料噴射弁６の先端温度が所定
値（例えば０℃）に低下するまでの時間を外気温の関数
として規定したもの）を参照し、噴射弁冷却時間Ｙ（機
関停止時の外気温から推定される燃料噴射弁６の先端温
度が所定値に低下するまでの時間）を設定する。

【００２３】次のステップ５では、氷結防止用の燃料吐
出の回数を数える吐出カウンタＰの値を０にリセットす
る。続くステップ６では、機関停止後、コントロールユ
ニット７内蔵のタイマーで計測された停止時間 TIME Ｓ
とステップ４で推定した噴射弁冷却時間Ｙとを比較す
る。停止時間 TIME Ｓが噴射弁冷却時間Ｙ以下である場
合にはステップ７に進む。

【００２４】ステップ７では、機関１の再始動の有無を
スタートスイッチ14からの信号で判定する。機関１が再
始動されない場合には、ステップ８に進む。ステップ８
では、所定量Ｖ₀の燃料を吐出して噴口部に燃料を付着
させ、氷結を防止するように燃料噴射弁６を制御する。
この燃料吐出は１回の開弁で行ってもよいが、少量の吐
出を繰り返し行うことで噴口部を効果的に覆うことがで
きる。

【００２５】この場合、燃料噴射弁６の開閉を制御して
吐出量を決定する駆動パルスＴi は、通常運転中の噴射
量の無効噴射時間を補正する無効パルスＴs にごく短い
幅のパルスαを加えたもの（Ｔi ＝Ｔs ＋α）とする。
例えば、0.8msec の駆動パルスＴi を３msec間隔で 1,6
00回送出（合計48秒間) し、合計で所定量Ｖ₀の燃料を
吐出するように燃料噴射弁６を制御すると、燃料を無駄
に噴射せずに噴口部を覆うことができる。

【００２６】機関の停止後、燃料圧力は低下するが、1.
0 KPa 以上の圧力があれば、上記のような吐出が可能で
ある。しかし、燃料噴射弁６の先端温度が比較的高い場
合、このような吐出を一度行っただけでは噴口部を覆っ
た燃料がすぐに揮発して、再び氷結の可能性がでてく
る。

【００２７】そこで、次のステップ９では、吐出カウン
タＰの値に１を加えて、続くステップ10で所定の時間が
経過するまで計時した後、ステップ６に戻して同様の処
理を繰り返し、噴口部に付着した燃料の揮発を補うよう
にする。ステップ６で、停止時間 TIME Ｓが噴射弁冷却
時間Ｙを上回った場合には、噴射弁６先端の温度が所定
値以下に低下して噴口部に付着した燃料の揮発も起きに
くい状態になっていると判定し、処理を終了する。従っ
て、低温下での機関停止中に燃料を吐出し続けることは
なく、無駄な消費は起こらない。

【００２８】このステップ４〜ステップ10が燃料付着手
段Ｂに相当する。ステップ７で機関の再始動が検出され
た場合には、ステップ11に進んで、吐出カウンタＰの値
を参照すると共に、水温センサ12から冷却水温度Ｔw を
読み込む。ステップ12では、始動時の燃料供給過剰を防
止するために、冷却水温度Ｔw から決定される補正係数
Ｋw と氷結防止用に吐出した燃料の総量Ｖp ( ステップ
８の１回の実行で吐出される所定量Ｖ₀×Ｐ）とから始
動時の燃料噴射補正量（Ｖp ×Ｋw ）を決定し、それに
基づいて燃料噴射量を規定する駆動パルスＴi の幅を減
量補正する。

【００２９】すなわち、通常運転中の基本燃料噴射量を
規定するパルスＴp は、エアフローメータ10によって検
出される吸入空気流量Ｑa とクランク角センサ11によっ
て検出される機関回転数Ｎe とから、式Ｔp ＝Ｋ・Ｑa
／Ｎe （Ｋは定数）によって算出され、これに無効噴射
時間の補正分Ｔs を付加したものを燃料噴射量を規定す
る駆動パルスＴi としているが、これを減量補正する。

【００３０】そして、ステップ13では前ステップで補正
された駆動パルスＴi により燃料噴射弁６を制御して機
関１を始動し、処理を終了する。このステップ７および
ステップ11〜13が減量補正手段に相当する。このように
して、低温下での機関停止中に、燃料噴射弁６の噴口部
の氷結を防止し、次回始動時の燃料噴射量の補正を行
う。

【００３１】尚、本実施例では、噴口部の氷結のおそれ
があるか否かの判定と噴射弁冷却時間Ｙの推定とを外気
温Ｔa に基づいて行ったが、これは吸気マニホールド内
の温度または燃料温度に基づいて行ってもよい。また、
外気温Ｔa とこれらのデータを同時に用いることによ
り、さらに精度の高い判定を行うことができ、より確実
に燃料噴射弁噴口部の氷結を防止することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、機関停止中の燃料噴射弁噴口部の氷結をな
くし、始動性不良、エンジン性能の悪化を防止できると
いう効果がある。また、請求項２に係る発明によれば、
機関停止後の燃料噴射弁の制御を的確に行うことができ
るという効果がある。

【００３３】また、請求項３に係る発明によれば、噴口
部の保護を目的として吐出した燃料が揮発するのを補償
して、噴口部の氷結防止を確実にできるという効果があ
る。また、請求項４に係る発明によれば、機関停止から
前記燃料噴射弁の先端温度が所定値に低下するまでの時
間を、燃料噴射弁の先端温度を実測することなく外気温
から推定するので、装置の構成を簡略化しながらも確実
に噴口部の氷結を防止できるという効果がある。

【００３４】また、請求項５に係る発明によれば、機関
停止中の燃料吐出量に基づいて、始動時の燃料噴射量を
減量補正することにより、燃料供給の過剰によるる始動
不良を防止できるという効果がある。また、請求項６に
係る発明によれば、次回始動時の冷却水温度に応じて補
正量を増減することで、より適切な噴射量が設定され、
始動時の状況に合わせた燃料供給ができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す機能ブロック図

【図２】本発明の一実施例を示すシステム図

【図３】氷結防止ルーチンを示すフローチャート

【図４】氷結防止ルーチンを示すフローチャート（続
き）

【図５】燃料噴射弁先端等の温度変化を示すグラフ

【符号の説明】

１機関４スロットル弁５吸気マニホールド６燃料噴射弁７コントロールユニット９排気マニホールド 10 エアフローメータ 11 クランク角センサ 12 水温センサ 13 外気温センサ 14 スタートスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関吸気系に燃料を噴射・供給する燃料噴
射弁を備える内燃機関において、前記燃料噴射弁先端の噴口部が前記内燃機関の停止中に
氷結することが予想されるか否かを判定する氷結判定手
段と、前記氷結判定手段の判定の結果、前記噴口部の氷結が予
想される場合、前記内燃機関の停止中に所定量の燃料を
吐出して噴口部に燃料を付着させるように前記燃料噴射
弁を制御する燃料付着手段と、を設けたことを特徴とする燃料噴射弁の氷結防止装置。
【請求項２】前記氷結判定手段は、外気温を検出する外
気温検出手段と、機関の始動から停止までの運転時間を
検出する運転時間検出手段とを含んで構成されることを
特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁の氷結防止装置。
【請求項３】前記燃料付着手段は、機関停止から前記燃
料噴射弁の先端温度が所定値に低下するまでの間に、周
期的に複数回燃料を吐出するものであることを特徴とす
る請求項１または請求項２記載の燃料噴射弁の氷結防止
装置。
【請求項４】機関停止から前記燃料噴射弁の先端温度が
所定値に低下するまでの時間を外気温に基づいて予測す
ることを特徴とする請求項３記載の燃料噴射弁の氷結防
止装置。
【請求項５】前記燃料付着手段による積算吐出量に応じ
て次回始動時の燃料噴射量を減量補正する減量補正手段
を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれ
か１つに記載の燃料噴射弁の氷結防止装置。
【請求項６】前記減量補正手段は、次回始動時の機関の
冷却水温度に応じて減量補正量を増減するものであるこ
とを特徴とする請求項５記載の燃料噴射弁の氷結防止装
置。