JPS62135637A - エンジンの燃料噴射装置 - 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、エンジンの燃料噴）１装置の改良に関するも
のである。

（従来技術）゛ 従来より、エンジンの燃料噴射装置として、少なくとも
軽負荷時に燃料を噴射供給する第１噴α１弁と、高Ω荷
時に燃料を噴射供給する第２噴川井とを備え、運転状態
に応じて燃Ｔ斗の供給を分担するようにした技術がある
。

そして、一般に、エンジンの燃料噴射に１おいては、エ
ンジンの運転状態に応じて求めた燃ｒｌ　ｎＱ　ＣＦ３
洛を供給り゛るために、燃料噴射弁のｌＴ８射容けにス
・ｊ応して決定された所定の噴射時間だけｎｏ　ａ４パ
ルスを燃料噴射装置に出力するようにしている。また、
哨０４パルスか人さくなった高負荷時に、パルス周ｌ１
１１を小さくして複数回に分けて噴射するようにしまた
技術も）Ｊｌられている（例えば、ドｊ間＋１ｒ＋　５
８−５７０３４号参照）。

しかして、４ＩＹｐ前領域においては、燃１’ｌ噴用罪
が低減することから噴射パルス幅も小さくなり、燃料噴
射時間は短いものとなる。従って、１サイクル中の短い
一時期に燃料が噴射され、吸入空気に対する燃料の分布
に大きな（−りが生じて不均一なものとなっており、燃
料の気化、霧化の促進による空気とのミキシングが不十
分となる傾向にある。そして、燃焼性を改善するために
燃料供給量を増大するのに伴って燃費性能が低下するこ
とになるものである。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、少なくとも軽負荷時に燃料を
噴射供給する第１噴射弁と、高負荷時に燃料を噴射供給
する第２噴射弁とによってエンジンに燃料を供給するに
ついて、軽負荷領域における燃料の気化、霧化の促進を
図るとともに高負荷時の十分な燃料噴射量を確保するよ
うにしたエンジンの燃料噴ｒＪ１装置を提供することを
目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の燃料噴射装置は、少なくとも軽負荷時に燃料を
噴射供給する第１噴射弁のノズル径を、高負荷時に燃料
を噴射供給する第２噴射弁のノズル径より小径に設定す
るとともに、前記第１噴射弁の噴射パルス周期を第２噴
射弁のパルス周期より小さくする制御手段を備えたこと
を特徴とするものである。

（発明の効果） 本発明によれば、第１噴射弁のノズル径を小さくして噴
射時間を長くし、予噴射にあける各噴射の噴射精度を向
上し、エンジンの軽負荷領域においてはこの第１噴射弁
によって小さいパルス周期で燃料噴射を行うことにより
、吸入空気に対する燃料の分布を均一化するとともに、
燃料を少しずつ吸気通路壁面に当てることにより、燃料
の微粒化すなわち気化、霧化の促進を図ることができる
。

従って、燃焼支定性の改善により、効果的な燃料供給が
可能となり燃費性能が改善できるものである。

また、高負荷時にはノズル径の大きい第２噴射弁から燃
料を噴射供給するようにして、多辺の燃料を所定時間内
に噴射することができ、所望の噴射特性を得ることがで
きるものである。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例におりる燃料噴射装置を備え
たエンジンの全体構成図、第２図は吸気通路と噴射弁と
の配置構造を示す概略構成図である。

エンジン１は各気筒のピストン２上部に形成される燃焼
室３に、吸気弁４ａ、４ｂによって開閉される吸気ボー
ト５ａ、５ｂと排気弁６．６によって開閉される排気ポ
ート７．７とが開口されている。上記吸気ボート５ａ、
５ｂには吸気を供給する吸気通路８が接続され、排気ポ
ート７．７には排気を排出する排気通路９が接続されて
いる。

また、上記燃焼室３に臨んで点火プラグ１０が配設され
ている。

上記吸気通路８には、上流側からエアクリーナ１１、吸
入空気のを検出するエアフローセンサ１２、吸入空気ｍ
を制御するスロワ１−ル弁１３がそれぞれ介装されてい
る。そして、上記スロットル弁１３より下流側の吸気通
路８は、第１吸気通路８ａと第２吸気通路８ｂとに分岐
形成され、それぞれ燃焼室３の吸気ボート５ａ、５ｂに
開口し、吸気弁４ａ、４ｂによって所定のタイミングで
開閉される。

前記第１吸気通路８ａには軽負荷領域から高負荷領域に
おいて各気筒に燃料を噴射供給する第１噴射弁１４ａが
配設される一方、前記第２吸気通路８ｂには高負荷領域
において各気筒に燃料を噴射供給する第２噴射弁１４ｂ
がそれぞれ配設されている。上記第１噴射弁１４ａは、
そのノズル（Ｙが第２噴射弁１４ｂのノズル径より小径
すなわち小容是に設定されている。

さらに、前記第２吸気通路８ｂには、第２噴射弁１４ｂ
から燃料を噴射しない時に該通路を閉作動する開閉弁２
８が介装されている。この開閉弁２８の開閉作動は、前
記スロットル弁１３が所定開度以上になったら閉作動す
るように連動させて行うか、後述の制御手段２２の制御
信号に基づくアクチュエータの駆動によって行うように
するものである。

上記第１および第２噴射弁１４ａ、１４ｂには燃料タン
ク１５からの燃料を燃料ポンプ１６によってフィルタ１
７を介して供給する燃料供給通路１８が接続され、また
、上記噴射弁１４ａ、１４ｂによって噴射されなかった
燃料を燃料タンク１５に戻すリターン通路１９が接続さ
れている。上記リターン通路１９にはプレッシャレギュ
レータ２０が介装されて、第１および第２噴射弁１４ａ
。

１４ｂから噴射する燃料の圧力が、常にスロットル弁１
３下流の吸気通路８の圧力に対して一定の差圧となるよ
うにリターン流蚤が調整される。

ざらに、上記第１噴射弁１４ａの噴口部分に対してエア
ブリード通路２１が接続間Ｉ］され、このエアブリード
通路２１の上流端はスロットル弁１３上流の吸気通路８
に接続され、スロットル弁１３前後の差圧に応じてエア
を供給して噴射燃料の微粒化を図るものである。

前記第１および第２噴射弁１４ａ、１４ｂからの燃料噴
射における燃料噴射パルスのパルス周期およびパルス幅
は、制御手段２２からの制御信号によってエンジンの運
転状態に応じて制御される。

該制御手段２２には、エンジンの運転状態を検出するた
めに、エアフローセンサ１２からの吸入空気量信号、ス
ロットル弁１３の開度を検出するスロットルセンサ２３
からのスロットル開度信号、エンジン回転を検出するた
めにクランク軸２４の基準回転角で信号を出力するクラ
ンク角センサ２５からの回転信号、エンジンの冷却水温
度を検出する水温センサ２６からの水温信号、および排
気通路９に介装されたｏ２センサ２７からの空燃比信号
等がそれぞれ入力される。

そして、上記制御手段２２は、吸入空気母とエンジン回
転数に応じて燃料噴射量を求め、これを冷却水温および
０２センサ出力に応じて補正して基本噴射パルスを決定
するとともに、軽負荷時には開閉弁２８を閉じて第１噴
射弁１４ａのみによって燃料を噴射し、高負荷時には開
閉弁２８を開いて第１噴射弁１４ａに加えて第２噴射弁
１４ｂからも燃料を噴射するように、噴射パルスを出力
するものである。さらに、前記制御手段２２は、第１噴
射弁１４ａによる燃料噴射のパルス周期を、第２噴射弁
１４ｂによるパルス周期より小さく設定するものであり
、上記第１噴射弁１４ａは１サイクル中に２回以上の多
噴射を行い、第２噴射弁１４ｂは例えば１サイクルに１
回同時噴射を行うように各噴射タイミングを制御し、そ
れぞれの噴射時期に第１および第２噴射弁１４ａ、１４
ｂに対して所定の噴射パルスを出力するものである。

まず、上記制御手段２２は、エンジン回転数とスロット
ル開度（負荷）に応じて、第３図に示すような噴射領域
を判定する。所定の等パルス幅ラインＡより高負荷領域
工が第１噴射弁１４ａおよび第２噴射弁１４ｂの両方か
ら燃料を噴射供給する領域であり、減速領域■を除く軽
負荷領域■が第２噴射弁１４ｂによる噴射を停止して第
１噴射弁１４ａのみによって燃料を多噴射で供給づる領
域であり、減速領域■においては燃料カットを行うもの
である。。

また、前記第１噴射弁１４ａによる多噴射は、各気筒の
サイクルにおける吸気行程に対する所定噴射タイミング
と、点火順序が連続する次の気筒の噴射タイミングに同
期した時期とにおいて、２回を１サイクル中に２回噴射
するように設定されている。

すなわち、第４図に４気筒エンジンに対する噴射パルス
の噴射タイミングを示す。まず、第４図Ａは前記高負荷
領域■および軽負荷領域■の両方で燃料を噴射する第１
噴射弁１４ａの噴射タイミングを示し、吸気弁４ａの開
タイミングすなわち吸気行程が第１−３−４−２気筒の
順で行われ、各気筒においては吸気弁４ａの開期間中の
所定時期に１回目の噴射パルスを出力するとともに、こ
の１回目の燃料噴射の後、次に吸気行程となる気筒にお
ける１回目の噴射パルスの出力時に同期して２回目の噴
射パルスを出力するものである。例えば、第１気筒にお
いては、第３気筒の１回目の噴射パルスに同期して２回
目の噴射パルスを出力するものである。

一方、第４図Ｂは高負荷領域■において燃料を噴射する
第２噴射弁１４ｂの噴射タイミングを示し、１サイクル
に１回の大きなパルス周期で噴射パルスを各気筒で同時
に出力するものであり、図の場合には第１気筒の噴射時
期に対応して各気筒に同時に出力するように設定されて
いる。

前記第１噴射弁１４ａに対する噴射パルスは、その高さ
に相当する容量係数Ｃａとパルス幅Ｔａとによって１回
の噴射♀が設定され、噴射回数ｎで１サイクルの噴ｒＪ
Ｊｆｆｉとなる。同様に第２噴射弁１４ｂに対する噴射
パルスは、その高さに相当する容量係数ｃｂとパルス幅
Ｔｂとによって１サイクルの噴射量が設定される。第１
噴射弁１４ａのノズル径が第２噴射弁１４ｂのノズル径
より小さいことから、前記容量係数５第１噴射弁１４ａ
の容量係数Ｃａが第２噴射弁１４ｂの容量係数ｃｂより
小さな値となっている。

そして、前記第１および第２噴射弁１４ａ、１４ｂのパ
ルス幅Ｔａ　、Ｔｂは、運転状態に応じて制御手段２２
で設定して所定の噴射量を得るものであり、１サイクル
中に実際に燃料が噴射される時間をそれぞれ有効噴射時
間Ｔ　ｅａ、　Ｔ　ｅｂとし、噴射パルスを出力してか
ら実際に噴射が開始するまでの時間を無効噴射時間ＴＶ
とした時に、上記噴射パルス幅Ｔａ　、Ｔｂは次のよう
にして設定するものである。

すなわち、軽負荷領域■においては、第１噴躬弁１４ａ
のみによって燃料を噴射することがら、運転状態に応じ
た燃料噴射量に対応して第１噴ｒＪＪ弁１４ａの有効噴
射時間Ｔｅａが決定され、各噴射のパルス幅Ｔａは、 Ｔａ　＝　（Ｔｅａ／ｎ　＞　＋Ｔｖ によって求める。

一方、高負荷領域工にＪ５いては、第１噴射弁１４ａお
よび第２噴射弁１４ｂの両方によって燃料を噴射するこ
とから、運転状態に応じた所要燃料噴射皐を両噴射弁に
分配するについて、第１吸気通路８ａ側への噴射量と第
２吸気通路８ｂ側への噴射量とを等しくして、両側の供
給空燃比の平均化を図るようにする。すなわち、 Ｔｅａｘ　Ｃａ　ｘ　ｎ　＝　Ｔｅｂｘ　Ｃｂの条件を
満たすように、有効噴射時間ＴｅａＸＴｅｂをそれぞれ
決定し、これに基づいてそれぞれの噴射パルス幅Ｔａ、
−Ｔｂを、次のように決定する。

Ｔａ　　＝　　（Ｔｅａ／ｎ）＋Ｔｖ Ｔｂ＝Ｔａｂ＋Ｔｖ 上記実施例によれば、軽負荷領域■では、ノズル径の小
ざい第１＠射弁１４ａによって小さいパルス周期で１サ
イクル中に複数回（２回）の噴射を行うようにし、燃料
分布の均一化、微粒化の改善を図るものである。また、
複数回に分けて噴射することで１サイクル当りに供給す
る燃料♀のバラツキが低減する。さらに、少しずつ数回
に分けて噴射することで壁面に付着した燃料が気化ある
いは壁面より分離しやすくなり、有効に燃料が供給でき
燃費性能の向上が図れる。

一方、高負荷領域■においては、ノズル径の大きい第２
噴射弁１４ｂからも燃料を噴射供給するようにし、増加
した要求噴射量を短時間に噴射することができるもので
ある。

なお、上記実施例においては第１噴用弁１４ａのパルス
周期を第２噴射弁１４ｂの１／２に設定し、１サイクル
中に２回噴射するようにしているが、さらにパルス周期
を小さくして予噴射するようにしてもよい。その場合、
第１噴射弁１４ａのノズル径を小さくして噴射精度を向
上していても、噴射回数が増えるほど１回当りの燃料噴
射量すなわ与噴射時間が短くなり、燃籾供給蹟度が低下
することになるので、第１噴射弁１４ａの噴射精度等を
考慮してパルス周期を決定する。

また、前記実施例においては、第１噴射弁１４ａの燃料
噴射は、各気筒においてそれぞれの気筒の吸気行程に対
して所定の時期に独立して燃１噴射を行うようにしてい
るが、第２噴射弁１４ｂと同様に甲にエンジン回転数に
同期して各気筒共通の時期に同時に燃料噴射を行うよう
にしてもよい。

一方、第２噴射弁１４ｂについてら、第１噴射弁１４ａ
と同様に各気筒のサイクルに合じて噴射するようにして
もよい。

さらに、燃ｆ′８１噴射のパルス周期を小さくするＪ、
Ｑ合に、前記のように他の気筒の噴射タイミングを利用
するほか、分周率を変更して等間隔に噴射時期を設定ザ
るようにしてもよい。また、吸気行程中に複数回に分け
て噴射するようにした場合には、燃料噴射装置とエアブ
リード通路２１によるエア供給時期とが合致して良好な
微粒化効果が得られる。

第５図は本発明の他の実施例における燃料噴射装置を備
えたエンジンの全体構成を示すものである。

この例におけるエンジン１は、各気筒の燃焼室３に吸気
弁４によって開閉される吸気ポート５と排気弁６によっ
て開閉される排気ボート７とが開口され、スロットル弁
１３下流の吸気通路８に、少なくとも軽負荷領域におい
て各気筒に燃料を噴ＯＡ供給する第１噴射弁３０ａ　（
マニホールド噴射弁）が配設される一方、各気筒の燃焼
室３に臨んで、高負荷領域で燃焼室３に直接燃料を噴射
供給する第２噴射弁３０ｂ　（ダイレクト噴射弁）がそ
れぞれ配設されている。上記第１噴射弁３０ａは、その
ノズル径が第２噴射弁３０ｂのノズル径より小径（小容
量）に設定されている。

そして、前記第１および第２噴射弁３０ａ、３ｏｂから
の燃料ｌ￥ｌ１割における燃ｒＥｌ噴射パルスのパルス
周期およびパルス幅を制御２Ｉｌづる制御手段２２は、
吸入空気量とエンジン回転数等に応じて基本噴射パルス
を決定するとともに、軽負荷時には第１噴射弁３０ａに
対してのみ噴射パルスを出力し、この第１噴射弁３０ａ
によって第２噴射弁３０ｂより小さい周期で燃料を吸気
通路８に噴射し、高負荷時には第１噴射弁３０ａに加え
て第２噴射弁３０ｂに対しても噴射パルスを出力し、第
２噴射弁３０ｂからも燃料を噴射するものである。

その他の構造は前例と同様に設【プられ、第１図と同一
＠造には同一符号を付してその説明を省略する。

上記例の場合、噴射パルスのパルス幅およびパルス周期
の制御は、基本的には前例と同様に行われるが、第１噴
射弁３０ａによる噴射タイミングは、各気筒のサイクル
に合せた時期もしくは同時期に噴射を行うように設定し
、吸気通路８に複数回に分けて噴射された燃料が燃焼室
３に導入されるまでに気化、霧化の向上を図るものであ
る。一方、第２噴射弁３０ｂの噴射タイミングは、吸気
行程から圧縮行程にかけての任意の時間に噴射が完了す
るように各気筒のサイクルに合せて設定し、直接燃料を
燃焼室３に供給して多量の燃料を正確に供給するもので
ある。

前記各間における第１噴射弁として多噴孔のものを使用
すると、より一層燃料の微粒化が図れるものである。ま
た、第１噴射弁と第２噴射弁の同時噴射時において、第
１噴射弁と第２噴射弁が両方噴射する時は、第１噴射弁
の噴射時間は第２噴射弁の噴射時間より短くなるように
設定するのが好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における燃料噴１＞１装置を
備えたエンジンの全体構成図、 第２図は第１図にａ５ける吸気通路と噴射弁との配置構
造を示す概略構成図、 第３図は運転状態に対応した噴射領域を示す特性図、 第４図Δ、Ｂはそれぞれ４気筒エンジンにおける第１噴
射弁および第２噴射弁の吸気弁開タイミングに対する噴
射パルス周期を示す特性図、第５図は本発明の他の実施
例における燃料噴射装置を備えたエンジンの全体構成図
である。 １・・・・・・エンジン　　　　　３・・・・・・燃焼
室８・・・・・・吸気通路　　　　　８ａ・・・両用１
吸気通路８ｂ・・・・・・第２吸気通路　　１３・・・
・・・スロットル弁１４ａ・・・・・・第１１１７１　
ｒＪＪ弁　　１４ｂ・・・・・・第２噴射弁２２　・・
・　・・・　市り　σｕ　手Ｆ受３０ａ・・・・・・第
１噴射弁　　３０ｂ・・・・・・第２噴Ｑ４弁第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも軽負荷時に燃料を噴射供給する第１噴
   射弁と、高負荷時に燃料を噴射供給する第２噴射弁とを
   備えたエンジンにおいて、前記第１噴射弁のノズル径を
   第２噴射弁のノズル径より小径に設定するとともに、前
   記第１噴射弁の噴射パルス周期を第２噴射弁のパルス周
   期より小さくする制御手段を備えたことを特徴とするエ
   ンジンの燃料噴射装置。