JPS6045774A - 燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は多気筒ガソリンエンジンに好適な燃料供給装置
の改良に関する。

（従来技術） 火花点火式ガソリンエンジンの燃料供給装置として、気
化器方式と燃料噴射方式が知られているが、気化器方式
は構造がシンプルで製作コスト的に有利である反面、燃
料の制御精度や過渡運転時の応答性に問題を残し、これ
に対して燃料噴射方式は燃料の計量精度が高くかつ過渡
時にも素早く燃料を増減できる特徴があるが、多気筒エ
ンジンにあっては各気筒の吸気ポートにそれぞれ高価な
燃料噴射弁を取付ける関係上コストアップは免れえない
など、それぞれ一長一短があった。

これら両方式の折衷的なものとして、吸気マニホールド
集合部の、吸気絞弁の上流に単一の燃料噴射弁を設置し
、この噴射燃料を各気筒に分配する、いわゆるシングル
ポイントインジェクション方式が考えられた。

ところがこの場合、燃料噴射弁から噴射された燃料は、
本来ならば高速空気流に乗って空気と十分に混合し、各
気筒の燃焼室に到達する頃には、微粒化、霧化が十分に
促進されるはずなのだが、エンジン負荷の小さな運転領
域では絞弁開度が小さく吸入空気の流速も低いため、噴
射された燃料のほとんどが絞弁に衝突付着するなどして
混合気の性状を著しく悪化させ、アイドル運転を含む低
負荷域での燃焼状態を不安定にしていた。

かかる対策を目的とした、第１図のような装置が、特開
昭５５−１４８９２７号公報に開示されている。

吸気通路１の吸気絞弁２の上流には、燃料噴射装置３の
噴射ノズル４が設けられる。燃料噴射装置３は図示しな
い燃料ポンプからの燃料が燃料室５に送シ込捷れるとと
もに、この燃料はリリーフ弁６によって圧力が所定値に
コントロールされる。

噴射ノズル４と燃料室５との間の通路に燃料制御電磁弁
７が介装され、コントロールユニット８からの駆動パル
ス信号にもとづいて間欠的に開閉することによシ、燃料
噴射量をコントロールしている。

燃料室５からは、絞弁２の下流に開口するバイパスポー
トに接続したスロー燃料通路９が分岐し、上記噴射ノズ
ル４とは別にスロー燃料を供給するようになっている。

一方、吸気絞弁２の上流と下流を短絡するバイバー”’
（ホー　ト１０が形成され、このバイパスポート１０を
流れる空気流量をコントロールユニット８からの信号に
もとづいて制御する空気制御電磁弁１１が設けられる。

これら両電磁弁７，１１を制御するコントロールユニッ
ト８には、エンジン吸入空気量を代表する信号として、
サンプル通路１２に設けた流量センサ１３からの出力が
入力するとともに、アクセルペダル１４に連動してアク
セル開度に対応した電圧を出力するアクセルセンサ１５
からの信号も入力する。

これらにもとづいてコントロールユニット８では、吸入
空気量に対して所定の割合で燃料を供給するように電磁
弁７の開度を制御し、かつその空燃比もアクセル開度に
よって要求される空燃比が得られるように調整している
。

同時にアイドル運転域など低負荷域での吸入空気量をエ
ンジンの運転条件に応じて最適にコントロールするため
に、吸気絞弁２の作動を調整リンク１６によりアクセル
低開度域では停止（全閉保持）させ、もっばらバイパス
ポート１０から流す空気を電磁弁１１で制御している。

例えばエンジン低温時や補機作動時など、電磁弁１１の
開度を相対的に増加させ、円滑な運転をはかつているの
である。

しかしながら、このようにして燃料供給系統を吸気絞弁
上流の噴射ノズル４と絞弁下流のスロー燃料通路９とに
分け、主としてアイドル時などスロー燃料通Ｆｅｒ９か
ら燃料を供給することによシ。

前述したシングルポイントインジェクション方式の欠点
を解消しようとしても、スロー燃料は絞弁下流の吸気通
路ＩＫ液液状まま直接的に供給されることから、燃料の
微粒化や気化特性はそれほど改善されず、また燃料室５
が加圧されている関係上スロー燃料も噴射ノズル４から
噴射されるメイＪ料と同程度の圧力をもち、この結果絞
弁下流の吸気負圧との差圧がかなり大きくなシ、その燃
料流量の制御精度を維持するのが非常に難かしくなると
いう傾向があった。

燃料の供給を２系統にするという観点から、例えば実公
昭５７−５２３７８号公報に開示されたもののように、
吸気絞弁の上流と下流に各々燃料噴射弁を設置し、アイ
ドル運転時など下流側噴射弁からのみ燃料を供給する方
式もあるが、仮に燃料流量の制御精度が高められたとし
ても、各噴射弁の作動を制御する機構が複雑になるとと
も罠コストアップが避けられないという欠点を生じる。

（発明の目的） 本発明はシングルポイントインジェクション方式の特徴
を活かしつつ、スロー系燃料の供給精度を高めると同時
に混合気の微粒化、霧化を向上させることを目的とする
。

（発明の構成並びに作用） 絞弁上流の吸気通路には燃料噴射弁が設けられ、この燃
料噴射弁には燃料調圧器で所定値に調圧された燃料が供
給さ、れる。上記絞弁の上流から下流へと吸気通路を短
絡するバイパス通路を設け、前記燃料調圧器で調圧後の
余剰燃料を燃料タンクへと還流する通路の途中からスロ
ー燃料通路を分岐し、このスロー燃料通路をバイパス通
路に接続する。

そして、絞弁開度の小さいアイドル運転など低負荷域で
は燃料噴射弁からの燃料の噴射を停止し、絞弁下流の強
い吸入負圧によシ高速気流の流れているバイパス通路に
、スロー燃料通路から低圧燃料を吸い出させる。

このため、吸引される燃料は高速気流によシ激しい混合
攪拌作用を受け、燃焼室へ到達する頃には十分に微粒化
されるのである。

一方、絞弁の開度が大きくなると、絞弁上流の燃料噴射
弁から吸入空気量に対応して正確かつ応答よく燃料が噴
射供給されるようになシ、エンジン出力性能を十分に確
保するとともに燃費や排気組成を向上させる。

（実施例） 第２図は本発明の第１実施例を示すものである。

２０は４サイクルガソリンエンジン（多気筒）であって
、吸気通路２１と排気通路２２が設けられる。

吸気通路２１にはアクセルペダルに連動して吸入空気量
をコントロールする吸気絞弁２３嘉介装され、との絞弁
２３の上流から下流へと吸気通路２１を短絡するバイパ
ス通路２４が形成される。

上記絞弁２３の上流には燃料噴射弁２５が取付けられ、
制御回路２６からの駆動パルス信号に応動して燃料を一
エンジン回転に同期しつつ間欠的に噴射する。

燃料噴射弁２５には燃料回路２７からの燃料が送シ込ま
れるのであるが、燃料回路２７は燃料供給通路２７ａと
燃料戻し通路２７ｂとからなシ、燃料供給通路２７ａの
燃料圧力は燃料調圧器２８で所定状態に調圧されるとと
もに、調圧後の低圧余剰燃料が燃料戻し通路２７ｂに流
れる。

燃料供給通路２７ａには燃料、ポンプ２９の吐出燃料が
燃料ンイルタ３０を介して送シ込まれるが、燃料調圧器
２８が負圧通路３１から導かれる吸入負圧に応じて、吸
入負圧が強まると燃料供給圧力を下げ、逆に弱まると燃
料供給圧力を上げるように、燃料タンク３２に接続した
燃料戻し通路２７ｂとの連通開度を制御するのである。

この燃料戻し通路２７ｂのオリフィス３３の上流からス
ロー燃料通路３４が分岐し、このスロー燃料通路３４は
バイパス通路２４にオリフィス３５を介して連通してい
る。

そしてスロー燃料通路３４のオリフィス３５の近傍には
、前述した制御回路２６からの信号によルエンジン減速
時に閉じる電磁弁３６が設けられる。

なお、３７は燃料調圧器２８に通じる負圧通路３１を制
御回路２６からの信号によシ、高温のアイドリンク時や
高負荷時に閉じ、負圧を大気で希釈して一時的に燃料供
給圧力を高め、燃料供給通路２７ａのベーパロックを防
ぐ電磁弁である。

制御回路２６には、吸気通路２１の上流に設けた吸入空
気量上ンサ（または絞弁下流の吸入負圧センサ）３９、
絞弁２３の開度を検出する絞弁開度センサ４０、エンジ
ン冷却水温を検出する冷却水温センサ４１、エンジン回
転数を検出する回転数センサ４２、さらには排気通路２
２に設けた排気中のｆ２素濃度を検出する酸素センサ４
３などの各出力をエンジンの運転パラメータとして入力
し、これらにもとづいて制御回路２６はエンジンのその
ときどきに要求される燃料噴射量を演算し、燃料噴射弁
２５の作動（開閉周期及び開弁期間）を制御する。

同時に制御回路２６は上記のように各電磁弁３６．３７
の作動も制御する。

４５はエンジンキースイッチ、４６はエアクリーナ、４
７は触媒装置をそれぞれ示す。

次に作用を説明する。

燃料ポンプ２９によｉ）燃料タンク３２から吸入された
燃料は、燃料フィルタ３０で沖過され、燃料供給通路２
７ａを経由して燃料噴射弁２５に供給される。

燃料噴射弁２５にかかる燃料の圧力は、燃料調圧器２８
によシ所定値（例えば１．０ｋｖ／ｉ）に制御され、残
余の燃料は燃料戻し通路２７ｂから再び燃料タンク３２
へと還流する。

この燃料戻し通路２７ｂの低圧燃料（例えば約０　、１
　］＜ｙ　７　Ｃ，Ｈ以下）は、一部がスロー燃料通路
３４からオリフィス３５（直径帆２〜０．３ｍ）を経て
バイパス通路２４に吐出され、このバイノくス通路２４
を流へる空気と混合しながら吸気絞弁２３の下流側吸気
通路２１へと吸入される。

トコ口で、エンジンアイドル時には、絞弁開度センサ４
０、吸入空気量センサ３９などの信号によシ、制御回路
２６は無負荷状態を判別して燃料噴射弁２５の作動を停
止する。

このため、燃料はもっばらスロー燃料通路３４のみから
バイパス通路２４に供給される。

アイドル運転時のように絞弁２３の開度の小さい（全閉
に近い）ときは、絞弁２３の下流に大きな吸入負圧が発
生し、このためバイパス通路２４にはこの負正によシ大
量の空気（約６０　ｔ／−）が高速で流れ、オリフィス
３５からのスロー燃料を十分に混合攪拌する。

絞弁２３の開度が開いて無負荷の状態から低負荷、中負
荷へと移行すると、制御回路２６からの４６号で燃料噴
射弁２５が作動を始める。

燃料噴射弁２５はエンジン１回転当シ２回の割合で燃料
を噴射し、この噴射量は基本的には吸入空気量に対して
一定の割合、つｔシ理論空燃比となるように制御回路２
６で演算され、かつ実際の混合気の空燃比を排気中の酸
素鋲度を酸素センサ４３の出力にもとづいて判断しなが
ら、フィ−ドバック制御によシ正確に理論空燃比と一致
させるのである。

エンジン負荷が増えてくると絞弁２３の開度が大きくな
るため、絞弁２３の下流の負圧が低下し、バイパス通路
２４を流れる空気量は減少する。一方、燃料調圧器２８
にがかる負圧の低下によ多燃料噴射弁２５の供給圧力が
上昇すると同時に、燃料戻し通路２７ｂの圧力はさらに
低下する。

その結果、スロー燃料通路３４からオリフィス３５を経
てバイパス通路２４へ流れる燃料量も減少し、エンジン
要求燃料量に対するス四−燃料の割合が著しく小さくな
るのであり、酸素センサ４３の出力にもとづいて燃料噴
射弁２５から噴射される燃′８＋量のみをフィードバッ
ク制御しても、実用上はほとんど問題にならないほどの
Ｍ’＋Ｙ度と応答性をもって、混合気を理論空燃比に収
束させることができる。

エンジン加速時など高負荷域では、一時的に燃料噴射量
は増量され、このような領域では空燃比のフィードバッ
ク制御を一時的に停止して出力空燃比の混合気を供給す
る。

一方、エンジン減速運転時は絞弁開度センサ４０が設定
開度（例えばアイドル開度）を、回転数センサ４２が第
１の設定回転数（例えば１６００ｒｐｍ）を検出したと
きに制御回路２６が減速状態であると判断し、燃料噴射
弁２５及びスロー燃料通路３４の電磁弁３６の作動を停
止させる。そのため、減速時には全ての燃料の供給を遮
断し、いわゆる減速燃料カットを行い、排気組成、燃費
の改善がはかれる。

減速運転に伴いエンジン回転数が第２の設定回転数（例
えば１０００　ｒｐｍ　）以下になると、制御回路２６
は減速燃料カットを解除する。この状態では絞弁２３の
開度がアイドル開度であるため、燃料の供給は実質的に
はスロー燃料系のみ、つまシミ磁弁３６のみが開いてバ
イパス通路２４にスロー燃料通路３４から燃料が供給さ
れる。

このように減速燃料カット解除時に燃料噴射弁２５が作
動することがないので、エンジンの出力変動が大きくな
らず、いわゆるリカバリーショックがなく、運転７−（
−！ｊタンク悪化を防止できる。

減速後に絞弁２３を開いて再加速するときは、電磁弁３
６が直ちに開いてバイパス通路２４に連続的に燃料を流
し、同時に燃料噴射弁２５からも負荷に応じて間欠的で
はあるが燃料が供給されるので、再加速時の燃料供給応
答性が良く、加速の立上シが良好となる。

本発明ではスロー燃料として、燃料調圧器２８の燃料戻
し通路２７ｂの低圧燃料を用いるので、流量を制御する
オリフィス３５の開口面積を大きくすることができ（め
るいは可変としてもよい）、かつ燃料噴射弁２５−の開
閉に伴う燃圧脈動の影響も受けないため、スロー燃料の
計量精度を高めることができ、エンジンのアイドル安定
性が向上する。

また燃料噴射弁２５には調圧された燃料全供２合し、し
かもスロー系燃料をこの調圧燃料で賄うものではないの
で、燃料噴射弁４への燃料供給系が独立したものとなり
、メイン系の燃料制御精度の改善がはかれる。

なお、エンジンアイドル時に、制御回路２６からの信号
で、点線で示すように、燃料ポンプ２９の吐出量が低く
なるように可変制御すると、燃料戻し通路２７ｂの圧力
が下がるので、スロー燃料の制御精度を一層容易に高め
られる。

一方、このアイドル時に混合気の空燃比をフィードバッ
ク制御することも可能である。

この場合には酸素センサ４３の出力にもとづいて制御回
路２６からの信号で燃料噴射弁２５を開閉作動させるこ
とになるが、主としてスロー燃料通路３４から燃料が連
続的に供給されているため、燃料噴射弁２５の要求噴射
量は少なく、したがってハンチングの小さい精度の高い
空燃比フィードバック制御が実現でき、エンジンのアイ
ドル安定度を一層向上させられる。なお、アイドルフィ
ードバック制御を行うときは、スロー燃料通路３４のオ
リフィス３５の開口面積をいくらか小さく設定する。

次に第３図に示す実施例を説明すると、これは燃料調圧
器２８はスロー燃料電磁弁３６を吸気通路２１の本体部
４０に一体的に取付けたものである。

燃料調圧器２８は本体部４０に固着されるハウジング４
１の内部が、ダイヤフラム４２で負圧室４３と燃料室４
４に仕切られ、負圧室４３には絞弁２３の下流から通路
４５を介して吸入負圧が導かれる。

またダイヤフラム４２はスプリング４６で押圧され、燃
料室４４に延びる燃料戻し通路２７ｂに接続した弁管４
７の開口端を閉じる。

燃料室４４には燃料噴射弁２５の燃料供給通路２７ａが
接続し、負圧室４３のスプリング４６と負圧との合成力
に比べて燃料室４４の燃圧が高まると、ダイヤフラム４
２を変移させて燃料の一部を燃料戻し通路２７ｂに逃が
し、このようにして燃料室４４の圧力を吸入負圧に対応
して所定の状態に維持する。

一方、絞弁２３をメイン（スする）（イノくス通路２４
が本体部４０の側壁を貫通して形成され、この）々イパ
ス空気量をオリフィス４８で規制する一方、燃料戻し通
路２７ｂから分岐したスロー燃料通路３４が、バイパス
通路２４へ多孔質オリフィス（ノズル）４９を介して接
続している。

スロー燃料流量を調整するアジャストスクリュ５０も設
けられ、そしてスロー燃料通路３４が分岐する部分に位
置して電磁弁３６が本体部４０の側壁に取付けられる。

なお、５１は弁座を兼ねるオリフィスである。

このようにして燃料調圧器２８、電磁弁３６を本体部４
０に一体的に取利け、かつスロー燃料通路３４、バイパ
ス通路２４孕本体部４０の壁内に形成したので、全体的
にコンパクトに収めることができる。

また、バイパス空気量はオリフィス４８によシ、スロー
燃料量はオリフィス５１．４９及びアジャストスクリュ
５０によ勺それぞれＮ１’ｆｆされ、かつ多孔質オリフ
ィス（ノズル）４９がバイパス通路２４に突出して燃料
と空気の混合を促進するので、アイドル混合気の調整精
度は高くかつ微粒化、霧化特性の改善もはかれるのであ
る。

バイパス通路２４は絞弁２３の一部を切欠いて形成する
こともでき、この場合には全閉したときの絞弁２３の切
欠部分に位置して、スロー燃料通路３４を吸気通路２．
１に開口させる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、絞弁上流に設けた燃ｇｇ
Ｆ噴射弁に燃料調圧器で調圧された燃料を供給するとと
もに、絞弁をバイパスして空気を流すバイパス空気通路
を形成し、前記燃料調圧器で調圧後の余剰低圧燃料を燃
料タンクへと還流する通路の途中からスロー燃料通路を
分岐し、このスロー燃料通路をバイパス通路に接続した
ので、スロー系燃料として低圧燃料を供給でき、燃料計
量精度を著しく向上させることが可能で、また燃料はバ
イパス空気と十分に混合するので微粒化や霧化が促進さ
れ、とくに低負荷域での燃焼が安定して燃費や排気組成
が改善される一方、スロー燃料系に対して燃料噴射弁に
よるメイン燃料系は独立的に構成されるので、噴射量の
制御が安定化し、かつ応答性にすぐれた燃料供給を行え
る。

なお、エンジン減速時には燃料噴射弁とともにスロー燃
料通路の電磁弁を閉じることによシ、減速燃料カットが
でき、減速時の排気組成及び燃費の改善もはかれる。

第１図は従来装置の断面図である。

第２図は本発明の全体的構成をあらゎす概略構成図、第
３図は絞弁附近をあらゎす吸気系の断面図である。

２０・・・エンジン、２１・・・吸気通路、２２川排気
通路、２３・・・吸気絞弁、２４川バイパス通路、２５
・・・燃料噴射弁、２６・・・制御回路、２７・・・燃
料回路、２７ａ・・・燃料供給通路、２７ｂ・・・燃料
戻し通路、２８・・・燃料調圧器％２９・・・燃料ポン
プ。

３０・・・燃料フィルタ、３４・・スロー燃料通路、３
５・・・オリフィス、３６・・・電磁弁、３９・・・吸
入空気量セン丈、４０・・・絞弁開度センサ、４２・・
・回転数センサ、４３・・・酸素センサ。

特許出願人　日産自動車株式会社 手続補正書（自発） 昭和５８年１２月２日 １、事件の表示 昭和５８年特許願第１５３９７８号 ２、発明の名称 燃料供給制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　神奈川県横浜市神奈用区宝町二番地氏名　（３９
９）　日産自動車株式会社４、代理人 住　所　〒１０４東京都中央区銀座８丁目１０番８号銀
座８−１０ビル３階 乙　補正の内容 １）明細壱・第６頁の第１６行目〜第１７行目にかけて
「各噴射弁の作動を制御する機構が複雑になる」とある
のを［均一なアイドル混合気の生成が困難であ）、混合
気の気筒間バラツキを生じる」と補正する。

２）同じく第７頁の第１４行目に［燃料噴射弁からの燃
料の噴射を停止し、」とあるのをこれを削除する。

３）同じく第９頁の第１８行目に「電磁弁３６ノとある
のを「常閉の電磁弁３６」と補正する。

４）同じく第１Ｏ頁の第１４行目〜第１５行目にかけて
と、第１６頁の第５行目に「燃料噴射弁２５」とあるの
をそれぞれ「燃料噴射弁２５および電磁弁３６Ｊと補正
する。

５）同じく第１１頁の第１９行目に「作動を停止する。

」とあるのを［作動を停止し、電磁弁３６のみ作動する
。」と補正する。

６）同じく第１２頁の第１０行目に「燃料噴射弁２５が
作動を始める。」とあるのを「燃料噴射弁２５および電
磁弁３６が作動スル。」と補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸気通路に設けた燃料噴射弁と、この燃料供給圧力
   を制御する燃料調圧器とを備え、運転状態に応じて所定
   の混合気をエンジンに供給するように燃料噴射弁を開閉
   させる燃料供給制御装置において、燃料噴射弁を吸気絞
   弁の上流に設け、この燃料噴射弁に燃料調圧器で調圧さ
   れた燃料を供給する一方、上記絞弁の上流から下流へと
   吸気通路を短絡するバイパス通路を設け、前記燃料調圧
   器で調圧後の余剰燃料を燃料タンクへと還流する通路の
   途中からスロー燃料通路を分岐し、このスロー燃料通路
   から前記バイパス通路へ低圧燃料を供給するように接続
   したことを特徴とする燃料供給制御装置。 ２、スロー燃料通路にはエンジン減速時に閉じる電磁弁
   が介装されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の燃料供給制御装置。 ３、燃料噴射弁は絞弁略全閉となるエンジン低負荷域で
   燃料噴射を停止するようになっていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の燃料供給制御
   装置。