JPS6185533A - 複吸気弁内燃機関の燃料噴射制御装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は複吸気弁内燃機関の燃料噴射制御装置に関する
。

従来の技術 機関低速低負荷運転時に燃焼室内に強力な旋回流を発生
させると共に機関高速高負荷運転時に高い充填効率を得
るために各気筒が第１吸気弁を有する第１の吸気通路と
、第２の吸気弁を有する第２の吸気通路とを具備し、第
２吸気通路内に吸気制御弁を配置してこの吸気制御弁を
機関高速高負荷運転時に開弁するようにした複吸気弁内
燃機関が公知である。この内燃機関では機関低速低負荷
運転時に吸気制御弁を閉弁することによって混合気を第
１吸気通路のみから燃焼室内に供給することにより燃焼
室内に強力な旋回流を発生せしめるようにしているが再
循環排気ガス量を更に増大させた場合、或いは混合気を
更に稀薄化した場合には良好な着火性を得るのは困難で
ある。

従ってこのように再循環排気ガス量を増大せしめた場合
、或いは混合気をＶｒ＝ｍ化した場合であっても機関低
速低負荷運転時に良好な着火性を確保するために第１吸
気通路内に燃料噴射弁を設けて吸気行程末期に燃料噴射
を行なうようにした内燃機関が特開昭５９−７７０４５
号公報に記載されているように公知であり、また吸気制
御弁下流の第２吸気通路内に燃料噴射弁を設けて吸気制
御弁閉弁時であっても第２吸気通路内に燃料を噴射する
ようにした内燃機関が本出願人により即に提案されてい
る（特願昭５８−２２８３２９号および特願昭５８−０
６９１７６号）。特開昭５９−７７０４５号公報に記載
された内燃機関では吸気行程末期に第１吸気通路内に燃
料噴射を行なうことにより点火栓が配置された燃焼室頂
部に過濃な混合気を形成し、それによって良好な着火性
を確保するようにしている。また、特願昭５８−２２８
３２９号および特願昭５９−０６９１７６号に開示され
た内燃機関では吸気行程時に過濃な混合気を第２吸気通
路からＰ、焼室内に吸い出して点火栓が配置された燃焼
室頂部に過濃な混合気を形成し、それによって良好な着
火性を確保するようにしている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上述の内燃機関において再循環排気ガス量
を更に増大した場合、或いは混合気を更に稀薄化した場
合には機関低速運転時、或いは機関低負荷運転時に良好
な着火性を得るのは困難であり、機関負荷が高くなった
ときに低負荷運転時と同様な過濃混合気を点火枠周りに
形成するように成層化すると今度は多量のＮＯＸが発生
ずるという問題を生ずる。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明によれば各気筒が第
１吸気弁を有する第１の吸気通路と、第２吸気弁を有す
る第２の吸気通路とを具備し、第１吸気通路内に第１の
燃料噴射弁を設けると共に第２吸気通路内に第２の燃料
噴射弁を設け、第２燃料噴射弁上流の第２吸気通路内に
吸気制御弁を配置して吸気制御弁を機関低負荷運転時又
は機関高速運転時に開弁せしめるようにした複吸気弁内
燃機関において、吸気制御弁が閉弁している機関運転状
態において機関負荷又は機関回転数が高くなるにつれて
第１燃料噴射弁および第２燃料噴射弁の燃料噴射完了時
期を吸気行程末期から吸気行程初期に向けて早める燃料
噴射制御手段を具備している。

実施例 第１図を参照すると、Ｉは機関本体、２は燃焼室、３は
燃焼室２の頂部に配置された点火栓、４は第１吸気弁、
５は第１吸気通路、６は第１吸気通路５内に配置された
第１燃料噴射弁、７は第２吸気弁、８は第２吸気通路、
９は第２燃料噴射弁を夫々示す。第１吸気通路５と第２
吸気通路８とは隔壁１０によって互いに分離され、これ
ら第１吸気通路５と第２吸気通路８は共通の吸気通路１
０を介してサージタンク１１に連結される。第２吸気１
１１１路８の入口部には吸気制御弁Ｉ２が配置され、吸
気制御弁１２の弁軸１３に固定されたアーム１４の先端
部は制御ロッド１５を介して負圧アクチュエータＩ６の
ダイアフラムＩ７に連結される。負圧アクチュエータ１
６はダイアフラム１７により分離された負圧室１８．と
大気圧室１９とを具備し、負圧室１８内にはダイアフラ
ム押圧用圧縮ばね２０が挿入される。また負圧室１８は
負圧導管２１、および大気に連通可能な切換弁２２を介
して負圧タンク２３内に連結される。負圧タンク２３は
負圧タンク２３内からの流出のみを許ず逆止弁２４を介
して吸気通路１０内に連結され、従ってｆｔ圧タンク２
３内は吸気通路１０内に発生する最大負圧に維持される
。

電子制御ユニ７ト３０はディジタルコンピュータからな
り、双方向性ハス３１によって相互に接続されたＲＡＭ
　（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ　（リードオン
リメモリ）３３、ＣＰＵ　（マイクロプロセッサ）３４
、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。入
力ポート３５にはサージタンクｌｌ内の負圧を検出する
負圧センサ３７と、機関回転数を検出する回転数センサ
３８が接続され、出力ポート３６は第１燃料噴射弁６、
第２燃料噴射弁９および切換弁２２のソレノイドが接続
される。第１燃料噴射弁６および第２燃料噴射弁９から
の燃料噴射量および燃料噴射時期は電子制御ユニノ）３
０の出力信号によって制御され、従って電子制御ユニッ
ト３０は燃料噴射弁６゜９の燃料噴射制御手段を構成す
る。

第２図は第１吸気弁４および第２吸気弁７の開弁期間と
、各燃料噴射弁６，９の燃料噴射時期を示している。第
２図において曲線Ａは第１吸気弁４の開弁期間を、曲線
Ｂは第２吸気弁７の開弁期間を夫々示す。第２図かられ
かるように第１吸気弁４は上死点（ＴＤＣ）前に開弁じ
、第２吸気弁７は第１吸気弁４に若干遅れて開弁する。

また、第１吸気弁４は下死点（Ｂ　Ｄ　Ｃ）後に閉弁し
、第２吸気弁７は第１吸気弁４に若干遅れて閉弁する。

一方、第２図においてＡ−１，Ａ−２は第１燃料噴射弁
６の燃料噴射時期を示し、Ｂ−１、Ｂ−２は第２燃料噴
射弁９の燃料噴射時期を示す。また、第２図において（
１）は機関低負荷運転時、或いは機関低速運転時におけ
る燃料噴射時期Ａ−１゜Ｂ−１を示しており、（ＩＩ）
は機関負荷或いは機関回転数が比較的高いときの燃料噴
射時期Ａ−２゜Ｂ−２を示している。第２図かられかる
ように第１燃料噴射弁６の燃料噴射完了時期は機関負荷
或いは機関回転数が高くなるとＬｌだけ早められ、第２
燃料噴射弁９の燃料噴射完了時期は機関負荷或いは機関
回転数が高くなるとＬ２だけ早められる。

第３図に燃料噴射制御および吸気制御弁１２の開閉制御
のためフローチャートを示す。第３図を参照すると、ま
ず始めにステップ４０において負圧センサ３７からの負
圧信号を取込み、次いでステップ４１において回転数セ
ンサ３８からの回転数信号を取込む。次いでステップ４
２では負圧信号および回転数信号に基いて機関回転数が
予め定められた設定回転数よりも高い機関高速運転時、
或いは負圧が予め定められた設定負圧よりも小さい機関
高負荷運転時に切換弁２２のソレノイドを付勢して負圧
室１８を大気に開放する。このとき、吸気制御弁１２は
第１図のｕ４線で示すように全開する。一方、それ以外
の運転状態のときには切換弁２２のソレノイドは消勢さ
れ、負圧室１Ｂは負圧タンク２３内に連結される。この
とき吸気制御弁１２は第１図の実線で示すように第２吸
気通路８の入口部を閉鎖する。

次いでステップ４３では負圧信号および回転数信号から
燃料噴射量、即ち燃料噴射時間を計算し、ステップ４４
では第１燃料噴射弁６の燃料噴射時間を計算し、ステッ
プ４５では第２ｖＡ料噴射弁９の燃料噴射時期を計算し
てステ・ノブ４６において燃料噴射処理を行なう。負圧
および回転数に応じた燃料噴射時間および噴射時期はマ
ツプの形で予めＲＯＭ　３３内に記憶されている。即ち
、第２図に示されるように負圧が小さくなるにつれて、
或いは回転数が高くなるにつれて燃料噴射完了時期が吸
気行程末期から吸気行程初期に向けて徐々に早くなるよ
うに燃料噴射時間および噴射時期がマツプの形で予め設
定されている。なお、燃料噴射時間および噴射時期はマ
ツプの形で予め記憶する代りにその都度計算して求める
こともできる。第２図に示されるように燃料噴射完了時
期が制御されるのは吸気制御弁１２が閉弁しているとき
であり、吸気制御弁１２が開弁する機関高速運転時或い
は機関高負荷運転時には第１燃料噴射弁６および第２燃
料噴射弁９から予め定められた時期に同時に噴射が開始
される。

機関低速運転時或いは機関低負荷運転時には吸気制御弁
１２が閉弁しており、従ってこのとき第１吸気通路５か
ら吸入空気が供給されるので燃焼室２内には矢印Ｆで示
すような旋回流が発生する。

このとき各燃料噴射弁６，９からは第２図（１）に示さ
れるように吸気行程期末に燃料が噴射されるので吸気行
程末期に第１吸気通路５から濃混合気が燃焼室２内に供
給され、斯くしてこの濃混合気は旋回しつつ点火栓３の
設けられている燃焼室２の頂部に滞留する。また、吸気
制御弁１２が閉弁していたとしても第２吸気弁７が開弁
すると第２吸気通路８内の吸入空気が燃焼室２内に吸い
込まれる。上述したように第２Ｕ＆気通路８内には吸気
行程末期に第２燃料噴射弁９から燃料が噴射されるので
吸気行程末期に濃混合気が第２吸気通路８から燃焼室２
内に供給され、斯くしてこの濃混合気は点火栓３の設け
られている燃焼室２の頂部に滞留する。このように機関
低速運転時或いは機関低負荷運転時には第１吸気通路６
および第２吸見通路９双方から供給された濃混合気が点
火栓３の周りに集められるので再循環排気ガス量を増大
ゼしめても、或いは混合気を稀薄化しても良好な着火性
を確保することができる。

一方、吸気制御弁１２が閉弁している状態において機関
回転数或いは機関負荷が高くなると第２図（ＩＩ）に示
されるように燃料噴射完了時期が早められる。その結果
、吸気弁４，７が開弁すると吸気行程初期から燃料が第
１吸気通路５および第２吸気通路８から燃焼室２内に供
給されるために点火栓３の周りに形成される濃混合気は
若干薄くなる。

機関低負荷運転時或いは機関低速運転時には燃焼室２内
に残留する残留ガス量が多く、また吸入空気の絶対量が
少ないために燃焼室２内に発生する旋回流もさほど強く
ない。従ってこのときには本来着火性が悪く、またたと
え着火したとしても着火火炎が十分に成長しないので良
好な燃焼を得るのは困難である。しかしながら本発明で
は濃混合気が点火栓３の周りに集められて成層化される
ので本来着火性の悪い低負荷或いは低速運転時であって
も良好な着火性が得られる。

一方、機関低速成いは低負荷運転時には燃焼温度が低い
ためにＮＯｘの発生量は少ない。しかしながら機関回転
数或いは機関負荷が高くなると燃焼温度が高くなるので
ＮＯｘの発生量は増大し、しかもＮＯｘの発生量は成層
化が進むにつれて大きくなる。ＮＯｘの発生量と成層化
との関係の理論的裏付けについては未だ十分に解明され
ていないが第４図の実線で示すように成層化が比較的弱
いときには平均空燃比が稀薄の領域においてＮＯｘの発
生量が比較的少なく、第４図の破線で示すように成層化
が比較的強いときには平均空燃比が稀薄になるにつれて
ＮＯｘの発生量が増大することが判明している。一方、
機関負荷或いは回転数が大きくなると燃焼室２内に残留
する残留ガス量も少なくなり、又旋回流の流速Ａも速く
なるので１混合気の濃さを若干薄くしても良好な着火性
を確保することができる。従って本発明では機関負荷或
いは回転数が大きくなったときには上述したように点火
栓３周りに形成される濃混合気の濃さを薄クシて良好な
着火性を確保すると共にＮＯｘの発生量を低減するよう
にしている。

発明の効果 混合気を稀薄化した場合において機関負荷が比較的低い
ときに良好な着火性を確保できると共にＮＯｘの発生■
を低く抑えることができ、機関高負荷或いは高速運転時
には充填効率を高めて機関出力を向上することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は図解的に示した内燃機関の平面断面図、第２図
は吸気弁の開弁時期と燃料噴射期間を示す線図、 第３図はフローチャート、 第４図はＮＯｘの発生量を示す線図である。 ２・・・燃焼室、　　　　３・・・点火栓、４・・・第
１吸気弁、　　　５・・・第１吸気通路、６・・・第１
燃料噴射弁、　７・・・第２吸気弁、８・・・第２吸気
通路、　　９・・・第２燃料噴射弁、１２・・・吸気制
御弁、　　３０・・・電子制御ユニット。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 各気筒が第１吸気弁を有する第１の吸気通路と、第２吸
   気弁を有する第２の吸気通路とを具備し、第１吸気通路
   内に第１の燃料噴射弁を設けると共に第２吸気通路内に
   第２の燃料噴射弁を設け、第２燃料噴射弁上流の第２吸
   気通路内に吸気制御弁を配置して該吸気制御弁を機関高
   負荷運転時又は機関高速運転時に開弁せしめるようにし
   た複吸気弁内燃機関において、上記吸気制御弁が閉弁し
   ている機関運転状態において機関負荷又は機関回転数が
   高くなるにつれて第１燃料噴射弁および第２燃料噴射弁
   の燃料噴射完了時期を吸気行程末期から吸気行程初期に
   向けて早める燃料噴射制御手段を具備した複吸気弁内燃
   機関の燃料噴射制御装置。