JPS6185533A - 複吸気弁内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

複吸気弁内燃機関の燃料噴射制御装置

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JPS6185533A
JPS6185533A JP59205516A JP20551684A JPS6185533A JP S6185533 A JPS6185533 A JP S6185533A JP 59205516 A JP59205516 A JP 59205516A JP 20551684 A JP20551684 A JP 20551684A JP S6185533 A JPS6185533 A JP S6185533A
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JP
Japan
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fuel injection
valve
intake
suction
engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP59205516A
Other languages
English (en)
Inventor
Taiyo Kawai
河合 大洋
Toshinari Nagai
俊成 永井
Norihisa Nakagawa
徳久 中川
Nobuaki Kashiwanuma
栢沼 信明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS6185533A publication Critical patent/JPS6185533A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B31/04Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder by means within the induction channel, e.g. deflectors
    • F02B31/06Movable means, e.g. butterfly valves
    • F02B31/08Movable means, e.g. butterfly valves having multiple air inlets, i.e. having main and auxiliary intake passages
    • F02B31/085Movable means, e.g. butterfly valves having multiple air inlets, i.e. having main and auxiliary intake passages having two inlet valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B2031/006Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air intake valves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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。
JP59205516A 1984-10-02 1984-10-02 複吸気弁内燃機関の燃料噴射制御装置 Pending JPS6185533A (ja)

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