JPS61210267A - 内燃機関用燃料供給装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は気化器と燃料噴射弁とを併用した内燃機関の
燃料供給制御装置に関する。

〔従来の技術〕

ガソリンを燃料とする内燃機関の燃料供給装置としては
気化器式と、電子制御燃料噴射式との二つがある。後者
の電子制御燃料噴射式は性能的には理想に近いがコスト
が嵩む点が欠点である。一方、気化器式はそのコストが
安、１利点があるが、電子制御燃料噴射式と比較して、
（１）冷間時の始動性やドライバビリティ、（２）スロ
ー−メイン、プライマリ−セカンダリの繋ぎの円滑性、
（３）加速性、（４）燃料カット時（例えば減速時）の
応答性等で劣っている。気化器式においては最近の排気
ガス浄化対策から燃料カットや空燃比制御等の補助装置
がついており従来と比較して複雑となっており、これら
は気化器のコスト上昇の要因となっているが気化器の基
本性能を向上するものではないのでコストナツプの割り
には電子制御燃料噴射式に対する性能差は縮まってはい
ないというのが現状である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

気化器の低コストという利点を維持しつつ、電子制御燃
料噴射式の利点をも享有するという思想から特開昭５２
−１１４８１８号では気化器と燃料噴耐昇とを併用した
ものを提案している。この従来技術では気化器で粗い空
燃比に設定しておき、燃料噴射弁を空燃比に応じて駆動
するものが提案されている。ところが、この従来技術で
は気化器は全吸入空気量範囲にわたって殆んどの燃料を
賄い、燃料噴射弁からの燃料によって空燃比を補正する
というアイデアのものであり、基本的に気化器の原理に
よる燃料供給が行われると見るべきである。従って、上
述した気化器式の燃料噴射式に対する欠点は解消してい
ない。

この発明はかかる従来の技術の欠点を解消するためなさ
れたものであり、コストを抑えつつ燃料噴射式をメリッ
トをも享受することができる新規な構成を提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、気化器と燃料噴射弁とを併用した内
燃機関において、気化器は内燃機関への吸入空気量が多
い領域における燃料を実質的に賄うように構成され、一
方燃料噴射弁は内燃機関への吸入空気量が少ない領域に
おける燃料を実質的に賄うように構成され、燃料噴射弁
からの燃料噴射量を機関の運転条件に応じて制御する制
御手段が具備される内燃機関用燃料供給装置が提供され
る。

〔実施例〕

第１図において、１０は内燃機関の本体、１２は吸気マ
ニホルド、１４は気化器、１６は排気マニホルド、１８
はディストリビュータを夫々示している。気化器１４は
可変ベンチュリ型の気化器であり、気化器本体１６と、
気化器本体１６内の空気通路°１８内のスロットル弁１
７と、スロットル弁１７の上方において空気通路１８に
突出するサクションピストン２０と、サクションピスト
ン２０より延びるメタリングニードル２２と、メタリン
グニードル２２の先端を包囲するメインノズル２４とを
備える。サクションピストン２０はその一側にベンチュ
リの上流にパイプ２６によって連通される大気室２８が
、他側にベンチュリに連通されるサクション室３０が形
成される。サクション室３０にばね３２が配置され、サ
クションピストン２０を燃料通路１８に突出するように
付勢している。サクションピストン２０はベンチュリ負
圧が一定になるように図の左右に動きベンチュリ面積、
即ち吸入空気量を変化させる。サクションピストン２０
の動きにつれて同ピストン２０に連結されたメタリング
ニードル２２とメインノズル２４の計量ジェット２５と
の間のオリフィス面積が変化し、これによりベンチュリ
を通過する吸入空気量に応じた量の燃料がフロート室３
４よりメインノズル２４に吸引され、空気通路１８に導
入される。３５はエアブリードジェットであり、メイン
ノズル２４へのエアブリード量を制御し、これによって
メインノズル２４より吸気通路１８に吸い出される燃料
の量を制御する。尚、通常の可変ベンチュリ型気化器で
はアイドル回転調節のため計量ジェット２５をバイパス
する通路が設置されるが、この発明では後述のようにア
イドル時は気化器は燃料供給に関与しない。そのため、
バイパスは設置されない。

燃料噴射弁は３６で表され、この実施例ではばね付勢の
ダイヤフラム３８と、ロッド４０と、ソレノイド４２と
より成る。ダイヤフラム３８の下方に燃料室４４が形成
され、この燃料室４４はチェック弁４６及び燃料通路４
８を介してフロート室３４に連通されると共に、チェッ
ク弁５０を介してベンチュリ部に開口するノズル５２に
連通される。ソレノイド４２の消磁によってダイヤフラ
ム３８は図の上方に変位し燃料室４４内に燃料をチェッ
ク弁４６を介し吸引する。ソレノイド４２が通電される
とダイヤフラム３８は図の下方に変位し燃料室４４内の
燃料はチェック弁５０を介しノズル５０より吸気通路１
８に噴射される。その際の燃料噴射量はダイヤフラム３
８のストロークに応じて変化される。

制御回路５４は各センサからの信号によって燃料噴射弁
３６への制御信号を形成するものであり、この実施例で
はマイクロコンピュータとして構成され、マイクロプロ
セシングユニット（ＭＰＵ）５６と、メモリ５８と、入
力ポートロ０と、出力ポートロ２と、これらを接続する
ハス６４とより成る。入力ポートロ２はエンジンの運転
条件を検知するための各センサ、即ち吸気管圧力センサ
６４、スロットルセンサ６６、水温センサ６８、エンジ
ン回転数センサ７０、空燃比センサ７２に結線される。

圧力センサ６４はスロットル弁１７の下流の吸気マニホ
ルドの圧力に応じた信号ＰＭを発生する。スロットルセ
ンサ６６はスロットル弁１７のアイドル位置に応じた信
号ＬＬを生ずる。

水温センサ６８はエンジンのウォータジャケット内の冷
却水の温度に応じた信号ＴＨＷを生ずる。

エンジン回転数センサ７０はディストリビュータ１８に
設けられ、ディストリビュータ分配軸の回転パルス、即
ちエンジン回転数に応じた信号Ｎを生ずる。また、空燃
比センサ７２は排気マニホルド１６に設置された例えば
０２センサであり、空燃比に応じた信号Ｏｘを生ずる。

制御回路５４はこれらの信号より燃料噴射量を計算し、
出力ポートロ２より燃料噴射弁３６のソレノイド４２に
印加される。

この発明によれば、吸入空気量が多い領域では気化器１
４が燃料供給を行うように気化器の設計例えばエアブリ
ードのジェット径設定が行われ、一方吸入空気量の少な
い領域では燃料噴射弁３６によって燃料供給を行なうよ
うに制御回路５６が構成される。第２図はこれを示し、
気化器１４の燃料供給特性は１１によって表され、アイ
ドル相当の吸入空気量より多いｑｌの吸入空気量の時点
から燃料の吸引が開始され、サクションピストンのフル
ストロークに近づき吸入空気量が大きくなるに従って空
燃比が理論空燃比よりリッチ側となるようにジェット径
の適合が行われる。図中直線ｍが理論空燃比に相当する
。一方、燃料噴射弁３６は吸入空気量の少ない領域での
燃料供給を行なう。燃料噴射弁３６による燃料供給量は
吸入空気量に対して最小はβ２で最大は１２１で表され
、この間で運転状態に応じて制御回路５４によって計算
された量が噴射される。アイドルからｑｌの吸入空気量
までは燃料噴射弁３６のみが燃料供給を賄い、ｑｌの吸
入空気量以上では燃料噴射弁３６から供給される燃料の
量は減少してゆきｑ２（又はｑ２“）の吸入空気量以上
では気化器１４のみが燃料供給に関与するようになって
いる。

ｑｌとｑ２　　（又はｑ２゛）との間では燃料噴射弁３
６からの燃料と、気化器メインノズル５２からの燃料と
を加えたものが燃料供給量となる。燃料噴射弁からの燃
料と気化器からの燃料とを合わせた出力空燃比は直線ｎ
によって表される。ｐは経済空燃比である。

制御回路は第２図の燃料噴射特性が得られるように構成
され、この実施例では制御回路はマイクロコンピュータ
であることからその実現のためのプログラムをもってい
る。以下このプログラムの一例を第３図のフロシチャー
トを参照しながら説明する。第３図において、１ｏｏは
プログラムの開始を示し、１０２では燃料噴射弁３６の
作動条件か否かが判定される。第２図の破線１１．１２
の間の領域が燃料噴射弁の作動域であり、この領域は吸
気管圧力及びエンジン回転数によって特定することがで
きる。圧力センサ６４からの圧力信号ＰＭ及び回転数セ
ンサ７０からの回転数信号Ｎによって燃料噴射弁３６の
作動する低吸入空気量域か否か判定することができる。

燃料噴射弁３６の作動しない高吸入空気量域であればＮ
ｏの判定となり以下の燃料噴射弁駆動ルーチンを抜ける
。

そのため、燃料噴射弁３６は駆動されず、燃料供給は気
化器のみによって第２図の１１の特性に従って実行され
る。

燃料噴射弁３６が作動する低吸入空気量域には、１０２
ではＹｅｓの判定になり、１０４に進み、始動運転時か
否かの判定が行われる。始動時は例えばイグニッション
キースイッチのＯＮ又はＯＦＦによって判定することが
できる。始動時であれば、Ｙｅｓとなり、１０６に進み
始動時の燃料噴射量が演算される。この演算の仕方は通
常の電子制御燃料噴射内燃機関における始動時の燃料噴
射量制御と同じである。例えば、クランキングから完爆
にいたるまでに徐々に減少するような始動時噴射量が設
定される。ここで設定される始動時の燃料噴射量は例え
ば燃料噴射弁３６のソレノイド４２の通電時間として代
表される。即ち、通電時間に応じてダイヤフラム３８の
ストロークは変化しく第４図（イ））、このストローク
に応じてノズル５２からの吐出量が変化する（第４図（
ロ））。

駆動パルスのパルス幅、ストローク、吐出量との関係を
経時的に表すと第５図のようになる。１０６で演算され
る、始動時噴射量に対応する通電時間は１０８のステッ
プで出力ポートロ２よりソレノイド４２に印加される。

そのため、燃料噴射弁３６のノズル５２から演算された
量の燃料が噴射される。

始動時でないと判定すれば、１０４のステップではＮＯ
に分岐し、１１０に進みアイドル条件か否かが判定され
る。スロットルセンサ６６はアイドル時にＯＮとなり、
これよりアイドル判定をすることができる。アイドルで
あればＹｅｓに分岐し、１１２に進みアイドル時の燃料
噴射量の演算が実行される。アイドル時の燃料噴射量の
演算も通常の電子制御燃料噴射制御装置における公知の
方法が採用できる。たとえば、メモリ５８内にはエンジ
ンの水温に応じた設定アイドル回転数のマツプがあり、
ＭＰＵ５６は水温センサ６８によって検知されるそのと
きの水温ＴＨＷに応じた設定アイドル回転数を得るため
の燃料噴射弁３６の通電時間を演算する。次の１１４の
ステップでは、実測エンジンアイドル回転数に応じた通
電時間、即ち燃料噴射量の修正のためのフィードバック
ルーチンが実行される。すなわち、実測アイドル回転数
が設定値より大きければ、通電時間＝噴射量は減少修正
され、逆に実測アイドル回転数が設定アイドル回転数よ
り小さければ通電時間が増加修正が行われる。次に、前
述１０８のステップに進み、このようにしてフィードバ
ック修正されたアイドル燃料噴射量を得る通電時間デー
タが出力ポートロ２に設定され、その結果燃料噴射弁３
６の通電時間は計算されたアイドル回転数が得られるよ
うに制御される。

１１０でアイドル条件でないと判断されれば、通常の走
行時と認識され、Ｎｏと判定され、１１６に進む。１１
６のステップでは、通常走行時の燃料噴射量が演算され
る。この演算は負荷代表値である吸気管圧力ＰＭとエン
ジン回転数Ｎとによって計算される。次に１１８のステ
ップに進み、空燃比のフィードバック条件か否かが判定
される。

定常運転時は空燃比のフィードバック条件であり、Ｙｅ
ｓと判定されれば１２０に進み空燃比のフィードバック
補正処理が実行される。この処理も、通常の電子制御燃
料噴射装置と同様である。即ち、空燃比センサ７２から
の空燃比信号により実測空燃比が理論空燃比に対してリ
ッチ側かり一ン側かの判定がされ、リッチ側であれば１
１６のステップで計算された燃料噴射量を幾分減少修正
し、リーン側であれば幾分増加側に修正する。このよう
に、修正された燃料噴射量に応じたデータは１０８のス
テップで出力ポートロ２より燃料噴射弁３６に印加され
る。その結果、燃料噴射弁の通電時間は理論空燃比とな
るようにフィードバック制御されることになる。尚第２
図のｑｌとｑ２又はｑ２’との間の吸入空気量域では燃
料噴射制御と気化器との併用である、この運転域おおい
てもフィードバック中で有れぼれば燃料噴射弁は気化器
の空燃比のずれがあってもこれを修正するように働く。

１１８でフィードバック条件でないとの判断であれば、
燃料噴射量のフィードバックは実行されず、１１６で演
算された値をもとにしたオーブンループ制御となる。そ
して、必要に応じて種々の修正が実行される。ここでは
、加速運転に伴う補正が示されている。即ち、１２２の
ステップでは加速運転か否かが判定され、Ｙｅｓであれ
ば１２４に進み１１６で計算された負荷、回転数で定ま
る通常走行時の燃料噴射量に対して加速増量補正が加え
られる。これも通常の電子制御燃料噴射制御装置では周
知であり、例えばこの補正は補正係数を乗算又は加速補
正量を加算することによって行なうことができる。また
、加速時はスロットルセンサのＯＮからＯＦＦへの切り
替わりによって検知することができる。

通常の電子制御燃料噴射制御装置では減速時に燃料カッ
トが行われるが、この発明の装置においても同様に実行
される。即ち、減速運転はスロットル弁１７の全閉及び
エンジン回転数の所定値以上として検知される。減速と
判定すれば、出力ポートロ２より連続的にｌ、ｏｗの信
号、即ち通電時間は零となる。従って、ダイヤフラム３
８は全熱動かずノズル５２より燃料がでない。−男気化
器１４は減速時は燃料が全蒸出ない設定になっている。

その結果、減速時燃料カットが実行される。

第３図のフローチャート上は減速時は１０２のステップ
で判断され、減速時はＮＯへの分岐が起こることになる
。

〔効　果〕

この発明によれば、気化器と燃料噴射弁とを共用し、低
吸入空気量時は燃料噴射弁、高吸入空気量時は気化器に
よって燃料供給を賄うようにしている。そのため、気化
器の利点である低コストと電子制御燃料噴射制御装置の
利点である高性能との双方を実現することができる。即
ち、燃料噴射弁は吸入空気量の少ない領域のみ作動する
ことからその吐出量も少なくてすむ。したがって、従来
の気化器で使用してきたダイヤフラム式の加速ポンプに
類した安価な燃料噴射弁を採用することができ、通常の
電子制御燃料噴射制御装置で使用されるような高回転ま
で動作する精密型の燃料噴射弁でなくてもよい。そして
、従来の気化器で必要であった空燃比補正制御弁、加速
ポンプ、燃料カプト弁、チョーク装置の行なっていた機
能は、燃料噴射弁３６の制御によって行われる。従って
、機械部品の点数が減少しコスト低減となる。また、始
動制御、アイドル制御、加速制御、減速制御などは通常
の電子制御燃料噴射制御装置と実質上遜色のないものが
得られ、その結果性能向上が実現されるのである。

また、気化器として可変ベンチュリ型のものを採用する
ことによって燃料噴射域から気化器作動域への繋がりが
円滑化される。即ち、燃料噴射量をエンジン運転条件に
微細に制御することができるからである。一方、従来の
可変ベンチュリ気化器では計量ジェット２５をバイパス
する通路によってスローからメインへの繋がりの円滑化
を狙っていたが、もともと吸入空気量の少ないアイドル
−軽負荷域においては燃料及び吸入空気量の変化に対し
て空燃比の変動が極めて起こりやすく、その狙いは完全
には機能していなかった。・

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の内燃機関の燃料供給装置の全体構成
図。 第２図はこの発明の吸入空気量に対する燃料供給量特性
図。 第３図はこの発明の制御プログラムのフローチャート図
。 第４図は燃料噴射弁の通電時間とストローク、ストロー
クと吐出量の関係線図。 第５図は駆動パルス、ストローク、吐出量の経時的な変
化を示す図。 １０・・・エンジン本体 １４・・・可変ベンチュリ型気化器 ２０・・・サクションピストン ２２・・・メタリングニードル ２４・・・メインノズル ３６・・・燃料噴射弁 ３８・・・ダイヤフラム ４２・・・ソレノイド ５２・・・燃料噴射ノズル ５４・・・制御回路 ６４・・・圧力センサ ６６・・・スロットルセンサ ６８・・・水温センサ ７０・・・回転数センサ ７２・・・空燃比センサ 第２図 第４図 第５図 →Ｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、気化器と燃料噴射弁とを併用した内燃機関において
   、気化器は内燃機関への吸入空気量が多い領域における
   燃料を実質的に賄うように構成され、一方燃料噴射弁は
   内燃機関への吸入空気量が少ない領域における燃料を実
   質的に賄うように構成され、燃料噴射弁からの燃料噴射
   量を機関の運転条件に応じて制御する制御手段が具備さ
   れる内燃機関用燃料供給装置。