JPH10159626A - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン始動時においてコンプレッサ１１か
ら吐出される圧縮空気の圧力が一定に調整されなくて低
いと予測される状態では、筒内供給装置４０から燃焼室
３１への燃料供給がなされないようにし、始動不良、燃
焼性の悪化を招く事態を未然に防止すること。 【解決手段】 圧縮空気供給装置１０がエンジン運転中
に駆動されるコンプレッサ１１と同コンプレッサから吐
出される圧縮空気の圧力が設定値を越えないように一定
に保つ保持手段（レギュレータ１４）を備える構成と
し、またエンジン３０の始動時から設定時間経過するま
では吸気通路内供給装置５０のみを作動させ、前記設定
時間の経過後には吸気通路内供給装置５０のみの作動か
ら筒内供給装置４０のみの作動に徐々に切り替えてその
過渡期にて筒内供給装置４０による燃料の噴射割当率を
徐々に増大させる燃料供給状態制御手段を作動制御手段
６０に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの燃料供
給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの燃料供給装置として、吸気ポ
ートとは別に燃焼室に開口する噴射ポートを有して圧縮
空気供給装置から供給される圧縮空気と加圧燃料供給装
置から供給される燃料の混合気を燃焼室に噴射供給する
筒内供給装置と、吸気通路に燃料を噴射供給する吸気通
路内供給装置と、前記筒内供給装置と前記吸気通路内供
給装置の各作動を制御する作動制御手段を備えたものが
あり、例えば特開平５−２７２４３６号公報に示されて
いる。

【０００３】この公報に示されている燃料供給装置にお
いては、エンジン始動時に圧縮空気を貯えるアキュムレ
ータ内の圧力が低いときには吸気通路内供給装置による
燃料供給状態とし、アキュムレータ内の圧力が設定値以
上になるとエンジン始動時でも筒内供給装置による燃料
供給状態とする燃料供給状態制御手段が設けられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
示されている燃料供給装置においては、アキュムレータ
内の圧力を検出する圧力センサとコンプレッサ制御手段
により、エンジン運転中におけるコンプレッサの駆動が
制御されて、アキュムレータ内の圧力が圧力制御範囲
（上限圧力と下限圧力がある）に維持されるとともに、
アキュムレータから筒内供給装置に供給される圧縮空気
が圧力調整弁にて前記下限圧力以上の所定圧に調整され
るように構成され、また上記設定値が前記下限圧力より
低い値に設定されているため、エンジン始動時において
圧縮空気の圧力が一定に調整されなくて、筒内供給装置
において混合気が適正に生成されないばかりか、燃料の
微粒化が的確になされない状態で混合気が燃焼室に噴射
されることがある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した問題
に対処すべくなされたものであり、吸気ポートとは別に
燃焼室に開口する噴射ポートを有して圧縮空気供給装置
から供給される圧縮空気と加圧燃料供給装置から供給さ
れる燃料の混合気を燃焼室に噴射供給する筒内供給装置
と、吸気通路に燃料を噴射供給する吸気通路内供給装置
と、前記筒内供給装置と前記吸気通路内供給装置の各作
動を制御する作動制御手段を備えたエンジンの燃料供給
装置において、前記圧縮空気供給装置がエンジン運転中
に駆動されるコンプレッサとこのコンプレッサから吐出
される圧縮空気の圧力が設定値を越えないように一定に
保つ保持手段を備える構成とし、またエンジンの始動時
から設定時間経過するまでは前記吸気通路内供給装置の
みをエンジンの運転状態に応じて作動させて前記吸気通
路内供給装置のみによる燃料供給状態とし、また前記設
定時間の経過後にはエンジンの運転状態に応じて前記吸
気通路内供給装置のみの作動から前記筒内供給装置のみ
の作動に徐々に切り替えてその過渡期において前記筒内
供給装置による燃料の噴射割当率を徐々に増大させる燃
料供給状態制御手段を前記作動制御手段に設けたことに
特徴がある。

【０００６】

【発明の作用・効果】本発明によるエンジンの燃料供給
装置においては、燃料供給状態制御手段によってエンジ
ンの始動時から設定時間経過するまでは吸気通路内供給
装置のみがエンジンの運転状態に応じて作動されて吸気
通路内供給装置のみによる燃料供給状態にてエンジンが
運転され、また前記設定時間の経過後にはエンジンの運
転状態に応じて吸気通路内供給装置のみの作動から筒内
供給装置のみの作動に徐々に切り替えられてその過渡期
において筒内供給装置による燃料の噴射割当率が徐々に
増大される。

【０００７】したがって、エンジンの始動によってコン
プレッサが駆動されてコンプレッサから吐出される圧縮
空気の圧力が設定値に上昇するまでの最長時間、すなわ
ちコンプレッサが停止していて吐出側の圧力が大気圧で
ある状態にてエンジンの始動が開始されてコンプレッサ
の駆動によりコンプレッサから吐出される圧縮空気の圧
力が設定値に上昇するまでの時間に前記設定時間を設定
すれば、如何なる場合においても、コンプレッサから吐
出される圧縮空気の圧力が設定値に上昇するまでは、吸
気通路内供給装置のみによる燃料供給状態にてエンジン
が運転され、コンプレッサから吐出される圧縮空気の圧
力が設定値に上昇しない状態にて筒内供給装置が作動さ
れることはない。このため、コンプレッサから筒内供給
装置に供給される設定値未満の低い圧力の圧縮空気と燃
料が筒内供給装置にて燃料比率の高い混合気とされ、こ
れが設定値未満の低い圧力の圧縮空気によって燃料の微
粒化が的確になされない状態で燃焼室に噴射されて、始
動不良、燃焼性の悪化を招く事態が未然に防止される。

【０００８】この結果、エンジン始動時のコンプレッサ
から吐出される圧縮空気の圧力が低く筒内供給装置での
混合気の生成及び燃焼室への混合気の噴射に充分な圧縮
空気が供給困難な状態で筒内供給装置から燃焼室への混
合気の供給が始動不良、燃焼性の悪化を招く事態を避け
ながら、良好な始動性を確保するとともに、始動直後の
エンジンの運転状態に応じて吸気通路内供給装置のみの
作動から筒内供給装置のみの作動に徐々に切り替えて、
始動直後の燃費及びエミッションを改善することができ
る。なお、エンジンの運転状態の条件に応じて、吸気通
路内供給装置のみの作動から筒内供給装置のみの作動へ
の切り替えを可及的速やかに行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図１に示した本発明によるエン
ジンの燃料供給装置は、圧縮空気供給装置１０から供給
される圧縮空気と加圧燃料供給装置２０から供給される
燃料の混合気をエンジン３０の燃焼室３１に噴射供給す
る筒内供給装置４０と、エンジン３０の吸気通路３２に
燃料を噴射供給する吸気通路内供給装置５０と、筒内供
給装置４０と吸気通路内供給装置５０の各作動を制御す
る作動制御装置６０を備えている。

【００１０】圧縮空気供給装置１０は、エンジン３０の
クランク軸（図示省略）に連動して駆動・停止されるコ
ンプレッサ１１と、このコンプレッサ１１の吐出脈動を
抑えるサージタンク１２と、筒内供給装置４０への圧縮
空気供給用のエアレール１３と、コンプレッサ１１から
吐出されてエアレール１３に供給される圧縮空気の圧力
が設定値Ｐ１を越えないように一定に保つ保持手段とし
てのレギュレータ（調圧弁）１４によって構成されてい
る。

【００１１】加圧燃料供給装置２０は、エンジン３０の
運転に連動して駆動・停止されて燃料タンク２１から燃
料を吸入して吐出する燃料ポンプ２２と、筒内供給装置
４０への加圧燃料供給用のフュエルレール２３と、吸気
通路内供給装置５０への加圧燃料供給用のフュエルレー
ル２４によって構成されていて、燃料ポンプ２２からフ
ュエルレール２３には圧縮空気の圧力（設定値Ｐ１）よ
り所定量高い圧力の燃料が供給され、またフュエルレー
ル２３からフュエルレール２４にはフュエルレール２３
に供給される燃料の圧力より３Kg/cm²程度低い圧力の燃
料が供給されるようになっており、フュエルレール２４
から燃料タンク２１には余剰の燃料が還流するようにな
っている。

【００１２】筒内供給装置４０は、エンジン３０の吸気
ポート３３とは別に燃焼室３１に開口する噴射ポート４
１を有するエアブラスト式インジェクタ４２によって構
成されていて、エアブラスト式インジェクタ４２はそれ
自体周知のものであり、エアレール１３から供給される
圧縮空気中にフュエルレール２３から供給される燃料を
噴射する燃料噴射弁（図示省略）と、この燃料噴射弁か
ら噴射された燃料と上記圧縮空気との混合気をノズル４
３から噴射ポート４１を通して燃焼室３１に噴射する混
合気噴射弁（図示省略）によって構成されている。

【００１３】吸気通路内供給装置５０は、それ自体公知
のインジェクタ５１によって構成されていて、インジェ
クタ５１のノズル５２は吸気通路３２に臨んでおり、ノ
ズル５２から燃料が吸気通路３２に噴射供給されるよう
になっている。

【００１４】作動制御装置６０は、エンジン３０の運転
状態に応じて筒内供給装置４０と吸気通路内供給装置５
０の各作動を制御するものであって、タイマ内蔵のマイ
クロコンピュータ等からなり、エンジン３０の冷却水温
度Ｔｗを検出する水温センサ６１、エンジン３０の吸気
通路３２に流れる空気量Ｑａを検出する流量センサ６
２、エンジン３０の回転数Ｎｅを検出する回転数センサ
６３等からの各検出信号とエンジン３０のスタータスイ
ッチ６４のオン・オフに基づいて図２に示したフローチ
ャートに従った制御プログラムを実行するようになって
いる。

【００１５】次に、本実施形態の作動を図２に示したフ
ローチャートを参照して説明する。作動制御装置６０は
イグニッションスイッチ（図示省略）のオン作動によっ
て燃料噴射制御の処理を開始し、ステップ１０１にて回
転数Ｎｅ、空気量Ｑａ、冷却水温度Ｔｗ及び時刻ｔを読
み込み、ステップ１０２にて回転数Ｎｅが始動判定回転
数Ｎｔ未満か否かを判定する。

【００１６】ステップ１０２の判定が「ＹＥＳ」のと
き、つまりエンジン３０が始動を開始していないか又は
始動直後のクランキング状態（図４のｔｏ〜ｔ１間）で
ある場合には、ステップ１０３にてスタータスイッチ６
４がオンか否かが判定される。ステップ１０３の判定が
「ＮＯ」のとき、つまりエンジン３０を始動する必要が
なくエンジン３０が停止しているときには、ステップ１
０４にて時刻ｔをエンジンスタート開始時刻ｔｏとして
記憶したのちステップ１０１へ戻る。また、ステップ１
０３の判定が「ＹＥＳ」のとき、つまりエンジン３０が
始動直後のクランキング状態である場合にはステップ１
０５にて空気量Ｑａ、冷却水温度Ｔｗ等に基づいて燃料
噴射量Ｑｆが算出されたのち、ステップ１０６にて吸気
通路内噴射が実行されて、ステップ１０５にて算出され
た燃料噴射量Ｑｆの燃料が吸気通路内供給装置５０から
吸気通路３２に噴射供給される。なお、ステップ１０６
の実行後にはステップ１０１にリターンし、ステップ１
０１からの処理を繰り返す。

【００１７】一方、ステップ１０２の判定が「ＮＯ」の
とき、つまりエンジン３０が始動されてクランキング状
態を脱しているとき（図４のｔ１以降のとき）には、ス
テップ１０７にて空気量Ｑａ、冷却水温度Ｔｗ等に基づ
いて燃料噴射量Ｑｆが算出されたのち、ステップ１０８
にてエンジンスタート開始時刻ｔｏ（ステップ１０４に
て記憶されている）からの経過時間（ｔ−ｔｏ）が設定
時間Ｔａ以上か否かが判定される。

【００１８】ステップ１０８の判定が「ＮＯ」のときに
は、ステップ１０９にて吸気通路内噴射が実行されて、
ステップ１０７にて算出された燃料噴射量Ｑｆの燃料が
吸気通路内供給装置５０から吸気通路３２に噴射供給さ
れる。上記設定時間Ｔａは、エンジン３０の始動によっ
てコンプレッサ１１が駆動されてコンプレッサ１１から
吐出される圧縮空気の圧力が設定値Ｐ１に上昇するまで
の最長時間、すなわちコンプレッサ１１が停止していて
吐出側の圧力が大気圧である状態にてエンジン３０の始
動が開始されてコンプレッサ１１の駆動によりコンプレ
ッサ１１から吐出される圧縮空気の圧力が設定値Ｐ１に
上昇するまでの時間を予め実験により求めることにより
得たものである。なお、ステップ１０９の実行後にはス
テップ１０１にリターンし、ステップ１０１からの処理
を繰り返す。

【００１９】また、ステップ１０８の判定が「ＹＥＳ」
のとき、つまり図４に示した時刻ｔ２を経過した後に
は、ステップ１１０にて回転数Ｎｅの時間的変動からエ
ンジン回転変動率Ｄｎが算出され、ステップ１１１にて
エンジン回転変動率Ｄｎから図３のマップを参照して筒
内噴射割当率Ｄｄが算出され、ステップ１１２にて筒内
噴射量Ｄｄ×Ｑｆが算出され、ステップ１１３にて筒内
噴射が実行されて、ステップ１１２にて算出された筒内
噴射量Ｄｄ×Ｑｆの燃料が筒内供給装置４０にて混合気
とされた状態にて筒内供給装置４０から燃焼室３１に噴
射供給される。

【００２０】また、ステップ１１３の実行後のステップ
１１４にて筒内噴射割当率Ｄｄが１００％か否かが判定
される。ステップ１１４の判定が「ＮＯ」のときには、
ステップ１１５にて吸気通路内噴射量（１−Ｄｄ）×Ｑ
ｆの燃料が算出され、ステップ１１６にて吸気通路内噴
射が実行されて、ステップ１１５にて算出された吸気通
路内噴射量（１−Ｄｄ）×Ｑｆの燃料が吸気通路内供給
装置５０から吸気通路３２に噴射供給される。ステップ
１１６の実行後及びステップ１１４の判定が「ＹＥＳ」
のとき（図４のｔ３以降）には、ステップ１０１にリタ
ーンし、ステップ１０１からの処理を繰り返す。

【００２１】以上の作動説明及び図４から明らかなよう
に、エンジン３０の始動時ｔｏから設定時間Ｔａ経過す
るまでは吸気通路内供給装置５０のみがエンジン３０の
運転状態（空気量Ｑａ、冷却水温度Ｔｗ等）に応じて作
動されて吸気通路内供給装置５０のみによる燃料供給状
態にてエンジン３０が運転され、また設定時間Ｔａの経
過後にはエンジン３０の運転状態（エンジン回転変動率
Ｄｎ）に応じて吸気通路内供給装置５０のみの作動から
筒内供給装置４０のみの作動に徐々に切り替えられてそ
の過渡期（図４のｔ２〜ｔ３）において筒内供給装置４
０による燃料の噴射割当率（Ｄｄ）が徐々に増大され
る。

【００２２】したがって、エンジン３０の始動時ｔｏか
ら設定時間Ｔａ経過するまで、つまりエンジン３０の始
動によって駆動されるコンプレッサ１１から吐出される
圧縮空気の圧力が設定値Ｐ１に上昇するまでは、吸気通
路内供給装置５０のみによる燃料供給状態にてエンジン
３０が運転され、コンプレッサ１１から吐出される圧縮
空気の圧力が設定値Ｐ１に上昇しない状態にて筒内供給
装置４０が作動されることはない。このため、コンプレ
ッサ１１から筒内供給装置４０に供給される設定値Ｐ１
未満の低い圧力の圧縮空気と燃料が筒内供給装置４０に
て燃料比率の高い混合気とされ、これが設定値Ｐ１未満
の低い圧力の圧縮空気によって燃料の微粒化が的確にな
されない状態で燃焼室３１に噴射されて、始動不良、燃
焼性の悪化を招く事態が未然に防止される。

【００２３】この結果、エンジン始動時のコンプレッサ
１１から吐出される圧縮空気の圧力が低く筒内供給装置
４０での混合気の生成及び燃焼室３１への混合気の噴射
に充分な圧縮空気が供給困難な状態で筒内供給装置４０
から燃焼室３１への混合気の供給が始動不良、燃焼性の
悪化を招く事態を避けながら、良好な始動性を確保する
とともに、始動直後のエンジン３０の運転状態に応じて
吸気通路内供給装置５０のみの作動から筒内供給装置４
０のみの作動に徐々に切り替えて、始動直後の燃費及び
エミッションを改善することができる。

【００２４】上記実施形態においては、エンジン回転変
動率Ｄｎから筒内噴射割当率Ｄｄを算出するように構成
したが、エンジン３０に付設した例えば排ガスセンサか
らのＡ／Ｆ情報から筒内噴射割当率Ｄｄを算出するよう
に構成して実施することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるエンジンの燃料供給装置の一実
施形態を示す概略構成図である。

【図２】 図１に示した作動制御装置が実行する制御プ
ログラムのフローチャートである。

【図３】 エンジン回転変動率と筒内噴射割当率の関係
を示す図である。

【図４】 エンジンの始動時における経過時間とエンジ
ン回転数、燃料噴射量、圧縮空気の圧力との関係を示す
図である。

【符号の説明】 １０…圧縮空気供給装置、１１…コンプレッサ、１２…
サージタンク、１３…エアレール、１４…レギュレー
タ、２０…加圧燃料供給装置、２１…燃料タンク、２２
…燃料ポンプ、２３，２４…フュエルレール、３０…エ
ンジン、３１…燃焼室、３２…吸気通路、３３…吸気ポ
ート、４０…筒内供給装置、４１…噴射ポート、４２…
エアブラスト式インジェクタ、５０…吸気通路内供給装
置、５１…インジェクタ、６０…作動制御装置、６１…
水温センサ、６２…流量センサ、６３…回転数センサ、
６４…スタータスイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気ポートとは別に燃焼室に開口する噴
   射ポートを有して圧縮空気供給装置から供給される圧縮
   空気と加圧燃料供給装置から供給される燃料の混合気を
   燃焼室に噴射供給する筒内供給装置と、吸気通路に燃料
   を噴射供給する吸気通路内供給装置と、前記筒内供給装
   置と前記吸気通路内供給装置の各作動を制御する作動制
   御手段を備えたエンジンの燃料供給装置において、前記
   圧縮空気供給装置がエンジン運転中に駆動されるコンプ
   レッサとこのコンプレッサから吐出される圧縮空気の圧
   力が設定値を越えないように一定に保つ保持手段を備え
   る構成とし、またエンジンの始動時から設定時間経過す
   るまでは前記吸気通路内供給装置のみをエンジンの運転
   状態に応じて作動させて前記吸気通路内供給装置のみに
   よる燃料供給状態とし、また前記設定時間の経過後には
   エンジンの運転状態に応じて前記吸気通路内供給装置の
   みの作動から前記筒内供給装置のみの作動に徐々に切り
   替えてその過渡期において前記筒内供給装置による燃料
   の噴射割当率を徐々に増大させる燃料供給状態制御手段
   を前記作動制御手段に設けたことを特徴とするエンジン
   の燃料供給装置。