JPH11287148A

JPH11287148A - 内燃機関の燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH11287148A
Application number: JP10089707A
Authority: JP
Inventors: Toyohiko Kameoka; 豊彦亀岡
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】低圧インジェクタから噴射された燃料の気筒
分配を良好にし得るようにする。【解決手段】エンジン本体にはそれぞれピストンを有
する複数の気筒が設けられており、気筒内に直接燃料を
噴射する高圧インジェクタ３１がそれぞれの気筒に対応
させて設けられるとともに、それぞれの気筒内に空気と
燃料との混合気を供給するために、吸気通路内には低圧
インジェクタ３２から燃料が噴射される。この低圧イン
ジェクタ３２は気筒の数よりも少ない数となっており、
クランク軸の１回転当たりの燃焼回数の整数倍の回数の
噴射が低圧インジェクタ３２から間欠的に一定の時間置
きに行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃焼室内に燃料を噴
射する高圧インジェクタと吸気通路内に燃料を噴射する
低圧インジェクタとを有する内燃機関の燃料噴射装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の内燃機関においては、気筒内
の燃焼室に燃料であるガソリンを直接噴射するための高
圧インジェクタと、吸気バルブの上流側の吸気通路内に
燃料を噴射するための低圧インジェクタとの両方を有す
る燃料噴射装置があり、高圧インジェクタは筒内噴射弁
とも言われ、低圧インジェクタは筒外噴射弁やポート噴
射弁とも言われる。このように高圧インジェタクと低圧
インジェクタとを有する燃料噴射装置としては、たとえ
ば、特開平5-71344 号公報に記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】低圧インジェクタを設
けることによって、極低温時にもエンジンの始動性を良
好にすることができるとともに、高回転、高負荷時に高
圧インジェクタからの噴射される燃料が不足する分を補
うことができる。つまり、高圧インジェクタからの燃料
噴射量だけでエンジンの全運転領域に対応しようとする
と、噴射量の制御分解能が粗くなり、アイドリング時の
燃料噴射量の制御性が低下することになるが、高圧イン
ジェクタからの最大噴射量をエンジン要求最大量よりも
少なく設定し、不足分の燃料を低圧インジェクタから吸
気通路内に補助的に噴射することによって、全噴射量の
制御分解能を向上させつつ、エンジンの全運転領域に対
して燃料供給を良好に行うことができる。

【０００４】従来では、前記公報に記載されるように、
複数の気筒に対応してそれぞれ設けられた吸気管内に吸
気ポートに向けて低圧インジェクタを設けるようにした
り、インテークマニホールドに低圧インジェクタを設け
てこの中に形成されたコレクトチャンバ内に燃料を噴射
するようにしている。

【０００５】それぞれの気筒に対応して低圧インジェク
タを設ける場合には、各低圧インジェクタから任意のタ
イミングで燃料を噴射させることができるので、それぞ
れの気筒に対する空気と燃料との分配を良好に保つこと
ができる反面、従来のマルチ・ポイント・インジェクシ
ョン(MPI) と同様な複雑な制御を行う必要があり、気筒
の数の低圧インジェクタとこれの駆動回路および燃料配
管が必要となり、構造が複雑となってコストを増大させ
ることになる。

【０００６】これに対して、低圧インジェクタからコレ
クトチャンバに燃料を噴射するようにしたシングル・ポ
イント・インジェクション(SPI) の場合には、低圧イン
ジェクタの取付位置や燃料の霧化の状態によっては、気
筒相互で空燃比にバラツキが生じ、安定した運転や正確
な空燃比の制御することができないことがある。つま
り、ある気筒に対しては吸入工程寸前あるいは吸入工程
中に集中させて燃料を噴射させると、その気筒に案内さ
れる混合気だけがリッチ化し、他の気筒に供給される混
合気がリーン化してしまい、各々の気筒の間で空気と燃
料との分配が良好とならなくなり、トルクの変動などの
不具合が発生することがある。

【０００７】本発明の目的は、筒内に燃料を噴射する高
圧インジェクタと筒外に噴射する低圧インジェクタとを
有する燃料噴射装置において、低圧インジェクタから噴
射された燃料の気筒分配を良好にし得るようにすること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の内燃機関の燃料
噴射装置は、各気筒の燃焼室内に燃料を噴射する高圧イ
ンジェクタと、吸気通路内に燃料を噴射する低圧インジ
ェクタとを有する内燃機関の燃料噴射装置であって、前
記低圧インジェクタは、前記気筒の数よりも少ない数だ
け設けられるとともに、前記内燃機関のクランク軸の１
回転毎に、前記クランク軸の１回転当たりに行われる燃
焼回数の整数倍の回数の燃料噴射を行うことを特徴とす
る。

【０００９】また、前記低圧インジェクタを複数個設け
るとともに、複数個のうちの少なくとも１個の低圧イン
ジェクタを前記高圧インジェクタの噴射時期に合わせて
噴射させ、前記以外の低圧インジェクタを前記１個の低
圧インジエクタよりも早い時期噴射させることを特徴と
する。

【００１０】本発明にあっては、吸気通路内に燃料を噴
射する低圧インジェクタの数をエンジン本体に設けられ
た気筒の数よりも少ない数としても、低圧インジェクタ
からは燃焼回数に対応させてこれの整数倍の回数の燃料
噴射を間欠的に一定の時間置きに行うようにしたので、
各気筒内に空燃比が一定となった混合気を供給すること
ができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の内燃機関の基本構造を示す
概略図であり、シリンダブロック１と、これの上部に設
けられたシリンダヘッド２とによりエンジン本体が形成
されている。シリンダブロック１とこの下部に設けられ
たオイルパン３とにより形成されたクランク室４内には
クランク軸５が回転自在に設けられ、気筒内つまりシリ
ンダボア内に軸方向に往復動自在に設けられたピストン
６は、コンロッド７によりクランク軸５に接続されてい
る。シリンダブロック１には、４つあるいは６つなどの
所定の数のピストン６が設けられているが、図１には１
つのみが示されている。

【００１３】シリンダヘッド２には燃焼室８内に供給さ
れた混合気を点火するための点火プラグ９が設けられ、
燃焼に必要な空気を供給するための吸気ポート１１と、
燃焼したガスを排出するための排気ポート１２とがそれ
ぞれシリンダヘッド２に形成されている。吸気ポート１
１は吸気バルブ（図示せず）により開閉され、排気ポー
ト１２は排気バルブ１４により開閉されるようになって
いる。

【００１４】エンジン本体には吸気系１５と排気系１６
と燃料供給系１７とが設けられている。吸気系１５は導
入空気を浄化するエアクリーナ１８が設けられた吸気管
１９と、それぞれの吸気ポート１１に分岐して接続され
る吸気管分岐部２１を備えたインテークマニホールド２
２とを有しており、インテークマニホールド２２にはそ
れぞれの吸気管分岐部２１に連通しサージタンクとも言
われるコレクトチャンバ２３が形成されている。吸気系
１５には吸気通路を流れる吸入空気量を測定するための
エアフローメータ２４と、燃焼室８に供給される空気の
量を調整するためのスロットルバルブ２５とが設けられ
ている。

【００１５】排気系１６はそれぞれの排気ポート１２に
接続される排気管が集合されたエグゾーストマニホール
ド２６と、触媒２７およびマフラー２８を備えた排気管
２９とを有している。

【００１６】燃料供給系１７は、燃焼室８内に燃料を噴
射する高圧インジェクタ３１と、吸気通路内に燃料を噴
射する低圧インジェクタ３２とを有している。低圧イン
ジェクタ３２は燃料供給管３３により燃料タンク３４に
接続され、燃料供給管３３には低圧ポンプ３５とフィル
タ３６とが設けられている。低圧インジェクタ３２から
噴射される燃圧を調整するために、低圧インジェクタ３
２には低圧レギュレータ３７が接続されており、噴射さ
れなかった燃料はリターン配管３８により燃料タンク３
４に戻される。

【００１７】高圧インジェクタ３１は高圧燃料供給管４
１により燃料供給管３３に接続され、この高圧燃料供給
管４１には高圧ポンプ４２が設けられている。高圧イン
ジェクタ３１から噴射される燃圧を調整するために、高
圧インジェクタ３１には高圧レギュレータ４３が接続さ
れており、噴射されなかった燃料はリターン配管３８か
ら燃料タンク３４に戻される。なお、高圧燃料供給管４
１には、逆止弁４４とバイパス弁４５が設けられてい
る。

【００１８】図２は本発明の燃料噴射装置を４気筒エン
ジンに適用した場合におけるインテークマニホールドと
各気筒の配置を示す概略図である。

【００１９】図示する各々の気筒５１〜５４には吸気ポ
ートと排気ポートが２つずつ設けられている。それぞれ
の気筒５１〜５４に対する吸入空気の供給は、それぞれ
の吸気ポート１１に接続された吸気管分岐部２１を有す
るインテークマニホールド２２を介して行われるように
なっており、それぞれの吸気ポート１１は吸気管分岐部
２１内の吸気管通路を介してインテークマニホールド２
２内のコレクトチャンバ２３に連通している。

【００２０】吸気系１５の吸気通路内に燃料を噴射する
ための低圧インジェクタ３２はインテークマニホールド
２３に１つ設けられており、気筒５１〜５４の数である
４よりも少ない数となっている。

【００２１】図４は筒内に直接燃料を噴射する高圧イン
ジェクタ３１と、吸気通路内に燃料を噴射する低圧イン
ジェクタ３２との噴射タイミングを示すタイミングチャ
ートであり、図２に示す各気筒５１〜５４は、第１の気
筒５１（＃１）、第３の気筒５３（＃３）、第２の気筒
５２（＃２）、第４の気筒５４（＃４）の順に、各々の
気筒に対応してシリンダヘッド２に設けられた高圧イン
ジェクタ３１から筒内に燃料が噴射される。これによ
り、エンジンの１回転当たり、つまりクランク軸５の１
回転当たりに対して燃焼回数は２回となる。

【００２２】低圧インジェクタ３２からはクランク軸５
が１回転する間に、燃焼回数と同一の回数である２回、
つまり燃焼回数の１倍の回数の燃料噴射が間欠的に一定
時間置きに行われる。図４に示す場合には、高圧インジ
ェクタ３１からの燃料噴射と同じタイミングで低圧イン
ジェクタ３２から吸気通路内に燃料を噴射するようにし
ているが、それよりも早いタイミングで低圧インジェク
タ３２を作動させるようにしても良く、吸入工程の前に
作動させるようにしても良い。

【００２３】このように、間欠的に一定の時間毎に低圧
インジェクタ３２から燃料を吸気通路内に噴射するよう
にすると、全ての気筒５１〜５４に対して同一の条件で
混合気が供給されることになり、各気筒相互間における
空気と燃料との混合割合が一定となり、発生トルクの変
動がなく、ノッキングの発生が抑制され、かつ排ガスの
悪化を防止することができる。

【００２４】図６は高圧インジェクタ３１と低圧インジ
ェクタ３２の作動を制御する制御回路を示す図であり、
電子制御装置（ＥＣＵ）５５には、クラクンク軸５の回
転角度を検出する角度センサ５６からの信号が送られる
ようになっており、この角度センサ５６からの信号に基
づいて、図４に示すようなタイミングで高圧インジェク
タ３１と低圧インジェクタ３２の作動が制御されるよう
になっている。

【００２５】図３は本発明の他の実施の形態である燃料
噴射装置であって、図２と同様にインテークマニホール
ドと各気筒を示す図であり、この場合には、２つの低圧
インジェクタ３２ａ，３２ｂがインテークマニホールド
２２に設けられている。

【００２６】図５は図３に示す燃料噴射装置における高
圧インジェクタ３１と２つの低圧インジェクタ３２ａ，
３２ｂからの燃料の噴射タイミングを示すタイミングチ
ャートであり、クランク軸５の１回転当たりの気筒５１
〜５４の燃焼室における燃焼回数は２回となり、両方の
低圧インジェクタ３２ａ，３２ｂからは、クランク軸５
の１回転につき４回ずつ間欠的に一定時間置きに燃料が
噴射される。したがって、吸気系１５の吸気通路内に
は、クランク軸５の１回転当たりの燃焼回数の２倍の回
数の噴射が行われる。一方の低圧インジェクタ３２ａか
らは各々の気筒内に対する高圧インジェクタ３１からの
噴射のタイミングに合わせて燃料が噴射され、他方の低
圧インジェクタ３２ｂからはそれよりも早い時期に噴射
されるようになっている。この場合にも、全ての気筒５
１〜５４に対して同一の条件で混合気が供給されること
になり、各気筒相互間における空気と燃料との混合割合
が一定となり、発生トルクの変動がなく、ノッキングの
発生が抑制され、かつ排ガスの悪化を防止することがで
きる。

【００２７】上述した燃料噴射装置を有する内燃機関に
あっては、高圧インジェクタ３１の燃圧が上昇していな
いエンジン始動時には、前述したＭＰＩと同様の良好な
始動性を確保することができる。また、高負荷時には高
圧インジェクタ３１から筒内に噴射される燃料の不足分
を低圧インジェクタ３２，３２ａ，３２ｂにより補うこ
とができるのみならず、気筒の数よりも少ない数の低圧
インジェクタから吸気通路内に燃料を噴射するようにし
ても、各気筒に対して同一の条件の混合気を供給するこ
とができるので、燃焼室内に均一な混合気の供給と空燃
比の制御とを行うことができ、高出力のエンジンを得る
ことができる。さらに、中負荷時には、燃料ガスの割合
が少ないリーン混合気を吸気通路内で十分に混合させた
状態で燃焼室内に供給することにより、高圧インジェク
タ３１からの筒内噴射と相俟って成層リーンバーンつま
り希薄空燃比燃焼させることができる。

【００２８】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。たとえば、図示する場合に
はそれぞれ４気筒のエンジンに対して本発明を適用した
場合を示すが、６気筒の場合あるいはそれ以外の気筒の
数を有するエンジンに対しても本発明を適用することが
できることは言うまでもない。６気筒の場合にはエンジ
ン１回転当たり、燃焼回転数は３回となるので、低圧イ
ンジェクタから燃料を３回噴射したり、６回噴射するこ
とになる。また、エンジンのタイプとしては、水平対向
型でも直列型でも何れに対しても適用することができ
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明にあっては、エンジン本体に設け
られた複数の気筒の各気筒に対応させて低圧インジェク
タを設けることなく、気筒の数よりも少ない数の低圧イ
ンジェクタを設けて、全ての気筒に混合気を供給するよ
うにしたので、エンジンの製造コストを低減することが
できる。気筒よりも少ない数の低圧インジェクタからは
吸気通路内に間欠的に一定のタイミングで燃料を噴射す
るようにしたので、全ての気筒内には同一の条件の混合
気が供給されるようになり、各気筒相互間での空気と燃
料の割合が同一となり、トルク変動がなく、エンジンの
振動低減を達成することができる。また、ノッキングの
発生頻度を低減させることができる。さらに、排ガスの
悪化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である内燃機関の基本構
造を示す概略図である。

【図２】本発明の一実施の形態である燃料噴射装置のイ
ンテークマニホールドと各気筒との配置を示す概略図で
ある。

【図３】本発明の他の実施の形態である燃料噴射装置の
インテークマニホールドと各気筒との配置を示す概略図
である。

【図４】図２に示す燃料噴射装置における高圧インジェ
クタと低圧インジェクタとの作動状態を示すタイミング
チャートである。

【図５】図３に示す燃料噴射装置における高圧インジェ
クタと低圧インジェクタとの作動状態を示すタイミング
チャートである。

【図６】図２に示された高圧インジェクタと低圧インジ
ェクタの作動を制御する制御回路を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１１吸気ポート１５吸気系２１吸気管分岐部２２インテークマニホールド３１高圧インジェクタ３２，３２ａ，３２ｂ低圧インジェクタ５１〜５４気筒５５電子制御装置（制御手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各気筒の燃焼室内に燃料を噴射する高圧
インジェクタと、吸気通路内に燃料を噴射する低圧イン
ジェクタとを有する内燃機関の燃料噴射装置であって、前記低圧インジェクタは、前記気筒の数よりも少ない数
だけ設けられるとともに、前記内燃機関のクランク軸の
１回転毎に、前記クランク軸の１回転当たりに行われる
燃焼回数の整数倍の回数の燃料噴射を行うことを特徴と
する内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置
において、前記低圧インジェクタを複数個設けるととも
に、複数個のうちの少なくとも１個の低圧インジェクタ
を前記高圧インジェクタの噴射時期に合わせて噴射さ
せ、前記以外の低圧インジェクタを前記１個の低圧イン
ジエクタよりも早い時期に噴射させることを特徴とする
内燃機関の燃料噴射装置。